JP2785780B2 - Stirling refrigerator and method of manufacturing the same - Google Patents
Stirling refrigerator and method of manufacturing the sameInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/001—Gas cycle refrigeration machines with a linear configuration or a linear motor
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- Compressor (AREA)
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮機と膨張機と
が連結管によって連結されて成るスターリング冷凍機及
びその製造方法に係り、特に、膨張機における連結管の
接続部分の構造及びその構造を得るための製造方法に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a Stirling refrigerating machine in which a compressor and an expander are connected by a connecting pipe and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a structure of a connecting portion of the connecting pipe in the expander and its structure. The present invention relates to a production method for obtaining
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、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、例えば特公平７−３５９
３４号公報に開示されているフリーディスプレーサ型ス
ターリング冷凍機が知られている。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が連結管によって連結されて
構成される。2. Description of the Related Art Conventionally, as one type of a small refrigerator that generates cryogenic temperature, for example, Japanese Patent Publication No. 7-359.
A free displacer type Stirling refrigerator disclosed in Japanese Patent Publication No. 34-34 is known. This refrigerator is configured such that a compressor that compresses refrigerant gas and an expander that expands refrigerant gas discharged from the compressor are connected by a connection pipe.
【０００３】上記膨張機は、先端部分がコールドヘッド
に形成された有底円筒状のシリンダと、該シリンダの内
部に往復移動可能に嵌挿され、このシリンダとの間で膨
張室を形成するフリーディスプレーサとを備えている。
そして、シリンダの基端部分に連結管が接続されてお
り、圧縮機で発生する所定周期の圧力波が連結管により
シリンダ内部に作用し、これによってフリーディスプレ
ーサがシリンダ内で往復移動し、上記膨張室で冷媒を膨
張させることによってコールドヘッドに極低温レベルの
寒冷を生じさせる。[0003] The above-mentioned expander is a free-standing cylinder which is reciprocally fitted into a bottomed cylindrical cylinder having a tip portion formed in a cold head and reciprocally moves inside the cylinder. And a displacer.
A connecting pipe is connected to a base end portion of the cylinder, and a pressure wave of a predetermined cycle generated in the compressor acts on the inside of the cylinder by the connecting pipe, whereby the free displacer reciprocates in the cylinder, and the expansion occurs. A cryogenic level of refrigeration is created in the coldhead by expanding the refrigerant in the chamber.
【０００４】また、上記シリンダに対する連結管の接続
構造について説明すると、例えば図７に示すように、シ
リンダ(a) の基端部(b) の側面に連結管接続フランジ
(c) を介して連結管(d) が接続されている。詳しくは、
連結管(d) の一端部が接合された連結管接続フランジ
(c) とシリンダ基端部(b) の側面との合せ面の間にＯリ
ング等のシール部材(e) が介設された状態で、該連結管
接続フランジ(c) がシリンダ基端部(b) に、ねじ(f,f,
…) 等の手段によって取付けられている。これにより、
この連結管(d) の接続部分での冷媒漏れを防止しながら
連結管(d) がシリンダ(a) に接続されている。尚、この
図７における(g) はフリーディスプレーサ、(h) は該フ
リーディスプレーサ(g) を弾性支持するディスプレーサ
スプリングである。The connection structure of the connecting pipe to the cylinder will be described. For example, as shown in FIG. 7, a connecting pipe connecting flange is provided on the side face of the base end (b) of the cylinder (a).
The connecting pipe (d) is connected via (c). For more information,
Connecting pipe connection flange with one end of connecting pipe (d) joined
With the sealing member (e) such as an O-ring interposed between the mating surface of (c) and the side surface of the cylinder base end (b), the connecting pipe connection flange (c) is attached to the cylinder base end. In (b), screws (f, f,
…) Etc. This allows
The connecting pipe (d) is connected to the cylinder (a) while preventing refrigerant leakage at the connecting portion of the connecting pipe (d). In FIG. 7, (g) is a free displacer, and (h) is a displacer spring for elastically supporting the free displacer (g).
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな連結管(d) の接続構造では、シール部材(e) を介在
させるための連結管接続フランジ(c) を要し、また、こ
の連結管接続フランジ(c) をねじ止めするために、この
連結管接続フランジ(c) 及びシリンダ基端部(b)に、ね
じ止めを行う際の締め付けトルクに絶え得る所定の肉厚
が必要になる。このため、この連結管(d) の接続部分の
部品点数の削減やこの部分の小型化を図ることは難し
く、構造の複雑化及び膨張機全体としての重量の増大を
招いてしまっていた。However, such a connection structure for connecting pipes (d) requires a connecting pipe connecting flange (c) for interposing a sealing member (e), and also requires the connecting pipe. In order to screw the connection flange (c), the connecting pipe connection flange (c) and the cylinder base end (b) need to have a predetermined thickness that can be reduced to a tightening torque at the time of screwing. For this reason, it is difficult to reduce the number of parts in the connecting portion of the connecting pipe (d) and to reduce the size of this portion, resulting in a complicated structure and an increase in the weight of the expander as a whole.
【０００６】本発明は、これらの点に鑑みてなされたも
のであって、その目的は、スターリング冷凍機の膨張機
に対する連結管の接続部分の部品点数の削減による構造
の簡素化及び小型化による膨張機全体としての重量の軽
減を図ることにある。The present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to simplify the structure and reduce the size by reducing the number of parts of the connecting portion of the connecting pipe to the expander of the Stirling refrigerator. An object of the present invention is to reduce the weight of the entire expander.
【０００７】[0007]
【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、本発明が講じた手段は、連結管の先端部に接続部
材を備えさせ、この接続部材を膨張機の開口縁に嵌合さ
せた状態でこれらを溶接により一体的に溶着固定した。
具体的に、請求項１記載の発明は、先端部が閉塞された
筒状のシリンダ(30)内にフリーディスプレーサ(31)が往
復動自在に挿通された膨張機(2) と圧縮機(1)とが連結
管(9) によって連結され、圧縮機(1) で圧縮した冷媒を
連結管(9) により膨張機(2) に供給し、フリーディスプ
レーサ(31)の往復動によりシリンダ(30)の先端部におい
て冷媒を膨張させて寒冷を発生するスターリング冷凍機
を前提としている。そして、上記シリンダ(30)の基端部
に、連結管(9) よりも大径の接続孔(39b) を有する連結
部(39)を設ける一方、上記連結管(9) の一端部に接続部
材(44)を取付ける。また、該接続部材(44)に、連結部(3
9)の接続孔(39b) と略同形状に形成されて該接続孔(39
b) に挿入される嵌合部(44d) と、該嵌合部(44d) の背
面(44f) から前面(44g) に亘る連通孔(44a) とを備えさ
せ、上記嵌合部(44d)の背面(44f) に連結管(9) を接続
する。そして、上記接続部材(44)の嵌合部(44d) の背面
(44f) とシリンダ(30)の連結部(39)の端面(39c) とが略
面一となるように、接続部材(44)を接続孔(39b) に挿入
した状態で、嵌合部(44d) の背面(44f)と連結部(39)の
端面(39c) とをその全周に亘って溶接により一体的に溶
着固定した構成としている。Means for Solving the Problems In order to achieve the above-mentioned object, a means taken by the present invention is to provide a connecting member at a distal end portion of a connecting pipe and fit the connecting member to an opening edge of an expander. In this state, they were integrally welded and fixed by welding.
Specifically, the invention according to claim 1 is characterized in that the expander (2) and the compressor (1) have a free displacer (31) reciprocally inserted into a cylindrical cylinder (30) having a closed distal end. ) Is connected by a connecting pipe (9), the refrigerant compressed by the compressor (1) is supplied to the expander (2) by the connecting pipe (9), and the cylinder (30) is reciprocated by the free displacer (31). It is premised on a Stirling refrigerating machine that generates a cold by expanding a refrigerant at a tip portion of the refrigerating machine. A connecting portion (39) having a connection hole (39b) having a diameter larger than that of the connecting tube (9) is provided at the base end of the cylinder (30), while being connected to one end of the connecting tube (9). Attach the member (44). The connecting member (44) has a connecting portion (3
9) is formed in substantially the same shape as the connection hole (39b).
b), and a communication hole (44a) extending from the back surface (44f) to the front surface (44g) of the fitting portion (44d). Connect the connecting pipe (9) to the back (44f) of the pipe. Then, the back surface of the fitting portion (44d) of the connection member (44)
With the connecting member (44) inserted into the connecting hole (39b), the fitting portion (44f) and the end surface (39c) of the connecting portion (39) of the cylinder (30) are substantially flush with each other. 44d) and the end face (39c) of the connecting portion (39) are integrally welded and fixed over the entire periphery thereof by welding.
【０００８】このような構成により、スターリング冷凍
機の駆動時には、圧縮機(1) で圧縮した冷媒が連結管
(9) により膨張機(2) に供給され、該膨張機(2) におい
てフリーディスプレーサ(31)が往復動することによりシ
リンダ(30)の先端部で冷媒が膨張して寒冷が発生する。
また、連結管(9) を膨張機(2) に接続する際には、連結
管(9) の一端部に取付けられた接続部材(44)がシリンダ
(30)の接続部(39)に挿入され、この接続部材(44)の嵌合
部(44d) の背面(44f) と連結部(39)の端面(39c)とを略
面一とし、この嵌合部(44d) の背面(44f) と連結部(39)
の端面(39c) とをその全周に亘って溶接により一体的に
溶着固定する。これにより、膨張機(2) に対する連結管
(9) の接続部分の部品点数の削減及び小型化が図れるこ
とになる。[0008] With this configuration, when the Stirling refrigerator is driven, the refrigerant compressed by the compressor (1) is connected to the connecting pipe.
The refrigerant is supplied to the expander (2) by (9), and the free displacer (31) reciprocates in the expander (2), whereby the refrigerant expands at the distal end of the cylinder (30), and cold occurs.
When connecting the connecting pipe (9) to the expander (2), the connecting member (44) attached to one end of the connecting pipe (9) is connected to the cylinder.
(30), and the back surface (44f) of the fitting portion (44d) of the connecting member (44) and the end surface (39c) of the connecting portion (39) are substantially flush with each other. Back (44f) of mating part (44d) and connecting part (39)
The end face (39c) is integrally welded and fixed over the entire circumference by welding. As a result, the connecting pipe to the expander (2) is
(9) It is possible to reduce the number of parts and the size of the connection portion.
【０００９】請求項２記載の発明は、上記請求項１記載
のスターリング冷凍機において、接続孔(39b) をシリン
ダ(30)の軸方向に向って開放し、接続部材(44)を、接続
孔(39b) に対してシリンダ(30)の軸方向に沿って挿入し
た構成としている。According to a second aspect of the present invention, in the Stirling refrigerator according to the first aspect, the connection hole (39b) is opened in the axial direction of the cylinder (30), and the connection member (44) is connected to the connection hole (44). (39b) is inserted along the axial direction of the cylinder (30).
【００１０】この構成により、シリンダ(30)に対する冷
媒の導入方向とフリーディスプレーサ(31)の往復動方向
が一致することになるので、シリンダ(30)への導入部分
において冷媒の流線の方向が変化することがない。従っ
て、該冷媒に圧力損失が生じることは殆どなく、冷凍効
率を高く維持することができる。With this configuration, the direction of introduction of the refrigerant to the cylinder (30) and the direction of reciprocation of the free displacer (31) coincide with each other. Does not change. Therefore, pressure loss hardly occurs in the refrigerant, and high refrigeration efficiency can be maintained.
【００１１】請求項３記載の発明は、上記請求項２記載
のスターリング冷凍機において、接続部材(44)に、嵌合
部(44d) よりも前面側に位置するスプリング支持部(44
b) を備えさせ、フリーディスプレーサ(31)を、このス
プリング支持部(44b) によりディスプレーサスプリング
(32)を介して弾性支持した構成としている。According to a third aspect of the present invention, in the Stirling refrigerating machine according to the second aspect, the connecting member (44) has a spring supporting portion (44) located on the front side of the fitting portion (44d).
b), and the free displacer (31) is displaced by the spring support (44b).
It is configured to be elastically supported via (32).
【００１２】この構成により、連結管(9) を膨張機(2)
に連結するための部材である接続部材(44)をディスプレ
ーサスプリング(32)の一端を支持する部材として兼用で
き、これによっても部品点数の削減を図ることができ、
更なる構成の簡素化及び軽量化が図れる。With this structure, the connecting pipe (9) is connected to the expander (2).
The connection member (44), which is a member for connecting to the displacer spring (32), can also be used as a member for supporting one end of the displacer spring (32), which can also reduce the number of parts,
Further simplification and weight reduction of the configuration can be achieved.
【００１３】請求項４記載の発明は、先端部が閉塞され
た筒状のシリンダ(30)内にフリーディスプレーサ(31)が
往復動自在に挿通された膨張機(2) と圧縮機(1) とが連
結管(9) によって連結され、圧縮機(1) で圧縮した冷媒
を連結管(9) により膨張機(2) に供給し、フリーディス
プレーサ(31)の往復動によりシリンダ(30)の先端部にお
いて冷媒を膨張させて寒冷を発生するスターリング冷凍
機の製造方法を前提とする。そして、上記連結管(9) の
一端部に取付けられ、該連結管(9) に接続される背面(4
4f) から前面(44g) に亘る連通孔(44a) を有する接続部
材(44)のスプリング支持部(44b) に、ディスプレーサス
プリング(32)を介してフリーディスプレーサ(31)を弾性
支持させ、その後、シリンダ(30)の基端部において該シ
リンダ(30)の軸線方向に開放された接続孔(39b) より、
フリーディスプレーサ(31)をシリンダ(30)の先端側に向
って挿入して接続孔(39b) に接続部材(44)の嵌合部(44
d)を嵌合させて、該嵌合部(44d) の背面(44f) と接続孔
(39b) の縁部(39c) とを略面一とした後、この嵌合部(4
4d) の背面(44f) と接続孔(39b) の縁部(39c) とをＴＩ
Ｇ溶接により一体的に溶着する方法としている。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an expander (2) and a compressor (1) in which a free displacer (31) is reciprocally inserted into a cylindrical cylinder (30) having a closed end. Are connected by a connecting pipe (9), the refrigerant compressed by the compressor (1) is supplied to the expander (2) by the connecting pipe (9), and the free displacer (31) reciprocates to move the cylinder (30). The method is based on a method of manufacturing a Stirling refrigerator that generates cold by expanding a refrigerant at a tip portion. And, it is attached to one end of the connecting pipe (9) and connected to the connecting pipe (9).
A free displacer (31) is elastically supported via a displacer spring (32) on a spring support (44b) of a connecting member (44) having a communication hole (44a) extending from 4f) to a front surface (44g). A connection hole (39b) opened in the axial direction of the cylinder (30) at the base end of the cylinder (30),
Insert the free displacer (31) toward the distal end of the cylinder (30), and fit the fitting (44) of the connecting member (44) into the connecting hole (39b).
d) and the back surface (44f) of the fitting portion (44d) and the connection hole
After making the edge (39c) of (39b) substantially flush with the edge (39c), this fitting portion (4
4d) with the back (44f) and the edge (39c) of the connection hole (39b)
The welding is performed integrally by G welding.
【００１４】このような方法により、上述した請求項１
記載の発明と同様に、膨張機(2) に対する連結管(9) の
接続部分の部品点数の削減及び小型化が図れることにな
る。According to such a method, the above-described claim 1 is provided.
As in the case of the described invention, the number of parts and the size of the connecting portion of the connecting pipe (9) to the expander (2) can be reduced.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面に
基いて説明する。図１及び図２は本実施形態に係るスタ
ーリング冷凍機用の圧縮機(1) 及び膨張機(2) を夫々示
している。先ず、圧縮機(1) について説明する。この圧
縮機(1) はピストン対向型のリニアモータ圧縮機で成っ
ており、密閉円筒状のケーシング(3) を有し、このケー
シング(3) の内部に、シリンダ部材(4) が配設されてい
る。また、上記ケーシング(3)は、両端が開放された円
筒体(3a)と、該円筒体(3a)両端の開放部を閉塞する円板
状の閉塞板(3b,3b) とを備えて成る。また、シリンダ部
材(4) は、純鉄で構成され、ケーシング(3) の内壁に固
定された外筒(4a)と、該外筒(4a)の内側に所定間隔を存
した位置に配設された内筒(4b)とがドーナツ状の連結部
(4c)によって連結されて成っており、この外筒(4a)と内
筒(4b)との間にシリンダ部材(4) と同心の円筒状の凹陥
部(4d)が形成されている。また、上記内筒(4b)は本来の
シリンダとなる部分であって、その中心部がピストン挿
通孔(5) に形成されている。Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 and 2 show a compressor (1) and an expander (2) for a Stirling refrigerator according to the present embodiment, respectively. First, the compressor (1) will be described. The compressor (1) is a piston-facing linear motor compressor, has a closed cylindrical casing (3), and a cylinder member (4) is disposed inside the casing (3). ing. Further, the casing (3) includes a cylindrical body (3a) having both ends opened, and disc-shaped closing plates (3b, 3b) for closing open portions at both ends of the cylindrical body (3a). . The cylinder member (4) is made of pure iron, and is provided at an outer cylinder (4a) fixed to the inner wall of the casing (3) and at a position inside the outer cylinder (4a) at a predetermined interval. Donut-shaped connecting part with the inner cylinder (4b)
(4c), a cylindrical recess (4d) concentric with the cylinder member (4) is formed between the outer cylinder (4a) and the inner cylinder (4b). Further, the inner cylinder (4b) is a part which becomes an original cylinder, and the center thereof is formed in the piston insertion hole (5).
【００１６】そして、このシリンダ内筒(4b)のピストン
挿通孔(5) には、ピストン(6,6) が図１における左右両
側から夫々挿入され、この両ピストン(6,6) 間でシリン
ダ内筒(4b)により囲まれた部分が圧縮室(7) に形成され
ている。また、ピストン(6)の外径寸法はシリンダ内筒
(4b)の内径寸法よりも僅かに小径に形成されており、こ
の両者間に例えば１０μｍ程度の小間隙が形成されてい
て、この小間隙がクリアランスシール若しくは流体シー
ルによってシールされて圧縮室(7) の気密性を確保する
ようになっている。また、本形態では、ピストン(6) の
外周面にシール材(6a)が設けられている。A piston (6, 6) is inserted into the piston insertion hole (5) of the cylinder inner cylinder (4b) from each of the left and right sides in FIG. 1, and a cylinder is inserted between the pistons (6, 6). A portion surrounded by the inner cylinder (4b) is formed in the compression chamber (7). The outer diameter of the piston (6) is
(4b) is formed to have a slightly smaller diameter than the inner diameter thereof, and a small gap of, for example, about 10 μm is formed between the two, and this small gap is sealed by a clearance seal or a fluid seal to form the compression chamber (7). ) Airtightness. Further, in the present embodiment, a sealing material (6a) is provided on the outer peripheral surface of the piston (6).
【００１７】また、このシリンダ部材(4) にはピストン
挿通孔(5) から半径方向に延びるガス通路(8) が形成さ
れ、該ガス通路(8) の内端は上記圧縮室(7) に開口し、
該ガス通路(8) はケーシング(3) の外周面に接続された
連結管(9) の内部通路(9a)に連通されて該連結管(9) を
介して圧縮機(1) と上記膨張機(2) とが接続されてい
る。A gas passage (8) extending in a radial direction from the piston insertion hole (5) is formed in the cylinder member (4), and an inner end of the gas passage (8) is connected to the compression chamber (7). Opening,
The gas passage (8) communicates with an internal passage (9a) of a connecting pipe (9) connected to the outer peripheral surface of the casing (3), and communicates with the compressor (1) through the connecting pipe (9). Machine (2) is connected.
【００１８】そして、上記各ピストン(6,6) は、該ピス
トン(6,6) を往復駆動するリニアモータ(10,10) に駆動
連結されている。即ち、この各リニアモータ(10,10)
は、永久磁石(11)とコイル(12)とを備えて成っている。
上記永久磁石(11)は、上記シリンダ部材(4) の内筒(4b)
の外周面に外嵌合された円筒状磁石で成っている。これ
によって、この永久磁石(11)により純鉄でなるシリンダ
部材(4) を継鉄部として磁気回路が形成されてその周辺
部に所定強度の磁界が形成される。また、上記各ピスト
ン(6) は、略逆カップ状のボビン(13)に一体的に支持さ
れている。詳しくは、このボビン(13)は、円筒状のボビ
ン本体部(20)と、該ボビン本体部(20)の一側縁（図１に
おける左右外側縁）に設けられた円盤状のピストン取付
部(21)とを備えている。そして、上記ボビン本体部(20)
における外周面の一部で、上記永久磁石(11)と対向した
位置には、その外径寸法がその他の部分よりも小径とさ
れたコイル巻付部(13a) に形成され、このコイル巻付部
(13a) にコイル(12)が巻き付けられて、該コイル(12)が
上記磁気回路の磁界内に位置されている。The pistons (6, 6) are drivingly connected to linear motors (10, 10) for reciprocatingly driving the pistons (6, 6). That is, each linear motor (10,10)
Has a permanent magnet (11) and a coil (12).
The permanent magnet (11) is an inner cylinder (4b) of the cylinder member (4).
Is formed of a cylindrical magnet externally fitted on the outer peripheral surface. As a result, a magnetic circuit is formed by the permanent magnet (11) using the cylinder member (4) made of pure iron as a yoke portion, and a magnetic field of a predetermined strength is formed around the periphery. The pistons (6) are integrally supported by a substantially inverted cup-shaped bobbin (13). Specifically, the bobbin (13) includes a cylindrical bobbin main body (20) and a disc-shaped piston mounting portion provided on one side edge (left and right outer edges in FIG. 1) of the bobbin main body (20). (21). And the bobbin main body (20)
In a part of the outer peripheral surface of the above, at a position facing the permanent magnet (11), a coil winding part (13a) having an outer diameter smaller than that of the other part is formed. Department
A coil (12) is wound around (13a), and the coil (12) is located in the magnetic field of the magnetic circuit.
【００１９】また、ケーシング(3) の閉塞板(3b)には電
流導入端子(26,26) が設けられており、コイル(12)に電
流を供給するためのリード線の一端がこの電流導入端子
(26,26) に接続されている。A current introducing terminal (26, 26) is provided on the closing plate (3b) of the casing (3), and one end of a lead wire for supplying an electric current to the coil (12) is connected to the current introducing terminal. Terminal
(26,26).
【００２０】また、上記各ピストン(6,6) の内部には、
スプリング取付け座(16a) を有するスプリング取付け部
材(16)が挿入されており、ピストン(6) の先端部には、
該ピストン(6) の軸方向に亘って貫通孔が、スプリング
取付け部材(16)にはそれに対応して雌ねじが夫々形成さ
れており、ピストン(6) の先端側からねじ(N) が螺合さ
れることによりスプリング取付け部材(16)がピストン
(6) に一体的に組付けられている。また、ケーシング
(3) の閉塞板(3b)におけるピストン(6) に対向する中央
部分には上記と同形状のスプリング取付け座(3d)が突設
されており、この各スプリング取付け座(16a,3d)に亘っ
て、ピストン(6) をシリンダ部材(4) 内で往復動可能に
弾性支持するスプリング(14)が配設されている。In each of the pistons (6, 6),
A spring mounting member (16) having a spring mounting seat (16a) is inserted, and at the tip of the piston (6),
A through hole is formed in the axial direction of the piston (6), and a female screw is formed in the spring mounting member (16) correspondingly. A screw (N) is screwed into the piston (6) from the distal end side. The spring mounting member (16) is
(6) is integrated. Also the casing
A spring mounting seat (3d) having the same shape as above is projected from a central portion of the closing plate (3b) of the (3) facing the piston (6), and each of the spring mounting seats (16a, 3d) is protruded. A spring (14) elastically supports the piston (6) so as to reciprocate in the cylinder member (4).
【００２１】このようにして圧縮機構が構成されてお
り、各ピストン(6,6) の質量やスプリング(14)のばね定
数で決まる固有振動数に対応した所定周波数（例えば５
０Ｈｚ）の交流電流を両リニアモータ(10,10) のコイル
(12,12) に同期して通電することにより、両ピストン
(6,6) を上記固有振動数で互いに逆方向に往復動させ
て、圧縮室(7) で所定周期のガス圧を発生させるように
なっている。The compression mechanism is constructed in this manner, and has a predetermined frequency (for example, 5) corresponding to the natural frequency determined by the mass of each piston (6, 6) and the spring constant of the spring (14).
0Hz) AC current to the coils of both linear motors (10,10)
By energizing in synchronization with (12,12), both pistons
(6, 6) is reciprocated in the opposite direction at the above-mentioned natural frequency to generate a gas pressure of a predetermined cycle in the compression chamber (7).
【００２２】次に、上記連結管(9) により冷媒が供給さ
れる膨張機(2) について説明する。この膨張機(2) は、
図２に示すように、シリンダ(30)と、該シリンダ(30)の
内部に往復移動可能に嵌挿されたフリーディスプレーサ
(31)とを備えており、シリンダ(30)の外周囲が真空デュ
アー(34)によって覆われて構成されている。Next, the expander (2) to which the refrigerant is supplied by the connecting pipe (9) will be described. This expander (2)
As shown in FIG. 2, a cylinder (30) and a free displacer fitted reciprocally within the cylinder (30).
(31), and the outer periphery of the cylinder (30) is covered with a vacuum dewar (34).
【００２３】以下、各部材について説明する。シリンダ
(30)は、図３及び図４に示すように、直管で成るシリン
ダ本体(35)に対し、その先端部分にコールドヘッド(36)
が、基端部分にデュアー取付けフランジ(37)、放熱部材
(38)及び連結部を成す配管連結部材(39)が外嵌合されて
一体的に組付けられて成っている。Hereinafter, each member will be described. Cylinder
As shown in FIGS. 3 and 4, a cold head (36) is attached to the tip of the cylinder main body (35), as shown in FIGS.
However, the Dewar mounting flange (37) on the base end
(38) and a pipe connecting member (39) forming a connecting portion are externally fitted and integrally assembled.
【００２４】シリンダ本体(35)は、例えばステンレス製
であって、上記フリーディスプレーサ(31)よりも僅かに
大径に形成され両端部が開放された薄肉の直管で成り、
外径寸法及び内径寸法は、その長手方向に亘って均一に
形成されている。The cylinder body (35) is made of, for example, stainless steel, and is formed of a thin straight pipe having a slightly larger diameter than the free displacer (31) and open at both ends.
The outer diameter and the inner diameter are formed uniformly over the longitudinal direction.
【００２５】コールドヘッド(36)は、本冷凍機の駆動に
伴って寒冷を発生する部分を構成するものであって、熱
伝導率の高い材料（例えば銅）で形成された有底円筒状
の部材で成っている。そして、その内径寸法は、上記シ
リンダ本体(35)の外径寸法に略一致しており、シリンダ
本体(35)の先端部に外嵌合されている。つまり、このコ
ールドヘッド(36)によってシリンダ本体(35)の先端部が
閉塞され、図２の如く、この先端部分においてコールド
ヘッド(36)とフリーディスプレーサ(32)との間で膨張室
(30a) が形成されている。The cold head (36) constitutes a portion that generates cold when the refrigerator is driven, and has a bottomed cylindrical shape made of a material having high thermal conductivity (eg, copper). It consists of members. The inner diameter dimension substantially matches the outer diameter dimension of the cylinder body (35), and is externally fitted to the tip of the cylinder body (35). That is, the distal end of the cylinder body (35) is closed by the cold head (36), and as shown in FIG. 2, the expansion chamber is interposed between the cold head (36) and the free displacer (32) at this distal end.
(30a) is formed.
【００２６】デュアー取付けフランジ(37)は、比較的大
径の薄板状の部材で成っており、その中央部には上記シ
リンダ本体(35)の外径寸法に略一致した中央開口(37a)
が形成されている。また、このデュアー取付けフランジ
(37)の外周縁部の複数箇所（例えば周方向に亘って４箇
所）には、真空デュアー(34)をねじ止めするためのねじ
孔(37b,37b, …) が貫通形成されている。The dewar mounting flange (37) is made of a thin plate-like member having a relatively large diameter, and has a central opening (37a) having a central portion substantially corresponding to the outer diameter of the cylinder body (35).
Are formed. Also, this Deur mounting flange
Screw holes (37b, 37b,...) For screwing the vacuum dewar (34) are formed in a plurality of places (for example, four places in the circumferential direction) of the outer peripheral edge of (37).
【００２７】放熱部材(38)は、コールドヘッド(36)にお
いて外気から奪った熱をシリンダ(30)の基端部分で放出
するためのものであって、上記コールドヘッド(36)と同
様に熱伝導率の高い材料（例えば銅）で形成されてお
り、円筒状の本体部(38a) の外周面に外周側に向って延
びる複数枚の放熱フィン(38b,38b, …) が一体形成され
て成っている。また、上記本体部(38a) の中心部にも上
記シリンダ本体(35)の外径寸法に略一致した中央開口(3
8c) が形成されている。尚、この放熱部材(38)の中央開
口(38c) の延長方向の両端部分は僅かに大径に形成され
ている。The heat radiating member (38) is for releasing the heat taken from the outside air in the cold head (36) at the base end portion of the cylinder (30), and is similar to the cold head (36). A plurality of radiation fins (38b, 38b, ...) extending toward the outer peripheral side are formed integrally on the outer peripheral surface of the cylindrical main body (38a). Made up of In addition, a central opening (3) that substantially matches the outer diameter of the cylinder body (35) is also provided at the center of the body (38a).
8c) is formed. Incidentally, both ends in the extension direction of the central opening (38c) of the heat radiating member (38) are formed to have a slightly large diameter.
【００２８】配管連結部材(39)は、上記連結管(9) の一
端部（膨張機側の接続端部）をシリンダ(30)に接続する
ための円筒状の部材であって、軸方向に亘って貫通孔(3
9a,39b) が形成されている。この貫通孔(39a,39b) は、
配管連結部材(39)の高さ方向（軸線方向）の中間部より
も放熱部材(38)側に位置する第１貫通孔(39a) と連結管
(9) 側に位置する接続孔としての第２貫通孔(39b) とで
成る。そして、第１貫通孔(39a) の径寸法はシリンダ本
体(35)の外径寸法に略一致している一方、第２貫通孔(3
9b) の径寸法は後述するスプリング保持部材(44)の第３
部分(44d) （図５参照）の外径寸法に一致している。The pipe connecting member (39) is a cylindrical member for connecting one end (the connecting end on the expander side) of the connecting pipe (9) to the cylinder (30), and is provided in the axial direction. Through holes (3
9a, 39b) are formed. These through holes (39a, 39b)
A first through hole (39a) located closer to the heat radiating member (38) than an intermediate portion in the height direction (axial direction) of the pipe connecting member (39);
And a second through hole (39b) as a connection hole located on the (9) side. The diameter of the first through hole (39a) substantially matches the outer diameter of the cylinder body (35), while the second through hole (3a)
9b) is the third dimension of the spring holding member (44) described later.
It corresponds to the outer diameter of the portion (44d) (see FIG. 5).
【００２９】このように、コールドヘッド(36)の内径寸
法や、デュアー取付けフランジ(37)の中央開口(37a) 、
放熱部材(38)の中央開口(38c) 及び配管連結部材(39)の
第１貫通孔(39a) の径寸法が夫々シリンダ本体(35)の外
径寸法に略一致している。As described above, the inner diameter of the cold head (36), the central opening (37a) of the dewar mounting flange (37),
The diameter of the central opening (38c) of the heat radiating member (38) and the diameter of the first through hole (39a) of the pipe connecting member (39) substantially match the outer diameter of the cylinder body (35).
【００３０】そして、これら各部材を一体的に組付ける
際の作業としては、図３に示すように、先ず、上記コー
ルドヘッド(36)がシリンダ本体(35)の先端部分に外嵌合
され、一方、上記デュアー取付けフランジ(37)、放熱部
材(38)及び配管連結部材(39)がシリンダ本体(35)の基端
側から順に嵌め込まれて互いに重ね合わされる。そし
て、各嵌合部分をろう付けにより接合する。このように
して膨張機(2) のシリンダ(30)が作製される（図４参
照）。As an operation for assembling these members integrally, as shown in FIG. 3, first, the cold head (36) is externally fitted to the distal end portion of the cylinder body (35). On the other hand, the dewar mounting flange (37), the heat radiating member (38), and the pipe connecting member (39) are sequentially fitted from the base end side of the cylinder body (35) and overlapped with each other. And each fitting part is joined by brazing. Thus, the cylinder (30) of the expander (2) is manufactured (see FIG. 4).
【００３１】一方、フリーディスプレーサ(31)は、シリ
ンダ(30)内の空間を膨張室(30a) と作動室(30b) とに区
画するようにシリンダ(30)内に挿入されている。詳しく
は、図５の如く、筒状のディスプレーサケース(41)内に
金属製の蓄冷材(41a) が充填され、このディスプレーサ
ケース(41)の両端部が閉塞部材(42,43) によって閉塞さ
れている。そして、先端側の閉塞部材(42)には、冷媒ガ
スを膨張室(30a) との間で流通させる第１連通孔(42a)
が設けられている一方、基端側の閉塞部材(43)には、冷
媒ガスを作動室(30b) との間で流通させる第２連通孔(4
3a) が設けられている。また、この基端側閉塞部材(43)
の端部外周面には、後述するディスプレーサスプリング
(32)の一端部分を装着するための螺旋溝が形成されてい
る。On the other hand, the free displacer (31) is inserted into the cylinder (30) so as to partition the space inside the cylinder (30) into an expansion chamber (30a) and a working chamber (30b). More specifically, as shown in FIG. 5, a cylindrical cold storage material (41a) is filled in a cylindrical displacer case (41), and both ends of the displacer case (41) are closed by closing members (42, 43). ing. A first communication hole (42a) through which refrigerant gas flows between the expansion chamber (30a) and the first communication hole (42a)
On the other hand, in the closing member (43) on the base end side, the second communication holes (4) through which the refrigerant gas flows with the working chamber (30b) are provided.
3a) is provided. In addition, this proximal end closing member (43)
The outer peripheral surface of the end
A spiral groove for mounting one end of (32) is formed.
【００３２】また、上記連結管(9) における膨張機(2)
へ接続される側の端部には、スプリング保持部材(44)が
取付けられている。このスプリング保持部材(44)は、そ
の前面(44g) から背面(44f) に亘って貫通形成された連
結管(9) の内部通路(9a)の径と同径の貫通孔(44a) が形
成されている。そして、このスプリング保持部材(44)
は、その軸方向の４箇所で外径寸法が異なっている。こ
の各部の外径寸法について説明すると、先端側のスプリ
ング支持部を成す第１部分(44b) は、上記シリンダ本体
(35)よりも僅かに小径に形成されていると共に、上記基
端側閉塞部材(43)と同様にディスプレーサスプリング(3
2)の他端部分を装着するための螺旋溝が形成されてい
る。この第１部分(44b) の外側の第２部分(44c) は、シ
リンダ本体(35)の内径寸法と略同径に形成されている。
更に、その外側の嵌合部としての第３部分(44d) は、上
記配管連結部材(39)の第２貫通孔(39b) と略同径に形成
されており、その高さ寸法は、配管接続部材(39)の第２
貫通孔(39b) の高さ寸法（軸線方向寸法）に一致してい
る。また、この第３部分(44d) の外側の第４部分(44e)
は、上記連結管(9) が装着される部分であって、第２部
分(44c) と同径に形成されている。The expander (2) in the connecting pipe (9)
A spring holding member (44) is attached to the end connected to the spring. The spring holding member (44) has a through hole (44a) having the same diameter as the diameter of the internal passage (9a) of the connecting pipe (9) formed therethrough from the front surface (44g) to the rear surface (44f). Have been. And this spring holding member (44)
Have different outer diameters at four locations in the axial direction. The outer diameter of each part will be described. The first part (44b) forming the spring support on the distal end side is formed by the cylinder body.
(35) and a diameter slightly smaller than that of the base-side closing member (43).
A spiral groove for mounting the other end portion of 2) is formed. The second portion (44c) outside the first portion (44b) is formed to have substantially the same diameter as the inner diameter of the cylinder body (35).
Further, a third portion (44d) as a fitting portion on the outer side is formed to have substantially the same diameter as the second through hole (39b) of the pipe connection member (39), and its height dimension is The second of the connecting members (39)
It matches the height dimension (dimension in the axial direction) of the through hole (39b). The fourth portion (44e) outside the third portion (44d)
Is a portion to which the connecting pipe (9) is attached, and is formed to have the same diameter as the second portion (44c).
【００３３】そして、このスプリング保持部材(44)の第
１部分(44b) 及び基端側閉塞部材(43)の各螺旋溝にディ
スプレーサスプリング(32)の各端部が装着され、このデ
ィスプレーサスプリング(32)を介してフリーディスプレ
ーサ(31)がスプリング保持部材(44)及び連結管(9) に弾
性支持されている。Then, each end of the displacer spring (32) is mounted on each of the spiral grooves of the first portion (44b) of the spring holding member (44) and the proximal end closing member (43). The free displacer (31) is elastically supported by the spring holding member (44) and the connecting pipe (9) via the element (32).
【００３４】このようにして構成されたフリーディスプ
レーサ(31)が、図５の如くシリンダ(30)の基端側からそ
の内部に挿入され、スプリング保持部材(44)が配管連結
部材(39)の内面に嵌合された状態でこの両者が溶接され
ることにより膨張機(2) が構成される。The free displacer (31) thus constructed is inserted into the cylinder (30) from the base end side as shown in FIG. 5, and the spring holding member (44) is connected to the pipe connecting member (39). The expander (2) is formed by welding these two pieces while being fitted to the inner surface.
【００３５】このスプリング保持部材(44)と配管連結部
材(39)との溶接作業について説明すると、図２の如くフ
リーディスプレーサ(31)がシリンダ(30)内に挿入された
状態では、スプリング保持部材(44)の第２部分(44c)
が、配管連結部材(39)の第１貫通孔(39a) の内側でシリ
ンダ本体(35)の基端部分に嵌合し、且つ第３部分(44d)
が配管連結部材(39)の第２貫通孔(39b) に嵌合してい
る。そして、この状態では、上述したように、第３部分
(44d) の高さ寸法は、配管接続部材(39)の第２貫通孔(3
9b) の高さ寸法に一致しているため、第３部分(44d) の
背面(44f) が配管連結部材(39)の後端面(39c) と面一と
なっている。The welding operation of the spring holding member (44) and the pipe connecting member (39) will be described. When the free displacer (31) is inserted into the cylinder (30) as shown in FIG. Second part of (44) (44c)
Is fitted into the base end portion of the cylinder body (35) inside the first through hole (39a) of the pipe connecting member (39), and the third portion (44d)
Are fitted in the second through holes (39b) of the pipe connecting member (39). Then, in this state, as described above, the third portion
The height dimension of (44d) is the second through hole (3
9b), the back surface (44f) of the third portion (44d) is flush with the rear end surface (39c) of the pipe connecting member (39).
【００３６】そして、この第３部分(44d) の背面(44f)
と配管連結部材(39)の後端面(39c)との接触部分（図６
（図２におけるVI-VI 線に対応した位置の断面図）のＡ
部）の全周をＴＩＧ溶接により一体的に接合し、これに
よって、スプリング保持部材(44)が配管連結部材(39)に
接合され、連結管(9) が膨張機(2) に接続されることに
なる。The back (44f) of the third part (44d)
(FIG. 6) a contact portion between the pipe connecting member (39) and the rear end surface (39c).
A in FIG. 2 (a cross-sectional view at a position corresponding to the line VI-VI in FIG. 2).
) Is integrally joined by TIG welding, whereby the spring holding member (44) is joined to the pipe connecting member (39), and the connecting pipe (9) is connected to the expander (2). Will be.
【００３７】次に、真空デュアー(34)について説明す
る。この真空デュアー(34)は、図２の如く、上記デュア
ー取付けフランジ(37)に支持されて、シリンダ(30)及び
コールドヘッド(36)を覆うものである。詳しくは、この
真空デュアー(34)は、例えばガラスなどで成る有底円筒
状のデュアー本体(46)と、該デュアー本体(46)の開放側
端部に、該端部から外周側に延びるように取付けられた
金属製（例えばステンレス製）のフランジ部(47)とを備
えている。そして、このフランジ部(47)には、上記デュ
アー取付けフランジ(37)のねじ孔(37b,37b, …) に対応
して同様のねじ孔(47a,47a, …) が形成されている。Next, the vacuum dewar (34) will be described. As shown in FIG. 2, the vacuum dewar (34) is supported by the dewar mounting flange (37) and covers the cylinder (30) and the cold head (36). More specifically, the vacuum dewar (34) has a bottomed cylindrical dewar body (46) made of, for example, glass, and an open end of the dewar body (46). And a metal (for example, stainless steel) flange portion (47) attached thereto. In the flange portion (47), similar screw holes (47a, 47a,...) Are formed corresponding to the screw holes (37b, 37b,...) Of the dewar mounting flange (37).
【００３８】そして、このように形成された真空デュア
ー(34)が、デュアー本体(46)がコールドヘッド(36)及び
シリンダ本体(35)の外周囲を覆い、且つフランジ部(47)
がＯリングを介してデュアー取付けフランジ(37)に重ね
合わされ、各ねじ孔(37b,47a) に亘ってねじ(N) が装着
されることにより、膨張機(2) に一体的に組付けられて
いる。これにより、シリンダ(30)及びコールドヘッド(3
6)の周囲を真空状態に保つことで、寒冷発生時における
コールドヘッド(36)での結露の発生を抑制するようにな
っている。また、この真空デュアー(34)のデュアー本体
(46)の端面部には、本冷凍機が冷却対象とする赤外線セ
ンサ(50)が取付けられており、コールドヘッド(36)で発
生する寒冷によって冷却されるようになっている。The vacuum dewar (34) formed as described above has the dewar body (46) covering the outer periphery of the cold head (36) and the cylinder body (35), and the flange part (47).
Is overlaid on the Dewar mounting flange (37) via an O-ring, and the screw (N) is attached to each of the screw holes (37b, 47a), so that it is integrated with the expander (2). ing. As a result, the cylinder (30) and the cold head (3
By maintaining a vacuum around 6), the occurrence of dew condensation on the cold head (36) during cold weather is suppressed. Also, the dewar body of this vacuum dewar (34)
An infrared sensor (50) to be cooled by the refrigerator is attached to the end face of (46), and is cooled by cold generated in the cold head (36).
【００３９】次に、上述の如く構成されたスターリング
冷凍機の運転動作について説明する。この運転時には、
圧縮機(1) における両リニアモータ(10,10) のコイル(1
2,12) に所定周波数（５０Ｈｚ）の交流電流が同期して
通電され、この通電に伴い、永久磁石(11)及びシリンダ
部材(4) に発生する磁界の作用によりコイル(12,12)及
びピストン(6,6) がそれぞれスプリング(14)を変形させ
ながら互いに逆向きに往復動し、この両ピストン(6,6)
がシリンダ部材(4) 内で互いに同期して進退することで
圧縮室(7) の容積が増減変化し、圧縮室(7) 内に所定周
期の圧力波が生じる。そして、この圧縮室(7) は連結管
(9) を介して膨張機(2) に連通しているため、膨張機
(2) ではフリーディスプレーサ(31)が上記圧縮室(7) の
圧力波と同じ周期で往復動してその膨張室(30a) でのガ
スの膨張により寒冷が生じ、このフリーディスプレーサ
(31)の往復動の繰返しによりシリンダ(30)先端のコール
ドヘッドが極低温レベルに冷却されることになる。Next, the operation of the above-structured Stirling refrigerator will be described. During this operation,
The coil (1) of both linear motors (10, 10) in the compressor (1)
An alternating current of a predetermined frequency (50 Hz) is synchronously applied to (2,12), and the coils (12,12) and (12,12) are actuated by the action of the magnetic field generated in the permanent magnet (11) and the cylinder member (4). The pistons (6, 6) reciprocate in opposite directions while deforming the springs (14).
Move in synchronization with each other in the cylinder member (4), the volume of the compression chamber (7) increases or decreases, and a pressure wave of a predetermined cycle is generated in the compression chamber (7). And this compression chamber (7) is connected pipe
(9) communicates with the expander (2).
In (2), the free displacer (31) reciprocates at the same cycle as the pressure wave in the compression chamber (7), and the gas expands in the expansion chamber (30a), thereby causing cold to occur.
By repeating the reciprocation of (31), the cold head at the tip of the cylinder (30) is cooled to the cryogenic level.
【００４０】以上説明してきたように、本形態では、膨
張機(2) に対する連結管(9) の接続部分を構成する配管
連結部材(39)とスプリング保持部材(44)との接合を、配
管連結部材(39)の後端面(39c) とスプリング保持部材(4
4)の背面(44f) との合せ面部分を溶接することによって
行うようにしたために、従来のようなシール部材を必要
とすることがない。従って、従来のように、シール部材
を介在させるための連結管接続フランジを必要とした
り、この連結管接続フランジをねじ止めするために、こ
の連結管接続フランジ及びシリンダの壁面に、ねじ止め
を行う際の締め付けトルクに絶え得るだけの肉厚が必要
になるといったことがなくなる。このため、膨張機(2)
に対する連結管(9) の接続部分の部品点数の削減による
構造の簡素化及びこの連結管(9) の接続部分の小型化に
よる膨張機全体としての重量の軽減を図ることができ
る。As described above, in the present embodiment, the connection between the pipe connecting member (39) and the spring holding member (44) constituting the connecting portion of the connecting pipe (9) to the expander (2) is performed by connecting the pipe. The rear end face (39c) of the connecting member (39) and the spring holding member (4
By performing welding by welding the mating surface portion with the back surface (44f) of 4), there is no need for a conventional sealing member. Therefore, as in the prior art, a connecting pipe connecting flange for interposing a sealing member is required, or the connecting pipe connecting flange and the wall surface of the cylinder are screwed to screw the connecting pipe connecting flange. This eliminates the necessity for the fastening torque to be as thick as possible. For this reason, the expander (2)
Therefore, the structure can be simplified by reducing the number of parts of the connecting portion of the connecting pipe (9), and the weight of the entire expander can be reduced by downsizing the connecting portion of the connecting pipe (9).
【００４１】また、本形態の構成によれば、膨張機(2)
に対する連結管(9) の接続方向をフリーディスプレーサ
(31)の往復動方向に一致させているので、シリンダ(30)
に対する冷媒の導入方向とフリーディスプレーサ(31)の
往復動方向が一致することになる。このため、シリンダ
(30)への導入部分において冷媒の流線の方向が変化する
ことがないので、該冷媒に圧力損失が生じることは殆ど
なく、冷凍効率を高く維持することができる。また、連
結管(9) を膨張機(2) に連結するための部材であるスプ
リング保持部材(44)をディスプレーサスプリング(32)の
一端を支持する部材として兼用しているので、これによ
っても部品点数の削減を図ることができ、更なる構成の
簡素化及び軽量化が図れる。According to the configuration of this embodiment, the expander (2)
Connection direction of the connecting pipe (9) to the free displacer
Since the reciprocating direction of (31) is matched, the cylinder (30)
The reciprocating direction of the free displacer (31) coincides with the direction in which the refrigerant is introduced into the free displacer (31). For this reason, the cylinder
Since the direction of the streamline of the refrigerant does not change at the introduction portion to (30), pressure loss hardly occurs in the refrigerant, and high refrigeration efficiency can be maintained. Also, the spring holding member (44), which is a member for connecting the connecting pipe (9) to the expander (2), is also used as a member for supporting one end of the displacer spring (32). The number of points can be reduced, and the structure can be further simplified and lightened.
【００４２】尚、本形態では、シリンダ部材(4) とピス
トン(6) との間にシール材(6a)を介在したタイプの圧縮
機について説明したが、シリンダ部材(4) とピストン
(6) との間に小間隙を存するように設定した非接触タイ
プの圧縮機に適用してもよい。In this embodiment, the compressor of the type in which the sealing member (6a) is interposed between the cylinder member (4) and the piston (6) has been described.
(6) The present invention may be applied to a non-contact type compressor in which a small gap is set between the compressor and (6).
【００４３】また、冷却対象とする赤外線センサ(50)を
真空デュアー(34)の端面部に配置した場合について説明
したが、本発明は、コールドヘッド(36)の先端面に赤外
線センサ(50)を直接取付けるものに対しても適用可能で
ある。Although the case where the infrared sensor (50) to be cooled is disposed on the end face of the vacuum dewar (34) has been described, the present invention provides the infrared sensor (50) on the tip face of the cold head (36). The present invention can also be applied to a device to which is directly attached.
【００４４】また、本形態では、ＴＩＧ溶接により連結
管(9) を膨張機(2) に接続するようにしたが、本発明は
これに限らずＭＩＧ溶接など他の溶接によって接続する
ようにしてもよい。In the present embodiment, the connecting pipe (9) is connected to the expander (2) by TIG welding. However, the present invention is not limited to this, and the connecting pipe (9) is connected by other welding such as MIG welding. Is also good.
【００４５】[0045]
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、以下に述べるような効果が発揮される。請求項１記
載の発明によれば、連結管の一端部に取付けられた接続
部材の嵌合部の背面と接続孔を有するシリンダの連結部
の端面とが略面一となるように、接続部材を接続孔に挿
入した状態で、嵌合部の背面と連結部の端面とをその全
周に亘って溶接により一体的に溶着固定したために、従
来のようなＯリング等のシール部材を必要とすることが
ない。従って、シール部材を介在させるための連結管接
続フランジを必要としたり、この連結管接続フランジを
ねじ止めするために、この連結管接続フランジ及びシリ
ンダの壁面に、ねじ止めを行う際の締め付けトルクに絶
え得るだけの肉厚が必要になるといったことがなくな
る。このため、膨張機に対する連結管の接続部分の部品
点数の削減による構造の簡素化及びこの連結管の接続部
分の小型化による膨張機全体としての重量の軽減を図る
ことができる。As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained. According to the first aspect of the present invention, the connecting member is connected such that the back surface of the fitting portion of the connecting member attached to the one end of the connecting pipe and the end surface of the connecting portion of the cylinder having the connecting hole are substantially flush. In a state in which is inserted into the connection hole, the back surface of the fitting portion and the end surface of the connecting portion are integrally welded and fixed over the entire circumference by welding, so that a conventional sealing member such as an O-ring is required. Never do. Therefore, a connecting pipe connecting flange for interposing a seal member is required, or the connecting pipe connecting flange is screwed to the connecting pipe connecting flange and the wall surface of the cylinder. It is no longer necessary to have a constant thickness. Therefore, it is possible to simplify the structure by reducing the number of parts of the connecting portion of the connecting pipe to the expander, and to reduce the weight of the entire expander by reducing the size of the connecting portion of the connecting pipe.
【００４６】請求項２記載の発明によれば、接続孔をシ
リンダの軸方向に向って開放し、接続部材を、接続孔に
対してシリンダの軸方向に沿って挿入することで、シリ
ンダに対する冷媒の導入方向とフリーディスプレーサの
往復動方向とを一致させるようにしたために、シリンダ
への導入部分において冷媒の流線の方向が変化すること
がない。従って、該冷媒に圧力損失が生じることは殆ど
なく、冷凍効率を高く維持することができ、冷凍機の性
能の向上を図ることができる。According to the second aspect of the present invention, the connection hole is opened in the axial direction of the cylinder, and the connecting member is inserted into the connection hole along the axial direction of the cylinder, so that the refrigerant for the cylinder is removed. Is made to coincide with the reciprocating direction of the free displacer, so that the direction of the streamline of the refrigerant does not change at the portion where the refrigerant is introduced into the cylinder. Therefore, pressure loss hardly occurs in the refrigerant, refrigeration efficiency can be maintained high, and performance of the refrigerator can be improved.
【００４７】請求項３記載の発明によれば、接続部材
に、嵌合部よりも前面側に位置するスプリング支持部を
備えさせ、フリーディスプレーサを、このスプリング支
持部によりディスプレーサスプリングを介して弾性支持
させ、連結管を膨張機に連結するための部材である接続
部材をディスプレーサスプリングの一端を支持する部材
として兼用したために、部品点数の削減を図ることがで
き、更なる構成の簡素化及び軽量化を図ることができ
る。According to the third aspect of the present invention, the connecting member is provided with a spring supporting portion located on the front side of the fitting portion, and the free displacer is elastically supported by the spring supporting portion via the displacer spring. Since the connecting member for connecting the connecting pipe to the expander is also used as a member for supporting one end of the displacer spring, the number of parts can be reduced, and the configuration is further simplified and the weight is reduced. Can be achieved.
【００４８】請求項４記載の発明の方法によれば、上述
した請求項１記載の発明と同様に、膨張機に対する連結
管の接続部分の部品点数の削減による構造の簡素化及び
この連結管の接続部分の小型化による膨張機全体として
の重量の軽減化が図れる冷凍機の製造方法を得ることが
できる。According to the method of the fourth aspect of the present invention, similarly to the first aspect of the invention, the structure is simplified by reducing the number of parts of the connecting portion of the connecting pipe with respect to the expander, and the connecting pipe is reduced. A method for manufacturing a refrigerator capable of reducing the weight of the entire expander by reducing the size of the connection portion can be obtained.
【図１】リニアモータ圧縮機の内部構造を示す断面図で
ある。FIG. 1 is a sectional view showing an internal structure of a linear motor compressor.
【図２】膨張機の内部構造を示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing an internal structure of the expander.
【図３】膨張機のシリンダの組付け動作を説明するため
の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining an assembling operation of a cylinder of the expander.
【図４】膨張機のシリンダを示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing a cylinder of the expander.
【図５】シリンダに対するフリーディスプレーサの挿入
動作を説明するための断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining an operation of inserting a free displacer into a cylinder.
【図６】図２におけるVI-VI 線に対応した位置における
拡大断面図である。FIG. 6 is an enlarged sectional view at a position corresponding to line VI-VI in FIG. 2;
【図７】従来の膨張機の内部構造を示す断面図である。FIG. 7 is a sectional view showing the internal structure of a conventional expander.
(1) 圧縮機 (2) 膨張機 (9) 連結管 (30) シリンダ (31) フリーディスプレーサ (32) ディスプレーサスプリング (39) 配管連結部材（連結管） (39b) 第２貫通孔（接続孔） (39c) 後端面 (44) スプリング保持部材（接続部材） (44a) 貫通孔（連通孔） (44b) 第１部分（スプリング支持部） (44d) 第３部分（嵌合部） (44f) 背面 (44g) 前面 (1) Compressor (2) Expander (9) Connecting pipe (30) Cylinder (31) Free displacer (32) Displacer spring (39) Piping connecting member (connecting pipe) (39b) Second through hole (connecting hole) (39c) Rear end surface (44) Spring holding member (connection member) (44a) Through hole (communication hole) (44b) First part (spring support part) (44d) Third part (fitting part) (44f) Back (44g) front
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−6354（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−85878（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F25B 9/14 520──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-4-6354 (JP, A) JP-A-62-285878 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) F25B 9/14 520
Claims (4)
内にフリーディスプレーサ(31)が往復動自在に挿通され
た膨張機(2) と圧縮機(1) とが連結管(9) によって連結
され、圧縮機(1) で圧縮した冷媒を連結管(9) により膨
張機(2) に供給し、フリーディスプレーサ(31)の往復動
によりシリンダ(30)の先端部において冷媒を膨張させて
寒冷を発生するスターリング冷凍機において、 上記シリンダ(30)の基端部には、連結管(9) よりも大径
の接続孔(39b) を有する連結部(39)が設けられている一
方、 上記連結管(9) の一端部には接続部材(44)が取付けられ
ていて、該接続部材(44)は、連結部(39)の接続孔(39b)
と略同形状に形成されて該接続孔(39b) に挿入される嵌
合部(44d) と、該嵌合部(44d) の背面(44f) から前面(4
4g) に亘る連通孔(44a) とを備え、上記嵌合部(44d) の
背面(44f) に連結管(9) が接続されており、 上記接続部材(44)の嵌合部(44d) の背面(44f) とシリン
ダ(30)の連結部(39)の端面(39c) とが略面一となるよう
に、接続部材(44)を接続孔(39b) に挿入した状態で、嵌
合部(44d) の背面(44f) と連結部(39)の端面(39c) とが
その全周に亘って溶接により一体的に溶着固定されてい
ることを特徴とするスターリング冷凍機。A cylindrical cylinder (30) having a closed end.
An expander (2) having a free displacer (31) reciprocally inserted therein and a compressor (1) are connected by a connecting pipe (9), and a refrigerant compressed by the compressor (1) is connected to the connecting pipe (9). 9), the refrigerant is supplied to the expander (2) by the reciprocating motion of the free displacer (31), and the refrigerant expands at the tip of the cylinder (30) to generate cold. A connecting portion (39) having a connection hole (39b) having a diameter larger than that of the connecting tube (9) is provided at the end, while a connecting member (44) is provided at one end of the connecting tube (9). Is attached, the connection member (44) is provided with a connection hole (39b) of the connection portion (39).
And a fitting portion (44d) formed substantially in the same shape as the above and inserted into the connection hole (39b), and a rear surface (44f) to a front surface (4f) of the fitting portion (44d).
4g), a connecting pipe (9) is connected to the back surface (44f) of the fitting part (44d), and a fitting part (44d) of the connection member (44) is provided. The connection member (44) is inserted into the connection hole (39b) so that the rear surface (44f) of the connection hole (39b) and the end surface (39c) of the connection portion (39) of the cylinder (30) are substantially flush. A Stirling refrigerator in which a back surface (44f) of the portion (44d) and an end surface (39c) of the connecting portion (39) are integrally welded and fixed over the entire periphery thereof.
向って開放されており、接続部材(44)は、接続孔(39b)
に対してシリンダ(30)の軸方向に沿って挿入されている
ことを特徴とする請求項１記載のスターリング冷凍機。2. The connecting hole (39b) is open in the axial direction of the cylinder (30), and the connecting member (44) is connected to the connecting hole (39b).
2. The Stirling refrigerator according to claim 1, wherein the Stirling refrigerator is inserted into the cylinder along an axial direction of the cylinder.
面側に位置するスプリング支持部(44b) を備えており、
フリーディスプレーサ(31)は、このスプリング支持部(4
4b) によりディスプレーサスプリング(32)を介して弾性
支持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。3. The connecting member (44) includes a spring supporting portion (44b) located on the front side of the fitting portion (44d).
The free displacer (31) is connected to the spring support (4
3. The Stirling refrigerator according to claim 2, wherein the Stirling refrigerator is elastically supported by a displacer spring (32).
内にフリーディスプレーサ(31)が往復動自在に挿通され
た膨張機(2) と圧縮機(1) とが連結管(9) によって連結
され、圧縮機(1) で圧縮した冷媒を連結管(9) により膨
張機(2) に供給し、フリーディスプレーサ(31)の往復動
によりシリンダ(30)の先端部において冷媒を膨張させて
寒冷を発生するスターリング冷凍機の製造方法におい
て、 上記連結管(9) の一端部に取付けられ、該連結管(9) に
接続される背面(44f)から前面(44g) に亘る連通孔(44a)
を有する接続部材(44)のスプリング支持部(44b) に、
ディスプレーサスプリング(32)を介してフリーディスプ
レーサ(31)を弾性支持させ、その後、シリンダ(30)の基
端部において該シリンダ(30)の軸線方向に開放された接
続孔(39b) より、フリーディスプレーサ(31)をシリンダ
(30)の先端側に向って挿入して接続孔(39b) に接続部材
(44)の嵌合部(44d) を嵌合させて、該嵌合部(44d) の背
面(44f) と接続孔(39b) の縁部(39c) とを略面一とした
後、この嵌合部(44d) の背面(44f) と接続孔(39b) の縁
部(39c) とをＴＩＧ溶接により一体的に溶着することを
特徴とするスターリング冷凍機の製造方法。4. A cylindrical cylinder (30) having a closed end.
An expander (2) having a free displacer (31) reciprocally inserted therein and a compressor (1) are connected by a connecting pipe (9), and a refrigerant compressed by the compressor (1) is connected to the connecting pipe (9). 9), the refrigerant is supplied to the expander (2) by the reciprocating motion of the free displacer (31), and the refrigerant expands at the tip of the cylinder (30) to generate cold. 9), and a communication hole (44a) extending from the rear surface (44f) to the front surface (44g) connected to the connecting pipe (9).
A spring supporting portion (44b) of the connecting member (44) having
The free displacer (31) is elastically supported via the displacer spring (32), and then, through the connection hole (39b) opened at the base end of the cylinder (30) in the axial direction of the cylinder (30), the free displacer is provided. (31) is the cylinder
Insert the connection member into the connection hole (39b) by inserting it toward the distal end of (30).
The fitting portion (44d) of (44) is fitted so that the back surface (44f) of the fitting portion (44d) and the edge (39c) of the connection hole (39b) are substantially flush. A method for manufacturing a Stirling refrigerator, wherein a back surface (44f) of a fitting portion (44d) and an edge portion (39c) of a connection hole (39b) are integrally welded by TIG welding.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP7341443A JP2785780B2 (en) | 1995-12-27 | 1995-12-27 | Stirling refrigerator and method of manufacturing the same |
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