超低温制冷装置及脉冲管制冷机的升温方法制造方法及图纸

本发明专利技术的超低温制冷装置(10)具备：脉冲管制冷机(12)，具备脉冲管(16)；及脉冲管制冷机旋转机构(14)，其可旋转地支承脉冲管制冷机(12)以使脉冲管制冷机(12)从冷却姿势变更为升温姿势。当脉冲管制冷机(12)处于冷却姿势时，铅垂线与脉冲管(16)的中心轴所成的倾斜角度取第1角度，当脉冲管制冷机(12)处于升温姿势时，该倾斜角度取第2角度。当将脉冲管(16)的低温端垂直向下时的倾斜角度设为0度，且将脉冲管(16)的低温端垂直向上时的倾斜角度设为180度的情况下，第2角度大于第1角度。

The heating method of ultra-low temperature refrigerator and pulse tube refrigerator

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】超低温制冷装置及脉冲管制冷机的升温方法
本专利技术涉及一种具备脉冲管制冷机的超低温制冷装置及脉冲管制冷机的升温方法。
技术介绍
脉冲管制冷机通常具备振动流产生源、蓄冷器、脉冲管及相位控制机构作为主要构成要件。有几种产生振动流的方式。例如，已知有使用压缩机与周期性流路转换阀的组合的所谓GM(吉福德-麦克马洪；Gifford-McMahon)方式和通过进行谐振的活塞而产生振动流的斯特林方式。在蓄冷器与脉冲管各自的低温端彼此的连接部上设置有也被称为冷却台的热交换器。通过运行脉冲管制冷机，冷却台被冷却为超低温。被冷却物通过直接安装于冷却台的外表面上，或者经由传热构件热连接于冷却台上并被冷却。冷却台与蓄冷器及脉冲管一同也被称为冷头。以往技术文献专利文献专利文献1：日本特开2013-194997号公报
技术实现思路
专利技术要解决的技术课题脉冲管制冷机的冷头通常为了将被冷却物容易保持为超低温，与被冷却物一同收纳于绝热容器中而使用。脉冲管制冷机通常因维护或其他原因而从超低温升温到室温或其他适当的温度。在自然升温中，直至升温完成为止需要大量的时间。因此，典型地使用主动加热机构。例如，在冷却台或被冷却物上安装有电加热器等加热装置。或者，有时设置加热介质循环装置，该加热介质循环装置从绝热容器的外部将加热介质供给并回收到冷却台或被冷却物。然而，这些加热机构为了实现加热而必须热连接到冷却台上。加热机构增加在脉冲管制冷机运行中应冷却的质量，并且可以成为在冷却运行中来自外部的热侵入的路径。因此，加热机构的设置带来增大脉冲管制冷机的热负荷的不希望的结果。本专利技术的一种实施方式的示例性目的之一为提供一种使脉冲管制冷机在短时间内升温的技术。用于解决技术课题的手段根据本专利技术的一种实施方式，超低温制冷装置具备：脉冲管制冷机，具备脉冲管；及脉冲管制冷机旋转机构，将所述脉冲管制冷机支承为能够旋转，以使所述脉冲管制冷机从冷却姿势变更为升温姿势。当所述脉冲管制冷机处于所述冷却姿势时，铅垂线与所述脉冲管的中心轴所成的倾斜角度取第1角度，当所述脉冲管制冷机处于所述升温姿势时，所述倾斜角度取第2角度。在将所述脉冲管的低温端垂直向下时的所述倾斜角度设为0度，且将所述脉冲管的低温端垂直向上时的所述倾斜角度设为180度的情况下，所述第2角度大于所述第1角度。根据本专利技术的一种实施方式，脉冲管制冷机的升温方法具备：使脉冲管制冷机旋转以使其从冷却姿势变更为升温姿势的工序；及使所述脉冲管制冷机以所述升温姿势升温的工序。当所述脉冲管制冷机处于所述冷却姿势时，铅垂线与脉冲管的中心轴所成的倾斜角度取第1角度，在所述脉冲管制冷机处于所述升温姿势时，所述倾斜角度取第2角度。在将所述脉冲管的低温端垂直向下时的所述倾斜角度设为0度，且将所述脉冲管的低温端垂直向上时的所述倾斜角度设为180度的情况下，所述第2角度大于所述第1角度。另外，将以上构成要件的任意的组合或本专利技术的构成要件或表现在方法、装置、系统等之间相互置换的方式，也作为本专利技术的方式是有效的。专利技术效果根据本专利技术，能够在短时间内使脉冲管制冷机升温。附图说明图1是概略表示一种实施方式所涉及的超低温制冷装置的整体结构的图。图2是概略表示一种实施方式所涉及的超低温制冷装置的整体结构的图。图3是表示一种实施方式所涉及的升温控制部的功能及结构的框图。图4是表示一种实施方式所涉及的超低温制冷装置的升温处理的流程图。图5是另一实施方式所涉及的超低温制冷装置的升温处理的流程图。图6是例示出一种实施方式所涉及的脉冲管制冷机运行中的到达冷却温度的方向依赖性的曲线图。图7是例示出一种实施方式所涉及的脉冲管制冷机的升温时间的曲线图。图8是概略表示另一实施方式所涉及的超低温制冷装置的整体结构的图。具体实施方式以下，参考附图，对用于实施本专利技术的方式进行详细说明。另外，在说明中对相同的要件标注相同的符号，并适当地省略重复说明。并且，以下所述的结构是示例，对本专利技术的范围不作任何限定。并且，在以下说明中参考的附图中，各构成构件的大小或厚度是为了方便说明，未必表示实际的尺寸或比率。图1及图2是概略表示一种实施方式所涉及的超低温制冷装置10的整体结构的图。超低温制冷装置10具备脉冲管制冷机12和脉冲管制冷机旋转机构14。图1中示出脉冲管制冷机12的冷却姿势，图2中示出脉冲管制冷机12的升温姿势。脉冲管制冷机12在冷却时通过脉冲管制冷机旋转机构14保持为图1所示的冷却姿势，另一方面，在升温时通过脉冲管制冷机旋转机构14保持为图2所示的升温姿势。脉冲管制冷机12具备脉冲管16、蓄冷器18、冷却台20、凸缘部22及室温部24。脉冲管制冷机12可以是单级式，或者可以是多级式(例如二级式)。在示例性结构中，脉冲管16是将内部设为空腔的圆筒状管，蓄冷器18是内部填充有蓄冷材料的圆筒状管，两者彼此相邻并将各自的中心轴平行地配置。脉冲管16的低温端与蓄冷器18的低温端通过冷却台20在结构上连接且热连接。并且，冷却台20构成为将脉冲管16的低温端与蓄冷器18的低温端流体地连接。即，脉冲管制冷机12的工作气体(例如氦气)能够在脉冲管16的低温端与蓄冷器18的低温端之间，通过冷却台20而流动。作为固体物的被冷却物26通过传热杆等刚性或挠性传热构件28在结构上连接并热连接于冷却台20。脉冲管制冷机12构成为通过传导冷却来冷却被冷却物26。被冷却物26例如可以是超导电磁铁或其他超导装置。在被冷却物26例如是红外线成像元件、传感器等小型物品的情况下，可以不使用传热构件28，而直接安装于冷却台20的外表面。另一方面，脉冲管16的高温端与蓄冷器18的高温端通过凸缘部22而连接。凸缘部22安装于设置脉冲管制冷机12的支承台或支承壁等支承部30。支承部30可以是容纳冷却台20及被冷却物26(连同脉冲管16及蓄冷器18)的绝热容器、或者真空容器的壁材料、或者其他部位。脉冲管16及蓄冷器18从凸缘部22的一个主表面延伸，在凸缘部22的另一个主表面上设置有室温部24。从而，在支承部30构成绝热容器或真空容器的一部分的情况下，当凸缘部22安装于支承部30时，脉冲管16、蓄冷器18及冷却台20容纳于该容器内，室温部24配置在容器外部。在室温部24中设置有脉冲管制冷机12的振动流产生源32及相位控制机构34。众所周知，在脉冲管制冷机12为GM式的情况下，作为振动流产生源32而使用压缩机与流路转换阀的组合，所述压缩机产生工作气体的稳定流，所述流路转换阀周期性地切换压缩机的高压侧与低压侧并连接于脉冲管16及蓄冷器18。该流路转换阀与根据需要设置的缓冲箱一同作为相位控制机构34发挥作用。并且，在脉冲管制冷机12为斯特林式的情况下，作为振动流产生源32而使用通过进行谐振的活塞产生振动流的压缩机，作为相位控制机构34而使用缓冲箱和将其连接到脉冲管16的高温端的连通通道。另外，振动流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超低温制冷装置，其特征在于，具备：/n脉冲管制冷机，具备脉冲管；及/n脉冲管制冷机旋转机构，其可旋转地支承所述脉冲管制冷机以使所述脉冲管制冷机从冷却姿势变更为升温姿势，/n当所述脉冲管制冷机处于所述冷却姿势时，铅垂线与所述脉冲管的中心轴所成的倾斜角度取第1角度，当所述脉冲管制冷机处于所述升温姿势时，所述倾斜角度取第2角度，/n在将所述脉冲管的低温端垂直向下时的所述倾斜角度设为0度，且将所述脉冲管的低温端垂直向上时的所述倾斜角度设为180度的情况下，所述第2角度大于所述第1角度。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170801 JP 2017-1493301.一种超低温制冷装置，其特征在于，具备：
脉冲管制冷机，具备脉冲管；及
脉冲管制冷机旋转机构，其可旋转地支承所述脉冲管制冷机以使所述脉冲管制冷机从冷却姿势变更为升温姿势，
当所述脉冲管制冷机处于所述冷却姿势时，铅垂线与所述脉冲管的中心轴所成的倾斜角度取第1角度，当所述脉冲管制冷机处于所述升温姿势时，所述倾斜角度取第2角度，
在将所述脉冲管的低温端垂直向下时的所述倾斜角度设为0度，且将所述脉冲管的低温端垂直向上时的所述倾斜角度设为180度的情况下，所述第2角度大于所述第1角度。


2.根据权利要求1所述的超低温制冷装置，其特征在于，
所述第2角度选自70度至180度的范围。


3.根据权利要求1或2所述的超低温制冷装置，其特征在于，
所述第2角度选自90度至150度的范围。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：平山贵士，
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：日本;JP