四阀型脉管制冷机制造技术

本发明专利技术提供一种具有适当的制冷能力的脉管制冷机。在脉管制冷机中，压缩机的高压供给侧具有２个供给道，第１供给道具有具备第１开关阀的第１高压侧管道，并连接在蓄冷管的高温端，第２供给道具有具备第２开关阀的第２高压侧管道及具备通道控制阀并连接在脉管的高温端的共同管道。压缩机的低压回收侧具有２个回收道，第１回收道具有具备第３开关阀的第１低压侧管道，并连接在蓄冷管的高温端，第２回收道具有具备第４开关阀的第２低压侧管道及具备所述通道控制阀并连接在脉管的高温端的所述共同管道。压缩机的低压回收侧具有通过所述共同管道连接在脉管的高温端的第３回收道，该第３回收道具备通道阻力部件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种脉管制冷机，尤其涉及一种四阀型脉管制冷机。
技术介绍
以往，当冷却需要极低温环境的装置，例如，核磁共振诊断装置(MRI)等时，使用 脉管制冷机。在脉管制冷机中，反复进行由压缩机压缩的作为工作流体的冷媒气(例如，氦气) 流入蓄冷管及脉管的动作与工作流体从脉管及蓄冷管流出并回收到压缩机的动作，从而在 蓄冷管及脉管的低温端形成寒冷。并且，使被冷却对象在这些低温端热接触，从而能够从被 冷却对象夺走热。尤其，四阀型脉管制冷机具有具备高的冷却效率的特征，所以期待在各领域中的应用。图1表示以往的单级(1级)式四阀型脉管制冷机的简要结构图(专利文献1)。 以往的单级式四阀型脉管制冷机10具备压缩机12、具有高温端42与低温端44的蓄冷管 40及具有高温端52与低温端54的脉管50。蓄冷管40的低温端44与脉管50的低温端54 以管道56连接。压缩机12的高压(供给)侧及低压(回收)侧的冷媒用通道分别分支成两路。压 缩机12的高压侧的冷媒用通道的一方通过连接有开关阀VI的第1高压侧管道15A及共同 管道20，连接在蓄冷管40的高温端42。并且，压缩机12的高压侧的冷媒用通道的另一方 通过连接有开关阀V2的第2高压侧管道25A及共同管道30，连接在脉管50的高温端52。同样地，压缩机12的低压侧的冷媒用通道的一方通过连接有开关阀V3的第1低 压侧管道15B及共同管道20，连接在蓄冷管40的高温端42。并且，压缩机12的低压侧的 冷媒用通道的另一方通过连接有开关阀V4的第2低压侧管道25B及共同管道30，连接在脉 管50的高温端52。另外，在共同管道30设置有如小孔(orifice)的流量控制阀60。在这样构成的四阀型脉管制冷机10中，在高压冷媒气的供给过程中，若打开开关 阀V2，则冷媒气通过第2高压侧管道25A及共同管道30流入脉管50。并且，若打开开关阀 VI，则冷媒气从压缩机12经过第1高压侧管道15A及共同管道20流入蓄冷管40，进而流 入脉管50。另一方面，在低压冷媒气的回收过程中，若打开开关阀V4，则脉管50内的冷媒 气从脉管50的高温端52经过共同管道30及第2低压侧管道25B，被回收到压缩机12。并 且，若打开开关阀V3，则脉管50内的冷媒气从脉管50的低温端54经过管道56及蓄冷管 40，并通过共同管道20及第1低压侧管道15B，被回收到压缩机12。然而，在四阀型脉管制冷机10中，在运行中具有如下问题，即因冷媒气的供给过 程/回收过程中的冷媒气流量的不平衡，易发生例如在由开关阀V2 流量控制阀60 脉管50 管道56 蓄冷管40 共同管道20 开闭阀VI构成的闭路(图1的箭头L)中循 环的、冷媒气的二次流。这种二次流为单向性，成为热损失的原因，所以若发生二次流，则制 冷机的冷却效率大幅降低。二次流发生的主要原因是由于流量控制阀60成为冷媒气的双向流的阻力，在高 压冷媒气的供给时与低压冷媒气的回收时之间易产生流量的不平衡。例如，可能产生在冷 媒气的供给过程中向图1的向下的方向流过流量控制阀60的高压冷媒气的量与在冷媒气 的回收过程中向图1的向上的方向流过流量控制阀60的低压冷媒气的量相比变多的情况。 此时，由于上下流通过流量控制阀60的冷媒气量的不平衡，易发生如图1箭头L所示的二 次流。为了抑制这种二次流的发生，提案如图2所示构成四阀型脉管制冷机。图2是示意地表示以往的其他四阀型脉管制冷机10'的结构的图。如该图2所 示，在四阀型脉管制冷机10'中，若与上述的4阀型脉管制冷机10比较，则除去共同管道 30的流量控制阀60，取而代之，追加第1流量控制阀60a及第2流量控制阀60b。第1流量 控制阀60a以比开关阀V2更靠下游侧(图2的下侧)的方式而被设置在第2高压侧管道 25A。第2流量控制阀60b以比开关阀V4更靠上游侧(图2的下侧)的方式而被设置在第 2低压侧管道25B。在这种结构中，在冷媒气的供给过程中，冷媒气的一部分通过设置有第1流量控 制阀60a的第2高压侧管道25A 共同管道30，流向脉管50。并且，在冷媒气的回收过程 中，冷媒气的一部分通过共同管道30 设置有第2流量控制阀60b的第2低压侧管道25B， 从脉管50流向压缩机12。从而，此时，通过适当地控制第1以及第2流量控制阀60a、60b， 能够分别独立调节从脉管50的高温端52供给到脉管50的高压冷媒气的供给量和来自脉 管50的高温端52的低压冷媒气的排出量。从而，通过设成如图2的结构，能够抑制循环于 如上述的闭路的二次流的发生。专利文献1 日本特开2000-18742号公报然而，在如图2构成的四阀型脉管制冷机10'的情况下，可能发生以下问题。通常，若长时间开动制冷机，则由于高压冷媒气的流通，会导致开关阀V2发生磨 损，此时，会产生磨损粉。在此，在如图1的结构中，由于冷媒气在流量控制阀60双向流动， 所以难以产生在流量控制阀60蓄积磨损粉的现象。但，在如图2的结构中，冷媒气仅沿着一个方向(在图2中，向下的方向)流通至 第1流量控制阀60a。此时，由开关阀V2的磨损产生的磨损粉与冷媒气一同混入第1流量 控制阀60a，其后也原样残留于该第1流量控制阀60a。并且，若这种磨损粉的混入、蓄积变 得显著，则第1流量控制阀60a的通道面积产生变化，由此，导致第1流量控制阀60a的精 度降低。这种第1流量控制阀60a的精密度降低关系到制冷机的制冷效率的降低，进而存 在从制冷机得不到适当的制冷性能的危险。
技术实现思路
本专利技术鉴于这种背景而完成，在本专利技术中，其目的在于，提供一种能够抑制二次流 的发生，并且能够经长期维持适当的制冷能力的四阀型脉管制冷机。在本专利技术中，提供四阀型脉管制冷机，具备蓄冷管，具有高温端及低温端；脉管，具有高温端及与所述蓄冷管的低温端连接的低温端；及压缩机，具有冷媒用高压供给侧及低压回收侧，所述高压供给侧具有2个冷媒供给道，第1冷媒供给道具有具备第1开关阀的第1高压侧管道，并连接在所述蓄冷管的 高温端，第2冷媒供给道具有具备第2开关阀的第2高压侧管道及具备通道控制阀并连接 在所述脉管的高温端的共同管道，所述低压回收侧具有2个冷媒回收道，第1冷媒回收道具有具备第3开关阀的第1低压侧管道，并连接在所述蓄冷管的 高温端，第2冷媒回收道具有具备第4开关阀的第2低压侧管道及具备所述通道控制阀并 连接在所述脉管的高温端的所述共同管道，其特征在于，所述压缩机的低压回收侧还具有通过所述共同管道，连接在所述脉管的高温端的 第3冷媒回收道，该第3冷媒回收道具备通道阻力部件，并连接在所述流量控制阀与所述脉管的高 温端之间。在基于本专利技术的四阀型脉管制冷机中，所述通道阻力部件也可以是其他流量控制 阀及/或开关阀。并且，在基于本专利技术的四阀型脉管制冷机中，所述通道阻力部件也可以是第5开 关阀，该第5开关阀与所述第4开关阀在实际上相同的定时开关。并且，该四阀型脉管制冷机可以是二级式脉管制冷机，为如下构成所述第1冷媒供给道连接在第1级蓄冷管的高温端，所述第1冷媒回收道连接在所述第1级蓄冷管的高温端，所述第2冷媒供给道及所述第2冷媒回收道的所述共同管道连接在第1级脉管的 高温端，所述第3冷媒回收道通过所述共同管道，连接在所述流量控制阀与所述第1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种四阀型脉管制冷机，具备：蓄冷管，具有高温端及低温端；脉管，具有高温端及与所述蓄冷管的低温端连接的低温端；及压缩机，具有冷媒用高压供给侧及低压回收侧，所述高压供给侧具有２个冷媒供给道，第１冷媒供给道具有具备第１开关阀的第１高压侧管道，并连接在所述蓄冷管的高温端，第２冷媒供给道具有具备第２开关阀的第２高压侧管道及具备通道控制阀并连接在所述脉管的高温端的共同管道，所述低压回收侧具有２个冷媒回收道，第１冷媒回收道具有具备第３开关阀的第１低压侧管道，并连接在所述蓄冷管的高温端，第２冷媒回收道具有具备第４开关阀的第２低压侧管道及具备所述通道控制阀并连接在所述脉管的高温端的所述共同管道，其特征在于，所述压缩机的低压回收侧还具有通过所述共同管道连接在所述脉管的高温端的第３冷媒回收道，该第３冷媒回收道具备通道阻力部件，并连接在所述流量控制阀与所述脉管的高温端之间。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：许名尧，高山宽和，中野恭介，
申请(专利权)人：住友重机械工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]