JPH11257772A - Cryogenic refrigerator - Google Patents

Cryogenic refrigerator

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Publication number
JPH11257772A
JPH11257772A JP5996898A JP5996898A JPH11257772A JP H11257772 A JPH11257772 A JP H11257772A JP 5996898 A JP5996898 A JP 5996898A JP 5996898 A JP5996898 A JP 5996898A JP H11257772 A JPH11257772 A JP H11257772A
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JP
Japan
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pressure
chamber
pressure chamber
working gas
intermediate pressure
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP5996898A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masakazu Okamoto
昌和 岡本
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Daikin Industries Ltd
Original Assignee
Daikin Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPH11257772A publication Critical patent/JPH11257772A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2309/00Gas cycle refrigeration machines
    • F25B2309/006Gas cycle refrigeration machines using a distributing valve of the rotary type

Landscapes

  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To optimize an intermediate pressure to improve the ability in a cryogenic refrigerator which reciprocally moves a displacer due to the pressure difference between a high/low pressure and intermediate pressure of an operating gas to generate a cold gas at a cryogenic level. SOLUTION: In a cylinder 2 a displacer 22 is provided to form expansion chambers 30, 31, a slack piston 17 is provided to form a lower pressure chamber 20, an intermediate pressure chamber 8 communicating with the lower pressure chamber 20 through an orifice 21 is formed, a high pressure communicating passage 45 is provided between the intermediate pressure chamber 8 and motor chamber 6 to introduce a high pressure operating gas in the intermediate pressure chamber 8 and has an opening-variable flow rate control valve CV, and a low pressure communicating chamber 48 is provided between the intermediate pressure chamber 8 and low pressure passage 13 to exhaust the operating gas from the intermediate pressure chamber 8 and formed to exhaust the operating gas at specified flow rate from the intermediate pressure chamber 8.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ディスプレーサ
(置換器)の往復動によりヘリウム等の作動ガスを膨張
させて極低温レベルの寒冷を発生させる極低温冷凍機に
関し、特に、その能力を向上させる技術分野に属する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cryogenic refrigerator in which a working gas such as helium is expanded by reciprocating a displacer (replacer) to generate a cryogenic level of refrigeration, and in particular, to improve its performance. Belongs to the technical field.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、極低温冷凍機として、シリン
ダ内に膨張室を区画するディスプレーサを備えてなり、
このディスプレーサの往復動に伴い、上記膨張室に供給
された高圧の作動ガスを膨張させて極低温レベルの寒冷
を発生させるようにしたGM(ギフォード・マクマホ
ン)冷凍機はよく知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a cryogenic refrigerator is provided with a displacer for partitioning an expansion chamber in a cylinder.
A GM (Gifford McMahon) refrigerator is known which expands a high-pressure working gas supplied to the expansion chamber in accordance with the reciprocation of the displacer to generate cryogenic cooling.

【0003】この種の極低温冷凍機には、ディスプレー
サをクランク軸を介してモータに連結して、モータの作
動によりディスプレーサを往復動させる機械駆動式GM
冷凍機がある。そして、例えば特開平6―300378
号公報に示されるものでは、クランク軸と一体的に回転
するバルブプレートに摺接してそれを開閉するバルブ本
体を外部から回転可能とし、このバルブ本体のバルブプ
レートに対する相対位置を変えることにより、シリンダ
内の膨張室に高圧作動ガスを供給するタイミングと、膨
張室内で膨張した低圧の作動ガスを排出するタイミング
とを連係して可変とすることが提案されている。
[0003] In this type of cryogenic refrigerator, a mechanically driven GM in which a displacer is connected to a motor via a crankshaft and the displacer is reciprocated by the operation of the motor.
There is a refrigerator. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-300378
In this publication, a valve body that slides on and opens and closes a valve plate that rotates integrally with a crankshaft is rotatable from the outside, and the relative position of the valve body with respect to the valve plate is changed. It has been proposed that the timing of supplying the high-pressure working gas to the expansion chamber in the inside and the timing of discharging the low-pressure working gas expanded in the expansion chamber are linked and made variable.

【0004】一方、図7に示すように、高低圧の作動ガ
スの中間圧力に設定された中間圧室(a) を設け、この中
間圧室(a) の圧力と、膨張室(b) へ給排気される作動ガ
スのガス圧との圧力差によってピストン(c) をディスプ
レーサ(d) と共に往復動させるようにしたガス圧駆動式
(改良ソルベー式)のGM冷凍機についても知られてい
る。
On the other hand, as shown in FIG. 7, an intermediate pressure chamber (a) set at an intermediate pressure of a high and low pressure working gas is provided, and the pressure of the intermediate pressure chamber (a) and the pressure of the expansion chamber (b) are increased. There is also known a GM refrigerator of a gas pressure drive type (modified Solvay type) in which a piston (c) is reciprocated together with a displacer (d) by a pressure difference from a gas pressure of a working gas to be supplied and exhausted.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記ガス圧駆動式のG
M冷凍機においては、その中間圧室(a) の圧力を高圧及
び低圧作動ガスの中間圧力に設定する目的で、キャピラ
リ管(e) を設けている。このキャピラリ管(e) の一端は
中間圧室(a) に連通する一方、他端は、膨張室(b) に給
排気される高圧及び低圧の作動ガスが流通するガス流路
(f) にそれぞれ連通している。そして、キャピラリ管
(e) を介して中間圧室(a) に少量の高圧作動ガスを供給
し又は中間圧室(a) から作動ガスを排出させることで、
中間圧力を設定するようにしている。
The above-mentioned gas-pressure-driven G
In the M refrigerator, a capillary tube (e) is provided for the purpose of setting the pressure of the intermediate pressure chamber (a) to the intermediate pressure of the high and low pressure working gas. One end of the capillary tube (e) communicates with the intermediate pressure chamber (a), and the other end has a gas flow path through which high-pressure and low-pressure working gas supplied and exhausted to the expansion chamber (b) flows.
(f). And the capillary tube
By supplying a small amount of high pressure working gas to the intermediate pressure chamber (a) via (e) or discharging the working gas from the intermediate pressure chamber (a),
An intermediate pressure is set.

【0006】しかし、その場合、ディスプレーサ(d) の
往復動の1サイクルにおいてシリンダ(g) 内の膨張室
(b) に高圧作動ガスを供給する高圧供給状態と、膨張室
(b) の作動ガスを排出する低圧排出状態との割合を変え
たとき、それに応じてディスプレーサ(d) の挙動が影響
され、その挙動不良により冷凍機の能力を向上できない
という問題が生じる。例えば低圧排出状態の割合を高圧
供給状態よりも大きくしたときには、その分、中間圧室
(a) の作動ガスが比較的多量に低圧側に排出されて中間
圧室(a) の圧力が低くなり、ディスプレーサ(d) はフル
ストロークで移動せず、低温側で動き難くなって常温側
で動き易くなり、常温側に偏る。一方、逆に、低圧排出
状態の割合を高圧供給状態よりも小さくすると、比較的
多量の高圧作動ガスが中間圧室(a) に供給されて中間圧
室(a) の圧力が高くなるので、ディスプレーサ(d) は常
温側で動き難くなって低温側に偏ったストロークで移動
する。
However, in that case, in one cycle of the reciprocation of the displacer (d), the expansion chamber in the cylinder (g) is provided.
(b) High-pressure supply state for supplying high-pressure working gas to the expansion chamber
When the ratio of (b) to the low-pressure discharge state in which the working gas is discharged is changed, the behavior of the displacer (d) is affected accordingly, and a problem arises in that the performance of the refrigerator cannot be improved due to the poor behavior. For example, when the ratio of the low pressure discharge state is made larger than that of the high pressure supply state,
A relatively large amount of the working gas (a) is discharged to the low pressure side, and the pressure in the intermediate pressure chamber (a) decreases, and the displacer (d) does not move at full stroke, making it difficult to move on the low temperature side and becoming It becomes easy to move, and it is biased to the normal temperature side. On the other hand, if the ratio of the low-pressure discharge state is made smaller than that of the high-pressure supply state, a relatively large amount of high-pressure working gas is supplied to the intermediate pressure chamber (a) and the pressure in the intermediate pressure chamber (a) increases. The displacer (d) is difficult to move at the room temperature and moves with a stroke biased toward the low temperature.

【0007】また、冷凍機毎の個体差によりディスプレ
ーサ(d) のストローク位置が変動し、その最適化が困難
となって冷凍機の能力がばらつくという問題も生じる。
具体的に、ピストン(c) 等には、作動ガスの漏れを防ぐ
ためのシール部材が設けられている。しかし、シール部
材やピストン(c) 等には個体差が存在し、作動ガスの漏
れ量は冷凍機毎に異なることとなる。このため、上述の
ような構成部品の個体差に起因してディスプレーサ(d)
の挙動が影響を受け、ディスプレーサ(d) がフルストロ
ークで移動せず、極低温冷凍機が充分な能力を発揮でき
なくなるという問題があった。
Further, the stroke position of the displacer (d) fluctuates due to individual differences between the refrigerators, making it difficult to optimize the stroke position, and causing a problem that the performance of the refrigerator varies.
Specifically, the piston (c) and the like are provided with a seal member for preventing leakage of the working gas. However, there are individual differences in the seal member, the piston (c), and the like, and the leakage amount of the working gas differs from one refrigerator to another. For this reason, the displacer (d)
, The displacer (d) does not move at full stroke, and the cryogenic refrigerator cannot exhibit its full capacity.

【0008】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、上記のように作動ガ
スの高低圧力と中間圧力との差圧によりディスプレーサ
を往復動させて極低温レベルの寒冷を発生させる極低温
冷凍機において、その中間圧力を適正化することによ
り、ディスプレーサの挙動を最適化して極低温冷凍機の
能力を向上させることにある。
The present invention has been made in view of the above point, and an object thereof is to reciprocate the displacer by the differential pressure between the high and low pressures of the working gas and the intermediate pressure as described above, and An object of the present invention is to improve the performance of a cryogenic refrigerator by optimizing the behavior of the displacer by optimizing the intermediate pressure in the cryogenic refrigerator that generates a level of cold.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、中間圧室(8)
へ流入又は流出する作動ガスの流量を調整可能として、
中間圧室(8) の圧力を所定値に設定可能としたものであ
る。
The present invention provides an intermediate pressure chamber (8).
Adjustable the flow rate of the working gas flowing into or out of the
The pressure in the intermediate pressure chamber (8) can be set to a predetermined value.

【0010】具体的に、本発明が講じた第1の解決手段
は、高圧又は低圧の作動ガスが給排気されるシリンダ
(2) と、該シリンダ(2) の内部に膨張室(30,31)と圧力
室(20)とを区画形成するディスプレーサ部材(17,22)
と、上記高圧及び低圧の作動ガスの中間圧力に設定され
て圧力室(20) に連通する中間圧室(8) とを備え、シリ
ンダ(2) に給排気される作動ガスのガス圧と圧力室(20)
の圧力との圧力差によりディスプレーサ部材(17,22)
が往復動して膨張室(30,31)への作動ガスの給排気を行
い、膨張室(30,31)へ供給された高圧作動ガスの膨張に
より極低温レベルの寒冷を発生させる極低温冷凍機を前
提としている。そして、上記高圧作動ガスを中間圧室
(8) に導く高圧連通路(45) と、上記中間圧室(8) 内に
おける所定流量の作動ガスを排出する低圧連通路(48)
と、上記高圧連通路(45) に設けられ、上記中間圧室(8)
が所定の中間圧力になるように高圧連通路(45) を流れ
る作動ガスの流量を調節する開度可変の流量調整弁(CV)
とを設けるものである。
More specifically, a first solution taken by the present invention is a cylinder to which high-pressure or low-pressure working gas is supplied and exhausted.
(2) and a displacer member (17, 22) for forming an expansion chamber (30, 31) and a pressure chamber (20) inside the cylinder (2).
And an intermediate pressure chamber (8) set to the intermediate pressure of the high and low pressure working gas and communicating with the pressure chamber (20), and the gas pressure and pressure of the working gas supplied and exhausted to and from the cylinder (2). Room (20)
Displacer member (17,22)
Reciprocates to supply and exhaust the working gas to and from the expansion chambers (30, 31), and to expand the high-pressure working gas supplied to the expansion chambers (30, 31) to generate cryogenic refrigeration at the cryogenic level. Machine. Then, the high-pressure working gas is supplied to the intermediate pressure chamber.
(8) and a low-pressure communication passage (48) for discharging a predetermined flow of working gas in the intermediate pressure chamber (8).
And the intermediate pressure chamber (8) provided in the high pressure communication passage (45).
Variable flow control valve (CV) that adjusts the flow rate of the working gas flowing through the high-pressure communication passage (45) so that the pressure becomes a predetermined intermediate pressure.
Are provided.

【0011】また、本発明が講じた第2の解決手段は、
高圧又は低圧の作動ガスが給排気されるシリンダ(2)
と、該シリンダ(2) の内部に膨張室(30,31)と圧力室(2
0) とを区画形成するディスプレーサ部材(17,22) と、
上記高圧及び低圧の作動ガスの中間圧力に設定されて圧
力室(20) に連通する中間圧室(8) とを備え、シリンダ
(2)に給排気される作動ガスのガス圧と圧力室(20) の圧
力との圧力差によりディスプレーサ部材(17,22) が往復
動して膨張室(30,31)への作動ガスの給排気を行い、膨
張室(30,31)へ供給された高圧作動ガスの膨張により極
低温レベルの寒冷を発生させる極低温冷凍機を前提とし
ている。所定流量の高圧作動ガスを中間圧室(8) に導く
高圧連通路(45) と、中間圧室(8) 内における作動ガス
を排出する低圧連通路(48) と、上記低圧連通路(48) に
設けられ、上記中間圧室(8) が所定の中間圧力になるよ
うに低圧連通路(48) を流れる作動ガスの流量を調節す
る開度可変の流量調整弁(CV) とを設けるものである。
[0011] The second solution taken by the present invention is:
Cylinder to which high or low pressure working gas is supplied and exhausted (2)
And an expansion chamber (30, 31) and a pressure chamber (2) inside the cylinder (2).
0) and a displacer member (17, 22) for forming
An intermediate pressure chamber (8) which is set at an intermediate pressure between the high and low pressure working gases and communicates with the pressure chamber (20);
The displacer member (17, 22) reciprocates due to the pressure difference between the gas pressure of the working gas supplied and exhausted to (2) and the pressure of the pressure chamber (20), and the working gas flows into the expansion chambers (30, 31). It is assumed that a cryogenic refrigerator that supplies and exhausts air and generates cryogenic-level cold by expansion of high-pressure working gas supplied to the expansion chambers (30, 31). A high-pressure communication path (45) for introducing a predetermined flow of high-pressure working gas to the intermediate pressure chamber (8); a low-pressure communication path (48) for discharging the working gas in the intermediate pressure chamber (8); And a variable opening flow control valve (CV) for adjusting the flow rate of the working gas flowing through the low pressure communication passage (48) so that the intermediate pressure chamber (8) has a predetermined intermediate pressure. It is.

【0012】また、本発明が講じた第3の解決手段は、
上記第1又は第2の解決手段において、高圧作動ガスは
高圧連通路(45) のみから中間圧室(8) へ供給され、且
つ、中間圧室(8) 内の作動ガスは低圧連通路(48) のみ
から上記極低温冷凍機(R) の外部へ排出されるように構
成するものである。
Further, a third solution taken by the present invention is:
In the first or second solution, the high-pressure working gas is supplied from only the high-pressure communication passage (45) to the intermediate pressure chamber (8), and the working gas in the intermediate pressure chamber (8) is supplied to the low-pressure communication passage (45). 48) only so as to be discharged to the outside of the cryogenic refrigerator (R).

【0013】−作用− 上記第1の解決手段では、シリンダ(2) 内の膨張室(30,
31) に高圧作動ガスを供給する高圧供給状態と、膨張室
(30,31) の作動ガスを排出する低圧排出状態とが切り換
わり、この膨張室(30,31) と、中間圧室(8) に連通する
圧力室(20) とのガス圧の圧力差によってディスプレー
サ部材(17,22) がシリンダ(2) 内を往復動する。
-Operation- In the first solution, the expansion chamber (30, 30) in the cylinder (2) is used.
31) The high pressure supply state for supplying high pressure working gas to the
(30, 31) is switched to a low pressure discharge state in which the working gas is discharged, and the pressure difference between the gas pressure of the expansion chamber (30, 31) and the pressure chamber (20) communicating with the intermediate pressure chamber (8) is changed. This causes the displacer members (17, 22) to reciprocate in the cylinder (2).

【0014】その際、高圧連通路(45) の流量調整弁(C
V) により所定流量に調節された高圧作動ガスが高圧連
通路(45) から中間圧室(8) へ流入する一方、所定流量
の作動ガスが低圧連通路(48) を流れて中間圧室(8) か
ら排出される。これによって、中間圧室(8) が所定の中
間圧力に維持される。また、上記流量調整弁(CV) は開
度可変であるため、流量調整弁(CV) の開度を調整して
高圧連通路(45) を流れる作動ガスの流量を変更し、中
間圧室(8) の中間圧力を所定値に調整する。
At this time, the flow control valve (C
V) flows into the intermediate pressure chamber (8) from the high-pressure communication passage (45) while the working gas flows at a predetermined flow rate through the low-pressure communication passage (48). Emitted from 8). Thus, the intermediate pressure chamber (8) is maintained at a predetermined intermediate pressure. Further, since the opening of the flow control valve (CV) is variable, the opening of the flow control valve (CV) is adjusted to change the flow rate of the working gas flowing through the high-pressure communication passage (45), and the intermediate pressure chamber ( 8) Adjust the intermediate pressure to a predetermined value.

【0015】また、上記第2の解決手段では、シリンダ
(2) 内の膨張室(30,31) に高圧作動ガスを供給する高圧
供給状態と、膨張室(30,31) の作動ガスを排出する低圧
排出状態とが切り換わり、この膨張室(30,31) と、中間
圧室(8) に連通する圧力室(20) とのガス圧の圧力差に
よってディスプレーサ部材(17,22) がシリンダ(2) 内を
往復動する。
[0015] In the second solution, a cylinder is provided.
The expansion chamber (30, 31) switches between a high-pressure supply state in which high-pressure working gas is supplied to the expansion chamber (30, 31) and a low-pressure discharge state in which the working gas in the expansion chamber (30, 31) is discharged. , 31) and the gas pressure between the pressure chamber (20) communicating with the intermediate pressure chamber (8) causes the displacer members (17, 22) to reciprocate in the cylinder (2).

【0016】その際、所定流量の高圧作動ガスが高圧連
通路(45) を流れて中間圧室(8) へ流入する一方、低圧
連通路(48) の流量調整弁(CV) により所定流量に調節さ
れた作動ガスが中間圧室(8) から排出される。これによ
って、中間圧室(8) が所定の中間圧力に維持される。ま
た、上記流量調整弁(CV) は開度可変であるため、流量
調整弁(CV) の開度を調整して低圧連通路(48) を流れる
作動ガスの流量を変更し、中間圧室(8) の中間圧力を所
定値に調整する。
At this time, a predetermined flow rate of the high-pressure working gas flows through the high-pressure communication passage (45) and flows into the intermediate pressure chamber (8), while being controlled to a predetermined flow rate by the flow control valve (CV) of the low-pressure communication passage (48). The adjusted working gas is discharged from the intermediate pressure chamber (8). Thus, the intermediate pressure chamber (8) is maintained at a predetermined intermediate pressure. Also, since the opening of the flow control valve (CV) is variable, the opening of the flow control valve (CV) is adjusted to change the flow rate of the working gas flowing through the low-pressure communication passage (48), and the intermediate pressure chamber ( 8) Adjust the intermediate pressure to a predetermined value.

【0017】また、上記第3の解決手段では、中間圧室
(8) への作動ガスの供給は高圧連通路(45) のみを通じ
て行い、中間圧室(8) からの作動ガスの排出は低圧連通
路(48) のみを通じて行う。従って、膨張室(30,31) へ
供給するためにシリンダ(2) 内へ吸入した高圧作動ガス
の一部が中間圧室(8) へ流入することはない。
In the third solution, the intermediate pressure chamber is provided.
Supply of working gas to (8) is performed only through the high-pressure communication passage (45), and discharge of working gas from the intermediate-pressure chamber (8) is performed only through the low-pressure communication passage (48). Therefore, part of the high-pressure working gas sucked into the cylinder (2) for supplying to the expansion chambers (30, 31) does not flow into the intermediate pressure chamber (8).

【0018】[0018]

【発明の効果】従って、上記の解決手段によれば、高圧
連通路(45) 又は低圧連通路(48) に設けられた流量調整
弁(CV) の開度を調整することによって、中間圧室(8)
の中間圧力を調整することができる。このため、ディス
プレーサ部材(17,22) の往復動の1サイクルにおける高
圧供給状態及び低圧排出状態の割合を変えた場合であっ
ても、上記中間圧室(8) の中間圧力を一定に維持するこ
とができる。従って、中間圧室(8) と連通する圧力室(2
0) 内の圧力を一定に維持することができ、ディスプレ
ーサ部材(17,22) のシリンダ(2) 内における挙動を適正
化することができる。この結果、極低温冷凍機(R) に充
分な能力を発揮させることができる。
Therefore, according to the above-described means, by adjusting the opening of the flow regulating valve (CV) provided in the high-pressure communication passage (45) or the low-pressure communication passage (48), the intermediate pressure chamber is adjusted. (8)
Intermediate pressure can be adjusted. For this reason, even if the ratio between the high pressure supply state and the low pressure discharge state in one cycle of the reciprocating movement of the displacer member (17, 22) is changed, the intermediate pressure in the intermediate pressure chamber (8) is kept constant. be able to. Therefore, the pressure chamber (2) communicating with the intermediate pressure chamber (8)
0) can be kept constant, and the behavior of the displacer members (17, 22) in the cylinder (2) can be optimized. As a result, the cryogenic refrigerator (R) can exhibit sufficient performance.

【0019】また、冷凍機毎の個体差に対応して中間圧
室(8) の中間圧力を設定することができ、ディスプレー
サ部材(17,22) のシリンダ(2) 内における挙動を適正化
することができる。この結果、冷凍機毎の個体差にかか
わらず、極低温冷凍機(R) に充分な能力を確実に発揮さ
せることができる。
Further, the intermediate pressure in the intermediate pressure chamber (8) can be set in accordance with the individual difference of each refrigerator, and the behavior of the displacer members (17, 22) in the cylinder (2) is optimized. be able to. As a result, the cryogenic refrigerator (R) can reliably exhibit sufficient performance regardless of individual differences between the refrigerators.

【0020】特に、第3の解決手段によれば、高圧連通
路(45) 及び低圧連通路(48) のみを通じて中間圧室(8)
への作動ガスの給排気を行っている。このため、上述の
ように、高圧供給状態及び低圧排出状態の割合を変えた
場合であっても、上記中間圧室(8) の中間圧力をより確
実に一定に維持することができる。従って、中間圧室
(8) と連通する圧力室(20) 内の圧力を一定に維持する
ことができ、ディスプレーサ部材(17,22) のシリンダ
(2) 内における挙動を適正化することができる。この結
果、極低温冷凍機(R) に充分な能力を発揮させることが
できる。
In particular, according to the third solution, the intermediate pressure chamber (8) is passed only through the high pressure communication passage (45) and the low pressure communication passage (48).
Supply and exhaust of working gas to Therefore, as described above, even when the ratio between the high-pressure supply state and the low-pressure discharge state is changed, the intermediate pressure in the intermediate pressure chamber (8) can be more reliably kept constant. Therefore, the intermediate pressure chamber
The pressure in the pressure chamber (20) communicating with (8) can be maintained constant, and the cylinder of the displacer member (17, 22)
(2) The behavior within can be optimized. As a result, the cryogenic refrigerator (R) can exhibit sufficient performance.

【0021】また、従来は、膨張室へ供給すべくシリン
ダ内に吸入された高圧作動ガスの一部を中間圧室へ導い
て、中間圧室を中間圧力に維持していた。つまり、膨張
して寒冷の発生に供すべき高圧作動ガスの一部を中間圧
室を中間圧力に維持するために用いていた。このため、
寒冷の発生に供する高圧作動ガスの量が減少し、冷凍機
の能力が十分に発揮されないという問題があった。
Conventionally, a part of the high-pressure working gas sucked into the cylinder to be supplied to the expansion chamber is led to the intermediate pressure chamber, and the intermediate pressure chamber is maintained at the intermediate pressure. That is, a part of the high-pressure working gas which is expanded and subjected to cold generation is used to maintain the intermediate pressure chamber at the intermediate pressure. For this reason,
There is a problem that the amount of high-pressure working gas provided for the generation of cold is reduced, and the capacity of the refrigerator is not sufficiently exhibited.

【0022】これに対して、上記の解決手段によれば、
膨張室(30,31) へ供給するためにシリンダ(2) 内へ吸入
した高圧作動ガスの一部を中間圧室(8) へ流入させるこ
となく、中間圧室(8) を中間圧力に維持することができ
る。即ち、膨張して寒冷を発生させるための高圧作動ガ
スの一部を中間圧室(8) へ流入させることを要しない。
このため、寒冷の発生に供すべき高圧作動ガスの量を減
少させることなく、中間圧室(8) を中間圧力に維持する
ことができる。この結果、極低温冷凍機(R) に充分な発
揮させることができる。
On the other hand, according to the above solution,
The intermediate pressure chamber (8) is maintained at the intermediate pressure without part of the high pressure working gas sucked into the cylinder (2) to supply to the expansion chambers (30, 31) flows into the intermediate pressure chamber (8) can do. That is, it is not necessary to flow a part of the high-pressure working gas for generating cold by expanding into the intermediate pressure chamber (8).
For this reason, the intermediate pressure chamber (8) can be maintained at the intermediate pressure without reducing the amount of high-pressure working gas to be provided for the generation of cold. As a result, the cryogenic refrigerator (R) can be sufficiently exhibited.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態1】以下、本発明の実施形態を図面
に基づいて詳細に説明する。
Embodiment 1 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0024】図1は本発明の実施形態1に係る極低温冷
凍機(R) の全体構成を示し、この極低温冷凍機(R) は、
シリンダ(2) 内でディスプレーサ(22) をヘリウムガス
圧により往復動させて高圧のヘリウムガス(作動ガス)
を膨張させるガス圧駆動式のGMサイクル(ギフォード
・マクマホン・サイクル)の膨張機で構成されている。
FIG. 1 shows the overall configuration of a cryogenic refrigerator (R) according to Embodiment 1 of the present invention.
High pressure helium gas (working gas) by reciprocating the displacer (22) with helium gas pressure in the cylinder (2)
And a gas pressure driven GM cycle (Gifford McMahon Cycle) expander.

【0025】すなわち、極低温冷凍機(R) は密閉状のモ
ータヘッド(1) と、該モータヘッド(1) の上面に気密状
に連設され、下側の大径部(2a) 及び上側の小径部(2b)
からなる大小2段構造のシリンダ(2) とを備えている。
上記モータヘッド(1) の側面には高圧ガス入口(4) とそ
の上側に位置する低圧ガス出口(5) とが形成され、高圧
ガス入口(4) は図外の圧縮機(図示せず)の吐出側に高
圧配管(4a) を介して、また低圧ガス出口(5) は同圧縮
機の吸入側に低圧配管(5a) を介してそれぞれ接続され
ている。
That is, the cryogenic refrigerator (R) is air-tightly connected to an upper surface of the motor head (1) and a lower large-diameter portion (2a). Small diameter part (2b)
And a two-stage large- and small-stage cylinder (2).
A high-pressure gas inlet (4) and a low-pressure gas outlet (5) located above the high-pressure gas inlet (4) are formed on the side of the motor head (1), and the high-pressure gas inlet (4) is connected to a compressor (not shown) (not shown). The low pressure gas outlet (5) is connected to the discharge side of the compressor via a low pressure pipe (5a) to the suction side of the compressor.

【0026】モータヘッド(1) の内部には、上記高圧ガ
ス入口(4) に連通するモータ室(6)と、該モータ室(6)
の上側に位置し且つ内部空間が下端にてモータ室(6) に
連通する上下方向の貫通孔からなる装着孔(7) と、この
装着孔(7) の周囲に位置する略環状の空間からなる中間
圧室(8) とが形成されている。
Inside the motor head (1), a motor chamber (6) communicating with the high-pressure gas inlet (4) and a motor chamber (6)
The mounting hole (7), which consists of a vertical through hole that is located at the upper side of the inside and whose internal space communicates with the motor chamber (6) at the lower end, and the substantially annular space located around the mounting hole (7). And an intermediate pressure chamber (8).

【0027】また、モータヘッド(1) のシリンダ(2) と
の境界部分には、シリンダ(2) 下端(基端)の閉塞部材
を構成するバルブステム(9) が嵌挿されている。このバ
ルブステム(9) は、上記装着孔(7) に気密嵌合されたバ
ルブシート部(9a) と、シリンダ(2) の大径部(2a) の内
径よりも小径に形成され、このシリンダ大径部(2a)内下
部に同心に突出するピストン支持部(9b) と、上記中間
圧室(8) の上壁を構成するフランジ部(9c) とを備えて
なり、バルブシート部(9a) の下面と装着孔(7) の壁面
とで囲まれる空間により、高圧ガス入口(4) とモータ室
(6) を介して連通するバルブ室(10) が形成されてい
る。
A valve stem (9) constituting a closing member at the lower end (base end) of the cylinder (2) is fitted into a boundary portion of the motor head (1) with the cylinder (2). The valve stem (9) is formed to have a diameter smaller than the inner diameter of the valve seat portion (9a) hermetically fitted in the mounting hole (7) and the large diameter portion (2a) of the cylinder (2). The large diameter portion (2a) includes a piston support portion (9b) protruding concentrically in the lower portion and a flange portion (9c) constituting an upper wall of the intermediate pressure chamber (8). ) And the wall of the mounting hole (7), the space between the high-pressure gas inlet (4) and the motor chamber
A valve chamber (10) communicating through (6) is formed.

【0028】上記バルブステム(9) には、図4及び図5
にも示すように、下半部が2股状に分岐されかつ上記バ
ルブ室(10) をシリンダ(2) 内に連通する第1ガス流路
(12)と、一端が該第1ガス流路(12) に後述するロータ
リバルブ(35) の低圧ポート(37) を介して連通するとと
もに、他端が上記低圧ガス出口(5) にモータヘッド(1)
に形成した低圧通路(13) を介して連通する第2ガス流
路(14) とが貫通形成されている。上記両ガス流路(12,1
4) は、バルブ室(10) に臨むバルブステム(9) のバルブ
シート(9a) 下面において、第2ガス流路(14) にあって
はバルブステム(9) 中心部に、分岐された第1ガス流路
(12,12) にあっては該第2ガス流路(14)に対して対称な
位置にそれぞれ開口されている。
FIGS. 4 and 5 show the valve stem (9).
As shown in FIG. 2, the first gas passage is formed such that the lower half thereof is bifurcated and communicates the valve chamber (10) into the cylinder (2).
(12), one end of which communicates with the first gas flow path (12) through a low pressure port (37) of a rotary valve (35), which will be described later, and the other end of which is connected to the low pressure gas outlet (5). (1)
A second gas flow path (14) communicating through a low-pressure passage (13) formed through is formed through. Both gas flow paths (12, 1
In the second gas flow path (14), the valve stem (9) branches off at the lower surface of the valve seat (9a) of the valve stem (9) facing the valve chamber (10). One gas channel
In (12, 12), openings are provided at symmetrical positions with respect to the second gas flow path (14).

【0029】一方、上記シリンダ(2) の内部には、ディ
スプレーサ部材であるスラックピストン(17) とディス
プレーサ(22) とが設けられている。
On the other hand, a slack piston (17) as a displacer member and a displacer (22) are provided inside the cylinder (2).

【0030】上記スラックピストン(17) は底壁を有す
る略逆カップ形状に形成され、シリンダ(2) の大径部(2
a) 内の下端部において、該スラックピストン(17) がそ
の内側面を上記バルブステム(9) のピストン支持部(9b)
に摺動案内せしめた状態で往復動可能に外嵌合されて
いる。また、スラックピストン(17) と、シリンダ(2)及
びピストン支持部(9b) との摺接部分には、図示しない
が、作動ガスの流通を阻止するシールがそれぞれ設けら
れている。そして、このスラックピストン(17)によりシ
リンダ(2) 内上部に上側圧力室(29) が、シリンダ(2)
内下端に下側圧力室(20) がそれぞれ区画形成され、上
記下側圧力室(20) は上記モータヘッド(1) 内の中間圧
室(8) にオリフィス(21) を介して常時連通されてい
る。従って、下側圧力室(20) は高圧及び低圧のヘリウ
ムガスの中間圧力に設定されており、この下側圧力室(2
0) と上側圧力室(29) との各ガス圧の圧力差によってス
ラックピストン(17)がディスプレーサ(22) と共に往復
動するようになされている。上記スラックピストン(17)
底壁の中心部には大径の中心孔(18) が貫通形成され、
周縁角部にはピストン(17) 内外を連通する複数の連通
孔(19,19,…) が形成されている。
The slack piston (17) is formed in a substantially inverted cup shape having a bottom wall, and has a large diameter portion (2) of the cylinder (2).
a) At the lower end, the slack piston (17) has its inner surface facing the piston support (9b) of the valve stem (9).
Are externally fitted so as to be able to reciprocate while being slid and guided. Although not shown, seals for preventing the flow of the working gas are provided at the sliding contact portions between the slack piston (17), the cylinder (2) and the piston support (9b). The upper pressure chamber (29) is formed above the cylinder (2) by the slack piston (17).
Lower pressure chambers (20) are formed at the inner and lower ends, respectively, and the lower pressure chamber (20) is always communicated with an intermediate pressure chamber (8) in the motor head (1) via an orifice (21). ing. Therefore, the lower pressure chamber (20) is set at an intermediate pressure between the high pressure and the low pressure helium gas, and this lower pressure chamber (2) is
The slack piston (17) reciprocates with the displacer (22) due to the pressure difference between the respective gas pressures of the pressure chamber (0) and the upper pressure chamber (29). Above slack piston (17)
A large diameter center hole (18) is formed through the center of the bottom wall,
A plurality of communication holes (19, 19,...) Communicating the inside and outside of the piston (17) are formed in the peripheral corner.

【0031】また、上記ディスプレーサ(22) は、シリ
ンダ(2) に往復動可能に嵌合されている。このディスプ
レーサ(22) は、シリンダ(2) の大径部(2a) の略上半部
内を摺動する密閉円筒状の大径部(22a) と、該大径部(2
2a) 上端に移動一体に結合され、シリンダ(2) の小径部
(2b) 内を摺動する密閉円筒状の小径部(22b) とにより
構成されている。このディスプレーサ(22) は、上記上
側圧力室(29) の上方に位置して設けられる一方、大径
部(22a) の上方に第1段膨張室(30) を、小径部(22b)上
方に第2段膨張室(31) をそれぞれ区画形成している。
上記ディスプレーサ(22) の大径部(22a) 内の空間は上
記第1段膨張室(30) に連通孔(23) を介して常時連通さ
れ、この大径部(22a) 内の空間には蓄冷型熱交換器より
なる第1段蓄冷器(24) が嵌装されている。また、ディ
スプレーサ(22) の小径部(22b) 内の空間は上記第1段
膨張室(30) に連通孔(25) を介して、また第2段膨張室
(31)に連通孔(26) を介してそれぞれ常時連通され、こ
のディスプレーサ小径部(22b)内の空間には上記第1段
蓄冷器(24) と同様の第2段蓄冷器(27) が嵌装されてい
る。
The displacer (22) is reciprocally fitted to the cylinder (2). This displacer (22) has a large-diameter hermetically sealed cylindrical portion (22a) that slides in substantially the upper half of the large-diameter portion (2a) of the cylinder (2).
2a) Small diameter part of cylinder (2)
(2b) a closed cylindrical small diameter portion (22b) that slides inside. The displacer (22) is provided above the upper pressure chamber (29), while the first-stage expansion chamber (30) is provided above the large-diameter portion (22a) and is provided above the small-diameter portion (22b). The second-stage expansion chambers (31) are respectively defined.
The space inside the large-diameter portion (22a) of the displacer (22) is always communicated with the first-stage expansion chamber (30) through a communication hole (23). A first-stage regenerator (24) composed of a regenerative heat exchanger is fitted. The space in the small-diameter portion (22b) of the displacer (22) is connected to the first-stage expansion chamber (30) through a communication hole (25).
(31) through a communication hole (26), and a second-stage regenerator (27) similar to the first-stage regenerator (24) is provided in the space inside the small-diameter portion (22b) of the displacer. Fitted.

【0032】また、上記ディスプレーサ(22) の大径部
(22a) 下端には、その大径部(22a)内の空間を上記上側
圧力室(29) に連通する管状の係止片(33) が一体に突設
されている。この係止片(33) の下部は上記スラックピ
ストン(17) 底壁の中心孔(18)を貫通してピストン(17)
内部に所定寸法だけ延び、その下端部にはピストン(17)
底壁に係合するフランジ状の係止部(33a) が一体に形
成されている。そして、スラックピストン(17) の上昇
移動時には、スラックピストン(17) が所定ストローク
だけ上昇した時点でその底壁上面とディスプレーサ(22)
下面とが当接し、ディスプレーサ(22) がスラックピス
トン(17) に駆動されて上昇開始する一方、スラックピ
ストン(17) の下降移動時には、ピストン(17) が所定ス
トロークだけ下降した時点でその底壁下面と係止片(33)
の係止部(33a) とが係合し、ディスプレーサ(22) がピ
ストン(17) に駆動されて下降開始するように構成され
ている。即ち、ディスプレーサ(22) が、所定ストロー
クの遅れをもってスラックピストン(17) に追従移動す
るように構成されている。
The large diameter portion of the displacer (22)
(22a) At the lower end, a tubular locking piece (33) is formed integrally with the upper pressure chamber (29) to communicate the space inside the large diameter portion (22a) with the upper pressure chamber (29). The lower part of the locking piece (33) passes through the center hole (18) of the bottom wall of the slack piston (17) and the piston (17).
It extends inside by a predetermined size, and the piston (17)
A flange-shaped engaging portion (33a) engaging with the bottom wall is formed integrally. When the slack piston (17) rises and moves up by a predetermined stroke, the slack piston (17) and the displacer (22) move upward.
The displacer (22) is driven by the slack piston (17) and starts moving upward, while the slack piston (17) moves downward while the piston (17) descends by a predetermined stroke. Lower surface and locking piece (33)
The displacer (22) is driven by the piston (17) to start descending. That is, the displacer (22) is configured to follow the slack piston (17) with a delay of a predetermined stroke.

【0033】また、上記モータヘッド(1) のバルブ室(1
0) 内には、シリンダ(2) 内の上側圧力室(29) と第1段
及び第2段膨張室(30,31) とに高圧ヘリウムガスを供給
する高圧開弁状態と、上側圧力室(29) と両膨張室(30,3
1) とのヘリウムガスを排出する低圧開弁状態とに交互
に切り換わるロータリバルブ(35) が配設され、該ロー
タリバルブ(35) は、モータ室(6) に配置したバルブモ
ータ(39) により回転駆動される。そして、このロータ
リバルブ(35) の切換動作により、高圧ガス入口(4) つ
まり該高圧ガス入口(4) に連通するバルブ室(10) と、
低圧ガス出口(5)つまり該低圧ガス出口(5) に連通する
低圧通路(13) とをシリンダ(2) 内の上側圧力室(29)、
第1段及び第2段膨張室(30,31) に対し交互に連通する
ように構成されている。
The valve chamber (1) of the motor head (1)
0), a high-pressure valve opening state for supplying high-pressure helium gas to the upper pressure chamber (29) and the first and second stage expansion chambers (30, 31) in the cylinder (2); (29) and both expansion chambers (30,3
A rotary valve (35) that alternately switches between a low pressure valve opening state for discharging helium gas and a valve motor (39) disposed in a motor chamber (6) is provided. Is driven to rotate. By the switching operation of the rotary valve (35), the high-pressure gas inlet (4), that is, the valve chamber (10) communicating with the high-pressure gas inlet (4),
The low pressure gas outlet (5), that is, the low pressure passage (13) communicating with the low pressure gas outlet (5) is connected to the upper pressure chamber (29) in the cylinder (2),
The first and second stage expansion chambers (30, 31) are configured to communicate alternately with each other.

【0034】すなわち、上記ロータリバルブ(35) の下
面中心部にはバルブモータ(39) の出力軸(39a) が回転
一体に係合されている。また、バルブ(35) 下面とモー
タ(39)との間にはスプリング(図示せず)が縮装されて
おり、このスプリングのばね力とバルブ室(10) の高圧
ヘリウムガスの圧力とによりロータリバルブ(35) 上面
をバルブステム(9) のバルブシート部(9a) 下面に対し
一定の押圧力で押し付けるようにしている。
That is, the output shaft (39a) of the valve motor (39) is integrally rotatably engaged with the center of the lower surface of the rotary valve (35). A spring (not shown) is contracted between the lower surface of the valve (35) and the motor (39), and the rotary force is generated by the spring force of the spring and the pressure of the high-pressure helium gas in the valve chamber (10). The upper surface of the valve (35) is pressed with a constant pressing force against the lower surface of the valve seat (9a) of the valve stem (9).

【0035】図3に示す如く、上記ロータリバルブ(35)
の上面には、その半径方向に対向する外周縁から中心
方向に所定長さだけ切り込んでなる一対の高圧ポート(3
6,36) と、該高圧ポート(36,36) に対しロータリバルブ
(35) の回転方向(同図で矢印にて示す方向)に略90
°の角度間隔をあけて配置され、バルブ(35) 上面の中
心から外周縁近傍に向かって直径方向に切り欠いてなる
有端凹溝状の低圧ポート(37)とが形成されている。そし
て、バルブモータ(39) の駆動によりロータリバルブ(3
5) をその上面がバルブステム(9) 下面に圧接した状態
で回転させて開閉切換えさせ、このロータリバルブ(35)
の切換えにより上側圧力室(29) と下側圧力室(20) と
の間に圧力差を生じさせて、この圧力差によりスラック
ピストン(17) 及びディスプレーサ(22) をシリンダ(2)
内で往復動させるようにしている。
As shown in FIG. 3, the rotary valve (35)
The upper surface of the pair of high-pressure ports (3
6,36), and a rotary valve for the high pressure port (36,36).
In the direction of rotation of (35) (the direction indicated by the arrow in the figure), approximately 90
A low-pressure port (37) having a groove shape and having an end is formed, which is arranged at an angular interval of ° and is notched in the diameter direction from the center of the upper surface of the valve (35) to the vicinity of the outer peripheral edge. Then, the rotary valve (3) is driven by driving the valve motor (39).
5) is rotated with its upper surface pressed against the lower surface of the valve stem (9) to switch between open and closed.
Causes a pressure difference between the upper pressure chamber (29) and the lower pressure chamber (20), and this pressure difference causes the slack piston (17) and the displacer (22) to move to the cylinder (2).
It reciprocates inside.

【0036】つまり、ロータリバルブ(35) の回転によ
り、図4に示すように、その上面の高圧ポート(36,36)
の内端がそれぞれバルブステム(9) のバルブシート部(9
a)下面に開口する第1ガス流路(12) の2つの開口端に
合致した際には、バルブ室(10)(つまり、高圧ガス入口
(4))が高圧ポート(36,36) 及び第1ガス流路(12)を介
して上側圧力室(29) と第1段及び第2段膨張室(30,31)
とに連通する。この状態で、上記各室(29〜31) に高圧
ヘリウムガスを導入充填するとともに、その高圧となっ
た上側圧力室(29) と下側圧力室(20) とのガス圧の差に
よってスラックピストン(17) をディスプレーサ(22) と
共に下降させる。
That is, by the rotation of the rotary valve (35), as shown in FIG. 4, the high pressure ports (36, 36)
Of the valve seat (9) of the valve stem (9)
a) When it matches the two open ends of the first gas flow path (12) opening on the lower surface, the valve chamber (10) (that is, the high pressure gas inlet)
(4)) is connected to the upper pressure chamber (29) and the first and second stage expansion chambers (30, 31) through the high pressure ports (36, 36) and the first gas passage (12).
Communicate with In this state, high pressure helium gas is introduced and filled into each of the chambers (29 to 31), and a slack piston is formed by a difference in gas pressure between the high pressure upper pressure chamber (29) and the lower pressure chamber (20). Lower (17) with displacer (22).

【0037】一方、図5に示す如く、バルブシート部(9
a) 下面に開口する第2ガス流路(14) に央部にて常時連
通する低圧ポート(37) の両外端がそれぞれ上記第1ガ
ス流路(12) の両開口端に合致した際には、上側圧力室
(29) と第1段及び第2段膨張室(30,31) とが、第1ガ
ス流路(12)、低圧ポート(37)、第2ガス流路(14) 及び
低圧通路(13) を介して低圧ガス出口(5) に連通する。
この状態で、上記各室(29〜31) に充填されているヘリ
ウムガスを膨張させながら低圧ガス出口(5) に排出する
とともに、この低圧となった上側圧力室(29) と下側圧
力室(20) とのガス圧の差によってスラックピストン(1
7) をディスプレーサ(22) と共に上昇させ、その間、ヘ
リウムガスはサイモン膨張しながら低圧ポート(37) を
通り、低圧ガス出口(5) に抜ける。そして、該ヘリウム
ガスの膨張に伴う温度降下により極低温レベルの寒冷を
発生させ、その寒冷により第1段膨張室(30) に対応す
るシリンダ(2) の大径部(2a) 先端(上端)の第1ヒー
トステーション(41) を所定温度レベルに、また小径部
(2b) 先端(上端)の第2ヒートステーション(42) を上
記第1ヒートステーション(41) よりも低い温度レベル
にそれぞれ冷却保持するように構成されている。
On the other hand, as shown in FIG.
a) When both outer ends of the low-pressure port (37) constantly communicating with the second gas flow path (14) opened on the lower surface at the center coincide with both open ends of the first gas flow path (12), respectively. The upper pressure chamber
(29) and the first and second stage expansion chambers (30, 31) form a first gas passage (12), a low pressure port (37), a second gas passage (14), and a low pressure passage (13). Through to the low pressure gas outlet (5).
In this state, the helium gas filled in each of the chambers (29 to 31) is discharged to the low-pressure gas outlet (5) while expanding, and the low-pressure upper pressure chamber (29) and the lower pressure chamber The slack piston (1
7) is lifted together with the displacer (22), during which the helium gas passes through the low-pressure port (37) while expanding Simon and exits to the low-pressure gas outlet (5). The helium gas expands to generate a very low-temperature cold due to a temperature drop, and the cold causes a large-diameter portion (2a) of the cylinder (2) corresponding to the first-stage expansion chamber (30). The first heat station (41) to a predetermined temperature level and
(2b) The second heat station (42) at the tip (upper end) is configured to be cooled and held at a lower temperature level than the first heat station (41).

【0038】本発明の特徴として、図2にも拡大詳示す
るように、高圧連通路(45) と低圧連通路(48) とが設け
られている。該高圧連通路(45) は、上記モータ室(6)
と中間圧室(8) とに連通して、モータ室(6) 内の高圧ヘ
リウムガスを中間圧室(8) に導くように構成されてい
る。また、高圧連通路(45) には、開度可変の流量調整
弁(CV) が設けられており、該流量調整弁(CV) によっ
て、高圧連通路(45) を流通する作動ガスの流量を調整
可能に構成されている。一方、該低圧連通路(48)は、中
間圧室(8) と低圧通路(13) とに連通すると共に、低圧
連通路(48) を作動ガスが流通する際に所定の流通抵抗
を生じるように形成されている。これによって、低圧連
通路(48) は所定流量の作動ガスを中間圧室(8) から低
圧通路(13) へ排出するように構成されている。
As a feature of the present invention, a high-pressure communication passage (45) and a low-pressure communication passage (48) are provided as shown in detail in FIG. The high-pressure communication path (45) is connected to the motor chamber (6).
The high pressure helium gas in the motor chamber (6) is led to the intermediate pressure chamber (8) by communicating with the pressure chamber (8). The high-pressure communication passage (45) is provided with a flow control valve (CV) having a variable opening, and the flow control valve (CV) controls the flow rate of the working gas flowing through the high-pressure communication passage (45). It is configured to be adjustable. On the other hand, the low-pressure communication passage (48) communicates with the intermediate-pressure chamber (8) and the low-pressure passage (13), and generates a predetermined flow resistance when the working gas flows through the low-pressure communication passage (48). Is formed. Thus, the low pressure communication passage (48) is configured to discharge a predetermined flow rate of the working gas from the intermediate pressure chamber (8) to the low pressure passage (13).

【0039】−運転動作− 次に、極低温冷凍機(R) の動作について説明する。先
ず、冷凍機(R) におけるシリンダ(2) 内の圧力が低圧で
あって、スラックピストン(17) とディスプレーサ(22)
とが上昇端位置にある状態から動作の説明を始める。バ
ルブモータ(39)の駆動によるロータリバルブ(35) の回
転により、その高圧ポート(36,36) がバルブステム(9)
下面の第1ガス流路(12) の両開口端に合致してロータ
リバルブ(35) が高圧側に開く高圧開弁状態になる。
-Operation- Next, the operation of the cryogenic refrigerator (R) will be described. First, when the pressure in the cylinder (2) in the refrigerator (R) is low, the slack piston (17) and the displacer (22)
The description of the operation will be started from the state in which is at the rising end position. The rotation of the rotary valve (35) driven by the valve motor (39) causes the high-pressure ports (36, 36) to open the valve stem (9).
The rotary valve (35) is brought into a high pressure open state in which the rotary valve (35) is opened to the high pressure side in accordance with both open ends of the first gas flow path (12) on the lower surface.

【0040】この状態において、冷凍機(R) の高圧ガス
入口(4) 及びモータ室(6) を介してバルブ室(10) に供
給されている常温の高圧ヘリウムガスは、上記ロータリ
バルブ(35) の高圧ポート(36,36) 及び第1ガス流路(1
2) を介してスラックピストン(17) 上方の上側圧力室(2
9) に導入される。この上側圧力室(29) に導入された高
圧ヘリウムガスは、順次ディスプレーサ(22) の各蓄冷
器(24,27) を通って各膨張室(30,31) に充填され、この
蓄冷器(24,27) を通る間に熱交換によって冷却される。
In this state, normal-temperature high-pressure helium gas supplied to the valve chamber (10) through the high-pressure gas inlet (4) of the refrigerator (R) and the motor chamber (6) is supplied to the rotary valve (35). ) And the first gas flow path (1
2) via the slack piston (17) above the upper pressure chamber (2
9). The high-pressure helium gas introduced into the upper pressure chamber (29) sequentially passes through the regenerators (24, 27) of the displacer (22) and fills the expansion chambers (30, 31). , 27) and is cooled by heat exchange.

【0041】その後、上記スラックピストン(17) 上側
の上側圧力室(29) のガス圧が、中間圧室(8) に連通し
ている下側の下側圧力室(20) よりも高くなると、両圧
力室(20,29) 間の圧力差によってピストン(17) が下降
する。このピストン(17) の下降ストロークが所定値に
達したときに、該ピストン(17) の底壁下面とディスプ
レーサ(22) 下端における係止片(33) の係止部(33a) と
が係合して、ディスプレーサ(22) は圧力変化に対し遅
れを持ってピストン(17) により引き下げられる。そし
て、このディスプレーサ(22) の下降移動によりその上
方の膨張室(30,31) にさらに高圧ガスが充填される。
Thereafter, when the gas pressure in the upper pressure chamber (29) above the slack piston (17) becomes higher than the lower pressure chamber (20) in communication with the intermediate pressure chamber (8), The piston (17) descends due to the pressure difference between the two pressure chambers (20, 29). When the lowering stroke of the piston (17) reaches a predetermined value, the lower surface of the bottom wall of the piston (17) engages with the locking portion (33a) of the locking piece (33) at the lower end of the displacer (22). The displacer (22) is then pulled down by the piston (17) with a delay to pressure changes. Then, the lowering movement of the displacer (22) further fills the expansion chambers (30, 31) above it with high-pressure gas.

【0042】次いで、上記ロータリバルブ(35) が閉じ
ると、その後もディスプレーサ(22)は慣性力によって下
降し、これに伴い、ディスプレーサ(22) 上方の上側圧
力室(29) 内のヘリウムガスが膨張室(30,31) に移動す
る。
Next, when the rotary valve (35) is closed, the displacer (22) further descends due to inertial force, and accordingly, the helium gas in the upper pressure chamber (29) above the displacer (22) expands. Move to room (30,31).

【0043】このディスプレーサ(22) が下降端位置に
達した後、ロータリバルブ(35) の低圧ポート(37) が上
記バルブステム(9) 下面の第1ガス流路(12) の開口端
に合致してバルブ(35) が低圧側に開く低圧開弁状態と
なる。この状態において、上記ディスプレーサ(22) 上
方の各膨張室(30,31) 内のヘリウムガスがサイモン膨張
し、このガスの膨張に伴う温度降下により第1ヒートス
テーション(41) が所定温度レベルに、また第2ヒート
ステーション(42) が第1ヒートステーション(41) より
も低い温度レベルにそれぞれ冷却される。
After the displacer (22) reaches the lower end position, the low pressure port (37) of the rotary valve (35) is connected to the open end of the first gas flow path (12) on the lower surface of the valve stem (9). Then, the valve (35) is in the low pressure open state in which it opens to the low pressure side. In this state, the helium gas in each of the expansion chambers (30, 31) above the displacer (22) undergoes Simon expansion, and the first heat station (41) reaches a predetermined temperature level due to a temperature drop accompanying the expansion of the gas. The second heat station (42) is cooled to a lower temperature level than the first heat station (41).

【0044】上記膨張室(30,31) で低温状態となったヘ
リウムガスは、上記ガス導入時とは逆に、ディスプレー
サ(22) 内の蓄冷器(24,27) を通って上記上側圧力室(2
9) 内に戻り、その間に蓄冷器(24,27) を冷却しながら
自身が常温まで暖められる。そして、この常温のヘリウ
ムガスは、さらに上側圧力室(29) 内のガスと共に第1
ガス流路(12)、バルブ(35) の低圧ポート(37)、低圧通
路(13) を介して冷凍機(R) 外に排出され、低圧ガス出
口(5) を通って圧縮機に流れてそれに吸入される。この
ガス排出に伴い上記上側圧力室(29) 内のガス圧が低下
し、そのガス圧と中間圧室(8) に連通している下側圧力
室(20) との圧力差によりスラックピストン(17) が上昇
し、このピストン(17) の底壁上面がディスプレーサ(2
2) の下面に当接した後は該ディスプレーサ(22) が押圧
されて上昇し、このディスプレーサ(22) の上昇移動に
より膨張室(30,31) 内のガスが冷凍機(R) 外にさらに排
出される。
The helium gas, which has become low-temperature in the expansion chambers (30, 31), passes through the regenerators (24, 27) in the displacer (22) and reverses the time when the gas was introduced. (2
9) Returning to the inside, meanwhile, while cooling the regenerators (24, 27), it warms itself to room temperature. Then, the helium gas at normal temperature is further combined with the gas in the upper pressure chamber (29) in the first state.
The gas is discharged out of the refrigerator (R) through the gas passage (12), the low-pressure port (37) of the valve (35), and the low-pressure passage (13), and flows to the compressor through the low-pressure gas outlet (5). It is inhaled. Due to this gas discharge, the gas pressure in the upper pressure chamber (29) decreases, and the slack piston (29) is caused by the pressure difference between the gas pressure and the lower pressure chamber (20) communicating with the intermediate pressure chamber (8). 17) rises, and the upper surface of the bottom wall of this piston (17) is displacer (2
After contacting the lower surface of (2), the displacer (22) is pressed and rises, and as the displacer (22) moves upward, gas in the expansion chambers (30, 31) further flows out of the refrigerator (R). Is discharged.

【0045】その後、ロータリバルブ(35) が閉じる
が、この後もディスプレーサ(22) は上昇端位置まで上
昇移動し、膨張室(30,31) 内のガスが排出されて最初の
状態に戻る。以上によりディスプレーサ(22) の動作の
1サイクルが終了して、以後は上記と同様な動作が繰り
返され、各ヒートステーション(41,42) の温度は極低温
レベルに向かって次第に降下する。
Thereafter, the rotary valve (35) is closed, but thereafter, the displacer (22) moves up to the rising end position, and the gas in the expansion chambers (30, 31) is discharged to return to the initial state. Thus, one cycle of the operation of the displacer (22) is completed, and thereafter, the same operation as described above is repeated, and the temperature of each heat station (41, 42) gradually decreases toward the cryogenic temperature level.

【0046】極低温冷凍機(R) では、上述のようにディ
スプレーサ(22) が往復動作を繰り返す間、中間圧室(8)
の圧力を所定の中間圧力に維持する。即ち、高圧連通
路(45)を通って一定流量の作動ガスがモータ室(6) から
中間圧室(8) に流入する一方、低圧連通路(48) を通っ
て一定流量の作動ガスが中間圧室(8) から低圧通路(13)
に流出する。このため、中間圧室(8) は、高圧作動ガ
スのガス圧と低圧作動ガスのガス圧との中間圧力に維持
される。また、高圧連通路(45) には開度可変の流量調
整弁(CV) が設けられており、該流量調整弁(CV) によっ
て中間圧室(8) へ流入する作動ガスの流量が調節され
る。従って、流量調整弁(CV) の開度を調節することに
よって中間圧室(8) の中間圧力が所定値に設定され、デ
ィスプレーサ(22) の挙動が適正化される。
In the cryogenic refrigerator (R), while the displacer (22) repeats the reciprocating operation as described above, the intermediate pressure chamber (8)
Is maintained at a predetermined intermediate pressure. That is, a constant flow of working gas flows from the motor chamber (6) into the intermediate pressure chamber (8) through the high pressure communication passage (45), while a constant flow of working gas flows through the low pressure communication passage (48). Low pressure passage (13) from pressure chamber (8)
Leaked to Therefore, the intermediate pressure chamber (8) is maintained at an intermediate pressure between the gas pressure of the high-pressure working gas and the gas pressure of the low-pressure working gas. The high-pressure communication passage (45) is provided with a flow control valve (CV) having a variable opening, and the flow control valve (CV) controls the flow rate of the working gas flowing into the intermediate pressure chamber (8). You. Therefore, by adjusting the opening of the flow control valve (CV), the intermediate pressure in the intermediate pressure chamber (8) is set to a predetermined value, and the behavior of the displacer (22) is optimized.

【0047】具体的に、中間圧室(8) の中間圧力が所定
値よりも低い状態では、ディスプレーサ(22) がフルス
トロークで動かず、常温側(図1における下側)寄りで
動く。この場合には、上記流量調整弁(CV) の開度を大
きくして、中間圧室(8) へ流入する作動ガスの流量を増
大させる。中間圧室(8) から排出される作動ガスの流量
は一定であるため、作動ガスの流入量の増大によって中
間圧室(8) の中間圧力が上昇し、ディスプレーサ(22)
がフルストロークで動くようになる。一方、中間圧室
(8) の中間圧力が所定値よりも高い状態では、ディスプ
レーサ(22)は低温側(図1における上側)寄りで動く。
この場合には、上記流量調整弁(CV) の開度を小さくし
て、中間圧室(8) へ流入する作動ガスの流量を減少させ
る。これによって中間圧室(8) の中間圧力が低下し、デ
ィスプレーサ(22) がフルストロークで動くようにな
る。
Specifically, when the intermediate pressure in the intermediate pressure chamber (8) is lower than a predetermined value, the displacer (22) does not move at full stroke but moves closer to the normal temperature side (lower side in FIG. 1). In this case, the opening degree of the flow control valve (CV) is increased to increase the flow rate of the working gas flowing into the intermediate pressure chamber (8). Since the flow rate of the working gas discharged from the intermediate pressure chamber (8) is constant, the intermediate pressure in the intermediate pressure chamber (8) increases due to an increase in the flow rate of the working gas, and the displacer (22)
Moves with full stroke. Meanwhile, the intermediate pressure chamber
When the intermediate pressure in (8) is higher than a predetermined value, the displacer (22) moves closer to the lower temperature side (upper side in FIG. 1).
In this case, the opening of the flow control valve (CV) is reduced to reduce the flow rate of the working gas flowing into the intermediate pressure chamber (8). As a result, the intermediate pressure in the intermediate pressure chamber (8) decreases, and the displacer (22) moves with a full stroke.

【0048】−実施形態1の効果− 本実施形態1によれば、高圧連通路(45) に設けられた
流量調整弁(CV) の開度を調整することによって、中間
圧室(8) の中間圧力を調整することができる。このた
め、ディスプレーサ(22) の往復動の1サイクルにおけ
る高圧供給状態及び低圧排出状態の割合を変えた場合で
あっても、上記中間圧室(8) の中間圧力を一定に維持す
ることができる。従って、中間圧室(8) と連通する下側
圧力室(20)内の圧力を一定に維持することができ、ディ
スプレーサ(22) のシリンダ(2) 内における挙動を適正
化することができる。この結果、極低温冷凍機(R) に充
分な能力を発揮させることができる。
According to the first embodiment, by adjusting the opening of the flow control valve (CV) provided in the high pressure communication passage (45), the pressure in the intermediate pressure chamber (8) can be reduced. The intermediate pressure can be adjusted. Therefore, even when the ratio of the high pressure supply state and the low pressure discharge state in one cycle of the reciprocating motion of the displacer (22) is changed, the intermediate pressure in the intermediate pressure chamber (8) can be maintained constant. . Therefore, the pressure in the lower pressure chamber (20) communicating with the intermediate pressure chamber (8) can be kept constant, and the behavior of the displacer (22) in the cylinder (2) can be optimized. As a result, the cryogenic refrigerator (R) can exhibit sufficient performance.

【0049】また、冷凍機毎の個体差に対応して中間圧
室(8) の中間圧力を設定することができ、ディスプレー
サ(22) のシリンダ(2) 内における挙動を適正化するこ
とができる。この結果、冷凍機毎の個体差にかかわら
ず、極低温冷凍機(R) に充分な能力を発揮させることが
できる。
Further, the intermediate pressure in the intermediate pressure chamber (8) can be set according to the individual difference of each refrigerator, and the behavior of the displacer (22) in the cylinder (2) can be optimized. . As a result, the cryogenic refrigerator (R) can exhibit sufficient performance regardless of individual differences between the refrigerators.

【0050】特に、高圧連通路(45) 及び低圧連通路(4
8) のみを通じて中間圧室(8) への作動ガスの給排気を
行っている。このため、上述のように、高圧供給状態及
び低圧排出状態の割合を変えた場合であっても、上記中
間圧室(8) の中間圧力をより確実に一定に維持すること
ができる。従って、中間圧室(8) と連通する圧力室内の
圧力を一定に維持することができ、ディスプレーサ(22)
のシリンダ(2) 内における挙動を適正化することがで
きる。この結果、極低温冷凍機(R) に充分な能力を発揮
させることができる。
In particular, the high-pressure communication passage (45) and the low-pressure communication passage (4)
The working gas is supplied to and exhausted from the intermediate pressure chamber (8) only through 8). Therefore, as described above, even when the ratio between the high-pressure supply state and the low-pressure discharge state is changed, the intermediate pressure in the intermediate pressure chamber (8) can be more reliably kept constant. Therefore, the pressure in the pressure chamber communicating with the intermediate pressure chamber (8) can be kept constant, and the displacer (22)
Behavior in the cylinder (2) can be optimized. As a result, the cryogenic refrigerator (R) can exhibit sufficient performance.

【0051】また、シリンダ(2) 内に吸入した高圧作動
ガスを、全て膨張室(30,31) へ供給して膨張させること
によって寒冷を発生させることができる。このため、寒
冷の発生に供する高圧作動ガスの量を減少させることな
く、中間圧室(8) の中間圧力を所定値に維持することが
できる。この結果、ディスプレーサ(22) の挙動を適正
化することができ、極低温冷凍機(R) に充分な発揮させ
ることができる。
Further, by supplying all the high-pressure working gas sucked into the cylinder (2) to the expansion chambers (30, 31) and expanding the same, cold can be generated. For this reason, the intermediate pressure in the intermediate pressure chamber (8) can be maintained at a predetermined value without reducing the amount of the high-pressure working gas used to generate cold. As a result, the behavior of the displacer (22) can be optimized, and the cryogenic refrigerator (R) can be sufficiently exhibited.

【0052】具体的に、中間圧力を調整した場合に、ど
の程度冷凍能力が改善されるかを表1に示す。下記の表
1は、3種類の極低温冷凍機(RA)〜(RC) に対し中間
圧力を調整したときの冷凍能力の変化を例示している。
ここで、冷凍機(RA) 及び(RB) については流量調整弁
(CV) の開度を大きくして中間圧力を高くし、冷凍機(R
C) については流量調整弁(CV) の開度を小さくして中間
圧力を低くしたものである。この表1によると、いずれ
の冷凍機においても、第1ヒートステーション(41) の
能力(1st能力)及び第2ヒートステーション(42) の
能力(2nd能力)の双方ともが、中間圧力の調整前に比
して調整後の方が向上していることが判る。
Table 1 shows how the refrigeration capacity is improved when the intermediate pressure is adjusted. Table 1 below illustrates changes in refrigeration capacity when the intermediate pressure is adjusted for three types of cryogenic refrigerators (RA) to (RC).
Here, for the refrigerators (RA) and (RB),
(CV), the intermediate pressure is increased, and the refrigerator (R
For C), the opening of the flow control valve (CV) was reduced to lower the intermediate pressure. According to Table 1, in any of the refrigerators, both the capacity of the first heat station (41) (1st capacity) and the capacity of the second heat station (42) (2nd capacity) are the values before the adjustment of the intermediate pressure. It can be seen that the value after the adjustment is higher than that of the value.

【0053】[0053]

【表1】 [Table 1]

【0054】[0054]

【発明の実施の形態2】本発明の実施形態2は、上記実
施形態1が高圧連通路(45) に流量調整弁を設けたのに
代えて、図6に示すように、低圧連通路(48) に流量調
整弁(CV) を設けたものである。また、本実施形態にお
いては、高圧連通路(45) は、作動ガスが流通する際に
所定の流通抵抗が生じるように形成されている。これに
よって、高圧連通路(45) は、所定流量の作動ガスをモ
ータ室(6) から中間圧室(8) へ流入させるように構成さ
れている。その他の構成は、実施形態1と同様である。
Second Embodiment A second embodiment of the present invention is different from the first embodiment in that a flow control valve is provided in the high-pressure communication passage (45). 48) is equipped with a flow control valve (CV). Further, in the present embodiment, the high-pressure communication path (45) is formed such that a predetermined flow resistance occurs when the working gas flows. Thus, the high-pressure communication passage (45) is configured to allow a predetermined flow rate of the working gas to flow from the motor chamber (6) into the intermediate pressure chamber (8). Other configurations are the same as in the first embodiment.

【0055】−運転動作− 本実施形態の極低温冷凍機(R) は上記実施形態1の冷凍
機(R) と同様に動作し、中間圧室(8) の中間圧力を調整
する際の流量調整弁(CV) の操作が異なるのみである。
以下、該中間圧力を調整する際の流量調整弁(CV) の操
作について説明する。
-Operating operation- The cryogenic refrigerator (R) of the present embodiment operates in the same manner as the refrigerator (R) of the first embodiment, and the flow rate at the time of adjusting the intermediate pressure of the intermediate pressure chamber (8). Only the operation of the control valve (CV) is different.
Hereinafter, the operation of the flow control valve (CV) when adjusting the intermediate pressure will be described.

【0056】中間圧室(8) の中間圧力が所定値よりも低
い状態では、ディスプレーサ(22)がフルストロークで動
かず、常温側寄りで動く。この場合には、上記流量調整
弁(CV) の開度を小さくして、中間圧室(8) から排出さ
れる作動ガスの流量を減少させる。中間圧室(8) へ流入
する作動ガスの流量は一定であるため、作動ガスの排出
量の減少によって中間圧室(8) の中間圧力が上昇し、デ
ィスプレーサ(22)がフルストロークで動くようになる。
一方、中間圧室(8) の中間圧力が所定値よりも高い状態
では、ディスプレーサ(22)は低温側寄りで動く。この場
合には、上記流量調整弁(CV) の開度を大きくして、中
間圧室(8) から排出される作動ガスの流量を増加させ
る。これによって中間圧室(8) の中間圧力が低下し、デ
ィスプレーサ(22) がフルストロークで動くようにな
る。
When the intermediate pressure in the intermediate pressure chamber (8) is lower than a predetermined value, the displacer (22) does not move at full stroke but moves closer to the normal temperature side. In this case, the opening degree of the flow control valve (CV) is reduced to reduce the flow rate of the working gas discharged from the intermediate pressure chamber (8). Since the flow rate of the working gas flowing into the intermediate pressure chamber (8) is constant, the intermediate pressure in the intermediate pressure chamber (8) increases due to the decrease in the discharge amount of the working gas, and the displacer (22) moves at full stroke. become.
On the other hand, when the intermediate pressure in the intermediate pressure chamber (8) is higher than a predetermined value, the displacer (22) moves closer to the low temperature side. In this case, the opening degree of the flow control valve (CV) is increased to increase the flow rate of the working gas discharged from the intermediate pressure chamber (8). As a result, the intermediate pressure in the intermediate pressure chamber (8) decreases, and the displacer (22) moves with a full stroke.

【0057】本実施形態においては、上述のように、流
量調整弁(CV) の配置とその操作が異なるのみで、上記
実施形態1で得られる効果と同様の効果が得られる。
In the present embodiment, as described above, the same effects as those obtained in the first embodiment can be obtained only by arranging the flow control valve (CV) and its operation.

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

【図1】実施形態1に係る極低温冷凍機の側方断面図で
ある。
FIG. 1 is a side sectional view of a cryogenic refrigerator according to a first embodiment.

【図2】実施形態1に係る極低温冷凍機の要部を示す拡
大断面図である。
FIG. 2 is an enlarged sectional view showing a main part of the cryogenic refrigerator according to the first embodiment.

【図3】ロータリバルブの拡大斜視図である。FIG. 3 is an enlarged perspective view of a rotary valve.

【図4】ロータリバルブの高圧開弁状態を示す拡大断面
図である。
FIG. 4 is an enlarged sectional view showing a high-pressure valve opening state of the rotary valve.

【図5】ロータリバルブの低圧開弁状態を示す拡大断面
図である。
FIG. 5 is an enlarged sectional view showing a low-pressure opening state of the rotary valve.

【図6】実施形態2に係る極低温冷凍機の要部を示す拡
大断面図である。
FIG. 6 is an enlarged sectional view showing a main part of the cryogenic refrigerator according to the second embodiment.

【図7】従来のガス圧駆動式のGM冷凍機の側方断面図
である。
FIG. 7 is a side sectional view of a conventional GM refrigerator driven by gas pressure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

(2) シリンダ (8) 中間圧室 (17) スラックピストン(ディスプレーサ部材) (20) 下側圧力室 (22) ディスプレーサ (ディスプレーサ部材) (30) 第1段膨張室 (31) 第2段膨張室 (45) 高圧連通路 (48) 低圧連通路 (CV) 流量調整弁 (R) 極低温冷凍機 (2) Cylinder (8) Intermediate pressure chamber (17) Slack piston (displacer member) (20) Lower pressure chamber (22) Displacer (displacer member) (30) First stage expansion chamber (31) Second stage expansion chamber (45) High pressure communication passage (48) Low pressure communication passage (CV) Flow control valve (R) Cryogenic refrigerator

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 高圧又は低圧の作動ガスが給排気される
シリンダ(2) と、該シリンダ(2) の内部に膨張室(30,3
1)と圧力室(20) とを区画形成するディスプレーサ部材
(17,22) と、 上記高圧及び低圧の作動ガスの中間圧力に設定されて圧
力室(20) に連通する中間圧室(8) とを備え、 シリンダ(2) に給排気される作動ガスのガス圧と圧力室
(20) の圧力との圧力差によりディスプレーサ部材(17,2
2) が往復動して膨張室(30,31)への作動ガスの給排気を
行い、膨張室(30,31)へ供給された高圧作動ガスの膨張
により極低温レベルの寒冷を発生させる極低温冷凍機に
おいて、 上記高圧作動ガスを中間圧室(8) に導く高圧連通路(45)
と、 上記中間圧室(8) 内における所定流量の作動ガスを排出
する低圧連通路(48)と、 上記高圧連通路(45) に設けられ、上記中間圧室(8) が
所定の中間圧力になるように高圧連通路(45) を流れる
作動ガスの流量を調節する開度可変の流量調整弁(CV)
とを備えていることを特徴とする極低温冷凍機。
A cylinder (2) to which high-pressure or low-pressure working gas is supplied and exhausted, and an expansion chamber (30, 3) inside the cylinder (2).
Displacer member for forming a partition between 1) and pressure chamber (20)
(17,22), and an intermediate pressure chamber (8) set to an intermediate pressure between the high and low pressure working gases and communicating with the pressure chamber (20), and the working gas supplied to and exhausted from the cylinder (2). Gas pressure and pressure chamber
Due to the pressure difference from the pressure of (20), the displacer member (17, 2
2) reciprocates to supply and exhaust the working gas to and from the expansion chambers (30, 31), and expands the high-pressure working gas supplied to the expansion chambers (30, 31). In the low-temperature refrigerator, a high-pressure communication path (45) for guiding the high-pressure working gas to the intermediate pressure chamber (8)
A low-pressure communication path (48) for discharging a predetermined flow rate of working gas in the intermediate pressure chamber (8); and a high-pressure communication path (45) provided in the intermediate pressure chamber (8). Variable flow control valve (CV) that regulates the flow rate of the working gas flowing through the high-pressure communication passage (45) so that
And a cryogenic refrigerator comprising:
【請求項2】 高圧又は低圧の作動ガスが給排気される
シリンダ(2) と、 該シリンダ(2) の内部に膨張室(30,31)と圧力室(20) と
を区画形成するディスプレーサ部材(17,22) と、 上記高圧及び低圧の作動ガスの中間圧力に設定されて圧
力室(20) に連通する中間圧室(8) とを備え、 シリンダ(2) に給排気される作動ガスのガス圧と圧力室
(20) の圧力との圧力差によりディスプレーサ部材(17,2
2) が往復動して膨張室(30,31)への作動ガスの給排気を
行い、膨張室(30,31)へ供給された高圧作動ガスの膨張
により極低温レベルの寒冷を発生させる極低温冷凍機に
おいて、 所定流量の高圧作動ガスを中間圧室(8) に導く高圧連通
路(45) と、中間圧室(8) 内における作動ガスを排出す
る低圧連通路(48) と、 上記低圧連通路(48) に設けられ、上記中間圧室(8) が
所定の中間圧力になるように低圧連通路(48) を流れる
作動ガスの流量を調節する開度可変の流量調整弁(CV)
とを備えていることを特徴とする極低温冷凍機。
2. A cylinder (2) to which high-pressure or low-pressure working gas is supplied and exhausted, and a displacer member for partitioning an expansion chamber (30, 31) and a pressure chamber (20) inside the cylinder (2). (17,22), and an intermediate pressure chamber (8) set to an intermediate pressure between the high and low pressure working gases and communicating with the pressure chamber (20), and the working gas supplied to and exhausted from the cylinder (2). Gas pressure and pressure chamber
Due to the pressure difference from the pressure of (20), the displacer member (17, 2
2) reciprocates to supply and exhaust the working gas to and from the expansion chambers (30, 31), and expands the high-pressure working gas supplied to the expansion chambers (30, 31). In the low-temperature refrigerator, a high-pressure communication path (45) for introducing a predetermined flow of high-pressure working gas to the intermediate pressure chamber (8), and a low-pressure communication path (48) for discharging working gas in the intermediate pressure chamber (8), A variable-opening flow control valve (CV) provided in the low-pressure communication passage (48) for adjusting the flow rate of the working gas flowing through the low-pressure communication passage (48) so that the intermediate pressure chamber (8) has a predetermined intermediate pressure. )
And a cryogenic refrigerator comprising:
【請求項3】 請求項1又は2記載の極低温冷凍機にお
いて、 高圧作動ガスは高圧連通路(45) のみから中間圧室(8)
へ供給され、且つ、中間圧室(8) 内の作動ガスは低圧連
通路(48) のみから上記極低温冷凍機(R) の外部へ排出
され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。
3. The cryogenic refrigerator according to claim 1, wherein the high-pressure working gas is supplied only from the high-pressure communication passage (45) to the intermediate-pressure chamber (8).
And the working gas in the intermediate pressure chamber (8) is discharged only from the low pressure communication passage (48) to the outside of the cryogenic refrigerator (R). Cryogenic refrigerator.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100398939C (en) * 2003-03-28 2008-07-02 中国科学院理化技术研究所 Heat exchange type heat insulating air relensing expansion refringerating machine

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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