[发明专利]超低温制冷机

说明书

本申请主张基于2013年12月18日申请的日本专利申请第2013-261441号的优先权。该日本申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。

技术领域

本发明涉及一种使用从压缩装置供给的高压制冷剂气体产生西蒙膨胀而产生超低温寒冷的超低温制冷机，尤其涉及一种在超低温制冷机中使用的置换器。

背景技术

作为产生超低温的制冷机的一例，已知有吉福德-麦克马洪(Gifford-McMahon；GM)制冷机。GM制冷机通过使置换器在缸体内往复移动而使膨胀空间的体积发生变化。通过与该体积变化相对应地、选择性地连接膨胀空间和压缩机的吐出侧及膨胀空间和吸气侧，从而使制冷剂气体在膨胀空间膨胀。通过此时产生的寒冷对冷却对象进行冷却。

专利文献1：日本特开2013-142479号公报

以GM制冷机为代表的具备置换器的制冷机中，为了使置换器在缸体内往复移动，在缸体与置换器之间设有间隙。在缸体的低温侧端部设有冷却台，该间隙的一部分作为间隙内的制冷剂气体与冷却台之间进行换热的换热器发挥作用。另一方面，还已知因间隙中存在的制冷剂气体的导热而存在被称作穿梭损失的损失。

若加长换热器而加宽与制冷剂气体的换热面积，则制冷剂气体与冷却台之间的换热效率得到提高。然而，换热器越长，穿梭损失就越大。如此，基于改变换热器长度的换热效率的提高与穿梭损失的降低处于此消彼长的关系。

发明内容

本发明是鉴于这种课题而完成的，其目的在于提供一种降低穿梭损失，并且提高制冷剂气体与换热器之间的换热效率的技术。

为了解决上述课题，本发明的一种实施方式的超低温制冷机具备置换器；盖部，设置在置换器的低温端；及缸体，将置换器容纳成沿长边方向往复移动自如，并且在与盖部之间形成制冷剂气体的膨胀空间。盖部中形成有将置换器和膨胀空间连通的制冷剂气体流路，制冷剂气体流路设置成向膨胀空间内流出的制冷剂气体的流出方向相对于置换器的长边方向倾斜。

根据本发明，能够提供一种降低穿梭损失，并且提高制冷剂气体与换热器之间的换热效率的技术。

附图说明

图1是示意地表示本发明的一种实施方式所涉及的超低温制冷机及置换器的示意图。

图2(a)-图2(b)是表示本发明的实施方式所涉及的超低温制冷机中的制冷剂气体流路的一例的图。

图3(a)-图3(b)是表示本发明的实施方式所涉及的制冷剂气体流路的另一例的图。

图4是表示本发明的实施方式所涉及的2级式超低温制冷机的结构的示意图。

图5(a)-图5(b)是表示本发明的实施方式所涉及的2级式超低温制冷机的另一结构的示意图。

图6是表示本发明的实施方式的一个变形例所涉及的超低温制冷机及置换器的示意图。

图中：1-超低温制冷机，2-置换器，2a-主体部，2b-盖部，3-膨胀空间，4-缸体，5-冷却台，7-蓄冷器，8-室温室，11-上部开口，12-压缩机，13-供给阀，14-回流阀，15-密封件，16-制冷剂气体流路，17-第1开口部，18-第2开口部，19-内部表面，20-外部表面，31-超低温制冷机，32-第1置换器，32b-盖部，33-销，34-连接器，35-销，36-第2置换器，37-第1缸体，38-第2缸体，39-室温室，41-第1蓄冷器，42-上部开口，43-压缩机，44-供给阀，45-回流阀，46-密封件，47-第1膨胀空间，48-制冷剂气体流路，49-第1冷却台，50-第2蓄冷器，51-第2膨胀空间，52b-盖部，53-螺旋槽，54-第2冷却台，56-制冷剂气体流路。

具体实施方式

结合附图对本发明的实施方式进行说明。

实施方式所涉及的超低温制冷机1例如为将氦气用作制冷剂气体的吉福德-麦克马洪(GM)式的制冷机。超低温制冷机1具备置换器2、在与置换器2之间形成膨胀空间3的缸体4、及与膨胀空间3相邻且以外包围该膨胀空间3的方式存在的有底圆筒状的冷却台5。冷却台5作为在冷却对象与制冷剂气体之间进行换热的换热器发挥作用。置换器2包括主体部2a和在低温端的盖部2b。盖部2b可由与主体部2a相同的部件构成。并且，盖部2b也可由导热系数高于主体部2a的材质制成。如此一来，盖部2b还作为在与流经盖部2b内的制冷剂气体之间进行换热的导热部发挥作用。盖部2b例如使用铜、铝、不锈钢等导热系数至少大于主体部2a的材料。冷却台5例如由铜、铝、不锈钢等制成。