[发明专利]超低温制冷机

说明书

技术领域

本申请主张基于2012年7月27日申请的日本专利申请第2012-166642号的优先权。其申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。

本发明涉及一种具有在外周形成槽的置换器的超低温制冷机。

背景技术

通常，作为能够实现15K以下的超低温的超低温制冷机，已知有吉福德-麦克马洪（GM）循环制冷机、斯特林循环制冷机等具有置换器的制冷机。

例如，若举例说明GM制冷机，置换器在该缸体内设置为能够往复移动，并且在缸体内的低温端形成膨胀空间，并且在高温端设置有室温空间。另外，在置换器内设置有制冷剂气体（氦气）流过的气体流路，并且在该气体流路内填充有蓄冷材料。该气体流路将膨胀空间与室温空间连通。

在供给气体时，通过压缩机向高温端侧即室温空间供给制冷剂气体，该高压的制冷剂气体通过置换器内的气体流路而被导入膨胀空间。并且，回收气体时，膨胀空间内的制冷剂气体通过同一路径被回收于压缩机内。

在上述结构中，通过适当设定置换器的往复移动及制冷剂气体的供给和回收的时机而在膨胀空间内产生寒冷。通过产生该寒冷而被冷却的制冷剂气体在气体回收时从膨胀空间回收到压缩机时冷却置换器内的蓄冷材料。并且，在气体供给时，制冷剂气体通过蓄冷材料冷却之后导入膨胀空间内。

另外，在缸体与置换器之间形成有用于使置换器往复移动的间隙。但是若制冷剂气体通过该间隙，直接流到室温空间与膨胀空间之间，则由于无法进行基于蓄冷材料的冷却而导致冷却效率下降。作为防止这种情况的方法，可以考虑在缸体与置换器之间的间隙设置防止制冷剂气体流过的密封机构。作为该密封机构通常使用O型密封圈。

然而，这种密封机构中存在因随时间劣化而导致密封性下降的可能，此时无法发挥所希望的制冷能力。因此，提出有在置换器的外周面上形成螺旋槽来代替O型密封圈等密封机构（专利文献1）。

专利文献1：日本专利第2659684号公报

通过在置换器的外周面上形成螺旋槽来代替密封机构，从而能够减少一定程度的热损失，且提高制冷性能，但要求制冷性能更高的制冷机。

发明内容

本发明是鉴于上述问题点而完成的，其目的在于提供一种抑制热损失而实现制冷性能提高的超低温制冷机。

从第1观点出发，能够通过如下超低温制冷机来解决上述课题，所述超低温制冷机，具有：

缸体，

置换器，以能够往复移动的方式收容于该缸体内；

间隙，形成于所述缸体的内周与所述置换器的外周之间，并且使制冷剂气体流过；及

凹部，形成于所述置换器的外周或所述缸体的内周的至少一方，该超低温制冷机的特征在于，

将所述凹部的体积设为V_d，并将所述间隙的体积设为V_g时，所述凹部的体积V_d与所述间隙的体积V_g的体积比（V_d/V_g）设为8以上75以下（8≤（V_d/V_g）≤75）。

根据公开的超低温制冷机，能够抑制热损失而实现制冷性能的提高。

附图说明

图1是本发明的一实施方式的超低温制冷机的概略结构图。

图2是本发明的一实施方式的超低温制冷机的第2级置换器的局部剖视图。

图3是用于说明在整体上形成槽部的置换器中槽部的体积与间隙的体积之比的图。

图4是用于说明在局部上形成槽部的置换器中槽部的体积与间隙的体积之比的图。

图5是表示槽部的体积与间隙的体积之比与制冷性能的关系的图。

图中：1-GM制冷机，10-压缩机，11-第1级缸体，12-第2级缸体，13-第1级置换器，14-第2级置换器，15-曲柄机构，16-气体流路，17、18-蓄冷材料，19-第1级热站，20-第2级热站，21-第1级膨胀空间，22-第2级膨胀空间，23、23a、23b-气体流路，24、24a、24b-气体流路，25-室温空间，30-筒状部件，36-结合机构，37-开口，38-螺旋状气体流路，40-间隙，M-驱动用马达，V1-供给阀，V2-排气阀，φ_s-缸体内周，φ_d-置换器外周，L_g-置换器长度。

具体实施方式

接着，根据附图对本发明的实施方式进行说明。