蓄冷器式制冷机的制作方法
【专利说明】畜冷裔式制冷机
[0001]本申请主张基于2014年3月26日申请的日本专利申请第2014-063108号的优先权。该日本申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。
技术领域
[0002]本发明涉及一种积蓄从压缩装置供给的高压制冷剂气体通过西蒙膨胀而产生的寒冷的蓄冷器式制冷机。
【背景技术】
[0003]作为蓄冷器式制冷机，例如有专利文献I中记载的制冷机。该蓄冷器式制冷机通过使膨胀室内的氦气膨胀从而产生寒冷。氦气在膨胀室产生的寒冷被蓄冷器积蓄的同时传递到冷却台而到达到所希望的超低温，从而对连接于冷却台的冷却对象进行冷却。
[0004]蓄冷器中使用蓄冷材料。由铜等非磁性材料构成的蓄冷材料在例如1K以下的超低温区域中，比热小于作为制冷剂气体的氦气的比热。因此，在超低温区域的蓄冷器中使用由在该温度区域中比热较大的磁性材料构成的蓄冷材料。
[0005]专利文献1:国际公开第1997/031226号
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种维持蓄冷器式制冷机的制冷性能的同时抑制磁性蓄冷材料的使用量的技术。
[0007]为了解决上述课题，本发明的一种实施方式的蓄冷器式制冷机具备蓄冷器，该蓄冷器包括积蓄寒冷的磁性蓄冷材料和容纳磁性蓄冷材料的容器。容器中容纳磁性蓄冷材料的部分包括:第I区域，包括在蓄冷器式制冷机的工作期间磁性蓄冷材料的比热成为最大的温度范围；及第2区域，温度范围与第I区域不同。在第I区域中容纳磁性蓄冷材料的部分的截面积小于在第2区域中容纳磁性蓄冷材料的部分的截面积。
[0008]根据本发明，能够维持蓄冷器式制冷机的制冷性能的同时抑制磁性蓄冷材料的使用量。
【附图说明】
[0009]图1是示意地表示实施方式所涉及的蓄冷器式制冷机的一例的图。
[0010]图2是表示实施方式所涉及的第2蓄冷器的温度分布曲线的一例的图。
[0011]图3是表示磁性蓄冷材料的比热随温度变化的图。
[0012]图4是表示容纳于第2蓄冷器的低温侧区域的磁性蓄冷材料为两种时的图。
[0013]图5是示意地表示第I变形例所涉及的蓄冷器式制冷机的一例的图。
[0014]图6是示意地表示第2变形例所涉及的蓄冷器式制冷机的一例的图。
[0015]图中:1_蓄冷器式制冷机，Cl-第I间隙，2-第I置换器，C2-第2间隙，3-第2置换器，4-销，5-连接器，6-销，7-第I缸体，8-第2缸体，9-第I蓄冷器，10、11-整流器，12-室温室，13-第I开口，14-压缩机，15-供给阀，16-回流阀，17-密封件，18-第I膨胀空间，19-第2开口，20-第I冷却台，21、22-整流器，23-分隔件，24-高温侧区域，25-低温侧区域，26-第2膨胀空间，27-第3开口，28-第2冷却台，29、30-盖部，31、32-压入销，34-第2蓄冷器，35-插入部件，36-第I区域，37-第2区域。
【具体实施方式】
[0016]通常，由磁性材料构成的蓄冷材料的成本比由非磁性材料构成的蓄冷材料高。因此，从降低蓄冷器及具备该蓄冷器的蓄冷器式制冷机的成本的观点考虑，本发明的实施方式所涉及的蓄冷器式制冷机中，蓄冷器中容纳磁性蓄冷材料的部分的截面积小于容纳非磁性蓄冷材料的部分的截面积。
[0017]以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
[0018]图1是示意地表示实施方式所涉及的蓄冷器式制冷机I的一例的图。实施方式所涉及的蓄冷器式制冷机I为例如将氦气用作制冷剂气体的吉福德-麦克马洪(Gifford-McMahon ；GM)式的超低温制冷机。如图1所示，蓄冷器式制冷机I具备第I置换器2以及与第I置换器2在长度方向上连结的第2置换器3。第I置换器2与第2置换器3例如经由销4、连接器5以及销6连接。
[0019]第I缸体7与第2缸体8形成为一体，并且分别具备高温端和低温端。第I缸体7的低温端与第2缸体8的高温端在第I缸体7的底部连接。第2缸体8以与第I缸体7在同一轴向上延伸的方式形成，且为直径小于第I缸体7的直径的圆筒部件。第I缸体7为将第I置换器2以能够在长度方向上往复移动方式容纳的容器。此外，第2缸体8为将第2置换器3以能够在长度方向上往复移动的方式容纳的容器。
[0020]考虑到强度、导热系数、氦隔离能力等，第I缸体7、第2缸体8例如使用不锈钢。第2置换器3的外周部为由不锈钢等金属制成的筒。在第2置换器3的外周面上可形成氟化乙烯树脂等耐磨性树脂保护膜。
[0021]在第I缸体7的高温端设有往复驱动第I置换器2及第2置换器3的止转棒轭机构(未图示)。第I置换器2、第2置换器3分别沿着第I缸体7、第2缸体8往复移动。第I置换器2及第2置换器3分别具备高温端和低温端。
[0022]第I置换器2具有圆筒状的外周面，在第I置换器2的内部填充有第I蓄冷材料。第I置换器2的内部容积作为第I蓄冷器9发挥作用。第I蓄冷器9的上部设有整流器10，下部设有整流器11。在第I置换器2的高温端形成有使制冷剂气体从室温室12流向第I置换器2的第I开口 13。
[0023]室温室12为由第I缸体7和第I置换器2的高温端形成的空间。室温室12的容积随着第I置换器2的往复移动而发生变化。在室温室12上连接有将由压缩机14、供给阀15、回流阀16构成的吸排气系统相互连接的配管中的供排气共同配管。并且第I置换器2的偏靠高温端的部分与第I缸体7之间安装有密封件17。
[0024]在第I置换器2的低温端形成有将制冷剂气体经由第I间隙Cl导入到第I膨胀空间18的第2开口 19。第I膨胀空间18是由第I缸体7和第I置换器2形成的空间。第I膨胀空间18的容积随着第I置换器2的往复移动而发生变化。第I缸体7的外周中与第I膨胀空间18相对应的位置配置有与未图示的冷却对象热连接的第I冷却台20。第I冷却台20被流过第I间隙Cl的制冷剂气体冷却。
[0025]第2置换器3具有圆筒状的外周面。第2置换器3的内部通过上端的整流器21、下端的整流器22、位于上下中间的分隔件23而在轴向上分成两级。在第2置换器3的内部容积中的比分隔件23更靠高温侧的高温侧区域24填充有例如由铅或铋等非磁性材料制成的第2蓄冷材料。分隔件23的低温(下级)侧的低温侧区域25填充有与高温侧区域24不同的蓄冷材料，例如由设)(:112或Gd2O2S (GOS)等磁性材料制成的第3蓄冷材料。在低温侧区域25中还容纳有与磁性蓄冷材料不同的插入部件35。对插入部件35的详细内容将进行后述。
[0026]铅或铋、设)(:112或GOS等形成为球状，并且多个球状形成物聚集而构成蓄冷材料。分隔件23防止高温侧区域24的蓄冷材料与低温侧区域25的蓄冷材料混合。该第2置换器3的内部容积(即高温侧区域24和低温侧区域25)作为第2蓄冷器34发挥作用。第I膨胀空间18和第2置换器3的高温端由连接器5周围的连通路连通。制冷剂气体经由该连通路从第I膨胀空间18流向第2蓄冷器34。
[0027]在第2置换器3的低温端形成有用于使制冷剂气体经由第2间隙C2流向第2膨胀空间26的第3开口 27。第2膨胀空间26是由第2缸体8和第2置换器3形成的空间。第2膨胀空间26的容积随着第2置换器3的往复移动而发生变化。第2间隙C2由第2缸体8的低温端和第2置换器3形成。
[0028]第2缸体8外周中与第2膨胀空间26相对应的位置上配置有与冷却对象热连接的第2冷却台28。第2冷却台28被流过第2间隙C2的制冷剂气体冷却。
[0029]从比重、强度、导热系数等观点考虑，第I置换器2例如使用夹布酚醛树脂等。第I蓄冷材料例如由金属丝网等构成。并且，通过毛毡及金属丝网在轴向上夹持