[發明專利]超低溫制冷機

有效

• 申請號: 201310253341.5
• 申請日: 2013-06-24
• 公開（公告）號: CN103574962A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 森江孝明;許名堯
• 申請（專利權）人: 住友重機械工業株式會社
• 主分類號: F25B9/14
• 分類號: F25B9/14
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司 44202
• 代理人: 溫旭;郝傳鑫

技術領域

本申請主張基于2012年7月27日申請的日本專利申請第2012-166642號的優先權。其申請的全部內容通過參考援用于本說明書中。

本發明涉及一種具有在外周形成槽的置換器的超低溫制冷機。

背景技術

通常，作為能夠實現15K以下的超低溫的超低溫制冷機，已知有吉福德-麥克馬洪（GM）循環制冷機、斯特林循環制冷機等具有置換器的制冷機。

例如，若舉例說明GM制冷機，置換器在該缸體內設置為能夠往復移動，并且在缸體內的低溫端形成膨脹空間，并且在高溫端設置有室溫空間。另外，在置換器內設置有制冷劑氣體（氦氣）流過的氣體流路，并且在該氣體流路內填充有蓄冷材料。該氣體流路將膨脹空間與室溫空間連通。

在供給氣體時，通過壓縮機向高溫端側即室溫空間供給制冷劑氣體，該高壓的制冷劑氣體通過置換器內的氣體流路而被導入膨脹空間。并且，回收氣體時，膨脹空間內的制冷劑氣體通過同一路徑被回收于壓縮機內。

在上述結構中，通過適當設定置換器的往復移動及制冷劑氣體的供給和回收的時機而在膨脹空間內產生寒冷。通過產生該寒冷而被冷卻的制冷劑氣體在氣體回收時從膨脹空間回收到壓縮機時冷卻置換器內的蓄冷材料。并且，在氣體供給時，制冷劑氣體通過蓄冷材料冷卻之后導入膨脹空間內。

另外，在缸體與置換器之間形成有用于使置換器往復移動的間隙。但是若制冷劑氣體通過該間隙，直接流到室溫空間與膨脹空間之間，則由于無法進行基于蓄冷材料的冷卻而導致冷卻效率下降。作為防止這種情況的方法，可以考慮在缸體與置換器之間的間隙設置防止制冷劑氣體流過的密封機構。作為該密封機構通常使用O型密封圈。

然而，這種密封機構中存在因隨時間劣化而導致密封性下降的可能，此時無法發揮所希望的制冷能力。因此，提出有在置換器的外周面上形成螺旋槽來代替O型密封圈等密封機構（專利文獻1）。

專利文獻1：日本專利第2659684號公報

通過在置換器的外周面上形成螺旋槽來代替密封機構，從而能夠減少一定程度的熱損失，且提高制冷性能，但要求制冷性能更高的制冷機。

發明內容

本發明是鑒于上述問題點而完成的，其目的在于提供一種抑制熱損失而實現制冷性能提高的超低溫制冷機。

從第1觀點出發，能夠通過如下超低溫制冷機來解決上述課題，所述超低溫制冷機，具有：

缸體，

置換器，以能夠往復移動的方式收容于該缸體內；

間隙，形成于所述缸體的內周與所述置換器的外周之間，并且使制冷劑氣體流過；及

凹部，形成于所述置換器的外周或所述缸體的內周的至少一方，該超低溫制冷機的特征在于，

將所述凹部的體積設為V_d，并將所述間隙的體積設為V_g時，所述凹部的體積V_d與所述間隙的體積V_g的體積比（V_d/V_g）設為8以上75以下（8≤（V_d/V_g）≤75）。

根據公開的超低溫制冷機，能夠抑制熱損失而實現制冷性能的提高。

附圖說明

圖1是本發明的一實施方式的超低溫制冷機的概略結構圖。

圖2是本發明的一實施方式的超低溫制冷機的第2級置換器的局部剖視圖。

圖3是用于說明在整體上形成槽部的置換器中槽部的體積與間隙的體積之比的圖。

圖4是用于說明在局部上形成槽部的置換器中槽部的體積與間隙的體積之比的圖。

圖5是表示槽部的體積與間隙的體積之比與制冷性能的關系的圖。

圖中：1-GM制冷機，10-壓縮機，11-第1級缸體，12-第2級缸體，13-第1級置換器，14-第2級置換器，15-曲柄機構，16-氣體流路，17、18-蓄冷材料，19-第1級熱站，20-第2級熱站，21-第1級膨脹空間，22-第2級膨脹空間，23、23a、23b-氣體流路，24、24a、24b-氣體流路，25-室溫空間，30-筒狀部件，36-結合機構，37-開口，38-螺旋狀氣體流路，40-間隙，M-驅動用馬達，V1-供給閥，V2-排氣閥，φ_s-缸體內周，φ_d-置換器外周，L_g-置換器長度。

具體實施方式

接著，根據附圖對本發明的實施方式進行說明。