蓄冷器的制造方法
【專利說明】畜冷裔
[0001]本申請主張基于2014年3月19日申請的日本專利申請第號的優先權。該日本申請的全部內容通過參考援用于本說明書中。
技術領域
[0002]本發明涉及一種積蓄通過從壓縮裝置供給的高壓制冷劑氣體的西蒙膨脹而產生的寒冷的蓄冷器。
【背景技術】
[0003]作為產生超低溫的制冷機，已知有吉福德-麥克馬洪(Gifford-McMahon ；GM)制冷機。GM制冷機通過在缸體內往復移動置換器來改變膨脹空間的體積。與該體積變化相應地選擇性地連接膨脹空間與壓縮機的吐出側及吸氣側，由此使制冷劑氣體在膨脹空間膨脹。在膨脹空間產生的制冷劑氣體的寒冷在積蓄于蓄冷器的同時傳遞至冷卻臺并達到所希望的超低溫，從而冷卻與冷卻臺連接的冷卻對象(參考專利文獻I)。
[0004]專利文獻1:日本特開平7-324832號公報
[0005]蓄冷器使用蓄冷材料。制冷劑氣體在通過填充有蓄冷材料的蓄冷器中時與蓄冷材料進行熱交換。在此，填充于蓄冷器中的蓄冷材料以如下前提設計而成，即在蓄冷器中流動的制冷劑氣體的流速均等，而與蓄冷器內的位置無關。然而，例如由于受到蓄冷器內壁的流路阻力的影響，制冷劑氣體在蓄冷器中流動時，有時存在在蓄冷器中的內壁附近流動的制冷劑氣體的流速與在蓄冷器的中心部流動的制冷劑氣體的流速不同的現象。此時，蓄冷材料的設計前提被破壞，蓄冷器的效率會下降。

【發明內容】

[0006]本發明的目的在于提供一種提高超低溫制冷機中的蓄冷器的效率的技術。
[0007]為了解決上述課題，本發明的一種實施方式的蓄冷器具備:蓄冷材料，積蓄通過制冷劑氣體的膨脹而產生的寒冷；筒狀容器，容納蓄冷材料并流通有制冷劑氣體；插入部件，容納于容器且在容器的軸向上的厚度相同。插入部件至少在外周部形成有成為制冷劑氣體的流路的開口部，并且插入部件整體的開口率大于插入部件在中心部的開口率。
[0008]根據本發明，能夠提高超低溫制冷機中的蓄冷器的效率。
【附圖說明】
[0009]圖1是示意地表示實施方式所涉及的蓄冷器式制冷機的一例的圖。
[0010]圖2是用于說明在實施方式所涉及的第2蓄冷器中流動的制冷劑氣體的流速分布的示意圖。
[0011]圖3是示意地表示實施方式所涉及的插入部件的形狀的圖。
[0012]圖4(a)及圖4(b)是用于說明實施方式所涉及的插入部件的開口率的圖。
[0013]圖5(a)及圖5(b)是示意地表示實施方式所涉及的插入部件的其他形狀的圖。
[0014]圖6是示意地表示實施方式所涉及的插入部件的另一形狀的圖。
[0015]圖7 (a)及圖7(b)是用于說明實施方式所涉及的插入部件的外周部中的圓周方向上的開口率的變化的圖。
[0016]圖8(a)及圖8(b)是表示實施方式所涉及的插入部件的開口率的變化的概念圖。
[0017]圖中:1_蓄冷器式制冷機，Cl-第I間隙，2-第I置換器，C2-第2間隙，3-第2置換器，4-銷，5-連接器，6-銷，7-第I缸體，8-第2缸體，9-第I蓄冷器，10、11-整流器，12-室溫室，13-第I開口，14-壓縮機，15-供給閥，16-回流閥，17-密封件，18-第I膨脹空間，19-第2開口，20-第I冷卻臺，21、22-整流器，23-分隔部件，24-高溫側區域，25-低溫側區域，26-第2膨脹空間，27-第3開口，28-第2冷卻臺，29、30-蓋部，31、32-壓入銷，34-第2蓄冷器，35-插入部件，36-開口部，37-中心，38-圓形區域，39a_第I部分區域，39b-第2部分區域。
【具體實施方式】
[0018]以下，參考附圖對本發明的實施方式進行說明。
[0019]圖1是示意地表示實施方式所涉及的蓄冷器式制冷機I的一例的圖。實施方式所涉及的蓄冷器式制冷機I為例如使用氦氣作為制冷劑氣體的吉福德-麥克馬洪(GM)式超低溫制冷機。如圖1所示，蓄冷器式制冷機I具備第I置換器2及沿長度方向與第I置換器2連結的第2置換器3。第I置換器2及第2置換器3例如經由銷4、連接器5及銷6連接。
[0020]第I缸體7與第2缸體8形成為一體，分別具有高溫端及低溫端。第I缸體7的低溫端與第2缸體8的高溫端在第I缸體7的底部連接。第2缸體8形成為沿與第I缸體7相同的軸向延伸的形態，是直徑小于第I缸體7的筒狀部件。第I缸體7為以能夠沿長度方向往復移動的方式容納第I置換器2的筒狀容器。并且，第2缸體8為以能夠沿長度方向往復移動的方式容納第2置換器3的筒狀容器。
[0021]考慮到強度、導熱系數、氦隔離能力等，第I缸體7及第2缸體8例如使用不銹鋼。第2置換器3的外周部為由不銹鋼等金屬制成的筒。在第2置換器3的外周面上可以形成氟化乙烯樹脂等耐磨性樹脂保護膜。
[0022]在第I缸體7的高溫端設置有使第I置換器2及第2置換器3往復移動的止轉棒軛機構(未圖示)。第I置換器2、第2置換器3分別沿著第I缸體7、第2缸體8進行往復移動。第I置換器2及第2置換器3分別具備高溫端及低溫端。
[0023]第I置換器2為具有圓筒狀外周面的容器。從比重、強度、導熱系數等觀點出發，第I置換器2例如使用夾布酚醛樹脂等。在第I置換器2的內部例如填充有將加工成網狀的金屬(金屬絲網)層疊而成的第I蓄冷材料。第I置換器2的內部容積作為第I蓄冷器9發揮作用。在第I蓄冷器9的上部設置有整流器10，在第2蓄冷器9的下部設置有整流器11。在第I置換器2的高溫端形成有使制冷劑氣體從室溫室12流向第I置換器2的第I 開口 13。
[0024]室溫室12為由第I缸體7及第I置換器2的高溫端形成的空間。室溫室12的容積隨著第I置換器2的往復移動而發生變化。在室溫室12中連接有將由壓縮機14、供給閥15及回流閥16構成的吸排氣系統相互連接的配管中的供排氣共用配管。并且，在第I置換器2的靠近高溫端的部分與第I缸體7之間安裝有密封件17。
[0025]在第I置換器2的低溫端形成有經由第I間隙Cl向第I膨脹空間18導入制冷劑氣體的第2開口 19。第I膨脹空間18為由第I缸體7及第I置換器2形成的空間。第I膨脹空間18的容積隨著第I置換器2的往復移動而發生變化。在第I缸體7的外周的與第I膨脹空間18相對應的位置配置有與未圖示的冷卻對象物熱連接的第I冷卻臺20。第I冷卻臺20被通過第I間隙Cl的制冷劑氣體冷卻。
[0026]第2置換器3具有圓筒狀外周面。第2置換器3的內部通過上端的整流器21、下端的整流器22及位于上下中間的分隔部件23沿軸向分為兩段。第2置換器3的內部容積中的比分隔部件23更靠高溫側的高溫側區域24中填充有例如由鉛或鉍等非磁性材料構成的第2蓄冷材料。在分隔部件23的低溫(下段)側的低溫側區域25中填充有與高溫側區域24不同的蓄冷材料，例如由HoCu2等磁性材料構成的第3蓄冷材料。鉛或秘、HoCu 2等形成為球狀，多個球狀形成物聚集而構成蓄冷材料。分隔部件23具備限制第2蓄冷材料與第3蓄冷材料通過的過濾器(未圖示)，以防止高溫側區域24的蓄冷材料與低溫側區域25的蓄冷材料混合。該第2置換器3的內部容積(即高溫側區域24與低溫側區域25)作為第2蓄冷器34發揮作用。第I膨脹空間18與第2置換器3的高溫端通過連接器5周圍的連通路連通。制冷劑氣體經由該連通路從第I膨脹空間18流向第2蓄冷器34。
[0027]在第2置換器3的低溫端形成有用于使制冷劑氣體經由第2間隙C2流向向第2膨脹空間26的第3開口 27。第2膨脹空間26為由第2缸體8及第2置換器3形成的空間。第2膨脹空間26的容積隨著第2置換器3的往復移動而發生變化。第2間隙C2由第2缸體8的低溫端及第2置換器3形成。
[0028]在第2缸體8的外周中與第2膨脹空間26相對應的位置配置有與冷卻對象物熱連接的第2冷卻臺28。第2冷卻臺28被通過第2間隙C2的制冷劑氣體冷卻。
[0029]第I置換器2及第2置換器3可分別在低溫端具備蓋部29及蓋部30。從與置換器主體接合的觀點出發，蓋部29及蓋部30具有二級狀的圓柱形形狀。蓋部29通過壓入銷31固定于第I置換器2，蓋部30通過壓入銷32固定于第2置換器3。
[0030]第2蓄冷器34具備:第I插入部件35a，調整在高溫側區域24中流動的制冷劑氣體的流速分布；第2插入部件35b，調整在低溫側區域25中流動的制冷劑氣體的流速分布。以下，在不區分第I插入部件35a及第2插入部件35b時，統稱為“插入部件35”。另外，插入部件35的詳細內容將進行后述。
[0031]接著，對實施方式所涉及的蓄冷器式制冷機I的動