(57)【要約】【課題】  インナーステータがシリンダーの外周面に構造的に着脱され得るスターリング冷凍機を提供すること。【解決手段】  本発明のスターリング冷凍機は、シリンダーにインナーステータの前面と接する隔壁が形成されるとともに、シリンダーの周溝にインナーステータの背面と接するスナップリングたる第２ストッパーが着脱可能に嵌合されるため、インナーステータの組立／分解が可能になるほか、インナーステータの組立／分解作業が容易になる。また、隔壁にインナーステータの前面に形成された周溝に嵌合される突起が形成され、突起がインナーステータのエンドリングとして機能するため、インナーステータの組立／分解作業が簡素になる。【選択図】      図３
2005214609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースと、
前記ケースの内部に固定され、ピストンが往復動可能に設けられたシリンダーと、
前記ピストンの内部に往復動可能に設けられたディスプレイサと、
前記シリンダーの軸方向に前記ディスプレイサと一列に連結された再生器と、
前記ケースとシリンダーとの間に固定されたアウターステータと、
前記シリンダーの外周面に嵌められたインナーステータと、
前記インナーステータとアウターステータとの間に取り付けられて前記ピストンを往復動させるマグネットと、
前記インナーステータを前記シリンダーに着脱可能に固定させる固定手段と、を含めて構成されたことを特徴とするスターリング冷凍機。
【請求項２】
前記固定手段は、
前記インナーステータの組立方向に前記インナーステータの前面と接触できるように前記シリンダーの外周面に形成されたストッパーと、
前記ストッパーから前記インナーステータに向かって形成されて前記インナーステータと結合されるねじとを具備することを特徴とする請求項１に記載のスターリング冷凍機。
【請求項３】
前記ねじは、前記インナーステータの前面に形成された周溝にねじ結合されるようにリング状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のスターリング冷凍機。
【請求項４】
前記固定手段は、前記シリンダーに着脱可能に設けられて前記インナーステータの一面と接触される第１ストッパーと、前記シリンダーと一体に形成されて前記インナーステータの他面に接触される第２ストッパーとから構成され、前記インナーステータの軸方向流動を制限することを特徴とする請求項１に記載のスターリング冷凍機。
【請求項５】
前記第１ストッパーは、前記シリンダーの外周面に形成された周溝に嵌合されるスナップリングからなることを特徴とする請求項４に記載のスターリング冷凍機。
【請求項６】
前記第２ストッパーは、前記シリンダーの外周面から半径方向へ垂直に突出された隔壁を具備することを特徴とする請求項４に記載のスターリング冷凍機。
【請求項７】
前記隔壁は、リング形状に形成されていることを特徴とする請求項６に記載のスターリング冷凍機。
【請求項８】
前記第２ストッパーは、前記インナーステータに軸方向に沿って嵌合される突起をさらに具備することを特徴とする請求項６に記載のスターリング冷凍機。
【請求項９】
前記突起は、リング状に形成されていることを特徴とする請求項８に記載のスターリング冷凍機。
【請求項１０】
前記突起には、この突起が嵌合される前記インナーステータの周溝に形成されたねじと結合可能なねじが形成されていることを特徴とする請求項９に記載のスターリング冷凍機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スターリング冷凍機に関し、さらに詳細には、インナーステータがシリンダーに構造的に着脱自在に設けられるスターリング冷凍機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、スターリング冷凍機は、スターリングサイクルの逆サイクルを利用した外燃機関の一種である。
図１は、従来の技術に係るスターリング冷凍機の断面図であり、図２は、従来の技術に係るスターリング冷凍機の要部構成を示す分解斜視図である。
【０００３】
従来の技術に係るスターリング冷凍機は、開口された先端にコールドチップ(Cold-tip)２が配設されたケース４と、前記ケース４の内部に固定され、作動流体が充填されたシリンダー６と、前記シリンダー６の内部に往復動可能に設けられ、中空７が形成されたピストン８と、前記ピストン８の中空７に往復動可能に設けられたディスプレイサ１０と、前記ディスプレイサ１０と長さ方向に連結され、前記コールドチップ２との間に作動流体が充填され得るような空間１が備えられた再生器１２と、前記シリンダー６及び再生器１２に連結された熱交換器１４とを具備する。
【０００４】
前記ピストン８は、前記ケース４とシリンダー６との間に配設されたリニアモータ(Ｍ)と連結されて往復動し、前記ディスプレイサ１０は前記再生器１２と対向するように前記ケース４に取付けられた弾性部材１６と連結されて前記コールドチップ２に向かって弾性支持される。前記再生器１２には前記コールドチップ２側に穴１１形成される。
【０００５】
前記リニアモータ(Ｍ)は、前記ケース４の内周面に固定され、外部電源と連結されたアウターステータ２０と、前記アウターステータ２０の内部に位置し、前記シリンダー６の外周面に固定されたインナーステータ３０と、前記インナーステータ３０とアウターステータ２０との間に前記シリンダー６の軸方向に往復動可能に設けられて前記ピストン８と連動するマグネット４０とを具備する。
【０００６】
前記アウターステータ２０は、ボビン２２と、該ボビン２２に巻回されて外部電力が供給されるコイル２４と、多数枚の鋼板が円周方向に積層されて形成され、前記コイル２４の巻回されたボビン２２の外側を包むコア２６とからなる。
【０００７】
前記インナーステータ３０は、多数枚の鋼板が円周方向に積層されて形成されたコア３２と、該コア３２の形状を保たせるために前記コア３２の軸方向に沿って両断面にそれぞれ嵌められた１対のエンドリング３４、３６とからなる。このようなインナーステータ３０は前記シリンダー６の外周面に接着剤により貼り付けられる。
【０００８】
以下、このように構成された従来の技術に係るスターリング冷凍機の作用を詳細に説明する。
前記アウターステータ２０のコイル２４に電力が供給されると、前記アウターステータ２０とインナーステータ３０との間において電磁場が形成され、この電磁場と前記マグネット４０の相互作用力により前記マグネット４０が前記コールドチップ２に向かって移動する。
【０００９】
また、前記ピストン８が前記マグネット３０と連動することから、前記シリンダー６の作動流体は等温圧縮された後前記熱交換器１４で放熱され、前記再生器１２に流入されて顕熱を奪われた後、前記再生器１２とコールドチップ２との間の空間１に満たされながら等温膨脹される。この時、作動流体が前記再生器１２とコールドチップ２との間の空間１に満たされるにつれて前記再生器１２及びディスプレイサ１０が前記コールドチップ２と対向する方向へ移動する。
【００１０】
その後、前記アウターステータ２０のコイル２４に印加される電源の方向が変わると、前記マグネット４０が前記ピストン８と共に前記コールドチップ２と対向する方向へ移動し、前記ディスプレイサ１０及び再生器１２が前記弾性部材１６の弾性力により前記コールドチップ２に向かって元位置に移動する。また、前記再生器１２とコールドチップ２との間の空間１に充填された作動流体が前記再生器１２と熱交換器１４を次々と経由しながら熱を吸収した後、前記シリンダー６に再び満たされる。
【００１１】
しかしながら、従来の技術に係るスターリング冷凍機は、前記シリンダー６の外周面にインナーステータ３０が接着される間、前記シリンダー６とインナーステータ３０とが治具により支持されねばならず、前記シリンダー６からインナーステータ３０を分解し難いため、作業性が悪く、且つ、前記シリンダー６の作動流体が、前記シリンダー６とインナーステータ３０との間に塗布された接着剤と化学反応を起こし汚れてしまうという問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記の従来の技術の問題点に鑑みてなされたものであり、インナーステータがシリンダーの外周面に構造的に着脱され得るスターリング冷凍機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するべく本発明の一側面によるスターリング冷凍機は、ケースと、前記ケースの内部に固定され、ピストンが往復動可能に設けられたシリンダーと、前記ピストンの内部に往復動可能に設けられたディスプレイサと、前記シリンダーの軸方向に前記ディスプレイサと一列に連結された再生器と、前記ケースとシリンダーとの間に固定されたアウターステータと、前記シリンダーの外周面に嵌められたインナーステータと、前記インナーステータとアウターステータとの間に取り付けられて前記ピストンを往復動させるマグネットと、前記インナーステータを前記シリンダーに着脱可能に固定させる固定手段と、を具備する。
【００１４】
前記固定手段は、前記インナーステータの組立方向に前記インナーステータの前面と接触できるように前記シリンダーの外周面に形成されたストッパーと、前記ストッパーから前記インナーステータに向かって形成されて前記インナーステータと結合されるねじとからなる。
【００１５】
前記ねじは、前記インナーステータの前面に形成された周溝にねじ結合されるようにリング状に形成される。
他の実施例として、前記固定手段は、前記シリンダーに着脱可能に設けられて前記インナーステータの一面と接触される第１ストッパーと、前記シリンダーと一体に形成されて前記インナーステータの他面に接触される第２ストッパーとから構成され、前記インナーステータの軸方向流動を制限する。
【００１６】
前記第１ストッパーは、前記シリンダーの外周面に形成された周溝に嵌合されるスナップリングからなる。
前記第２ストッパーは、前記シリンダーの外周面から半径方向へ垂直に突出された隔壁を含めてなり、前記第２ストッパーは、前記インナーステータに軸方向に沿って嵌合される突起をさらに含む。
【００１７】
前記突起は、リング形状に形成され、前記突起が嵌合される前記インナーステータの周溝に形成されたねじと結合されるねじが形成される。
また、上記の目的を達成するべく本発明の他の側面によるスターリング冷凍機は、ケースと、前記ケースの内部に固定され、ピストンが往復動可能に設けられたシリンダーと、前記ピストンの内部に往復動可能に設けられたディスプレイサと、前記シリンダーの軸方向に前記ディスプレイサと一列に連結された再生器と、前記ケースとシリンダーとの間に固定されたアウターステータと、前記シリンダーの外周面に嵌められたインナーステータと、前記インナーステータとアウターステータとの間に配設されて前記ピストンを往復動させるマグネットと、前記インナーステータの一面と接するように前記シリンダーに着脱可能に設けられたスナップリングと、前記インナーステータの他面と接するように前記シリンダーの外周面に形成された隔壁と、を具備する。
【００１８】
前記隔壁には前記シリンダーの軸方向に前記インナーステータに嵌合される突起が形成される。前記突起は、リング形状に形成され、前記インナーステータとねじ結合される。
【００１９】
また、上記の目的を達成するべく本発明のさらに他の側面によるスターリング冷凍機は、ケースと、前記ケースの内部に固定され、ピストンが往復動可能に設けられたシリンダーと、前記ピストンの内部に往復動可能に設けられたディスプレイサと、前記シリンダーの軸方向に前記ディスプレイサと一列に連結された再生器と、前記ケースとシリンダーとの間に固定されたアウターステータと、前記シリンダーの外周面に嵌められたインナーステータと、前記インナーステータとアウターステータとの間に取り付けられて前記ピストンを往復動させるマグネットと、前記インナーステータの一面と接するように前記シリンダーに着脱可能に設けられたスナップリングと、前記インナーステータの他面と接するように前記シリンダーの外周面に形成された隔壁と、前記隔壁から前記インナーステータの一面に形成された周溝に向かって形成されたエンドリングと、を具備する。
前記エンドリングには、前記インナーステータの周溝に形成されたねじと結合されるねじが形成される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のスターリング冷凍機は、シリンダーにインナーステータの前面と触れる隔壁が形成されるとともに、前記シリンダーの周溝に前記インナーステータの背面と触れるスナップリングたる第２ストッパーが着脱可能に嵌合されるため、前記インナーステータの組立／分解が可能になるほか、前記インナーステータの組立／分解作業が容易になる。
【００２１】
また、前記隔壁に前記インナーステータの前面に形成された周溝に嵌合される突起が形成され、前記突起が前記インナーステータのエンドリングとして機能するため、前記インナーステータの組立／分解作業が簡素になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照しつつ本発明に係るスターリング冷凍機の実施例を詳細に説明する。
本発明に係る極低温冷凍機及びその熱交換器の実施例としては多数の例が存在できるものの、以下では最も好ましい実施例について説明する。ただし、極低温冷凍機をなす基本的な構造は前述した従来の技術におけると同様なので詳細な説明は省略するものとする。
【００２３】
図３は、本発明の一実施例に係るスターリング冷凍機の断面図であり、図４は、本発明に係るスターリング冷凍機の要部構成を示す分解斜視図である。
本発明の一実施例に係るスターリング冷凍機は、開口された先端にコールドチップ(Cold-tip)５１が配設されたケース５０と、該ケース５０の内部に固定されピストン５４が往復動可能に設けられたシリンダー５２と、前記ケース５０とシリンダー５２との間に固定されたアウターステータ６０と、前記シリンダー５２の外周面に嵌められたインナーステータ７０と、該インナーステータ７０とアウターステータ６０との間に前記シリンダー５２の軸方向に往復動可能に設けられ、前記ピストン５４と連結された環状のマグネット８０と、前記インナーステータ６０を前記シリンダー５２に着脱可能に固定させる固定手段とを具備する。
【００２４】
前記ピストン５４の内部には、前記ケース５０の上側に取り付けられた弾性部材５５により支持されたディスプレイサ５６が往復動可能に設けられ、前記ディスプレイサ５６とコールドチップ５１との間には再生器５７が配設され、前記ケース５０の内外側にはそれぞれ前記シリンダー５２及び再生器５７と連結された熱交換器５８が配設される。
【００２５】
前記固定手段は、前記インナーステータ７０が前記シリンダー５２に組立てられる方向(矢印Ｉ)に前記インナーステータ７０の背面７１と接する第１ストッパー９０及び前記インナーステータ７０の前面７２と接する第２ストッパー１００から構成され、前記シリンダー５２の外周面に配設されたインナーステータ７０の軸方向流動が制限されるようにする。
【００２６】
また、前記第１及び第２ストッパー９０、１００は、前記インナーステータ７０が前記シリンダー５２に組立てられた後分解され得るように、少なくとも一つが前記シリンダー５２に着脱可能に取付けられなければならない。したがって、この実施例では、図３の「Ａ」に示すように、前記インナーステータ７０が前記シリンダー５２に組立／分解可能にするため、前記第１ストッパー９０が前記シリンダー５２に着脱可能に設けられ、図３の「Ｂ」に示すように、前記第２ストッパー１００が前記シリンダー５２と一体形成される。
【００２７】
前記第１ストッパー９０は、前記シリンダー５２の外周面に形成された周溝５３に弾力的に嵌合されるようなスナップリングからなり、前記インナーステータ７０が前記シリンダー５２から取り外される方向(矢印Ｕ)に前記インナーステータ７０の軸方向流動を制限する。もちろん、前記第１ストッパー９０は、前記シリンダー５２を中心に外径が前記インナーステータ７０の内径より大きく、前記インナーステータ７０の外径より小さく形成される。
【００２８】
また、前記第２ストッパー１００は、前記シリンダー５２の外周面から半径外側方向へ垂直に突出された隔壁１０２を含めてなり、前記インナーステータ７０が前記シリンダー５２に組立てられる方向(矢印Ｉ)に前記隔壁１０２を超えないようにする。
【００２９】
前記隔壁１０２は、前記インナーステータ７０を堅固に支持できるようにリング形状に形成されるものの、前記シリンダー５２を中心に外径が前記インナーステータ７０の外径より小さく形成される。
【００３０】
また、前記第２ストッパー１００は、前記隔壁１０２から前記インナーステータ７０に向かって垂直に突出されて前記インナーステータ７０に軸方向に沿って嵌合される突起１０４をさらに含む。前記突起１０４は、前記隔壁１０２の外周縁から突出される。この時、前記突起１０４は半径方向に前記インナーステータ７０の内径と外径との中間に位置する。
【００３１】
特に、前記突起１０４はリング形状に形成され、前記インナーステータ７０の前面７２には前記リング形状の突起１０４が嵌合されるような周溝７３が形成される。すると、前記インナーステータ７０では多数枚の鋼板が円周方向に積層されて円筒形のコア７６を形成し、このコア７６の形状が保たれるように前記インナーステータ７０の前面７２と背面７１にそれぞれ周溝７３、７３′が形成され、このインナーステータ７０の各周溝７３、７３′にエンドリング７４が嵌合されるが、前記突起１０４が前記インナーステータ７０の前面７２に形成された周溝７３に嵌合されるエンドリングになり得る。換言すれば、前記インナーステータ７０が前記シリンダー５２に組立てられながら前記インナーステータ７０の前面７２にエンドリング作業が同時になされるのである。
【００３２】
一方、前記突起１０４と前記インナーステータ７０の前面７２に形成された周溝７３にはそれぞれ雌ねじ１０５と雄ねじ７５が形成されてねじ結合されることによって前記インナーステータ７０が前記シリンダー５２に一層堅固に組立てられることができる。
【００３３】
この時、前記突起１０４のナット１０５は半径方向に外周面に形成され、前記インナーステータ７０の雄ねじ７５もまた、半径方向に前記インナーステータ７０の前面７２に形成された周溝７３の外周面に形成される。
【００３４】
次に、以上のように構成された本発明に係るスターリング冷凍機において、前記インナーステータ７０の組立／分解作業について述べる。
まず、前記インナーステータ７０の一部を組立てる。つまり、多数枚の鋼板を円周方向に積層し、前記インナーステータ７０の背面７１に形成された周溝７３′にエンドリング７４を押入して前記インナーステータ７０の形状が保持されるようにする。
【００３５】
このように一部が組立てられたインナーステータ７０を、前記シリンダー５２の外周面に軸方向に沿って嵌め、前記インナーステータ７０の前面７２に形成された周溝７３に前記突起１０４が嵌合されると、前記突起１０４と前記インナーステータ７０が互いにねじ結合されるように前記インナーステータ７０を前記シリンダー５２を中心に回転させて前記インナーステータ７０の前面７２が前記隔壁１０２に当たるようにする。
【００３６】
こうすると、前記インナーステータ７０の前面７２に形成された周溝７３にエンドリングとして機能する前記突起１０４が嵌められ、これで前記インナーステータ７０の組立が完了し、前記インナーステータ７０が前記シリンダー５２に組立てられる方向(矢印Ｉ)にそれ以上動かなくなる。
【００３７】
この状態で、前記シリンダー５２の周溝５３に前記第１ストッパー９０を嵌め込むと、前記インナーステータ７０が前記シリンダー５２から取り外される方向(矢印Ｕ)にもそれ以上動かなくなり、前記インナーステータ７０の組立が完了する。
【００３８】
一方、前記インナーステータ７０を前記シリンダー５２から取り外す時には、まず、前記シリンダー５２の周溝５３から前記第１ストッパー９０を取り出した後前記インナーステータ７０を前記突起１０４と前記インナーステータ７０のねじ結合が解除される方向にすこし回転させた後、前記インナーステータ７０を前記シリンダー５２から軸方向に取り外せばいい。
【００３９】
詳細に説明したように、本発明に係るスターリング冷凍機は、前記シリンダー５２の周溝５３に前記インナーステータ７０の背面７１と触れるスナップリングたる第１ストッパー９０が着脱可能に嵌められ、前記シリンダー５２に前記インナーステータ７０の前面７２と接れる隔壁１０２が形成されるため、前記インナーステータ７０の組立／分解が可能であるほか、前記インナーステータ７０の組立／分解作業が容易である。
【００４０】
また、前記隔壁１０２には、前記インナーステータ７０の前面７２に形成された周溝７３に嵌合される突起１０４が形成され、該突起１０４が前記インナーステータ７０のエンドリングとして機能するため、前記インナーステータ７０の組立／分解作業が簡素化する。
【００４１】
また、前記インナーステータ７０が構造的に前記シリンダー５２に組立／分解可能になるため、前記シリンダー５２の作動流体が汚れる恐れがない。
以下、本発明の他の実施例に係るスターリング冷凍機について説明するものの、本実施例のスターリング冷凍機は上に説明されたスターリング冷凍機に類似しているため、詳細な説明及び参照符号は適宜省略するものとする。
【００４２】
図５は、本発明の他の実施例に係るスターリング冷凍機の断面図である。
本発明の他の実施例に係るスターリング冷凍機は、シリンダー１５０の外周面にインナーステータ１６０が固定手段１７０により着脱可能に固定される。前記固定手段１７０は、前記インナーステータ１６０の組立方向(矢印Ｉ)に前記インナーステータ１６０の前面１６１と接するように前記シリンダー１５０の外周面に形成されたストッパー１７２と、前記シリンダー１５０の軸方向に前記ストッパー１７２から前記インナーステータ１６０に向かって垂直に形成されて前記インナーステータ１６０と結合されるねじ１７４とからなる。
【００４３】
前記ストッパー１７２は、前記シリンダー１５０の外周面において半径方向へ垂直にリング状に形成され、前記ストッパー１７２の外周縁に前記ねじ１７４が一体に形成される。
【００４４】
前記ねじ１７４は、前記インナーステータ１６０の形状を保持させるエンドリングとして機能できるように前記インナーステータ１６０の前面１６１に形成された周溝１６２と同じリング形状に形成され、外周面にねじ山が形成される。
【００４５】
以上の如く、本発明の他の実施例に係るスターリング冷凍機は、前記インナーステータ１６０がシリンダー１５０の外周面に容易に着脱されることができ、前記インナーステータ１６０が構造的に前記シリンダー１５０に組立てられるため、前記シリンダー１５０の作動流体が汚れる恐れがない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】従来の技術に係るスターリング冷凍機の断面図である。
【図２】従来の技術に係るスターリング冷凍機の要部構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施例に係るスターリング冷凍機の断面図である。
【図４】本発明に係るスターリング冷凍機の要部構成を示す分解斜視図である。
【図５】本発明の他の実施例に係るスターリング冷凍機の断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
５０    ケース
５２    シリンダー
５４    ピストン
５６    ディスプレイサ
５７    再生器
５８    熱交換器
６０    アウターステータ
７０    インナーステータ
７４    エンドリング
８０    マグネット
９０    第１ストッパー
１００    第２ストッパー
１０２    隔壁
１０４    突起
１０５    ねじ
【図１】
2005214609.tif 000003
【図２】
2005214609.tif 000004
【図３】
2005214609.tif 000005
【図４】
2005214609.tif 000006
【図５】
2005214609.tif 000007