JP2015197272A - 極低温冷凍機 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る極低温冷凍機1を示す模式図である。第1の実施の形態に係る極低温冷凍機1は、例えば、冷媒ガスとしてヘリウムガスを用いるギフォードマクマホンタイプの冷凍機である。極低温冷凍機1は、ディスプレーサ2と、ディスプレーサ2との間に膨張空間3を形成するシリンダ4と、膨張空間3に隣接するとともに外包するように位置する有底円筒状の冷却ステージ5を備える。冷却ステージ5は、冷却対象と冷媒ガスとの間の熱交換を行う熱交換器として機能する。ディスプレーサ2は、本体部2aと低温端に備えられた蓋部2bとを含む。蓋部2bは、本体部2aと同一の部材で構成されてもよい。また、蓋部2bは、本体部2aよりも熱伝導率が高い材質で構成されてもよい。そうすると、蓋部2bは、蓋部2b内を流れる冷媒ガスとの間で熱交換を行なう熱伝導部としても機能する。蓋部2bには、例えば、銅、アルミニウム、ステンレスなど、少なくとも本体部2aよりも熱伝導率の大きな材料が用いられる。冷却ステージ5は、例えば銅、アルミニウム、ステンレス等により構成される。
第2の実施の形態に係る極低温冷凍機1について説明する。第2の実施の形態に係る極低温冷凍機1も、第1の実施の形態に係る極低温冷凍機1と同様に、ディスプレーサ2と膨張空間3との間の流路抵抗が、ディスプレーサ2が下死点LPにあるときの方が、ディスプレーサ2が上死点UPにあるときよりも小さくなるように構成されている。以下、第1の実施の形態に係る極低温冷凍機1と重複する記載については、適宜省略または簡略化して説明する。
第3の実施の形態に係る極低温冷凍機1について説明する。第3の実施の形態に係る極低温冷凍機1も、第1の実施の形態に係る極低温冷凍機1および第2の実施の形態に係る極低温冷凍機1と同様に、ディスプレーサ2と膨張空間3との間の流路抵抗が、ディスプレーサ2が下死点LPにあるときの方が、ディスプレーサ2が上死点UPにあるときよりも小さくなるように構成されている。以下、第1の実施の形態に係る極低温冷凍機1または第2の実施の形態に係る極低温冷凍機1と重複する記載については、適宜省略または簡略化して説明する。
第4の実施の形態に係る極低温冷凍機1について説明する。以下では、第1の実施の形態に係る極低温冷凍機1、第2の実施の形態に係る極低温冷凍機、または第3の実施の形態に係る極低温冷凍機1と重複する記載については、適宜省略または簡略化して説明する。
Claims (8)
- 内部空間を有し、当該内部空間を冷媒ガスが流通するディスプレーサと、
前記ディスプレーサを往復移動可能に収容し、前記ディスプレーサの底面との間に冷媒ガスの膨張空間を形成するシリンダとを備え、
前記ディスプレーサは、
前記シリンダ内を下死点から上死点に移動する間に前記膨張空間に冷媒ガスを供給し、
前記シリンダ内を上死点から下死点に移動する間に前記膨張空間から冷媒ガスを回収し、
前記ディスプレーサと前記膨張空間との間の流路抵抗は、前記ディスプレーサが下死点にあるときの方が、前記ディスプレーサが上死点にあるときよりも小さくなるように構成されていることを特徴とする極低温冷凍機。 - 前記ディスプレーサの側壁と前記シリンダの内壁との間のクリアランスは、前記ディスプレーサの内部空間と前記膨張空間とを結ぶ冷媒ガスの流路であり、
前記ディスプレーサは前記クリアランスに冷媒ガスを導入する吹き出し口を備え、
前記クリアランスの流路面積は、前記ディスプレーサが下死点にあるときの方が、前記ディスプレーサが上死点にあるときよりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の極低温冷凍機。 - 第1開口部と第2開口部とを両端とし、前記膨張空間を構成する前記シリンダの側壁に設けられた冷媒ガスのバイパス流路を備え、
前記第1開口部は、前記ディスプレーサが上死点にあるときの前記吹き出し口よりも下死点側に備えられ、かつ前記第2開口部よりも上死点側に備えられていることを特徴とする請求項2に記載の極低温冷凍機。 - 前記第1開口部は、前記ディスプレーサが上死点にあるときの前記ディスプレーサの底面よりも下死点側に備えられていることを特徴とする請求項3に記載の極低温冷凍機。
- 前記第1開口部は、前記ディスプレーサが下死点にあるとき、前記吹き出し口と対向する位置に備えられていることを特徴とする請求項3または4記載の極低温冷凍機。
- 前記第2開口部は、前記膨張空間の底面の高さに設けられていることを特徴とする請求項3から5のいずれかに記載の極低温冷凍機。
- 前記ディスプレーサの底面に設けられ、前記内部空間と前記膨張空間とを結ぶ冷媒ガスの第2バイパス流路と、
前記膨張空間から、前記第2バイパス流路を通って前記内部空間に流れる冷媒ガスを規制する逆止弁とをさらに備えることを特徴とする請求項3から6のいずれかに記載の極低温冷凍機。 - 内部空間を有し、当該内部空間を冷媒ガスが流通するディスプレーサと、
前記ディスプレーサを往復移動可能に収容し、前記ディスプレーサの底面との間に冷媒ガスの膨張空間を形成するシリンダと、
前記ディスプレーサの側壁と前記シリンダの内壁との間に設けられ、前記ディスプレーサの内部空間と前記膨張空間とを結ぶ冷媒ガスの流路となるクリアランスとを備え、
前記ディスプレーサは、
前記シリンダ内を下死点から上死点に移動する間に前記膨張空間に冷媒ガスを供給し、
前記シリンダ内を上死点から下死点に移動する間に前記膨張空間から冷媒ガスを回収し、
前記クリアランスは、前記ディスプレーサが前記シリンダ内を下死点から上死点に移動するとき、移動の前半における流路抵抗の平均値が、後半における流路抵抗の平均値よりも小さくなるように構成されていることを特徴とする極低温冷凍機。
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