JP2000179965A - 冷凍機用コールドヘッドの真空容器及びその製造方法 - Google Patents
冷凍機用コールドヘッドの真空容器及びその製造方法Info
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- JP2000179965A JP2000179965A JP10355024A JP35502498A JP2000179965A JP 2000179965 A JP2000179965 A JP 2000179965A JP 10355024 A JP10355024 A JP 10355024A JP 35502498 A JP35502498 A JP 35502498A JP 2000179965 A JP2000179965 A JP 2000179965A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/001—Gas cycle refrigeration machines with a linear configuration or a linear motor
Landscapes
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 真空容器に取付けられる光学窓の取付け構造
を改良して気密性を向上させることのできる冷凍機用コ
ールドヘッドの真空容器を提供すること。 【解決手段】 冷凍機用コールドヘッドにおける真空容
器１３は、その先端に開口１３ａを有すると共に、この
開口を塞ぐように溶接により取付けられた光学窓１９を
有している。
を改良して気密性を向上させることのできる冷凍機用コ
ールドヘッドの真空容器を提供すること。 【解決手段】 冷凍機用コールドヘッドにおける真空容
器１３は、その先端に開口１３ａを有すると共に、この
開口を塞ぐように溶接により取付けられた光学窓１９を
有している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スターリング冷凍
機のような蓄冷式冷凍機システムに使用されるコールド
ヘッドに関し、特にコールドヘッドにおけるシリンダを
密封するために設けられる真空容器及びその製造方法に
関する。
機のような蓄冷式冷凍機システムに使用されるコールド
ヘッドに関し、特にコールドヘッドにおけるシリンダを
密封するために設けられる真空容器及びその製造方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】図４を参照して、本出願人によりすでに
出願済み（特願平１０−２３６１１１号）スターリング
冷凍機について説明する。このスターリング冷凍機は、
ガス圧縮機２０、コールドヘッド５０、及び両者を接続
するキャピラリチューブ４５を含んで構成される。
出願済み（特願平１０−２３６１１１号）スターリング
冷凍機について説明する。このスターリング冷凍機は、
ガス圧縮機２０、コールドヘッド５０、及び両者を接続
するキャピラリチューブ４５を含んで構成される。
【０００３】ガス圧縮機２０は、隔壁２２を挟んで面対
称な構造を有する。隔壁２２の両側にシリンダ２３が配
置されている。シリンダ２３は、柱面状の内周面を有
し、その中心軸が隔壁２２に垂直になるように配置され
ている。シリンダ２３の内部空洞内にピストン２４が配
置されている。ピストン２４は、シリンダ２３の内周面
に整合する外周面を有する。ピストン２４、シリンダ２
３、及び隔壁２２により、圧縮室２５が画定される。圧
縮室２５は、隔壁２２内に形成されたガス流路２６を介
してキャピラリチューブ４５に連通している。
称な構造を有する。隔壁２２の両側にシリンダ２３が配
置されている。シリンダ２３は、柱面状の内周面を有
し、その中心軸が隔壁２２に垂直になるように配置され
ている。シリンダ２３の内部空洞内にピストン２４が配
置されている。ピストン２４は、シリンダ２３の内周面
に整合する外周面を有する。ピストン２４、シリンダ２
３、及び隔壁２２により、圧縮室２５が画定される。圧
縮室２５は、隔壁２２内に形成されたガス流路２６を介
してキャピラリチューブ４５に連通している。
【０００４】ピストン２４の、圧縮室２５とは反対側の
端部にピストンロッド２８が連結されている。ピストン
ロッド２８は、シリンダ２３の中心軸の延長線に沿って
延在している。ピストンロッド２８は、スラスト軸受２
７及び２９により、その軸方向に移動可能に、かつ軸に
直交する方向には移動が禁止されるように支持されてい
る。スラスト軸受２７及び２９は、それぞれ軸受支持部
材３３及び３４を介してシリンダ２３に固定されてい
る。
端部にピストンロッド２８が連結されている。ピストン
ロッド２８は、シリンダ２３の中心軸の延長線に沿って
延在している。ピストンロッド２８は、スラスト軸受２
７及び２９により、その軸方向に移動可能に、かつ軸に
直交する方向には移動が禁止されるように支持されてい
る。スラスト軸受２７及び２９は、それぞれ軸受支持部
材３３及び３４を介してシリンダ２３に固定されてい
る。
【０００５】ピストン２４は、スラスト軸受２７及び２
９により、シリンダ２３の内周面とピストン２４の外周
面との間に微小な間隙が形成されるように保持される。
この間隙が１０μｍ程度以下であれば、クリアランスシ
ールとして作用する。
９により、シリンダ２３の内周面とピストン２４の外周
面との間に微小な間隙が形成されるように保持される。
この間隙が１０μｍ程度以下であれば、クリアランスシ
ールとして作用する。
【０００６】シリンダ２３に、その内部空間を取り囲む
ように、隔壁２２とは反対側の端面から隔壁２２に向か
って環状のギャップ３６が形成されている。ギャップ３
６の外周面を形成している内壁には環状の永久磁石３７
が取り付けられている。シリンダ２３はヨークを兼ね、
永久磁石３７、シリンダ２３及びギャップ３６により磁
気回路が形成される。
ように、隔壁２２とは反対側の端面から隔壁２２に向か
って環状のギャップ３６が形成されている。ギャップ３
６の外周面を形成している内壁には環状の永久磁石３７
が取り付けられている。シリンダ２３はヨークを兼ね、
永久磁石３７、シリンダ２３及びギャップ３６により磁
気回路が形成される。
【０００７】この磁気回路に鎖交するように、ギャップ
３６内に電磁コイル４０が挿入されている。電磁コイル
４０は、コイル支持部材４１を介してピストンロッド２
８に固定されている。
３６内に電磁コイル４０が挿入されている。電磁コイル
４０は、コイル支持部材４１を介してピストンロッド２
８に固定されている。
【０００８】電磁コイル４０に、電流リード４３及び４
４を介して電流が供給される。電流リ−ド４３及び４４
は、シリンダ２３に固定された軸受支持部材３４とピス
トンロッド２８に固定されたコイル支持部材４１との間
を接続するコイルばねを含んで構成される。コイルばね
は、ピストンロッド２８の軸方向に弾性変形する。電流
リード４３及び４４を構成するコイルばねとして、ピス
トン２４等の可動部分の往復運動が、運転周波数に共鳴
するようなものが採用される。
４を介して電流が供給される。電流リ−ド４３及び４４
は、シリンダ２３に固定された軸受支持部材３４とピス
トンロッド２８に固定されたコイル支持部材４１との間
を接続するコイルばねを含んで構成される。コイルばね
は、ピストンロッド２８の軸方向に弾性変形する。電流
リード４３及び４４を構成するコイルばねとして、ピス
トン２４等の可動部分の往復運動が、運転周波数に共鳴
するようなものが採用される。
【０００９】ピストン２４、スラスト軸受２７、２９、
電流リード４３、４４等が配置された空間は、外側ケー
ス３０により密閉されている。
電流リード４３、４４等が配置された空間は、外側ケー
ス３０により密閉されている。
【００１０】コールドヘッド５０は、シリンダ５１、デ
ィスプレーサ（ピストン）５２、コイルばね５３、及び
外枠５７を含んで構成される。シリンダ５１は、柱面
状、例えば円柱面状の内周面を有する。シリンダ５１の
一端は閉塞され、他端は外枠５７で塞がれている。シリ
ンダ５１の内部空洞内にディスプレーサ５２が挿入され
ている。ディスプレーサ５２の外周面とシリンダ５１の
内周面との間に、シール部材５４が配置されている。
ィスプレーサ（ピストン）５２、コイルばね５３、及び
外枠５７を含んで構成される。シリンダ５１は、柱面
状、例えば円柱面状の内周面を有する。シリンダ５１の
一端は閉塞され、他端は外枠５７で塞がれている。シリ
ンダ５１の内部空洞内にディスプレーサ５２が挿入され
ている。ディスプレーサ５２の外周面とシリンダ５１の
内周面との間に、シール部材５４が配置されている。
【００１１】シリンダ５１の一端とディスプレーサ５２
との間に、低温側オリフィス６１を通して膨張空間５５
が画定され、ディスプレーサ５２と外枠５７との間に、
室温（常温）側オリフィス６２を通して無効空間５６が
画定される。ディスプレーサ５２内には、膨張空間５５
と無効空間５６とを連通させるガス流路５８が設けられ
ている。ガス流路５８内には、銅金網、鉛球等の蓄冷材
５９が充填されている。
との間に、低温側オリフィス６１を通して膨張空間５５
が画定され、ディスプレーサ５２と外枠５７との間に、
室温（常温）側オリフィス６２を通して無効空間５６が
画定される。ディスプレーサ５２内には、膨張空間５５
と無効空間５６とを連通させるガス流路５８が設けられ
ている。ガス流路５８内には、銅金網、鉛球等の蓄冷材
５９が充填されている。
【００１２】ディスプレーサ５２は、無効空間５６内に
配置されたコイルばね５３により、軸方向に関して弾性
的に支持されている。無効空間５６は、キャピラリチュ
ーブ４５及びガス流路２６を介してガス圧縮機２０の圧
縮室２５に連通している。
配置されたコイルばね５３により、軸方向に関して弾性
的に支持されている。無効空間５６は、キャピラリチュ
ーブ４５及びガス流路２６を介してガス圧縮機２０の圧
縮室２５に連通している。
【００１３】このようなスターリング冷凍機の動作原理
は、上記の出願明細書に詳しく述べられており、以下で
は簡単に説明する。
は、上記の出願明細書に詳しく述べられており、以下で
は簡単に説明する。
【００１４】電磁コイル４０に所定周波数の交流電流を
流すと、電流リード４３、４４の弾性力に抗してピスト
ン２４が往復運動する。隔壁２２の両側の２つのピスト
ン２４が、相互に反対向きに移動するように、交流電流
の位相が制御される。２つのピストン２４が近づく向き
に移動する時、圧縮室２５内が高圧になり、両者が遠ざ
かる向きに移動するとき、圧縮室２５内が低圧になる。
ピストン２４が往復運動を繰り返すことにより、周期的
にガス圧を変化させることができる。
流すと、電流リード４３、４４の弾性力に抗してピスト
ン２４が往復運動する。隔壁２２の両側の２つのピスト
ン２４が、相互に反対向きに移動するように、交流電流
の位相が制御される。２つのピストン２４が近づく向き
に移動する時、圧縮室２５内が高圧になり、両者が遠ざ
かる向きに移動するとき、圧縮室２５内が低圧になる。
ピストン２４が往復運動を繰り返すことにより、周期的
にガス圧を変化させることができる。
【００１５】コールドヘッド５０への冷媒ガスの供給及
び排気を繰り返すことにより、逆スターリングサイクル
を実行させ、膨張空間５５に寒冷を発生させることがで
きる。
び排気を繰り返すことにより、逆スターリングサイクル
を実行させ、膨張空間５５に寒冷を発生させることがで
きる。
【００１６】スラスト軸受２７、２９により、ピストン
２４がシリンダ２３内に所定のクリアランスをもって支
持される。このため、シリンダ２３の内周面へのピスト
ン２４の片当たりによる磨耗を防止し、信頼性を高める
ことができる。また、ピストン２４を板ばねで支持する
場合に比べて、大きなストロークを確保することができ
る。また、スラスト軸受２７、２９は、板ばねのように
疲労破壊を起こすこともない。ピストン２４のストロー
クを大きくすることにより、スターリング冷凍機の性能
の向上を図ることができる。
２４がシリンダ２３内に所定のクリアランスをもって支
持される。このため、シリンダ２３の内周面へのピスト
ン２４の片当たりによる磨耗を防止し、信頼性を高める
ことができる。また、ピストン２４を板ばねで支持する
場合に比べて、大きなストロークを確保することができ
る。また、スラスト軸受２７、２９は、板ばねのように
疲労破壊を起こすこともない。ピストン２４のストロー
クを大きくすることにより、スターリング冷凍機の性能
の向上を図ることができる。
【００１７】スラスト軸受２７、２９には真空用グリス
を使用することが好ましい。真空用グリスを使用するこ
とにより、冷媒ガスの汚染を防止することができる。ま
た、スラスト軸受２７、２９として、例えばＮＳＫ社製
のリニアボールベアリングＬＢ型等のリニアベアリング
を用いることができる。また、リニアベアリングの代わ
りにすべり軸受を用いてもよい。上記例では、ディスプ
レーサ５２の径方向の位置を、シール部材５４で固定す
る場合を示しているが、ディスプレーサ５２も、ガス圧
縮機２０のピストン２４と同様に、スラスト軸受で支持
してもよい。
を使用することが好ましい。真空用グリスを使用するこ
とにより、冷媒ガスの汚染を防止することができる。ま
た、スラスト軸受２７、２９として、例えばＮＳＫ社製
のリニアボールベアリングＬＢ型等のリニアベアリング
を用いることができる。また、リニアベアリングの代わ
りにすべり軸受を用いてもよい。上記例では、ディスプ
レーサ５２の径方向の位置を、シール部材５４で固定す
る場合を示しているが、ディスプレーサ５２も、ガス圧
縮機２０のピストン２４と同様に、スラスト軸受で支持
してもよい。
【００１８】ところで、図４に示されたシリンダ５１を
更に真空容器内に収容するようにした冷凍機も知られて
いる（例えば、特開平９−１１９７２８）。この冷凍機
においては、図４の外枠５７に対応する部分に真空容器
を取付けるためのフランジを有しており、このフランジ
に真空容器が取付けられる。
更に真空容器内に収容するようにした冷凍機も知られて
いる（例えば、特開平９−１１９７２８）。この冷凍機
においては、図４の外枠５７に対応する部分に真空容器
を取付けるためのフランジを有しており、このフランジ
に真空容器が取付けられる。
【００１９】真空容器の先端部には開口が設けられてお
り、この開口を塞ぐように光学窓が取付けられている。
以下に、図５、図６を参照して、光学窓の取付け構造に
ついて説明する。
り、この開口を塞ぐように光学窓が取付けられている。
以下に、図５、図６を参照して、光学窓の取付け構造に
ついて説明する。
【００２０】図５において、シリンダ７１の先端にコー
ルドステージ７２が取付けられ、このコールドステージ
７２には絶縁材料を介して赤外線センサ７３が装着され
ている。コールドヘッドは赤外線センサ７３を冷却する
ために用いられる。シリンダ７１内の構造は図４で説明
したものと同じであり、シリンダ７１と外枠７４との関
係も図４と同様である。外枠７４のフランジ部に真空容
器７５がボルト締め等により取付けられている。真空容
器７５は、シリンダ７１の周囲を気密保持するためのも
のであり、その先端には開口７５ａを有する。そして、
この開口７５ａを塞ぐように光学窓７６が取付けられて
いる。この光学窓７６は、特定波長の電磁波を透過する
ためのものであり、例えばＧｅ（ゲルマニウム）から成
り、高分子系接着剤により開口７５ａの周縁部において
接着されている。
ルドステージ７２が取付けられ、このコールドステージ
７２には絶縁材料を介して赤外線センサ７３が装着され
ている。コールドヘッドは赤外線センサ７３を冷却する
ために用いられる。シリンダ７１内の構造は図４で説明
したものと同じであり、シリンダ７１と外枠７４との関
係も図４と同様である。外枠７４のフランジ部に真空容
器７５がボルト締め等により取付けられている。真空容
器７５は、シリンダ７１の周囲を気密保持するためのも
のであり、その先端には開口７５ａを有する。そして、
この開口７５ａを塞ぐように光学窓７６が取付けられて
いる。この光学窓７６は、特定波長の電磁波を透過する
ためのものであり、例えばＧｅ（ゲルマニウム）から成
り、高分子系接着剤により開口７５ａの周縁部において
接着されている。
【００２１】図６において、図５と同様に、シリンダ７
１の先端にコールドステージ７２が取付けられ、このコ
ールドステージ７２には絶縁材料を介して赤外線センサ
７３が装着されている。外枠７４のフランジ部にはシリ
ンダ７１の周囲を気密保持するための真空容器８０がボ
ルト締め等により取付けられている。真空容器８０の先
端には円形状の板８１が一体化されており、この板の中
心部には開口８１ａが設けられている。板８１の表面側
には光学窓７６を受けるための凹部８１ｂが形成されて
いる。凹部８１ｂには更に環状の溝８１ｃが設けられ、
この溝８１ｃにはＯ−リング８２が収容されている。光
学窓７６は、板８１の表面側に突き合わされる保持板８
３により凹部８１ｂに固定保持される。保持板８３は、
光学窓７６に対応する領域に開口８３ａを有し、ボルト
等により板８１に取付けられている。
１の先端にコールドステージ７２が取付けられ、このコ
ールドステージ７２には絶縁材料を介して赤外線センサ
７３が装着されている。外枠７４のフランジ部にはシリ
ンダ７１の周囲を気密保持するための真空容器８０がボ
ルト締め等により取付けられている。真空容器８０の先
端には円形状の板８１が一体化されており、この板の中
心部には開口８１ａが設けられている。板８１の表面側
には光学窓７６を受けるための凹部８１ｂが形成されて
いる。凹部８１ｂには更に環状の溝８１ｃが設けられ、
この溝８１ｃにはＯ−リング８２が収容されている。光
学窓７６は、板８１の表面側に突き合わされる保持板８
３により凹部８１ｂに固定保持される。保持板８３は、
光学窓７６に対応する領域に開口８３ａを有し、ボルト
等により板８１に取付けられている。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような光学窓の取付け構造では、以下のような問題点が
ある。
ような光学窓の取付け構造では、以下のような問題点が
ある。
【００２３】図５の例では、真空封じ切りに際して、高
分子系接着剤から不純物が発生し、真空容器７５内を汚
染するという問題点がある。
分子系接着剤から不純物が発生し、真空容器７５内を汚
染するという問題点がある。
【００２４】一方、図６の例では、Ｏ−リング８２にお
いてガスの透過があり、真空度の劣化が生ずるという問
題点がある。
いてガスの透過があり、真空度の劣化が生ずるという問
題点がある。
【００２５】そこで、本発明の課題は、真空容器に取付
けられる光学窓の取付け構造を改良して気密性を向上さ
せることのできる冷凍機用コールドヘッドの真空容器を
提供することにある。
けられる光学窓の取付け構造を改良して気密性を向上さ
せることのできる冷凍機用コールドヘッドの真空容器を
提供することにある。
【００２６】本発明の他の課題は、上記の真空容器に適
した製造方法を提供することにある。
した製造方法を提供することにある。
【００２７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、一端が
閉塞されたシリンダと、前記シリンダの他端に取り付け
られ、該シリンダと共に閉じた空間を画定するシリンダ
ホルダと、前記シリンダ内に配置されたディスプレーサ
であって、前記シリンダの一端と該ディスプレーサとの
間に膨張空間を画定すると共に、前記シリンダホルダと
該ディスプレーサとの間に無効空間を画定し、該ディス
プレーサ内には前記膨張空間と前記無効空間とを連通さ
せるガス流路及び該ガス流路内を流れるガスと熱交換を
行う蓄冷材が設けられたディスプレーサと、前記ディス
プレーサを、該ディスプレーサの外周面が前記シリンダ
の内周面と微小間隙を隔てて対峙させ、かつ前記シリン
ダの軸方向に移動可能に支持する支持手段と、前記無効
空間へ連通し、冷媒ガスの導入と排出を行う冷媒ガス供
給路と、前記シリンダを内包するように前記シリンダホ
ルダに取付けられた真空容器とを有し、前記真空容器
は、その先端に開口を有し、しかも該開口を塞ぐように
溶接により取付けられた光学窓を有していることを特徴
とする冷凍機用コールドヘッドの真空容器が提供され
る。
閉塞されたシリンダと、前記シリンダの他端に取り付け
られ、該シリンダと共に閉じた空間を画定するシリンダ
ホルダと、前記シリンダ内に配置されたディスプレーサ
であって、前記シリンダの一端と該ディスプレーサとの
間に膨張空間を画定すると共に、前記シリンダホルダと
該ディスプレーサとの間に無効空間を画定し、該ディス
プレーサ内には前記膨張空間と前記無効空間とを連通さ
せるガス流路及び該ガス流路内を流れるガスと熱交換を
行う蓄冷材が設けられたディスプレーサと、前記ディス
プレーサを、該ディスプレーサの外周面が前記シリンダ
の内周面と微小間隙を隔てて対峙させ、かつ前記シリン
ダの軸方向に移動可能に支持する支持手段と、前記無効
空間へ連通し、冷媒ガスの導入と排出を行う冷媒ガス供
給路と、前記シリンダを内包するように前記シリンダホ
ルダに取付けられた真空容器とを有し、前記真空容器
は、その先端に開口を有し、しかも該開口を塞ぐように
溶接により取付けられた光学窓を有していることを特徴
とする冷凍機用コールドヘッドの真空容器が提供され
る。
【００２８】本発明による真空容器の製造方法は、上記
の真空容器において、前記真空容器の開口の周縁部に溶
接材層をイオンボンディングにより形成し、前記光学窓
における前記開口の周縁部に対応する領域にも前記溶接
材層と同じ材料による溶接材層をイオンボンディングに
より形成し、前記真空容器側の溶接材層と前記光学窓の
溶接材層とを合わせた状態で加熱することにより前記光
学窓を前記真空容器に溶接することを特徴とする。
の真空容器において、前記真空容器の開口の周縁部に溶
接材層をイオンボンディングにより形成し、前記光学窓
における前記開口の周縁部に対応する領域にも前記溶接
材層と同じ材料による溶接材層をイオンボンディングに
より形成し、前記真空容器側の溶接材層と前記光学窓の
溶接材層とを合わせた状態で加熱することにより前記光
学窓を前記真空容器に溶接することを特徴とする。
【００２９】
【発明の実施の形態】図１を参照して、本発明の実施の
形態について説明する。図１では、シリンダ１１とシリ
ンダホルダ１２（図４の外枠５７に対応）とは外側のみ
を示しており、コールドヘッドとしての内部構造は図４
に示されたものと同じである。シリンダ１１の先端には
コールドステージ１８が取付けられ、このコールドステ
ージ１８には絶縁材１７を介して赤外線センサ１４が装
着されている。
形態について説明する。図１では、シリンダ１１とシリ
ンダホルダ１２（図４の外枠５７に対応）とは外側のみ
を示しており、コールドヘッドとしての内部構造は図４
に示されたものと同じである。シリンダ１１の先端には
コールドステージ１８が取付けられ、このコールドステ
ージ１８には絶縁材１７を介して赤外線センサ１４が装
着されている。
【００３０】真空容器１３は、シリンダホルダ１２のフ
ランジ部に溶接により接続される。シリンダホルダ１２
は、Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等から成り、真空
容器１３は、シリンダホルダ１２に対してＥＢＷ、ＴＩ
Ｇ溶接、レーザ溶接可能な材料、例えばＳＵＳで構成さ
れる。１３−２は溶接時の熱歪みが周囲に広がらないよ
うにするための溶接リップである。
ランジ部に溶接により接続される。シリンダホルダ１２
は、Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等から成り、真空
容器１３は、シリンダホルダ１２に対してＥＢＷ、ＴＩ
Ｇ溶接、レーザ溶接可能な材料、例えばＳＵＳで構成さ
れる。１３−２は溶接時の熱歪みが周囲に広がらないよ
うにするための溶接リップである。
【００３１】真空容器１３は、シリンダ１１の周囲を真
空に保持するためのものであり、これは前に述べた特開
平９−１１９７２８において説明されている。シリンダ
ホルダ１３の先端には開口１３ａが設けられ、この開口
１３ａを塞ぐようにＧｅによる光学窓１９が後で述べる
溶接により取付けられている。この光学窓１９を通して
赤外線センサ１４により赤外線の検出が行われる。赤外
線センサ１４で検出された信号は、リード線１５により
気密端子１６に導かれ真空容器１３外に導出される。
空に保持するためのものであり、これは前に述べた特開
平９−１１９７２８において説明されている。シリンダ
ホルダ１３の先端には開口１３ａが設けられ、この開口
１３ａを塞ぐようにＧｅによる光学窓１９が後で述べる
溶接により取付けられている。この光学窓１９を通して
赤外線センサ１４により赤外線の検出が行われる。赤外
線センサ１４で検出された信号は、リード線１５により
気密端子１６に導かれ真空容器１３外に導出される。
【００３２】図２、図３をも参照して、光学窓１９の溶
接方法について説明する。図２（ａ）において、真空容
器１３の開口１３ａの周縁部に、環状の溶接材層１０−
１をイオンボンディングにより形成する。溶接材層１０
−１の材料としては、インジウム等が使用される。一
方、図２（ｂ）において、光学窓１９の周縁部、すなわ
ち真空容器１３における開口１３ａの周縁部に対応する
領域にも溶接材層１０−１と同じ材料による溶接材層１
０−２をイオンボンディングにより形成する。イオンボ
ンディングには、例えばスパッタ法が採用される。
接方法について説明する。図２（ａ）において、真空容
器１３の開口１３ａの周縁部に、環状の溶接材層１０−
１をイオンボンディングにより形成する。溶接材層１０
−１の材料としては、インジウム等が使用される。一
方、図２（ｂ）において、光学窓１９の周縁部、すなわ
ち真空容器１３における開口１３ａの周縁部に対応する
領域にも溶接材層１０−１と同じ材料による溶接材層１
０−２をイオンボンディングにより形成する。イオンボ
ンディングには、例えばスパッタ法が採用される。
【００３３】そして、図３に示すように、真空容器１３
側の溶接材層１０−１と光学窓１９の溶接材層１０−２
とを合わせた状態で加熱することにより光学窓１９を真
空容器１３に溶接する。加熱は真空雰囲気中で行われ、
加熱温度は、例えば１６０℃程度で良い。このようにし
て、図１に示すように、光学窓１９がその周縁部におい
て真空容器１３の凹部に溶接された構造が得られる。そ
して、このような気密溶接構造によれば、真空容器１３
内の気密性を向上させることができる。
側の溶接材層１０−１と光学窓１９の溶接材層１０−２
とを合わせた状態で加熱することにより光学窓１９を真
空容器１３に溶接する。加熱は真空雰囲気中で行われ、
加熱温度は、例えば１６０℃程度で良い。このようにし
て、図１に示すように、光学窓１９がその周縁部におい
て真空容器１３の凹部に溶接された構造が得られる。そ
して、このような気密溶接構造によれば、真空容器１３
内の気密性を向上させることができる。
【００３４】なお、本発明は、図４において説明したス
ターリング冷凍機に限らず、他のガス圧縮機、例えばパ
ルス管冷凍機（例えば、特許第２７８０９３４号に開
示）やＧＭ冷凍機にも適用可能である。
ターリング冷凍機に限らず、他のガス圧縮機、例えばパ
ルス管冷凍機（例えば、特許第２７８０９３４号に開
示）やＧＭ冷凍機にも適用可能である。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
コールドヘッドにおけるシリンダを収容している真空容
器に設けられる光学窓の取付け構造を改良したことによ
り、真空容器内の気密性を向上させることができる。ま
た、Ｏ−リングを使用しないので、真空容器の外径を小
さくでき、小型化できるという利点がある。
コールドヘッドにおけるシリンダを収容している真空容
器に設けられる光学窓の取付け構造を改良したことによ
り、真空容器内の気密性を向上させることができる。ま
た、Ｏ−リングを使用しないので、真空容器の外径を小
さくでき、小型化できるという利点がある。
【図１】本発明の実施の形態による冷凍機用コールドヘ
ッドにおける真空容器の構造を示した断面図である。
ッドにおける真空容器の構造を示した断面図である。
【図２】図１に示された真空容器における光学窓の取付
け構造を説明するために、真空容器を図１の矢印Ａ方向
から見た図（図（ａ））、及び光学窓を矢印Ａ方向とは
反対方向から見た図（図（ｂ））である。
け構造を説明するために、真空容器を図１の矢印Ａ方向
から見た図（図（ａ））、及び光学窓を矢印Ａ方向とは
反対方向から見た図（図（ｂ））である。
【図３】図１に示された真空容器における光学窓の取付
け構造を説明するために、真空容器と光学窓の一部を側
面から見た断面図である。
け構造を説明するために、真空容器と光学窓の一部を側
面から見た断面図である。
【図４】本発明が適用されるスターリング冷凍機の一例
を示した断面図である。
を示した断面図である。
【図５】従来の真空容器における光学窓の取付け構造の
一例を説明するための部分断面図である。
一例を説明するための部分断面図である。
【図６】従来の真空容器における光学窓の取付け構造の
他の例を説明するための部分断面図である。
他の例を説明するための部分断面図である。
１０−１ １０−２ 溶接材層 １１、５１ シリンダ １２ シリンダホルダ １３ 真空容器 １４、７３ 赤外線センサ １５ リード線 １６ 気密端子 １７ 絶縁材 １８、７２ コールドステージ １９、７６ 光学窓 ２４ ピストン ２５ 圧縮室 ２６ ガス流路 ２７、２９ スラスト軸受 ２８ ピストンロッド ３０ 外側ケース ３３、３４ 軸受支持部材 ３６ ギャップ ３７ 永久磁石 ４０ 電磁コイル ４１ コイル支持部材 ４３、４４ 電流リード ４５ キャピラリチューブ ５０ コールドヘッド ５２ ディスプレーサ ５３ コイルばね ５４ シール部材 ５５ 膨張空間 ５６ 無効空間 ５７ 外枠 ５８ ガス流路 ５９ 蓄冷材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田口 芳人 東京都田無市谷戸町二丁目１番１号 住友 重機械工業株式会社田無製造所内 (72)発明者 内田 年雄 東京都田無市谷戸町二丁目１番１号 住友 重機械工業株式会社田無製造所内 Ｆターム(参考） 2G065 AB02 BA14 BA36 BA37 BA38 CA19 CA29 DA20 2G066 BA30 BA44 BA48 BA55 BB15
Claims (2)
- 【請求項１】 一端が閉塞されたシリンダと、 前記シリンダの他端に取り付けられ、該シリンダと共に
閉じた空間を画定するシリンダホルダと、 前記シリンダ内に配置されたディスプレーサであって、
前記シリンダの一端と該ディスプレーサとの間に膨張空
間を画定すると共に、前記シリンダホルダと該ディスプ
レーサとの間に無効空間を画定し、該ディスプレーサ内
には前記膨張空間と前記無効空間とを連通させるガス流
路及び該ガス流路内を流れるガスと熱交換を行う蓄冷材
が設けられたディスプレーサと、 前記ディスプレーサを、該ディスプレーサの外周面が前
記シリンダの内周面と微小間隙を隔てて対峙させ、かつ
前記シリンダの軸方向に移動可能に支持する支持手段
と、 前記無効空間へ連通し、冷媒ガスの導入と排出を行う冷
媒ガス供給路と、 前記シリンダを内包するように前記シリンダホルダに取
付けられた真空容器とを有し、 前記真空容器は、その先端に開口を有し、しかも該開口
を塞ぐように溶接により取付けられた光学窓を有してい
ることを特徴とする冷凍機用コールドヘッドの真空容
器。 - 【請求項２】 一端が閉塞されたシリンダと、 前記シリンダの他端に取り付けられ、該シリンダと共に
閉じた空間を画定するシリンダホルダと、 前記シリンダ内に配置されたディスプレーサであって、
前記シリンダの一端と該ディスプレーサとの間に膨張空
間を画定すると共に、前記シリンダホルダと該ディスプ
レーサとの間に無効空間を画定し、該ディスプレーサ内
には前記膨張空間と前記無効空間とを連通させるガス流
路及び該ガス流路内を流れるガスと熱交換を行う蓄冷材
が設けられたディスプレーサと、 前記ディスプレーサを、該ディスプレーサの外周面が前
記シリンダの内周面と微小間隙を隔てて対峙させ、かつ
前記シリンダの軸方向に移動可能に支持する支持手段
と、 前記無効空間へ連通し、冷媒ガスの導入と排出を行う冷
媒ガス供給路と、 前記シリンダを内包するように前記シリンダホルダに取
付けられた真空容器とを有し、 前記真空容器は、その先端に開口を有し、しかも該開口
を塞ぐように取付けられた光学窓を有している冷凍機用
コールドヘッドにおける真空容器の製造方法であって、 前記真空容器の開口の周縁部に溶接材層をイオンボンデ
ィングにより形成し、 前記光学窓における前記開口の周縁部に対応する領域に
も前記溶接材層と同じ材料による溶接材層をイオンボン
ディングにより形成し、 前記真空容器側の溶接材層と前記光学窓の溶接材層とを
合わせた状態で加熱することにより前記光学窓を前記真
空容器に溶接することを特徴とする真空容器の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35502498A JP3584762B2 (ja) | 1998-12-14 | 1998-12-14 | 冷凍機用コールドヘッドの真空容器の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35502498A JP3584762B2 (ja) | 1998-12-14 | 1998-12-14 | 冷凍機用コールドヘッドの真空容器の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000179965A true JP2000179965A (ja) | 2000-06-30 |
| JP3584762B2 JP3584762B2 (ja) | 2004-11-04 |
Family
ID=18441467
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35502498A Expired - Fee Related JP3584762B2 (ja) | 1998-12-14 | 1998-12-14 | 冷凍機用コールドヘッドの真空容器の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3584762B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008501963A (ja) * | 2004-06-09 | 2008-01-24 | パーキンエルマー オプトエレクトロニクス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コー． カーゲー | センサ |
| CN108469129A (zh) * | 2018-03-19 | 2018-08-31 | 中国电子科技集团公司第十六研究所 | 一种斯特林制冷机冷指冷板结构 |
| CN109115343A (zh) * | 2018-08-15 | 2019-01-01 | 中国电子科技集团公司第十六研究所 | 一种低温制冷机低温参数测量装置及其测量方法 |
-
1998
- 1998-12-14 JP JP35502498A patent/JP3584762B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008501963A (ja) * | 2004-06-09 | 2008-01-24 | パーキンエルマー オプトエレクトロニクス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コー． カーゲー | センサ |
| US8366317B2 (en) | 2004-06-09 | 2013-02-05 | Excelitas Technologies Gmbh & Co. Kg | Sensor for detecting electromagnetic radiation |
| CN108469129A (zh) * | 2018-03-19 | 2018-08-31 | 中国电子科技集团公司第十六研究所 | 一种斯特林制冷机冷指冷板结构 |
| CN109115343A (zh) * | 2018-08-15 | 2019-01-01 | 中国电子科技集团公司第十六研究所 | 一种低温制冷机低温参数测量装置及其测量方法 |
| CN109115343B (zh) * | 2018-08-15 | 2023-09-22 | 中国电子科技集团公司第十六研究所 | 一种低温制冷机低温参数测量装置及其测量方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3584762B2 (ja) | 2004-11-04 |
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