[发明专利]蓄冷器、GM制冷机及脉冲管制冷机

说明书

技术领域

本发明涉及一种蓄冷器，尤其涉及一种能够在蓄冷式制冷机中使用的蓄冷器。

背景技术

吉福德-麦克马洪式（GM）制冷机、脉冲管制冷机等蓄冷式制冷机能够产生在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功的寒冷之后，再次通过蓄冷器返回至压缩机。此时，为了紧接着被引导的工作气体，工作气体冷却蓄冷器内的蓄冷材料的同时通过蓄冷器。将该行程设为1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，正在研究将氦气用作蓄冷器的蓄冷材料。这种蓄冷器也称作氦冷却式蓄冷器。例如，专利文献1中示出有将内部填充有氦气的多个热传导性气囊用作蓄冷器的蓄冷材料的内容。

图1表示氦气与HoCu₂磁性材料的比热在各温度下的变化。如从图1可知，在约10K左右的超低温区间中，压力为1.5MPa左右的氦气的比热高于HoCu₂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。

然而，实际上，制作如专利文献1的气囊并不容易。例如，为了在4K下使气囊内的氦气具有1.5MPa左右的压力，在室温下，需要大概160MPa左右的压力。无法简单制作填充有这种高压氦气的气囊。并且，若要形成能够耐得住这种高压的气囊，则导致气囊的壁厚必定增加而热传导性下降。

因此，最近有如下报导：在蓄冷器的内部配置具备孔的多个容器，通过该孔使用作装置的工作气体的氦气在容器内流通，从而构成氦冷却式蓄冷器（专利文献2）。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11-37582号公报

专利文献2：日本专利第2650437号公报

专利文献2中记载的氦冷却式蓄冷器中，还作为工作气体的氦气经设置在容器上的孔流入、流出容器内，由此构成蓄冷器。然而，若这种氦气频繁地流入容器内和从容器流出，则在容器内作为蓄冷材料发挥作用的氦气的压力变动变大。并且，随此，作为蓄冷材料的氦气的温度变得不稳定，导致蓄冷器很难维持稳定的蓄冷性能。

发明内容

本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于，能够提供一种与以往的方式相比，能够更稳定地维持蓄冷性能的氦冷却式蓄冷器及具备所述蓄冷器的制冷机。

为了解决上述课题，本发明的氦冷却式蓄冷器，其对工作气体的寒冷进行蓄冷，其特征在于，该蓄冷器具有工作气体流通的第1区段和容纳作为蓄冷材料的氦气的第2区段，所述第2区段与连接于氦源的蓄冷材料用配管连接。

发明效果

根据本发明能够提供一种与以往的方式相比，能够更稳定地维持蓄冷性能的氦冷却式蓄冷器及具备所述蓄冷器的制冷机。

附图说明

图1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是表示一般GM制冷机的结构的概要图。

图3是表示以往的氦冷却式蓄冷器的一例的概要图。

图4是表示本发明的实施方式的氦冷却式蓄冷器的结构的概要截面图。

图5是表示具备本发明的实施方式的蓄冷器的GM制冷机的结构例的概要图。

图6是表示具备本发明的实施方式的蓄冷器的脉冲管制冷机的结构例的概要图。

图7是表示具备本发明的实施方式的蓄冷器的脉冲管制冷机的另一结构例的概要图。

图8是表示具备本发明的实施方式的蓄冷器的脉冲管制冷机的又一结构例的概要图。

具体实施方式

首先，为了更明确了解本发明，对具备氦冷却式蓄冷器的一般蓄冷式制冷机的结构进行说明。

图2中作为蓄冷式制冷机的一例示出GM（吉福德-麦克马洪）制冷机的概要结构。

GM制冷机1具有气体压缩机3和作为制冷机发挥作用的2级式冷头10。冷头10具有第1级冷却部15和第2级冷却部50，这些冷却部以与凸缘12同轴的方式连结。