蓄冷式制冷机、一级蓄冷器及二级蓄冷器制造技术

本发明专利技术提供一种提高蓄冷式制冷机的制冷能力的蓄冷式制冷机、一级蓄冷器及二级蓄冷器。本发明专利技术的蓄冷式制冷机具备对工作气体进行预冷的蓄冷器部、及通过使由蓄冷器部预冷的工作气体膨胀而使工作气体冷却的膨胀机。蓄冷器部具备由锌或以锌为主成分的合金制成的锌系蓄冷材料。一级蓄冷器(30)可以具备高温部及低温部，所述高温部具备第1蓄冷材料，所述低温部具备与第1蓄冷材料不同的第2蓄冷材料。二级蓄冷器(60)可以具备高温部及低温部，所述高温部具备第2蓄冷材料，所述低温部具备与第2蓄冷材料不同的第3蓄冷材料。第2蓄冷材料可以具备由锌或以锌为主成分的合金制成的锌系蓄冷材料。

【技术实现步骤摘要】
蓄冷式制冷机、一级蓄冷器及二级蓄冷器本申请主张基于2013年9月17日申请的日本专利申请第2013-191537号、及2014年5月2日申请的日本专利申请第2014-094959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。
本专利技术涉及一种蓄冷式制冷机、一级蓄冷器及二级蓄冷器。
技术介绍
蓄冷式制冷机用于将冷却对象物冷却至例如100K(开尔文)左右至4K左右的范围内。蓄冷式制冷机有例如吉福德-麦克马洪式(GM)制冷机、脉冲管制冷机、斯特林制冷机、索尔凡制冷机等。蓄冷式制冷机的用途例如为超导磁铁和检测仪等的冷却或低温泵。蓄冷式制冷机的制冷能力取决于蓄冷材料的换热效率。专利文献1：日本特开2012-255590号公报专利文献2：日本特开2003-28526号公报
技术实现思路
本专利技术的一种实施方式的示例性目的之一在于提高蓄冷式制冷机的制冷能力。根据本专利技术的一种方式，提供一种蓄冷式制冷机，其具备：蓄冷器部，对工作气体进行预冷；及膨胀机，通过使由所述蓄冷器部预冷的工作气体膨胀而使所述工作气体冷却。所述蓄冷器部具备由锌或以锌为主成分的合金制成的锌系蓄冷材料。根据本专利技术的一种方式，提供一种一级蓄冷器，其具备高温部及低温部，所述高温部具备第1蓄冷材料，所述低温部具备与所述第1蓄冷材料不同的第2蓄冷材料。所述第2蓄冷材料具备由锌或以锌为主成分的合金制成的锌系蓄冷材料。根据本专利技术的一种方式，提供一种二级蓄冷器，其具备高温部及低温部，所述高温部具备第2蓄冷材料，所述低温部具备与所述第2蓄冷材料不同的第3蓄冷材料。所述第2蓄冷材料具备由锌或以锌为主成分的合金制成的锌系蓄冷材料。另外，将以上构成要件的任意组合或本专利技术的构成要件或表现在方法、装置、系统等之间相互替换，也作为本专利技术的方式而有效。根据本专利技术，能够提高蓄冷式制冷机的制冷能力。附图说明图1是概略表示本专利技术的一种实施方式所涉及的蓄冷式制冷机的图。图2是表示各种金属的容积比热与温度之间的关系的图表。图3是表示本专利技术的一种实施方式所涉及的一级蓄冷器的结构的示意图。图4是本专利技术的一种实施方式所涉及的一级蓄冷器的低温侧的线材的剖视图。图5是表示本专利技术的一种实施方式所涉及的二级蓄冷器的结构的示意图。图6是表示本专利技术的一种实施方式所涉及的蓄冷式制冷机的制冷能力的图表。图7是表示本专利技术的一种实施方式所涉及的二级蓄冷器的结构的示意图。图8是表示本专利技术的一种实施方式所涉及的蓄冷式制冷机的性能测试结果的图表。图9是表示本专利技术的一种实施方式所涉及的二级蓄冷器的温度特性曲线的一例的图。图10是本专利技术的另一实施方式所涉及的金属丝网的线材的剖视图。图11是将具有图10所示的线材的金属丝网层叠2张时的剖视图。图中：1-GM制冷机，15-一级冷却部，20-一级缸体，22-一级置换器，23a-一级高温端，23b-一级低温端，30-一级蓄冷器，31-一级膨胀室，32-金属丝网，34-线材，34a-基材，34b-层，35-一级冷却台，50-二级冷却部，51-二级缸体，52-二级置换器，53a-二级高温端，53b-二级低温端，55-二级膨胀室，60-二级蓄冷器。具体实施方式以下，参考附图对本专利技术的实施方式进行详细说明。另外，在说明中，对相同要件标注相同符号，并适当省略重复说明。并且，以下叙述的结构为示例，并非限定本专利技术的范围。图1是概略表示本专利技术的一种实施方式所涉及的蓄冷式制冷机的图。GM制冷机1等蓄冷式制冷机具备蓄冷器部、膨胀机及压缩机。通常情况下，蓄冷器部设置于膨胀机上。蓄冷器部构成为对工作气体(例如氦气)进行预冷。膨胀机具备为了对被蓄冷器部预冷的工作气体进一步进行冷却而使预冷的工作气体膨胀的空间。蓄冷器部构成为被通过膨胀而冷却的工作气体冷却。压缩机构成为从蓄冷器部回收工作气体进行压缩并再次向蓄冷器部供给工作气体。在如图示的GM制冷机1等二级式制冷机中，蓄冷器部具备一级蓄冷器和二级蓄冷器。一级蓄冷器构成为将从压缩机供给的工作气体预冷至一级蓄冷器的低温端温度。二级蓄冷器构成为将通过一级蓄冷器预冷的工作气体预冷至二级蓄冷器的低温端温度。GM制冷机1具有作为压缩机发挥作用的气体压缩机3、及作为膨胀机发挥作用的二级式冷头10。冷头10具有一级冷却部15及二级冷却部50，这些冷却部以与凸缘12同轴的方式连结。一级冷却部15具备一级高温端23a及一级低温端23b，二级冷却部50具备二级高温端53a及二级低温端53b。一级冷却部15与二级冷却部50串联连接。因此，一级低温端23b相当于二级高温端53a。一级冷却部15具备一级缸体20、一级置换器22、一级蓄冷器30、一级膨胀室31及一级冷却台35。一级缸体20为中空的气密容器。一级置换器22以能够沿轴向Q往复运动的方式设置于一级缸体20内。一级蓄冷器30具备填充于一级置换器22内的一级蓄冷材料。因此，一级置换器22为容纳一级蓄冷材料的容器。一级膨胀室31在一级低温端23b处形成于一级缸体20内。一级膨胀室31的容积因一级置换器22的往复运动而发生变化。一级冷却台35在一级低温端23b处安装于一级缸体20的外侧。在一级高温端23a，具体而言在一级蓄冷器30的高温侧，为了使氦气流出、流入一级蓄冷器30而设有多个一级高温侧流通路40-1。在一级低温端23b，具体而言在一级蓄冷器30的低温侧，为了使氦气在一级蓄冷器30与一级膨胀室31之间流出、流入而设有多个一级低温侧流通路40-2。在一级缸体20与一级置换器22之间设有封住一级缸体20的内表面与一级置换器22的外表面之间的间隙的气体流动的一级密封件39。因此，一级高温端23a与一级低温端23b之间的工作气体流动经由一级蓄冷器30。二级冷却部50具备二级缸体51、二级置换器52、二级蓄冷器60、二级膨胀室55及二级冷却台85。二级缸体51为中空的气密容器。二级置换器52以能够沿轴向Q往复运动的方式设置于二级缸体51内。二级蓄冷器60具备填充于二级置换器52内的二级蓄冷材料。因此，二级置换器52为容纳二级蓄冷材料的容器。二级膨胀室55在二级低温端53b处设置于二级缸体51内。二级膨胀室55的容积因二级置换器52的往复运动而发生变化。二级冷却台85在二级低温端53b处安装于二级缸体51的外侧。在二级高温端53a，具体而言在二级蓄冷器60的高温侧，为了使氦气流出、流入二级蓄冷器60而设有二级高温侧流通路40-3。在图示的GM制冷机1中，二级高温侧流通路40-3将一级膨胀室31连接于二级蓄冷器60。在二级低温端53b，具体而言在二级蓄冷器60的低温侧，为了使氦气流出、流入二级膨胀室55而设有多个二级低温侧流通路54-2。在二级缸体51与二级置换器52之间设有封住二级缸体51的内表面与二级置换器52的外表面之间的间隙的气体流动的二级密封件59。因此，二级高温端53a与二级低温端53b之间的工作气体流动经由二级蓄冷器60。另外，二级冷却部50也可以构成为容许少量气体在二级缸体51与二级置换器52之间的间隙中流动。GM制冷机1具备连接气体压缩机3和冷头10的配管7。在配管7上设有高压阀5及低压阀6。GM制冷机1构成为高压氦气从气体压缩机3经由高压阀5及配管7供给至一级冷却部15。并且，GM制冷机1构成为低本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蓄冷式制冷机，其特征在于，具备：蓄冷器部，对工作气体进行预冷；及膨胀机，通过使由所述蓄冷器部预冷的工作气体膨胀而使所述工作气体冷却，所述蓄冷器部具备由锌或以锌为主成分的合金制成的锌系蓄冷材料。

【技术特征摘要】
2013.09.17 JP 2013-191537;2014.05.02 JP 2014-094951.一种蓄冷式制冷机，其特征在于，具备：蓄冷器部，对工作气体进行预冷；及膨胀机，通过使由所述蓄冷器部预冷的工作气体膨胀而使所述工作气体冷却，所述蓄冷器部具备由锌或以锌为主成分的合金制成的锌系蓄冷材料，所述蓄冷器部具备被冷却至30K至80K的温度范围的部位，该部位具备所述锌系蓄冷材料。2.一种蓄冷式制冷机，其特征在于，具备：蓄冷器部，对工作气体进行预冷；及膨胀机，通过使由所述蓄冷器部预冷的工作气体膨胀而使所述工作气体冷却，所述蓄冷器部具备由锌或以锌为主成分的合金制成的锌系蓄冷材料，所述蓄冷器部具备在高温侧具备所述锌系蓄冷材料的二级蓄冷器,所述二级蓄冷器具备被冷却至5K至30K的温度范围的部位，该部位具备所述锌系蓄冷材料。3.根据权利要求2所述的蓄冷式制冷机，其特征在于，所述二级蓄冷器在低温侧具备与所述锌系蓄冷材料不同的蓄冷材料。4.根据权利要求2所述的蓄冷式制冷机，其特征在于，所述二级蓄冷器在低温侧具备所述锌系蓄冷材料。5.根据权利要求2所述的蓄冷式制冷机，其特征在于，所述二级蓄冷器在所述高温侧具备具有第1区段和与所述第1区段的低温侧相邻的第2区段的高温侧蓄冷部，所述第1区段具备所述锌系蓄冷材料，所述第2区段具备与所述锌系蓄冷材料不同的非磁性蓄冷材料。6.根据权利要求5所述的蓄冷式制冷机，其特征在于，与所述锌系蓄冷材料不同的非磁性蓄冷材料具备铋或锡。7.根据权利要求5所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：许名尧，雷田，土屋彰广，包乾，
申请(专利权)人：住友重机械工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP