JP2001248930A - 極低温冷凍機 - Google Patents
極低温冷凍機Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 構造がより簡単で、かつ極低温を得ることが
可能な極低温冷凍機を提供する。 【解決手段】 ディスプレーサがシリンダ内に挿入さ
れ、シリンダの一方の端部に膨張室が画定されている。
駆動手段が、ディスプレーサを往復駆動する。第１のガ
ス流路が膨張室に連通する。蓄冷材が第１のガス流路内
に充填されている。第１のガス流路内を流れるガスが蓄
冷材と熱交換を行う。ガス供給系が、第１のガス流路を
介して膨張室内へ冷媒ガスを供給し、膨張室から冷媒ガ
スを回収する。冷媒ガスの供給と回収は、ディスプレー
サの往復運動に同期して行われる。冷媒ガス容器が、流
動抵抗を有する第２のガス流路を介して膨張室に結合す
る。第３のガス流路が冷媒ガス容器に連通する。ガス減
圧手段が、第３のガス流路を介して、冷媒ガス容器内を
減圧する。
可能な極低温冷凍機を提供する。 【解決手段】 ディスプレーサがシリンダ内に挿入さ
れ、シリンダの一方の端部に膨張室が画定されている。
駆動手段が、ディスプレーサを往復駆動する。第１のガ
ス流路が膨張室に連通する。蓄冷材が第１のガス流路内
に充填されている。第１のガス流路内を流れるガスが蓄
冷材と熱交換を行う。ガス供給系が、第１のガス流路を
介して膨張室内へ冷媒ガスを供給し、膨張室から冷媒ガ
スを回収する。冷媒ガスの供給と回収は、ディスプレー
サの往復運動に同期して行われる。冷媒ガス容器が、流
動抵抗を有する第２のガス流路を介して膨張室に結合す
る。第３のガス流路が冷媒ガス容器に連通する。ガス減
圧手段が、第３のガス流路を介して、冷媒ガス容器内を
減圧する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、極低温冷凍機に関
し、特に冷媒ガスの膨張により吸熱を生ずる極低温冷凍
機に関する。
し、特に冷媒ガスの膨張により吸熱を生ずる極低温冷凍
機に関する。
【０００２】
【従来の技術】ギフォードマクマホン（ＧＭ）冷凍機と
ジュールトムソン（ＪＴ）回路とを組み合わせて極低温
を得る冷凍機が知られている。ＧＭ冷凍機が、ＪＴ回路
を流れるヘリウムガスを予冷する。ＪＴ弁を通過して冷
却されたヘリウムガスが液化され、冷媒ガス容器に溜ま
る。冷媒ガス容器内を、真空ポンプを用いて減圧するこ
とにより、２Ｋ程度の極低温が得られる。
ジュールトムソン（ＪＴ）回路とを組み合わせて極低温
を得る冷凍機が知られている。ＧＭ冷凍機が、ＪＴ回路
を流れるヘリウムガスを予冷する。ＪＴ弁を通過して冷
却されたヘリウムガスが液化され、冷媒ガス容器に溜ま
る。冷媒ガス容器内を、真空ポンプを用いて減圧するこ
とにより、２Ｋ程度の極低温が得られる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ＧＭ冷凍機とＪＴ回路
とを組み合わせた冷凍機においては、両者を熱的に結合
する必要があるため、構造が複雑になる。
とを組み合わせた冷凍機においては、両者を熱的に結合
する必要があるため、構造が複雑になる。
【０００４】本発明の目的は、構造がより簡単で、かつ
極低温を得ることが可能な極低温冷凍機を提供すること
である。
極低温を得ることが可能な極低温冷凍機を提供すること
である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の一観点による
と、シリンダと、前記シリンダ内に挿入され、該シリン
ダの一方の端部に膨張室を画定するディスプレーサと、
前記ディスプレーサを、前記シリンダの軸方向に往復駆
動する駆動手段と、前記膨張室に連通する第１のガス流
路と、前記第１のガス流路内に充填され、該第１のガス
流路内を流れるガスと熱交換を行う蓄冷材と、前記第１
のガス流路を介して、前記膨張室内への冷媒ガスの供給
と、該膨張室からの冷媒ガスの回収とを、前記ディスプ
レーサの往復運動に同期して行うガス供給系と、前記膨
張室に、流動抵抗を有する第２のガス流路を介して結合
した冷媒ガス容器と、前記冷媒ガス容器に連通した第３
のガス流路と、前記第３のガス流路を介して、前記冷媒
ガス容器内を減圧するガス減圧手段とを有する極低温冷
凍機が提供される。
と、シリンダと、前記シリンダ内に挿入され、該シリン
ダの一方の端部に膨張室を画定するディスプレーサと、
前記ディスプレーサを、前記シリンダの軸方向に往復駆
動する駆動手段と、前記膨張室に連通する第１のガス流
路と、前記第１のガス流路内に充填され、該第１のガス
流路内を流れるガスと熱交換を行う蓄冷材と、前記第１
のガス流路を介して、前記膨張室内への冷媒ガスの供給
と、該膨張室からの冷媒ガスの回収とを、前記ディスプ
レーサの往復運動に同期して行うガス供給系と、前記膨
張室に、流動抵抗を有する第２のガス流路を介して結合
した冷媒ガス容器と、前記冷媒ガス容器に連通した第３
のガス流路と、前記第３のガス流路を介して、前記冷媒
ガス容器内を減圧するガス減圧手段とを有する極低温冷
凍機が提供される。
【０００６】膨張室内で吸熱が生じ、膨張室内の冷却さ
れた冷媒ガスが第２のガス流路を通って冷媒ガス容器内
に漏れる。冷媒ガス容器内を減圧することにより、冷媒
ガス容器内で吸熱が生じ、極低温を得ることができる。
れた冷媒ガスが第２のガス流路を通って冷媒ガス容器内
に漏れる。冷媒ガス容器内を減圧することにより、冷媒
ガス容器内で吸熱が生じ、極低温を得ることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１に、本発明の実施例による極
低温冷凍機の概略断面図を示す。実施例による極低温冷
凍機は、ＧＭ冷凍機１、冷媒ガス容器５０、及びガス排
気系８０を含んで構成される。
低温冷凍機の概略断面図を示す。実施例による極低温冷
凍機は、ＧＭ冷凍機１、冷媒ガス容器５０、及びガス排
気系８０を含んで構成される。
【０００８】ＧＭ冷凍機１の構成について説明する。Ｇ
Ｍ冷凍機１は、第１段目シリンダ１０ａと、第２段目シ
リンダ１０ｂとの２段構成とされている。第２段目シリ
ンダ１０ｂの高温端が、第１段目シリンダ１０ａの低温
端に連結されている。第２段目シリンダ１０ｂは、第１
段目シリンダ１０ａよりも小さな径を有する。第１段目
シリンダ１０ａ及び第２段目シリンダ１０ｂ内に、それ
ぞれ第１段目ディスプレーサ１１ａ及び第２段目ディス
プレーサ１１ｂが挿入されている。第１段目ディスプレ
ーサ１１ａと第２段目ディスプレーサ１１ｂとは、相互
に連結されており、駆動機構３により、シリンダの軸方
向に往復駆動される。
Ｍ冷凍機１は、第１段目シリンダ１０ａと、第２段目シ
リンダ１０ｂとの２段構成とされている。第２段目シリ
ンダ１０ｂの高温端が、第１段目シリンダ１０ａの低温
端に連結されている。第２段目シリンダ１０ｂは、第１
段目シリンダ１０ａよりも小さな径を有する。第１段目
シリンダ１０ａ及び第２段目シリンダ１０ｂ内に、それ
ぞれ第１段目ディスプレーサ１１ａ及び第２段目ディス
プレーサ１１ｂが挿入されている。第１段目ディスプレ
ーサ１１ａと第２段目ディスプレーサ１１ｂとは、相互
に連結されており、駆動機構３により、シリンダの軸方
向に往復駆動される。
【０００９】第１段目ディスプレーサ１１ａ及び第２段
目ディスプレーサ１１ｂの内部に、それぞれガス流路１
２ａ及び１２ｂが形成されている。ガス流路１２ａ及び
１２ｂ内に、それぞれ蓄冷材１３ａ及び１３ｂが充填さ
れている。
目ディスプレーサ１１ｂの内部に、それぞれガス流路１
２ａ及び１２ｂが形成されている。ガス流路１２ａ及び
１２ｂ内に、それぞれ蓄冷材１３ａ及び１３ｂが充填さ
れている。
【００１０】第１段目シリンダ１０ａ内の高温端に空洞
１４が画定され、低温端に第１段目膨張室１５ａが画定
されている。第２段目シリンダ１０ｂ内の低温端に第２
段目膨張室１５ｂが画定されている。第１段目膨張室１
５ａの周囲に、第１段目冷却ステージ１８が熱的に結合
している。第２段目膨張室１５ｂの周囲に、第２段目冷
却ステージ１９が配置されている。第２段目冷却ステー
ジ１９は、第２段目膨張室に熱的に結合している。
１４が画定され、低温端に第１段目膨張室１５ａが画定
されている。第２段目シリンダ１０ｂ内の低温端に第２
段目膨張室１５ｂが画定されている。第１段目膨張室１
５ａの周囲に、第１段目冷却ステージ１８が熱的に結合
している。第２段目膨張室１５ｂの周囲に、第２段目冷
却ステージ１９が配置されている。第２段目冷却ステー
ジ１９は、第２段目膨張室に熱的に結合している。
【００１１】第１段目ディスプレーサ１１ａ及び第２段
目ディスプレーサ１１ｂに複数のガス流路Ｌ１〜Ｌ４が
設けられている。ガス流路Ｌ１は、空洞１４とガス流路
１２ａとを接続し、ガス流路Ｌ２は、ガス流路１２ａと
第１段目膨張室１５ａとを接続し、ガス流路Ｌ３は、第
１段目膨張室１５ａとガス流路１３ｂとを接続し、ガス
流路Ｌ４は、ガス流路１２ｂと第２段目膨張室１５ｂと
を接続する。
目ディスプレーサ１１ｂに複数のガス流路Ｌ１〜Ｌ４が
設けられている。ガス流路Ｌ１は、空洞１４とガス流路
１２ａとを接続し、ガス流路Ｌ２は、ガス流路１２ａと
第１段目膨張室１５ａとを接続し、ガス流路Ｌ３は、第
１段目膨張室１５ａとガス流路１３ｂとを接続し、ガス
流路Ｌ４は、ガス流路１２ｂと第２段目膨張室１５ｂと
を接続する。
【００１２】第１段目シリンダ１０ａの高温端側の空洞
１４が、冷媒ガス供給系５に接続されている。冷媒ガス
供給系５は、ガス圧縮機６、バルブ７、８、及びガス流
路９を含んで構成される。バルブ７及び８は、それぞれ
ガス圧縮機６の排気口側及び吸気口側に取り付けられて
いる。バルブ７を開き、バルブ８を閉じると、ガス圧縮
機６からバルブ７及びガス流路９を通って空洞１４内に
冷媒ガス（一般的にはヘリウムガス）が供給される。バ
ルブ７を閉じ、バルブ８を開くと、空洞１４内の冷媒ガ
スがガス流路９及びバルブ８を通ってガス圧縮機６に回
収される。
１４が、冷媒ガス供給系５に接続されている。冷媒ガス
供給系５は、ガス圧縮機６、バルブ７、８、及びガス流
路９を含んで構成される。バルブ７及び８は、それぞれ
ガス圧縮機６の排気口側及び吸気口側に取り付けられて
いる。バルブ７を開き、バルブ８を閉じると、ガス圧縮
機６からバルブ７及びガス流路９を通って空洞１４内に
冷媒ガス（一般的にはヘリウムガス）が供給される。バ
ルブ７を閉じ、バルブ８を開くと、空洞１４内の冷媒ガ
スがガス流路９及びバルブ８を通ってガス圧縮機６に回
収される。
【００１３】バルブ７及び８の開閉と、ディスプレーサ
１１ａ及び１１ｂの往復駆動とを、所定の位相差で同期
させて行うことにより、第１段目膨張室１５ａ及び第２
段目膨張室１５ｂ内で吸熱が生ずる。
１１ａ及び１１ｂの往復駆動とを、所定の位相差で同期
させて行うことにより、第１段目膨張室１５ａ及び第２
段目膨張室１５ｂ内で吸熱が生ずる。
【００１４】次に、冷媒ガス容器５０及びガス排気系８
０について説明する。冷媒ガス容器５０が、第２段目シ
リンダ１０ｂの低温端に取り付けられている。冷媒ガス
容器５０内の空間が、ガス流路５１を介して第２段目膨
張室１５ｂに連通している。冷媒ガス容器５０の壁に設
けられたガス流路５２が、容器の内外を連通させてい
る。
０について説明する。冷媒ガス容器５０が、第２段目シ
リンダ１０ｂの低温端に取り付けられている。冷媒ガス
容器５０内の空間が、ガス流路５１を介して第２段目膨
張室１５ｂに連通している。冷媒ガス容器５０の壁に設
けられたガス流路５２が、容器の内外を連通させてい
る。
【００１５】ガス排気系８０は、ガス流路８１、ポンプ
８２、及びガス流路８３を含んで構成される。ガス流路
８１は、ポンプ８２の吸気口とガス流路５２とを接続す
る。また、ガス流路８１は、第２段目冷却ステージ１９
及び第１段目冷却ステージ１８と熱的に結合している。
ガス流路８１内を流れる冷媒ガスと、第１段目膨張室１
５ａ及び第２段目膨張室１５ｂ内の冷媒ガスとの間で熱
交換が行われる。ガス流路８３は、ポンプ８２の排気口
とガス圧縮機６の吸気口とを接続する。
８２、及びガス流路８３を含んで構成される。ガス流路
８１は、ポンプ８２の吸気口とガス流路５２とを接続す
る。また、ガス流路８１は、第２段目冷却ステージ１９
及び第１段目冷却ステージ１８と熱的に結合している。
ガス流路８１内を流れる冷媒ガスと、第１段目膨張室１
５ａ及び第２段目膨張室１５ｂ内の冷媒ガスとの間で熱
交換が行われる。ガス流路８３は、ポンプ８２の排気口
とガス圧縮機６の吸気口とを接続する。
【００１６】ポンプ８２は、ガス流路５２及び８１を介
して、冷媒ガス容器５０内を減圧する。冷媒ガス容器５
０内から排気された冷媒ガスは、ガス流路８３を通って
ガス供給系５に戻される。
して、冷媒ガス容器５０内を減圧する。冷媒ガス容器５
０内から排気された冷媒ガスは、ガス流路８３を通って
ガス供給系５に戻される。
【００１７】図２に、冷媒ガス容器５０の詳細な断面図
を示す。隔壁５５、円筒状の側壁５６、及び蓋５７が、
冷媒ガスを蓄積する空洞を画定する。隔壁５５及び蓋５
７は、熱伝導率の高い材料、例えば銅で形成されてい
る。側壁５６は、熱伝導率の低い材料、例えばステンレ
スで形成されている。これらの部材は、相互に銀ろう付
けされている。隔壁５５は、第２段目シリンダ１０ｂの
低温端を塞ぐ。蓋５７に、図１でも示されているガス流
路５２が形成されている。
を示す。隔壁５５、円筒状の側壁５６、及び蓋５７が、
冷媒ガスを蓄積する空洞を画定する。隔壁５５及び蓋５
７は、熱伝導率の高い材料、例えば銅で形成されてい
る。側壁５６は、熱伝導率の低い材料、例えばステンレ
スで形成されている。これらの部材は、相互に銀ろう付
けされている。隔壁５５は、第２段目シリンダ１０ｂの
低温端を塞ぐ。蓋５７に、図１でも示されているガス流
路５２が形成されている。
【００１８】蓋５７の内面に、銅で形成されたフィン５
９が取り付けられている。フィン５９は、冷媒ガス容器
５０内の冷媒ガスと蓋５７との熱交換効率を高める。蓋
５７が、第３段目冷却ステージとして働く。
９が取り付けられている。フィン５９は、冷媒ガス容器
５０内の冷媒ガスと蓋５７との熱交換効率を高める。蓋
５７が、第３段目冷却ステージとして働く。
【００１９】隔壁５５に、貫通孔６０が形成されてい
る。貫通孔６０は、第２段目膨張室１５ｂと冷媒ガス容
器５０内の空洞とを連通させる。貫通孔６０の内周面
は、冷媒ガス容器５０側が細くなったテーパ状の形状と
されている。貫通孔６０の内周面に整合するテーパ状の
外周面を有する栓５８が、第２段目膨張室１５ｂ側から
貫通孔６０内に挿入されている。栓５８は、例えばステ
ンレス鋼で形成されている。栓５８の細い方の先端の直
径は６ｍｍであり、栓の長さは２０ｍｍであり、テーパ
面の傾きは１／５０である。栓５８の先端が、冷媒ガス
容器５０内に突出している。
る。貫通孔６０は、第２段目膨張室１５ｂと冷媒ガス容
器５０内の空洞とを連通させる。貫通孔６０の内周面
は、冷媒ガス容器５０側が細くなったテーパ状の形状と
されている。貫通孔６０の内周面に整合するテーパ状の
外周面を有する栓５８が、第２段目膨張室１５ｂ側から
貫通孔６０内に挿入されている。栓５８は、例えばステ
ンレス鋼で形成されている。栓５８の細い方の先端の直
径は６ｍｍであり、栓の長さは２０ｍｍであり、テーパ
面の傾きは１／５０である。栓５８の先端が、冷媒ガス
容器５０内に突出している。
【００２０】栓５８の先端に、円盤状のストッパ６１
が、ボルト６２で固定されている。ストッパ６１は、栓
５８の抜けを防止する。なお、栓５８が第２段目膨張室
１５ｂ側にわずかに移動できるように、あそびを持たせ
ている。ストッパ６１の隔壁５５側の面に、半径方向の
溝６３が形成されている。
が、ボルト６２で固定されている。ストッパ６１は、栓
５８の抜けを防止する。なお、栓５８が第２段目膨張室
１５ｂ側にわずかに移動できるように、あそびを持たせ
ている。ストッパ６１の隔壁５５側の面に、半径方向の
溝６３が形成されている。
【００２１】第２段目膨張室１５ｂ内の圧力が冷媒ガス
容器５０内の圧力よりも高いとき、栓５８の外周面が貫
通孔６０の内周面にほぼ密着する。この状態で、栓５８
の外周面と貫通孔６０の内周面との間の僅かな隙間を通
って、第２段目膨張室１５ｂから冷媒ガス容器５０内に
冷媒ガスが漏れる。冷媒ガス容器５０内を大気圧とし、
第２段目膨張室１５ｂ内のヘリウムガス圧（ゲージ圧）
を１ＭＰａ（約１０ｋｇｆ／ｃｍ2）、１．５ＭＰａ
（約１５ｋｇｆ／ｃｍ2）、及び２ＭＰａ（約２０ｋｇ
ｆ／ｃｍ2）としたとき、常温におけるヘリウムガスの
漏れ量は、それぞれ７６ｓｃｃｍ、１５５．４ｓｃｃ
ｍ、及び３０７ｓｃｃｍであった。
容器５０内の圧力よりも高いとき、栓５８の外周面が貫
通孔６０の内周面にほぼ密着する。この状態で、栓５８
の外周面と貫通孔６０の内周面との間の僅かな隙間を通
って、第２段目膨張室１５ｂから冷媒ガス容器５０内に
冷媒ガスが漏れる。冷媒ガス容器５０内を大気圧とし、
第２段目膨張室１５ｂ内のヘリウムガス圧（ゲージ圧）
を１ＭＰａ（約１０ｋｇｆ／ｃｍ2）、１．５ＭＰａ
（約１５ｋｇｆ／ｃｍ2）、及び２ＭＰａ（約２０ｋｇ
ｆ／ｃｍ2）としたとき、常温におけるヘリウムガスの
漏れ量は、それぞれ７６ｓｃｃｍ、１５５．４ｓｃｃ
ｍ、及び３０７ｓｃｃｍであった。
【００２２】冷媒ガス容器５０内の圧力が第２段目膨張
室１５ｂ内の圧力よりも高いとき、栓５８が第２段目膨
張室１５ｂ側に移動し、ストッパ６１が隔壁５５に接触
する。栓５８と貫通孔６０との間の間隙が広がるため、
ガス流路５１の流動抵抗が小さくなる。冷媒ガス容器５
０内の冷媒ガスが、溝６３、及び栓５８と貫通孔６０と
の間の隙間を通って第２段目膨張室１５ｂ内に戻る。従
って、冷媒ガス容器５０内の圧力が何らかの原因で上昇
した場合、冷媒ガスがガス流路５１を通ってＧＭ冷凍機
１内に戻る。このようにして、冷媒ガス容器５０内の圧
力の上昇が防止される。
室１５ｂ内の圧力よりも高いとき、栓５８が第２段目膨
張室１５ｂ側に移動し、ストッパ６１が隔壁５５に接触
する。栓５８と貫通孔６０との間の間隙が広がるため、
ガス流路５１の流動抵抗が小さくなる。冷媒ガス容器５
０内の冷媒ガスが、溝６３、及び栓５８と貫通孔６０と
の間の隙間を通って第２段目膨張室１５ｂ内に戻る。従
って、冷媒ガス容器５０内の圧力が何らかの原因で上昇
した場合、冷媒ガスがガス流路５１を通ってＧＭ冷凍機
１内に戻る。このようにして、冷媒ガス容器５０内の圧
力の上昇が防止される。
【００２３】上記実施例による極低温冷凍機は、ＪＴ回
路を流れる冷媒ガスをＧＭ冷凍機で予冷する方式に比べ
て、簡単な構造を有する。
路を流れる冷媒ガスをＧＭ冷凍機で予冷する方式に比べ
て、簡単な構造を有する。
【００２４】次に、実施例による極低温冷凍機の動作に
ついて説明する。図１に示したＧＭ冷凍機１を運転する
と、第１段目膨張室１５ａ及び第２段目膨張室１５ｂ内
で吸熱が生ずる。通常の運転状態では、第２段目膨張室
１５ｂ内の圧力（ゲージ圧で０．６〜２ＭＰａ）が冷媒
ガス容器５０内の圧力よりも高い。このため、第２段目
膨張室１５ｂ内の冷却された冷媒ガスが、冷媒ガス容器
５０内に漏れる。
ついて説明する。図１に示したＧＭ冷凍機１を運転する
と、第１段目膨張室１５ａ及び第２段目膨張室１５ｂ内
で吸熱が生ずる。通常の運転状態では、第２段目膨張室
１５ｂ内の圧力（ゲージ圧で０．６〜２ＭＰａ）が冷媒
ガス容器５０内の圧力よりも高い。このため、第２段目
膨張室１５ｂ内の冷却された冷媒ガスが、冷媒ガス容器
５０内に漏れる。
【００２５】ポンプ８２が、冷媒ガス容器５０内を減圧
する。冷媒ガス容器５０内の圧力が低下し、冷媒ガス容
器５０内の温度が低下する。ガス流路５１の流動抵抗及
びポンプ８２による吸引流量を調節することにより、到
達温度を制御することができる。発明者の実験では、冷
凍能力を５０ｍＷとしたときの第２の膨張室１５ｂ内の
温度が２．４Ｋになり、冷媒ガス容器５０内の温度が
１．８８Ｋになった。このときのポンプ８２の吸引流量
は、１０４リットル／ｈであった。4Ｈｅの１．８８Ｋ
における蒸気圧は約１０Ｔｏｒｒである。従って、冷媒
ガス容器５０内の圧力は、約１０Ｔｏｒｒになっている
と考えられる。
する。冷媒ガス容器５０内の圧力が低下し、冷媒ガス容
器５０内の温度が低下する。ガス流路５１の流動抵抗及
びポンプ８２による吸引流量を調節することにより、到
達温度を制御することができる。発明者の実験では、冷
凍能力を５０ｍＷとしたときの第２の膨張室１５ｂ内の
温度が２．４Ｋになり、冷媒ガス容器５０内の温度が
１．８８Ｋになった。このときのポンプ８２の吸引流量
は、１０４リットル／ｈであった。4Ｈｅの１．８８Ｋ
における蒸気圧は約１０Ｔｏｒｒである。従って、冷媒
ガス容器５０内の圧力は、約１０Ｔｏｒｒになっている
と考えられる。
【００２６】冷媒ガス容器５０内から排気され、ガス流
路８１内を流れる冷媒ガスが、第２段目冷却ステージ１
９及び第１段目冷却ステージ１８を冷やす。このため、
冷凍効率を高めることができる。なお、これらの熱的結
合を行わない場合でも、極低温を得ることが可能であ
る。この場合には、冷凍能力はやや犠牲になるが、構造
が簡単になる。
路８１内を流れる冷媒ガスが、第２段目冷却ステージ１
９及び第１段目冷却ステージ１８を冷やす。このため、
冷凍効率を高めることができる。なお、これらの熱的結
合を行わない場合でも、極低温を得ることが可能であ
る。この場合には、冷凍能力はやや犠牲になるが、構造
が簡単になる。
【００２７】第２段目膨張室１５ｂから冷媒ガス容器５
０内への冷媒ガスの漏れ量が多くなると、ＧＭ冷凍機の
冷凍能力が低下する。このため、漏れ量を、ＧＭ冷凍機
内のガス流路を流れる冷媒ガスの平均流量の１％以下と
することが好ましい。
０内への冷媒ガスの漏れ量が多くなると、ＧＭ冷凍機の
冷凍能力が低下する。このため、漏れ量を、ＧＭ冷凍機
内のガス流路を流れる冷媒ガスの平均流量の１％以下と
することが好ましい。
【００２８】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
比較的簡単な構成の極低温冷凍機を用い、２Ｋオーダの
極低温を得ることが可能である。
比較的簡単な構成の極低温冷凍機を用い、２Ｋオーダの
極低温を得ることが可能である。
【図１】本発明の実施例による極低温冷凍機の概略断面
図である。
図である。
【図２】実施例による極低温冷凍機の冷媒ガス容器の断
面図である。
面図である。
１ ＧＭ冷凍機 ３ 駆動機構 ５ ガス供給系 ６ ガス圧縮機 ７、８ バルブ ９ ガス流路 １０ａ、１０ｂ シリンダ １１ａ、１１ｂ ディスプレーサ １２ａ、１２ｂ ガス流路 １３ａ、１３ｂ 蓄冷材 １５ａ、１５ｂ 膨張室 １８、１９ 冷却ステージ ５０ 冷媒ガス容器 ５１、５２ ガス流路 ５７ 蓋 ５９ フィン ８０ ガス排気系 ８１、８３ ガス流路 ８２ ポンプ
Claims (5)
- 【請求項１】 シリンダと、 前記シリンダ内に挿入され、該シリンダの一方の端部に
膨張室を画定するディスプレーサと、 前記ディスプレーサを、前記シリンダの軸方向に往復駆
動する駆動手段と、 前記膨張室に連通する第１のガス流路と、 前記第１のガス流路内に充填され、該第１のガス流路内
を流れるガスと熱交換を行う蓄冷材と、 前記第１のガス流路を介して、前記膨張室内への冷媒ガ
スの供給と、該膨張室からの冷媒ガスの回収とを、前記
ディスプレーサの往復運動に同期して行うガス供給系
と、 前記膨張室に、流動抵抗を有する第２のガス流路を介し
て結合した冷媒ガス容器と、 前記冷媒ガス容器に連通した第３のガス流路と、 前記第３のガス流路を介して、前記冷媒ガス容器内を減
圧するガス減圧手段とを有する極低温冷凍機。 - 【請求項２】 前記第２のガス流路が、 前記膨張室と前記冷媒ガス容器との間の隔壁を貫通し、
前記冷媒ガス容器側が細くなっているテーパ状内周面を
有する貫通孔と、 前記貫通孔の内周面に整合するテーパ状の外周面を有
し、前記膨張室側から該貫通孔内に挿入され、先端が前
記冷媒ガス容器内に突出し、該外周面と前記貫通孔の内
周面との間に冷媒ガスの通路を画定する栓と、 前記栓の、前記冷媒ガス容器内への突出部に取り付けら
れ、前記栓の抜けを防止するストッパとを含んで構成さ
れる請求項１に記載の極低温冷凍機。 - 【請求項３】 前記栓が前記貫通孔の内周面に密着した
状態から前記膨張室側へある距離だけ移動できるように
前記ストッパが取り付けられており、該ストッパにより
前記栓の移動が拘束されている状態のとき、前記冷媒ガ
ス容器から前記膨張室内へガスが流れるようにガスの通
路が画定される請求項２に記載の極低温冷凍機。 - 【請求項４】 さらに、前記ガス減圧手段で排気された
冷媒ガスを、前記ガス供給系に戻す第４のガス流路を有
する請求項１〜３のいずれかに記載の極低温冷凍機。 - 【請求項５】 前記第３のガス流路が、前記膨張室に熱
的に結合し、該第３のガス流路内を流れる冷媒ガスと前
記膨張室内の冷媒ガスとの間で熱交換が行われる請求項
１〜４のいずれかに記載の極低温冷凍機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000063720A JP2001248930A (ja) | 2000-03-08 | 2000-03-08 | 極低温冷凍機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000063720A JP2001248930A (ja) | 2000-03-08 | 2000-03-08 | 極低温冷凍機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001248930A true JP2001248930A (ja) | 2001-09-14 |
Family
ID=18583545
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000063720A Pending JP2001248930A (ja) | 2000-03-08 | 2000-03-08 | 極低温冷凍機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001248930A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104792056A (zh) * | 2015-04-22 | 2015-07-22 | 浙江大学 | 一种与回热式制冷机气耦合的jt节流制冷机 |
| US11149993B2 (en) | 2017-07-07 | 2021-10-19 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Cryocooler with heat transfer blocks having fins |
-
2000
- 2000-03-08 JP JP2000063720A patent/JP2001248930A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104792056A (zh) * | 2015-04-22 | 2015-07-22 | 浙江大学 | 一种与回热式制冷机气耦合的jt节流制冷机 |
| US11149993B2 (en) | 2017-07-07 | 2021-10-19 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Cryocooler with heat transfer blocks having fins |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060614 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20071114 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071120 |
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