CN202885368U - 排出器及制冷机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种排出器及制冷机，所述排出器是制冷机的排出器，其特征在于，具有：喷出口，其用于将通过了上述排出器内的制冷剂气体向外部喷出；第1螺旋状气体流路，其设置于比上述喷出口靠温度低的一侧的表面；和第2螺旋状气体流路，其设置于比上述喷出口靠温度高的一侧的表面。不需要在本排出器和缸体之间设置由树脂等构成的密封部件。从而，可以抑制由于密封不稳定引起的制冷能力降低及冷却温度的不稳定。

Description

排出器及制冷机

技术领域

本实用新型涉及排出器及制冷机。

背景技术

蓄冷式制冷机，例如,包括ＧＭ制冷机、斯特林制冷机。这些制冷机具有缸体和在其内部进行往复运动的排出器（置换器）。在排出器中，在其外周面具有由树脂等构成的密封部件。

但是，上述的密封部件的密封性有可能由于热循环或者老化变质而不稳定。

实用新型内容

本实用新型的排出器，是制冷机的排出器，其特征在于，具有：

喷出口，其用于将通过了上述排出器内的制冷剂气体向外部喷出；

第1螺旋状气体流路，其设置于比上述喷出口靠温度低的一侧的表面；和

第2螺旋状气体流路，其设置于比上述喷出口靠温度高的一侧的表面。

在本实用新型的排出器（本排出器）中，从喷出口喷出的制冷剂气体的一部分流入到处于温度高的一侧的第2螺旋状气体流路。该流路因为是螺旋状，所以具有非常高的相对于制冷剂气体的流动的阻力。即，第2螺旋状气体流路具有排出器和缸体之间的密封功能。

因此，不需要在本排出器和缸体之间设置由树脂等构成的密封部件。从而，可以抑制由于密封不稳定引起的制冷能力降低及冷却温度的不稳定。

此外，在本排出器中，从喷出口喷出的制冷剂气体的一部分流入到处于温度低的一侧的第1螺旋状气体流路。第1螺旋状气体流路因为是螺旋形状，所以是较长的流路。此外，因为第1螺旋状气体流路的阻力较高，所以制冷剂气体在长的第1螺旋状气体流路内缓慢地流动。从而，通过在第1螺旋状气体流路的周围设置冷却台，能够将该冷却台有效地进行冷却。

此外，优选本排出器包括：具有比较细的直径的第1区域；和具有比较粗的直径的第2区域，

上述喷出口形成于上述第1区域的温度高的一侧的端部。

此外，优选从上述排出器的温度低的一侧的端部到上述喷出口为止的长度在上述排出器的全长的5～30％的范围内。

此外，优选本实用新型的制冷机(本制冷机)，包括缸体，且该缸体的内部具有本排出器并且在温度低的一侧的端部具有冷却台。

此外，优选在本制冷机中,上述喷出口形成于如下位置，即使上述排出器在上述缸体内进行移动，上述喷出口也总是与上述冷却台相对置。

此外，优选本制冷机还具有设置于上述缸体的温度高的一侧的前级缸体，该前级缸体在内部具有前级排出器并且在温度低的一侧的端部具有前级冷却台。

此外，优选本制冷机是吉福德-麦克马洪型制冷机。

附图说明

图1是表示本实用新型的一实施方式的超低温制冷机的构成的说明图。

图2是表示超低温制冷机的第2级排出器中的温度低的一侧的端部附近的构成的说明图。

图3是表示第2级排出器的构成的说明图。

具体实施方式

以下，对本实用新型的一实施方式的超低温制冷机(本制冷机)进行说明。本制冷机是吉福德-麦克马洪型制冷机（ＧＭ制冷机）。

图1是表示本制冷机的构成的说明图。如该图所示，本制冷机具有气体压缩机1、气体管路3、外壳5和缸体部7。

气体压缩机1通过将制冷剂气体（氦气等）吸入、压缩，而使之作为高压的制冷剂气体排出。气体管路3将该高压的制冷剂气体向外壳5进行供给。

缸体部7是两级式的缸体部，具有第1级缸体11和第2级缸体13。第2级缸体13比第1级缸体11细。

第1级缸体（前级缸体）11在其内部具有第1级排出器（前级排出器）15。第1级排出器15能够沿第1级缸体11的轴向往复运动。第2级缸体在其内部具有第2级排出器17。第2级排出器17能够沿第2级缸体13的轴向往复运动。

第1级排出器15和第2级排出器17通过接合机构（未图示）相互连结。第1级排出器15在其内部具有蓄冷材料21。第2级排出器17在其内部具有蓄冷材料23。此外，第1级排出器15及第2级17具有使通过气体管路3所供给的制冷剂气体通过的气体流路Ｌ1～Ｌ3及喷出口61（参照图2）。

第1级缸体11在第2级缸体13侧（温度低的一侧）的端部具有第1级膨胀室31。第2级缸体13在与第1级缸体11侧相反的一侧（温度低的一侧）的端部具有第2级膨胀室33。

第1级缸体11在其外周面的与第1级膨胀室31大致对应的位置具有第1冷却台（前级冷却台）35。第2级缸体13在其外周面的与第2级膨胀室33大致对应的位置具有第2冷却台37。

第1级排出器15在其外周面的温度高的一侧（距外壳5近的一侧）的端部附近具有密封件41。该密封件41将第1级排出器15的外周面和第1级缸体11的内周面之间进行密封。由此，该密封件41防止制冷剂气体在第1级缸体11的内壁和第1级排出器15的外表面之间穿过。

在此，简单地对本制冷机的动作进行说明。若第1级排出器15和第2级排出器17向图中上方（Ｚ1方向）移动，则第1级膨胀室31和第2级膨胀室33的容积增加。另外，相反地，若第1级排出器15和第2级排出器17向图中下方（Ｚ2方向）移动，则第1级膨胀室31和第2级膨胀室33的容积减小。随着这样的容积变动，制冷剂气体通过气体流路Ｌ1～Ｌ3及喷出口61而进行移动。

随着该移动，制冷剂气体通过填充于第1级排出器15的蓄冷材料21及填充于第2级排出器17的蓄冷材料23。这时，在制冷剂气体和蓄冷材料21及23之间进行热交换。之后，制冷剂气体返回到气体压缩机1，经过气体管路3而再次流入到气体流路Ｌ1。

通过反复进行以上的动作，蓄冷材料21及23和制冷剂气体被冷却。由此，第1冷却台35及第2冷却台37被冷却到规定的温度。

下面，对本制冷机的特征性结构即第2级排出器17详细地进行说明。

图2是表示超低温制冷机的第2级排出器的靠温度低的一侧的端部附近的构成的说明图。如该图所示，第2级缸体13的靠温度低的一侧的端部与第2冷却台37的靠温度高的一侧的端部连接。通过该连接，第2级缸体13的内壁和第2冷却台37的内壁大致处于同一面上。

第2级缸体13的主要材料例如是不锈钢。第2冷却台37的主要材料例如是銅。

第2级排出器17在其外周面具有上述的多个喷出口61、及螺旋状气体流路63。螺旋状气体流路63具有1条或者多条螺旋状的槽。螺旋状气体流路63将第2级排出器17的从温度高的一侧的端部附近到温度低的一侧的端部附近连接起来。

如图2所示，喷出口61在螺旋状气体流路63的中途形成。即，第2级排出器17具有：设置于喷出口61的温度低的一侧的螺旋状气体流路（第1螺旋状气体流路）63；和设置于喷出口61的温度高的一侧的螺旋状气体流路（第2螺旋状气体流路）63。喷出口61的两侧的螺旋状气体流路63被连续地形成。

图3是表示第2级排出器17的构成的说明图。如该图所示，第2级排出器17包括：具有比较细的直径的第1区域71；和具有比较粗的直径的第2区域72。

第1区域71是包含从喷出口61的附近到第2级排出器17的靠温度低的一侧的端部的区域。即，喷出口61形成于第2级排出器17的第1区域71的靠温度高的一侧的端部。

第1区域71具有如下的长度：即使当第2级排出器17在第2级缸体13内移动到了温度最高的一侧时，喷出口61与第2冷却台37的温度高的一侧的端部相比也位于靠温度低的一侧那样的长度。即，喷出口61形成于即使第2级排出器17在第2级缸体13内进行移动，喷出口61也总是与第2冷却台37相对置那样的位置。

因此，该第1区域71的长度（沿着第2级排出器17的轴向的长度）依赖于第2冷却台37的长度。第1区域71的长度（即，从第2级排出器17的温度低的一侧的端部到喷出口61为止的长度）例如在第2级排出器17的全长的5～30％的范围内。

第2区域72是比第1区域71靠温度高的一侧的区域。第2区域72中的螺旋状气体流路63对第2级排出器17的外表面和第2级缸体13的内壁之间的制冷剂气体的流动进行抑制。为此，优选，在第2区域72内，第2级排出器17的外径和第2级缸体13的内径之差在0．03ｍｍ以下。

另一方面，为了实现第2级排出器17的稳定的往复驱动，优选，在第2区域72内，第2级排出器17的外径和第2级缸体13的内径之差在0．01ｍｍ以上。

在具有这样的构成的第2级缸体13中，制冷剂气体通过第2级排出器17内的蓄冷材料23，而从喷出口61喷出。该制冷剂气体流向第1区域71及第2区域72。

如上所述，在第2区域72内，第2级排出器17的外径和第2级缸体13的内径之差较小。因此，流向第2区域72的制冷剂气体的路径为第2级排出器17的螺旋状气体流路63。在此，螺旋状气体流路63由于该螺旋形状而具有非常高的相对于制冷剂气体的流动的阻力。

因此，从喷出口61喷出的制冷剂气体实际上几乎不流入到第2区域72一侧。流入到第2区域72的微少的制冷剂气体，一边进行第2级排出器17和第2级缸体13之间的热交换，一边向温度高的一侧缓慢地移动。

另一方面，在第1区域71内，第2级排出器17的外径和处于其外侧的第2冷却台37的内径（与第2级缸体13的内径大致相同）之差比较大。因此，第1区域71具有比第2区域72粗的气体路径。

因此，从喷出口61喷出的制冷剂气体的大部分流入到第1区域71侧。该制冷剂气体的一部分沿螺旋状气体流路63流动。另一方面，其他的制冷剂气体在第1区域71和第2冷却台37之间直接（直线）流动。

如上所述，第1区域71（喷出口61）总是与第2冷却台37相对置。因此，在第1区域71内流动的制冷剂气体，一边在与第2冷却台37之间进行热交换，一边沿着螺旋状气体流路63或者直接被导入到第2级膨胀室33。

如以上那样，在本制冷机中，第2级排出器17具有形成于其外周面的螺旋状气体流路63。而且，在第2级排出器17的第2区域72中，第2级排出器17的外径和第2级缸体13的内径之差变得非常小。

因此，第2区域72内的制冷剂气体的路径成为具有非常高的相对于制冷剂气体的流动的阻力的螺旋状气体流路63。因此，从喷出口61喷出的制冷剂气体几乎不流入到第2区域72侧。即，在本制冷机中，该第2区域72内的螺旋状气体流路63具有将第2级排出器17和第2级缸体13之间进行密封的功能。

因此，在本制冷机中，不需要在第2级排出器17和第2级缸体13之间设置由树脂等构成的密封部件。因此，可以抑制由于密封不稳定而造成的制冷能力降低及冷却温度的不稳定。

此外，在本制冷机中，第2级排出器17的喷出口61形成于螺旋状气体流路63的中途。即，第2级排出器17具有形成于喷出口61的温度低的一侧的螺旋状气体流路63和设置于喷出口61的温度高的一侧的螺旋状气体流路63。

因此，在本制冷机中，从喷出口61喷出的制冷剂气体的一部分沿着第2级排出器17流入到温度低的一侧。该制冷剂气体一边与配置为与喷出口61的温度低的一侧相对置的第2冷却台37进行热交换，一边被导入到第2级膨胀室33。

因此，在本制冷机中，能够利用沿着第2级排出器17流动的制冷剂气体将第2冷却台37直接进行冷却。因此，与喷出口61形成于第2级排出器17的靠温度低的一侧的端部的构成相比，能够提高第2冷却台37的冷却效率。

此外，螺旋状气体流路63形成于第2级排出器17的第1区域71。因此，制冷剂气体的一部分沿着螺旋状气体流路63（即，通过长的路径）流入到温度低的一侧。因此，能够进一步提高第2冷却台37的冷却效率。

另外，在本制冷机中，第2级排出器17包括：具有比较细的直径的第1区域71；和具有比较粗的直径的第2区域72。而且，喷出口61形成于第1区域71的靠温度高的一侧的端部。此外，与第2区域72相对置的第2级缸体13的内壁和与第1区域71相对置的第2冷却台37的内壁大致处于同一面上。因此，第1区域71具有比第2区域72粗的气体路径。

因此，从喷出口61喷出的制冷剂气体的大部分流入到第1区域71侧。因此，能够进一步提高第2冷却台37的冷却效率。

此外，在本制冷机中，第1区域71具有如下的长度：即使第2级排出器17在第2级缸体13内移动到了温度最高的一侧时，喷出口61与第2冷却台37的温度高的一侧的端部相比也位于靠温度低的一侧。因此，第2区域72（喷出口61）总是与第2冷却台37相对置。

因此，从喷出口61流入到温度低的一侧的制冷剂气体总是将第2冷却台37直接进行冷却。因此，能够进一步提高第2冷却台37的冷却效率。

此外，在本实施方式中，螺旋状气体流路63遍及喷出口61的温度高的一侧（第2区域72）和温度低的一侧（第1区域71）而连续地形成。但是，不限于此，形成于第2区域72的螺旋状气体流路63和形成于第1区域71的螺旋状气体流路63也可以是不连续的单独的流路。即，螺旋状气体流路63也可以以喷出口61为界被中断。

另外，在本实施方式中，第2级排出器17包括：具有比较细的直径的第1区域71；和具有比较粗的直径的第2区域72。但是，不限于此，第1区域71也可以具有与第2区域72大致相等的直径。在这种情况下，喷出口61被配置于形成于具有大致均匀的直径的第2级排出器17的螺旋状气体流路63的中途。在该构成中，从喷出口61流入到温度低的一侧的制冷剂气体，沿着螺旋状气体流路63，一边与第2冷却台37进行热交换，一边被导入到第2级膨胀室33。

在该构成中，也能够利用沿着第2级排出器17流动的制冷剂气体将第2冷却台37直接进行冷却。因此，与喷出口61形成于第2级排出器17的靠温度低的一侧的端部的构成相比，能够提高第2冷却台37的冷却效率。

另外，在本制冷机中，第1区域71具有如下的长度；即使当第2级排出器17在第2级缸体13内移动到了温度最高的一侧时，喷出口61与第2冷却台37的温度高的一侧的端部相比也位于靠温度低的一侧。但是，不限于此，喷出口61也可以形成于有时喷出口61与第2冷却台37的温度高的一侧的端部相比位于靠温度高的一侧那样的位置。在该构成中，从喷出口61流入到温度低的一侧的第2级膨胀室33的制冷剂气体能够将第2冷却台37直接进行冷却。

另外，在本实施方式中，本制冷机的缸体部7是两级式的缸体部。但是，不限于此，本制冷机的缸体部7也可以是一级式的缸体部。在这种情况下，缸体部7构成为不具备第1级缸体11但具备第2级缸体13。

另外，在本实施方式中，本制冷机是ＧＭ制冷机。但是，不限于此，本制冷机也可以是具备排出器的其他蓄冷式制冷机，例如,斯特林制冷机。

Claims (7)

1.一种排出器，其是制冷机的排出器，其特征在于，具有：

喷出口，其用于将通过了上述排出器内的制冷剂气体向外部喷出；

第1螺旋状气体流路，其设置于比上述喷出口靠温度低的一侧的表面；和

第2螺旋状气体流路，其设置于比上述喷出口靠温度高的一侧的表面。

2.根据权利要求1所述的排出器，其特征在于，

上述排出器包括：具有比较细的直径的第1区域；和具有比较粗的直径的第2区域，

上述喷出口形成于上述第1区域的温度高的一侧的端部。

3.根据权利要求1所述的排出器，其特征在于，

从上述排出器的温度低的一侧的端部到上述喷出口为止的长度在上述排出器的全长的5～30％的范围内。

4.一种制冷机，其特征在于，

包括缸体，且该缸体的内部具有权利要求1～3中任一项所述的排出器，并且在该缸体的温度低的一侧的端部具有冷却台。

5.根据权利要求4所述的制冷机，其特征在于，

上述喷出口形成于如下位置，即，即使上述排出器在上述缸体内进行移动，上述喷出口也总是与上述冷却台相对置。

6.根据权利要求4所述的制冷机，其特征在于，

还具有设置于上述缸体的温度高的一侧的前级缸体，

该前级缸体在内部具有前级排出器并且在温度低的一侧的端部具有前级冷却台。

7.根据权利要求4～6中任意一项所述的制冷机，其特征在于，

上述制冷机是吉福德-麦克马洪型制冷机。

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