蓄冷器及蓄冷器式制冷機(jī)的制作方法
【專利說明】蓄冷器及蓄冷器式制冷機(jī)
[0001]本申請主張基于2014年I月31日申請的日本專利申請第2014-017385號的優(yōu)先權(quán)。該日本申請的全部內(nèi)容通過參考援用于本說明書中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種蓄冷器及具備該蓄冷器的蓄冷器式制冷機(jī)，該蓄冷器積蓄從壓縮裝置供給的高壓制冷劑氣體通過西蒙膨脹而產(chǎn)生的寒冷。
【背景技術(shù)】
[0003]作為蓄冷器式制冷機(jī)，例如有專利文獻(xiàn)I中記載的制冷機(jī)。置換器式的蓄冷器式制冷機(jī)中，使置換器在缸體內(nèi)部往復(fù)運(yùn)動的同時使膨脹空間內(nèi)的制冷劑氣體膨脹，從而產(chǎn)生寒冷。并且，脈沖管式蓄冷器式制冷機(jī)中，使脈沖管內(nèi)的氣體活塞往復(fù)運(yùn)動的同時使膨脹空間內(nèi)的制冷劑氣體膨脹，從而產(chǎn)生寒冷。在膨脹空間內(nèi)產(chǎn)生的制冷劑氣體的寒冷由蓄冷器積蓄的同時傳遞到冷卻臺而達(dá)到所希望的超低溫，從而對連接于冷卻臺的冷卻對象進(jìn)行冷卻。另外，作為制冷劑氣體，例如使用氦氣。
[0004]蓄冷器中使用蓄冷材料。由銅等非磁性材料構(gòu)成的蓄冷材料在例如1K以下的超低溫區(qū)域中，比作為制冷劑氣體的氦氣的比熱小。因此，在超低溫區(qū)域中的蓄冷器中使用由在該溫度區(qū)域中比熱較大的磁性材料構(gòu)成的蓄冷材料。
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本特開2008-224161號公報
[0006]通常，由磁性材料構(gòu)成的蓄冷材料的成本比由非磁性材料構(gòu)成的蓄冷材料高。因此，從降低蓄冷器及具備該蓄冷器的蓄冷器式制冷機(jī)的成本的角度考慮，希望在維持制冷性能的同時減少由磁性材料構(gòu)成的蓄冷材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種維持蓄冷器式制冷機(jī)的制冷性能的同時抑制蓄冷材料的使用量的技術(shù)。
[0008]為了解決上述課題，本發(fā)明的一種實(shí)施方式的蓄冷器為積蓄由制冷劑氣體的膨脹而產(chǎn)生的寒冷的蓄冷器，其具備:由非磁性材料構(gòu)成的蓄冷材料、由磁性材料構(gòu)成的蓄冷材料及容器，該容器具有高溫端和低溫端，且在高溫端側(cè)容納由非磁性材料構(gòu)成的蓄冷材料，并且在低溫端側(cè)容納由磁性材料構(gòu)成的蓄冷材料。所述容器還容納插入部件，該插入部件將流過容納由磁性材料構(gòu)成的蓄冷材料的區(qū)域的制冷劑氣體的流路面積改變?yōu)榈蜏囟藗?cè)的流路面積比高溫端側(cè)的流路面積窄。
[0009]根據(jù)本發(fā)明，能夠維持蓄冷器式制冷機(jī)的制冷性能的同時抑制蓄冷材料的使用量。
【附圖說明】
[0010]圖1是表示實(shí)施方式所涉及的蓄冷器式制冷機(jī)的一例的示意圖。
[0011]圖2是表示實(shí)施方式所涉及的第2蓄冷器的溫度特性曲線的一例的圖。
[0012]圖3是用于說明第2蓄冷器中的制冷劑氣體的質(zhì)量分布的圖。
[0013]圖4(a)-圖4(d)是表示實(shí)施方式所涉及的第2蓄冷器所容納的插入部件的示意圖。
[0014]圖5(a)-圖5(b)是表示實(shí)施方式所涉及的第2蓄冷器所容納的由多個部件構(gòu)成的插入部件的示意圖。
[0015]圖6是表示脈沖管型的蓄冷器式制冷機(jī)的示意圖。
[0016]圖中:1_蓄冷器式制冷機(jī)，Cl-第I間隙，Pl-第I連接點(diǎn)，Vl-蓄冷器供給閥，2-第I置換器，C2-第2間隙，P2-第2連接點(diǎn)，V2-蓄冷器回流閥，3-第2置換器，P3-第3連接點(diǎn)，V3-第I供給閥，4-銷，V4-第I回流閥，5-連接器，V5-第2供給閥，6-銷，V6-第2回流閥，7-第I缸體，V7-流量控制閥，8-第2缸體，V8-流量控制閥，9-第I蓄冷器，10、11-整流器，12-室溫室，13-第I開口，14-壓縮機(jī)，15-供給閥，16-回流閥，17-密封件，18-第I膨脹空間，19-第2開口，20-第I冷卻臺，21、22_整流器，24-高溫側(cè)區(qū)域，25-低溫側(cè)區(qū)域，26-第2膨脹空間，27-第3開口，28-第2冷卻臺，29、30-蓋部，31、32-壓入銷，34-第2蓄冷器，35-插入部件，36-薄壁管，101-蓄冷器式制冷機(jī)，102-第I蓄冷器，103-第2蓄冷器，104-第I脈沖管，105-第2脈沖管，107-壓縮機(jī)，108、109-分支管，110-第I供排氣共同配管，111-第2供排氣共同配管，112-第3供排氣共同配管，113-第I整流換熱器，114-第2整流換熱器，115-第3整流換熱器，116-第4整流換熱器，117-冷卻臺，118-第I低溫端連結(jié)管，119-第2低溫端連結(jié)管，124-高溫側(cè)區(qū)域，125-低溫側(cè)區(qū)域。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下，參考附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0018]在說明本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的蓄冷器之前，對使用實(shí)施方式所涉及的蓄冷器的蓄冷器式制冷機(jī)進(jìn)行說明。
[0019]圖1是表示實(shí)施方式所涉及的蓄冷器式制冷機(jī)I的一例的示意圖。實(shí)施方式所涉及的蓄冷器式制冷機(jī)I為例如將氦氣用作制冷劑氣體的吉福德-麥克馬洪(GM)式的超低溫制冷機(jī)。如圖1所示，蓄冷器式制冷機(jī)I具備第I置換器2及與第I置換器2在長邊方向上連結(jié)的第2置換器3。第I置換器2和第2置換器3例如經(jīng)由銷4、連接器5、銷6連接。
[0020]第I缸體7和第2缸體8形成為一體，分別具備高溫端和低溫端。第I缸體7的低溫端和第2缸體8的高溫端在第I缸體7的底部連接。第2缸體8以與第I缸體7在同一軸向上延伸的方式形成，且直徑小于第I缸體7的直徑的圓筒部件。第I缸體7為將第I置換器2以能夠在長邊方向上往復(fù)移動的方式容納的容器。此外，第2缸體8為將第2置換器3以能夠在長邊方向上往復(fù)移動的方式容納的容器。
[0021]考慮到強(qiáng)度、導(dǎo)熱系數(shù)、氦隔離能力等，第I缸體7、第2缸體8例如使用不銹鋼。第2置換器3的外周部為由不銹鋼等金屬制成的筒。在第2置換器3的外周面上可形成氟化乙烯樹脂等耐磨性樹脂的保護(hù)膜。
[0022]在第I缸體7的高溫端設(shè)有往復(fù)驅(qū)動第I置換器2及第2置換器3的止轉(zhuǎn)棒軛機(jī)構(gòu)(未圖示)。第I置換器2、第2置換器3分別沿著第I缸體7、第2缸體8往復(fù)移動。第I置換器2及第2置換器3分別具備高溫端和低溫端。
[0023]第I置換器2具有圓筒狀的外周面，在第I置換器2的內(nèi)部填充有第I蓄冷材料。第I置換器2的內(nèi)部容積作為第I蓄冷器9發(fā)揮作用。在第I蓄冷器9的上部設(shè)有整流器10，在下部設(shè)有整流器11。在第I置換器2的高溫端形成有使制冷劑氣體從室溫室12流向第I置換器2的第I開口 13。
[0024]室溫室12為由第I缸體7和第I置換器2的高溫端形成的空間。室溫室12的容積隨著第I置換器2的往復(fù)移動發(fā)生變化。在室溫室12上連接有將由壓縮機(jī)14、供給閥15、回流閥16構(gòu)成的吸排氣系統(tǒng)相互連接的配管中的供排氣共同配管。并且，在第I置換器2的偏靠高溫端的部分與第I缸體7之間安裝有密封件17。
[0025]在第I置換器2的低溫端形成有將制冷劑氣體經(jīng)由第I間隙Cl導(dǎo)入到第I膨脹空間18的第2開口 19。第I膨脹空間18為由第I缸體7和第I置換器2形成的空間。第I膨脹空間18的容積隨著第I置換器2的往復(fù)移動發(fā)生變化。在第I缸體7的外周中與第I膨脹空間18相對應(yīng)的位置配置有與未圖示的冷卻對象物熱連接的第I冷卻臺20。第I冷卻臺20被流過第I間隙Cl的制冷劑氣體冷卻。
[0026]第2置換器3具有圓筒狀的外周面。第2置換器3的內(nèi)部被上端的整流器21、下端的整流器22、位于上下中間的分隔件23在軸向上分為兩級。在第2置換器3的內(nèi)部容積中的比分隔件23更靠高溫側(cè)的高溫側(cè)區(qū)域24填充有例如由鉛或鉍等非磁性材料制成的第2蓄冷材料。在分隔件23的低溫(下級)側(cè)的低溫側(cè)區(qū)域25填充有與高溫側(cè)區(qū)域24不同的蓄冷材料，例如由HoCu2等磁性材料制成的第3蓄冷材料。鉛或秘、HoCu 2等形成為球狀，多個球狀形成物聚集而構(gòu)成蓄冷材料。分隔件23防止高溫側(cè)區(qū)域24的蓄冷材料與低溫側(cè)區(qū)域25的蓄冷材料混合。該第2置換器3的內(nèi)部容積即高溫側(cè)區(qū)域24和低溫側(cè)區(qū)域25作為第2蓄冷器34發(fā)揮作用。第I膨脹空間18和第2置換器3的高溫端由連接器5周圍的連通路連通。制冷劑氣體經(jīng)由該連通路從第I膨脹空間18流向第2蓄冷器34。
[0027]在第2置換器3的低溫端形成有用于使制冷劑氣體經(jīng)由第2間隙C2流向第2膨脹空間26的第3開口