[发明专利]蓄冷器式制冷机

说明书

技术领域

本申请主张基于2011年2月15日申请的日本专利申请第2011-029308号的优先权。其申请的所有内容通过参考援用于该说明书中。

本发明涉及一种利用氦气等冷媒气体并具有容纳蓄冷材料的蓄冷器的蓄冷器式制冷机。

背景技术

例如，为了得到4K左右的超低温，采用利用氦气等冷媒气体并具有容纳蓄冷材料的蓄冷器的蓄冷器式制冷机。并且，作为蓄冷器式制冷机，例如采用吉福德-麦克马洪(Gifford-McMahon；GM)制冷机、脉冲管制冷机等制冷机。

蓄冷器式制冷机通过使冷媒气体绝热膨胀并将此时产生的冷量蓄冷至蓄冷材料来进行制冷冷却。因此，蓄冷器式制冷机具有缸和与缸连接的蓄冷管，在蓄冷管的内部具备用于对冷量进行蓄冷的蓄冷材料。

蓄冷材料需在作为使用温度的超低温下具有较大的比热。然而，通常铅等金属在15K以下的超低温中其比热随着温度下降急剧减少。因此，作为蓄冷材料使用在15K以下的温度下具有大于铅的比热等的磁性蓄冷材料，例如HoCu₂。但是，磁性蓄冷材料在15K以下具有较大的磁化率，并且有可能产生磁噪声，因此需在蓄冷管的周围设置磁屏蔽部件，因此制造成本增加。

另一方面，作为冷媒气体使用的氦在作为使用温度的超低温下具有较大的比热。因此，有时使用由氦气构成的气体蓄冷材料作为15K以下的超低温用蓄冷材料(例如，参考专利文献1。)。通过使用由氦气构成的气体蓄冷材料，无需在蓄冷管的周围设置磁屏蔽材，因此能够降低制造成本。

专利文献1：日本特表2006-524307号公报

但是，上述利用气体蓄冷材料作为超低温用蓄冷材料的蓄冷器式制冷机存在如下问题。

在向蓄冷管的内部放入气密地填充有由氦气构成的气体蓄冷材料的空心体而成时，流过蓄冷管的内部即空心体的外部的由氦气构成的冷媒气体和空心体内部的由氦气构成的气体蓄冷材料经空心体壁进行热交换。

此时，气体的流速较快一方的气体的传热系数较大。因此，填充于空心体且不具有流速的由氦气构成的气体蓄冷材料的传热系数小于具有流速且由氦气构成的冷媒气体的传热系数。因此，气体蓄冷材料与冷媒气体的热交换效率较低。

并且，空心体内周面的面积小于空心体外周面的面积。因此，由氦气构成的气体蓄冷材料与空心体接触的接触面积小于由氦气构成的冷媒气体与空心体接触的接触面积。因此，气体蓄冷材料与冷媒气体的热交换效率较低。

另外，上述课题同样存在于利用由除氦气以外的气体构成的气体蓄冷材料的情况。

发明内容

本发明是鉴于上述点而完成的，其目的在于提供一种能够通过利用气体蓄冷材料作为超低温用蓄冷材料来降低制造成本且能够提高冷媒气体与气体蓄冷材料的热交换效率的蓄冷器式制冷机。

为了解决上述课题，本发明的特征在于采取以下叙述的构件。

本发明的蓄冷器式制冷机，其具有：缸，用于使冷煤气体绝热膨胀；及蓄冷管，与所述缸连接，且在内部包含划分流过所述冷媒气体的第1空间和填充由气体构成的蓄冷材料的第2空间的划分部件，并将伴随所述冷媒气体的绝热膨胀在所述缸中发生的冷量蓄冷至填充于所述第2空间的所述蓄冷材料，所述划分部件露出在所述第2空间中的面积大于所述划分部件露出在所述第1空间中的面积。

另外，本发明在上述蓄冷器式制冷机中，所述划分部件包含连通所述蓄冷管的高温侧与所述蓄冷管的低温侧的配管，所述第1空间为所述配管内部的空间，所述第2空间为所述配管外部的空间，且为与所述蓄冷管的高温侧及所述蓄冷管的低温侧均未连通的空间。

另外，本发明在上述蓄冷器式制冷机中，所述划分部件以连通所述蓄冷管的高温侧与所述蓄冷管的低温侧的方式形成第1狭缝空间，并且以与所述蓄冷管的高温侧及所述蓄冷管的低温侧均不连通的方式形成第2狭缝空间，所述第1空间包含所述第1狭缝空间，所述第2空间包含所述第2狭缝空间，所述划分部件露出在所述第2狭缝空间中的面积大于所述划分部件露出在所述第1狭缝空间中的面积。

另外，本发明在上述蓄冷器式制冷机中，所述配管具有用于增加所述配管外侧的表面积的部件。

另外，本发明在上述蓄冷器式制冷机中，所述部件为凸片。

另外，本发明在上述蓄冷器式制冷机中，所述蓄冷管包含填充于所述第2空间的由金属构成的填充材料。

另外，本发明在上述蓄冷器式制冷机中，所述填充材料与所述配管成为一体。

另外，本发明在上述蓄冷器式制冷机中，所述填充材料通过扩散接合与所述配管成为一体。