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JPH0784959B2 - Stirling refrigerator expander - Google Patents
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JPH0784959B2 - Stirling refrigerator expander - Google Patents

Stirling refrigerator expander

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Publication number
JPH0784959B2
JPH0784959B2 JP10719390A JP10719390A JPH0784959B2 JP H0784959 B2 JPH0784959 B2 JP H0784959B2 JP 10719390 A JP10719390 A JP 10719390A JP 10719390 A JP10719390 A JP 10719390A JP H0784959 B2 JPH0784959 B2 JP H0784959B2
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JP
Japan
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displacer
cylinder
regenerator
expansion chamber
gas
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善勝 平塚
正雄 大野
誠 廣保
勝彦 山田
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Daikin Industries Ltd
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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
    • F25B2309/00Gas cycle refrigeration machines
    • F25B2309/003Gas cycle refrigeration machines characterised by construction or composition of the regenerator

Landscapes

  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

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極低温レベルの寒冷を発生さ
せるスターリング冷凍機用の膨張機において、ディスプ
レーサ内に収容されるリジェネレータ(再生式熱交換
器)の構造に関する。
The present invention relates to an expander for a Stirling refrigerator, which expands a refrigerant gas in an expansion chamber in a cylinder by reciprocating motion of a displacer to generate cryogenic level cold, The present invention relates to the structure of a regenerator (regenerative heat exchanger) housed in a displacer.

(従来の技術) この種のスターリング冷凍機は、第7図に示すように、
冷媒ガスを所定周期で加圧するリニアモータ型の圧縮機
(a)と、該圧縮機(a)により加圧された冷媒ガスを
膨張させる膨張機(k)とを組み合わせたものである。
上記圧縮機(a)は、ケーシング(b)内に形成された
密閉状のシリンダ(c)と、該シリンダ(c)内に往復
動可能に嵌挿されたピストン(e)と、該ピストン
(e)に連結されたボビン(h)、該ボビン(h)に巻
き付けられたコイル(i)、及び磁気回路を形成する磁
石(g)を有し、ピストン(e)を往復駆動するリニア
モータ(f)と、上記ピストン(e)を往復動可能に弾
性支持するピストンスプリング(j)とを備え、コイル
(i)に所定周波数の交流を通電することで、ピストン
(e)をシリンダ(c)内で往復移動させ、シリンダ
(c)内先端の圧縮室(d)で所定周期のガス圧を発生
させるように構成されている。
(Prior Art) This type of Stirling refrigerator has a structure as shown in FIG.
This is a combination of a linear motor type compressor (a) that pressurizes the refrigerant gas in a predetermined cycle and an expander (k) that expands the refrigerant gas pressurized by the compressor (a).
The compressor (a) includes a closed cylinder (c) formed in a casing (b), a piston (e) reciprocally fitted in the cylinder (c), and a piston (e). a linear motor (reciprocatingly driving a piston (e)) having a bobbin (h) connected to e), a coil (i) wound around the bobbin (h), and a magnet (g) forming a magnetic circuit. f) and a piston spring (j) elastically supporting the piston (e) so that the piston (e) can reciprocate, and the coil (i) is energized with an alternating current of a predetermined frequency to move the piston (e) into the cylinder (c). It is configured to reciprocate inside and to generate a gas pressure of a predetermined cycle in the compression chamber (d) at the tip of the inside of the cylinder (c).

一方、膨張機(k)はシリンダ(l)を有し、このシリ
ンダ(l)内にはシリンダ(l)内空間を先端側の膨張
室(m)と基端側の作動室(n)とに区画するフリーデ
ィスプレーサ(o)が往復動可能に嵌挿されている。こ
のディスプレーサ(o)は膨張室(m)及び作動室
(n)にそれぞれ連通孔(o2),(o3)を介して連通す
るリジェネレータ(o1)を内蔵している。また、作動室
(n)内にはディスプレーサ(o)を往復動可能に弾性
支持するディスプレーサスプリング(p)が配設されて
いる。(s)は膨張機(k)を取り付ける真空容器で、
そのフランジ(s1)がシリンダ(l)基端のフランジ
(r)と気密状に接合れせる。上記作動室(n)は配合
配管(q)を介して圧縮機(a)の圧縮室(d)に接続
されており、圧縮機(a)からの増減する冷媒ガス圧に
てディスプレーサ(o)を往復動させることにより、冷
媒ガスを膨張室(m)で膨張させてシリンダ(l)先端
のコールドヘッドに寒冷を発生させるように構成されて
いる(例えば“Refrigerat or for Cryogenic Sensor
s",NASA Conference Publication 2287参照)。
On the other hand, the expander (k) has a cylinder (1), and the inside space of the cylinder (l) is defined as an expansion chamber (m) on the tip side and a working chamber (n) on the base side in the cylinder (l). A free displacer (o) that is partitioned into is reciprocally inserted. This displacer (o) has a built-in regenerator (o 1 ) which communicates with the expansion chamber (m) and the working chamber (n) through the communication holes (o 2 ) and (o 3 ), respectively. Further, a displacer spring (p) which elastically supports the displacer (o) so as to reciprocate is disposed in the working chamber (n). (S) is a vacuum container to which the expander (k) is attached,
The flange (s 1 ) is airtightly joined to the flange (r) at the base end of the cylinder (l). The working chamber (n) is connected to the compression chamber (d) of the compressor (a) through the blending pipe (q), and the displacer (o) is operated by the increasing and decreasing refrigerant gas pressure from the compressor (a). By reciprocating, the refrigerant gas is expanded in the expansion chamber (m) to generate cold in the cold head at the tip of the cylinder (l) (for example, "Refrigerat or for Cryogenic Sensor").
s ", see NASA Conference Publication 2287).

(発明が解決しようとする課題) ところで、このスターリング冷凍機の膨張機(k)にお
いては、第2図に示す如く、ディスプレーサ(o)に内
蔵されるリジェネレータ(o1)のシリンダ(l)基端側
端部が常温(例えば50℃=323K)であるのに対し、先端
は70K程度の極低温レベルであり、この常温端と低温端
との間に温度勾配が大きいほど望ましく、リジェネレー
タ(o1)の効率が向上する。この温度勾配を増大させる
には例えばリジェネレータ(o1)の伝熱面積を増やすこ
とで達成できるが、その反面、リジェネレータ(o1)の
圧力損失が増大する等の問題を招来することとなり、有
効な解決策とは言えない 本発明の目的とするところは、上記リジェネレータの温
度勾配のつけ方を改良することにより、新たな問題を招
くことなく基端側の温度勾配の増大化を達成し、リジェ
ネレータの性能を向上させることにある。
(Problems to be solved by the invention) By the way, in the expander (k) of the Stirling refrigerator, as shown in FIG. 2, the cylinder (l) of the regenerator (o 1 ) built in the displacer (o). The base end is at room temperature (for example, 50 ° C = 323K), while the tip is at a very low temperature level of about 70K. It is desirable that the temperature gradient between the room temperature end and the low temperature end be large. The efficiency of (o 1 ) is improved. This temperature gradient can be increased by increasing the heat transfer area of the regenerator (o 1 ), but on the other hand, it causes problems such as an increase in pressure loss of the regenerator (o 1 ). However, the object of the present invention, which cannot be said to be an effective solution, is to improve the temperature gradient on the base end side without introducing new problems by improving the method of applying the temperature gradient of the regenerator. To achieve and improve the performance of the regenerator.

(課題を解決するための手段) 上記の目的を達成するために、請求項(1)に係る発明
の解決手段は、シリンダ先端のコールドヘッドを覆うヒ
ートステーションをシリンダ基端側に延長して、このヒ
ートステーションにより、リジェネレータの低温側端に
おいてガスが膨張室と往来する範囲を一定の極低温レベ
ルに冷却保持する。
(Means for Solving the Problem) In order to achieve the above object, the solution means of the invention according to claim (1) is to extend a heat station covering a cold head at the tip of the cylinder to the cylinder base end side, This heat station cools and holds the range where the gas moves in and out of the expansion chamber at the low temperature side end of the regenerator at a constant cryogenic level.

すなわち、この発明は、第1図に示すように、先端のコ
ールドヘッド(3)を有するシリンダ(2)と、該シリ
ンダ(2)内に往復動可能に弾性支持され、シリンダ
(2)内に基端側の作動室(12)及び先端側の膨張室
(13)を区画形成するディスプレーサ(5)と、該ディ
スプレーサ(5)に内蔵され、上記作動室(12)及び膨
張室(13)に連通するリジェネレータ(9)とを備え、
ディスプレーサ(5)の往復動に伴って膨張室(13)で
冷媒ガスを膨張させることにより、コールドヘッド
(3)の極低温レベルの寒冷を発生させるようにしたス
ターリング冷凍機の膨張機を前提とするものである。
That is, according to the present invention, as shown in FIG. 1, a cylinder (2) having a cold head (3) at the tip, and a cylinder (2) elastically supported so as to be capable of reciprocating, are provided in the cylinder (2). A displacer (5) for partitioning and forming a working chamber (12) on the base end side and an expansion chamber (13) on the tip side, and a displacer (5) built in the working chamber (12) and the expansion chamber (13). With a regenerator (9) in communication,
Assuming an expander of a Stirling refrigerator in which the refrigerant gas is expanded in the expansion chamber (13) in accordance with the reciprocating movement of the displacer (5) to generate cryogenic cold of the cold head (3). To do.

そして、その特徴は、上記コールドヘッド(3)にヒー
トステーション(17)が設けられ、該ヒートステーショ
ン(17)は、リジェネレータ(9)においてディスプレ
ーサ(5)の往復動に伴い膨張室(13)との間でガスが
往来する範囲(A)がディスプレーサ(5)のシリンダ
(2)基端側のストロークエンドで移動する位置までシ
リンダ(2)基端側に延びていることにある。
And, the feature is that the cold head (3) is provided with a heat station (17), and the heat station (17) reciprocates the displacer (5) in the regenerator (9) and the expansion chamber (13). The range (A) in which the gas flows between and to extends to the base end side of the cylinder (2) to the position where it moves at the stroke end of the displacer (5) on the base end side of the cylinder (2).

また、請求項(2)に係る発明の解決手段は、リジェネ
レータにおける低温側及び常温側のマトリックス特性を
異ならせ、低温側のマトリックスは常温側よりも熱伝導
率を大きくする。
Further, the solution means of the invention according to claim (2) makes the low-temperature side and the room-temperature side of the regenerator have different matrix characteristics, and the low-temperature side matrix has a higher thermal conductivity than the room-temperature side.

すなわち、具体的には、この発明は、第3図に示す如
く、上記前提の膨張機に対し、ディスプレーサ(5)内
に充填された多数のマトリックス(10),(11)からな
るリジェネレータ(9)の先端側において、ディスプレ
ーサ(5)の往復動に伴い膨張室(13)との間でガスが
往来する範囲(A)に、例えばステンレス鋼等からなる
基端側マトリックス(11)よりも熱伝導率の大きい例え
ば銅製等のマトリックス(10)を充填する。
That is, specifically, the present invention, as shown in FIG. 3, is a regenerator (comprising a large number of matrices (10) and (11) filled in the displacer (5) for the expander of the above premise. On the tip side of 9), in the range (A) in which gas moves between the displacer (5) and the expansion chamber (13) along with the reciprocating movement of the displacer (5), rather than the base side matrix (11) made of stainless steel, for example. A matrix (10) having a high thermal conductivity, such as copper, is filled.

さらに、請求項(3)に係る発明では、第4図に示すよ
うに、ディスプレーサ(5)先端を閉塞するヘッド
(7)にマトリックス収容空間(7b)を形成して、該空
間(7b)に上記の同様の熱伝導率の大きい銅等のマトリ
ックス(10)を収容する。
Further, in the invention according to claim (3), as shown in FIG. 4, a matrix accommodating space (7b) is formed in the head (7) for closing the tip of the displacer (5), and the space (7b) is formed in the space (7b). The same matrix (10) of copper or the like having high thermal conductivity as described above is accommodated.

請求項(4)に係る発明では、第5図に示す如く、上記
リジェネレータ(9)をディスプレーサ(5)内に層状
に充填された多数の金属製メッシュ(10a),(10b)で
構成し、このリジェネレータ(9)の先端側においてデ
ィスプレーサ(5)の往復動に伴い膨張室(13)との間
でガスが往来する範囲(A)に、基端側よりも粗いメッ
シュ(10b)を充填する。
In the invention according to claim (4), as shown in FIG. 5, the regenerator (9) is composed of a large number of metal meshes (10a), (10b) packed in layers in the displacer (5). A mesh (10b) that is coarser than the base end side is placed in the range (A) in which gas moves between the expansion chamber (13) along with the reciprocating movement of the displacer (5) on the tip side of the regenerator (9). Fill.

また、請求項(5)に係る発明では、第6図に示すよう
に、上記請求項(3)に係る発明と同様に、ディスプレ
ーサ(5)先端のヘッド(7)にマトリックス収容空間
(7b)を形成して、該空間(7b)に粗い金属製メッシュ
(10b)を収容する。
In the invention according to claim (5), as shown in FIG. 6, as in the invention according to claim (3), the matrix accommodation space (7b) is provided in the head (7) at the tip of the displacer (5). To form a rough metal mesh (10b) in the space (7b).

尚、ディスプレーサ(5)が往動時に中立位置(M)か
らストロークの半分だけ先端側に前進すると、膨張室
(13)内のガスがリジェネレータ(9)内に入り、逆
に、復動時にディスプレーサ(5)が中立位置(M)か
らストロークの半分だけシリンダ(2)基端側に後退す
ると、リジェネレータ(9)内からガスが出て膨張室
(13)に入る。このため、上記の「リジェネレータ
(9)においてディスプレーサ(5)の往復動に伴い膨
張室(13)との間でガスが往来する範囲(A)」は、換
言すると、リジェネレータ(9)の先端から基端側へデ
ィスプレーサ(5)の略ストローク分だけ離れた範囲で
あるといえる。
When the displacer (5) moves forward from the neutral position (M) to the tip side by half the stroke, the gas in the expansion chamber (13) enters the regenerator (9) and, conversely, during the backward movement. When the displacer (5) retreats from the neutral position (M) to the base end side of the cylinder (2) by half the stroke, gas comes out of the regenerator (9) and enters the expansion chamber (13). Therefore, the above-mentioned "range (A) in which gas moves to and from the expansion chamber (13) as the displacer (5) reciprocates in the regenerator (9)" is, in other words, the regenerator (9). It can be said that the range is away from the tip end side to the base end side by approximately the stroke of the displacer (5).

(作用) 上記の構成により、請求項(1)に係る発明では、膨張
機の作動時、シリンダ(2)でのディスプレーサ(5)
の往復動により膨張室(13)でガスが膨張して、シリン
ダ(2)先端のコールドヘッド(3)が極低温レベルに
冷却され、これに伴い、コールドヘッド(3)に設けら
れたヒートステーション(17)も冷却される。このヒー
トステーション(17)は、リジェネレータ(9)におい
てディスプレーサ(5)の往復動に伴い膨張室(13)と
の間でガスが往来する範囲(A)がディスプレーサ
(5)のシリンダ(2)基端側ストロークエンドで移動
する位置まで延びているので、このヒートステーション
(17)により上記ガス往来範囲(A)がディスプレーサ
(5)の往復動に拘らず常に冷却され、その範囲(A)
のガスが極低温レベルに保たれることとなる。従って、
リジェネレータ(9)では上記ガス往来範囲(A)を除
いた基端側の部分で常温から極低温レベルまでの温度勾
配がつき、その温度勾配が大きくなり、よってリジェネ
レータ(9)の性能が向上する。また、この大きな温度
勾配はリジェネレータ(9)先端のガス往来範囲(A)
に除いた部分で生じるので、その範囲は比較的短く、圧
力損失はさほど増大しない。
(Operation) With the above configuration, in the invention according to claim (1), the displacer (5) in the cylinder (2) is operated when the expander is operating.
The gas is expanded in the expansion chamber (13) by the reciprocating motion of the cylinder, and the cold head (3) at the tip of the cylinder (2) is cooled to an extremely low temperature level. Along with this, the heat station provided in the cold head (3) (17) is also cooled. In the heat station (17), the range (A) in which the gas moves to and from the expansion chamber (13) along with the reciprocating movement of the displacer (5) in the regenerator (9) is the cylinder (2) of the displacer (5). Since the heat station (17) extends to the position where it moves at the stroke end on the base end side, the gas transfer range (A) is always cooled regardless of the reciprocating movement of the displacer (5), and the range (A).
Will be kept at a cryogenic level. Therefore,
In the regenerator (9), a temperature gradient from room temperature to an extremely low temperature level is provided in the base end side portion excluding the gas traffic range (A), and the temperature gradient becomes large, so that the performance of the regenerator (9) is improved. improves. Also, this large temperature gradient is due to the gas traffic range (A) at the tip of the regenerator (9).
Since it occurs in the portion other than the above, the range is relatively short, and the pressure loss does not increase so much.

請求項(2)に係る発明では、リジェネレータ(9)先
端側のガス往来範囲(A)に熱伝導率の大きい例えば銅
製等のマトリックス(10)が充填され、残りの常温側部
分には熱伝導率の小さい例えばステンレス鋼等からなる
基端側マトリックス(11)が充填されているため、ガス
の温度が低下し易くなり、このことにより温度勾配を増
大させることができる。これに対し、ガス往来範囲
(A)のマトリックス(10)は熱伝導率が大きいので、
そのマトリックス(10)の温度は極低温レベルに冷却保
持される。よって、上記と同様の作用効果が得られる。
In the invention according to claim (2), the gas transfer area (A) on the tip side of the regenerator (9) is filled with a matrix (10) having a high thermal conductivity, for example, made of copper, and the remaining room temperature side portion is heated. Since the proximal end side matrix (11) made of, for example, stainless steel or the like having a low conductivity is filled, the temperature of the gas is likely to decrease, which can increase the temperature gradient. On the other hand, since the matrix (10) in the gas traffic range (A) has a high thermal conductivity,
The temperature of the matrix (10) is kept cold at a cryogenic level. Therefore, the same effect as the above can be obtained.

また、請求項(3)に係る発明では、ディスプレーサ
(5)先端を閉塞するヘッド(7)のマトリックス収容
空間(7b)に熱伝導率の大きい銅等のマトリックス(1
0)が収容されているので、リジェネレータ(9)先端
の温度をより安定して極低温レベルに保持することがで
きる利点がある。
In the invention according to claim (3), the matrix containing space (7b) of the head (7) for closing the tip of the displacer (5) has a matrix (1) made of copper or the like having a high thermal conductivity.
Since 0) is stored, there is an advantage that the temperature at the tip of the regenerator (9) can be more stably maintained at the cryogenic level.

請求項(4)に係る発明では、リジェネレータ(9)先
端のガス往来範囲(A)に充填されたメッシュ(10b)
は粗いので、そのガスとの熱交換効率が低い。一方、残
りのメッシュ(10a)は細かいので、ガスとの熱交換効
率が良く、ガスは容易に冷却される。従って、上記と同
様の作用効果が得られる。
In the invention according to claim (4), the mesh (10b) filled in the gas traffic range (A) at the tip of the regenerator (9)
Is coarse, the heat exchange efficiency with the gas is low. On the other hand, since the remaining mesh (10a) is fine, the heat exchange efficiency with the gas is good and the gas is easily cooled. Therefore, the same effect as the above can be obtained.

また、請求項(5)に係る発明では、ディスプレーサ
(5)先端のヘッド(7)のマトリックス収容空間(7
b)に粗い金属製メッシュ(10b)が収容されているの
で、上記請求項(3)に係る発明と同様の作用効果を奏
することができる。
Further, in the invention according to claim (5), the matrix accommodation space (7) of the head (7) at the tip of the displacer (5).
Since the coarse metal mesh (10b) is housed in b), the same operational effect as the invention according to claim (3) can be obtained.

(第1実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。First Embodiment Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図において、(1)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膨張機を示
し、この膨張機(1)はリニアモータ圧縮機(31)と結
合配管(30)により連結されている。上記圧縮機(31)
は「従来の技術」の項で説明したものと同じ構成である
ので(第7図参照)、ここでは詳細な説明を省略する。
In FIG. 1, (1) shows an expander of a free displacer type Stirling refrigerator according to a first embodiment of the present invention. This expander (1) is a linear motor compressor (31) and a connecting pipe (30). Are connected by. The above compressor (31)
Has the same configuration as that described in the section “Prior Art” (see FIG. 7), and detailed description thereof will be omitted here.

上記膨張機(1)は、先端が閉塞された有底円筒状のシ
リンダ(2)と、該シリンダ(2)の基端側外周に外嵌
合された取付フランジ(18)とを備えている。上記シリ
ンダ(2)の基端開口は閉塞部材(4)によって気密状
に閉塞され、シリンダ(2)の先端はコールドヘッド
(3)とされている。シリンダ(2)内にはフリーディ
スプレーサ(5)が往復動可能に嵌挿されており、この
ディスプレーサ(5)によりシリンダ(2)内がシリン
ダ(2)基端側の作動室(12)と先端側の膨張室(13)
とに区画形成されている。
The expander (1) includes a bottomed cylindrical cylinder (2) having a closed tip, and a mounting flange (18) externally fitted to the outer circumference of the cylinder (2) at the base end side. . The base end opening of the cylinder (2) is airtightly closed by the closing member (4), and the tip end of the cylinder (2) is a cold head (3). A free displacer (5) is reciprocally fitted in the cylinder (2), and the displacer (5) allows the inside of the cylinder (2) and the working chamber (12) on the base end side of the cylinder (2) and the tip end. Side expansion chamber (13)
It is divided into sections.

そして、上記ディスプレーサ(5)は、ステンレス鋼等
の薄肉金属からなる円筒体の両端開口をそれぞれヘッド
(6),(7)により気密状に閉塞したケース(8)を
備え、このケース(8)内にはリジェネレータ(9)
(再生式熱交換器)が収容されている。このリジェネレ
ータ(9)は、リジェネレータマトリックスしての多数
の銅製円板状メッシュ(10),(10),…をケース
(8)内にその長さ方向(軸方向)に積層して充填した
ものである。
The displacer (5) is provided with a case (8) in which openings at both ends of a cylindrical body made of a thin metal such as stainless steel are closed airtightly by the heads (6) and (7), respectively. Regenerator inside (9)
(Regenerative heat exchanger) is housed. In this regenerator (9), a large number of copper disc meshes (10), (10), ... As a regenerator matrix are stacked in a case (8) in the longitudinal direction (axial direction) and filled. It was done.

上記ヘッド(6),(7)にはそれぞれケース(8)内
のリジェネレータ(9)を膨張室(13)及び作動室(1
2)に連通させる連通孔(6a),(7a)が開口されてお
り、膨張室(13)で膨張した低温の冷媒ガスが作動室
(12)に向かうときには、該冷媒ガスによりリジェネレ
ータ(9)を冷却してそれに冷熱を蓄え、逆に常温の冷
媒ガスが作動室(12)から膨張室(13)に向かうときに
は、リジェネレータ(9)によりガスを冷却するように
なされている。
The heads (6) and (7) respectively include a regenerator (9) in a case (8), an expansion chamber (13) and a working chamber (1).
Communication holes (6a), (7a) communicating with 2) are opened, and when the low-temperature refrigerant gas expanded in the expansion chamber (13) is directed to the working chamber (12), the regenerator (9) is caused by the refrigerant gas. ) Is stored and cold heat is stored therein, and conversely, when the refrigerant gas at room temperature goes from the working chamber (12) to the expansion chamber (13), the regenerator (9) cools the gas.

また、上記作動室(12)内には、ディスプレーサ(5)
を往復動可能に弾性支持するコイルばねからなるディス
プレーサスプリング(16)が配設されている。このスプ
リング(16)は、上記閉塞部材(4)の先端側(ディス
プレーサ(5側)に形成したばね止め(4a)と、ディス
プレーサ(5)のケース(8)における常温側ヘッド
(6)基端を形成したばね止め(6b)との間に伸縮可能
に架設されており、このスプリング(16)のばね定数に
より決まる所定周波数と、圧縮機(31)のガス圧変動の
周期とでディスプレーサ(5)の往復動動作形態を決定
する。
In addition, the displacer (5) is provided in the working chamber (12).
A displacer spring (16) made of a coil spring that elastically supports so as to reciprocate is disposed. The spring (16) includes a spring stopper (4a) formed on the distal end side (displacer (5 side)) of the closing member (4) and the base end of the room temperature side head (6) in the case (8) of the displacer (5). It is erected so as to expand and contract with the spring stopper (6b) that forms the displacer (5) with a predetermined frequency determined by the spring constant of the spring (16) and the cycle of gas pressure fluctuations of the compressor (31). ) Determines the reciprocating motion mode.

一方、上記取付フランジ(18)は、膨張機(1)を真空
容器(19)に取り付けるためのもので、シリンダ(2)
基端に外嵌合されたボス部(18a)と、そのシリンダ
(2)先端側の端部に形成されたフランジ部(18b)と
からなり、フランジ部(18b)のシリンダ(2)先端側
面にはシールリング(20)を嵌合するための環状嵌合溝
(18c)が同心状に形成されている。真空容器(19)は
シリンダ(2)を一定間隙をあけて嵌挿可能な有底円筒
状のもので、その開口端には上記取付フランジ(18)の
フランジ部(18b)と同径のフランジ部(19a)が形成さ
れており、この両フランジ部(18b),(19a)を密接さ
せて、真空容器(19)内をシールするようにしている。
On the other hand, the attachment flange (18) is for attaching the expander (1) to the vacuum container (19), and is the cylinder (2).
It consists of a boss part (18a) externally fitted to the base end and a flange part (18b) formed at the end part of the cylinder (2) tip side of the boss part (18a), and the cylinder (2) tip side surface of the flange part (18b). An annular fitting groove (18c) for fitting the seal ring (20) is formed concentrically therewith. The vacuum container (19) has a bottomed cylindrical shape into which the cylinder (2) can be inserted with a certain gap, and the opening end thereof has a flange having the same diameter as the flange portion (18b) of the mounting flange (18). A portion (19a) is formed, and both flange portions (18b) and (19a) are brought into close contact with each other to seal the inside of the vacuum container (19).

上記閉塞部材(4)の中心部にはシリンダ(2)内の作
動室(12)に連通するガス導入口(4b)がシリンダ軸線
方向に沿って貫通形成され、該ガス導入口(4b)には上
記圧縮機(31)に接続された結合配管(30)がシールさ
れて連結されており、圧縮機(31)からの冷媒ガス圧に
よりディスプレーサ(5)を往復動させて冷媒ガスを膨
張室(13)で膨張させることにより、シリンダ(2)先
端のコールドヘッド(3)に寒冷を発生させるようにな
されている。
A gas inlet (4b) communicating with the working chamber (12) in the cylinder (2) is formed in the center of the closing member (4) so as to penetrate along the cylinder axis direction. Is connected to the compressor (31) by connecting and sealing a coupling pipe (30). The refrigerant gas pressure from the compressor (31) causes the displacer (5) to reciprocate to expand the refrigerant gas into the expansion chamber. The cold head (3) at the tip of the cylinder (2) is made to generate cold by expanding at (13).

さらに、上記シリンダ(2)先端のコールドヘッド
(3)にはそれと伝熱可能のキャップ状のヒートステー
ション(17)が一体的に取り付けられている。そして、
ディスプレーサ(5)の往復動に伴って膨張室(13)の
ガスがリジェネレータ(9)に出入りし、リジェネレー
タ(9)と膨張室(13)との間でガスが往来するが、本
発明の特徴として、上記ヒートステーション(17)は、
ディスプレーサ(5)がシリンダ(2)基端側とストロ
ークエンドにあるときに、上記リジェネレータ(9)先
端でのガス往来範囲(A)(図で破線の斜線にて示す)
においてシリンダ基端側の端部が位置付けられる位置ま
でシリンダ(2)基端側に延びている。
Further, the cold head (3) at the tip of the cylinder (2) is integrally attached with a heat station (17) having a cap shape capable of transferring heat thereto. And
The gas in the expansion chamber (13) moves in and out of the regenerator (9) as the displacer (5) reciprocates, and the gas flows back and forth between the regenerator (9) and the expansion chamber (13). As a feature of, the heat station (17) is
When the displacer (5) is located at the stroke end and the base end side of the cylinder (2), the gas transfer range (A) at the tip of the regenerator (9) (shown by the hatched dashed line in the figure)
At the base end side of the cylinder (2), the base end side of the cylinder (2) extends to a position where the end part on the base end side of the cylinder is positioned.

尚、(14)はディスプレーサ(5)の常温側ヘッド
(6)周りに配置された常温側シール、(15)は同様に
低温側ヘッド(7)周りに配置された低温側シールであ
る。
Incidentally, (14) is a room temperature side seal arranged around the room temperature side head (6) of the displacer (5), and (15) is a low temperature side seal similarly arranged around the low temperature side head (7).

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.

冷凍機の運転に伴い、圧縮機(31)におけるリニアモー
タの作動によりピストンがシリンダ内で往復動し、この
ピストンの往復移動により圧縮室の容積が増減変化し、
圧縮室内部の冷媒が所定周期で加圧されて所定周期の圧
力波が生じる。この圧縮室は結合配管(30)を介して膨
張機(1)の作動室(12)に連通しているため、圧縮室
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(12)に供給されて該作動室(12)内の圧力が高く
なる。この圧力の上昇により作動室(12)と膨張室(1
3)との間に差が生じ、この圧力差によってディスプレ
ーサ(5)がストロークの中立位置(M)からディスプ
レーサスプリング(16)を伸長させながらシリンダ
(2)先端側に移動し、膨張室(13)の圧力が上昇す
る。この作動室(12)はディスプレーサ(5)内のリジ
ェネレータ(9)を介して膨張室(13)に連通している
ので、次の段階ではガスがリジェネレータ(9)を通っ
て冷却されながら膨張室(13)に流れ、両室(13),
(12)の差圧がなくなり、ディスプレーサ(5)はスプ
リング(16)の収縮力によりシリンダ(2)基端側に移
動して元の中立位置(M)に戻る。この後、直ちに、圧
縮機(31)のピストンが後退して圧縮室の圧力が低下す
る。このため、作動室(12)内の冷媒ガスが結合配管
(30)を介して圧縮機(31)に戻り、作動室(12)内の
圧力が膨張室(13)よりも低下する。この作動室(12)
と膨張室(13)との圧力差によってディスプレーサ
(5)が今度はディスプレーサスプリング(16)を収縮
させたがら中立位置(M)からシリンダ(2)基端側に
移動し、膨張室(13)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
(13)からディスプレーサ(5)内を通ってリジェネレ
ータ(9)に冷熱を与えながら作動室(12)に向かって
流れ、両室(12),(13)の差圧がなくなり、ディスプ
レーサ(5)はスプリング(16)の伸長力によりシリン
ダ(2)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、同様のシリンダを繰り返す
ことで、シリンダ(2)先端のコールドヘッド(3)及
びそれと一体的のヒートステーション(17)が除々に極
低温レベルまで冷却される。
With the operation of the refrigerator, the piston reciprocates in the cylinder due to the operation of the linear motor in the compressor (31), and the reciprocating movement of the piston increases or decreases the volume of the compression chamber.
The refrigerant in the compression chamber is pressurized in a predetermined cycle to generate a pressure wave in a predetermined cycle. Since the compression chamber communicates with the working chamber (12) of the expander (1) through the coupling pipe (30), when the pressure of the compression chamber becomes high, the pressurized refrigerant gas is discharged into the working chamber (12). The pressure in the working chamber (12) is increased by being supplied to the working chamber (12). This increase in pressure causes the working chamber (12) and expansion chamber (1
3), a pressure difference causes the displacer (5) to move from the neutral position (M) of the stroke to the tip side of the cylinder (2) while extending the displacer spring (16), and the expansion chamber (13). ) Pressure rises. Since the working chamber (12) communicates with the expansion chamber (13) through the regenerator (9) in the displacer (5), the gas is cooled through the regenerator (9) in the next stage. It flows into the expansion chamber (13), and both chambers (13),
The pressure difference in (12) disappears, and the displacer (5) moves to the base end side of the cylinder (2) by the contracting force of the spring (16) and returns to the original neutral position (M). Immediately thereafter, the piston of the compressor (31) retracts and the pressure in the compression chamber drops. Therefore, the refrigerant gas in the working chamber (12) returns to the compressor (31) via the coupling pipe (30), and the pressure in the working chamber (12) becomes lower than that in the expansion chamber (13). This working chamber (12)
The displacer (5) moves the neutral position (M) toward the base end of the cylinder (2) while the displacer spring (16) contracts due to the pressure difference between the expansion chamber (13) and the expansion chamber (13). The refrigerant gas is adiabatically expanded to generate cold. In the next stage, the expanded gas flows from the expansion chamber (13) through the displacer (5) toward the working chamber (12) while applying cold heat to the regenerator (9), and both chambers (12), The differential pressure in (13) disappears and the displacer (5) moves to the tip side of the cylinder (2) by the extension force of the spring (16) and returns to its original position. By the above, one cycle is completed, and thereafter, by repeating the same cylinder, the cold head (3) at the tip of the cylinder (2) and the heat station (17) integrated with it are gradually cooled to the cryogenic level.

上記ヒートステーション(17)は、ディスプレーサ
(5)がシリンダ(2)基端側のストロークエンドにあ
るときに、リジェネレータ(9)先端での膨張室(13)
とのガス往来範囲(A)が位置付けられる位置までシリ
ンダ(2)基端側に延びているため、上記ガス往来範囲
(A)はディスプレーサ(5)の往復動に拘らず常に極
低温レベルのヒートステーション(17)により冷却さ
れ、そのガス温度は極低温レベルに保たれる。従って、
第2図に実線にて示す如く、リジェネレータ(9)では
上記極低温レベルとなるガス往来範囲(A)以外の部分
で常温部から低温部までの温度勾配が生じ、その温度勾
配が大きくなり、よってリジェネレータ(9)の性能が
向上する。
The heat station (17) has an expansion chamber (13) at the tip of the regenerator (9) when the displacer (5) is at the stroke end on the base end side of the cylinder (2).
Since the gas transfer range (A) extends to the base end side of the cylinder (2) to the position where the gas transfer range (A) is positioned, the gas transfer range (A) is always at a cryogenic level regardless of the reciprocating movement of the displacer (5). Cooled by the station (17), its gas temperature is kept at a cryogenic level. Therefore,
As shown by the solid line in FIG. 2, in the regenerator (9), a temperature gradient from the normal temperature portion to the low temperature portion is generated in a portion other than the gas traffic range (A) where the cryogenic level is obtained, and the temperature gradient becomes large. Therefore, the performance of the regenerator (9) is improved.

また、こうしてリジェネレータ(9)先端のガス往来範
囲(A)を除いた短い範囲で大きな温度勾配が生じるの
で、圧力損失は増大しない。
Further, since a large temperature gradient is generated in a short range excluding the gas traffic range (A) at the tip of the regenerator (9), the pressure loss does not increase.

(第2実施例) 第3図は第2実施例を示し(尚、以下の各実施例では、
第1図と同じ部分について同じ符号を付してその詳細な
説明は省略する)、リジェネレータ(9)の構造を変え
たものである。
(Second Embodiment) FIG. 3 shows a second embodiment (note that in each of the following embodiments,
The same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted), and the structure of the regenerator (9) is changed.

すなわち、この実施例では、シリンダ(2)先端のコー
ルドヘッド(3)に設けられるヒートステーション(1
7′)は上記実施例と異なり、通常の長さとされてい
る。その代わり、ケース(8)内に充填されるリジェネ
レータマトリックスが2種類とされ、リジェネレータ
(9)の先端側において膨張室(13)との間でガスが往
来する範囲(A)には熱伝導率の大きい多数の銅製のメ
ッシュ(10),(10),…が積層状態に充填されている
一方、残りの常温側部分には、熱伝導率が悪くかつガス
との伝導面積の大きい多数のステンレス鋼製メッシュ
(11),(11),…が積層状態に充填されている。
That is, in this embodiment, the heat station (1) provided on the cold head (3) at the tip of the cylinder (2) is
7 ') is different from the above embodiment and has a normal length. Instead, there are two types of regenerator matrices filled in the case (8), and heat is applied to the range (A) where gas flows between the regenerator (9) and the expansion chamber (13). While a large number of copper meshes (10), (10), ... Having a large conductivity are packed in a laminated state, the remaining room temperature side portion has a large number of large thermal conductivity and a large gas conduction area. The stainless steel meshes (11), (11), ... Of are filled in a laminated state.

したがって、この実施例では、リジェネレータ(9)先
端側におけるガス往来範囲(A)に充填されている銅製
メッシュ(10),(10),…の熱伝導率は大きいので、
その温度が極低温レベルに冷却保持される。これに対
し、シリンダ(2)基端側のステンレス鋼製メッシュ
(11),(11),…は熱伝導率が悪くかつ伝熱面積が大
きいので、ガスの温度が低下し易い。このことにより、
ステンレス鋼製メッシュ(11),(11),…の充填部分
で温度勾配がつき、その温度勾配を増大でき、よって、
上記実施例と同様の効果が得られる。
Therefore, in this embodiment, the thermal conductivity of the copper meshes (10), (10), ... Filled in the gas traffic area (A) on the tip side of the regenerator (9) is large,
The temperature is kept cold at a cryogenic level. On the other hand, since the stainless steel meshes (11), (11), ... On the base end side of the cylinder (2) have poor thermal conductivity and a large heat transfer area, the temperature of the gas is likely to drop. By this,
There is a temperature gradient in the filling part of the stainless steel mesh (11), (11), ...
The same effect as in the above embodiment can be obtained.

(第3実施例) 第4図は第3実施例を示し、銅製メッシュ(10),(1
0),…をディスプレーサ(5)の先端側ヘッド
(7′)にも充填したものである。
(Third Embodiment) FIG. 4 shows a third embodiment, in which the copper mesh (10), (1
The head (7 ') on the tip side of the displacer (5) is also filled with 0), ....

すなわち、ディスプレーサ(5)の低温側ヘッド
(7′)は、基端側の開口する有底の円形箱状の部材で
構成され、その底壁の中心に連通孔(7a′)が形成され
ている。そして、ヘッド(7′)の内部にはマトリック
ス収容空間(7b′)が設けられ、この空間(7b′)にも
ケース(8)先端部と同様の多数の円板状の銅製メッシ
ュ(10),(10),…が積層して充填されている。
That is, the low temperature side head (7 ') of the displacer (5) is composed of a bottomed circular box-shaped member having an opening on the base end side, and a communication hole (7a') is formed at the center of the bottom wall thereof. There is. Further, a matrix accommodating space (7b ') is provided inside the head (7'), and a large number of disc-shaped copper meshes (10) similar to the tip of the case (8) are also provided in this space (7b '). , (10), ... are stacked and filled.

この実施例では、ディスプレーサ(5)先端側のヘッド
(7′)にも熱伝導率の大きい銅製メッシュ(10),
(10),…が収容されているので、通常のヘッド構造に
比べ、リジェネレータ(9)先端の温度をより安定して
極低温レベルに保持できる (第4実施例) 第5図は第4実施例を示し、リジェネレータマトリック
スを全て同じ例えば銅製メッシュ(10),(10),…で
構成し、その代わり、メッシュの粗さを先端側と基端側
とで変更した。
In this embodiment, the head mesh (7 ') on the tip side of the displacer (5) also has a copper mesh (10) having a large thermal conductivity,
Since (10), ... Are accommodated, the temperature at the tip of the regenerator (9) can be more stably maintained at a cryogenic level as compared with a normal head structure (fourth embodiment). An example is shown, in which the regenerator matrices are all made of the same copper mesh (10), (10), ... Instead, the roughness of the mesh is changed between the tip side and the base side.

つまり、リジェネレータ(9)の先端側において膨張室
(13)との間のガス往来範囲(A)にはメッシュ番号の
小さい粗い多数の銅製メッシュ(10b),(10b),…が
充填され、一方、残りの常温側部分には、同じ銅製でも
メッシュ番号の大きい細かいメッシュ(10a),(10
a),…が充填されている。
That is, a large number of coarse copper meshes (10b), (10b), ... With small mesh numbers are filled in the gas traffic range (A) between the expansion chamber (13) on the tip side of the regenerator (9), On the other hand, in the rest of the room temperature side, fine meshes (10a), (10
a), ... are filled.

したがって、このようにすると、リジェネレータ(9)
先端のガス往来範囲(A)に充填されたメッシュ(10
b),(10b),…は粗いので、そのガスとの熱交換効率
が低くなる。一方、残りのメッシュ(10a),(10a),
…は細かいので、ガスとの熱交換効率が良く、ガスは容
易に冷却される。よって、上記第2実施例と同様の作用
効果が得られる。
Therefore, by doing this, the regenerator (9)
Mesh (10) filled in the gas traffic area (A) at the tip
Since b), (10b), ... Are coarse, the heat exchange efficiency with the gas is low. Meanwhile, the remaining meshes (10a), (10a),
Since ... is fine, the heat exchange efficiency with the gas is good, and the gas is easily cooled. Therefore, the same effect as that of the second embodiment can be obtained.

(第5実施例) また、第6図に示すように、ディスプレーサ(5)先端
のヘッド(7′)にマトリックス収容空間(7b′)を形
成して、その空間(7b′)に粗い銅製メッシュ(10
b),(10b),…を収容してもよく、上記第3実施例と
同様の作用効果を奏することができる。
(Fifth Embodiment) Further, as shown in FIG. 6, a matrix containing space (7b ') is formed in the head (7') at the tip of the displacer (5), and a coarse copper mesh is formed in the space (7b '). (Ten
b), (10b), ... May be housed, and the same effect as the third embodiment can be obtained.

(発明の効果) 以上の説明のように、請求項(1)に係る発明による
と、スターリング冷凍機において、シリンダ先端のコー
ルドヘッドを覆うヒートステーションを、リジェネレー
タにおける膨張室とのガス往来範囲がディスプレーサの
シリンダ基端側のストロークエンドにあるリジェネレー
タにおける膨張室とのガス往来範囲までシリンダ基端側
に延ばしたことにより、ガス往来範囲をディスプレーサ
の往復動に拘らず常に冷却して、そのガスを極低温レベ
ルに保つことができ、圧力損失の増大を招くことなく、
リジェネレータでの常温から極低温レベルまでの温度勾
配を大きくして、リジェネレータ効率の向上を図ること
ができる。
(Effect of the invention) As described above, according to the invention according to claim (1), in the Stirling refrigerator, the heat station that covers the cold head at the tip of the cylinder has a gas transfer range with the expansion chamber of the regenerator. By extending to the cylinder base end side to the gas transfer range with the expansion chamber in the regenerator at the stroke end on the cylinder base side of the displacer, the gas transfer range is constantly cooled regardless of the reciprocating movement of the displacer, and the gas Can be maintained at a cryogenic level, without increasing pressure loss,
It is possible to improve the regenerator efficiency by increasing the temperature gradient from room temperature to the cryogenic level in the regenerator.

また、請求項(2)及び(3)に係る発明では、リジェ
ネレータにおける低温及び常温側のマトリックス材料を
異ならせ、低温側のマトリックスは常温側よりも熱伝導
率の大きい材料を使用した。また、請求項(4)及び
(5)に係る発明では、低温側には常温側よりも粗い金
属製メッシュを使用した。従って、これらの発明による
と、リジェネレータ基端側のマトリックスとガスとの熱
交換はスムーズに行われ、ガスの温度が低下し易く、温
度勾配を増大させることができる一方、ガス往来範囲の
マトリックスはガスとの熱交換が行われ難く、そのマト
リックスの温度は極低温レベルに冷却保持され、よって
同様の効果を得ることができる。
Further, in the inventions according to claims (2) and (3), the matrix material on the low temperature side and the room temperature side in the regenerator is made different, and the matrix on the low temperature side uses a material having a larger thermal conductivity than the room temperature side. In the inventions according to claims (4) and (5), a metal mesh that is coarser than the room temperature side is used on the low temperature side. Therefore, according to these inventions, the heat exchange between the matrix on the proximal side of the regenerator and the gas is smoothly performed, the temperature of the gas is easily lowered, and the temperature gradient can be increased, while the matrix of the gas traffic range is increased. It is difficult to exchange heat with the gas, and the temperature of the matrix is kept at a cryogenic level, so that the same effect can be obtained.

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

第1図及び第2図は本発明の第1実施例を示し、第1図
は膨張機の拡大断面図、第2図はリジェネレータの温度
分布を示す図である。第3図〜第6図はそれぞれ本発明
の第2〜第5実施例の示す膨張機の要部断面図である。
第7図はスターリング冷凍機の従来例を示す断面図であ
る。 (1)……膨張機 (2)……シリンダ (5)……ディスプレーサ (7),(7′)……ヘッド (7b′)……マトリックス収容空間 (9)……リジェネレータ (10)……銅製メッシュ(マトリックス) (10a)……細かい銅製メッシュ(マトリックス) (10b)……粗い銅製メッシュ(マトリックス) (11)……ステンレス鋼製メッシュ(マトリックス) (12)……作動室 (13)……膨張室 (17)……ヒートステーション (31)……圧縮機
1 and 2 show a first embodiment of the present invention, FIG. 1 is an enlarged sectional view of an expander, and FIG. 2 is a diagram showing temperature distribution of a regenerator. 3 to 6 are cross-sectional views of the main parts of the expander shown in the second to fifth embodiments of the present invention.
FIG. 7 is a sectional view showing a conventional example of a Stirling refrigerator. (1) ...... Expander (2) ...... Cylinder (5) ...... Displacer (7), (7 ') ...... Head (7b') ...... Matrix storage space (9) ...... Regenerator (10) ... ... Copper mesh (matrix) (10a) ... Fine copper mesh (matrix) (10b) ... Coarse copper mesh (matrix) (11) ... Stainless steel mesh (matrix) (12) ... Working chamber (13) ...... Expansion chamber (17) ...... Heat station (31) ...... Compressor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 勝彦 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 (56)参考文献 特開 平1−203852(JP,A) 特開 昭62−223575(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Katsuhiko Yamada 1304 Kanaoka-machi, Sakai City, Osaka Daikin Industry Co., Ltd., Kanaoka Plant, Sakai Manufacturing Co., Ltd. (56) Reference JP-A-1-203852 (JP, A) JP A 62-223575 (JP, A)

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】先端にコールドヘッド(3)を有するシリ
ンダ(2)と、該シリンダ(2)内に往復動可能に弾性
支持され、シリンダ(2)内に基端側の作動室(12)及
び先端側の膨張室(13)を区画形成するディスプレーサ
(5)と、該ディスプレーサ(5)に内蔵され、上記作
動室(12)及び膨張室(13)に連通するリジェネレータ
(9)とを備え、ディスプレーサ(5)の往復動に伴っ
て膨張室(13)で冷媒ガスを膨張させることにより、コ
ールドヘッド(3)に極低温レベルの寒冷を発生させる
ようにしたスターリング冷凍機の膨張機において、 上記コールドヘッド(3)にはヒートステーション(1
7)が設けられ、該ヒートステーション(17)は、リジ
ェネレータ(9)においてディスプレーサ(5)の往復
動に伴い膨張室(13)との間でガスが往来する範囲
(A)が、ディスプレーサ(5)のシリンダ(2)基端
側へのストロークエンドで移動する位置までシリンダ
(2)基端側に延びていることを特徴とするスターリン
グ冷凍機の膨張機。
1. A cylinder (2) having a cold head (3) at its tip, and a cylinder (2) elastically supported so as to be capable of reciprocating, and a working chamber (12) on the base end side in the cylinder (2). A displacer (5) for partitioning and forming the expansion chamber (13) on the tip side, and a regenerator (9) built in the displacer (5) and communicating with the working chamber (12) and the expansion chamber (13). An expander for a Stirling refrigerator in which a cold gas (3) is chilled at an extremely low temperature by expanding a refrigerant gas in the expansion chamber (13) with the reciprocating movement of the displacer (5). , The cold station (3) has a heat station (1
7) is provided, and the heat station (17) has a range (A) in which gas flows to and from the expansion chamber (13) along with the reciprocating movement of the displacer (5) in the regenerator (9). An expander for a Stirling refrigerator, which extends to the base end side of the cylinder (2) to a position where it moves at the stroke end of 5) toward the base end side of the cylinder (2).
【請求項2】先端にコールドヘッド(3)を有するシリ
ンダ(2)と、該シリンダ(2)内に往復動可能に弾性
支持され、シリンダ(2)内に基端側の作動室(12)及
び先端側の膨張室(13)を区画形成するディスプレーサ
(5)と、該ディスプレーサ(5)に内蔵され、上記作
動室(12)及び膨張室(13)に連通するリジェネレータ
(9)とを備え、ディスプレーサ(5)の往復動に伴っ
て膨張室(13)で冷媒ガスを膨張させることにより、コ
ールドヘッド(3)に極低温レベルの寒冷を発生させる
ようにしたスターリング冷凍機の膨張機において、 上記リジェネレータ(9)はディスプレーサ(5)内に
充填された多数のマトリックス(10),(11)からな
り、リジェネレータ(9)の先端側においてディスプレ
ーサ(5)の往復動に伴い膨張室(13)との間でガスが
往来する範囲(A)には、基端側よりも熱伝導率の大き
いマトリックス(10)が充填されていることを特徴とす
るスターリング冷凍機の膨張機。
2. A cylinder (2) having a cold head (3) at its tip, and a cylinder (2) elastically supported so as to be able to reciprocate, and a working chamber (12) on the base end side in the cylinder (2). A displacer (5) for partitioning and forming the expansion chamber (13) on the tip side, and a regenerator (9) built in the displacer (5) and communicating with the working chamber (12) and the expansion chamber (13). An expander for a Stirling refrigerator in which a cold gas (3) is chilled at an extremely low temperature by expanding a refrigerant gas in the expansion chamber (13) with the reciprocating movement of the displacer (5). The regenerator (9) is composed of a large number of matrices (10), (11) filled in the displacer (5), and expands along with the reciprocating movement of the displacer (5) at the tip side of the regenerator (9). The scope (A) of gas is traffic between the chamber (13), the expander of the Stirling refrigerating machine, characterized in that the large matrix of thermal conductivity (10) is filled than proximally.
【請求項3】ディスプレーサ(5)先端を閉塞するヘッ
ド(7)にマトリックス収容空間(7b)が形成され、該
空間(7b)にも熱伝導率の大きいマトリックス(10)を
収容されていることを特徴とする請求項(2)記載のス
ターリング冷凍機の膨張機。
3. A matrix-accommodating space (7b) is formed in a head (7) that closes the tip of the displacer (5), and a matrix (10) having a high thermal conductivity is also accommodated in the space (7b). The expander for a Stirling refrigerator according to claim (2).
【請求項4】先端にコールドヘッド(3)を有するシリ
ンダ(2)と、該シリンダ(2)内に往復動可能に弾性
支持され、シリンダ(2)内に基端側の作動室(12)及
び先端側の膨張室(13)を区画形成するディスプレーサ
(5)と、該ディスプレーサ(5)に内蔵され、上記作
動室(12)及び膨張室(13)に連通するリジェネレータ
(9)とを備え、ディスプレーサ(5)の往復動に伴っ
て膨張室(13)で冷媒ガスを膨張させることにより、コ
ールドヘッド(3)に極低温レベルの寒冷を発生させる
ようにしたスターリング冷凍機の膨張機において、 上記リジェネレータ(9)はディスプレーサ(5)内に
層状に充填された多数の金属製メッシュ(10a),(10
b)からなり、リジェネレータ(9)の先端側において
ディスプレーサ(5)の往復動に伴い膨張室(13)との
間でガスが往来する範囲(A)には、基端側よりも粗い
メッシェ(10b)が充填されていることを特徴とするス
ターリング冷凍機の膨張機。
4. A cylinder (2) having a cold head (3) at its tip, and a cylinder (2) elastically supported so as to be capable of reciprocating, and a working chamber (12) on the base end side in the cylinder (2). A displacer (5) for partitioning and forming the expansion chamber (13) on the tip side, and a regenerator (9) built in the displacer (5) and communicating with the working chamber (12) and the expansion chamber (13). An expander for a Stirling refrigerator in which a cold gas (3) is chilled at an extremely low temperature by expanding a refrigerant gas in the expansion chamber (13) with the reciprocating movement of the displacer (5). The regenerator (9) includes a large number of metal meshes (10a), (10) filled in layers in the displacer (5).
b), and in the range (A) in which gas moves to and from the expansion chamber (13) along with the reciprocating movement of the displacer (5) on the tip side of the regenerator (9), a mesh that is rougher than the base side is formed. An expander for a Stirling refrigerator, which is filled with (10b).
【請求項5】ディスプレーサ(5)先端の閉塞するヘッ
ド(7)にマトリックス収容空間(7b)が形成され、該
空間(7b)にも粗いメッシュ(10b)が収容されている
ことを特徴とする請求項(4)記載のスターリング冷凍
機の膨張機。
5. A matrix housing space (7b) is formed in a head (7) having a closed distal end of the displacer (5), and a coarse mesh (10b) is also housed in the space (7b). An expander for a Stirling refrigerator according to claim 4.
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