蓄冷式制冷機的制作方法
【專利說明】蓄冷式制冷機
[0001]本申請主張基于2014年3月5日申請的日本專利申請第號的優先權。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
[0002]本發明涉及一種蓄冷式制冷機。
【背景技術】
[0003]蓄冷式制冷機用于將冷卻對象物冷卻至例如從100K(開爾文)左右至4K左右的范圍。作為蓄冷式制冷機例如有吉福德-麥克馬洪式(GM)制冷機、脈沖管制冷機、斯特林制冷機及蘇爾威制冷機等。蓄冷式制冷機的用于例如超導磁鐵或檢測器等的冷卻、或低溫栗O
[0004]專利文獻1:日本特開平5-18622號公報
[0005]專利文獻2:日本特開平4-68268號公報

【發明內容】

[0006]本發明的一種實施方式的示例性目的之一在于實現蓄冷式制冷機的小型化及/或制冷能力的提尚。
[0007]根據本發明的一種實施方式提供一種單級式或多級式的蓄冷式制冷機，其具備:缸體，具備冷卻臺；置換器，具備與所述冷卻臺同一級的蓄冷器，且配設成能夠在所述缸體內沿軸向移動；低溫側氣體流路，使所述置換器與所述冷卻臺之間的氣體膨脹空間和所述蓄冷器的低溫端連通。所述缸體具備從所述冷卻臺向高溫側沿所述軸向延伸的缸體側壁。所述置換器具備與所述缸體側壁對置且沿所述軸向延伸的置換器側壁。所述低溫側氣體流路具備:氣體流通間隙，由所述置換器側壁的外周面與所述缸體側壁的內周面劃定；置換器氣體通路，使所述氣體流通間隙與所述蓄冷器的低溫端連通。所述氣體流通間隙在所述軸向上的低溫側與所述氣體膨脹空間連續。所述置換器氣體通路在所述置換器側壁的外周面具有通向所述氣體流通間隙的間隙側開口。與所述蓄冷器的低溫端的軸向位置相比，所述間隙側開口的軸向位置位于更靠高溫側。
[0008]根據本發明，能夠實現蓄冷式制冷機的小型化及/或制冷能力的提高。
【附圖說明】
[0009]圖1是概略地表示本發明的一種實施方式所涉及的蓄冷式制冷機的圖。
[0010]圖2是概略地表示本發明的一種實施方式所涉及的蓄冷式制冷機的二級低溫端的圖。
[0011]圖3是概略地表示一種蓄冷式制冷機的二級低溫端的圖。
[0012]圖4是概略地表示本發明的另一實施方式所涉及的蓄冷式制冷機的二級低溫端的圖。
[0013]圖5是概略地表示本發明的又一實施方式所涉及的蓄冷式制冷機的二級置換器的低溫側的圖。
[0014]圖中:1-GM制冷機，20-—級缸體，21-—級缸體側壁，22-—級置換器，23a-—級高溫端，23b-—級低溫端，24-—級置換器側壁，30-—級蓄冷器，31-—級膨脹室，33-開口，35- 一級冷卻臺，40b- 一級低溫側氣體流路，40c- 一級置換器氣體通路，40d- 一級氣體流通間隙，50- 二級冷卻部，51- 二級缸體，52- 二級置換器，53a- 二級高溫端，53b- 二級低溫端，54a- 二級低溫側氣體流路，54b- 二級置換器氣體通路，54c- 二級氣體流通間隙，55- 二級膨脹室，56- 二級缸體側壁，57- 二級置換器側壁，58- 二級置換器底部，60- 二級蓄冷器，70-間隙側開口，71-蓄冷器側開口，72-連接路，85- 二級冷卻臺，86- 二級冷卻臺側部，87- 二級冷卻臺底部。
【具體實施方式】
[0015]以下，參考附圖對本發明的實施方式進行詳細說明。另外，在說明中對于相同的要件標注相同的符號，并適當省略重復說明。并且，以下敘述的結構為示例，對本發明的范圍不作任何限定。
[0016]圖1是概略地表示本發明的一種實施方式所涉及的蓄冷式制冷機的圖。GM制冷機I等蓄冷式制冷機具備:蓄冷器部、膨脹機及壓縮機。一般的情況下，蓄冷器部設置于膨脹機。蓄冷器部構成為對工作氣體(例如氦氣)進行預冷。膨脹機具備使預冷的工作氣體膨脹的空間，以對通過蓄冷器部預冷的工作氣體進行進一步冷卻。蓄冷器部構成為被通過膨脹而冷卻的工作氣體冷卻。壓縮機構成為從蓄冷器部回收并壓縮工作氣體，并將工作氣體重新供給至蓄冷器部。
[0017]在如圖所示的GM制冷機I等二級式制冷機中，蓄冷器部具備一級蓄冷器和二級蓄冷器。一級蓄冷器構成為將從壓縮機供給的工作氣體預冷至一級蓄冷器的低溫端溫度。二級蓄冷器構成為將通過一級蓄冷器預冷的工作氣體預冷至二級蓄冷器的低溫端溫度。
[0018]GM制冷機I具有發揮壓縮機的功能的氣體壓縮機3及發揮膨脹機的功能的二級式冷頭10。冷頭10具有一級冷卻部15及二級冷卻部50，這些冷卻部以同軸的方式連結于凸緣12。一級冷卻部15具備一級高溫端23a及一級低溫端23b，二級冷卻部50具備二級高溫端53a及二級低溫端53b。一級冷卻部15與二級冷卻部50串聯連接。因此一級低溫端23b與二級高溫端53a相鄰。
[0019]一級冷卻部15具備:一級缸體20、一級置換器22、一級蓄冷器30、一級膨脹室31及一級冷卻臺35。一級缸體20為中空的氣密容器。一級置換器22設置在一級缸體20內且可沿軸向Q往復運動。一級蓄冷器30具備填充于一級置換器22內的一級蓄冷材料。因此，一級置換器22為容納一級蓄冷材料的容器。一級膨脹室31形成在一級缸體20內的一級低溫端23b。一級膨脹室31的容積隨著一級置換器22的往復運動而變化。一級冷卻臺35安裝在一級低溫端23b的一級缸體20的外側。
[0020]一級缸體20具備從一級冷卻臺35向高溫側沿軸向Q延伸的一級缸體側壁21。一級置換器22具備與一級缸體側壁21對置且沿軸向Q延伸的一級置換器側壁24。
[0021]在一級高溫端23a設置有多個一級高溫側氣體通路40a以使氦氣流入一級蓄冷器30或從一級蓄冷器30流出。在一級低溫端23b設置有一級低溫側氣體流路40b以使氦氣在一級蓄冷器30與一級膨脹室31之間流入或流出。一級低溫側氣體流路40b使一級膨脹室31與一級蓄冷器30的低溫端連通。
[0022]一級低溫側氣體流路40b具備一級置換器氣體通路40c及一級氣體流通間隙40d。一級置換器氣體通路40c使一級氣體流通間隙40d與一級蓄冷器30的低溫端連通。一級置換器氣體通路40c具有:通向一級氣體流通間隙40d的間隙側開口、通向一級蓄冷器30的低溫端的蓄冷器側開口、連接間隙側開口與蓄冷器側開口的連接路。
[0023]—級氣體流通間隙40d由一級置換器側壁24的外周面與一級缸體側壁21的內周面劃定。一級氣體流通間隙40d在軸向Q上的低溫側與一級膨脹室31連續。另一方面，在軸向Q上的一級氣體流通間隙40d的高溫側設置有封住一級氣體流通間隙40d與一級高溫端23a之間的氣體流動的一級密封件39。一級密封件39配設于一級缸體20與一級置換器22之間。因此，一級高溫端23a與一級低溫端23b之間的工作氣體的流動經由一級蓄冷器30 ο
[0024]二級冷卻部50具備:二級缸體51、二級置換器52、二級蓄冷器60、二級膨脹室55及二級冷卻臺85。二級缸體51為中空的氣密容器。二級置換器52設置在二級缸體51內且可與一級置換器22 —同沿軸向Q往復運動。二級蓄冷器60具備填充于二級置換器52內的二級蓄冷材料。因此，二級置換器52為容納二級蓄冷材料的容器。二級膨脹室55設置在二級缸體51內的二級低溫端53b。二級膨脹室55的容積隨著二級置換器52的往復運動而變化。二級冷卻臺85安裝在二級低溫端