蓄冷式制冷机的制作方法
【专利说明】蓄冷式制冷机
[0001]本申请主张基于2014年3月5日申请的日本专利申请第2014-042337号的优先权。该日本申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。
技术领域
[0002]本发明涉及一种蓄冷式制冷机。
【背景技术】
[0003]蓄冷式制冷机用于将冷却对象物冷却至例如从100K(开尔文)左右至4K左右的范围。作为蓄冷式制冷机例如有吉福德-麦克马洪式(GM)制冷机、脉冲管制冷机、斯特林制冷机及苏尔威制冷机等。蓄冷式制冷机的用于例如超导磁铁或检测器等的冷却、或低温栗O
[0004]专利文献1:日本特开平5-18622号公报
[0005]专利文献2:日本特开平4-68268号公报
【发明内容】
[0006]本发明的一种实施方式的示例性目的之一在于实现蓄冷式制冷机的小型化及/或制冷能力的提尚。
[0007]根据本发明的一种实施方式提供一种单级式或多级式的蓄冷式制冷机，其具备:缸体，具备冷却台；置换器，具备与所述冷却台同一级的蓄冷器，且配设成能够在所述缸体内沿轴向移动；低温侧气体流路，使所述置换器与所述冷却台之间的气体膨胀空间和所述蓄冷器的低温端连通。所述缸体具备从所述冷却台向高温侧沿所述轴向延伸的缸体侧壁。所述置换器具备与所述缸体侧壁对置且沿所述轴向延伸的置换器侧壁。所述低温侧气体流路具备:气体流通间隙，由所述置换器侧壁的外周面与所述缸体侧壁的内周面划定；置换器气体通路，使所述气体流通间隙与所述蓄冷器的低温端连通。所述气体流通间隙在所述轴向上的低温侧与所述气体膨胀空间连续。所述置换器气体通路在所述置换器侧壁的外周面具有通向所述气体流通间隙的间隙侧开口。与所述蓄冷器的低温端的轴向位置相比，所述间隙侧开口的轴向位置位于更靠高温侧。
[0008]根据本发明，能够实现蓄冷式制冷机的小型化及/或制冷能力的提高。
【附图说明】
[0009]图1是概略地表示本发明的一种实施方式所涉及的蓄冷式制冷机的图。
[0010]图2是概略地表示本发明的一种实施方式所涉及的蓄冷式制冷机的二级低温端的图。
[0011]图3是概略地表示一种蓄冷式制冷机的二级低温端的图。
[0012]图4是概略地表示本发明的另一实施方式所涉及的蓄冷式制冷机的二级低温端的图。
[0013]图5是概略地表示本发明的又一实施方式所涉及的蓄冷式制冷机的二级置换器的低温侧的图。
[0014]图中:1-GM制冷机，20-—级缸体，21-—级缸体侧壁，22-—级置换器，23a-—级高温端，23b-—级低温端，24-—级置换器侧壁，30-—级蓄冷器，31-—级膨胀室，33-开口，35- 一级冷却台，40b- 一级低温侧气体流路，40c- 一级置换器气体通路，40d- 一级气体流通间隙，50- 二级冷却部，51- 二级缸体，52- 二级置换器，53a- 二级高温端，53b- 二级低温端，54a- 二级低温侧气体流路，54b- 二级置换器气体通路，54c- 二级气体流通间隙，55- 二级膨胀室，56- 二级缸体侧壁，57- 二级置换器侧壁，58- 二级置换器底部，60- 二级蓄冷器，70-间隙侧开口，71-蓄冷器侧开口，72-连接路，85- 二级冷却台，86- 二级冷却台侧部，87- 二级冷却台底部。
【具体实施方式】
[0015]以下，参考附图对本发明的实施方式进行详细说明。另外，在说明中对于相同的要件标注相同的符号，并适当省略重复说明。并且，以下叙述的结构为示例，对本发明的范围不作任何限定。
[0016]图1是概略地表示本发明的一种实施方式所涉及的蓄冷式制冷机的图。GM制冷机I等蓄冷式制冷机具备:蓄冷器部、膨胀机及压缩机。一般的情况下，蓄冷器部设置于膨胀机。蓄冷器部构成为对工作气体(例如氦气)进行预冷。膨胀机具备使预冷的工作气体膨胀的空间，以对通过蓄冷器部预冷的工作气体进行进一步冷却。蓄冷器部构成为被通过膨胀而冷却的工作气体冷却。压缩机构成为从蓄冷器部回收并压缩工作气体，并将工作气体重新供给至蓄冷器部。
[0017]在如图所示的GM制冷机I等二级式制冷机中，蓄冷器部具备一级蓄冷器和二级蓄冷器。一级蓄冷器构成为将从压缩机供给的工作气体预冷至一级蓄冷器的低温端温度。二级蓄冷器构成为将通过一级蓄冷器预冷的工作气体预冷至二级蓄冷器的低温端温度。
[0018]GM制冷机I具有发挥压缩机的功能的气体压缩机3及发挥膨胀机的功能的二级式冷头10。冷头10具有一级冷却部15及二级冷却部50，这些冷却部以同轴的方式连结于凸缘12。一级冷却部15具备一级高温端23a及一级低温端23b，二级冷却部50具备二级高温端53a及二级低温端53b。一级冷却部15与二级冷却部50串联连接。因此一级低温端23b与二级高温端53a相邻。
[0019]一级冷却部15具备:一级缸体20、一级置换器22、一级蓄冷器30、一级膨胀室31及一级冷却台35。一级缸体20为中空的气密容器。一级置换器22设置在一级缸体20内且可沿轴向Q往复运动。一级蓄冷器30具备填充于一级置换器22内的一级蓄冷材料。因此，一级置换器22为容纳一级蓄冷材料的容器。一级膨胀室31形成在一级缸体20内的一级低温端23b。一级膨胀室31的容积随着一级置换器22的往复运动而变化。一级冷却台35安装在一级低温端23b的一级缸体20的外侧。
[0020]一级缸体20具备从一级冷却台35向高温侧沿轴向Q延伸的一级缸体侧壁21。一级置换器22具备与一级缸体侧壁21对置且沿轴向Q延伸的一级置换器侧壁24。
[0021]在一级高温端23a设置有多个一级高温侧气体通路40a以使氦气流入一级蓄冷器30或从一级蓄冷器30流出。在一级低温端23b设置有一级低温侧气体流路40b以使氦气在一级蓄冷器30与一级膨胀室31之间流入或流出。一级低温侧气体流路40b使一级膨胀室31与一级蓄冷器30的低温端连通。
[0022]一级低温侧气体流路40b具备一级置换器气体通路40c及一级气体流通间隙40d。一级置换器气体通路40c使一级气体流通间隙40d与一级蓄冷器30的低温端连通。一级置换器气体通路40c具有:通向一级气体流通间隙40d的间隙侧开口、通向一级蓄冷器30的低温端的蓄冷器侧开口、连接间隙侧开口与蓄冷器侧开口的连接路。
[0023]—级气体流通间隙40d由一级置换器侧壁24的外周面与一级缸体侧壁21的内周面划定。一级气体流通间隙40d在轴向Q上的低温侧与一级膨胀室31连续。另一方面，在轴向Q上的一级气体流通间隙40d的高温侧设置有封住一级气体流通间隙40d与一级高温端23a之间的气体流动的一级密封件39。一级密封件39配设于一级缸体20与一级置换器22之间。因此，一级高温端23a与一级低温端23b之间的工作气体的流动经由一级蓄冷器30 ο
[0024]二级冷却部50具备:二级缸体51、二级置换器52、二级蓄冷器60、二级膨胀室55及二级冷却台85。二级缸体51为中空的气密容器。二级置换器52设置在二级缸体51内且可与一级置换器22 —同沿轴向Q往复运动。二级蓄冷器60具备填充于二级置换器52内的二级蓄冷材料。因此，二级置换器52为容纳二级蓄冷材料的容器。二级膨胀室55设置在二级缸体51内的二级低温端53b。二级膨胀室55的容积随着二级置换器52的往复运动而变化。二级冷却台85安装在二级低温端