JPS63306362A - Cooling section structure of cryogenic refrigerator - Google Patents

Cooling section structure of cryogenic refrigerator

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JPS63306362A
JPS63306362A JP14147487A JP14147487A JPS63306362A JP S63306362 A JPS63306362 A JP S63306362A JP 14147487 A JP14147487 A JP 14147487A JP 14147487 A JP14147487 A JP 14147487A JP S63306362 A JPS63306362 A JP S63306362A
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cooling
cylinder
cryogenic refrigerator
refrigerator
cooled
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石井 雅治
中村 庸藏
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は生体科学分野での試料凍結や電子機器用素子の
冷却などに用いられる極低温冷凍機に係り、特に被冷却
体を効率良く凍結もしくは冷却するのに好適な冷却部構
造に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a cryogenic refrigerator used for freezing samples in the biological science field and cooling elements of electronic devices, and particularly for efficiently freezing objects to be cooled. Or it relates to a cooling part structure suitable for cooling.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

生体科学分野では1通常、液体窒素中に試料を浸漬し凍
結させる方法が採られているが、極低温冷凍機を用いる
例として、特開昭59−161652号がある0本公知
例では、冷凍機としてスターリング冷凍機が用いられて
いる。冷凍機の冷却部において、冷凍機の作動部とは隔
った状態で封入された媒体が凝縮液化し、ヒートパイプ
で冷凍保存用ボックスに導かれて被冷却体を冷凍保存す
るような構成となっている。
In the field of biological sciences, a method is usually adopted in which samples are immersed in liquid nitrogen and frozen. A Stirling refrigerator is used as the machine. In the cooling part of the refrigerator, a medium enclosed in a state separate from the operating part of the refrigerator is condensed and liquefied, and the object is frozen and stored by being led to a freezing storage box through a heat pipe. It has become.

〔発明が解決しようとする問題点〕 上記従来技術は、比較的大容量の冷凍保存庫に関するも
のであり、1個もしくは数個の試料を急速に凍結し実験
や検査に供することに関しては考慮されていない、すな
わち、ヒートパイプを介し熱交換関係で冷凍機と保存庫
が結びつけられているため、保存庫として専用スペース
が確保されている場合は良いが、急速凍結用など、机上
で作業する場合には専有スペースをとりすぎるといった
欠点がある。また、保存庫の大きさに対し試料の量が少
ない状態で使用する場合、冷凍機の冷却能力のほとんど
が保存庫、あるいはヒートパイプから侵入する大気から
の熱の除去に費やされるため、冷凍機へ供給される電気
入力が有効に使用されないことになる。
[Problems to be Solved by the Invention] The above-mentioned prior art relates to a relatively large-capacity frozen storage, and does not take into account the rapid freezing of one or several samples for use in experiments or tests. In other words, the refrigerator and the storage are connected through heat exchange through a heat pipe, so it is fine if a dedicated space is secured for the storage, but when working on a desk, such as for quick freezing. has the disadvantage that it takes up too much space. In addition, when using a small amount of sample compared to the size of the storage, most of the cooling capacity of the refrigerator is used to remove heat from the atmosphere that enters from the storage or heat pipe. The electrical input supplied to the device will not be used effectively.

一方、保存庫のほとんどは大気と完全に密閉されている
訳ではなく、空気を媒体として試料を冷却、冷凍するた
め、冷凍機の冷却部とヒートパイプとの伝熱、ヒートパ
イプ内部での熱移動、ヒートパイプと保存庫空気との伝
熱、冷却空気と試料との伝熱を経て冷凍されることにな
る。したがって各接触部は熱的に抵抗を有することにな
り冷熱エネルギのロスや試料凍結に要する時間遅延が生
しることになる。
On the other hand, most storages are not completely sealed off from the atmosphere, and samples are cooled and frozen using air as a medium. The sample is frozen through movement, heat transfer between the heat pipe and storage air, and heat transfer between the cooling air and the sample. Therefore, each contact portion has thermal resistance, resulting in a loss of cooling energy and a time delay required for freezing the sample.

本発明の目的は、前記従来技術の問題に対し。The object of the present invention is to solve the problems of the prior art mentioned above.

試料を急速に凍結することのみならず、冷凍機の冷熱エ
ネルギを試料冷却や凍結に有効に利用できるような極低
温冷凍機の冷却部構造を提供することにある。
It is an object of the present invention to provide a structure for a cooling section of a cryogenic refrigerator that not only rapidly freezes a sample but also allows the cold energy of the refrigerator to be effectively used for cooling and freezing the sample.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的は、冷凍機の膨張空間で得られる冷熱効果を有
効に被冷却体すなわち冷却、凍結すべき試料に伝えるこ
とにより達成されるが、具体的には以下に示す通りであ
る。
The above object is achieved by effectively transmitting the cooling effect obtained in the expansion space of the refrigerator to the object to be cooled, that is, the sample to be cooled or frozen, and specifically as described below.

冷凍機の冷却部となるディスプレーサ用シリンダの端部
と被冷却体との伝熱距離を短かくするとともに、冷凍機
の冷却部と被冷却体との間に介在する媒体として、熱伝
導率が高く、しかも冷却部と被冷却体との接触部での熱
伝達率が良好なものを選定すれば良い、また、冷凍機の
冷却部と前記した介在媒体とで構成される冷却槽に被冷
却体を納めた時に、被冷却体の熱容量により冷却槽内の
媒体が顕著な温度変化をしないよう、高熱容量を有す媒
体を用いれば良い。
In addition to shortening the heat transfer distance between the end of the displacer cylinder, which serves as the cooling part of the refrigerator, and the object to be cooled, the medium interposed between the cooling part of the refrigerator and the object to be cooled has a high thermal conductivity. It is only necessary to select one that has a high heat transfer coefficient and a good heat transfer coefficient at the contact area between the cooling part and the object to be cooled. A medium having a high heat capacity may be used so that the temperature of the medium in the cooling tank does not change significantly due to the heat capacity of the body to be cooled when the body is stored.

シリンダの端部構造についても、冷凍機内の作動媒体の
膨張により得られる冷却効果を有効に冷却槽内に介在す
る媒体に伝えるため、フィン等を付設し伝熱面積を増や
すことも効果的である。
Regarding the end structure of the cylinder, it is also effective to increase the heat transfer area by adding fins, etc., in order to effectively transfer the cooling effect obtained by the expansion of the working medium in the refrigerator to the medium interposed in the cooling tank. .

〔作用〕[Effect]

前項の手段の所でも記したように、冷凍機内の作動媒体
が膨張することによりディスプレーサ端部で冷却効果が
得られることになる。すなわち、被冷却体と、ディスプ
レーサ端部を覆うシリンダとの伝熱距離を短くし、しか
も侵入熱を少なくするような冷却槽構造にする必要があ
る。
As mentioned in the section of the previous section, the expansion of the working medium within the refrigerator provides a cooling effect at the end of the displacer. That is, it is necessary to have a cooling tank structure that shortens the heat transfer distance between the object to be cooled and the cylinder that covers the end of the displacer, and also reduces the amount of heat that enters.

先ず、ディスプレーサ端部で作動媒体が膨張することに
より得られる冷却効果は、これを覆うシリンダを冷却す
る。これによりシリンダと接し、冷却槽内に介在する媒
体がシリンダとの温度差が無くなるまで冷却されること
になる。この時、シリンダが介在する媒体と接する面積
が大きい程、冷凍機の冷却能力にもよるが、媒体の温度
低下速度が速いことになる。さらに媒体内の温度は対流
により、分布した状態から均一な状態へと移って行く、
被冷却体は冷却槽内媒体に漬けられるが。
First, the cooling effect obtained by the expansion of the working medium at the end of the displacer cools the cylinder that covers it. As a result, the medium that is in contact with the cylinder and is present in the cooling tank is cooled until there is no temperature difference between the medium and the cylinder. At this time, the larger the area of contact between the cylinder and the intervening medium, the faster the temperature drop rate of the medium, although it depends on the cooling capacity of the refrigerator. Furthermore, the temperature within the medium changes from a distributed state to a uniform state due to convection.
The object to be cooled is immersed in the medium inside the cooling tank.

被冷却体と媒体との温度差が無くなるまで冷却されるこ
とになる。シリンダと媒体、媒体と被冷却体の熱移動の
度合い、すなわち温度変化の速度は本熱移動を支配する
自然対流熱伝達により決定されるから、自然対流熱伝達
率が高くなり、しかも必要冷却温度で凝固しない媒体を
選定することにより冷却速度を高めることができる。ま
た、熱容量の高い媒体を選択することにより、冷凍機の
起動から必要冷却温度に達するまでの時間は長くなるが
、停電等のトラブルがあっても、被冷却体の急激な温度
上昇は招かない。
The object to be cooled is cooled until there is no difference in temperature between the object and the medium. The degree of heat transfer between the cylinder and the medium, and between the medium and the object to be cooled, that is, the rate of temperature change, is determined by natural convection heat transfer that governs the main heat transfer, so the natural convection heat transfer rate becomes high, and the required cooling temperature The cooling rate can be increased by selecting a medium that does not solidify. In addition, by selecting a medium with high heat capacity, the time from starting the refrigerator to reaching the required cooling temperature will be longer, but even if there is a problem such as a power outage, the temperature of the object to be cooled will not rise sharply. .

以上、熱伝達率や熱容量について記したが、これらを効
果的に作用させるには、媒体として液体が有効であるこ
とは勿論である。
The heat transfer coefficient and heat capacity have been described above, but it goes without saying that a liquid is effective as a medium for making these effects effective.

熱侵入は、冷却槽と大気を隔てる壁や、被冷却体の一部
が大気に露出している場合には被冷却体から生じる。後
者については、冷凍機の使用法によるものであり避ける
ことは難しいが、前者は冷却槽自体を真空容器で構成す
ることにより防止することが可能である。
Heat intrusion occurs from the wall separating the cooling tank and the atmosphere, or from the object to be cooled if a part of the object is exposed to the atmosphere. The latter is difficult to avoid because it depends on how the refrigerator is used, but the former can be prevented by constructing the cooling tank itself as a vacuum container.

〔実施例〕〔Example〕

以下1本発明の一実施例を図により説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

まず第1図によりスターリング冷凍機の構成を述べる。First, the configuration of a Stirling refrigerator will be described with reference to FIG.

ピストン13はコイル7、永久磁石8で構成されたりニ
アモータ9で加振される。ピストン13はばね14で支
えられており、ピストン質量−ばね系の固有振動数で加
振すれば共振し、圧縮空間10内の作動ガスは圧縮され
る。圧縮時に発生する圧縮熱は冷却器11で除去され、
圧縮に伴う作動ガスの圧力変化は通気孔が設けられた非
金属摺動部材2,2′および多孔質金属金属部材3を経
て膨張空間6に伝わる。この時、多孔質金属部材3内で
の圧力損失により1部材2.2’ 、3.4に構成され
たディスプレーサ1の両端には圧力差が生じ、振動のた
めの加振力となる。ディスプレーサ1が振動すれば、相
対的には作動ガスは多孔質金属部材3の中を通過するこ
とになる。ピストン13が上死点に達し、下降を始める
と、圧縮空間10および膨張空間6内の作動ガスは膨張
するが、ディスプレーサ1がピストン13に対し、ある
位相差を確保して往復動すればシリンダ5の上部で冷却
能力が得られることになる。これが逆スターリングサイ
クルであり、ディスプレーサ1の動きに従い、作動ガス
は低温の膨張空間6と高温の圧縮空間10を往復するこ
とになる。そのため。
The piston 13 is composed of a coil 7 and a permanent magnet 8, and is vibrated by a near motor 9. The piston 13 is supported by a spring 14, and when vibrated at the natural frequency of the piston mass-spring system, it resonates and the working gas in the compression space 10 is compressed. The compression heat generated during compression is removed by the cooler 11,
The pressure change of the working gas due to compression is transmitted to the expansion space 6 via the non-metallic sliding members 2, 2' provided with ventilation holes and the porous metallic member 3. At this time, due to the pressure loss within the porous metal member 3, a pressure difference is generated between both ends of the displacer 1, which is composed of one member 2.2', 3.4, and becomes an excitation force for vibration. When the displacer 1 vibrates, the working gas relatively passes through the porous metal member 3. When the piston 13 reaches the top dead center and begins to descend, the working gas in the compression space 10 and the expansion space 6 expands, but if the displacer 1 reciprocates with respect to the piston 13 while maintaining a certain phase difference, the cylinder Cooling capacity will be obtained in the upper part of 5. This is a reverse Stirling cycle, and as the displacer 1 moves, the working gas reciprocates between the low-temperature expansion space 6 and the high-temperature compression space 10. Therefore.

膨張空間6で有する冷却能力が圧縮空間10の圧縮熱の
冷却のため無為に使われることになるが、ディスプレー
サ1内の多孔質金属部材3を作動ガスが通過するとき、
作動ガスの有している冷却能力を本多孔質金属部材3に
蓄えておき、逆に圧縮空間10から膨張空間6に作動ガ
スが流れるときにこれを冷却し、膨張時の冷却能力を高
めることが可能となる。すなわち、ディスプレーサ1内
に多孔質金属部材を配置することにより、逆スターリン
グサイクルの蓄冷器の役を持たせることができる。また
、多孔質金属部材3は1作動ガスの流れに対し・広いぬ
れ面積、すなわち伝熱面積を有しているから蓄冷器とし
て非常に有効に作用する。
The cooling capacity of the expansion space 6 is wasted to cool down the heat of compression in the compression space 10, but when the working gas passes through the porous metal member 3 in the displacer 1,
The cooling capacity of the working gas is stored in the porous metal member 3, and the working gas is cooled when it flows from the compression space 10 to the expansion space 6, thereby increasing the cooling capacity during expansion. becomes possible. That is, by arranging a porous metal member within the displacer 1, it can serve as a regenerator for a reverse Stirling cycle. Further, since the porous metal member 3 has a large wetted area, that is, a heat transfer area for one flow of working gas, it functions very effectively as a regenerator.

さらに、単一部材で構成されることになる。Furthermore, it will be constructed from a single member.

また、蓄冷器部となる多孔質金属部材3とシリンダ5と
の摺動特性が良くない場合、本実施例のように、多孔質
金属部材3の両端および外周に非金属摺動部材を取り付
けることにより容易に問題を解決することができる。ま
た前記したディスプレーサ1の駆動力となる圧力差は、
多孔質金属部材3の長さもしくは径を変えることにより
容易に調整することができる。
In addition, if the sliding characteristics between the porous metal member 3 that becomes the regenerator part and the cylinder 5 are not good, non-metallic sliding members may be attached to both ends and the outer periphery of the porous metal member 3 as in this embodiment. You can easily solve the problem. Moreover, the pressure difference that becomes the driving force of the displacer 1 described above is
It can be easily adjusted by changing the length or diameter of the porous metal member 3.

第2図は、冷却部の断面図を示したものであるが、冷凍
機の冷却部となる蓄冷器3を内蔵したディスプレーサ1
のシリンダ5.シリンダ5の伝熱面積を増やすためのフ
ィン15および真空層16を有し、冷却部に付設した冷
却槽19より構成されている。冷却槽19内には液状媒
体17が満たされており、液状媒体17には被冷却体1
8が封入された容41120が漬けられている。膨張空
間4内部での作動媒体の膨張及びディスプレーサ1の往
復動によりシリンダ5の部分が冷却部となるが。
FIG. 2 shows a cross-sectional view of the cooling section, and the displacer 1 has a built-in regenerator 3 that serves as the cooling section of the refrigerator.
Cylinder 5. It has fins 15 and a vacuum layer 16 for increasing the heat transfer area of the cylinder 5, and is composed of a cooling tank 19 attached to a cooling section. The cooling tank 19 is filled with a liquid medium 17, and the liquid medium 17 contains the object to be cooled 1.
A container 41120 containing 8 is soaked. Due to the expansion of the working medium inside the expansion space 4 and the reciprocating movement of the displacer 1, the cylinder 5 becomes a cooling section.

先ずシリンダ5壁及びフィン15と接触する液状媒体1
7を冷却する。液状媒体17では対流や熱伝導によりし
だいにシリンダ5の温度と等しくなるが、液状媒体17
の熱容量と冷凍機の冷却能力との関係により冷却時間が
決まる。液状媒体17の冷却が進むに伴い、被冷却体1
8は容器20を経て冷却あるいは凍結することになる。
Liquid medium 1 first comes into contact with the cylinder 5 wall and the fins 15
7. Cool. The temperature of the liquid medium 17 gradually becomes equal to that of the cylinder 5 due to convection and heat conduction.
The cooling time is determined by the relationship between the heat capacity of the refrigerator and the cooling capacity of the refrigerator. As cooling of the liquid medium 17 progresses, the object to be cooled 1
8 will be cooled or frozen through a container 20.

液状媒体17としては、被冷却体18の必要冷却温度も
しくは凍結温度で凝固しない特性のものを採用すれば良
く、冷却すべき被冷却体18の量により、冷却槽19の
容積および液状媒体17の充填量を決定すれば良く、特
に、被冷却体18の量が少なければ従来より小形になり
、急速に凍結できるといった効果がある。また、真空層
16と大気圧との圧力差に対し1強度的に耐えられ、し
かも伝導率の低い材質で冷却槽19を構成すれば侵入熱
を減少させることができる。
The liquid medium 17 may be one that does not solidify at the required cooling temperature or freezing temperature of the object 18 to be cooled. It is only necessary to determine the filling amount, and in particular, if the amount of the object to be cooled 18 is small, it will be smaller than before and can be frozen quickly. Furthermore, if the cooling tank 19 is made of a material that can withstand the pressure difference between the vacuum layer 16 and the atmospheric pressure and has low conductivity, it is possible to reduce the amount of heat intrusion.

第3図は多孔質金属部材の外周に摺動材を設けない場合
の実施例であり、ディスプレーサ部だけを取り出し示し
である0本実施例では多孔質金属部材3の両端に雄ねじ
を刻み、雌ねじを刻んだ非金属摺動部材2に取り付ける
構造となっている。
Figure 3 is an example in which no sliding material is provided on the outer periphery of the porous metal member, and only the displacer portion is taken out and shown. It has a structure in which it is attached to a non-metallic sliding member 2 carved with.

多孔質金属部材3の外径は非金属摺動部材2の外径より
もわずかに小さくしてあり、シリンダ5部との摺動トラ
ブルがないように配慮しである。また当然のことながら
作動ガスが多孔質金属部材3を通過せずシリンダとの間
を通過することを避けるため、シリンダとのすきまの流
路抵抗を多孔質金属部材3内部の流路抵抗より大きくな
るような外形寸法にすることは言うまでもない。本実施
例のような簡単な構造のディスプレーサであっても、多
孔質金属部材3を用いることにより、逆スターリングサ
イクルにおける蓄冷器の役割を充分にはたすことが可能
である。
The outer diameter of the porous metal member 3 is made slightly smaller than the outer diameter of the non-metallic sliding member 2 in order to avoid any sliding trouble with the cylinder 5 portion. Naturally, in order to prevent the working gas from passing between the porous metal member 3 and the cylinder, the flow path resistance in the gap between the cylinder and the cylinder is made larger than the flow path resistance inside the porous metal member 3. Needless to say, the external dimensions should be set so as to satisfy the following. Even a displacer with a simple structure like the one in this embodiment can sufficiently fulfill the role of a regenerator in the reverse Stirling cycle by using the porous metal member 3.

第4図は多孔質金属部材の両端および外周部に摺動材を
設けない場合の実施例である。但し、シリンダ5との摺
動特性を向上させるため1両端近ピストンリング15を
装着しである0本実施例ではディスプレーサ1と蓄冷器
とが完全に一体となった構造を有しており、組立作業の
簡略化を図ることができる。また、多孔質金属材料を蓄
冷器を兼ねるディスプレーサに成形する場合に、加工に
より外周の通気孔がふさがっても、機能上、全く問題は
無く、むしろ、内部を通過する作動ガスが多孔質金属部
材3とシリンダ5とのすきまに流出することを防止でき
るから、蓄冷能力の低下を防ぐことができる。
FIG. 4 shows an embodiment in which no sliding material is provided at both ends and the outer periphery of the porous metal member. However, in order to improve the sliding characteristics with the cylinder 5, piston rings 15 are installed near both ends.In this embodiment, the displacer 1 and the regenerator are completely integrated, and the assembly is easy. Work can be simplified. In addition, when forming a porous metal material into a displacer that also serves as a regenerator, there is no functional problem at all even if the ventilation holes on the outer periphery are blocked due to processing. Since it is possible to prevent the coolant from flowing into the gap between the coolant 3 and the cylinder 5, a decrease in the cool storage capacity can be prevented.

第5図はコンピュータ用素子の冷却に用いられるスター
リング冷凍機の冷却部構造の一実施例である。冷凍機部
分の構造については第2図に示した実施例と同様であり
、また真空層16を持って構成される冷却槽19につい
ても同様である0本実施例での冷却の対象はコンピュー
タ用の半導体素子であるが1本被冷却体18′は生体科
学分野での適用と異なり、被冷却体18′の出入がほと
んど無いため、冷凍機の冷却部となるシリンダ5の端部
に接触しである。被冷却体18′の信号線21は、冷却
槽19に付設され冷却槽19内と大気とを隔てる端子座
22に取り付けられた信号端子23により外部と接続さ
れている。本実施例の場合、被冷却体18′は冷凍機の
冷却部に直接取り付けられており、しかも周囲を真空層
16により覆れているため、液状媒体17が無くとも充
分な冷却効果を得ることができる。しかしながら。
FIG. 5 shows an embodiment of the cooling section structure of a Stirling refrigerator used for cooling computer elements. The structure of the refrigerator part is the same as that of the embodiment shown in FIG. 2, and the cooling tank 19 having a vacuum layer 16 is also the same. However, unlike applications in the field of biological science, the single cooled body 18' rarely comes in and out, so it does not come into contact with the end of the cylinder 5, which is the cooling part of the refrigerator. It is. The signal line 21 of the object to be cooled 18' is connected to the outside through a signal terminal 23 attached to a terminal seat 22 attached to the cooling tank 19 and separating the inside of the cooling tank 19 from the atmosphere. In the case of this embodiment, the object to be cooled 18' is directly attached to the cooling part of the refrigerator and is surrounded by the vacuum layer 16, so that a sufficient cooling effect can be obtained even without the liquid medium 17. Can be done. however.

コンピュータでの演算途中で冷凍機側のトラブルが発生
し停止したような場合、生体科学分野と異なり、被冷却
体18′自体が発熱体であるために、急激な温度上昇を
避けることができない。そのため冷却槽19内に実施例
1と同様、液状媒体17を封入し、停止時においても液
状媒体17の有する熱容量による冷却効果を利用し、急
激な温度上昇を防止することができる。また、本実施例
では冷却槽19は密閉容器であるから、必要冷却温度と
同じ、もしくは幾分高いレベルに蒸発温度を有する媒体
を封入し、蒸発潜熱による冷却効果により停止時の著し
い温度上昇を防止することも可能である。
If a trouble occurs on the refrigerator side and the refrigerator is stopped during calculation by the computer, unlike in the field of biological sciences, a sudden rise in temperature cannot be avoided because the object to be cooled 18' itself is a heating element. Therefore, as in the first embodiment, the liquid medium 17 is sealed in the cooling tank 19, and even when the system is stopped, the cooling effect due to the heat capacity of the liquid medium 17 can be utilized to prevent a sudden temperature rise. Furthermore, in this embodiment, since the cooling tank 19 is a closed container, it is filled with a medium having an evaporation temperature at the same level as the required cooling temperature, or at a slightly higher level, and the cooling effect due to the latent heat of evaporation prevents a significant temperature rise during shutdown. It is also possible to prevent this.

第6図に他の実施例を示す1本実施例は、冷凍保存庫の
ようなシステムの中で、一部の試料のみをさらに冷却し
たい場合などに適用されるものであり、前記の2つの実
施例と異なり、冷却槽24外の雰囲気が冷凍保存庫内の
温度であるため、侵入熱による影響は顕著ではない、そ
のため、冷却槽24には断熱のための真空層は設けてい
ない。
Another embodiment is shown in FIG. 6. This embodiment is applied when it is desired to further cool only a part of the sample in a system such as a frozen storage. Unlike the embodiment, the atmosphere outside the cooling tank 24 is at the temperature inside the frozen storage, so the influence of the intruding heat is not significant.Therefore, the cooling tank 24 is not provided with a vacuum layer for heat insulation.

勿論真空層を設けることにより、より冷凍機による冷却
効果を高めることができることは言うまでもない。
Of course, it goes without saying that by providing a vacuum layer, the cooling effect of the refrigerator can be further enhanced.

本実施例の場合、被冷却体25を冷却層24内に直接入
れられるものであれば、冷却部であるシリンダ5と接触
させることができるため、より冷却効果を期待できる。
In the case of this embodiment, if the object to be cooled 25 can be placed directly into the cooling layer 24, it can be brought into contact with the cylinder 5, which is a cooling section, so that a better cooling effect can be expected.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、ディスプレーサの往復動と。 According to the invention, a reciprocating movement of the displacer.

ディスプレーサとシリンダで構成された膨張空間内で作
動媒体が膨張することにより前記シリンダ端部で冷却能
力が得られる極低温冷凍機の冷却部に冷却槽を付設し、
さらに冷却槽内に液状媒体を満たした。これにより、冷
凍機の冷却部と被冷却体との伝熱距離を短くすることが
でき、また槽内に満たした液状媒体として熱伝導および
シリンダ。
A cooling tank is attached to a cooling section of a cryogenic refrigerator in which cooling capacity is obtained at the end of the cylinder by the expansion of a working medium in an expansion space composed of a displacer and a cylinder,
Furthermore, the cooling tank was filled with a liquid medium. As a result, the heat transfer distance between the cooling part of the refrigerator and the object to be cooled can be shortened, and the liquid medium filled in the tank can act as a heat conduction and cylinder.

被冷却体との熱熱達が良好なものを選択することにより
、急速な冷却や冷凍が可能となる。また。
By selecting a material that communicates well with the object to be cooled, rapid cooling or freezing becomes possible. Also.

冷却部となるシリンダ端部をツイン付構造とし伝熱面積
を増加させることによりさらに効果を上げることができ
る。
The effect can be further improved by making the end of the cylinder, which serves as the cooling part, have a twin structure to increase the heat transfer area.

また、液にすることにより媒体の熱、容重を高くするこ
とができるから、停電などのトラブルがあっても被冷却
体の著しい温度上昇はない。
Furthermore, since the heat and weight of the medium can be increased by turning it into a liquid, even if there is a problem such as a power outage, the temperature of the object to be cooled will not rise significantly.

冷却槽を真空容器で構成しこことにより、侵入熱を減少
できる効果がある。    ′ゞ
By configuring the cooling tank as a vacuum container, there is an effect of reducing intrusion heat. ′ゞ

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、極低温冷凍機の新面図、第2図は、本発明の
一実施例であり、生体科学分野で用いられる極低温冷凍
機の冷却部構造を示す断面図、第3図は、ディスプレー
サ部の断面図、第4図は。 ディスプレーサ部の他の実施例の断面図、第5図は、半
導体冷却に用いた場合の一実施例の断面図、第6図は、
本発明の他の実施例の断面図である。 1・・・ディスプレーサ、5・・・シリンダ、6・・・
膨張空間、16・・・真空槽、17・・・液状媒体、1
8.18’/θ・・・/i鳥空間 第 2  虐 l・・・アイスアし−サ
Fig. 1 is a new view of a cryogenic refrigerator, Fig. 2 is a sectional view showing an embodiment of the present invention and the cooling section structure of a cryogenic refrigerator used in the bioscience field, and Fig. 3 is a new view of the cryogenic refrigerator. FIG. 4 is a sectional view of the displacer section. A cross-sectional view of another embodiment of the displacer section, FIG. 5 is a cross-sectional view of one embodiment when used for semiconductor cooling, and FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view of another embodiment of the invention. 1...Displacer, 5...Cylinder, 6...
Expansion space, 16... Vacuum chamber, 17... Liquid medium, 1
8.18'/θ.../i Bird Space 2nd Massage l...Ice Ashi-Sa

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、蓄冷器、デイスプレーサ及びこれを囲むシリンダに
て膨張空間を構成し、該デイスプレーサの往復動と該膨
張空間内部での作動媒体の膨張とにより該シリンダ端部
で冷却能力を得るように構成された極低温冷凍機の冷却
部構造において、該シリンダの先端に接し空間を有する
容器を付設したことを特徴とする極低温冷凍機の冷却部
構造。 2、特許請求範囲第1項に記載の極低温冷凍機の冷却部
構造において、該シリンダの先端に付設した該容器の外
周に真空層を形成することを特徴とする極低温冷凍機の
冷却部構造。 3、特許請求範囲第1項、第2項に記載の極低温冷却機
の冷却部構造において、該デイスプレーサを囲む該シリ
ンダのうち、該デイスプレーサの下死点より先端部分を
該容器の空間内に構成したことを特徴とする極低温冷凍
機の冷却部構造。 4、特許請求範囲第3項に記載の極低温冷凍機の冷却部
構造において、該容器の該空間内に構成した該シリンダ
の先端部分をフィン付構造としたことを特徴とする極低
温冷凍機の冷却部構造。 5、特許請求範囲第1項、第2項、第3項、第4項に記
載の極低温冷凍機の冷却部構造において、該シリンダ部
に付設した該空間内に液状の媒体を封入したことを特徴
とする極低温冷凍機の冷却部温度。 6、特許請求範囲第5項に記載の極低温冷凍機の冷却部
構造において、被冷却体を該空間内に封入した液状の媒
体に全部もしくは一部を浸漬することにより冷却作用を
なさしめることを特徴とする極低温冷凍機の冷却部構造
。 7、特許請求範囲第5項、第6項に記載の極低温冷凍機
の冷却部構造において、被冷却体の必要冷却温度に対し
、該封入媒体の凝固温度を低くしたことを特徴とする極
低温冷凍機の冷却部構造。
[Claims] 1. An expansion space is formed by a regenerator, a displacer, and a cylinder surrounding it, and the cylinder end is 1. A cooling unit structure for a cryogenic refrigerator, which is configured to obtain cooling capacity at the cylinder, and is characterized in that a container having a space is provided in contact with the tip of the cylinder. 2. The cooling unit structure of a cryogenic refrigerator according to claim 1, wherein a vacuum layer is formed around the outer periphery of the container attached to the tip of the cylinder. structure. 3. In the cooling part structure of the cryogenic cooler as set forth in claims 1 and 2, of the cylinder surrounding the displacer, the distal end portion from the bottom dead center of the displacer is connected to the container. A cooling section structure of a cryogenic refrigerator characterized by being configured in a space of. 4. In the cooling unit structure of a cryogenic refrigerator as set forth in claim 3, the tip portion of the cylinder configured in the space of the container has a finned structure. Cooling section structure. 5. In the cooling part structure of a cryogenic refrigerator as set forth in claims 1, 2, 3, and 4, a liquid medium is sealed in the space attached to the cylinder part. The cooling part temperature of a cryogenic refrigerator characterized by: 6. In the cooling section structure of a cryogenic refrigerator as set forth in claim 5, the cooling effect is achieved by immersing the object to be cooled in whole or in part in a liquid medium sealed in the space. A cooling section structure of a cryogenic refrigerator characterized by: 7. In the cooling section structure of a cryogenic refrigerator as set forth in claims 5 and 6, the freezing temperature of the enclosed medium is lower than the required cooling temperature of the object to be cooled. Cooling section structure of low temperature refrigerator.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6584332B2 (en) 1999-12-16 2003-06-24 Nec Corporation Electronic equipment
JP2005233461A (en) * 2004-02-18 2005-09-02 Scinics:Kk Cooling device

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JPS56105261A (en) * 1980-01-24 1981-08-21 Urashima Shiyoukai Kk Method of controlling refrigerator
JPS63213756A (en) * 1987-03-03 1988-09-06 株式会社東芝 Cryogenic refrigerator

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