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JP2617681B2 - Cryogenic refrigeration equipment - Google Patents

Cryogenic refrigeration equipment

Info

Publication number
JP2617681B2
JP2617681B2 JP50915393A JP50915393A JP2617681B2 JP 2617681 B2 JP2617681 B2 JP 2617681B2 JP 50915393 A JP50915393 A JP 50915393A JP 50915393 A JP50915393 A JP 50915393A JP 2617681 B2 JP2617681 B2 JP 2617681B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
valve device
displacer
refrigerant gas
rotary valve
valve plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP50915393A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
宏 浅見
充 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Heavy Industries Ltd filed Critical Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority to JP50915393A priority Critical patent/JP2617681B2/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2617681B2 publication Critical patent/JP2617681B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明はギフォード・マクマホン(GM)サイクル等を
用いた極低温冷凍装置、特に極低温状態にある冷却部を
常温まで昇温させる機能を備えた極低温冷凍装置に係
る。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a cryogenic refrigeration apparatus using a Gifford McMahon (GM) cycle or the like, and in particular, a cryogenic refrigeration apparatus having a function of raising a cooling unit in a cryogenic state to room temperature. According to.

例えばギフォード・マクマホンサイクルによる極低温
冷凍機を用いたクライオポンプにおいて、冷却部を常温
まで昇温させる場合、従来真空槽にドライ窒素ガスを導
入したり、冷却部を設けてあるヒータに電流を流して発
生するジュール熱で昇温させる方法がとられていたが、
これ等の方法はいずれも何らかの特別な設備を必要と
し、かつパネル温度が速やかに昇温しない欠点があっ
た。
For example, in a cryopump using a Gifford-McMahon cycle cryogenic refrigerator, when raising the temperature of the cooling part to room temperature, dry nitrogen gas was introduced into the conventional vacuum tank, or an electric current was passed through a heater equipped with the cooling part. The method of raising the temperature by Joule heat generated by
Each of these methods requires some special equipment and has a drawback that the panel temperature does not rise quickly.

そこで冷凍機の駆動モータを逆回転させ冷凍サイクル
を逆作動させて昇温する方法が米国特許第4520630号に
おいて提案されたが、この方法は昇温モード運転におい
てディスプレイサーの位相とバルブの開閉タイミングが
不適当となるため十分な昇温効果が得られないという問
題がある。
Therefore, a method of raising the temperature by reversely rotating the drive motor of the refrigerator to reversely operate the refrigeration cycle was proposed in U.S. Pat.No. 4,520,630, but this method is based on the phase of the displacer and the opening and closing timing of the valve in the heating mode operation. However, there is a problem that a sufficient temperature raising effect cannot be obtained.

発明の開示 本発明の目的はギフォード・マクマホン(GM)サイク
ルを用いた極低温冷凍機において、冷却部を昇温させる
ための特別な設備を使用することなく、冷凍サイクルを
逆作動させる方法を使用して冷却部を常温まで昇温させ
る時間を短縮することのできる極低温冷凍機を提供する
ことにある。
DISCLOSURE OF THE INVENTION An object of the present invention is to use a method for reverse operation of a refrigeration cycle in a cryogenic refrigerator using a Gifford McMahon (GM) cycle without using special equipment for raising the temperature of a cooling unit. Another object of the present invention is to provide a cryogenic refrigerator capable of shortening the time required for raising the temperature of the cooling unit to room temperature.

上記目的を達成するために、本発明においては、少な
くとも1個のシリンダと、内部に蓄冷器を有し前記シリ
ンダ内を往復動する少なくとも1個のディスプレイサー
と、前記ディスプレイサーの両端部の外側において前記
シリンダ内に設けられ該ディスプレイサー内部の蓄冷器
を介して互に連通する上部及び下部空室と、前記空室へ
の高圧の冷媒ガスおよび前記空室からの低圧の冷媒ガス
の流れを制御するロータリー弁装置と、前記ロータリー
弁装置を正回転および逆回転させると共に前記ディスプ
レイサーの往復動を制御する可逆モータとを有し、前記
ロータリー弁装置が正回転するとき前記下部空室内で冷
媒ガスを断熱膨脹させて寒冷を発生させ、前記ロータリ
ー弁装置が逆回転するとき前記下部空室内で冷媒ガスを
断熱圧縮させて熱を発生させるようにしたギフォード・
マクマホンサイクル式極低温冷凍機において、前記ディ
スプレイサーの往復動に対する前記ロータリー弁装置の
開閉タイミングを正回転時と逆回転時とで異ならしめる
手段を設けたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, in the present invention, at least one cylinder, at least one displacer having a regenerator inside and reciprocating in the cylinder, and an outer portion of both ends of the displacer The upper and lower vacancies provided in the cylinder and communicating with each other via a regenerator inside the displacer, and the flow of high-pressure refrigerant gas to the vacancy and low-pressure refrigerant gas from the vacancy A rotary valve device for controlling, and a reversible motor for controlling the reciprocation of the displacer while rotating the rotary valve device forward and backward, and a refrigerant in the lower chamber when the rotary valve device rotates forward. The gas is adiabatically expanded to generate cold, and when the rotary valve device rotates in the reverse direction, the refrigerant gas is adiabatically compressed in the lower chamber to generate heat. Gifford was so as to produce
In the McMahon cycle type cryogenic refrigerator, means is provided for differentiating the opening / closing timing of the rotary valve device with respect to the reciprocating motion of the displacer between forward rotation and reverse rotation.

本発明の好ましい実施例においては、前記ロータリー
弁装置は固定されたバルブ本体と前記バルブ本体に面接
触し回転可能に支持されたバルブプレートとから成り、
前記ディスプレイサーの往復動に対する前記ロータリー
弁装置の開閉タイミングを正回転時と逆回転時とで異な
らしめる手段は、前記バルブプレートの背面に形成され
所定角度にわたり円周方向に延びる係合溝と、前記可逆
モータにより駆動されるクランクに設けられ前記バルブ
プレートの係合溝に係合するピン部とから成り、かくし
て前記クランクを正回転又は逆回転させるとき前記ピン
部が前記係合溝の一端部又は他端部に係合するまでの間
は前記バルブプレートは回転することなく空動されるよ
うにしたことを特徴とする。
In a preferred embodiment of the present invention, the rotary valve device comprises a fixed valve body and a valve plate rotatably supported in surface contact with the valve body,
Means for differentiating the opening / closing timing of the rotary valve device with respect to the reciprocating movement of the displacer during normal rotation and during reverse rotation is an engagement groove formed on the back surface of the valve plate and extending in the circumferential direction over a predetermined angle, A pin portion provided on a crank driven by the reversible motor and engaging with an engagement groove of the valve plate. Thus, when the crank is rotated forward or backward, the pin portion is connected to one end of the engagement groove. Alternatively, the valve plate is idled without rotating until it engages with the other end.

図面の簡単な説明 第1図は本発明によるギフォード・マクマホンサイク
ル式冷凍機の断面図、第2図は上記冷凍機に使用される
ロータリー弁装置のバルブプレートの第1図のII−II線
における端面図、第3図はバルブプレートとスコッチヨ
ークの駆動機構の分解斜視図、第4図はロータリー弁装
置を構成するバルブプレートとバルブ本体の分解斜視
図、第5図は従来のギフォード・マクマホンサイクル式
冷凍機のモータ接続配線図、第6図は本発明によるギフ
ォード・マクマホンサイクル式冷凍機のモータ接続配線
図である。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a sectional view of a Gifford-McMahon cycle refrigerator according to the present invention, and FIG. 2 is a valve plate of a rotary valve device used in the refrigerator, taken along line II-II in FIG. FIG. 3 is an exploded perspective view of a drive mechanism for a valve plate and a scotch yoke, FIG. 4 is an exploded perspective view of a valve plate and a valve body constituting a rotary valve device, and FIG. 5 is a conventional Gifford McMahon cycle. FIG. 6 is a motor connection wiring diagram of the refrigerator, and FIG. 6 is a motor connection wiring diagram of the Gifford-McMahon cycle refrigerator according to the present invention.

発明を実施するための最良の形態 第1図において、圧縮機1は冷媒ガスを低圧側1aから
吸込み、圧力を高めると共に冷却し高圧側1bへ排出す
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In FIG. 1, a compressor 1 sucks a refrigerant gas from a low pressure side 1a, increases the pressure, cools it, and discharges it to a high pressure side 1b.

冷凍機2は、ハウジング部23とシリンダー部10に分か
れる。上下2段に配置されたシリンダー10a,10bには、
蓄冷器4,5内を内蔵した一体のディスプレイサー3a,3bが
摺動自在に設けられており、ディスプレイサー3a,3bと
シリンダー10a,10bとの間に空室11(第1段下部空室),
12(第2段下部空室),13(上部空室)が形成される。
空室11,12,13相互の間は蓄冷器4,5を内蔵したディスプ
レイサー3a,3bと冷却流路L1〜L4により接続されてい
る。また、シリンダー10a,10bの下部外周には、フラン
ジ6,7が熱伝導関係に密着されている。
The refrigerator 2 is divided into a housing part 23 and a cylinder part 10. Cylinders 10a, 10b arranged in two stages above and below,
Integrated displacers 3a, 3b with built-in regenerators 4 and 5 are slidably provided, and a vacant chamber 11 (first stage lower vacant chamber) between the displacers 3a, 3b and the cylinders 10a, 10b. ),
12 (second stage lower room) and 13 (upper room) are formed.
The vacancies 11, 12, and 13 are connected to each other by displacers 3a and 3b containing regenerators 4 and 5 by cooling channels L1 to L4. In addition, flanges 6 and 7 are closely attached to the outer periphery of the lower portions of the cylinders 10a and 10b in a heat conductive relationship.

ディスプレイサー3a,3bは摺動軸受17a,17bに支持され
たスコッチヨーク22に連結され、可逆モータ15、クラン
ク14、スコッチヨーク22を介して駆動されてシリンダー
10a,10b内を往復動する。ディスプレイサー3a,3bの往復
動に伴ってシリンダー10a,10b内の空室11,12の容積が増
加するとき空室13の容積は減少し、空室11,12の容積が
減少するとき空室13の容積は増加するように変化し、冷
媒ガスは空室11,12,13の間を冷媒流路L1〜L4を通して移
動する。
Displacers 3a and 3b are connected to scotch yoke 22 supported by sliding bearings 17a and 17b, and driven by reversible motor 15, crank 14, and scotch yoke 22 to form a cylinder.
Reciprocates in 10a and 10b. When the volumes of the vacant chambers 11 and 12 in the cylinders 10a and 10b increase with the reciprocating movement of the displacers 3a and 3b, the volume of the vacant chamber 13 decreases, and when the volumes of the vacant chambers 11 and 12 decrease, the vacant chamber The volume of 13 changes so as to increase, and the refrigerant gas moves between the cavities 11, 12, and 13 through the refrigerant channels L1 to L4.

冷媒ガスの流れを制御するロータリー弁装置RVが圧縮
機1とシリンダー10a,10bとの間に配置され、圧縮機1
の高圧側1bから送り出される冷媒ガスをシリンダー10a,
10b内に導き、また、シリンダー10a,10b内から送り出さ
れる冷媒ガスを圧縮機1の低圧側1aに導くよう構成され
ている。
A rotary valve device RV that controls the flow of the refrigerant gas is arranged between the compressor 1 and the cylinders 10a and 10b, and
The refrigerant gas sent from the high pressure side 1b of the cylinder 10a,
The refrigerant gas is guided to the inside of the compressor 10b and is sent out from the cylinders 10a and 10b to the low pressure side 1a of the compressor 1.

前記ロータリー弁装置RVはバルブ本体8とバルブプレ
ート9とからなり、バルブ本体8はハウジング内に固定
ピン19で固定される。また、バルブプレート9は、第2
図および第3図に示す如くスコッチヨーク22を駆動する
クランク14のピン部14aに係合する円周方向の係合溝16
を備え、(実施例では円周角度280゜)クランク14の正
方向、或いは逆方向の回転によりピン部14aが係合溝16
の端部16a或いは16bに係合したとき、クランク14の運
動、即ち可逆モータ軸15aの回転がバルブプレート9に
伝達され、バルブプレート9が回転する。前記円周方向
の係合溝16とピン部14aとは、バルブプレート9と可逆
モータ軸15aとをモータの正方向回転と逆方向回転との
間に実施例では角度280゜の空動を伴って連結すること
になる。
The rotary valve device RV comprises a valve body 8 and a valve plate 9, and the valve body 8 is fixed in the housing by fixing pins 19. Also, the valve plate 9 is
As shown in FIGS. 3 and 4, a circumferential engagement groove 16 that engages with the pin portion 14a of the crank 14 that drives the Scotch yoke 22.
(In the embodiment, a circumferential angle of 280 °), the pin portion 14a is engaged with the engaging groove 16 by the rotation of the crank 14 in the forward or reverse direction.
When it engages with the end 16a or 16b of the shaft 16, the movement of the crank 14, that is, the rotation of the reversible motor shaft 15a is transmitted to the valve plate 9, and the valve plate 9 rotates. The circumferential engagement groove 16 and the pin portion 14a are associated with a motion of the valve plate 9 and the reversible motor shaft 15a between the forward rotation and the reverse rotation of the motor at an angle of 280 ° in the embodiment. Will be connected.

バルブ本体8の中心には圧縮機1の高圧側1bに接続さ
れる冷媒ガス吸気孔8bが貫通されており、第4図に示す
如くバルブプレート側端面8aには前記吸気孔8bを中心と
する同心円上に円弧状溝8cを設け、該溝8cに一端を開口
し、本体8内を通って他端を側面に開口した吐出孔8eに
連通させた通孔8dを穿設し、前記吐出孔8eは通路20を介
して空室13に開口している。また、バルブプレート9の
バルブ本体側端面9aにその中心から半径方向に延びる溝
9dを設けるとともに、バルブプレート9の端面9aから反
対側端面9bまで貫通させて前記バルブ本体8の円弧状溝
8cと同一円周上の位置に円弧状孔9cを穿設し、吸気孔8
b、溝9d、円弧状溝8cと通孔8dとで吸気弁が形成され、
通孔8d、円弧状溝8cと円弧状孔9cとで排気弁が形成され
る。
A refrigerant gas intake hole 8b connected to the high pressure side 1b of the compressor 1 is penetrated through the center of the valve body 8, and the intake hole 8b is centered on the valve plate side end surface 8a as shown in FIG. An arcuate groove 8c is provided on a concentric circle, one end of which is opened in the groove 8c, and a through hole 8d which is in communication with the discharge hole 8e which is formed in the main body 8 and whose other end is opened to the side surface is formed. 8e opens to the vacant chamber 13 via the passage 20. A groove extending radially from the center of the end surface 9a of the valve plate 9 on the valve body side.
9d and an arc-shaped groove of the valve body 8 penetrating from the end face 9a of the valve plate 9 to the opposite end face 9b.
An arc-shaped hole 9c is formed at a position on the same circumference as
b, groove 9d, arc-shaped groove 8c and through hole 8d form an intake valve,
An exhaust valve is formed by the through hole 8d, the arcuate groove 8c, and the arcuate hole 9c.

前記可逆モータの接続配線と回転方向を第5図に示
す。即ち、従来型冷凍機はスイッチSaによってモータ軸
15aを正回転のみ行わせるようになっている。これに対
し本発明によるモータ軸15aの回転方向は、第6図に示
す如く切換えスイッチSbを設けることによって冷却モー
ドの場合は、CW接点(正方向回転)また、昇温モードの
場合は、CCW接点(逆方向回転)への切換えが可能な構
造となっている。
FIG. 5 shows the connection wiring and rotation direction of the reversible motor. That is, the conventional refrigerator has the motor shaft by the switch Sa.
15a is made to perform only forward rotation. On the other hand, the rotation direction of the motor shaft 15a according to the present invention is provided with the changeover switch Sb as shown in FIG. 6 so that the CW contact (forward rotation) in the cooling mode and the CCW contact in the temperature rising mode. It has a structure that can be switched to a contact point (reverse rotation).

可逆モータ15の正方向回転により冷却モード運転が行
われる。このとき、クランク14のピン部14aは、バルブ
プレート9の係合溝16の一端16aに係合して、バルブプ
レート9を正方向に回転させる。
Cooling mode operation is performed by the forward rotation of the reversible motor 15. At this time, the pin portion 14a of the crank 14 engages with one end 16a of the engagement groove 16 of the valve plate 9 to rotate the valve plate 9 in the forward direction.

ディスプレイサー3a,3bが下死点LPに達する前、(実
施例では下死点から角度20゜だけ手前)の位置に達する
と、排気弁が閉じるとともに、通孔8d、円弧状溝8c、溝
9dとの間に流路が形成され(吸気弁が開)、高圧の冷媒
ガスはハウジング内の流路20を経て空室13に充填され始
める。即ちディスプレイサー3a,3bが下死点に達する前
から、吸気弁は開の状態にある。ディスプレイサー3a,3
bは下死点を過ぎて上昇を始め、冷媒ガスは蓄冷器4,5を
上から下に通過し、空室11,12に充填されてゆく。
Before the displacers 3a and 3b reach the position of the bottom dead center LP (in the embodiment, before reaching the position of 20 ° from the bottom dead center), the exhaust valve is closed and the through hole 8d, the arc-shaped groove 8c, and the groove are formed.
A flow path is formed between the housing 9d and the air chamber 9d (the intake valve is opened), and the high-pressure refrigerant gas starts to fill the vacant space 13 through the flow path 20 in the housing. That is, before the displacers 3a and 3b reach the bottom dead center, the intake valves are open. Displacer 3a, 3
b starts to rise after passing through the bottom dead center, and the refrigerant gas passes through the regenerators 4, 5 from top to bottom, and fills the vacancies 11, 12.

ディスプレイサー3a,3bが上死点UPに達する前(実施
例では上死点から角度65゜だけ手前)の位置に達すると
吸気弁は閉じる。ディスプレイサー3a,3bが上死点に達
する前(実施例では上死点から角度45゜手前)の位置に
達すると、通孔8dと円弧状溝8c、円弧状孔9cとの間に流
路が形成される(排気弁が開)。高圧の冷媒ガスは断熱
膨脹し、寒冷を発生させてフランジ6,7を冷却するとと
もに、蓄冷器4,5を冷却しながら下から上に通過し、圧
縮機1の低圧側1aに還流し始める。
When the displacers 3a, 3b reach the position before reaching the top dead center UP (in the embodiment, before the top dead center by an angle of 65 °), the intake valve closes. When the displacers 3a, 3b reach the position before reaching the top dead center (in the embodiment, before the top dead center by an angle of 45 °), the flow passage is formed between the through hole 8d and the arc-shaped groove 8c and the arc-shaped hole 9c. Is formed (exhaust valve is open). The high-pressure refrigerant gas adiabatically expands to generate cold, which cools the flanges 6 and 7, and passes from the bottom to the top while cooling the regenerators 4,5 and begins to flow back to the low-pressure side 1a of the compressor 1. .

ディスプレイサー3a,3bが下死点LPに達する前、(実
施例では下死点から角度20゜だけ手前)の位置に達する
と排気弁は閉じ、吸気弁が開いて1サイクルを終了す
る。
If the displacers 3a and 3b reach a position (in this embodiment, at an angle of 20 ° from the bottom dead center) before reaching the bottom dead center LP, the exhaust valve closes, the intake valve opens, and one cycle ends.

可逆モータ15の逆方向回転により昇温モード運転が行
われる。冷却モード運転の場合と異なり、クランク14の
ピン部14aは、バルブプレート9の係合溝16の他端16bに
係合して、バルブプレート9を逆方向に回転させる。
The temperature increasing mode operation is performed by the reverse rotation of the reversible motor 15. Unlike the case of the cooling mode operation, the pin portion 14a of the crank 14 engages with the other end 16b of the engagement groove 16 of the valve plate 9 to rotate the valve plate 9 in the opposite direction.

ディスプレイサー3a,3bが上死点UP手前(実施例では3
5゜手前)の位置に達すると排気弁が閉じ、さらに上死
点手前(実施例では15゜手前)の位置に達すると、通孔
8d、円弧状溝8c、溝9dとの間に流路が形成され(吸気弁
が開)、高圧の冷媒ガスはハウジング内20の流路を経て
蓄冷器4,5を通過しながら空室11,12内に充填され、その
時の圧縮熱(ガスが詰め込まれる時の断熱圧縮仕事)に
より低温状態のフランジ6,7は昇温される。
Displacers 3a and 3b are in front of the top dead center UP (3
The exhaust valve closes when it reaches the position 5 mm (before), and when it reaches the position before the top dead center (in this example, 15 mm before), the through hole
A flow path is formed between the groove 8d, the arcuate groove 8c, and the groove 9d (the intake valve is open), and the high-pressure refrigerant gas passes through the flow path in the housing 20 and passes through the regenerators 4 and 5, and the empty chamber 11 The flanges 6 and 7 in the low temperature state are heated by the compression heat (adiabatic compression work when gas is packed) at that time.

ディスプレイサー3a,3bが下死点に達する前(実施例
では下死点から角度60゜手前)の位置に達すると吸気弁
は閉じ、同時に通孔8d、円弧状溝8c、円弧状孔9cとの間
に流路が形成され(排気弁が開)、空室13の冷媒ガスは
断熱膨脹して寒冷を発生する。温度の下がった低圧の冷
媒ガスは、蓄冷器4,5と熱交換せずに直接ハウジング23
内に排出され圧縮機1の低圧側1aに還流する。
When the displacers 3a and 3b reach the position before reaching the bottom dead center (in the embodiment, an angle of 60 ° before the bottom dead center), the intake valve closes, and at the same time, the through hole 8d, the arc-shaped groove 8c, and the arc-shaped hole 9c A flow path is formed between them (the exhaust valve is opened), and the refrigerant gas in the empty chamber 13 adiabatically expands to generate cold. The low-pressure refrigerant gas whose temperature has dropped is directly exchanged with the regenerators 4 and 5 without exchanging heat.
And is returned to the low pressure side 1a of the compressor 1.

ディスプレイサー3が上死点手前(実施例では35゜手
前)の位置に達すると排気弁は閉じて1サイクルを終了
する。
When the displacer 3 reaches the position before the top dead center (35 ° before in the embodiment), the exhaust valve is closed and one cycle is completed.

産業上の利用可能性 クラオポンプの再生時に、冷凍機の運転を停止して外
部から加熱したガスやヒータ等によりクライオパネル面
に熱を供給する従来の方法はディスプレイサー内部の蓄
冷器が昇温しにくいためパネル温度の昇温に時間を要し
たが、本発明では冷凍機のシリンダ内部で冷媒を断熱圧
縮して熱を発生させるためディスプレイサー内部の蓄冷
器が先に昇温され、かつ昇温モード運転に際しては冷凍
機の吸気弁および排気弁の開閉が昇温作用を行なうのに
最適なタイミングに自動的に調節されるためクライオパ
ネルの昇温時間を大巾に短縮することができる。
Industrial applicability When the cryo pump is regenerated, the conventional method of stopping the operation of the refrigerator and supplying heat to the cryopanel surface with externally heated gas or a heater increases the temperature of the regenerator inside the displacer. Although it took time to raise the panel temperature because of the difficulty, in the present invention, the regenerator inside the displacer was heated first to generate heat by adiabatically compressing the refrigerant inside the cylinder of the refrigerator, and the temperature was raised. During the mode operation, the opening and closing of the intake valve and the exhaust valve of the refrigerator are automatically adjusted to the optimal timing for performing the temperature raising operation, so that the temperature rising time of the cryopanel can be greatly reduced.

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】少なくとも1個のシリンダと、内部に蓄冷
器を有し前記シリンダ内を往復動する少なくとも1個の
ディスプレイサーと、前記ディスプレイサーの両端部の
外側において前記シリンダ内に設けられ該ディスプレイ
サー内部の蓄冷器を介して互いに連通する空室と、前記
空室への高圧の冷媒ガスおよび前記空室からの低圧の冷
媒ガスの流れを制御するロータリー弁装置と、前記ロー
タリー弁装置を正回転および逆回転させると共に前記デ
ィスプレイサーの往復動を制御する可逆モータとを有
し、前記ロータリー弁装置が正回転するとき前記空室か
ら冷媒ガスを断熱膨脹させて寒冷を発生させ、前記ロー
タリー弁装置が逆回転するとき前記空室内で冷媒ガスを
断熱圧縮させて熱を発生させるようにしたギフォード・
マクマホンサイクル式極低温冷凍機において、前記ディ
スプレイサーの往復動に対する前記ロータリー弁装置の
開閉タイミングを正回転時と逆回転時とで異ならしめる
手段を設けたことを特徴とする極低温冷凍機。
At least one cylinder, at least one displacer having a regenerator therein and reciprocating in the cylinder, and provided inside the cylinder outside both ends of the displacer. A vacant chamber that communicates with each other via a regenerator inside the displacer, a rotary valve device that controls the flow of high-pressure refrigerant gas to the vacant chamber and low-pressure refrigerant gas from the vacant chamber, and the rotary valve device. A reversible motor that controls the reciprocating motion of the displacer while rotating forward and backward, and when the rotary valve device rotates forward, adiabatic expansion of the refrigerant gas from the empty chamber to generate cold, When the valve device rotates reversely, the refrigerant gas is subjected to adiabatic compression of the refrigerant gas in the chamber to generate heat.
In a McMahon cycle type cryogenic refrigerator, a means is provided for varying the opening / closing timing of the rotary valve device with respect to reciprocation of the displacer between forward rotation and reverse rotation.
【請求項2】前記ロータリー弁装置は固定されたバルブ
本体と前記バルブ本体に面接触し回転可能に支持された
バルブプレートとから成り、前記手段は前記バルブプレ
ートの背面に形成され所定角度にわたり円周方向に延び
る係合溝と、前記可逆モータにより駆動されるクランク
に設けられ前記バルブプレートの係合溝に係合するピン
部とから成り、かくして前記クランクを正回転又は逆回
転させるとき前記ピン部が前記係合溝の一端部又は他端
部に係合するまでの間は前記バルブプレートは回転する
ことなく空動されるようにしたことを特徴とする請求の
範囲第1項に記載の極低温冷凍機。
2. The rotary valve device according to claim 1, wherein said rotary valve device comprises a fixed valve body and a rotatably supported valve plate in surface contact with said valve body. An engaging groove extending in a circumferential direction, and a pin portion provided on a crank driven by the reversible motor and engaging with an engaging groove of the valve plate. Thus, when the crank is rotated forward or backward, the pin is rotated. The valve plate according to claim 1, wherein the valve plate is idled without rotating until the portion engages with one end or the other end of the engagement groove. Cryogenic refrigerator.
【請求項3】上記空動が約280゜となるよう係合溝を形
成したことを特徴とする請求の範囲第2項に記載の極低
温冷凍機。
3. The cryogenic refrigerator according to claim 2, wherein an engagement groove is formed so that the idling is about 280 °.
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