(57)【要約】【課題】冷凍機全長を徒らに長くすることなく、冷凍機の取付姿勢全方向に対し、シリンダに対するディスプレーサの挿入を容易とする。【解決手段】低温側の第３段シリンダ１３の長さＬ３を高温側の第１段シリンダ１１の長さＬ１より長く、且つ、該第１段シリンダ１１の長さＬ１を、中間の第２段シリンダ１２の長さＬ２より長くする（Ｌ３＞Ｌ１＞Ｌ２）。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温側から先端の低温側にかけて、順次、径が小さくなるようにされた３段式のシリンダと、該シリンダに挿入される３段式のディスプレーサを備えた極低温冷凍機において、
低温側の第３段シリンダの長さが高温側の第１段シリンダの長さより長く、且つ、
該第１段シリンダの長さが、中間の第２段シリンダの長さより長くされていることを特徴とする極低温冷凍機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、極低温冷凍機に係り、特に最低到達温度が４Ｋ以下に到達するギフォード・マクマホン・サイクル冷凍機（以下４Ｋ−ＧＭ冷凍機とも称する）に用いるのに好適な、冷凍機の組立時にディスプレーサをシリンダへ容易に挿入することが可能な、高温側から先端の低温側にかけて、順次、径が小さくなるようにされた３段式のシリンダと、該シリンダに挿入される３段式のディスプレーサを備えた極低温冷凍機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ヘリウム等のガス冷媒を用い、ディスプレーサに蓄冷材を収容した蓄冷器を有する、蓄冷器式の極低温冷凍機が知られている。
【０００３】
この蓄冷器式極低温冷凍機、特にＧＭ冷凍機では、特許文献１に記載されているように、シリンダとディスプレーサをそれぞれ２つずつ設けた２段式が通常である。シリンダにディスプレーサを組み込む場合、シリンダを下向き状態としておけば、第１段と第２段ディスプレーサは重力によってほぼ軸心が一致するため、挿入は容易である。しかし、ＧＭ冷凍機が装置に組み込まれている状態でメンテナンスを実施するような場合、シリンダが上向き方向や横向き方向に組み込まれていると、ディスプレーサの挿入は容易ではない。
【０００４】
この場合、第２段シリンダを第１段シリンダより長くしておけば、第１段シリンダと第１段ディスプレーサが嵌合状態となる前、即ち第１段ディスプレーサを自由に動かせる状態で、第２段ディスプレーサを第２段シリンダより先に嵌合させることができるので挿入は容易となる。しかし、２段式の場合は、シリンダの長さに拘わらず、ディスプレーサを回しながら挿入する等の方法により、挿入は可能である。
【０００５】
一方、図１に示すように、シリンダ１１〜１３とディスプレーサ２１〜２３を３つずつ設けた３段式も考えられる。しかし、第３段シリンダ１３を一番下として上下方向にシリンダが設置されている場合には問題がないが、逆に第３段シリンダ１３を一番上として配置されたり、あるいは図１（第１段シリンダ長さＬ１＞第２段シリンダ長さＬ２＞第３段シリンダ長さＬ３の場合）に示したように、横向きに配置されている場合には、例えば十字状の自在継手３１、３２を中心として先端側のディスプレーサが自在継手の自由度によって傾いた状態となり、シリンダとディスプレーサの軸心が一致せず、挿入が困難になる。図において、Ｃ１〜Ｃ３は各段の挿入長（Ｃ３は挿入前）、４０はフランジ、４１は第１段冷却ステージ、４２は第２段冷却ステージ、４３は第３段冷却ステージである。
【０００６】
この３段式でも、各段のシリンダ長さＬ１〜Ｌ３を図１とは逆に第３段、第２段、第１段の順番に長く（Ｌ３＞Ｌ２＞Ｌ１）しておき、ディスプレーサとシリンダを第３段、第２段、第１段の順に嵌合していけば、各段のディスプレーサ２１〜２３が自在継手３１、３２により回動自在に接続されていても、挿入は可能である。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−２８１１８２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような長さ配分では、設計的に蓄冷器の必要長さ等から、第１段の方が第２段よりも長さを必要とするため、２段目を必要以上に長くすることになり、冷凍機全長が長くなり過ぎることになるという問題点を有していた。
【０００９】
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、冷凍機全長を徒に長くすることなく、冷凍機の取付姿勢全方向に対し、ディスプレーサのシリンダへの挿入を容易とすることを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、高温側から先端の低温側にかけて、順次、径が小さくなるようにされた３段式のシリンダと、該シリンダに挿入される３段式のディスプレーサを備えた極低温冷凍機において、低温側の第３段シリンダの長さＬ３を高温側の第１段シリンダの長さＬ１より長く、且つ、該第１段シリンダの長さＬ１を、中間の第２シリンダの長さＬ２より長く（Ｌ３＞Ｌ１＞Ｌ２）して、前記課題を解決したものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１２】
本実施形態は、図２に示す如く、各段のシリンダ長さＬ１、Ｌ２、Ｌ３を、低温側の第３段シリンダの長さＬ３が高温側の第１段シリンダの長さＬ１より長く、且つ、該第１段シリンダの長さＬ１が、中間の第２段シリンダの長さＬ２よりも長くなる（Ｌ３＞Ｌ１＞Ｌ２）ようにしたものである。
【００１３】
本実施形態におけるシリンダへのディスプレーサの挿入状態を図２乃至図４に示す。本実施形態においては、図２に示すように、まず第３段ディスプレーサ２３の先端が第３段シリンダ１３に嵌合する（挿入長Ｃ３＞０、Ｃ１、Ｃ２＜０（挿入前））。この嵌合状態は、ディスプレーサとシリンダの隙間から確認できるので、挿入は容易である。
【００１４】
図２の状態でディスプレーサを押し込んでいくと、次に図３に示す如く、第１段ディスプレーサ２１の先端が第１段シリンダ１１に嵌合する（挿入長Ｃ３＞Ｃ１＞０、Ｃ２＜０（挿入前））。この嵌合状態は直接目視できるので、挿入は容易である。
【００１５】
図３の状態で更にディスプレーサを押し込んでいくと、図４に示す如く、最後に第２段ディスプレーサ２２の先端が第２段シリンダ１２に嵌合する（挿入長Ｃ３＞Ｃ１＞Ｃ２＞０）。この状態を第１段ディスプレーサ２１側から目視することはできないが、第２段ディスプレーサ２２は、先端の低温側（図の右側）が自在継手３２を介して第３段ディスプレーサ２３によって位置決めされ、高温側（図の左側）が自在継手３１を介して第１段ディスプレーサ２１によって位置決めされているので、回動せず、目視しなくとも滑らかに挿入される。
【００１６】
なお、前記実施形態において、本発明がＧＭ冷凍機に適用されていたが、本発明の適用対象はこれに限定されず、例えばスターリング冷凍機のような、蓄冷器を用いた他の極低温冷凍機にも同様に適用できることは明らかである。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、冷凍機全長を徒らに長くすることなく、冷凍機の取付姿勢全方向に対し、ディスプレーサをシリンダに容易に組み込むことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の３段式ＧＭ冷凍機の問題点を説明するための断面図
【図２】本発明の実施形態におけるシリンダ構成及び挿入初期の状態を示す断面図
【図３】同じく挿入中期の状態を示す断面図
【図４】同じく挿入終期の状態を示す断面図
【符号の説明】
１１〜１３…シリンダ
２１〜２３…ディスプレーサ
３１、３２…自在継手
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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