專利名稱：超低溫制冷機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超低溫制冷機，尤其涉及一種具有供給制冷劑氣體的壓縮機的超 低溫制冷機。
背景技術(shù)：
例如，吉福德-麥克馬洪制冷機(以下稱為GM制冷機)或脈沖管制冷機等超低溫制 冷機設(shè)置有對從缸體或蓄冷器(以下稱為缸體等)回收的低壓制冷劑氣體進行壓縮處理來 使其高壓化，并再次向缸體等供給該高壓制冷劑氣體的壓縮機。
并且，為了謀求壓縮機的小型化及低功率化，還提出有設(shè)置有中間緩沖罐的超低 溫制冷機(專利文獻I)。該超低溫制冷機構(gòu)成為，在從壓縮機向缸體等供給高壓制冷劑氣體 之前，向缸體等供給容納在中間緩沖罐中的制冷劑氣體。
專利文獻1:日本特表2008-527308號公報
如前所述，設(shè)置于超低溫制冷機的壓縮機對從低壓側(cè)回收的制冷劑氣體進行高壓 化并供給至高壓側(cè)。然而，在不從壓縮機向缸體等供給制冷劑氣體的期間，若壓縮機向高壓 側(cè)繼續(xù)供給高壓制冷劑氣體，則導(dǎo)致高壓側(cè)壓力大幅上升。
與此相反，在未從缸體等向壓縮機回收制冷劑氣體的期間，若壓縮機向高壓側(cè)繼 續(xù)供給高壓制冷劑氣體，則導(dǎo)致壓縮機的低壓側(cè)壓力大幅下降。
如此，存在如下問題點若壓縮機的高壓側(cè)與低壓側(cè)的壓力差較大，則負載施加于 壓縮機上，壓縮效率下降，且消耗功率增大。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問題點而完成的，其目的在于提供一種降低壓縮機的高壓側(cè)與 低壓側(cè)的壓力差的超低溫制冷機。
從第I觀點出發(fā)，能夠通過如下超低溫制冷機來解決上述課題，所述超低溫制冷 機，其特征在于，具有
制冷機主體，通過使制冷劑氣體膨脹來產(chǎn)生寒冷；
壓縮機，連接有向所述制冷機主體供給高壓制冷劑氣體的高壓側(cè)配管和從所述制 冷機主體回收低壓制冷劑氣體的低壓側(cè)配管；
緩沖罐，容納所述制冷劑氣體；
緩沖用閥，設(shè)置于連接所述緩沖罐和所述制冷機主體的第I配管；
高壓側(cè)閥，設(shè)置于連接所述高壓側(cè)配管和所述緩沖罐的第2配管；及
低壓側(cè)閥，設(shè)置于連接所述低壓側(cè)配管和所述緩沖罐的第3配管。
發(fā)明效果
根據(jù)公開的超低溫制冷機，在不從壓縮機向缸體等供給制冷劑氣體的期間，能夠 通過打開高壓側(cè)閥來從高壓側(cè)配管向緩沖罐輸送高壓制冷劑氣體。并且，在不從缸體等向 壓縮機回收制冷劑氣體的期間，能夠通過打開低壓側(cè)閥來向低壓側(cè)配管供給緩沖罐內(nèi)的制冷劑氣體。由此，能夠降低壓縮機的高壓側(cè)與低壓側(cè)的壓力差。


圖1是作為本發(fā)明的第I實施方式的超低溫制冷機的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是表示作為本發(fā)明的第I實施方式的超低溫制冷機的閥切換時機的時序圖。
圖3是用于說明作為本發(fā)明的第I實施方式的超低溫制冷機的動作的圖(其I)。
圖4是用于說明作為本發(fā)明的第I實施方式的超低溫制冷機的動作的圖(其2)。
圖5是作為本發(fā)明的第2實施方式的超低溫制冷機的結(jié)構(gòu)圖。
圖6是作為本發(fā)明的第3實施方式的超低溫制冷機的結(jié)構(gòu)圖。
圖7是作為本發(fā)明的第4實施方式的超低溫制冷機的結(jié)構(gòu)圖。
圖8是作為本發(fā)明的第5實施方式的超低溫制冷機的結(jié)構(gòu)圖。
圖9是表示作為本發(fā)明的第5實施方式的超低溫制冷機的閥切換時機的時序圖。
圖10是用于說明作為本發(fā)明的第5實施方式的超低溫制冷機的動作的圖(其I)。
圖11是用于說明作為本發(fā)明的第5實施方式的超低溫制冷機的動作的圖(其2)。
圖中10A、10B、10C、10D、IOE-超低溫制冷機，12-壓縮機，13A-高壓側(cè)制冷劑氣體 供給系統(tǒng)，13B-低壓側(cè)制冷劑氣體回收系統(tǒng)，15A-第I高壓側(cè)配管，15B-第I低壓側(cè)配管， 18A-第2高壓側(cè)配管，18B-第2低壓側(cè)配管，20-第I共同配管，30A、30B、30C_制冷機主體， 40-蓄冷器，50-脈沖管，56-連接配管，60-節(jié)流孔，70-第I緩沖罐，80-第2緩沖罐，81-第 2共同配管，82-高壓側(cè)旁通配管，84-低壓側(cè)旁通配管，86-高壓側(cè)節(jié)流孔，88-低壓側(cè)節(jié)流 孔，90-缸體，92-置換器，100-驅(qū)動機構(gòu)，Vl-第I開閉閥，V2-第2開閉閥，V3-第3開閉 閥，V4-第4開閉閥，VH-高壓側(cè)閥，VL-低壓側(cè)閥，VB-緩沖用閥。
具體實施方式
接著，結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。
圖1示出作為本發(fā)明的一實施方式的超低溫制冷機。該圖中示出的超低溫制冷機 IOA是將本申請發(fā)明應(yīng)用于脈沖管制冷機的制冷機。
本實施方式所涉及的超低溫制冷機IOA具有壓縮機12、高壓側(cè)制冷劑氣體供給系 統(tǒng)13A、低壓側(cè)制冷劑氣體回收系統(tǒng)13B、制冷機主體30A、蓄冷管40、脈沖管50、第I緩沖罐 70及第2緩沖罐80等。
高壓側(cè)制冷劑氣體供給系統(tǒng)13A連接于壓縮機12的高壓(供給)側(cè)，對制冷機主體 30A供給高壓制冷劑氣體(例如，氦氣)。并且，低壓側(cè)制冷劑氣體回收系統(tǒng)13B連接于壓縮 機12的低壓(回收)側(cè)，從制冷機主體30A回收低壓制冷劑氣體。
高壓側(cè)制冷劑氣體供給系統(tǒng)13A具有第I高壓側(cè)配管15A和第I開閉閥VI。第I 高壓側(cè)配管15A中，一端連接于壓縮機12的高壓(供給)側(cè)，并且另一端連接于第I共同配 管20。該第I共同配管20連接于蓄冷器40的高溫端42。
另外，第I開閉閥Vl設(shè)置于第I高壓側(cè)配管15A。通過開閉該第I開閉閥VI，向 蓄冷器40供給在第I高壓側(cè)配管15A內(nèi)流動的制冷劑氣體及停止供給。
低壓側(cè)制冷劑氣體回收系統(tǒng)13B具有第I低壓側(cè)配管15B和第2開閉閥V2。第I 低壓側(cè)配管15B中，一端連接于壓縮機12的低壓(回收)側(cè)，并且另一端連接于第I共同配管20。
另外，第2開閉閥V2設(shè)置于第I低壓側(cè)配管15B。通過開閉該第2開閉閥V2，使 制冷劑氣體從蓄冷器40經(jīng)過第I低壓側(cè)配管15B回收至壓縮機12及停止回收。
制冷機主體30A構(gòu)成脈沖管型制冷機。該制冷機主體30A具有蓄冷器40、脈沖管 50及第I緩沖罐70等。
蓄冷器40的內(nèi)部填充有蓄冷材料。如前所述，蓄冷器40的高溫端42上配設(shè)有第 I共同配管20。并且，蓄冷器40的低溫端44通過連接配管56連接于脈沖管50的低溫端54。
脈沖管50的高溫端52通過具有節(jié)流孔60的配管61與第I緩沖罐70連接?？?通過該節(jié)流孔60及第I緩沖罐70調(diào)整在脈沖管50內(nèi)流動的制冷劑氣體的壓力變化的相 位，從而能夠謀求提高制冷效率。
另外，在脈沖管50內(nèi)的高溫端側(cè)及低溫端側(cè)配設(shè)有熱交換器52A、熱交換器54A。 該熱交換器52A、熱交換器54A在制冷劑氣體通過時與制冷劑氣體之間進行熱交換而被冷卻。
第2緩沖罐80構(gòu)成為能夠在內(nèi)部積存制冷劑氣體。該第2緩沖罐80通過第2共 同配管81連接于第I共同配管20。并且，第2共同配管81上設(shè)置有緩沖用閥VB。通過打 開該緩沖用閥VB，能夠在蓄冷器40與第2緩沖罐80之間授受制冷劑氣體。
第I高壓側(cè)配管15A與第2緩沖罐80之間配設(shè)有高壓側(cè)旁通配管82。并且，該高 壓側(cè)旁通配管82上設(shè)置有高壓側(cè)閥VH。構(gòu)成為通過打開該高壓側(cè)閥VH來使第I高壓側(cè)配 管15A與第2緩沖罐80連通。
另外，第I低壓側(cè)配管15B與第2緩沖罐80之間配設(shè)有低壓側(cè)旁通配管84。并 且，該低壓側(cè)旁通配管84上設(shè)置有低壓側(cè)閥VL。構(gòu)成為通過打開該低壓側(cè)閥VL來使第I 低壓側(cè)配管15B與第2緩沖罐80連通。
接著，利用圖2 圖4對上述結(jié)構(gòu)的超低溫制冷機IOA的動作進行說明。圖2是 表示設(shè)置于超低溫制冷機IOA的各閥V1、閥V2、閥VB、閥VH、閥VL的開閉時機的時序圖，圖 3是表示圖2中時間t4 t5時的狀態(tài)的圖，圖4是表示圖2中時間tlO til時的狀態(tài)的圖。
此外，圖2中用粗實線表示的期間表示閥已打開。并且，在圖3及圖4中，已打開 的閥示為(0N)，已關(guān)閉的閥示為(OFF)。
[第I行程時間t0 t3]
如圖2所示，時間t0 t3的制冷劑氣體的供給預(yù)備行程中，在時間tl t2期間 打開緩沖用閥VB。并且，其他閥V1、閥V2、閥VH、閥VL呈關(guān)閉的狀態(tài)。
如后述，在第2緩沖罐80中積存有高壓制冷劑氣體。由此，通過打開緩沖用閥VB 而使第2緩沖罐80內(nèi)的高壓制冷劑氣體經(jīng)過第2共同配管81及第I共同配管20供給至 蓄冷器40。從第2緩沖罐80供給至蓄冷器40的高壓制冷劑氣體通過蓄冷器40及連接配 管56供給至脈沖管50。
[第2行程時間t3 t6]
時間t3 t6的制冷劑氣體的供給行程中，在時間t3 t5期間打開第I開閉閥 VI。并且，第2開閉閥V2、緩沖用閥VB及高壓側(cè)閥VH呈關(guān)閉的狀態(tài)。由此，由壓縮機12壓縮處理的高壓制冷劑氣體經(jīng)過第I高壓側(cè)配管15A及第I共同配管20供給至蓄冷器40。
這時，如前所述，本實施方式所涉及的超低溫制冷機IOA構(gòu)成為，在從壓縮機12向 蓄冷器40供給高壓制冷劑氣體之前，從第2緩沖罐80對蓄冷器40供給高壓制冷劑氣體。 由此，與僅用壓縮機12對蓄冷器40及脈沖管50供給高壓制冷劑氣體的結(jié)構(gòu)相比，能夠降 低來自壓縮機12的氣體供給量，并能夠謀求壓縮機12的低功率化及省電化。
在此，若關(guān)注低壓側(cè)制冷劑氣體回收系統(tǒng)13B，則第2開閉閥V2被關(guān)閉，并且壓 縮機12從第I低壓側(cè)配管15B回收低壓制冷劑氣體并供給至高壓側(cè)制冷劑氣體供給系統(tǒng) 13A，因此第I低壓側(cè)配管15B內(nèi)的壓力會下降。由此，若放置該狀態(tài)，則和過去一樣壓縮機 12的高壓側(cè)與低壓側(cè)的壓力差會變大。
然而，本實施方式所涉及的超低溫制冷機IOA構(gòu)成為，由低壓側(cè)旁通配管84連接 第2緩沖罐80和第I低壓側(cè)配管15B。并且，如圖2所示，設(shè)置于低壓側(cè)旁通配管84的低 壓側(cè)閥VL構(gòu)成為，在第I開閉閥Vl打開之后經(jīng)過了預(yù)定時間的時間t4被打開。
由此，如圖3所示，通過在時間t4 t5期間打開低壓側(cè)閥VL，第2緩沖罐80內(nèi)的 高壓制冷劑氣體經(jīng)過低壓側(cè)旁通配管84流入第I低壓側(cè)配管15B中(圖中，用虛線箭頭表 示制冷劑氣體的流動)。因此，即使壓縮機12從第I低壓側(cè)配管15B回收制冷劑氣體，也能 夠通過從第2緩沖罐80向第I低壓側(cè)配管15B供給高壓制冷劑氣體來防止第I低壓側(cè)配 管15B的壓力下降。
[第3行程時間t6 t9]
時間t6 t9的制冷劑氣體的回收預(yù)備行程中，在時間t7 t8期間打開緩沖用 閥VB。并且，其他閥Vl、閥V2、閥VH、閥VL呈關(guān)閉的狀態(tài)。
由此，蓄冷器40及脈沖管50內(nèi)的制冷劑氣體經(jīng)過連接配管56、第I共同配管20 及第2共同配管81回收至第2緩沖罐80中。由此，第2緩沖罐80內(nèi)的制冷劑氣體的壓力上升。
[第4行程:時間t9 tl3]
時間t9 tl3的制冷劑氣體的回收行程中，在時間t9 tl2期間打開第2開閉 閥V2。并且，第I開閉閥V1、緩沖用閥VB及低壓側(cè)閥VL呈關(guān)閉的狀態(tài)。
由此，脈沖管50內(nèi)的制冷劑氣體經(jīng)過連接配管56、蓄冷器40、第I共同配管20及 第I低壓側(cè)配管15B回收至壓縮機12中。并且，被回收的制冷劑氣體由壓縮機12進行壓 縮處理，被高壓化后的制冷劑氣體供給至第I高壓側(cè)配管15A。
這時，如前所示，本實施方式所涉及的超低溫制冷機IOA構(gòu)成為，在壓縮機12開始 從脈沖管50及蓄冷器40回收制冷劑氣體之前向第2緩沖罐80回收制冷劑氣體。由此，與 僅用壓縮機12回收制冷劑氣體的結(jié)構(gòu)相比，能夠降低由壓縮機12回收的氣體回收量，并能 夠謀求壓縮機12的低功率化及省電化。
在此，若關(guān)注高壓側(cè)制冷劑氣體供給系統(tǒng)13A，則第I開閉閥Vl被關(guān)閉，并且壓 縮機12從第I低壓側(cè)配管15B回收低壓制冷劑氣體并供給至高壓側(cè)制冷劑氣體供給系統(tǒng) 13A，因此第I高壓側(cè)配管15A內(nèi)的壓力會上升。由此，如前所述，若放置該狀態(tài)，則壓縮機 12的高壓側(cè)與低壓側(cè)的壓力差會變大。
然而，本實施方式所涉及的超低溫制冷機IOA構(gòu)成為，由高壓側(cè)旁通配管82連接 第2緩沖罐80和第I高壓側(cè)配管15A。并且，如圖2所示，設(shè)置于高壓側(cè)旁通配管82的高壓側(cè)閥VH構(gòu)成為，在第2開閉閥V2打開之后經(jīng)過預(yù)定時間的時間tlO被打開。
由此，如圖4所示，通過在時間tlO til期間打開高壓側(cè)閥VH，在壓縮機12中生 成的高壓制冷劑氣體經(jīng)過高壓側(cè)旁通配管82流入第2緩沖罐80中(圖中，用虛線箭頭表示 制冷劑氣體的流動)。因此，在關(guān)閉第I開閉閥Vl的狀態(tài)下即使壓縮機12向第I高壓側(cè)配 管15A供給高壓制冷劑氣體，該高壓制冷劑氣體也供給至第2緩沖罐80，因此能夠防止第I 高壓側(cè)配管15A內(nèi)的壓力上升。
將上述的第I 第4行程設(shè)為I周期反復(fù)進行，由此能夠在脈沖管50內(nèi)反復(fù)生成 制冷劑氣體的壓縮/膨脹，并在脈沖管50的低溫端54產(chǎn)生寒冷。
并且，本實施方式所涉及的超低溫制冷機IOA如上所述構(gòu)成為，因關(guān)閉第I開閉閥 Vl而不從壓縮機12向制冷機主體30A供給制冷劑氣體的期間，打開高壓側(cè)閥VH將連接于 壓縮機12的第I高壓側(cè)配管15A與第2緩沖罐80連接，從壓縮機12向第2緩沖罐80供 給高壓制冷劑氣體。
并且，構(gòu)成為，因關(guān)閉第2開閉閥V2而壓縮機12未從制冷機主體30A回收制冷劑 氣體的期間，通過打開低壓側(cè)閥VL來將連接于壓縮機12的第I低壓側(cè)配管15B與第2緩 沖罐80連接，從第2緩沖罐80向第I低壓側(cè)配管15B供給高壓制冷劑氣體。
通過設(shè)為該結(jié)構(gòu)，能夠在不從壓縮機12向制冷機主體30A供給制冷劑氣體的期間 內(nèi)，防止壓縮機12的高壓側(cè)制冷劑氣體供給系統(tǒng)13A的壓力上升。并且，能夠在壓縮機12 未從制冷機主體30A回收制冷劑氣體的期間內(nèi)，防止壓縮機12的壓力下降。由此，能夠降 低壓縮機12的高壓側(cè)與低壓側(cè)的壓力差。
并且，通過降低壓縮機12的高壓側(cè)與低壓側(cè)的壓力差，從而能夠降低壓縮機12的 負載，并能夠謀求降低壓縮機12的耗電。并且，由于實現(xiàn)了供給至制冷機主體30A且從制 冷機主體30A回收的制冷劑氣體的穩(wěn)定化，因此能夠謀求提高制冷機主體30A的制冷效率。
接著，利用圖5 圖11對本發(fā)明的其他實施方式進行說明。
此外，在圖5 圖11中，對與利用圖1 圖4說明的第I實施方式所涉及的超低 溫制冷機IOA的結(jié)構(gòu)相應(yīng)的結(jié)構(gòu)附加相同符號并省略其說明。
圖5示出作為本發(fā)明的第2實施方式的超低溫制冷機10B。
本實施方式所涉及的超低溫制冷機IOB的基本結(jié)構(gòu)與第I實施方式所涉及的超低 溫制冷機IOA相同，但其特征在于，在高壓側(cè)旁通配管82上設(shè)置高壓側(cè)節(jié)流孔86，并且在低 壓側(cè)旁通配管84上設(shè)置低壓側(cè)節(jié)流孔88。該高壓側(cè)節(jié)流孔86進行在高壓側(cè)旁通配管82 中流動的制冷劑氣體的流量控制，并且低壓側(cè)節(jié)流孔88進行在低壓側(cè)旁通配管84中流動 的制冷劑氣體的流量控制。
如前所述，在不從壓縮機12向制冷機主體30A供給制冷劑氣體的期間，打開高壓 側(cè)閥VH從壓縮機12向第2緩沖罐80供給高壓制冷劑氣體。高壓側(cè)節(jié)流孔86構(gòu)成為，進 行在高壓側(cè)旁通配管82中流動的制冷劑氣體的流量控制，控制制冷劑氣體從第I高壓側(cè)配 管15A向第2緩沖罐80通過。
另一方面，如前所述，在壓縮機12不從制冷機主體30A回收制冷劑氣體的期間，打 開低壓側(cè)閥VL從第2緩沖罐80向第I低壓側(cè)配管15B供給制冷劑氣體。低壓側(cè)節(jié)流孔88 構(gòu)成為，進行在低壓側(cè)旁通配管84中流動的制冷劑氣體的流量控制，控制制冷劑氣體從第 2緩沖罐80向第I低壓側(cè)配管15B通過。
由此，根據(jù)本實施方式所涉及的超低溫制冷機10B，進行從第I高壓側(cè)配管15A向 第2緩沖罐80的制冷劑氣體的流量控制，以及進行從第2緩沖罐80向第I低壓側(cè)配管15B 的制冷劑氣體的流量控制。由此，能夠謀求第I高壓側(cè)配管15A及第I低壓側(cè)配管15B的內(nèi) 部壓力的穩(wěn)定化，還能夠謀求降低壓縮機12的耗電以及提高制冷機主體30A的制冷效率。
圖6示出作為本發(fā)明的第3實施方式的超低溫制冷機10C。
本實施方式所涉及的超低溫制冷機IOC的特征在于應(yīng)用雙進口型脈沖管制冷機 作為制冷機主體30B。由此，制冷機主體30B構(gòu)成為，除了第I實施方式中設(shè)置的制冷機主 體30A之外，還設(shè)置雙進口閥63及雙進口配管65。
雙進口配管65配設(shè)于連接脈沖管50和第I緩沖罐70的配管61與第I共同配管 20之間。并且，雙進口閥63配設(shè)于雙進口配管65。
在上述結(jié)構(gòu)的超低溫制冷機IOC中，能夠與節(jié)流孔60及第I緩沖罐70 —同通過 雙進口閥63來控制脈沖管50內(nèi)的制冷劑氣體的壓縮/膨脹的相位差，并能夠提高冷卻效率。
另外，對于具有設(shè)置有雙進口閥63及雙進口配管65的雙進口型制冷機主體30B 的超低溫制冷機10C，也能夠設(shè)置高壓側(cè)閥VH、低壓側(cè)閥VL、第2緩沖罐80、高壓側(cè)旁通配 管82及低壓側(cè)旁通配管84，并能夠謀求降低壓縮機12的耗電以及提高制冷機主體30B的 制冷效率。
圖7示出作為本發(fā)明的第4實施方式的超低溫制冷機10D。
本實施方式所涉及的超低溫制冷機IOD的特征在于應(yīng)用吉福德-麥克馬洪制冷機 (以下稱為GM制冷機)作為制冷機主體30C。
制冷機主體30C構(gòu)成為具有缸體90、置換器92、驅(qū)動機構(gòu)100等。缸體90中，其 下端部連接有連接配管56，并且上端部連接有配管94。配管94連接缸體90的上端部和第 I共同配管20。
置換器92構(gòu)成為在缸體90內(nèi)上下移動。并且，在缸體90內(nèi)置換器92的下部位 置形成有膨脹室90a。并且，在缸體90與置換器92之間配設(shè)有未圖示的密封材料。由此， 構(gòu)成為高壓制冷劑氣體不會從缸體90與置換器92之間泄漏。
并且，置換器92連接于驅(qū)動機構(gòu)100。驅(qū)動機構(gòu)100例如為止轉(zhuǎn)棒軛機構(gòu)，起到將 馬達的旋轉(zhuǎn)變換為置換器92的上下直線運動的功能。置換器92由驅(qū)動機構(gòu)100驅(qū)動，在 缸體90的內(nèi)部進行往復(fù)上下移動。
上述結(jié)構(gòu)的制冷機主體30C進行如下動作。首先，打開第I開閉閥Vl向缸體90 供給高壓制冷劑氣體。并且，驅(qū)動驅(qū)動機構(gòu)100來使置換器92朝向上死點移動。
而且，膨脹室90a成為最大容量時，關(guān)閉第I開閉閥Vl，并且對第2開閉閥V2進行 開閥。由此，膨脹室90a內(nèi)的制冷劑氣體會絕熱膨脹，并產(chǎn)生寒冷。
之后，置換器92通過驅(qū)動機構(gòu)100朝向下死點移動，由此缸體90內(nèi)的制冷劑氣體 通過連接配管56、蓄冷器40及第I低壓側(cè)配管15B回收至壓縮機12中。
對于具有上述結(jié)構(gòu)的GM型制冷機主體30B的超低溫制冷機10C，也能夠設(shè)置高壓 側(cè)閥VH、低壓側(cè)閥VL、第2緩沖罐80、高壓側(cè)旁通配管82及低壓側(cè)旁通配管84，并能夠謀 求降低壓縮機12的耗電以及提高制冷機主體30C的制冷效率。
圖8示出作為本發(fā)明的第5實施方式的超低溫制冷機10E。
本實施方式所涉及的超低溫制冷機IOE是將本發(fā)明應(yīng)用于4閥型脈沖管制冷機的 制冷機。因此，本實施方式所涉及的超低溫制冷機IOE構(gòu)成為，相對于第I實施方式所涉及 的超低溫制冷機10A，在高壓側(cè)制冷劑氣體供給系統(tǒng)13A中追加第2高壓側(cè)配管18A及第 3開閉閥V3，在低壓側(cè)制冷劑氣體回收系統(tǒng)13B中追加第2低壓側(cè)配管18B及第4開閉閥 V4。
第2高壓側(cè)配管18A配設(shè)于第I高壓側(cè)配管15A與配管61之間。并且，第3開閉 閥V3設(shè)置于該第2高壓側(cè)配管18A。第2低壓側(cè)配管18B配設(shè)于第I低壓側(cè)配管15B與配 管61之間。并且，第4開閉閥V4設(shè)置于該第2低壓側(cè)配管18B。
接著，利用圖9 圖11對上述結(jié)構(gòu)的超低溫制冷機IOE的動作進行說明。圖9是 表示設(shè)置于超低溫制冷機IOE的各閥Vl V4、閥VB、閥VH、閥VL的開閉時機的時序圖，圖 10是表示圖9中的時間t4 t5時的狀態(tài)的圖，圖11是表示圖9中的時間tlO til時的 狀態(tài)的圖。
此外，圖9中用粗實線表示的期間表示閥的開閥。并且，在圖10及圖11中，已打 開的閥示為(0N)，已關(guān)閉的閥示為(OFF)。
[第I行程時間t0 t3]
如圖9所示，在時間t0 t3首先僅打開第3開閉閥V3。由此，高壓制冷劑氣體從 壓縮機12經(jīng)過第I高壓側(cè)配管15A、第2高壓側(cè)配管18A及配管61供給至脈沖管50。該 第3開閉閥V3將打開狀態(tài)維持至?xí)r間t4。
緩沖用閥VB比第3開閉閥V3的開啟時機稍微緩慢，并在時間tl t2期間開閥。 通過緩沖用閥VB的開閥而使第2緩沖罐80內(nèi)的制冷劑氣體經(jīng)過第2共同配管81及第I 共同配管20供給至蓄冷器40。
[第2行程時間t3 t6]
在時間t3 t4期間，第3開閉閥V3維持打開狀態(tài)。由此，在與第I行程相同的 流路維持從壓縮機12向脈沖管50供給高壓制冷劑氣體。
并且，在第2行程中，第I開閉閥Vl在時間t3 t5期間開閥。通過第I開閉閥 Vl的開閥而使在壓縮機12中生成的高壓制冷劑氣體經(jīng)過第I高壓側(cè)配管15A及第I共同 配管20供給至蓄冷器40。
這時，本實施方式所涉及的超低溫制冷機IOE構(gòu)成為，在從壓縮機12向蓄冷器40 供給高壓制冷劑氣體之前的tl t2期間，從第2緩沖罐80向蓄冷器40供給高壓制冷劑 氣體。由此，能夠降低從壓縮機12向蓄冷器40的氣體供給量，并能夠謀求壓縮機12的低 功率化及省電化。
另一方面，低壓側(cè)閥VL呈在比打開第I開閉閥Vl的時機遲預(yù)定時間的時間t4 t5期間被打開的狀態(tài)。
在此，若關(guān)注低壓側(cè)制冷劑氣體回收系統(tǒng)13B，則第2開閉閥V2及第4開閉閥V4 被關(guān)閉，并且壓縮機12從第I低壓側(cè)配管15B及第2低壓側(cè)配管18B回收低壓制冷劑氣體 并供給至高壓側(cè)制冷劑氣體供給系統(tǒng)13A，因此導(dǎo)致第I低壓側(cè)配管15B及第2低壓側(cè)配 管18B內(nèi)的壓力會下降。由此，若放置該狀態(tài)，則和過去一樣壓縮機12的高壓側(cè)與低壓側(cè) 的壓力差會變大。
然而，本實施方式所涉及的超低溫制冷機IOE構(gòu)成為，由低壓側(cè)旁通配管84連接第2緩沖罐80和第I低壓側(cè)配管15B。并且，如圖9所示，設(shè)置于低壓側(cè)旁通配管84的低 壓側(cè)閥VL構(gòu)成為，在打開第I開閉閥Vl之后經(jīng)過了預(yù)定時間的時間t4被打開。
由此，如圖10所示，通過在時間t4 t5期間打開低壓側(cè)閥VL，第2緩沖罐80內(nèi) 的高壓制冷劑氣體經(jīng)過低壓側(cè)旁通配管84流入第I低壓側(cè)配管15B中(圖中，用虛線箭頭 表示制冷劑氣體的流動)。
因此，即使壓縮機12從第I低壓側(cè)配管15B及第2低壓側(cè)配管18B回收制冷劑氣 體，也能夠通過從第2緩沖罐80向第I低壓側(cè)配管15B供給高壓制冷劑氣體來防止第I低 壓側(cè)配管15B及第2低壓側(cè)配管18B的壓力下降。
[第3打程時間t6 t9]
在時間t6 t9期間第4開閉閥V4維持打開狀態(tài)。由此，脈沖管50內(nèi)的制冷劑 氣體經(jīng)過第2低壓側(cè)配管18B回收至壓縮機12中。
并且，在時間t7 t8期間，緩沖用閥VB也變?yōu)榇蜷_的狀態(tài)。由此，蓄冷器40內(nèi) 的制冷劑氣體經(jīng)過第I共同配管20及第2共同配管81回收至第2緩沖罐80中。由此，第 2緩沖罐80內(nèi)的制冷劑氣體的壓力上升。
[第4打程時間t9 113]
在時間tlO關(guān)閉第4開閉閥V4。并且，在時間t9 tl2期間打開第2開閉閥V2。 通過打開第2開閉閥V2而使蓄冷器40及脈沖管50內(nèi)的制冷劑氣體經(jīng)過連接配管56、蓄 冷器40、第I共同配管20及第I低壓側(cè)配管15B回收至壓縮機12中。由此，在時間t9 tlO期間，制冷劑氣體利用第I低壓側(cè)配管15B及第2低壓側(cè)配管18B雙方的配管回收至 壓縮機12中。
這時，如前所述，本實施方式所涉及的超低溫制冷機IOE構(gòu)成為，在壓縮機12開始 從脈沖管50及蓄冷器40回收制冷劑氣體之前，向第2緩沖罐80回收制冷劑氣體。由此， 與僅用壓縮機12回收制冷劑氣體的結(jié)構(gòu)相比，能夠降低由壓縮機12回收的氣體回收量，并 能夠謀求壓縮機12的低功率化及省電化。
通過該第I低壓側(cè)配管15B及第2低壓側(cè)配管18B回收的制冷劑氣體由壓縮機12 進行壓縮處理，被高壓化后的制冷劑氣體供給至第I高壓側(cè)配管15A。
在此，若關(guān)注高壓側(cè)制冷劑氣體供給系統(tǒng)13A，則第I開閉閥Vl及第3開閉閥V3 被關(guān)閉，并且壓縮機12從第I低壓側(cè)配管15B及第2低壓側(cè)配管18B回收低壓制冷劑氣體 并供給至高壓側(cè)制冷劑氣體供給系統(tǒng)13A，因此第I高壓側(cè)配管15A及第2高壓側(cè)配管18A 內(nèi)的壓力會上升。由此，如前所述，若放置該狀態(tài)，則壓縮機12的高壓側(cè)與低壓側(cè)的壓力差 會變大。
然而，本實施方式所涉及的超低溫制冷機IOE構(gòu)成為，由高壓側(cè)旁通配管82連接 第2緩沖罐80和第I高壓側(cè)配管15A。并且，如圖9所示，設(shè)置于高壓側(cè)旁通配管82的高 壓側(cè)閥VH構(gòu)成為，在打開第2開閉閥V2之后經(jīng)過了預(yù)定時間的時間t 10被打開。
由此，如圖11所示，通過在時間tlO til期間打開高壓側(cè)閥VH，在壓縮機12中 生成的高壓制冷劑氣體經(jīng)過高壓側(cè)旁通配管82流入第2緩沖罐80中(圖中，用虛線箭頭表 示制冷劑氣體的流動)。因此，即使壓縮機12在關(guān)閉第I開閉閥Vl及第3開閉閥V3的狀 態(tài)下向第I高壓側(cè)配管15A供給高壓制冷劑氣體，該高壓制冷劑氣體也供給至第2緩沖罐 80，因此能夠防止第I高壓側(cè)配管15A及第2高壓側(cè)配管18A內(nèi)的壓力上升。
本實施方式所涉及的超低溫制冷機IOE也能夠通過將上述的第I 第4行程設(shè)為 I周期反復(fù)進行來在脈沖管50內(nèi)反復(fù)生成制冷劑氣體的壓縮/膨脹，并在脈沖管50的低溫 端54產(chǎn)生寒冷。
并且，與前述的第I實施方式所涉及的超低溫制冷機IOA相同，本實施方式所涉及 的超低溫制冷機IOE也能夠在不從壓縮機12向制冷機主體30A供給制冷劑氣體的期間內(nèi) 防止壓縮機12的高壓側(cè)制冷劑氣體供給系統(tǒng)13A的壓力上升。并且，能夠在壓縮機12不 從制冷機主體30A回收制冷劑氣體的期間內(nèi)防止壓縮機12的壓力下降。由此，能夠降低壓 縮機12的高壓側(cè)與低壓側(cè)的壓力差，并能夠謀求降低壓縮機12的耗電，并且能夠謀求提高 制冷機主體30A的制冷效率。
此外，圖2及圖9所示的各閥的開閉時機表示其一例，本發(fā)明所涉及的超低溫制冷 機的閥的開閉時機并不限定于此，能夠適當?shù)刈兏?br> 以上，對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行了詳述，但本發(fā)明并不限定于上述特定的實 施方式，能夠在技術(shù)方案中所記載的本發(fā)明宗旨的范圍內(nèi)進行各種變形或變更。
權(quán)利要求
1.一種超低溫制冷機，其特征在于，具有制冷機主體,通過使制冷劑氣體膨脹來產(chǎn)生寒冷；壓縮機，連接有向所述制冷機主體供給高壓制冷劑氣體的高壓側(cè)配管和從所述制冷機主體回收低壓制冷劑氣體的低壓側(cè)配管；緩沖罐，容納所述制冷劑氣體；緩沖用閥，設(shè)置于連接所述緩沖罐和所述制冷機主體的第I配管；高壓側(cè)閥，設(shè)置于連接所述高壓側(cè)配管和所述緩沖罐的第2配管；及低壓側(cè)閥，設(shè)置于連接所述低壓側(cè)配管和所述緩沖罐的第3配管。
2.如權(quán)利要求1所述的超低溫制冷機，其特征在于，當設(shè)置于所述高壓側(cè)配管的第I開閉閥開啟時打開所述低壓側(cè)閥，當設(shè)置于所述低壓側(cè)配管的第2開閉閥開啟時打開所述高壓側(cè)閥。
3.如權(quán)利要求1或2所述的超低溫制冷機，其特征在于，在所述第2配管及所述第3配管中的至少其中之一設(shè)有節(jié)流孔。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的超低溫制冷機，其特征在于，所述制冷機主體為GM制冷機。
5.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的超低溫制冷機，其特征在于，所述制冷機主體為脈沖管制冷機。
全文摘要
本發(fā)明提供一種超低溫制冷機，其降低壓縮機的高壓側(cè)與低壓側(cè)的壓力差。本發(fā)明的超低溫制冷機設(shè)置制冷機主體(30A)，通過使制冷劑氣體膨脹來產(chǎn)生寒冷；壓縮機(12)，連接有向該制冷機主體(30A)供給高壓制冷劑氣體的高壓側(cè)配管(15A)和從制冷機主體(30A)回收低壓制冷劑氣體的低壓側(cè)配管(15B)；緩沖罐(80)，容納制冷劑氣體；緩沖用閥(VB)，設(shè)置于連接該緩沖罐(80)和制冷機主體(30A)的第1配管(81)；高壓側(cè)閥(VH)，設(shè)置于連接高壓側(cè)配管(15A)和緩沖罐(80)的第2配管(82)；及低壓側(cè)閥(VL)，設(shè)置于連接低壓側(cè)配管(15B)和緩沖罐(80)的第3配管(84)。
文檔編號F25B41/04GK103033000SQ201210326268
公開日2013年4月10日 申請日期2012年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者許名堯 申請人:住友重機械工業(yè)株式會社