JPH07269966A - Cryogenic expansion apparatus - Google Patents
Cryogenic expansion apparatusInfo
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- JPH07269966A JPH07269966A JP6060694A JP6060694A JPH07269966A JP H07269966 A JPH07269966 A JP H07269966A JP 6060694 A JP6060694 A JP 6060694A JP 6060694 A JP6060694 A JP 6060694A JP H07269966 A JPH07269966 A JP H07269966A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は極低温膨張機に関する。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a cryogenic expander.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、極低温膨張機は、特開平３−１０
５１６２号公報に示されているように、ディスプレーサ
に粒状蓄冷材を内装し、この粒状蓄冷材の隙間にヘリウ
ムガスを流して蓄冷するようにしたものが知られてい
る。2. Description of the Related Art Conventionally, a cryogenic expander is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-10.
As disclosed in Japanese Patent No. 5162, there is known a displacer in which a granular regenerator material is incorporated, and helium gas is caused to flow in a gap between the granular regenerator materials for regenerator storage.
【０００３】そして、以上のように粒状蓄冷材を用いる
場合、前記ヘリウムガスの流通による揺さぶりや、熱膨
張により粒状蓄冷材間に隙間が生じて蓄冷材が移動し、
その移動時に蓄冷材相互が接触し合って摩擦熱が生じた
り、損傷したりし、また、摩擦熱に伴い能力が低下した
りするし、また、蓄冷材を粒状としているから、この粒
状蓄冷材自体や、破損により粒径が小さくなった蓄冷材
がディスプレーサの外部に流出したりするのであるが、
前記した従来の極低温膨張機では、図１０に示したよう
に、ディスプレーサＤに内装する粒状蓄冷材Ｃの低温側
と高温側との両側に、多数枚の金網Ｍを積層して配置す
ると共に、高温側のみに多孔の押え板Ｐを介して皿ばね
Ｓを配設し、この皿ばねＳによる押し付け力と、前記金
網Ｍを多数積層した構造によるばね性とにより、前記粒
状蓄冷材Ｃを前記ディスプレーサＤの充填内部に保持し
て、蓄熱材相互が移動し接触し合うのを防止し、かつ、
前記金網Ｍにより蓄冷材Ｃが外部に流出するのを防止し
ている。When the granular regenerator material is used as described above, the regenerator material moves due to a gap between the granular regenerator materials due to shaking or thermal expansion due to the flow of the helium gas,
During the movement, the regenerator materials come into contact with each other to generate frictional heat, which may be damaged, and the ability of the regenerator material to be deteriorated due to the frictional heat. The regenerator material whose grain size has become smaller due to damage itself may flow out of the displacer.
In the conventional cryogenic expander described above, as shown in FIG. 10, a large number of wire meshes M are stacked and arranged on both the low temperature side and the high temperature side of the granular regenerator material C installed in the displacer D. , The disc spring S is arranged only on the high temperature side through the porous pressing plate P, and the pressing force of the disc spring S and the spring property of the structure in which a large number of the wire nets M are laminated form the granular regenerator material C. It is held inside the filling of the displacer D to prevent the heat storage materials from moving and contacting each other, and
The wire mesh M prevents the regenerator material C from flowing out.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】所が、図１０に示した
従来の構成では、前記金網Ｍを多数枚積層して、前記蓄
冷材Ｃの充填内部両側に配置することにより、粒状蓄冷
材Ｃの流出を防止すると同時にばね性を与えて前記皿ば
ねＳと共に粒状蓄冷材を押付けて充填内部に保持するよ
うにしているから、この保持を有効にするためには多数
枚の金網Ｍが必要となりそれだけ構造が複雑となるし、
部品点数も増大して組付作業性も煩雑となってコスト高
になる問題があり、また、前記金網Ｍは、主として銅材
が用いられるが、銅材の比熱は、粒状蓄冷材Ｃに用いら
れる鉛材の比熱に比較して小さく、３０Ｋ付近で比熱ゼ
ロとなるため、３０Ｋ以下、例えば１０Ｋの極低温を得
るようにしたものにおいては、前記金網Ｍの積層体を収
容するスペースがデッドボリウムとなりそれだけ能力が
低下する問題もあった。In the conventional structure shown in FIG. 10, however, the granular regenerator material C is formed by stacking a large number of the wire meshes M and arranging them on both sides inside the filling of the regenerator material C. In order to effectively hold this, a large number of wire meshes M are necessary because the granular regenerator material is pressed together with the disc spring S to hold it inside the filling while preventing the outflow of the powder. The structure becomes complicated that much,
There is a problem that the number of parts is increased, the workability of assembling is complicated, and the cost is high. Further, although the wire mesh M is mainly made of copper material, the specific heat of the copper material is used as the granular regenerator material C. Since the specific heat is smaller than the specific heat of the lead material, and the specific heat becomes zero around 30K, in the case where an extremely low temperature of 30K or less, for example, 10K is obtained, the space for accommodating the laminated body of the wire mesh M has a dead volume. There was also a problem that the ability decreased to that extent.
【０００５】また、前記金網Ｍは、その外径を前記ディ
スプレーサＤの内径に合わせて精度よく仕上げて組付け
る必要があるから、高い仕上精度が要求されるし、仕上
精度によっては、ばね性が低下したり、蓄冷材の外部流
出がうまく防止できなかったりすることが生じ、それだ
け信頼性が悪くなる問題があった。Further, since the wire mesh M needs to be assembled by finishing the outer diameter of the wire mesh M with the inner diameter of the displacer D with high precision, high finishing precision is required, and depending on the finishing precision, springiness is required. There is a problem in that the reliability of the regenerator material deteriorates or the outflow of the regenerator material cannot be properly prevented.
【０００６】本発明の目的は、ディスプレーサ充填内部
への保持を有効にでき、かつ、ディスプレーサから外部
への蓄冷材の流出を有効に防止できながら、ディスプレ
ーサでのデッドボリウムを少なくし、その冷凍能力を向
上させ、その信頼性も向上できるようにする点にある。An object of the present invention is to effectively retain the displacer filled inside and to prevent the cold storage material from flowing out from the displacer to the outside, while reducing dead volume in the displacer and refrigerating capacity thereof. To improve the reliability of the product.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
め請求項１記載の発明は、ディスプレーサを備え、該デ
ィスプレーサに粒状蓄冷材３４を充填した極低温膨張機
において、前記ディスプレーサに、前記蓄冷材３４を押
さえ込むリティナ４０とこのリティナ４０を前記蓄冷材
３４の充填内部に押圧する弾性体５０とを内装すると共
に、前記リティナ４０を、少なくとも一つのガス通路４
２をもつリティナ本体４１と、このリティナ本体４１の
一側に位置し、前記蓄冷材３４に対接して押え込む多孔
の押え４３と前記リティナ本体４１のガス通路４２内に
充填する第２蓄冷材４４と、前記リティナ本体４１の他
側に位置し、前記第２蓄冷材４４を保持する多孔の閉鎖
板４５により構成したのである。In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a cryogenic expander comprising a displacer, and the displacer is filled with a granular regenerator material 34. A retainer 40 that presses down the material 34 and an elastic body 50 that presses the retainer 40 into the interior of the cold storage material 34 are provided, and the retainer 40 is connected to at least one gas passage 4
2. A retainer main body 41 having 2 and a second cold storage material which is located on one side of the retainer main body 41 and is a porous presser 43 which is pressed against the cool storage material 34 in contact with the cooler storage material 34 and a gas passage 42 of the retainer main body 41. 44 and a porous closing plate 45 that is located on the other side of the retainer main body 41 and holds the second regenerator material 44.
【０００８】また、請求項２記載の発明は、前記第２蓄
冷材４４を粒状蓄冷材３４の比熱以上の比熱をもつ素材
により形成したのであり、請求項３記載の発明は、前記
弾性体５０を板状ばねとし、リティナ４０とディスプレ
ーサの内側端面との間に介装したのである。The invention according to claim 2 is that the second regenerator material 44 is formed of a material having a specific heat which is higher than the specific heat of the granular regenerator material 34, and the invention according to claim 3 is the elastic body 50. Is a plate spring, and is interposed between the retainer 40 and the inner end surface of the displacer.
【０００９】また、請求項４記載の発明は、前記ディス
プレーサの内側端面に、内周面より径小とし、かつ、内
方に向って突出する伝熱突部５５を設け、弾性体５０を
コイルばねとして、この弾性体５０を、前記伝熱突部５
５とディスプレーサの内周面との隙間部５６に介装した
のであり、また、請求項５記載の発明は、前記リティナ
本体４１のヒートステーション側外周に、径小部５７を
設け、弾性体５０をコイルばねとして、この弾性体５０
を前記径小部５７の外周面とディスプレーサの内周面と
の隙間部５８に介装したのである。According to a fourth aspect of the invention, a heat transfer protrusion 55 having a diameter smaller than that of the inner peripheral surface and protruding inward is provided on the inner end surface of the displacer, and the elastic body 50 is coiled. As the spring, the elastic body 50 is used as the heat transfer protrusion 5.
5 and the inner peripheral surface of the displacer, and the elastic member 50 is provided with a small diameter portion 57 on the outer periphery of the retainer body 41 on the heat station side. Is used as a coil spring, and this elastic body 50
Is interposed in the gap 58 between the outer peripheral surface of the small diameter portion 57 and the inner peripheral surface of the displacer.
【００１０】更に、請求項６記載の発明は、前記リティ
ナ本体４１に複数のガス通路４２Ａ，４２Ｂを設けて粒
状蓄冷材３４の充填内部からディスプレーサにおけるガ
ス噴射孔４９へのガスの偏流を制御したのであり、ま
た、請求項７記載の発明は、前記ディスプレーサが横方
向に用いられるときにおいて下側に位置する下側ガス通
路４２Ｂの断面積を上側に位置する上側ガス通路４２Ａ
の断面積より小さくしたのである。Further, in the sixth aspect of the present invention, a plurality of gas passages 42A and 42B are provided in the retainer main body 41 to control the non-uniform flow of gas from the filling inside of the granular regenerator material 34 to the gas injection holes 49 in the displacer. According to the invention of claim 7, when the displacer is used in the lateral direction, the cross-sectional area of the lower gas passage 42B located on the lower side is set to the upper gas passage 42A located on the upper side.
It was smaller than the cross-sectional area of.
【００１１】[0011]
【作用】請求項１記載の発明では、粒状蓄冷材３４を内
装したディスプレーサに前記リティナ４０と前記弾性体
５０とを内装し、かつ、前記リティナ４０を、リティナ
本体４１に設けるガス通路４２内に第２蓄冷材４４を充
填して構成したから、前記ディスプレーサに内装する粒
状蓄冷材３４を安定して保持させられ、前記蓄冷材３４
が充填内部で動くのを防止できるのであって、その摩擦
発熱による能力低下や、前記蓄冷材３４の損傷も防止で
きるし、また、前記蓄冷材３４がディスプレーサからそ
の外部に流出するのも有効に防止できるのである。According to the invention of claim 1, the retainer 40 and the elastic body 50 are provided in a displacer in which the granular regenerator material 34 is provided, and the retainer 40 is provided in the gas passage 42 provided in the retainer main body 41. Since the second regenerator material 44 is filled, the granular regenerator material 34 contained in the displacer can be stably held.
Can be prevented from moving inside the filling, and the deterioration of capacity due to the frictional heat generation and damage to the regenerator material 34 can be prevented, and it is also effective that the regenerator material 34 flows out from the displacer to the outside. It can be prevented.
【００１２】その上、前記蓄冷材３４の外部流出を防止
する前記リティナ４０と、このリティナ４０を押圧して
前記蓄冷材３４の充填内部での動きを止める弾性体５０
を各別に設けると共に、前記リティナ４０に前記第２蓄
冷材４４を充填させたから、多数の金網Ｍを用いていた
従来例に比較してデッドボリウムを減少でき、冷凍能力
を向上できるのであり、また、構造も簡単にでき、ま
た、前記リティナ４０の外周面とディスプレーサの内周
面との寸法管理を考慮すれば良いだけであるから、加工
精度も簡単に向上でき、また、前記第２蓄冷材４４を充
填するリティナ本体４１と押え４３及び閉鎖板４５とを
セットにしてユニット化することによりディスプレーサ
への組付けも簡易なものとなり、全体として信頼性を向
上できるのである。Moreover, the retainer 40 for preventing the cold storage material 34 from flowing out and the elastic body 50 for pressing the retainer 40 to stop the movement of the cold storage material 34 inside the filling.
Since the retina 40 is filled with the second regenerator material 44, the dead volume can be reduced and the refrigerating capacity can be improved as compared with the conventional example in which a large number of wire nets M are used. The structure can be simplified, and since it is only necessary to consider the dimensional control of the outer peripheral surface of the retainer 40 and the inner peripheral surface of the displacer, the processing accuracy can be easily improved, and the second regenerator material can be easily manufactured. By assembling the retainer body 41 for filling 44 with the retainer 43 and the closing plate 45 as a unit, the assembly to the displacer can be simplified and the reliability can be improved as a whole.
【００１３】また、請求項２記載の発明では、前記第２
蓄冷材４４として、前記ディスプレーサに充填する粒状
蓄冷材３４の比熱と同等又はそれ以上の比熱をもつ素
材、例えば鉛材を用いたから、特に１０Ｋ以下の極低温
を得るものにおいて、冷凍能力を顕著に向上できるので
ある。According to a second aspect of the invention, the second
As the cold storage material 44, a material having a specific heat equal to or higher than the specific heat of the granular cold storage material 34 to be filled in the displacer, for example, a lead material, is used. It can be improved.
【００１４】また、請求項３記載の発明では、前記弾性
体５０を板状ばねとして、リティナ４０とディスプレー
サの内側端面との間に介装したから、前記弾性体５０の
介装スペースを小さくでき、デッドボリウムをより小さ
くでき、従って、その分冷凍能力を向上できるのであ
る。According to the third aspect of the invention, since the elastic body 50 is a plate-shaped spring and is interposed between the retainer 40 and the inner end surface of the displacer, the interposing space of the elastic body 50 can be reduced. The dead volume can be made smaller, and the refrigerating capacity can be improved accordingly.
【００１５】更に、請求項４記載の発明では、前記ディ
スプレーサの内側端面に、前記伝熱突起５５を設けて、
この突起５５とディスプレーサの内周面との隙間部５６
に弾性体５０を介装したから、前記弾性体５０としてコ
イルばねが用いられ、前記リティナ４０を押付けるに充
分な押付け力が得られながら、前記リティナ４０を前記
突起５５に近付けられ、この突起５５を介してディスプ
レーサの端部側に伝熱させられるから、デッドボリウム
をより少なくできるのである。Further, in the invention according to claim 4, the heat transfer projection 55 is provided on the inner end surface of the displacer,
A gap 56 between the projection 55 and the inner peripheral surface of the displacer
Since the elastic body 50 is interposed in the elastic body 50, a coil spring is used as the elastic body 50, and the retainer 40 is brought close to the protrusion 55 while a sufficient pressing force for pressing the retainer 40 is obtained. Since heat is transferred to the end side of the displacer via 55, the dead volume can be further reduced.
【００１６】また、請求項５記載の発明では、逆にリテ
ィナ本体４１に径小部５７を設けて、この径小部５７と
ディスプレーサの内周面との隙間部５８にコイルばねを
介装したから、前記弾性体５０としてコイルばねを用い
ながらリティナ４０の径小部５７を前記ディスプレーサ
８の内側端面に近付けられるのであって、請求項４記載
の発明と同様、デッドボリウムをより少なくできるので
ある。On the contrary, in the invention described in claim 5, the retainer body 41 is provided with the small diameter portion 57, and the coil spring is interposed in the gap portion 58 between the small diameter portion 57 and the inner peripheral surface of the displacer. Therefore, the small diameter portion 57 of the retainer 40 can be brought close to the inner end surface of the displacer 8 while using the coil spring as the elastic body 50, and the dead volume can be reduced as in the invention according to claim 4. .
【００１７】また、請求項６記載の発明は、前記リティ
ナ本体４１に複数のガス通路４２Ａ，４２Ｂを設けたか
ら、このガス通路４２Ａ，４２Ｂにより、ディスプレー
サにおける粒状蓄冷材３４の充填内部から、前記ディス
プレーサのガス噴射孔４９へ流れるガスの偏流を制御で
き、偏流による能力低下を防止できるのである。According to the sixth aspect of the present invention, since the plurality of gas passages 42A and 42B are provided in the retainer main body 41, the gas passages 42A and 42B allow the displacer to be filled from inside the filling of the granular regenerator material 34 in the displacer. It is possible to control the non-uniform flow of the gas flowing to the gas injection hole 49 and prevent the deterioration of the performance due to the non-uniform flow.
【００１８】また、請求項７記載の発明では、前記ディ
スプレーサが横方向に用いられるときにおいて、下側に
位置する下側ガス通路４２Ｂの断面積を上側に位置する
上側ガス通路４２Ａの断面積より小さくしたから、横向
きに用いられる場合でも、下向きに偏流するガス流れを
調整できて、その偏流を防止できるのである。Further, in the invention according to claim 7, when the displacer is used in the lateral direction, the cross-sectional area of the lower gas passage 42B located on the lower side is larger than the cross-sectional area of the upper gas passage 42A located on the upper side. Since it is made smaller, the gas flow that is biased downward can be adjusted even when used laterally, and the drift can be prevented.
【００１９】[0019]
【実施例】図１に示した極低温膨張機は、一側に第１ヒ
ートステーション１１をもった大径部と第２ヒートステ
ーション１２をもった小径部とから成る段付シリンダ１
の大径部内にスラックピストン２と第１ディスプレーサ
３とを往復動自由に内装すると共に、前記小径部内にカ
ップリング棒４及び互いに直交する連結ピン５，６から
成るユニバーサルジョイント７を介して前記第１ディス
プレーサ３と連結する第２ディスプレーサ８を内装し、
前記スラックピストン２の外周部と前記第１ディスプレ
ーサ３のスラックピストン側外周部及び前記第２ディス
プレーサ８の第１ディスプレーサ側外周部とに、それぞ
れピストンリング溝２ａ，３ａ，８ａを設けて、これら
ピストンリング溝２ａ，３ａ，８ａに、前記シリンダ１
の内周面に摺接するピストンリング１３，１４，１５を
介装し、前記シリンダ１内に、スラックピストン側空室
１６と前記第１ディスプレーサ３の高温側膨張空間１７
及び前記第２ディスプレーサ８の低温側膨張空間１８と
を気密状に形成した横置形２段の極低温膨張機である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The cryogenic expander shown in FIG. 1 is a stepped cylinder 1 having a large diameter portion having a first heat station 11 on one side and a small diameter portion having a second heat station 12 on one side.
The large diameter portion of the slack piston 2 and the first displacer 3 are reciprocally mounted inside, and the small diameter portion has a universal joint 7 formed of a coupling rod 4 and connecting pins 5 and 6 orthogonal to each other. The 2nd displacer 8 which connects with 1 displacer 3 is installed,
Piston ring grooves 2a, 3a, 8a are provided in the outer peripheral portion of the slack piston 2, the outer peripheral portion of the first displacer 3 on the slack piston side, and the outer peripheral portion of the second displacer 8 on the first displacer side, respectively, and these pistons are provided. The cylinder 1 is inserted into the ring grooves 2a, 3a, 8a.
Piston rings 13, 14 and 15 which are slidably contacting the inner peripheral surface of the slack piston side vacant chamber 16 and the high temperature side expansion space 17 of the first displacer 3 in the cylinder 1.
And a low temperature side expansion space 18 of the second displacer 8 in an airtight manner.
【００２０】尚、前記シリンダ１のスラックピストン側
には、モ−タ１９と、このモータ１９の駆動で高圧ガス
通路２０と低圧ガス通路２１とを切換える切換弁２２
と、前記スラックピストン２に高圧ガスを導入したり、
前記スラックピストン２から低圧ガスを排出したりする
給排通路２３をもつ通路体２４とを備えた切換弁装置２
５を設けており、この切換弁装置２５の高圧ガス通路２
０の入口部及び低圧ガス通路２１の出口部には、図示し
ていないが例えばヘリウム圧縮ユニットから延びる高圧
ガス管２６及び低圧ガス管２７を接続するようにしてい
る。On the slack piston side of the cylinder 1, a motor 19 and a switching valve 22 for switching between a high pressure gas passage 20 and a low pressure gas passage 21 by driving the motor 19 are provided.
And introducing high-pressure gas into the slack piston 2,
A switching valve device 2 including a passage body 24 having a supply / discharge passage 23 for discharging low-pressure gas from the slack piston 2.
5 is provided, and the high pressure gas passage 2 of the switching valve device 25 is provided.
Although not shown, a high pressure gas pipe 26 and a low pressure gas pipe 27 extending from, for example, a helium compression unit are connected to the inlet portion of 0 and the outlet portion of the low pressure gas passage 21.
【００２１】また、前記切換弁装置２５には、中間圧室
２８を設けて、この中間圧室２８を、オリフィス２９を
介して前記スラックピストン２の背面室３０に連通さ
せ、この背面室３０を中間圧力に保持するようにしてい
る。An intermediate pressure chamber 28 is provided in the switching valve device 25, and the intermediate pressure chamber 28 is communicated with a back chamber 30 of the slack piston 2 through an orifice 29. It is kept at an intermediate pressure.
【００２２】また、前記第１ディスプレーサ３の内部に
は多孔の仕切材３１を設け、高温側、即ち、スラックピ
ストン側には銅メッシュから成る蓄冷材３２を、また、
低温側、即ち、第１ヒートステーション側には粒状鉛材
から成る蓄冷材３３を内装すると共に、前記第２ディス
プレーサ８の内部には、粒状鉛材から成る蓄冷材３４を
内装しており、また、前記第１ディスプレーサ３の背面
側、即ち、スラックピストン側には、前記スラックピス
トン２に係合する連動ピン３５を設けている。Further, a porous partition member 31 is provided inside the first displacer 3, and a regenerator material 32 made of copper mesh on the high temperature side, that is, the slack piston side,
On the low temperature side, that is, on the side of the first heat station, the regenerator material 33 made of granular lead material is installed, and inside the second displacer 8, the regenerator material 34 made of granular lead material is installed. An interlocking pin 35 that engages with the slack piston 2 is provided on the back surface side of the first displacer 3, that is, on the slack piston side.
【００２３】更に、前記ピストンリング１３，１４，１
５は、主としてフロン系樹脂（ＰＴＦＥ）から成り、前
記スラックピストン２及び第１ディスプレーサ３の外周
に設けるピストンリング１３，１４の背面には、これら
ピストンリング１３，１４をバックアップするＯリング
から成るバックアップリング３６，３７を設けると共
に、第２ディスプレーサ３の外周に設けるピストンリン
グ１５の背面には、このピストンリングをバックアップ
するコイルばねから成るバックアップリング３８を設け
ており、これらバックアップリング３６，３７，３８に
より前記各ピストンリング１３，１４，１５を前記シリ
ンダ１の内周面に対するシール性を高めている。Further, the piston rings 13, 14, 1
Reference numeral 5 is a fluorocarbon resin (PTFE) mainly, and on the back surface of the piston rings 13 and 14 provided on the outer circumferences of the slack piston 2 and the first displacer 3, a backup consisting of O rings for backing up these piston rings 13 and 14 is provided. In addition to providing the rings 36 and 37, a backup ring 38 formed of a coil spring that backs up the piston ring 15 is provided on the back surface of the piston ring 15 provided on the outer circumference of the second displacer 3. Thus, the sealing performance of the piston rings 13, 14, 15 with respect to the inner peripheral surface of the cylinder 1 is improved.
【００２４】しかして、図１，２に示した第１実施例
は、粒状蓄冷材３３を内装した前記第１ディスプレーサ
３の低温側と、粒状蓄冷材３４を内装した前記第２ディ
スプレーサ８の低圧側と高圧側とに、前記蓄冷材３３，
３４をその充填内部に押し込むリティナ４０とこのリテ
ィナ４０を前記充填内部に向かって押圧するコイルばね
から成る弾性体５０とを内装すると共に前記リティナ４
０を、筒状で内部に１つのガス通路４２を設けたリティ
ナ本体４１と、このリティナ本体４１の一側に位置し、
前記蓄冷材３３，３４に対接して、該蓄冷材３３，３４
を充填内部の方向に抑え込む多孔板から成る押え４３
と、前記リティナ本体４１のガス通路４２内に充填する
第２蓄冷材４４と、前記リティナ本体４１の他側に位置
し、前記第２蓄冷材４４を保持する多孔の閉鎖板４５と
により構成したのである。In the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the low pressure side of the first displacer 3 having the granular regenerator material 33 and the low pressure of the second displacer 8 having the granular regenerator material 34 therein. The regenerator material 33,
A retainer 40 for pushing 34 into the inside of the filling and an elastic body 50 composed of a coil spring for pushing the retainer 40 toward the inside of the filling are provided inside and the retainer 4 is provided.
0 is located on one side of the retainer main body 41 which is cylindrical and has one gas passage 42 provided therein,
The cool storage material 33, 34 is contacted with the cool storage material 33, 34
Presser 43 consisting of a perforated plate that holds the inside of the filling
And a second regenerator material 44 filled in the gas passage 42 of the retainer main body 41, and a porous closing plate 45 located on the other side of the retainer main body 41 and holding the second regenerator material 44. Of.
【００２５】更に詳記すると、前記第１及び第２ディス
プレーサ３，８の低温側端部には、プラグ４６，４７を
嵌合固定すると共に、このプラグ４６，４７の内側端面
に、前記各ディスプレーサ３，８の低温側端部側面に開
口するガス噴射孔４８，４９に連通する十字状の連通溝
５１，５２を設けており、これらプラグ４６，４７の内
側端面に、コイルばねから成る前記弾性体５０を受止め
るようにし、前記リティナ４０を通過して流れる高圧ガ
スを前記連通溝５１，５２からガス噴射孔４８，４９を
介して前記各膨張空間１７，１８に噴射でき、また、前
記各膨張空間１７，１８から膨張して低圧となる低圧ガ
スを流通できるようにしている。More specifically, plugs 46 and 47 are fitted and fixed to the low temperature side end portions of the first and second displacers 3 and 8, and the displacers are respectively attached to the inner end surfaces of the plugs 46 and 47. Cross-shaped communication grooves 51, 52 communicating with the gas injection holes 48, 49 opening on the side surfaces of the low temperature side end portions of 3, 8 are provided. The inner end surfaces of these plugs 46, 47 have the elasticity formed of a coil spring. The body 50 can be received, and the high-pressure gas flowing through the retainer 40 can be injected from the communication grooves 51, 52 into the expansion spaces 17, 18 via the gas injection holes 48, 49. Low-pressure gas that expands to a low pressure from the expansion spaces 17 and 18 is allowed to flow.
【００２６】また、以上の構成において、前記押え４３
は、リティナ本体４１と一体に形成してもよいが、図３
に示したように、比熱の小さい金属素材から成る多孔板
により形成し、この多孔板と粒状蓄冷材３３，３４の粒
径より小さい多数のガス孔をもつ金属製スクリーン５３
を併用するのが好ましい。また、前記閉鎖板４５は比熱
の小さい金属素材により形成するのであって、前記押え
４３と同様金属性スクリーン５４を併用するのが好まし
い。尚、前記スクリーン５３，５４を併用しない場合、
前記押え４３及び閉鎖板４５のガス孔は、粒状蓄冷材３
３，３４の粒径より小さい細孔とするのである。Further, in the above structure, the presser 43
May be formed integrally with the retainer main body 41, but FIG.
As shown in FIG. 5, a metal screen 53 is formed of a perforated plate made of a metal material having a small specific heat and has a large number of gas holes smaller than the particle diameters of the perforated plate and the granular regenerator materials 33 and 34.
Is preferably used in combination. Further, since the closing plate 45 is formed of a metal material having a small specific heat, it is preferable to use the metallic screen 54 together with the pressing plate 43. If the screens 53 and 54 are not used together,
The gas holes of the retainer 43 and the closing plate 45 are formed by the granular regenerator material 3.
The pores are smaller than the particle size of 3,34.
【００２７】また、前記押え４３及び閉鎖板４５は、分
離可能に積層してもよいが、前記リティナ本体４１にハ
ンダ付け等により固定するのが好ましく、斯くすること
でリティナ４０をユニット化でき、従って、前記ディス
プレーサ３，８への組付けを容易に行える。The presser 43 and the closing plate 45 may be laminated in a separable manner, but it is preferable to fix them to the main body 41 of the retainer by soldering or the like so that the retainer 40 can be unitized, Therefore, the displacer 3, 8 can be easily assembled.
【００２８】また、前記リティナ本体４１のガス通路４
２に充填する前記第２蓄冷材４４は、前記ディスプレー
サ３，８に充填する粒状蓄冷材３３，３４の体積比熱と
同等かそれ以下の体積比熱をもつ素材、例えば鉛又は希
土類元素と、ニッケル、コバルト、銅の少なくとも１種
との合金（Er3Ni,ErNi,Er3Co等）を用いるのであり、ま
た、形状は粒状又は繊維状或はスクリーン状として前記
ガス通路４２に充填するのであって、前記素材から成る
第２蓄冷材４４を用いることにより、特に１０Ｋ以下の
極低温を得るものにおいてその蓄冷効率を向上でき、冷
凍能力の向上を顕著にできるのである。Further, the gas passage 4 of the retainer main body 41
The second regenerator material 44 to be filled in 2 is a material having a volume specific heat equal to or less than the volume specific heat of the granular regenerator materials 33, 34 to be filled in the displacers 3, 8 such as lead or rare earth element and nickel, An alloy of at least one of cobalt and copper (Er 3 Ni, ErNi, Er 3 Co, etc.) is used, and the gas passage 42 is filled in the form of granules, fibers or screens. By using the second regenerator material 44 made of the above-mentioned material, the regenerator efficiency can be improved and the refrigerating capacity can be remarkably improved especially in the case of obtaining a cryogenic temperature of 10 K or less.
【００２９】以上の構成において、前記切換弁２２を切
換えて高圧ガスを導入させると、この高圧ガスはスラッ
クピストン２を介して前記スラックピストン側空室１６
に入ると共に前記蓄冷材３２，３３を内装した第１ディ
スプレーサ３に流入し、前記スラックピストン側空室１
６への高圧ガスの導入により前記スラックピストン側空
室１６と、背面室３０との間に生ずる差圧で、前記スラ
ックピストン２が切換弁装置側に往動し、この往動に伴
い前記第１及び第２ディスプレーサ３，８が所定の時間
遅れで追従して往動するのである。そして、この往動
時、前記第１ディスプレーサ３に導入された高圧ガス
が、前記蓄冷材３２，３３を経てガス噴射孔４８から前
記高温側膨張空間１７に排出され、前記第１ヒートステ
ーション１１を冷却すると共に、前記膨張空間１７から
前記第２ディスプレーサ８に導入され、該第２ディスプ
レーサ８に内装した蓄冷材３４を経て、ガス噴射孔４９
から前記低温側膨張空間１８に排出され、前記第２ヒー
トステーション１２を冷却するのである。In the above structure, when the switching valve 22 is switched to introduce the high-pressure gas, the high-pressure gas passes through the slack piston 2 and the slack piston side empty chamber 16
In addition, it flows into the first displacer 3 in which the regenerator materials 32 and 33 are installed, and the slack piston side vacant chamber 1
Due to the pressure difference between the slack piston side empty chamber 16 and the back chamber 30 caused by the introduction of high-pressure gas into the slack piston 6, the slack piston 2 moves forward to the switching valve device side, and with this forward movement, the first The first and second displacers 3 and 8 follow each other with a predetermined time delay and move forward. Then, at the time of this forward movement, the high-pressure gas introduced into the first displacer 3 is discharged from the gas injection holes 48 into the high temperature side expansion space 17 via the regenerator materials 32 and 33, and the first heat station 11 is discharged. While cooling, it is introduced into the second displacer 8 from the expansion space 17, and passes through the regenerator material 34 installed in the second displacer 8 and then through the gas injection hole 49.
Is discharged from the low temperature side expansion space 18 to cool the second heat station 12.
【００３０】また、前記切換弁２２が切換えられ、前記
スラックピストン側空室１６が低圧通路２７に連通する
と、前記各膨張空間１７，１８に導入された高圧ガスは
膨張しながら排出され、前記蓄冷材３４及び３２，３３
を冷却するのであり、また、前記スラックピストン２の
低圧通路２７への連通による圧力低下で、前記スラック
ピストン側空室１６と背面室３０との間に差圧が生じ、
この差圧により前記スラックピストン２及び第１及び第
２ディスプレーサ３，８が復動し、前記各膨張空間１
７，１８のガスが強制的に排出されるのである。When the switching valve 22 is switched and the slack piston side empty chamber 16 communicates with the low pressure passage 27, the high pressure gas introduced into each of the expansion spaces 17 and 18 is discharged while expanding, and the cold storage is performed. Material 34 and 32, 33
In addition, the pressure drop due to the communication of the slack piston 2 with the low pressure passage 27 causes a pressure difference between the slack piston side empty chamber 16 and the back chamber 30,
The differential pressure causes the slack piston 2 and the first and second displacers 3 and 8 to move back, so that the expansion spaces 1
The gas of 7,18 is forcibly discharged.
【００３１】従って、以上の高圧ガス導入と低圧ガス排
出とを繰り返すことにより、前記蓄冷材３２，３３及び
３４の温度が低くなり、前記第１ヒートステーション１
１が例えば５０〜８０Ｋの極低温に、また、第２ヒート
ステーション１２が例えば１０Ｋ〜１５Ｋの極低温に冷
却されるのである。Therefore, by repeating the introduction of the high pressure gas and the discharge of the low pressure gas as described above, the temperature of the regenerator materials 32, 33 and 34 becomes low, and the first heat station 1
1 is cooled to an extremely low temperature of, for example, 50 to 80K, and the second heat station 12 is cooled to an extremely low temperature of, for example, 10K to 15K.
【００３２】しかして、以上の運転時、前記ディスプレ
ーサ３，８に内装する粒状蓄冷材３３，３４にはヘリウ
ムガスが双方向に流れて前記粒状蓄冷材３３，３４が揺
さぶられたり、高圧ガスと低圧ガスとの給排に伴う温度
変化で熱膨張が生じたりして、前記蓄冷材３３，３４の
相互間に隙間が生ずることがあっても、前記蓄冷材３
３，３４は前記リティナ４０を介して弾性体５０により
充填内部に押し付けられるから、前記蓄冷材３３，３４
が動いたりすることなく安定よく保持させられるのであ
る。During the above operation, however, helium gas flows in both directions in the granular regenerator materials 33, 34 installed in the displacers 3, 8 to shake the granular regenerator materials 33, 34, or to generate high pressure gas. Even if there is a gap between the regenerator materials 33 and 34 due to thermal expansion caused by a temperature change accompanying supply and discharge with the low-pressure gas, the regenerator material 3
3, 34 are pressed into the inside of the filling by the elastic body 50 via the retainer 40.
It can be held stably without moving.
【００３３】従って、前記蓄冷材３３，３４が動いて摩
擦発熱が発生したり、衝突により損傷したりするのを防
止でき、摩擦発熱による冷凍能力の低下を防止できるの
であり、しかも、前記リティナ４０により前記蓄冷材３
３，３４が外部に流出することも有効に防止できるので
ある。Therefore, it is possible to prevent the regenerator materials 33 and 34 from moving to cause frictional heat generation or damage due to collision, and it is possible to prevent deterioration of the refrigerating capacity due to frictional heat generation. By the regenerator material 3
It is possible to effectively prevent the outflow of 3, 34 to the outside.
【００３４】その上、前記蓄冷材３３，３４の外部流出
を防止する前記リティナ４０と、このリティナ４０を押
圧して前記蓄冷材３３，３４の充填内部での動きを止め
る弾性体５０を各別に設けると共に、前記リティナ４０
に前記第２蓄冷材４４を充填させたから、多数の金網を
用いていた従来例に比較してデッドボリウムを減少で
き、冷凍能力を向上出来るのであり、また、構造も簡単
にでき、また、前記リティナ４０の外周面とシリンダ１
の内周面との寸法管理を考慮すれば良いだけであるか
ら、加工精度も簡単に向上でき、また、前記第２蓄冷材
４４を充填するリティナ本体４１と押え４３及び閉鎖板
４５とをセットにしてユニット化することによりディス
プレーサ３，８への組付けも簡易なものとなり、全体と
して信頼性を向上できるのである。In addition, the retainer 40 for preventing the cold storage materials 33, 34 from flowing out to the outside and the elastic body 50 for pressing the retainer 40 to stop the movement of the cold storage materials 33, 34 inside the filling are separately provided. Provided and the Retina 40
Since the second regenerator material 44 is filled in, the dead volume can be reduced and the refrigerating capacity can be improved as compared with the conventional example in which a large number of wire nets are used, and the structure can be simplified. Outer peripheral surface of retainer 40 and cylinder 1
Since it is only necessary to consider the dimensional control with the inner peripheral surface of the, the processing accuracy can be easily improved, and the retainer body 41 for filling the second regenerator material 44, the retainer 43 and the closing plate 45 are set. As a result of being unitized, the assembling to the displacers 3 and 8 becomes simple and the reliability as a whole can be improved.
【００３５】次に本発明の第２実施例を図４に基づいて
説明する。図４に示した第２実施例では、前記ディスプ
レーサ８の低温側端部に嵌合固定するプラグ４７に、前
記ディスプレーサ８の内周面より小径とし、かつ、内方
に向かって突出する伝熱突起５５を設け、この突起５５
の外周面とディスプレーサ８の内周面との間の隙間部５
６にコイルばねから成る前記弾性体５０を介装したので
ある。従って、第２実施例によれば、前記リティナ４０
と前記ディスプレーサ８の低温側端面、つまり、前記プ
ラグ４６の内側端面との間のデッドボリウムを第１実施
例に比較して小さくできるのである。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the second embodiment shown in FIG. 4, the plug 47 fitted and fixed to the low temperature side end of the displacer 8 has a smaller diameter than the inner peripheral surface of the displacer 8 and the heat transfer protruding inward. Protrusion 55 is provided, and this protrusion 55
5 between the outer peripheral surface of the and the inner peripheral surface of the displacer 8
6 has the elastic body 50 formed of a coil spring interposed therein. Therefore, according to the second embodiment, the retainer 40
The dead volume between the low temperature side end surface of the displacer 8, that is, the inner end surface of the plug 46 can be made smaller than in the first embodiment.
【００３６】即ち、前記リティナ４０の閉鎖板４５は、
弾性体５０の押し付けで前記プラグ４７の内側端面に対
し離れることになるが、この離反隙間は第１実施例に比
較して遥かに小さくできると共に、前記弾性体５０の介
装スペースには前記伝熱突起５５が突入し、この突起５
５を介して冷却熱をヒートステーション１２に伝熱させ
られることになり、この結果、第１実施例に比較して前
記リティナ４０及び弾性体５０の介装部分からヒートス
テーション１２への伝熱効率をより向上させられ、デッ
ドボリウムによる能力低下を少なくできるのであって、
特に１０Ｋ以下の極低温を得るようにした前記第２ディ
スプレーサ８においてその冷凍能力の向上を顕著にでき
るのである。尚、第１実施例で説明したように第１ディ
スプレーサ３に前記した粒状蓄冷材３３を用いる場合、
第２実施例の構成を、この第１ディスプレーサ８の低温
側端部に嵌合固定する前記プラグ４６に適用できること
は云うまでもない。That is, the closing plate 45 of the retainer 40 is
When the elastic body 50 is pressed, it is separated from the inner end surface of the plug 47, but this separation gap can be made much smaller than in the first embodiment, and the transmission space is inserted in the elastic body 50. The thermal projection 55 rushes in, and this projection 5
The cooling heat can be transferred to the heat station 12 via the heat transfer member 5, and as a result, the heat transfer efficiency from the interposed portion of the retainer 40 and the elastic body 50 to the heat station 12 can be improved as compared with the first embodiment. It can be further improved, and the decrease in capacity due to dead volume can be reduced,
In particular, the refrigerating capacity of the second displacer 8 designed to obtain a cryogenic temperature of 10 K or less can be remarkably improved. When the granular cool storage material 33 is used for the first displacer 3 as described in the first embodiment,
It goes without saying that the structure of the second embodiment can be applied to the plug 46 fitted and fixed to the low temperature side end of the first displacer 8.
【００３７】また、第２実施例における前記プラグ４
６，４７には前記した連通溝５１，５２を設けていない
が、前記リティナ４０を通過した高圧ガスは、前記弾性
体５０の介装スペースから前記ガス噴射孔４８，４９を
経て前記各膨張空間１７，１８に噴射させられるし、膨
張により低圧となった低圧ガスを前記各ディスプレーサ
３，８の内部に流出させられるのである。Also, the plug 4 in the second embodiment.
Although the communication grooves 51 and 52 described above are not provided in the reference numerals 6 and 47, the high pressure gas that has passed through the retainer 40 passes through the gas injection holes 48 and 49 from the interposing space of the elastic body 50 and the expansion spaces. The low-pressure gas that has been injected into 17, 18 and has a low pressure due to expansion can flow out into each of the displacers 3, 8.
【００３８】次に第３実施例を図５に基づいて説明す
る。この第３実施例は、第２実施例と同様、コイルばね
から成る弾性体５０の介装スペースを確保し、デッドボ
リウムを少なくできるようにしたもので、前記リティナ
本体４１のヒートステーション側外周に径小部５７を設
け、この径小部５７の外周面とディスプレーサ８の内周
面との隙間部５８にコイルばねから成る弾性体５０を介
装したものである。この場合も前記リティナ４０に充填
する第２蓄冷材４４を、前記プラグ４７の内側端面に近
付けられるから、第２実施例と同様、デッドボリウムを
少なくでき、それだけ冷凍能力を向上できるのである。Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. Similar to the second embodiment, the third embodiment secures an interposing space for the elastic body 50 made of a coil spring so that dead volume can be reduced. A small diameter portion 57 is provided, and an elastic body 50 composed of a coil spring is interposed in a gap 58 between the outer peripheral surface of the small diameter portion 57 and the inner peripheral surface of the displacer 8. Also in this case, the second regenerator material 44 with which the retainer 40 is filled can be brought close to the inner end surface of the plug 47, so that the dead volume can be reduced and the refrigerating capacity can be improved correspondingly, as in the second embodiment.
【００３９】更に、第４実施例を図６，７に基づいて説
明する。この第４実施例は、弾性体５０として板状ばね
を用いたもので、図６では、波座金を、また、図７では
断面Ｃ形とした板ばねを用い、これら波座金又はＣ形板
ばねから成る弾性体５０を、前記リティナ４０の閉鎖板
４５と前記プラグ４６の内側端面との間に介装したので
ある。この第４実施例では、第１実施例のコイルばねに
比較してその介装スペースを小さくできるから、それだ
け前記リティナ４０に充填する第２蓄冷材４４を前記プ
ラグ４７の内側端面に近付けられ、従って、デッドボリ
ウムを少なくでき、冷凍能力を向上させ得るのである。Further, a fourth embodiment will be described with reference to FIGS. In the fourth embodiment, a plate spring is used as the elastic body 50. In FIG. 6, a wave washer is used, and in FIG. 7, a plate spring having a C-shaped cross section is used. The elastic body 50 made of a spring is interposed between the closing plate 45 of the retainer 40 and the inner end surface of the plug 46. In the fourth embodiment, the insertion space can be made smaller than that of the coil spring of the first embodiment. Therefore, the second regenerator material 44 filling the retainer 40 can be brought closer to the inner end surface of the plug 47. Therefore, the dead volume can be reduced and the refrigerating capacity can be improved.
【００４０】尚、板状ばねは、前記波座金や断面Ｃ形の
板ばねが好ましいが、その他中心部を貫通させた皿形ば
ねでもよい。The plate spring is preferably the above-mentioned wave washer or a plate spring having a C-shaped cross section, but it may be a disc spring having its central portion penetrated.
【００４１】また、以上の実施例では、前記ディスプレ
ーサ８の高温側に設ける弾性体５０を何れも低温側に設
ける弾性体５０の構成と同じものを用いたが、第１乃至
第３実施例において高温側に設けるコイルばねから成る
弾性体５０を第４実施例の板状ばねとしてもよいし、ま
た、逆に第４実施例において高温側に設ける板状ばねか
ら成る弾性体５０をコイルばねとしてもよいのであっ
て、各実施例の組合わせは自由である。また、何れの実
施例も高温側に前記リティナ４０を用いたが、この高温
側は図１０に示した従来例のように構成してもよい。Further, in the above embodiments, the elastic body 50 provided on the high temperature side of the displacer 8 has the same structure as the elastic body 50 provided on the low temperature side, but in the first to third embodiments. The elastic body 50 formed of a coil spring provided on the high temperature side may be the plate spring of the fourth embodiment, or conversely, the elastic body 50 formed of a plate spring provided on the high temperature side of the fourth embodiment may be a coil spring. However, the combination of each embodiment is free. Further, in each of the embodiments, the retainer 40 is used on the high temperature side, but this high temperature side may be configured as in the conventional example shown in FIG.
【００４２】更に図５乃至図７に示した第３及び第４実
施例も第２実施例と同様、第１ディスプレーサ３の低温
側に適用できることは云うまでもないが、この第１ディ
スプレーサ３に前記粒状蓄冷材３３を用いない場合、つ
まり、銅メッシュから成る蓄冷材とする場合、前記リテ
ィナ４０の使用は不要となる。Needless to say, the third and fourth embodiments shown in FIGS. 5 to 7 can be applied to the low temperature side of the first displacer 3 as well as the second embodiment. When the granular regenerator material 33 is not used, that is, when the regenerator material is made of a copper mesh, it is not necessary to use the retainer 40.
【００４３】最後に第５実施例を図８，９に基づいて説
明する。この第５実施例は、前記リティナ本体４１に複
数（図８，９では４個）のガス通路４２Ａ，４２Ｂ，４
２Ｃ，４２Ｄを設けて、前記ディスプレーサ３，８にお
ける粒状蓄冷材３３，３４の充填内部からこれら各ディ
スプレーサ３，８のガス噴射孔４８，４９への高圧ガス
の偏流を制御するようにしたのである。Finally, a fifth embodiment will be described with reference to FIGS. In the fifth embodiment, a plurality (four in FIGS. 8 and 9) of gas passages 42A, 42B, 4 are provided in the retainer body 41.
2C and 42D are provided to control the uneven flow of the high pressure gas from the inside of the filling of the granular regenerator material 33 and 34 in the displacer 3 and 8 to the gas injection holes 48 and 49 of each displacer 3 and 8. .
【００４４】即ち、前記ディスプレーサ３，８の内部か
らガス噴射孔４８，４９への高圧ガスの流れは均等でな
く偏流が生じ、特に、前記シリンダ１を横置きとし、各
ディスプレーサ３，８が横向きに用いる場合には、下側
により多く流れる偏流が生ずるのであるが、この偏流
は、前記リティナ本体４１に設ける複数のガス通路４２
Ａ〜４２Ｄにより制御できる。また、シリンダ１を横置
きにする場合、横向きに用いられるディスプレーサ３，
８において下側に位置する下側ガス通路４２Ｂの断面積
を、上側に位置するガス通路４２Ａの断面積より小さく
するのである。That is, the flow of the high-pressure gas from the inside of the displacers 3, 8 to the gas injection holes 48, 49 is not uniform and a nonuniform flow is generated. Particularly, the cylinder 1 is placed horizontally and each displacer 3, 8 is turned sideways. In the case of use in the above, a large amount of non-uniform flow is generated in the lower side. This non-uniform flow is generated by the plurality of gas passages 42 provided in the retainer body 41.
It can be controlled by A to 42D. Also, when the cylinder 1 is placed horizontally, the displacer 3, which is used in the horizontal direction, is used.
In Fig. 8, the cross-sectional area of the lower gas passage 42B located on the lower side is smaller than the cross-sectional area of the gas passage 42A located on the upper side.
【００４５】斯くすることで、粒状蓄冷材３３，３４を
通過した高圧ガスの流れが下向きに変向されても、下側
ガス通路４２Ｂの流量を抑制できるから、各ガス噴射孔
４８，４９から膨張空間１７，１８に噴射する高圧ガス
の噴射流れをほゞ均等にできるのである。By doing so, even if the flow of the high-pressure gas passing through the granular regenerator material 33, 34 is turned downward, the flow rate of the lower gas passage 42B can be suppressed, so that the gas injection holes 48, 49 The injection flow of the high-pressure gas injected into the expansion spaces 17 and 18 can be made almost uniform.
【００４６】尚、前記ガス通路４２Ａ〜４２Ｄは、前記
ガス噴射孔４８，４９の開口位置に対応して設けるのが
好ましいが、多少のずれは差し支えないし、また、前記
ガス通路４２Ａ〜４２Ｄは４個としたが、２個でもよい
し、また、４個より多い複数個としてもよい。It is preferable that the gas passages 42A to 42D are provided corresponding to the opening positions of the gas injection holes 48 and 49, but there may be some misalignment, and the gas passages 42A to 42D have four positions. However, the number may be two or may be more than four.
【００４７】[0047]
【発明の効果】請求項１記載の発明では、粒状蓄冷材３
４を内装したディスプレーサに前記リティナ４０と前記
弾性体５０とを内装し、かつ、前記リティナ４０を、リ
ティナ本体４１に設けるガス通路４２内に第２蓄冷材４
４を充填して構成したから、前記ディスプレーサに内装
する粒状蓄冷材３４を安定して保持させられ、前記蓄冷
材３４が充填内部で動くのを防止できるのであって、そ
の摩擦発熱による能力低下や、前記蓄冷材３４の損傷も
防止できるし、また、前記蓄冷材３４がディスプレーサ
からその外部に流出するのも有効に防止できるのであ
る。According to the invention of claim 1, the granular regenerator material 3 is used.
The retainer 40 and the elastic body 50 are provided in a displacer in which the second cool storage material 4 is provided in a gas passage 42 provided in a main body 41 of the retainer.
4, the granular regenerator material 34 contained in the displacer can be stably held, and the regenerator material 34 can be prevented from moving inside the filling, and the ability of the regenerator material 34 is reduced due to frictional heat generation. The damage to the regenerator material 34 can be prevented, and the regenerator material 34 can be effectively prevented from flowing out of the displacer.
【００４８】その上、前記蓄冷材３４の外部流出を防止
する前記リティナ４０と、このリティナ４０を押圧して
前記蓄冷材３４の充填内部での動きを止める弾性体５０
を各別に設けると共に、前記リティナ４０に前記第２蓄
冷材４４を充填させたから、多数の金網Ｍを用いていた
従来例に比較してデッドボリウムを減少でき、冷凍能力
を向上できるのであり、また、構造も簡単にでき、ま
た、前記リティナ４０の外周面とディスプレーサの内周
面との寸法管理を考慮すれば良いだけであるから、加工
精度も簡単に向上でき、また、前記第２蓄冷材４４を充
填するリティナ本体４１と押え４３及び閉鎖板４５とを
セットにしてユニット化することによりディスプレーサ
への組付けも簡易なものとなり、全体として信頼性を向
上できるのである。In addition, the retainer 40 for preventing the cold storage material 34 from flowing out and the elastic body 50 for pressing the retainer 40 to stop the movement of the cold storage material 34 inside the filling.
Since the retina 40 is filled with the second regenerator material 44, the dead volume can be reduced and the refrigerating capacity can be improved as compared with the conventional example in which a large number of wire nets M are used. The structure can be simplified, and since it is only necessary to consider the dimensional control of the outer peripheral surface of the retainer 40 and the inner peripheral surface of the displacer, the processing accuracy can be easily improved, and the second regenerator material can be easily manufactured. By assembling the retainer body 41 for filling 44 with the retainer 43 and the closing plate 45 as a unit, the assembly to the displacer can be simplified and the reliability can be improved as a whole.
【００４９】また、請求項２記載の発明では、前記第２
蓄冷材４４として、前記ディスプレーサに充填する粒状
蓄冷材３４の比熱と同等又はそれ以上の比熱をもつ素
材、例えば鉛材を用いたから、特に１０Ｋ以下の極低温
を得るものにおいて、冷凍能力を顕著に向上できるので
ある。According to the second aspect of the invention, the second
As the cold storage material 44, a material having a specific heat equal to or higher than the specific heat of the granular cold storage material 34 to be filled in the displacer, for example, a lead material, is used. It can be improved.
【００５０】また、請求項３記載の発明では、前記弾性
体５０を板状ばねとして、リティナ４０とディスプレー
サの内側端面との間に介装したから、前記弾性体５０の
介装スペースを小さくでき、デッドボリウムをより小さ
くでき、従って、その分冷凍能力を向上できるのであ
る。According to the third aspect of the invention, since the elastic body 50 is a plate-shaped spring and is interposed between the retainer 40 and the inner end surface of the displacer, the interposing space of the elastic body 50 can be reduced. The dead volume can be made smaller, and the refrigerating capacity can be improved accordingly.
【００５１】更に、請求項４記載の発明では、前記ディ
スプレーサの内側端面に、前記伝熱突起５５を設けて、
この突起５５とディスプレーサの内周面との隙間部５６
に弾性体５０を介装したから、前記弾性体５０としてコ
イルばねが用いられ、前記リティナ４０を押付けるに充
分な押付け力が得られながら、前記リティナ４０を前記
突起５５に近付けられ、この突起５５を介してディスプ
レーサの端部側に伝熱させられるから、デッドボリウム
をより少なくできるのである。Further, in the invention according to claim 4, the heat transfer protrusion 55 is provided on the inner end surface of the displacer,
A gap 56 between the projection 55 and the inner peripheral surface of the displacer
Since the elastic body 50 is interposed in the elastic body 50, a coil spring is used as the elastic body 50, and the retainer 40 is brought close to the protrusion 55 while a sufficient pressing force for pressing the retainer 40 is obtained. Since heat is transferred to the end side of the displacer via 55, the dead volume can be further reduced.
【００５２】また、請求項５記載の発明では、逆にリテ
ィナ本体４１に径小部５７を設けて、この径小部５７と
ディスプレーサの内周面との隙間部５８にコイルばねを
介装したから、前記弾性体５０としてコイルばねを用い
ながらリティナ４０の径小部５７を前記ディスプレーサ
の内側端面に近付けられるのであって、請求項４記載の
発明と同様、デッドボリウムをより少なくできるのであ
る。Further, in the fifth aspect of the invention, conversely, the small diameter portion 57 is provided in the retainer main body 41, and the coil spring is interposed in the gap portion 58 between the small diameter portion 57 and the inner peripheral surface of the displacer. Therefore, the small diameter portion 57 of the retainer 40 can be brought closer to the inner end surface of the displacer while using the coil spring as the elastic body 50, and the dead volume can be further reduced as in the invention according to claim 4.
【００５３】また、請求項６記載の発明は、前記リティ
ナ本体４１に複数のガス通路４２Ａ，４２Ｂを設けたか
ら、このガス通路４２Ａ，４２Ｂにより、ディスプレー
サにおける粒状蓄冷材３４の充填内部から、前記ディス
プレーサのガス噴射孔４９へ流れるガスの偏流を制御で
き、偏流による能力低下を防止できるのである。According to the sixth aspect of the present invention, since the plurality of gas passages 42A, 42B are provided in the retainer main body 41, the gas passages 42A, 42B allow the displacer to be charged from the inside of the filling of the granular regenerator material 34 in the displacer. It is possible to control the non-uniform flow of the gas flowing to the gas injection hole 49 and prevent the deterioration of the performance due to the non-uniform flow.
【００５４】また、請求項７記載の発明では、前記ディ
スプレーサが横方向に用いられるときにおいて、下側に
位置する下側ガス通路４２Ｂの断面積を上側に位置する
上側ガス通路４２Ａの断面積より小さくしたから、横向
きに用いられる場合でも、下向きに偏流するガス流れを
調整できて、その偏流を防止できるのである。According to the seventh aspect of the invention, when the displacer is used in the lateral direction, the cross-sectional area of the lower gas passage 42B located on the lower side is larger than the cross-sectional area of the upper gas passage 42A located on the upper side. Since it is made smaller, the gas flow that is biased downward can be adjusted even when used laterally, and the drift can be prevented.
【図１】 本発明の第１実施例を示す要部の拡大断面
図。FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a first embodiment of the present invention.
【図２】 第１実施例の極低温膨張機全体を示す断面
図。FIG. 2 is a sectional view showing the entire cryogenic expander of the first embodiment.
【図３】 リティナのみの拡大断面図。FIG. 3 is an enlarged sectional view of only Retina.
【図４】 第２実施例を示す要部の拡大断面図。FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a second embodiment.
【図５】 第３実施例を示す要部の拡大断面図。FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a third embodiment.
【図６】 第４実施例を示す要部の拡大断面図。FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a fourth embodiment.
【図７】 第４実施例の他例を示す要部の拡大断面
図。FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing another example of the fourth embodiment.
【図８】 第５実施例を示すリティナの断面図。FIG. 8 is a sectional view of a retainer showing a fifth embodiment.
【図９】 図８のＡ−Ａ線における断面図。9 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
【図１０】 従来例を示す断面図。FIG. 10 is a sectional view showing a conventional example.
３，８ ディスプレーサ ３４
粒状蓄冷材 ４１ リティナ本体 ４２
ガス通路 ４２Ａ 上側ガス通路 ４２Ｂ
下側ガス通路 ４３ 押え ４４
第２蓄冷材 ４５ 閉鎖板 ４９
ガス噴射孔 ５０ 弾性体 ５５
伝熱突起 ５６ 隙間部 ５７
径小部 ５８ 隙間部3,8 Displacer 34
Granular cool storage material 41 Retina main body 42
Gas passage 42A Upper gas passage 42B
Lower gas passage 43 Presser foot 44
Second regenerator material 45 Closing plate 49
Gas injection hole 50 Elastic body 55
Heat transfer protrusion 56 Gap 57
Small diameter part 58 Gap
Claims (7)
サに粒状蓄冷材（３４）を充填した極低温膨張機におい
て、前記ディスプレーサに、前記蓄冷材（３４）を押さ
え込むリティナ（４０）とこのリティナ（４０）を前記
蓄冷材（３４）の充填内部に押圧する弾性体（５０）と
を内装すると共に、前記リティナ（４０）を、少なくと
も一つのガス通路（４２）をもつリティナ本体（４１）
と、このリティナ本体（４１）の一側に位置し、前記蓄
冷材（３４）に対接して押え込む多孔の押え（４３）と
前記リティナ本体（４１）のガス通路（４２）内に充填
する第２蓄冷材（４４）と、前記リティナ本体（４１）
の他側に位置し、前記第２蓄冷材（４４）を保持する多
孔の閉鎖板（４５）により構成していることを特徴とす
る極低温膨張機。1. A cryogenic expander comprising a displacer, wherein the displacer is filled with a granular regenerator material (34), and a retainer (40) for pressing the regenerator (34) to the displacer and the retainer (40). An elastic body (50) for pressing the inside of the cold storage material (34) is provided, and the retainer (40) is provided with a retainer main body (41) having at least one gas passage (42).
And, the gas passage (42) of the retainer main body (41) and the porous retainer (43) located on one side of the retainer main body (41) and pressed against the cool storage material (34) are filled. The second cool storage material (44) and the retainer body (41)
A cryogenic expander, which is located on the other side and is constituted by a porous closing plate (45) holding the second regenerator material (44).
４）の比熱以上の比熱をもつ素材により形成している請
求項１記載の極低温膨張機。2. The second regenerator material (44) is replaced with a granular regenerator material (3).
The cryogenic expander according to claim 1, wherein the cryogenic expander is formed of a material having a specific heat of 4) or more.
ナ（４０）とディスプレーサの内側端面との間に介装し
ている請求項１記載の極低温膨張機。3. The cryogenic expander according to claim 1, wherein the elastic body (50) is a plate spring and is interposed between the retainer (40) and the inner end surface of the displacer.
り径小とし、かつ、内方に向って突出する伝熱突部（５
５）を設け、弾性体（５０）をコイルばねとして、この
弾性体（５０）を、前記伝熱突部（５５）とディスプレ
ーサの内周面との隙間部（５６）に介装している請求項
１記載の極低温膨張機。4. A heat transfer protrusion (5) having a smaller diameter than the inner peripheral surface and protruding inwardly on the inner end surface of the displacer.
5) is provided, and the elastic body (50) is used as a coil spring, and the elastic body (50) is interposed in the gap (56) between the heat transfer protrusion (55) and the inner peripheral surface of the displacer. The cryogenic expander according to claim 1.
ョン側外周に、径小部（５７）を設け、弾性体（５０）
をコイルばねとして、この弾性体（５０）を前記径小部
（５７）の外周面とディスプレーサの内周面との隙間部
（５８）に介装している請求項１記載の極低温膨張機。5. A small diameter portion (57) is provided on the outer periphery of the retainer body (41) on the heat station side, and an elastic body (50) is provided.
The cryogenic expander according to claim 1, wherein the elastic body (50) is interposed in a gap portion (58) between the outer peripheral surface of the small diameter portion (57) and the inner peripheral surface of the displacer as a coil spring. .
（４２Ａ）（４２Ｂ）を設けて粒状蓄冷材（３４）の充
填内部からディスプレーサにおけるガス噴射孔（４９）
へのガスの偏流を制御している請求項１記載の極低温膨
張機。6. The retainer body (41) is provided with a plurality of gas passages (42A) (42B), and gas injection holes (49) in the displacer are introduced from the inside of the filling of the granular regenerator material (34).
The cryogenic expander according to claim 1, wherein a non-uniform flow of gas into the compressor is controlled.
きにおいて下側に位置する下側ガス通路（４２Ｂ）の断
面積を上側に位置する上側ガス通路（４２Ａ）の断面積
より小さくしている請求項６記載の極低温膨張機。7. The cross-sectional area of the lower gas passage (42B) located below is smaller than the cross-sectional area of the upper gas passage (42A) located above when the displacer is used laterally. Cryogenic expander according to 6.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6060694A JPH07269966A (en) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | Cryogenic expansion apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6060694A JPH07269966A (en) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | Cryogenic expansion apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07269966A true JPH07269966A (en) | 1995-10-20 |
Family
ID=13147087
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6060694A Pending JPH07269966A (en) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | Cryogenic expansion apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07269966A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10185339A (en) * | 1996-10-30 | 1998-07-14 | Toshiba Corp | Cryogenic cold storage material, refrigerating machine employing the same and heat shielding material |
-
1994
- 1994-03-30 JP JP6060694A patent/JPH07269966A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10185339A (en) * | 1996-10-30 | 1998-07-14 | Toshiba Corp | Cryogenic cold storage material, refrigerating machine employing the same and heat shielding material |
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