本发明专利技术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。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种蓄冷器，尤其涉及一种能够在蓄冷式制冷机中使用的蓄冷器。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述背景而完成的，本专利技术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。本专利技术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，在基于本专利技术的蓄冷器中，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，在基于本专利技术的蓄冷器中，可以满足温度Td =温度Ta。另外，基于本专利技术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，在基于本专利技术的蓄冷器中，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，基于本专利技术的蓄冷器中，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，基于本专利技术的蓄冷器中，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，在基于本专利技术的蓄冷器中，可以满足温度Te =温度Td和/或温度Ta =温度Tf。并且，在基于本专利技术的蓄冷器中，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，在基于本专利技术的蓄冷器中，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，在基于本专利技术的蓄冷器中，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，在基于本专利技术的蓄 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，在基于本专利技术的蓄冷器中，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，本专利技术提供一种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，本专利技术提供一种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，本专利技术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，本专利技术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。专利技术效果本专利技术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。附图说明图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是概略表不基于本专利技术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专利技术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专利技术的蓄冷器中确定蓄冷材料的压力时的概念的图。图8是用本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：许名尧，
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：
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