專利名稱：蓄冷器、gm制冷機及脈沖管制冷機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蓄冷器，尤其涉及一種能夠在蓄冷式制冷機中使用的蓄冷器。
背景技術(shù)：
吉福德-麥克馬洪式(GM)制冷機、脈沖管制冷機等蓄冷式制冷機能夠產(chǎn)生在100K左右的低溫至4K (開爾文)的超低溫的范圍的寒冷，能夠在超導(dǎo)磁鐵或檢測器等的冷卻、低溫泵等中使用。例如，GM制冷機中，如由壓縮機壓縮的氦氣之類的工作氣體引導(dǎo)至蓄冷器，并由蓄冷器內(nèi)的蓄冷材料進行預(yù)先冷卻。另外，工作氣體在膨脹室內(nèi)產(chǎn)生相當(dāng)于膨脹功的寒冷之后，再次通過蓄冷器返回至壓縮機。此時，為了緊接著被引導(dǎo)的工作氣體，工作氣體冷卻蓄冷器內(nèi)的蓄冷材料的同時通過蓄冷器。將該行程設(shè)為I循環(huán)，從而周期性產(chǎn)生寒冷。 在這種蓄冷式制冷機中，需要產(chǎn)生溫度小于30K的超低溫時，作為如前述的蓄冷器的蓄冷材料使用HoCu2等磁性材料。并且，近年來，正在研究將氦氣用作蓄冷器的蓄冷材料。這種蓄冷器也稱作氦冷卻式蓄冷器。例如，專利文獻I中示出有將內(nèi)部填充有氦氣的多個熱傳導(dǎo)性氣囊用作蓄冷器的蓄冷材料的內(nèi)容。圖I表示氦氣與HoCu2磁性材料的比熱在各溫度下的變化。如從圖I可知，在約IOK左右的超低溫區(qū)間中，壓力為I. 5MPa左右的氦氣的比熱高于HoCu2磁性材料的比熱。因此，在這種溫度區(qū)間通過使用氦氣而代替HoCu2磁性材料，從而能夠更有效地進行熱交換。然而，實際上，制作如專利文獻I的氣囊并不容易。例如，為了在4K下使氣囊內(nèi)的氦氣具有I. 5MPa左右的壓力，在室溫下，需要大概160MPa左右的壓力。無法簡單制作填充有這種高壓氦氣的氣囊。并且，若要形成能夠耐得住這種高壓的氣囊，則導(dǎo)致氣囊的壁厚必定增加而熱傳導(dǎo)性下降。因此，最近有如下報導(dǎo)在蓄冷器的內(nèi)部配置具備孔的多個容器，通過該孔使用作裝置的工作氣體的氦氣在容器內(nèi)流通，從而構(gòu)成氦冷卻式蓄冷器(專利文獻2)。以往技術(shù)文獻專利文獻專利文獻I :日本特開平11-37582號公報專利文獻2 :日本專利第2650437號公報專利文獻2中記載的氦冷卻式蓄冷器中，還作為工作氣體的氦氣經(jīng)設(shè)置在容器上的孔流入、流出容器內(nèi)，由此構(gòu)成蓄冷器。然而，若這種氦氣頻繁地流入容器內(nèi)和從容器流出，則在容器內(nèi)作為蓄冷材料發(fā)揮作用的氦氣的壓力變動變大。并且，隨此，作為蓄冷材料的氦氣的溫度變得不穩(wěn)定，導(dǎo)致蓄冷器很難維持穩(wěn)定的蓄冷性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述課題而完成的，其目的在于，能夠提供一種與以往的方式相比，能夠更穩(wěn)定地維持蓄冷性能的氦冷卻式蓄冷器及具備所述蓄冷器的制冷機。為了解決上述課題，本發(fā)明的氦冷卻式蓄冷器，其對工作氣體的寒冷進行蓄冷，其特征在于，該蓄冷器具有工作氣體流通的第I區(qū)段和容納作為蓄冷材料的氦氣的第2區(qū)段，所述第2區(qū)段與連接于氦源的蓄冷材料用配管連接。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明能夠提供一種與以往的方式相比，能夠更穩(wěn)定地維持蓄冷性能的氦冷卻式蓄冷器及具備所述蓄冷器的制冷機。


圖I是表示氦氣和HoCu2磁性材料的比熱在各溫度下的變化的圖表。圖2是表示一般GM制冷機的結(jié)構(gòu)的概要圖。 圖3是表示以往的氦冷卻式蓄冷器的一例的概要圖。圖4是表示本發(fā)明的實施方式的氦冷卻式蓄冷器的結(jié)構(gòu)的概要截面圖。圖5是表示具備本發(fā)明的實施方式的蓄冷器的GM制冷機的結(jié)構(gòu)例的概要圖。圖6是表示具備本發(fā)明的實施方式的蓄冷器的脈沖管制冷機的結(jié)構(gòu)例的概要圖。圖7是表示具備本發(fā)明的實施方式的蓄冷器的脈沖管制冷機的另一結(jié)構(gòu)例的概要圖。圖8是表示具備本發(fā)明的實施方式的蓄冷器的脈沖管制冷機的又一結(jié)構(gòu)例的概要圖。
具體實施例方式首先，為了更明確了解本發(fā)明，對具備氦冷卻式蓄冷器的一般蓄冷式制冷機的結(jié)構(gòu)進行說明。圖2中作為蓄冷式制冷機的一例示出GM (吉福德-麥克馬洪)制冷機的概要結(jié)構(gòu)。GM制冷機I具有氣體壓縮機3和作為制冷機發(fā)揮作用的2級式冷頭10。冷頭10具有第I級冷卻部15和第2級冷卻部50，這些冷卻部以與凸緣12同軸的方式連結(jié)。第I級冷卻部15具有空心狀第I級缸體20、在該第I級缸體20內(nèi)設(shè)置成能夠向軸向往返運動的第I級置換器22、填充在第I級置換器22內(nèi)的第I級蓄冷器30、設(shè)置在第I級缸體20的低溫端23b側(cè)的內(nèi)部且容積根據(jù)第I級置換器22的往返運動而發(fā)生變化的第I級膨脹室31、及設(shè)置在第I級缸體20的低溫端23b附近的第I級冷卻臺35。第I級缸體20的內(nèi)壁與第I級置換器22的外壁之間設(shè)置第I級密封件39。為了使氦氣流出流入第I級蓄冷器30，在第I級缸體20的高溫端23a上設(shè)置多個第I級高溫側(cè)流通路40-1。并且，為了使氦氣流出流入第I級蓄冷器30及第I級膨脹室31，在第I級缸體20的低溫端23b上設(shè)置多個第I級低溫側(cè)流通路40-2。第2級冷卻部50具有與第I級冷卻部15大致相同的結(jié)構(gòu)，其具有空心狀第2級缸體51、在第2級缸體51內(nèi)設(shè)置成能夠向軸向往返運動的第2級置換器52、填充在第2級置換器52內(nèi)的第2級蓄冷器60、設(shè)置在第2級缸體51的低溫端53b的內(nèi)部且容積根據(jù)第2級置換器52的往返運動發(fā)生變化的第2級膨脹室55及設(shè)置在第2級缸體51的低溫端53b附近的第2級冷卻臺85。第2級缸體51的內(nèi)壁與第2級置換器52的外壁之間設(shè)置第2級密封件59。為了使氦氣流出流入第I級蓄冷器30，在第2級缸體51的高溫端53a上設(shè)置第2級高溫側(cè)流通路40-3。并且，為了使氦氣流出流入第2級膨脹室55，在第2級缸體51的低溫端53b上設(shè)置多個第2級低溫側(cè)流通路54-2。在GM制冷機I中，來自氣體壓縮機3的高壓氦氣經(jīng)閥5及配管7供給于第I級冷卻部15，并且，低壓氦氣從第I級冷卻部15經(jīng)配管7及閥6排氣至氣體壓縮機3。第I級置換器22及第2級置換器52通過驅(qū)動馬達8往返運動。并且，與此聯(lián)動地進行閥5及閥6的開閉，控制氦氣的吸排氣定時。第I級缸體20的高溫端23a例如設(shè)定為室溫，低溫端23b例如設(shè)定為20K 40K。第2級缸體51的高溫端53a例如設(shè)定為20K 40K，低溫端53b例如設(shè)定為4K。接著，對這種結(jié)構(gòu)的GM制冷機I的動作進行簡單說明。
首先，在閥5為關(guān)閉，閥6為關(guān)閉的狀態(tài)下，設(shè)為第I級置換器22及第2級置換器52分別處于第I級缸體20及第2級缸體51內(nèi)的下死點。在此，若將閥5設(shè)為開啟狀態(tài)，排氣閥6設(shè)為關(guān)閉狀態(tài)，則高壓氦氣從氣體壓縮機3流入第I級冷卻部15。高壓氦氣從第I級高溫側(cè)流通路40-1流入第I級蓄冷器30，通過第I級蓄冷器30的蓄冷材料冷卻至預(yù)定溫度。被冷卻的氦氣從第I級低溫側(cè)流通路40-2流入第I級膨脹室31。流入第I級膨脹室31的高壓氦氣的一部分從第2級高溫側(cè)流通路40-3流入第2級蓄冷器60。該氦氣通過第2級蓄冷器60的蓄冷材料冷卻至更低的預(yù)定溫度，并從第2級低溫側(cè)流通路54-2流入第2級膨脹室55。其結(jié)果，第I級膨脹室31及第2級膨脹室55內(nèi)成為高壓狀態(tài)。接著，隨著第I級置換器22及第2級置換器52向上死點移動，閥5被關(guān)閉。并且，閥6被開啟。由此，第I級膨脹室31及第2級膨脹室55內(nèi)的氦氣從高壓狀態(tài)成為低壓狀態(tài)，體積膨脹，并在第I級膨脹室31及第2級膨脹室55產(chǎn)生寒冷。并且，由此，分別冷卻第I級冷卻臺35及第2級冷卻臺85。接著，第I級置換器22及第2級置換器52朝向下死點移動。隨此，低壓氦氣通過上述的相反路線，分別冷卻第I級蓄冷器30及第2級蓄冷器60的同時經(jīng)閥6及配管7返回到氣體壓縮機3。之后閥6被關(guān)閉。將以上的動作設(shè)為I循環(huán)，通過重復(fù)上述動作，能夠在第I級冷卻臺35、第2級冷卻臺85中，從分別熱連接的冷卻對象物(未圖示)吸收熱并進行冷卻。其中，在第2級冷卻臺85中，例如需要形成溫度小于30K的超低溫時，作為第2級蓄冷器60的蓄冷材料使用HoCu2等磁性材料。并且，近年來還提出使用將氦氣用作蓄冷器的蓄冷材料的所謂氦冷卻式蓄冷器。在圖3中，用作圖2所示的GM制冷機I的第2級蓄冷器60的、以往的氦冷卻式蓄冷器60A的結(jié)構(gòu)與其周圍的部件一同表示。圖3中，對與圖2相同的部件附加與圖2相同的參考符號。如圖3所示，以往的氦冷卻式蓄冷器60A用作圖2所示的第2級置換器52內(nèi)的第2級蓄冷器。氦冷卻式蓄冷器60A具有多個容器62，這些容器62分別具有細(xì)長的棒狀形狀，并沿蓄冷器60A的縱向(S卩，從第2級缸體51的高溫端53a沿低溫端53b)延伸。各容器62在第2級缸體51的低溫端側(cè)具有孔65。在容器62內(nèi)存在作為蓄冷材料發(fā)揮作用的氦氣68。通常，氦氣與HoCu2等磁性材料相比，在IOK左右的比熱較大，通過將氦氣用作蓄冷材料，能夠更有效地冷卻在蓄冷器60A內(nèi)流通的工作氣體(氦氣)。但是，在這種結(jié)構(gòu)的蓄冷器60A中，通過設(shè)置在容器62的孔65可使還作為工作氣體的氦氣輕松在容器62內(nèi)流入、流出。若頻繁發(fā)生這種氦氣的流入、流出，則在容器62內(nèi)，成為蓄冷材料的氦氣的壓力變動變大。并且，隨此，存在成為蓄冷材料的氦氣的溫度變得不穩(wěn)定，蓄冷器60A很難維持穩(wěn)定的蓄冷性能之類的課題。為了解決上述課題，本發(fā)明的氦冷卻式蓄冷器的特征在于，其具有工作氣體流通的第I區(qū)段和容納作為蓄冷材料的氦氣的第2區(qū)段，所述第2區(qū)段與連接于氦源的蓄冷材料用配管連接。這種蓄冷器中，在第2區(qū)段導(dǎo)入高壓氦氣，以便當(dāng)氦氣的壓力下降時，從蓄冷材料用配管對第2區(qū)段補填下降的氦氣壓力量。因此，本發(fā)明的氦冷卻式蓄冷器中，能夠減少或解決有關(guān)如以往的氦冷卻式蓄冷器60A的、在容器內(nèi)的蓄冷材料(氦氣)的壓力變動 及由此產(chǎn)生的溫度穩(wěn)定性的問題。以下，參考附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。圖4表不本發(fā)明的實施方式的氦冷卻式蓄冷器的一例。如圖4所示，該實施方式的氦冷卻式蓄冷器160例如設(shè)置在上述GM制冷機的第2級置換器52內(nèi)。蓄冷器160包括多個空心管165及相當(dāng)于不存在所述多個空心管165的區(qū)域的空間部175。空心管165通過上下凸緣164進行位置固定。另外，空間部175通過該凸緣164來截斷與空心管165內(nèi)部的連通。在圖4的例子中，空心管165的內(nèi)部相當(dāng)于第I區(qū)段。該空心管165內(nèi)流通如氦氣的工作氣體。另一方面，在圖4的例子中，空間部175相當(dāng)于第2區(qū)段。該空間部175作為蓄冷材料即氦氣的容納部發(fā)揮作用。另外，在蓄冷器160設(shè)置有工作氣體用第I流路161及第2流路162，以便與第I區(qū)段連通。其中，蓄冷器160進一步具有蓄冷材料用配管170，該蓄冷材料用配管170的一端與蓄冷器160的空間部175連接。另外，雖未圖示，但蓄冷材料用配管170的另一端連接于所謂“氦源”。另外，需要注意“氦源”是還包括儲存高壓氦氣和/或液體氦的任何部位的概念。例如，在GM制冷機的蓄冷管中使用蓄冷器時，“氦源”可為對工作氣體進行供給或排出的壓縮機。并且，在脈沖管制冷機的蓄冷管中使用蓄冷器時，“氦源”可為供給或排出工作氣體的壓縮機或者連接于脈沖管的緩沖罐等。在構(gòu)成為如圖4的蓄冷器160中，工作氣體沿主流方向P進入第I流路161并通過各空心管165的內(nèi)部從第2流路162排出?；蛘?，工作氣體向其相反方向移動。另一方面，作為蓄冷材料的氦氣從“氦源”經(jīng)蓄冷材料用配管170導(dǎo)入至空間部175內(nèi)。其中，蓄冷器160的工作開始之后，空間部175內(nèi)的蓄冷材料的壓力立刻變得與氦源的壓力大致相等。之后，若蓄冷器160內(nèi)的溫度因蓄冷器160的工作開始下降，則隨此空間部175內(nèi)的蓄冷材料的壓力下降。但是，若發(fā)生這種壓力下降，則氦氣從“氦源”經(jīng)蓄冷材料用配管170補填到空間部175。因此，空間部175內(nèi)的蓄冷材料即使溫度發(fā)生變動也不會承受太大的壓力變動。因此，工作時，該實施方式的蓄冷器160能夠維持穩(wěn)定的蓄冷性倉泛。另外，圖4的例子中，在蓄冷器160中，第I區(qū)段包括第I流路161、空心管165的內(nèi)部空間及第2流路162，第2區(qū)段包括空間部175。即，工作氣體在空心管165的內(nèi)部流通，蓄冷材料容納于空間部175。但是，在本發(fā)明中，蓄冷器160的結(jié)構(gòu)不限于此。例如，第I區(qū)段與第2區(qū)段也可以與圖4的結(jié)構(gòu)相反。即，也可以將蓄冷器構(gòu)成為蓄冷材料容納于空心管165的內(nèi)部，且工作氣體在空間部175流通。這時，蓄冷材料用配管170理所當(dāng)然連接于空心管165。并且，圖4的例子中，蓄冷器160的內(nèi)部通過空心管165的內(nèi)部及空間部175分割為2個區(qū)段，但蓄冷器也可通過其他方法劃分為2個區(qū)段。例如，也可以通過具有內(nèi)部空間的容器與其周圍的空間部對蓄冷器內(nèi)進行分割。以上說明中，以蓄冷器內(nèi)的蓄冷材料僅由氦氣構(gòu)成的情況為例對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及其效果進行了說明。然而，本發(fā)明的蓄冷器內(nèi)的蓄冷材料可由多個蓄冷材料構(gòu)成。例如，在I個蓄冷器中，可以在高溫側(cè)使用HoCu2-性材料，并在中低溫側(cè)使用氦。另外，可在更低溫 側(cè)將如GdO2S2之類的磁性材料用作第3蓄冷材料。本發(fā)明的氦冷卻式蓄冷器能夠適用于GM制冷機或脈沖管制冷機等各種蓄冷式制冷機中。以下對能夠適用本發(fā)明的氦冷卻式蓄冷器的蓄冷式制冷機的結(jié)構(gòu)進行說明。圖5表示具備本發(fā)明的實施方式的蓄冷器160的GM制冷機100的結(jié)構(gòu)例。GM制冷機100的基本結(jié)構(gòu)與圖2所示的GM制冷機I相同，在此不進行詳細(xì)說明。并且，在GM制冷機100中，對與圖2所示的GM制冷機I相同的部件附加與圖2相同的符號。但是，GM制冷機100中，在第2級置換器52內(nèi)具有本發(fā)明的蓄冷器160。并且，本發(fā)明中，第2級缸體51通過蓄冷材料用配管170與壓縮機3的高壓側(cè)連接。因此，第2級缸體51與第2級置換器52之間的間隙與蓄冷材料用配管170連通。另外，在第2級置換器52設(shè)置小孔179。通過該小孔179連通蓄冷器160內(nèi)的容納蓄冷材料的空間(圖4的空間部175)與所述間隙。另外，在該間隙設(shè)置追加密封件159。通過該追加密封件159避免在蓄冷材料用配管170中流動的蓄冷材料與工作氣體混合。GM制冷機100工作時，若蓄冷器160的溫度下降且蓄冷器160內(nèi)的容納蓄冷材料的空間部175的壓力下降，則從壓縮機3通過蓄冷材料用配管170供給氦氣。因此，如上述，當(dāng)進行工作時，蓄冷器160內(nèi)的蓄冷材料不會輕易受到較大的壓力變動，而能夠維持穩(wěn)定的蓄冷性能。因此，該實施方式的GM制冷機100能夠在第2級冷卻臺85穩(wěn)定地產(chǎn)生寒冷。其中，通常的壓縮機3在內(nèi)部具備壓力釋放用旁通閥。因此，當(dāng)停止GM制冷機100時，蓄冷器160的空間部175及蓄冷材料用配管170內(nèi)成為高壓時，壓縮機3內(nèi)，該旁通閥工作且蓄冷材料從高壓側(cè)流入低壓側(cè)。因此，該實施方式的GM制冷機100中，在蓄冷器160中不特別需要用于釋放高壓蓄冷材料的新的部件。另外，圖5的例子中，蓄冷材料用配管170與壓縮機3的高壓側(cè)連接。但是，蓄冷材料用配管170也可以與壓縮機3的低壓側(cè)連接。圖6表示具備本發(fā)明的實施方式的蓄冷器的脈沖管制冷機的結(jié)構(gòu)例。如圖6所示，該脈沖管制冷機200為2級式脈沖管制冷機。脈沖管制冷機200具備壓縮機212、第I級蓄冷管240及第2級蓄冷管280、第I級脈沖管250及第2脈沖管290、第I配管256及第2配管286、節(jié)流孔260、節(jié)流孔261以及開閉閥Vl 開閉閥V6等。第I級蓄冷管240具有高溫端242及低溫端244，第2級蓄冷管280具有高溫端244 (相當(dāng)于第I級低溫端244)及低溫端284。第I級脈沖管250具有高溫端252及低溫端254，第2級脈沖管290具有高溫端292及低溫端294。第I級脈沖管250及第2級脈沖管290的各個高溫端252、高溫端292及低溫端254、低溫端294上設(shè)置熱交換器。第I級蓄冷管240的低溫端244經(jīng)第I配管256與第I級脈沖管250的低溫端254連接。并且，第2級蓄冷管280的低溫端284經(jīng)第2配管286與第2級脈沖管290的低溫端294連接。壓縮機212的高壓側(cè)(吐出側(cè))的制冷劑用流路在A點向3個方向分支。向這3個方向分別構(gòu)成第I制冷劑供給路Hl 第3制冷劑供給路H3。第I制冷劑供給路Hl構(gòu)成連接壓縮機212的高壓側(cè)、設(shè)置有開閉閥Vl的第I高壓側(cè)配管215A、共同配管220及第I級蓄冷管240的路徑。第2制冷劑供給路H2構(gòu)成連接壓縮機212的高壓側(cè)、設(shè)置有開閉閥V3的第2高壓側(cè)配管225A、設(shè)置有節(jié)流孔260的共同配管230及第I級脈沖管250的路徑。第3制冷劑供給路H3構(gòu)成連接壓縮機212的高壓側(cè)、設(shè)置有開閉閥V5的第3高壓側(cè)配管 235A、設(shè)置有節(jié)流孔261的共同配管299及第2級脈沖管290的路徑。另一方面，壓縮機212的低壓側(cè)(吸入側(cè))的制冷劑用流路分支成第I制冷劑回收路LI 第3制冷劑回收路L3這3個方向。第I制冷劑回收路LI構(gòu)成連接第I級蓄冷管240、共同配管220、設(shè)置有開閉閥V2的第I低壓側(cè)配管215B、B點及壓縮機212的路徑。第2制冷劑回收路L2構(gòu)成連接第I級脈沖管250、設(shè)置有節(jié)流孔260的共同配管230、設(shè)置有開閉閥V4的第2低壓側(cè)配管225B、B點及壓縮機212的路徑。第3制冷劑回收路L3構(gòu)成連接第2級脈沖管290、設(shè)置有節(jié)流孔261的共同配管299、設(shè)置有開閉閥V6的第3低壓側(cè)配管235B、B點及壓縮機212的路徑。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員明確可知，這種結(jié)構(gòu)的脈沖管制冷機200的一般動作原理，因此省略說明該動作原理。在本實施方式的脈沖管制冷機200中，在第2級蓄冷管280設(shè)置具有與圖4所示的蓄冷器160相同的結(jié)構(gòu)的蓄冷器265。并且，蓄冷器265內(nèi)的容納蓄冷材料的空間部通過具有流路阻力275的蓄冷材料用配管270與壓縮機212的高壓側(cè)連接。另外，未必一定需要流路阻力275。就本實施方式而言，脈沖管制冷機200工作時，若蓄冷器265的溫度下降且蓄冷器265內(nèi)的容納蓄冷材料的空間部的壓力下降，則從壓縮機212通過蓄冷材料用配管270供給氦氣。其結(jié)果，如上述，工作時，蓄冷器265內(nèi)的蓄冷材料不會輕易受到較大的壓力變動，而能夠維持穩(wěn)定的蓄冷性能。因此，脈沖管制冷機200中，也能夠在第2級脈沖管290的低溫端294穩(wěn)定地產(chǎn)生寒冷。另外，在圖6的例子中，蓄冷材料用配管270可以在蓄冷器265與壓縮機212之間進一步具有閥等流路阻力275。這時，制冷機工作時，能夠控制供給于蓄冷器265的容納蓄冷材料的空間的氦氣的流量。并且，圖6的例子中，蓄冷材料用配管270與壓縮機211的高壓側(cè)連接。但是，蓄冷材料用配管270也可以與壓縮機211的低壓側(cè)連接。圖7表示具備本發(fā)明的實施方式的蓄冷器的脈沖管制冷機的另一結(jié)構(gòu)例。圖7所示的脈沖管制冷機300具有基本上與圖6所示的脈沖管制冷機200大致相同的結(jié)構(gòu)。在圖7中，對與圖6相同的部件附加與圖6相同的參考符號。該實施方式的脈沖管制冷機300具有緩沖罐366，該緩沖罐366通過具有節(jié)流孔364的配管362與第I級脈沖管250的高溫端252連接。并且，在該脈沖管制冷機300中，具有與圖4所示的蓄冷器160相同的結(jié)構(gòu)的蓄冷器265通過蓄冷材料用配管370與緩沖罐366連接而不與壓縮機212連接。就本實施方式而言，脈沖管制冷機300工作時，若蓄冷器265的溫度下降且蓄冷器265內(nèi)的容納蓄冷材料的空間部的壓力下降，則從緩沖罐366通過蓄冷材料用配管370將氦氣供給至容納蓄冷材料的空間部。其結(jié)果，如上述，在工作時，蓄冷管265內(nèi)的蓄冷材料不會輕易受到較大的壓力變動，而能夠維持穩(wěn)定的蓄冷性能。因此，在脈沖管制冷機300中，也能夠在第2級脈沖管290的低溫端294穩(wěn)定地產(chǎn)生寒冷。圖8表示具備本發(fā)明的實施方式的蓄冷器的脈沖管制冷機的另一結(jié)構(gòu)例。圖8所示的脈沖管制冷機400具有基本上與圖6所示的脈沖管制冷機200大致相同的結(jié)構(gòu)。在圖 8中，對與圖6相同的部件附加與圖6相同的參考符號。本實施方式的脈沖管制冷機400中，設(shè)置于第2級蓄冷管280的蓄冷器265內(nèi)的第2區(qū)段(蓄冷材料的容納空間)通過蓄冷材料用配管470與壓縮機212的高壓側(cè)連接。蓄冷材料用配管470具有部分470A、部分470B及部分470C。蓄冷材料用配管470的部分470A與壓縮機212的高壓側(cè)連接。例如，圖8的例子中，部分470A在C點與第2高壓側(cè)配管225A連接。并且，蓄冷材料用配管470的部分470B配置在第I級蓄冷管240周圍。另外，蓄冷材料用配管470的部分470C與第2級蓄冷管280的蓄冷器265連接。就這種結(jié)構(gòu)而言，制冷機工作時，若蓄冷器265的溫度下降且蓄冷器265內(nèi)的容納蓄冷材料的空間部的壓力下降，則氦氣通過壓縮機212 第2高壓側(cè)配管225A 蓄冷材料用配管470的部分470C而流動。并且，該氦氣通過蓄冷材料用配管470的部分470B時被第I級蓄冷管240預(yù)冷。因此，成為預(yù)先冷卻后的氦氣通過蓄冷材料用配管470的部分470C導(dǎo)入第2級蓄冷管280的蓄冷器265中。因此，該結(jié)構(gòu)中能夠更有效地抑制有可能因蓄冷氣體導(dǎo)入于蓄冷器265內(nèi)而產(chǎn)生的溫度上升。以上，對本發(fā)明的實施方式進行了詳細(xì)說明，但本發(fā)明不限定于上述實施方式，而能夠根據(jù)技術(shù)方案所記載的內(nèi)容，對上述實施方式加以各種變形、改良及替換。本國際申請主張基于2010年3月19日申請的日本專利申請2010-065037號的優(yōu)先權(quán)，日本專利申請2010-065037號的全部內(nèi)容援用于本國際申請中。
權(quán)利要求
1.一種氦冷卻式蓄冷器，其對工作氣體的寒冷進行蓄冷，其特征在于， 該蓄冷器具有工作氣體流通的第I區(qū)段和容納作為蓄冷材料的氦氣的第2區(qū)段， 所述第2區(qū)段與連接于氦源的蓄冷材料用配管連接。
2.如權(quán)利要求I所述的蓄冷器，其特征在于， 所述第I區(qū)段或所述第2區(qū)段由多個空心管的內(nèi)空間形成。
3.如權(quán)利要求2所述的蓄冷器，其特征在于， 所述多個空心管配設(shè)成從所述蓄冷器的高溫端延伸至低溫端。
4.如權(quán)利要求I所述的蓄冷器，其特征在于， 導(dǎo)入到所述蓄冷材料用配管的所述蓄冷材料為預(yù)先冷卻后的氦氣。
5.一種GM式制冷機，其具備經(jīng)蓄冷器將工作氣體供給于膨脹室，并經(jīng)所述蓄冷器將所述工作氣體從膨脹室排出的壓縮機，其特征在于， 所述蓄冷器由權(quán)利要求I所述的蓄冷器構(gòu)成，所述氦源由所述壓縮機構(gòu)成。
6.一種脈沖管制冷機，其具備經(jīng)蓄冷管將工作氣體供給于脈沖管，并經(jīng)所述蓄冷管將所述工作氣體從脈沖管排出的壓縮機，其特征在于， 在所述蓄冷管中設(shè)置權(quán)利要求I所述的蓄冷器，所述氦源由所述壓縮機構(gòu)成。
7.—種脈沖管制冷機，其具備經(jīng)蓄冷管將工作氣體供給于脈沖管，并經(jīng)所述蓄冷管將所述工作氣體從脈沖管排出的壓縮機及連接于所述脈沖管的緩沖罐，其特征在于， 在所述蓄冷管中設(shè)置權(quán)利要求I所述的蓄冷器，所述氦源由所述緩沖罐構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求6所述的脈沖管制冷機，其特征在于， 所述脈沖管制冷機為具有高溫側(cè)第I級蓄冷管及低溫側(cè)第2級蓄冷管的2級式， 所述蓄冷器設(shè)置在所述第2級蓄冷管內(nèi)。
9.如權(quán)利要求8所述的脈沖管制冷機，其特征在于， 導(dǎo)入到所述蓄冷材料用配管的所述蓄冷材料為通過所述第I級蓄冷管預(yù)先冷卻后的氦氣。
全文摘要
本發(fā)明提供一種氦冷卻式蓄冷器、GM制冷機及脈沖管制冷機，其對工作氣體的寒冷進行蓄冷，其特征在于，其具有工作氣體流通的第1區(qū)段和容納作為蓄冷材料的氦氣的第2區(qū)段，所述第2區(qū)段與連接于氦源的蓄冷材料用配管連接。
文檔編號F25B9/00GK102803867SQ20118001478
公開日2012年11月28日 申請日期2011年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月19日
發(fā)明者許名堯 申請人:住友重機械工業(yè)株式會社