JP2003287305A

JP2003287305A - スターリング冷凍機

Info

Publication number: JP2003287305A
Application number: JP2002093076A
Authority: JP
Inventors: Takashi Harako; 貴志原子; Hiroshi Nishikawa; 弘西川; Takehiro Nishikawa; 剛弘西川; Hideyuki Inoue; 英之井上; Shinya Itabashi; 真也板橋; Tetsuya Kato; 哲也加藤; Kosuke Ogasawara; 弘丞小笠原
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2002-03-28
Filing date: 2002-03-28
Publication date: 2003-10-10

Abstract

(57)【要約】【課題】オイル上がりを効果的に防止、低減さ
せるオイルシール機構を実現し、スターリング冷凍機に
おいて、性能及び信頼性の向上を図る。【解決手段】オイルシール機構２１、２２では、シ
ールハウジング５４の上部に設けたガイドリング５８で
ピストンロッド２１、２７外面に対してシールを行うと
ともに、シールハウジング５４の下部に設けたリップシ
ール６３でピストンロッドの２１、２７の案内、及びオ
イルと作動ガスに対するシールを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スターリング冷凍
機に関し、特にスターリング冷凍機の圧縮ピストンロッ
ド及び膨張ピストンロッドに係るオイルシール機構に関
する発明である。

【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。

【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。

【０００４】スターリング冷凍機では、クランク室内の
オイル（潤滑油）やオイルミストがピストンロッドの表
面に沿って上昇し、作動ガスを圧縮又は膨張させるシリ
ンダやバッファ空間等（無潤滑部）内に入り込み、ピス
トン等の焼き付け等を生じる「オイル上がり」という特
有の問題があり、スターリング冷凍機の性能及び信頼性
を低下させる原因となっていた。

【０００５】このようなピストンロッドの外周面に沿っ
たオイルやミストの上昇を防止するロッドシールとし
て、従来、ピストンロッドに対して外側から摺接し、オ
イルの掻き取りを行うリップシールというオイルシール
が、スターリング冷凍機のクランク室と、シリンダ等の
無潤滑部（バッファ空間、圧縮シリンダ、膨張シリンダ
等）との間に、配設されていた。

【０００６】さらに、従来、別のシール手段として、ス
ターリング冷凍機のクランク室と、シリンダ等の無潤滑
部との間に、一端がクランク室側のハウジング上面に溶
接され、他端がピストンロッドに溶接された金属ベロー
ズを利用したベローズシールという手段が配設されてい
た。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来のロッドシールで
は、リップシールでオイルの掻き落としやオイルミスト
に対するシールを行っている際に、ピストンロッドが横
ぶれすると、リップシールとピストンロッドに隙間が生
じ、この隙間からオイルやオイルミストが上昇して無潤
滑部であるシリンダ側に入り込でしまうという問題があ
った。

【０００８】又、クランク室及びシリンダー等の無潤滑
部には、夫々Ｈｅガス等の作動ガスが高圧で充填されて
いるが、クランク室及びシリンダー等の無潤滑部の間で
作動ガスが直接流通すると、シリンダー等の無潤滑部内
における作動ガスの圧力がクランク室の温度や圧力の変
化により左右されるから、圧縮シリンダ及び膨張シリン
ダにおける動作が不安定となり、スターリング冷凍機の
冷凍能力が低下する。しかし、このような作動ガスに対
するシールとしてはリップシールだけでは不十分であ
る。

【０００９】従来のベローズシールは、シール性能にお
いて優れているが、スターリング冷凍機を高速運転によ
り、その溶接取り付け箇所に応力が集中し、或いは繰り
返し応力による疲労で、比較的破損がしやすいという問
題があった。

【００１０】そこで、発明者等は、これらの従来のロッ
ドシールに係る従来の問題を解決するために、次の点を
具体的な課題とし、新規なシール機構の研究開発を鋭意
進めて来た結果、本発明を想到するに至った。（１）ピストンロッドの横ぶれよるオイルシールに隙間
が生じ、ここからオイルが無潤滑部に侵入することを防
止するために、横ぶれが生じないようにロッドシールを
確実に案内する。（２）ピストンロッドに沿ってオイルが上昇し無潤滑部
に入り込むオイル上がりを効果的に防止し信頼性、冷凍
機性能の向上を図るとともに、作動ガスに対しても十分
なガスシール機能を発揮させ、スターリング冷凍機にお
けるクランク室の圧力変化による作動部の動作への悪影
響を防止し、冷凍能力の低下を防止する。（３）シール機構を構成する各部品及びその取り付け構
造が簡単であり、メインテナンスもしやすく、特に、シ
ール機構の各部品の取り付け構造については、運転時に
際してもずれやがた等が生じることなく、しかも確実に
取り付けが可能である構成とする。（４）長期間の運転、或いは高速運転等の過酷な運転を
しても、破損しにくく、信頼性のある構造とし、メイン
テナンス頻度の低減し長寿命化を図る。

【００１１】

【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、クランク室を有するハウジングと、上記ク
ランク室の頂部に固定された圧縮シリンダ及び膨張シリ
ンダと、上記圧縮シリンダ及び膨張シリンダ内を往復動
し、作動ガスを圧縮及び膨張する圧縮ピストン及び膨張
ピストンと、上記クランク室内のクランクと連動し、上
記圧縮ピストン及び膨張ピストンに一端が連結された圧
縮ピストンロッド及び膨張ピストンロッドと、上記圧縮
ピストンロッド及び膨張ピストンロッドの夫々と上記ク
ランク室の頂部開口部との隙間をシールするオイルシー
ル機構とを備えて成るスターリング冷凍機において、上
記オイルシール機構は、シールハウジングを備え、該シ
ールハウジング内にリップシールを有するともに、Ｏリ
ングで弾力的に付勢されたガイドリングを有することを
特徴とするスターリング冷凍機を提供する。

【００１２】本発明は上記課題を解決するために、クラ
ンク室を有するハウジングと、上記クランク室の頂部に
固定されたシリンダと、上記シリンダ内を往復動するピ
ストンと、上記クランク室内のクランクと連動し、上記
ピストンに一端が連結されたピストンロッドと、上記ピ
ストンロッドと上記クランク室の頂部開口部との隙間を
シールするオイルシール機構とを備えて成るスターリン
グ冷凍機において、上記オイルシール機構は、シールハ
ウジングを備え、該シールハウジング内にリップシール
を有するともに、Ｏリングで弾力的に付勢されたガイド
リングを有することを特徴とするスターリング冷凍機を
提供する。

【００１３】上記シールハウジングは、上記クランク室
の頂部開口部に嵌合して装着され、その内面に下部拡径
部と上部拡径部とを有し、下部拡径部の内側に上記リッ
プシールがＣリングで支持されて装着されており、上部
拡径部の内側に上記Ｏリングで弾力的に付勢されたガイ
ドリングが装着されている構成としてもよい。

【００１４】上記Ｏリングで弾力的に付勢されたガイド
リングは蓋板がハウジングの上面に締着されることによ
り固定されている構成としてもよい。

【００１５】

【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。

【００１６】スターリング冷凍機１の鋳物で形成された
ハウジング２は、その内部は密閉状態に保持され、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。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、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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】圧縮シリンダ１７内を往復動する圧縮ピス
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からクランク室５の頂部
開口部を通して圧縮シリンダ１７へ伸びるように設けら
れている。クランク室５の頂部開口部５’と圧縮シリン
ダ１７との間に、オイルシール機構２２が取り付けら
れ、圧縮ピストンロッド２１とクランク室５の頂部開口
部（正確には開口部の内周縁）５’との隙間をシール
し、クランク室５からの油上がりを防止している。

【００２０】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内を往復摺動するピストン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。

【００２１】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からクランク室５の頂部開口部５’を通して膨張シリ
ンダ１８内に伸びるように設けられている。クランク室
５と膨張シリンダ１８との間に、オイルシール機構２８
が取り付けられ、膨張ピストンロッド２１とクランク室
５の頂部開口部（正確には開口部の内周縁）５’との隙
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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】オイルシール機構２８と膨張ピストン２５
との間の空間（オイルシール機構２２と圧縮ピストン１
９との間の空間についても同じ）は、バッファ空間（バ
ッファ室）４８と呼ばれている。バッファ空間４８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。

【００３１】本発明は以上のような構成において、特
に、圧縮ピストンロッド２１及び膨張ピストンロッド２
７（「ピストンロッド２１、２７」という。）に対する
オイルシール機構２２、２８の構成に特徴を有する。ス
ターリング冷凍機において、オイルシール機構２２、２
８が取り付けられた状態は、図２において示されてい
る。

【００３２】図４は、本発明に係るオイルシール機構２
２、２８をより詳細を説明する図であり、図４（ａ）
は、本発明に係るオイルシール機構２２、２８のピスト
ンロッド２１、２７の軸心に沿った縦断面図であり、図
２中のオイルシール機構２２の構成及びその取り付け状
態を拡大して示しており、図４（ｂ）は、図４（ａ）の
Ａ−Ａ断面図を示している。

【００３３】ところで、オイルシール機構２２とオイル
シール機構２８は、その取り付けられる配置は、オイル
シール機構２２は圧縮シリンダ１７側に取り付けられて
いるるのに対して、オイルシール機構２８は膨張シリン
ダ１８側に取り付けられている点では相違するが、その
構造及び取り付け構造は同じである。従って、オイルシ
ール機構２２とオイルシール機構２８の構造及びその取
り付け構造を、図４（ａ）で共通して説明する。オイル
シール機構２２及びオイルシール機構２８の構成に係る
符号は併記する。

【００３４】図２、図４（ａ）において、オイルシール
機構２２、２８は、大径部５２と小径部５３から成る略
円筒状のシールハウジング５４を有する。このシールハ
ウジング５４の大径部５２は、圧縮シリンダ１７及び膨
張シリンダ１８に対応するスターリング冷凍機１のハウ
ジング２の開口部５５に嵌合して載置され、座部１４を
上方から係合させ、これをボルト１６でハウジング２に
ねじ止めする。これにより、シールハウジング５４の大
径部５２は、締着され、シールハウジング５４は、圧縮
シリンダ１７、膨張シリンダ１８内に装着される。

【００３５】シールハウジング５４の小径部５３の下部
内面には、内径が拡大した下部拡径部６２が形成されて
おり、この下部拡径部６２内に環状のリップシール６３
がピストンロッド２１、２７に貫通されて嵌合するよう
に装入される。下部拡径部６２の下部内面の環状溝にＣ
リング６４が装着されており、リップシール６３を、下
部拡径部６２の上面に当接するように、下から支持す
る。

【００３６】リップシール６３は、このような取り付け
構造であるから、運転時にピストンロッド２１、２７が
リップシール６３に対して摺動しても、環状のリップシ
ール６３は下部拡径部６２内で、ぐらつきやがた付き等
が生じることなくしっかりと取り付けられる。

【００３７】そして、シールハウジング５４の小径部５
３の上部内面には、内径が拡大した上部拡径部５６が形
成されており、上部拡径部５６の中心にピストンロッド
用の開口５７が形成されている。この開口５７を通し
て、圧縮ピストンロッド２１、２７が挿通されている。

【００３８】このピストンロッド２１、２７に嵌合する
ように、ガイドリング５８が上部拡径部５６内に装入さ
れ、さらに、ガイドリング５８の外側にＯリング５９が
装着される。このＯリング５９は、ガイドリング５８を
ピストンロッド２１、２７に押圧するように、ガイドリ
ング５８に弾力（テンション）を付与している。ガイド
リング５８及びＯリング５９の上方から環状の蓋板６０
が、小径部５３の上面に載置され、ねじ６１で締着され
る。

【００３９】このような取り付け構造により、ガイドリ
ング５８及びＯリング５９は、上部拡径部５６内に、簡
単な構造であるが、しっかりとシールハウジング５４内
に装着されるから、運転時にガイドリング５８が往復動
するピストンロッド２１に対して摺接しても、ぐらつき
やがた付き等が生じることない。

【００４０】そして、Ｏリング５９は、ガイドリング５
８に対してピストンロッド２１、２７を押圧するよう
に、弾力を付与しているから、ピストンロッド２１、２
７に横ぶれする力が作用し、ぐらついたり、がたついた
りしても、ピストンロッド２１、２７をしっかりと保持
して案内するので、横ぶれが防止され、横ぶれによるリ
ップシール６３からシール機能が低下するようなことは
防止され、シール性能を向上する。

【００４１】要するに、本発明に係るスターリング冷凍
機のオイルシール機構２１、２２の特徴は、シールハウ
ジング５４の小径部５３の下部拡径部６２内にリップシ
ール６３を装着するとともに、小径部５３の上部拡径部
５６内にガイドリング５８及びガイドリング５８を外側
から弾力で付勢するＯリング５９を装着したので、ガイ
ドリング５８でピストンロッド２１、２７を横ぶれを生
じさせることなく案内し、横ぶれによるリップシール６
３のシール機能の低下を防止する。

【００４２】（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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】スターリング冷凍機１の動作中、ピストン
ロッド２１、２７が上下動すると、オイルシール機構２
２、２８は、ピストンロッド２１、２７を案内するとと
もに、シールを行う。特に、スターリング冷凍機１で
は、上述の通り、オイルがピストンロッド２１、２７の
表面を伝わって上昇し、バッファ空間４８や圧縮シリン
ダ１７、膨張シリンダ１８等の無潤滑部内に入り込み、
焼き付け等生じる、いわゆる「オイル上がり」が問題と
なる。

【００５０】又、リップシール６３でオイルの掻き落と
しやオイルミストに対するシールを行っている際に、ピ
ストンロッド２１、２７が横ぶれすると、リップシール
６３とピストンロッド２１、２７の間に隙間が生じ、こ
の隙間からオイルやオイルミストが上昇してシリンダ等
の無潤滑部内に入り込でしまうという問題も生じる。

【００５１】しかしながら、本発明に係るスターリング
冷凍機１のオイルシール機構２１、２２は、シールハウ
ジング５４の下部拡径部６２内にリップシール６３を設
け、ピストンロッド２１、２７の外面に対してシールを
行うとともに、シールハウジング５４の上部拡径部５６
の内面に、Ｏリング５９で弾力が付与されたガイドリン
グ５８が装着され、これがピストンロッド２１、２７を
安定的に案内し、且つシールを行う構成である。

【００５２】従って、ピストンロッド２１、２７の表面
に沿って上がってくるオイル、オイルミストは、リップ
シール６３で掻き落とされ、又その上昇が阻止される。
その際に、ピストンロッド２１、２７に横ぶれが生じる
力が作用しても、Ｏリング５９で外側から弾力で付勢さ
れたガイドリング５８によりその横ぶれが防止されるの
で、リップシール６３のシール機能が十分発揮できる。
さらに、Ｏリング５９により弾力が付勢されたガイドリ
ング５８は、リップシール６３で捕捉できないオイルや
オイルミストの無潤滑部への侵入を阻止する。

【００５３】又、このガイドリング５８は、クランク室
５とシリンダ等の無潤滑部との間の作動ガスの流通を阻
止するガスシールとしても機能し、クランク室内の温度
の変化等による作動ガスの圧力の変化があっても、シリ
ンダ等無潤滑部へ影響することを防止するから、スター
リング冷凍機１の冷凍能力の低下が生じない。

【００５４】このように、本発明に係るスターリング冷
凍機のオイルシール機構２２、２８は、リップシール６
３はシールを行い、一方、Ｏ−リングで外側から弾力で
付勢されたガイドリング５８は、ピストンロッド２１、
２７の案内をするという夫々の機能を発揮しながら、か
つシール及び案内ガイドリング５８はピストンロッド２
１、２７の横ぶれを防止して、リップシール６３はシー
ルの機能低減を防止するという、相乗的な機能を発揮す
るものである。

【００５５】従って、本発明のオイルシール機構は、シ
ール機構２２、２８は、全体として、オイルシールとし
ても、ガスシールとしてもそのシール効果はきわめて大
きい。

【００５６】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。

【００５７】

【発明の効果】以上のとおり構成から成るシール機構を
有する本発明に係るスターリング冷凍機によれば、次の
ような効果が相乗的に生じる。（１）リップシールに加えて、Ｏリングで弾力の付与さ
れたガイドリングを設けピストンロッドを案内且つシー
ルすることにより、ピストンロッドに沿ってオイルが上
昇し無潤滑部入り込むオイル上がりを効果的に防止す
る。特に、リップシールにおいてピストンロッドが横ぶ
れすることを防止し、横ぶれの際のリップシールからの
オイルの通過を阻止する。

【００５８】（２）Ｏリングで外側からピストンロッド
に対して押圧する方向に弾力の付与されたガイドリング
を設けることにより、作動ガスに対しても十分なシール
性能を発揮させ、スターリング冷凍機の冷凍能力が向上
する。

【００５９】（３）シール機構を構成する各部品及びそ
の取り付け構造が簡単であるから、製作、メインテナン
スもしやすい。又、長期間の運転、或いは高速運転等の
過酷な運転をしても、破損しにくく、信頼性が向上し、
メインテナンス頻度も低減し、長寿命化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【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。

【図２】図１のスターリング冷凍機の要部を示す図であ
る。

【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。

【図４】本発明に係るスターリング冷凍機のシール機構
を説明する図である。

【符号の説明】

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８、９コンロッド１０、１１クロスガイドヘッド１２、１３クランク部１４座部１５シリンダブロック１６ボルト１７圧縮シリンダ１８膨張シリンダ１９圧縮ピストン２０上方空間（圧縮空間）高温室２１圧縮ピストンロッド２２圧縮ピストンロッドのオイルシール機構２３内側シリンダ２４冷却用熱交換器の内筒２５膨張ピストン２６上方空間（膨張空間）が低温室２７膨張ピストンロッド２８膨張ピストンロッドのオイルシール機構２９放熱用熱交換器（高温側熱交換器）３０再生器３１冷却用熱交換器（低温側熱交換器）３２マニホールド（作動ガス用の流路）３３連通孔３４放熱用熱交換ハウジング３５熱交換器筒の内面の作動ガス流路用の細溝３６放熱フィン３７熱交換器筒３８放熱用熱交換ハウジング放熱フィンとの間の放
熱路３９蓋板４０冷却水路４１入口４２放熱路に冷却水の流入口４３冷却水路の流出口４４冷却用熱交換ハウジング４５冷却用熱交換ハウジングの内面の複数の細溝４６作動ガス流路４７冷却フィン４８バッファ空間（バッファ室）４９管５１バッファタンク５２大径部５３小径部５４、６５シールハウジング５５ハウジングの開口部５６上部拡径部５７ピストンロッド用の開口５８、６７ガイドリング５９Ｏリング６０蓋板６１ねじ６２下部拡径部６３リップシール６４Ｃリング６６ピストンロッド６８オイルシール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西川剛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)発明者井上英之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)発明者板橋真也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)発明者加藤哲也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)発明者小笠原弘丞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Ｆターム(参考） 3H003 AA02 AC03 BC02 CB02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】クランク室を有するハウジングと、上
記クランク室の頂部に固定された圧縮シリンダ及び膨張
シリンダと、上記圧縮シリンダ及び膨張シリンダ内を往
復動し、作動ガスを圧縮及び膨張する圧縮ピストン及び
膨張ピストンと、上記クランク室内のクランクと連動
し、上記圧縮ピストン及び膨張ピストンに一端が連結さ
れた圧縮ピストンロッド及び膨張ピストンロッドと、上
記圧縮ピストンロッド及び膨張ピストンロッドの夫々と
上記クランク室の頂部開口部との隙間をシールするオイ
ルシール機構とを備えて成るスターリング冷凍機におい
て、上記オイルシール機構は、シールハウジングを備え、該
シールハウジング内にリップシールを有するともに、Ｏ
リングで弾力的に付勢されたガイドリングを有すること
を特徴とするスターリング冷凍機。
【請求項２】クランク室を有するハウジングと、上
記クランク室の頂部に固定されたシリンダと、上記シリ
ンダ内を往復動するピストンと、上記クランク室内のク
ランクと連動し、上記ピストンに一端が連結されたピス
トンロッドと、上記ピストンロッドと上記クランク室の
頂部開口部との隙間をシールするオイルシール機構とを
備えて成るスターリング冷凍機において、上記オイルシール機構は、シールハウジングを備え、該
シールハウジング内にリップシールを有するともに、Ｏ
リングで弾力的に付勢されたガイドリングを有ることを
特徴とするスターリング冷凍機。
【請求項３】上記シールハウジングは、上記クラン
ク室の頂部開口部に嵌合して装着され、その内面に下部
拡径部と上部拡径部とを有し、下部拡径部の内側に上記
リップシールがＣリングで支持されて装着されており、
上部拡径部の内側に上記Ｏリングで弾力的に付勢された
ガイドリングが装着されてい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冷凍機。
【請求項４】上記Ｏリングで弾力的に付勢されたガ
イドリングは蓋板がハウジングの上面に締着されること
により固定されていることを特徴とする請求項３記載の
スターリング冷凍機。