JPS62206352A - スタ−リング冷凍機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明はスターリング冷凍機に関する。

従来の技術 従来のこの種のスターリング冷凍機は第２図のような構
造になっていた。

１は容器でその内部にヘリウム、水素等の作動流体（以
下ヘリウムと称す）が封入されている。

２．３は低湿熱交換器、４．６は高温熱交換器、６．７
はポンプである。８は再生器である。９は容器１の内壁
に摺動自在に上下に運動するディスプレーサピストン（
以下ディスプレーサと略称する）、１０は容器１の内壁
に摺動自在に上下に運動するピストンである。

１１は容器１の外部から電動機等の動力源で回転される
クランク軸、１２．１３はピストン１ｏに取付けられて
いる軸、１４はクランク軸１１と軸１２との間に設けら
れた連接棒、１６はクランク軸１１と軸１３との間に設
けられた連接棒、１６はディスプレーサ９に取付けられ
た軸、１７はクランク軸１１と軸１６との間に設けられ
た連接棒である。１８．１９はクランク軸１１を支持す
る為の軸受、２ｏは容器内から作動流体が容器外へもれ
るのを防ぐ為の密封装置である。

次に作用について説明する。クランク軸１１を口伝させ
ると、ディスプレーサ９およびピストン１０は、それぞ
れ容器１の内壁に摺動しながら上下に運動する。ｉだデ
ィスプレーサ９の位置の位相角はピストン１０の位置の
位相角に対して約９σ進んでいる。

一万、低温熱交換器２．３内はポンプ６によってプライ
ン等の流体（以下ブラインと称す）が流れている。また
高温熱交換器４．６内はポンプ７によってプライン等の
流体が流れている。したがって、以上述べた、ディスプ
レーサ９とピストン１０の運動と、ポンプ６．７内を流
れる流体の作用によって、容器１内でピストン１０上万
の作動流体が占める空１Ｂ］（以下作動空間と略称する
）の作動流体はほぼ逆スクーリングサイクルの変化全行
う。

この結果、膨張空間２１および低温熱交換器２のヘリウ
ムは低温となり、圧縮空間２２および高温熱交換器４の
ヘリウムは高温となる。

したがって、低湿熱交換器２．３を流れるブラインは低
温熱交換器２を通ってヘリウムで冷却され、低温熱交換
器３で外部から加熱されて温度が上昇すると共に、外部
を冷却して冷熱として利用され、再び低温熱交換器２に
もどってくる。

同様に高温熱交換器４．６を流れるブラインは高温熱交
換器４で外部から冷却されて温度が下降すると共に外部
を加熱し、再び高温熱交換器４へもどってくる。

発明が解決しようとする問題点 しかし、このような構造のものでは、ヘリウムから冷熱
を取出すのに、低温側では２つの低温熱交換器２．３が
必要であり、−万高温側ではヘリウムを冷却するのに２
つの熱交換器４．６を必要としていた。

したがって、高温熱交換器６の中のプラインを冷却する
熱源の温度と低温熱交換器３の中のブラインから得られ
る冷熱の温度差は、高温熱交換器２のヘリウム温度と低
温熱交換器４のヘリウム湿度との温度差より大きくなり
、この２つの温度差が等しい時に比べ、成績係数が下が
るという問題点があった。

問題点を解決するための手段 本発明は、圧縮空間と膨張空間を連通ずる流路Ｂの再生
器と膨張空間との間の点Ｐａと膨張空間とを連通ずる流
路Ｃあるいは流路Ｂの再生器と圧縮空間との間の点ＰＤ
と圧縮空間とを連通する流路りと、流路Ｃあるいは流路
りに設けられ流体ムと流路Ｃあるいは流路りの外部との
間で熱交換する手段と、流路Ｃあるいは流路Ｄｉ開閉す
る手段を具備するスターリング冷凍機である。

作用 、この技術的手段による作用は次のようになる。

すなわち、流路Ｇあるいは流路りにスターリング冷凍機
の作動流体が直接流れる為、高温熱交換器も低温熱交換
器もそれぞれ１つづつになり、その為に、スターリング
冷凍機の成績係数が増加する。

実施例 以下本発明の一実施例ｋｍ付図面にもとづいて説明する
。第１図において、２３は容器で、その内部にヘリウム
、水素等のスターリング冷凍機の作動流体（以下ヘリウ
ムと略称する）が封入されている。２４は低温空間、２
６は高温空間、２６は再生器である。２７は膨張空間２
８と低温空間２４とを連通ずる流路で、この中に弁２９
．３０ポンプ３１．熱交換器３２が設けられている。ま
た３３は圧縮空間３４と高温空間２６とを連通ずる流路
で、この中に弁３５　、３６　、ポンプ３７゜熱交換器
３Ｂが設けられている。３９は容器２３の内壁に摺動自
在に上下に運動するディスプレーサ、４ｏは容器１の内
壁に摺動自在に上下に運動するピストンである。

４１は容器２３の外部から電動機等の動力源で回転され
るクランク軸、４２．４３はピストン４゜に取付けられ
ている軸、４４はクランク軸４１と軸４２との間に設け
られた連接棒、４５はクランク軸４１と軸４３との間に
設けられた連接棒、４６はディスプレーサ３９に取付け
られた軸、４７はクランク軸４１と軸４６との間に設け
られた連接棒である。４８．４９はクランク軸４１を支
持する為の軸受、６０は容器２３内からヘリウムが容器
外へもれるのを防ぐ為の密封装置である。

次に作用について説明する。クランク軸４１を口伝させ
ると、ディスプレーサ３９およびピストン４０は、それ
ぞれ容器２３の内壁に摺動しながら上下に運動する。

またディスプレーサ３９の位置の位相角はピストン４Ｑ
の位置の位相角に対して約９０°　進んでいる。この結
果、膨張空間２８および低温空間２４内のヘリウムは低
温になり、圧縮空間３４および高温空間２５内のヘリウ
ムは高温となる。

ところで膨張空間２８のヘリウムはディスプレーサ３９
およびピストン４０が一往復する間のある短い時間、弁
２９．３０が開いてポンプ３１によって熱交換器３２を
通って加熱され高温となって低１’品２間２４へ送られ
る。これによって公庫空間２８のヘリウムの冷熱は熱交
換器３２全通して利用される。この、イ５．１膨張空間
２８のヘリウムはほぼ一定湿度に保たれる。

同様に、圧縮空間３４のヘリウムはディスプレーサ３９
およびピストン４０が一往復する間のある短い時間弁３
６．３６が開いてポンプ３７によって熱交換器３８を通
って冷却され低温となって高ｎ品空間２６へ送られる。

この為、圧縮器１ｊ１３４のヘリウムはは廼一定湿度に
保たれる。この様に、本実施例に於ては、低温側のヘリ
ウムから冷熱を取出すにあたり、従来例のように、ヘリ
ウムとブラインとの熱交換器２゜４を設けず、低温のヘ
リウムを直接熱交換＠３２に流し高温のヘリウムを直接
熱交換器３８に流しているので、従来例にくらべ成績係
数が増加する再生器と膨張空間および圧縮器の少なくと
も一方に作動流体が流されるために装置の成績係数が向
上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のスターリング冷凍機の断面
図、第２図は従来のスターリング冷凍機の断面図である
。 ２３・・・・・・容器、２４・・・・・・低温空間、２
６・・・・・・高温空間、２６・・・・・・阿生器、３
９・・・・・・ディスプレーサ、４Ｑ・・・・・・ピス
トン、２９．３０・・・・・・弁、３２・・・・・・熱
交換器、３８・・・・・・熱交換器、３１・・・・・・
ポンプ、３６．３６・・・・・・弁、３７・・・・・・
ポンプ、４１・・・・・・クランク軸。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　容器と、前記容器内に入れられた流体Ａと、前
   記容器の内壁に摺動自在に運動可能なように配設された
   ディスプレーサと、前記容器の内壁に摺動自在に運動可
   能なように配設されたピストンと、前記容器の内壁とデ
   ィスプレーサとで囲まれた膨張空間と容器の内壁とディ
   スプレーサとピストンとで囲まれた圧縮空間とを連通す
   るように設けられた流路Ｂと、流路Ｂ内に設けられた再
   生器と、流路Ｂの再生器と膨張空間との間の点Ｐ＿Ｃと
   膨張空間とを連通する流路Ｃおよび／もしくは流路Ｂの
   再生器と圧縮空間との間の点Ｐ＿Ｄと圧縮空間とを連通
   する流路Ｄと、流路Ｃおよび／もしくは流路Ｄに設けら
   れ流体Ａと流路Ｃおよび／もしくは流路Ｄの外部との間
   で熱交換する手段と、流路Ｃおよび／もしくは流路Ｄを
   開閉する手段を有するスターリング冷凍機。
2. （２）　流路Ｃあるいは流路Ｄの少なくとも一方の流路
   内に流体Ａを移送する手段を設けた特許請求の範囲第１
   項記載のスターリング冷凍機。