JPS6251390B2 - - Google Patents
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- JPS6251390B2 JPS6251390B2 JP17081981A JP17081981A JPS6251390B2 JP S6251390 B2 JPS6251390 B2 JP S6251390B2 JP 17081981 A JP17081981 A JP 17081981A JP 17081981 A JP17081981 A JP 17081981A JP S6251390 B2 JPS6251390 B2 JP S6251390B2
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- compression
- piston
- expansion
- cylinder
- space
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- Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
- Defrosting Systems (AREA)
- Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、スターリングサイクル冷凍機に関
し、詳細には圧縮能力を向上したスターリングサ
イクル冷凍機に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a Stirling cycle refrigerator, and more particularly to a Stirling cycle refrigerator with improved compression capacity.
従来のスターリングサイクル冷凍機には、圧縮
ピストンを内蔵する圧縮シリンダと膨張ピストン
を内蔵する膨張シリンダとを同軸に隣接して有し
膨張ピストン駆動ロツドが圧縮ピストンを貫通し
て駆動機構により膨張ピストンを圧縮ピストンの
往復動と連携して往復動せしめ、圧縮された冷媒
が放熱器及び蓄冷器を介して膨張シリンダのの他
端の膨張空間において膨張される形式のスターリ
ングサイクル冷凍機がある。 A conventional Stirling cycle refrigerator has a compression cylinder with a built-in compression piston and an expansion cylinder with a built-in expansion piston coaxially adjacent to each other, and an expansion piston drive rod passes through the compression piston and drives the expansion piston by a drive mechanism. There is a Stirling cycle refrigerator that moves reciprocally in conjunction with the reciprocating movement of a compression piston, and compressed refrigerant is expanded in an expansion space at the other end of an expansion cylinder via a radiator and a regenerator.
この種のスターリングサイクル冷凍機の公知の
もの、例えば米国特許第3214924号に開示のもの
においては、膨張ピストンと圧縮ピストンの間の
空間で圧縮を行ない、膨張ピストンのストローク
は圧縮ピストンのストロークよりも90゜位相が進
むようになつている。このため膨張ピストンの上
死点(圧縮動作から見て)、かつ圧縮ピストン中
立位置近傍で最大圧縮が得られるが、この場合圧
縮シリンダ内へ突出した膨張ピストンの外周部に
大きな圧縮空間の死容積が生じ、冷凍機の冷凍能
力が低下する欠点がある。 In a known Stirling cycle refrigerator of this type, for example, the one disclosed in U.S. Pat. The phase is advanced by 90°. Therefore, maximum compression can be obtained at the top dead center of the expansion piston (as seen from the compression operation) and near the neutral position of the compression piston, but in this case, there is a large dead volume of compression space on the outer periphery of the expansion piston protruding into the compression cylinder. This has the disadvantage of reducing the refrigerating capacity of the refrigerator.
本発明は、上記圧縮空間の死容積を小さくする
ことにより上記欠点を解消したスターリング冷凍
機を提供することにあり、本発明によれば、冒頭
に掲記の形式のスターリングサイクル冷凍機にお
いて、
圧縮シリンダの膨張シリンダ隣接端部を膨張ピ
ストン駆動ロツドがシールされて貫通するフラン
ジにより閉じ、圧縮ピストンの往復動のみに従つ
て圧縮される圧縮空間を圧縮シリンダ内に形成し
たことを特徴とするスターリングサイクル冷凍機
が提供される。 An object of the present invention is to provide a Stirling refrigerator which eliminates the above drawbacks by reducing the dead volume of the compression space.According to the present invention, in the Stirling cycle refrigerator of the type described at the beginning, the compression cylinder A Stirling cycle refrigeration system characterized in that the adjacent end of the expansion cylinder is closed by a flange through which the expansion piston drive rod is sealed, thereby forming a compression space within the compression cylinder that is compressed only according to the reciprocating motion of the compression piston. machine is provided.
以下、添附図面を参照して本発明に係るスター
リングサイクル冷凍機10の一実施例について説
明する。膨張シリンダ11内には膨張ピストン1
2が往復動自在に嵌合され、ピストン12とシリ
ンダ11内壁とはピストンシリンダ13によつて
シールされている。シリンダ11側壁からは中間
フランジ14及び底部フランジ15が半径外方向
に延びている。中間フランジ14の上面には、カ
ツプ状ハウジング16のフランジ16aがボルト
17によりボルト締めされ、ハウジング16は膨
張シリンダ11外周及び上端を取囲んでいる。膨
張ピストン12とハウジングヘツド16bとの間
には、ピストン12の往復動により容積の変わる
膨張空間18が形成され、シリンダ11とハウジ
ング16との間には金網を充填した蓄冷器19が
設けられている。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, one embodiment of the Stirling cycle refrigerator 10 according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. An expansion piston 1 is located inside the expansion cylinder 11.
The piston 12 and the inner wall of the cylinder 11 are sealed by a piston cylinder 13. An intermediate flange 14 and a bottom flange 15 extend radially outward from the side wall of the cylinder 11 . A flange 16a of a cup-shaped housing 16 is bolted to the upper surface of the intermediate flange 14 with bolts 17, and the housing 16 surrounds the outer periphery and upper end of the expansion cylinder 11. An expansion space 18 whose volume changes as the piston 12 reciprocates is formed between the expansion piston 12 and the housing head 16b, and a regenerator 19 filled with a wire mesh is provided between the cylinder 11 and the housing 16. There is.
中間フランジ14と底部フランジ15と、外周
リング20は、放熱器21を構成し、器内に充填
された冷却水は両フランジ14,15を貫通する
パイプ22からの熱を吸収してパイプ22を流れ
る水素又はヘリウム等の作動ガス(冷媒)から吸
熱するようになつている。 The intermediate flange 14, the bottom flange 15, and the outer ring 20 constitute a heat radiator 21, and the cooling water filled in the container absorbs heat from the pipe 22 passing through both flanges 14 and 15. It absorbs heat from the flowing working gas (refrigerant) such as hydrogen or helium.
シリンダ11の底端部(即ち、圧縮シリンダ2
9の膨張シリンダ11隣接端部)は、底部フラン
ジ15の延長部23によつて閉止され、この閉止
部23によつて、膨張ピストン12と圧縮ピスト
ン24との間の空間は膨張ピストン12側のバツ
フアー空間25と圧縮ピストン24側の圧縮空間
26とに分割される。このシリンダ閉止部23に
は、膨張ピストン12にネジ止めされたロツド2
7がシールされた状態で貫通している。ロツド2
7および膨張ピストン12内には、バツフア室2
5内のガスを抜くためのガス抜き孔28が設けら
れている。 The bottom end of cylinder 11 (i.e. compression cylinder 2
9) is closed by an extension 23 of the bottom flange 15, by which the space between the expansion piston 12 and the compression piston 24 is closed on the expansion piston 12 side. It is divided into a buffer space 25 and a compression space 26 on the compression piston 24 side. This cylinder closing portion 23 has a rod 2 screwed onto the expansion piston 12.
7 is penetrated in a sealed state. rod 2
7 and the expansion piston 12 includes a buffer chamber 2.
A gas vent hole 28 is provided for venting the gas inside 5.
圧縮シリンダ29内を往復動する圧縮ピストン
24は、シリンダ29内径にほぼ一致する上方部
分30と、この部分よりも径が小さい下方小径部
31とから成り、膨張ピストン12を駆動させる
ためのロツド27が貫通する貫通孔33が中心部
に設けられている。このロツド27の下端は、貫
通孔33内を摺動する袋ナツト34となつてお
り、内側に嵌合した一対の球面軸受け35によつ
て連接棒36の球面ジヤーナル37を枢動自在に
挾持している。袋ナツト34の側面には切欠き3
8が設けられ、ロツド27内のガス抜き孔28を
通過したガスを下方のクランク室39へ逃がすよ
うになつている。下方小径部31の側面には一対
のピン40が固着され、それぞれのピン40に連
接棒41の端部が固定されている。 The compression piston 24 that reciprocates within the compression cylinder 29 consists of an upper portion 30 that approximately matches the inner diameter of the cylinder 29 and a lower small diameter portion 31 that is smaller in diameter than this portion, and a rod 27 for driving the expansion piston 12. A through hole 33 is provided in the center. The lower end of the rod 27 is a cap nut 34 that slides within the through hole 33, and a pair of spherical bearings 35 fitted inside the rod 27 to pivotably clamp the spherical journal 37 of the connecting rod 36. ing. There is a notch 3 on the side of the bag nut 34.
8 is provided to allow the gas that has passed through the gas vent hole 28 in the rod 27 to escape to the crank chamber 39 below. A pair of pins 40 are fixed to the side surface of the lower small diameter portion 31, and an end of the connecting rod 41 is fixed to each pin 40.
圧縮ピストン24の上方部分30の外周にはピ
ストンリング(シール材)24aが嵌装され、上
方部分30の中心部にはロツド27との間のシー
ルのためのシール材24bが嵌装されている。 A piston ring (sealing material) 24a is fitted on the outer periphery of the upper part 30 of the compression piston 24, and a sealing material 24b for sealing with the rod 27 is fitted in the center of the upper part 30. .
このスターリングサイクル冷凍機10を駆動す
る駆動装置50は、電動モータ51と、このモー
タ51の回転数を下げる遊星減速機52と、この
遊星減速機52の遊星歯車53が取付けられたキ
ヤリアクランク54と、このキヤリアクランク5
4に取付けたクランクピン55と、クランクピン
55上に偏心輪56を取付けた一対の圧縮ピスト
ン駆動用連接棒41と、クランクピン55上の偏
心カム57に偏心輪を取付けた一対の圧縮ピスト
ン駆動用連接棒41とから成る。モータ50の回
転運動は、減速機52に減速されクランクピン5
5は、中止軸Cを中心に旋回する。膨張ピストン
12は、偏心カム57により圧縮ピストン24よ
りもストロークが90゜進むようになつている。 A drive device 50 that drives this Stirling cycle refrigerator 10 includes an electric motor 51, a planetary reducer 52 that lowers the rotation speed of this motor 51, and a carrier crank 54 to which a planetary gear 53 of this planetary reducer 52 is attached. , this carrier crank 5
4, a pair of compression piston drive connecting rods 41 with an eccentric ring 56 mounted on the crank pin 55, and a pair of compression piston drive connecting rods 41 with an eccentric ring mounted on an eccentric cam 57 on the crank pin 55. and a connecting rod 41. The rotational movement of the motor 50 is decelerated by the reducer 52 and the rotational movement of the motor 50 is reduced by the crank pin 5.
5 rotates around the abort axis C. The expansion piston 12 is configured to advance in stroke by 90 degrees than the compression piston 24 by an eccentric cam 57.
本発明に係るスターリングサイクル冷凍機10
の作動について説明すると、図中下死点にある圧
縮ピストン24は、連接棒41により上昇し、圧
縮空間26内の作動ガスを圧縮する。ピストン2
4の上死点は、圧縮シリンダの上端に一致するの
で、圧縮空間26の死容積がほぼ0となる。圧縮
された作動ガスは、放熱器21内のパイプ22を
通つて蓄冷器19および膨張空間18へ流れ込
む。その後膨張ピストン12は下降し、蓄冷器1
9および膨張空間18内の作動ガスは膨張し、蓄
冷器19内に低温が発生する。膨張ピストン12
は、下死点に達した後上昇し、膨張空間18内の
作動ガスを蓄冷器19およびパイプ22を通して
圧縮空間26へ戻す。冷凍機10は、上記サイク
ルを繰返すことにより、蓄冷器19に低温を発生
する。 Stirling cycle refrigerator 10 according to the present invention
To explain the operation, the compression piston 24 located at the bottom dead center in the figure is raised by the connecting rod 41 and compresses the working gas in the compression space 26. piston 2
Since the top dead center of No. 4 coincides with the upper end of the compression cylinder, the dead volume of the compression space 26 is approximately zero. The compressed working gas flows into the regenerator 19 and the expansion space 18 through the pipe 22 in the radiator 21 . After that, the expansion piston 12 descends, and the regenerator 1
9 and the working gas in the expansion space 18 expands, generating a low temperature in the regenerator 19. Expansion piston 12
rises after reaching the bottom dead center and returns the working gas in the expansion space 18 to the compression space 26 through the regenerator 19 and the pipe 22. The refrigerator 10 generates a low temperature in the regenerator 19 by repeating the above cycle.
本発明の構成・作用は以上の如くであり、膨張
ピストン12と圧縮ピストン24との間の空間を
閉止区割することにより、死容積が大幅に低下し
たため圧縮比が大となり、冷凍出力が上昇した。 The structure and operation of the present invention are as described above. By dividing the space between the expansion piston 12 and the compression piston 24 into closed sections, the dead volume is significantly reduced, the compression ratio becomes large, and the refrigeration output increases. did.
添附図面は、本発明に係るスターリングサイク
ル冷凍機を示す側断面図である。
10……冷凍機、11……膨張シリンダ、12
……膨張ピストン、16……ハウジング、18…
…膨張空間、19……蓄冷器、21……放熱器、
23……閉止部、24……圧縮ピストン、25…
…バツフアー空間、26……圧縮空間、29……
圧縮シリンダ。
The accompanying drawing is a side sectional view showing a Stirling cycle refrigerator according to the present invention. 10... Refrigerator, 11... Expansion cylinder, 12
...Expansion piston, 16...Housing, 18...
...expansion space, 19...regenerator, 21...radiator,
23... Closing part, 24... Compression piston, 25...
... Buffer space, 26... Compressed space, 29...
compression cylinder.
Claims (1)
ピストンを内蔵する膨張シリンダとを同軸に隣接
して有し膨張ピストン駆動ロツドが圧縮ピストン
を貫通して駆動機構により膨張ピストンを圧縮ピ
ストンの往復動と連携して往復動せしめ、圧縮さ
れた冷媒が放熱器及び蓄冷器を介して膨張シリン
ダの他端の膨張空間において膨張されるスターリ
ングサイクル冷凍機において、 圧縮シリンダの膨張シリンダ隣接端部を膨張ピ
ストン駆動ロツドがシールされて貫通するフラン
ジにより閉じ圧縮ピストンの往復動のみに従つて
圧縮される圧縮空間を圧縮シリンダ内に形成した
ことを特徴とするスターリングサイクル冷凍機。[Scope of Claims] 1 A compression cylinder containing a compression piston and an expansion cylinder containing an expansion piston are coaxially adjacent to each other, and an expansion piston driving rod passes through the compression piston and drives the expansion piston to the compression piston by a drive mechanism. In a Stirling cycle refrigerator, the compressed refrigerant is expanded in an expansion space at the other end of the expansion cylinder through a radiator and a regenerator, the end of the compression cylinder adjacent to the expansion cylinder. A Stirling cycle refrigerator characterized in that the expansion piston driving rod is sealed by a flange passing through the cylinder, thereby forming a compression space in the compression cylinder that is compressed only according to the reciprocating motion of the compression piston.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17081981A JPS5872852A (en) | 1981-10-27 | 1981-10-27 | Stirling cycle refrigerator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17081981A JPS5872852A (en) | 1981-10-27 | 1981-10-27 | Stirling cycle refrigerator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5872852A JPS5872852A (en) | 1983-04-30 |
| JPS6251390B2 true JPS6251390B2 (en) | 1987-10-29 |
Family
ID=15911915
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17081981A Granted JPS5872852A (en) | 1981-10-27 | 1981-10-27 | Stirling cycle refrigerator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5872852A (en) |
-
1981
- 1981-10-27 JP JP17081981A patent/JPS5872852A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5872852A (en) | 1983-04-30 |
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