JPH0621724B2 - Air supply / exhaust device for cryogenic refrigerator - Google Patents

Air supply / exhaust device for cryogenic refrigerator

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JPH0621724B2
JPH0621724B2 JP16651486A JP16651486A JPH0621724B2 JP H0621724 B2 JPH0621724 B2 JP H0621724B2 JP 16651486 A JP16651486 A JP 16651486A JP 16651486 A JP16651486 A JP 16651486A JP H0621724 B2 JPH0621724 B2 JP H0621724B2
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air supply
cylinder
exhaust
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spool valve
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勝治 吉川
和雄 野村
徳二 西場
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Sanyo Electric Co Ltd
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Sanyo Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 この発明は圧縮装置と、ギフォードマクマホンサイク
ル、ソルベイサイクル等の冷凍サイクルとを備え、極低
温の寒冷を得るのに使用する極低温冷凍機の給排気装置
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (a) Field of Industrial Application The present invention includes a compression device and a refrigeration cycle such as a Gifford McMahon cycle, a Solvay cycle, and the like, and is an extremely low temperature refrigerator used for obtaining extremely low temperature refrigeration. Of the air supply and exhaust system.

(ロ)従来の技術 従来のこの種の極低温冷凍機は「真空技術マニュアル」
(昭和58年7月30日産業図書株式会社発行、P22
0)に開示さているように(第7図参照)、シリンダ1
と、このシリンダ1内を上下に往復動するディスプレー
サ2と、このディスプレーサ2によってシリンダ1内部
に区画形成されるバッファー空間3(第1の可変容積空
間)及び膨張空間4(第2の可変容積空間)と、ディス
プレーサ2に貫設され、バッファー空間3及び膨張空間
4を連絡するガス流路5と、このガス流路5に配設した
蓄冷器6と、ヘリウムガス等の作動ガスの圧縮を行なう
圧縮装置7と、シリンダ1の給排気口8を圧縮装置7の
高圧ライン9と低圧ライン10とに交互に連通させる給
排気装置11とを備え、給排気装置11には給気弁12
と、排気弁13とが使用されている。また、シリンダ1
のコールドヘッド14には熱伝達部材15を介して負荷
16が接続されている。
(B) Conventional technology This type of conventional cryogenic refrigerator is a "vacuum technical manual".
(Published on July 30, 1983 by Sangyo Tosho Co., Ltd., P22
0) (see FIG. 7), cylinder 1
A displacer 2 that reciprocates up and down in the cylinder 1, a buffer space 3 (first variable volume space) and an expansion space 4 (second variable volume space) that are partitioned and formed inside the cylinder 1 by the displacer 2. ), A gas passage 5 penetrating the displacer 2 and connecting the buffer space 3 and the expansion space 4, a regenerator 6 arranged in the gas passage 5, and a working gas such as helium gas is compressed. A compression device 7 and a supply / exhaust device 11 for alternately connecting the supply / exhaust port 8 of the cylinder 1 to the high-pressure line 9 and the low-pressure line 10 of the compression device 7 are provided.
And the exhaust valve 13 are used. Also, cylinder 1
A load 16 is connected to the cold head 14 via a heat transfer member 15.

上述した極低温冷凍機はディスプレーサ2がシリンダ1
内の最下位(上死点)にあるとき、給気弁12を開、排
気弁13を閉とし、圧縮装置7で加圧された作動ガスを
バッファー空間3に流入させる。そして、ディスプレー
サ2がシリンダ1内の最下位から最上位(下死点)へ移
動する過程ではバッファー空間3の作動ガスをガス流路
5の蓄冷器6で冷却させながら、膨張空間4に流入させ
る。また、ディスプレーサ2の移動に伴って膨張空間4
の容積が増大していく。ディスプレーサ2がシリンダ1
内の最上位にあるとき、給気弁12を閉にするととも
に、排気弁13を開にする。このため、膨張空気4では
作動ガスが膨張して寒冷が発生する。その後、ディスプ
レーサ2が最上位から最下位へ移動する過程では膨張空
間4の作動ガスが蓄冷器6を冷却しながらガス流路5を
流れ、さらにバッファー空間3及び排気弁13を通って
低圧ライン10に排気される。以上の繰返しにより、シ
リンダ1のコールドヘッド14が冷却され、負荷16に
極低温の寒冷を与える。
In the cryogenic refrigerator described above, the displacer 2 is the cylinder 1
At the lowest position (top dead center), the air supply valve 12 is opened, the exhaust valve 13 is closed, and the working gas pressurized by the compression device 7 flows into the buffer space 3. Then, in the process in which the displacer 2 moves from the lowest position to the highest position (bottom dead center) in the cylinder 1, the working gas in the buffer space 3 is allowed to flow into the expansion space 4 while being cooled by the regenerator 6 in the gas flow path 5. . In addition, as the displacer 2 moves, the expansion space 4
The volume of is increasing. Displacer 2 is cylinder 1
When it is at the uppermost position, the air supply valve 12 is closed and the exhaust valve 13 is opened. Therefore, the working gas is expanded in the expanded air 4 and cold is generated. Then, in the process in which the displacer 2 moves from the top to the bottom, the working gas in the expansion space 4 flows through the gas flow path 5 while cooling the regenerator 6, and further passes through the buffer space 3 and the exhaust valve 13 to the low pressure line 10. Exhausted to. By repeating the above, the cold head 14 of the cylinder 1 is cooled, and the load 16 is given extremely low temperature.

(ハ)発明が解決しようとする問題点 上述した極低温冷凍機では給排気装置11の給気弁12
及び排気弁13にポペット弁を使用することが多い。こ
のように、2つのポペット弁を使用する方式では冷凍能
力が効率良く発揮されるように給排気のタイミングを自
由に設定できる利点を有する。しかしながら、弁体を弁
座に衝突させる方式であるから、ストロークを十分に大
きくとると、衝撃力が大きくなる欠点があった。このた
め、組立時にミクロン単位の微調整が必要となり、組立
てが厄介になるとともに、弁座が摩耗(特に片減り)し
やすい問題があった。
(C) Problems to be Solved by the Invention In the cryogenic refrigerator described above, the air supply valve 12 of the air supply / exhaust device 11
A poppet valve is often used as the exhaust valve 13. As described above, the method of using the two poppet valves has an advantage that the supply / exhaust timing can be freely set so that the refrigerating capacity is efficiently exhibited. However, since it is a system in which the valve body collides with the valve seat, there is a drawback that the impact force becomes large when the stroke is made sufficiently large. For this reason, there is a problem that fine adjustment in micron units is required at the time of assembly, the assembly becomes troublesome, and the valve seat is easily worn (particularly worn out).

また、特開昭60−213777号公報に開示されてい
るように、1個のスプール弁を用いた給排気装置により
作動ガスの給排気を行なわせる場合、圧縮装置の高圧ラ
インに連通する高圧ポートと、シリンダの給排気口に連
通する中圧ポート、さらには中圧ポートと、圧縮装置の
低圧ラインに連通する低圧ポートとをそれぞれ近接して
設けなければならず、シール面積を十分にとれないた
め、作動ガスの漏れに対する抵抗力が弱く、信頼性の面
で問題があった。
Further, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-213777, when a supply / exhaust device using one spool valve is used to supply / exhaust a working gas, a high-pressure port communicating with a high-pressure line of a compression device. And a medium pressure port communicating with the air supply / exhaust port of the cylinder, and further, a medium pressure port and a low pressure port communicating with the low pressure line of the compressor must be provided close to each other, and a sufficient sealing area cannot be obtained. Therefore, the resistance against leakage of the working gas is weak and there is a problem in reliability.

さらにまた、特開昭60−138369号公報に開示さ
れているようなロータリーバルブを用いる給排気装置で
は作動ガスの高低圧力差によるバルブ摺動面への押しつ
け力が大きく、摩耗に対する信頼性に乏しいものであっ
た。
Furthermore, in the air supply / exhaust device using a rotary valve as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 60-138369, the pressing force against the valve sliding surface due to the pressure difference of the working gas is large, and the reliability against wear is poor. It was a thing.

この発明は上述した事実に鑑みてなされたものであり、
給排気のタイミングが自由に節寧可能で、しかも、摩耗
や作動ガスの漏れに対して信頼性の高い極低温冷凍機の
給排気装置を提供することを目的とする。
This invention has been made in view of the above facts,
An object of the present invention is to provide a supply / exhaust device for a cryogenic refrigerator in which supply / exhaust timing can be freely adjusted and which is highly reliable against wear and leakage of working gas.

(ニ)問題点を解決するための手段 この発明はシリンダと、このシリンダ内で往復動するデ
ィスプレーサと、このディスプレーサによってシリンダ
内部に区画形成される第1、第2の可変容積空間と、こ
れらの可変容積空間を連絡するガス流路に配設された蓄
冷器と、圧縮装置と、シリンダの給排気口を圧縮装置の
高圧ラインと低圧ラインとに交互に連通させる給排気装
置とからなる極低温冷凍機の給排気装置を改良するもの
である。
(D) Means for Solving the Problems The present invention relates to a cylinder, a displacer that reciprocates in the cylinder, first and second variable volume spaces partitioned and formed in the cylinder by the displacer, and Cryogenics consisting of a regenerator arranged in the gas flow path that connects the variable volume space, a compression device, and a supply / exhaust device that alternately connects the supply / exhaust port of the cylinder to the high pressure line and the low pressure line of the compression device This is to improve the air supply / exhaust system of a refrigerator.

この発明の極低温冷凍機の給排気装置は所定の位相差を
保って往復動する一対のスプール弁体と、これらのスプ
ール弁体を摺動自在に保持する2つの筒状空所を有し、
かつこれらの筒状空所をシリンダの給排気口に連絡する
とともに、一方の筒状空所を圧縮装置の高圧ラインに、
他方の筒状空所を圧縮装置の低圧ラインにそれぞれ連絡
する連絡路を有する案内対とを備えた構成である。
The cryogenic refrigerator air supply / exhaust device of the present invention has a pair of spool valve bodies that reciprocate while maintaining a predetermined phase difference, and two cylindrical voids that slidably hold these spool valve bodies. ,
And these tubular voids are connected to the air supply and exhaust ports of the cylinder, and one tubular void is connected to the high pressure line of the compressor.
And a pair of guides each having a connecting path for connecting the other cylindrical space to the low-pressure line of the compressor.

(ホ)作用 このように構成すると、高圧ラインと給排気口との連通
制御と、給排気口と低圧ラインとの連通制御とが別々の
スプール弁体によって行なわれるので、給排気のタイミ
ングを一対のスプール弁体でそれぞれ自由に設定するこ
とが可能である。また、それぞれのスプール弁体のスト
ロークを十分に長くとることができるので、組立時に給
排気のタイミングを微調整する必要がなく、組立てが容
易となる。さらにまた、スプール弁体とそれを案内する
筒状空所の壁面とのシール面積を軸方向に大きくとれる
ので、作動ガスの漏れを極力少なくでき、スプール弁体
には摺動摩擦力以外の力が加わらないので、摩耗にも強
いなど、信頼性の向上が図れる。
(E) Action With this configuration, since the communication control between the high pressure line and the air supply / exhaust port and the communication control between the air supply / exhaust port and the low pressure line are performed by different spool valve elements, the timing of the air supply / exhaust is paired. It is possible to freely set the spool valve body of each. Further, since the stroke of each spool valve element can be made sufficiently long, it is not necessary to finely adjust the supply / exhaust timing at the time of assembly, and the assembly becomes easy. Furthermore, since the sealing area between the spool valve element and the wall surface of the tubular space that guides it can be made large in the axial direction, leakage of the working gas can be minimized, and the spool valve element can receive a force other than sliding friction force. Since it is not added, it is resistant to wear and reliability can be improved.

(ヘ)実施例 以下、この発明を第2図に示す極低温冷凍機に適用した
実施例について図面を参照して詳細に説明する。
(F) Embodiment An embodiment in which the present invention is applied to the cryogenic refrigerator shown in FIG. 2 will be described in detail below with reference to the drawings.

第1図はこの発明の一実施例の給排気装置を示すもので
ある。第1図において、モータ17の両端には透孔1
8,19及び透孔20,21をそれぞれ有する端蓋2
2,23が設けられ、透18が圧縮装置7の低圧ライン
9と連通している。また、透孔19にはモータ17のハ
ーメチック端子が挿入される。端蓋23にはクランクケ
ース24が連設され、クランクケース24の下側にはシ
リンダ1との隔壁25が取付けられている。クランクケ
ース24の内部にはモータシャフト26に偏心して固着
された3個のクランクピン27,28,29が配設さ
れ、これらのクランクピン27,28,29の外周には
それぞれボールベアリング30,31,32が取付けら
れている。クランクケース24の下部には2つの円筒状
空所33,34と連絡路35ないし39とを有する案内
体40が一体成形されている。そして、円筒状空所3
3,34が連絡路37,38と、隔壁25に穿設した連
絡路41とを介してシリンダ1の給排気口8に連絡さ
れ、円筒状空所34が連絡路35,36を介して圧縮装
置7の高圧ライン9に連絡され、円筒状空所33が連絡
路39、クランクケース24内部、透孔20,21、モ
ータ17及び透孔18を介して圧縮装置7の低圧ライン
10に連絡されている。円筒状空所33,34にはそれ
ぞれ周溝42,43を有するスプール弁体44,45が
摺動自在に収容されている。これらのスプール弁体4
4,45は隔壁25側の端部がそれぞれスプリング4
6,47にて押圧されることにより、他端が常時ボール
ベアリング31,32と接触している。また、ボールベ
アリング30はガイド48を介してディスプレーサ2の
シャフト49に連結されている。
FIG. 1 shows an air supply / exhaust device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a through hole 1 is provided at both ends of the motor 17.
End cover 2 having 8, 19 and through holes 20, 21 respectively
2, 23 are provided, and the permeate 18 communicates with the low pressure line 9 of the compression device 7. Further, the hermetic terminal of the motor 17 is inserted into the through hole 19. A crankcase 24 is connected to the end cover 23, and a partition wall 25 with the cylinder 1 is attached to the lower side of the crankcase 24. Three crank pins 27, 28, 29 fixed eccentrically to the motor shaft 26 are disposed inside the crank case 24, and ball bearings 30, 31 are provided on the outer circumferences of these crank pins 27, 28, 29, respectively. , 32 are attached. A guide body 40 having two cylindrical cavities 33 and 34 and connecting paths 35 to 39 is integrally formed on the lower portion of the crankcase 24. And the cylindrical void 3
3, 34 are connected to the air supply / exhaust port 8 of the cylinder 1 via the communication passages 37, 38 and the communication passage 41 formed in the partition wall 25, and the cylindrical space 34 is compressed via the communication passages 35, 36. It is connected to the high pressure line 9 of the device 7, and the cylindrical space 33 is connected to the low pressure line 10 of the compression device 7 via the connection passage 39, the inside of the crankcase 24, the through holes 20 and 21, the motor 17 and the through hole 18. ing. Spool valve bodies 44 and 45 having circumferential grooves 42 and 43 are slidably accommodated in the cylindrical cavities 33 and 34, respectively. These spool valve bodies 4
4 and 45 are springs 4 at the ends on the partition wall 25 side.
The other end is always in contact with the ball bearings 31, 32 by being pressed by 6, 47. Further, the ball bearing 30 is connected to the shaft 49 of the displacer 2 via the guide 48.

上述した実施例の動作を第2図(イ)(ロ)(ハ)ないし第6図
(イ)(ロ)(ハ)を参照して説明する。第2図(イ)(ロ)(ハ)ないし
第6図(イ)(ロ)(ハ)において、Aはクランクピン27の中
心の軌跡、B(C)はクランクピン28,29の中心の軌
跡を示している。
The operation of the above-described embodiment is shown in FIG. 2 (a) (b) (c) to FIG.
This will be explained with reference to (a), (b) and (c). 2 (a) (b) (c) to FIG. 6 (a) (b) (c), A is the locus of the center of the crank pin 27, and B (C) is the center of the crank pin 28, 29. The locus is shown.

今、クランクピン27の中心が第2図(イ)のA1で示す
位置にあると、クランクピン28,29の中心はそれぞ
れ第2図(ロ)のB1,C1の位置にある。このとき、ス
プール弁体44,45は第2図(ハ)に示す状態にあり、
スプール弁体44は上向きに、スプール弁体45は下向
きにそれぞれ移動している。また、圧縮装置7の高圧ラ
イン9とシリンダ1の給排気口8との間、並びに給排気
口8と圧縮装置7の低圧ライン10との間はともにスプ
ール弁体44,45にて遮断されている。
Now, when the center of the crank pin 27 is located at the position indicated by A1 in FIG. 2 (a), the centers of the crank pins 28 and 29 are located at positions B1 and C1 in FIG. 2 (b), respectively. At this time, the spool valve elements 44 and 45 are in the state shown in FIG.
The spool valve element 44 moves upward and the spool valve element 45 moves downward. Further, the high pressure line 9 of the compression device 7 and the air supply / exhaust port 8 of the cylinder 1 and the air supply / exhaust port 8 and the low pressure line 10 of the compression device 7 are shut off by the spool valve elements 44, 45. There is.

クランクピン27の中心が僅かに時計方向に移動し、デ
ィスプレーサ2が最下位(上死点)に近づくと、給排気
装置は給気領域に入る。この給気領域では、例えば、ク
ランクピン27の中心が第3図(イ)のA2位置にあると
き、クランクピン28,29の中心は第3図(ロ)のB
2,C2の位置にある。このとき、スプール弁体44は
なお上向きに移動し、スプール弁体45は上向きに反転
する。また、第3図(ハ)に示すように、スプール弁体4
4の周溝42が連絡路37,39から離れ、スプール弁
体45の周溝43が連絡路35,37と一致しているの
で、圧縮装置7の高圧ライン9が連絡路36,35、円
筒状空所34及び連絡路37,38を介してシリンダ1
の給排気口8に連通され、シリンダ1内部に作動ガスが
供給されている。
When the center of the crank pin 27 moves slightly clockwise and the displacer 2 approaches the lowest position (top dead center), the air supply / exhaust device enters the air supply area. In this air supply area, for example, when the center of the crank pin 27 is at the position A2 in FIG. 3 (a), the centers of the crank pins 28 and 29 are B in FIG. 3 (b).
It is located at position 2, C2. At this time, the spool valve element 44 still moves upward, and the spool valve element 45 reverses upward. Further, as shown in FIG. 3 (C), the spool valve body 4
Since the circumferential groove 42 of 4 is separated from the communication passages 37 and 39, and the circumferential groove 43 of the spool valve element 45 coincides with the communication passages 35 and 37, the high pressure line 9 of the compressor 7 is connected to the communication passages 36 and 35 and the cylinder. Cylinder 1 via the space 34 and the connecting paths 37, 38
The working gas is supplied to the inside of the cylinder 1 by communicating with the air supply / exhaust port 8.

クランクピン27の中心が第4図(イ)のA3位置にある
と、クランクピン28,29の中心はそれぞれ第4図
(ロ)のB3,C3で示す位置にある。このとき、スプー
ル弁体44は下向きに、またスプール弁体45は上向き
にそれぞれ移動している。また、第4図(ハ)に示すよう
に、スプール弁体45の周溝43の連絡路35,37か
ら外れるため、高圧ライン9と給排気口8との間がスプ
ール弁体45にて遮断され、スプール弁体44の周溝4
2が連絡路37,39と離れているので、給排気口8と
低圧ライン10との間も遮断されている。このような全
閉状態はクランクピン27の中心が第5図(イ)のA4位
置に、またクランプピン28,29の中心が第5図(ロ)
のB4,C4位置にそれぞれ移動し、スプール弁体4
4,45が第5図(ハ)の位置に移動するまで継続する。
When the center of the crank pin 27 is located at the position A3 in FIG. 4 (a), the centers of the crank pins 28 and 29 are respectively shown in FIG.
It is at the position indicated by B3 and C3 in (b). At this time, the spool valve element 44 is moving downward and the spool valve element 45 is moving upward. Further, as shown in FIG. 4C, the spool valve body 45 is disconnected from the connecting passages 35 and 37 of the circumferential groove 43 of the spool valve body 45, so that the high pressure line 9 and the air supply / exhaust port 8 are blocked by the spool valve body 45. And the circumferential groove 4 of the spool valve element 44.
Since 2 is separated from the communication paths 37 and 39, the air supply / exhaust port 8 and the low pressure line 10 are also cut off. In such a fully closed state, the center of the crank pin 27 is at the position A4 in FIG. 5 (a), and the centers of the clamp pins 28 and 29 are in FIG. 5 (b).
B4, C4 position of the spool valve body 4
It continues until 4, 45 move to the position of FIG.

クランプピン27,28,29が第5図の位置から僅か
に時計方向に移動し、ディスプレーサ2が最上位(下死
点)に近づくと、給排気装置は排気領域に入る。この排
気領域では、例えば、クランプピン27の中心が第6図
(イ)のA5位置にあるとき、クランクピン28,29の
中心は第6図(ロ)のB5,C5の位置にある。このと
き、スプール弁体44は上向きに反転し、スプール弁体
45は下向きに移動している。また、第6図(ハ)に示す
ように、スプール弁体44の周溝42が連絡路37,3
9と一致し、スプール弁体45の周溝43が連絡路3
5,37から離れている。このため、シリンダ1の給排
気口8が連絡路41,38,37、円筒状空所33、連
絡路39、クランクケース24内部、透孔20,21、
モータ17及び透孔18を介して圧縮装置7の低圧ライ
ン10に連通され、シリンダ1内部の作動ガスが排気さ
れる。給排気装置は以上の動作を繰返すことにより、給
排気口8を高圧ライン9と低圧ライン10とに交互に連
通させる。
When the clamp pins 27, 28, 29 are moved slightly clockwise from the positions shown in FIG. 5 and the displacer 2 approaches the uppermost position (bottom dead center), the air supply / exhaust device enters the exhaust area. In this exhaust region, for example, the center of the clamp pin 27 is shown in FIG.
When it is at the position A5 in (a), the centers of the crank pins 28 and 29 are at the positions B5 and C5 in FIG. 6 (b). At this time, the spool valve body 44 is reversed upward, and the spool valve body 45 is moving downward. Further, as shown in FIG. 6C, the circumferential groove 42 of the spool valve element 44 is connected to the connecting passages 37, 3
9 and the circumferential groove 43 of the spool valve body 45 is connected to the communication path 3
It is far from 5,37. Therefore, the air supply / exhaust port 8 of the cylinder 1 has the communication paths 41, 38, 37, the cylindrical cavity 33, the communication path 39, the inside of the crankcase 24, the through holes 20, 21,
The working gas in the cylinder 1 is exhausted by being communicated with the low pressure line 10 of the compression device 7 through the motor 17 and the through hole 18. By repeating the above-described operation, the air supply / exhaust device allows the air supply / exhaust port 8 to communicate with the high pressure line 9 and the low pressure line 10 alternately.

本実施例によれば、高圧ライン9と給排気口8との連通
制御と、給排気口8と低圧ライン10との連通制御とが
別々のスプール弁体45,44にて行なわれるので、作
動ガスの給気及び排気のタイミングをスプール弁体4
5,44によってそれぞれ自由に設定できることにな
り、極低温冷凍機の冷凍能力を効率良く発揮させること
ができる。すなわち、ディスプレーサ2が最下位(上死
点)に到達する前(位相角で30゜前)に給気を開始さ
せ、ディスプレーサ2が最上位(下死点)に到達する前
(位相角で30゜前)に排気を開始させるようにし、動
作ガスの流れの遅れによる効率低下を防止できるととも
に、給気から排気に切換える際に30゜の全閉領域を設
け、冷凍能力にあまり影響を与えることなく、圧縮装置
7の入力を大幅に削減することができる。また、スプー
ル弁体44,45のストロークを十分に長くすることが
できるので、組立時に給排気のタイミングを微調整する
作業が不要である。また、スプール弁体44,45と案
内体40の円筒状空所33,34とのシール面積を軸方
向に大きくとれるので、作動ガスの漏れを極めて少なく
できる。さらにまた、スプール弁体44,45に加わる
力は摺動摩擦力のみとなり、スプール弁体44,45や
案内体40の摩耗を少なくでき、耐久性の向上が図れる
とともに、モータ17の動力を小さくすることもでき
る。
According to this embodiment, the communication control between the high pressure line 9 and the air supply / exhaust port 8 and the communication control between the air supply / exhaust port 8 and the low pressure line 10 are performed by the separate spool valve elements 45 and 44. The spool valve body 4 controls the timing of gas supply and exhaust.
5, 44 can be freely set, and the refrigerating capacity of the cryogenic refrigerator can be efficiently exhibited. That is, the air supply is started before the displacer 2 reaches the lowest position (top dead center) (30 ° in phase angle), and the displacer 2 reaches the highest position (bottom dead center) (30 in phase angle). Before starting the exhaust, prevent the efficiency from decreasing due to the delay of the flow of the working gas, and provide a 30 ° full-closed region when switching from the supply to the exhaust, which affects the refrigeration capacity too much. Therefore, the input of the compression device 7 can be significantly reduced. Further, since the strokes of the spool valve bodies 44 and 45 can be made sufficiently long, the work of finely adjusting the supply / exhaust timing at the time of assembly is unnecessary. Further, since the sealing area between the spool valve bodies 44, 45 and the cylindrical cavities 33, 34 of the guide body 40 can be made large in the axial direction, the leakage of the working gas can be extremely reduced. Furthermore, the force applied to the spool valve elements 44 and 45 is only sliding frictional force, wear of the spool valve elements 44 and 45 and the guide element 40 can be reduced, durability can be improved, and the power of the motor 17 can be reduced. You can also

(ト)発明の効果 この発明は以上のように構成されているので、給排気の
タイミングが自由に設定可能であり、冷凍能力を効率良
く発揮させることができ、しかも、弁体等の摩耗や作動
ガスの漏れが極めて少なく、信頼性の向上が図れるとと
もに、組立てが容易で、動力が少なくて済むなどの優れ
た効果を奏するものである。
(G) Effect of the Invention Since the present invention is configured as described above, the timing of supply and exhaust can be freely set, the refrigerating capacity can be efficiently exhibited, and further, wear of the valve body and the like The working gas leaks very little, the reliability is improved, the assembly is easy, and the power is small.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はこの発明の一実施例を示す極低温冷凍機の給排
気装置の断面図、第2図(イ)(ロ)(ハ)ないし第6図(イ)(ロ)
(ハ)はこの発明の給排気装置の動作説明図、第7図はこ
の発明が適用される極低温冷凍機の1例を示す配管系統
図である。 1……シリンダ、2……ディスプレーサ、3……バッフ
ァー空間(第1の可変容積空間)、4……膨張空間(第
2の可変容積空間)、5……ガス流路、6……蓄冷器、
7……圧縮装置、8……給排気口、9……高圧ライン、
10……低圧ライン、11……給排気装置、33,34
……円筒状空所(筒状空所)、35〜39……連絡路、
40……案内体、44,45……スプール弁体。
FIG. 1 is a sectional view of an air supply / exhaust device for a cryogenic refrigerator showing an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 (a) (b) (c) through 6 (a) (b).
(C) is an operation explanatory view of the air supply / exhaust device of the present invention, and FIG. 7 is a piping system diagram showing an example of a cryogenic refrigerator to which the present invention is applied. 1 ... Cylinder, 2 ... Displacer, 3 ... Buffer space (first variable volume space), 4 ... Expansion space (second variable volume space), 5 ... Gas flow path, 6 ... Regenerator ,
7 ... Compressor, 8 ... Air supply / exhaust port, 9 ... High pressure line,
10 ... Low pressure line, 11 ... Air supply / exhaust device, 33, 34
...... Cylindrical space (cylindrical space) 35-39 ...... Connecting path,
40 ... Guide body, 44, 45 ... Spool valve body.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】シリンダと、このシリンダ内で往復動する
ディスプレーサと、このディスプレーサによってシリン
ダ内部に区画形成される第1、第2の可変容積空間と、
これらの可変容積空間を連絡するガス流路に配設された
蓄冷器と、圧縮装置と、シリンダの給排気口を圧縮装置
の高圧ラインと低圧ラインとに交互に連通させる給排気
装置とからなる極低温冷凍機において、給排気装置は所
定の位相差を保って往復動する一対のスプール弁体と、
これらのスプール弁体を摺動自在に保持する2つの筒状
空所を有し、かつこれらの筒状空所をシリンダの給排気
口に連絡するとともに、一方の筒状空所を圧縮装置の高
圧ラインに、他方の筒状空所を圧縮装置の低圧ラインに
それぞれ連絡する連絡路を有する案内体とを備えたこと
を特徴とする極低温冷凍機の給排気装置。
1. A cylinder, a displacer that reciprocates in the cylinder, and first and second variable volume spaces partitioned and formed inside the cylinder by the displacer.
It consists of a regenerator arranged in a gas flow path that connects these variable volume spaces, a compression device, and a supply / exhaust device that alternately connects the supply / exhaust port of the cylinder to the high pressure line and the low pressure line of the compression device. In the cryogenic refrigerator, the air supply / exhaust device includes a pair of spool valve bodies that reciprocate while maintaining a predetermined phase difference,
It has two cylindrical voids that slidably hold these spool valve elements, and these tubular voids are connected to the air supply / exhaust port of the cylinder, and one of the tubular voids is connected to the compression device. A supply / exhaust device for a cryogenic refrigerator, comprising: a high-pressure line; and a guide body having a connecting path that connects the other tubular space to the low-pressure line of the compressor.
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JP5017217B2 (en) * 2008-09-05 2012-09-05 株式会社東芝 Switching valve and regenerative refrigerator

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