KR20050065641A

KR20050065641A - 재생기, 재생기의 제조 방법 및 재생기의 제조 장치 및스털링 냉동기

Info

Publication number: KR20050065641A
Application number: KR1020057007473A
Authority: KR
Inventors: 히로유끼 가따야마; 요시아끼 오구라
Original assignee: 샤프 가부시키가이샤
Priority date: 2002-10-31
Filing date: 2003-03-24
Publication date: 2005-06-29
Also published as: EP1580497B1; EP1580497A1; TW200406567A; US20060048521A1; TWI227316B; CN1695032A; WO2004040206A1; AU2003221029A1; DE60320681D1; EP1580497A4; DE60320681T2; US7383687B2; CN100400981C; KR100637294B1; BR0315970A

Abstract

수지 필름(8)을 스파이럴 형상으로 권취하여 형성되는 재생기에 있어서, 수지 필름(8)의 표면에 프레스 처리 또는 레이저 빔 조사 처리 중 어느 하나를 실시함으로써 수지 필름(8) 자체를 소성 변형시켜 돌기부(10)를 형성한다. 이 후, 수지 필름(8)을 적층한다. 이에 의해, 돌기부(10)에 의해 적층된 수지 필름(8)끼리가 작동 가스의 유로가 되는 간극부를 갖게 된다. 이 결과, 간편하고 또한 저렴하게 고열교환 효율의 재생기를 제공하는 것이 가능해진다.

Description

재생기, 재생기의 제조 방법 및 재생기의 제조 장치 및 스털링 냉동기{REGENERATOR, METHOD FOR MANUFACTURING REGENERATOR, SYSTEM FOR MANUFACTURING REGENERATOR AND STIRLING REFRIGERATING MACHINE}

본 발명은 필름 형상의 수지 부재를 적층하여 이루어지는 재생기, 그 재생기의 제조 방법 및 제조 장치 및 그 재생기를 구비한 스털링 냉동기에 관한 것이다.

최근, 에너지 절약이나 환경 문제 등의 견지로부터 스털링 기관이 주목을 받고 있다. 스털링 기관은 외부의 열원을 이용하여 가역 사이클인 스털링 사이클을 실현하는 외연 기관이고, 가솔린 등의 인화성이나 착화성이 우수한 연료를 필요로 하는 내연 기관 등에 비해 에너지가 절약되고 저공해라는 우수한 장점을 갖는 열기관이다.

이 스털링 기관의 응용예로서, 스털링 냉동기가 널리 알려져 있다. 이 스털링 냉동기는 역스털링 사이클을 이용하여 극저온을 발생시키는 냉동기이다. 이하, 도면을 참조하여 스털링 냉동기의 구조에 대해 설명한다.

도22에 도시한 바와 같이, 스털링 냉동기는 수소나 헬륨 등의 불활성 가스가 작동 가스로서 내부에 충전된 실린더(20)를 구비하고 있다. 이 실린더(20) 내에는 피스톤(27) 및 디스플레이서(26)가 끼움 삽입되어 있고, 이들에 의해 실린더(20) 내의 공간이 압축실(28)과 팽창실(29)로 구획되어 있다. 피스톤(27)은 선형 모터(30)에 의해 구동되지만, 스프링(32)에 의해 본체 케이싱(23)에 접속되어 있으므로, 실린더(20) 내를 주기적으로 정현 운동한다. 또한, 디스플레이서(26)는 피스톤(27)의 정현 운동의 힘을 받아 실린더(20) 내를 왕복 운동하지만, 피스톤(27)과 마찬가지로 스프링(31)에 의해 본체 케이싱(23)에 접속되어 있으므로, 주기적인 정현 연동을 취하게 된다. 이 피스톤(27)의 정현 운동과 디스플레이서(26)의 정현 운동은 정상 운전 시에 있어서 동일한 주기로 일정한 위상차를 갖고 행해진다.

압축실(28)과 팽창실(29) 사이에는 재생기(15)가 배치되어 있고, 이 재생기(15)를 거쳐서 이들 양 실이 연통함으로써, 냉동기 내에 폐쇄 회로가 구성되어 있다. 이 폐쇄 회로의 압축실(28)측에는 방열용 열교환기(24)가 부착되고 있고, 또한 이 방열용 열교환기(24)에 인접하여 방열기(22)가 설치되어 있다. 한편, 폐쇄 회로의 팽창실(29)측에는 흡열용 열교환기(25)가 부착되어 있고, 또한 이 흡열용 열교환기(25)에 인접하여 흡열기(21)가 설치되어 있다.

이 폐쇄 회로 내의 작동 가스가 피스톤(27) 및 디스플레이서(26)의 동작에 맞추어 유동함으로써 역스털링 사이클이 실현된다. 여기서, 방열기(22)는 압축실(28) 내의 열을 외부로 방출시키는 역할을 발휘하고, 방열용 열교환기(24)는 이 방열을 촉진시키는 역할을 발휘한다. 또한, 흡열기(21)는 외부의 열을 팽창실(29) 내로 전열하는 역할을 발휘하고, 흡열용 열교환기(25)는 이 전열을 촉진시키는 역할을 발휘한다.

다음에, 상기 구성의 스털링 냉동기의 동작에 대해 설명한다. 우선, 선형 모터(30)를 작동시켜 피스톤(27)을 구동한다. 선형 모터(30)에 의해 구동된 피스톤(27)은 디스플레이서(26)에 접근하여 압축실(28) 내의 작동 가스를 압축한다. 이에 의해, 압축실(28) 내의 작동 가스 온도는 상승하지만, 방열용 열교환기(24)를 거쳐서 방열기(22)에 의해 이 압축실(28) 내에 발생한 열이 외부로 방출되므로, 압축실(28) 내의 작동 가스 온도는 거의 등온으로 유지된다. 즉, 본 과정은 역스털링 사이클의 등온 압축 과정을 구성한다.

다음에, 압축실(28) 내에서 피스톤(27)에 의해 압축된 작동 가스는 그 압력에 의해 재생기(15) 내로 유입하고, 또한 팽창실(29)로 이송된다. 그 때, 작동 가스가 갖는 열량이 재생기(15)에 축열된다. 즉, 본 과정은 역스털링 사이클의 등적 냉각 과정을 구성한다.

계속해서, 팽창실(29) 내로 유입한 고압의 작동 가스는 디스플레이서(26)가 하방으로 내려감으로써 팽창된다. 이에 의해, 팽창실(29) 내의 작동 가스 온도는 하강하지만, 흡열용 열교환기(25)를 거쳐서 흡열기(21)에 의해 외부의 열이 팽창실(29) 내로 전열되므로, 팽창실(29) 내는 거의 등온으로 유지된다. 즉, 본 과정은 역스털링 사이클의 등온 팽창 과정을 구성한다.

계속해서, 디스플레이서(26)가 상승을 개시함으로써, 팽창실(29) 내의 작동 가스는 재생기(15)를 통과하여 다시 압축실(28)측으로 복귀된다. 그 때, 재생기(15)에 축열되어 있던 열량이 작동 가스에 부여되므로, 작동 가스는 승온한다. 즉, 본 과정은 역스털링 사이클의 등적 가열 과정을 구성한다.

이 일련의 과정(등온 압축 과정-등적 냉각 과정一등온 팽창 과정一등적 가열 과정)이 반복됨으로써 역스털링 사이클이 구성된다. 이 결과, 흡열기(21)는 서서히 저온이 되어 극저온을 갖는 것에 이른다.

다음에, 상술한 재생기에 대해 상세하게 설명한다. 재생기는 상술한 바와 같이 열교환기의 일종으로, 재생기 내를 유동하는 작동 가스와의 사이에서 열량의 교환을 행하는 장치이다. 이로 인해, 그 한정된 공간 내에 있어서 작동 가스와의 접촉 면적을 보다 크게 확보할 필요가 있다. 한편, 접촉 면적을 크게 확보하기 위해 복잡한 경로를 구성한 경우에는 반대로 작동 가스의 유동에 대한 저항이 되어 버리므로, 스털링 냉동기의 효율 저하로 연결된다. 즉, 재생기의 내부 구조로서는 작동 가스와 접촉하는 전열 면적이 크고, 또한 유동 저항이 작은 것이 바람직하다. 이로 인해, 재생기에 있어서는 종래 다양한 핀 구조가 제안되어 있다.

이 중, 필름 형상의 수지 부재(이하, 단순히 수지 필름이라고도 함)를 스파이럴 형상으로 권취하여 형성한 재생기가 알려져 있다(예를 들어, 일본 특허 공개 2000-220897호 공보). 도23a는 이 수지 필름을 스파이럴 형상으로 권취하여 형성한 재생기의 전개도이고, 도23b는 전개한 상태에서의 수지 필름의 단부면도이다. 또한, 도24a는 수지 필름을 스파이럴 형상으로 권취하여 형성한 다른 재생기의 전개도이고, 도24b는 이 이외의 재생기를 전개한 상태에서의 단부면도이다. 도면에 도시한 바와 같이, 이러한 종류의 재생기에 있어서는 시트 형상의 수지 필름(8)의 한 쪽면에 복수의 돌기부(41, 42)가 설치되어 있다. 이 돌기부(41, 42)가 설치된 수지 필름(8)을 권취함으로써 수지 필름끼리의 사이에 간극부가 구성되고, 적층되는 수지 필름끼리가 이격되어 작동 가스의 유로의 일부가 구성되게 된다.

종래, 이러한 종류의 재생기에 있어서의 돌기부(41)로서는 시트 형상으로 확대된 수지 필름(8)의 표면에 수지 필름(8)과는 별도의 부재의 스페이서를 일정 간격으로 접착함으로써 형성된 것과, 시트 형상으로 확대된 수지 필름(8)의 표면에 일정 간격으로 실크 인쇄를 행함으로써 형성된 것이 있었다.

상기 구성의 재생기로 함으로써, 금속제의 핀을 설치하는 것보다도 훨씬 간편하게 재생기를 제작하는 것이 가능해진다. 이 결과, 재생기의 제조에 필요한 비용도 대폭으로 저감시킬 수 있다. 또한, 일반적으로는 재생기의 열교환 효율의 향상을 도모하기 위해, 이 시트 형상의 수지 필름의 표면에 금속 재료를 코팅하는 경우가 많다.

일반적으로, 수지 필름의 표면에 형성되는 돌기부의 패턴으로서는 제조의 용이성의 관점으로부터 규칙적으로 정렬시킨 패턴이 채용되어 있는 경우가 많다. 예를 들어, 도23a에 도시한 바와 같이 돌기부(41)를 수지 필름(8) 상에 줄무늬 형상으로 배치한 것이나, 도24a에 도시한 바와 같이 매트릭스 형상으로 배치한 것 등이 많이 보인다.

다음에, 본 구성의 재생기를 상술한 구조를 갖는 스털링 냉동기에 조립 부착하는 방법에 대해 설명한다. 도25를 참조하여 상술한 스털링 냉동기에 조립 부착되는 재생기(15)는 디스플레이서가 끼움 삽입되는 실린더(20)의 일부를 구성하는 보빈(스탭퍼라고도 불리움)(14)의 외측에 수지 필름(8)을 권취함으로써 형성된다. 이 수지 필름(8)은 그 일부가 보빈(14)에 고정되어 있어도 좋고, 고정되지 않고 자유자재로 권취되어 있어도 좋다.

이 수지 필름(8)을 보빈(14)에 권취함으로써 구성된 재생기(15)는 케이스 본체(23)에 미리 조립 부착되어 있는 외측 케이스(33)에 내부 삽입된다. 또한, 이 경우, 권취된 수지 필름(8)의 축선이 작동 가스의 유동 방향과 대략 평행해지도록 재생기(15)를 설치함으로써, 상술한 돌기부에 의해 형성된 유로 내를 작동 가스가 유동하는 것이 가능해진다. 또한, 이 상방으로부터 흡열기(21)가 조립 부착됨으로써 스털링 냉동기 내에 폐쇄 회로가 형성되는 동시에, 재생기(15)가 소정 위치로 조립 부착된다.

상술한 바와 같이, 수지 필름의 표면에 스페이서를 접착함으로써 돌기부를 형성하는 방법을 채용하여 돌기부를 형성한 경우에는 작업이 매우 번잡해지게 되는 문제를 갖고 있었다. 통상, 수지 필름의 표면에 접착되는 스페이서는 재생기 내에 있어서 작동 가스와의 전열 면적을 보다 크게 확보하기 위해 미세한 것이 이용된다. 이로 인해, 접착 작업이 매우 번잡하게 되어 있었다. 또한, 접착 위치 정밀도가 낮은 점이나 접착 시에 먼지를 권취될 우려가 있는 점, 접착제를 사용하기 위해 장기간에 걸쳐서 높은 신뢰성을 유지할 수 없는 점 등 다양한 문제점도 갖고 있었다.

또한, 실크 인쇄를 실시함으로써, 수지 필름의 표면에 돌기부를 형성한 경우에는 인쇄 설비나 건조 설비 등을 별도로 필요로 하므로, 제조 비용이 증대되는 문제가 있었다. 또한, 실크 인쇄에 있어서, 돌기부의 위치나 크기, 형상 등을 제어하는 것은 매우 곤란하다는 문제도 갖고 있었다.

또한, 수지 필름을 권취하여 형성한 재생기에 있어서는, 종래 수지 필름의 표면에 규칙적으로 돌기부가 배치된 것밖에 존재하지 않고, 재생기로서 이용한 경우에 재생기 내를 유동하는 작동 가스의 흐름이 단순화되어 높은 열교환 효율을 얻을 수 없는 문제도 갖고 있었다.

도1은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 재생기의 제조 방법 및 제조 장치를 설명하기 위한 개략도이다.

도2는 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 돌기부 형성 공정을 설명하기 위한 도면으로, 프레스 공정의 제1 단계를 도시하는 프레스기의 단면도이다.

도3은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 돌기부 형성 공정을 설명하기 위한 도면으로, 프레스 공정의 제2 단계를 도시하는 프레스기의 단면도이다.

도4는 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 돌기부 형성 공정을 설명하기 위한 도면으로, 프레스 공정의 제3 단계를 도시하는 프레스기의 단면도이다.

도5는 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 재생기의 제조 방법 및 제조 장치를 이용하여 형성되는 돌기부의 레이아웃 패턴(1)을 도시하는 수지 필름의 상면도이다.

도6은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 재생기의 제조 방법 및 제조 장치를 이용하여 형성되는 돌기부의 레이아웃 패턴(2)을 도시하는 수지 필름의 상면도이다.

도7은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 재생기의 제조 방법 및 제조 장치를 이용하여 형성되는 돌기부의 레이아웃 패턴(3)을 도시하는 수지 필름의 상면도이다.

도8은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 재생기의 제조 방법 및 제조 장치를 이용하여 형성되는 돌기부의 레이아웃 패턴(4)을 도시하는 수지 필름의 상면도이다.

도9는 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 재생기의 제조 방법 및 제조 장치를 이용하여 형성되는 돌기부의 레이아웃 패턴(5)을 도시하는 수지 필름의 상면도이다.

도10a는 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 재생기의 제조 방법 및 제조 장치를 이용하여 형성되는 돌기부의 형상을 도시하는 수지 필름의 확대 단면도이다.

도10b는 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 재생기의 제조 방법 및 제조 장치를 이용하여 형성되는 돌기부의 다른 형상을 도시하는 수지 필름의 확대 단면도이다.

도11은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 적층 공정을 도시하는 개략도이다.

도12는 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 재생기의 확대 단면도이다.

도13은 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 프레스기의 단면도이다.

도14는 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 프레스기의 형상을 설명하기 위한 상면도이다.

도15는 본 발명의 제3 실시 형태에 있어서의 재생기의 제조 방법 및 제조 장치를 설명하기 위한 개략도이다.

도16은 본 발명의 제3 실시 형태에 있어서의 높이 조절 수단의 단면도이다.

도17은 본 발명의 제4 실시 형태에 있어서의 재생기의 제조 방법 및 제조 장치를 설명하기 위한 개략도이다.

도18a는 본 발명의 제4 실시 형태에 있어서, 재생기를 구성하는 수지 필름의 표면에 돌기부가 형성되는 구조를 설명하기 위한 개략도이다.

도18b는 본 발명의 제4 실시 형태에 있어서의 재생기의 제조 방법 및 제조 장치를 이용하여 형성되는 돌기부의 형상을 도시하는 수지 필름의 확대 단면도이다.

도18c는 본 발명의 제4 실시 형태에 있어서의 재생기의 제조 방법 및 제조 장치를 이용하여 형성되는 돌기부의 다른 형상을 도시하는 수지 필름의 확대 단면도이다.

도19a는 본 발명의 제5 실시 형태에 있어서의 재생기의 구조를 설명하기 위한 개략 사시도이다.

도19b는 본 발명의 제5 실시 형태에 있어서의 재생기의 구조를 설명하기 위한 개략 상면도이다.

도20은 본 발명의 제6 실시 형태에 있어서의 재생기를 구성하는 수지 필름의 돌기부의 분포를 도시한 개략 사시도이다.

도21은 본 발명의 제7 실시 형태에 있어서의 재생기의 수지 필름의 형상을 설명하기 위한 개략 단면도이다.

도22는 일반적인 스털링 냉동기의 구조를 설명하기 위한 단면도이다.

도23a는 스페이서를 접착함으로써 돌기부가 형성된 수지 필름의 상면도이다.

도23b는 도23a에 도시하는 수지 필름의 단부면도이다.

도24a는 실크 인쇄를 실시함으로써 돌기부가 형성된 수지 필름의 상면도이다.

도24b는 도24a에 도시하는 수지 필름의 단부면도이다.

도25는 일반적인 스털링 냉동기의 구조를 설명하기 위한 분해 사시도이다.

본 발명 중 하나의 목적은 신뢰성이 높고 간편하고 또한 저렴하게 제조가 가능한 고열교환 효율의 재생기, 그 재생기의 제조 방법 및 제조 장치 및 그 재생기를 구비한 스털링 냉동기를 제공하는 데 있다.

또한, 다른 목적은 재생기를 구성하는 수지 필름에 형성되는 돌기부의 설계 자유도가 높아지고, 또한 재현성 좋게 고정밀도로 돌기부가 형성 가능한 재생기의 제조 방법 및 제조 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 어느 국면에 따르는 재생기는 작동 가스의 유로 상에 배치되고, 작동 가스의 유동 방향과 교차하는 방향에 필름 형상의 수지 부재를 적층하여 이루어진다. 수지 부재는 그 표면을 소성 변형시킴으로써 형성된 돌기부를 구비하고 있고, 이 돌기부에 의해 적층되는 수지 부재끼리가 간극부를 갖고 있다.

이와 같이, 직접 필름 형상의 수지 부재의 표면을 소성 변형시킴으로써 돌기부를 형성함으로써, 간편하고 또한 저렴하게 재생기를 제작하는 것이 가능해진다.

상기 본 발명의 어느 국면에 따르는 재생기에 있어서는, 예를 들어 돌기부가 그 정상점에 개구부를 갖고 있는 것이 바람직하다.

이와 같이, 돌기부의 선단부에 개구부를 형성함으로써, 재생기 내를 유동하는 작동 가스의 유로가 교란되므로, 열교환 효율의 향상을 기대할 수 있다.

상기 본 발명의 어느 국면에 따르는 재생기에 있어서는, 예를 들어 수지 부재의 표면에 프레스 처리를 실시함으로써, 상기 돌기부가 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이와 같이, 프레스 처리에 의해 수지 부재의 표면에 돌기부를 형성함으로써, 매우 간편하게 수지 부재의 표면을 소성 변형시켜 돌기부를 형성하는 것이 가능해진다. 또한, 프레스 처리에 의해 돌기부를 형성함으로써, 돌기부의 설계 자유도가 높아지는 동시에 재현성 좋게 돌기부를 형성하는 것이 가능해지고, 높은 열교환 효율을 갖는 재생기를 제공하는 것이 가능해진다.

상기 본 발명의 어느 국면에 따르는 재생기에 있어서는, 예를 들어 수지 부재의 표면에 레이저 빔을 조사함으로써, 상기 돌기부가 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이와 같이, 레이저 빔을 조사함으로써 수지 부재의 표면에 돌기부를 형성함으로써, 매우 간편하게 수지 부재의 표면을 소성 변형시켜 돌기부를 형성하는 것이 가능해진다. 또한, 돌기부의 설계 자유도가 높아지는 동시에 재현성 좋게 돌기부를 형성하는 것이 가능해지고, 높은 열교환 효율을 갖는 재생기를 제공하는 것이 가능해진다. 또한, 상술한 프레스 처리를 이용하여 형성된 돌기부에 비해 형성되는 돌기부의 크기나 형상의 재현성이 더 높아지는 동시에, 미소 더스트의 발생이 방지되므로, 높은 신뢰성의 재생기를 제공할 수 있다.

상기 본 발명의 어느 국면에 따르는 재생기에 있어서는, 예를 들어 수지 부재의 표면에 있어서, 소정 영역의 돌기부의 높이가 다른 영역의 돌기부의 높이와 다르게 조절되어 있는 것이 바람직하다.

이와 같이, 수지 부재에 형성되는 돌기부의 높이를 그 위치에 의해 조절함으로써, 적층된 수지 부재끼리의 간극부의 높이가 서로 다르게 조절하는 것도 가능하다. 이 결과, 적층된 수지 부재의 간격을 그 위치에 있어서 유입/유출하는 열유속(熱流束)에 맞추어 결정하는 것이 가능해지므로, 작동 가스와 수지 부재의 열교환 성능이 향상되고, 재생기 전체로서의 축열/방열 성능을 향상시키는 것이 가능해진다. 또한, 여기서 소정 영역 및 다른 영역으로서 규정하는 영역의 선택 방법은 특별히 제한되는 것은 아니고, 수지 부재의 표면에 있어서 임의로 선택한 영역을 의미하고 있고, 이 선택한 영역 내에 복수의 돌기부가 포함되어 있는 경우로 한정되는 것은 아니고, 단수의 돌기부밖에 포함되어 있지 않은 경우도 포함하는 것이다.

또한, 수지 부재의 표면에 형성하는 돌기부를, 적층되는 수지 부재 사이에 간극을 형성하기 위한 돌기부와, 보다 큰 전열 면적을 확보하기 위한 돌기부로 나누어 형성하는 것도 가능하다. 또한, 이 경우에는 적층되는 수지 부재 사이에 간극을 형성하기 위한 돌기부의 높이보다도 전열 면적을 보다 크게 확보하기 위한 돌기부의 높은 쪽을 낮게 설계하는 것이 필요해진다.

상기 본 발명의 어느 국면에 따르는 재생기에 있어서는, 예를 들어 수지 부재의 표면에 있어서, 단위 면적당의 돌기부의 수가 수지 부재의 표면의 위치에 따라서 다르게 조절되어 있는 것이 바람직하다.

이와 같이, 수지 부재의 표면에 있어서, 단위 면적당에 형성되는 돌기부의 수를 수지 부재의 위치마다에 따라서 조절하는 것도 가능하다. 이 결과, 적층된 수지 부재의 유동 저항 및 전열 면적을 그 위치에 있어서 유입/유출하는 열유속에 맞추어 결정하는 것이 가능해지므로, 작동 가스와 수지 부재의 열교환 성능이 향상되고, 재생기 전체로서의 축열 및 방열 성능을 향상시키는 것이 가능해진다.

본 발명의 다른 국면에 따르는 재생기는 스털링 냉동기의 압축실과 팽창실을 유동하는 작동 가스의 유로 상에 배치되어 작동 가스의 유동 방향과 교차하는 방향에 필름 형상의 수지 부재를 적층하여 이루어지는 재생기이다. 수지 부재는 그 표면에 복수의 돌기부를 구비하고 있고, 이 복수의 돌기부에 의해 적층되는 수지 부재끼리가 간극부를 갖고 있다. 수지 부재의 표면에 있어서, 소정 영역의 돌기부의 높이가 다른 영역의 돌기부의 높이와 다르게 조절되어 있다.

이와 같이, 높이가 다른 돌기부를 구비하고 있음으로써, 간극부의 높이를 그 위치에 있어서 유입/유출하는 열유속에 맞추어 결정하는 것이 가능해지므로, 작동 가스와 수지 부재의 열교환 성능이 향상되고, 재생기 전체로서의 축열/방열 성능을 향상시키는 것이 가능해진다. 또한, 여기서 소정 영역 및 다른 영역으로서 규정하는 영역의 선택의 방법은 특별히 제한되는 것은 아니고, 수지 부재의 표면에 있어서 임의로 선택한 영역을 의미하고 있고, 이 선택한 영역 내에 복수의 돌기부가 포함되어 있는 경우로 한정되는 것은 아니고, 단수의 돌기부밖에 포함되어 있지 않은 경우도 포함하는 것이다. 또한, 본 구성은 소성 변형에 의해 돌기부를 형성하는 경우로 한정되지 않고, 스페이서를 접착하여 돌기부를 형성하는 경우나 인쇄법을 이용하여 돌기부를 형성하는 경우 등에도 적용 가능하다.

본 발명의 또 다른 국면에 따르는 재생기는 스털링 냉동기의 압축실과 팽창실을 유동하는 작동 가스의 유로 상에 배치되어 작동 가스의 유동 방향과 교차하는 방향에 필름 형상의 수지 부재를 적층하여 이루어지는 재생기이다. 수지 부재는 그 표면에 복수의 돌기부를 구비하고 있고, 이 복수의 돌기부에 의해 적층되는 수지 부재끼리가 간극부를 갖고 있다. 수지 부재의 표면에 있어서, 단위 면적당의 돌기부의 수는 압축실측에 비해 팽창실측에 접근할수록 많게 되어 있다.

일반적으로, 스털링 냉동기의 운전 시에 있어서는, 재생기 내를 유동하는 작동 가스는 그 팽창실측에 있어서 압축실측보다도 저온으로 되어 있으므로, 작동 가스의 팽창실측에 있어서의 점도는 압축실측에 있어서의 점도보다도 작아진다. 이로 인해, 팽창실측에 있어서 작동 가스는 보다 흐르기 쉬운 상태로 되어 있고, 돌기부의 밀도를 높게 함으로써 전열 면적을 확보함으로써, 작동 가스와 수지 부재의 열교환 성능을 향상시키는 것이 가능해진다. 반대로, 작동 가스가 흐르기 어려운 압축실측에 있어서는 돌기부의 수를 줄임으로써 유동 저항의 저감이 도모되고, 원만한 작동 가스의 유동이 실현된다. 이 결과, 재생기 전체로서의 축열/방열 성능을 향상시키는 것이 가능해진다. 또한, 본 구성은 소성 변형에 의해 돌기부를 형성하는 경우로 한정되지 않고, 스페이서를 접착하여 돌기부를 형성하는 경우나 인쇄법을 이용하여 돌기부를 형성하는 경우 등에도 적용 가능하다.

본 발명에 따르는 스털링 냉동기는 상술한 것 중 어느 하나의 재생기를 구비하고 있다.

이와 같이, 상술한 것 중 어느 하나의 재생기를 구비한 스털링 냉동기로 함으로써 냉동기 전체로서의 열교환 효율이 향상되므로, 우수한 냉동 성능을 갖는 스털링 냉동기를 제공하는 것이 가능해진다. 또한, 간편하고 또한 저렴하게 높은 신뢰성의 스털링 냉동기를 제공하는 것이 가능해진다.

본 발명에 따르는 재생기의 제조 방법은 작동 가스의 유로 상에 배치되고, 작동 가스의 유동 방향과 교차하는 방향에 필름 형상의 수지 부재를 적층하여 이루어지는 재생기의 제조 방법이며, 돌기부 형성 공정과 적층 공정을 구비한다. 돌기부 형성 공정은 수지 부재의 표면을 소성 변형시킴으로써 적층되는 수지 부재끼리가 간극부를 갖기 위한 돌기부를 형성하는 공정이다. 적층 공정은 돌기부가 형성된 수지 부재를 적층하는 공정이다.

이와 같이, 수지 부재 자체를 소성 변형시킴으로써 수지 부재의 표면에 돌기부를 형성함으로써, 매우 간편하고 또한 저렴하게 재생기를 제작하는 것이 가능해진다.

상기 본 발명에 따르는 재생기의 제조 방법에 있어서는, 예를 들어 돌기부 형성 공정은 수지 부재의 표면에 압박식 형(型)을 이용하여 프레스 처리를 실시함으로써 돌기부를 형성하는 프레스 공정을 포함하고 있는 것이 바람직하다.

이와 같이, 압박식 형을 이용한 프레스 처리에서 수지 부재의 표면을 소성 변형시켜 돌기부를 형성함으로써 매우 간편하고 또한 저렴하게 돌기부를 형성하는 것이 가능해진다. 또한, 프레스 처리에 의해 돌기부를 형성함으로써 재현성 좋게 돌기부를 형성하는 것이 가능해진다.

상기 본 발명에 따르는 재생기의 제조 방법에 있어서는, 예를 들어 돌기부 형성 공정은 수지 부재의 표면과 대략 평행 방향으로 압박식 형과 수지 부재를 상대적으로 이동시켜 위치 결정을 행하는 위치 결정 공정을 더 포함하고 있는 것이 바람직하다. 또한, 이 위치 결정 공정과 상술한 프레스 공정을 교대로 행함으로써, 수지 부재의 표면의 원하는 위치에 돌기부가 형성 가능해지도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.

이와 같이, 압박식 형과 수지 부재를 상대적으로 이동시키는 위치 결정 공정을 더 구비함으로써, 위치 결정 처리와 프레스 처리를 교대로 반복함으로써 원하는 위치에 간편하고 또한 신속하게 돌기부를 형성하는 것이 가능해진다.

상기 본 발명에 따르는 재생기의 제조 방법에 있어서는, 예를 들어 상기 압박식 형에 의한 프레스의 타이밍, 프레스의 가압력 및 상기 압박식 형과 수지 부재를 상대적으로 이동시키는 이동 속도를 제어함으로써 수지 부재의 표면에 있어서의 돌기부의 형성 위치, 크기 및 형상을 조절하는 것이 가능하게 되어 있다. .

이와 같이, 압박식 형의 프레스의 타이밍, 프레스의 가압력 및 압박식 형과 수지 부재를 상대적으로 이동시키는 이동 속도를 제어함으로써, 간편하게 돌기부의 형성 위치, 크기 및 형상을 조절하는 것이 가능해진다. 예를 들어, 상기 돌기부를 필름 형상의 수지 부재의 표면에 랜덤하게 배치하거나, 매트릭스 형상(행렬 형상)으로 배치하거나 하는 등 그 설계 자유도는 매우 높은 것이 된다. 이에 의해, 설계와 같이 돌기부를 재현성 좋게 형성하는 것이 가능해지므로, 고성능의 재생기를 저렴하게 제작하는 것이 가능해진다.

상기 본 발명에 따르는 재생기의 제조 방법에 있어서는, 예를 들어 돌기부 형성 공정은 수지 부재의 표면에 레이저 빔을 조사함으로써 돌기부를 형성하는 레이저 빔 조사 공정을 포함하고 있는 것이 바람직하다.

이와 같이, 레이저 빔을 조사함으로써 수지 부재의 표면을 소성 변형시켜 돌기부를 형성함으로써, 간이하고 또한 저렴하게 재생기를 제작하는 것이 가능해진다. 또한, 레이저 처리에 의해 돌기부를 형성함으로써, 재현성 좋게 돌기부를 형성하는 것이 가능해진다.

상기 본 발명에 따르는 재생기의 제조 방법에 있어서는, 예를 들어 레이저 빔 조사 공정은 수지 부재의 표면과 대략 평행 방향에 레이저 빔의 광원과 수지 부재를 상대적으로 이동시켜 위치 결정을 행하는 위치 결정 공정을 더 포함하고 있는 것이 바람직하다. 또한, 이 위치 결정 공정과 상술한 레이저 빔 조사 공정을 교대로 행함으로써, 수지 부재의 표면의 원하는 위치에 돌기부가 형성 가능해지도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.

이와 같이, 레이저 빔의 광원과 수지 부재를 상대적으로 이동시키는 위치 결정 공정을 더 구비함으로써, 위치 결정 처리와 레이저 빔 조사 처리를 교대로 반복함으로써 원하는 위치에 간편하고 또한 신속하게 돌기부를 형성하는 것이 가능해진다.

상기 본 발명에 따르는 재생기의 제조 방법에 있어서는, 예를 들어 레이저 빔 조사 공정은 레이저 빔을 펄스 형상으로 주사 조사하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 레이저 빔을 펄스 형상으로 주사 조사함으로써 수지 부재의 표면에 간편하고 또한 신속하게 복수의 돌기부를 형성하는 것이 가능해진다.

상기 본 발명에 따르는 재생기의 제조 방법에 있어서는, 예를 들어 수지 부재에 조사하는 레이저 빔의 조사 직경, 조사 파워 및 조사 시간을 제어함으로써, 수지 부재의 표면에 있어서의 돌기부의 형성 위치, 크기 및 형상을 조절하는 것이 가능하게 되어 있다.

이와 같이, 레이저 빔의 조사 직경, 조사 파워, 조사 시간을 제어함으로써, 다양한 형상의 돌기부를 수지 부재의 표면에 재현성 좋게 형성하는 것이 가능해진다. 예를 들어, 작동 가스의 유동 방향을 향해 돌기부를 평행하게 형성하거나, 상기 돌기부를 랜덤하게 배치하거나, 매트릭스 형상으로 배치하거나 하는 등 그 설계 자유도는 매우 높은 것이 된다. 이에 의해, 설계와 같이 돌기부를 재현성 좋게 형성하는 것이 가능해지므로, 고성능의 재생기를 저렴하게 제작하는 것이 가능해진다.

상기 본 발명에 따르는 재생기의 제조 방법에 있어서는, 예를 들어 적층 공정은 돌기부가 형성된 수지 부재를 권취하는 공정을 포함하고 있는 것이 바람직하다.

이와 같이, 수지 부재를 권취함으로써 적층 구조를 구성함으로써, 수지 부재를 절단하거나, 절곡하거나 하여 재생기를 제작하는 것보다도 간편하고 또한 저렴하게 재생기를 제작하는 것이 가능해진다.

본 발명에 따르는 재생기의 제조 장치는 필름 형상의 수지 부재의 표면에 돌기부를 형성하는 재생기의 제조 장치이며, 송출 수단과 돌기부 형성 수단을 구비한다. 송출 수단은 필름 형상의 수지 부재를 일방향으로 송출하는 수단이고, 돌기부 형성 수단은 필름 형상의 수지 부재의 표면을 소성 변형시킴으로써 돌기부를 형성하는 수단이다.

이와 같이, 송출 수단을 이용하여 필름 형상의 수지 부재를 송출하고, 송출된 수지 부재의 표면에 돌기부 형성 수단을 이용하여 수지 부재 자체를 소성 변형시켜 돌기부를 형성함으로써, 연속적으로 수지 부재의 표면에 돌기부를 형성하는 것이 가능해지고, 간편하고, 신속하고 또한 저렴하게 재생기를 제작하는 것이 가능해진다.

상기 본 발명에 따르는 재생기의 제조 장치에 있어서는, 예를 들어 필름 형상의 수지 부재의 표면과 교차하는 방향에 대향하여 위치하고, 소정의 거리를 두고 이격하도록 배치된 한 쌍의 협지부를 상기 돌기부 형성 수단보다도 하류측에 갖고, 이 협지부 사이의 간극에 필름 형상의 수지 부재를 통과시킴으로써 상기 돌기부 형성 수단에 의해 형성된 돌기부의 높이를 조절하는 높이 조절 수단을 구비하고 있는 것이 바람직하다.

이와 같이, 돌기부 형성 수단의 하류측에 돌기부의 높이를 조절하는 높이 조절 수단을 마련함으로써, 간편하게 수지 부재의 표면에 형성된 돌기부의 높이를 원하는 높이로 조절하는 것이 가능해진다. 본 구성에서는, 한 쌍의 협지부를 배치하는 만큼의 간편한 구성으로 하여 높이 조절 수단이 구성되므로, 제조 비용이 증대되는 일도 없고, 또한 신속하게 돌기부의 높이가 조절되므로, 생산성을 저해시키는 일도 없다.

상기 본 발명에 따르는 재생기의 제조 장치에 있어서는, 예를 들어 한 쌍의 협지부의 간격이 조절 가능한 것이 바람직하다.

이와 같이, 한 쌍의 협지부의 간격을 조절 가능하게 구성함으로써, 협지부를 이용하여 조절하는 돌기부의 높이가 설계 변경 등에 의해 바뀐 경우에도 용이하게 대응할 수 있게 된다.

상기 본 발명에 따르는 재생기의 제조 장치에 있어서는, 예를 들어 돌기부 형성 수단은 압박식 형과, 일방향을 향해 송출되는 필름 형상의 수지 부재를 거쳐서 상기 압박식 형과 반대측에 위치하는 스테이지에 의해 구성되어 있는 것이 바람직하다.

이와 같이, 필름 형상의 수지 부재 자체를 소성 변형시켜 돌기부를 형성하는 돌기부 형성 수단으로서는 압박식 형과 스테이지를 구비한 프레스기를 이용하는 것이 가능하다. 돌기부 형성 수단으로서 프레스기를 이용한 경우에는 수지 부재의 표면에 연속적으로 간편하게 돌기부를 형성하는 것이 가능해지고, 저렴하게 재생기를 제작하는 것이 가능해진다.

상기 본 발명에 따르는 재생기의 제조 장치에 있어서는, 예를 들어 스테이지는 상기 압박식 형에 대응한 위치에 오목부를 갖고 있는 것이 바람직하다.

이와 같이, 스테이지의 압박식 형에 대응한 위치에 오목부를 마련함으로써, 프레스 시에 돌기부 및 압박식 형이 릴리프하는 공간이 확보되므로, 프레스 처리에 의한 돌기부의 연속적인 형성이 가능해진다.

상기 본 발명에 따르는 재생기의 제조 장치에 있어서는, 예를 들어 오목부는 일방향을 향해 송출되는 필름 형상의 수지 부재의 이동 방향의 하류측을 향해 스테이지의 단부까지 도달하고 있는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 송출 수단에 의해 필름 형상의 수지 부재를 송출하면서 프레스기를 이용하여 연속적으로 수지 부재의 표면에 돌기부를 형성하는 경우에는 형성된 돌기부가 스테이지에 접촉하는 것이 우려된다. 이로 인해, 상기 구성과 같이 스테이지에 마련된 오목부를 수지 부재의 이동 방향 하류측을 향해 스테이지의 단부까지 연장시킴으로써, 돌기부와 스테이지의 접촉이 회피되므로, 수지 부재가 스테이지에 걸리거나, 돌기부의 형상이 변형되거나 하는 것이 미연에 방지되게 된다.

상기 본 발명에 따르는 재생기의 제조 장치에 있어서는, 예를 들어 상기 압박식 형은 선단부가 대략 원뿔 형상의 복수의 침을 갖고 있고, 한번의 프레스로 필름 형상의 수지 부재의 표면에 복수의 돌기부를 형성하는 것이 가능해지도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.

이와 같이, 압박식 형이 복수의 침을 갖고 있음으로써, 한번의 프레스로 수지 부재의 표면에 복수의 돌기부를 형성하는 것이 가능해지고, 신속하고 또한 간편하게 재생기를 제작하는 것이 가능해진다.

상기 본 발명에 따르는 재생기의 제조 장치에 있어서는, 예를 들어 돌기부 형성 수단은 레이저 빔을 조사하는 레이저 빔 조사 수단에 의해 구성되어 있는 것이 바람직하다.

이와 같이, 필름 형상의 수지 부재 자체를 소성 변형시켜 돌기부를 형성하는 돌기부 형성 수단으로서는 레이저 빔을 조사하는 레이저 빔 조사 수단을 이용하는 것이 가능하다. 돌기부 형성 수단으로서 레이저 빔 조사 수단을 이용한 경우에는 수지 부재의 표면에 연속적으로 또한 간편하게 돌기부를 형성하는 것이 가능해지고, 저렴하게 재생기를 제공하는 것이 가능해진다.

상기 본 발명에 따르는 재생기의 제조 장치에 있어서는, 예를 들어 레이저 빔 조사 수단은 펄스 형상으로 레이저 빔을 주사 조사하는 것이 가능해지도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.

이와 같이, 레이저 빔 조사 수단에 의해 수지 부재의 표면에 펄스 형상으로 레이저 빔을 주사 조사함으로써, 연속적으로 간편하고 또한 신속하게 복수의 돌기부를 형성하는 것이 가능해진다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 이하에 도시하는 실시 형태에 있어서는 스털링 냉동기에 탑재되는 재생기를 예시하여 설명을 행한다.

(제1 실시 형태)

도1은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 재생기의 제조 방법 및 제조 장치를 설명하기 위한 개략도이고, 도2 내지 도4는 본 실시 형태에 있어서의 돌기부 형성 공정을 보다 상세하게 설명하기 위한 프레스기의 단면도이다. 또한, 도5 내지 도9는 돌기부의 레이아웃 패턴을 도시하는 수지 필름의 상면도이고, 도10a 및 도10b는 돌기부의 형상을 도시하는 수지 필름의 확대 단면도이다. 또한, 도11은 본 실시 형태에 있어서의 적층 공정을 나타내는 개략도이고, 도12는 본 실시 형태에 있어서의 재생기의 확대 단면도이다.

(재생기의 제조 장치)

우선, 도1을 참조하여 본 실시 형태에 있어서의 재생기의 제조 장치에 대해 설명한다. 필름 형상의 수지 부재를 권취함으로써 제작되는 재생기의 제조 공정은 주로 수지 필름의 표면에 돌기부를 형성하는 돌기부 형성 공정과, 돌기부가 형성된 수지 필름을 적층하는 적층 공정으로 나뉘어진다. 이 중, 도1에 도시하는 재생기의 제조 장치는 수지 필름의 표면에 돌기부를 형성하는 돌기부 형성 공정에 있어서 이용되는 재생기의 제조 장치이다.

도1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 재생기의 제조 장치는 주로 수지 필름을 송출하는 송출 수단인 필름 피더(113)와, 돌기부 형성 수단인 프레스기(101)를 구비하고 있다. 프레스기(101)는 필름 피더(113)의 하류측에 위치하여 압박식 형(102)과, 압박부(103)와, 스테이지(104)를 구비하고 있다. 압박식 형(102)과 스테이지(103)는 필름 피더(113)에 의해 일방향(도면 중 화살표 A방향)을 향해 송출되는 수지 필름(8)을 협지하고 상하로 이격하여 위치하고 있다. 또한, 압박식 형(102)과 압박부(103)는 상하 방향(도면 중 화살표 B방향)으로 이동 가능하게 되어 있다. 또한, 스테이지(104)의 압박식 형(102)에 대응한 위치에는 프레스 시에 압박식 형(102)의 릴리프가 되는 오목부(105)가 마련되어 있다(도2 내지 도4 참조).

(돌기부 형성 공정)

다음에, 상기 구성의 재생기의 제조 장치를 이용하여 수지 필름의 표면에 돌기부를 형성하는 방법에 대해 설명한다. 도1을 참조하여 필름 피더(113)에 의해 일방향으로 송출된 수지 필름(8)은 구동 롤러(111)를 통과하여 프레스기(101)로 이송된다. 프레스기(101)는 소정의 타이밍으로 수지 필름(8)을 프레스 처리한다. 이에 의해, 수지 필름(8)의 표면에 연속적으로 돌기부(10)가 형성된다.

구체적으로는, 우선 필름 피더(113)에 의해 수지 필름(8)을 송출함으로써, 수지 필름(8)의 돌기부 형성 예정 영역이 프레스기(101)의 압박식 형(102)의 하방에 위치하도록 위치 결정이 행해진다(도2 참조). 이 공정은 돌기부를 형성하기 위해 압박식 형(102)과 수지 필름(8)의 상대적인 위치를 결정하는 위치 결정 공정에 상당한다. 다음에, 압박부(103)가 하방(도면 중 화살표 B1 방향)을 향해 이동한다. 그리고, 도3에 도시한 바와 같이 압박부(103)에 의해 수지 필름(8)을 스테이지(104)로 압박하고, 계속해서 압박식 형(102)이 하방으로 이동하여 수지 필름(8)의 돌기부 형성 예정 영역을 하방을 향해 압박한다. 이에 의해, 수지 필름(8)의 표면에 소성 변형이 생기고, 하부에 볼록의 돌기부(10)가 형성된다. 이 공정이 돌기부 형성 공정인 프레스 공정에 상당한다. 그 후, 압박식 형(102)과 압박부(103)는 상방(도면 중 화살표 B2 방향)을 향해 이동하여 기준 위치로 복귀된다. 그리고, 도4에 도시한 바와 같이, 다시 수지 필름(8)이 화살표 A방향으로 송출된다.

이상에 있어서 설명한 위치 결정 공정과 프레스 공정을 반복함으로써, 수지 필름(8)의 표면에 돌기부(10)가 연속적으로 형성되게 된다. 또한, 본 실시 형태에서는 스테이지(104)의 상방을 수지 필름(8)이 이동하도록 구성되어 있다. 이로 인해, 형성된 돌기부(10)가 스테이지(104)의 오목부(105)에 접촉하지 않도록 스테이지(104)와 수지 필름(8)은 형성되는 돌기부(10)의 높이 이상의 거리로 이격하여 배치되어 있다.

(돌기부의 형성 위치)

다음에, 수지 필름의 표면에 형성되는 돌기부의 형성 위치에 대해 설명한다. 본 실시 형태에 있어서의 재생기의 제조 방법 및 제조 장치를 이용함으로써, 수지 필름의 표면에 다양한 레이아웃 패턴으로 돌기부를 형성하는 것이 가능해진다. 구체적으로는 프레스의 타이밍이나, 압박식 형과 수지 필름을 상대적으로 이동시키는 이동 속도를 제어함으로써 다양한 패턴이 실현된다. 또한, 수지 필름에, 한번에 복수의 돌기부를 형성하기 위해 복수의 침을 압박식 형으로 갖게 하면, 돌기부가 형성되는 패턴의 다양성을 더 증가시키는 것이 가능해진다. 이하에, 돌기부의 레이아웃 패턴의 몇 가지를 예시한다.

(제1 레이아웃 패턴)

도5는 레이아웃 패턴(1)을 도시하는 수지 필름의 상면도이다. 도5에 도시하는 돌기부의 레이아웃 패턴은 수지 필름(8)의 표면에 매트릭스 형상으로 돌기부(10)가 형성된 레이아웃 패턴이다. 즉, 도5를 참조하여 수지 필름(8)의 표면에 있어서 x방향 및 y방향에 돌기부(10)가 행렬 형상으로 배치되어 있다. 도면 중 x방향에 있어서의 돌기부의 간격은 모두 등간격이고, 또한 y방향에 있어서의 돌기부의 간격도 모두 등간격이다.

상기 돌기부의 레이아웃을 실현하기 위해서는, 예를 들어 도5에 도시한 바와 같은 y방향에 등간격으로 복수의 침을 갖는 압박식 형(102)이 이용된다. 이 압박식 형(102)에 대해 수지 필름(8)을 A방향(x방향)으로 일정한 속도로 이동시키고, 또한 일정한 타이밍으로 이 압박식 형(102)을 이용하여 프레스한다. 이에 의해, 도5에 도시한 바와 같은 매트릭스 형상으로 돌기부가 배치된 레이아웃 패턴이 실현된다.

(제2 레이아웃 패턴)

도6은 레이아웃 패턴(2)을 도시하는 수지 필름의 상면도이다. 도6에 도시하는 돌기부의 레이아웃 패턴은 상술한 레이아웃 패턴(1)과 마찬가지로 수지 필름(8)의 표면에 행렬 형상으로 돌기부(10)가 형성된 레이아웃 패턴이다. 그러나, 본 레이아웃 패턴에서는 레이아웃 패턴(1)과는 달리, x방향에 있어서의 돌기부의 간격이 랜덤으로 되어 있다. 즉, x방향에 인접하는 돌기부끼리의 거리가 일정이 아닌 비일정으로 되어 있다.

본 레이아웃 패턴과 같이 돌기부를 형성하는 방법으로서는 도6에 도시한 바와 같은 y방향에 등간격으로 복수의 침을 갖는 압박식 형(102)을 이용하여, 이 압박식 형(102)에 대해 수지 필름(8)을 A방향(x방향)으로 불규칙한 속도로 이동시키고, 또한 일정한 타이밍으로 이 압박식 형(102)을 이용하여 프레스하는 방법이 있다. 또한, 압박식 형(102)에 대해 수지 필름(8)을 A방향(x방향)으로 일정한 속도로 이동시키고, 또한 압박식 형(102)을 도6 중 화살표 D방향으로 불규칙하게 변위시켜 프레스하는 방법도 있다. 또는, 압박식 형(102)에 대해 수지 필름(8)을 A방향(x방향)으로 일정한 속도로 이동시키고, 압박식 형(102)의 프레스의 타이밍을 불규칙하게 변화시키는 방법도 있다.

(제3 레이아웃 패턴)

도7은 레이아웃 패턴(3)을 도시하는 수지 필름의 상면도이다. 도7에 도시하는 돌기부의 레이아웃 패턴은 상술한 제1 및 제2 레이아웃 패턴과 마찬가지로 수지 필름(8)의 표면에 행렬 형상으로 돌기부(10)가 형성된 레이아웃 패턴이다. 그러나, 본 레이아웃 패턴에서는 제1 및 제2 레이아웃 패턴과는 달리, x방향에 W1의 폭으로 동일한 패턴이 반복해서 형성되어 있다.

본 레이아웃 패턴과 같이 돌기부를 형성하는 방법으로서는, 도7에 도시한 바와 같은 y방향에 등간격으로 복수의 침을 갖는 압박식 형(102)을 이용하여, 이 압박식 형(102)에 대해 수지 필름(8)을 A방향(x방향)으로 규칙적인 주기를 갖고 변화되는 속도로 이동시키고, 또한 일정한 타이밍으로 이 압박식 형(102)을 이용하여 프레스하는 방법이 있다. 또한, 압박식 형(102)에 대해 수지 필름(8)을 A방향(x방향)으로 일정한 속도로 이동시키고, 또한 압박식 형(102)에 대해 수지 필름(8)을 도7 중 화살표 D방향으로 규칙적인 주기를 갖고 변위시켜 프레스하는 방법도 있다. 또는, 압박식 형(102)에 대해 수지 필름(8)을 A방향(x방향)으로 일정한 속도로 이동시키고, 압박식 형(102)의 프레스의 타이밍을 규칙적인 주기를 갖고 변화시키는 방법도 있다.

(제4 레이아웃 패턴)

도8은 레이아웃 패턴(4)을 도시하는 수지 필름의 상면도이다. 도8에 도시하는 돌기부의 레이아웃 패턴은 y방향에는 일정한 간격으로 돌기부가 배치되어 있지만, x방향에는 돌기부는 정렬되지 않고 랜덤으로 되어 있는 레이아웃 패턴이다.

본 레이아웃 패턴과 같이 돌기부를 형성하는 방법으로서는 도8에 도시한 바와 같은 y방향에 등간격으로 복수의 침을 갖는 압박식 형(102)을 이용하여, 이 압박식 형(102)에 대해 수지 필름(8)을 A방향(x방향)으로 일정한 속도로 이동시키고, 또한 압박식 형(102)을 도8 중 화살표 E방향으로 랜덤하게 변위시키면서 일정한 타이밍으로 프레스하는 방법이 있다.

(제5 레이아웃 패턴)

도9는 레이아웃 패턴(5)을 도시하는 수지 필름의 상면도이다. 도9에 도시하는 돌기부의 레이아웃 패턴은 상술한 제3 레이아웃 패턴과 제4 레이아웃 패턴을 조합한 것이다. 즉, y방향에는 일정한 간격으로 돌기부가 형성되어 있지만, x방향에는 돌기부가 등간격으로는 정렬되어 있지 않고, W2의 폭으로 동일한 패턴이 반복해서 형성되어 있다.

본 레이아웃 패턴과 같이 돌기부를 형성하는 방법으로서는, 도9에 도시한 바와 같은 y방향에 등간격으로 복수의 침을 갖는 압박식 형(102)을 이용하여, 압박식 형(102)을 E방향으로 변위시키면서 이 압박식 형(102)에 대해 수지 필름(8)을 A방향(x방향)으로 규칙적인 주기를 갖고 변화되는 속도로 이동시키고, 또한 일정한 타이밍으로 이 압박식 형(102)을 이용하여 프레스하는 방법이 있다.

이상의 5개의 레이아웃 패턴은 모두 동일한 형상의 압박식 형을 이용하여 실현되는 돌기부의 레이아웃 패턴이다. 즉, 동일한 압박식 형을 이용한 경우라도 프레스의 타이밍이나, 압박식 형과 수지 필름의 상대적인 이동 속도를 제어함으로써, 다양한 레이아웃 패턴이 실현 가능해진다. 또한, 돌기부가 매트릭스 형상으로 배치된 레이아웃 패턴(1)에 비해 제2 내지 제5 레이아웃 패턴에서는 작동 가스의 흐름이 복잡화된다. 이에 의해, 재생기에 있어서의 열교환 효율의 개선이 도모되어 고성능의 재생기로 하는 것이 가능해진다.

(돌기부의 형상)

다음에, 돌기부의 형상에 대해 설명한다. 프레스 처리에 의해 형성되는 돌기부(10)의 형상으로서는, 주로 도10a에 도시한 바와 같은 형상의 돌기부(10a)와, 도10b에 도시한 바와 같은 형상의 돌기부(10b)의 2종류가 고려된다. 또한, 돌기부(10a 및 10b)의 크기는 압박식 형에 의한 프레스의 가압력에 의해 조절하는 것이 가능하다.

도10a는 선단부가 원뿔 형상이고 또한 그 정상점이 곡면인 압박식 형을 이용한 경우에 형성되는 돌기부의 형상을 도시하고 있다. 도면에 도시한 바와 같이, 이 형상의 압박식 형을 이용하여 형성된 돌기부(10a)는 수지 필름(8)의 주면으로부터 하방을 향해 돌출된 산의 형상으로 되어 있다.

도10b는 선단부가 원뿔 형상이고 또한 그 정상점이 예리한 압박식 형을 이용한 경우에 형성되는 돌기부의 형상을 도시하고 있다. 도면에 도시한 바와 같이, 이 형상의 압박식 형을 이용하여 형성된 돌기부(10b)는 정상점에 개구부(10b1)를 갖는 고리 형상의 돌기부로 되어 있다.

돌기부(10)의 형상으로서는 주로 상술한 2종류가 고려되지만, 도10a에 도시하는 산형의 돌기부(10a)보다도 도10b에 도시하는 정상점에 개구부(10b1)를 갖는 고리 형상의 돌기부(10b)로 하는 것이 보다 바람직하다. 이는 수지 필름(8)을 적층한 경우에 적층된 수지 필름(8) 사이에 형성되는 간극부를 유동하는 작동 가스가, 돌기부(10b)의 개구부(10b1)를 통과하여 다른 간극부로 유동되는 것이 가능해지기 때문이다. 이에 의해, 복잡한 작동 가스의 유동 경로가 구성 가능해지고, 작동 가스의 흐름이 교란됨으로써 열전도 효율이 매우 향상된 재생기를 제작하는 것이 가능해진다.

(적층 공정 및 조립 공정)

다음에, 수지 필름을 적층하는 적층 공정에 대해 설명한다. 도11에 도시한 바와 같이 표면에 돌기부(10)가 형성된 수지 필름(8)은 소정의 길이로 절단되고, 원통 형상을 이룬 보빈(14)에 권취됨으로써 적층된다. 이 때, 수지 필름(8)의 표면에 미리 설치된 돌기부(10)가 적층되는 수지 필름끼리의 사이에 간극부(9)를 구성하므로, 권취하여 형성된 수지 필름(8)의 축선 방향에 작동 가스가 유동하는 유로가 구성되게 된다(도12 참조). 이 결과, 재생기는 작동 가스의 유동 방향과 교차하는 방향에 수지 필름을 적층하여 이루어지는 구성이 된다.

이들 보빈(14) 및 권취된 수지 필름(8)에 의해 스털링 냉동기의 재생기(15)가 구성되고, 상술한 종래예에서 설명한 조립 부착 방법과 같은 방법으로 스털링 냉동기의 소정 위치에 조립 부착된다.

(효과)

상술한 바와 같은 재생기의 제조 방법 및 제조 장치를 이용하여 재생기를 제작함으로써, 연속적으로 간편하고 또한 저렴하게 수지 필름의 표면에 돌기부를 형성하는 것이 가능해진다. 이 결과, 스털링 냉동기의 제조를 매우 용이하게 행할 수 있게 된다. 또한, 상술한 바와 같이 수지 필름 자체를 소성 변형시킴으로써 돌기부를 형성함으로써, 종래 행해지고 있었던 스페이서를 접착하거나, 실크 인쇄를 행하거나 함으로써 형성된 돌기부보다도 재현성 좋고 또한 간편하게 돌기부를 형성하는 것이 가능해지므로, 열교환 효율에 우수한 재생기를 저렴하게 제공하는 것이 가능해지고, 고효율의 스털링 냉동기를 저렴하게 제공하는 것이 가능해진다.

(제2 실시 형태)

도13은 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 프레스기의 단면도이고, 도14는 본 실시 형태에 있어서의 프레스기의 형상을 설명하기 위한 상면도이다.

(재생기의 제조 장치)

본 실시 형태에 있어서의 재생기의 제조 장치는, 상술한 제1 실시 형태와 마찬가지로 주로 송출 수단인 필름 피더와, 돌기부 형성 수단인 프레스기로 구성된다. 도13 및 도14를 참조하여 프레스기(101)는, 상술한 제1 실시 형태와 마찬가지로 압박식 형(102)과, 압박부(103)와, 스테이지(104)를 구비하고 있다. 압박식 형(102)과 스테이지(104)는 필름 피더에 의해 일방향(도면 중 화살표 A방향)을 향해 송출되는 수지 필름(8)을 협지하여 상하에 위치하고 있다. 또한, 압박식 형(102)과 압박부(103)는 상하 방향(도면 중 화살표 B방향)으로 이동 가능하게 되어 있다. 스테이지(104)는 압박식 형(102)에 대응하는 위치로부터 수지 필름(8)의 이동 방향(도면 중 화살표 A방향) 하류측을 향해 오목부(106)를 갖고 있다. 이 오목부(106)는 스테이지(104)의 단부까지 도달하고 있다. 이 오목부(106)는 프레스 시에 있어서의 압박식 형(102)의 릴리프가 되는 부분이다.

(돌기부 형성 공정)

상술한 제1 실시 형태와 마찬가지로 본 실시 형태에 있어서의 재생기의 제조 장치에 있어서도 프레스기(101)의 스테이지(104) 상을 이동하는 수지 필름에 소정의 타이밍으로 프레스 처리가 실시됨으로써, 수지 필름(8)의 표면에 돌기부(10)가 연속적으로 형성된다. 또한, 도13에 있어서는 도10b에 도시한 고리 형상의 돌기부(10b)를 수지 필름(8)의 표면에 형성하기 위해, 압박식 형(102)의 선단부를 예리한 형상으로 한 경우를 도시하고 있다.

(효과)

본 실시 형태에서는 오목부(106)가 수지 필름(8)의 이동 방향 하류측을 향해 스테이지(104)의 단부까지 도달하고 있으므로, 수지 필름(8)의 표면에 형성된 돌기부(10)가 스테이지(104)에 접촉하는 것이 미연에 방지되어 있다. 또한, 상술한 실시 형태에 있어서는 스테이지(104)와 수지 필름(8)의 거리를 형성되는 돌기부(10)의 높이 이상으로 할 필요가 있었지만, 본 실시 형태에서는 오목부(106)가 스테이지(104)의 단부까지 도달하고 있으므로, 수지 필름(8)을 스테이지(104)의 바로 위에 배치하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 상술한 제1 실시 형태보다도 정밀도 좋게 돌기부(10)를 형성하는 것이 가능해진다.

(제3 실시 형태)

도15는 본 발명의 제3 실시 형태에 있어서의 재생기의 제조 방법 및 제조 장치를 설명하기 위한 개략도이다. 또한, 도16은 수지 필름의 표면에 형성된 돌기부의 높이를 조절하는 높이 조절 수단의 단면도이다.

(재생기의 제조 장치)

본 실시 형태에 있어서의 재생기의 제조 장치는 상술한 제1 및 제2 실시 형태와 마찬가지로 송출 수단인 필름 피더(113)와, 돌기부 형성 수단인 프레스기(101)를 구비하고 있다. 또한, 프레스기(101)의 하류측에는 프레스기(101)에 의해 형성된 돌기부(10)의 높이를 조절하는 높이 조절 수단인 협지부(114)가 배치되어 있다. 이 협지부(114)는 한 쌍의 협지 블럭(114a, 114b)에 의해 구성된다. 또한, 협지 블럭(114a, 114b)의 하류측에는 수지 필름(8)을 권취하는 수단으로 회수 롤러(116)가 위치하고 있다.

(높이 조절 수단)

도15 및 도16을 참조하여 높이 조절 수단인 협지 블럭(114a, 114b)은 구동 롤러(112)에 의해 송출된 수지 필름(8)의 표면과 교차하는 방향에 대향하여 위치하고, 소정의 거리(h₁₁)를 두고 이격하여 배치되어 있다. 이에 의해, 표면에 돌기부(10)가 형성된 수지 필름(8)은 협지 블럭(114a, 114b) 사이에 형성된 간극을 통과하게 된다. 돌기부(10)는 프레스기(101)를 이용하여 형성되므로, 그 높이(h₁₂)에는 다소의 치수 오차가 생긴다. 이 치수 오차를 시정하기 위해, 높이 조절 수단인 협지 블럭(114a, 114b)이 이용된다.

구체적으로는, 도16에 도시한 바와 같이 협지 블럭(114a, 114b)을 통과하기 전의 돌기부의 h₁₂가 협지 블럭(114a, 114b)의 간극의 거리(h₁₁)보다도 큰 경우에는 돌기부(10)가 협지 블럭에 협지됨으로써 그 높이가 강제적으로 조절되어 원하는 높이인 h₁₃으로 조절된다.

(효과)

이에 의해, 수지 필름(8)의 표면에 형성되는 돌기부(10)의 높이가 일정한 높이가 되도록 정형되므로, 설계와 같은 형상의 재생기를 간편하게 형성하는 것이 가능해진다. 또한, 협지 블럭(114a, 114b)을 상하 방향(도면 중 화살표 C방향)으로 이동 가능하게 해 둠으로써 협지 블럭(114a, 114b)을 이용하여 조절하는 돌기부(10)의 높이에 변경이 생긴 경우에도 용이하게 대응할 수 있게 된다.

(제4 실시 형태)

도17은 본 발명의 제4 실시 형태에 있어서의 재생기의 제조 방법 및 제조 장치를 설명하기 위한 개략도이다. 또한, 도18a는 본 실시 형태에 있어서의 재생기의 제조 방법 및 제조 장치를 이용하여 돌기부가 형성되는 구조를 설명하기 위한 개략도이고, 도18b 및 도18c는 본 실시 형태에 있어서의 재생기의 제조 방법 및 제조 장치에 의해 형성되는 돌기부의 형상을 도시하는 도면이다.

(재생기의 제조 장치)

우선, 도17을 참조하여 본 실시 형태에 있어서의 재생기의 제조 장치에 대해 설명한다. 도17에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 재생기의 제조 장치는 주로 수지 필름을 송출하는 송출 수단인 필름 피더(213)와, 돌기부 형성 수단인 레이저 빔 조사 수단(201)을 구비하고 있다. 레이저 빔 조사 수단(201)으로부터 수지 필름(8)으로 조사되는 레이저 빔(203)은 광원인 레이저 발진기(202)로부터 펄스 형상으로 출사된다. 레이저 발진기(202)로부터 출사된 레이저 빔(203)은 변조기(204), 빔 확대기(205), 모터(207)에 의해 구동되는 폴리곤 미러(206), 집광 주사 렌즈(209)를 거쳐서 스폿 형상의 레이저 빔으로 변환되어 라인 주사 빔(210)으로서 작용한다.

(돌기부 형성 공정)

다음에, 상기 구성의 재생기의 제조 장치를 이용하여 수지 필름의 표면에 돌기부를 형성하는 방법에 대해 설명한다. 도17을 참조하여 라인 주사 빔(210)은 필름 피더(213)로부터 공급되고, 구동 롤러(211, 212)에 의해 일정한 속도로 수평 방향(도면 중 화살표 A방향)으로 이동하는 수지 필름(8) 상에 집광되면서 소정의 파워로 펄스 조사된다. 이에 의해, 수지 필름(8)의 표면에 돌기부(10)가 연속적으로 형성된다. 또한, 필름 피더(213)에 의해 수지 필름을 송출함으로써 레이저 빔 조사 수단(201)과 수지 필름(8)의 상대적인 위치 결정을 행하는 위치 결정 공정과, 레이저 빔 조사 수단(201)에 의해 수지 필름(8)의 돌기부 형성 예정 영역에 레이저 빔이 조사됨으로써, 수지 필름(8)의 표면에 돌기부(10)를 형성하는 돌기부 형성 공정을 교대로 행함으로써, 연속적으로 수지 필름(8)의 표면에 돌기부(10)을 형성하는 것이 가능해진다.

또한, 소성 변형이 개시된 시점에서 라인 주사 빔(210)의 조사를 멈추지 않고 계속해서 조사를 한 경우에는 도18c에 도시한 바와 같은 개구부(10b1)가 수지 필름(8)의 표면에 형성된다. 이는 수지 필름(8)의 라인 주사 빔(210)이 조사된 부분 중, 중앙부에 있어서 그 온도가 수지 필름(8)의 융점을 넘기 위해 용출하기 때문이고, 수지 필름(8)에 원형의 구멍이 뚫린다. 이 때, 주위로부터 표면 장력이 작용하므로, 외주부가 고리 형상으로 융기된 형의 돌기부(10b)를 얻을 수 있다.

(적층 공정 및 조립 부착 공정)

상술한 돌기부 형성 공정 후, 표면에 다수의 돌기부가 형성된 수지 필름은 상술한 제1 실시 형태와 마찬가지로 소정의 길이로 절단되어 원통 형상을 이룬 보빈에 권취된다. 이에 의해, 적층된 수지 필름 내에 작동 가스가 유동하기 위한 간극부인 유로가 형성된다. 이들 보빈 및 권취된 수지 필름에 의해 스털링 냉동기의 재생기가 구성되고, 상술한 종래예에서 설명한 조립 부착 방법과 같은 방법으로 스털링 기관의 소정 위치에 조립 부착된다.

(효과)

상술한 바와 같은 재생기의 제조 방법 및 제조 장치를 이용하여 스털링 냉동기의 재생기를 제조함으로써 연속적으로 간편하고 또한 저렴하게 수지 필름의 표면에 돌기부를 형성하는 것이 가능해진다. 이 결과, 스털링 냉동기의 제조를 매우 용이하게 행할 수 있게 된다. 또한, 수지 필름 자체를 소성 변형시킴으로써 돌기부를 형성함으로써, 종래 행해지고 있었던 스페이서를 접착하거나, 실크 인쇄를 행하거나 함으로써 형성된 돌기부보다도 재현성 좋고 또한 간편하게 돌기부를 형성하는 것이 가능해지므로, 열교환 효율이 우수한 재생기를 저렴하게 제공하는 것이 가능해지고, 고효율의 스털링 냉동기를 저렴하게 제공하는 것이 가능해진다. 또한, 상술한 제1 내지 제3 실시 형태에 있어서는 압박식 형을 이용한 프레스 처리에 의해 기계적으로 돌기부를 형성하고 있으므로, 미소 더스트가 발생할 우려가 있지만, 본 실시 형태에서는 미소 더스트가 발생할 우려도 없으므로, 높은 신뢰성과 우수한 열교환 효율을 갖는 재생기를 제공하는 것이 가능해진다.

(실시예)

본 실시예는 상술한 레이저 빔을 이용한 방법에 의해 돌기부를 형성한 경우의 구체예를 나타내는 것이다. 본 실시예에서는 재생기를 구성하는 수지 필름으로서 두께 60 ㎛로 성막된 폴리에틸렌테레프탈레이트를 이용하였다. 또한, 수지 필름에 조사하는 레이저 빔으로서는 파장 1064 ㎚의 YAG 레이저(이트륨-알루미늄-가넷 레이저)를 사용하고, 그 조사 직경은 ø0.3 ㎜로 하고, 조사 파워는 50 mW로 하고, 조사 시간은 0.1초로 하였다. 이 경우, 수지 필름은 소성 변형을 일으킬 뿐이고, 도18b과 같은 돌기부(10a)가 형성되는 것이 확인되었다. 이 때의 돌기부(10a)의 골부의 직경(d₁)은 약 0.4 ㎜가 되고, 높이는 약 100 ㎛가 된다. 또한, 그 형상은 산부의 미소 돌기인 것이 확인되었다.

상기 조건 중, 조사 시간을 0.15초라 하면, 도18c과 같은 개구부(10b1)를 갖는 돌기부(10b)가 형성되는 것이 확인되었다. 이 때의 돌기부(10b)의 골부의 직경(d₂)은 약 0.5 ㎜가 되고, 높이(h₂)는 약 85 ㎛가 된다. 또한, 그 형상은 고리 형상의 미소 돌기인 것이 확인되었다.

이상과 같이, 수지 필름에 조사하는 레이저 빔의 조사 직경, 조사 파워, 조사 시간을 제어함으로써 다양한 크기나 형상의 돌기부를 형성하는 것이 가능한 것이 확인되었다. 또한, 이 방법에 의해 돌기부를 형성한 경우에는 원하는 크기나 형상의 돌기부를 재현성 좋게 형성하는 것이 가능한 것도 확인되었다.

(제5 실시 형태)

도19a는 본 발명의 제5 실시 형태에 있어서의 재생기의 구조를 도시한 개략 사시도이고, 도19b는 도19a 중 화살표 B방향에서 본 재생기의 개략 상면도이다. 본 실시 형태는 돌기부의 높이를 그 위치에 따라서 바꾼 경우를 나타내는 것이다. 또한, 도면에서는 돌기부를 생략하고 있다.

(재생기의 구조)

본 실시 형태는 수지 필름(8)의 표면에 형성되는 돌기부의 높이를 수지 필름(8)의 연신 방향을 향해 서서히 높아지도록 연속적으로 변화시킨 경우를 나타내고 있다. 이와 같은 패턴으로 형성된 수지 필름(8)을 보빈(14)에 권취한 경우의 상태가 도19a 및 도19b이다. 권취함으로써 적층된 수지 필름의 각 층의 간격은 외측일수록 넓어져 있는 것을 알 수 있다. 즉, 도19b에 있어서, 각 층의 간격인 갭 높이는 g₁ ＜ g₂ ＜ g₃ ＜ g₄로 되어 있다.

(작용 및 효과)

통상, 재생기로 유입/유출하는 열유속은 재생기의 높이 방향에 같은 것은 아니고, 상술한 구조의 스털링 냉동기에서는 재생기의 내주측보다 외주측에 있어서 보다 큰 열유속을 얻을 수 있는 것을 알고 있다. 이로 인해, 이 열유속의 분포에 대응하여 갭 높이를 정하고 있는 돌기부의 높이를 조절함으로써, 작동 가스와 수지제 필름 사이의 열교환 성능을 올려 재생기 필름의 축열/방열 성능을 대폭으로 개선하는 것이 가능해진다.

또한, 이러한 재생기의 제작에는, 예를 들어 상술한 제1 실시 형태에 나타낸 프레스 처리에 의해 돌기부를 형성하는 방법을 이용해도 좋고, 상술한 제4 실시 형태에 나타낸 레이저 빔을 조사함으로써 돌기부를 형성하는 방법을 이용해도 좋다. 이 갭 높이의 조절은, 예를 들어 레이저 빔 조사에 의한 돌기부 형성 방법에 있어서는 수지 필름의 이송에 동기하여 서서히 레이저 조사 파워 혹은 조사 시간을 크게 해 감으로써 돌기부의 높이를 높게 하는 것이 가능하다.

(제6 실시 형태)

도20은 본 발명의 제6 실시 형태에 있어서의 재생기의 구조를 도시한 개략 사시도이다. 본 실시 형태는 돌기부의 형성 패턴의 일예를 나타내는 것으로, 수지 필름 표면에 형성되는 돌기부의 높이를, 수지 필름의 연신 방향을 향해 서서히 높아지도록 연속적으로 변화시키는 동시에, 그 압축실측과 팽창실측에 단위 면적당의 돌기부의 수를 증감시킨 경우를 나타내고 있다.

(재생기의 구조)

도20을 참조하여 본 실시 형태에 있어서의 재생기에 있어서는 압축실측(도면 중 G측)에 비해 팽창실측(도면 중 H측)의 쪽이 단위 면적당 돌기부(10)의 수가 많게 되어 있다. 보빈(14)에 권취됨으로써 적층된 수지 필름(8)의 각 층의 간격은 외측일수록 넓게 되어 있고, 또한 내부의 돌기부(10)의 밀도도 팽창실측일수록 조밀하게 되어 있다.

(작용 및 효과)

재생기 내를 유동하는 작동 가스는 그 팽창실측에 있어서 저온으로, 그 압축실측에 있어서 고온으로 되어 있다. 이로 인해, 작동 가스의 온도가 보다 낮은 팽창실측에 있어서는 작동 가스의 점도가 낮고, 작동 가스는 흐르기 쉽다. 이로 인해, 유동 저항이 다소 높아져도 전열 면적을 보다 크게 확보함으로써 재생기의 열교환 효율은 향상된다. 반대로, 작동 가스의 온도가 보다 높은 압축실측에 있어서는 작동 가스의 점도가 높고, 큰 전열 면적보다도 유동 저항의 저감을 우선시킨 쪽이 재생기의 열교환 효율은 향상된다.

그런데, 본 실시 형태에서는 단위 면적당의 돌기부의 수를 압축실측보다도 팽창실측일수록 많게 하고 있다. 이에 의해, 작동 가스의 유동 저항이 재생기 전체에 걸쳐서 거의 같아지고, 가스 유동의 원활화 및 균일화가 도모되게 되어 재생기의 축열 성능이 한층 향상된다. 또한, 상술한 제4 실시 형태에 나타낸 레이저 빔 조사에 의한 돌기부 형성법을 이용하여 이러한 재생기를 제작하는 경우에는 압축실측에서의 레이저 주사 시의 펄스 조사의 인터벌을 팽창실측에서의 레이저 주사 시의 펄스 조사의 인터벌보다도 상대적으로 길게 설정하면 된다.

(제7 실시 형태)

도21은 본 발명의 제7 실시 형태에 있어서의 수지 필름의 돌기부의 형상을 도시한 개략 단면도이다. 본 실시 형태는 돌기부의 형성 패턴의 일예를 나타내는 것으로, 수지 필름 표면에 형성되는 돌기부를, 적층되는 필름끼리를 이격하기 위해 형성되는 돌기부와, 보다 큰 전열 면적을 확보하기 위해 형성되는 돌기부로 나누어 형성한 경우를 나타내고 있다.

(재생기의 구조)

도21을 참조하여 본 실시 형태에 있어서의 재생기에 있어서는, 수지 필름(8)의 표면에 형성되는 복수의 돌기부는 서로 다른 높이로 되어 있다. 이 경우, 보다 높은 돌기부(17)는 적층되는 필름끼리를 이격하기 위한 돌기부이고, 보다 낮은 돌기부(16)는 전열 면적을 확보하기 위한 돌기부이다. 여기서, 각각의 돌기 높이는 h₃ ＞ h₄로 되어 있다.

(작용 및 효과)

본 패턴을 채용함으로써 재생기 속을 흐르는 작동 가스에 대한 유동 저항을 억제하면서 전열 면적이 증가되므로, 재생기 내를 통과하는 작동 가스와의 열교환 효율을 향상시키는 것이 가능해진다. 또한, 상술한 제4 실시 형태에 나타낸 레이저 빔 조사에 의한 돌기부 형성법을 이용하여 이러한 재생기를 제작하기 위해서는, 레이저 조사 주사에 동기하여 일정한 주기로 레이저 조사 파워 혹은 조사 시간을 변화시킴으로써 실현 가능해진다.

상술한 제1 내지 제7 실시 형태에 있어서는 수지 필름의 적층 구조로서, 권취함으로써 통 형상으로 적층된 것을 예시하여 설명을 행하였다. 이는 이와 같은 구성으로 함으로써 수지 부재를 절단하거나 절곡하거나 하여 재생기를 제작하는 것보다도 간편하고 또한 저렴하게 재생기를 제작할 수 있기 때문이다. 그러나, 본 발명을 기초로 하는 재생기는 이와 같은 구성으로 한정되는 것은 아니고, 수지 필름을 절단하여 포갬으로써 적층한 것이나, 절곡함으로써 적층한 것이라도 좋다.

또한, 상술한 제1 내지 제7 실시 형태에 있어서는 수지 필름 표면에 전혀 코팅도 이루어져 있지 않은 경우를 예시하여 설명을 행하였지만, 미리 열전도율이 높은 금속계 박막, 예를 들어 금, 은, 구리, 알루미늄, 카본 등을 코팅해 두어도 좋다. 이 경우, 돌기부 형성 수단으로서 레이저 빔 조사 수단을 이용한 경우에는 레이저 빔의 효율적인 흡수에 의해, 고속 조사, 고속 이송이 가능해져 생산성이 더 개선되는 동시에, 재생기로서의 축열/방열 특성을 향상시키는 것도 가능해진다.

또한, 상술한 제1 내지 제3 실시 형태에 있어서는 압박식 형으로서 일렬로 늘어선 침을 구비한 것을 예시하여 설명을 행하였지만, 특별히 이에 한정되는 것은 아니고, 단일 부재의 침밖에 갖고 있지 않은 것이나 복수열 침이 늘어선 것 등 다양한 형상의 것이 이용 가능하다.

또한, 상술한 제4 실시 형태에 있어서, 레이저 주사 기구로서는 폴리곤 미러를 사용한 경우를 예시하였지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 갈바노 미러나 초음파 편향기 등을 이용하는 것도 가능하다.

또한, 상술한 제3 실시 형태에 나타낸 높이 조절 수단은 다른 실시 형태에도 당연히 적용하는 것이 가능하다.

상술한 실시 형태에 있어서 개별로 예시한 돌기부의 레이아웃 패턴이나 돌기부의 형상, 높이, 크기, 밀도 등은 본 발명을 기초로 하여 제작되는 재생기에 모두 적용하는 것이 가능하고, 일부를 제외하고, 특정한 돌기부 형성 수단을 이용하여 형성된 재생기로 한정되는 것은 아니다.

또한, 상술한 제1 내지 제7 실시 형태에 있어서는 재생기로서 스털링 냉동기에 탑재되는 재생기를 예시하여 설명을 행하였지만, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 수지 필름을 적층하여 형성되는 재생기의 전체에 적용하는 것이 가능하고, 당연히 이 재생기를 탑재하는 모든 장치에 적용하는 것이 가능하다.

이와 같이, 금회 개시한 상기 각 실시 형태는 모든 점에서 예시이며, 제한적인 것은 아니다. 본 발명의 기술적 범위는 특허청구의 범위에 의해 획정되고, 또한 특허청구의 범위의 기재와 균등한 의미 및 범위 내에 있어서의 모든 변경을 포함하는 것이다.

본 발명에 따르면, 신뢰성이 높고 간편하고 또한 저렴하게 제조가 가능한 고열교환 효율의 재생기, 그 재생기의 제조 방법 및 제조 장치 및 그 재생기를 구비한 스털링 냉동기를 제공하는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명에 따르면, 재생기를 구성하는 수지 필름에 형성되는 돌기부의 설계 자유도가 높아지고, 또한 재현성 좋게 고정밀도로 돌기부가 형성 가능한 재생기의 제조 방법 및 제조 장치를 제공하는 것이 가능해진다.

Claims

(삭제)
작동 가스의 유로 상에 배치되어 작동 가스의 유동 방향과 교차하는 방향에 필름 형상의 수지 부재(8)를 적층하여 이루어지는 재생기이며,

상기 수지 부재(8)는 그 표면을 소성 변형시킴으로써 형성되어 정상점에 개구부(10b1)를 갖는 돌기부(10)를 구비하고,

상기 돌기부(10)에 의해 상기 적층되는 수지 부재(8)끼리가 간극부(9)를 갖고 있는 재생기.
(삭제)
작동 가스의 유로 상에 배치되어 작동 가스의 유동 방향과 교차하는 방향에 필름 형상의 수지 부재(8)를 적층하여 이루어지는 재생기이며,

상기 수지 부재(8)는 그 표면을 소성 변형시킴으로써 형성된 돌기부(10)를 구비하고,

상기 돌기부(10)는 상기 수지 부재(8)의 표면에 레이저 빔을 조사함으로써 형성되어 있는 재생기.
작동 가스의 유로 상에 배치되어 작동 가스의 유동 방향과 교차하는 방향에 필름 형상의 수지 부재(8)를 적층하여 이루어지는 재생기이며,

상기 수지 부재(8)는 그 표면을 소성 변형시킴으로써 형성된 돌기부(10)를 구비하고,

상기 수지 부재(8)의 표면에 있어서, 소정 영역의 돌기부(10)의 높이가 다른 영역의 돌기부(10)의 높이와 다르게 조절되어 있는 재생기.
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스털링 냉동기의 압축실(28)과 팽창실(29) 사이를 유동하는 작동 가스의 유로 상에 배치되어 상기 작동 가스의 유동 방향과 교차하는 방향에 필름 형상의 수지 부재(8)를 적층하여 이루어지는 재생기이며,

상기 수지 부재(8)는 그 표면에 복수의 돌기부(10)를 구비하고,

상기 복수의 돌기부(10)에 의해 상기 적층되는 수지 부재(8)끼리가 간극부(9)를 갖고 있고,

상기 수지 부재(8)의 표면에 있어서, 단위 면적당 돌기부(10)의 수가 상기 압축실(28)측에 비해 상기 팽창실(29)측에 접근할수록 많게 되어 있는 재생기.
작동 가스의 유로 상에 배치되어 작동 가스의 유동 방향과 교차하는 방향에 필름 형상의 수지 부재(8)를 적층하여 이루어지는 재생기를 구비한 스털링 냉동기이며,

상기 수지 부재(8)는 그 표면을 소성 변형시킴으로써 형성되어 정상점에 개구부를(10b1) 갖는 돌기부(10)를 구비하고,

상기 돌기부(10)에 의해 상기 적층되는 수지 부재(8)끼리가 간극부(9)를 갖고 있는 스털링 냉동기.
압축실(28)과 팽창실(29) 사이를 유동하는 작동 가스의 유로 상에 배치되어 상기 작동 가스의 유동 방향과 교차하는 방향에 필름 형상의 수지 부재(8)를 적층하여 이루어지는 재생기를 구비한 스털링 냉동기이며,

상기 수지 부재(8)는 그 표면에 복수의 돌기부(10)를 구비하고,

상기 복수의 돌기부(10)에 의해 상기 적층되는 수지 부재(8)끼리가 간극부(9)를 갖고 있고,

상기 수지 부재(8)의 표면에 있어서, 소정 영역의 돌기부(10)의 높이가 다른 영역의 돌기부(10)의 높이와 다르게 조절되어 있는 스털링 냉동기.
압축실(28)과 팽창실(29) 사이를 유동하는 작동 가스의 유로 상에 배치되어 상기 작동 가스의 유동 방향과 교차하는 방향에 필름 형상의 수지 부재(8)를 적층하여 이루어지는 재생기를 구비한 스털링 냉동기이며,

상기 수지 부재(8)는 그 표면에 복수의 돌기부(10)를 구비하고,

상기 복수의 돌기부(10)에 의해 상기 적층되는 수지 부재(8)끼리가 간극부(9)를 갖고 있고,

상기 수지 부재(8)의 표면에 있어서, 단위 면적당 돌기부(10)의 수가 상기 압축실(28)측에 비해 상기 팽창실(29)측에 접근할수록 많게 되어 있는 스털링 냉동기.
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필름 형상의 수지 부재(8)의 표면에 돌기부(10)를 형성하는 재생기의 제조 장치이며,

상기 필름 형상의 수지 부재(8)를 일방향으로 송출하는 송출 수단(113)과,

상기 필름 형상의 수지 부재(8)의 표면을 소성 변형시킴으로써 상기 돌기부(10)를 형성하는 돌기부 형성 수단(101, 201)과,

상기 필름 형상의 수지 부재(8)의 표면과 교차하는 방향에 대향하여 위치하고, 소정의 거리를 두고 이격하도록 배치된 한 쌍의 협지부(114a, 114b)를 상기 돌기부 형성 수단(101, 201)의 하류측에 갖고, 상기 협지부(114a, 114b) 사이의 간극에 상기 필름 형상의 수지 부재(8)를 통과시킴으로써, 상기 돌기부 형성 수단(101, 201)에 의해 형성된 상기 돌기부(10)의 높이를 조절하는 높이 조절 수단(114)을 구비하는 재생기의 제조 장치.
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