本發(fā)明涉及一種制冷機(jī)，尤其涉及一種斯特林制冷機(jī)。

背景技術(shù)：

在斯特林制冷機(jī)中，有時將置換器設(shè)為中空并在其中容納氣體。此時，置換器內(nèi)的氣體的對流會引起導(dǎo)熱從而產(chǎn)生熱損失。因此，為了抑制氣體的對流，已知有將棉狀、帶狀及粉末狀的隔熱材料容納于置換器內(nèi)的技術(shù)(例如，參考專利文獻(xiàn)1)。

以往技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2004-3436號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的技術(shù)課題

本發(fā)明的一種實施方式的一個例示性的目的在于提供一種更加可靠的抑制置換器內(nèi)的氣體的對流的技術(shù)。

用于解決技術(shù)課題的手段

為了解決上述課題，本發(fā)明的一種實施方式的斯特林制冷機(jī)具備：置換器，其具有充滿氣體的內(nèi)部空間；及膨脹機(jī)主體，其容納置換器且使置換器能夠往復(fù)移動。在置換器的內(nèi)部空間容納有抑制氣體的對流的一個或多個對流抑制板，對流抑制板沿與置換器的長軸交叉的方向配置。

另外，將以上的構(gòu)成要件的任意組合、本發(fā)明的構(gòu)成要件及表現(xiàn)在方法、裝置及系統(tǒng)之間相互替換的方式也作為本發(fā)明的方式而有效。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種更加可靠地抑制置換器內(nèi)的氣體的對流的技術(shù)。

附圖說明

圖1是概略地表示本發(fā)明的一種實施方式所涉及的斯特林制冷機(jī)的圖。

圖2是概略地表示本發(fā)明的一種實施方式所涉及的斯特林制冷機(jī)的膨脹機(jī)的圖。

圖3(a)及圖3(b)是示意地表示實施方式所涉及的對流抑制板的容納位置的一例的圖。

圖4是表示另一實施方式所涉及的置換器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖5是概略地表示本發(fā)明的一種實施方式所涉及的斯特林制冷機(jī)的膨脹機(jī)的圖。

圖6是概略地表示本發(fā)明的一種實施方式所涉及的斯特林制冷機(jī)的膨脹機(jī)的圖。

圖7是概略地表示本發(fā)明的一種實施方式所涉及的斯特林制冷機(jī)的膨脹機(jī)的圖。

具體實施方式

在斯特林制冷機(jī)運行時，置換器進(jìn)行往復(fù)移動。因此，要在置換器內(nèi)使用限制氣體的對流的部件，優(yōu)選將該部件固定在置換器。然而，若作為限制氣體的對流的部件使用例如棉狀、帶狀或粉末狀的隔熱材料，則難以將這些部件固定在置換器內(nèi)。若無法將限制氣體的對流的部件固定在置換器，則有可能無法可靠地抑制置換器內(nèi)的氣體的對流。而且，在置換器往復(fù)移動時，有時限制對流的部件與置換器的內(nèi)壁碰撞，或限制對流的部件彼此碰撞，可能會成為產(chǎn)生異響的原因。因此，本發(fā)明的一種實施方式所涉及的斯特林制冷機(jī)使用板狀的部件作為限制氣體的對流的部件。

以下，參考附圖對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。另外，在以下的說明中，對相同要件標(biāo)注相同的符號，并適當(dāng)省略重復(fù)說明。并且，以下敘述的結(jié)構(gòu)為例示，并不用于限定本發(fā)明的范圍。

圖1是概略地表示本發(fā)明的一種實施方式所涉及的斯特林制冷機(jī)10的圖。斯特林制冷機(jī)10具備壓縮機(jī)11、連接管12及膨脹機(jī)13。

壓縮機(jī)11具備壓縮機(jī)殼體14。壓縮機(jī)殼體14為壓力容器，其氣密地保持高壓工作氣體。工作氣體例如為氦氣。并且，壓縮機(jī)11具備容納于壓縮機(jī)殼體14內(nèi)的壓縮機(jī)單元。壓縮機(jī)單元具備壓縮機(jī)活塞及壓縮機(jī)缸體，其中的一個是在壓縮機(jī)殼體14中往復(fù)移動的可動部件15，另一個是固定在壓縮機(jī)殼體14的靜止部件。壓縮機(jī)單元具備驅(qū)動源，該驅(qū)動源用于使可動部件15相對于壓縮機(jī)殼體14沿可動部件15的中心軸的方向移動。壓縮機(jī)11具備支承部16，該支承部16以使可動部件15能夠往復(fù)移動的方式將可動部件15支承于壓縮機(jī)殼體14?？蓜硬考?5以某一振幅及頻率相對于壓縮機(jī)殼體14及靜止部件進(jìn)行振動。壓縮機(jī)11內(nèi)的工作氣體的容積也以特定的振幅及頻率振動。

在壓縮機(jī)活塞與壓縮機(jī)缸體之間形成有工作氣體室。該工作氣體室經(jīng)由上述的形成在靜止部件及壓縮機(jī)殼體14上的連通路而與連接管12的一端連接。連接管12的另一端與膨脹機(jī)13的工作氣體室連接。如此，通過連接管12，壓縮機(jī)11的工作氣體室與膨脹機(jī)13的工作氣體室連接在一起。

如參考圖2在后面敘述那樣，膨脹機(jī)13具備膨脹機(jī)主體20、置換器22及支承部40。

圖2是概略地表示本發(fā)明的一種實施方式所涉及的膨脹機(jī)13的圖。圖2中概略地示出了膨脹機(jī)13的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

膨脹機(jī)13具備膨脹機(jī)主體20及置換器22。膨脹機(jī)主體20為壓力容器，其氣密地保持高壓工作氣體。置換器22為可動部件，其在膨脹機(jī)主體20中往復(fù)移動。并且，膨脹機(jī)13具備至少一個支承部40，該支承部40以使置換器22能夠往復(fù)移動的方式將置換器22支承于膨脹機(jī)主體20。

膨脹機(jī)主體20具備第1區(qū)段24及第2區(qū)段26。第1區(qū)段24包括形成于膨脹機(jī)主體20與置換器22之間的工作氣體的膨脹空間28。在與膨脹空間28相鄰的膨脹機(jī)主體20的部分設(shè)置有用于冷卻對象物的冷卻臺29。第2區(qū)段26構(gòu)成為通過彈性部件30將置換器22支承于膨脹機(jī)主體20。

第2區(qū)段26在置換器22的往復(fù)移動方向(圖中的箭頭C的方向)上與第1區(qū)段24相鄰。在第2區(qū)段26與第1區(qū)段24之間設(shè)置有密封部25，由此，第2區(qū)段26從第1區(qū)段24隔開。因此，第1區(qū)段24中的工作氣體的壓力變動不會傳遞到第2區(qū)段26，或者不怎么影響第2區(qū)段26中的工作氣體的壓力。另外，在第2區(qū)段26中，以與從壓縮機(jī)11輸送過來的工作氣體的平均壓力相同的壓力封入有與工作氣體相同種類的氣體。

置換器22具備容納于第1區(qū)段24中的置換器主體32及置換器桿34。置換器桿34為比置換器主體32細(xì)的軸部。置換器22具有與其往復(fù)移動方向平行的中心軸，置換器主體32及置換器桿34設(shè)置成與置換器22的中心軸同軸。置換器22具有內(nèi)部空間，在該內(nèi)部空間中充滿與工作氣體相同種類的氣體。并且，置換器22具備抑制氣體的對流的一個以上的對流抑制板42。另外，關(guān)于置換器22的詳細(xì)結(jié)構(gòu)將在后面敘述。

置換器桿34從置換器主體32穿過密封部25向第2區(qū)段26延伸。置換器桿34以使置換器22能夠往復(fù)移動的方式在第2區(qū)段26中支承于膨脹機(jī)主體20。上述密封部25例如可以是形成于置換器桿34與膨脹機(jī)主體20之間的活塞桿密封件。

第1區(qū)段24構(gòu)成包圍置換器主體32的缸體部。在該缸體部的底面與置換器主體32的端面之間形成有膨脹空間28。膨脹空間28在置換器22的往復(fù)移動方向上形成于置換器主體32的與置換器主體32和置換器桿34的接合部相反的一側(cè)。在該接合部與密封部25之間形成有與連接管12連接的氣體空間36。

在膨脹機(jī)主體20的缸體部的側(cè)面，以使蓄冷器38位于置換器主體32的外周部的方式安裝有蓄冷器38。更具體而言，蓄冷器38以使該蓄冷器38位于置換器主體32的外周部中的以置換器22的長軸為中心軸的圓筒形狀的區(qū)域的方式設(shè)置于膨脹機(jī)主體20的缸體部的側(cè)面。蓄冷器38例如具備金屬絲網(wǎng)的層疊結(jié)構(gòu)。膨脹空間28與氣體空間36之間的工作氣體的流通通過蓄冷器38得以實現(xiàn)。

在蓄冷器38與氣體空間36之間設(shè)置有水冷式熱交換器37。水冷式熱交換器37進(jìn)行對從壓縮機(jī)11供給過來的工作氣體進(jìn)行冷卻并將其熱量向膨脹機(jī)13的外部釋放的熱交換。并且，在蓄冷器38與冷卻臺29之間安裝有低溫?zé)峤粨Q器39。

在膨脹機(jī)13中，在置換器22的往復(fù)移動方向上的多個不同位置使置換器22支承于膨脹機(jī)主體20上，以使置換器22能夠往復(fù)移動。為此，膨脹機(jī)13具備兩個支承部40。這兩個支承部40設(shè)置在第2區(qū)段26。由此，能夠抑制置換器22相對于中心軸的傾動。

支承部40具備上述彈性部件30。彈性部件30配設(shè)于置換器桿34與膨脹機(jī)主體20之間，從而在置換器22欲從中立位置位移時使彈性復(fù)原力作用于置換器22。由此，置換器22以彈性部件30的彈簧常數(shù)、由工作氣體的壓力引起的彈簧常數(shù)及由置換器22的質(zhì)量確定的固有振動頻率進(jìn)行往復(fù)移動。置換器桿34經(jīng)由彈性部件安裝部51固定在彈性部件30上。

彈性部件30例如具備包含至少一個板簧的彈簧機(jī)構(gòu)。板簧是被稱作柔性彈簧的彈簧，并且板簧在置換器22的往復(fù)移動方向上柔軟且在與往復(fù)移動方向垂直的方向上剛硬。這種板簧公開于例如日本特開2008-215440號公報。該文獻(xiàn)的全部內(nèi)容通過參考援用于本申請說明書中。因此，通過彈性部件30，允許置換器22沿其中心軸的方向移動，但抑制置換器22沿與中心軸正交的方向移動。

由此，構(gòu)成由置換器22和彈性部件30構(gòu)成的振動系統(tǒng)。該振動系統(tǒng)構(gòu)成為使置換器22以與壓縮機(jī)11的可動部件15的振動相同的頻率且與該振動具有相位差而進(jìn)行振動。置換器22通過由壓縮機(jī)11的可動部件15的振動而產(chǎn)生的工作氣體壓力的脈動而被驅(qū)動。通過置換器22及壓縮機(jī)11的可動部件15的往復(fù)移動，在膨脹空間28與壓縮機(jī)11的工作氣體室之間形成反向斯特林循環(huán)。由此，與膨脹空間28相鄰的冷卻臺得到冷卻，斯特林制冷機(jī)10能夠冷卻對象物。

接著，對置換器22進(jìn)行更加詳細(xì)的說明。

如上所述，實施方式所涉及的置換器22設(shè)為中空且具有充滿與工作氣體相同種類的氣體的內(nèi)部空間。通過將置換器22設(shè)為中空，能夠使置換器22輕型化，也有助于斯特林制冷機(jī)10本身的輕型化。并且，之所以用與工作氣體相同種類的氣體來充滿置換器22的內(nèi)部空間是因為，即使出于某種原因置換器22內(nèi)部的氣體流出至第1區(qū)段24或第2區(qū)段26，也能夠防止工作氣體由此而受到污染。

在此，通過將置換器22的內(nèi)部空間設(shè)為真空，能夠防止置換器22內(nèi)部的氣體流出至第1區(qū)段24或第2區(qū)段26。此時，若出于某種原因置換器22的內(nèi)部空間與第1區(qū)段24或第2區(qū)段26導(dǎo)通，則工作氣體會流入到置換器22的內(nèi)部空間，導(dǎo)致參與冷卻的工作氣體減少。因此，優(yōu)選用與工作氣體相同種類的氣體充滿置換器22的內(nèi)部空間。

在膨脹空間28中產(chǎn)生的寒冷積蓄于蓄冷器38。因此，在蓄冷器38中，與低溫?zé)峤粨Q器39熱接觸的一側(cè)端部的溫度比與水冷式熱交換器37熱接觸的一側(cè)端部的溫度更低。以下，在本說明書中，將蓄冷器38的與低溫?zé)峤粨Q器39熱接觸的一側(cè)端部設(shè)為“低溫端”，將與水冷式熱交換器37熱接觸的一側(cè)端部設(shè)為“高溫端”。同樣，將置換器22的與膨脹空間28面對的前端部設(shè)為“低溫端”，將與氣體空間36(即，壓縮空間)面對的基端部設(shè)為“高溫端”。

在斯特林制冷機(jī)10運行時，在蓄冷器38產(chǎn)生溫度從高溫端向低溫端下降的溫度梯度。如圖2所示，蓄冷器38以使該蓄冷器38位于置換器22的外周部中的以置換器22的長軸為中心軸的圓筒形狀的區(qū)域的方式設(shè)置于膨脹機(jī)主體20。并且，置換器22的往復(fù)移動范圍，即置換器22的行程長度短于蓄冷器38。因此，置換器22存在與蓄冷器38的低溫端附近接觸的區(qū)域及與蓄冷器38的高溫端附近接觸的區(qū)域。以下，為了便于說明，有時將置換器22中的與蓄冷器38熱接觸的位置稱作“與蓄冷器38相對應(yīng)的位置”?！芭c蓄冷器38相對應(yīng)的位置”也可以表述為置換器22中的“與蓄冷器38對置的位置”。

其結(jié)果，充滿置換器22的內(nèi)部空間的氣體中的存在于置換器22的低溫端側(cè)的氣體和存在于高溫端側(cè)的氣體之間也產(chǎn)生溫度差。這是因為，存在于置換器22的低溫端側(cè)的氣體被蓄冷器38的低溫端及膨脹空間28冷卻。

實施方式所涉及的膨脹機(jī)13有時會設(shè)置成置換器22的長軸的延伸方向(置換器22的往復(fù)移動方向)沿水平方向，即沿與重力方向交叉的方向。此時，通常，由于低溫氣體重于高溫氣體，因此會產(chǎn)生低溫氣體在置換器22的內(nèi)部空間向下部移動而高溫氣體在內(nèi)部空間向上部移動的對流。由此，充滿置換器22的內(nèi)部空間的氣體在與置換器22的長軸交叉的方向上產(chǎn)生溫度梯度。更具體而言，充滿置換器22的內(nèi)部空間的氣體中的在重力方向上存在于下側(cè)的氣體成為比存在于上側(cè)的氣體的溫度更低的溫度。

在以下說明的實施方式所涉及的膨脹機(jī)13中，置換器22的長軸的延伸方向與水平方向一致。因此，重力方向為與置換器22的長軸交叉的方向。

由于充滿置換器22的內(nèi)部空間的氣體在重力方向上產(chǎn)生溫度梯度，因此包圍置換器22的外周的蓄冷器38也在重力方向上產(chǎn)生溫度梯度。即，在重力方向上存在于下側(cè)的蓄冷器38的溫度成為比存在于上側(cè)的蓄冷器38的溫度更低的溫度。蓄冷器38的低溫端與低溫?zé)峤粨Q器39熱接觸并進(jìn)行熱交換，但是，若蓄冷器38的低溫端的溫度因位置而不同，則在進(jìn)行熱交換時產(chǎn)生熱損失，會導(dǎo)致斯特林制冷機(jī)10的制冷性能下降。

因此，實施方式所涉及的置換器22在內(nèi)部空間容納有沿與置換器22的長軸交叉的方向配置的一個或多個對流抑制板42。通過對流抑制板42，置換器22的內(nèi)部空間被分隔成多個小屋，因此抑制氣體在整個內(nèi)部空間中對流。對流抑制板42優(yōu)選配置在與長軸正交的方向上。

對流抑制板42優(yōu)選使用輻射率較低且導(dǎo)熱系數(shù)較高的部件。例如可以使用鋁板。對流抑制板42優(yōu)選與置換器22的內(nèi)壁氣密地接觸。并且，在重力方向上存在于下側(cè)的蓄冷器38和存在于上側(cè)的蓄冷器38經(jīng)由置換器22的壁及對流抑制板42而熱連接。因此，也能夠降低在蓄冷器38沿重力方向產(chǎn)生溫度梯度。

圖3(a)及圖3(b)是用于說明實施方式所涉及的對流抑制板42的容納位置的圖。更具體而言，圖3(a)是表示置換器22位于下止點時的狀態(tài)的圖，圖3(b)是表示置換器22位于上止點時的狀態(tài)的圖。

如圖3(a)及圖3(b)所示，隨著置換器22的往復(fù)移動，對流抑制板42與蓄冷器38的相對位置關(guān)系也發(fā)生變化。在圖3(a)及圖3(b)中，即使置換器22往復(fù)移動，容納于置換器22的內(nèi)部空間的中間附近的對流抑制板42a始終存在于“與蓄冷器38相對應(yīng)的位置”。相對于此，容納于置換器22的內(nèi)部空間的比對流抑制板42a更靠近高溫端側(cè)的對流抑制板42b則有時根據(jù)置換器22的位置而脫離“與蓄冷器38相對應(yīng)的位置”。

例如，如圖3(b)所示，當(dāng)置換器22位于上止點時，對流抑制板42b存在于“與蓄冷器38相對應(yīng)的位置”。然而，如圖3(a)所示，當(dāng)置換器22位于下止點時，對流抑制板42b脫離“與蓄冷器38相對應(yīng)的位置”而存在于“與水冷式熱交換器37相對應(yīng)的位置”。

如上所述，由于在重力方向上存在于下側(cè)的蓄冷器38與存在于上側(cè)的蓄冷器38經(jīng)由對流抑制板42熱連接，因而能夠降低在蓄冷器38沿重力方向產(chǎn)生溫度梯度。因此，優(yōu)選將對流抑制板42設(shè)置成即使置換器22往復(fù)移動也始終位于“與蓄冷器38相對應(yīng)的位置”。在圖3(a)及圖3(b)中，對流抑制板42優(yōu)選容納于對流抑制板42a的位置而不是對流抑制板42b的位置。

如此，通過在置換器22的內(nèi)部空間設(shè)置對流抑制板42，能夠降低充滿內(nèi)部空間的氣體的對流，并且能夠降低氣體在重力方向上產(chǎn)生溫度梯度。其結(jié)果，能夠降低在蓄冷器38沿重力方向產(chǎn)生溫度梯度。而且，在重力方向上存在于下側(cè)的蓄冷器38經(jīng)由對流抑制板42與存在于上側(cè)的蓄冷器38熱連接。這也有助于降低在蓄冷器38沿重力方向產(chǎn)生溫度梯度。因此，即使置換器22僅具備一個對流抑制板42也具有一定的效果，但是，如圖2所示，若具備多個對流抑制板，則抑制在蓄冷器38沿重力方向產(chǎn)生溫度梯度的效果會更高。

通過用一個或多個對流抑制板42來分隔置換器22的內(nèi)部空間，能夠降低充滿內(nèi)部空間的氣體的對流。然而，即使置換器22的內(nèi)部空間被對流抑制板42而分隔成多個小屋，在各個小屋中依然存在氣體。因此，即使用對流抑制板42分隔置換器22的內(nèi)部空間，也難以完全抑制由氣體對流引起的熱損失。而且，充滿內(nèi)部空間的氣體的熱量會傳遞至蓄冷器38致使蓄冷器38的溫度上升，從而可能會產(chǎn)生熱損失。

因此，除了對流抑制板42之外，置換器22在內(nèi)部空間還可以容納抑制氣體的對流的填充部件。

圖4是表示另一實施方式所涉及的置換器22的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖。在圖4所示的置換器22的內(nèi)部空間中除了對流抑制板42以外還容納有抑制氣體的對流的填充部件43。在此，填充部件43以被對流抑制板42夾持的方式保持于內(nèi)部空間內(nèi)。以下，對與圖2所示的置換器22的內(nèi)部結(jié)構(gòu)重復(fù)的部分，適當(dāng)省略說明或簡化說明。

如圖4所示，通過在不同的兩個對流抑制板42之間填充填充部件43，減少被對流抑制板42分隔的小屋內(nèi)的氣體。通過減少氣體，能夠抑制基于氣體的對流的熱損失。

在此，與對流抑制板42相比，填充部件43在置換器22的內(nèi)部空間中所占比例更大。因此，為了抑制置換器22的重量增加，由比重較小的部件構(gòu)成填充部件43。具體而言，填充部件43可以使用纖維狀或網(wǎng)狀的部件。并且，由于置換器22的內(nèi)部有時成為例如70K左右的低溫，因此由不易產(chǎn)生低溫脆性斷裂的材料構(gòu)成填充部件43。具體而言，填充部件43可以使用氟類樹脂或芳香族聚酰胺樹脂等樹脂及浮石(pumice)等。并且，為了抑制輻射，可以在填充部件43的表面粘貼鋁箔膠帶，或進(jìn)行濺射而蒸鍍鋁膜。

在圖4所示的置換器22中，將多個填充部件43以與對流抑制板42及置換器的內(nèi)壁接觸的方式鋪滿，構(gòu)成多層填充部件的層疊結(jié)構(gòu)。如此，通過將填充部件43構(gòu)成為層疊結(jié)構(gòu)，也能夠減少從填充部件43朝向蓄冷器38的熱傳導(dǎo)。

如上所述，一個或多個對流抑制板42是沿與置換器22的長軸方向C交叉的平面(優(yōu)選沿與長軸方向C正交的平面)延伸的隔板。隔板將置換器22的內(nèi)部空間分隔成小屋。每個小屋可具有氣密性。該隔板還作為將置換器22的內(nèi)部空間熱橋接的熱橋而發(fā)揮作用。隔板在置換器22的內(nèi)部空間形成沿與長軸方向C交叉的方向(例如重力方向)從置換器22的一側(cè)側(cè)壁朝向另一側(cè)側(cè)壁的熱橋接。另外，重力方向G示于圖5中。

一個或多個對流抑制板42可以有多種配置方式，尤其，對流抑制板42在置換器22的長軸方向C上的位置及對流抑制板42彼此之間的間隔可以存在多種方式。例如，如圖3(a)及圖3(b)所示，兩個對流抑制板42中的一個位于置換器22的中溫部，另一個位于置換器22的高溫部。并且，如圖2及圖4所示，對流抑制板42沿置換器22的長軸方向C等間隔排列。即，對流抑制板42彼此之間的間隙在長軸方向C上具有相等的寬度。

但是，也可以將對流抑制板42配置在與上述實施方式不同的位置。例如，可以以不同間隔配置流抑制板42。如圖5所示，可以將對流抑制板42配置成在置換器22的長軸方向C上的膨脹空間28側(cè)緊密地排列。因此，對流抑制板42在氣體空間36側(cè)可以排列成稀疏。對流抑制板42長軸方向C上的最小間隔例如可以是最大間隔的一半以下。

在置換器22的內(nèi)部空間容納至少三個(圖5中為五個)對流抑制板42。對流抑制板42包括位于膨脹空間28側(cè)的第1板、位于中間的第2板及位于氣體空間36側(cè)的第3板。這些三個隔板配置成沿長軸方向C彼此相鄰。在第1板與第2板之間形成有第1小屋，在第2板與第3板之間形成有第2小屋。

在長軸方向C上，第1小屋的寬度W1小于第2小屋的寬度W2。第1板和在膨脹空間28側(cè)與其相鄰的另一個板(或置換器22的前端部)之間的間隔可以與第1小屋的寬度W1相等，或也可以小于第1小屋的寬度W1。第3板和在氣體空間36側(cè)與其相鄰的另一個板(或置換器22的基端部)之間的間隔可以與第2小屋的寬度W2相等，或也可以大于第2小屋的寬度W2。

或者，在置換器22的內(nèi)部空間也可以容納兩個對流抑制板42。與圖3(a)及圖3(b)所示的實施方式相反，兩個對流抑制板42中的一個可以位于置換器22的中溫部，另一個可以位于置換器22的低溫部。此時，在膨脹空間28側(cè)的第1對流抑制板42與置換器22的前端部之間形成有第1小屋，在第1及第2對流抑制板42之間形成有第2小屋。長軸方向C上的第1小屋的寬度小于第2小屋的寬度。

根據(jù)圖5所示的實施方式，能夠在膨脹空間28側(cè)將置換器22的內(nèi)部空間沿長軸方向C分隔成細(xì)小。如此，能夠更有效地抑制低溫部中的對流。由此，能夠抑制置換器22內(nèi)的氣體對流導(dǎo)致制冷性能下降。

尤其，由于低溫部的熱容較小，因此容易受高溫氣體的流入引起的溫度上升等對流引起的壞影響。并且，圖示的斯特林制冷機(jī)10的蓄冷器38中的長軸方向C上的溫度梯度在低溫部比在高溫部更大(軸向上的每單位長度的溫度差在低溫端比在高溫端更大)。因此，在低溫部更容易出現(xiàn)對流。通過將對流抑制板42配置成在低溫部緊密地排列，能夠應(yīng)對這種現(xiàn)象。

對流起因于設(shè)置在現(xiàn)場的斯特林制冷機(jī)的膨脹機(jī)13的姿勢，尤其是因為將膨脹機(jī)13橫向放置(長軸方向C與水平方向一致)而產(chǎn)生。根據(jù)本實施方式，能夠抑制基于對流的制冷性能的下降，因此不僅可以橫向設(shè)置斯特林制冷機(jī)，還能夠以任意姿勢設(shè)置斯特林制冷機(jī)。

另外，與參考圖2至圖4進(jìn)行的說明同樣，在圖5所示的實施方式中，對流抑制板42也位于“與蓄冷器38相對應(yīng)的位置”。在置換器22進(jìn)行往復(fù)移動時，對流抑制板42始終位于被蓄冷器38包圍的圓柱狀區(qū)域。或者，至少一個對流抑制板42可以脫離“與蓄冷器38相對應(yīng)的位置”。至少一個對流抑制板42可以在置換器22往復(fù)移動的至少一部分中位于上述圓柱狀區(qū)域以外。例如，與置換器22的前端部相鄰配置(即位于最低溫側(cè))的對流抑制板42在置換器22位于上止點時可以位于“與低溫?zé)峤粨Q器39或冷卻臺29相對應(yīng)的位置”。

對流抑制板42的數(shù)量越多置換器22變得越重。在重視置換器22的輕型化的情況下，可以將對流抑制板42僅設(shè)置在置換器22內(nèi)的膨脹空間28側(cè)。此時，在置換器22內(nèi)的氣體空間36側(cè)形成較寬的空腔。在該空腔可以容納填充部件43。

在一種實施方式中，各個對流抑制板42可以具有開口部44。某一對流抑制板42的開口部44使在第1側(cè)與該對流抑制板42相鄰的置換器22的內(nèi)部空間的第1小屋和在第2側(cè)與該對流抑制板42相鄰的置換器22的內(nèi)部空間的第2小屋連通。開口部44是為了容易對置換器22進(jìn)行真空抽氣而設(shè)置的排氣孔。例如，在斯特林制冷機(jī)的膨脹機(jī)13的制造中，為了從置換器22的內(nèi)部空間排出空氣而進(jìn)行真空抽氣。在進(jìn)行真空抽氣后，置換器22的內(nèi)部空間被斯特林制冷機(jī)的工作氣體所充滿。這種開口部44可以設(shè)置在至少一個對流抑制板42上。

開口部44雖有利于膨脹機(jī)13的制造，但是也可能提供在使用膨脹機(jī)13時使氣體在小屋之間對流的通路。尤其，當(dāng)各個對流抑制板42的開口部44排列在一條直線上時更為如此。

因此，如圖6所示，至少一個對流抑制板42可以具備設(shè)置在開口部44的對流抑制壁46。各個對流抑制板42在其中心具有開口部44。對流抑制壁46從開口部44的外周向?qū)α饕种瓢?2的軸向上的兩側(cè)延伸。對流抑制壁46也可以從開口部44向軸向上的一側(cè)延伸。由此，包圍開口部44的側(cè)壁沿置換器22的中心軸間斷地延伸。當(dāng)開口部44為圓形時，對流抑制壁46為圓筒。某一對流抑制壁46和與其相鄰的對流抑制壁46的軸向上的間隙D在對流抑制板42的軸向上的間隔W的例如1/4至3/4的范圍，例如為大致1/2。如此，通過在開口部44附加設(shè)置側(cè)壁，能夠有效地抑制通過開口部44的小屋之間的氣體對流。

如圖7所示，相鄰的開口部44也可以形成于彼此不同的位置，從而代替形成對流抑制壁46。即，某一對流抑制板42的開口部44和與其相鄰的另一個對流抑制板42的開口部44在與置換器22的長軸交叉的平面(例如，與長軸正交的平面)上可以位于彼此不同的位置。如此，也能夠有效地抑制通過開口部44的小屋之間的氣體對流。這種開口部44的錯開配置，尤其在如參考圖5進(jìn)行說明的實施方式那樣對流抑制板42沿軸向緊密地排列的情況下有效。另外，在一種實施方式中，也可以將開口部44的錯開配置與對流抑制壁46組合使用。

如上所述，根據(jù)本發(fā)明的斯特林制冷機(jī)10，能夠更加可靠地抑制置換器22內(nèi)的氣體的對流。由此，能夠抑制由置換器22內(nèi)的氣體的對流所產(chǎn)生制冷性能的下降。

以上，根據(jù)實施例對本發(fā)明進(jìn)行了說明。本發(fā)明并不限定于上述實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，本發(fā)明可存在各種設(shè)計變更或各種變形例，而且這種變形例也屬于本發(fā)明的范圍。

符號說明

10-斯特林制冷機(jī)，11-壓縮機(jī)，12-連接管，13-膨脹機(jī)，14-壓縮機(jī)殼體，15-可動部件，16-支承部，20-膨脹機(jī)主體，22-置換器，24-第1區(qū)段，25-密封部，26-第2區(qū)段，28-膨脹空間，29-冷卻臺，30-彈性部件，32-置換器主體，34-置換器桿，36-氣體空間，37-水冷式熱交換器，38-蓄冷器，39-低溫?zé)峤粨Q器，40-支承部，42-對流抑制板，43-填充部件，44-開口部，46-對流抑制壁。