JP2003035204A - Housing for stirling thermal engine - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the leakage of a working medium of small molecular weight such as He sealed inside even when accessories are mounted on a cast housing of a Stirling refrigerator. SOLUTION: A mounting flange part 57 of a terminal box 52 is fixed to a thin part 56 of the housing 2 by means of a tapping screw 58, whereby a thickness d of a lowermost part of a tapping screw hole 62 can be kept comparatively thick, and the leakage of the working medium through the part having the thickness d can be prevented.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、スターリング冷凍
機等のスターリング熱機関に関し、特にスターリング熱
機関のクランク室等を有する鋳物製のハウジングに関
し、特に薄肉部への付属部品の固定構造に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a Stirling heat engine such as a Stirling refrigerator, and more particularly to a casting housing having a crank chamber of the Stirling heat engine and the like, and more particularly to a structure for fixing accessory parts to a thin portion.

【０００２】[0002]

【従来の技術】近年、地球環境問題におけるフロン代替
の冷凍装置として、又従来の冷却装置より使用温度が広
範囲で、従って、冷凍庫、冷蔵庫、投げ込み式クーラ等
の業務用又は家庭用の冷熱利用機器をはじめとして、低
温液循環器、低温恒温器、恒温槽、ヒートショック試験
装置、凍結乾燥機、温度特性試験装置、血液・細胞保存
装置、コールドクーラ、その他各種の冷熱装置等のあら
ゆる産業分野の冷熱利用機器に適用可能な、コンパクト
で、しかも成績係数が高く、エネルギー効率が良好とな
る冷凍機として、スターリング冷凍機が脚光を浴びてい
る。2. Description of the Related Art In recent years, as a refrigerating device as an alternative to CFCs for global environmental problems, and having a wider operating temperature than conventional cooling devices, therefore, cold or heat utilization equipment for business use such as freezer, refrigerator, throw-in cooler, etc. , Low temperature liquid circulator, low temperature incubator, constant temperature bath, heat shock test device, freeze dryer, temperature characteristic test device, blood / cell storage device, cold cooler, and various other cooling and heating devices The Stirling refrigerator is in the spotlight as a refrigerator that can be applied to cold heat utilization equipment, is compact, has a high coefficient of performance, and has good energy efficiency.

【０００３】ところで、スターリング冷凍機等の熱機関
では、その本体を構成し、クランク室やモータ室を有す
るハウジング内に、作動ガスが密閉状態で封入されてい
る。一方、作動ガスが圧縮室（高温室）と膨張室（低温
室）との間を流動し、この流路に沿って配設された冷却
用熱交換器（低温側熱交換器）及び放熱用熱交換器（高
温側熱交換器）により、夫々冷熱冷媒及び放熱用冷媒と
の熱交換が行われる。By the way, in a heat engine such as a Stirling refrigerator, a working gas is hermetically sealed in a housing which constitutes a main body and has a crank chamber and a motor chamber. On the other hand, the working gas flows between the compression chamber (high temperature chamber) and the expansion chamber (low temperature chamber), and the cooling heat exchanger (low temperature side heat exchanger) and the heat radiating device arranged along this flow path. The heat exchanger (high temperature side heat exchanger) exchanges heat with the cold heat refrigerant and the heat radiating refrigerant, respectively.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】高温室や低温室を構成
するシリンダ側の空間とハウジングとハウジングの空間
は、オイルシールベローズ等ロッドシールでシールさ
れ、ハウジングのクランク室から油がシリンダ側の空間
に入り込まないように構成されているが、シリンダ側の
空間とハウジング内の作動ガスの圧力に差があるとロッ
ドシールに負荷かかり良好に機能しなかったり、破損し
たりする。又シリンダ側の空間の圧力が安定せず、熱機
関としての性能が安定しない。The space on the cylinder side forming the high temperature chamber and the low temperature chamber and the space between the housing and the housing are sealed by a rod seal such as an oil seal bellows so that the oil from the crank chamber of the housing is on the cylinder side. Although it is configured not to enter, if there is a difference in the pressure of the working gas in the space on the cylinder side and in the housing, the rod seal will be loaded and will not function properly or will be damaged. Also, the pressure in the space on the cylinder side is not stable, and the performance as a heat engine is not stable.

【０００５】ところで、通常ハウジングは鋳物で製造さ
れており、しかもこのハウジング内充填される作動ガス
はＨｅ等の分子量の小さいガスであるから、鋳物の薄肉
部から作動ガスが漏れ出るという問題を注意する必要が
ある。By the way, since the housing is usually made of casting, and the working gas filled in the housing is gas such as He having a small molecular weight, the working gas leaks from the thin portion of the casting. There is a need to.

【０００６】特に、鋳物製のハウジングの薄肉部にター
ミナルボックス等の付属部品等をネジで固定して取り付
ける際には、ネジ孔で肉厚がさらに薄くなり、作動ガス
がネジ孔からこのさらに薄くなった薄肉部を通過して、
外部に漏れ出てしまい、ハウジング内の作動ガスの圧力
が低減して、上記ロッドシールの機能や耐久性上の問題
や熱機関としての性能上問題が生じる。Particularly, when attaching an accessory such as a terminal box to a thin portion of a casting housing by fixing it with a screw, the thickness of the screw hole becomes thinner, and the working gas becomes thinner from the screw hole. Passing through the thin wall part,
It leaks to the outside, the pressure of the working gas in the housing is reduced, and problems occur in the function and durability of the rod seal and in the performance of the heat engine.

【０００７】本発明の目的は、このように作動ガスを封
入するというスターリング熱機関特有の構成で生じる上
記問題を解決することを目的とするものであり、ハウジ
ングの薄肉部にネジで付属部品を固定することにより、
作動ガスがネジ孔から薄肉部を通過して漏れ出ることを
防止する固定構造を実現することを課題とする。An object of the present invention is to solve the above-mentioned problem that occurs in the structure unique to the Stirling heat engine, in which the working gas is enclosed, and an accessory is attached to the thin portion of the housing with a screw. By fixing
An object of the present invention is to realize a fixing structure that prevents working gas from leaking from a screw hole through a thin portion.

【０００８】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、スターリング熱機関のクランク室を有し、
内部に作動ガスが封入される鋳物製のハウジングであっ
て、上記ハウジングの一部に薄肉の薄肉部を有し、該薄
肉部に付属部品が取り付けられており、上記付属部品
は、上記薄肉部にタッピンネジで固定されていることを
特徴とするスターリング熱機関のハウジングを提供す
る。In order to solve the above problems, the present invention has a crank chamber of a Stirling heat engine,
A housing made of cast metal in which a working gas is enclosed, wherein a part of the housing has a thin thin portion, and an accessory is attached to the thin portion, and the accessory is the thin portion. Provided is a housing for a Stirling heat engine, characterized in that the housing is fixed with tapping screws.

【０００９】上記付属部品は、例えば、ターミナルボッ
クスである。The accessory is, for example, a terminal box.

【００１０】上記作動ガスは、ヘリウム、水素又はアル
ゴンである。The working gas is helium, hydrogen or argon.

【００１１】[0011]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を実施例に基
づき図面を参照して以下に説明する。図１〜図３は、本
発明の適用されるスターリング冷凍機を説明する図であ
り、図１はスターリング冷凍機１の全体構成を説明する
正面図である。図２はスターリング冷凍機１の要部を説
明する図であり、図３は一部が断面の右側面図を示す図
である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below based on examples with reference to the drawings. 1 to 3 are diagrams illustrating a Stirling refrigerator to which the present invention is applied, and FIG. 1 is a front view illustrating the entire configuration of the Stirling refrigerator 1. FIG. 2 is a diagram for explaining a main part of the Stirling refrigerator 1, and FIG. 3 is a diagram partially showing a right side view of a cross section.

【００１２】スターリング冷凍機１の本体をなすハウジ
ング２は、鋳物で形成され、その内部は密閉状態に保持
される。このハウジング２内には、区画壁３を介して互
いに連通するモータ室４とクランク室５とを有する。こ
のモータ室４には正逆回転可能なモータ６が配設されて
おり、又クランク室５には、モータ６で回転駆動される
クランクシャフト７、コンロッド８、９と、クロスガイ
ドヘッド１０、１１等の駆動機構が配設されている。The housing 2 forming the main body of the Stirling refrigerator 1 is made of cast metal, and the inside of the housing 2 is maintained in a hermetically sealed state. The housing 2 has a motor chamber 4 and a crank chamber 5 which communicate with each other via a partition wall 3. A motor 6 capable of rotating in the normal and reverse directions is arranged in the motor chamber 4, and in the crank chamber 5, a crankshaft 7, connecting rods 8 and 9 which are rotationally driven by the motor 6 and cross guide heads 10 and 11 are provided. And the like.

【００１３】クランクシャフト７の二つのクランク部１
２、１３は、モータ６の正転時にクランク部１３がクラ
ンク部１２より先行して移動するように、位相差を付け
て形成されている。この位相差は、一般的には約９０度
の位相差が採用される。クランク部１２、１３には、コ
ンロッド８、９が取り付けられ、さらにこのコンロッド
８、９にクロスガイドヘッド１０、１１が取り付けられ
ている。Two crank parts 1 of the crankshaft 7
Reference numerals 2 and 13 are formed with a phase difference so that the crank portion 13 moves ahead of the crank portion 12 when the motor 6 rotates in the normal direction. As this phase difference, a phase difference of about 90 degrees is generally adopted. Connecting rods 8 and 9 are attached to the crank portions 12 and 13, and cross guide heads 10 and 11 are attached to the connecting rods 8 and 9.

【００１４】ハウジング２におけるクランク室５の上部
には、座部１４を介してシリンダブロック１５がボルト
１６で取付られている。シリンダブロック１５は、圧縮
シリンダ１７を形成するとともに、膨張シリンダ１８の
一部（下部）を形成している。A cylinder block 15 is attached to the upper portion of the crank chamber 5 in the housing 2 with a bolt 16 via a seat portion 14. The cylinder block 15 forms a compression cylinder 17 and a part (lower part) of the expansion cylinder 18.

【００１５】圧縮シリンダ１７内では圧縮ピストン１９
が往復動する。圧縮シリンダ１７内の圧縮ピストン１９
の上方空間（圧縮空間）が高温室２０であり、この中で
作動ガスは圧縮されて高温となる。圧縮ピストンロッド
２１は、圧縮ピストン１９とクロスガイドヘッド１０を
連結し、クランク室５から圧縮シリンダ１７へ伸びるよ
うに設けられている。オイルシールベローズ２２が圧縮
ピストンロッド２１とハウジング２の上部の間に取り付
けられ、圧縮シリンダ１７とクランク室５の間をシール
し、クランク室５からの油上がりを防止している。In the compression cylinder 17, the compression piston 19
Reciprocates. Compression piston 19 in compression cylinder 17
The upper space (compression space) is a high temperature chamber 20, in which the working gas is compressed to a high temperature. The compression piston rod 21 connects the compression piston 19 and the cross guide head 10, and is provided so as to extend from the crank chamber 5 to the compression cylinder 17. An oil seal bellows 22 is mounted between the compression piston rod 21 and the upper part of the housing 2 to seal between the compression cylinder 17 and the crank chamber 5 and prevent oil from rising from the crank chamber 5.

【００１６】一方、膨張シリンダ１８は、その下部は上
述の通りシリンダブロック１５で構成し、その上部は、
後述する放熱用熱交換器２９の内側シリンダ２３と冷却
用熱交換器の内筒２４とから構成している。この膨張シ
リンダ１８内を膨張ピストン２５が往復摺動しており、
膨張シリンダ１８における膨張ピストン２５の上方空間
（膨張空間）が低温室２６であり、この中で作動ガスが
膨張し低温となる。On the other hand, the expansion cylinder 18 has a lower portion composed of the cylinder block 15 as described above, and an upper portion thereof.
It is composed of an inner cylinder 23 of a heat radiating heat exchanger 29 described later and an inner cylinder 24 of a cooling heat exchanger. The expansion piston 25 reciprocally slides in the expansion cylinder 18,
The space above the expansion piston 25 (expansion space) in the expansion cylinder 18 is a low temperature chamber 26, in which the working gas expands and becomes a low temperature.

【００１７】膨張ピストンロッド２７は、膨張ピストン
２５とクロスガイドヘッド１１とを連結し、クランク室
５から膨張シリンダ１８内に伸びている。オイルシール
ベローズ２８が、膨張ピストンロッド２７とハウジング
２の上部の間に取り付けられ、膨張シリンダ１８とクラ
ンク室５の間をシールしクランク室５からの油上がりを
防止している。膨張ピストン２５は、圧縮ピストン１９
より９０度の位相だけ先行して移動する。The expansion piston rod 27 connects the expansion piston 25 and the cross guide head 11 and extends from the crank chamber 5 into the expansion cylinder 18. An oil seal bellows 28 is attached between the expansion piston rod 27 and the upper portion of the housing 2 to seal between the expansion cylinder 18 and the crank chamber 5 and prevent oil from rising from the crank chamber 5. The expansion piston 25 is the compression piston 19
It moves ahead by 90 degrees in phase.

【００１８】膨張シリンダ１８を囲むように、放熱用熱
交換器（高温側熱交換器）２９、再生器３０及び冷却用
熱交換器（低温側熱交換器）３１が互いに連通して環状
に配設されている。放熱用熱交換器２９の下端、かつ膨
張シリンダ１８の周囲に、マニホールド（作動ガス用の
流路）３２が形成されている。A heat-radiating heat exchanger (high-temperature-side heat exchanger) 29, a regenerator 30, and a cooling heat-exchanger (low-temperature-side heat exchanger) 31 communicate with each other so as to surround the expansion cylinder 18 and are annularly arranged. It is set up. A manifold (flow path for working gas) 32 is formed around the lower end of the heat radiating heat exchanger 29 and around the expansion cylinder 18.

【００１９】そして、圧縮シリンダ１７の上端部には、
高温室２０とマニホールド３２とを連通する連通孔３３
が形成されている。高温室２０と低温室２６は、連通孔
３３、マニホールド３２、放熱用熱交換器２９、再生器
３０及び冷却用熱交換器３１を通して互いに順次連通す
るように構成されている。At the upper end of the compression cylinder 17,
Communication hole 33 for communicating the high greenhouse 20 and the manifold 32
Are formed. The high greenhouse 20 and the low temperature chamber 26 are configured to sequentially communicate with each other through the communication hole 33, the manifold 32, the heat radiating heat exchanger 29, the regenerator 30, and the cooling heat exchanger 31.

【００２０】シリンダブロック１５は、その上部に放熱
用熱交換ハウジング３４を有する。この放熱用熱交換ハ
ウジング３４と内側シリンダ２３との間には、熱交換器
筒３７が嵌合し、放熱用熱交換器（高温側熱交換器）２
９を構成している。熱交換器筒３７は、その内面には、
作動ガスの流路を形成する細溝３５を有し、外面に放熱
フィン３６を有する。The cylinder block 15 has a heat radiating heat exchange housing 34 on its upper part. A heat exchanger tube 37 is fitted between the heat radiating heat exchange housing 34 and the inner cylinder 23, and the heat radiating heat exchanger (high temperature side heat exchanger) 2
9 is composed. The heat exchanger tube 37 has, on its inner surface,
It has a narrow groove 35 that forms a flow path of the working gas, and has a radiation fin 36 on the outer surface.

【００２１】作動ガスは細溝３５を通り、放熱用熱交換
ハウジング３４と放熱フィン３６との間の放熱路３８は
冷却水が流れこれにより、作動ガスの温熱が冷却水に放
熱される。シリンダブロック１５の左右両側面には、蓋
板３９が水密的に固定されており、この蓋板３９とシリ
ンダブロック１５との間に冷却水路４０を形成してい
る。この冷却水路４０は、入口４１と通して放熱路３８
に連通するとともに、圧縮シリンダ１７及び膨張シリン
ダ１８を囲むように形成されている。The working gas passes through the narrow groove 35, and the cooling water flows through the heat radiating path 38 between the heat radiating heat exchange housing 34 and the heat radiating fins 36, whereby the heat of the working gas is radiated to the cooling water. A lid plate 39 is watertightly fixed to both left and right side surfaces of the cylinder block 15, and a cooling water passage 40 is formed between the lid plate 39 and the cylinder block 15. The cooling water passage 40 communicates with the inlet 41 and the heat dissipation passage 38.
And is formed so as to surround the compression cylinder 17 and the expansion cylinder 18.

【００２２】放熱路３８に冷却水の流入口４２が設けら
れており、冷却水路４０には流出口４３が設けられ、流
入口４０と流出口４３は、図示はしないが、冷却水循環
路及び冷却水循環用ポンプを介して、冷却ファンを有す
る空冷の放熱器（ラジエータ）に接続されている。A cooling water inflow port 42 is provided in the heat radiation path 38, an outflow port 43 is provided in the cooling water path 40, and the inflow port 40 and the outflow port 43 are not shown in the drawing, but are not shown in the drawing. It is connected to an air-cooled radiator (radiator) having a cooling fan via a water circulation pump.

【００２３】内筒２４の下部は、内側シリンダ２３と嵌
合し膨張シリンダ１８の一部を構成しているが、この内
筒２４の上部外周側に冷却用熱交換ハウジング４４が配
設され、シリンダブロック１５に着脱可能に固着されて
いる。冷却用熱交換ハウジング４４は、その内面には複
数の細溝４５を有し、内筒２４と嵌合して作動ガス流路
４６を形成し、その外面には冷却フィン４７を有する。
これにより、冷却用熱交換器（低温側熱交換器）３１を
構成している。The lower part of the inner cylinder 24 is fitted with the inner cylinder 23 and constitutes a part of the expansion cylinder 18. A cooling heat exchange housing 44 is disposed on the outer peripheral side of the upper part of the inner cylinder 24. It is detachably fixed to the cylinder block 15. The heat exchange housing 44 for cooling has a plurality of narrow grooves 45 on its inner surface, is fitted with the inner cylinder 24 to form a working gas passage 46, and has cooling fins 47 on its outer surface.
This constitutes the cooling heat exchanger (low temperature side heat exchanger) 31.

【００２４】この冷却用熱交換器３１は、本発明のスタ
ーリング冷凍機の冷熱を利用する冷熱利用機器の冷熱冷
媒の冷却を行う。冷熱冷媒としては、空気、水、アルコ
ール、ＨＦＥ、ＰＦＣ等が使用される。The cooling heat exchanger 31 cools the cold heat refrigerant of the cold heat utilizing equipment which utilizes the cold heat of the Stirling refrigerator of the present invention. Air, water, alcohol, HFE, PFC or the like is used as the cold heat refrigerant.

【００２５】内筒２４と冷却用熱交換ハウジング４４と
の間の環状空間には、金属メッシュ等の蓄冷材から成る
再生器３０が配設されている。A regenerator 30 made of a regenerator material such as a metal mesh is disposed in the annular space between the inner cylinder 24 and the cooling heat exchange housing 44.

【００２６】オイルシールベローズ２８と膨張ピストン
２５との間の空間（オイルシールベローズ２５と圧縮ピ
ストン１９との間の空間についても同じ）は、バファ空
間（バッファ室）４８と呼ばれている。バッファ空間４
８は、管４９によりバッファタンク５１に接続され、バ
ッファタンク５１は、管５０によりハウジング２のクラ
ンク室５（モータ室４でもよい。）に接続されている。The space between the oil seal bellows 28 and the expansion piston 25 (the same applies to the space between the oil seal bellows 25 and the compression piston 19) is called the buffer space (buffer chamber) 48. Buffer space 4
8 is connected to the buffer tank 51 by a pipe 49, and the buffer tank 51 is connected to the crank chamber 5 (or the motor chamber 4) of the housing 2 by a pipe 50.

【００２７】本発明は、以上のような構成のスターリン
グ冷凍機において次のような構成を特徴とする。図１に
おいて、ハウジング２のモータ室４の上に、付属部品で
あるターミナルボックス５２が取付けられている。この
ターミナルボックス５２は、外部電源からの電力を受け
てモータ６に送電する配線のターミナル部を構成するも
のである。本発明は、このターミナルボックス５２等の
付属部品の固定構造を特徴とする。The present invention is characterized by the following structure in the Stirling refrigerator having the above structure. In FIG. 1, a terminal box 52, which is an accessory, is mounted on the motor chamber 4 of the housing 2. The terminal box 52 constitutes a terminal portion of wiring for receiving electric power from an external power source and transmitting the electric power to the motor 6. The present invention is characterized by the fixing structure of the accessory such as the terminal box 52.

【００２８】図４は、図１のスターリング冷凍機１のハ
ウジング２の構造を示す図であり、図４（ａ）はハウジ
ング２の平面図（上面図）であり、そのＡ−Ａ断面を図
４（ｂ）で示す。図４（ａ）、（ｂ）において、ハウジ
ング２の右側上面が長方形の平坦面５３に形成されてい
る。FIG. 4 is a view showing the structure of the housing 2 of the Stirling refrigerator 1 of FIG. 1, FIG. 4 (a) is a plan view (top view) of the housing 2, and its AA cross section is shown. 4 (b). In FIGS. 4A and 4B, the right upper surface of the housing 2 is formed into a rectangular flat surface 53.

【００２９】この平坦面５３にモータ室４内に配線を通
す配線用通孔５４が形成されている。そして、ターミナ
ルボックス５２は、図４（ａ）において想像線で示すよ
うな位置で平坦面５３上に載置され、タッピンネジの下
孔５５にタッピンネジ５８をねじ込んで、図４（ｂ）に
おいて想像線で示すように取り付ける。A wiring through hole 54 is formed on the flat surface 53 for passing the wiring inside the motor chamber 4. Then, the terminal box 52 is placed on the flat surface 53 at a position shown by an imaginary line in FIG. 4A, the tapping screw 58 is screwed into the pilot hole 55 of the tapping screw, and the imaginary line is shown in FIG. 4B. Install as shown in.

【００３０】図４（ａ）のＢ−Ｂ断面で示す部分が図４
（ｂ）の平坦面５３の断面部分であり、点線として示さ
れている。図４（ｂ）の要部Ｃの拡大図を図５（ａ）に
示す。さらに、図５（ｂ）は薄肉部５６の断面を示す図
である。ハウジング２の平坦面５３におけるタッピンネ
ジの下孔５５の位置近辺の肉厚ｔ２は、平坦面５３の他
の部分の肉厚ｔ１より薄い薄肉部５６として形成されて
いる。The portion shown in the section BB in FIG. 4A is shown in FIG.
It is a cross-sectional portion of the flat surface 53 in (b) and is shown as a dotted line. An enlarged view of the main part C of FIG. 4B is shown in FIG. Further, FIG. 5B is a view showing a cross section of the thin portion 56. The wall thickness t2 near the position of the tapping screw pilot hole 55 on the flat surface 53 of the housing 2 is formed as a thin wall portion 56 thinner than the wall thickness t1 of the other portion of the flat surface 53.

【００３１】本発明では、図５（ａ）、（ｂ）において
示すように、薄肉部５６にターミナルボックス５２の取
付フランジ部５７がタッピンネジ５８で固着されてい
る。具体的には、図５（ｃ）に示すように、薄肉部５６
にタッピンネジの下孔５５を形成するとともに、取付フ
ランジ部５７にタッピンネジの下孔５９を形成してお
く。そして、タッピンネジ５８をタッピンネジの下孔５
９からタッピンネジの下孔５５内にねじ切りをしながら
ねじ込んで、図５（ｄ）のように固定する。In the present invention, as shown in FIGS. 5A and 5B, the mounting flange portion 57 of the terminal box 52 is fixed to the thin portion 56 with the tapping screw 58. Specifically, as shown in FIG. 5C, the thin portion 56
A pilot hole 55 for a tapping screw is formed on the mounting flange 57, and a pilot hole 59 for a tapping screw is formed on the mounting flange 57. Then, the tapping screw 58 is replaced with the tapping screw pilot hole 5
9 is screwed into the pilot hole 55 of the tapping screw while being threaded, and fixed as shown in FIG.

【００３２】従来例では、図５（ｅ）、（ｆ）に示すよ
うに、薄肉部５６及び取付フランジ部５７にネジ孔６
０、６１を形成しておき、ボルト６２をネジ孔６０、６
１に螺入して、ターミナルボックス５２を平坦面５３に
固定していた。しかし、この従来例では、ネジ孔のネジ
部を切る必要性から、薄肉部５６にネジ孔６０を深く
（薄肉部５６の下面近くまで）形成しなくはならない。In the conventional example, as shown in FIGS. 5E and 5F, the screw hole 6 is formed in the thin portion 56 and the mounting flange portion 57.
0 and 61 are formed in advance, and the bolt 62 is screwed into the screw holes 60 and 6.
The terminal box 52 was fixed to the flat surface 53 by screwing into the terminal 1. However, in this conventional example, since it is necessary to cut the screw portion of the screw hole, the screw hole 60 must be formed deep in the thin portion 56 (up to near the lower surface of the thin portion 56).

【００３３】すると、図５（ｆ）で示すように、ネジ孔
６０の最底部と薄肉部５６の下面の間の肉厚ｄ’はきわ
めて小さくなる。ところで、ハウジング２は鋳物で形成
されており、ハウジング２内に密閉状態で封入されてい
る作動ガスはＨｅのような小さな分子量のガスが使用さ
れるので、鋳物の薄肉部５６の肉厚ｄ’が薄いと、作動
ガスが鋳物を通過してハウジング２から外部に漏れ出て
しまうという問題が生じる。Then, as shown in FIG. 5 (f), the wall thickness d'between the bottom of the screw hole 60 and the lower surface of the thin portion 56 becomes extremely small. By the way, since the housing 2 is made of cast metal and a gas having a small molecular weight such as He is used as the working gas hermetically sealed in the housing 2, the wall thickness d ′ of the thin portion 56 of the cast metal is reduced. Is thin, there arises a problem that the working gas passes through the casting and leaks from the housing 2 to the outside.

【００３４】これに対して、本発明では、上記のとお
り、タッピンネジ５８をタッピンネジの下孔５９からタ
ッピンネジの下孔５５内にねじ切りをしながらねじ込ん
でいくので、従来例のように、予めネジ孔を深い位置ま
で形成する必要はない。この結果、図５（ｄ）に示すよ
うに、タッピンネジ５８で形成されたタッピンネジ孔６
３の最底部と薄肉部５６の下面の間の肉厚ｄは、ｄ’に
比べて大きくなるから、作動ガスが鋳物の薄肉部５６の
肉厚ｄの部分を通過して漏れ出ることはない。On the other hand, in the present invention, as described above, the tapping screw 58 is screwed into the pilot hole 55 of the tapping screw from the pilot hole 59 of the tapping screw while being threaded. Need not be formed to a deep position. As a result, as shown in FIG. 5D, the tapping screw hole 6 formed by the tapping screw 58 is formed.
Since the wall thickness d between the bottom of 3 and the lower surface of the thin wall portion 56 is larger than d ′, the working gas does not leak through the wall portion d of the thin wall portion 56 of the casting. .

【００３５】なお、この実施例では、付属部品としてタ
ーミナルボックス５２を例として挙げて、その固定構造
を説明したが、要は、ハウジング２内には分子量の小さ
いＨｅ等の作動ガスが密閉状態で封入されており、作動
ガスの鋳物の薄肉部からの漏れを防止し、ハウジング２
内の作動ガスの圧力を維持しなくてはならないから、こ
のようなハウジング２に適宜取付られる付属部品がハウ
ジング２の薄肉部に取り付ける構造の場合は、その取付
にはタッピンネジを採用することが本発明の特徴的な構
造である。In this embodiment, the fixing structure is described by taking the terminal box 52 as an accessory as an example. The point is that the working gas such as He having a small molecular weight is sealed in the housing 2. Enclosed to prevent the working gas from leaking from the thin wall of the casting,
Since it is necessary to maintain the pressure of the working gas inside, in the case where such accessory parts that are appropriately attached to the housing 2 are attached to the thin portion of the housing 2, tapping screws are usually used for the attachment. It is a characteristic structure of the invention.

【００３６】（作用）次に、本発明の上記実施例のスタ
ーリング冷凍機の作用を説明する。モータ６によってク
ランクシャフト７が正方向に回転し、クランク室５内の
クランク部１２、１３が９０度位相がずれて回転する。
このクランク部１２、１３に連結されたコンロッド８、
９、クロスガイドヘッド１０、１１、圧縮ピストンロッ
ド２１及び膨張ピストンロッド２７を介して、圧縮ピス
トン１９及び膨張ピストン２５が、互いに９０度の位相
差をもって往復動する。(Operation) Next, the operation of the Stirling refrigerator of the above embodiment of the present invention will be described. The motor 6 rotates the crankshaft 7 in the forward direction, and the crank portions 12 and 13 in the crank chamber 5 rotate 90 degrees out of phase.
The connecting rod 8 connected to the crank portions 12 and 13,
The compression piston 19 and the expansion piston 25 reciprocate through the cross guide heads 10 and 11, the compression piston rod 21, and the expansion piston rod 27 with a phase difference of 90 degrees.

【００３７】膨張ピストン２５が９０度先行して上死点
付近でゆっくりと移動中、圧縮ピストン１９は中間付近
を上死点に向かって急速に移動して作動ガスの圧縮動作
を行う。圧縮された作動ガスは、連通孔３３及びマニホ
ールド３２を通り放熱用熱交換器２９の細溝３５内に流
入し、放熱路３８を流れる冷却水に放熱する。さらに作
動ガスは、再生器３０に蓄熱された冷熱で冷却され、細
溝４５内を通って低温室２６（膨張空間）内に流入す
る。While the expansion piston 25 moves 90 degrees ahead and moves slowly near the top dead center, the compression piston 19 moves rapidly near the middle toward the top dead center to compress the working gas. The compressed working gas flows into the narrow groove 35 of the heat radiating heat exchanger 29 through the communication hole 33 and the manifold 32, and radiates heat to the cooling water flowing through the heat radiating passage 38. Further, the working gas is cooled by the cold heat stored in the regenerator 30, passes through the narrow groove 45, and flows into the low temperature chamber 26 (expansion space).

【００３８】圧縮ピストン１９が上死点近辺でゆっくり
と移動している時に膨張ピストン２５は急激に下死点に
向かって移動し、低温室２６（膨張空間）に流入した作
動ガスは急激に膨張し冷熱が発生する。これにより冷却
用熱交換器３１を含むヘッド部（コールドヘッドと言
う。）４８は冷却されて低温となる。When the compression piston 19 is slowly moving near the top dead center, the expansion piston 25 rapidly moves toward the bottom dead center, and the working gas flowing into the low temperature chamber 26 (expansion space) rapidly expands. Then cold heat is generated. As a result, the head portion (called a cold head) 48 including the heat exchanger 31 for cooling is cooled to a low temperature.

【００３９】そして、冷却用熱交換器３１において、冷
却フィン４７に接する冷熱利用機器用の冷熱冷媒を冷却
する。膨張ピストン２５が下死点から上死点に移動する
ときには圧縮ピストン１９は中間位置から下死点に向か
っており、作動ガスは低温室２６より冷却用熱交換器の
細溝４５を通り再生器３０に流入し作動ガスの有する冷
熱を再生器３０に蓄熱する。再生器３０に蓄熱された冷
熱は、上記のように高温室２０から放熱用熱交換器２９
を通して送られてくる作動ガスを、再度冷却するために
再利用される。Then, in the cooling heat exchanger 31, the cold heat refrigerant for the equipment utilizing cold heat, which is in contact with the cooling fins 47, is cooled. When the expansion piston 25 moves from the bottom dead center to the top dead center, the compression piston 19 moves from the intermediate position to the bottom dead center, and the working gas flows from the low temperature chamber 26 through the narrow groove 45 of the cooling heat exchanger to the regenerator. Cold heat flowing into the working gas 30 and contained in the working gas is stored in the regenerator 30. The cold heat stored in the regenerator 30 is transferred from the high temperature chamber 20 to the heat radiating heat exchanger 29 as described above.
The working gas sent through is reused for cooling again.

【００４０】そして、冷却用熱交換器において冷却され
た冷熱冷媒は、流出パイプ６４から各種の冷熱利用機器
に送られ冷却に利用される。例えば、冷熱冷媒は、冷凍
庫等の冷熱利用機器内の冷熱冷媒用配管に送られ、冷熱
利用機器内で冷凍あるいは冷却作用を行う。そして冷熱
利用機器から冷却用熱交換器３１に流入パイプ６５を通
って循環して戻され、再度冷却される。Then, the cold heat refrigerant cooled in the cooling heat exchanger is sent from the outflow pipe 64 to various cold heat utilizing devices and used for cooling. For example, the cold heat refrigerant is sent to a cold heat refrigerant pipe in a cold heat utilization apparatus such as a freezer, and performs a freezing or cooling action in the cold heat utilization apparatus. Then, the cold heat utilization equipment circulates back to the cooling heat exchanger 31 through the inflow pipe 65 and is cooled again.

【００４１】放熱器（ラジエータ）から送られてくる冷
却水は、流入口４２から放熱用熱交換器３８内に流入
し、放熱路３８を通過して作動ガスを冷却する。さら
に、この冷却水は冷却水路４０に流入し、圧縮シリンダ
１７及び膨張シリンダ１８の周囲を流れる。これによっ
て、シリンダブロック１５の内側に形成されている圧縮
シリンダ１７及び膨張シリンダ１８を周囲から冷却す
る。この後、冷却水は、流出口４３から流出して、放熱
器において冷却ファンで冷却され、再度、放熱用熱交換
器２９へと循環する。The cooling water sent from the radiator (radiator) flows into the heat radiating heat exchanger 38 through the inlet 42, passes through the heat radiating passage 38, and cools the working gas. Further, this cooling water flows into the cooling water passage 40 and flows around the compression cylinder 17 and the expansion cylinder 18. As a result, the compression cylinder 17 and the expansion cylinder 18 formed inside the cylinder block 15 are cooled from the surroundings. After that, the cooling water flows out from the outflow port 43, is cooled by the cooling fan in the radiator, and is circulated again to the heat radiation heat exchanger 29.

【００４２】バッファタンク５１は、バッファ空間４８
とハウジング２を均等な圧力とし、バッファ空間４８内
の圧力変動を吸収するとともに、ハウジング２内の圧力
変動を吸収し、バッファ空間にその影響を及ぼさないよ
うな緩衝機能を有する。The buffer tank 51 has a buffer space 48.
The housing 2 has a uniform pressure, absorbs pressure fluctuations in the buffer space 48, and absorbs pressure fluctuations in the housing 2 so as not to affect the buffer space.

【００４３】そして、本発明では、タッピンネジ５８で
形成されたタッピンネジ孔６３の最底部と薄肉部５６の
下面の間の肉厚ｄは、比較的大きいので、作動ガスが鋳
物の薄肉部５６の肉厚ｄの部分を通過して漏れ出ること
はない。In the present invention, the wall thickness d between the bottom of the tapping screw hole 63 formed by the tapping screw 58 and the lower surface of the thin portion 56 is relatively large. It does not leak through the portion of thickness d.

【００４４】以上、本発明の実施の形態を実施例に基づ
いて説明したが、本発明は、上記実施例に限定されるこ
となく、特許請求の範囲記載の技術的事項の範囲内でい
ろいろな実施例があることは言うまでもない。The embodiments of the present invention have been described above based on the examples. However, the present invention is not limited to the above examples, and various modifications can be made within the scope of the technical matters described in the claims. It goes without saying that there are examples.

【００４５】[0045]

【発明の効果】本発明は以上のような構成であるから、
スターリング熱機関を構成する鋳物製のハウジングの薄
肉部にネジで付属部品を固定しても、作動ガスがこのネ
ジ孔から薄肉部を通過して漏れ出るようなことが防止さ
れる。この結果、ハウジング内の作動ガス圧が安定し、
オイルシールベローズ等のロッドシールの機能不全や破
損等が低減され、スターリング熱機関の動作性能が安定
するとともに、寿命が向上する。Since the present invention is constructed as described above,
Even if the accessory is fixed to the thin portion of the casting housing constituting the Stirling heat engine with a screw, the working gas is prevented from leaking from the screw hole through the thin portion. As a result, the working gas pressure in the housing stabilizes,
The malfunction and damage of the rod seal such as the oil seal bellows are reduced, the operation performance of the Stirling heat engine is stabilized, and the life is improved.

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

【図１】本発明に係るスターリング冷凍機の全体構成を
説明するための正面図である。FIG. 1 is a front view for explaining the overall configuration of a Stirling refrigerator according to the present invention.

【図２】図１のスターリング冷凍機の要部を示す図であ
る。FIG. 2 is a diagram showing a main part of the Stirling refrigerator of FIG.

【図３】本発明に係るスターリング冷凍機を説明する右
側一部破断正面図である。FIG. 3 is a right side partially cutaway front view illustrating a Stirling refrigerator according to the present invention.

【図４】本発明に係るスターリング冷凍機の本体ハウジ
ングの平面図である。FIG. 4 is a plan view of the main body housing of the Stirling refrigerator according to the present invention.

【図５】図４の要部Ｃを説明する図である。5 is a diagram illustrating a main part C of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ スターリング冷凍機 ２ ハウジング ３ 区画壁 ４ モータ室 ５ クランク室 ６ モータ ７ クランクシャフト １５ シリンダブロック １７ 圧縮シリンダ １８ 膨張シリンダ ２０ 高温室 ２１ 圧縮ピストンロッド ２２ （圧縮側）オイルシールベローズ ２６ 低温室 ２７ 膨張ピストンロッド ２８ （膨張側）オイルシールベローズ ２９ 放熱用熱交換器 ３０ 再生器 ３１ 冷却用熱交換器 ４０ 冷却水路 ４４ 冷却用熱交換ハウジング ４８ バッファ室 ５１ バッファタンク ５２ ターミナルボックス ５３ 平坦面 ５４ 配線用通孔 ５５、５９ タッピンネジの下孔 ５６ 薄肉部 ５７ 取付フランジ部 ５８ タッピンネジ ６０、６１ ネジ孔 ６２ ボルト ６３ タッピンネジ孔 1 Stirling refrigerator 2 housing 3 division walls 4 motor room 5 crank chambers 6 motor 7 crankshaft 15 cylinder block 17 Compression cylinder 18 Expansion cylinder 20 high greenhouse 21 compression piston rod 22 (Compression side) Oil seal bellows 26 Low greenhouse 27 Expansion piston rod 28 (Expansion side) Oil seal bellows 29 Heat dissipation heat exchanger 30 regenerator 31 Cooling heat exchanger 40 cooling channels 44 Cooling heat exchange housing 48 buffer rooms 51 buffer tank 52 terminal box 53 Flat surface 54 Through hole for wiring 55, 59 tapping screw pilot hole 56 Thin part 57 Mounting flange 58 tapping screw 60, 61 screw holes 62 volts 63 tapping screw holes

フロントページの続き (72)発明者 中崎 五夫 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 井上 貴至 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 對比地 亮祐 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 小松原 健夫 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 金井 大 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 福田 栄寿 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 里 和哉 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 水野 隆行 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 坂本 泰生 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 西川 弘 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 真下 傳二 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内Continued front page    (72) Inventor Goo Nakazaki             2-5-3 Keihan Hondori, Moriguchi City, Osaka Prefecture             Within Yo Denki Co., Ltd. (72) Inventor Takashi Inoue             2-5-3 Keihan Hondori, Moriguchi City, Osaka Prefecture             Within Yo Denki Co., Ltd. (72) Inventor Ryosuke Asahibichi             2-5-3 Keihan Hondori, Moriguchi City, Osaka Prefecture             Within Yo Denki Co., Ltd. (72) Inventor Takeo Komatsubara             2-5-3 Keihan Hondori, Moriguchi City, Osaka Prefecture             Within Yo Denki Co., Ltd. (72) Inventor Dai Kanai             2-5-3 Keihan Hondori, Moriguchi City, Osaka Prefecture             Within Yo Denki Co., Ltd. (72) Inventor Eiju Fukuda             2-5-3 Keihan Hondori, Moriguchi City, Osaka Prefecture             Within Yo Denki Co., Ltd. (72) Inventor Kazuya Sato             2-5-3 Keihan Hondori, Moriguchi City, Osaka Prefecture             Within Yo Denki Co., Ltd. (72) Inventor Takayuki Mizuno             2-5-3 Keihan Hondori, Moriguchi City, Osaka Prefecture             Within Yo Denki Co., Ltd. (72) Inventor Yasuo Sakamoto             2-5-3 Keihan Hondori, Moriguchi City, Osaka Prefecture             Within Yo Denki Co., Ltd. (72) Inventor Hiroshi Nishikawa             2-5-3 Keihan Hondori, Moriguchi City, Osaka Prefecture             Within Yo Denki Co., Ltd. (72) Inventor Denji Mashita             2-5-3 Keihan Hondori, Moriguchi City, Osaka Prefecture             Within Yo Denki Co., Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 スターリング熱機関のクランク室を有
し、内部に作動ガスが封入される鋳物製のハウジングで
あって、 上記ハウジングの一部に薄肉の薄肉部を有し、該薄肉部
に付属部品が取り付けられており、 上記付属部品は、上記薄肉部にタッピンネジで固定され
ていることを特徴とするスターリング熱機関のハウジン
グ。1. A housing made of cast metal having a crank chamber of a Stirling heat engine, in which a working gas is sealed, wherein the housing has a thin thin portion, and is attached to the thin portion. A housing for a Stirling heat engine, in which parts are attached, and the accessory is fixed to the thin portion with a tapping screw. 【請求項２】 上記付属部品は、ターミナルボックス
であることを特徴とする請求項１記載のスターリング熱
機関のハウジング。2. The Stirling heat engine housing according to claim 1, wherein the accessory is a terminal box. 【請求項３】 上記作動ガスは、ヘリウム、水素又は
アルゴンであることを特徴とする請求項１又は２記載の
スターリング熱機関のハウジング。3. The Stirling heat engine housing according to claim 1, wherein the working gas is helium, hydrogen or argon.