[發明專利]超低溫制冷機

在審

• 申請號: 201410733757.1
• 申請日: 2014-12-04
• 公開（公告）號: CN104729137A
• 公開（公告）日: 2015-06-24
• 發明（設計）人: 雷田;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

本申請主張基于2013年12月18日申請的日本專利申請第2013-261441號的優先權。該日本申請的全部內容通過參考援用于本說明書中。

技術領域

本發明涉及一種使用從壓縮裝置供給的高壓制冷劑氣體產生西蒙膨脹而產生超低溫寒冷的超低溫制冷機，尤其涉及一種在超低溫制冷機中使用的置換器。

背景技術

作為產生超低溫的制冷機的一例，已知有吉福德-麥克馬洪(Gifford-McMahon；GM)制冷機。GM制冷機通過使置換器在缸體內往復移動而使膨脹空間的體積發生變化。通過與該體積變化相對應地、選擇性地連接膨脹空間和壓縮機的吐出側及膨脹空間和吸氣側，從而使制冷劑氣體在膨脹空間膨脹。通過此時產生的寒冷對冷卻對象進行冷卻。

專利文獻1：日本特開2013-142479號公報

以GM制冷機為代表的具備置換器的制冷機中，為了使置換器在缸體內往復移動，在缸體與置換器之間設有間隙。在缸體的低溫側端部設有冷卻臺，該間隙的一部分作為間隙內的制冷劑氣體與冷卻臺之間進行換熱的換熱器發揮作用。另一方面，還已知因間隙中存在的制冷劑氣體的導熱而存在被稱作穿梭損失的損失。

若加長換熱器而加寬與制冷劑氣體的換熱面積，則制冷劑氣體與冷卻臺之間的換熱效率得到提高。然而，換熱器越長，穿梭損失就越大。如此，基于改變換熱器長度的換熱效率的提高與穿梭損失的降低處于此消彼長的關系。

發明內容

本發明是鑒于這種課題而完成的，其目的在于提供一種降低穿梭損失，并且提高制冷劑氣體與換熱器之間的換熱效率的技術。

為了解決上述課題，本發明的一種實施方式的超低溫制冷機具備置換器；蓋部，設置在置換器的低溫端；及缸體，將置換器容納成沿長邊方向往復移動自如，并且在與蓋部之間形成制冷劑氣體的膨脹空間。蓋部中形成有將置換器和膨脹空間連通的制冷劑氣體流路，制冷劑氣體流路設置成向膨脹空間內流出的制冷劑氣體的流出方向相對于置換器的長邊方向傾斜。

根據本發明，能夠提供一種降低穿梭損失，并且提高制冷劑氣體與換熱器之間的換熱效率的技術。

附圖說明

圖1是示意地表示本發明的一種實施方式所涉及的超低溫制冷機及置換器的示意圖。

圖2(a)-圖2(b)是表示本發明的實施方式所涉及的超低溫制冷機中的制冷劑氣體流路的一例的圖。

圖3(a)-圖3(b)是表示本發明的實施方式所涉及的制冷劑氣體流路的另一例的圖。

圖4是表示本發明的實施方式所涉及的2級式超低溫制冷機的結構的示意圖。

圖5(a)-圖5(b)是表示本發明的實施方式所涉及的2級式超低溫制冷機的另一結構的示意圖。

圖6是表示本發明的實施方式的一個變形例所涉及的超低溫制冷機及置換器的示意圖。

圖中：1-超低溫制冷機，2-置換器，2a-主體部，2b-蓋部，3-膨脹空間，4-缸體，5-冷卻臺，7-蓄冷器，8-室溫室，11-上部開口，12-壓縮機，13-供給閥，14-回流閥，15-密封件，16-制冷劑氣體流路，17-第1開口部，18-第2開口部，19-內部表面，20-外部表面，31-超低溫制冷機，32-第1置換器，32b-蓋部，33-銷，34-連接器，35-銷，36-第2置換器，37-第1缸體，38-第2缸體，39-室溫室，41-第1蓄冷器，42-上部開口，43-壓縮機，44-供給閥，45-回流閥，46-密封件，47-第1膨脹空間，48-制冷劑氣體流路，49-第1冷卻臺，50-第2蓄冷器，51-第2膨脹空間，52b-蓋部，53-螺旋槽，54-第2冷卻臺，56-制冷劑氣體流路。

具體實施方式

結合附圖對本發明的實施方式進行說明。

實施方式所涉及的超低溫制冷機1例如為將氦氣用作制冷劑氣體的吉福德-麥克馬洪(GM)式的制冷機。超低溫制冷機1具備置換器2、在與置換器2之間形成膨脹空間3的缸體4、及與膨脹空間3相鄰且以外包圍該膨脹空間3的方式存在的有底圓筒狀的冷卻臺5。冷卻臺5作為在冷卻對象與制冷劑氣體之間進行換熱的換熱器發揮作用。置換器2包括主體部2a和在低溫端的蓋部2b。蓋部2b可由與主體部2a相同的部件構成。并且，蓋部2b也可由導熱系數高于主體部2a的材質制成。如此一來，蓋部2b還作為在與流經蓋部2b內的制冷劑氣體之間進行換熱的導熱部發揮作用。蓋部2b例如使用銅、鋁、不銹鋼等導熱系數至少大于主體部2a的材料。冷卻臺5例如由銅、鋁、不銹鋼等制成。