JPH04132368U - 極低温冷凍機の熱吸収機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧縮した冷媒ガスを断熱膨張させることに
より極低温レベルの寒冷を発生させる極低温冷凍機にお
いて、単純な構造により熱吸収部４の冷却能力を向上可
能な極低温冷凍機３０の熱吸収機構３１を提供するこ
と。 【構成】 熱吸収用フランジ３２の内壁の一部に冷媒
ガスを直接接触可能とすることに着目し、冷媒ガスを収
容するシリンダ２の下部の熱吸収部４に好ましくは多数
の細孔３３を形成し、この細孔３３に臨む熱吸収用フラ
ンジ３２の部分が冷媒ガスに直接接触可能としたことを
特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は圧縮した冷媒ガスを断熱膨張させることにより極低温レベルの寒冷 を発生させる極低温冷凍機の熱吸収機構にかかるもので、とくに冷却能力の向上 を図った極低温冷凍機の熱吸収機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

極低温レベルの寒冷を得るために、冷媒ガスを断熱膨張させることにより熱 吸収部から熱吸収を行う、蓄冷材を用いた再生熱交換型などの極低温冷凍機があ る。

【０００３】 図２にこうした極低温冷凍機１の要部、とくにその熱吸収部を示す。 この極低温冷凍機１は、公知の冷凍サイクルたとえばギフォード・マクマホ ン冷凍サイクル（ＧＭ冷凍サイクル）を採用したもので、先端を閉鎖したステン レス製の円筒型のシリンダ２と、このシリンダ２内を往復動するディスプレーサ ー３とを有する。

【０００４】 シリンダ２は、その下端低温部を熱吸収部４とし、この熱吸収部４の外周に たとえば銅製の熱吸収用フランジ５をハンダ付け６してある。

【０００５】 ディスプレーサー３は、その内部に鉛などによる蓄冷材７を内蔵するととも に、シリンダ２との間にシール材８を設けて膨張空間９を形成する。また、その 底部に連通路１０を形成することにより、冷媒ガスが蓄冷材７の部分から膨張空 間９の部分に膨張可能としている。

【０００６】 こうした構成の極低温冷凍機１は、ディスプレーサー３の上下往復運動、お よび冷媒ガスの供給・膨張に応じて、熱吸収用フランジ５からシリンダ２の壁部 である熱吸収部４を介して膨張空間９に熱を移動させるものである。

【０００７】 すなわち、圧縮機（図示せず）により冷媒ガス導入流路（図示せず）から導 入された冷媒ガスが蓄冷材７に接触して冷却された低温・高圧の冷媒ガスが連通 路１０を通って膨張空間９に導入される。

【０００８】 この状態で、ディスプレーサー３が駆動機構（図示せず）により上方に引き 上げられると、膨張空間９は最大容積となる。つぎに、上記冷媒ガス導入流路を 低圧の戻り流路に切り替えると、膨張空間９内の高圧冷媒ガスが膨張することに より寒冷を発生する。

【０００９】 ついでディスプレーサー３を上記駆動機構により下方に移動させると、寒冷 を発生した冷媒ガスは連通路１０を通り、蓄冷材７を冷却しつつ上記圧縮機に戻 る。

【００１０】 上記冷媒ガス導入流路を高圧の供給流路に切り替えるとともに上記圧縮機か らの冷媒ガスの供給を行い、こうしたサイクルを繰り返す。

【００１１】 しかしながら、上述のような熱吸収部４の構造であると、シリンダ２の壁部 を介して熱が移動するため、シリンダ２の壁部が熱抵抗となり、熱吸収用フラン ジ５において吸収した熱が膨張空間９において発生した寒冷に有効に伝えること ができないという問題がある。

【００１２】 こうした問題を解決するために、図３に示す極低温冷凍機１１のように、デ ィスプレーサー１２の下部外周に円周溝１３および細孔１４を形成し、冷媒ガス をシリンダ２の内壁に強制的に接触させることにより冷却能力の向上を図る工夫 がなされている。

【００１３】 しかしながら、こうした工夫によっても、シリンダ２の壁部を介した熱吸収 用フランジ５から膨張空間９への熱の移動という現象自体には変化がない。

【００１４】 また、円周溝１３および細孔１４を形成するとともにこれらの位置まで熱吸 収用フランジ５を長く形成することとしたため、熱吸収用フランジ５のハンダ付 け６部分の面積を大きくしておく必要があり、シリンダ２の上端高温部からの伝 導熱の点から熱吸収部４の冷却能力は十分に向上しないという問題がある。

【００１５】 さらに図４に示す極低温冷凍機１５のように（特開平２−１４３０５８号） 、シリンダ２の壁部を介した熱移動を回避する工夫として、シリンダ１６と熱吸 収用フランジ１７とにより冷媒ガス通路として二重円筒構造としたものがある。

【００１６】 すなわち、シリンダ１６と熱吸収用フランジ１７との間に流通空間１８を形 成し、また熱吸収部４の部分に細孔１９を形成し、ディスプレーサー２０の連通 路２１およびシリンダ１６の連通路２２を冷媒ガスが通過可能としている。

【００１７】 こうした極低温冷凍機１５においては、冷媒ガスを流通空間１８に流通させ 冷媒ガスが熱吸収用フランジ１７に直接接触することとなって高い冷却効果を発 揮するが、二重円筒間隙つまり流通空間１８の部分が死容積となるため、極低温 冷凍機１５の冷凍能力が低下してしまうという問題がある。

【００１８】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は以上のような諸問題にかんがみなされたもので、単純な構造により 熱吸収部の冷却能力を向上させることができる極低温冷凍機の熱吸収機構を提供 することを課題とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】

すなわち本考案は、熱吸収用フランジの内壁の一部に冷媒ガスを直接接触可 能とすることに着目し、冷媒ガスを収容するシリンダと、このシリンダの下部に 形成した熱吸収部に接触するようにその外部に設けた熱吸収用フランジとを有す るとともに、上記冷媒ガスの断熱膨張により低温を発生させる極低温冷凍機の熱 吸収機構であって、上記シリンダの下部の熱吸収部に好ましくは多数の細孔を形 成し、この細孔に臨む上記熱吸収用フランジの部分が上記冷媒ガスに直接接触可 能としたことを特徴とする極低温冷凍機の熱吸収機構である。

【００２０】

【作用】

本考案による極低温冷凍機の熱吸収機構においては、シリンダの下部の熱吸 収部に細孔を形成したので、この細孔を介して膨張空間に熱吸収用フランジが露 呈し、その一部が冷媒ガスに直接接触可能となり、非常に単純な構造で冷却能力 を向上させることが可能である。

【００２１】

【実施例】

つぎに本考案の一実施例による極低温冷凍機３０の熱吸収機構３１を図１に もとづき説明する。ただし、図２ないし図４と同様の部分については同一符号を 付し、その詳述はこれを省略する。

【００２２】 前記シリンダ２の熱吸収部４に設ける熱吸収用フランジ３２は、これを有底 構造とし、熱吸収部４を被覆するものとする。

【００２３】 この熱吸収用フランジ３２により被覆された熱吸収部４の部分に多数の細孔 ３３を形成する。

【００２４】 こうした構成の極低温冷凍機３０において、従来と同様に冷媒ガスの断熱膨 張により寒冷を発生する。

【００２５】 しかして、シリンダ２の下部に多数の細孔３３を設けてあるため、熱吸収用 フランジ３２の一部が膨張空間９に露呈し、熱吸収用フランジ３２において吸収 した熱の一部はシリンダ２の壁部を介さず、直接冷媒ガスに移動することができ 、熱吸収部４の冷却能力を向上させることができる。

【００２６】 なお本考案は、ＧＭ冷凍サイクルを利用した極低温冷凍機のみならず、他の タイプの極低温冷凍機にも応用可能である。 またシリンダの下部の熱吸収部に形成する細孔の形状、形成位置、および数 などについては任意に設計可能である。

【００２７】

【考案の効果】

以上のように本考案によれば、シリンダの下部に細孔を形成するだけの簡単 な構造により熱吸収部の冷却能力を向上させることが可能となる。

【００２８】

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例による極低温冷凍機３０の熱
吸収機構３１の要部断面図である。

【図２】従来の極低温冷凍機１の要部断面図である。

【図３】従来の他の極低温冷凍機１１の要部断面図であ
る。

【図４】従来のさらに他の極低温冷凍機１５の要部断面
図である。

【符号の説明】

１ 極低温冷凍機 ２ 円筒型のシリンダ ３ ディスプレーサー ４ 熱吸収部 ５ 銅製の熱吸収用フランジ ６ ハンダ付け ７ 蓄冷材 ８ シール材 ９ 膨張空間 １０ 連通路 １１ 極低温冷凍機 １２ ディスプレーサー １３ 円周溝 １４ 細孔 １５ 極低温冷凍機 １６ シリンダ １７ 熱吸収用フランジ １８ 流通空間 １９ 細孔 ２０ ディスプレーサー ２１ 連通路 ２２ 連通路 ３０ 極低温冷凍機 ３１ 極低温冷凍機３０の熱吸収機構 ３２ 熱吸収用フランジ ３３ 細孔

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒ガスを収容するシリンダと、この
   シリンダの下部に形成した熱吸収部に接触するようにそ
   の外部に設けた熱吸収用フランジとを有するとともに、
   前記冷媒ガスの断熱膨張により低温を発生させる極低温
   冷凍機の熱吸収機構であって、前記シリンダの下部の熱
   吸収部に細孔を形成し、この細孔に臨む前記熱吸収用フ
   ランジの部分が前記冷媒ガスに直接接触可能としたこと
   を特徴とする極低温冷凍機の熱吸収機構。