JPH10122683A - 蓄冷型冷凍機 - Google Patents
蓄冷型冷凍機Info
- Publication number
- JPH10122683A JPH10122683A JP27220596A JP27220596A JPH10122683A JP H10122683 A JPH10122683 A JP H10122683A JP 27220596 A JP27220596 A JP 27220596A JP 27220596 A JP27220596 A JP 27220596A JP H10122683 A JPH10122683 A JP H10122683A
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- Japan
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- cooling stage
- cylinder
- expansion space
- stage
- regenerative refrigerator
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- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 冷却ステージの熱交換を高めることができ
ず、冷凍能力が低下するという問題点があった。 【解決手段】 シリンダ23と、シリンダ23の一端を
覆うように設けられた冷却ステージ31と、シリンダ2
3内にて往復運動可能に設けられたディスプレーサ25
と、シリンダ23の冷却ステージ31にて覆われた側に
ディスプレーサ25の往復運動により容積が変化する膨
張空間33とを備えて成り、膨張空間33に圧縮された
ヘリウムガスが導入され、ヘリウムガスを膨張させて寒
冷を発生させる蓄冷型冷凍機において、冷却ステージ3
1の膨張空間33と接する第1の面31aとディスプレ
ーサ25の膨張空間33と接する第2の面25aとの軸
方向に対向する位置の距離が互いに等しいとともに、第
1の面31aおよび第2の面25aが往復運動方向と直
角の方向に対して傾きを有している。
ず、冷凍能力が低下するという問題点があった。 【解決手段】 シリンダ23と、シリンダ23の一端を
覆うように設けられた冷却ステージ31と、シリンダ2
3内にて往復運動可能に設けられたディスプレーサ25
と、シリンダ23の冷却ステージ31にて覆われた側に
ディスプレーサ25の往復運動により容積が変化する膨
張空間33とを備えて成り、膨張空間33に圧縮された
ヘリウムガスが導入され、ヘリウムガスを膨張させて寒
冷を発生させる蓄冷型冷凍機において、冷却ステージ3
1の膨張空間33と接する第1の面31aとディスプレ
ーサ25の膨張空間33と接する第2の面25aとの軸
方向に対向する位置の距離が互いに等しいとともに、第
1の面31aおよび第2の面25aが往復運動方向と直
角の方向に対して傾きを有している。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、蓄冷型冷凍機に
関し、特に冷却ステージの熱交換の効率を高め、冷凍能
力を向上するものである。
関し、特に冷却ステージの熱交換の効率を高め、冷凍能
力を向上するものである。
【0002】
【従来の技術】図27は特開平3−1053号公報に示
された従来の蓄冷型冷凍機の2段GM冷凍機を示す図で
ある。図において、1、2は直径が順次縮小したパイプ
を同軸上に連結一体化した筒としての1段目シリンダお
よび2段目シリンダ、3は1段目シリンダ1内にて上死
点および下死点間を往復運動可能に配設された1段目デ
ィスプレーサ、4は2段目シリンダ2内にて上死点およ
び下死点間を往復運動可能に配設された2段目ディスプ
レーサで、1段目ディスプレーサ3と2段目ディスプレ
ーサ4とは、それぞれ自在継手(図示せず)で連結一体
化にて構成されている。4aはこの2段目ディスプレー
サ4の凹状底面である。なお、図27は往復運動の上死
点の際を示すものである。
された従来の蓄冷型冷凍機の2段GM冷凍機を示す図で
ある。図において、1、2は直径が順次縮小したパイプ
を同軸上に連結一体化した筒としての1段目シリンダお
よび2段目シリンダ、3は1段目シリンダ1内にて上死
点および下死点間を往復運動可能に配設された1段目デ
ィスプレーサ、4は2段目シリンダ2内にて上死点およ
び下死点間を往復運動可能に配設された2段目ディスプ
レーサで、1段目ディスプレーサ3と2段目ディスプレ
ーサ4とは、それぞれ自在継手(図示せず)で連結一体
化にて構成されている。4aはこの2段目ディスプレー
サ4の凹状底面である。なお、図27は往復運動の上死
点の際を示すものである。
【0003】5は1段目シリンダ1の内壁と1段目ディ
スプレーサ3の外壁との間をシールするための1段目シ
ール、6は2段目シリンダ2の内壁と2段目ディスプレ
ーサ4の外壁との間をシールするための2段目シール、
7は1段目ディスプレーサ3内に充填された1段目蓄冷
器、8は2段目ディスプレーサ4内に充填された2段目
蓄冷器、9は1段目シリンダ1の低温端側の外周面に配
設された1段目冷却ステージ、10は2段目シリンダ2
の低温端側の外周面を覆うように配設された2段目冷却
ステージ、10aは2段目ディスプレーサの凹状底面4
aと嵌合するように設けられた2段目冷却ステージの凸
状底面である。
スプレーサ3の外壁との間をシールするための1段目シ
ール、6は2段目シリンダ2の内壁と2段目ディスプレ
ーサ4の外壁との間をシールするための2段目シール、
7は1段目ディスプレーサ3内に充填された1段目蓄冷
器、8は2段目ディスプレーサ4内に充填された2段目
蓄冷器、9は1段目シリンダ1の低温端側の外周面に配
設された1段目冷却ステージ、10は2段目シリンダ2
の低温端側の外周面を覆うように配設された2段目冷却
ステージ、10aは2段目ディスプレーサの凹状底面4
aと嵌合するように設けられた2段目冷却ステージの凸
状底面である。
【0004】11は1段目シリンダ1の低温端側に、1
段目ディスプレーサ3の往復運動により容積が変化する
1段目膨張空間、12は2段目シリンダ2の低温端側
に、2段目ディスプレーサ4の往復運動により容積が変
化する2段目膨張空間、13は作動ガスとしてのヘリウ
ムガスを圧縮するコンプレッサ、14はこのコンプレッ
サ13から高圧のヘリウムガスを1段目シリンダ1内に
供給するタイミングを制御するための吸気バルブであ
る。
段目ディスプレーサ3の往復運動により容積が変化する
1段目膨張空間、12は2段目シリンダ2の低温端側
に、2段目ディスプレーサ4の往復運動により容積が変
化する2段目膨張空間、13は作動ガスとしてのヘリウ
ムガスを圧縮するコンプレッサ、14はこのコンプレッ
サ13から高圧のヘリウムガスを1段目シリンダ1内に
供給するタイミングを制御するための吸気バルブであ
る。
【0005】15は1段目シリンダ1内からコンプレッ
サ13に低圧のヘリウムガスを排出するタイミングを制
御するための排気バルブ、16は両ディスプレーサ3、
4を往復運動させるとともに、この往復運動に連動して
吸気バルブ14および排気バルブ15の開閉を行う駆動
モータ、17は1段目蓄冷器7へヘリウムガスを流出入
させるため、1段目ディスプレーサ3の高温端側に設け
られた1段目高温側流路である。
サ13に低圧のヘリウムガスを排出するタイミングを制
御するための排気バルブ、16は両ディスプレーサ3、
4を往復運動させるとともに、この往復運動に連動して
吸気バルブ14および排気バルブ15の開閉を行う駆動
モータ、17は1段目蓄冷器7へヘリウムガスを流出入
させるため、1段目ディスプレーサ3の高温端側に設け
られた1段目高温側流路である。
【0006】18は1段目蓄冷器7および1段目膨張空
間11へヘリウムガスを流出入させるため、1段目ディ
スプレーサ3の低温端側に設けられた1段目低温側流
路、19は2段目蓄冷器8へヘリウムガスを流出入させ
るため、2段目ディスプレーサ4の高温端側に設けられ
た2段目高温側流路、20は2段目蓄冷器8および2段
目膨張空間12へヘリウムガスを流出入させるため、2
段目ディスプレーサ4の低温端側に設けられた2段目低
温側流路である。
間11へヘリウムガスを流出入させるため、1段目ディ
スプレーサ3の低温端側に設けられた1段目低温側流
路、19は2段目蓄冷器8へヘリウムガスを流出入させ
るため、2段目ディスプレーサ4の高温端側に設けられ
た2段目高温側流路、20は2段目蓄冷器8および2段
目膨張空間12へヘリウムガスを流出入させるため、2
段目ディスプレーサ4の低温端側に設けられた2段目低
温側流路である。
【0007】次に、上記のように構成された従来の蓄冷
型冷凍機の動作について説明する。まず、両ディスプレ
ーサ3、4が両シリンダ1、2内にて下死点にある。そ
して、吸気バルブ14が開、排気バルブ15が閉の状態
にされ、コンプレッサ13から圧縮された高圧のヘリウ
ムガスが、1段目高温側流路17から1段目蓄冷器7に
流入される。そして、流入されたヘリウムガスは、1段
目蓄冷器7の蓄冷材によって所定の温度まで冷却され、
1段目低温側流路18から1段目膨張空間11へ流出さ
れる。
型冷凍機の動作について説明する。まず、両ディスプレ
ーサ3、4が両シリンダ1、2内にて下死点にある。そ
して、吸気バルブ14が開、排気バルブ15が閉の状態
にされ、コンプレッサ13から圧縮された高圧のヘリウ
ムガスが、1段目高温側流路17から1段目蓄冷器7に
流入される。そして、流入されたヘリウムガスは、1段
目蓄冷器7の蓄冷材によって所定の温度まで冷却され、
1段目低温側流路18から1段目膨張空間11へ流出さ
れる。
【0008】そして、1段目膨張空間11へ流入した高
圧のヘリウムガスの一部は、2段目高温側流路19から
2段目蓄冷器8に流入される。そして、流入されたヘリ
ウムガスは、2段目蓄冷器8の蓄冷材によって、さらに
低い所定の温度まで冷却され、2段目低温側流路20か
ら2段目膨張空間12へ流出される。
圧のヘリウムガスの一部は、2段目高温側流路19から
2段目蓄冷器8に流入される。そして、流入されたヘリ
ウムガスは、2段目蓄冷器8の蓄冷材によって、さらに
低い所定の温度まで冷却され、2段目低温側流路20か
ら2段目膨張空間12へ流出される。
【0009】この結果、両膨張空間11、12内は高圧
状態となる。その後、両ディスプレーサ3、4は上死点
側へと移動する。それに伴い、高圧のヘリウムガスは次
々と各膨張空間11、12に供給される。
状態となる。その後、両ディスプレーサ3、4は上死点
側へと移動する。それに伴い、高圧のヘリウムガスは次
々と各膨張空間11、12に供給される。
【0010】そして、両ディスプレーサ3、4が上死点
に達すると(図27の状態)、吸気バルブ14をまず閉
じ、少し遅れて排気バルブ15を開く。すると、この時
ヘリウムガスは、高圧の状態から低圧の状態となり体積
が膨張し、各膨張空間11、12にて寒冷を発生する。
そしてこの際、各膨張空間11、12内のヘリウムガス
はもとの状態より低温、低圧となり、各冷却ステージ
9、10を冷却することとなる。そして、各冷却ステー
ジ9、10は、これらの周囲から熱を奪い、周囲を冷却
することとなる。
に達すると(図27の状態)、吸気バルブ14をまず閉
じ、少し遅れて排気バルブ15を開く。すると、この時
ヘリウムガスは、高圧の状態から低圧の状態となり体積
が膨張し、各膨張空間11、12にて寒冷を発生する。
そしてこの際、各膨張空間11、12内のヘリウムガス
はもとの状態より低温、低圧となり、各冷却ステージ
9、10を冷却することとなる。そして、各冷却ステー
ジ9、10は、これらの周囲から熱を奪い、周囲を冷却
することとなる。
【0011】次に、両ディスプレーサ3、4を下死点に
移動させる。そして、上記にて示した逆の順路を通り、
ヘリウムガスは排気バルブ15から排気され、コンプレ
ッサ13に戻る。この際、ヘリウムガスは両蓄冷器7、
8をそれぞれ冷却することとなる。そして、両ディスプ
レーサ3、4が下死点に達し、両膨張空間11、12の
体積が最小になると、再び排気バルブ15を閉、吸気バ
ルブ19を開く。以上の動作を1サイクルとし、上記動
作を繰り返すこととなる。
移動させる。そして、上記にて示した逆の順路を通り、
ヘリウムガスは排気バルブ15から排気され、コンプレ
ッサ13に戻る。この際、ヘリウムガスは両蓄冷器7、
8をそれぞれ冷却することとなる。そして、両ディスプ
レーサ3、4が下死点に達し、両膨張空間11、12の
体積が最小になると、再び排気バルブ15を閉、吸気バ
ルブ19を開く。以上の動作を1サイクルとし、上記動
作を繰り返すこととなる。
【0012】上記動作を繰り返すことにより両冷却ステ
ージ9、10は周囲から熱を奪う。また、両ディスプレ
ーサ3、4の往復運動の動作の間、2段目ディスプレー
サ4の凹状底面4aは2段目冷却ステージ10の凸状底
面10aをガイドにして摺動している。
ージ9、10は周囲から熱を奪う。また、両ディスプレ
ーサ3、4の往復運動の動作の間、2段目ディスプレー
サ4の凹状底面4aは2段目冷却ステージ10の凸状底
面10aをガイドにして摺動している。
【0013】次に、他の従来の例として、図28に示す
ものがある。これは、図27に示した従来の例のうち2
段目のディスプレーサ側のみを示す図である。図におい
て、上記従来と同様の部分は同一符号を付して説明を省
略する。4bは2段目ディスプレーサ4の2段目膨張空
間12と接する底面で、平坦に形成されている。21は
2段目シリンダ4の低温端側の外周面を覆うように配設
された2段目冷却ステージで、2段目冷却ステージ21
の2段目膨張空間12と接する底面21aは平坦に形成
されている。
ものがある。これは、図27に示した従来の例のうち2
段目のディスプレーサ側のみを示す図である。図におい
て、上記従来と同様の部分は同一符号を付して説明を省
略する。4bは2段目ディスプレーサ4の2段目膨張空
間12と接する底面で、平坦に形成されている。21は
2段目シリンダ4の低温端側の外周面を覆うように配設
された2段目冷却ステージで、2段目冷却ステージ21
の2段目膨張空間12と接する底面21aは平坦に形成
されている。
【0014】上記のように構成された他の従来の蓄冷型
冷凍機の動作は、2段目ディスプレーサの底面4bおよ
び2段目冷却ステージの底面21aが平坦であるので、
上記した従来の例のように、2段目ディスプレーサ4の
凹状底面4aが2段目冷却ステージ10の凸状底面10
aをガイドにして摺動するというような動作がなく、往
復運動が行われる。また、両底面4b、21aが平坦で
あるため、上記従来の例より、2段目膨張空間12内の
ヘリウムガスと、2段目冷却ステージ21との伝熱面積
が小さくなる。
冷凍機の動作は、2段目ディスプレーサの底面4bおよ
び2段目冷却ステージの底面21aが平坦であるので、
上記した従来の例のように、2段目ディスプレーサ4の
凹状底面4aが2段目冷却ステージ10の凸状底面10
aをガイドにして摺動するというような動作がなく、往
復運動が行われる。また、両底面4b、21aが平坦で
あるため、上記従来の例より、2段目膨張空間12内の
ヘリウムガスと、2段目冷却ステージ21との伝熱面積
が小さくなる。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】従来の蓄冷型冷凍機は
以上のようにそれぞれ構成されている。従来例のよう
に、2段目ディスプレーサ4の凹状底面4aと2段目冷
却ステージ10の凸状底面10aとを形成することによ
り、2段目膨張空間12内のヘリウムガスと、2段目冷
却ステージ10との伝熱面積が大きくなり、冷凍能力が
向上する。しかしながら、2段目ディスプレーサ4の往
復運動の際に、2段目ディスプレーサ4の凹状底面4a
が2段目冷却ステージ10の凸状底面10aをガイドと
して摺動するので、この箇所で摩擦熱が生じ、冷凍能力
を低減させてしまうという問題点がある。
以上のようにそれぞれ構成されている。従来例のよう
に、2段目ディスプレーサ4の凹状底面4aと2段目冷
却ステージ10の凸状底面10aとを形成することによ
り、2段目膨張空間12内のヘリウムガスと、2段目冷
却ステージ10との伝熱面積が大きくなり、冷凍能力が
向上する。しかしながら、2段目ディスプレーサ4の往
復運動の際に、2段目ディスプレーサ4の凹状底面4a
が2段目冷却ステージ10の凸状底面10aをガイドと
して摺動するので、この箇所で摩擦熱が生じ、冷凍能力
を低減させてしまうという問題点がある。
【0016】又、他の従来例のように、2段目ディスプ
レーサの底面4bと2段目冷却ステージの底面21aと
が平坦であれば、2段目ディスプレーサ4の往復運動の
際に摩擦熱は生じないものの、2段目膨張空間12内の
ヘリウムガスと、2段目冷却ステージ21との伝熱面積
が小さくなるので、冷凍能力が低減するという問題点が
ある。
レーサの底面4bと2段目冷却ステージの底面21aと
が平坦であれば、2段目ディスプレーサ4の往復運動の
際に摩擦熱は生じないものの、2段目膨張空間12内の
ヘリウムガスと、2段目冷却ステージ21との伝熱面積
が小さくなるので、冷凍能力が低減するという問題点が
ある。
【0017】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、冷却ステージの熱交換の効率を
高め、冷凍能力が向上する蓄冷型冷凍機を提供するもの
である。
ためになされたもので、冷却ステージの熱交換の効率を
高め、冷凍能力が向上する蓄冷型冷凍機を提供するもの
である。
【0018】
【課題を解決するための手段】この発明に係る請求項1
の蓄冷型冷凍機は、筒と、筒の一端を覆うように設けら
れた冷却ステージと、筒内にて往復運動可能に設けられ
た往復部材と、筒の冷却ステージにて覆われた側に往復
部材の往復運動により容積が変化する膨張空間とを備え
て成り、膨張空間に圧縮された作動ガスが導入され、作
動ガスを膨張させて寒冷を発生させる蓄冷型冷凍機にお
いて、冷却ステージの膨張空間と接する第1の面と往復
部材の膨張空間と接する第2の面との軸方向に対向する
位置の距離が互いに一定の範囲内で等しいとともに、第
1の面および第2の面が往復運動方向と直角の方向に対
して傾きを有しているものである。
の蓄冷型冷凍機は、筒と、筒の一端を覆うように設けら
れた冷却ステージと、筒内にて往復運動可能に設けられ
た往復部材と、筒の冷却ステージにて覆われた側に往復
部材の往復運動により容積が変化する膨張空間とを備え
て成り、膨張空間に圧縮された作動ガスが導入され、作
動ガスを膨張させて寒冷を発生させる蓄冷型冷凍機にお
いて、冷却ステージの膨張空間と接する第1の面と往復
部材の膨張空間と接する第2の面との軸方向に対向する
位置の距離が互いに一定の範囲内で等しいとともに、第
1の面および第2の面が往復運動方向と直角の方向に対
して傾きを有しているものである。
【0019】又、この発明に係る請求項2の蓄冷型冷凍
機は、請求項1において、第1の面の傾きを有する箇所
が、階段形状にて形成されているものである。
機は、請求項1において、第1の面の傾きを有する箇所
が、階段形状にて形成されているものである。
【0020】又、この発明に係る請求項3の蓄冷型冷凍
機は、筒と、筒の一端を覆うように設けられた冷却ステ
ージと、筒内にて往復運動可能に設けられた往復部材
と、筒の冷却ステージにて覆われた側に往復部材の往復
運動により容積が変化する膨張空間とを備えて成り、膨
張空間に圧縮された作動ガスが導入され、作動ガスを膨
張させて寒冷を発生させる蓄冷型冷凍機において、膨張
空間内に伝熱面積拡大部材を備え、伝熱面積拡大部材が
冷却ステージと膨張空間内の作動ガスとの接触面積を増
大させたものである。
機は、筒と、筒の一端を覆うように設けられた冷却ステ
ージと、筒内にて往復運動可能に設けられた往復部材
と、筒の冷却ステージにて覆われた側に往復部材の往復
運動により容積が変化する膨張空間とを備えて成り、膨
張空間に圧縮された作動ガスが導入され、作動ガスを膨
張させて寒冷を発生させる蓄冷型冷凍機において、膨張
空間内に伝熱面積拡大部材を備え、伝熱面積拡大部材が
冷却ステージと膨張空間内の作動ガスとの接触面積を増
大させたものである。
【0021】又、この発明に係る請求項4の蓄冷型冷凍
機は、請求項3の蓄冷型冷凍機の伝熱面積拡大部材が、
冷却ステージの膨張空間と接する壁面に粒状の金属を配
設して形成されたものである。
機は、請求項3の蓄冷型冷凍機の伝熱面積拡大部材が、
冷却ステージの膨張空間と接する壁面に粒状の金属を配
設して形成されたものである。
【0022】又、この発明に係る請求項5の蓄冷型冷凍
機は、請求項3の蓄冷型冷凍機の伝熱面積拡大部材が、
網目状に形成され膨張空間の底面に載置されたものであ
る。
機は、請求項3の蓄冷型冷凍機の伝熱面積拡大部材が、
網目状に形成され膨張空間の底面に載置されたものであ
る。
【0023】又、この発明に係る請求項6の蓄冷型冷凍
機は、筒と、筒の一端を覆うように設けられた冷却ステ
ージと、筒内にて往復運動可能に設けられた往復部材
と、筒の冷却ステージにて覆われた側に往復部材の往復
運動により容積が変化する膨張空間とを備えて成り、膨
張空間に圧縮された作動ガスが導入され、作動ガスを膨
張させて寒冷を発生させる蓄冷型冷凍機において、冷却
ステージの外周面に複数の溝を備えたものである。
機は、筒と、筒の一端を覆うように設けられた冷却ステ
ージと、筒内にて往復運動可能に設けられた往復部材
と、筒の冷却ステージにて覆われた側に往復部材の往復
運動により容積が変化する膨張空間とを備えて成り、膨
張空間に圧縮された作動ガスが導入され、作動ガスを膨
張させて寒冷を発生させる蓄冷型冷凍機において、冷却
ステージの外周面に複数の溝を備えたものである。
【0024】又、この発明に係る請求項7の蓄冷型冷凍
機は、筒と、筒の一端を覆うように設けられた冷却ステ
ージと、筒内にて往復運動可能に設けられた往復部材
と、筒の冷却ステージにて覆われた側に往復部材の往復
運動により容積が変化する膨張空間とを備えて成り、膨
張空間に圧縮された作動ガスが導入され、作動ガスを膨
張させて寒冷を発生させる蓄冷型冷凍機において、冷却
ステージの外周面に配置された伝熱面積拡大部材を備え
たものである。
機は、筒と、筒の一端を覆うように設けられた冷却ステ
ージと、筒内にて往復運動可能に設けられた往復部材
と、筒の冷却ステージにて覆われた側に往復部材の往復
運動により容積が変化する膨張空間とを備えて成り、膨
張空間に圧縮された作動ガスが導入され、作動ガスを膨
張させて寒冷を発生させる蓄冷型冷凍機において、冷却
ステージの外周面に配置された伝熱面積拡大部材を備え
たものである。
【0025】又、この発明に係る請求項8の蓄冷型冷凍
機は、筒と、筒の一端を覆うように設けられた冷却ステ
ージと、筒内にて往復運動可能に設けられた往復部材
と、筒の冷却ステージにて覆われた側に往復部材の往復
運動により容積の変化する膨張空間とを備えて成り、膨
張空間に圧縮された作動ガスが導入され、作動ガスを膨
張させて寒冷を発生させる蓄冷型冷凍機において、冷却
ステージの内部に流路が形成され、流路の一端および他
端が冷却ステージにて開口され、流路内に作動ガスが流
出入するものである。
機は、筒と、筒の一端を覆うように設けられた冷却ステ
ージと、筒内にて往復運動可能に設けられた往復部材
と、筒の冷却ステージにて覆われた側に往復部材の往復
運動により容積の変化する膨張空間とを備えて成り、膨
張空間に圧縮された作動ガスが導入され、作動ガスを膨
張させて寒冷を発生させる蓄冷型冷凍機において、冷却
ステージの内部に流路が形成され、流路の一端および他
端が冷却ステージにて開口され、流路内に作動ガスが流
出入するものである。
【0026】又、この発明に係る請求項9の蓄冷型冷凍
機は、請求項8において往復部材に、膨張空間に作動ガ
スを流出するガス流出入り口を備え、往復部材が往復運
動の上死点の位置に達した際に、冷却ステージの内部に
形成された流路の一端と往復部材のガス流出入り口とが
対向する位置に形成されたものである。
機は、請求項8において往復部材に、膨張空間に作動ガ
スを流出するガス流出入り口を備え、往復部材が往復運
動の上死点の位置に達した際に、冷却ステージの内部に
形成された流路の一端と往復部材のガス流出入り口とが
対向する位置に形成されたものである。
【0027】又、この発明に係る請求項10の蓄冷型冷
凍機は、請求項9において、筒の内壁と往復部材の外壁
との間をシール部材にてシールし、往復部材が往復運動
の上死点の位置に達した際に、作動ガスが、冷却ステー
ジの内部に形成された流路を通らずに膨張空間に達する
のを阻止するものである。
凍機は、請求項9において、筒の内壁と往復部材の外壁
との間をシール部材にてシールし、往復部材が往復運動
の上死点の位置に達した際に、作動ガスが、冷却ステー
ジの内部に形成された流路を通らずに膨張空間に達する
のを阻止するものである。
【0028】又、この発明に係る請求項11の蓄冷型冷
凍機は、請求項8において、往復部材の底面が凸状に、
冷却ステージの往復部材と接する底面が往復部材の凸状
に嵌合する凹状にそれぞれ形成され、往復部材の凸状の
先端に膨張空間に作動ガスを流出するガス流出入り口を
備え、往復部材が往復運動の下死点の位置に達した際
に、往復部材のガス流出入り口から冷却ステージの内部
に形成された流路の一端へ作動ガスが流出するようにし
たものである。
凍機は、請求項8において、往復部材の底面が凸状に、
冷却ステージの往復部材と接する底面が往復部材の凸状
に嵌合する凹状にそれぞれ形成され、往復部材の凸状の
先端に膨張空間に作動ガスを流出するガス流出入り口を
備え、往復部材が往復運動の下死点の位置に達した際
に、往復部材のガス流出入り口から冷却ステージの内部
に形成された流路の一端へ作動ガスが流出するようにし
たものである。
【0029】又、この発明に係る請求項12の蓄冷型冷
凍機は、請求項11において、往復部材の凸状箇所の外
壁と冷却ステージの凹状箇所の内壁との間をシール部材
にてシールし、往復部材が往復運動の下死点の位置に達
した際に、作動ガスが、冷却ステージの内部に形成され
た流路を通らずに膨張空間に達するのを阻止するもので
ある。
凍機は、請求項11において、往復部材の凸状箇所の外
壁と冷却ステージの凹状箇所の内壁との間をシール部材
にてシールし、往復部材が往復運動の下死点の位置に達
した際に、作動ガスが、冷却ステージの内部に形成され
た流路を通らずに膨張空間に達するのを阻止するもので
ある。
【0030】又、この発明に係る請求項13の蓄冷型冷
凍機は、請求項8ないし請求項12のいずれかにおい
て、流路内に蓄冷材を配設したものである。
凍機は、請求項8ないし請求項12のいずれかにおい
て、流路内に蓄冷材を配設したものである。
【0031】又、この発明に係る請求項14の蓄冷型冷
凍機は、筒と、筒の一端を覆うように設けられた冷却ス
テージと、筒内にて往復運動可能に設けられた往復部材
と、筒の冷却ステージにて覆われた側に往復部材の往復
運動により容積が変化する膨張空間とを備えて成り、膨
張空間に圧縮された作動ガスが導入され、作動ガスを膨
張させて寒冷を発生させる蓄冷型冷凍機において、冷却
ステージの内部に、膨張空間とキャピラリを介して連通
するバッファータンクを備えたものである。
凍機は、筒と、筒の一端を覆うように設けられた冷却ス
テージと、筒内にて往復運動可能に設けられた往復部材
と、筒の冷却ステージにて覆われた側に往復部材の往復
運動により容積が変化する膨張空間とを備えて成り、膨
張空間に圧縮された作動ガスが導入され、作動ガスを膨
張させて寒冷を発生させる蓄冷型冷凍機において、冷却
ステージの内部に、膨張空間とキャピラリを介して連通
するバッファータンクを備えたものである。
【0032】
実施の形態1.以下、この発明の実施の形態を図につい
て説明する。図1はこの発明の実施の形態1における蓄
冷型冷凍機の2段GM冷凍機を示す図である。図におい
て、22、23は直径が順次縮小したパイプを同軸上に
連結一体化した筒としての1段目シリンダおよび2段目
シリンダで、例えばステンレスにて形成されている。2
4は1段目シリンダ22内にて上死点および下死点間を
往復運動可能に配設された往復部材としての1段目ディ
スプレーサ、25は2段目シリンダ23内にて上死点お
よび下死点間を往復運動可能に配設された往復部材とし
ての2段目ディスプレーサで、1段目ディスプレーサ2
4と2段目ディスプレーサ25とは、それぞれ自在継手
(図示せず)で連結一体化にて構成されている。各ディ
スプレーサ24、25は、例えばステンレスにて形成さ
れている。なお、図1は往復運動の上死点の際を示すも
のである。
て説明する。図1はこの発明の実施の形態1における蓄
冷型冷凍機の2段GM冷凍機を示す図である。図におい
て、22、23は直径が順次縮小したパイプを同軸上に
連結一体化した筒としての1段目シリンダおよび2段目
シリンダで、例えばステンレスにて形成されている。2
4は1段目シリンダ22内にて上死点および下死点間を
往復運動可能に配設された往復部材としての1段目ディ
スプレーサ、25は2段目シリンダ23内にて上死点お
よび下死点間を往復運動可能に配設された往復部材とし
ての2段目ディスプレーサで、1段目ディスプレーサ2
4と2段目ディスプレーサ25とは、それぞれ自在継手
(図示せず)で連結一体化にて構成されている。各ディ
スプレーサ24、25は、例えばステンレスにて形成さ
れている。なお、図1は往復運動の上死点の際を示すも
のである。
【0033】26は1段目シリンダ22の内壁と1段目
ディスプレーサ24の外壁との間をシールするための1
段目シール、27は2段目シリンダ23の内壁と2段目
ディスプレーサ25の外壁との間をシールするための2
段目シール、28は1段目ディスプレーサ24内に充填
された1段目蓄冷器、29は2段目ディスプレーサ25
内に充填された2段目蓄冷器、30は1段目シリンダ2
2の低温端側の外周面に配設された1段目冷却ステー
ジ、31は2段目シリンダ23の一端としての低温端側
の外周面を覆うように配設された2段目冷却ステージ
で、各冷却ステージ30、31は例えば銅にて形成され
ている。
ディスプレーサ24の外壁との間をシールするための1
段目シール、27は2段目シリンダ23の内壁と2段目
ディスプレーサ25の外壁との間をシールするための2
段目シール、28は1段目ディスプレーサ24内に充填
された1段目蓄冷器、29は2段目ディスプレーサ25
内に充填された2段目蓄冷器、30は1段目シリンダ2
2の低温端側の外周面に配設された1段目冷却ステー
ジ、31は2段目シリンダ23の一端としての低温端側
の外周面を覆うように配設された2段目冷却ステージ
で、各冷却ステージ30、31は例えば銅にて形成され
ている。
【0034】32は1段目シリンダ22の低温端側に、
1段目ディスプレーサ24の往復運動により容積が変化
する1段目膨張空間、33は2段目シリンダ25の低温
端側に、2段目ディスプレーサ25の往復運動により容
積が変化する2段目膨張空間、34は作動ガスとしての
ヘリウムガスを圧縮するコンプレッサ、35はこのコン
プレッサ34から高圧のヘリウムガスを1段目シリンダ
1内に供給するタイミングを制御するための吸気バルブ
である。
1段目ディスプレーサ24の往復運動により容積が変化
する1段目膨張空間、33は2段目シリンダ25の低温
端側に、2段目ディスプレーサ25の往復運動により容
積が変化する2段目膨張空間、34は作動ガスとしての
ヘリウムガスを圧縮するコンプレッサ、35はこのコン
プレッサ34から高圧のヘリウムガスを1段目シリンダ
1内に供給するタイミングを制御するための吸気バルブ
である。
【0035】36は1段目シリンダ22内からコンプレ
ッサ34に低圧のヘリウムガスを排出するタイミングを
制御するための排気バルブ、37は両ディスプレーサ2
4、25を往復運動させるとともに、この往復運動に連
動して吸気バルブ35および排気バルブ36の開閉を行
う駆動モータ、38は1段目蓄冷器28へヘリウムガス
を流出入させるため、1段目ディスプレーサ24の高温
端側に設けられた1段目高温側流路である。
ッサ34に低圧のヘリウムガスを排出するタイミングを
制御するための排気バルブ、37は両ディスプレーサ2
4、25を往復運動させるとともに、この往復運動に連
動して吸気バルブ35および排気バルブ36の開閉を行
う駆動モータ、38は1段目蓄冷器28へヘリウムガス
を流出入させるため、1段目ディスプレーサ24の高温
端側に設けられた1段目高温側流路である。
【0036】39は1段目蓄冷器28および1段目膨張
空間32へヘリウムガスを流出入させるため、1段目デ
ィスプレーサ24の低温端側に設けられた1段目低温側
流路、40は2段目蓄冷器29へヘリウムガスを流出入
させるため、2段目ディスプレーサ25の高温端側に設
けられた2段目高温側流路、41は2段目蓄冷器29お
よび2段目膨張空間33へヘリウムガスを流出させるた
め、2段目ディスプレーサ25の低温端側に設けられた
2段目低温側流路である。
空間32へヘリウムガスを流出入させるため、1段目デ
ィスプレーサ24の低温端側に設けられた1段目低温側
流路、40は2段目蓄冷器29へヘリウムガスを流出入
させるため、2段目ディスプレーサ25の高温端側に設
けられた2段目高温側流路、41は2段目蓄冷器29お
よび2段目膨張空間33へヘリウムガスを流出させるた
め、2段目ディスプレーサ25の低温端側に設けられた
2段目低温側流路である。
【0037】25aは2段目ディスぺーサ25の2段目
膨張空間33と接する第2の面で、山形の円錐形状に形
成されている。31aは2段目冷却ステージ31の2段
目膨張空間33と接する第1の面で、山形の円錐形状に
形成されている。そして、これら第2の面25aと第1
の面31aとの軸方向に対向する位置の距離が互いに等
しいとともに、第2の面25aおよび第1の面31aが
往復運動方向と直角の方向に対して傾きを有しているも
のである。
膨張空間33と接する第2の面で、山形の円錐形状に形
成されている。31aは2段目冷却ステージ31の2段
目膨張空間33と接する第1の面で、山形の円錐形状に
形成されている。そして、これら第2の面25aと第1
の面31aとの軸方向に対向する位置の距離が互いに等
しいとともに、第2の面25aおよび第1の面31aが
往復運動方向と直角の方向に対して傾きを有しているも
のである。
【0038】次に、上記のように構成された実施の形態
1における蓄冷型冷凍機の動作について説明する。ま
ず、両ディスプレーサ24、25が両シリンダ22、2
3内にて下死点にある。そして、吸気バルブ35が開、
排気バルブ36が閉の状態にされ、コンプレッサ34で
圧縮された高圧のヘリウムガスが、1段目高温側流路3
8から1段目蓄冷器28に流入される。そして、流入さ
れたヘリウムガスは、1段目蓄冷器28の蓄冷材によっ
て所定の温度まで冷却され、1段目低温側流路39から
1段目膨張空間32へ流出される。
1における蓄冷型冷凍機の動作について説明する。ま
ず、両ディスプレーサ24、25が両シリンダ22、2
3内にて下死点にある。そして、吸気バルブ35が開、
排気バルブ36が閉の状態にされ、コンプレッサ34で
圧縮された高圧のヘリウムガスが、1段目高温側流路3
8から1段目蓄冷器28に流入される。そして、流入さ
れたヘリウムガスは、1段目蓄冷器28の蓄冷材によっ
て所定の温度まで冷却され、1段目低温側流路39から
1段目膨張空間32へ流出される。
【0039】そして、1段目膨張空間32へ流入した高
圧のヘリウムガスの一部は、2段目高温側流路40から
2段目蓄冷器29に流入される。そして、流入されたヘ
リウムガスは、2段目蓄冷器29の蓄冷材によって、さ
らに低い所定の温度まで冷却され、2段目低温側流路4
1から2段目膨張空間33へ流出される。
圧のヘリウムガスの一部は、2段目高温側流路40から
2段目蓄冷器29に流入される。そして、流入されたヘ
リウムガスは、2段目蓄冷器29の蓄冷材によって、さ
らに低い所定の温度まで冷却され、2段目低温側流路4
1から2段目膨張空間33へ流出される。
【0040】この結果、両膨張空間32、33内は例え
ば、20Kg/cm2くらいの高圧状態となり、両ディ
スプレーサ24、25は上死点側へと移動する。それに
伴い、高圧のヘリウムガスは上記動作と同様に、次々と
各膨張空間32、33に供給される。
ば、20Kg/cm2くらいの高圧状態となり、両ディ
スプレーサ24、25は上死点側へと移動する。それに
伴い、高圧のヘリウムガスは上記動作と同様に、次々と
各膨張空間32、33に供給される。
【0041】そして、両ディスプレーサ24、25が上
死点に達すると(図1の状態)、吸気バルブ35をまず
閉じ、少し遅れて排気バルブ36を開く。すると、この
時ヘリウムガスは、高圧の状態から低圧の状態となり体
積が膨張し、各膨張空間32、33にて寒冷を発生す
る。そしてこの際、各膨張空間32、33内のヘリウム
ガスはもとの状態より低温、低圧となり、各冷却ステー
ジ30、31を冷却することとなる。そして、1段目冷
却ステージ30では例えば50Kにて、又、2段目冷却
ステージ31では例えば4.2Kにて、これらの周囲か
ら熱を奪い、周囲を冷却することとなる。
死点に達すると(図1の状態)、吸気バルブ35をまず
閉じ、少し遅れて排気バルブ36を開く。すると、この
時ヘリウムガスは、高圧の状態から低圧の状態となり体
積が膨張し、各膨張空間32、33にて寒冷を発生す
る。そしてこの際、各膨張空間32、33内のヘリウム
ガスはもとの状態より低温、低圧となり、各冷却ステー
ジ30、31を冷却することとなる。そして、1段目冷
却ステージ30では例えば50Kにて、又、2段目冷却
ステージ31では例えば4.2Kにて、これらの周囲か
ら熱を奪い、周囲を冷却することとなる。
【0042】次に、両ディスプレーサ24、25を下死
点に移動させる。そして、上記にて示した逆の順路を通
り、ヘリウムガスは排気バルブ36から排気され、コン
プレッサ34に戻る。この際、ヘリウムガスは両蓄冷器
28、29をそれぞれ冷却することとなる。そして、両
ディスプレーサ24、25が下死点に達し、両膨張空間
32、33の体積が最小になると、再び排気バルブ36
を閉、吸気バルブ35を開く。以上の動作を1サイクル
(例えば1サイクルを1秒間にて行う)とし、上記動作
を繰り返すこととなる。
点に移動させる。そして、上記にて示した逆の順路を通
り、ヘリウムガスは排気バルブ36から排気され、コン
プレッサ34に戻る。この際、ヘリウムガスは両蓄冷器
28、29をそれぞれ冷却することとなる。そして、両
ディスプレーサ24、25が下死点に達し、両膨張空間
32、33の体積が最小になると、再び排気バルブ36
を閉、吸気バルブ35を開く。以上の動作を1サイクル
(例えば1サイクルを1秒間にて行う)とし、上記動作
を繰り返すこととなる。
【0043】上記動作を繰り返すことにより両冷却ステ
ージ30、31は周囲から熱を奪う。また、両ディスプ
レーサ24、25の往復運動の動作の間、2段目ディス
プレーサの第2の面25aと2段目冷却ステージの第1
の面31aとは軸方向に対向する位置の距離が互いに一
定であるので、2段目ディスプレーサ25の往復運動の
際、第1の面31aおよび第2の面25a間で摩擦熱を
生じることはない。又、2段目シリンダ23の内径が例
えば3cmで、第1の面31aの円錐の高さが3cmと
すれば、伝熱面積は、各面が平坦の場合と比較すると
2.8倍になる。したがって、伝熱量は伝熱面積に比例
するので、2.8倍の伝熱量が得られ、2段目膨張空間
33のヘリウムガスと2段目冷却ステージ31との温度
差は、各面が平坦の場合と比較すると1/2.8にな
る。
ージ30、31は周囲から熱を奪う。また、両ディスプ
レーサ24、25の往復運動の動作の間、2段目ディス
プレーサの第2の面25aと2段目冷却ステージの第1
の面31aとは軸方向に対向する位置の距離が互いに一
定であるので、2段目ディスプレーサ25の往復運動の
際、第1の面31aおよび第2の面25a間で摩擦熱を
生じることはない。又、2段目シリンダ23の内径が例
えば3cmで、第1の面31aの円錐の高さが3cmと
すれば、伝熱面積は、各面が平坦の場合と比較すると
2.8倍になる。したがって、伝熱量は伝熱面積に比例
するので、2.8倍の伝熱量が得られ、2段目膨張空間
33のヘリウムガスと2段目冷却ステージ31との温度
差は、各面が平坦の場合と比較すると1/2.8にな
る。
【0044】上記のように構成された実施の形態1の蓄
冷型冷凍機は、第1の面25aと第2の面31aとの軸
方向に対向する位置の距離が互いに一定で等しく、又、
各面25a、31aが往復運動方向と直角の方向に対し
て傾きを有し、伝熱面積を拡大している。よって、2段
目ディスプレーサ25の往復運動の際、各面25a、3
1a間で摩擦熱が生じることはなく、且つ、2段目冷却
ステージ31の温度が2段目膨張空間33内のヘリウム
ガスの温度により近づき2段目冷却ステージでの損失を
少なくすることができ、冷凍能力を向上することができ
る。尚以下、様々な実施の形態を説明するが、各ディス
プレーサ24、25の動作は同様で、又、ヘリウムガス
の流れも同様であるので説明は適宜省略する。又、2段
目シリンダ側のみを用いて説明するため、2段目の言葉
は適宜省略する。
冷型冷凍機は、第1の面25aと第2の面31aとの軸
方向に対向する位置の距離が互いに一定で等しく、又、
各面25a、31aが往復運動方向と直角の方向に対し
て傾きを有し、伝熱面積を拡大している。よって、2段
目ディスプレーサ25の往復運動の際、各面25a、3
1a間で摩擦熱が生じることはなく、且つ、2段目冷却
ステージ31の温度が2段目膨張空間33内のヘリウム
ガスの温度により近づき2段目冷却ステージでの損失を
少なくすることができ、冷凍能力を向上することができ
る。尚以下、様々な実施の形態を説明するが、各ディス
プレーサ24、25の動作は同様で、又、ヘリウムガス
の流れも同様であるので説明は適宜省略する。又、2段
目シリンダ側のみを用いて説明するため、2段目の言葉
は適宜省略する。
【0045】実施の形態2.上記実施の形態1では第1
および第2の面31a、25aを山形の円錐状にて形成
する例を示したが、これに限られることはなく、冷却ス
テージの膨張空間と接する第1の面と往復部材の膨張空
間と接する第2の面との軸方向に対向する位置の距離が
互いに等しいとともに、第1の面および第2の面が往復
運動方向と直角の方向に対して傾きを有していれば、何
れの形状でも上記実施の形態1と同様の効果を奏するこ
とができる。以下、数例を図に基づいて説明する。
および第2の面31a、25aを山形の円錐状にて形成
する例を示したが、これに限られることはなく、冷却ス
テージの膨張空間と接する第1の面と往復部材の膨張空
間と接する第2の面との軸方向に対向する位置の距離が
互いに等しいとともに、第1の面および第2の面が往復
運動方向と直角の方向に対して傾きを有していれば、何
れの形状でも上記実施の形態1と同様の効果を奏するこ
とができる。以下、数例を図に基づいて説明する。
【0046】図2は実施の形態2の一例を示す蓄冷型冷
凍機である。図において、上記実施の形態1と同様の部
分は同一符号を付して説明を省略する。25bはディス
プレーサ25の膨張空間33と接する第2の面で谷形の
円錐状に形成されている。31bは、冷却ステージ31
の膨張空間33と接する第1の面で谷形の円錐状に形成
されている。
凍機である。図において、上記実施の形態1と同様の部
分は同一符号を付して説明を省略する。25bはディス
プレーサ25の膨張空間33と接する第2の面で谷形の
円錐状に形成されている。31bは、冷却ステージ31
の膨張空間33と接する第1の面で谷形の円錐状に形成
されている。
【0047】上記のように構成すれば、第1の面31b
と第2の面25bとの軸方向に対向する位置の距離が互
いに等しいとともに、第1の面31bおよび第2の面2
5bが往復運動方向と直角の方向に対して傾きを有して
いるため、上記実施の形態1と同様の効果を奏する。
と第2の面25bとの軸方向に対向する位置の距離が互
いに等しいとともに、第1の面31bおよび第2の面2
5bが往復運動方向と直角の方向に対して傾きを有して
いるため、上記実施の形態1と同様の効果を奏する。
【0048】又、図3は実施の形態2の一例を示す蓄冷
型冷凍機である。図において、上記実施の形態1と同様
の部分は同一符号を付して説明を省略する。25cはデ
ィスプレーサ25の膨張空間33と接する第2の面で、
山形の円錐状が2連にて形成されている。31cは冷却
ステージ31の膨張空間33と接する第1の面で山形の
円錐状が2連にて形成されている。
型冷凍機である。図において、上記実施の形態1と同様
の部分は同一符号を付して説明を省略する。25cはデ
ィスプレーサ25の膨張空間33と接する第2の面で、
山形の円錐状が2連にて形成されている。31cは冷却
ステージ31の膨張空間33と接する第1の面で山形の
円錐状が2連にて形成されている。
【0049】上記のように構成すれば、第1の面31c
と第2の面25cとの軸方向に対向する位置の距離が互
いに等しいとともに、第1の面31cおよび第2の面2
5cが往復運動方向と直角の方向に対して傾きを有して
いるため、上記実施の形態1と同様の効果を奏するのは
もちろんのこと、各面25c、31cが2連の山形の円
錐状にて形成されているので、伝熱面積がさらに拡大さ
れ、さらに冷凍能力を向上することができる。
と第2の面25cとの軸方向に対向する位置の距離が互
いに等しいとともに、第1の面31cおよび第2の面2
5cが往復運動方向と直角の方向に対して傾きを有して
いるため、上記実施の形態1と同様の効果を奏するのは
もちろんのこと、各面25c、31cが2連の山形の円
錐状にて形成されているので、伝熱面積がさらに拡大さ
れ、さらに冷凍能力を向上することができる。
【0050】又、図4は実施の形態2の一例を示す蓄冷
型冷凍機である。図において、上記実施の形態1と同様
の部分は同一符号を付して説明を省略する。25cはデ
ィスプレーサ25の膨張空間33と接する第2の面で、
半球形状にて形成されている。31dは冷却ステージ3
1の膨張空間33と接する第1の面で半球形状にて形成
されている。
型冷凍機である。図において、上記実施の形態1と同様
の部分は同一符号を付して説明を省略する。25cはデ
ィスプレーサ25の膨張空間33と接する第2の面で、
半球形状にて形成されている。31dは冷却ステージ3
1の膨張空間33と接する第1の面で半球形状にて形成
されている。
【0051】上記のように構成すれば、第1の面31d
と第2の面25dとの軸方向に対向する位置の距離が互
いに等しいとともに、第1の面31dおよび第2の面2
5dが往復運動方向と直角の方向に対して傾きを有して
いるため、上記実施の形態1と同様の効果を奏する。
と第2の面25dとの軸方向に対向する位置の距離が互
いに等しいとともに、第1の面31dおよび第2の面2
5dが往復運動方向と直角の方向に対して傾きを有して
いるため、上記実施の形態1と同様の効果を奏する。
【0052】実施の形態3.図5はこの発明の実施の形
態3の蓄冷型冷凍機の構成を示す図である。図におい
て、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付して
説明を省略する。31eは冷却ステージ31の膨張空間
33と接する第1の面で、第2の面25aと軸方向に対
向する位置の距離が互いに一定の範囲内で等しいととも
に、ディスプレーサ25の往復運動方向と直角の方向に
対して傾きを有しており、さらに、傾きを有する箇所
が、段階形状にて形成されている。
態3の蓄冷型冷凍機の構成を示す図である。図におい
て、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付して
説明を省略する。31eは冷却ステージ31の膨張空間
33と接する第1の面で、第2の面25aと軸方向に対
向する位置の距離が互いに一定の範囲内で等しいととも
に、ディスプレーサ25の往復運動方向と直角の方向に
対して傾きを有しており、さらに、傾きを有する箇所
が、段階形状にて形成されている。
【0053】上記実施の形態3は、第1の面31eが第
2の面25aとの距離が一定範囲内となるよう、階段形
状にて形成されているため、階段形状にて形成されてい
ない場合と比較して、無効容積は増加するものの、伝熱
面積はさらに拡大される。冷凍能力の大きな蓄冷型冷凍
機では、無効容積が増加して冷凍能力が減少する効果よ
り、冷却ステージの熱伝達が向上して、冷凍能力が向上
する効果の方が大きく、全体として冷凍能力の増大に有
効である。
2の面25aとの距離が一定範囲内となるよう、階段形
状にて形成されているため、階段形状にて形成されてい
ない場合と比較して、無効容積は増加するものの、伝熱
面積はさらに拡大される。冷凍能力の大きな蓄冷型冷凍
機では、無効容積が増加して冷凍能力が減少する効果よ
り、冷却ステージの熱伝達が向上して、冷凍能力が向上
する効果の方が大きく、全体として冷凍能力の増大に有
効である。
【0054】さらに、伝熱面積を拡大するために、図6
に示すように冷却ステージ31の膨張空間33と接する
側面31fに複数の溝を備えるように形成し、伝熱面積
を拡大してもよい。このように形成すれば、伝熱面積が
増加するため、無効容積は増加するものの、上記で示し
たような冷凍能力の大きな蓄冷型冷凍機では冷凍能力を
向上することができる。
に示すように冷却ステージ31の膨張空間33と接する
側面31fに複数の溝を備えるように形成し、伝熱面積
を拡大してもよい。このように形成すれば、伝熱面積が
増加するため、無効容積は増加するものの、上記で示し
たような冷凍能力の大きな蓄冷型冷凍機では冷凍能力を
向上することができる。
【0055】実施の形態4.図7はこの発明の実施の形
態4における蓄冷型冷凍機の構成を示す図である。図に
おいて、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付
して説明を省略する。25eはディスプレーサ25の膨
張空間33と接する第2の面、31gは冷却ステージ3
1の膨張空間33と接する第1の面で、第1の面31g
と第2の面25eとは軸方向に対向する位置の距離が互
いに等しいとともに、第1の面31gおよび第2の面2
5eがディスプレーサ25の往復運動方向と直角の方向
を有している。
態4における蓄冷型冷凍機の構成を示す図である。図に
おいて、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付
して説明を省略する。25eはディスプレーサ25の膨
張空間33と接する第2の面、31gは冷却ステージ3
1の膨張空間33と接する第1の面で、第1の面31g
と第2の面25eとは軸方向に対向する位置の距離が互
いに等しいとともに、第1の面31gおよび第2の面2
5eがディスプレーサ25の往復運動方向と直角の方向
を有している。
【0056】42は膨張空間33の壁面(冷却ステージ
31の膨張空間33と接する面)に配設された伝熱面積
拡大部材で、例えば0.4mm径程度の粒状の金属で、
例えば銅、銀等にて成る。取り付け方法として、粒状の
金属の表面にろう材を塗布し、この状態で粒状の金属を
冷却ステージ31の膨張空間33と接する面に付けて、
温度を上昇させることにより、ろう材を融解させ付着さ
せる。
31の膨張空間33と接する面)に配設された伝熱面積
拡大部材で、例えば0.4mm径程度の粒状の金属で、
例えば銅、銀等にて成る。取り付け方法として、粒状の
金属の表面にろう材を塗布し、この状態で粒状の金属を
冷却ステージ31の膨張空間33と接する面に付けて、
温度を上昇させることにより、ろう材を融解させ付着さ
せる。
【0057】上記のように構成された実施の形態4によ
れば、伝熱面積拡大部材42が粒状にて形成されている
ため、冷却ステージ31と膨張空間33内の作動ガスと
の伝熱面積を拡大することができる。よって、熱伝達が
大幅に改良され冷凍能力を向上することができる。
れば、伝熱面積拡大部材42が粒状にて形成されている
ため、冷却ステージ31と膨張空間33内の作動ガスと
の伝熱面積を拡大することができる。よって、熱伝達が
大幅に改良され冷凍能力を向上することができる。
【0058】又、図8に示すように上記実施の形態1に
て示したような第1の面25aおよび第2の面31aが
形成されている場合、伝熱面拡大部材43を、膨張空間
33の壁面(冷却ステージ31の膨張空間33と接する
面)に同様に配設してもよい。このようにすれば、伝熱
面積はさらに拡大され、冷凍能力をさらに向上すること
ができる。
て示したような第1の面25aおよび第2の面31aが
形成されている場合、伝熱面拡大部材43を、膨張空間
33の壁面(冷却ステージ31の膨張空間33と接する
面)に同様に配設してもよい。このようにすれば、伝熱
面積はさらに拡大され、冷凍能力をさらに向上すること
ができる。
【0059】実施の形態5.図9はこの発明の実施の形
態5における蓄冷型冷凍機の構成を示す図である。図に
おいて、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付
して説明を省略する。44は膨張空間33内に備えられ
た伝熱面積拡大部材で、網目状の金属で、例えば銅にて
形成され、膨張空間33の底面に載置されている。そし
て、この伝熱面積拡大部材44は例えば体積率が約23
%の網目状金属を5mm程度積層したものである。
態5における蓄冷型冷凍機の構成を示す図である。図に
おいて、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付
して説明を省略する。44は膨張空間33内に備えられ
た伝熱面積拡大部材で、網目状の金属で、例えば銅にて
形成され、膨張空間33の底面に載置されている。そし
て、この伝熱面積拡大部材44は例えば体積率が約23
%の網目状金属を5mm程度積層したものである。
【0060】上記のように形成された実施の形態5の蓄
冷型冷凍機によれば、伝熱面積拡大部材44を備えるこ
とにより、備えない場合と比較し、伝熱面積が約5倍と
なる。よって、伝熱面積の拡大により、冷凍能力を向上
することができる。
冷型冷凍機によれば、伝熱面積拡大部材44を備えるこ
とにより、備えない場合と比較し、伝熱面積が約5倍と
なる。よって、伝熱面積の拡大により、冷凍能力を向上
することができる。
【0061】又、伝熱面積拡大部材44を網目状にて形
成する例を示したが、これに限られることはなく、図1
0に示すように例えば粒状の銅、鉛(径が0.4mm程
度のもの)を膨張空間33内に配設して、伝熱面積拡大
部材45を形成すればよい。この際、これら伝熱面積拡
大部材45のとび出しを防止するため、開口を有する押
え61を設けておく。よって容易に伝熱面積を拡大する
ことができ、冷凍能力を容易に向上させることができ
る。又、図示はしないものの上面に開口を有する箱状の
ものに、上記伝熱面積拡大部材45を入れ設置してもよ
い。
成する例を示したが、これに限られることはなく、図1
0に示すように例えば粒状の銅、鉛(径が0.4mm程
度のもの)を膨張空間33内に配設して、伝熱面積拡大
部材45を形成すればよい。この際、これら伝熱面積拡
大部材45のとび出しを防止するため、開口を有する押
え61を設けておく。よって容易に伝熱面積を拡大する
ことができ、冷凍能力を容易に向上させることができ
る。又、図示はしないものの上面に開口を有する箱状の
ものに、上記伝熱面積拡大部材45を入れ設置してもよ
い。
【0062】実施の形態6.図11はこの発明の実施の
形態6における蓄冷型冷凍機の構成を示す図である。図
において、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を
付して説明を省略する。31hは、冷却ステージ31の
外周面に設けられた複数の溝である。
形態6における蓄冷型冷凍機の構成を示す図である。図
において、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を
付して説明を省略する。31hは、冷却ステージ31の
外周面に設けられた複数の溝である。
【0063】上記のように構成された実施の形態6の蓄
冷型冷凍機は、例えば冷却ステージ31がたとえば被冷
凍部としてのヘリウムガス中に設置され、ヘリウムガス
を凝縮するような場合、冷却ステージ31の外周面の面
積が、溝31hにより拡大されているため、凝縮面の伝
熱面積が拡大され、熱交換の効率があがる。よって、冷
凍能力を向上することができる。
冷型冷凍機は、例えば冷却ステージ31がたとえば被冷
凍部としてのヘリウムガス中に設置され、ヘリウムガス
を凝縮するような場合、冷却ステージ31の外周面の面
積が、溝31hにより拡大されているため、凝縮面の伝
熱面積が拡大され、熱交換の効率があがる。よって、冷
凍能力を向上することができる。
【0064】又、図12に示すように上記実施の形態1
にて示したような第1の面25aおよび第2の面31a
が形成されている場合、冷却ステージ31の外周面に複
数の溝31hを形成してもよい。このようにすれば、伝
熱面積の膨張面及び凝縮面ともに拡大することができ、
冷凍能力をさらに向上することができる。
にて示したような第1の面25aおよび第2の面31a
が形成されている場合、冷却ステージ31の外周面に複
数の溝31hを形成してもよい。このようにすれば、伝
熱面積の膨張面及び凝縮面ともに拡大することができ、
冷凍能力をさらに向上することができる。
【0065】実施の形態7.図13はこの発明の実施の
形態7における蓄冷型冷凍機の構成を示す図である。図
において、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を
付して説明を省略する。46は冷却ステージ31の外周
面に配設された伝熱面積拡大部材で、たとえば0.4m
m径程度の粒状の金属で、例えば銅、銀等にて成る、取
り付け方法としては粒状の金属の表面にろう材を塗布
し、この状態で粒状の金属を冷却ステージ31の外周面
に付けて、温度を上昇させることにより、ろう材を融解
させ付着させる。
形態7における蓄冷型冷凍機の構成を示す図である。図
において、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を
付して説明を省略する。46は冷却ステージ31の外周
面に配設された伝熱面積拡大部材で、たとえば0.4m
m径程度の粒状の金属で、例えば銅、銀等にて成る、取
り付け方法としては粒状の金属の表面にろう材を塗布
し、この状態で粒状の金属を冷却ステージ31の外周面
に付けて、温度を上昇させることにより、ろう材を融解
させ付着させる。
【0066】上記のように構成された実施の形態7によ
れば、上記実施の形態6と同様に伝熱面積としての凝縮
面を拡大することができるため、熱交換の効率があが
る。よって、冷凍能力を向上することができる。
れば、上記実施の形態6と同様に伝熱面積としての凝縮
面を拡大することができるため、熱交換の効率があが
る。よって、冷凍能力を向上することができる。
【0067】又、図14に示すように上記実施の形態1
にて示したような第1の面25aおよび第2の面31a
が形成されている場合、冷却ステージ31の外周面に伝
熱面積拡大部材46を配設してもよい。このようにすれ
ば、伝熱面積の膨張面及び凝縮面ともに拡大することが
でき、冷凍能力をさらに向上することができる。
にて示したような第1の面25aおよび第2の面31a
が形成されている場合、冷却ステージ31の外周面に伝
熱面積拡大部材46を配設してもよい。このようにすれ
ば、伝熱面積の膨張面及び凝縮面ともに拡大することが
でき、冷凍能力をさらに向上することができる。
【0068】実施の形態8.図15はこの発明の実施の
形態8における蓄冷型冷凍機の構成を示す図である。図
において、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を
付して説明を省略する。47は冷却ステージ31の内部
に形成された流路で、流路47の一端および他端が冷却
ステージ31にて開口されており、流路47内にヘリウ
ムガスを流出入することができる。
形態8における蓄冷型冷凍機の構成を示す図である。図
において、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を
付して説明を省略する。47は冷却ステージ31の内部
に形成された流路で、流路47の一端および他端が冷却
ステージ31にて開口されており、流路47内にヘリウ
ムガスを流出入することができる。
【0069】上記のように構成された実施の形態8の蓄
冷型冷凍機によれば、流路47内にてヘリウムガスの流
れが生じ、このヘリウムガスが流路47内を通る際に、
ヘリウムガスと冷却ステージ31との間で熱交換が行わ
れる為、冷却ステージ31での熱交換を容易に効率よく
行うことができるため、冷凍能力を向上することができ
る。
冷型冷凍機によれば、流路47内にてヘリウムガスの流
れが生じ、このヘリウムガスが流路47内を通る際に、
ヘリウムガスと冷却ステージ31との間で熱交換が行わ
れる為、冷却ステージ31での熱交換を容易に効率よく
行うことができるため、冷凍能力を向上することができ
る。
【0070】実施の形態9.図16はこの発明の実施の
形態9における蓄冷型冷凍機の構成を示す図である。図
において上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付
して説明を省略する。48は冷却ステージ31の内部に
形成された流路で、流路48の一端48aはディスプレ
ーサ25が往復運動の上死点の位置に達した際に、ディ
スプレーサ25のガス流出入り口としての低温側流路4
1とが対向する位置に形成され、又、流路48の他端4
8bは第1の面31gに形成されている。
形態9における蓄冷型冷凍機の構成を示す図である。図
において上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付
して説明を省略する。48は冷却ステージ31の内部に
形成された流路で、流路48の一端48aはディスプレ
ーサ25が往復運動の上死点の位置に達した際に、ディ
スプレーサ25のガス流出入り口としての低温側流路4
1とが対向する位置に形成され、又、流路48の他端4
8bは第1の面31gに形成されている。
【0071】上記のように構成された実施の形態9の蓄
冷型冷凍機によれば、ディスプレーサ25の往復運動の
上死点の位置に達した際に、流路48の一端48aと低
温側流路41とが、対向する位置に形成されているた
め、ヘリウムガスの流出入が多量となる往復運動の上死
点の際、流路48の一端48aから低温側流路41への
ヘリウムガスの流れが、直接行われやすくなる。よっ
て、ヘリウムガスの体積が膨張し、膨張空間33にて寒
冷が発生した際、ヘリウムガスのほとんどは、冷却ステ
ージ31の流路の他端48bから流路48を介して、流
路48の一端48aから、低温側流路41へ流れること
となる。
冷型冷凍機によれば、ディスプレーサ25の往復運動の
上死点の位置に達した際に、流路48の一端48aと低
温側流路41とが、対向する位置に形成されているた
め、ヘリウムガスの流出入が多量となる往復運動の上死
点の際、流路48の一端48aから低温側流路41への
ヘリウムガスの流れが、直接行われやすくなる。よっ
て、ヘリウムガスの体積が膨張し、膨張空間33にて寒
冷が発生した際、ヘリウムガスのほとんどは、冷却ステ
ージ31の流路の他端48bから流路48を介して、流
路48の一端48aから、低温側流路41へ流れること
となる。
【0072】以上のように構成された実施の形態9の蓄
冷型冷凍機は、膨張空間33にて寒冷を発生したヘリウ
ムガスが、流路48を通り、低温側流路41に流れるた
め、冷却ステージ31の熱交換が一層効率よく行われる
ことになる。そして、冷却ステージ31の温度とヘリウ
ムガスの温度とがほぼ等しくなるため、冷却ステージ3
1での熱の損失が生じなくなる。よって、冷却ステージ
31にて被冷凍部の熱を確実に膨張空間33に伝熱する
ことができ、冷凍能力を増大することができる。
冷型冷凍機は、膨張空間33にて寒冷を発生したヘリウ
ムガスが、流路48を通り、低温側流路41に流れるた
め、冷却ステージ31の熱交換が一層効率よく行われる
ことになる。そして、冷却ステージ31の温度とヘリウ
ムガスの温度とがほぼ等しくなるため、冷却ステージ3
1での熱の損失が生じなくなる。よって、冷却ステージ
31にて被冷凍部の熱を確実に膨張空間33に伝熱する
ことができ、冷凍能力を増大することができる。
【0073】さらに、ヘリウムガスの流れを確実にする
ために、図17に示すようにシリンダ23の内壁とディ
スプレーサ25の外壁との間をシール部材49にてシー
ルし、ディスプレーサ25が往復運動の上死点の位置に
達した際に、ヘリウムガスが、流路48の一端48aか
ら膨張空間33を通り流路48の他端48bへ流出する
のを阻止する。
ために、図17に示すようにシリンダ23の内壁とディ
スプレーサ25の外壁との間をシール部材49にてシー
ルし、ディスプレーサ25が往復運動の上死点の位置に
達した際に、ヘリウムガスが、流路48の一端48aか
ら膨張空間33を通り流路48の他端48bへ流出する
のを阻止する。
【0074】このように構成すれば、シール部材48に
よりヘリウムガスは、流路48の一端48aから低温側
流路41にのみ確実に流れるようになる。よって、冷凍
能力をより一層増大することができる。
よりヘリウムガスは、流路48の一端48aから低温側
流路41にのみ確実に流れるようになる。よって、冷凍
能力をより一層増大することができる。
【0075】さらに、流路48に流れるヘリウムガスの
熱交換による熱容量を増大させるために、図18に示す
ように流路48内に蓄冷材50を配設してもよい。この
蓄冷材50としては、例えば、Er3Ni,Ho1.5Er
1.5Ru,ErNi0.9Co0. 1,GdRh,Cu等にて
なる玉状、メッシュ状などを用いることができる。尚、
後述に際しても、流路内に蓄冷材を配設する例を示す
が、これらは、ここで示した蓄冷材と同様に形成するこ
とが可能となるため、その説明は適宜省略する。
熱交換による熱容量を増大させるために、図18に示す
ように流路48内に蓄冷材50を配設してもよい。この
蓄冷材50としては、例えば、Er3Ni,Ho1.5Er
1.5Ru,ErNi0.9Co0. 1,GdRh,Cu等にて
なる玉状、メッシュ状などを用いることができる。尚、
後述に際しても、流路内に蓄冷材を配設する例を示す
が、これらは、ここで示した蓄冷材と同様に形成するこ
とが可能となるため、その説明は適宜省略する。
【0076】このように構成すれば、吸気バルブが閉
じ、排気バルブが開いた過程においては、膨張空間33
で膨張し低温になったヘリウムガスは、流路48の他端
48bから冷却ステージ31内の蓄冷材50を通り、流
路48の一端48aから低温側流路41にはいる。この
際、冷却ステージ31内の蓄冷材50をヘリウムガスが
冷却する。次に、排気バルブが閉じ、吸気バルブが開い
た過程においては、低温側流路41から流入したヘリウ
ムガスは、流路48の一端48aから冷却ステージ31
内の蓄冷材50を通り、流路48の他端48bから膨張
空間33に到達する。この際、上記過程において冷却さ
れた蓄冷材50とヘリウムガスとは熱交換するため膨張
空間33に流入するヘリウムガスはより低温になってい
る。このことにより大きな冷凍能力を有することができ
るようになる。
じ、排気バルブが開いた過程においては、膨張空間33
で膨張し低温になったヘリウムガスは、流路48の他端
48bから冷却ステージ31内の蓄冷材50を通り、流
路48の一端48aから低温側流路41にはいる。この
際、冷却ステージ31内の蓄冷材50をヘリウムガスが
冷却する。次に、排気バルブが閉じ、吸気バルブが開い
た過程においては、低温側流路41から流入したヘリウ
ムガスは、流路48の一端48aから冷却ステージ31
内の蓄冷材50を通り、流路48の他端48bから膨張
空間33に到達する。この際、上記過程において冷却さ
れた蓄冷材50とヘリウムガスとは熱交換するため膨張
空間33に流入するヘリウムガスはより低温になってい
る。このことにより大きな冷凍能力を有することができ
るようになる。
【0077】また冷却ステージ内の流路48にヘリウム
ガスが通過することにより、膨張空間33内のヘリウム
ガスと冷却ステージ31との熱交換が充分行われ、冷却
ステージ31での熱の損失が減少し、冷凍能力を向上す
ることができる。さらに冷却ステージ31内に、熱容量
の大きい蓄冷材50が存在するため、冷却ステージ31
全体の熱容量が大きくなる。このため冷却ステージ31
の温度振幅が小さくなる。したがって等温膨張に近づ
き、冷凍能力を向上することができる。
ガスが通過することにより、膨張空間33内のヘリウム
ガスと冷却ステージ31との熱交換が充分行われ、冷却
ステージ31での熱の損失が減少し、冷凍能力を向上す
ることができる。さらに冷却ステージ31内に、熱容量
の大きい蓄冷材50が存在するため、冷却ステージ31
全体の熱容量が大きくなる。このため冷却ステージ31
の温度振幅が小さくなる。したがって等温膨張に近づ
き、冷凍能力を向上することができる。
【0078】又、上記実施の形態1にて示したような第
1の面25aおよび第2の面31aが形成されている場
合にも、上記示したような流路を同様に形成してもよ
い。その内の数例を図19および図20に示す。まず、
図19に示すように、51は冷却ステージ31の内部に
形成された流路で、流路51の一端51aはディスプレ
ーサ25が往復運動の上死点の位置に達した際に、ディ
スプレーサ25の低温側流路41とが対向する位置に形
成され、又、流路51の他端51bは第1の面31aに
形成されている。
1の面25aおよび第2の面31aが形成されている場
合にも、上記示したような流路を同様に形成してもよ
い。その内の数例を図19および図20に示す。まず、
図19に示すように、51は冷却ステージ31の内部に
形成された流路で、流路51の一端51aはディスプレ
ーサ25が往復運動の上死点の位置に達した際に、ディ
スプレーサ25の低温側流路41とが対向する位置に形
成され、又、流路51の他端51bは第1の面31aに
形成されている。
【0079】このように構成すれば、上記実施の形態1
の効果および上記実施の形態9の効果の両効果を得るこ
ととなり、冷凍能力はより一層向上することができる。
の効果および上記実施の形態9の効果の両効果を得るこ
ととなり、冷凍能力はより一層向上することができる。
【0080】又、さらに、図20に示すように流路51
内に蓄冷材52を備えるようにすれば、冷凍能力のより
一層の向上および増大を図ることが可能となる。
内に蓄冷材52を備えるようにすれば、冷凍能力のより
一層の向上および増大を図ることが可能となる。
【0081】実施の形態10.図21はこの発明の実施
の形態10における蓄冷型冷凍機の構成を示す図であ
る。図において、53はディスプレーサ25の凸状に形
成された凸状底面、54はこの凸状底面53に形成され
たヘリウムガスを流出するガス流出入口としての低温側
流路、55は冷却ステージ31のディスプレーサ25と
接する底面で、ディスプレーサ25の凸状底面53に嵌
合する凹状底面、56は冷却ステージ31の内部に形成
された流路、56aはディスプレーサ25が往復運動の
下死点の位置に達した際に、ディスプレーサ25の低温
側流路54からヘリウムガスが流出するように形成され
た流路56の一端、56bはディスプレーサ25が往復
運動の下死点の位置に達した際に、ヘリウムガスが低温
側流路54から直接流入しないように形成された流路5
6の他端である。
の形態10における蓄冷型冷凍機の構成を示す図であ
る。図において、53はディスプレーサ25の凸状に形
成された凸状底面、54はこの凸状底面53に形成され
たヘリウムガスを流出するガス流出入口としての低温側
流路、55は冷却ステージ31のディスプレーサ25と
接する底面で、ディスプレーサ25の凸状底面53に嵌
合する凹状底面、56は冷却ステージ31の内部に形成
された流路、56aはディスプレーサ25が往復運動の
下死点の位置に達した際に、ディスプレーサ25の低温
側流路54からヘリウムガスが流出するように形成され
た流路56の一端、56bはディスプレーサ25が往復
運動の下死点の位置に達した際に、ヘリウムガスが低温
側流路54から直接流入しないように形成された流路5
6の他端である。
【0082】次に、上記のように構成された実施の形態
10の蓄冷型冷凍機の動作について説明する。吸気バル
ブが開き、排気バルブが閉じた過程においては、低温側
流路54から流出されたヘリウムガスは流路56の一端
56aから流路56を介して流路56の他端56bから
膨張空間33に入る。又、排気バルブが開き、吸気バル
ブが閉じた過程において、膨張空間33にて膨張したヘ
リウムガスは、冷却ステージ31の他端56bから流路
56を通り、流路56の一端56aから、低温側流路5
4へ流出される。
10の蓄冷型冷凍機の動作について説明する。吸気バル
ブが開き、排気バルブが閉じた過程においては、低温側
流路54から流出されたヘリウムガスは流路56の一端
56aから流路56を介して流路56の他端56bから
膨張空間33に入る。又、排気バルブが開き、吸気バル
ブが閉じた過程において、膨張空間33にて膨張したヘ
リウムガスは、冷却ステージ31の他端56bから流路
56を通り、流路56の一端56aから、低温側流路5
4へ流出される。
【0083】上記のように構成された実施の形態10の
蓄冷型冷凍機は、冷却ステージ31内の流路56にヘリ
ウムガスが通過することにより、ヘリウムガスと冷却ス
テージ31の熱交換が上記実施の形態9の場合と同様に
充分に行われ、冷却ステージ31での熱の損失が減少
し、冷凍能力を向上することができる。
蓄冷型冷凍機は、冷却ステージ31内の流路56にヘリ
ウムガスが通過することにより、ヘリウムガスと冷却ス
テージ31の熱交換が上記実施の形態9の場合と同様に
充分に行われ、冷却ステージ31での熱の損失が減少
し、冷凍能力を向上することができる。
【0084】さらに、図22に示すように流路56内に
蓄冷材57を備えるようにすれば、冷却ステージ31内
の熱容量を大きくできるため、上記実施の形態9の場合
と同様に冷却ステージ31の温度振幅が小さくなり、等
温膨張に近づき、冷凍能力を向上することができる。
尚、ここで示す流路56の一端56a及び他端56b
は、図21で示した場合と同様に形成されている。しか
しながら、冷却ステージ31内の流路56は、図21に
て示したように、複数の流路56を形成するのではな
く、図22に示すように1つの流路56のみにて形成さ
れている。これは、流路56内に蓄冷材57を備えるた
め、流路56を複数に分離しなくとも、冷却ステージ3
1が耐久性に劣ることなく、流路56を容易に形成でき
るからである。
蓄冷材57を備えるようにすれば、冷却ステージ31内
の熱容量を大きくできるため、上記実施の形態9の場合
と同様に冷却ステージ31の温度振幅が小さくなり、等
温膨張に近づき、冷凍能力を向上することができる。
尚、ここで示す流路56の一端56a及び他端56b
は、図21で示した場合と同様に形成されている。しか
しながら、冷却ステージ31内の流路56は、図21に
て示したように、複数の流路56を形成するのではな
く、図22に示すように1つの流路56のみにて形成さ
れている。これは、流路56内に蓄冷材57を備えるた
め、流路56を複数に分離しなくとも、冷却ステージ3
1が耐久性に劣ることなく、流路56を容易に形成でき
るからである。
【0085】さらに、図23に示すように、ディスプレ
ーサ25の凸状底面53と冷却ステージ31の凹状底面
55との間をシール部材58にてシールし、ディスプレ
ーサ25が往復運動の下死点の位置に達した際に、ヘリ
ウムガスが、流路56の一端56aから膨張空間33を
通り流路56の他端56bへ流出するのを確実に阻止す
るようにすれば、ヘリウムガスの流出は確実に流路56
を介して膨張空間33に行われるため、冷凍能力をより
一層向上することができる。
ーサ25の凸状底面53と冷却ステージ31の凹状底面
55との間をシール部材58にてシールし、ディスプレ
ーサ25が往復運動の下死点の位置に達した際に、ヘリ
ウムガスが、流路56の一端56aから膨張空間33を
通り流路56の他端56bへ流出するのを確実に阻止す
るようにすれば、ヘリウムガスの流出は確実に流路56
を介して膨張空間33に行われるため、冷凍能力をより
一層向上することができる。
【0086】さらに、図24に示すように上記したシー
ル部材58を備え、且つ、蓄冷材57を備えるようにす
れば、冷凍能力がより一層向上することは言うまでもな
い。
ル部材58を備え、且つ、蓄冷材57を備えるようにす
れば、冷凍能力がより一層向上することは言うまでもな
い。
【0087】実施の形態11.図25はこの発明の実施
の形態11における蓄冷型冷凍機の構成を示す図であ
る。図において、上記各実施の形態と同様の部分は同一
符号を付して説明を省略する。59は冷却ステージ31
の内部に膨張空間33と例えば内径1mm程度のキャピ
ラリーチューブより成るキャピラリ60を介して連通す
るバッファータンクである。
の形態11における蓄冷型冷凍機の構成を示す図であ
る。図において、上記各実施の形態と同様の部分は同一
符号を付して説明を省略する。59は冷却ステージ31
の内部に膨張空間33と例えば内径1mm程度のキャピ
ラリーチューブより成るキャピラリ60を介して連通す
るバッファータンクである。
【0088】次に、上記のように構成された実施の形態
11の蓄冷型冷凍機の動作について説明する。まず、吸
気バルブが開くと、低温側流路41から膨張空間33
に、たとえば圧力20Kg/cm2でヘリウムガスが流
入する。このヘリウムガスはキャピラリ60を通る際、
圧力抵抗によりバッファータンク59に流入するため、
15.5Kg/cm2程度の圧力になる。逆に、排気バ
ルブが開き膨張空間33のヘリウムガスが10Kg/c
m2に膨張し、蓄冷器29へ戻るとき、バッファータン
ク59のヘリウムガスはキャピラリ60で圧力抵抗をう
け14.5Kg/cm2の圧力になる。つまり、膨張空
間33の圧力変化が20Kg/cm2から10Kg/c
m2に変化してもバッファータンク59内の圧力変化は
わずか1Kg/cm2の圧力変化しか生じない。このた
めバッファータンク59へのヘリウムガスの流量は極め
てわずかで、また圧縮熱もほとんど生じない。
11の蓄冷型冷凍機の動作について説明する。まず、吸
気バルブが開くと、低温側流路41から膨張空間33
に、たとえば圧力20Kg/cm2でヘリウムガスが流
入する。このヘリウムガスはキャピラリ60を通る際、
圧力抵抗によりバッファータンク59に流入するため、
15.5Kg/cm2程度の圧力になる。逆に、排気バ
ルブが開き膨張空間33のヘリウムガスが10Kg/c
m2に膨張し、蓄冷器29へ戻るとき、バッファータン
ク59のヘリウムガスはキャピラリ60で圧力抵抗をう
け14.5Kg/cm2の圧力になる。つまり、膨張空
間33の圧力変化が20Kg/cm2から10Kg/c
m2に変化してもバッファータンク59内の圧力変化は
わずか1Kg/cm2の圧力変化しか生じない。このた
めバッファータンク59へのヘリウムガスの流量は極め
てわずかで、また圧縮熱もほとんど生じない。
【0089】膨張空間33内のヘリウムガスと冷却ステ
ージ31との伝熱面積は、このバッファータンク59の
面積分が増加したこととなり、冷却ステージ31と膨張
空間33との熱伝達が改良され、冷凍能力が向上する。
また、バッファータンク59内にヘリウムガスが充填さ
れているため、たとえば4.2Kなどの低温ではバッフ
ァータンク59の熱容量が非常に大きくなり、冷却ステ
ージの温度振幅が小さくなる。したがって等温膨張に近
づき、冷凍能力を向上することができる。また、バッフ
ァータンク59内にはキャピラリ60によりわずかなが
らもヘリウムガスの流出入が生じるため、バッファータ
ンク59内のヘリウムガスは対流を生じ、バッファータ
ンク59内の中心部と外周部とのヘリウムガスの温度差
は生じない。
ージ31との伝熱面積は、このバッファータンク59の
面積分が増加したこととなり、冷却ステージ31と膨張
空間33との熱伝達が改良され、冷凍能力が向上する。
また、バッファータンク59内にヘリウムガスが充填さ
れているため、たとえば4.2Kなどの低温ではバッフ
ァータンク59の熱容量が非常に大きくなり、冷却ステ
ージの温度振幅が小さくなる。したがって等温膨張に近
づき、冷凍能力を向上することができる。また、バッフ
ァータンク59内にはキャピラリ60によりわずかなが
らもヘリウムガスの流出入が生じるため、バッファータ
ンク59内のヘリウムガスは対流を生じ、バッファータ
ンク59内の中心部と外周部とのヘリウムガスの温度差
は生じない。
【0090】又、図26に示すように上記実施の形態1
にて示したような第1の面25aおよび第2の面31a
が形成されている場合にも、上記示したようなバッファ
タンク59をキャピラリ60を介して備えるようにすれ
ば、上記実施の形態1の効果および上記実施の形態11
の効果の両効果を得ることとなり、冷凍能力をより一層
向上することができる。
にて示したような第1の面25aおよび第2の面31a
が形成されている場合にも、上記示したようなバッファ
タンク59をキャピラリ60を介して備えるようにすれ
ば、上記実施の形態1の効果および上記実施の形態11
の効果の両効果を得ることとなり、冷凍能力をより一層
向上することができる。
【0091】以上の各実施の形態では、2段GM冷凍機
を例にあげて説明したが単段GM冷凍機、および3段G
M冷凍機にも適用できるのはもちろんのこと、他の蓄冷
形冷凍機、たとえばパルスチューブ冷凍機、スターリン
グ冷凍機、ビルマイヤー冷凍機にも適用できることはい
うまでもない。
を例にあげて説明したが単段GM冷凍機、および3段G
M冷凍機にも適用できるのはもちろんのこと、他の蓄冷
形冷凍機、たとえばパルスチューブ冷凍機、スターリン
グ冷凍機、ビルマイヤー冷凍機にも適用できることはい
うまでもない。
【0092】
【発明の効果】以上のようにこの発明の請求項1によれ
ば、筒と、筒の一端を覆うように設けられた冷却ステー
ジと、筒内にて往復運動可能に設けられた往復部材と、
筒の冷却ステージにて覆われた側に往復部材の往復運動
により容積が変化する膨張空間とを備えて成り、膨張空
間に圧縮された作動ガスが導入され、作動ガスを膨張さ
せて寒冷を発生させる蓄冷型冷凍機において、冷却ステ
ージの膨張空間と接する第1の面と往復部材の膨張空間
と接する第2の面との軸方向に対向する位置の距離が互
いに一定の範囲内で等しいとともに、第1の面および第
2の面が往復運動方向と直角の方向に対して傾きを有し
ているもので、往復部材の往復運動の際に摩擦熱を生じ
ることなく、冷却ステージと作動ガスとの伝熱面積を拡
大することができ、冷凍能力の向上を図ることができる
蓄冷型冷凍機を提供することが可能である。
ば、筒と、筒の一端を覆うように設けられた冷却ステー
ジと、筒内にて往復運動可能に設けられた往復部材と、
筒の冷却ステージにて覆われた側に往復部材の往復運動
により容積が変化する膨張空間とを備えて成り、膨張空
間に圧縮された作動ガスが導入され、作動ガスを膨張さ
せて寒冷を発生させる蓄冷型冷凍機において、冷却ステ
ージの膨張空間と接する第1の面と往復部材の膨張空間
と接する第2の面との軸方向に対向する位置の距離が互
いに一定の範囲内で等しいとともに、第1の面および第
2の面が往復運動方向と直角の方向に対して傾きを有し
ているもので、往復部材の往復運動の際に摩擦熱を生じ
ることなく、冷却ステージと作動ガスとの伝熱面積を拡
大することができ、冷凍能力の向上を図ることができる
蓄冷型冷凍機を提供することが可能である。
【0093】又、この発明の請求項2によれば、請求項
1において、第1の面の傾きを有する箇所が、階段形状
にて形成されているもので、冷却ステージと作動ガスと
の伝熱面積をより一層拡大することができ、冷凍能力の
向上を図ることができる蓄冷型冷凍機を提供することが
可能である。
1において、第1の面の傾きを有する箇所が、階段形状
にて形成されているもので、冷却ステージと作動ガスと
の伝熱面積をより一層拡大することができ、冷凍能力の
向上を図ることができる蓄冷型冷凍機を提供することが
可能である。
【0094】又、この発明の請求項3によれば、筒と、
筒の一端を覆うように設けられた冷却ステージと、筒内
にて往復運動可能に設けられた往復部材と、筒の冷却ス
テージにて覆われた側に往復部材の往復運動により容積
が変化する膨張空間とを備えて成り、膨張空間に圧縮さ
れた作動ガスが導入され、作動ガスを膨張させて寒冷を
発生させる蓄冷型冷凍機において、膨張空間内に伝熱面
積拡大部材を備え、伝熱面積拡大部材が冷却ステージと
膨張空間内の作動ガスとの接触面積を増大させたもの
で、冷却ステージと作動ガスとの伝熱面積を容易に拡大
することができ、冷凍能力の向上を図ることができる蓄
冷型冷凍機を提供することが可能である。
筒の一端を覆うように設けられた冷却ステージと、筒内
にて往復運動可能に設けられた往復部材と、筒の冷却ス
テージにて覆われた側に往復部材の往復運動により容積
が変化する膨張空間とを備えて成り、膨張空間に圧縮さ
れた作動ガスが導入され、作動ガスを膨張させて寒冷を
発生させる蓄冷型冷凍機において、膨張空間内に伝熱面
積拡大部材を備え、伝熱面積拡大部材が冷却ステージと
膨張空間内の作動ガスとの接触面積を増大させたもの
で、冷却ステージと作動ガスとの伝熱面積を容易に拡大
することができ、冷凍能力の向上を図ることができる蓄
冷型冷凍機を提供することが可能である。
【0095】又、この発明の請求項4によれば、請求項
3の蓄冷型冷凍機の伝熱面積拡大部材が、冷却ステージ
の膨張空間と接する壁面に粒状の金属を配設して形成さ
れたもので、冷却ステージと作動ガスとの伝熱面積を確
実に拡大することができ、冷凍能力の向上を図ることが
できる蓄冷型冷凍機を提供することが可能である。
3の蓄冷型冷凍機の伝熱面積拡大部材が、冷却ステージ
の膨張空間と接する壁面に粒状の金属を配設して形成さ
れたもので、冷却ステージと作動ガスとの伝熱面積を確
実に拡大することができ、冷凍能力の向上を図ることが
できる蓄冷型冷凍機を提供することが可能である。
【0096】又、この発明の請求項5によれば、請求項
3の蓄冷型冷凍機の伝熱面積拡大部材が、網目状に形成
され膨張空間の底面に載置されたもので、冷却ステージ
と作動ガスとの伝熱面積を確実に拡大することができ、
冷凍能力の向上を図ることができる蓄冷型冷凍機を提供
することが可能である。
3の蓄冷型冷凍機の伝熱面積拡大部材が、網目状に形成
され膨張空間の底面に載置されたもので、冷却ステージ
と作動ガスとの伝熱面積を確実に拡大することができ、
冷凍能力の向上を図ることができる蓄冷型冷凍機を提供
することが可能である。
【0097】又、この発明の請求項6によれば、筒と、
筒の一端を覆うように設けられた冷却ステージと、筒内
にて往復運動可能に設けられた往復部材と、筒の冷却ス
テージにて覆われた側に往復部材の往復運動により容積
が変化する膨張空間とを備えて成り、膨張空間に圧縮さ
れた作動ガスが導入され、作動ガスを膨張させて寒冷を
発生させる蓄冷型冷凍機において、冷却ステージの外周
面に複数の溝を備えたもので、冷却ステージと冷却ステ
ージの周囲との伝熱面積を拡大することができ、冷凍能
力の向上を図ることができる蓄冷型冷凍機を提供するこ
とが可能である。
筒の一端を覆うように設けられた冷却ステージと、筒内
にて往復運動可能に設けられた往復部材と、筒の冷却ス
テージにて覆われた側に往復部材の往復運動により容積
が変化する膨張空間とを備えて成り、膨張空間に圧縮さ
れた作動ガスが導入され、作動ガスを膨張させて寒冷を
発生させる蓄冷型冷凍機において、冷却ステージの外周
面に複数の溝を備えたもので、冷却ステージと冷却ステ
ージの周囲との伝熱面積を拡大することができ、冷凍能
力の向上を図ることができる蓄冷型冷凍機を提供するこ
とが可能である。
【0098】又、この発明の請求項7によれば、筒と、
筒の一端を覆うように設けられた冷却ステージと、筒内
にて往復運動可能に設けられた往復部材と、筒の冷却ス
テージにて覆われた側に往復部材の往復運動により容積
が変化する膨張空間とを備えて成り、膨張空間に圧縮さ
れた作動ガスが導入され、作動ガスを膨張させて寒冷を
発生させる蓄冷型冷凍機において、冷却ステージの外周
面に配置された伝熱面積拡大部材を備えたもので、冷却
ステージと冷却ステージの周囲との伝熱面積を拡大する
ことができ、冷凍能力の向上を図ることができる蓄冷型
冷凍機を提供することが可能である。
筒の一端を覆うように設けられた冷却ステージと、筒内
にて往復運動可能に設けられた往復部材と、筒の冷却ス
テージにて覆われた側に往復部材の往復運動により容積
が変化する膨張空間とを備えて成り、膨張空間に圧縮さ
れた作動ガスが導入され、作動ガスを膨張させて寒冷を
発生させる蓄冷型冷凍機において、冷却ステージの外周
面に配置された伝熱面積拡大部材を備えたもので、冷却
ステージと冷却ステージの周囲との伝熱面積を拡大する
ことができ、冷凍能力の向上を図ることができる蓄冷型
冷凍機を提供することが可能である。
【0099】又、この発明の請求項8によれば、筒と、
筒の一端を覆うように設けられた冷却ステージと、筒内
にて往復運動可能に設けられた往復部材と、筒の冷却ス
テージにて覆われた側に往復部材の往復運動により容積
の変化する膨張空間とを備えて成り、膨張空間に圧縮さ
れた作動ガスが導入され、作動ガスを膨張させて寒冷を
発生させる蓄冷型冷凍機において、冷却ステージの内部
に流路が形成され、流路の一端および他端が冷却ステー
ジにて開口され、流路内に作動ガスが流出入するもの
で、冷却ステージと作動ガスとの熱交換を効率よく行う
ことができ、冷凍能力の向上を図ることができる蓄冷型
冷凍機を提供することが可能である。
筒の一端を覆うように設けられた冷却ステージと、筒内
にて往復運動可能に設けられた往復部材と、筒の冷却ス
テージにて覆われた側に往復部材の往復運動により容積
の変化する膨張空間とを備えて成り、膨張空間に圧縮さ
れた作動ガスが導入され、作動ガスを膨張させて寒冷を
発生させる蓄冷型冷凍機において、冷却ステージの内部
に流路が形成され、流路の一端および他端が冷却ステー
ジにて開口され、流路内に作動ガスが流出入するもの
で、冷却ステージと作動ガスとの熱交換を効率よく行う
ことができ、冷凍能力の向上を図ることができる蓄冷型
冷凍機を提供することが可能である。
【0100】又、この発明の請求項9によれば、請求項
8において往復部材に、膨張空間に作動ガスを流出する
ガス流出入り口を備え、往復部材が往復運動の上死点の
位置に達した際に、冷却ステージの内部に形成された流
路の一端と往復部材のガス流出入り口とが対向する位置
に形成されたもので、冷却ステージと作動ガスとの熱交
換をより一層効率よく行うことができ、冷凍能力の向上
を図ることができる蓄冷型冷凍機を提供することが可能
である。
8において往復部材に、膨張空間に作動ガスを流出する
ガス流出入り口を備え、往復部材が往復運動の上死点の
位置に達した際に、冷却ステージの内部に形成された流
路の一端と往復部材のガス流出入り口とが対向する位置
に形成されたもので、冷却ステージと作動ガスとの熱交
換をより一層効率よく行うことができ、冷凍能力の向上
を図ることができる蓄冷型冷凍機を提供することが可能
である。
【0101】又、この発明の請求項10によれば、請求
項9において、筒の内壁と往復部材の外壁との間をシー
ル部材にてシールし、往復部材が往復運動の上死点の位
置に達した際に、作動ガスが、冷却ステージの内部に形
成された流路を通らずに膨張空間に達するのを阻止する
もので、冷却ステージと作動ガスとの熱交換をより一層
効率よく行うことができ、冷凍能力の向上を図ることが
できる蓄冷型冷凍機を提供することが可能である。
項9において、筒の内壁と往復部材の外壁との間をシー
ル部材にてシールし、往復部材が往復運動の上死点の位
置に達した際に、作動ガスが、冷却ステージの内部に形
成された流路を通らずに膨張空間に達するのを阻止する
もので、冷却ステージと作動ガスとの熱交換をより一層
効率よく行うことができ、冷凍能力の向上を図ることが
できる蓄冷型冷凍機を提供することが可能である。
【0102】又、この発明の請求項11によれば、請求
項8において、往復部材の底面が凸状に、冷却ステージ
の往復部材と接する底面が往復部材の凸状に嵌合する凹
状にそれぞれ形成され、往復部材の凸状の先端に膨張空
間に作動ガスを流出するガス流出入り口を備え、往復部
材が往復運動の下死点の位置に達した際に、往復部材の
ガス流出入り口から冷却ステージの内部に形成された流
路の一端へ作動ガスが流出するようにしたもので、冷却
ステージと作動ガスとの熱交換をより一層効率よく行う
ことができ、冷凍能力の向上を図ることができる蓄冷型
冷凍機を提供することが可能である。
項8において、往復部材の底面が凸状に、冷却ステージ
の往復部材と接する底面が往復部材の凸状に嵌合する凹
状にそれぞれ形成され、往復部材の凸状の先端に膨張空
間に作動ガスを流出するガス流出入り口を備え、往復部
材が往復運動の下死点の位置に達した際に、往復部材の
ガス流出入り口から冷却ステージの内部に形成された流
路の一端へ作動ガスが流出するようにしたもので、冷却
ステージと作動ガスとの熱交換をより一層効率よく行う
ことができ、冷凍能力の向上を図ることができる蓄冷型
冷凍機を提供することが可能である。
【0103】又、この発明の請求項12によれば、請求
項11において、往復部材の凸状箇所の外壁と冷却ステ
ージの凹状箇所の内壁との間をシール部材にてシール
し、往復部材が往復運動の下死点の位置に達した際に、
作動ガスが、冷却ステージの内部に形成された流路を通
らずに膨張空間に達するのを阻止するもので、冷却ステ
ージと作動ガスとの熱交換をより一層効率よく行うこと
ができ、冷凍能力の向上を図ることができる蓄冷型冷凍
機を提供することが可能である。
項11において、往復部材の凸状箇所の外壁と冷却ステ
ージの凹状箇所の内壁との間をシール部材にてシール
し、往復部材が往復運動の下死点の位置に達した際に、
作動ガスが、冷却ステージの内部に形成された流路を通
らずに膨張空間に達するのを阻止するもので、冷却ステ
ージと作動ガスとの熱交換をより一層効率よく行うこと
ができ、冷凍能力の向上を図ることができる蓄冷型冷凍
機を提供することが可能である。
【0104】又、この発明の請求項13によれば、請求
項8ないし請求項12のいずれかにおいて、流路内に蓄
冷材を配設したもので、冷却ステージの熱容量が増大す
ることができ、冷凍能力の向上を図ることができる蓄冷
型冷凍機を提供することが可能である。
項8ないし請求項12のいずれかにおいて、流路内に蓄
冷材を配設したもので、冷却ステージの熱容量が増大す
ることができ、冷凍能力の向上を図ることができる蓄冷
型冷凍機を提供することが可能である。
【0105】又、この発明の請求項14によれば、筒
と、筒の一端を覆うように設けられた冷却ステージと、
筒内にて往復運動可能に設けられた往復部材と、筒の冷
却ステージにて覆われた側に往復部材の往復運動により
容積が変化する膨張空間とを備えて成り、膨張空間に圧
縮された作動ガスが導入され、作動ガスを膨張させて寒
冷を発生させる蓄冷型冷凍機において、冷却ステージの
内部に、膨張空間とキャピラリを介して連通するバッフ
ァータンクを備えたもので、冷却ステージと作動ガスと
の伝熱面積が拡大でき、且つ、冷却ステージの熱容量が
増大することができるため、冷凍能力の向上を図ること
ができる蓄冷型冷凍機を提供することが可能である。
と、筒の一端を覆うように設けられた冷却ステージと、
筒内にて往復運動可能に設けられた往復部材と、筒の冷
却ステージにて覆われた側に往復部材の往復運動により
容積が変化する膨張空間とを備えて成り、膨張空間に圧
縮された作動ガスが導入され、作動ガスを膨張させて寒
冷を発生させる蓄冷型冷凍機において、冷却ステージの
内部に、膨張空間とキャピラリを介して連通するバッフ
ァータンクを備えたもので、冷却ステージと作動ガスと
の伝熱面積が拡大でき、且つ、冷却ステージの熱容量が
増大することができるため、冷凍能力の向上を図ること
ができる蓄冷型冷凍機を提供することが可能である。
【図1】 この発明の実施の形態1による蓄冷型冷凍機
を示す図である。
を示す図である。
【図2】 この発明の実施の形態2による蓄冷型冷凍機
を示す図である。
を示す図である。
【図3】 この発明の実施の形態2による蓄冷型冷凍機
を示す図である。
を示す図である。
【図4】 この発明の実施の形態2による蓄冷型冷凍機
を示す図である。
を示す図である。
【図5】 この発明の実施の形態3による蓄冷型冷凍機
を示す図である。
を示す図である。
【図6】 この発明の実施の形態3による蓄冷型冷凍機
を示す図である。
を示す図である。
【図7】 この発明の実施の形態4による蓄冷型冷凍機
を示す図である。
を示す図である。
【図8】 この発明の実施の形態4による蓄冷型冷凍機
を示す図である。
を示す図である。
【図9】 この発明の実施の形態5による蓄冷型冷凍機
を示す図である。
を示す図である。
【図10】 この発明の実施の形態5による蓄冷型冷凍
機を示す図である。
機を示す図である。
【図11】 この発明の実施の形態6による蓄冷型冷凍
機を示す図である。
機を示す図である。
【図12】 この発明の実施の形態6による蓄冷型冷凍
機を示す図である。
機を示す図である。
【図13】 この発明の実施の形態7による蓄冷型冷凍
機を示す図である。
機を示す図である。
【図14】 この発明の実施の形態7による蓄冷型冷凍
機を示す図である。
機を示す図である。
【図15】 この発明の実施の形態8による蓄冷型冷凍
機を示す図である。
機を示す図である。
【図16】 この発明の実施の形態9による蓄冷型冷凍
機を示す図である。
機を示す図である。
【図17】 この発明の実施の形態9による蓄冷型冷凍
機を示す図である。
機を示す図である。
【図18】 この発明の実施の形態9による蓄冷型冷凍
機を示す図である。
機を示す図である。
【図19】 この発明の実施の形態9による蓄冷型冷凍
機を示す図である。
機を示す図である。
【図20】 この発明の実施の形態9による蓄冷型冷凍
機を示す図である。
機を示す図である。
【図21】 この発明の実施の形態10による蓄冷型冷
凍機を示す図である。
凍機を示す図である。
【図22】 この発明の実施の形態10による蓄冷型冷
凍機を示す図である。
凍機を示す図である。
【図23】 この発明の実施の形態10による蓄冷型冷
凍機を示す図である。
凍機を示す図である。
【図24】 この発明の実施の形態10による蓄冷型冷
凍機を示す図である。
凍機を示す図である。
【図25】 この発明の実施の形態11による蓄冷型冷
凍機を示す図である。
凍機を示す図である。
【図26】 この発明の実施の形態11による蓄冷型冷
凍機を示す図である。
凍機を示す図である。
【図27】 従来の蓄冷型冷凍機を示す図である。
【図28】 他の従来の蓄冷型冷凍機を示す図である。
22 1段目シリンダ、23 2段目シリンダ、24
1段目ディスプレーサ、25 2段目ディスプレーサ、
25a,25b,25c,25e 第2の面、26 1
段目シール、27 2段目シール、28 1段目蓄冷
器、29 2段目蓄冷器、30 1段目冷却ステージ、
31 2段目冷却ステージ、31a,31b,31c,
31d,31e,31g 第1の面、31f 側面、3
1h 溝、32 1段目膨張空間、33 2段目膨張空
間、34 コンプレッサ、35 吸気バルブ、36 排
気バルブ、37 駆動モータ、38 1段目高温側流
路、39 1段目低温側流路、40 2段目高温側流
路、41 2段目低温側流路、42,43,44,4
5,46 伝熱面積拡大部材、47,48,51,56
流路、48a,51a,56a 一端、48b,51
b,56b 他端、49,58 シール部材、50,5
2,57 蓄冷材、53 凸状底面、54 低温側流
路、55 凹状底面、59 バッファータンク、60
キャピラリ。
1段目ディスプレーサ、25 2段目ディスプレーサ、
25a,25b,25c,25e 第2の面、26 1
段目シール、27 2段目シール、28 1段目蓄冷
器、29 2段目蓄冷器、30 1段目冷却ステージ、
31 2段目冷却ステージ、31a,31b,31c,
31d,31e,31g 第1の面、31f 側面、3
1h 溝、32 1段目膨張空間、33 2段目膨張空
間、34 コンプレッサ、35 吸気バルブ、36 排
気バルブ、37 駆動モータ、38 1段目高温側流
路、39 1段目低温側流路、40 2段目高温側流
路、41 2段目低温側流路、42,43,44,4
5,46 伝熱面積拡大部材、47,48,51,56
流路、48a,51a,56a 一端、48b,51
b,56b 他端、49,58 シール部材、50,5
2,57 蓄冷材、53 凸状底面、54 低温側流
路、55 凹状底面、59 バッファータンク、60
キャピラリ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長尾 政志 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内
Claims (14)
- 【請求項1】 筒と、上記筒の一端を覆うように設けら
れた冷却ステージと、上記筒内にて往復運動可能に設け
られた往復部材と、上記筒の上記冷却ステージにて覆わ
れた側に上記往復部材の往復運動により容積が変化する
膨張空間とを備えて成り、上記膨張空間に圧縮された作
動ガスが導入され、上記作動ガスを膨張させて寒冷を発
生させる蓄冷型冷凍機において、上記冷却ステージの上
記膨張空間と接する第1の面と上記往復部材の上記膨張
空間と接する第2の面との軸方向に対向する位置の距離
が互いに一定の範囲内で等しいとともに、上記第1の面
および上記第2の面が上記往復運動方向と直角の方向に
対して傾きを有していることを特徴とする蓄冷型冷凍
機。 - 【請求項2】 第1の面の傾きを有する箇所が、階段形
状にて形成されていることを特徴とする請求項1記載の
蓄冷型冷凍機。 - 【請求項3】 筒と、上記筒の一端を覆うように設けら
れた冷却ステージと、上記筒内にて往復運動可能に設け
られた往復部材と、上記筒の上記冷却ステージにて覆わ
れた側に上記往復部材の往復運動により容積が変化する
膨張空間とを備えて成り、上記膨張空間に圧縮された作
動ガスが導入され、上記作動ガスを膨張させて寒冷を発
生させる蓄冷型冷凍機において、上記膨張空間内に伝熱
面積拡大部材を備え、上記伝熱面積拡大部材が上記冷却
ステージと上記膨張空間内の上記作動ガスとの接触面積
を増大させたことを特徴とする蓄冷型冷凍機。 - 【請求項4】 請求項3記載の蓄冷型冷凍機の伝熱面積
拡大部材は、冷却ステージの膨張空間と接する壁面に粒
状の金属を配設して形成したことを特徴とする蓄冷型冷
凍機。 - 【請求項5】 請求項3記載の蓄冷型冷凍機の伝熱面積
拡大部材は、網目状に形成され膨張空間の底面に載置さ
れたことを特徴とする蓄冷型冷凍機。 - 【請求項6】 筒と、上記筒の一端を覆うように設けら
れた冷却ステージと、上記筒内にて往復運動可能に設け
られた往復部材と、上記筒の上記冷却ステージにて覆わ
れた側に上記往復部材の往復運動により容積が変化する
膨張空間とを備えて成り、上記膨張空間に圧縮された作
動ガスが導入され、上記作動ガスを膨張させて寒冷を発
生させる蓄冷型冷凍機において、上記冷却ステージの外
周面に複数の溝を備えたことを特徴とする蓄冷型冷凍
機。 - 【請求項7】 筒と、上記筒の一端を覆うように設けら
れた冷却ステージと、上記筒内にて往復運動可能に設け
られた往復部材と、上記筒の上記冷却ステージにて覆わ
れた側に上記往復部材の往復運動により容積が変化する
膨張空間とを備えて成り、上記膨張空間に圧縮された作
動ガスが導入され、上記作動ガスを膨張させて寒冷を発
生させる蓄冷型冷凍機において、上記冷却ステージの外
周面に配置された伝熱面積拡大部材を備えたことを特徴
とする蓄冷型冷凍機。 - 【請求項8】 筒と、上記筒の一端を覆うように設けら
れた冷却ステージと、上記筒内にて往復運動可能に設け
られた往復部材と、上記筒の上記冷却ステージにて覆わ
れた側に上記往復部材の往復運動により容積の変化する
膨張空間とを備えて成り、上記膨張空間に圧縮された作
動ガスが導入され、上記作動ガスを膨張させて寒冷を発
生させる蓄冷型冷凍機において、上記冷却ステージの内
部に流路が形成され、上記流路の一端および他端が上記
冷却ステージにて開口され、上記流路内に上記作動ガス
が流出入することを特徴とする蓄冷型冷凍機。 - 【請求項9】 往復部材に、膨張空間に作動ガスを流出
するガス流出入り口を備え、上記往復部材が往復運動の
上死点の位置に達した際に、冷却ステージの内部に形成
された流路の一端と上記往復部材のガス流出入り口とが
対向する位置に形成されたことを特徴とする請求項8記
載の蓄冷型冷凍機。 - 【請求項10】 筒の内壁と往復部材の外壁との間をシ
ール部材にてシールし、上記往復部材が往復運動の上死
点の位置に達した際に、作動ガスが、冷却ステージの内
部に形成された流路を通らずに膨張空間に達するのを阻
止することを特徴とする請求項9記載の蓄冷型冷凍機。 - 【請求項11】 往復部材の底面が凸状に、冷却ステー
ジの上記往復部材と接する底面が上記往復部材の凸状に
嵌合する凹状にそれぞれ形成され、上記往復部材の凸状
の先端に膨張空間に作動ガスを流出するガス流出入り口
を備え、上記往復部材が往復運動の下死点の位置に達し
た際に、上記往復部材のガス流出入り口から上記冷却ス
テージの内部に形成された流路の一端へ作動ガスが流出
するようにしたことを特徴とする請求項8記載の蓄冷型
冷凍機。 - 【請求項12】 往復部材の凸状箇所の外壁と冷却ステ
ージの凹状箇所の内壁との間をシール部材にてシール
し、上記往復部材が往復運動の下死点の位置に達した際
に、作動ガスが、上記冷却ステージの内部に形成された
流路を通らずに膨張空間に達するのを阻止することを特
徴とする請求項11記載の蓄冷型冷凍機。 - 【請求項13】 流路内に蓄冷材を配設したことを特徴
とする請求項8ないし請求項12のいずれかにに記載の
蓄冷型冷凍機。 - 【請求項14】 筒と、上記筒の一端を覆うように設け
られた冷却ステージと、上記筒内にて往復運動可能に設
けられた往復部材と、上記筒の上記冷却ステージにて覆
われた側に上記往復部材の往復運動により容積が変化す
る膨張空間とを備えて成り、上記膨張空間に圧縮された
作動ガスが導入され、上記作動ガスを膨張させて寒冷を
発生させる蓄冷型冷凍機において、上記冷却ステージの
内部に、上記膨張空間とキャピラリを介して連通するバ
ッファータンクを備えたことを特徴とする蓄冷型冷凍
機。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27220596A JP3390612B2 (ja) | 1996-10-15 | 1996-10-15 | 蓄冷型冷凍機 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27220596A JP3390612B2 (ja) | 1996-10-15 | 1996-10-15 | 蓄冷型冷凍機 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10122683A true JPH10122683A (ja) | 1998-05-15 |
JP3390612B2 JP3390612B2 (ja) | 2003-03-24 |
Family
ID=17510577
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27220596A Expired - Fee Related JP3390612B2 (ja) | 1996-10-15 | 1996-10-15 | 蓄冷型冷凍機 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3390612B2 (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004003442A1 (de) * | 2002-06-29 | 2004-01-08 | Leybold Vakuum Gmbh | Refrigerator mit regenerator |
JP2015152259A (ja) * | 2014-02-17 | 2015-08-24 | 住友重機械工業株式会社 | 極低温冷凍機 |
CN104896781A (zh) * | 2014-03-05 | 2015-09-09 | 住友重机械工业株式会社 | 蓄冷式制冷机 |
WO2016068039A1 (ja) * | 2014-10-30 | 2016-05-06 | 住友重機械工業株式会社 | 極低温冷凍機 |
JP2016090061A (ja) * | 2014-10-29 | 2016-05-23 | 住友重機械工業株式会社 | 極低温冷凍機 |
US11149993B2 (en) | 2017-07-07 | 2021-10-19 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Cryocooler with heat transfer blocks having fins |
-
1996
- 1996-10-15 JP JP27220596A patent/JP3390612B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004003442A1 (de) * | 2002-06-29 | 2004-01-08 | Leybold Vakuum Gmbh | Refrigerator mit regenerator |
US7213399B2 (en) | 2002-06-29 | 2007-05-08 | Oerlikon Leybold Vacuum Gmbh | Refrigerator comprising a regenerator |
JP2015152259A (ja) * | 2014-02-17 | 2015-08-24 | 住友重機械工業株式会社 | 極低温冷凍機 |
CN104896781A (zh) * | 2014-03-05 | 2015-09-09 | 住友重机械工业株式会社 | 蓄冷式制冷机 |
JP2015169340A (ja) * | 2014-03-05 | 2015-09-28 | 住友重機械工業株式会社 | 蓄冷式冷凍機 |
CN104896781B (zh) * | 2014-03-05 | 2017-06-06 | 住友重机械工业株式会社 | 蓄冷式制冷机 |
JP2016090061A (ja) * | 2014-10-29 | 2016-05-23 | 住友重機械工業株式会社 | 極低温冷凍機 |
US9976779B2 (en) | 2014-10-29 | 2018-05-22 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Cryogenic refrigerator |
WO2016068039A1 (ja) * | 2014-10-30 | 2016-05-06 | 住友重機械工業株式会社 | 極低温冷凍機 |
CN106852168A (zh) * | 2014-10-30 | 2017-06-13 | 住友重机械工业株式会社 | 超低温制冷机 |
JPWO2016068039A1 (ja) * | 2014-10-30 | 2017-08-10 | 住友重機械工業株式会社 | 極低温冷凍機 |
US10274230B2 (en) | 2014-10-30 | 2019-04-30 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Annular portions protruding from a displacer and expansion space of a cryocooler |
US11149993B2 (en) | 2017-07-07 | 2021-10-19 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Cryocooler with heat transfer blocks having fins |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP3390612B2 (ja) | 2003-03-24 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |