CN105485955B - 脉冲管冷冻机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种脉冲管冷冻机，与以往相比在蓄冷管和脉冲管之间具有良好的整流功能。脉冲管冷冻机，脉冲管的低温端和蓄冷管的低温端通过连通道连通，其特征在于，在所述连通道的所述脉冲管的低温端侧设置热交换器，该热交换器具有至少包含第1及第2金属丝网的层叠体，所述第1及第2金属丝网均由铜或铜合金构成，各金属丝网彼此的界面被扩散接合，所述层叠体的侧面与构成所述连通道的内壁被扩散接合。

Description

脉冲管冷冻机
本申请是申请号为201110021443.5、申请日为2011年1月19日、发明名称为“脉冲管冷冻机”的申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及脉冲管冷冻机。
背景技术
以往对需要超低温环境的装置，例如核磁共振诊断装置(MRI)等进行冷却时，使用脉冲管冷冻机。
在脉冲管冷冻机中通过反复进行如下动作来在蓄冷管及脉冲管的低温端形成寒冷：通过压缩机压缩的作为工作流体的冷媒气体(例如，氦气)流入蓄冷管及脉冲管的动作、及从脉冲管及蓄冷管排出冷媒气体并回收至压缩机的动作。
脉冲管冷冻机的蓄冷管，由在内部具有蓄冷材料的筒状部件(缸)构成，脉冲管由中空筒状部件(缸)构成。两缸的低温端以连通道连通，在该位置设置连接被冷却体的冷却台。
一般地，在脉冲管的低温端侧设置有热交换器，该热交换器由以铜制金属丝网等构成的层叠体构成(专利文献1)。
专利文献1：日本特开2005-30704号公报
在以往的脉冲管冷冻机中，在脉冲管的低温端侧作为热交换器填充由铜制金属丝网等构成的层叠体。使用金属丝网是为了在冷媒气体从蓄冷管流入脉冲管时，以免在冷媒气体的速度上产生大的差异，即提高冷媒气体的整流效果。
但是，在脉冲管的低温端侧填充这种层叠体而构成热交换器时，难以使层叠体的侧面与收容该层叠体的槽的内壁有效地热接触。因此，根据两者的接触状态，会产生界面处的热阻变化较大，热交换性能产生偏差，或者脉冲管冷冻机的热交换性能能下降等问题。
发明内容
本发明是在这种背景下完成的，本发明目的在于提供一种脉冲管冷冻机，其与以往相比，具有发挥良好的热交换性能的热交换器。
本发明适用如下脉冲管冷冻机，脉冲管的低温端与蓄冷管的低温端固定于铜制的冷却台，并通过设置于该冷却台内的连通道连通，其特征在于，
在所述连通道的所述脉冲管的低温端侧设置热交换器，
该热交换器具有至少包含第1及第2金属丝网的层叠体，
所述第1及第2金属丝网均由铜或铜合金构成，
各金属丝网彼此的界面被扩散接合，
所述层叠体的侧面与构成所述连通道的内壁被扩散接合。
也可以为如下，在上述的双脉冲管冷冻机中，所述金属丝网是被压延处理过的金属丝网。
此时，也可以为如下，若所述压延处理前的金属丝网的厚度设为1，则被所述压延处理过的金属丝网的厚度为0.4～0.99的范围。
另外，还可以为如下，所述铜或铜合金制的金属丝网网孔的尺寸为0.05mm～1.14mm的范围。
另外，还可以为如下，所述各金属丝网彼此的界面的扩散接合以及所述内壁与所述层叠体的侧面之间的扩散接合，被同时进行扩散接合处理。
另外，还可以为如下，各铜或铜合金制的金属丝网网孔的尺寸实际上相等。
另外，还可以为如下，各铜或铜合金制的金属丝网网孔的尺寸，从最靠近所述蓄冷管的低温端的金属丝网，向所述层叠体的层叠方向连续式或阶段式减少。
另外，还可以为如下，所述层叠体在最上部还具有由不锈钢或镍构成的第3金属丝网，
所述第1金属丝网或第2金属丝网与第3金属丝网彼此的界面被扩散接合，
所述层叠体使所述第3金属丝网侧最远离所述蓄冷管的低温端地配置于所述连通道内。
另外，还可以为如下，所述第3金属丝网网孔的尺寸，小于各铜或铜合金制的金属丝网网孔的尺寸。
另外，还可以为如下，所述第3金属丝网网孔的尺寸为0.02mm～0.58mm的范围。
发明的效果
在本发明中，能够提供与以往相比，具有发挥良好的热交换性能的热交换器的脉冲管冷冻机。
附图说明
图1是简要地表示基于本发明的脉冲管冷冻机的一例的图。
图2是热交换器的一例的简要的剖视图。
图3是包含于热交换器中的层叠体的简要的分解结构图。
图4是其他热交换器的一例的简要的截面图。
图5是包含于热交换器中的其他层叠体的简要的分解结构图。
图6是包含于热交换器中的另一其他层叠体的简要的分解结构图。
图中：100-脉冲管冷冻机，110-压缩机，110a-排气阀，110b-吸气阀，112-气体流道，115-法兰，120-蓄冷管，121-缸，122-蓄冷材料，125a-蓄冷管的高温端，125b-蓄冷管的低温端，140-脉冲管，141-缸，145a-脉冲管的高温端，145b-脉冲管的低温端，149a、149b-热交换器，150-层叠体，150A-其他层叠体，150B-另一其他层叠体，152A、153A、154A-第1金属丝网，152B、153B、154B-第2金属丝网，152C、153C、154C-第3金属丝网，159-壳体，180-冷却台，182-连通道，184-内壁，189-槽，190-缓冲罐，192-气体流道，194-节流孔。
具体实施方式
下面，根据附图说明本发明的方式。
图1中简要地表示基于本发明的脉冲管冷冻机的一例。
如图1所示，基于本发明的脉冲管冷冻机100，具有压缩机110、蓄冷管120、脉冲管140、冷却台180及缓冲罐190。蓄冷管120具有高温端125a和低温端125b，脉冲管140具有高温端145a和低温端145b。
压缩机110上连接有排气阀110a和吸气阀110b。而且，压缩机110通过气体流道112连接于蓄冷管120的高温端125a。
蓄冷管120由中空状的缸121构成，在其内部填充有蓄冷材料122。缸121例如由不锈钢等构成。
脉冲管140例如由不锈钢制的中空状的缸141构成。在脉冲管140的高温端145a侧设置热交换器149a，并在脉冲管140的低温端145b侧设置热交换器149b。
蓄冷管120的低温端125b和脉冲管140的低温端145b，接触、固定于铜制的冷却台180。另外，蓄冷管120的低温端125b和脉冲管140的低温端145b，由设置于冷却台180内的连通道182连通。冷却台180与未图示的被冷却对象热连接，来冷却被冷却对象。
缓冲罐190通过气体流道192和节流孔194连接于脉冲管140的高温端145a。
另外，蓄冷管120和脉冲管140，各自的高温端125a和145a分别连接于法兰115，由此被固定。
接着，对这样构成的脉冲管冷冻机的动作进行简单说明。
首先，在排气阀110a为开，吸气阀110b为关状态下，从气体压缩机110通过排气阀110a及气体流道112向蓄冷管120供给高压的冷媒气体。流入蓄冷管120内的冷媒气体，通过蓄冷材料122被冷却而降低温度，同时，从蓄冷管120的低温端125b通过连通道182。冷媒气体由设置于脉冲管140的低温端145b侧的热交换器149b进一步被冷却，并流入脉冲管140的内部。
这时，预先存在于脉冲管140的内部的冷媒气体，通过流入的高压冷媒气体而被压缩。由此，脉冲管140内的冷媒气体的压力变得高于缓冲罐190内的压力，冷媒气体通过节流孔194及气体流道192流入缓冲罐190。
接着，若关闭排气阀110a，打开吸气阀110b，则脉冲管140内的冷媒气体通过低温端145b流入蓄冷管120的低温端125b。另外，冷媒气体对蓄冷材料122进行冷却的同时通过蓄冷管120内，从高温端125a通过气体流道112及吸气阀110b回收至压缩机110。
其中，脉冲管140通过节流孔194与缓冲罐190相连接。因此，冷媒气体的压力变动的相位与冷媒气体的体积变化的相位以一定的相位差变化。根据该相位差，在脉冲管140的低温端145b中，发生基于冷媒气体的膨胀的寒冷。脉冲管冷冻机100通过反复上述的动作，能够对连接于冷却台180的被冷却对象进行冷却。
但是，以往的脉冲管冷冻机中，作为设置于脉冲管的低温端侧的热交换器，使用由铜制的金属丝网等构成的层叠体。使用这种金属丝网是为了在冷媒气体从蓄冷管流入脉冲管时，以免在冷媒气体的速度上产生大的差异，即为了得到冷媒气体的整流效果。该层叠体以各结构部件不相互偏离的方式固定(接合)后，填充于脉冲管的低温端侧。
但是，在这样构成热交换器时，即使以高精度的尺寸形成层叠体，也无法避免层叠体的侧面与收容该层叠体的槽(在图1的例子中为连通道182)的内壁之间产生某种程度的间隙。因此，产生难以使两者始终可靠地热接触的问题。另外，因此，根据两者的接触状态，产生界面处的热阻变化较大，热交换性能产生偏差，或者脉冲管冷冻机的热交换性能下降等问题。
另外，为了处理该问题，可以考虑在槽内填充层叠体后，将层叠体的侧部钎焊于槽的内壁。
但是，该方法中，虽然能够使层叠体和槽的内壁的两者在多个“点”处接触，但是无法使层叠体的侧部整体地与槽的内壁接触。因此，该方法作为热阻的抑制效果并不充分，不能根本上解决上述的问题。
与此相对，基于本发明的脉冲管冷冻机中，具有如下特征：设置于脉冲管140的低温端145b侧的热交换器149b，与收容该热交换器149b的槽的内壁扩散接合。
在这样构成热交换器149b时，使热交换器149b的侧部始终与槽的内壁接触。因此，能够减轻或者消除像以往的热阻在两者之间变化较大，或脉冲管冷冻机的热交换性能下降的问题。
以下，参照图2及图3进一步详细说明本发明的特征。
图2中示意地表示连接脉冲管140的低温端145b的冷却台180的槽189附近的截面。该图中示出本发明中使用的热交换器149b的一例的简要的截面。图3中表示构成热交换器149b的层叠体150的一例的简要的分解结构图。
如图2所示，热交换器149b形成在冷却台180的槽189内。热交换器149b具有层叠体150，且该层叠体的侧面与槽189的内壁184扩散接合。
如图3所示，一般的情况下，层叠体150通过层叠多个铜或铜合金制(以下，将两者统称为“铜(制)”)的金属丝网而构成。图3的例子中，层叠体150通过层叠第1金属丝网152A、第2金属丝网152B、第3金属丝网152C、…及第n金属丝网152N而构成。但是，层叠体150也可以由单一的铜制金属丝网152A构成。这些金属丝网152A、152B、152C…及152N的各接触界面扩散接合。从而，各界面处的热接触性提高，界面处的热阻变小。
热交换器149b例如用以下方法形成于冷却台180的槽189内。
首先，层叠各铜制的金属丝网152A、152B、152C…及152N。然后，将得到的组装体设置于冷却台180的槽189内。之后，通过对每个冷却台180进行“扩散接合处理”来形成热交换器149b。
在此，所谓“扩散接合处理”为，通过加热在各部件彼此的界面发生原子相互扩散，由此进行界面接合的方法的总称。本申请中的扩散接合处理一般在800℃～1080℃的范围(例如1000℃)下进行。
通过这种扩散接合处理，在粘着、接合各金属丝网间的界面的同时，在槽189的内壁184扩散接合层叠体150的侧面。
另外，各金属丝网的扩散接合处理也可以在层叠体150与槽189的内壁184扩散接合处理前实施(即，“2阶段”扩散接合处理)。
在这种热交换器149b的结构中，与将层叠体150从后填充于槽189的情况相比，能够提高热交换器149b与冷却台180之间的热接触性，并能够有效地抑制两者间的热阻。
在此，在图3中，各铜制金属丝网152A、152B、152C…及152N的网眼或网孔(孔口)的尺寸实际上可以相等，也可以不同。
另外，在本申请中，所谓“网眼”是指处于1英寸(25.4mm)之间的孔数；所谓“网孔”是指，金属丝网所邻接的线部分彼此间的距离(间隙的长度)。
各金属丝网152A～152N的网孔不同时，网孔也可以按第1金属丝网152A至第n金属丝网152N的顺序，连续式或阶段式(例如阶梯状)变大。此时，网孔细小的第1金属丝网152A与网孔粗大的第n金属丝网152N相比，设置于远离蓄冷管120的低温端125b一侧(靠近脉冲管140的一侧)。由此，冷媒气体从蓄冷管120流向脉冲管140时，难以在冷媒气体的流速上产生大的变动，可以得到更有效的整流效果。
金属丝网的总数也根据各金属丝网的厚度等而不同，但也可以为2～200的范围(例如100)。
各铜制的金属丝网的网眼一般为#16～#300的范围，这个换算成金属丝网的网孔，则为约1.14mm～约0.05mm的范围。优选各铜制金属丝网的网眼为#60～#150(以网眼换算，为约0.303mm～约0.104mm)的范围。
另外，各金属丝网也可以为经压延处理的金属丝网。经压延处理的金属丝网在日本特开2003-28526中示出。如日本特开2003-28526的图2(A)所示，通过压延处理金属丝网，金属丝网彼此之间的接触面积增加。金属丝网彼此的热接触阻力变小，热交换效率提高。若压延处理前的金属丝网的厚度设为1，则处理后为0.4～0.99的范围。优选该厚度为0.6～0.8的范围。
另外，在图2的例子中，热交换器149b的侧面与冷却台180的槽189的内壁184扩散接合。但是，本发明的方式并不限定于此。例如热交换器149b的侧面也可以与构成脉冲管140的缸141的低温端145b侧的内壁扩散接合。
接着，参照图4，对其他热交换器149b-2的结构进行说明。图4中示意地表示连接脉冲管140的低温端145b的冷却台180的槽189附近的截面。该图中示出本发明中使用的热交换器149b-2的一例的简要的截面图。
如图4所示，热交换器149b-2形成于冷却台180的槽189。该热交换器149b-2具有与上述图2所示的热交换器149b相同的层叠体。但是，该热交换器149b-2进一步具有具备收容金属丝网的层叠体150的壳体159的特征。该壳体159由铜或铜合金构成。另外，壳体159的上面及下面开口，且具有与槽189的内径大致适合的侧面尺寸。金属丝网的层叠体150其侧面与壳体159的侧面的内壁扩散接合。
热交换器149b-2可以通过层叠各金属丝网152A～152N而填充于壳体159内后，通过对每个该壳体159进行扩散接合处理而形成。之后，该壳体159设置于冷却台180的槽189，壳体159与冷却台180的槽189的内壁184钎焊。
在此，需要留意的是，对壳体159与内壁184进行钎焊时，接触界面处的两者的粘着、接触的程度，也比如以往的直接对层叠体和内壁进行钎焊时良好。这是因为层叠体的侧面一般存在多个部件的端部，因此难以以高尺寸精度充分地平滑化，与此相对壳体159由单一的部件构成，因此其侧面能够以高精度比较容易地平滑化。
因而，即使如图4的结构与以往的热交换器相比，也能够提高热交换器149b-2与冷却台180之间的热接触性，且能够有效地抑制两者之间的热阻。
另外，在图4的例子中，热交换器149b-2直接设置于冷却台180的槽189内。但是，本发明的方式并不限定于此。例如热交换器149b-2的外侧可以与构成脉冲管140的缸141的低温端145b侧接触。此时，热交换器149b-2的壳体159与缸141的内壁钎焊。
以上的例子中，对热交换器149b及热交换器149b-2具有由铜制金属丝网构成的层叠体150的情况进行了说明。但是，本发明并不限定于这种方式。
图5中表示热交换器149b及热交换器149-2所使用的其他层叠体的结构。
在图5中，层叠体150A通过以第1金属丝网153A、第2金属丝网153B、第3金属丝网153C、第4金属丝网153D…及第n金属丝网153N的顺序层叠而构成。另外，与上述层叠体150相同，各金属丝网彼此的界面最终扩散接合。
在此，第2金属丝网153B～第n金属丝网153N为铜制，与此相对，第1金属丝网153A由铜以外的金属或合金构成。例如，第1金属丝网153A也可以是不锈钢(SUS304、316等)或镍等。不锈钢及镍与铜相比刚性高。因此，由不锈钢或镍构成第1金属丝网153A时，能够提高最终得到的层叠体150A的刚性，使用时，由于冷媒气体的压力，层叠体150变形的可能性变小。
而且，第1金属丝网153A也可以具有与其他金属丝网相比较大的网眼(即，小网孔)。这时，层叠体150A使第1金属丝网153A的一侧成为远离蓄冷管120的低温端125b的一侧(图2、图4的例子中，使之成为上侧)地设置于槽189内。由此，相对于在蓄冷管120与脉冲管140之间往返的冷媒气体，得到高整流效果。
而且，一般在铜制金属丝网中，由加工技术与成本上的限制，存在难以制作网眼大、网孔细的金属丝网的问题(例如，网眼的最大值为#100左右，网孔的最小值为0.134～0.154mm左右)。但是，在例如不锈钢等非铜制的金属丝网时，可以比较容易得到网眼大，且网孔细的金属丝网。因此，关于热交换器149b、149b-2的整流性，能够通过组合2种材料，来实现广泛的设计。
例如，第1金属丝网153A的网眼为#30～#500的范围，优选#60～#400的范围。这个以网孔换算分别相当于约0.577mm～约0.026mm，及约0.253mm～约0.034mm。另一方面，第2金属丝网153B～第n金属丝网153N的网眼为#16～#300的范围，优选为#60～#150的范围。这个以网孔换算分别相当于约1.14mm～约0.05mm，及约0.303mm～约0.104mm。另外，如前所述，第2金属丝网153B～第n金属丝网153N的网孔或网眼可以相同，也可以不同。
金属丝网的总数根据各金属丝网的厚度等而不同，但也可以为2～200的范围(例如100)。
如上述，层叠体150A设置于冷却台180的槽189内，通过对此进行扩散接合处理来形成热交换器149b。或者，层叠体150A设置于壳体159内，在对此进行扩散接合处理后，将壳体159设置于冷却台180的槽189内，通过钎焊壳体159与内壁184来形成热交换器149b-2。扩散接合处理例如在800℃～1080℃(例如1000℃)的范围下进行。
在图6中表示热交换器149b及热交换器149b-2所使用的另外其他层叠体的结构。
在图6中，层叠体150B通过以第1金属丝网154A、第2金属丝网154B、第3金属丝网154C、第4金属丝网154D…及第n金属丝网154N顺序层叠而构成。另外，与上述层叠体150及150A相同，各金属丝网彼此的界面最终扩散接合。
第2金属丝网154B、第4金属丝网154D、及第6金属丝网154F～第n金属丝网154N为铜制。与之相对，第1金属丝网154A、第3金属丝网154C、及第5金属丝网154E这3个由铜以外的金属或合金构成。例如，第1金属丝网154A、第3金属丝网154C、及第5金属丝网154E由不锈钢(SUS304、316等)或镍等构成。另外，第1金属丝网154A、第3金属丝网154C、及第5金属丝网154E可以由相同材料构成，也可以由不同材料构成。
在该图的结构中，非铜制金属丝网与铜制金属丝网交替层叠的循环C重复3次。
第1金属丝网154A、第3金属丝网154C、及第5金属丝网154E这3个与其他的金属丝网相比具有大的网眼(即小网孔)。例如，第1金属丝网154A、第3金属丝网154C、及第5金属丝网154E的网眼为#30～#500(以网孔换算为约0.577mm～约0.026mm)的范围，优选为#60～#400(以网孔换算为约0.253mm～约0.034mm)的范围。另一方面，剩余的铜制金属丝网154B、154D、154F～154N的网眼为#16～#300(以网孔换算为约1.14mm～约0.05mm)的范围，优选为#60～#150(以网孔换算为约0.303mm～约0.104mm)的范围。另外，铜制金属丝网网孔的尺寸可以相同也可以不同。铜制金属丝网154B～154N的各网孔的尺寸不同时，网孔可以以第2金属丝网154B至第n金属丝网154N的顺序，连续式或阶段式(例如阶梯状)变大。
金属丝网的总数虽然基于各金属丝网的厚度，但也可以为2～200的范围(例如100)。
图6所示的层叠体150B在使用时，使第1金属丝网154A成为远离冷却台180的连通道182的一侧(图2、图4的例子中，使之成为上侧)地设置于冷却台180内。
另外，图6的例子中，对包含总计3个非铜制金属丝网，循环数C为3次的层叠体150B进行了说明，但在层叠体150B中，非铜制金属丝网数及循环数C没有特别限定。非铜制金属丝网的数例如可以是2个、4个、或6个以上。而且，重复数C也可以是2次、4次、或6次以上。例如也可以从第1金属丝网至第n金属丝网(即在层叠体150B的整体的范围内)，重复非铜制与铜制金属丝网的交替配置。
以上，参照附图对基于本发明的实施例的一例进行了说明。但是，本领域技术人员明确可知，本发明并不限定于上述的结构。例如，在上述的例子中，脉冲管冷冻机100为单级式。但是，本发明也可以适用于2级式、或3级式等多级脉冲管冷冻机。
[实施例]
实际上，在冷却台的槽内，在一般条件下运行形成有如上述的图2所示的热交换器149b的脉冲管冷冻机，来测定冷却台的温度。热交换器149b的层叠体使用图5所示的结构的层叠体150A。最上部的金属丝网153A使用网眼为#250的SUS304制的金属丝网。另外，第2级以后的金属丝网使用网眼为#80的铜制金属丝网。
测定的结果，冷却台的温度为约36.4K(开尔文)。另一方面，在冷却台的槽内具备以往的热交换器(具有网眼为#80的铜制的层叠体，层叠体的侧部不与槽的内壁扩散接合)的脉冲管冷冻机中，进行了相同的测定，冷却台的温度为约40.2K(开尔文)。
从该结果可以确认基于本发明的脉冲管冷冻机中，与以往相比冷却能力得到提高。
工业实用性
本发明适用于核磁共振诊断装置、超导磁铁装置、低温泵等低温系统中适用的单级式或多级式脉冲管冷冻机。

Claims (10)

1.一种脉冲管冷冻机，脉冲管的低温端与蓄冷管的低温端固定于铜制的冷却台，所述脉冲管的低温端与所述蓄冷管的低温端通过设置于该冷却台内的连通道连通，其特征在于，
在所述连通道的所述脉冲管的低温端侧设置热交换器，
该热交换器具有至少包含第1及第2金属丝网的层叠体，
所述第1及第2金属丝网均由铜或铜合金构成，
各金属丝网彼此的界面被扩散接合，
所述层叠体的侧面与构成所述连通道的内壁被扩散接合。
2.如权利要求1所述的脉冲管冷冻机，其特征在于，
所述金属丝网是被压延处理过的金属丝网。
3.如权利要求2所述的脉冲管冷冻机，其特征在于，
若处理前的金属丝网的厚度设为1，则被所述压延处理过的金属丝网的厚度为0.4～0.99的范围。
4.如权利要求1或2所述的脉冲管冷冻机，其特征在于，
所述铜或铜合金制的金属丝网网孔的尺寸为0.05mm～1.14mm的范围。
5.如权利要求1或2所述的脉冲管冷冻机，其特征在于，
所述各金属丝网彼此的界面的扩散接合以及所述内壁与所述层叠体的侧面之间的扩散接合，被同时进行扩散接合处理。
6.如权利要求1或2所述的脉冲管冷冻机，其特征在于，
各铜或铜合金制的金属丝网网孔的尺寸实际上相等。
7.如权利要求1或2所述的脉冲管冷冻机，其特征在于，
各铜或铜合金制的金属丝网网孔的尺寸，从最靠近所述蓄冷管的低温端的金属丝网，向所述层叠体的层叠方向连续式或阶段式减少。
8.如权利要求1或2所述的脉冲管冷冻机，其特征在于，
所述层叠体在最上部还具有由不锈钢或镍构成的第3金属丝网，
所述第1金属丝网或第2金属丝网与所述第3金属丝网彼此的界面被扩散接合，
所述层叠体使所述第3金属丝网侧最远离所述蓄冷管的低温端地配置于所述连通道内。
9.如权利要求8所述的脉冲管冷冻机，其特征在于，
所述第3金属丝网网孔的尺寸，小于各铜或铜合金制的金属丝网网孔的尺寸。
10.如权利要求8或9所述的脉冲管冷冻机，其特征在于，
所述第3金属丝网网孔的尺寸为0.02mm～0.58mm的范围。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014055738A (ja) * 2012-09-13 2014-03-27 Railway Technical Research Institute 蓄冷式冷凍機
JP6334406B2 (ja) 2012-10-22 2018-05-30 株式会社東芝 コールドヘッド、超電導磁石、検査装置、およびクライオポンプ
JP5931779B2 (ja) * 2013-03-05 2016-06-08 住友重機械工業株式会社 パルス管冷凍機
JP6054248B2 (ja) * 2013-05-20 2016-12-27 住友重機械工業株式会社 スターリング型パルス管冷凍機及びその整流器
JP6165618B2 (ja) * 2013-06-20 2017-07-19 住友重機械工業株式会社 蓄冷材および蓄冷式冷凍機
JP6270368B2 (ja) * 2013-08-01 2018-01-31 住友重機械工業株式会社 冷凍機
CN105047353B (zh) * 2015-08-18 2017-04-12 奥泰医疗系统有限责任公司 一种低温下电绝缘传热部件
US20220349628A1 (en) * 2018-01-24 2022-11-03 National Institute Of Standards And Technology (Nist) Compact Low-power Cryo-Cooling Systems for Superconducting Elements
CN114074152B (zh) * 2020-08-13 2023-12-19 中国科学院理化技术研究所 回热器丝网烧结方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1971172A (zh) * 2005-11-25 2007-05-30 中国科学院理化技术研究所 带径向强化导热的回热换热器
CN101298947A (zh) * 2008-06-26 2008-11-05 上海交通大学 螺纹焊接整体狭缝式同轴脉管制冷机

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2607663A (en) * 1947-07-25 1952-08-19 Rohm & Haas Catalyst unit
JPS5872889A (ja) * 1981-10-28 1983-04-30 Hitachi Ltd 熱交換器
JPS60122869A (ja) * 1983-12-05 1985-07-01 アイシン精機株式会社 超低温冷凍機システムの熱交換器
CN2053318U (zh) * 1989-03-02 1990-02-21 华中理工大学 一种全金属低温间壁焊接型换热器
JP3164130B2 (ja) * 1992-10-29 2001-05-08 アイシン精機株式会社 再生器を持つ機器の熱交換器
JP3167509B2 (ja) * 1993-06-29 2001-05-21 三洋電機株式会社 外燃機関
JPH07293334A (ja) * 1994-04-28 1995-11-07 Sanyo Electric Co Ltd 外燃機関
DE19547030A1 (de) * 1995-12-15 1997-06-19 Leybold Ag Tieftemperatur-Refrigerator mit einem Kaltkopf sowie Verfahren zur Optimierung des Kaltkopfes für einen gewünschten Temperaturbereich
JPH10132404A (ja) * 1996-10-24 1998-05-22 Suzuki Shiyoukan:Kk パルス管冷凍機
JP2000074576A (ja) * 1998-08-28 2000-03-14 Aisin Seiki Co Ltd 熱交換器
JP3577661B2 (ja) * 1999-09-29 2004-10-13 住友重機械工業株式会社 パルス管冷凍機
JP2002235962A (ja) * 2001-02-09 2002-08-23 Sumitomo Heavy Ind Ltd パルス管冷凍機
JP2002257428A (ja) * 2001-03-02 2002-09-11 Sumitomo Heavy Ind Ltd パルス管冷凍機の熱交換器
US6715300B2 (en) * 2001-04-20 2004-04-06 Igc-Apd Cryogenics Pulse tube integral flow smoother
JP2003028526A (ja) * 2001-05-09 2003-01-29 Sumitomo Heavy Ind Ltd 蓄冷器および冷凍機
JP3652623B2 (ja) * 2001-05-21 2005-05-25 住友重機械工業株式会社 パルス管冷凍機
JP2003075004A (ja) * 2001-09-04 2003-03-12 Sumitomo Heavy Ind Ltd 低温装置
JP2003148826A (ja) * 2001-11-14 2003-05-21 Aisin Seiki Co Ltd パルス管冷凍機
JP3744413B2 (ja) * 2001-11-29 2006-02-08 富士電機システムズ株式会社 パルス管冷凍機の熱交換器
JP2003251459A (ja) * 2001-12-27 2003-09-09 Fuji Electric Co Ltd 冷凍機の熱交換器
WO2003060390A1 (en) * 2002-01-08 2003-07-24 Shi-Apd Cryogenics, Inc. Cryopump with two-stage pulse tube refrigerator
JP2003329327A (ja) * 2002-05-10 2003-11-19 Daikin Ind Ltd パルス管冷凍機
JP3677551B2 (ja) * 2002-12-18 2005-08-03 防衛庁技術研究本部長 蓄熱式熱交換器
JP2004293998A (ja) * 2003-03-28 2004-10-21 Sumitomo Heavy Ind Ltd パルス管冷凍機、及び、その製造方法
US20040231340A1 (en) * 2003-05-23 2004-11-25 Uri Bin-Nun Low cost high performance laminate matrix
JP2005003245A (ja) * 2003-06-10 2005-01-06 Fuji Electric Systems Co Ltd パルス管冷凍機
JP2005030704A (ja) * 2003-07-08 2005-02-03 Fuji Electric Systems Co Ltd 接合型熱交換器およびパルス管冷凍機
JP4468851B2 (ja) * 2005-03-31 2010-05-26 住友重機械工業株式会社 パルス管冷凍機
CN101153754A (zh) * 2006-09-29 2008-04-02 住友重机械工业株式会社 脉冲管冷冻机
JP5213006B2 (ja) * 2006-12-22 2013-06-19 パナソニック株式会社 三次元形状造形物の製造方法
JP2010010447A (ja) 2008-06-27 2010-01-14 Disco Abrasive Syst Ltd 半導体デバイスの電極形成方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1971172A (zh) * 2005-11-25 2007-05-30 中国科学院理化技术研究所 带径向强化导热的回热换热器
CN101298947A (zh) * 2008-06-26 2008-11-05 上海交通大学 螺纹焊接整体狭缝式同轴脉管制冷机

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