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2013年12月16日申请的日本专利申请第2013-259482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]本发明涉及一种使用从压缩装置供给的高压制冷剂气体产生西蒙膨胀并通过蓄冷器积蓄寒冷来产生所希望的超低温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。置换器式的蓄冷器式制冷机中，使置换器在缸体内部往复运动的同时使膨胀空间内的制冷剂气体膨胀，从而产生寒冷。并且，脉冲管式的蓄冷器式制冷机中，使脉冲管内的气体活塞往复运动的同时使膨胀空间内的制冷剂气体膨胀，从而产生寒冷。在膨胀空间产生的制冷剂气体的寒冷由蓄冷器积蓄的同时传递到冷却台而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]专利文献1:日本特开2008-224161号公报
[0005]作为制冷剂气体，例如使用氦气。压缩机对低压(例如0.SMPa)氦气进行压缩，生成高压(例如2.2MPa)氦气。在超低温附近，高压氦气的密度与低压氦气的密度的密度差的温度依赖性较大，尤其温度在8K附近时，其密度差最大。因此，在蓄冷器中的温度成为8K附近的区域，积存大量氦气，制冷机整体的压力差减小，从而导致制冷性能下降。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种更有效地提高蓄冷器式制冷机的制冷性能的技术。
[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:第I蓄冷器，该第I蓄冷器具备第I蓄冷材料及容纳第I蓄冷材料的第I缸体；第2蓄冷器，该第2蓄冷器具备第2蓄冷材料及容纳第2蓄冷材料的第2缸体，并且与第I蓄冷器的低温端连接；及气体管路，将从第I蓄冷器排出的制冷剂气体引导至第2蓄冷器中。
[0008]根据本发明的蓄冷器式制冷机，能够向制冷剂气体的密度差变大的温度区域传递热量，从而能够提尚制冷机的效率。
【附图说明】
[0009]图1是表示实施方式I所涉及的蓄冷器式制冷机及蓄冷器的一种实施方式的示意图。
[0010]图2是表示2.2MPa的氦气与0.SMPa的氦气各自的密度随温度的变化、及两者密度差随温度的变化的图。
[0011]图3是表示实施方式I所涉及的第2蓄冷器的温度特性曲线的一例的图。
[0012]图4(a)-图4(d)是表示实施方式I所涉及的气体管路的另一例的图。
[0013]图5是示意地表示实施方式2所涉及的脉冲管型的蓄冷器式制冷机的图。
[0014]图6(a)-图6(b)是表示实施方式2所涉及的蓄冷器式制冷机所具备的气体管路的另一例的图。
[0015]图中:1_蓄冷器式制冷机，Cl-第I间隙，Pl-第I连接点，Vl-蓄冷器供给阀，2-第I置换器，C2-第2间隙，P2-第2连接点，V2-蓄冷器回流阀，3-第2置换器，P3-第3连接点，V3-第I供给阀，4-销，V4-第I回流阀，5-连接器，V5-第2供给阀，6-销，V6-第2回流阀，7-第I缸体，V7-流量控制阀，8-第2缸体，V8-流量控制阀，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-换热部，31、32-压入销，33-气体管路，34-第2蓄冷器，101-蓄冷器式制冷机，102-第I蓄冷器，103-第2蓄冷器，104-第I脉冲管，105-第2脉冲管，107-压缩机，108、109-分支管，110-第I供排共同配管，111-第2供排共同配管，112-第3供排共同配管，113-第I整流换热器，114-第2整流换热器，115-第3整流换热器，116-第4整流换热器，117-冷却台，118-第I低温端连结管，119-第2低温端连结管，124-高温侧区域，125-低温侧区域，133-气体管路。
【具体实施方式】
[0016]以下，参考附图对本发明的实施方式进行说明。
[0017](实施方式I)
[0018]实施方式I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(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及与第I置换器2在长边方向上连结的第2置换器3。第I置换器2和第2置换器3例如经由销4、连接器5、销6连接。
[0019]第I缸体7和第2缸体8形成为一体，分别具备高温端和低温端。第I缸体7的低温端和第2缸体8的高温端在第I缸体7的底部连接。第2缸体8为以与第I缸体7在同一轴向上延伸的方式形成，且直径小于第I缸体7的圆筒部件。第I缸体7将第I置换器2容纳成能够在长边方向上往复移动，第2缸体8将第2置换器3容纳成能够在长边方向上往复移动。
[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树脂等耐磨性树脂的保护膜。
[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。在第I蓄冷器9的上部设有整流器10，在下部设有整流器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向第I置换器2流通的第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，其容积随着第I置换器2的往复移动发生变化。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共同配管。并且，在第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为由第I缸体7和第I置换器2形成的空间，其容积随着第I置换器2的往复移动发生变化。在第I缸体7的外周中与第I膨胀空间18对应的位置配置有与未图示的冷却对象物热连接的第I冷却台20，第I冷却台20被通过第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的内部隔着上端的整流器21、下端的整流器22、位于上下中间的分隔件23在轴向上被分为两级。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填充有例如铅和铋等非磁性材料的第2蓄冷材料。在分隔件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％(:112等磁性材料的第2蓄冷材料。铅和铋、HoCu 2等形成为球状，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