JPH076702B2 - ガスサイクル機関 - Google Patents
ガスサイクル機関Info
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- JPH076702B2 JPH076702B2 JP62221342A JP22134287A JPH076702B2 JP H076702 B2 JPH076702 B2 JP H076702B2 JP 62221342 A JP62221342 A JP 62221342A JP 22134287 A JP22134287 A JP 22134287A JP H076702 B2 JPH076702 B2 JP H076702B2
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- Japan
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- pistons
- coil
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B35/00—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for
- F04B35/04—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for the means being electric
- F04B35/045—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for the means being electric using solenoids
-
- 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
- F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
- F25B9/14—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the cycle used, e.g. Stirling cycle
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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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- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、ガスサイクル機関に関し、特に極低温を生
成するものに関するものである。
成するものに関するものである。
［従来の技術］ 第４図は、例えば特公昭54−28980号公報に示された従
来のガスサイクル機関を一部断面で示す構成図である。
図において、（１）はシリンダで、この中でピストン
（２）とフリーディスプレーサ（３）が相互に異なった
位相で往復運動をする。ピストン（２）の作動表面とフ
リーディスプレーサ（３）の作動表面（3a）の間にある
圧縮空間（４）は冷却器（５）を収容する。フリーディ
スプレーサ（３）の上部作動表面（3b）は膨張空間
（６）の境界をなしており、この膨張空間（６）は圧縮
空間（４）と共に作動空間を構成する。フリーディスプ
レーサ（３）内に備える蓄熱器（７）は中心孔（８）を
経てその下側の作動媒体に、また中心孔（９）と半径方
向流通ダクト（10）を経てその上側の作動媒体に通ずる
ことができる。この機械は膨張させられた冷作動媒体と
冷却すべき物体の間の熱交換のための熱交換器としてフ
リーザ（11）を備える。ピストン（２）とシリンダ
（１）の壁の間にはシール（12），（13）を備え、フリ
ーディスプレーサ（３）とシリンダ（１）の間にはシー
ル（14），（15）を備える。ピストン（２）はその下側
に硬紙またはアルミニウムのごとき非磁性及び非磁化材
料から成る軽量のスリーブ（16）を備える。スリーブ
（16）には導電体を巻きつけて可動コイル（17）を形成
し、この可動コイル（17）はシリンダ（１）に気密に連
結したハウジング（20）の壁を通って外部に伸びるリー
ド線（18），（19）を接続している。これらのリード線
（18），（19）はハウジング（20）の外に夫々電気接点
（21），（22）を持つ。可動コイル（17）はピストン
（２）の軸線方向に環状間隙（23）内で往復運動でき、
環状間隙（23）内には電機子磁界が存在している。この
磁界の力線は可動コイル（17）の移動方向を横切る半径
方向に延びている。この場合、永久磁界は上側と下側に
磁極をもつ環状永久磁石（24）、軟鉄環状ディスク（2
5）、中実の軟鉄シリンダ（26）及び軟鉄円形ディスク
（27）を用いて得られる。永久磁石（24）と軟鉄部品
（25），（26），（27）は一緒になって閉磁気回路、即
ち閉磁力線の回路を構成する。ピストン（２）は支持バ
ネ（28）を備え、これがピストン（２）の固定中心位置
を確保している。また、支持バネ（28）の両端は横移動
しないようにロックされ、突起（29），（30）の回りに
配置されている。フリーディスプレーサ（３）の下側に
は弾性部材（31）を備え、フリーディスプレーサ（３）
の行程を制限している。
来のガスサイクル機関を一部断面で示す構成図である。
図において、（１）はシリンダで、この中でピストン
（２）とフリーディスプレーサ（３）が相互に異なった
位相で往復運動をする。ピストン（２）の作動表面とフ
リーディスプレーサ（３）の作動表面（3a）の間にある
圧縮空間（４）は冷却器（５）を収容する。フリーディ
スプレーサ（３）の上部作動表面（3b）は膨張空間
（６）の境界をなしており、この膨張空間（６）は圧縮
空間（４）と共に作動空間を構成する。フリーディスプ
レーサ（３）内に備える蓄熱器（７）は中心孔（８）を
経てその下側の作動媒体に、また中心孔（９）と半径方
向流通ダクト（10）を経てその上側の作動媒体に通ずる
ことができる。この機械は膨張させられた冷作動媒体と
冷却すべき物体の間の熱交換のための熱交換器としてフ
リーザ（11）を備える。ピストン（２）とシリンダ
（１）の壁の間にはシール（12），（13）を備え、フリ
ーディスプレーサ（３）とシリンダ（１）の間にはシー
ル（14），（15）を備える。ピストン（２）はその下側
に硬紙またはアルミニウムのごとき非磁性及び非磁化材
料から成る軽量のスリーブ（16）を備える。スリーブ
（16）には導電体を巻きつけて可動コイル（17）を形成
し、この可動コイル（17）はシリンダ（１）に気密に連
結したハウジング（20）の壁を通って外部に伸びるリー
ド線（18），（19）を接続している。これらのリード線
（18），（19）はハウジング（20）の外に夫々電気接点
（21），（22）を持つ。可動コイル（17）はピストン
（２）の軸線方向に環状間隙（23）内で往復運動でき、
環状間隙（23）内には電機子磁界が存在している。この
磁界の力線は可動コイル（17）の移動方向を横切る半径
方向に延びている。この場合、永久磁界は上側と下側に
磁極をもつ環状永久磁石（24）、軟鉄環状ディスク（2
5）、中実の軟鉄シリンダ（26）及び軟鉄円形ディスク
（27）を用いて得られる。永久磁石（24）と軟鉄部品
（25），（26），（27）は一緒になって閉磁気回路、即
ち閉磁力線の回路を構成する。ピストン（２）は支持バ
ネ（28）を備え、これがピストン（２）の固定中心位置
を確保している。また、支持バネ（28）の両端は横移動
しないようにロックされ、突起（29），（30）の回りに
配置されている。フリーディスプレーサ（３）の下側に
は弾性部材（31）を備え、フリーディスプレーサ（３）
の行程を制限している。
次に、動作について説明する。
可動コイル（17）に電気接点（21），（22）及びリード
線（18），（19）を介して交番電流を流すと、可動コイ
ル（17）には環状間隙（23）中の永久磁界と電流の相互
作用により、上下方向のローレンツ力が働き、その結
果、ピストン（２），スリーブ（16）及び可動コイル
（17）からなる組立体が往復運動を始める。ピストン
（２）の往復運動により、圧縮空間（４）の体積が変化
すると作動空間内に封入された作動ガスが圧縮，膨張を
受け、ガスの圧力が変動する。更に、この圧力変動は蓄
熱器（７）の両端に周期的な圧力差の変動をもたらし、
この結果圧力差と弾性部材（31）の共振によりフリーデ
ィスプレーサ（３）がピストン（２）と同じ周波数で、
かつ異なった位相で動くようになる。
線（18），（19）を介して交番電流を流すと、可動コイ
ル（17）には環状間隙（23）中の永久磁界と電流の相互
作用により、上下方向のローレンツ力が働き、その結
果、ピストン（２），スリーブ（16）及び可動コイル
（17）からなる組立体が往復運動を始める。ピストン
（２）の往復運動により、圧縮空間（４）の体積が変化
すると作動空間内に封入された作動ガスが圧縮，膨張を
受け、ガスの圧力が変動する。更に、この圧力変動は蓄
熱器（７）の両端に周期的な圧力差の変動をもたらし、
この結果圧力差と弾性部材（31）の共振によりフリーデ
ィスプレーサ（３）がピストン（２）と同じ周波数で、
かつ異なった位相で動くようになる。
ピストン（２）とフリーディスプレーサ（３）が異なっ
た位相を持って動くとき、作動空間内の作動ガス（例え
ばヘリウム）は、逆スターリングサイクルとして良く知
られる熱力学的サイクルを構成し、膨張空間（６）内に
寒冷を発生させる。
た位相を持って動くとき、作動空間内の作動ガス（例え
ばヘリウム）は、逆スターリングサイクルとして良く知
られる熱力学的サイクルを構成し、膨張空間（６）内に
寒冷を発生させる。
従来のガスサイクル機関は以上のように、永久磁石（2
4）と軟鉄部品（25），（26），（27）は一緒になって
閉磁気回路を構成するので、比較的大きな軟鉄円形ディ
スク（27）が必要であり、装置が大型で重くなるという
問題点があった。
4）と軟鉄部品（25），（26），（27）は一緒になって
閉磁気回路を構成するので、比較的大きな軟鉄円形ディ
スク（27）が必要であり、装置が大型で重くなるという
問題点があった。
この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、小型で軽量にでき、さらに２つのピストン
を備え、そのピストンを精度よく同位相、同振幅で互い
に逆方向に往復運動させることのできるガスサイクル機
関を得ることを目的とする。
れたもので、小型で軽量にでき、さらに２つのピストン
を備え、そのピストンを精度よく同位相、同振幅で互い
に逆方向に往復運動させることのできるガスサイクル機
関を得ることを目的とする。
［問題点を解決するための手段］ この発明に係るガスサイクル機関は、可動コイルとピス
トンを２個ずつ設け、第１の可動コイル及び第１のピス
トンに対して、第２の可動コイル及び第２のピストンを
対向配置し、永久磁石をピストンの運動方向に着磁した
ものとし、第１の可動コイルが挿入された第１の間隙の
磁束の向きが第１の可動コイルの外径側から内径側へ向
かい、第２の可動コイルが挿入された第２の間隙の磁束
の向きが第２の可動コイルの内径側から外径側へ向かう
磁気回路を構成するように永久磁石及び軟磁性部材を配
置し、第1,第２のピストンが互いに逆方向に往復運動す
るように上記第1,第２の可動コイルに流れる交番電流及
び第1,第２可動コイルの巻回方向を設定したものであ
る。
トンを２個ずつ設け、第１の可動コイル及び第１のピス
トンに対して、第２の可動コイル及び第２のピストンを
対向配置し、永久磁石をピストンの運動方向に着磁した
ものとし、第１の可動コイルが挿入された第１の間隙の
磁束の向きが第１の可動コイルの外径側から内径側へ向
かい、第２の可動コイルが挿入された第２の間隙の磁束
の向きが第２の可動コイルの内径側から外径側へ向かう
磁気回路を構成するように永久磁石及び軟磁性部材を配
置し、第1,第２のピストンが互いに逆方向に往復運動す
るように上記第1,第２の可動コイルに流れる交番電流及
び第1,第２可動コイルの巻回方向を設定したものであ
る。
［作用］ この発明におけるガスサイクル機関においては、永久磁
石をその磁束の方向が第１の間隙と第２の間隙で逆向き
となるように配置しているので、閉磁気回路が永久磁
石、軟鉄シリンダ、環状ディスクで構成され、従来装置
の円形ディスクが不要となり、小型・軽量化が実現でき
る。さらに、２つのピストンを備え、永久磁石をピスト
ンの運動方向に着磁したので、永久磁石がピストンとの
間隙に直接面することがない。このため、永久磁石の特
性の違いがあっても、２つのピストンを駆動する間隙の
磁束の強さにはあまり影響せず、ピストンを精度よく同
位相、同振幅で互いに逆方向に往復運動させることがで
きる。
石をその磁束の方向が第１の間隙と第２の間隙で逆向き
となるように配置しているので、閉磁気回路が永久磁
石、軟鉄シリンダ、環状ディスクで構成され、従来装置
の円形ディスクが不要となり、小型・軽量化が実現でき
る。さらに、２つのピストンを備え、永久磁石をピスト
ンの運動方向に着磁したので、永久磁石がピストンとの
間隙に直接面することがない。このため、永久磁石の特
性の違いがあっても、２つのピストンを駆動する間隙の
磁束の強さにはあまり影響せず、ピストンを精度よく同
位相、同振幅で互いに逆方向に往復運動させることがで
きる。
［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図は、この発明におけるガスサイクル機関の一実施例を
一部断面で示す構成図である。図において、（1a）はシ
リンダで、この中でフリーディスプレーサ（３）が往復
運動する。第１ピストン（2a）の作動表面，第２ピスト
ン（2b）の作動表面及びフリーディスプレーサ（３）の
作動表面（3a）の間にある圧縮空間（４）は冷却器
（５）及び連通孔（32）を備える。第１ピストン（2a）
及び第２ピストン（2b）とシリンダ（1b）の壁の間には
夫々第１ピストンシール（12a），（13a）及び第２ピス
トンシール（12b），（13b）を備え、フリーディスプレ
ーサ（３）とシリンダ（1a）の間にはシール（14），
（15）を備える。第１ピストン（2a）及び第２ピストン
（2b）は、夫々合成樹脂やアルミニウムなどの非磁性材
料から成る軽量の第１スリーブ（16a）及び第２スリー
ブ（16b）を備え、スリーブ（16a），（16b）には導電
体を巻きつけて第１可動コイル（17a）及び第２可動コ
イル（17b）を形成し、第１可動コイル（17a）、第２可
動コイル（17b）はハウジング（20）の壁を通して外部
に伸びる第１リード線（18a），（19a）及び第２リード
線（18b），（19b）と接続している。これらのリード線
（18a），（19a），（18b），（19b）はハウジング（2
0）の外に夫々第１電気接点（21a），（22a）及び第２
電気接点（21b），（22b）を持つ。可動コイル（17
a），（17b）はピストン（2a），（2b）と連結され、ピ
ストン（2a），（2b）の軸線方向に第１間隙（23a）及
び第２間隙（23b）内で往復運動できる構造になってい
る。上記間隙（23a），（23b）内には可動コイル（17
a），（17b）の移動方向を横切る半径方向に電機子磁界
が存在し、第１間隙（23a）では内径から外径方向へ、
第２間隙（23b）では外径から内径方向へ磁束が向かう
ように構成されている。永久磁石（24a），（24b）はピ
ストンの運動方向に着磁されており、間隙（23a），（2
3b）の磁界は永久磁石（24a），（24b）と、軟磁性部材
である環状ディスク（25a），（25b）、軟鉄シリンダ
（26a），（26b）からなる閉磁気回路によって供給され
る。ピストン（2a），（2b）は夫々支持バネ（28a），
（28b）を備え、これらがピストン（2a），（2b）の固
定中心位置を確保している。また支持バネ（28a），（2
8b）の両端は横移動しないようにロックされ、夫々突起
（29a），（30a）及び（29b），（30b）の回りに配置さ
れている。フリーディスプレーサ（３）の下側には弾性
部材（31）が設けられ、フリーディスプレーサ（３）の
行程を制限する。また、第２図（ａ）はこの発明の一実
施例によるガスサイクル機関の磁気回路を示す説明図
で、矢印は磁束の向きを示す。第２図（ｂ）はピストン
の作用表面の変位を示すグラフで、横軸はピストンの変
位、縦軸は時間を示す。
図は、この発明におけるガスサイクル機関の一実施例を
一部断面で示す構成図である。図において、（1a）はシ
リンダで、この中でフリーディスプレーサ（３）が往復
運動する。第１ピストン（2a）の作動表面，第２ピスト
ン（2b）の作動表面及びフリーディスプレーサ（３）の
作動表面（3a）の間にある圧縮空間（４）は冷却器
（５）及び連通孔（32）を備える。第１ピストン（2a）
及び第２ピストン（2b）とシリンダ（1b）の壁の間には
夫々第１ピストンシール（12a），（13a）及び第２ピス
トンシール（12b），（13b）を備え、フリーディスプレ
ーサ（３）とシリンダ（1a）の間にはシール（14），
（15）を備える。第１ピストン（2a）及び第２ピストン
（2b）は、夫々合成樹脂やアルミニウムなどの非磁性材
料から成る軽量の第１スリーブ（16a）及び第２スリー
ブ（16b）を備え、スリーブ（16a），（16b）には導電
体を巻きつけて第１可動コイル（17a）及び第２可動コ
イル（17b）を形成し、第１可動コイル（17a）、第２可
動コイル（17b）はハウジング（20）の壁を通して外部
に伸びる第１リード線（18a），（19a）及び第２リード
線（18b），（19b）と接続している。これらのリード線
（18a），（19a），（18b），（19b）はハウジング（2
0）の外に夫々第１電気接点（21a），（22a）及び第２
電気接点（21b），（22b）を持つ。可動コイル（17
a），（17b）はピストン（2a），（2b）と連結され、ピ
ストン（2a），（2b）の軸線方向に第１間隙（23a）及
び第２間隙（23b）内で往復運動できる構造になってい
る。上記間隙（23a），（23b）内には可動コイル（17
a），（17b）の移動方向を横切る半径方向に電機子磁界
が存在し、第１間隙（23a）では内径から外径方向へ、
第２間隙（23b）では外径から内径方向へ磁束が向かう
ように構成されている。永久磁石（24a），（24b）はピ
ストンの運動方向に着磁されており、間隙（23a），（2
3b）の磁界は永久磁石（24a），（24b）と、軟磁性部材
である環状ディスク（25a），（25b）、軟鉄シリンダ
（26a），（26b）からなる閉磁気回路によって供給され
る。ピストン（2a），（2b）は夫々支持バネ（28a），
（28b）を備え、これらがピストン（2a），（2b）の固
定中心位置を確保している。また支持バネ（28a），（2
8b）の両端は横移動しないようにロックされ、夫々突起
（29a），（30a）及び（29b），（30b）の回りに配置さ
れている。フリーディスプレーサ（３）の下側には弾性
部材（31）が設けられ、フリーディスプレーサ（３）の
行程を制限する。また、第２図（ａ）はこの発明の一実
施例によるガスサイクル機関の磁気回路を示す説明図
で、矢印は磁束の向きを示す。第２図（ｂ）はピストン
の作用表面の変位を示すグラフで、横軸はピストンの変
位、縦軸は時間を示す。
次に動作について説明する。
可動コイル（17a），（17b）に電気接点（21a），（22
a），（21b），（22b）及びリード線（18a），（19
a），（18b），（19b）を介して交番電流を流すと可動
コイル（17a），（17b）には夫々間隙（23a），（23b）
中の永久磁界と電流の相互作用により、軸方向にローレ
ンツ力が働き、その結果ピストン（2a），（2b）、スリ
ーブ（16a），（16b）及びコイル（17a），（17b）から
なる組立体は左右の方向に往復運動を始める。
a），（21b），（22b）及びリード線（18a），（19
a），（18b），（19b）を介して交番電流を流すと可動
コイル（17a），（17b）には夫々間隙（23a），（23b）
中の永久磁界と電流の相互作用により、軸方向にローレ
ンツ力が働き、その結果ピストン（2a），（2b）、スリ
ーブ（16a），（16b）及びコイル（17a），（17b）から
なる組立体は左右の方向に往復運動を始める。
今、第１可動コイル（17a）と第２可動コイル（17b）の
特性を同一にし、間隙（23a）及び（23b）内の磁界の強
さを等しくした条件で、第１可動コイル（17a）と第２
可動コイル（17b）に、同位相、同振幅の電流を流す
と、間隙（23a）と間隙（23b）における磁界の方向が逆
であるため、第１可動コイル（17a）と第２可動コイル
（17b）は第２図（ｂ）に示すように互いに逆方向に同
振幅で往復運動し、この結果、ピストン（2a）及び（2
b）で囲まれた圧縮空間（４）の体積が往復運動により
周期的に変動することになる。ピストン（2a），（2b）
の往復運動により圧縮空間（４）の体積が変化すると作
動空間内に封入された作動ガスが圧縮、膨張を受け、ガ
スの圧力が変動する。更に、この圧力変動は蓄熱器
（７）の両端に周期的な圧力差の変動をもたらし、この
結果圧力差と弾性部材（31）の共振によりフリーディス
プレーサ（３）がピストン（2a），（2b）と同じ周波数
で、かつ異なった位相で動くようになる。
特性を同一にし、間隙（23a）及び（23b）内の磁界の強
さを等しくした条件で、第１可動コイル（17a）と第２
可動コイル（17b）に、同位相、同振幅の電流を流す
と、間隙（23a）と間隙（23b）における磁界の方向が逆
であるため、第１可動コイル（17a）と第２可動コイル
（17b）は第２図（ｂ）に示すように互いに逆方向に同
振幅で往復運動し、この結果、ピストン（2a）及び（2
b）で囲まれた圧縮空間（４）の体積が往復運動により
周期的に変動することになる。ピストン（2a），（2b）
の往復運動により圧縮空間（４）の体積が変化すると作
動空間内に封入された作動ガスが圧縮、膨張を受け、ガ
スの圧力が変動する。更に、この圧力変動は蓄熱器
（７）の両端に周期的な圧力差の変動をもたらし、この
結果圧力差と弾性部材（31）の共振によりフリーディス
プレーサ（３）がピストン（2a），（2b）と同じ周波数
で、かつ異なった位相で動くようになる。
ピストン（2a），（2b）とフリーディスプレーサ（３）
が異なった位相を持って動く時、作動空間内の作動ガス
（例えばヘリウム）は、逆スターリングサイクルとして
良く知られる熱力学的サイクルを構成し、膨張空間
（６）内に寒冷を発生させる。この実施例においては、
永久磁石をその磁束の方向が第１の間隙（23a）と第２
の間隙（23b）で逆向きとなるように配置しているの
で、例えば第２図（ａ）の上半分において、閉磁気回路
は永久磁石（24a），（24b）、軟鉄シリンダ（25b）、
環状ディスク（26b），（26a）、軟鉄シリンダ（25a）
で構成される。この時に、永久磁石は（24a），（24b）
はピストンの運動方向に着磁しており、環状ディスクと
軟鉄シリンダの間に間隙が構成される。下半分でも同様
であり、この様な閉磁気回路の構成では、従来装置の円
形ディスクが不要となり、小型化、軽量化が実現でき
る。さらに、２つのピストンを備え、永久磁石をピスト
ンの運動方向に着磁したので、永久磁石がピストンとの
間隙に直接面することがない。このため、永久磁石の特
性の違いがあっても、２つのピストンを駆動する間隙の
磁束の強さにはあまり影響せず、ピストンを精度よく同
位相、同振幅で互いに逆方向に往復運動させることがで
きる なお、上記実施例では永久磁石として第１永久磁石（24
a）及び第２永久磁石（24b）の２つの磁石を用いたもの
を示したが、第３図に示すように、これらを１つの永久
磁石（24）で置き換えても上記実施例と同様の効果を奏
する。しかし、上記実施例でが可動コイルを２組設け、
これらを互いに対向して同振幅、同位相で、逆方向に往
復運動させるように構成したので、お互いの振動を打ち
消しあい、ガスサイクル機関全体として振動の少ない機
関が得られる効果もある。
が異なった位相を持って動く時、作動空間内の作動ガス
（例えばヘリウム）は、逆スターリングサイクルとして
良く知られる熱力学的サイクルを構成し、膨張空間
（６）内に寒冷を発生させる。この実施例においては、
永久磁石をその磁束の方向が第１の間隙（23a）と第２
の間隙（23b）で逆向きとなるように配置しているの
で、例えば第２図（ａ）の上半分において、閉磁気回路
は永久磁石（24a），（24b）、軟鉄シリンダ（25b）、
環状ディスク（26b），（26a）、軟鉄シリンダ（25a）
で構成される。この時に、永久磁石は（24a），（24b）
はピストンの運動方向に着磁しており、環状ディスクと
軟鉄シリンダの間に間隙が構成される。下半分でも同様
であり、この様な閉磁気回路の構成では、従来装置の円
形ディスクが不要となり、小型化、軽量化が実現でき
る。さらに、２つのピストンを備え、永久磁石をピスト
ンの運動方向に着磁したので、永久磁石がピストンとの
間隙に直接面することがない。このため、永久磁石の特
性の違いがあっても、２つのピストンを駆動する間隙の
磁束の強さにはあまり影響せず、ピストンを精度よく同
位相、同振幅で互いに逆方向に往復運動させることがで
きる なお、上記実施例では永久磁石として第１永久磁石（24
a）及び第２永久磁石（24b）の２つの磁石を用いたもの
を示したが、第３図に示すように、これらを１つの永久
磁石（24）で置き換えても上記実施例と同様の効果を奏
する。しかし、上記実施例でが可動コイルを２組設け、
これらを互いに対向して同振幅、同位相で、逆方向に往
復運動させるように構成したので、お互いの振動を打ち
消しあい、ガスサイクル機関全体として振動の少ない機
関が得られる効果もある。
［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、永久磁石の作る磁束
の間隙に挿入される可動コイルに交番電流を流すことに
より、可動コイルに連結されたピストンを往復運動さ
せ、このピストンの往復運動により作動ガスを圧縮、膨
張させるガスサイクル機関において、可動コイルとピス
トンを２個ずつ設け、第１の可動コイル及び第１のピス
トンに対して、第２の可動コイル及び第２のピストンを
対向配置し、永久磁石を上記ピストンの運動方向に着磁
したものとし、第１の可動コイルが挿入された第１の間
隙の磁束の向きが第１の可動コイルの外径側から内径側
へ向かい、第２の可動コイルが挿入された第２の間隙の
磁束の向きが第２の可動コイルの内径側から外径側へ向
かう磁気回路を構成するように上記永久磁石及び軟磁性
部材を配置し、第1,第２のピストンが互いに逆方向に往
復運動するように上記第1,第２の可動コイルに流れる交
番電流及び第1,第２可動コイルの巻回方向を設定したこ
とにより、小型で軽量にでき、さらに２つのピストンを
備え、そのピストンを精度よく同位相、同振幅で互いに
逆方向に往復運動させることのできるガスサイクル機関
が得られる効果がある。
の間隙に挿入される可動コイルに交番電流を流すことに
より、可動コイルに連結されたピストンを往復運動さ
せ、このピストンの往復運動により作動ガスを圧縮、膨
張させるガスサイクル機関において、可動コイルとピス
トンを２個ずつ設け、第１の可動コイル及び第１のピス
トンに対して、第２の可動コイル及び第２のピストンを
対向配置し、永久磁石を上記ピストンの運動方向に着磁
したものとし、第１の可動コイルが挿入された第１の間
隙の磁束の向きが第１の可動コイルの外径側から内径側
へ向かい、第２の可動コイルが挿入された第２の間隙の
磁束の向きが第２の可動コイルの内径側から外径側へ向
かう磁気回路を構成するように上記永久磁石及び軟磁性
部材を配置し、第1,第２のピストンが互いに逆方向に往
復運動するように上記第1,第２の可動コイルに流れる交
番電流及び第1,第２可動コイルの巻回方向を設定したこ
とにより、小型で軽量にでき、さらに２つのピストンを
備え、そのピストンを精度よく同位相、同振幅で互いに
逆方向に往復運動させることのできるガスサイクル機関
が得られる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例によるガスサイクル機関を
示す構成図、第２図（ａ），（ｂ）はこの発明の一実施
例に係る磁気回路を示す説明図、及びピストンの作用表
面の変位を示すグラフ、第３図はこの発明の他の実施例
によるガスサイクル機関を示す構成図、第４図は従来の
ガスサイクル機関を示す構成図である。 （2a）……第１のピストン、（2b）……第２のピスト
ン、（17a）……第１の可動コイル、（17b）……第２の
可動コイル、（23a）……第１の間隙、（23b）……第２
の間隙、（24a），（24b）……永久磁石。 なお、図中、同一符号は同一、又は、相当部分を示す。
示す構成図、第２図（ａ），（ｂ）はこの発明の一実施
例に係る磁気回路を示す説明図、及びピストンの作用表
面の変位を示すグラフ、第３図はこの発明の他の実施例
によるガスサイクル機関を示す構成図、第４図は従来の
ガスサイクル機関を示す構成図である。 （2a）……第１のピストン、（2b）……第２のピスト
ン、（17a）……第１の可動コイル、（17b）……第２の
可動コイル、（23a）……第１の間隙、（23b）……第２
の間隙、（24a），（24b）……永久磁石。 なお、図中、同一符号は同一、又は、相当部分を示す。
フロントページの続き (72)発明者 柏村 和生 兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三 菱電機株式会社中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭59−194657（ＪＰ，Ａ) 特公 昭54−28980（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (2)
- 【請求項１】永久磁石の作る磁束の間隙に挿入される可
動コイルに交番電流を流すことにより、上記可動コイル
に連結されたピストンを往復運動させ、このピストンの
往復運動により作動ガスを圧縮、膨張させるガスサイク
ル機関において、可動コイルとピストンを２個ずつ設
け、第１の可動コイル及び第１のピストンに対して、第
２の可動コイル及び第２のピストンを対向配置し、上記
永久磁石を上記ピストンの運動方向に着磁したものと
し、第１の可動コイルが挿入された第１の間隙の磁束の
向きが第１の可動コイルの外径側から内径側へ向かい、
第２の可動コイルが挿入された第２の間隙の磁束の向き
が第２の可動コイルの内径側から外径側へ向かう磁気回
路を構成するように上記永久磁石及び軟磁性部材を配置
し、第1,第２のピストンが互いに逆方向に往復運動する
ように上記第1,第２の可動コイルに流れる交番電流及び
第1,第２可動コイルの巻回方向を設定したことを特徴と
するガスサイクル機関。 - 【請求項２】第1,第２の可動コイルは、互いに同位相、
同振幅で逆方向に往復運動するように構成したことを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載のガスサイクル機
関。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62221342A JPH076702B2 (ja) | 1987-09-04 | 1987-09-04 | ガスサイクル機関 |
| US07/239,822 US4872313A (en) | 1987-09-04 | 1988-09-02 | Gas cycle machine |
| GB8820783A GB2209628B (en) | 1987-09-04 | 1988-09-02 | Gas cycle machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62221342A JPH076702B2 (ja) | 1987-09-04 | 1987-09-04 | ガスサイクル機関 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6463761A JPS6463761A (en) | 1989-03-09 |
| JPH076702B2 true JPH076702B2 (ja) | 1995-01-30 |
Family
ID=16765303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62221342A Expired - Fee Related JPH076702B2 (ja) | 1987-09-04 | 1987-09-04 | ガスサイクル機関 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4872313A (ja) |
| JP (1) | JPH076702B2 (ja) |
| GB (1) | GB2209628B (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| DE69100111T2 (de) * | 1991-02-28 | 1994-01-27 | Mitsubishi Electric Corp | Kryogene Kältemaschine. |
| JPH0510617A (ja) * | 1991-07-01 | 1993-01-19 | Mitsubishi Electric Corp | 冷凍機 |
| KR940011324B1 (ko) * | 1991-10-10 | 1994-12-05 | 주식회사 금성사 | 스터링 사이클 방식 냉기발생기 |
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| DE69300919T2 (de) * | 1992-01-31 | 1996-08-01 | Mitsubishi Electric Corp | Halterungsmittel für Kolben/Verdränger für eine kryogene Kältemaschine. |
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| JPH08210248A (ja) * | 1994-10-31 | 1996-08-20 | Harry Ono | 複式ピストン・ポンプ |
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| EP1042637A4 (en) * | 1997-12-01 | 2004-03-31 | Medis El Ltd | DISPLACEMENT ARRANGEMENT FOR A STIRLING CIRCUIT SYSTEM |
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| US8702405B2 (en) | 2007-11-17 | 2014-04-22 | Brian Leonard Verrilli | Twisting translational displacement pump cartridge |
| DE102009023980A1 (de) * | 2009-06-05 | 2010-12-09 | Danfoss Compressors Gmbh | Stirling-Kühleinrichtung |
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| CN104848576B (zh) * | 2015-04-30 | 2017-04-19 | 中国科学院理化技术研究所 | 热驱动斯特林制冷机 |
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| US4044558A (en) * | 1974-08-09 | 1977-08-30 | New Process Industries, Inc. | Thermal oscillator |
| US3991586A (en) * | 1975-10-03 | 1976-11-16 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Solenoid controlled cold head for a cryogenic cooler |
| NL7702207A (nl) * | 1977-03-02 | 1978-09-05 | Philips Nv | Heetgaszuigermachine. |
| US4199945A (en) * | 1977-07-27 | 1980-04-29 | Theodor Finkelstein | Method and device for balanced compounding of Stirling cycle machines |
| JPS5428980A (en) * | 1977-08-05 | 1979-03-03 | Daikin Ind Ltd | Electric hydraulic conversion device |
| DE2945973A1 (de) * | 1979-11-14 | 1981-05-21 | Schneider, Christian, Dipl.-Ing., 8650 Kulmbach | Vorrichtung zur waermewandlung |
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| US4498296A (en) * | 1983-07-01 | 1985-02-12 | U.S. Philips Corporation | Thermodynamic oscillator with average pressure control |
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-
1987
- 1987-09-04 JP JP62221342A patent/JPH076702B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1988
- 1988-09-02 GB GB8820783A patent/GB2209628B/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-09-02 US US07/239,822 patent/US4872313A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6463761A (en) | 1989-03-09 |
| GB8820783D0 (en) | 1988-10-05 |
| GB2209628A (en) | 1989-05-17 |
| US4872313A (en) | 1989-10-10 |
| GB2209628B (en) | 1990-06-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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