[发明专利]四阀型脉管制冷机

说明书

本申请主张基于2009年7月3日申请的日本专利申请第2009-159019号的优先权，其申请的全部内容通过参照援用在本说明书中。

技术领域

本发明涉及一种脉管制冷机，尤其涉及一种四阀型脉管制冷机。

背景技术

以往，当冷却需要极低温环境的装置，例如，核磁共振诊断装置(MRI)等时，使用脉管制冷机。

在脉管制冷机中，反复进行由压缩机压缩的作为工作流体的冷媒气(例如，氦气)流入蓄冷管及脉管的动作与工作流体从脉管及蓄冷管流出并回收到压缩机的动作，从而在蓄冷管及脉管的低温端形成寒冷。并且，使被冷却对象在这些低温端热接触，从而能够从被冷却对象夺走热。

尤其，四阀型脉管制冷机具有具备高的冷却效率的特征，所以期待在各领域中的应用。

图1表示以往的单级(1级)式四阀型脉管制冷机的简要结构图(专利文献1)。以往的单级式四阀型脉管制冷机10具备压缩机12、具有高温端42与低温端44的蓄冷管40及具有高温端52与低温端54的脉管50。蓄冷管40的低温端44与脉管50的低温端54以管道56连接。

压缩机12的高压(供给)侧及低压(回收)侧的冷媒用通道分别分支成两路。压缩机12的高压侧的冷媒用通道的一方通过连接有开关阀V1的第1高压侧管道15A及共同管道20，连接在蓄冷管40的高温端42。并且，压缩机12的高压侧的冷媒用通道的另一方通过连接有开关阀V2的第2高压侧管道25A及共同管道30，连接在脉管50的高温端52。

同样地，压缩机12的低压侧的冷媒用通道的一方通过连接有开关阀V3的第1低压侧管道15B及共同管道20，连接在蓄冷管40的高温端42。并且，压缩机12的低压侧的冷媒用通道的另一方通过连接有开关阀V4的第2低压侧管道25B及共同管道30，连接在脉管50的高温端52。另外，在共同管道30设置有如小孔(orifice)的流量控制阀60。

在这样构成的四阀型脉管制冷机10中，在高压冷媒气的供给过程中，若打开开关阀V2，则冷媒气通过第2高压侧管道25A及共同管道30流入脉管50。并且，若打开开关阀V1，则冷媒气从压缩机12经过第1高压侧管道15A及共同管道20流入蓄冷管40，进而流入脉管50。另一方面，在低压冷媒气的回收过程中，若打开开关阀V4，则脉管50内的冷媒气从脉管50的高温端52经过共同管道30及第2低压侧管道25B，被回收到压缩机12。并且，若打开开关阀V3，则脉管50内的冷媒气从脉管50的低温端54经过管道56及蓄冷管40，并通过共同管道20及第1低压侧管道15B，被回收到压缩机12。

然而，在四阀型脉管制冷机10中，在运行中具有如下问题，即因冷媒气的供给过程/回收过程中的冷媒气流量的不平衡，易发生例如在由开关阀V2～流量控制阀60～脉管50～管道56～蓄冷管40～共同管道20～开闭阀V1构成的闭路(图1的箭头L)中循环的、冷媒气的二次流。这种二次流为单向性，成为热损失的原因，所以若发生二次流，则制冷机的冷却效率大幅降低。

二次流发生的主要原因是由于流量控制阀60成为冷媒气的双向流的阻力，在高压冷媒气的供给时与低压冷媒气的回收时之间易产生流量的不平衡。例如，可能产生在冷媒气的供给过程中向图1的向下的方向流过流量控制阀60的高压冷媒气的量与在冷媒气的回收过程中向图1的向上的方向流过流量控制阀60的低压冷媒气的量相比变多的情况。此时，由于上下流通过流量控制阀60的冷媒气量的不平衡，易发生如图1箭头L所示的二次流。

为了抑制这种二次流的发生，提案如图2所示构成四阀型脉管制冷机。

图2是示意地表示以往的其他四阀型脉管制冷机10′的结构的图。如该图2所示，在四阀型脉管制冷机10′中，若与上述的4阀型脉管制冷机10比较，则除去共同管道30的流量控制阀60，取而代之，追加第1流量控制阀60a及第2流量控制阀60b。第1流量控制阀60a以比开关阀V2更靠下游侧(图2的下侧)的方式而被设置在第2高压侧管道25A。第2流量控制阀60b以比开关阀V4更靠上游侧(图2的下侧)的方式而被设置在第2低压侧管道25B。