專利名稱：包括分離裝置的低溫制冷器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括分離裝置的低溫制冷器，更具體地涉及包括設(shè)在較低溫部分和熱交換器之間的分離裝置的低溫制冷器，用于在維護期間通過該分離裝置選擇性地阻礙在較低溫部分和熱交換器之間的熱傳遞。
背景技術(shù)：
通常地，在包括高真空相關(guān)行業(yè)、能源相關(guān)行業(yè)、醫(yī)療行業(yè)、交通相關(guān)行業(yè)、食品行業(yè)、航空行業(yè)、通信行業(yè)等的各種領(lǐng)域，需要低溫環(huán)境，并且它的實際應(yīng)用隨著這些領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)逐漸擴大。
制冷技術(shù)是液化氮、氬、氦等，按照任何合適的方式循環(huán)和存儲這些液化的液體，循環(huán)地將它們輸送到要求制冷的位置，從而獲得低溫環(huán)境。低溫制冷器分成兩個區(qū)域；用于液氮冷卻劑的封閉系統(tǒng)區(qū)域(以下參見熱交換器)，其具有76-77K的相對高溫范圍，以及用于液氦冷卻劑的封閉系統(tǒng)區(qū)域(以下參見較低溫部分)，其具有非常接近0k的大約4.2K的相對低溫范圍。近來，包含這兩個冷卻劑區(qū)域的低溫制冷器被使用。雖然圖中未示出，上述較低溫部分和熱交換器具有它們自己的冷卻劑入口和冷卻劑部分。
按照上述的低溫制冷器的結(jié)構(gòu)，熱依靠溫度梯度從熱交換器傳遞到較低溫部分。但是，為了對包括較低溫部分和熱交換器的低溫制冷器執(zhí)行維護操作，必須拆卸與機體部分相鄰的較低溫部分，并且當(dāng)在拆卸之后執(zhí)行維護操作時，較低溫部分的溫度升高以致溫度梯度翻轉(zhuǎn)，從而涉及問題熱從較低溫部分傳遞到與待制冷物品直接接觸的熱交換器。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明已被作出用于解決上述問題，并且本發(fā)明的目的是提供一種低溫制冷器，在低溫制冷器的維護操作期間，能夠防止熱從較低溫部分傳遞到熱交換器。
本發(fā)明的上述目的通過包括較低溫部分、熱交換器、和分離裝置的低溫制冷器獲得，該分離裝置設(shè)在較低溫部分和熱交換器之間，以便選擇性地將較低溫部分和熱交換器分離，從而選擇性地阻礙在較低溫部分和熱交換器之間的熱傳遞。
在此，分離裝置可以包括頂板；具有與頂板形狀一致的形狀的底板；連接頂板和底板以在其中形成空腔部分的側(cè)板；以及向空腔部分供應(yīng)氣體或從空腔部分排出氣體的管道，并且當(dāng)向空腔部分供應(yīng)氣體時，分離裝置膨脹以便將頂板和底板彼此分離，從而阻礙在較低溫部分和熱交換器之間的熱傳遞，并且當(dāng)從空腔部分排出氣體時，分離裝置收縮以便將頂板和底板彼此緊密接觸，從而允許在較低溫部分和熱交換器之間的熱傳遞。
按照本發(fā)明，分離裝置可以由鋁、銅、不銹鋼、或無氧銅組成，并且向空腔部分供應(yīng)的氣體可以由氮、氦、或氬組成。
同時，按照本發(fā)明，粘合層可以應(yīng)用到分離裝置的頂板和底板的相對表面上，從而在分離裝置收縮時容易地保持頂板和底板的緊密接觸狀態(tài)。
在此，粘合層可以由銦組成。
同時，按照本發(fā)明，分離裝置可以包括兩個或更多用于向空腔部分提供氣體或從空腔部分排出氣體的管道。


參照附圖，從下面詳細(xì)的說明，本發(fā)明的上述和其它目的、特征以及優(yōu)點將更明顯。其中圖1是按照本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的包括分離裝置的低溫制冷器的主視圖，示出了當(dāng)分離裝置收縮時其中低溫制冷器運行的狀態(tài)；圖2是圖1中分離裝置的頂部平面圖；圖3是沿著圖2的III-III’線的剖視圖；圖4是當(dāng)圖1的分離裝置膨脹時低溫制冷器在維護狀態(tài)的主視圖；圖5是按照本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例的包括分離裝置的低溫制冷器的主視圖，示出了當(dāng)分離裝置收縮時其中低溫制冷器運行的狀態(tài)；圖6是圖5的分離裝置的頂部平面圖；以及圖7是當(dāng)圖5的分離裝置膨脹時低溫制冷器在維護狀態(tài)的主視圖。
具體實施例方式
在下文中，參照附圖，將詳細(xì)描述按照本發(fā)明的優(yōu)選實施例的低溫制冷器，其中圖1是按照本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的包括分離裝置的低溫制冷器的主視圖，示出當(dāng)分離裝置收縮時其中低溫制冷器運行的狀態(tài)。
參照圖1，按照本發(fā)明的低溫制冷器100包括由吊架11支承的機體部分10、連續(xù)設(shè)置在機體部分10下部的較低溫部分1和熱交換器2、以及設(shè)置在較低溫部分1和熱交換器2之間的分離裝置3。
機體10由吊架11支承，在機體部分的下部設(shè)有熱交換器2，其接觸較低溫部分1和正被制冷的物品以便在其間執(zhí)行熱交換。
熱交換器2由從吊架11向下延伸的支承桿5、一端與支承桿5的較低部分連接的緩沖器15、以及與緩沖器15的另一端連接的副支承桿16來支承。因為低溫制冷器100通過絕熱膨脹過程的反復(fù)操作來運行，在熱交換器中出現(xiàn)振動，而在支承桿5和副支承桿16之間設(shè)有的緩沖器15吸收和減少該振動。作為該緩沖器15，各種緩沖器是已知的，并且本發(fā)明優(yōu)選地利用彈簧作為緩沖器。
分離裝置3安裝在熱交換器2和較低溫部分1之間。分離裝置3選擇性地收縮和膨脹，以便阻礙或允許在熱交換器2和較低溫部分1之間的熱傳遞。該分離裝置3詳細(xì)地在圖2和圖3中示出。
圖2是按照本發(fā)明的低溫制冷器100的分離裝置3的頂部平面圖，并且圖3是沿著圖2的III-III’線的剖視圖。
參照圖2和圖3，分離裝置3包括頂板6、具有與頂板的形狀一致的形狀的底板8、以及連接頂板6和底板8以便在其間形成空腔部分20的側(cè)板7。
頂板6和底板8優(yōu)選地具有圓形形狀，并具有一致的尺寸。連接頂板6和底板8的側(cè)板7具有‘C’形狀或‘＜’形狀的橫截面，從而由頂板6、底板8和側(cè)板7形成空腔部分20。頂板6和底板8具有可變形的結(jié)構(gòu)，其圍繞側(cè)板變形，例如圍繞側(cè)板7彎曲，以允許頂板和底板彼此緊密接觸或彼此分離。優(yōu)選地，頂板6、底板8和側(cè)板7由鋁、銅、不銹鋼、或無氧銅的任一種組成。
此外，粘合層9應(yīng)用到頂板6和底板8的相對表面上，并且當(dāng)頂板6和底板8彼此緊密接觸時有助容易地保持緊密接觸狀態(tài)。粘合層9的材料是特定的，但優(yōu)選地本發(fā)明利用銦作為粘合層的材料。
管道4連接到頂板6的一邊，并且向空腔部分20提供氣體用于膨脹分離裝置3，或從空腔部分20排出氣體用于收縮分離裝置3。管道4連接到外部氣體供應(yīng)裝置，圖中未示出。優(yōu)選地，氣體可以由氮、氦、或氬組成。
現(xiàn)在，將描述用在本發(fā)明的低溫制冷器100中的分離裝置3的操作。當(dāng)氣體從外部氣體供應(yīng)裝置通過管道4進入分離裝置3的空腔部分20時，分離裝置通過氣體的壓力膨脹，從而將頂板6和底板8彼此分離。相反地，當(dāng)氣體通過管道4從分離裝置3的空腔部分20排出時，分離裝置3收縮以便迫使頂板6和底板8彼此緊密接觸。因為頂板6和底板8彼此緊密接觸，應(yīng)用到頂板6和底板8的相對表面上的粘合層9更有助其間的緊密接觸。
圖4是其中分離裝置3通過供應(yīng)的氣體膨脹的狀態(tài)的主視圖。
如圖4所示，如果需要執(zhí)行低溫制冷器100的維護操作，操作者向分離裝置3的空腔部分20供應(yīng)氣體，以便膨脹分離裝置3。通過該操作，分離裝置3的頂板6(圖3)和底板8(圖3)彼此遠(yuǎn)離，以便阻礙在較低溫部分1和熱交換器2之間的熱傳遞，并且因此，即使較低溫部分1的溫度暫時升高，也能防止從較低溫部分1到熱交換器2的熱傳遞。
相反地，當(dāng)操作者在完成維護操作后期望再次運行低溫制冷器100時，操作者，如圖1所示，通過管道4從空腔部分20排出氣體，以便收縮分離裝置3。頂板6和底板8通過分離裝置3的收縮彼此緊密接觸，并且通過應(yīng)用到頂板6和底板8的相對表面上的粘合層9容易地彼此緊密接觸。通過在頂板6和底板8之間的緊密接觸發(fā)生熱傳遞，從而再次運行低溫制冷器100。
圖5是按照本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例的低溫制冷器100’的主視圖，示出了當(dāng)分離裝置3’收縮時其中低溫制冷器100’運行的狀態(tài)。
參照圖5，圖5的實施例與圖1的實施例不同，因為安裝了兩個或更多連接到分離裝置3’的管道4、4’，通過這些管道向分離裝置3’供應(yīng)或排出氣體。下面詳細(xì)說明圖1和圖5的實施例之間的區(qū)別。
圖6是按照本實施例的分離裝置3’的頂部平面圖。參照圖6，在按照本發(fā)明的分離裝置3’中，在圍繞較低溫部分1的兩側(cè)對稱地設(shè)有兩個管道4、4’。雖然圖6僅示出了兩個管道4、4’，但是本發(fā)明不局限于此，而是可以包括多于兩個的任一合適數(shù)目的管道。
圖7是包括分離裝置3’的低溫制冷器100’在分離裝置膨脹時處于維護狀態(tài)的主視圖。
現(xiàn)在，參照圖5和圖7，描述按照本實施例的低溫制冷器100’的分離裝置3’的操作。
如圖5所示，當(dāng)運行低溫制冷器100’時，一側(cè)的管道4關(guān)閉，另一側(cè)的管道4’打開，并且氣體通過打開的管道4’從空腔部分20排出以便收縮分離裝置3’。頂板6和底板8通過分離裝置3’的收縮彼此緊密接觸，并且通過應(yīng)用到頂板6和底板8的相對表面上的粘合層9容易地彼此緊密接觸。通過在頂板6和底板8之間的緊密接觸，在較低溫部分和熱交換器之間出現(xiàn)熱傳遞，來運行低溫制冷器100’。
相反地，如圖7所示，當(dāng)需要執(zhí)行低溫制冷器100’的維護操作時，操作者向分離裝置3’的空腔部分20供應(yīng)氣體，以便膨脹分離裝置3’。具體地，操作者通過一側(cè)的管道4向分離裝置3’的空腔部分20供應(yīng)氣體，以便膨脹分離裝置3’，然后通過另一側(cè)的管道4’排出氣體。在這種情況下，氣體通過另一側(cè)的管道4’排出，而將在空腔部分20內(nèi)的氣體體積維持在期望量，用于保持分離裝置3’的膨脹狀態(tài)。頂板6和底板8通過分離裝置3’的膨脹彼此遠(yuǎn)離，從而阻礙在較低溫部分1和熱交換器2之間的熱傳遞，以致即使在維護期間較低溫部分1的溫度暫時升高，熱也不從較低溫部分1傳遞到熱交換器2。
按照該實施例，如果需要膨脹分離裝置3’，氣體通過一側(cè)的管道4連續(xù)供應(yīng)，并且通過另一側(cè)的管道4’排出，而將在分離裝置3’內(nèi)的氣體體積維持在期望量。因此，由于在空腔部分20內(nèi)的氣體通過與底板8連接的較低溫的熱交換器2而冷凝，其體積減少，所以不可能保持分離裝置3’的膨脹狀態(tài)。因此，防止了頂板6和底板8彼此緊密接觸。
按照本發(fā)明，包括設(shè)置在較低溫部分和熱交換器之間的分離裝置的低溫制冷器能夠通過在維護期間，利用分離裝置選擇性地阻礙在較低溫部分和熱交換器之間的熱傳遞，執(zhí)行在正常溫度的低溫制冷器的維護操作。
雖然為了示意目的已經(jīng)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解在不脫離權(quán)利要求書公開的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，可以作各種修改、增加和置換。
權(quán)利要求
1.一種低溫制冷器，其包括較低溫部分；熱交換器；以及分離裝置，其設(shè)置在較低溫部分和熱交換器之間，以便選擇性地分離較低溫部分和熱交換器，從而選擇性地阻礙在較低溫部分和熱交換器之間的熱傳遞。
2.按照權(quán)利要求1的低溫制冷器，其中，分離裝置包括頂板；具有與頂板的形狀一致的形狀的底板；連接頂板和底板以便在其中形成空腔部分的側(cè)板；以及供應(yīng)氣體進入空腔部分或從空腔部分排出氣體的管道，其中，當(dāng)氣體進入空腔部分時，分離裝置膨脹以便將頂板和底板彼此分離，從而阻礙在較低溫部分和熱交換器之間的熱傳遞，而當(dāng)氣體從空腔部分排出時，分離裝置收縮以使頂板和底板彼此緊密接觸，從而允許在較低溫部分和熱交換器之間的熱傳遞。
3.按照權(quán)利要求2的低溫制冷器，其中分離裝置由鋁、銅、不銹鋼、或無氧銅制成。
4.按照權(quán)利要求2的低溫制冷器，其中供應(yīng)到空腔部分的氣體由氮、氦、或氬組成。
5.按照權(quán)利要求2的低溫制冷器，其中粘合層應(yīng)用到分離裝置的頂板和底板的相對表面上。
6.按照權(quán)利要求5的低溫制冷器，其中粘合層由銦組成。
7.按照權(quán)利要求2的低溫制冷器，其中分離裝置包括兩個或更多個用于向空腔部分供應(yīng)氣體或從空腔部分排出氣體的管道。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低溫制冷器，其具有設(shè)置在較低溫部分和熱交換器之間的分離裝置，以便選擇性地分離較低溫部分和熱交換器，從而選擇性地阻礙在較低溫部分和熱交換器之間的熱傳遞。按照這種低溫制冷器，能夠在拆卸后的維護期間，通過阻礙在較低溫部分和熱交換器之間的熱傳遞，在正常溫度執(zhí)行低溫制冷器的維護操作。
文檔編號F25D3/10GK1940414SQ200610128110
公開日2007年4月4日 申請日期2006年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月30日
發(fā)明者金春東, 張鉉萬, 樸仁善, 金益生, 金度亨 申請人:Ls電線株式會社