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
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---|---|
JP3584762B2 (ja) | 2004-11-04 |
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