JP2000146332A

JP2000146332A - 蓄冷型冷凍機

Info

Publication number: JP2000146332A
Application number: JP10320719A
Authority: JP
Inventors: Takashi Inaguchi; 隆稲口
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-11-11
Filing date: 1998-11-11
Publication date: 2000-05-26

Abstract

(57)【要約】【課題】この発明は、冷凍能力の高い、高効率の蓄冷
型冷凍機を得る。【解決手段】２段目蓄冷器３０は、それぞれ微小な球
形に成形された第１、第２および第３の磁性体蓄冷材５
０、５１、５２を等分に混合して２段目ディスプレーサ
ー８ｂ内に充填して構成されている。そして、第１の磁
性体蓄冷材５０としてErNi_２が、第２の磁性体蓄冷材５
１としてEr_０．７５Dy_０．２５Ni_２が、第３の磁性体蓄
冷材５２としてEr_０．５Dy_０．５Ni_２が、それぞれ用い
られている。これらの磁性体蓄冷材であるErNi_２、Er
_０．７５Dy_０．２５Ni_２、Er_０．５Dy_０．５Ni_２は、そ
れぞれ６Ｋ、９Ｋ、１４Ｋ付近に比熱のピーク温度があ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、蓄冷型冷凍機に
関し、特に冷凍能力および効率を高めることができる蓄
冷型冷凍機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の蓄冷器型冷凍機について２段ＧＭ
冷凍機を例にあげて説明する。図７は従来の２段ＧＭ冷
凍機を示す模式構成図である。図７において、１はヘリ
ウムガスを圧縮する圧縮機、２は圧縮機１の吸気側に配
設された低圧側バッファータンク、３は圧縮機１の排気
側に配設された高圧側バッファータンクである。７ａ、
７ｂは直径を順次縮小したパイプを同軸上に連結一体化
したシリンダの１段目シリンダと２段目シリンダ、８ａ
は１段目シリンダ７ａ内に摺動可能に配設された１段目
ディスプレーサー、８ｂは２段目シリンダ７ｂ内に１段
目ディスプレーサー８ａと同様に摺動可能に配設した２
段目ディスプレーサーであり、１段目および２段目ディ
スプレーサー８ａ、８ｂはそれぞれ自在継手（図示せ
ず）により連結一体化されている。９ａは１段目シリン
ダ７ａと１段目ディスプレーサー８ａとの間のヘリウム
ガスが高温側に漏れることを防止するために配設された
１段目シール、９ｂは２段目シリンダ７ｂと２段目ディ
スプレーサー８ｂとの間のヘリウムガスが高温側に漏れ
ることを防止するために配設された２段目シール、１１
ａは１段目シリンダ７ａの低温端の外周面に配設された
１段目ステージ、１１ｂは２段目シリンダ７ｂの低温端
の外周面に配設した２段目ステージ、１２ａは１段目シ
リンダ７ａと１段目ディスプレーサー８ａとの間に形成
される空間である１段目膨脹空間、１２ｂは２段目シリ
ンダ７ｂと２段目ディスプレーサー８ｂとの間に形成さ
れる空間である２段目膨脹空間、１０ａは蓄冷材として
銅メッシュおよび鉛玉を１段目ディスプレーサー８ａ内
に充填して構成された１段目蓄冷器、１０ｂは蓄冷材と
して磁性体蓄冷材の１種であるHo-Er-Ruの組成を有する
材料を２段目ディスプレーサー８ｂ内に充填して構成さ
れた２段目蓄冷器、２０は高圧のヘリウムガスを圧縮機
１から１段目および２段目シリンダ７ａ、７ｂに供給す
るタイミングを制御する吸気バルブ、２１は１段目およ
び２段目シリンダ７ａ、７ｂ内の低圧のヘリウムガスを
圧縮機１に排出するタイミングを制御する排気バルブ、
２２は１段目および２段目シリンダ７ａ、７ｂ内を１段
目および２段目ディスプレーサー８ａ、８ｂを往復運動
させるとともに、この往復運動に連動して吸気バルブ２
０および排気バルブ２１の開閉をおこなう駆動モータで
ある。

【０００３】ここで、１段目および２段目シリンダ７
ａ、７ｂ、１段目および２段目ディスプレーサー８ａ、
８ｂ、１段目および２段目シール９ａ、９ｂ、１段目お
よび２段目蓄冷器１０ａ、１０ｂ、１段目および２段目
ステージ１１ａ、１１ｂ、１段目および２段目膨張空間
１２ａ、１２ｂ、吸気バルブ２０、排気バルブ２１およ
び駆動モータ２２を合わせて膨張機と呼ぶ。

【０００４】ついで、このように構成された２段ＧＭ冷
凍機の動作について説明する。まず、１段目および２段
目ディスプレーサー８ａ、８ｂが最下端にあり、吸気バ
ルブ２０が開き、排気バルブ２１が閉じている状態で、
圧縮機１で圧縮された高圧のヘリウムガスが、まず高圧
側バッファータンク３に流入し、それから１段目蓄冷器
１０ａに流入し、１段目蓄冷器１０ａで蓄冷材により所
定の温度まで冷却された後、１段目膨張空間１２ａへ流
入する。１段目膨張空間１２ａに流入した高圧のヘリウ
ムガスの一部は２段目蓄冷器１０ｂに流入し、さらに２
段目蓄冷器１０ｂで蓄冷材により所定の温度まで冷却さ
れた後、２段目膨張空間１２ｂへ流入する。この結果、
１段目および２段目膨張空間１２ａ、１２ｂは高圧状態
になる。

【０００５】つぎに、１段目および２段目ディスプレー
サー８ａ、８ｂが上方に動き、それにともない高圧のヘ
リウムガスが１段目および２段目膨脹空間１２ａ、１２
ｂに次々と供給される。この間、吸気および排気バルブ
２０、２１は動かない。高圧のヘリウムガスはこの際、
１段目蓄冷器１０ａおよび２段目蓄冷器１０ｂで所定の
温度まで冷却される。

【０００６】１段目および２段目ディスプレーサー８
ａ、８ｂが最上端付近になったときに、吸気バルブ２０
が閉じられ、少し遅れて排気バルブ２１が開かれる。こ
のとき、高圧のヘリウムガスは断熱的に膨脹して冷凍を
発生する。このとき１段目および２段目膨脹空間１２
ａ、１２ｂ内に存在するヘリウムガスはそれぞれの温度
レベルで低温・低圧になり、１段目ステージ１１ａおよ
び２段目ステージ１１ｂはこのヘリウムガスに冷却され
る。

【０００７】ついで、１段目および２段目ディスプレー
サー８ａ、８ｂが下方に移動することにより、低温・低
圧のヘリウムガスが、２段目および１段目蓄冷器１０
ｂ、１０ａで蓄冷材を冷却し、排気バルブ２１から排気
され、低圧側バッファータンク２を通過して圧縮機１に
戻される。１段目および２段目ディスプレーサー８ａ、
８ｂが最下端に移動し、１段目および２段目膨脹空間１
２ａ、１２ｂの体積が略最小となった状態で、排気バル
ブ２１が閉じられ、吸気バルブ２０が開かれて、圧縮機
１で圧縮された高圧のヘリウムガスが高圧側バッファー
タンク３に流入し、次いで膨張機に流入して、１段目お
よび２段目膨脹空間１２ａ、１２ｂの圧力が低圧から高
圧になる。上述の過程を１サイクルとし動作する。この
ようにして、上述の動作を繰り返すことにより、１段目
および２段目ステージ１１ａ、１１ｂが冷却される。こ
れらの１段目ステージ１１ａおよび２段目ステージ１１
ｂの代表的な温度はそれぞれ５０Ｋおよび４.２Ｋであ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように構成された
２段ＧＭ冷凍機においては、この２段目蓄冷器の能力は
充填される蓄冷材の比熱の大きさおよび比熱分布に依存
する。磁性体蓄冷材の比熱分布の代表的なものを図８お
よび図９に示す。ここで、図８に示される蓄冷材は、ベ
ースとなる比熱の上に、２等辺三角形状の比熱分布を重
ねたもので、この三角形状の部分を平行移動させて、冷
凍能力に及ぼす影響を調べる。図１０は比熱がピークに
なる温度（以後ピーク温度とよぶ）を変更した場合の冷
凍能力の計算結果を示すもので、ピーク温度を２Ｋ、３
Ｋ、４Ｋとした場合の温度と冷凍能力との関係がそれぞ
れ曲線Ａ、Ｂ、Ｃで表わされる。図１０から、ピーク温
度が冷凍能力に影響を及ぼすことがわかる。即ち、冷凍
機は蓄冷材の比熱のピーク温度に応じた最適な動作温度
があり、その最適の動作温度からはずれると冷凍能力が
低下することがわかる。一方、図９に示される蓄冷材
は、２Ｋから１０Ｋまで温度を上昇させるのに要する熱
量が図８の蓄冷材の場合と等価となるように比熱分布を
設定したものである。この図９に示される蓄冷材を用い
た場合の温度と冷凍能力との関係は図１０に曲線Ｄで表
わされる。図１０から、この図９に示される比熱分布を
有する蓄冷材を用いた場合、広範な温度範囲わたって冷
凍能力が大きいことがわかる。以上のことから、２段目
蓄冷器に充填する蓄冷材の比熱はできるだけ平坦化した
もののほうがよいことがわかる。磁性体蓄冷材の比熱を
平坦化するため、もとの磁性体蓄冷材の構成元素とは異
なる元素（Ａｇ等）を添加することで比熱のピーク温度
やピーク値をコントロールしている技術が、例えば特開
平9-126569号公報に提案されている。しかしながら、異
なる元素（Ａｇ）を添加することで、もとの磁性体蓄冷
材の比熱の温度に対する積分値（∫c dT、ｃ：比熱、
T：温度）が小さくなってしまうという欠点があった。
このため、比熱のピーク温度やピーク値を変更できて
も、異なる元素を添加したためにかえって冷凍能力が低
下してしまうという課題があった。

【０００９】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、比熱のピーク温度やピーク値を
変更して平坦化しても比熱の温度に対する積分値が変わ
らず、従って冷凍能力の高い、高効率な蓄冷型冷凍機を
提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明に係る蓄冷型冷
凍機は、圧縮した冷媒ガスを蓄冷器を用いて冷却した
後、低温部で断熱的に膨張させて冷凍を発生させる蓄冷
型冷凍機において、上記蓄冷器は、比熱のピーク温度が
異なる少なくとも２種以上の粒状の磁性体蓄冷材を混合
して、２種以上の磁性体蓄冷材の混合蓄冷材の比熱分布
を所定の温度範囲に対して平坦化するように容器内に充
填して構成されているものである。

【００１１】また、圧縮した冷媒ガスを蓄冷器を用いて
冷却した後、低温部で断熱的に膨張させて冷凍を発生さ
せる蓄冷型冷凍機において、上記蓄冷器は、蓄冷材が容
器内に２層以上に積層されてなり、かつ、そのうちの少
なくとも１層が、比熱のピーク温度が異なる少なくとも
２種以上の粒状の磁性体蓄冷材を混合して、２種以上の
磁性体蓄冷材の混合蓄冷材の比熱分布を所定の温度範囲
に対して平坦化するように容器内に充填して構成されて
いるものである。

【００１２】また、上記混合蓄冷材を構成する２種以上
の磁性体蓄冷材は、それぞれ粒径が異なるように成形さ
れているものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
について説明する。実施の形態１図１はこの発明の実施の形態１に係る２段ＧＭ冷凍機に
適用される２段目蓄冷器の構造を示す断面図である。図
１において、２段目蓄冷器３０は、それぞれ微小な球形
に成形され、かつ、比熱のピーク温度が異なる第１、第
２および第３の磁性体蓄冷材５０、５１、５２を等分に
混合してなる混合蓄冷材４０を２段目ディスプレーサー
８ｂ内に充填して構成されている。なお、この実施の形
態１では、２段目蓄冷器１０ｂに代えて２段目蓄冷器３
０を用いる点を除いて、図７に示される従来の２段ＧＭ
冷凍機と同様に構成されている。

【００１４】ここで、第１の磁性体蓄冷材５０としてEr
Ni_２が、第２の磁性体蓄冷材５１としてEr_０．７５Dy
_０．２５Ni_２が、第３の磁性体蓄冷材５２としてEr
_０．５Dy_０ _．５Ni_２が、それぞれ用いられている。これ
らの磁性体蓄冷材であるErNi_２、Er_０．７５Dy_０．２５
Ni_２、Er_０．５Dy_０．５Ni_２は、図２に示される比熱分
布を有し、それぞれ６Ｋ、９Ｋ、１４Ｋ付近にピーク温
度がある。そして、第１、第２及び第３の磁性体蓄冷材
５０、５１、５２を等分に混合した混合蓄冷材４０の比
熱分布が図２に実線で示される。図２から、この２段目
蓄冷器３０では、５Ｋから２０Ｋにわたって混合蓄冷材
４０の比熱分布が平坦化しているのがわかる。

【００１５】この実施の形態１では、それぞれ微小な球
形に成形され、かつ、比熱のピーク温度が異なる第１、
第２および第３の磁性体蓄冷材５０、５１、５２（ErNi
_２、Er_０．７５Dy_０．２５Ni_２、Er_０．５Dy_０．５N
i_２）を等分に混合してなる混合蓄冷材４０を２段目デ
ィスプレーサー８ｂに充填して２段目蓄冷器３０を構成
しているので、５Ｋから２０Ｋにわたって混合蓄冷材４
０の比熱を平坦化することができる。また、２段目蓄冷
器３０の混合蓄冷材４０が第１、第２および第３の磁性
体蓄冷材５０、５１、５２（ErNi_２、Er_０．７５Dy
_０．２５Ni_２、Er_０．５Dy_０．５Ni_２）から構成されて
いるので、蓄冷材の比熱の温度に対する積分値は変わら
ない。従って、この実施の形態１によれば、広い温度範
囲にわたってすぐれた冷凍能力を有する２段ＧＭ冷凍機
が得られるという効果が得られる。

【００１６】なお、ここでは第１、第２および第３の磁
性体蓄冷材５０、５１、５２としてErNi_２、Er_０．７５
Dy_０．２５Ni_２、Er_０．５Dy_０．５Ni_２を用いるものと
しているが、混合蓄冷材４０を構成する第１、第２およ
び第３の磁性体蓄冷材５０、５１、５２はこれらに限定
されるものではなく、ErNi_０．９Co_０．１、HoCu_２、Ho
_１．５Er_１．５Ru、Er₃Ni、GdErRu系等の磁性体蓄冷材
を用いてもよい。

【００１７】実施の形態２図３はこの発明の実施の形態２に係る２段ＧＭ冷凍機に
適用される２段目蓄冷器の構造を示す断面図である。図
３において、２段目蓄冷器３１は、微小な球形に成形さ
れた鉛からなる蓄冷材５３を２段目ディスプレーサー８
ｂの高温側に充填し、それぞれ微小な球形に成形され、
かつ、比熱のピーク温度が異なる第１、第２および第３
の磁性体蓄冷材５０、５１、５２（ErNi_２、Er_０．７５
Dy_０．２５Ni_２、Er_０．５Dy_０．５Ni_２）を等分に混合
してなる混合蓄冷材４１を２段目ディスプレーサー８ｂ
の低温側に充填し、さらに蓄冷材５３と混合蓄冷材４１
との間にフェルト等からなるスペーサー６０を介装して
構成されている。なお、この実施の形態２では、２段目
蓄冷器３０に代えて２段目蓄冷器３１を用いる点を除い
て、上記実施の形態１と同様に構成されている。

【００１８】この実施の形態２においても、それぞれ微
小な球形に成形され、かつ、比熱のピーク温度が異なる
第１、第２および第３の磁性体蓄冷材５０、５１、５２
（ErNi_２、Er_０．７５Dy_０．２５Ni_２、Er_０．５Dy
_０．５Ni_２）を等分に混合してなる混合蓄冷材４１を２
段目ディスプレーサー８ｂの低温側に充填しているの
で、５Ｋから２０Ｋにわたって混合蓄冷材４１の比熱を
平坦化することができ、さらに２０Ｋ以上において混合
蓄冷材４１より比熱が大きい鉛からなる蓄冷材５３を２
段目ディスプレーサー８ｂの高温側に充填しているの
で、より広い温度範囲にわたって優れた冷凍能力を有す
る蓄冷型冷凍機が得られる。

【００１９】なお、ここでは第１、第２および第３の磁
性体蓄冷材５０、５１、５２としてErNi_２、Er_０．７５
Dy_０．２５Ni_２、Er_０．５Dy_０．５Ni_２を用いるものと
しているが、混合蓄冷材４１を構成する第１、第２およ
び第３の磁性体蓄冷材５０、５１、５２はこれらに限定
されるものではなく、ErNi_０．９Co_０．１、HoCu_２、Ho
_１．５Er_１．５Ru、Er₃Ni、GdErRu系等の磁性体蓄冷材
を用いてもよい。また、２段目ディスプレーサー８ｂの
高温側に充填される蓄冷材５３として鉛を用いるものと
しているが、蓄冷材５３は鉛に限定されるものではな
く、２０Ｋ以上において比熱が混合蓄冷材４１より大き
い蓄冷材であればよく、例えば銅やステンレス等を用い
ることができる。

【００２０】実施の形態３図４はこの発明の実施の形態３に係る２段ＧＭ冷凍機に
適用される２段目蓄冷器の構造を示す断面図である。図
４において、２段目蓄冷器３２は、それぞれ微小な球形
に成形され、かつ、比熱のピーク温度が異なる第１、第
２および第３の磁性体蓄冷材５０、５１、５２（ErN
i_２、Er_０．７５Dy_０．２５Ni_２、Er_０．５Dy_０．５Ni
_２）を等分に混合してなる混合蓄冷材４２を２段目ディ
スプレーサー８ｂの高温側に充填し、さらに微小な球形
に成形された第４の磁性体蓄冷材５４（ErNi_２）をスペ
ーサー６０を挟んで２段目ディスプレーサー８ｂの低温
側に充填して構成されている。なお、この実施の形態３
では、２段目蓄冷器３０に代えて２段目蓄冷器３２を用
いる点を除いて、上記実施の形態１と同様に構成されて
いる。

【００２１】この実施の形態３においても、それぞれ微
小な球形に成形され、かつ、比熱のピーク温度が異なる
第１、第２および第３の磁性体蓄冷材５０、５１、５２
（ErNi_２、Er_０．７５Dy_０．２５Ni_２、Er_０．５Dy
_０．５Ni_２）を等分に混合してなる混合蓄冷材４２を２
段目ディスプレーサー８ｂの高温側に充填しているの
で、５Ｋから２０Ｋにわたって混合蓄冷材４２の比熱を
平坦化することができ、さらに５Ｋ以下において混合蓄
冷材４２より比熱が大きいErNi_２からなる第４の磁性体
蓄冷材５４を２段目ディスプレーサー８ｂの低温側に充
填しているので、より広い温度範囲にわたって優れた冷
凍能力を有する蓄冷型冷凍機が得られる。

【００２２】なお、ここでは第１、第２および第３の磁
性体蓄冷材５０、５１、５２としてErNi_２、Er_０．７５
Dy_０．２５Ni_２、Er_０．５Dy_０．５Ni_２を用いるものと
しているが、混合蓄冷材４２を構成する第１、第２およ
び第３の磁性体蓄冷材５０、５１、５２はこれらに限定
されるものではなく、他の磁性体蓄冷材を用いることが
できる。また、２段目ディスプレーサー８ｂの低温側に
充填される第４の磁性体蓄冷材５４としてErNi_２を用い
るものとしているが、第４の磁性体蓄冷材５４はErNi_２
に限定されるものではなく、５Ｋ以下において比熱が混
合蓄冷材４２より大きい磁性体蓄冷材であればよく、例
えばErNi_０．９Co_０．１、HoCu_２、Ho_１．５Er_１ _．５R
u、Er₃Ni、GdErRu系等の磁性体蓄冷材を用いることがで
きる。

【００２３】実施の形態４図５はこの発明の実施の形態４に係る２段ＧＭ冷凍機に
適用される２段目蓄冷器の構造を示す断面図である。図
５において、２段目蓄冷器３３は、微小な球形に成形さ
れた鉛からなる蓄冷材５３を２段目ディスプレーサー８
ｂの高温側に充填し、それぞれ微小な球形に成形され、
かつ、比熱のピーク温度が異なる第２および第３の磁性
体蓄冷材５１、５２（Er_０．７５Dy_０．２５Ni_２、Er
_０．５Dy_０．５Ni_２）を等分に混合してなる混合蓄冷材
４３をスペーサー６０を挟んで２段目ディスプレーサー
８ｂの低温側に充填し、さらに微小な球形に成形された
第４の磁性体蓄冷材５４（ErNi_２）をスペーサ６０を挟
んで２段目ディスプレーサー８ｂの低温側に充填して構
成されている。なお、この実施の形態４では、２段目蓄
冷器３０に代えて２段目蓄冷器３３を用いる点を除い
て、上記実施の形態１と同様に構成されている。

【００２４】この実施の形態４においても、それぞれ微
小な球形に成形され、かつ、比熱のピーク温度が異なる
第２および第３の磁性体蓄冷材５１、５２（Er_０．７５
Dy_０ _．２５Ni_２、Er_０．５Dy_０．５Ni_２）を等分に混合
してなる混合蓄冷材４３を２段目ディスプレーサー８ｂ
内に充填しているので、５Ｋから２０Ｋにわたって混合
蓄冷材４３の比熱を平坦化することができ、さらに２０
Ｋ以上において混合蓄冷材４３より比熱が大きい鉛から
なる蓄冷材５３を２段目ディスプレーサー８ｂの混合蓄
冷材４３の高温側に充填するとともに、５Ｋ以下におい
て混合蓄冷材４３より比熱が大きいErNi_２からなる第４
の磁性体蓄冷材５４を２段目ディスプレーサー８ｂの混
合蓄冷材４３の低温側に充填しているので、より広い温
度範囲にわたって優れた冷凍能力を有する蓄冷型冷凍機
が得られる。

【００２５】実施の形態５図６はこの発明の実施の形態５に係る２段ＧＭ冷凍機に
適用される２段目蓄冷器の構造を示す断面図である。図
６において、２段目蓄冷器３４は、それぞれ比熱のピー
ク温度および径が異なる球形の第１および第２の磁性体
蓄冷材５０、５１（ErNi_２、Er_０．７５Dy_０ _．２５N
i_２）を等分に混合してなる混合蓄冷材４４を２段目デ
ィスプレーサー８ｂ内に構成されている。なお、この実
施の形態５では、２段目蓄冷器３０に代えて２段目蓄冷
器３４を用いる点を除いて、上記実施の形態１と同様に
構成されている。

【００２６】この実施の形態５においても、それぞれ比
熱のピーク温度が異なる第１および第２の磁性体蓄冷材
５０、５１（ErNi_２、Er_０．７５Dy_０．２５Ni_２）を等
分に混合してなる混合蓄冷材４４を２段目ディスプレー
サー８ｂ内に充填しているので、５Ｋから２０Ｋにわた
って混合蓄冷材４４の比熱を平坦化することができ、広
い温度範囲にわたって優れた冷凍能力を有する蓄冷型冷
凍機が得られる。さらに、混合蓄冷材４４を構成する第
１および第２の磁性体蓄冷材５０、５１の球径が異なっ
ているので、磁性体蓄冷材の充填率が大きくなり、蓄冷
器効率が向上し、より優れた冷凍能力を有する蓄冷型冷
凍機が得られる。

【００２７】なお、上記各実施の形態では、球形の磁性
体蓄冷材を用いるものとしているが、磁性体蓄冷材の形
状は球形に限定されるものではなく、砂状の形状でもよ
い。また、上記各実施の形態では、蓄冷型冷凍機として
２段ＧＭ冷凍機を用いて説明しているが、この発明はＧ
Ｍ冷凍機に限定されるものではなく、スターリング式、
パルス管式等の蓄冷器を用いる蓄冷型冷凍機に適用して
も、同様の効果が得られる。

【００２８】

【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてい
るので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００２９】この発明によれば、圧縮した冷媒ガスを蓄
冷器を用いて冷却した後、低温部で断熱的に膨張させて
冷凍を発生させる蓄冷型冷凍機において、上記蓄冷器
は、比熱のピーク温度が異なる少なくとも２種以上の粒
状の磁性体蓄冷材を混合して、２種以上の磁性体蓄冷材
の混合蓄冷材の比熱分布を所定の温度範囲に対して平坦
化するように容器内に充填して構成されているので、混
合蓄冷材の比熱の温度に対する積分値が変わらず、広範
な温度範囲にわたって冷凍能力が大きくなり、冷凍能力
の高い、高効率の蓄冷型冷凍機が得られる。

【００３０】また、圧縮した冷媒ガスを蓄冷器を用いて
冷却した後、低温部で断熱的に膨張させて冷凍を発生さ
せる蓄冷型冷凍機において、上記蓄冷器は、蓄冷材が容
器内に２層以上に積層されてなり、かつ、そのうちの少
なくとも１層が、比熱のピーク温度が異なる少なくとも
２種以上の粒状の磁性体蓄冷材を混合して、２種以上の
磁性体蓄冷材の混合蓄冷材の比熱分布を所定の温度範囲
に対して平坦化するように容器内に充填して構成されて
いるので、混合蓄冷材の比熱の温度に対する積分値が変
わらず、広範な温度範囲にわたって冷凍能力が大きくな
り、冷凍能力の高い、高効率の蓄冷型冷凍機が得られ
る。

【００３１】また、上記混合蓄冷材を構成する２種以上
の磁性体蓄冷材は、それぞれ粒径が異なるように成形さ
れているので、磁性体蓄冷材の充填率が大きくなり、蓄
冷器効率を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１に係る２段ＧＭ冷凍
機に適用される２段目蓄冷器の構造を示す断面図であ
る。

【図２】この発明の実施の形態１に係る２段ＧＭ冷凍
機に適用される２段目蓄冷器を構成する磁性体蓄冷材の
比熱と温度との関係を表わす図である。

【図３】この発明の実施の形態２に係る２段ＧＭ冷凍
機に適用される２段目蓄冷器の構造を示す断面図であ
る。

【図４】この発明の実施の形態３に係る２段ＧＭ冷凍
機に適用される２段目蓄冷器の構造を示す断面図であ
る。

【図５】この発明の実施の形態４に係る２段ＧＭ冷凍
機に適用される２段目蓄冷器の構造を示す断面図であ
る。

【図６】この発明の実施の形態５に係る２段ＧＭ冷凍
機に適用される２段目蓄冷器の構造を示す断面図であ
る。

【図７】従来の２段ＧＭ冷凍機を示す模式構成図であ
る。

【図８】磁性体蓄冷材の比熱分布の一例を示す図であ
る。

【図９】磁性体蓄冷材の比熱分布の他の例を示す図で
ある。

【図１０】磁性体蓄冷材を用いた蓄冷器の冷凍能力と
温度との関係を示す図である。

【符号の説明】

３０、３１、３２、３３、３４２段目蓄冷器、４０、
４１、４２、４３、４４混合蓄冷材、５０第１の磁
性体蓄冷材、５１第２の磁性体蓄冷材、５２第３の磁
性体蓄冷材、５３蓄冷材、５４第４の磁性体蓄冷
材。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮した冷媒ガスを蓄冷器を用いて冷却
した後、低温部で断熱的に膨張させて冷凍を発生させる
蓄冷型冷凍機において、上記蓄冷器は、比熱のピーク温度が異なる少なくとも２
種以上の粒状の磁性体蓄冷材を混合して、２種以上の磁
性体蓄冷材の混合蓄冷材の比熱分布を所定の温度範囲に
対して平坦化するように容器内に充填して構成されてい
ることを特徴とする蓄冷型冷凍機。
【請求項２】圧縮した冷媒ガスを蓄冷器を用いて冷却
した後、低温部で断熱的に膨張させて冷凍を発生させる
蓄冷型冷凍機において、上記蓄冷器は、蓄冷材が容器内に２層以上に積層されて
なり、かつ、そのうちの少なくとも１層が、比熱のピー
ク温度が異なる少なくとも２種以上の粒状の磁性体蓄冷
材を混合して、２種以上の磁性体蓄冷材の混合蓄冷材の
比熱分布を所定の温度範囲に対して平坦化するように容
器内に充填して構成されていることを特徴とする蓄冷型
冷凍機。
【請求項３】上記混合蓄冷材を構成する２種以上の磁
性体蓄冷材は、それぞれ粒径が異なるように成形されて
いることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の蓄
冷型冷凍機。