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JPS6353467B2 - - Google Patents
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JPS6353467B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6353467B2
JPS6353467B2 JP16641581A JP16641581A JPS6353467B2 JP S6353467 B2 JPS6353467 B2 JP S6353467B2 JP 16641581 A JP16641581 A JP 16641581A JP 16641581 A JP16641581 A JP 16641581A JP S6353467 B2 JPS6353467 B2 JP S6353467B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
drive device
piston
eccentric
housing
compression
Prior art date
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Expired
Application number
JP16641581A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5869367A (en
Inventor
Hideo Mita
Shintaro Harada
Masabumi Nogawa
Kyoshi Ishibashi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Aisin Seiki Co Ltd filed Critical Aisin Seiki Co Ltd
Priority to JP16641581A priority Critical patent/JPS5869367A/en
Publication of JPS5869367A publication Critical patent/JPS5869367A/en
Publication of JPS6353467B2 publication Critical patent/JPS6353467B2/ja
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  • 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化した
駆動装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a drive device for a Stirling refrigerator, and more particularly to a compact drive device for a Stirling refrigerator.

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おり、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。
Refrigerators using the Stirling cycle are highly efficient and are desired to be put into practical use.They include a compression chamber equipped with a refrigerant compression piston, an expansion chamber equipped with an expansion piston that expands the refrigerant compressed in the compression chamber, and a compression piston. and a drive device for driving the expansion piston.

上記形式のスターリング冷凍機の公知のもの
は、圧縮ピストンおよび膨張ピストンを一定位相
差にて往復動するロンビツク駆動機構は、一体ク
ランクから構成されたものがあるが、この場合、
クランクの曲がり部(クランクピン)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。又冷凍機の駆動機
構外部の原動機例えばモータにより減速機を介し
て駆動されるものもあるが、この場合、ハウジン
グを貫通する連結シヤフトの軸受け部分のガスシ
ールが困難であるという欠点があつた。さらに、
ケーシング内に、モータを中心としてその左右に
同軸に圧縮ピストン及び膨張ピストンを配したも
のも公知であるが、この場合、左右2個の減速駆
動機構を必要とし軸方向の装置長さが、非常に長
くなるという欠点があつた。
In some known Stirling refrigerators of the above type, the Rhombik drive mechanism that reciprocates the compression piston and expansion piston with a constant phase difference is composed of an integral crank, but in this case,
The disadvantage was that the axial length was increased by the length of the bent portion (crank pin) of the crank, and as a result, the dimensions of the drive device were increased. In addition, some refrigerators are driven by a prime mover outside the drive mechanism, such as a motor, via a speed reducer, but in this case, there is a drawback in that it is difficult to gas-seal the bearing portion of the connecting shaft that passes through the housing. moreover,
It is also known that a compression piston and an expansion piston are arranged coaxially on the left and right sides of a motor in the casing, but in this case, two deceleration drive mechanisms are required on the left and right, and the length of the device in the axial direction is extremely large. It had the disadvantage of being long.

本発明は、上記欠点を解消したスターリング冷
凍機の駆動装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a driving device for a Stirling refrigerator that eliminates the above-mentioned drawbacks.

即ち、本発明は、前記形式のスターリング冷凍
機において、前記駆動装置として、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原
動機の出力に接続された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駆動装置
を有し、前記原動機を含む全駆動装置を、スター
リング冷凍機のハウジングと一体的なハウジング
内に密封して収容することを特徴とすることによ
り、前記課題を解決する。
That is, in the Stirling refrigerator of the above type, the present invention connects an input rotating shaft connected to the output of the prime mover to the sun gear of a planetary reducer in which a ring gear is fixed to the housing as the drive device. A circular eccentric cam having a planetary reduction mechanism in which a crank pin eccentric with respect to the shaft is fixed to a carrier crank, a first eccentric ring is supported on the crank pin, and a second eccentric ring is supported on the outer periphery. fixedly having said first and second
a drive device for driving the compression piston and the expansion piston through connecting rods respectively connected to eccentric wheels of the Stirling refrigerator, and the entire drive device including the prime mover is sealed in a housing integral with the housing of the Stirling refrigerator. The above-mentioned problem is solved by accommodating the container as a container.

以下添付図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

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自体は公知のもので
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。
In Figure 1, the vertically protruding parts are:
This is a Stirling cycle refrigerator 10 for generating low temperature by being driven by a drive device 50 according to the present invention. This refrigerator 10 itself is well known and consists of a compression piston 12 that reciprocates within a compression cylinder 11 and an expansion piston 14 that reciprocates within an expansion cylinder 13. These pistons 12 and 14 are connected to a drive device 50. It moves back and forth,
At this time, the expansion piston 14 is
The phase of is advanced by 90°. The compression piston 12 rises from the position shown in FIG. Send gas to space 18. The thermal energy generated in this compression process is transferred from conduit 16 to the water in radiator 19. Next, the expansion piston 14 moves downward, so that the gas expands and a low temperature is generated in the regenerator 17. The expansion piston 14 then moves upwardly, returning the gas in the expansion space 18 to the compression space 15. By repeating the above steps, the temperature inside the regenerator 17 gradually decreases.

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、交直両用モータ等が使用
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2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。
Next, the drive device 50 will be explained. The drive device 50 is perpendicular to the refrigerator 10, and has an L-shaped structure as a whole. This drive device 50 mainly includes a prime mover 60, a planetary reducer 70 connected to this prime mover 60, a carrier crank 80 fixed to a planetary gear 71 of this planetary reducer 70, and a crank pin 83 of this carrier crank 80. Connecting rods 90, 9 are attached to the refrigerating machine 10 and reciprocate the pistons 12, 14
5, and a housing 110 that seals and accommodates the above components. The prime mover 60 located at the left end of the drive device is preferably an electric motor, such as a DC motor, an AC synchronous motor, an AC induction motor, an AC commutator motor, or an AC/DC motor. A rotary output shaft 62 supporting the rotor 61 of this motor 60 has bearings 63 on the left and right sides.
The right end thereof is spline-coupled to a sun gear 72 of a planetary reducer 70 as shown in FIG.

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つの遊星歯車71とから成る。遊星減速機7
0は、以上の構成であるため、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で同一方向へ伝え
る。
The planetary reducer 70 has a sun gear 72 rotated by an output shaft 62, a ring gear 74 fixed to the housing 110 by a bolt 73, and a ring gear 74 that is meshed between these gears 72 and 74. The planetary reducer 70 is connected to a crank carrier 80 by a pin 75. It consists of three planetary gears 71 that are rotatably connected. Planetary reducer 7
0 has the above configuration, so the output shaft 62
That is, the rotational motion of the sun gear 72 is transmitted to the carrier crank 80 in the same direction at a constant reduction ratio.

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図に示す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。ベアリング84を省略することも可能であ
るが、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。
The carrier crank 80 is composed of a disk-shaped portion 82 to which the planetary gear 71 is attached, and a crank pin 83 that protrudes from the disk-shaped portion 82 and has an eccentric axis Y eccentric from the rotation axis X. As shown in FIGS. 1 and 4, the carrier crank 80
The outer periphery of is supported by a ball bearing 84. Although it is possible to omit the bearing 84, by providing such a bearing, the rotation of the carrier 80 is stabilized. At the right end of the crank pin 83 is a crank 85.
is fixed by bolt 86, and crank pin 83
The right end is supported so that it can rotate freely.

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の偏心輪(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。
Eccentric wheels (first eccentric wheels) 91 of a pair of connecting rods 90 are pivotally connected to both sides of the crank pin, and the other ends of these connecting rods 90 are connected to the compression piston 12 of the Stirling refrigerator 10 via pins 92. It is pivoted to. With such a mechanism, the crank pin 83
When the piston rotates around the rotation axis X, the compression piston 1
2 reciprocates within the compression cylinder 11. A circular eccentric cam 96 is fixed by a key 97 between the eccentric wheels 91 of these connecting rods 90 . The center Z of this eccentric cam 96 is eccentric by a predetermined amount with respect to the rotation axis X of the carrier crank 80, as shown in FIG. It's becoming like that. An eccentric ring (second eccentric ring) 99 of the connecting rod 95 is fitted onto the outer periphery of the eccentric cam 96 via a ball bearing 98, and the other end of the connecting rod 95 is
It has a spherical journal of 100. This spherical journal 100 is held in a pair of spherical bearings 103 which are screwed into female threads 102 at the end of a rod 101 which passes through the compression piston 12 and is connected to the expansion piston 14. Eccentric wheel 99 and connecting rod 95 convert rotational movement of crank pin 83 into reciprocating movement of expansion piston 14, which reciprocating movement is caused by eccentric cam 96
The phase is advanced by 90 degrees, providing the piston stroke necessary for Stirling cycle refrigeration work.

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。
A housing 110 that seals and accommodates the drive device 50 is a housing 1 that accommodates the prime mover 60.
10a, an intermediate housing 110b that accommodates the planetary reducer, a side plate 110c that supports the crank 85, and a bottom plate 110d located below the crank pin 83, which are integrally connected to each other by an O-ring 115 and a bolt 116. In addition, the intermediate housing 110b is the housing of the refrigerator part, that is, the compression cylinder 1.
1 are joined in a sealed state by an O-ring 117 and a bolt 118. Therefore, the drive device 50
The housing 110 of the refrigerator 10 provides a sealed space for the working gas in the refrigerator 10 together with the housing 11 of the refrigerator 10.
Since the rotary shaft does not pass through 10, the sealing performance is further improved.

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特別のシール装置を用いるこ
となく向上している。
The configuration of the present invention is as described above, and by employing the planetary reducer 70 and the carrier crank 80, the overall length of the device is shortened, and the carrier crank 80 and the eccentric cam 96 provide a freewheel effect. has become unnecessary. Furthermore, as described above, since the entire drive mechanism is housed within the housing, the sealing performance against the working gas is improved without using a special sealing device.

以上の通り、本発明においては、1個の小型減
速駆動機構により、圧縮ピストン及び膨張ピスト
ンを駆動でき、回転軸に直交する方向に両ピスト
ンがクランク駆動されるので無理がなく円滑な運
転も実現される。
As described above, in the present invention, the compression piston and the expansion piston can be driven by one small reduction drive mechanism, and both pistons are crank driven in the direction perpendicular to the rotation axis, so smooth operation is achieved without strain. be done.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

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ヤ列を示す略図、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。
FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view showing an embodiment of a Stirling refrigerator drive device according to the present invention, and FIG.
A schematic diagram showing the gear train of the drive device shown in the figure, FIG. 3 is A-A of FIG. 1 showing the arrangement of gears of the planetary reducer.
4 is a sectional view taken along the line B-B of FIG. 1 showing the installation of the connecting rod that drives the compression piston, and FIG. 5 is a sectional view showing the installation of the connecting rod that drives the expansion piston. FIG. 2 is a sectional view taken along line CC in FIG. 1; 10... Refrigerator, 50... Drive device, 60...
Prime mover, 70...planetary reducer, 80...carrier crank, 90, 95...connecting rod, 110...housing.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 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
ング冷凍機において、前記駆動装置として、リン
グ歯車をハウジングに固定した遊星減速機の太陽
歯車に原動機の出力に接続された入力回転シヤフ
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
る駆動装置を有し、前記原動機を含む全駆動装置
を、スターリング冷凍機のハウジングと一体的な
ハウジング内に密封して収容することを特徴とす
るスターリング冷凍機。
1. A Stirling refrigerator basically consisting of a compression chamber equipped with a refrigerant compression piston, an expansion chamber equipped with an expansion piston that expands the refrigerant compressed in the compression chamber, and a drive device for driving the compression piston and the expansion piston, As the drive device, an input rotating shaft connected to the output of the prime mover is connected to the sun gear of a planetary reducer with a ring gear fixed to the housing, and a crank pin eccentric to the axis is fixed to the carrier crank of the planetary gear. a planetary speed reduction mechanism, which has a circular eccentric cam fixed on its outer periphery bearing a first eccentric ring on the crank pin and a second eccentric ring on its outer periphery;
and a drive device for driving the compression piston and the expansion piston through connecting rods respectively connected to second eccentric wheels, and the entire drive device including the prime mover is mounted in a housing integral with the housing of the Stirling refrigerator. A Stirling refrigerator characterized by being hermetically housed inside.
JP16641581A 1981-10-20 1981-10-20 Stirling refrigerator Granted JPS5869367A (en)

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JPS5869367A JPS5869367A (en) 1983-04-25
JPS6353467B2 true JPS6353467B2 (en) 1988-10-24

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