CN1643310A - 极低温蓄冷器以及冷冻机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种蓄冷器，与以往的金属系磁性蓄冷材料相比，可提高3～10K的冷冻能力；作为蓄冷材料，使用了含有稀土类元素和硫磺之中的至少一种的磁性材料。

Description

极低温蓄冷器以及冷冻机
技术领域
本发明涉及极低温蓄冷器以及冷冻机(也称为制冷机)，特别涉及GM(吉法德-麦克马洪(Gifford-McMahon))循环冷冻机、斯特灵(Stirling)循环冷冻机、脉冲管冷冻机、威勒米尔(Vuilleumier)循环冷冻机、索尔维(Solvay)循环冷冻机、埃里克森(Ericsson)循环冷冻机、或者使用适当的新型蓄冷材料使冷冻能力提高的极低温蓄冷器和冷冻机、以及使用它的冷冻系统、制冷剂生成装置、再冷凝装置、超导磁体装置、超导元件冷却装置、低温面板、低温热防护罩、空间技术领域的冷却装置等。
背景技术
以往的蓄冷式极低温冷冻机，在最终冷却段(最低温段)的蓄冷器中充填Er3Ni和HoCu2等金属系磁性蓄冷材料，实现10K或以下的温度的冷冻(特开平5-71816)。
但是，这些金属系磁性蓄冷材料，如图1所示的HoCu2的实例那样，在4.2K～7K附近的比热并不足够大，因此在4.2K附近的冷冻能力不充分。而且，这些金属系磁性蓄冷材料具有制造成本高且不便宜等问题。
发明内容
本发明是为了解决上述以往的问题而提出的，与以往的金属系磁性蓄冷材料相比较，其课题是提供3～10K的冷冻能力可能有很大改善的使用新型蓄冷材料的极低温蓄冷器、冷冻机、以及使用它们的冷冻系统。
本发明对于极低温蓄冷器，通过使用含有稀土类元素和硫磺之中的至少一种的磁性材料作为蓄冷材料，解决了上述课题。
而且，上述磁性材料可以是含有氧的材料。
并且，上述磁性材料，可以使用由一般式RxO2S或(R1-yR′y)xO2S(R、 R′至少一种为稀土元素，0.1≤x≤9、0≤y≤1)表示的磁性材料。
另外，上述元素R和R′可以为钇Y、镧La、铈Ce、镨Pr、钕Nd、钷Pm、钐Sm、铕Eu、钆Gd、铽Tb、镝Dy、钬Ho、铒Er、铥Tm或镱Yb。
本发明使用的磁性材料的实例(一般式为RxO2S，R是从Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm以及Yb之中选择的至少一种的稀土元素，0.1≤x≤9)，其Gd2O2S和Tb2O2S的单位体积的比热示于图1。为了比较，也表示出以往的磁性蓄冷材料HoCu2以及特开2001-317824公开的磁性蓄冷材料GdAlO3的比热。与HoCu2相比，RxO2S的比热峰值在2～3倍或以上。即使与GdAlO3相比，RxO2S不仅比热大、比热的峰值位置在4～10K，因此对于在3～10K获得大的冷冻能力是合适的。
并且，用于本发明的磁性材料的另外一例(一般式为(R1-yR′y)xO2S，R、R′至少一种为稀土元素，0.1≤x≤9、0≤y≤1)的(GdyTb1-y)2O2S(y＝0～1)的单位体积的比热示于图2。(GdyTb1-y)2O2S的比热的峰值位置在4～10K，峰值为0.6J/cm3K或以上。与此相比，以往的磁性蓄冷材料HoCu2的比热峰值为0.4J/cm3K左右。使用这些组成的材料，对于得到3～10K的大的冷冻能力都是合适的。
本发明的上述磁性材料还可以含有锆Zr和铝Al或氧化铝(Al2O3)等添加物。
为了改善用于本发明的磁性材料的机械强度，添加添加物是有效的。如图3所示那样，即使在Gd3O2S中添加Al或Zr(对Gd2O2S的重量比在10％或以下)，比热对温度的依存性仍然没有大的变化，对于得到3～10K的大的冷冻能力依然是合适的。另一方面，此时通过添加Al和Zr，显示Gd2O2S的硬度的维氏硬度值从大约400改善到大约900，在用于冷冻机时即使受到强烈地冲击，其剥离和粉化的可能性也能明显地减低。而且，以氧化铝(Al2O3)作为添加物使用的场合，对Gd2O2S的重量比在20％或以下是合适的。
并且，本发明可以混合使用至少一种的上述磁性材料与其它磁性材料。
另外，本发明可以混合使用至少二种的上述磁性材料。
并且，可以将至少一种的上述磁性材料加工成优选为0.01～3mm的尺寸的颗粒状，并充填到蓄冷器。
此外，在将加工成上述的颗粒状的磁体用于冷冻机的场合，为了在受到冲击时也不发生剥离和粉化，通过加工使磁体的表面包覆1μm～50μm的薄膜，并充填到蓄冷器是优选的。该薄膜例如从氧化铝(Al2O3)和氟化乙烯树脂等材料中尽量选择传热性好的材料，例如以涂覆等方法形成。
并且，可以将至少一种的上述的磁性材料烧结并加工成为块状、弹丸状或片状，并充填到蓄冷器。
还有，可以将上述各种磁性材料以叠层状充填到蓄冷器。
此外，可以将上述各种磁性材料充填到蓄冷器的最低温层。
另外，上述磁性材料可以用于比蓄冷器的最低温层温度高的层中，且在比其温度低的层中使用4K左右或以下具有较大比热的其它磁性材料。
本发明还提供一种蓄冷式极低温冷冻机，其特征在于：其使用了充填上述磁性材料的上述蓄冷器。
本发明还提供一种蓄冷式极低温冷冻机，其特征在于：充填上述磁性材料的上述蓄冷器用于最低温冷却段。
并且，充填上述磁性材料的上述蓄冷器也可以用于中间冷却段，在最终冷却段的蓄冷器使用在4K左右或其以下温度具有大比热的其它磁性材料。
而且，充填上述磁性材料的上述蓄冷器也可以用于并列型蓄冷式极低温冷冻机的低温侧冷却段。
本发明还提供上述的蓄冷式极低温冷冻机，其特征在于：以4He、3He、或4He和3He的混合气体作为工作流体(也称为工作介质)。
本发明还提供例如焦耳-汤姆逊冷冻机、3He-4He稀释冷冻机、绝热消磁冷冻系统、磁力冷冻机、吸附式冷冻系统等冷冻系统，其特征在于：其具有使用了上述的蓄冷式极低温冷冻机的预冷段、以及至少一种的其它的冷却手段。
本发明还提供流体4He、流体3He或它们的混合液、超流动4He、超流动3He等制冷剂生成装置和制冷剂再冷凝装置，其特征在于：其使用了上述的蓄冷式极低温冷冻机。
本发明还提供MRI(磁共振成像)装置、NMR装置、冷冻机传导冷却超导磁体、拉制单晶装置、磁力分离装置、SMES装置、物性测定装置等的超导磁体装置，其特征在于：其同样使用了上述的蓄冷式极低温冷冻机。
本发明又提供SQUID装置、SIS元件、X射线衍射装置、电子显微镜、电压标准装置等超导元件冷却装置，其特征在于：其同样使用了上述的蓄冷式极低温冷冻机。
本发明还提供低温泵、低温面板、样品冷却系统、物性测定装置、低温热防护罩、红外线观测装置等低温装置，其特征在于：其同样使用了上述的蓄冷式极低温冷冻机。
本发明还提供X射线观测装置、红外线观测装置、电波观测装置、宇宙射线观测装置等空间技术领域的冷却装置，其特征在于：其同样使用了上述的蓄冷式极低温冷冻机。
本发明使用在4～10K温度附近具有大的比热的陶瓷磁性材料作为蓄冷器的蓄冷材料，因此与以往的金属系的磁性蓄冷材料相比，能够大大地改善3～10K的冷冻性能。
附图说明
图1是表示以往的金属系磁性蓄冷材料和本发明使用的磁性材料的比热与温度依存性的比较的曲线图。
图2是表示本发明使用的另外一种磁性材料的比热与温度依存性的曲线图。
图3是表示本发明使用的其它一种磁性材料的比热与温度依存性的曲线图。
图4是表示适用于2段式GM冷冻机的本发明的第1实施方案的总体构成的剖面图。
图5是表示第1实施方案的冷却部的详细的放大剖面图。
图6同样是表示2段蓄冷器的放大剖面图。
图7是表示第1实施方案与以往例的冷冻能力相比较的曲线图。
图8是表示适用于2段式脉冲管冷冻机的本发明的第2和第3实施方案的总体构成的剖面图。
图9是表示第2和第3实施方案的2段蓄冷器的放大剖面图。
图10是表示第2实施方案的冷冻能力的曲线图。
图11是表示适用于3段式脉冲管冷冻机的本发明的第4实施方案的主要部分构成的剖面图。
图12是表示第4实施方案的各段蓄冷器的放大剖面图。
图13是表示适用于并列型脉冲管冷冻机的本发明的第5实施方案的总体构成的剖面图。
图14是表示第5实施方案的低温段蓄冷器的放大剖面图。
图15是表示适用于GM-JT冷冻系统的本发明的第6实施方案的总体构成的剖面图。
图16是表示适用于MRI装置的本发明的第7实施方案的总体构成的剖面图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施方案。
本发明的第1实施方案如图4(总体图)、图5(冷却部详细图)以及图6(2段蓄冷器剖面图)所示那样，是将本发明用于2段式GM冷冻机。
在图4中，来自压缩机11的高压气体经过高压气体配管12供给2段式GM冷冻机1，经过低压气体配管13被回收到压缩机11的低压口。如图5所示那样，1段液压缸25和2段液压缸35中分别收容的1段蓄冷器2和2段蓄冷器3，被图4所示的驱动电机14驱动而进行上下往复运动。
蓄冷材料24、34如图5所示那样被充填到各自的蓄冷器外筒23、33中，在本实施方案中1段蓄冷材料24是铜合金的金属网制作的。
2段蓄冷器3如图6所示那样，是叠层结构，颗粒状的(Gd0.05Tb0.95)2O2S以大约20％的体积比率充填到2段的低温侧蓄冷材料34b中，颗粒状的Pb和HoCu2等以大约80％的体积比率充填到高温侧蓄冷材料34a中。在图6中，38是蓄冷材料间壁。
如图4所示，冷冻机1的冷却部被收容到真空容器16中，2段冷却台架37被热防护罩17包围。热防护罩17是铜制的板状的筒体，由1段冷却台架27冷却到大约40K。电加热器18被安装在2段冷却台架37中，根据电输入功率测定冷却能力。
在图4中，15是收容高低压气体转换阀和驱动机构的壳体。在图5中，21是1段蓄冷器2的气体通路、22是1段蓄冷器2的密封、26是1段膨胀空间、31是2段蓄冷器3的气体通路、32是2段蓄冷器3的密封、36是2段膨胀空间。
图7表示根据本发明在2段蓄冷器低温端充填大约20％体积的(Gd0.05Tb0.95)2O2S的场合与以往的充填磁性蓄冷材料HoCu2的场合的比较。该图清楚表明，能够确认根据本发明充填(Gd0.05Tb0.95)2O2S的场合，其冷冻能力大约提高了15～20％。
其次，适用于2段式脉冲管冷冻机的本发明的第2实施方案示于图8(总体图)以及图9(2段蓄冷器剖面图)。
在图8中，来自压缩机41的高压气体经过高压气体配管42和高低压气体转换阀单元44以及连接管45供给2段式脉冲管冷冻机4，经过低压气体配管43和高低压气体转换阀单元44回收到压缩机41的低压口。如图9所示那样，1段蓄冷器51和2段蓄冷器61分别由蓄冷器外管(不锈钢管)56、66以及充填到其内部的蓄冷材料57、67构成。
各段蓄冷器51、61的低温端与各段冷却台架52、62连接，通过各段冷却台架52、62内部的气体流路58、68与各段的脉冲管53、63连通。各脉冲管53、63的高温端通过连接管55、65与各段的相位调节部54、64连接。
各段的相位调节部54、64由缓冲槽和节流孔(orifice)以及周期性开闭的阀门等组合而构成。相位调节部54、64的动作，能最佳调节根据高低压气体转换阀单元44实现的脉冲管53、63内部的压力变化与气体位移的相位，得到充足的冷冻能力。
在本实施方案，1段蓄冷材料57由铜合金的金属网(No.100～400网目)制作而成。
2段蓄冷器61是3层的叠层结构，对高温侧蓄冷材料67a以大约20％的体积比率充填颗粒状的铅(长短径为0.1～1mm)、对中间蓄冷材料67b充填颗粒状的HoCu2(长短径为0.1～0.7mm)、对低温侧蓄冷材料67c充填颗粒状的Gd2O2S(长短径为0.1～0.7mm)。图9中的69是蓄冷材料间壁。
冷冻机4的冷却部如图8所示那样，被收容于真空容器46中，2段冷却台架62由热防护罩47包围。热防护罩47是铜制的板状的筒体，由1段冷却台架52冷却到大约40K。在2段冷却台架62中安装电器加热器48，由其电输入功率测定冷却能力。在图8中的49是壳体。
图10表示2段蓄冷器61的低温侧蓄冷材料67c的Gd2O2S增加到0％～约50％(体积比率)、中间蓄冷材料67b的HoCu2相应减少到80％～30％(体积比率)的场合(高温侧蓄冷材料69a的铅固定在体积比率20％)的4.2K的冷却能力。能够确认冷冻能力提高大约15％。
对于本实施方案，各段的冷却材料57、67被直接充填到蓄冷器外管56、66，为了便于组装和解体操作，如第1实施方案那样，将蓄冷材料一旦充填到蓄冷器外筒(由树脂或不锈钢等热传导率较低的材料构成)后，作成筒形插入蓄冷器外管56、66也可以。
其次，与第2实施方案一样，详细说明适用于2段式脉冲管冷冻机的本发明的第3实施方案。
本实施方案使用与第2实施方案同样的2段式脉冲管冷冻机4。与第2实施方案的不同点在于2段蓄冷器61构成。本实施方案的2段蓄冷器61仍然是3层结构，但是对高温层(67a)充填颗粒状的铅(体积比率50％、长短径为0.1～1mm)、对中间层(67b)充填本发明那样的颗粒状的磁性材料Tb2O2S(体积比率30％、长短径为0.1～0.7mm)、对低温层(67c)充填颗粒状的GdAlO3(体积比率20％、长短径为0.1～0.6mm)。
GdAlO3的比热的峰值在4K或以下，所以由此能够进一步提高2～4K的冷冻能力。
其次，将适用于3段式脉冲管冷冻机的本发明的第4实施方案示于图11(冷冻机剖面图)和图12(各段蓄冷器剖面图)。
本实施方案的3段式脉冲管冷冻机5与第2实施方案的脉冲管冷冻机4在本质上是相同的，不同点在于：2段蓄冷器61的端部还串联连接第3段的蓄冷器71，该3段蓄冷器71的低温端通过3段冷却台架72连接于3段脉冲管73的低温端。3段蓄冷器71、3段冷却台架72、3段脉冲管73以及由连接管75连接的3段相位调节部74的构造，与第2实施方案叙述的1段以及2段的相应的结构相同。在图12中，76是3段蓄冷器外管、77是3段蓄冷材料、78是3段冷却部台架72的内气体流路、79是蓄冷材料的间壁。
在本实施方案中，1段蓄冷材料57由不锈钢的金属网(No.100～400网目)制作而成。
2段蓄冷器61是2层的结构，对高温侧蓄冷材料67a以60％的体积比率充填颗粒状的铅、作为低温侧蓄冷材料67c以40％体积比率充填本发明那样的弹丸状的磁性材料(Gd0.1Tb0.9)2O2S。对3段蓄冷器71以100％体积比例充填在4K或以下具有比热峰值的GdAlO3(弹丸状)。由此，能够进一步提高2～4K的冷冻能力。
并且，对于本实施方案，使用弹丸状的(Gd0.1Tb0.9)2O2S和GdAlO3，被烧结的弹丸状的材料与颗粒状的材料相比，与不容易适应尺寸管理和蓄冷器的形状变化相反，而具有能够实现更高充填率的优点。
其次，将适用于并列型脉冲管冷冻机的本发明的第5实施方案示于图13(冷冻机剖面图)和图14(低温段蓄冷器剖面图)。
并列型脉冲管冷冻机与各自独立的多个1段或2段脉冲管冷冻机进行热结合，形成高温段和低温段，发挥一台多段式冷冻机的作用。本实施方案的并列型脉冲管冷冻机6，将两个台独立的1段脉冲管冷冻机进行热结合，形成高温段冷却台架103和低温段冷却台架113，发挥实质上一台2段式脉冲管冷冻机的作用。这样的并列型冷冻机，由于高温段和低温段的气体独立地流动，因此一方的冷却台架的温度和冷却能力的变化不容易影响另外一方，所以能够得到更加稳定的冷却系统。
在本实施方案中，高温段冷却台架103冷却热防护罩86，同时也冷却低温段蓄冷器111的中间。由此，低温段蓄冷器111的效率提高，结果低温段能够到达更低的温度。并且，本实施方案的压缩机81、82使用与上述实施方案不同的液压缸(81a、82b)-活塞(81b、82b)型的压缩机。由此，不必使用高低压气体转换阀单元，能够直接将高低压力的振动送入脉冲管102和112。在图13中，83和84是压缩机的连接管、85是真空容器、100和110是壳体、101是高温段蓄冷器、104和114是相位调节部、105和115是连接管。
本实施方案的低温段蓄冷器111，如图14所示那样，具有3层叠层结构，对室温的高温侧蓄冷材料117a充填铜合金的金属网(网目No.100～400、体积比率50％)、对中间蓄冷材料117b充填颗粒状的铅合金(体积比率30％、长短径0.1～1mm)、对低温侧蓄冷材料117c充填颗粒状的Tb2O2S和Gd2O2S的混合材料(混合比率60％：40％)(体积比率20％、长短径0.1～0.7mm)。由此，对于低温段冷却台架113在4～10K的温度范围能够得到较大的冷却能力。图14中的116是低温段蓄冷器外管、118是蓄冷材料的间壁、119是低温段冷却台架113内气体流路。
此外，在本发明实施方案，高温段和低温段的脉冲管102和112分别使用各自的压缩机81和82，但是为了简化系统的结构，因此用一台压缩机同时对二根并列的脉冲管进行供气和回收也可以。
另外，在本实施方案，使用Tb2O2S和Gd2O2S的混合材料，通过使用混合材料其表观比热峰值降低，但在更宽的温度范围能够得到大的表观比热，结果是能够减少叠层的层数。在叠层的层数过多的增加时，不仅增大蓄冷材料的间壁所占的空间，而且间壁倒塌导致冷冻性能的不稳定性的可能性增大。通过使用混合材料能够消除这些缺点。
其次，预冷段使用第1实施方案的2段式GM冷冻机1、作为其它的冷却手段追加焦耳-汤姆逊(JT)冷却回路8的本发明的第6实施方案示于图15。
2段式GM冷冻机1与第1实施方案相同，省略其说明，在2段蓄冷器3的最低温段以大约20％的体积比率充填本发明的蓄冷材料(Gd0.05Tb0.95)2O2S。
在追加的JT冷却回路8中，氦气从压缩机120经过高压配管121，通过第1对流热交换器128a、1段台架热交换器129a、第2对流热交换器128b、2段台架热交换器129b、第3对流热交换器128c的同时缓慢地被预冷。被预冷的气体在通过JT阀125(最佳的开口度由调节手柄126调节)时进行等焓膨胀而制冷，在通过热交换器129c时从冷却对象物127带走热量，将其冷却。
并且，气体一边通过对流热交换器128a、128b、128c，一边不断地冷却相对进入的气体，经过低压配管122被回收到压缩机120中。
图15的123是真空容器、124a和124b是热防护罩。
在本实施方案，由于本发明的磁性材料，GM冷冻机1的冷冻能力提高约20％，因此增加流过JT冷却回路8的气体流量成为可能，结果使热交换器129c中对冷却对象物127的冷却能力可以提高大约10～20％。
其次，同样使用第1实施方案的2段式GM冷冻机的磁共振成像(MRI)装置的第7实施方案示于图16。
在本实施方案的MRI装置9中，为了制作磁场空间138使用超导磁体135。该超导磁体135浸渍在液态氦气134中，直到超导状态而被冷却。液态氦容器133的外部有热防护罩132，再外侧有真空容器131。液态氦从注入口136被注入，借助于液态氦容器133内部设置的冷凝部137，气化的氦再次返回到液态，在长期不补充氦的情况下就可能运转。
冷凝部137与GM冷冻机1的2段冷却台架37进行热结合，能连续地供冷。由于GM冷冻机1的1段冷却台架27、热防护罩132被冷却。
在本实施方案，GM冷冻机1的冷冻能力由于本发明的磁性材料可提高大约20％，因此能够高效率地进行液态氦134的再冷凝，氦气的蒸发量也可能对应更大的MRI装置。
此外，在本实施方案中，将冷冻机用于液态氦134的再冷凝，但是不用液态氦而冷冻机1直接通过热传导冷却超导磁体135那样的构成也可以。而且，追加一个热防护罩、1段冷却台架27和2段冷却台架37分别冷却一个热防护罩而作成所谓的防护罩冷却型也可以。
此外，在上述实施方案中，磁性材料的一般式为RxO2S或(R1-yR′y)xO2S(R、R′为稀土类元素)，但磁性材料的种类并不限于此，例如使用不含氧O2的磁性材料也可以。
上述磁性材料既可以单独使用，也可以与其它磁性材料混合使用。并且，也可以将至少二种上述磁性材料混合使用。
此外，上述磁性材料例如能够加工成颗粒状(0.01mm～3mm)充填到蓄冷器中。在作为颗粒状的场合，容易适应蓄冷器的形状变更，蓄冷器的尺寸管理容易、使用方便。或者烧结和加工成块状、弹丸状或片状后充填也可以。在这种场合，通过调整形状能够提高蓄冷材料的充填率。
在此，蓄冷型冷冻机的工作流体可以是4He、3He、它们的混合气体或其它流体。
在上述实施方案中，本发明适用GM循环冷冻机、脉冲管冷冻机、焦耳-汤姆逊冷冻机，但是本发明的适用对象不仅限于此，已经清楚表明，斯特灵循环冷冻机、比尔梅尔循环冷冻机、索尔维循环冷冻机、以及埃里克森循环冷冻机等其它蓄冷型极低温冷冻机也能够适用。
并且，在预冷段使用本发明的蓄冷型极低温冷冻机的冷冻系统，不限于第6实施方案的焦耳-汤姆逊冷冻机，已经清楚表明，3He-4He稀释冷冻机、绝热消磁冷冻系统、磁力冷冻机、吸附式冷冻系统等其它冷冻系统也同样能够适用。
而且，本发明除了冷却系统以外，使用上述蓄冷型极低温冷冻机的流体4He、流体3He或它们的混合液、超流动4He、超流动3He等制冷剂生成装置和制冷剂再冷凝装置也同样适用。
并且，MRI装置、NMR装置、冷冻机传导冷却超导磁体、拉制单晶装置、磁力分离装置、SMES装置、物性测定装置等超导磁体装置也同样适用。
并且，SQUID装置、SIS元件、X射线衍射装置、电子显微镜、电压标准装置等超导元件冷却装置也同样适用。
而且，低温泵、低温面板、样品冷却系统、物性测定装置、低温热防护罩、红外线观测装置等低温装置也同样适用。
另外，X射线观测装置、红外线观测装置、电波观测装置、宇宙射线观测装置等空间技术领域的冷却装置也同样适用。
根据本发明，作为蓄冷材料，与以往的金属系磁性蓄冷材料相比，由于使用了4～10K的温度范围的具有大比热的磁性材料，因此提高了与氦气等工作气体的热交换效率、并提高了冷冻能力。
权利要求书
(按照条约第19条的修改)
1.一种极低温蓄冷器，其特征在于：作为蓄冷材料使用含有稀土类元素和硫磺之中的至少一种的磁性材料。
2.根据权利要求1所述的极低温蓄冷器，其特征在于：所述磁性材料含有氧。
3.根据权利要求2所述的极低温蓄冷器，其特征在于：所述磁性材料使用了以一般式RxO2S或(R1-yR′y)xO2S(R、R′至少一种为稀土元素，0.1≤x≤9、0≤y≤1)表示的磁性材料。
4.根据权利要求3所述的极低温蓄冷器，其特征在于：所述元素R和R′是钇Y、镧La、铈Ce、镨Pr、钕Nd、钷Pm、钐Sm、铕Eu、钆Gd、铽Tb、镝Dy、钬Ho、铒Er、铥Tm或镱Yb。
5.根据权利要求1～4任何一项所述的极低温蓄冷器，其特征在于：所述磁性材料还含有添加物。
6.根据权利要求5所述的极低温蓄冷器，其特征在于：所述添加物是锆Zr和/或铝Al和/或氧化铝Al2O3。
7.根据权利要求1～6任何一项所述的极低温蓄冷器，其特征在于：其混合使用了至少一种的所述磁性材料与其它磁性材料。
8.根据权利要求1～6任何一项所述的极低温蓄冷器，其特征在于：其混合使用了至少二种所述磁性材料。
9.根据权利要求1～8任何一项所述的极低温蓄冷器，其特征在于：至少一种的所述磁性材料加工成颗粒状，并充填至蓄冷器。
10.根据权利要求9所述的极低温蓄冷器，其特征在于：所述颗粒状的磁性材料的表面加工成用薄膜包覆，并充填至蓄冷器。
11.根据权利要求9或10所述的极低温蓄冷器，其特征在于：所述颗粒状的尺寸为0.01～3mm。
12.根据权利要求1～8任何一项所述的极低温蓄冷器，其特征在于：将至少一种的所述磁性材料烧结并加工成为块状、弹丸状或片状，并充填至所述蓄冷器。
13.根据权利要求1～12任何一项所述的极低温蓄冷器，其特征在于：所述磁性材料以叠层状充填至蓄冷器。
14.根据权利要求1～13任何一项所述的极低温蓄冷器，其特征在于：所述磁性材料被充填到蓄冷器的最低温层。
15.根据权利要求1～13任何一项所述的极低温蓄冷器，其特征在于：所述磁性材料用于比蓄冷器的最低温层温度高的层中，且在比其温度低的层中使用了4K左右或以下的具有较大比热的其它磁性材料。
16.一种蓄冷式极低温冷冻机，其特征在于：其使用了权利要求1～15任何一项所述的极低温蓄冷器。
17.权利要求16所述的蓄冷式极低温冷冻机，其特征在于：所述蓄冷器用于最低温冷却段。
18.权利要求16所述的蓄冷式极低温冷冻机，其特征在于：所述蓄冷器用于中间冷却段，在最终冷却段蓄冷器使用在4K左右或以下的具有较大比热的其它磁性材料。
19.根据权利要求16～18任何一项所述的蓄冷式极低温冷冻机，其特征在于：将所述蓄冷器用于并列型蓄冷式极低温冷冻机的低温侧冷却段。
20.根据权利要求16～19任何一项所述的蓄冷式极低温冷冻机，其特征在于：以4He作为工作流体。
21.根据权利要求16～19任何一项所述的蓄冷式极低温冷冻机，其特征在于：以3He作为工作流体。
22.根据权利要求16～19任何一项所述的蓄冷式极低温冷冻机，其特征在于：以4He和3He的混合气体作为工作流体。
23.一种冷冻系统，其特征在于：其具有使用了权利要求16～22任何一项所述的蓄冷式极低温冷冻机的预冷段、以及至少一种的其它的冷却手段。
24.一种制冷剂生成装置，其特征在于：其使用了权利要求16～23任何一项所述的蓄冷式极低温冷冻机。
25.一种制冷剂再冷凝装置，其特征在于：其使用了权利要求16～23任何一项所述的蓄冷式极低温冷冻机。
26.一种超导磁体装置，其特征在于：其使用了权利要求16～23任何一项所述的蓄冷式极低温冷冻机。
27.一种磁共振成像装置，其特征在于：其使用了权利要求26所述的超导磁体装置。
28.一种超导元件冷却装置，其特征在于：其使用了权利要求16～23任何一项所述的蓄冷式极低温冷冻机。
29.一种低温面板以及低温热防护罩装置，其特征在于：其使用了权利要求16～23任何一项所述的蓄冷式极低温冷冻机。
30.一种低温泵，其特征在于：其使用了权利要求29所述的低温面板。
31.一种空间技术领域的冷却装置，其特征在于：其使用了权利要求16～23任何一项所述的蓄冷式极低温冷冻机。

Claims (31)

1.一种极低温蓄冷器，其特征在于：作为蓄冷材料使用含有稀土类元素和硫磺之中的至少一种的磁性材料。
2.根据权利要求1所述的极低温蓄冷器，其特征在于：所述磁性材料含有氧。
3.根据权利要求2所述的极低温蓄冷器，其特征在于：所述磁性材料使用了以一般式RxO2S或(R1-yR′y)xO2S(R、R′至少一种为稀土元素，0.1≤x≤9、0≤y≤1)表示的磁性材料。
4.根据权利要求3所述的极低温蓄冷器，其特征在于：所述元素R和R′是钇Y、镧La、铈Ce、镨Pr、钕Nd、钷Pm、钐Sm、铕Eu、钆Gd、铽Tb、镝Dy、钬Ho、铒Er、铥Tm或镱Yb。
5.根据权利要求1～4任何一项所述的极低温蓄冷器，其特征在于：所述磁性材料还含有添加物。
6.根据权利要求5所述的极低温蓄冷器，其特征在于：所述添加物是锆Zr和/或铝Al。
7.根据权利要求1～6任何一项所述的极低温蓄冷器，其特征在于：其混合使用至少一种的所述磁性材料与其它磁性材料。
8.根据权利要求1～6任何一项所述的极低温蓄冷器，其特征在于：其混合使用至少二种所述磁性材料。
9.根据权利要求1～8任何一项所述的极低温蓄冷器，其特征在于：至少一种的所述磁性材料加工成颗粒状，并充填至蓄冷器。
10.根据权利要求9所述的极低温蓄冷器，其特征在于：所述颗粒状的磁性材料的表面加工成用薄膜包覆，并充填至蓄冷器。
11.根据权利要求9或10所述的极低温蓄冷器，其特征在于：所述颗粒状的尺寸为0.01～3mm。
12.根据权利要求1～8任何一项所述的极低温蓄冷器，其特征在于：将至少一种的所述磁性材料烧结并加工成为块状、弹丸状或片状，并充填至所述蓄冷器。
13.根据权利要求1～12任何一项所述的极低温蓄冷器，其特征在于：所述磁性材料以叠层状充填至蓄冷器。
14.根据权利要求1～13任何一项所述的极低温蓄冷器，其特征在于：所述磁性材料被充填到蓄冷器的最低温层。
15.根据权利要求1～13任何一项所述的极低温蓄冷器，其特征在于：所述磁性材料用于比蓄冷器的最低温层温度高的层中，且在比其温度低的层中使用了4K左右或以下的具有较大比热的其它磁性材料。
16.一种蓄冷式极低温冷冻机，其特征在于：其使用了权利要求1～15任何一项所述的极低温蓄冷器。
17.权利要求16所述的蓄冷式极低温冷冻机，其特征在于：所述蓄冷器用于最低温冷却段。
18.权利要求16所述的蓄冷式极低温冷冻机，其特征在于：所述蓄冷器用于中间冷却段，在最终冷却段蓄冷器使用在4K左右或以下的具有较大比热的其它磁性材料。
19.根据权利要求16～18任何一项所述的蓄冷式极低温冷冻机，其特征在于：将所述蓄冷器用于并列型蓄冷式极低温冷冻机的低温侧冷却段。
20.根据权利要求16～19任何一项所述的蓄冷式极低温冷冻机，其特征在于：以4He作为工作流体。
21.根据权利要求16～19任何一项所述的蓄冷式极低温冷冻机，其特征在于：以3He作为工作流体。
22.根据权利要求16～19任何一项所述的蓄冷式极低温冷冻机，其特征在于：以4He和3He的混合气体作为工作流体。
23.一种冷冻系统，其特征在于：其具有使用了权利要求16～22任何一项所述的蓄冷式极低温冷冻机的预冷段、以及至少一种的其它的冷却手段。
24.一种制冷剂生成装置，其特征在于：其使用了权利要求16～23任何一项所述的蓄冷式极低温冷冻机。
25.一种制冷剂再冷凝装置，其特征在于：其使用了权利要求16～23任何一项所述的蓄冷式极低温冷冻机。
26.一种超导磁体装置，其特征在于：其使用了权利要求16～23任何一项所述的蓄冷式极低温冷冻机。
27.一种磁共振成像装置，其特征在于：其使用了权利要求26所述的超导磁体装置。
28.一种超导元件冷却装置，其特征在于：其使用了权利要求16～23任何一项所述的蓄冷式极低温冷冻机。
29.一种低温面板以及低温热防护罩装置，其特征在于：其使用了权利要求16～23任何一项所述的蓄冷式极低温冷冻机。
30.一种低温泵，其特征在于：其使用了权利要求29所述的低温面板。
31.一种空间技术领域的冷却装置，其特征在于：其使用了权利要求16～23任何一项所述的蓄冷式极低温冷冻机。
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