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JPH0730966B2 - Free displacer type Stirling refrigerator - Google Patents
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JPH0730966B2 - Free displacer type Stirling refrigerator - Google Patents

Free displacer type Stirling refrigerator

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JPH0730966B2
JPH0730966B2 JP1050269A JP5026989A JPH0730966B2 JP H0730966 B2 JPH0730966 B2 JP H0730966B2 JP 1050269 A JP1050269 A JP 1050269A JP 5026989 A JP5026989 A JP 5026989A JP H0730966 B2 JPH0730966 B2 JP H0730966B2
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JP
Japan
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displacer
cylinder
compressor
refrigerator
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誠 廣保
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Daikin Industries Ltd
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F02G1/0435Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines the engine being of the free piston type
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    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Cold Air Circulating Systems And Constructional Details In Refrigerators (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、ディスプレーサの往復動によりシリンダ内膨
張室で冷媒ガスを膨張させてシリンダ先端のコールドヘ
ッドに寒冷を発生させるようにしたフリーディスプレー
サ型スターリング冷凍機に関する。
The present invention relates to a free displacer type in which a refrigerant gas is expanded in an expansion chamber in a cylinder by reciprocating movement of a displacer to generate cold in a cold head at a tip of a cylinder. Regarding Stirling refrigerator.

(従来の技術) 従来より、このフリーディスプレーサ型スターリング冷
凍機は、極低温レベルの寒冷を発生させる小型冷凍機の
一種として知られている。この冷凍機は、冷媒ガスを圧
縮する圧縮機と、該圧縮機から吐出された冷媒ガスを膨
張させる膨張機とを組み合わせたものであり、上記圧縮
機は、冷媒ガスをガス圧が例えばサインカーブ等の特性
をもって所定周期で経時変化するように圧縮するものが
使用される。一方、膨張機は、先端が閉塞されたシリン
ダと、該シリンダ内に往復動自在に嵌装され、シリンダ
内を先端側の膨張室及び基端側の作動室に区画形成する
フリーディスプレーサと、該ディスプレーサを往復動可
能に弾性支持するスプリングとを備えてなるもので、上
記作動室は上記圧縮機に接続されており、圧縮機からの
冷媒ガス圧によりディスプレーサを往復動させて冷媒ガ
スを膨張室で膨張させることにより、シリンダ先端のコ
ールドヘッドに寒冷を発生させるようになされている。
(例えば“A Small Free−Piston Stirling Refrigerat
or",A.K.Jonge等参照)。
(Prior Art) Conventionally, this free displacer type Stirling refrigerator is known as one of small refrigerators that generate a cryogenic level of cold. This refrigerator is a combination of a compressor that compresses a refrigerant gas and an expander that expands the refrigerant gas discharged from the compressor, and the compressor has a gas pressure of, for example, a sine curve. A compressor is used which has characteristics such as the above, and is compressed so as to change with time in a predetermined cycle. On the other hand, the expander includes a cylinder whose front end is closed, a free displacer which is reciprocally fitted in the cylinder and which divides and forms the inside of the cylinder into a front end side expansion chamber and a base end side working chamber. The working chamber is connected to the compressor, and the displacer is reciprocated by the refrigerant gas pressure from the compressor to expand the refrigerant gas in the expansion chamber. It is designed to generate cold in the cold head at the tip of the cylinder.
(For example, "A Small Free-Piston Stirling Refrigerat
or ", see AK Jonge, etc.).

(発明が解決しようとする課題) ところで、この種のスターリング冷凍機においては、上
記スプリングのばね定数は、ディスプレーサを含んだ可
動部分の質量(マス)に応じてその可動部分が最大の冷
凍能力の得られる最適チューニング周波数で共振するよ
うに一定値に設定される。しかるに、クールダウン運転
によりシリンダ先端のコールドヘッド温度が低下するの
に伴い、上記最適チューニング周波数が変化して、この
最適チューニング周波数のずれにより冷凍能力が低下
し、その結果、クールダウン時間を短くするのに限度が
あった。
(Problems to be Solved by the Invention) By the way, in this type of Stirling refrigerator, the spring constant of the above-mentioned spring is such that the movable part has the maximum refrigerating capacity according to the mass (mass) of the movable part including the displacer. It is set to a constant value so as to resonate at the obtained optimum tuning frequency. However, as the cold head temperature at the tip of the cylinder decreases due to the cool-down operation, the above optimum tuning frequency changes, and the deviation of this optimum tuning frequency reduces the refrigeration capacity, resulting in a shorter cool down time. There was a limit.

さらに、同様の理由によって、クールダウン後の単位電
気入力当りの冷凍能力の向上にも限界があった。
Further, for the same reason, there is a limit to the improvement of the refrigerating capacity per unit electric input after the cool down.

本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、上記最大の冷凍能力が得られる最適チュ
ーニング周波数を可変とする手段を講じることにより、
コールドヘッド温度が変化してもそれに応じて最適チュ
ーニング周波数を維持できるようにして、冷凍機のクー
ルダウンを迅速に行い得るようにするとともに、単位電
気入力当りの冷凍能力の向上を図ることにある。
The present invention has been made in view of such a point, and an object thereof is to provide a means for varying the optimum tuning frequency at which the maximum refrigerating capacity is obtained.
Even if the cold head temperature changes, it is possible to maintain the optimum tuning frequency accordingly, so that the cooldown of the refrigerator can be performed quickly, and at the same time, the refrigeration capacity per unit electric input is improved. .

(課題を解決するための手段) この目的を達成するため、請求項(1)記載の発明で
は、ディスプレーサを弾性支持する弾性支持手段のばね
定数を可変とする。
(Means for Solving the Problem) In order to achieve this object, in the invention described in claim (1), the spring constant of the elastic supporting means for elastically supporting the displacer is made variable.

具体的には、この発明では、第1図及び第2図に示すよ
うに、上記の如く、基端部が固定体(15)に結合され、
先端が閉塞されたシリンダ(16)と、該シリンダ(16)
内に往復動自在に嵌装され、シリンダ(16)内を先端側
の膨張室(21)及び基端側の作動室(22)に区画形成す
るフリーディスプレーサ(18)と、一端が上記ディスプ
レーサ(18)に連結されている一方、他端が固定体(1
5)に回転不能に連結され、ディスプレーサ(18)を固
定体(15)に往復動可能に弾性支持するスプリング(2
3)とを備え、上記作動室(22)は所定周期で冷媒ガス
を圧縮する圧縮機(1)に接続されており、圧縮機
(1)からの冷媒ガス圧によりディスプレーサ(18)を
往復動させて冷媒ガスを膨張室(21)で膨張させること
により、シリンダ(16)先端のコールドヘッド(17)に
寒冷を発生させるようにしたフリーディスプレーサ型ス
ターリング冷凍機が前提である。
Specifically, in the present invention, as shown in FIG. 1 and FIG. 2, the base end portion is joined to the fixed body (15) as described above,
A cylinder (16) having a closed end, and the cylinder (16)
A free displacer (18) which is reciprocally fitted into the cylinder (16) to partition the inside of the cylinder (16) into an expansion chamber (21) on the distal end side and a working chamber (22) on the proximal end side, and the displacer (18) at one end. 18) while the other end is fixed (1
A spring (2) which is non-rotatably connected to the displacer (5) and elastically supports the displacer (18) so that the displacer (18) can reciprocate.
3) and the working chamber (22) is connected to a compressor (1) for compressing a refrigerant gas in a predetermined cycle, and the displacer (18) reciprocates by the refrigerant gas pressure from the compressor (1). A free displacer-type Stirling refrigerator in which cold gas is generated in the cold head (17) at the tip of the cylinder (16) by causing the refrigerant gas to expand in the expansion chamber (21) is premised.

そして、上記スプリング(23)のばね定数を可変とする
ばね定数可変手段(30)を設け、上記ばね定数可変手段
(30)は、スプリング(23)の固定体(15)への連結部
分を螺旋溝(28a)にて摺動可能に係合するばね止め(2
8)と、該ばね止め(28)に連結され、回転により螺動
してばね止め(28)を回転させるねじ部材(27)と、該
ねじ部材(27)を回転させる駆動手段(29)とを備えて
いて、駆動手段(29)によりねじ部材(27)を螺動させ
てばね止め(28)をスプリング(23)に対し相対移動さ
せることにより、スプリング(23)の有効長を変化させ
てそのばね定数を可変とするように構成されているもの
とする。
Then, a spring constant varying means (30) for varying the spring constant of the spring (23) is provided, and the spring constant varying means (30) spirals the connecting portion of the spring (23) to the fixed body (15). Spring stopper (2 that slidably engages in the groove (28a)
8), a screw member (27) which is connected to the spring stopper (28) and is screwed by rotation to rotate the spring stopper (28), and a drive means (29) which rotates the screw member (27). By moving the screw member (27) by the drive means (29) to move the spring stopper (28) relative to the spring (23), the effective length of the spring (23) is changed. It is assumed that the spring constant is configured to be variable.

さらに、最適チューニング周波数の維持を自動化するた
めに、請求項(2)記載の発明では、シリンダ(16)先
端のコールドヘッド(17)の温度を検出する温度検出手
段(32)と、該検出手段(32)の出力を受け、コールド
ヘッド温度が低くなるのに伴ってスプリング(23)のば
ね定数が高くなるように上記ばね定数可変手段(30)を
制御する制御手段(31)とを設ける。また、請求項
(3)記載の発明では、冷凍機の運転開始からの経過時
間を検出する時間検出手段と、該検出手段の出力を受
け、冷凍機の運転時間の増大に応じてスプリング(23)
のばね定数が高くなるようにばね定数可変手段(30)を
制御する制御手段とを設ける。
Further, in order to automate the maintenance of the optimum tuning frequency, in the invention described in claim (2), the temperature detecting means (32) for detecting the temperature of the cold head (17) at the tip of the cylinder (16), and the detecting means. A control means (31) is provided which receives the output of (32) and controls the spring constant varying means (30) so that the spring constant of the spring (23) increases as the cold head temperature decreases. Further, in the invention according to claim (3), the spring (23) is provided in response to an increase in the operating time of the refrigerator, the time detecting means detecting the elapsed time from the start of operation of the refrigerator, and the output of the detecting means. )
And a control means for controlling the spring constant varying means (30) so that the spring constant of (1) becomes high.

また、請求項(4)記載の発明では、第4図に示す如
く、圧縮機(1)の駆動電源の周波数を可変とする電源
周波数可変手段(33)と、上記シリンダ(16)先端のコ
ールドヘッド(17)の温度を検出する温度検出手段(3
2)と、この検出手段(32)の出力を受け、コールドヘ
ッド温度が低くなるのに伴って圧縮機(1)の電源周波
数が低くなるように上記電源周波数可変手段(33)を制
御する制御手段(31)とを設ける。
Further, in the invention according to claim (4), as shown in FIG. 4, a power source frequency varying means (33) for varying the frequency of the driving power source of the compressor (1) and a cold end of the cylinder (16). Temperature detecting means (3 for detecting the temperature of the head (17)
2) and the output of the detection means (32), and controls the power supply frequency varying means (33) so that the power supply frequency of the compressor (1) becomes lower as the cold head temperature becomes lower. And means (31) are provided.

また、請求項(5)記載の発明では、上記と同様に、圧
縮機(1)の駆動電源の周波数を可変とする電源周波数
可変手段(33)を設けるとともに、冷凍機の運転開始か
らの経過時間を検出する時間検出手段と、該検出手段の
出力を受け、冷凍機の運転時間の増大に応じて圧縮機
(1)の電源周波数が低くなるように電源周波数可変手
段(33)を制御する制御手段とを設ける。
Further, in the invention according to claim (5), similarly to the above, the power source frequency varying means (33) for varying the frequency of the driving power source of the compressor (1) is provided, and the progress from the start of the operation of the refrigerator. A time detecting means for detecting time and an output of the detecting means, and controls the power supply frequency varying means (33) so that the power supply frequency of the compressor (1) becomes lower in accordance with the increase of the operating time of the refrigerator. And a control means.

(作用) 上記の構成により、請求項(1)記載の発明では、コー
ルドヘッド(17)の温度が変化した場合、それに応じて
スプリング(23)のばね定数をばね定数可変手段(30)
によって変化させる。すなわち、駆動手段(29)により
ねじ部材(27)を螺動させると、このねじ部材(27)の
螺動に伴ってばね止め(28)が回転し、このばね止め
(28)とその螺旋溝(28a)に摺動可能に係合している
スプリング(23)とが相対移動して該スプリング(23)
の有効長が変化し、そのばね定数が変化する。このこと
で、コールドヘッド温度の変化に拘らず、常に最適チュ
ーニング周波数を維持して冷凍機のクールダウンを速く
することができることとなる。
(Operation) With the above configuration, in the invention according to claim (1), when the temperature of the cold head (17) changes, the spring constant of the spring (23) is correspondingly changed to the spring constant changing means (30).
Change by. That is, when the screw member (27) is screwed by the driving means (29), the spring stopper (28) rotates with the screwing of the screw member (27), and the spring stopper (28) and its spiral groove. The spring (23) slidably engaged with the spring (23a) moves relative to the spring (23).
Changes the effective length of and changes its spring constant. This makes it possible to maintain the optimum tuning frequency and speed up the cooldown of the refrigerator regardless of the change in the cold head temperature.

そして、請求項(2)記載の発明では、上記コールドヘ
ッド(17)の温度が温度検出手段(32)により検出さ
れ、この検出手段(32)の出力を受けた制御手段(31)
によりばね定数可変手段(30)が制御されて、コールド
ヘッド温度の低下に応じてスプリング(23)のばね定数
が大きくなる。また、請求項(3)記載の発明では、冷
凍機の運転開始からの経過時間が時間検出手段により検
出され、この検出手段の出力を受けた制御手段によりば
ね定数可変手段(30)が制御されて、冷凍機の運転時間
が増大するのに応じてスプリング(23)のばね定数が増
大する。よって、これらの発明では、最適チューニング
周波数を自動的に確保することができる。
In the invention according to claim (2), the temperature of the cold head (17) is detected by the temperature detecting means (32), and the control means (31) receives the output of the detecting means (32).
The spring constant varying means (30) is controlled by this, and the spring constant of the spring (23) increases as the cold head temperature decreases. In the invention according to claim (3), the time elapsed from the start of operation of the refrigerator is detected by the time detecting means, and the spring constant varying means (30) is controlled by the control means receiving the output of this detecting means. Thus, the spring constant of the spring (23) increases as the operating time of the refrigerator increases. Therefore, in these inventions, the optimum tuning frequency can be automatically secured.

請求項(4)記載の発明では、上記の温度検出手段(3
2)の出力を受けた制御手段(31)により電源周波数可
変手段(33)が制御されて、コールドヘッド温度の低下
に応じて圧縮機(1)の電源周波数が低下する。また、
請求項(5)記載の発明では、冷凍機の運転開始からの
経過時間の増大に応じて圧縮機(1)の電源周波数が低
くなる。よって、これらの発明では、圧縮機(1)の電
源周波数を電源周波数可変手段(33)により変化させて
最適チューニング周波数を得ることができ、コールドヘ
ッド温度の変化に拘らず、常に最適チューニング周波数
を維持して、冷凍機の単位電気入力当りの冷凍能力を最
大に保つことができるとともに、その最適チューニング
周波数を自動的に確保できる。
In the invention according to claim (4), the temperature detecting means (3
The power supply frequency varying means (33) is controlled by the control means (31) receiving the output of 2), and the power supply frequency of the compressor (1) is lowered in accordance with the decrease of the cold head temperature. Also,
In the invention according to claim (5), the power supply frequency of the compressor (1) decreases as the elapsed time from the start of operation of the refrigerator increases. Therefore, in these inventions, the optimum tuning frequency can be obtained by changing the power supply frequency of the compressor (1) by the power supply frequency changing means (33), and the optimum tuning frequency is always maintained regardless of the change of the cold head temperature. It is possible to maintain the maximum refrigerating capacity per unit electric input of the refrigerator and automatically secure the optimum tuning frequency.

(実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。(Example) Hereinafter, the Example of this invention is described based on drawing.

第2図は本発明の第1実施例に係るフリーディスプレー
サ型スターリング冷凍機の全体構成を示し、この冷凍機
は圧縮機(1)と膨張機(13)とで構成されている。上
記圧縮機(1)は、密閉状のハウジング(2)と、該ハ
ウジング(2)内に嵌装固定されたシリンダ(3)と、
該シリンダ(3)内に往復動自在に嵌装され、シリンダ
(3)内空間に圧縮室(4)を区画形成するピストン
(5)と、該ピストン(5)を往復駆動する駆動源とし
てのリニアモータ(6)とを備えている。このリニアモ
ータ(6)はシリンダ(3)周りに配置された環状の永
久磁石(7)を有し、この磁石(7)により、シリンダ
(3)の中心と同心の円筒状の間隙(8)の磁界を発生
させる。上記間隙(8)には中心部にて上記ピストン
(5)に一体固定された略カップ状の可動体(9)の円
周部が往復動可能に配設され、該可動体(9)の外周に
はドライブコイル(10)が巻き付けられている。また、
上記可動体(9)の底面外側(ピストン(5)と反対
側)とハウジング(2)内底面との間にはピストン
(5)を往復動可能に弾性支持するためのコイルスプリ
ングからなるピストンスプリング(11)が架設されてお
り、ドライブコイル(10)の所定周波数の交流を通電す
ることで、間隙(8)内を通る磁界との作用によりコイ
ル(10)及び可動体(9)を駆動してピストン(5)を
シリンダ(3)内で往復移動させることにより、圧縮室
(4)で所定周期のガス圧を発生させるようになされて
いる。
FIG. 2 shows the entire structure of the free displacer type Stirling refrigerator according to the first embodiment of the present invention. This refrigerator comprises a compressor (1) and an expander (13). The compressor (1) includes a closed housing (2), a cylinder (3) fitted and fixed in the housing (2),
A piston (5) that is reciprocally fitted in the cylinder (3) and partitions and forms a compression chamber (4) in the internal space of the cylinder (3), and a drive source that reciprocally drives the piston (5). And a linear motor (6). This linear motor (6) has an annular permanent magnet (7) arranged around the cylinder (3), and by this magnet (7), a cylindrical gap (8) concentric with the center of the cylinder (3). Generate a magnetic field. A circumferential portion of a substantially cup-shaped movable body (9) integrally fixed to the piston (5) at the central portion is reciprocally disposed in the gap (8) so that the movable body (9) can be reciprocated. A drive coil (10) is wound around the outer circumference. Also,
A piston spring composed of a coil spring for elastically supporting the piston (5) reciprocally between the outer bottom surface of the movable body (9) (opposite side of the piston (5)) and the inner bottom surface of the housing (2). The coil (10) and the movable body (9) are driven by the action of the magnetic field passing through the gap (8) by energizing the drive coil (10) with an alternating current having a predetermined frequency. By reciprocally moving the piston (5) in the cylinder (3), a gas pressure of a predetermined cycle is generated in the compression chamber (4).

一方、上記膨張機(13)は、第1図に拡大詳示するよう
に円筒状空洞部(14)が開口された固定体としてのハウ
ジング(15)を有する。このハウジング(15)の空洞部
(14)開口には円筒状シリンダ(16)が空洞部(14)と
同心状に基端部にて気密状に嵌合固定され、該シリンダ
(16)の先端は閉塞されてコールドヘッド(17)とされ
ている。このシリンダ(16)内にはフリーディスプレー
サ(18)が往復動自在に嵌挿され、ディスプレーサ(1
8)によりシリンダ(16)及びハウジング(15)内の空
洞部(14)がシリンダ(16)先端側の膨張室(21)とハ
ウジング(15)側(シリンダ(16)基端側)の作動室
(22)とに区画形成されている。このディスプレーサ
(18)は、円筒体(19)内に金属製蓄冷材(20)(熱交
換器)を充填したもので、上記円筒体(19)にはその内
部の空間を作動室(22)及び膨張室(21)にそれぞれ連
通させる連通孔(19a),(19b)が開口されており、膨
張室(21)で膨張した低温の冷媒ガスが作動室(22)に
向かうときには、該冷媒ガスにより蓄冷材(20)を冷却
して蓄冷材(20)に冷熱を蓄え、逆に常温の冷媒ガスが
作動室(22)から膨張室(21)に向かうときには、蓄冷
材(20)によりガスを冷却するようになされている。ま
た、上記作動室(22)内には、ディスプレーサ(18)を
往復動可能に弾性支持する弾性支持手段としてのコイス
プリングからなるディスプレーサスプリング(23)が配
設され、このスプリング(23)の一端はディスプレーサ
(18)の基端側に連結されている一方、他端は、ハウジ
ング(15)側の後述のプラグ(25)に回転不能に固定さ
れている。さらに、上記作動室(22)は連絡配管(24)
を介して上記圧縮機(1)の圧縮室(4)に接続されて
おり、圧縮機(1)からの冷媒ガス圧によりディスプレ
ーサ(18)を往復動させて冷媒ガスを膨張室(21)で膨
張させることにより、シリンダ(16)先端のコールドヘ
ッド(17)に寒冷を発生させるようになされている。
On the other hand, the expander (13) has a housing (15) as a fixed body in which a cylindrical hollow portion (14) is opened as shown in detail in FIG. A cylindrical cylinder (16) is concentrically fitted to and fixed to the hollow portion (14) of the housing (15) at the base end in a concentric manner with the hollow portion (14), and the tip of the cylinder (16) is fixed. Is closed and is said to be the cold head (17). A free displacer (18) is reciprocally fitted in the cylinder (16), and the displacer (1
8) The cavity (14) in the cylinder (16) and the housing (15) is the working chamber of the expansion chamber (21) on the tip side of the cylinder (16) and the housing (15) side (base end side of the cylinder (16)). (22) and is divided into sections. This displacer (18) has a cylindrical body (19) filled with a metal regenerator material (20) (heat exchanger), and the inside space of the cylindrical body (19) is a working chamber (22). And communication holes (19a) and (19b) for communicating with the expansion chamber (21), respectively. When the low-temperature refrigerant gas expanded in the expansion chamber (21) goes to the working chamber (22), the refrigerant gas The cold storage material (20) is cooled by the cold storage material (20) and cold heat is stored in the cold storage material (20). On the contrary, when the refrigerant gas at room temperature goes from the working chamber (22) to the expansion chamber (21), the cold storage material (20) stores the gas. It is designed to cool. Further, in the working chamber (22), a displacer spring (23) composed of a carp spring as an elastic supporting means for elastically supporting the displacer (18) in a reciprocating manner is disposed, and one end of the spring (23) is disposed. Is connected to the base end side of the displacer (18), while the other end is non-rotatably fixed to a later-described plug (25) on the housing (15) side. Further, the working chamber (22) is connected to the communication pipe (24).
Is connected to the compression chamber (4) of the compressor (1) via the compressor (1), and the displacer (18) is reciprocated by the refrigerant gas pressure from the compressor (1) to move the refrigerant gas in the expansion chamber (21). By expanding, cold is generated in the cold head (17) at the tip of the cylinder (16).

上記ハウジング(15)の空洞部(14)内の底部にはプラ
グ(25)が気密状に嵌合固定されている。このプラグ
(25)はその中心部に空洞部(14)の中心線方向に延び
るねじ孔(26)が貫通形成され、該ねじ孔(26)のねじ
ピッチは上記ディスプレーサスプリング(23)の螺旋ピ
ッチと略同じとされている。このねじ孔(26)にはねじ
棒(27)(ねじ部材)が螺動可能に螺合され、そのねじ
棒(27)の先端(ディスプレーサ(18)側端部)にはば
ね止め(28)が一体に形成され、該ばね止め(28)の外
周にはディスプレーサスプリング(23)を摺動可能に嵌
合する螺旋溝(28a)が形成されており、ねじ棒(27)
の螺動によりそのばね止め(28)をスプリング(23)内
で螺旋溝(28a)内にスプリング(23)を係合させなが
ら前後移動させるようになされている。
A plug (25) is airtightly fitted and fixed to the bottom of the cavity (14) of the housing (15). A screw hole (26) extending in the center line direction of the cavity (14) is formed through the center of the plug (25), and the screw pitch of the screw hole (26) is the spiral pitch of the displacer spring (23). Is almost the same as. A screw rod (27) (screw member) is screwably engaged with the screw hole (26), and a spring stopper (28) is attached to the tip (displacer (18) side end) of the screw rod (27). Are integrally formed, and a spiral groove (28a) for slidably fitting the displacer spring (23) is formed on the outer periphery of the spring stopper (28).
The spring stopper (28) is moved back and forth in the spring (23) while the spring (23) is engaged in the spiral groove (28a) by the screwing of the spring.

さらに、空洞部(14)の奥底部には駆動手段としてのス
テップモータ(29)が配置され、該モータ(29)の出力
軸(29a)は上記ねじ棒(27)の基端部に回転一体にか
つ摺動可能に係合されており、ステップモータ(29)の
回転駆動にてねじ棒(27)を螺動させることにより、ば
ね止め(28)を回転させてディスプレーサスプリング
(23)に対し相対移動させ、スプリング(23)の有効長
を変化させてそのばね定数Kを可変とするようにしたば
ね定数可変機構(30)が構成されている。
Further, a step motor (29) as a driving means is arranged at the bottom of the cavity (14), and the output shaft (29a) of the motor (29) is integrally rotated with the base end of the screw rod (27). And is slidably engaged with the step motor (29) by rotating the screw rod (27) to rotate the spring stopper (28) to displacer spring (23). A spring constant variable mechanism (30) is configured so as to change the effective length of the spring (23) by relative movement to make the spring constant K variable.

そして、第2図に示す如く、上記ばね定数可変機構(3
0)のステップモータ(29)は制御装置(31)により作
動制御されるようになされている。この制御装置(31)
には上記シリンダ(16)先端のコールドヘッド(17)の
温度を検出する温度センサ(32)の出力信号が入力され
ており、制御装置(31)により、コールドヘッド(17)
の温度が低くなるのに伴ってディスプレーサスプリング
(23)のばね定数Kが高くなるよう、ステップモータ
(29)を制御するようにしている。
Then, as shown in FIG. 2, the spring constant varying mechanism (3
The operation of the step motor (29) of 0) is controlled by the control device (31). This controller (31)
The output signal of the temperature sensor (32) that detects the temperature of the cold head (17) at the tip of the cylinder (16) is input to the cold head (17) by the control device (31).
The step motor (29) is controlled so that the spring constant K of the displacer spring (23) increases as the temperature decreases.

次に、上記実施例の作動について説明する。Next, the operation of the above embodiment will be described.

冷凍機の運転開始に伴い、圧縮機(1)のリニアモータ
(6)が作動してピストン(5)がシリンダ(3)内で
往復動し、このピストン(5)の往復動により圧縮室
(4)内に所定周期の圧力波が生じる。この圧縮室
(4)は連絡配管(24)を介して膨張機(13)の作動室
(22)に連通しているため、ピストン(5)が前進して
圧縮室(4)の圧力が高くなったときには、加圧された
冷媒ガスが作動室(22)に供給されて該作動室(22)内
の圧力が高くなる。この圧力の上昇により作動室(22)
と膨張室(21)との間に差が生じ、この圧力差によって
ディスプレーサ(18)がディスプレーサスプリング(2
3)を伸長させながらシリンダ(16)先端側(第1図で
左側)に移動する。この作動室(22)はディスプレーサ
(18)内の空間を介して膨張室(21)に連通しているた
め、次の段階では作動室(22)のガスがディスプレーサ
(18)内を通って蓄冷材(20)により冷却されながら膨
張室(21)に流れ、両室(21),(22)の差圧がなくな
り、ディスプレーサ(18)はスプリング(23)の収縮力
によりシリンダ(16)基端側に移動して元の位置に戻
る。この後、直ちに、圧縮機(1)のピストン(5)が
後退して圧縮室(4)の圧力が低下する。このため、作
動室(22)内の冷媒ガスが連絡配管(24)を介して圧縮
室(4)に戻り、作動室(22)内の圧力が膨張室(21)
よりも低下する。この作動室(22)と膨張室(21)との
圧力差によってディスプレーサ(18)が今度はディスプ
レーサスプリング(23)を収縮させながらシリンダ(1
6)基端側(第1図で右側)に移動し、膨張室(21)内
の冷媒ガスが断熱膨張して寒冷が発生する。次の段階で
は上記膨張後のガスが膨張室(21)からディスプレーサ
(18)内を通って蓄冷材(20)に冷熱を与えながら作動
室(22)に流れ、両室(21),(22)の差圧がなくな
り、ディスプレーサ(18)はスプリング(23)の伸長力
によりシリンダ(16)先端側に移動して元の位置に戻
る。以上により1サイクルが終了し、以後、同様のサイ
クルを繰り返すことで、シリンダ(16)先端のコールド
ヘッド(17)が徐々に極低温レベルまで冷却される。
With the start of operation of the refrigerator, the linear motor (6) of the compressor (1) operates, the piston (5) reciprocates in the cylinder (3), and the reciprocating motion of the piston (5) causes the compression chamber ( A pressure wave having a predetermined period is generated in 4). Since the compression chamber (4) communicates with the working chamber (22) of the expander (13) via the communication pipe (24), the piston (5) advances and the pressure in the compression chamber (4) increases. Then, the pressurized refrigerant gas is supplied to the working chamber (22) to increase the pressure in the working chamber (22). This increase in pressure causes the working chamber (22)
Between the expansion chamber (21) and the expansion chamber (21), and this pressure difference causes the displacer (18) to displace (2).
While extending 3), move it to the tip side of the cylinder (16) (left side in Fig. 1). Since the working chamber (22) communicates with the expansion chamber (21) through the space in the displacer (18), the gas in the working chamber (22) passes through the displacer (18) to cool in the next stage. It flows into the expansion chamber (21) while being cooled by the material (20), the pressure difference between both chambers (21) and (22) disappears, and the displacer (18) is compressed by the spring (23) to the base end of the cylinder (16). Move to the side and return to the original position. Immediately thereafter, the piston (5) of the compressor (1) retracts and the pressure in the compression chamber (4) decreases. For this reason, the refrigerant gas in the working chamber (22) returns to the compression chamber (4) via the communication pipe (24), and the pressure in the working chamber (22) is increased to the expansion chamber (21).
Lower than. The pressure difference between the working chamber (22) and the expansion chamber (21) causes the displacer (18) to contract the displacer spring (23), which in turn causes the cylinder (1
6) The refrigerant gas moves to the base end side (right side in FIG. 1), and the refrigerant gas in the expansion chamber (21) adiabatically expands to generate cold. In the next stage, the expanded gas flows from the expansion chamber (21) through the displacer (18) to the working chamber (22) while applying cold heat to the regenerator material (20), and both chambers (21), (22) ), The displacer (18) moves to the tip side of the cylinder (16) by the extension force of the spring (23) and returns to its original position. With the above, one cycle is completed, and by repeating the same cycle thereafter, the cold head (17) at the tip of the cylinder (16) is gradually cooled to the cryogenic temperature level.

そして、この冷凍機の運転中、上記コールドヘッド(1
7)の温度が温度センサ(32)により検出され、このセ
ンサ(32)の出力信号に基づき制御装置(31)により膨
張機(13)におけるステップモータ(29)が作動制御さ
れ、このステップモータ(29)の出力軸(29a)の回転
によるねじ棒(27)の螺動により上記ディスプレーサス
プリング(23)のばね定数Kが調整される。すなわち、
冷凍機の運転開始から間もない段階では、上記コールド
ヘッド(17)の温度が室温近くで高いので、上記ねじ棒
(27)は後退位置(第1図で右側位置)にあり、このた
めにスプリング(23)の有効長が長くなってそのばね定
数Kは低くなっている。そして、冷凍機の運転の継続に
伴ってコールドヘッド(17)の温度が低下すると、それ
に応じてステップモータ(29)の作動によりねじ棒(2
7)が螺動し、その先端のばね止め(28)がスプリング
(23)を係合しながら前進し、この前進移動によりねじ
止め(28)とディスプレーサ(18)との間のスプリング
(23)の有効長が短くなり、そのばね定数Kが増大す
る。
During operation of this refrigerator, the cold head (1
The temperature of (7) is detected by the temperature sensor (32), and based on the output signal of this sensor (32), the control device (31) controls the operation of the step motor (29) in the expander (13). The spring constant K of the displacer spring (23) is adjusted by screwing the screw rod (27) by the rotation of the output shaft (29a) of (29). That is,
Since the temperature of the cold head (17) is high near room temperature immediately after the start of operation of the refrigerator, the screw rod (27) is in the retracted position (right side position in FIG. 1). The effective length of the spring (23) is increased and the spring constant K thereof is decreased. Then, when the temperature of the cold head (17) decreases as the operation of the refrigerator continues, the screw rod (2
7) is screwed, and the spring stopper (28) at its tip moves forward while engaging the spring (23), and this forward movement causes the spring (23) between the screw stopper (28) and the displacer (18). The effective length of is shortened and its spring constant K is increased.

このようにして、コールドヘッド(17)の温度降下に応
じて自動的にディスプレーサスプリング(23)のばね定
数Kが大きくなるので、そのばね定数Kとスプリング
(23)により支持されるディスプレーサ(18)の質量M
とで決まるディスプレーサ(18)の振動周波数ωd{=
2π(K/M)1/2}は上昇する。これに対し、圧縮機
(1)の振動周波数ωは一定であるので、両者の比ωd/
ωは増大する。そして、第3図に示すように、膨張室
(21)の冷媒ガスの圧力及び体積の関係を示すP−V線
図により算出される冷凍能力の最大値はコールドヘッド
(17)の温度降下に伴いディスプレーサ(18)の振動周
波数ωdの高い側に移動することから、冷凍能力の最大
値が得られる冷凍機の最適チューニング周波数を自動的
に確保することができ、よって冷凍機のクールダウンを
速くすることができる。
In this way, the spring constant K of the displacer spring (23) automatically increases in response to the temperature drop of the cold head (17), so that the displacer (18) supported by the spring constant K and the spring (23). Mass M
Vibration frequency ωd {= of the displacer (18) determined by
2π (K / M) 1/2 } increases. On the other hand, since the vibration frequency ω of the compressor (1) is constant, the ratio ωd /
ω increases. Then, as shown in FIG. 3, the maximum value of the refrigerating capacity calculated by the P-V diagram showing the relationship between the pressure and the volume of the refrigerant gas in the expansion chamber (21) is the temperature drop of the cold head (17). Since it moves to the side where the vibration frequency ωd of the displacer (18) is higher, it is possible to automatically secure the optimum tuning frequency of the refrigerator that can obtain the maximum value of the refrigerating capacity, thus speeding up the cooldown of the refrigerator. can do.

第4図は本発明の第2実施例を示し(尚、第2図と同じ
部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省略
する)、ディスプレーサ(18)のチューニング周波数ω
dを決定するスプリング(23)のばね定数Kを可変とす
る代りに、冷凍能力の最大値を決定するいま1つの要素
である圧縮機振動周波数ωを可変としたものである。
FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention (note that the same parts as those in FIG. 2 are designated by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted), and the tuning frequency ω of the displacer (18) is shown.
Instead of varying the spring constant K of the spring (23) that determines d, the compressor vibration frequency ω, which is another factor that determines the maximum value of the refrigerating capacity, is variable.

すなわち、この実施例では、圧縮機(1)の電源にはそ
の電源の周波数を可変とする電源周波数可変手段として
のインバータ(33)が設けられている。また、このイン
バータ(33)は制御装置(31′)の出力信号に基づいて
制御されるように構成されていて、コールドヘッド温度
の低下に応じて圧縮機(1)の電源周波数ωが低くなる
ように制御される。
That is, in this embodiment, the power source of the compressor (1) is provided with the inverter (33) as a power source frequency varying means for varying the frequency of the power source. Further, the inverter (33) is configured to be controlled based on the output signal of the control device (31 ′), and the power supply frequency ω of the compressor (1) decreases as the cold head temperature decreases. Controlled as.

したがって、この実施例では、コールドヘッド(17)の
温度が降下した場合、それに応じて圧縮機(1)の電源
周波数ωがインバータ(33)によって下げられるので、
ディスプレーサ(18)の振動周波数ωdと圧縮機電源周
波数ωとの比ωd/ωは大きくなって、冷凍機の最適チュ
ーニング周波数を自動的に得ることができ、よって上記
第1実施例と同様の作用効果を得ることができる。
Therefore, in this embodiment, when the temperature of the cold head (17) drops, the power supply frequency ω of the compressor (1) is correspondingly lowered by the inverter (33),
The ratio ωd / ω between the vibration frequency ωd of the displacer (18) and the compressor power supply frequency ω is increased, and the optimum tuning frequency of the refrigerator can be automatically obtained. Therefore, the same operation as that of the first embodiment described above is performed. The effect can be obtained.

また、この実施例では、特に、クールダウン後の定常運
転時であっても、最適チューニング周波数の設定により
圧縮機(1)の電源周波数ωを低下できるので、その定
常運転状態での入力電力を低く保つことができる利点が
ある。
In addition, in this embodiment, the power supply frequency ω of the compressor (1) can be lowered by setting the optimum tuning frequency even during steady operation after cooldown, so that the input power in the steady operation state can be reduced. There is an advantage that it can be kept low.

尚、上記各実施例において、コールドヘッド温度に代
え、冷凍機の運転開始時(圧縮機(1)のスイッチON時
点)からの経過時間をタイマ(時間検出手段)によって
検出し、その冷凍機運転時間の増大に応じてディスプレ
ーサスプリング(23)のばね定数Kが高くなるようばね
定数可変機構(30)を制御し、又は圧縮機(1)の電源
周波数が低くなるようにインバータ(33)を制御するよ
うにしてもよい。
In each of the above-mentioned embodiments, instead of the cold head temperature, the elapsed time from the start of operation of the refrigerator (at the time when the compressor (1) is turned on) is detected by a timer (time detection means), and the refrigerator operation is performed. The spring constant variable mechanism (30) is controlled so that the spring constant K of the displacer spring (23) becomes higher according to the increase in time, or the inverter (33) is controlled so that the power supply frequency of the compressor (1) becomes lower. You may do it.

(発明の効果) 以上説明したように、請求項(1)記載の発明による
と、シリンダ内でディスプレーサを往復動させて寒冷を
発生させるフリーディスプレーサ型スターリング冷凍機
において、ディスプレーサを往復動可能に弾性支持する
スプリングとそのばね止めとの相対移動により、スプリ
ングの有効長を変化させてそのばね定数を可変としたこ
とにより、冷凍機のチューニング周波数を常に最適チュ
ーニング周波数に維持することができ、よって冷凍機の
クールダウンを速くすることができる。
(Effect of the invention) As described above, according to the invention described in claim (1), in a free displacer type Stirling refrigerator in which a displacer is reciprocated in a cylinder to generate cold, the displacer is elastically movable. By changing the effective length of the spring and changing its spring constant by the relative movement of the supporting spring and its spring stopper, the tuning frequency of the refrigerator can always be maintained at the optimum tuning frequency. You can speed up the cooldown of the machine.

また、請求項(2)記載の発明では、シリンダ先端のコ
ールドヘッドの温度を検出し、その温度が低くなるのに
伴ってスプリングのばね定数を高く変化させるようにし
た。また、請求項(3)記載の発明では、冷凍機の運転
開始からの経過時間を検出し、その経過時間が長くなる
のに伴ってスプリングのばね定数を高く変化させるよう
にした。従って、これら発明によると、上記最適チュー
ニング周波数を自動的に確保することができる。
Further, in the invention described in claim (2), the temperature of the cold head at the tip of the cylinder is detected, and the spring constant of the spring is changed to a higher value as the temperature decreases. Further, in the invention according to claim (3), the elapsed time from the start of operation of the refrigerator is detected, and the spring constant of the spring is changed to be higher as the elapsed time becomes longer. Therefore, according to these inventions, the optimum tuning frequency can be automatically secured.

請求項(4)記載の発明では、上記のフリーディスプレ
ーサ型スターリング冷凍機において、圧縮機の電源周波
数を可変とし、シリンダ先端のコールドヘッドの温度を
検出し、その温度が低くなるのに伴って圧縮機の電源周
波数を低く変化させるようにした。また、請求項(5)
記載の発明では、冷凍機の運転経過時間を検出し、その
経過時間が長くなるのに伴って圧縮機の電源周波数を低
く変化させるようにした。従って、これら発明によれ
ば、冷凍機のチューニング周波数を常に最適チューニン
グ周波数に維持して、冷凍機の単位電気入力当りの冷凍
能力を最大に保つことができるとともに、最適チューニ
ング周波数の自動確保を図ることができる。
In the invention described in claim (4), in the above free displacer type Stirling refrigerator, the power supply frequency of the compressor is made variable, the temperature of the cold head at the tip of the cylinder is detected, and the compression is performed as the temperature becomes lower. The power supply frequency of the machine was changed low. Also, claim (5)
In the invention described above, the elapsed operating time of the refrigerator is detected, and the power supply frequency of the compressor is changed to a lower value as the elapsed time becomes longer. Therefore, according to these inventions, the tuning frequency of the refrigerator is always maintained at the optimum tuning frequency, the refrigerating capacity per unit electric input of the refrigerator can be kept to the maximum, and the optimum tuning frequency is automatically secured. be able to.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図〜第3図は本発明の第1実施例を示し、第1図は
膨張機の要部拡大断面図、第2図は冷凍機の全体構成を
示す断面図、第3図はディスプレーサの振動周波数と圧
縮機の電源周波数との比に対する冷凍能力変化の特性を
示す特性図である。第4図は第2実施例における冷凍機
の全体構成を示す断面図である。 (1)……圧縮機 (13)……膨張機 (15)……ハウジング(固定体) (16)……シリンダ (17)……コールドヘッド (18)……ディスプレーサ (21)……膨張室 (22)……作動室 (23)……スプリング(弾性支持手段) (27)……ねじ棒(ねじ部材) (29)……ステップモータ(駆動手段) (30)……ばね定数可変機構 (31),(31′)……制御装置(制御手段) (32)……温度センサ(温度検出手段) (33)……インバータ(電源周波数可変手段)
1 to 3 show a first embodiment of the present invention, FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view of an essential part of an expander, FIG. 2 is a cross-sectional view showing the entire structure of a refrigerator, and FIG. 3 is a displacer. FIG. 4 is a characteristic diagram showing characteristics of a change in refrigerating capacity with respect to a ratio between the vibration frequency of ∘ and the power frequency of the compressor. FIG. 4 is a sectional view showing the overall structure of the refrigerator in the second embodiment. (1) ...... Compressor (13) ...... Expander (15) ...... Housing (fixed body) (16) ...... Cylinder (17) ...... Cold head (18) ...... Displacer (21) ...... Expansion chamber (22) ...... Working chamber (23) ...... Spring (elastic support means) (27) ...... Screw rod (screw member) (29) ...... Step motor (drive means) (30) ...... Spring constant variable mechanism ( 31), (31 ') …… Control device (control means) (32) …… Temperature sensor (temperature detection means) (33) …… Inverter (power supply frequency varying means)

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基端部が固定体(15)に結合され、先端が
閉塞されたシリンダ(16)と、該シリンダ(16)内に往
復動自在に嵌装され、シリンダ(16)内を先端側の膨張
室(21)及び基端側の作動室(22)に区画形成するフリ
ーディスプレーサ(18)と、一端が上記ディスプレーサ
(18)に連結されている一方、他端が固定体(15)に回
転不能に連結され、ディスプレーサ(18)を固定体(1
5)に往復動可能に弾性支持するスプリング(23)とを
備え、 上記作動室(22)は所定周期で冷媒ガスを圧縮する圧縮
機(1)に接続されており、 圧縮機(1)からの冷媒ガス圧によりディスプレーサ
(18)を往復動させて冷媒ガスを膨張室(21)で膨張さ
せることにより、シリンダ(16)先端のコールドヘッド
(17)に寒冷を発生させるようにしたスターリング冷凍
機において、 上記スプリング(23)のばね定数を可変とするばね定数
可変手段(30)を設け、上記ばね定数可変手段(30)
は、スプリング(23)の固定体(15)への連結部分を螺
旋溝(28a)にて摺動可能に係合するばね止め(28)
と、該ばね止め(28)に連結され、回転により螺動して
ばね止め(28)を回転させるねじ部材(27)と、該ねじ
部材(27)を回転させる駆動手段(29)とを備えてい
て、駆動手段(29)によりねじ部材(27)を螺動させて
ばね止め(28)をスプリング(23)に対し相対移動させ
ることにより、スプリング(23)の有効長を変化させて
そのばね定数を可変とするように構成されていることを
特徴とするフリーディスプレーサ型スターリング冷凍
機。
1. A cylinder (16) having a base end coupled to a fixed body (15) and a closed front end, and a cylinder (16) fitted in the cylinder (16) so as to be reciprocally movable therein. A free displacer (18), which is partitioned into an expansion chamber (21) on the tip side and a working chamber (22) on the base end side, is connected to the displacer (18) at one end, while the other end is fixed (15). ) Non-rotatably connected with the displacer (18) to the fixed body (1
5) is provided with a spring (23) elastically supported so as to be able to reciprocate, and the working chamber (22) is connected to a compressor (1) that compresses a refrigerant gas at a predetermined cycle. Stirling refrigerator in which cold is generated in the cold head (17) at the tip of the cylinder (16) by causing the displacer (18) to reciprocate by the refrigerant gas pressure in the room to expand the refrigerant gas in the expansion chamber (21). In the above, spring constant varying means (30) for varying the spring constant of the spring (23) is provided, and the spring constant varying means (30) is provided.
Is a spring stopper (28) that slidably engages a connecting portion of the spring (23) with the fixed body (15) in a spiral groove (28a).
And a screw member (27) connected to the spring stopper (28) and screwed by rotation to rotate the spring stopper (28), and a drive means (29) for rotating the screw member (27). The driving means (29) causes the screw member (27) to be screwed to move the spring stopper (28) relative to the spring (23), thereby changing the effective length of the spring (23). A free displacer type Stirling refrigerator, which is configured to change a constant.
【請求項2】シリンダ(16)先端のコールドヘッド(1
7)の温度を検出する温度検出手段(32)と、該検出手
段(32)の出力を受け、コールドヘッド温度が低くなる
のに伴ってスプリング(23)のばね定数が高くなるよう
にばね定数可変手段(30)を制御する制御手段(31)と
を設けたことを特徴とする請求項(1)記載のフリーデ
ィスプレーサ型スターリング冷凍機。
2. A cold head (1) at the tip of a cylinder (16).
The temperature detecting means (32) for detecting the temperature of 7) and the spring constant so that the spring constant of the spring (23) increases as the cold head temperature decreases by receiving the output of the detecting means (32). The free displacer type Stirling refrigerator according to claim 1, further comprising a control means (31) for controlling the variable means (30).
【請求項3】冷凍機の運転開始からの経過時間を検出す
る時間検出手段と、該検出手段の出力を受け、冷凍機の
運転時間の増大に応じてスプリング(23)のばね定数が
高くなるようにばね定数可変手段(30)を制御する制御
手段とを設けたことを特徴とする請求項(1)記載のフ
リーディスプレーサ型スターリング冷凍機。
3. A time detecting means for detecting an elapsed time from the start of operation of the refrigerator, and an output of the detecting means, and a spring constant of a spring (23) increases as the operating time of the refrigerator increases. The free displacer type Stirling refrigerator according to claim 1, further comprising a control means for controlling the spring constant varying means (30).
【請求項4】先端が閉塞されたシリンダ(16)と、該シ
リンダ(16)内に往復動自在に嵌装され、シリンダ(1
6)内を先端側の膨張室(21)及び基端側の作動室(2
2)に区画形成するフリーディスプレーサ(18)と、該
ディスプレーサ(18)を往復動可能に弾性支持する弾性
支持手段(23)とを備え、 上記作動室(22)は所定周期で冷媒ガスを圧縮する圧縮
機(1)に接続されており、 圧縮機(1)からの冷媒ガス圧によりディスプレーサ
(18)を往復動させて冷媒ガスを膨張室(21)で膨張さ
せることにより、シリンダ(16)先端のコールドヘッド
(17)に寒冷を発生させるようにしたスターリング冷凍
機において、 上記圧縮機(1)の駆動電源の周波数を可変とする電源
周波数可変手段(33)と、 上記シリンダ(16)先端のコールドヘッド(17)の温度
を検出する温度検出手段(32)と、 上記温度検出手段(32)の出力を受け、コールドヘッド
温度が低くなるのに伴って圧縮機(1)の電源周波数が
低くなるように上記電源周波数可変手段(33)を制御す
る制御手段(31)とを設けたことを特徴とするフリーデ
ィスプレーサ型スターリング冷凍機。
4. A cylinder (16) having a closed end, and a cylinder (1) fitted in the cylinder (16) so as to be reciprocally movable.
6) Inside the expansion chamber (21) on the distal side and the working chamber (2 on the proximal side)
2) is provided with a free displacer (18) which is partitioned and formed, and an elastic support means (23) which elastically supports the displacer (18) so that the displacer (18) can reciprocate, and the working chamber (22) compresses the refrigerant gas at a predetermined cycle. The compressor (1) is connected to the compressor (1), and the refrigerant gas pressure from the compressor (1) causes the displacer (18) to reciprocate to expand the refrigerant gas in the expansion chamber (21), thereby the cylinder (16). A Stirling refrigerator in which cold is generated in the cold head (17) at the tip, a power frequency changing means (33) for varying the frequency of the driving power of the compressor (1), and the tip of the cylinder (16). The temperature detection means (32) for detecting the temperature of the cold head (17) and the output of the temperature detection means (32) receive the power supply frequency of the compressor (1) as the cold head temperature decreases. Low Free displacer type Stirling refrigerating machine, characterized in that a control means (31) for controlling the power supply frequency varying means (33) so.
【請求項5】先端が閉塞されたシリンダ(16)と、該シ
リンダ(16)内に往復動自在に嵌装され、シリンダ(1
6)内を先端側の膨張室(21)及び基端側の作動室(2
2)に区画形成するフリーディスプレーサ(18)と、該
ディスプレーサ(18)を往復動可能に弾性支持する弾性
支持手段(23)とを備え、 上記作動室(22)は所定周期で冷媒ガスを圧縮する圧縮
機(1)に接続されており、 圧縮機(1)からの冷媒ガス圧によりディスプレーサ
(18)を往復動させて冷媒ガスを膨張室(21)で膨張さ
せることにより、シリンダ(16)先端のコールドヘッド
(17)に寒冷を発生させるようにしたスターリング冷凍
機において、 上記圧縮機(1)の駆動電源の周波数を可変とする電源
周波数可変手段(33)と、 冷凍機の運転開始からの経過時間を検出する時間検出手
段と、 上記時間検出手段の出力を受け、冷凍機の運転時間の増
大に応じて圧縮機(1)の電源周波数が低くなるように
上記電源周波数可変手段(33)を制御する制御手段とを
設けたことを特徴とするフリーディスプレーサ型スター
リング冷凍機。
5. A cylinder (16) having a closed end, and a cylinder (1) fitted in the cylinder (16) so as to be reciprocally movable.
6) Inside the expansion chamber (21) on the distal side and the working chamber (2 on the proximal side)
2) is provided with a free displacer (18) which is partitioned and formed, and an elastic support means (23) which elastically supports the displacer (18) so as to be capable of reciprocating, and the working chamber (22) compresses the refrigerant gas at a predetermined cycle The compressor (1) is connected to the compressor (1), and the refrigerant gas pressure from the compressor (1) causes the displacer (18) to reciprocate to expand the refrigerant gas in the expansion chamber (21), thereby the cylinder (16). In a Stirling refrigerator in which cold is generated in the cold head (17) at the tip, a power source frequency varying means (33) for varying the frequency of the drive power source of the compressor (1), and from the start of operation of the refrigerator. Of the power source frequency varying means (33) so that the power source frequency of the compressor (1) decreases as the operating time of the refrigerator increases in response to the output of the time detecting means for detecting the elapsed time. ) Free displacer type Stirling refrigerating machine, characterized in that a and Gosuru control means.
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