专利名称：蓄冷器、gm制冷机及脉冲管制冷机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种蓄冷器，尤其涉及一种能够在蓄冷式制冷机中使用的蓄冷器。
背景技术：
吉福德-麦克马洪式(GM)制冷机及脉冲管制冷机等蓄冷式制冷机能够产生从100K左右的低温至4K (开尔文)的超低温的范围的寒冷，能够在超导磁铁或检测器等的冷却、低温泵等中使用。
例如，GM制冷机中，如由压缩机压缩的氦气之类的工作气体引导至蓄冷器，并由蓄冷器内的蓄冷材料进行预先冷却。另外，工作气体在膨胀室内产生相当于膨胀做功的寒冷之后，再次通过蓄冷器返回至压缩机。此时，工作气体为了紧接着被引导的工作气体，冷却蓄冷器内的蓄冷材料的同时通过蓄冷器。以该行程设为I循环，从而周期性产生寒冷。在这种蓄冷式制冷机中，需要产生温度小于30K的超低温时，作为如前述的蓄冷器的蓄冷材料使用HoCu2等磁性材料。并且，近年来，正在研究作为蓄冷器的蓄冷材料使用氦气(这种蓄冷器也称作氦冷却式蓄冷器)。例如，专利文献I中示出有作为蓄冷器的蓄冷材料使用内部填充有氦气的多个热传导性气囊的内容。图I中示出各温度的氦气与HoCu2磁性材料的比热的变化。如从该附图可知，在约IOK左右的超低温区间中，压力为I. 5MPa左右的氦气的比热高于HoC U2磁性材料的比热。因此，在这种温度区间通过使用氦气而代替HoCu2磁性材料，从而能够更有效地进行热交换。专利文献专利文献I :美国专利申请公开第2006/0201163号说明书在通常的氦冷却式蓄冷器中作为蓄冷材料使用氦气。然而，如从图I可知，氦气的比热相对于温度发生变化。例如，若将氦气的压力假设为I. 5MPa，则随着氦气的温度远离可获得比热的峰值的约9K附近，氦气的比热下降。其意味当氦气的温度脱离预定范围时，蓄冷器的蓄冷性能较大幅度下降。因此，要求不易受到蓄冷材料的比热的温度变化的影响，且能够始终维持稳定的蓄冷性能的氦冷却式蓄冷器。
发明内容
本发明是鉴于上述背景而完成的，本发明的目的在于提供一种与以往的氦冷却式蓄冷器相比，能够更稳定地维持蓄冷性能的氦冷却式蓄冷器。另一目的在于提供一种具有这种蓄冷器的制冷机。本发明提供一种氦冷却式蓄冷器，其蓄冷工作气体的寒冷，其特征在于，沿着所述工作气体流通的温度梯度方向具有至少2个容纳有作为蓄冷材料的氦气的容纳空间，
第I容纳空间配置在高温侧区域，该蓄冷器工作时，容纳压力为Pl的蓄冷材料，第2容纳空间配置在低温侧区域，该蓄冷器工作时，容纳压力为P2的蓄冷材料，压力Pl大于压力P2，容纳在所述第I容纳空间中的蓄冷材料的压力为P2时，与蓄冷材料的压力为Pl时相比，蓄冷材料的比热减小，容纳在所述第2容纳空间中的蓄冷材料的压力为Pl时，与蓄冷材料的压力为P2时相比，蓄冷材料的比热减小。在此，在基于本发明的蓄冷器中，可以为如下，该蓄冷器工作时，所述第I容纳空间在温度Ta 温度Tb (Ta < Tb)的范围内，该蓄冷器工作时，所述第2容纳空间在温度Tc 温度Td (Tc < Td)的范围内， 在温度Td 温度Ta的范围内，所述蓄冷材料的压力为Pl时的比热的温度变化曲线与所述蓄冷材料的压力为P2时的比热的温度变化曲线交叉。另外，在基于本发明的蓄冷器中，可以满足温度Td =温度Ta。另外，基于本发明的蓄冷器可以为如下，进一步具有容纳作为蓄冷材料的氦气的第3容纳空间，该第3容纳空间配置在所述第I容纳空间与所述第2容纳空间之间的温度区域，容纳压力为P3的所述蓄冷材料，压力P3小于压力Pl且大于压力P2,容纳在所述第3容纳空间的蓄冷材料的压力为Pl或P2时，与蓄冷材料的压力为P3时相比，蓄冷材料的比热减小。并且，在基于本发明的蓄冷器中，可以为如下，该蓄冷器工作时，所述第I容纳空间在温度Ta 温度Tb (Ta < Tb)的范围内，该蓄冷器工作时，所述第2容纳空间在温度Tc 温度Td (Tc < Td)的范围内，该蓄冷器工作时，所述第3容纳空间在温度Te 温度Tf (TE < Tf)的范围内，在温度Te 温度Tf的范围内，所述蓄冷材料的压力为Pl时的比热的温度变化曲线与所述蓄冷材料的压力为P2时的比热的温度变化曲线交叉。并且，基于本发明的蓄冷器中，可以为如下，在温度Tf 温度Ta的范围内，所述蓄冷材料的压力为Pl时的比热的温度变化曲线与所述蓄冷材料的压力为P3时的比热的温度变化曲线交叉。并且，基于本发明的蓄冷器中，可以为如下，在温度Td 温度TeW范围内，所述蓄冷材料的压力为P2时的比热的温度变化曲线与所述蓄冷材料的压力为P3时的比热的温度变化曲线交叉。并且，在基于本发明的蓄冷器中，可以满足温度Te =温度Td和/或温度Ta =温度Tf。并且，在基于本发明的蓄冷器中，可以为如下，所述第I容纳空间配置在6K以上的温度区域，和/或所述第2容纳空间配置在IOK以下的温度区域。并且，在基于本发明的蓄冷器中，可以为如下，所述压力Pl为O. SMPa以上且3. 5MPa 以下，所述压力P2为0. IMPa以上且2. 2MPa以下。并且，在基于本发明的蓄冷器中，所述第I容纳空间和/或所述第2容纳空间可以容纳内部填充有氦气的多个气囊。或者，在基于本发明的蓄 冷器中，所述第I容纳空间和/或所述第2容纳空间可以形成在多个空心管的内部或者外部。并且，在基于本发明的蓄冷器中，可以为如下，所述第I容纳空间连接于第I氦源，和/或所述第2容纳空间连接于第2氦源。并且，本发明提供一种GM式制冷机，其具备经蓄冷器将工作气体供给于膨胀室，并经所述蓄冷器将所述工作气体从膨胀室排出的压缩机，其特征在于，所述蓄冷器为上述中的任一个蓄冷器。并且，本发明提供一种GM式制冷机，其具备经蓄冷器将工作气体供给于膨胀室，并经所述蓄冷器将所述工作气体从膨胀室排出的压缩机，其特征在于，所述蓄冷器为具有上述特征的蓄冷器，所述第I容纳空间连接于第I氦源，和/或所述第2容纳空间连接于第2氦源，所述第I氦源和/或第2氦源为所述压缩机。另外，本发明提供一种脉冲管制冷机，其具备经蓄冷管将工作气体供给于脉冲管，并经所述蓄冷管将所述工作气体从脉冲管排出的压缩机，其特征在于，所述蓄冷管具有蓄冷器，该蓄冷器为上述中的任一个蓄冷器。并且，本发明提供一种脉冲管制冷机，其具备经蓄冷管将工作气体供给于脉冲管并经所述蓄冷管将所述工作气体从脉冲管排出的压缩机及连接于所述脉冲管的缓冲罐，其特征在于，所述蓄冷器为具有上述特征的蓄冷器，所述第I容纳空间连接于第I氦源，和/或所述第2容纳空间连接于第2氦源，所述第I氦源为所述压缩机或所述缓冲罐，和/或所述第2氦源为所述压缩机或所述缓冲罐。发明效果本发明能够提供一种与以往的氦冷却式蓄冷器相比，能够更稳定地维持蓄冷性能的氦冷却式蓄冷器。并且，能够提供一种具有这种蓄冷器的制冷机。
图I是表示氦气和HoCu2磁性材料的比热在各温度下的变化的图表。图2是概略表示一般GM制冷机的结构的图。图3是概略表示以往的氦冷却式蓄冷器的一例的图。图4是一并表示各温度下的各压力的氦气的比热变化与HoCu2磁性材料的比热的变化的图表。
图5是概略表不基于本发明的氦冷却式蓄冷器的一例的截面图。图6是用于说明在基于本发明的蓄冷器中确定蓄冷材料的压力时的概念的图。
图7是用于说明在基于本发明的蓄冷器中确定蓄冷材料的压力时的概念的图。图8是用于说明在基于本发明的蓄冷器中确定蓄冷材料的压力时的概念的图。图9是概略表示基于本发明的氦冷却式蓄冷器的另一例子的截面图。图10是用于说明在蓄冷器200中确定蓄冷材料的压力时的概念的图。图11是概略表示基于本发明的氦冷却式蓄冷器的另一其他例的截面图。图12是概略表示基于本发明的氦冷却式蓄冷器的另一其他例的截面图。图13是概略表示基于本发明的氦冷却式蓄冷器的另一其他例的截面图。图14是概略表示基于本发明的氦冷却式蓄冷器的另一其他例的截面图。图15是概略表示具有基于本发明的蓄冷器的脉冲管制冷机的一结构例的图。图16是概略表示具有基于本发明的蓄冷器的脉冲管制冷机的另一结构例的图。图17是概略表示具有基于本发明的蓄冷器的脉冲管制冷机的另一其他结构例的图。图18是概略表示具有基于本发明的蓄冷器的脉冲管制冷机的另一其他结构例的图。图19是概略表示具有基于本发明的蓄冷器的GM制冷机的一结构例的图。
具体实施例方式以下，参考附图对本发明进行说明。首先，为了更明确了解本发明，对具有氦冷却式蓄冷器的一般蓄冷式制冷机的结构进行简单说明。图2中作为蓄冷式制冷机的一例示出GM (吉福德-麦克马洪)制冷机的概要结构图。GM制冷机I具有气体压缩机3和作为制冷机发挥作用的2级式冷头10。冷头10具有第I级冷却部15和第2级冷却部50，这些冷却部以与凸缘12同轴的方式连结。第I级冷却部15具有空心状第I级缸体20、在该第I级缸体20内设置成能够向轴向往返运动的第I级置换器22、填充在第I级置换器22内的第I级蓄冷器30、设置在第I级缸体20的低温端23b侧的内部且容积根据第I级置换器22的往返运动而发生变化的第I级膨胀室31及设置在第I级缸体20的低温端23b附近的第I级冷却台35。第I级缸体20的内壁与第I级置换器22的外壁之间设置有第I级密封件39。在第I级缸体20的高温端23a上为了使氦气相对于第I级蓄冷器30流出流入而设置多个第I级高温侧流通路40-1。并且，在第I级缸体20的低温端23b上为了使氦气向第I级蓄冷器30及第I级膨胀室31流出流入而设置多个第I级低温侧流通路40-2。第2级冷却部50具有与第I级冷却部15大致相同的结构，且具有空心状第2级缸体51、在第2级缸体51内设置成能够向轴向往返运动的第2级置换器52、填充在第2级置换器52内的第2级蓄冷器60、设置在第2级缸体51的低温端53b的内部且容积根据第2级置换器52的往返运动发生变化的第2级膨胀室55、以及设置在第2级缸体51的低温端53b附近的第2级冷却台85。第2级缸体51的内壁与第2级置换器52的外壁之间设置有第2级密封件59。在第2级缸体51的高温端53a上为了使氦气相对于第I级蓄冷器30流出流入而设置有第2级高温侧流通路40-3。并且，在第2级缸体51的低温端53b上为了使氦气向第2级膨胀室55流出流入而设置有多个第2级低温侧流通路54-2。在GM制冷机I中，来自气体压缩机3的高压氦气经阀5及配管7供给于第I级冷却部15，并且，低压氦气从第I级冷却部15经配管7及阀6排气至气体压缩机3。第I级置换器22及第2级置换器52通过驱动马达8往返运动。并且，与此联动，进行阀5及阀6的开闭并控制氦气的吸排气时间。第I级缸体20的高温端23a例如设定为室温，低温端23b例如设定为20K 40K。第2级缸体51的高温端53a例如设定为20K 40K，低温端53b例如设定为4K。接着，对这种结构的GM制冷机I的动作进行简单说明。 首先，在阀5为关闭，阀6为关闭的状态下，第I级置换器22及第2级置换器52分别处于第I级缸体20及第2级缸体51内的下死点。在此，若将阀5设为开启状态，排气阀6设为关闭状态，则高压氦气从气体压缩机3流入第I级冷却部15。高压氦气从第I级高温侧流通路40-1流入第I级蓄冷器30，通过第I级蓄冷器30的蓄冷材料冷却至预定温度。被冷却的氦气从第I级低温侧流通路40-2流入第I级膨胀室31。流入第I级膨胀室31的高压氦气的一部分从第2级高温侧流通路40-3流入第2级蓄冷器60。该氦气通过第2级蓄冷器60的蓄冷材料冷却至更低的预定温度，并从第2级低温侧流通路54-2流入第2级膨胀室55。其结果，第I级膨胀室31及第2级膨胀室55内成为高压状态。接着，随着第I级置换器22及第2级置换器52向上死点移动且关闭阀5。并且，阀6被开启。由此，第I级膨胀室31及第2级膨胀室55内的氦气从高压状态成为低压状态，体积膨胀并在第I级膨胀室31及第2级膨胀室55产生寒冷。并且，由此，分别冷却第I级冷却台35及第2级冷却台85。接着，第I级置换器22及第2级置换器52朝向下死点移动。随此，低压氦气通过上述的相反路线，分别冷却第I级蓄冷器30及第2级蓄冷器60的同时经阀6及配管7返回到气体压缩机3。之后阀6被关闭。将以上的动作设为I循环，能够通过重复上述动作，在第I级冷却台35、第2级冷却台85中，从分别热连接的冷却对象物(未图示)吸收热并冷却。其中，在第2级冷却台85中，例如需要形成温度小于30K的超低温时，作为第2级蓄冷器60的蓄冷材料使用HoCu2等磁性材料。并且，近年来还提出使用将氦气用作蓄冷器的蓄冷材料的所谓氦冷却式蓄冷器。图3中示出用作如图2所示的GM制冷机I的第2级蓄冷器60的、以往的氦冷却式蓄冷器60A的结构。如图3所示，以往的氦冷却式蓄冷器60A例如用作图2中示出的第2级置换器52内的第2级蓄冷器。氦冷却式蓄冷器60A具有第I工作气体流路68及第2工作气体流路69。第I工作气体流路68连接于GM制冷机I的第I级膨胀室31侧。第2工作气体流路69连接于GM制冷机I的第2级膨胀室55侧。
氦冷却式蓄冷器60A具有多个金属制气囊62，这些气囊62具有大致球状形态。各气囊62中填充有作为蓄冷材料的氦气。并且，不存在气囊62的区域构成工作气体流通的空间65。如图I所示，一般氦气与HoCu2等磁性材料相比，在IOK左右时的比热较大。因此，通过将氦气用作蓄冷材料，能够更有效地冷却在蓄冷器60A内的空间65流通的工作气体(氦气)。但是，从图I可知，氦气的比热根据温度发生变化，因此将氦气用作蓄冷材料时，存在根据氦气的温度变化导致蓄冷器的蓄冷性能发生变化之类的问题。这意味着例如即使蓄冷材料位于某一温度区间时，蓄冷器发挥良好的蓄冷性能，在蓄冷材料的温度发生变化，蓄冷材料向其他温度区间移动时，有可能无法得到适于蓄冷器的蓄冷性能。尤其，通常蓄冷器沿着工作气体的主流方向(图3的上下方向)具有温度梯度。然而，若存在这种温度梯度，则蓄冷材料的比热以及蓄冷性能沿着温度梯度方向发生大幅变 化，因此，发生蓄冷器的平均的蓄冷性能下降之类的问题。与此相对，基于本发明的氦冷却式蓄冷器具有如下特征，其沿着工作气体流通的温度梯度方向具有至少2个容纳有作为蓄冷材料的氦气的容纳空间，第I容纳空间配置在高温侧区域，该蓄冷器工作时，容纳压力为Pl的蓄冷材料，第2容纳空间配置在低温侧区域，该蓄冷器工作时，容纳压力为P2的蓄冷材料，压力Pl大于压力P2，容纳在所述第I容纳空间的蓄冷材料的压力为P2时，与蓄冷材料的压力为Pl时相比，蓄冷材料的比热减小，及容纳在所述第2容纳空间的蓄冷材料的压力为Pl时，与蓄冷材料的压力为P2时相比，蓄冷材料的比热减小。图4中比较示出各压力下的氦气的比热的温度变化与HoCu2磁性材料的比热。从图中可知,氦气的比热的温度变化动作随氦气的压力变化。例如，当氦气的压力为O. 4MPa时，比热的峰值在约5K的温度下产生。另一方面，随着氦气的压力增加为O. 8MPa、I. 5MPa及2. 2MPa，比热的峰值温度分别变化为约7K、9K及10Κ。另外，在附图中，得到最大比热的氦气的压力随温度变化为如下(i)温度为约6K以下的区域中为约O. 4MPa ；(ii)温度为约6K 约8K的区域中为约O. 8MPa ；(iii)温度为约8K 约9· 5K的区域中为I. 5MPa ；(iv)温度为约9. 5K以上的区域中为2. 2MPa，因此，本发明中，在蓄冷器的各温度区域部位中，使设置的蓄冷材料的压力发生变化，在各个部位配置具有较高比热的压力的氦气来构成蓄冷器。由此，能够一定程度抑制蓄冷材料的比热随温度变化且因温度无法得到良好的蓄冷性能之类的问题。并且，其结果，能够得到不受蓄冷材料的温度的影响而能够维持整体上稳定的蓄冷性能的蓄冷器。以下，对本发明进行详细说明。(第I结构)图5中概略示出基于本发明的氦冷却式蓄冷器的一例。
如图5所示，作为一例，基于本发明的氦冷却式蓄冷器100设置在前述的GM制冷机的第2级置换器52内。基于本发明的蓄冷器100具有第I工作气体流路168和第2工作气体流路169。蓄冷器100在其内部具备第I容器165A和第2容器165B及相当于不存在这些容器165A、容器165B的区域的空间部175。在空间部175中流通通过第I工作气体流路168及第2工作气体流路169的工作气体。但是，空间部175与第I容器165A及第2容器165B的内部的连通被遮断。因此，工作气体未进入第I容器165A及第2容器165B的内部。第I容器165A设置在蓄冷器100的高温侧110 (图5的例子中，在蓄冷器100的上侧)，第2容器165B设置在蓄冷器100的低温侧120 (图5的例子中，在蓄冷器100的下侧)。 第I容器165A的内部容纳有蓄冷材料(氦气)170A。第2容器165B的内部容纳有蓄冷材料(氦气)170B。第I容器165A内的氦气170A的压力为P1，第2容器165B内的氦气170B的压力为P2，满足Pl > P2。另外，通常，压力Pl及P2不是单一的值，各自在第I容器165A及第2容器165B的温度幅度的范围内发生变化。即，压力Pl及P2为具有一定范围幅度的值。因此，需要注意压力Pl > P2是指压力P2的最小值小于压力Pl的最小值。其中，蓄冷材料170A的压力Pl及蓄冷材料170B的压力P2在容纳有这些蓄冷材料的容器165A、容器165B所暴露在的温度区间中从使氦气的比热变大的范围选定。以下，参考图6对该构思进行详细说明。图6中简单示出确定蓄冷材料170A、蓄冷材料170B的压力P1、压力P2时需考虑的概念。在图6中，横轴为温度(单位K)，纵轴为蓄冷材料的比热(单位J/cc K)。首先考虑第I容器165A在蓄冷器100内配置在如成为温度区间Tl的部位的情况。其中，温度区间Tl具有最低温度Ta及最高温度Tb。此时，在温度区间Tl中，第I容器165内的蓄冷材料170A的压力Pl从使比热成为最大的氦气压力中选定。其中，温度区间Tl越扩大作为压力Pl选定的氦气压力的选择范围越扩大。即，“使比热成为最大的氦气压力”之类的用语不是表示单一压力的概念，而是表示压力的某一范围的概念。因此，实际上，作为蓄冷材料170A的压力Pl从“使比热成为最大的氦气压力”的范围内选定一个氦气的压力即可。例如，图6中，在温度区间Tl中，蓄冷材料170A的压力Pl选定为如包含氦气的比热的峰值的压力，即比热显示为Fl所示的温度变化曲线的压力P A。其次考虑第2容器165B在蓄冷器100内配置在如成为温度区间T2的部位的情况。其中，温度区间T2具有最低温度T。及最高温度Td。并且，满足Te<T a，Td<Tb。另外，图6的例子中，假设满足Ta = Td,但对Ta与Td的大小关系并不特别限制，可以满足Ta < Td,也可以满足Ta> Td。此时，在温度区间T2中，第2容器165B内的蓄冷材料170B的压力P2选定为使比热成为最大的氦气压力。其中，温度区间T2越扩大作为压力P2选定的氦气压力的选择范围越扩大。即，“使比热成为最大的氦气压力”之类的用语不是表示单一压力的概念，而是表示压力的某一范围的概念。因此，实际上，作为蓄冷材料170B的压力P2从“使比热成为最大的氦气压力”的范围内选定一个氦气的压力即可。例如，图6中，在温度区间T2中，蓄冷材料170B的压力P2选定为如包含氦气的比热的峰值的压力，即比热显示为如F2所示的温度变化曲线的压力P B。由此，作为第2容器165B内的蓄冷材料能够选定具有较高比热且具有良好的蓄冷功能的压力的氦气。通过以上操作得到的各容器内的蓄冷材料的比热的温度变化成为如图6的粗线的部分。因此，能够遍及蓄冷器100的温度变化幅度Tc Tb的整个范围配置具有良好的蓄热性能的蓄冷材料。其中，将第I容器165A所暴露在的最小温度Ta和第2容器165B所暴露在的最高温度Td的范围(即温度Ta Td)设为温度范围Tp时，优选选定为作为蓄冷材料170B的压力 P2选定的压力(例如压力PB)的比热的温度变化曲线(例如F2)与作为蓄冷材料170A的压力Pl选定的压力(例如压力PA)的比热的温度变化曲线(例如Fl)在温度范围Tp内交叉。由此，能够更可靠地抑制蓄冷材料的比热的温度变化的影响。例如，图6的例子中，在温度Ta (Td)中，压力PA的比热的温度变化曲线Fl与压力PB的比热的温度变化曲线F2在点C交叉，故而满足上述条件。另外，当第I容器165A的温度区间Tl与第2容器165B的温度区间T2相互隔离时，即满足Td < Ta时，如图7所示，采用压力PA作为蓄冷材料170A的压力Pl，采用压力PB作为蓄冷材料170B的压力P2，由此能够在两个容器165A、容器165B中容纳具有良好的比热的压力的氦气(参考附图的粗线部分)。并且，当第I容器165A的温度区间Tl与第2容器165B的温度区间T2局部重叠时，即满足Td > Ta时，如图8所示，采用压力PA作为蓄冷材料170A的压力Pl，采用压力PB作为蓄冷材料170B的压力P2。由此，通常能够在两个容器165A、容器165B中容纳具有良好的比热的压力的氦气。如此构成的蓄冷器100中，例如，若高压工作气体通过第I工作气体流路168导入至空间部175，则工作气体被填充于第I容器165A内的蓄冷材料170A冷却。进而，工作气体被填充于第2容器165B内的蓄冷材料170B冷却，通过第2工作气体流路169从蓄冷器100排出。接着，若低压工作气体通过第2工作气体流路169导入至空间部175，则工作气体向填充于第2容器165B内的蓄冷材料170B传递寒冷。由此冷却蓄冷材料170B。其中，设定为蓄冷材料170B的压力P2低于蓄冷材料170A的压力P1。并且，蓄冷材料170B的比热变得大于压力Pl在该温度区间的蓄冷材料170A的比热(参考图6 图8)。因此，与工作气体与压力Pl的蓄冷材料170A接触时相比，蓄冷材料170B能够更有效地对工作气体的寒冷进行蓄热。接着，低压工作气体向填充于第I容器165A内的蓄冷材料170A传递寒冷。在此，设定为蓄冷材料170A的压力Pl高于蓄冷材料170B的压力P2。并且，蓄冷材料170A的比热变得大于压力P2在该温度区间的蓄冷材料170B的比热(参考图6 图8)。因此，与工作气体与压力P2的蓄冷材料170B接触时相比，蓄冷材料170A能够更有效地对工作气体的寒冷进行蓄热。
之后，低压工作气体通过第I工作气体流路168从蓄冷器100排出。通过这种动作，基于本发明的蓄冷器100中，抑制由于氦气的比热的温度变化所带来的影响，能够得到可维持整体上稳定的蓄冷性能的蓄冷器。另外，假设将基于本发明的蓄冷器100设置于图2所示的GM制冷机I的第2置换器52的情况时，第I容器165A配置在约6K以上的温度区间，优选将蓄冷材料170A的压力Pl设为O. 8MPa以上且3. 5MPa以下，更优选设为I. 5MPa以上且2. 2MPa以下。同样，第2容器165B配置在约IOK以下的温度区间，优选将蓄冷材料170B的压力P2设为O. IMPa以上且2. 2MPa以下，更优选设为O. 4MPa以上且I. 5MPa以下。(第2结构)图9中概略示出基于本发明的氦冷却式蓄冷器的另一一例。如图9所示，蓄冷器200具有第I工作气体流路268与第2工作气体流路269。··在蓄冷器200的内部具备第I容器265A、第2容器265B、第3容器265C及相当于不存在这些容器265A、容器265B、容器265C的区域的空间部275。通过第I工作气体流路268及第2工作气体流路269的工作气体在空间部275流通。但是，空间部275与第I容器265A及第2容器265B及第3容器265C的内部的连通被遮断。因此，工作气体未进入这些容器265A、容器265B、容器265C的内部。第I容器265A设置在蓄冷器200的高温侧210 (图9的例子中，在蓄冷器200的上段侧)，第2容器265B设置在蓄冷器200的低温侧220(图9的例子中，在蓄冷器200的下段侧)。第3容器265C设置在蓄冷器200的中间温度侧230 (图9的例子中，在蓄冷器200的中段侧)，即设置在第I容器265A与第2容器265B之间。第I容器265A的内部容纳有蓄冷材料(氦气)270A。第2容器265B的内部容纳有蓄冷材料(氦气)270B。第3容器265C的内部容纳有蓄冷材料(氦气)270C。第I容器265A内的氦气270A的压力为P1，第2容器265B内的氦气270B的压力为P2，第3容器265C内的氦气270C的压力为P3，满足Pl > P3 > P2。另外，通常情况下，压力P1、压力P2及压力P3不是单一的值，各自在第I容器265A、第2容器265B及第3容器265C的温度幅度的范围内发生变化。即，压力P1、压力P2及压力P3为具有一定范围幅度的值。因此，需要注意压力满足Pl > P3 > P2是以各个压力的最小值进行比较。其中，蓄冷材料270A的压力P1、蓄冷材料270B的压力P2及蓄冷材料270C的压力P3在容纳这些蓄冷材料的容器265A、容器265B、容器265C所暴露在的温度区间中从使氦气的比热变大的范围选定。以下，参考图10对该构思进行详细说明。图10中简单示出确定蓄冷材料270A、蓄冷材料270B、蓄冷材料270C的压力P1、压力P2、压力P3时需考虑的概念。在图10中，横轴为温度(单位K)，纵轴为蓄冷材料的比热(单位J/cc · K)。首先考虑第I容器265A在蓄冷器200内配置在如成为温度区间Tl的部位的情况。其中，温度区间Tl具有最低温度Ta及最高温度TB。此时，在温度区间Tl中，第I容器265内的蓄冷材料270A的压力Pl从使比热成为最大的氦气压力中选定。例如，图10中，在温度区间Tl中，蓄冷材料270A的压力Pl选定为如包含氦气的比热的峰值的压力，即选定比热显示为Fl所示的温度变化曲线的压力PA。由此，作为第I容器265内的蓄冷材料270A能够选定具有较高比热且具有良好的蓄冷功能的压力的氦气。其次考虑第2容器265B在蓄冷器200内配置在如成为温度区间T2的部位的情况。其中，温度区间T2具有最低温度T。及最高温度Td。并且，满足T。< Ta, Td < Tb。另外，图10的例子中，假设满足Td<Ta。在温度区间T2中，第2容器265B内的蓄冷材料270B的压力P2选定为使比热成为最大的氦气压力。例如，图10中，在温度区间T2中，蓄冷材料270B的压力P2选定为如包含氦气的比热的峰值的压力，即如比热显示为F2所示的的温度变化曲线的压力PB。由此，作为第2容器265B内的蓄冷材料270B能够选定具有较高比热且具有良好的蓄冷功能的压力的氦气。接着考虑第3容器265C在蓄冷器200内配置在如成为温度区间T3的部位的情况。其中，温度区间T3具有最低温度Te及最高温度Tf。其中，满足Te< T a，Tf< Tb。并且，满足Te > Tc, Tf > Td。另外，图10的例子中，假设满足Te = Td及Tf = Ta,但对Td与Te的大 小关系及Tf与Ta的大小关系并不特别限制，例如可以满足Te < Td,也可以满足Tf > Ta。 在温度区间T3中，第3容器265C内的蓄冷材料270C的压力P3选定为使比热成为最大的氦气压力。例如，图10中，在温度区间T3中，蓄冷材料270C的压力P3选定为如包含氦气的比热的峰值的压力，即比热显示为如F3所示的温度变化曲线的压力PC。由此，作为第3容器265C内的蓄冷材料270C能够选定具有较高比热且具有良好的蓄冷功能的压力的氦气。其结果，能够遍及蓄冷器200的温度变化幅度Tc Tb的整个范围来配置具有良好的蓄热性能的蓄冷材料。另外，在上述操作中，温度区间Tl、温度区间T2及温度区间T3越扩大被选定的氦气压力的选择范围越扩大。即，“使比热成为最大的氦气压力”之类的用语不是表示单一压力的概念，而是表示压力的某一范围的概念。因此，实际上，作为蓄冷材料270A的压力Pl从“使比热成为最大的氦气压力”范围内选定一个氦气的压力即可。同样，作为蓄冷材料270B的压力P2及蓄冷材料270C的压力P3从“使比热成为最大的氦气压力”范围内选定一个氦气的压力即可。其中，将第I容器265A所暴露在的最小温度Ta和第3容器265C所暴露在的最高温度Tf的范围(即温度Ta Tf)设为温度范围Tpi时，优选选定为作为蓄冷材料170C的压力P3选定的压力(例如压力PC)的比热的温度变化曲线(例如F3)与作为蓄冷材料170A的压力Pl选定的压力(例如压力PA)的比热的温度变化曲线(例如Fl)在温度范围Tpi交叉。并且，将第2容器165B所暴露在的最高温度Td和第3容器165C所暴露在的最低温度Te的范围(即温度Td Te)设为温度范围Tp2时，优选选定为作为蓄冷材料170B的压力P2选定的压力(例如压力PB)的比热的温度变化曲线(例如F2)与作为蓄冷材料170C的压力P3选定的压力(例如压力PC)的比热的温度变化曲线(例如F3)在温度范围Tp2交叉。例如，图10的例子中，在温度Ta (Tf)，压力PA的比热的温度变化曲线Fl与压力PC的比热的温度变化曲线F3在点Cl交叉。并且，在温度Td (T E)，压力PB的比热的温度变化曲线F2与压力PC的比热的温度变化曲线F3在点C2交叉。由此，能够更可靠地抑制蓄冷材料的比热的温度变化的影响。尤其在第2结构中，与上述第I结构相比，容纳在各容器中的蓄冷材料在其容器所暴露在的温度区间具有具备更大的比热的压力。因此，在第2结构中蓄冷材料的比热的温度变化的影响变得更小，能够构成具有更稳定的蓄冷性能的蓄冷器。另外，如从以上的记载可知，容纳蓄冷材料的容器的数量只要在2个以上就无特别限制。尤其，容器的数量越多越能够使容纳在这些容器中的蓄冷材料的压力配合容器所暴露在的温度区间发生细微的变化。因此，容器的数量越多蓄冷材料的比热越不易受温度变化的影响，能够构成可更稳定地维持蓄冷性能的蓄冷器。另外，假设将蓄冷器200设置于图2所示的GM制冷机I的第2置换器52的情况时，第I容器265A配置在约6K以上的温度区间，优选将蓄冷材料270A的压力Pl设为O. 8MPa以上且3. 5MPa以下，更优选设为I. 5MPa以上且2. 2MPa以下。并且，第3容器265C配置在约4K 约IOK的温度区间，优选将蓄冷材料270C的压力P2设为O. 8MPa 2. 2MPa，更优选设为O. 8MPa以上且I. 5MPa以下。另外，第2容器265B配置在约IOK以下的温度区间，优选将蓄冷材料270B的压力P2设为O. IMPa以上且2. 2MPa以下，更优选设为O. 4MPa以上且
I.5M Pa 以下。(第3结构)图11中概略示出基于本发明的氦冷却式蓄冷器的另一其他例。如图11所示，蓄冷器300具有第I工作气体流路368和第2工作气体流路369。并且，在蓄冷器300的内部具有通过分隔部件310分隔的第I区段365A及第2区段365B。分隔部件310具有分隔2个区段且防止后述的传热性气囊320A、传热性气囊320B相互混合的作用。分隔部件310例如由金属丝网等部件构成。第I区段365A设置于蓄冷器300的高温侧(图11的例子中，在蓄冷器300的上侧)，第2区段365B设置于蓄冷器300的低温侧(图11的例子中，在蓄冷器300的下侧)。在第I区段365A容纳有多个传热性气囊320A，在不存在传热性气囊320A的区域形成空间部375A。在第2区段365B容纳有多个传热性气囊320B，在不存在传热性气囊320B的区域形成空间部375B。在传热性气囊320A的内部填充有作为蓄冷材料370A的氦气。蓄冷材料370A的压力为P1。在传热性气囊320B的内部填充有作为蓄冷材料370B的氦气。蓄冷材料370B的压力为P2，满足Pl > P2。传热性气囊320A、传热性气囊320B例如可由铜或铜合金，或者不锈钢等构成。传热性气囊320A、传热性气囊320B的厚度例如在O. 05mm 2mm的范围内，例如可以为1mm。传热性气囊320A、传热性气囊320B的形状并不特别限定，例如可为球或椭圆球之类的形状。图11的例子中，传热性气囊320A、传热性气囊320B为球状，直径例如在O. Imm 2mm的范围内。另外，各传热性气囊320A的形状及尺寸等可相同也可相异。同样，各传热性气囊320B的形状及尺寸等可相同也可相异。通过第I工作气体流路368及第2工作气体流路369的工作气体在空间部375A及空间部375B中流通。因此，分隔部件310具有能够使这种工作气体在2个空间部375A及空间部375B中流通的贯穿部。其中，蓄冷材料370A的压力Pl及蓄冷材料370B的压力P2在容纳这些蓄冷材料的传热性气囊320A、传热性气囊320B所暴露在的温度区间从使氦气的比热变大的范围选定。
另外，压力Pl及压力P2的选定方法如上所述。本领域技术人员可知，在如此构成的蓄冷器300中也可得到如上述的基于本发明的效果。另外，在该结构中，沿着温度梯度方向将蓄冷器300内分割成3个以上的区段，通过调整配置在各区段的传热性气囊内的蓄冷材料压力，能够得到进一步抑制基于蓄冷材料的温度变化的比热下降的影响的蓄冷器。(第4结构)图12中概略示出基于本发明的氦冷却式蓄冷器的另一其他例。如图12所示，蓄冷器400具有第I工作气体流路468和第2工作气体流路469。并且，在蓄冷器400的内部具有通过分隔部件410B分隔的第I区段465A及第2区段465B。
第I区段465A设置于蓄冷器400的高温侧(图12的例子中，在蓄冷器400的上侧)，第2区段465B设置于蓄冷器400的低温侧(图12的例子中，在蓄冷器400的下侧)。在第I区段465A中，多个空心管475A以支承于凸缘410A及分隔部件410B的状态排列，在不存在空心管475A的区域形成成为蓄冷材料470A的氦气的容纳部420A。在空心管475A内流通工作气体。因此，第I工作气体流路468与空心管475A的内部连通。在第2区段465B中，多个空心管475B以支承于凸缘410C及分隔部件410B的状态排列，在不存在空心管475B的区域形成成为蓄冷材料470B的氦气的容纳部420B。在空心管475B内流通工作气体。因此，第2工作气体流路469与空心管475B的内部连通。空心管475A、空心管475B例如可由铜或铜合金，或者不锈钢等构成。只要空心管475A、空心管475B的形状为管状则不对其特别限制，例如可为圆管或椭圆管之类的形状。另外，各空心管475A的形状及尺寸等可相同也可相异。同样，各空心管475B的形状及尺寸等可相同也可相异。分隔部件410B具有提供空心管475A与空心管475B之间的连通路的作用。并且，分隔部件410B具有不使容纳在容纳部420A中的蓄冷材料470A与容纳在容纳部420B中的蓄冷材料470B混合的作用。另外，工作气体与蓄冷材料470A、蓄冷材料470B通过空心管475A、空心管475B及凸缘410A、凸缘410C分隔。高压工作气体通过第I工作气体流路468导入至蓄冷器400内。接着，工作气体在第I区段465A通过多个空心管475A的内部，并通过形成在分隔部件410B的内部的连通路。另外，工作气体通过设置在第2区段465B的多个空心管475B的内部之后，通过第2工作气体流路469从蓄冷器400排出。另一方面，低压工作气体通过其逆流动导入至蓄冷器400内并从蓄冷器400排出。容纳在容纳部420A中的蓄冷材料470A的压力为Pl，容纳在容纳部420B中的蓄冷材料470B的压力为P2，满足Pl > P2。其中，蓄冷材料470A的压力Pl及蓄冷材料470B的压力P2在容纳这些蓄冷材料的容纳部420A、容纳部420B所暴露在的温度区间中从使氦气的比热变大的范围选定。压力Pl及压力P2的选定方法如上所述，在此不再进行说明。本领域技术人员可知，在如此构成的蓄冷器400中也可得到如上述的基于本发明的效果。另外，在该结构中，沿着温度梯度方向将蓄冷器400内分割成3个以上的区段465A、区段465B、区段465C、……，通过调整形成在各区段的容纳部420A、容纳部420B、容纳部420C、……内的蓄冷材料470A、蓄冷材料470B、蓄冷材料470C、……的压力，能够得到进一步抑制基于蓄冷材料的温度变化的比热下降的影响的蓄冷器。(第5结构)图13中概略示出基于本发明的氦冷却式蓄冷器的另一其他例。如图13所示，蓄冷器500具有与上述图12所示的蓄冷器400相同的结构。因此，在图13中，对与图12所示的部件相同的部件附加在图12所示的参考符号上加上100的符号。但是，该蓄冷器500与图12所示的蓄冷器400不同，进一步具有第I蓄冷材料用配管530及第2蓄冷材料用配管540。
第I蓄冷材料用配管530的一端连接于设置在高温侧的第I区段565A的容纳部520A。虽然未在图中表不,但第I蓄冷材料用配管530的另一端连接于高压氦气源531。第2蓄冷材料用配管540的一端连接于设置在低温侧的第2区段565B的容纳部520B。虽然未在附图中表不,但第2蓄冷材料用配管540的另一端连接于低压氦气源541。其中，需要注意“氦气源”是还包括储存氦气和/或液体氦的任何部位的概念。例如，在GM制冷机的蓄冷管中使用蓄冷器时，“氦源”可为供给排出工作气体的压缩机。并且，在脉冲管制冷机的蓄冷管中使用蓄冷器时，“氦源”可为供给排出工作气体的压缩机和/或连接于脉冲管的缓冲罐等。蓄冷材料570A与蓄冷材料570B通过分隔部件510B相互分隔而不会混合。并且，由于工作气体与蓄冷材料570A、蓄冷材料570B通过空心管575A、空心管575B及凸缘510A、凸缘510C相互分隔，因此不会混合。其中，图12所示的蓄冷器400中，各个容纳部420A、容纳部420B中预先容纳有蓄冷材料。与此相对，在图13所示的蓄冷器500中，蓄冷器工作时，容纳在第I区段565A的容纳部520A中的蓄冷材料570A从高压氦气源531经第I蓄冷材料用配管530供给。并且，蓄冷器工作时，容纳在第2区段565B的容纳部520B中的蓄冷材料570B从低压氦气源541经第2蓄冷材料用配管540供给。因此，例如，从高压氦气源531供给于第I区段565A的容纳部520A的氦气的压力设定为蓄冷器500工作时成为Pl，从低压氦气源541供给于第2区段565B的容纳部520B的氦气的压力设定为蓄冷器500工作时成为P2，由此可得到如上述的基于本发明的效果。另外，压力PU压力P2通过上述操作确定。(第6结构)图14中概略示出基于本发明的氦冷却式蓄冷器的另一其他例。如图14所示，蓄冷器600具有与上述图13所示的蓄冷器500相同的结构。因此，在图14中，对与图13所示的部件相同的部件附加在图13所示的参考符号上加上100的符号。其中，蓄冷器600另外在第I区段665A与第2区段665B之间具有第3区段665C。第3区段665C设置在蓄冷器600的中间温度侧。第3区段665C与高温侧的第I区段665A被分隔部件6IOB分隔，与低温侧的第2区段665B被分隔部件6IOC分隔。在第3区段665C中，多个空心管675C以支承于分隔部件610B及分隔部件610C的状态排列，在不存在空心管675C的区域形成成为蓄冷材料670C的氦气的容纳部620C。在空心管675A内流通工作气体。分隔部件610B具有使空心管675A的内部与空心管675C的内部连通的作用，分隔部件610C具有使空心管675C的内部与空心管675B的内部连通的作用。并且，在第3区段665C连接第3蓄冷材料用配管635的一端，第3蓄冷材料用配管635与容纳部620C连通。虽未在附图中示出，但第3蓄冷材料用配管635的另一端连接于中间压氦气源636。蓄冷器600工作时，在第3区段665C的容纳部620C中容纳的蓄冷材料670C从中间压氦气源636经第3蓄冷材料用配管635供给。从高压氦气源631供给于第I区段665A的容纳部620A 的氦气的压力设定为蓄冷器600工作时成为P1，从低压氦气源641供给于第2区段665B的容纳部620B的氦气的压力设定为蓄冷器600工作时成为P2，从中间压氦气源636供给于第3区段665C的容纳部620C的氦气的压力设定为蓄冷器600工作时成为P3。另外，压力P1、压力P2及压力P3通过上述操作确定。这种蓄冷器600相比图13所示的蓄冷器500可得到蓄冷性能更稳定的蓄冷器。以上说明中，以在蓄冷器内仅由压力不同的氦气构成蓄冷材料的情况为例对本发明的结构及其效果进行了说明。然而，在本发明中，蓄冷器可由多个蓄冷材料构成。例如，在I个蓄冷器中，可以在最高温侧使用HoCu2磁性材料,并在最低温侧使用如GdO2S2的磁性材料。这时，在中间温度区间配置在如上述的多个容纳空间中容纳有压力不同的氦气的蓄冷器部分来构成整个蓄冷器。(具有基于本发明的蓄冷器的制冷机)基于本发明的蓄冷器能够适用于GM制冷机或脉冲管制冷机等各种蓄冷式制冷机中。因此下面对将本发明适用于脉冲管制冷机的例子进行简单说明。(脉冲管制冷机I)图15中概略示出具有基于本发明的蓄冷器的脉冲管制冷机的一结构例。如图15所示，该脉冲管制冷机700为2级式脉冲管制冷机。脉冲管制冷机700具备压缩机712、第I级蓄冷管740及第2级蓄冷管780、第I级脉冲管750及第2脉冲管790、第I配管756及第2配管786、节流孔760、节流孔761以及开闭阀Vl V6等。第I级蓄冷管740具有高温端742及低温端744，第2级蓄冷管780具有高温端744 (相当于第I级低温端744)及低温端784。第I级脉冲管750具有高温端752及低温端754，第2级脉冲管790具有高温端792及低温端794。第I级脉冲管750及第2级脉冲管790的各个高温端752、高温端792及低温端754、低温端794上设置有热交换器。第I级蓄冷管740的低温端744经第I配管756与第I级脉冲管750的低温端754连接。并且，第2级蓄冷管780的低温端784经第2配管786与第2级脉冲管790的低温端794连接。压缩机712的高压侧(吐出侧)的制冷剂用流路在A点向3个方向分支而构成第I 第3制冷剂供给路Hl H3。第I制冷剂供给路Hl由设置有压缩机712的高压侧 开闭阀Vl的第I高压侧配管715A 共同配管720 第I级蓄冷管740构成。第2制冷剂供给路H2由设置有连接压缩机712的高压侧 开闭阀V3的第2高压侧配管725A 节流孔760的共同配管730 第I级脉冲管750构成。第3制冷剂供给路H3由设置有连接压缩机212的高压侧 开闭阀V5的第3高压侧配管735A 节流孔761的共同配管799 第2级脉冲管790构成。另一方面，压缩机712的低压侧(吸入侧)的制冷剂用流路分支成第I 第3制冷剂回收路LI L3这3个方向。第I制冷剂回收路LI由设置有第I级蓄冷管740 共同配管720 开闭阀V2的第I低压侧配管715B B点 压缩机712的路径构成。第2制冷剂回收路L2由设置有设置第I级脉冲管750 节流孔760的共同配管730 开闭阀V4的第2低压侧配管725B B点 压缩机712的路径构成。第3 制冷剂回收路L3由设置有设置第2级脉冲管790 节流孔761的共同配管799 开闭阀V6的第3低压侧配管735B B点 压缩机712的路径构成。另外，本领域技术人员可知，这种结构的脉冲管制冷机700的一般动作方法，因此不在此进行说明。其中，第2级蓄冷管780具备具有如上述的特征的本发明的蓄冷器781。例如，若假设蓄冷器781为如图5所示的蓄冷器100，则此时低温侧第2容器165B所暴露在的温度例如为约4K 约6K左右，高温侧第I容器165A所暴露在的温度例如为约6K 约8K左右。并且，压力P2例如为约O. 4MPa以下，压力Pl为约O. 4MPa 约O. 8MPa左右。为这种结构时，当脉冲管制冷机700工作时，在第2级蓄冷管780中的蓄冷器781中，可较大抑制由于蓄冷材料的比热的温度所带来的变化。因此，能够在脉冲管制冷机700的第2级蓄冷管780中维持稳定的蓄冷性能。(脉冲管制冷机2)图16中概略示出具有基于本发明的蓄冷器的脉冲管制冷机的另一结构例。如图16所示，该脉冲管制冷机800具有与上述脉冲管制冷机700大致相同的结构。因此，在脉冲管制冷机800中，对与图15所示的脉冲管制冷机700相同的部件附加与图15相同的参考符号。但是，该脉冲管制冷机800进一步具有第I蓄冷材料用配管830和第2蓄冷材料用配管840。在第I蓄冷材料用配管830设置有如节流孔的流路阻力810。但是，也可省略该流路阻力810。第I蓄冷材料用配管830的一端设置在压缩机712的高压侧，另一端连接于第2级蓄冷管780内的蓄冷器781。更详细而言，第I蓄冷材料用配管830的另一端连接于在蓄冷器781的高温侧第I区段565A中设置的压力为Pl的蓄冷材料的容纳部520A。另一方面，第2蓄冷材料用配管840的一端设置在压缩机712的低压侧，另一端连接于第2级蓄冷管780内的蓄冷器781。更详细而言，第2蓄冷材料用配管840的另一端连接于在蓄冷器781的低温侧第2区段565B中设置的压力为P2的蓄冷材料的容纳部520B。这时，蓄冷器781成为与上述图13所示的蓄冷器500相同的结构，“高压氦气源”及“低压氦气源”分别相当于压缩机712的高压侧(供给侧)及低压侧(回收侧)。即使在这种结构的脉冲管制冷机800中，也可在第2级蓄冷管780中的蓄冷器781中较大抑制由于蓄冷材料的比热的温度所带来的变化。因此，能够在脉冲管制冷机800的第2级蓄冷管780中维持稳定的蓄冷性能。另外，未在附图中示出，但第I蓄冷材料用配管830可在任一部位具有控制阀及压力测定机构。此时，根据由压力测定机构测定的第I蓄冷材料用配管830内的压力值来调节控制阀的开度，由此能够将第I蓄冷材料用配管830内的高压氦气压力调整为所需值。除此之外或者与此不同地，第2蓄冷材料用配管840可在任一部位具有控制阀及压力测定机构。由此，在第2蓄冷材料用配管840内也能够将低压氦气的压力调整为所需值。其中，在通常的压缩机712的内部具备压力释放用旁通阀。因此，当停止脉冲管制冷机800时，蓄冷器780的第I区段565A的容纳部520A及第I蓄冷材料用配管830内成为高压时，在压缩机712内该旁通阀工作从而蓄冷材料从高压侧流入低压侧。因此，在基于本发明的结构中，无需在蓄冷器780中设置用于释放高压蓄冷材料的新的部件。(脉冲管制冷机3)图17中概略示出具有基于本发明的蓄冷器的脉冲管制冷机的另一结构例。如图17所示，该脉冲管制冷机900具有与在图15所示的脉冲管制冷机700大致 相同的结构。因此，在脉冲管制冷机900中，对与图15所示的脉冲管制冷机700相同的部件附加与图15相同的参考符号。但是，该脉冲管制冷机900进一步具有缓冲罐966、第I蓄冷材料用配管930及第2蓄冷材料用配管940。缓冲罐966经具备节流孔964的配管962连接于第I级脉冲管730的高温端732。第I蓄冷材料用配管930的一端设置在压缩机712的高压侧，另一端连接于第2级蓄冷管780内的蓄冷器781。更详细而言，第I蓄冷材料用配管930的另一端连接于在蓄冷器781的高温侧的第I区段565A中设置的压力为Pl的蓄冷材料的容纳部520A。另一方面，第2蓄冷材料用配管940的一端连接于缓冲罐966，另一端连接于第2级蓄冷管780内的蓄冷器781。更详细而言，第2蓄冷材料用配管940的另一端连接于在蓄冷器781的低温侧第2区段565B中设置的压力为P2的蓄冷材料的容纳部520B。这时，蓄冷器781成为与上述图13所示的蓄冷器500相同的结构，“高压氦气源”及“低压氦气源”分别相当于压缩机712的高压侧(供给侧)及缓冲罐966。本领域技术人员可知，这种结构的脉冲管制冷机900也可得到如上述的基于本发明的效果。(脉冲管制冷机4)图18中概略示出具有基于本发明的蓄冷器的脉冲管制冷机的另一结构例。如图18所示，该脉冲管制冷机1000具有与在图15所示的脉冲管制冷机700大致相同的结构。因此，在脉冲管制冷机1000中，对与图15所示的脉冲管制冷机700相同的部件附加与图15相同的参考符号。但是，该脉冲管制冷机1000进一步具有缓冲罐966、第I蓄冷材料用配管1030、第2蓄冷材料用配管1040及第3蓄冷材料用配管1035。缓冲罐966通过具备节流孔964的配管962连接于第I级脉冲管730的高温端752。第I蓄冷材料用配管1030的一端设置在压缩机712的高压侧，另一端连接于第2级蓄冷管780内的蓄冷器781。更详细而言，第I蓄冷材料用配管1030的另一端连接于在蓄冷器781的高温侧的第I区段665A中设置的压力为Pl的蓄冷材料的容纳部620A。另一方面，第2蓄冷材料用配管1040的一端设置在压缩机712的低压侧，另一端连接于第2级蓄冷管780内的蓄冷器781。更详细而言，第2蓄冷材料用配管1040的另一端连接于在蓄冷器781的低温侧的第2区段665B中设置的压力为P2的蓄冷材料的容纳部620B。同样，第3蓄冷材料用配管1035的一端连接于缓冲罐966，另一端连接于第2级蓄冷管780内的蓄冷器781。更详细而言，第3蓄冷材料用配管1035的另一端连接于在蓄冷器781的中间温度侧的第3区段665C中设置的压力为P3的蓄冷材料的容纳部620C。这时，蓄冷器781成为与上述图14所示的蓄冷器600相同的结构，“高压氦气源”、“低压氦气源”及“中间压氦气源”分别相当于压缩机712的高压侧(供给侧)、压缩机712的低压侧(回收侧)及缓冲罐966。本领域技术人员可知，这种结构的脉冲管制冷机1000中也可得到如上述的基于本发明的效果。以上，对具备基于本发明的蓄冷器的脉冲管制冷机的一例进行了说明。然而，本领 域技术人员可知，基于本发明的脉冲管制冷机不限于这种结构。例如，在图17的结构中，“高压氦气源”成为压缩机712的高压侧，“低压氦气源”成为缓冲罐966。然而，也可以是“高压氦气源”为缓冲罐966，“低压氦气源”为压缩机712的低压侧。(基于本发明的GM制冷机)本发明还能够适用于GM制冷机。图19中概略示出具有基于本发明的蓄冷器的GM制冷机的一结构例。如图19所示，该GM制冷机1100具有与图2所示的以往的GM制冷机I大致相同的结构。因此，在本发明的GM制冷机1100中，对与图2所示的GM制冷机I相同的部件附加与图2相同的参考符号。但是，该GM制冷机1100中，在第2级缸体51内设置成能够向轴向往返运动的第2级置换器52的结构与上述的GM制冷机I不同。S卩，在GM制冷机1100中，在第2级置换器52内设置有第2级蓄冷器1160来代替第2级蓄冷器60。第2级蓄冷器1160具有划分为上下的2个空间1161及空间1162。第I空间1161通过第2级密封件59及中间密封件1143与工作气体流动的第I级膨胀室31及第2空间1162密封。并且，第2空间1162通过中间密封件1143及下侧密封件1145与第I空间1161及工作气体流动的第2级膨胀室55密封。并且，在第2级缸体51形成有第I流通路1170-1及第2流通路1175_1，在第2级置换器52形成有第3流通路1170-2及第4流通路1175-2。其中，第2级蓄冷器1160具有配置在第I空间1161的配管1121及配置在第2空间1162且与配管1121流体连通的配管1122。因此，流入第I级膨胀室31的工作气体通过配管1121在第I空间1161内流动，并通过配管1122在第2空间1162内流动，之后，通过设置在第2级置换器52的底部的流通路1123流通至第2级膨胀室55(或者向其相反方向流通)。另一方面，在来自压缩机3的高压配管上连接有分支管1180，分支管1180具有第I配管1181a及第2配管1181b。第I配管1181a连接于第2级缸体51的第I流通路1170-1，第2配管1181b连接于第2级缸体51的第2流通路1175-1。因此，来自压缩机3的蓄冷材料能够通过配管1181a从第2级缸体51的第I流通路1170-1经设置在第2级置换器52的第3流通路1170-2流入第2级蓄冷器1160的第I空间1161。同样，来自压缩机3的蓄冷材料能够通过配管1181b从第2级缸体51的第2流通路1175-1经设置在第2级置换器52的第4流通路1175-2流入第2级蓄冷器1160的第2空间1162。本领域技术人员可知，这种结构的GM制冷机1100也可得到如上述的基于本发明的效果。产业上的可利用性本发明能够适用于GM制冷机及脉冲管制冷机等蓄冷式制冷机中。本申请主张基于2010年3月19日申请的日本专利申请2010-065038号的优先权，该日本申请的全部内容通过参考援用于本申请中。
符号的说明I-GM制冷机，3-气体压缩机，5、6_阀，7-配管，8-驱动马达，10-冷头，12-凸缘，15-第I级冷却部，20-第I级缸体，22-第I级置换器，23a-高温端，23b-低温端，30-第I级蓄冷器，31-第I级膨胀室，35-第I级冷却台，39-第I级密封件，40-1-流通路，40-2-流通路，40-3-流通路，50-第2级冷却部，51-第2级缸体，52-第2级置换器，53a-高温端，53b-低温端，54-2-流通路，55-第2级膨胀室，59-第2级密封件，60-第2级蓄冷器，60A-以往的氦冷却式蓄冷器，62-气囊，65-空间，68-第I工作气体流路，69-第2工作气体流路，85-第2级冷却台，100-基于本发明的蓄冷器，110-高温侧，120-低温侧，165A-第I容器，165B-第2容器，168-第I工作气体流路，169-第2工作气体流路，170A、170B-蓄冷材料，175-空间部，200-基于本发明的蓄冷器，210-高温侧，220-低温侧，230-中间温度侦牝265A-第I容器，265B-第2容器，265C-第3容器，268-第I工作气体流路，269-第2工作气体流路，270A、270B、270C-蓄冷材料，275-空间部，300-基于本发明的蓄冷器，310-分隔部件，320A.320B-传热性气囊，365A-第I区段，365B-第2区段，368-第I工作气体流路，369-第2工作气体流路，370A、370B-蓄冷材料，375A、375B-空间部，400-基于本发明的蓄冷器，410A-凸缘，410B-分隔部件，410C-凸缘，420A、420B-容纳部，465A-第I区段，465B-第2区段，468-第I工作气体流路，469-第2工作气体流路，470A.470B-蓄冷材料，475A、475B-空心管，500-蓄冷器，510B-分隔部件，520A.520B-容纳部，530-第I蓄冷材料用配管，531-高压氦气源，540-第2蓄冷材料用配管，541-低压氦气源，565A-第I区段，565B-第2区段，600-蓄冷器，610B-分隔部件，610C-分隔部件，620C-容纳部，635-第3蓄冷材料用配管，636-中间压氦气源，665A-第I区段，665B-第2区段，665C-第3区段，670C-蓄冷材料，675C-空心管，700-脉冲管制冷机，712-压缩机，715A-第I高压侧配管，715B-第I低压侧配管，720-共同配管，725A-第2高压侧配管，725B-第2低压侧配管，730-共同配管，735A-第3高压侧配管，735B-第3低压侧配管，740-第I级蓄冷管，742-第I级蓄冷管的高温端，744-第I级蓄冷管的低温端，750-第I级脉冲管，752-第I级脉冲管的高温端，754-第I级脉冲管的低温端，756-第I配管，760、761-节流孔，780-第2级蓄冷管，781-蓄冷器，784-第2级蓄冷管的低温端，786-第2配管，790-第2级脉冲管，792-第2级脉冲管的高温端，794-第2级脉冲管的低温端，799-共同配管，800-脉冲管制冷机，810-流路阻力，830-第I蓄冷材料用配管，840-第2蓄冷材料用配管，900-脉冲管制冷机，930-第I蓄冷材料用配管，940-第2蓄冷材料用配管，962-配管，964-节流孔，966-缓冲罐，1000-脉冲管制冷机，1030-第I蓄冷材料用配管，1035-第3蓄冷材料用配管，1040-第2蓄冷材料用配管，1100-基于本发明的GM制冷机，1121、1122-配管，1123-流通路，1143-中间密封件，1145-下侧密封件，1160-第2级蓄冷器，1161-第I空间，1162-第2空间，1170-1-第I流通路，1170-2-第3流通路，1175-1-第2流通路，1175-2-第4流通路，1180-分支管，1181a-第I配管，1181b-第2配管，Hl H3-第I 第3制冷剂供给路，LI L3-第I 第3制冷剂回收路，Vl V6-开闭阀。
权利要求
1.一种氦冷却式蓄冷器，其蓄冷工作气体的寒冷，其特征在于， 沿着所述工作气体流通的温度梯度方向具有至少2个容纳有作为蓄冷材料的氦气的容纳空间， 第I容纳空间配置在高温侧区域，该蓄冷器工作时，容纳压力为Pl的蓄冷材料， 第2容纳空间配置在低温侧区域，该蓄冷器工作时，容纳压力为P2的蓄冷材料，压力Pl大于压力P2， 容纳在所述第I容纳空间中的蓄冷材料的压力为P2时，与蓄冷材料的压力为Pl时相t匕，蓄冷材料的比热减小， 容纳在所述第2容纳空间中的蓄冷材料的压力为Pl时，与蓄冷材料的压力为P2时相t匕，蓄冷材料的比热减小。
2.如权利要求I所述的氦冷却式蓄冷器，其特征在于， 该蓄冷器工作时，所述第I容纳空间在温度Ta 温度Tb且Ta < Tb的范围内， 该蓄冷器工作时，所述第2容纳空间在温度Tc 温度Td且Tc < Td的范围内， 在温度Td 温度Ta的范围内，所述蓄冷材料的压力为Pl时的比热的温度变化曲线与所述蓄冷材料的压力为P2时的比热的温度变化曲线交叉。
3.如权利要求2所述的氦冷却式蓄冷器，其特征在于， I两足温度Td =温度Ta。
4.如权利要求I 3中任一项所述的氦冷却式蓄冷器，其特征在于， 还具有容纳有作为蓄冷材料的氦气的第3容纳空间， 该第3容纳空间配置在所述第I容纳空间与所述第2容纳空间之间的温度区域，且容纳压力为P3的所述蓄冷材料， 压力P3小于压力Pl且大于压力P2， 容纳在所述第3容纳空间中的蓄冷材料的压力为Pl或P2时，与蓄冷材料的压力为P3时相比，蓄冷材料的比热减小。
5.如权利要求4所述的氦冷却式蓄冷器，其特征在于， 该蓄冷器工作时，所述第I容纳空间在温度Ta 温度Tb且Ta < Tb的范围内， 该蓄冷器工作时，所述第2容纳空间在温度Tc 温度Td且Tc < Td的范围内， 该蓄冷器工作时，所述第3容纳空间在温度Te 温度Tf且Te < Tf的范围内， 在温度Te 温度Tf的范围内，所述蓄冷材料的压力为Pl时的比热的温度变化曲线与所述蓄冷材料的压力为P2时的比热的温度变化曲线交叉。
6.如权利要求5所述的氦冷却式蓄冷器，其特征在于， 在温度Tf 温度Ta的范围内，所述蓄冷材料的压力为Pl时的比热的温度变化曲线与所述蓄冷材料的压力为P3时的比热的温度变化曲线交叉。
7.如权利要求5或6所述的氦冷却式蓄冷器，其特征在于， 在温度Td 温度Te的范围内，所述蓄冷材料的压力为P2时的比热的温度变化曲线与所述蓄冷材料的压力为P3时的比热的温度变化曲线交叉。
8.如权利要求5 7中任一项所述的氦冷却式蓄冷器,其特征在于， I两足温度Te =温度Td和/或温度Ta =温度Tf。
9.如权利要求I 8中任一项所述的氦冷却式蓄冷器，其特征在于，所述第I容纳空间配置在6K以上的温度区域，和/或 所述第2容纳空间配置在IOK以下的温度区域。
10.如权利要求I 9中任一项所述的氦冷却式蓄冷器，其特征在于， 所述压力Pl为O. 8MPa以上且3. 5MPa以下， 所述压力P2为O. IMPa以上且2. 2MPa以下。
11.如权利要求I 10中任一项所述的氦冷却式蓄冷器，其特征在于， 所述第I容纳空间和/或所述第2容纳空间中容纳有内部填充有氦气的多个气囊。
12.如权利要求I 11中任一项所述的氦冷却式蓄冷器，其特征在于， 所述第I容纳空间和/或所述第2容纳空间形成在多个空心管的内部或者外部。
13.如权利要求12所述的氦冷却式蓄冷器，其特征在于， 所述第I容纳空间连接于第I氦源，和/或 所述第2容纳空间连接于第2氦源。
14.一种GM式制冷机，其具备经蓄冷器将工作气体供给于膨胀室，并经所述蓄冷器将所述工作气体从膨胀室排出的压缩机，其特征在于， 所述蓄冷器为权利要求I 12中任一项所述的蓄冷器。
15.一种GM式制冷机，其具备经蓄冷器将工作气体供给于膨胀室，并经所述蓄冷器将所述工作气体从膨胀室排出的压缩机，其特征在于， 所述蓄冷器为权利要求13所述的蓄冷器， 所述第I氦源和/或第2氦源为所述压缩机。
16.一种脉冲管制冷机，其具备经蓄冷管将工作气体供给于脉冲管，并经所述蓄冷管将所述工作气体从脉冲管排出的压缩机，其特征在于， 所述蓄冷管具有蓄冷器，该蓄冷器为权利要求I至12中任一项所述的蓄冷器。
17.—种脉冲管制冷机，其具备经蓄冷管将工作气体供给于脉冲管，并经所述蓄冷管将所述工作气体从脉冲管排出的压缩机及连接于所述脉冲管的缓冲罐，其特征在于， 所述蓄冷管具有蓄冷器，该蓄冷器为权利要求13所述的蓄冷器， 所述第I氦源为所述压缩机或所述缓冲罐，和/或 所述第2氦源为所述压缩机或所述缓冲罐。
全文摘要
本发明提供一种蓄冷工作气体的寒冷的氦冷却式蓄冷器，其特征在于，其沿着所述工作气体流通的温度梯度方向具有至少2个容纳有作为蓄冷材料的氦气的容纳空间，第1容纳空间配置在高温侧区域，该蓄冷器工作时，容纳压力为P1的蓄冷材料，第2容纳空间配置在低温侧区域，该蓄冷器工作时，容纳压力为P2的蓄冷材料，压力P1大于压力P2，容纳在所述第1容纳空间中的蓄冷材料的压力为P2时，与蓄冷材料的压力为P1时相比，蓄冷材料的比热减小，容纳在所述第2容纳空间中的蓄冷材料的压力为P1时，与蓄冷材料的压力为P2时相比，蓄冷材料的比热减小。
文档编号F25B9/00GK102812311SQ20118001429
公开日2012年12月5日 申请日期2011年3月17日 优先权日2010年3月19日
发明者许名尧 申请人:住友重机械工业株式会社