JPS6353466B2 - - Google Patents
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- JPS6353466B2 JPS6353466B2 JP16641481A JP16641481A JPS6353466B2 JP S6353466 B2 JPS6353466 B2 JP S6353466B2 JP 16641481 A JP16641481 A JP 16641481A JP 16641481 A JP16641481 A JP 16641481A JP S6353466 B2 JPS6353466 B2 JP S6353466B2
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- JP
- Japan
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- piston
- eccentric
- compression
- expansion
- crank
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Links
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 31
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 30
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 11
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 230000004323 axial length Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
- Compressor (AREA)
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、スターリング冷凍機の駆動装置に関
し、詳細にはスターリング冷凍機用の小型駆動装
置に関する。
し、詳細にはスターリング冷凍機用の小型駆動装
置に関する。
スターリングサイクルを利用した冷凍機は、効
率が良いことから実用化が望まれているが、圧縮
ピストンおよび膨張ピストンを一定位相差にて駆
動するロンビツク駆動機構は一体化クランクが採
用されているためクランクの曲がり部の長さ分だ
け軸長が長くなり、その結果駆動装置の寸法が大
きくなるという欠点があつた。
率が良いことから実用化が望まれているが、圧縮
ピストンおよび膨張ピストンを一定位相差にて駆
動するロンビツク駆動機構は一体化クランクが採
用されているためクランクの曲がり部の長さ分だ
け軸長が長くなり、その結果駆動装置の寸法が大
きくなるという欠点があつた。
よつて本発明の目的は、上記の欠点を解消した
スターリング冷凍機用小型駆動装置を提供するこ
とにあり、本発明によれば冷媒圧縮ピストンを備
えた圧縮室、圧縮室で圧縮された冷媒を膨張させ
る膨張ピストンを備えた膨張室及び圧縮ピストン
及び膨張ピストンを駆動するための駆動装置から
基本的に成るスターリング冷凍機を駆動するため
の駆動装置において、リング歯車をハウジングに
固定した遊星減速機の太陽歯車に入力回転シヤフ
トを接続し、遊星歯車のキヤリアクランクにその
軸に対して偏心したクランクピンを固定して成る
遊星減速機構を有し、該クランクピンに第１の偏
心輪を軸受けすると共に外周に第２の偏心輪を軸
受けした円形偏心カムを固定して有し、前記第１
及び第２の偏心輪に夫々接続した連接棒を介して
前記圧縮ピストン及び膨張ピストンを駆動するこ
とを特徴とするスターリング冷凍機の駆動装置が
提供される。
スターリング冷凍機用小型駆動装置を提供するこ
とにあり、本発明によれば冷媒圧縮ピストンを備
えた圧縮室、圧縮室で圧縮された冷媒を膨張させ
る膨張ピストンを備えた膨張室及び圧縮ピストン
及び膨張ピストンを駆動するための駆動装置から
基本的に成るスターリング冷凍機を駆動するため
の駆動装置において、リング歯車をハウジングに
固定した遊星減速機の太陽歯車に入力回転シヤフ
トを接続し、遊星歯車のキヤリアクランクにその
軸に対して偏心したクランクピンを固定して成る
遊星減速機構を有し、該クランクピンに第１の偏
心輪を軸受けすると共に外周に第２の偏心輪を軸
受けした円形偏心カムを固定して有し、前記第１
及び第２の偏心輪に夫々接続した連接棒を介して
前記圧縮ピストン及び膨張ピストンを駆動するこ
とを特徴とするスターリング冷凍機の駆動装置が
提供される。
以下添付図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。
明する。
第１図において、垂直方向に突出する部分は、
本発明に係る駆動装置５０によつて駆動されて低
温を発生するためのスターリングサイクル冷凍機
１０である。この冷凍機１０の基本原理は公知の
ものであり、圧縮シリンダ１１内を往復動する圧
縮ピストン１２と、膨張シリンダ１３内を往復動
する膨張ピストン１４とから成り、これらピスト
ン１２および１４は、駆動装置５０によつて往復
動され、この際圧縮ピストン１２に対し膨張ピス
トン１４の位相は90゜進むようになつている。圧
縮ピストン１２は、第１図の位置から上昇し、圧
縮シリンダ１１内の圧縮空間１５にある水素又は
ヘリウム等の作動ガスを圧縮し、導管１６を介し
て蓄冷器１７および膨張シリンダ１３内の膨張空
間１８へガスを送る。この圧縮工程で発生する熱
エネルギーは導管１６から放熱器１９内の水へ伝
達される。次に膨張ピストン１４は下方へ移動す
るので、ガスは膨張し蓄冷器１７内に低温が発生
する。次に膨張ピストン１４は上方へ移動し膨張
空間１８内のガスを圧縮空間１５へ戻す。上記行
程が繰り返されることにより、蓄冷器１７内の温
度は次第に低下する。
本発明に係る駆動装置５０によつて駆動されて低
温を発生するためのスターリングサイクル冷凍機
１０である。この冷凍機１０の基本原理は公知の
ものであり、圧縮シリンダ１１内を往復動する圧
縮ピストン１２と、膨張シリンダ１３内を往復動
する膨張ピストン１４とから成り、これらピスト
ン１２および１４は、駆動装置５０によつて往復
動され、この際圧縮ピストン１２に対し膨張ピス
トン１４の位相は90゜進むようになつている。圧
縮ピストン１２は、第１図の位置から上昇し、圧
縮シリンダ１１内の圧縮空間１５にある水素又は
ヘリウム等の作動ガスを圧縮し、導管１６を介し
て蓄冷器１７および膨張シリンダ１３内の膨張空
間１８へガスを送る。この圧縮工程で発生する熱
エネルギーは導管１６から放熱器１９内の水へ伝
達される。次に膨張ピストン１４は下方へ移動す
るので、ガスは膨張し蓄冷器１７内に低温が発生
する。次に膨張ピストン１４は上方へ移動し膨張
空間１８内のガスを圧縮空間１５へ戻す。上記行
程が繰り返されることにより、蓄冷器１７内の温
度は次第に低下する。
次に駆動装置５０について説明すると、この駆
動装置５０は、冷凍機１０に対し直交し、双方に
よつて全体としてＬ字形構造をなしている。この
駆動装置５０は、主として原動機６０と、この原
動機６０に連結された遊星減速機７０と、この遊
星減速機７０の遊星歯車７１に固定されたキヤリ
アクランク８０と、このキヤリアクランク８０の
クランクピン８３に取付けられ、冷凍機１０のピ
ストン１２，１４を往復動させる連接棒９０，９
５と、上記構成部品をシールして収容するハウジ
ング１１０とから成る。駆動装置の左端に位置す
る原動機６０には、好ましくは電動モータ、例え
ば直流モータ、交流同期モータ、交流誘導モー
タ、交流整流子モータ、交直両用モータが使用さ
れる。このモータ６０のロータ６１を支持するロ
ータリ出力シヤフト６２は、左右を軸受け６３に
より回転自在に支持され、その右端は、第３図に
示すような遊星減速機７０の太陽歯車７２にスプ
ライン結合される。
動装置５０は、冷凍機１０に対し直交し、双方に
よつて全体としてＬ字形構造をなしている。この
駆動装置５０は、主として原動機６０と、この原
動機６０に連結された遊星減速機７０と、この遊
星減速機７０の遊星歯車７１に固定されたキヤリ
アクランク８０と、このキヤリアクランク８０の
クランクピン８３に取付けられ、冷凍機１０のピ
ストン１２，１４を往復動させる連接棒９０，９
５と、上記構成部品をシールして収容するハウジ
ング１１０とから成る。駆動装置の左端に位置す
る原動機６０には、好ましくは電動モータ、例え
ば直流モータ、交流同期モータ、交流誘導モー
タ、交流整流子モータ、交直両用モータが使用さ
れる。このモータ６０のロータ６１を支持するロ
ータリ出力シヤフト６２は、左右を軸受け６３に
より回転自在に支持され、その右端は、第３図に
示すような遊星減速機７０の太陽歯車７２にスプ
ライン結合される。
遊星減速機７０は、出力シヤフト６２により回
転された太陽歯車７２と、ボルト７３によりハウ
ジング１１０に固定されたリング歯車７４と、こ
れら歯車７２，７４の間に噛合され、ピン７５に
よりクランクキヤリア８０に回転自在に連結され
た３個の遊星歯車７１とから成る。遊星減速機７
０およびクランクキヤリア８０は共に減速機構を
構成し出力シヤフト６２すなわち太陽歯車７２の
回転運動をキヤリアクランク８０に対して一定減
速比同一方向へ伝える。
転された太陽歯車７２と、ボルト７３によりハウ
ジング１１０に固定されたリング歯車７４と、こ
れら歯車７２，７４の間に噛合され、ピン７５に
よりクランクキヤリア８０に回転自在に連結され
た３個の遊星歯車７１とから成る。遊星減速機７
０およびクランクキヤリア８０は共に減速機構を
構成し出力シヤフト６２すなわち太陽歯車７２の
回転運動をキヤリアクランク８０に対して一定減
速比同一方向へ伝える。
キヤリアクランク８０は、遊星歯車７１が取付
けられたデイスク状部分８２とこのデイスク状部
分８２から突出して回転軸Ｘより偏心した偏心軸
Ｙを有するクランクピン８３とから成る。第１図
および第４図に示ようにキヤリアクランク８０の
外周は、ボールベアリング８４より支持されてい
る。このような軸受けをすることにより、キヤリ
ア８０の回転が安定するという効果が得られる。
クランクピン８３の右端には、クランク８５がボ
ルト８６により固定され、クランクピン８３の右
端を旋回自在に支持している。
けられたデイスク状部分８２とこのデイスク状部
分８２から突出して回転軸Ｘより偏心した偏心軸
Ｙを有するクランクピン８３とから成る。第１図
および第４図に示ようにキヤリアクランク８０の
外周は、ボールベアリング８４より支持されてい
る。このような軸受けをすることにより、キヤリ
ア８０の回転が安定するという効果が得られる。
クランクピン８３の右端には、クランク８５がボ
ルト８６により固定され、クランクピン８３の右
端を旋回自在に支持している。
クランクピンの両側には、一対の連接棒９０の
偏心輪（第１の偏心輪）９１が枢着され、これら
連接棒９０の他端は、ピン９２を介してスターリ
ング冷凍機１０の圧縮ピストン１２に枢着されて
いる。このような機構により、クランクピン８３
が回転軸Ｘを中心に旋回すると、圧縮ピストン１
２は圧縮シリンダ１１内を往復動する。これら連
接棒９０の偏心輪９１の間には、円形の偏心カム
９６がキー９７により固定されている。この偏心
カム９６の中心Ｚは、第５図に示すごとく、キヤ
リアクランク８０の回転軸Ｘに対して所定量偏心
しており、膨張ピストン１４の往復動の位相が圧
縮ピストン１２の位相より約90゜進むようになつ
ている。この偏心カム９６の外周には、ボールベ
アリング９８を介して連接棒９５の第２の偏心輪
９９が嵌合され、連接棒９５の他端は、球面ジヤ
ーナル１００となつている。この球面ジヤーナル
１００は、圧縮ピストン１２を貫通して膨張ピス
トン１４に連結されたロツド１０１の端部の雌ネ
ジ１０２に螺合された一対の球面軸受け１０３に
挾持されている。偏心輪９９および連接棒９５
は、クランクピン８３の回転運動を膨張ピストン
１４の往復運動に変換するが、その往復運動は、
偏心カム９６のために圧縮ピストン１２よりも
90゜位相が進み、スターリングサイクルによる冷
凍作業に必要なピストンストロークが得られる。
この実施例では両ピストンは同一方向に位置する
が、回転軸Ｘを中心にして互いに対向するように
位置させることもできる。
偏心輪（第１の偏心輪）９１が枢着され、これら
連接棒９０の他端は、ピン９２を介してスターリ
ング冷凍機１０の圧縮ピストン１２に枢着されて
いる。このような機構により、クランクピン８３
が回転軸Ｘを中心に旋回すると、圧縮ピストン１
２は圧縮シリンダ１１内を往復動する。これら連
接棒９０の偏心輪９１の間には、円形の偏心カム
９６がキー９７により固定されている。この偏心
カム９６の中心Ｚは、第５図に示すごとく、キヤ
リアクランク８０の回転軸Ｘに対して所定量偏心
しており、膨張ピストン１４の往復動の位相が圧
縮ピストン１２の位相より約90゜進むようになつ
ている。この偏心カム９６の外周には、ボールベ
アリング９８を介して連接棒９５の第２の偏心輪
９９が嵌合され、連接棒９５の他端は、球面ジヤ
ーナル１００となつている。この球面ジヤーナル
１００は、圧縮ピストン１２を貫通して膨張ピス
トン１４に連結されたロツド１０１の端部の雌ネ
ジ１０２に螺合された一対の球面軸受け１０３に
挾持されている。偏心輪９９および連接棒９５
は、クランクピン８３の回転運動を膨張ピストン
１４の往復運動に変換するが、その往復運動は、
偏心カム９６のために圧縮ピストン１２よりも
90゜位相が進み、スターリングサイクルによる冷
凍作業に必要なピストンストロークが得られる。
この実施例では両ピストンは同一方向に位置する
が、回転軸Ｘを中心にして互いに対向するように
位置させることもできる。
本駆動装置５０をシールして収容するハウジン
グ１１０は、原動機６０を収容するハウジング１
１０ａと、遊星減速機を収容する中間ハウジング
１１０ｂと、クランク８５を支持する側方プレー
ト１１０ｃと、クランクピン８３下方に位置する
底部プレート１１０ｄから成り、これらは互いに
Ｏリング１１５とボルト１１６により一体的構造
となつており、しかも中間ハウジング１１０ｂは
冷凍機部分のハウジングすなわち圧縮シリンダ１
１ともＯリング１１７とボルト１１８によりシー
ル状態で接合されている。従つて、駆動装置５０
のハウジング１１０は、冷凍機１０のハウジング
１１と共に冷凍機１０内の作動ガスに対し、密封
空間を提供するが、駆動装置５０のハウジング１
１０には回転シヤフトが貫通していないので、シ
ール性は更に向上している。
グ１１０は、原動機６０を収容するハウジング１
１０ａと、遊星減速機を収容する中間ハウジング
１１０ｂと、クランク８５を支持する側方プレー
ト１１０ｃと、クランクピン８３下方に位置する
底部プレート１１０ｄから成り、これらは互いに
Ｏリング１１５とボルト１１６により一体的構造
となつており、しかも中間ハウジング１１０ｂは
冷凍機部分のハウジングすなわち圧縮シリンダ１
１ともＯリング１１７とボルト１１８によりシー
ル状態で接合されている。従つて、駆動装置５０
のハウジング１１０は、冷凍機１０のハウジング
１１と共に冷凍機１０内の作動ガスに対し、密封
空間を提供するが、駆動装置５０のハウジング１
１０には回転シヤフトが貫通していないので、シ
ール性は更に向上している。
本発明の構成は、以上のごとくであり、遊星減
速機７０およびキヤリアクランク８０の採用によ
り、装置の全長が短くなり、しかもキヤリアクラ
ンク８０および偏心カム９６によりフリーホイー
ル効果が得られるためフリーホイールの取付けが
不要となつている。更に既述のごとく、駆動機構
すべてをハウジング内に収容したので、作動ガス
に対するシール性は向上している。遊星減速機の
採用により、減速機構自体が装置内に内蔵可能と
なり小型化されかつ円滑な運転が確保される。
速機７０およびキヤリアクランク８０の採用によ
り、装置の全長が短くなり、しかもキヤリアクラ
ンク８０および偏心カム９６によりフリーホイー
ル効果が得られるためフリーホイールの取付けが
不要となつている。更に既述のごとく、駆動機構
すべてをハウジング内に収容したので、作動ガス
に対するシール性は向上している。遊星減速機の
採用により、減速機構自体が装置内に内蔵可能と
なり小型化されかつ円滑な運転が確保される。
なお、上記実施例においては、圧縮室及び圧縮
ピストン、膨張室及び膨張ピストン並びにこれら
の配置を図示の通りのものとしたが、本発明にお
いては、必ずしもこの配置及び形式に限定され
ず、本発明の遊星減速機構を駆動機構として用い
ることにより、その他の細部設計において種々の
態様をとることが可能である。
ピストン、膨張室及び膨張ピストン並びにこれら
の配置を図示の通りのものとしたが、本発明にお
いては、必ずしもこの配置及び形式に限定され
ず、本発明の遊星減速機構を駆動機構として用い
ることにより、その他の細部設計において種々の
態様をとることが可能である。
例えば、第１の偏心輪９１と第２の偏心輪（或
いは偏心カム）の役割りについては、図示のもの
と逆にすることもできる。また第１の偏心輪と偏
心カムの軸方向配置も必要に応じ変更することが
できる。既述の通り、圧縮ピストンと膨張ピスト
ンとは回転軸Ｘについて対向位置あるいは、異つ
た角度位置に配することもできる。連接ロツドの
設計は、夫々の場合に応じて行なう。
いは偏心カム）の役割りについては、図示のもの
と逆にすることもできる。また第１の偏心輪と偏
心カムの軸方向配置も必要に応じ変更することが
できる。既述の通り、圧縮ピストンと膨張ピスト
ンとは回転軸Ｘについて対向位置あるいは、異つ
た角度位置に配することもできる。連接ロツドの
設計は、夫々の場合に応じて行なう。
第１図は本発明に係るスターリング冷凍機の駆
動装置の一実施例を示す縦断面図、第２図は第１
図に示した駆動装置のギア列を示す略図、第３図
は遊星減速機の歯車の配置を示す第１図のＡ−Ａ
線に沿う断面図、第４図は圧縮ピストンを駆動す
る連接棒の取付けを示す第１図のＢ−Ｂ線に沿う
断面図、第５図は膨張ピストンを駆動する連接棒
の取付けを示す第１図のＣ−Ｃ線に沿う断面図で
ある。 １０……冷凍機、５０……駆動装置、６０……
原動機、７０……遊星減速機、８０……キヤリア
クランク、９０，９５……連接棒、１１０……ハ
ウジング。
動装置の一実施例を示す縦断面図、第２図は第１
図に示した駆動装置のギア列を示す略図、第３図
は遊星減速機の歯車の配置を示す第１図のＡ−Ａ
線に沿う断面図、第４図は圧縮ピストンを駆動す
る連接棒の取付けを示す第１図のＢ−Ｂ線に沿う
断面図、第５図は膨張ピストンを駆動する連接棒
の取付けを示す第１図のＣ−Ｃ線に沿う断面図で
ある。 １０……冷凍機、５０……駆動装置、６０……
原動機、７０……遊星減速機、８０……キヤリア
クランク、９０，９５……連接棒、１１０……ハ
ウジング。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 冷媒圧縮ピストンを備えた圧縮室、圧縮室で
圧縮された冷媒を膨張させる膨張ピストンを備え
た膨張室及び圧縮ピストン及び膨張ピストンを駆
動するための駆動装置から基本的に成るスターリ
ング冷凍機を駆動するための駆動装置において、
リング歯車をハウジングに固定した遊星減速機の
太陽歯車に入力回転シヤフトを接続し、遊星歯車
のキヤリアクランクにその軸に対して偏心したク
ランクピンを固定して成る遊星減速機構を有し、
該クランクピンに第１の偏心輪を軸受けすると共
に外周に第２の偏心輪を軸受けした円形偏心カム
を固定して有し、前記第１及び第２の偏心輪に
夫々接続した連接棒を介して、前記圧縮ピストン
及び膨張ピストンを駆動することを特徴とするス
ターリング冷凍機の駆動装置。 ２ 冷媒圧縮ピストンを備えた圧縮室、圧縮室で
圧縮された冷媒を膨張させる膨張ピストンを備え
た膨張室及び圧縮ピストン及び膨張ピストンを駆
動するための駆動装置から基本的に成るスターリ
ング冷凍機を駆動するための駆動装置において、
リング歯車をハウジングに固定した遊星減速機の
太陽歯車に入力回転シヤフトを接続し、遊星歯車
のキヤリアクランクにその軸に対して偏心したク
ランクピンを固定しかつ該キヤリアクランクの外
周をハウジングに軸受けして成る遊星減速機構を
有し、該クランクピンに第１の偏心輪を軸受けす
ると共に外周に第２の偏心輪を軸受けした円形偏
心カムを固定して有し、前記第１及び第２の偏心
輪に夫々接続した連接棒を介して、前記圧縮ピス
トン及び膨張ピストンを駆動することを特徴とす
るスターリング冷凍機の駆動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16641481A JPS5869366A (ja) | 1981-10-20 | 1981-10-20 | スタ−リング冷凍機の駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16641481A JPS5869366A (ja) | 1981-10-20 | 1981-10-20 | スタ−リング冷凍機の駆動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5869366A JPS5869366A (ja) | 1983-04-25 |
| JPS6353466B2 true JPS6353466B2 (ja) | 1988-10-24 |
Family
ID=15830979
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16641481A Granted JPS5869366A (ja) | 1981-10-20 | 1981-10-20 | スタ−リング冷凍機の駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5869366A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5985453A (ja) * | 1982-11-04 | 1984-05-17 | Mitsubishi Electric Corp | スタ−リング機関のピストン駆動機構 |
| US4633668A (en) * | 1984-04-30 | 1987-01-06 | Mechanical Technology Incorporated | Two piston V-type Stirling engine |
| JPS6260471A (ja) * | 1985-09-10 | 1987-03-17 | Toshiba Corp | 倍電圧整流回路 |
-
1981
- 1981-10-20 JP JP16641481A patent/JPS5869366A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5869366A (ja) | 1983-04-25 |
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