JP2001336845A - 蓄冷器およびそれを使用した蓄冷式冷凍機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】微粉化するおそれが少なく加工性および耐久性
に優れ、低温度域において顕著な冷凍能力を発揮できる
蓄冷器およびその蓄冷器を使用した蓄冷式冷凍機等を提
供する。 【解決手段】蓄冷器本体２内に蓄冷材３を充填し、蓄冷
器本体２の一方向から他方向に冷媒ガスを流通せしめて
低温度を達成する蓄冷器１において、上記蓄冷材３の少
なくとも一部が、厚さ０．０３ｍｍ以上２ｍｍ以下の板
状の蓄冷材３であることを特徴とする蓄冷器である。ま
た、蓄冷材が、希土類元素を１０ａｔ％以上含有する合
金から成ることが好ましい。さらに、冷媒ガスの流れ方
向における板状の蓄冷材の長さが１ｍｍ以上１００ｍｍ
以下であることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は蓄冷器および蓄冷式
冷凍機に係り、特に微粉化するおそれが少なく加工性お
よび耐久性に優れ、低温度域において顕著な冷凍能力を
発揮できる蓄冷器およびその蓄冷器を使用した蓄冷式冷
凍機等に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、超電導技術の発展は著しく、その
応用分野が拡大するに伴って小型で高性能の冷凍機の開
発が不可欠になってきている。かかる小型冷凍機は、軽
量・小型で熱効率の高いことが要求されており、種々の
応用分野において実用化が進められている。

【０００３】例えば、超電導ＭＲＩ装置やクライオポン
プなどにおいては、ギフォード・マクマホン（ＧＭ）方
式やスターリング方式やパルスチューブ冷凍機などの冷
凍サイクルによる冷凍機が用いられている。また、磁気
浮上列車にも超電導磁石を用いて磁力を発生させるため
に高性能な冷凍機が必須とされている。さらに、最近で
は、超電導電力貯蔵装置（ＳＭＥＳ）、および高品質の
シリコンウェハーなどを製造する磁場中単結晶引き上げ
装置などにおいても高性能な冷凍機が用いられている。

【０００４】このような冷凍機においては、蓄冷材が充
填された蓄冷器内を、圧縮されたＨｅガスなどの作動媒
質が一方向に流れて、その熱エネルギーを蓄冷材に供給
し、ここで膨張した作動媒質が反対方向に流れ、蓄冷材
から熱エネルギーを受け取る。こうした過程での復熱効
果が良好になるに伴い、作動媒質サイクルでの熱効率が
向上し、より低い温度を実現することが可能となる。

【０００５】上述したような冷凍機に使われる蓄冷材と
しては、従来、ＣｕやＰｂなどが主に用いられてきた。
しかし、このような蓄冷材は、２０Ｋ以下の極低温で比
熱が著しく小さくなるため、上述した復熱効果が十分に
機能せず、冷凍機での作動に際して極低温下で１サイク
ル毎に蓄冷材に充分な熱エネルギーを貯蔵することがで
きず、かつ作動媒質が蓄冷材から充分な熱エネルギーを
受け取ることができなくなる。その結果、前記蓄冷材を
充填した蓄冷器を組み込んだ冷凍機では極低温に到達さ
せることができない問題があった。

【０００６】そこで、最近では前記蓄冷器の極低温での
復熱特性を向上し、より絶対零度に近い冷凍温度を実現
するために、特に２０Ｋ以下の極低温域において体積比
熱の極大値を有し、かつその値が大きなＥｒ_３Ｎｉ，Ｅ
ｒＮｉ，ＨｏＣｕ_２などのように希土類元素と遷移金属
元素とから成る金属間化合物を主体とした磁性蓄冷材が
使用されている。このような磁性蓄冷材をＧＭ冷凍機に
用いることにより、４Ｋでの冷凍が実現されている。上
記のような磁性蓄冷材は、冷媒としてのＨｅガスとの熱
交換を効率的に行えるように、通常は直径が０．１〜
０．５ｍｍ程度の球状に加工して用いられている。特に
磁性蓄冷材（粒子状蓄冷物質）が希土類元素を含む金属
間化合物である場合には、遠心噴霧法などを用いた加工
法によって球状に加工されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スター
リング冷凍機やパルスチューブ冷凍機などのように高速
運転を行う冷凍機においては、球状の磁性蓄冷粒子を充
填した蓄冷器での圧力損失が大きくなり、十分な冷凍能
力が実現できない問題点があった。またＧＭ冷凍機など
においては、冷凍機の運転中に作用する振動や衝撃力に
よって磁性体粒子が微粉化して冷媒ガスの通気抵抗を高
め、熱交換効率が急激に低下するなどの不具合が発生し
易い難点があった。

【０００８】これに対して、圧力損失が低くなる蓄冷材
の構成例として、磁性材料板に多数の冷媒ガス流通口を
穿設したパンチングプレートや磁性体リボンを巻回した
ロール状リボンや網状の磁性体を積層したスクリーンな
どが知られている。しかしながら、上記した磁性蓄冷材
は、金属間化合物に特有の脆性を示すために、穿孔や曲
げ加工が困難であり、上記のような形状に加工すること
は極めて困難であり、膨大な加工コストを要する問題点
もあった。

【０００９】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであり、特に微粉化するおそれが少なく加工性
および耐久性に優れ、低温度域において顕著な冷凍能力
を発揮できる蓄冷器およびその蓄冷器を使用した蓄冷式
冷凍機等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】上記目的を達成するた
め、本発明に係る蓄冷器は、蓄冷器本体内に蓄冷材を充
填し、蓄冷器本体の一方向から他方向に冷媒ガスを流通
せしめて低温度を達成する蓄冷器において、上記蓄冷材
の少なくとも一部が、厚さ０．０３ｍｍ以上２ｍｍ以下
の板状の蓄冷材であることを特徴とする。

【００１１】また、上記蓄冷器において、蓄冷材が、希
土類元素を１０ａｔ％以上含有する合金から成ることが
好ましい。さらに、冷媒ガスの流れ方向における板状の
蓄冷材の長さが１ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることが
好ましい。さらに、複数の板状の蓄冷材が冷媒ガスの流
れ方向と直交する方向に間隙をおいて配設され、この間
隙が０．０１ｍｍ以上１ｍｍ以下であることが好まし
い。

【００１２】また、上記蓄冷器において、蓄冷器本体の
内壁に溝が形成され、この溝に上記板状の蓄冷材の縁部
が挿入されるように構成するとよい。さらに、蓄冷器本
体の内壁に突起が形成され、この突起間に上記板状の蓄
冷材の縁部が挿入されるように構成してもよい。また、
複数の板状の蓄冷材が保持器によって固定されており、
この保持器が蓄冷器本体内に挿入されるように構成する
ことも可能である。

【００１３】さらに、複数の板状の蓄冷材が冷媒ガスの
流れ方向に配設されており、上記冷媒ガスの流れ方向に
隣接する板状の蓄冷材の平板面がなす蓄冷器径方向の角
度が０．５度以上であることが好ましい。

【００１４】また、特殊な構成として、上記複数の板状
の蓄冷材が冷媒ガスの流路断面を仕切るように配置さ
れ、冷媒ガスが流通する複数のセルが形成されるように
構成することもできる。上記構成において、セルを形成
する蓄冷材の厚さの平均値が０．０５ｍｍ以上、２ｍｍ
以下であることが好ましい。また、上記複数のセルの断
面積の平均値が１×１０^−９ｍ^２以上２×１０^−６ｍ^２
以下であることが好ましい。さらに、上記複数のセルの
平均長さが３ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることが好ま
しい。

【００１５】また、上記複数の板状の蓄冷材およびセル
は、蓄冷材粉末とバインダーとの混合物の押し出し加工
により形成してもよい。なお、上記蓄冷材粉末は、希土
類元素を１０ａｔ％以上含有することが好ましい。

【００１６】また、本発明に係る蓄冷式冷凍機は、蓄冷
器の上流高温側から作動媒質（冷媒ガス）を流して上記
作動媒質と蓄冷材との熱交換によって蓄冷器の下流側に
て、より低温度を得る蓄冷式冷凍機において、上記蓄冷
器の少なくとも一部が上記板状の蓄冷材を充填した本発
明の蓄冷器であることを特徴とする。

【００１７】さらに、本発明に係るＭＲＩ（Ｍａｇｎｅ
ｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）装置、
磁気浮上列車用超電導磁石、クライオポンプおよび磁界
印加式単結晶引上げ装置は、いずれも上記した本発明に
係る蓄冷式冷凍機を具備することを特徴としている。

【００１８】本発明に係る蓄冷器の本体内に充填される
蓄冷材の少なくとも一部は、希土類元素を１０ａｔ％以
上含有する磁性合金で形成することが好ましい。上記蓄
冷材を構成する合金または単体は、例えば、一般式ＲＭ
_ｚ…（１）（但し、ＲはＹ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，
Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔ
ｍおよびＹｂから選択される少なくとも１種の希土類元
素であり、ＭはＮｉ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ａｇ，Ａｌ，Ｒｕ，
Ｉｎ，Ｇａ，Ｇｅ，ＳｉおよびＲｈから選択される少な
くとも１種の元素であり、ｚは原子比で０≦ｚ≦９．０
を満足する。）で表わされる希土類元素単体または希土
類元素を含む金属間化合物で構成することが好ましい。

【００１９】本発明に係る蓄冷器に充填する蓄冷材は、
前記一般式（１）から明らかなようにＲＭ_ｚ（０≦ｚ≦
９．０）なる組成を有する希土類元素単体、または、希
土類元素を含む金属間化合物などの磁性体から構成する
ことが好ましい。なお、上記磁性体の他に、Ｐｂ，Ｐｂ
合金，Ｃｕ，Ｃｕ合金，ステンレス鋼などの金属材料で
構成された蓄冷材を併用してもよい。

【００２０】上記一般式においてＲ成分は、Ｙ，Ｌａ，
Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｈ
ｏ，Ｅｒ，Ｄｙ，ＴｍおよびＹｂから選択される少なく
とも１種の元素であり、Ｍ成分はＮｉ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ａ
ｇ，Ａｌ，Ｒｕ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｇｅ，ＳｉおよびＲｈか
ら選択される少なくとも１種の元素である。

【００２１】上記Ｍ成分のＲ成分に対する配合比ｚが
９．０を超えると磁性元素である希土類元素の比率が著
しく低下して比熱が小さくなる。ここで、ｚ＝０の場
合、すなわち、蓄冷材が希土類元素単体から成る場合で
は、比熱ピークを示す温度の調整が難しいため、希土類
元素を含む金属間化合物がより好ましい。ｚの好ましい
範囲は、０．１≦ｚ≦５であり、さらに好ましくは１≦
ｚ≦３である。特に好ましい具体的組成は、Ｅｒ_３Ｎ
ｉ，Ｅｒ_３Ｃｏ，ＥｒＮｉ，ＥｒＮｉ_０．９Ｃ
ｏ_{０． １}，ＨｏＣｕ_２，ＥｒＩｎ_３，ＨｏＳｂ，Ｈｏ_２
Ａｌである。なお、ＥｒＮｉのＮｉの一部をＣｏに置換
したＥｒＮｉ_０．９Ｃｏ_０．１のように、上記組成をも
とにＲ成分の一部を他のＲ成分の少なくとも１種の元素
で置換したり、またはＭ成分の一部を他のＭ成分の少な
くとも１種の元素で置換したりすることにより、比熱ピ
ークを示す温度やピークの幅などに制御することができ
る。

【００２２】本発明で使用する蓄冷材は、２０Ｋ以下の
極低温領域において比熱ピークを有する酸化物を主体と
する多数の磁性粒子の成形体から構成してもよい。この
磁性粒子を構成する酸化物としては、例えば下記一般式
（２），（３），（４），（５）で示す組成物が好適に
使用できる。

【００２３】 すなわち、一般式：ＲＭ´_２Ｏ_３ ……（２） （但し、Ｒは、Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓ
ｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍおよび
Ｙｂから選択される少なくとも１種の希土類元素であ
り、Ｍ´は３Ｂ族元素（長周期律表）から選択される少
なくとも１種の元素である。）で表わされるペロブスカ
イト系酸化物； 一般式：ＡＢ_２Ｏ_４ ……（３） （但し、Ａは、２Ｂ族元素から選択される少なくとも１
種の元素であり、Ｂは少なくともＣｒを含む遷移金属元
素である。）で表わされるスピネル系酸化物； 一般式：ＣＤ_２Ｏ_６ ……（４） （但し、ＣはＭｎおよびＮｉから選択される少なくとも
１種の元素であり、ＤはＮｂおよびＴａから選択される
少なくとも１種の元素である。）で表わされる酸化物；
および 一般式：Ｇｄ_１−ｘＲ_ｘＡ_１−ｙＢ_ｙＯ_３……（５） （式中、ＲはＣｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈ
ｏおよびＥｒから選択される少なくとも１種の希土類元
素を示し、ＡはＴｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎ
ｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ａｌ，Ｓｉから選択され
る元素を示し、ｘ＝０かつｙ＝０の場合には少なくとも
２種の元素が選択される一方、ｘ≠０またはｙ≠０の場
合には少なくとも１種の元素が選択され、ＢはＺｒ，Ｎ
ｂ，Ｍｏ，Ａｇ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，
Ａｕ，Ｂｉから選択される少なくとも１種の元素を示
し、ｘは原子比で０≦ｘ≦０．４、ｙは原子比で０≦ｙ
≦０．４を満足する。）で表わされる酸化物磁性体から
成る蓄冷材である。

【００２４】前記一般式：Ｇｄ_１−ｘＲ_ｘＡ_１−ｙＢ_ｙ
Ｏ_３ ……（５）において、ｘ＝０かつｙ＝０のとき
の一般式はＧｄＡＯ_３で表わされるが、このＧｄＡＯ_３
についてＡ成分が単一の元素のみである場合には、一般
的に極低温域に比熱ピークを有する磁性体が得られる一
方、４〜６Ｋの温度域においては大きな比熱ピークを示
すことが少ない。そのため、ｘ＝０かつｙ＝０の場合に
は、Ａ成分として少なくとも２種の元素が選択される。
一方、Ｇｄの一部を他の希土類元素で置換するか、ある
いはＡ成分の一部を他の元素で置換することにより、比
熱特性を調整し、高性能な蓄冷材としている。

【００２５】また、上記一般式（５）：Ｇｄ_１−ｘＲ_ｘ
Ａ_１−ｙＢ_ｙＯ_３において、Ｒ成分はＣｅ，Ｐｒ，Ｎ
ｄ，Ｓｍ，Ｔｂ，Ｄｙ，ＨｏおよびＥｒから選択される
少なくとも１種の希土類元素であり、急峻な比熱ピーク
をブロードしたり、ピーク温度位置を制御するために有
効な成分であり、Ｇｄの一部を置換するように添加され
る。Ｒ成分の置換量を示す添加比率ｘが０．４を超える
と比熱が小さくなる。上記Ｒ成分のうち、Ｔｂ，Ｄｙ，
Ｈｏ，Ｅｒが好ましく、さらにはＴｂ，Ｄｙがさらに好
ましい。

【００２６】また、Ａ成分はＴｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆ
ｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ａｌ，Ｓｉ
から選択される元素を示し、比熱ピークを制御する効果
を有する。そして、ｘ＝０かつｙ＝０の場合には少なく
とも２種の元素が選択される一方、ｘ≠０またはｙ≠０
の場合には少なくとも１種の元素が選択されるため、Ｇ
ｄＡＯ_３系におけるＧｄまたはＡ成分の一部が必ず他の
元素で置換されることになる。上記Ａ成分元素として
は、Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｇａ，
Ａｌが好ましく、さらにはＣｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎ
ｉ，Ｇａ，Ａｌがより好ましい。

【００２７】さらに、Ｂ成分は上記Ａ成分の一部を置換
することにより、（Ｇｄ_１−ｘＲ_ｘ）原子間の距離を調
整するなどの作用により比熱特性を改善する元素であ
る。Ｂ成分はＺｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ａｇ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｓ
ｂ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ａｕ，Ｂｉから選択される少なく
とも１種の元素を示す。このＢ成分元素としては、Ｚ
ｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗが好ましく、さらには
Ｔａ，Ｗがより好ましい。このＢ成分の添加量を示す比
率ｙが０．４を超えるとペロブスカイト構造を維持する
ことが困難になり、磁性体から成る蓄冷材の比熱特性が
低下してしまう。

【００２８】また前記一般式：Ｇｄ_１−ｘＲ_ｘＡ_１−ｙ
Ｂ_ｙＯ_３における酸素の原子比については、原子の欠陥
などにより、化学量論比である３からずれる場合があ
る。しかしながら、酸素の原子比が２．５〜３．５の範
囲内であれば、比熱特性に大きな影響を与えることはな
い。

【００２９】本発明に係る蓄冷器に充填される板状の蓄
冷材の製造方法は、特に限定されるものではなく、例え
ば、上記組成を有する蓄冷材合金インゴットをブレード
ソーなどの切断手段を用いて切断する加工法や粉末焼結
法などを用いることができる。

【００３０】また、冷媒ガスが流通する複数のセルが形
成されている蓄冷材は、後述するように、蓄冷材粉末と
バインダーとの混合物を押し出し加工することによって
形成してもよい。

【００３１】図１および図２に示すように、本発明に係
る蓄冷器１は、例えば筒状の蓄冷器本体２内に複数の板
状の蓄冷材３を、冷媒ガス流路４の方向と直交する方向
に所定の間隔（間隙）Ｇをおいて配置固定して形成され
る。

【００３２】本発明に係る蓄冷器１に充填される板状の
蓄冷材３の板厚Ｔは、冷凍機の蓄冷特性に大きな影響を
及ぼす一要因であり、本発明では０．０３ｍｍ以上２ｍ
ｍ以下の範囲とされる。蓄冷材３の板厚Ｔが０．０３ｍ
ｍ未満と過小になると蓄冷材としての構造強度が不十分
となり、蓄冷器１を組み立てる際に破損し易くなるとと
もに、冷凍機の運転中に発生する振動によって破損し易
くなる。

【００３３】一方、蓄冷材３の板厚Ｔが２ｍｍを超える
ように過大になると、１回の冷凍サイクル中で蓄冷材３
の内部（深部）までの熱の浸透が不十分となり、蓄冷効
率が低下してしまう。そのため、本発明では蓄冷材３の
板厚Ｔは０．０３〜２ｍｍの範囲に規定しているが、
０．２〜１．３ｍｍの範囲がより好ましく、０．４〜
１．０ｍｍの範囲がさらに好ましい。

【００３４】また、図３および図４に例示するように、
本発明に係る蓄冷器１ａにおいて、冷媒ガス（Ｈｅガ
ス）の流れ方向における板状の蓄冷材３ａの長さＬは１
ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることが好ましい。板状蓄
冷材３ａの長さＬが１ｍｍ未満と短尺である場合には、
冷媒ガスの流れ方向に長尺である蓄冷器本体２ａを、上
記短尺な蓄冷材３ａで満たすように充填する作業に多大
な工数を要し、生産性の観点から望ましくない。

【００３５】一方、板状蓄冷材３ａの長さＬが１００ｍ
ｍを超えるように長尺になると、ガス流路方向の熱伝導
量が大きくなるため、冷凍機の低温端に熱が流入し易く
なり、冷凍能力が低下してしまう。そのため冷媒ガスの
流れ方向における板状蓄冷材３ａの長さＬは１〜１００
ｍｍの範囲とされるが、５〜４０ｍｍの範囲が好まし
く、８〜２０ｍｍの範囲がさらに好ましい。

【００３６】すなわち、図１および図２に示すように、
蓄冷器１の冷媒ガスの流れ方向全長に亘る長尺の蓄冷材
３を配置するよりも、図３および図４に示すように、複
数の短尺の蓄冷材３ａを流れ方向に連設して配置する方
が、隣接する蓄冷材３ａ，３ａの切れ目が上記熱伝導を
抑止する効果を発揮するため、冷凍能力をより高めるこ
とが可能になる。

【００３７】さらに、例えば図１および図４に示すよう
に、本発明に係る蓄冷器１において、冷媒ガスの流れ方
向と直交する方向に配設される複数の板状の蓄冷材３，
３ａの間隙Ｇの幅は、０．０１ｍｍ以上１ｍｍ以下の範
囲とすることが好ましい。板状蓄冷材３，３ａの間隙Ｇ
が０．０１ｍｍ未満と過小な場合には、ガス流路４にお
ける冷媒ガスの通気抵抗が大きくなり冷凍能力が低下す
る。

【００３８】一方、蓄冷材３，３ａ間の間隙Ｇが１ｍｍ
を超えるように過大になると、蓄冷材３，３ａの充填率
が低下するとともに、冷媒ガスと蓄冷材３，３ａとの熱
交換が不十分となり蓄冷効率が低下する。そのため板状
蓄冷材間の間隙Ｇは０．０１〜１ｍｍの範囲に規定され
るが、０．０２〜０．３ｍｍの範囲が好ましく、０．０
５〜０．１５ｍｍの範囲が、さらに好ましい。

【００３９】本発明に係る蓄冷器において、各板状蓄冷
材の蓄冷器本体に対する固定構造は、特に限定されるも
のではないが、以下のような固定構造が望ましい。例え
ば、図４に示すように、蓄冷器本体２ａの内壁に形成さ
れた溝５に各板状蓄冷材３ａの縁部を挿入することによ
り、各蓄冷材３ａを固定して蓄冷器を形成できる。この
場合、溝５を形成する突起部分の厚さが、隣接する蓄冷
材３ａ，３ａ間に形成される間隙Ｇとなり、冷媒ガス流
路（セル）４を形成する。なお、上記溝５に板状蓄冷材
３ａを挿入する前に予めグリースなどの潤滑材を塗布す
ることにより、挿入操作を円滑に実施できる。

【００４０】また、板状蓄冷材の他の固定構造として、
例えば図６および図７に示す方式も採用できる。すなわ
ち、図６〜図７に示す蓄冷器１ｂにおいては、蓄冷器本
体２ｂの内壁に突起６が形成され、この突起６，６間に
板状の蓄冷材３ｂの縁部が挿入されて固定される構造を
有し、突起６の厚さが、隣接する蓄冷材３ｂ間に形成さ
れる間隙となり、冷媒ガス流路（セル）を形成する。上
記突起６の形状は、特に限定されるものではなく、爪
状，ボタン状，棒状などの種々の形状をとり得る。ま
た、突起は、板状の蓄冷材の表面に形成することも可能
である。

【００４１】さらに板状蓄冷材のその他の固定構造とし
て、例えば図８および図９に示す方式も採用できる。す
なわち、蓄冷器本体２内に嵌装可能な保持器７であり、
板状蓄冷材３の縁部を挿入する多数の溝５ａを内面軸方
向に形成した保持器７内に複数の板状蓄冷材３を挿入し
て固定してもよい。すなわち、筒状の蓄冷器本体２自体
に加工を施し板状蓄冷材３を直接に固定する方式ではな
く、予め蓄冷器本体２と同一または異なる材料から成る
保持器７内に複数の板状蓄冷材３を、所定の間隙を保持
した状態で固定し、こうして得られた保持器７を蓄冷器
本体２内の軸方向に複数個挿入して蓄冷器を形成するこ
とも可能である。

【００４２】この場合、複数の板状蓄冷材３は、予め保
持器７内に固定されているため、蓄冷材３を交換する際
は、保持器７を新しいものと入れ替えるだけで交換作業
は完了する。したがって、蓄冷材３の交換作業が迅速に
完了するとともに、蓄冷材３の取扱いも容易になり、破
損も少なくなる。

【００４３】また、複数の板状の蓄冷材が冷媒ガスの流
れ方向に配設されて形成される蓄冷器においては、冷媒
ガスの流れ方向に隣接する板状蓄冷材の平板面が同一平
面上に存在する場合と比較して上記隣接する蓄冷材の平
板面が相互に若干ずれている場合の方が、より熱交換作
用が円滑に進行し、蓄冷効率が高まるという知見を本発
明者らは得ている。

【００４４】そこで本発明に係る蓄冷器の好ましい態様
として、上記冷媒ガスの流れ方向に隣接する板状の蓄冷
材の平板面がなす蓄冷器径方向の角度が０．５度以上と
なるように規定している。例えば、図８および図９に示
すように、複数の板状蓄冷材３を保持器７内に配置固定
し、この保持器７を冷媒ガス流れ方向に多段に積み重ね
て蓄冷器１ｃとした場合に、隣接する板状蓄冷材３，３
ａの平板面がなす蓄冷器径方向の角度θを０．５度以上
に調節することにより、冷媒ガスの流路抵抗の大きさを
抑制することが可能である。

【００４５】上記冷媒ガス流路方向に隣接する板状蓄冷
材３，３ａの平板面がなす蓄冷器径方向の角度θが０．
５度未満と過小な場合には、冷媒ガスの流路抵抗が小さ
く、冷媒ガス（作動ガス）と蓄冷材との間で十分な熱交
換が困難である。上記隣接する蓄冷材の平板面のなす角
度θは０．５度以上と規定されるが、１度以上が好まし
く、さらには２度以上が、さらに好ましい。

【００４６】また、本発明に係るは蓄冷器において、複
数の板状の蓄冷材が冷媒ガスの流路断面を仕切るように
配置され、冷媒ガスが流通する複数のセルが形成される
ように構成することもできる。

【００４７】上記構成の蓄冷器において、上記セルを形
成する蓄冷材の厚さの平均値は、好ましくは０．０５ｍ
ｍ以上、２ｍｍ以下に規定される。蓄冷材の厚さの平均
値が０．０５ｍｍ未満になると、蓄冷材の構造強度が不
十分となり、蓄冷器中に組み込むことが困難になるのみ
ならず、冷凍機の運転中に生じる振動や衝撃によって破
損し易くなる。

【００４８】一方、セルを形成する蓄冷材の厚さの平均
値が２ｍｍを超えると、１回の冷凍サイクル中で蓄冷材
内部までの熱浸透が不十分となり、蓄冷効率が低下して
しまう。そのためセルを形成する隔壁としての蓄冷材の
厚さの平均値は、０．０５〜２ｍｍとされるが、０．１
〜１ｍｍ以下の範囲がより好ましく、０．２〜０．５ｍ
ｍの範囲が特に好ましい。

【００４９】上記複数のセルを形成した蓄冷材を充填し
た蓄冷器において、複数のセルの断面積の平均値は１×
１０^−９ｍ^２以上２×１０^−６ｍ^２以下の範囲とするこ
とが好ましい。ここで、セルの断面積は、冷媒ガスの流
れ方向（軸方向）に直角な方向の断面積を意味する。こ
のセルの断面積の平均値が１×１０^−９ｍ^２未満になる
と、冷媒ガスの流路抵抗が大きくなり、この蓄冷材を使
用した冷凍機の冷凍能力が低下してしまう。

【００５０】一方、セルの断面積の平均値が２×１０
^−６ｍ^２を超えると、蓄冷材の蓄冷器への充填率が低下
するとともに、冷媒ガスと蓄冷材との熱交換が不十分と
なり、蓄冷効率が低下してしまう。したがって、複数の
セルの断面積の平均値は１×１０^−９ｍ^２〜２×１０
^−６ｍ^２の範囲とされるが、２×１０^−９ｍ^２〜５×１
０ ^−７ｍ^２以下の範囲が好ましく、さらに５×１０^−９
ｍ^２〜２×１０^−７ｍ^２以下の範囲が特に好ましい。

【００５１】また、上記セルを形成した蓄冷材を充填し
た蓄冷器において、複数のセルの平均長さは３ｍｍ以上
１００ｍｍ以下の範囲とすることが好ましい。上記セル
の平均長さが３ｍｍ未満では、冷媒ガス流路方向に長尺
な蓄冷器を蓄冷材で満たすために、多数の蓄冷材が必要
となり、蓄冷器の組立が煩雑であり、生産性の観点から
好ましくない。

【００５２】一方、セルの平均長さが１００ｍｍを超え
ると、ガス流路方向における熱伝導が大きくなるため、
冷凍機の蓄冷器の低温端に熱が流入し易くなって冷凍能
力が低下してしまう。そのためセルの平均長さは、３〜
１００ｍｍの範囲とすることが好ましいが、５〜４０ｍ
ｍの範囲がより好ましく、さらには８〜２０ｍｍの範囲
がより好ましい。

【００５３】上記蓄冷材のセルの断面形状は、特に限定
されるものではなく、図１０（ａ）〜（ｄ）に示すよう
に、三角形，四角形，六角形および円形など種々の形状
を採用できる。また上記の少なくとも２種の断面形状が
混在するようなセル形状を採用することもできる。上記
セルの断面形状のうち、特に四角形状および三角形状の
セルを形成した場合に、蓄冷材の機械的強度が優れ、耐
久性に優れた蓄冷材が得られる。

【００５４】本発明に係る蓄冷器に充填され、上記のよ
うな複数のセルを有する蓄冷材の製造方法は、特に限定
されるものではなく、例えば、押し出し法，コルゲート
法，エンボスおよびカレンダー法などの各種成形法が使
用される。特に成形操作の簡便性の観点から、複数の板
状の蓄冷材およびセルは、蓄冷材粉末とバインダーとの
混合物の押し出し加工により形成されていることが望ま
しい。ここで、上記蓄冷材粉末は、希土類元素を１０ａ
ｔ％以上含有することが望ましい。

【００５５】上記押し出し法においては、粒度調整した
蓄冷材粉末にバインダー，潤滑剤，界面活性剤，分散媒
としての水などを加えて混練した混合物を、目的とする
セル構造の隔壁を形成するための押し出し溝を有する成
形ダイスなどの成形金型を通すことにより、複数のセル
を有する成形体が形成される。その後、必要に応じて脱
脂処理を行い、焼成することにより、所定断面形状を有
する蓄冷材が形成される。

【００５６】上記製造方法において、より緻密で高強度
な蓄冷材を得るために、原料となる蓄冷材粉末の平均粒
径は１０μｍ以下とすることが好ましい。この平均粒径
は５μｍ以下がより好ましく、さらには３μｍ以下が特
に好ましい。また、上記バインダーとしては、例えば、
メチルセルロース，カルボキシルメチルセルロース，ポ
リビニルアルコール（ＰＶＡ），澱粉糊，グリセリン，
各種ワックスなどが好適に使用できる。また、バインダ
ーとしてＰｂ，Ｓｎ，Ｉｎ，各種半田合金などの低融点
金属材を使用することもできる。

【００５７】なお、従来から、例えば、エンボス加工を
施した蓄冷材要素やリボン状の蓄冷材要素を巻回した
り、あるいは積層したりすることにより、隣接する蓄冷
材要素間の隙間に擬似的なセル構造を形成した蓄冷材が
提案されているが、それらの蓄冷材を用いた蓄冷器は、
本発明の蓄冷器とは作用効果が異なるものである。

【００５８】すなわち、上記従来の蓄冷材はセルを形成
する板状の蓄冷材の一部が可動的に接触しているのみで
あるのに対して、本発明ではセルが、一体化して形成さ
れた強固な隔壁により囲まれた構造を形成している。し
たがって、このセル構造により、外力に対して各セルの
形状を安定に維持することが可能となり、冷凍機の特性
の安定化が実現される。

【００５９】特に、セルを構成する隔壁の厚さが薄い場
合には、上記従来例のように板状の蓄冷材要素が相互に
接触する構造では蓄冷材の機械的強度は不十分であるの
に対して、本発明では、複数の板状の蓄冷材が一体化し
て形成され、高剛性のフレーム構造が形成されているた
めに、十分な機械的強度および耐久性が確保できる。

【００６０】また、前記従来のセル構造を有する蓄冷材
においては、加工精度を高くできない技術上の問題か
ら、一部のセルを構成する隔壁の接触が不十分となり、
隙間を生じる場合がある。この場合、冷媒ガスと隔壁を
構成する蓄冷材との間での熱交換が不十分となり、蓄冷
性能が低下する問題がある。これに対して、本発明の蓄
冷器で使用する蓄冷材においては、隣接する隔壁間に隙
間が形成されることがないため、上記問題は発生しな
い。

【００６１】また、他の従来例として、磁性材料から成
る薄板に、冷媒ガスの流路となる複数の穴を、機械的加
工，エッチング，あるいは蒸発処理などの手段によって
形成した薄板を積層した蓄冷材も提案されていた。しか
しながら、脆性が高い磁性材料から成る薄板に機械的加
工法によって微細な穴を多数形成することは、極めて困
難であり、また工業的に高コストになるという問題点が
あった。

【００６２】また、本願発明者の知見として、蓄冷材と
は異なる材料から成る芯材の周りに蓄冷材を巻き付け、
それを多数束ねた状態で線引き加工して一体化し、その
後、エッチングまたは蒸発処理などにより芯材を取り除
いて孔を形成した蓄冷材の製造方法も考えられている。

【００６３】しかしながら、一般に脆性が高く加工性が
悪い磁性材料を線引き加工することは困難であり、工業
的な製造方法にはなり得ない。また、上記製造方法で
は、断面が円形状の孔が一般的となるが、円形状の孔を
形成するためには孔を取り囲む隔壁が曲面で構成され、
図１０（ｄ）に示すように薄い隔壁部分と厚い隔壁部分
とが混在する。そのため、薄い部分は構造強度が不足す
る一方、厚い部分は熱交換が不十分となり、いずれにし
ても蓄冷材としての要求特性が低下する部分が存在する
ことになる。

【００６４】したがって、本発明において、セルの断面
形状は図１０（ｄ）に示す円形状の断面を有するセルよ
りも図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、三角形状，四
角形状，または六角形状を有するものが、高い機械的特
性と良好な伝熱特性とを同時に確保するために、より好
ましいと言える。

【００６５】本発明に係る蓄冷式冷凍機は、蓄冷器の少
なくとも一部として、上記の蓄冷材を充填した蓄冷器を
使用して構成される。なお、所定の冷却段の蓄冷器とし
て、本発明に係る蓄冷器を装填する一方、他の蓄冷器と
して、その温度分布に応じた比熱特性を有する他の蓄冷
材を充填した蓄冷器を併用して構成してもよい。

【００６６】上記構成に係る蓄冷器によれば、板状の蓄
冷材を蓄冷器本体に充填して形成されており、かつ冷媒
ガスが容易に通過でき蓄冷材との間で十分な熱交換が可
能な空隙が確保されているため、スターリング冷凍機や
パルスチューブ冷凍機などの高速運転を行う冷凍機の蓄
冷器として使用した場合においても、圧力損失が小さ
く、長期間に亘り安定した冷凍特性を示す蓄冷器が得ら
れる。そして、その蓄冷器を冷凍機の少なくとも一部の
蓄冷器として使用することにより、冷凍能力が高く、か
つ長期間に亘って安定した冷凍性能が維持できる冷凍機
を提供することができる。

【００６７】そして、ＭＲＩ装置、クライオポンプ、磁
気浮上列車用超電導磁石、および磁界印加式単結晶引上
げ装置は、いずれも冷凍機性能が各装置の性能を左右す
ることから、上述したような冷凍機を用いた本発明のＭ
ＲＩ装置、クライオポンプ、磁気浮上列車用超電導磁
石、および磁界印加式単結晶引上げ装置は、いずれも長
期間に亘って優れた性能を発揮させることができる。

【００６８】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施形態について以
下に示す実施例に基づいて具体的に説明する。

【００６９】実施例１ 高周波溶解法によりＨｏＣｕ_２なる組成を有する合金イ
ンゴットを鋳造し、このインゴットを真空中で温度７５
０℃で１２時間熱処理した。得られた合金インゴットを
ブレードソーを用いて切断することにより、図３に示す
ように幅Ｗが３５ｍｍであり、長さＬが１０ｍｍであ
り、厚さＴが０．５ｍｍの短冊状の蓄冷材３ａを多数調
製した。

【００７０】一方、図３に示すように、内のり寸法で縦
３５ｍｍ×横３５ｍｍ×長さ１５０ｍｍの角筒状の蓄冷
器本体２ａであり、図４に示すように内壁に深さ０．５
ｍｍの溝５を多数形成した蓄冷器本体２ａを用意した。
次に上記蓄冷器本体２ａの溝５に前記短冊状の蓄冷材３
ａの両縁部を挿入して固定することにより、実施例１に
係る蓄冷器１ａを調製した。

【００７１】上記実施例１に係る蓄冷器１ａにおいて
は、短冊状の蓄冷材３ａの長さ方向が冷媒ガスの流れ方
向と一致するように、冷媒ガスの流れ方向に１５枚連設
されるように構成されている。また溝５を形成する突起
の厚さを０．１ｍｍとしたため、冷媒ガスの流れ方向と
直交する方向に隣接する短冊状蓄冷材３ａ，３ａ間に
は、それぞれ間隙Ｇが０．１ｍｍである冷媒ガス流路４
が形成される。

【００７２】次に上記のように調製した蓄冷器の特性を
評価するため、２段式パルスチューブ冷凍機を用意し
た。図５に１段式パルスチューブ冷凍機の基本構成を示
す。このパルスチューブ冷凍機７０の最大の構造的特徴
は、後述するＧＭ冷凍機では必須となっている寒冷発生
用の往復動ピストンを具備しないことである。そのた
め、機械的信頼性および低振動性に優れる長所を有し、
特に素子やセンサー冷却用冷凍機として期待を担ってい
る。

【００７３】パルスチューブ冷凍機７０は蓄冷式冷凍機
の一種であり、冷媒ガスとして一般にヘリウムガスが用
いられる。基本的な構成として、冷凍機は蓄冷器１の他
にヘリウムガスを圧縮する圧力振動源７１、および冷媒
ガスの圧力変動と位置変動（変位）の時間差を制御する
位相調節機構７２から成る。

【００７４】ＧＭ冷凍機やスターリング冷凍機において
は、上記位相調節機構７２は低温部に配置された往復動
ピストン機構であるのに対して、パルスチューブ冷凍機
７０では、それが室温部に配置され、蓄冷器１の低温端
と室温部の位相調節機構７２との間がパルス管と呼ばれ
る配管で連結され、冷媒ガスの圧力波の位相の遠隔制御
がなされる。そして圧力変動による冷媒ガスと蓄冷材と
の間のエントロピー授受が変位との適当なタイミングで
進行することにより、エントロピーが一方向へ順次汲み
上げられ、蓄冷器１の低温部において、より低温度の冷
熱が得られる。

【００７５】そして、前記のように調製した実施例１に
係る蓄冷器を、上記２段式パルスチューブ冷凍機の２段
目蓄冷器として組み込み、実施例１に係る冷凍機を組み
立て５Ｈｚで冷凍試験を実施し、４．２Ｋにおける冷凍
能力を測定した。

【００７６】なお本実施例における冷凍能力は、冷凍機
運転時にヒータによって第２冷却段に熱負荷を作用さ
せ、第２冷却段の温度上昇が４．２Ｋで停止したときの
熱負荷で定義した。

【００７７】その結果、４．２Ｋにおける冷凍能力とし
て０．１１Ｗが得られた。また、冷凍試験完了後に冷凍
機の蓄冷器内に充填した蓄冷材を取り出し外観を観察し
たが、各板状蓄冷材に損傷は認められなかった。

【００７８】実施例２ 高周波溶解法によりＨｏＣｕ_２なる組成を有する合金イ
ンゴットを鋳造し、このインゴットを真空中で温度７５
０℃で１２時間熱処理した。得られた合金インゴットを
ブレードソーを用いて切断することにより、図６および
図７に示すように幅が３５ｍｍであり、長さが１５ｍｍ
であり、厚さが０．７ｍｍの短冊状の蓄冷材３ｂを多数
調製した。

【００７９】一方、図６および図７に示すように、内の
り寸法で縦３５ｍｍ×横３５ｍｍ×長さ１５０ｍｍの角
筒状の蓄冷器本体２ｂであり、図７に示すように内壁に
縦１ｍｍ×横２ｍｍ×厚さ０．２ｍｍの突起６を多数形
成した蓄冷器本体２ｂを用意した。次に上記蓄冷器本体
２ｂの突起６，６間に前記短冊状の蓄冷材３ｂの両縁部
を挿入して固定することにより、実施例２に係る蓄冷器
１ｂを調製した。

【００８０】上記実施例２に係る蓄冷器１ｂにおいて
は、短冊状の蓄冷材３ｂの長さ方向が冷媒ガスの流れ方
向と一致するように、冷媒ガスの流れ方向に１０枚連設
されるように構成されている。また突起６の厚さを０．
２ｍｍとしたため、冷媒ガスの流れ方向と直交する方向
に隣接する短冊状蓄冷材３ｂ，３ｂ間には、それぞれ間
隙が０．２ｍｍである冷媒ガス流路が形成される。

【００８１】そして、この蓄冷器１ｂについて、実施例
１と同様にしてパルスチューブ冷凍機の第２段目蓄冷器
として組み込み、冷凍機を組み立て、５Ｈｚで冷凍試験
を実施し、４．２Ｋにおける冷凍能力を測定したとこ
ろ、０．１０Ｗの冷凍能力が得られた。

【００８２】実施例３ 高周波溶解法によりＨｏＣｕ_２なる組成を有する合金イ
ンゴットを鋳造し、このインゴットを真空中で温度７５
０℃で１２時間熱処理した。得られた合金インゴットを
ブレードソーを用いて切断することにより、図８および
図９に示すように長さが２５ｍｍであり、厚さが１ｍｍ
の短冊状の蓄冷材３を多数調製した。

【００８３】この場合、各短冊状の蓄冷材３の幅は、図
８および図９に示すような、外径が３９ｍｍであり、長
さが２５ｍｍの略円筒状の保持器７内でガス流れ方向と
直交する方向に所定の間隙をおいて配設できる寸法に調
整されている。

【００８４】上記保持器７は、蓄冷器本体２内に嵌装可
能な外径を有するように調製されており、保持器７の内
面には、板状の蓄冷材３の両縁部を挿入して保持・固定
するための溝５ａがガス流れ方向に形成されている。そ
して、幅が異なる蓄冷材３の両縁部を保持器７の溝５ａ
に挿入して蓄冷材３を一体に固定した保持器７を多数組
み立てた。さらに、内径が３９ｍｍであり長さが１５０
ｍｍの蓄冷器本体２内の軸方向に、上記保持器７を６段
積み重ねて充填することにより、実施例３に係る蓄冷器
１ｃを調製した。なお、軸方向に隣接する板状蓄冷材
３，３の平板面がなす蓄冷器周方向の角度θはゼロとし
た。

【００８５】そして、この蓄冷器１ｃについて、実施例
１と同様にしてパルスチューブ冷凍機の第２段目蓄冷器
として組み込み、冷凍機を組み立て、５Ｈｚで冷凍試験
を実施し、４．２Ｋにおける冷凍能力を測定したとこ
ろ、０．１３Ｗの冷凍能力が得られた。

【００８６】実施例４ 実施例３において、各板状蓄冷材３を挿入・固定した保
持器７を６段積み重ねて形成した蓄冷器１ｃについて、
最下段の保持器７に対して第２段目以降〜第６段目の保
持器７を蓄冷器本体の中心軸回りに５度ずつ順次回転さ
せた状態で蓄冷器本体内に多段に積層・充填して実施例
４に係る蓄冷器を調製した。

【００８７】すなわち、各段の保持器７内に固定された
板状蓄冷材３の平板面と、ガス流路方向に隣接する保持
器７内に固定された板状蓄冷材３の平板面とがなす蓄冷
器径方向の角度θが５度となるように、隣接する各保持
器７内の蓄冷材３が相互に変位するように構成したもの
である。

【００８８】そして、この蓄冷器について、実施例１と
同様にしてパルスチューブ冷凍機の第２段目蓄冷器とし
て組み込み、冷凍機を組み立て、５Ｈｚで冷凍試験を実
施し、４．２Ｋにおける冷凍能力を測定したところ、
０．２０Ｗの冷凍能力が得られた。

【００８９】比較例１ 高周波溶解法によりＨｏＣｕ_２なる組成を有する合金イ
ンゴットを鋳造した。この合金インゴットを約１３５０
Ｋで溶融せしめ、得られた合金溶湯を、圧力が９０ＫＰ
ａに調整されたＡｒ雰囲気中で回転速度１×１０^４ｒｐ
ｍで回転する円盤上に滴下して分散後、急冷凝固せしめ
ることにより、磁性体粒子を調製した。得られた磁性体
粒子を篩い分け並びに形状分級することにより、粒径が
０．２〜０．３ｍｍの球状磁性体粒子を得た。この球状
磁性体粒子を、内径が３５ｍｍであり、長さが１５０ｍ
ｍの蓄冷器本体に充填することにより、比較例１に係る
従来の蓄冷器を調製した。

【００９０】そして、この蓄冷器について、実施例１と
同様にしてパルスチューブ冷凍機の第２段目蓄冷器とし
て組み込み、冷凍機を組み立て、５Ｈｚで冷凍試験を実
施し、４．２Ｋにおける冷凍能力を測定したところ、
０．０２Ｗの冷凍能力が得られた。

【００９１】比較例２ 高周波溶解法によりＨｏＣｕ_２なる組成を有する合金イ
ンゴットを鋳造し、このインゴットを真空中で温度７５
０℃で１２時間熱処理した。得られた合金インゴットを
ブレードソーを用いて切断し、さらに機械研削加工する
ことにより、図１１に示すように幅Ｗが３５ｍｍであ
り、長さＬが１５０ｍｍであり、厚さＴが２．３ｍｍで
あり、長手方向両縁部に幅１．５ｍｍ×高さ１．２ｍｍ
のフランジ部８を有し、断面がコの字状の蓄冷材３ｃを
多数調製した。

【００９２】一方、図１２に示すように、内のり寸法で
縦３５ｍｍ×横３５ｍｍ×長さ１５０ｍｍの角筒状の蓄
冷器本体２ｃを用意した。次に、前記のように調製した
断面コの字状の板状の蓄冷材３ｃを、図１２に示すよう
に１０枚積層した状態で角筒状の上記蓄冷器本体２ｃ内
に挿入して固定することにより、比較例２に係る蓄冷器
１ｄを調製した。

【００９３】上記比較例２に係る蓄冷器１ｄにおいて
は、板状の各蓄冷材３ｃが蓄冷器本体２ｃの全長に及ぶ
ように配置され、冷媒ガスの流れ方向と直交する方向に
１０枚積層されるように構成されている。また、各蓄冷
材３ｃの両側縁に形成されたフランジ部８は、隣接する
蓄冷材３ｃ，３ｃの実質的な間隙を保つスペーサとして
機能する。そして各フランジ部８の高さを１．２ｍｍと
したため、冷媒ガスの流れ方向と直交する方向に隣接す
る板状蓄冷材３ｃ，３ｃ間には、それぞれ間隙Ｇが１．
２ｍｍである冷媒ガス流路４が形成される。

【００９４】そして、この蓄冷器１ｄについて、実施例
１と同様にしてパルスチューブ冷凍機の第２段目蓄冷器
として組み込み、冷凍機を組み立て、５Ｈｚで冷凍試験
を実施し、４．２Ｋにおける冷凍能力を測定したとこ
ろ、０．０４Ｗの低い冷凍能力しか得られなかった。ま
た、各蓄冷材３ｃのフランジ部８を形成する際に多大な
加工工数が必要であり、製造コストが大幅に上昇するこ
とが判明した。

【００９５】実施例５ 実施例１において使用した板状蓄冷材３ａの厚さＴを
０．１〜２．３ｍｍまでの範囲で変化させ、隣接する板
状蓄冷材３ａ，３ａ間の間隙寸法を実施例１と同一に設
定して、各蓄冷材を縦横３５ｍｍ×長さ１５０ｍｍの蓄
冷器本体内に挿入固定することにより、それぞれ実施例
５に係る蓄冷器を調製した。

【００９６】そして、各蓄冷器について、実施例１と同
様にしてパルスチューブ冷凍機の第２段目蓄冷器として
組み込み、冷凍機を組み立て、５Ｈｚで冷凍試験を実施
し、４．２Ｋにおける冷凍能力を測定したところ、図１
３に示す結果が得られた。

【００９７】図１３に示す結果から明らかなように、板
厚が０．４ｍｍ以下の蓄冷材を使用した冷凍機において
は、冷凍能力に顕著な差異は認められないが、板厚が減
少するに伴って蓄冷材を蓄冷器本体に組み込むことが困
難になることが判明した。図１３に示す結果から、特に
板厚が０．４〜２ｍｍの範囲の蓄冷材を使用したとき
に、高い冷凍能力が得られることが判明した。

【００９８】実施例６ 実施例１において使用した厚さ０．５ｍｍの板状蓄冷材
３ａ，３ａ間の間隙寸法Ｇを０．００８〜１．５ｍｍま
での範囲で変化させ、各蓄冷材を縦横３５ｍｍ×長さ１
５０ｍｍの蓄冷器本体内に挿入固定することにより、そ
れぞれ実施例６に係る蓄冷器を調製した。

【００９９】そして、各蓄冷器について、実施例１と同
様にしてパルスチューブ冷凍機の第２段目蓄冷器として
組み込み、冷凍機を組み立て、５Ｈｚで冷凍試験を実施
し、４．２Ｋにおける冷凍能力を測定したところ、図１
４に示す結果が得られた。

【０１００】図１４に示す結果から明らかなように、隣
接する板状蓄冷材間の間隙Ｇが０．０１〜１ｍｍの範囲
にある蓄冷器を使用した冷凍機においては、冷凍能力に
ピークが存在し、特に間隙が０．０５〜０．５ｍｍの範
囲の蓄冷器を使用したときに、高い冷凍能力が得られる
ことが判明した。

【０１０１】実施例７ 高周波溶解法によりＥｒ_３Ｎｉなる組成を有する合金イ
ンゴットを鋳造し、このインゴットを真空中で温度７０
０℃で１２時間熱処理した。得られた合金インゴットを
ブレードソーを用いて切断することにより、幅Ｗが４０
ｍｍであり、長さＬが１５ｍｍであり、厚さＴが０．６
ｍｍの短冊状の蓄冷材を多数調製した。

【０１０２】一方、内のり寸法で縦４０ｍｍ×横４０ｍ
ｍ×長さ１８０ｍｍの角筒状の蓄冷器本体であり、内壁
に深さ０．６ｍｍの溝を多数形成した蓄冷器本体を用意
した。次に，この蓄冷器本体の溝に前記短冊状の蓄冷材
の両縁部を挿入して固定することにより、実施例７に係
る蓄冷器を調製した。

【０１０３】上記実施例７に係る蓄冷器においては、短
冊状の蓄冷材の長さ方向が冷媒ガスの流れ方向と一致す
るように、冷媒ガスの流れ方向に１２枚連設されるよう
に構成されている。また溝を形成する突起の厚さを０．
０８ｍｍとしたため、冷媒ガスの流れ方向と直交する方
向に隣接する短冊状蓄冷材間には、それぞれ間隙Ｇが
０．０８ｍｍである冷媒ガス流路が形成される。

【０１０４】次に上記のように調製した蓄冷器の特性を
評価するため、図１５に示すような２段膨張式ＧＭ冷凍
機を用意した。なお、図１５に示す２段式のＧＭ冷凍機
１０は、本発明の冷凍機の一実施例を示すものである。

【０１０５】図１５に示す２段式のＧＭ冷凍機１０は、
大径の第１シリンダ１１と、この第１シリンダ１１と同
軸的に接続された小径の第２シリンダ１２とが設置され
た真空容器１３を有している。第１シリンダ１１には第
１蓄冷器１４が往復動自在に配置されており、第２シリ
ンダ１２には第２蓄冷器１５が往復動自在に配置されて
いる。第１シリンダ１１と第１蓄冷器１４との間、およ
び第２シリンダ１２と第２蓄冷器１５との間には、それ
ぞれシールリング１６，１７が配置されている。

【０１０６】第１蓄冷器１４には、Ｃｕメッシュ等の第
１蓄冷材１８が収容されている。第２蓄冷器１５の低温
側には、本発明の蓄冷器に使用される板状の極低温用蓄
冷材が第２蓄冷材１９として収容されている。第１蓄冷
器１４および第２蓄冷器１５は、第１蓄冷材１８や極低
温用蓄冷材１９の間隙等に設けられたＨｅガス等の作動
媒質（冷媒ガス）の通路をそれぞれ有している。

【０１０７】第１蓄冷器１４と第２蓄冷器１５との間に
は、第１膨張室２０が設けられている。また、第２蓄冷
器１５と第２シリンダ１２の先端壁との間には、第２膨
張室２１が設けられている。そして、第１膨張室２０の
底部に第１冷却ステージ２２が、また第２膨張室２１の
底部に第１冷却ステージ２２より低温の第２冷却ステー
ジ２３が形成されている。

【０１０８】上述したような２段式のＧＭ冷凍機１０に
は、コンプレッサ２４から高圧の作動媒質（例えばＨｅ
ガス）が供給される。供給された作動媒質は、第１蓄冷
器１４に収容された第１蓄冷材１８間を通過して第１膨
張室２０に到達し、さらに第２蓄冷器１５に収容された
極低温用蓄冷材（第２蓄冷材）１９間を通過して第２膨
張室２１に到達する。この際に、作動媒質は各蓄冷材１
８，１９に熱エネルギーを供給して冷却される。

【０１０９】各蓄冷材１８，１９間を通過した作動媒質
は、各膨張室２０，２１で膨張して寒冷を発生させ、各
冷却ステージ２２，２３が冷却される。膨張した作動媒
質は、各蓄冷材１８，１９間を反対方向に流れる。作動
媒質は各蓄冷材１８，１９から熱エネルギーを受け取っ
た後に排出される。こうした過程で復熱効果が良好にな
るに従って、作動媒質サイクルの熱効率が向上し、より
一層低い温度が実現されるように構成されている。

【０１１０】そして、前記のように調製した実施例７に
係る蓄冷器を、上記２段膨張式ＧＭ冷凍機の２段目蓄冷
器として組み込み、実施例７に係る冷凍機を組み立て２
Ｈｚで冷凍試験を実施し、４．２Ｋにおける冷凍能力を
測定し、０．５７Ｗの冷凍能力が得られた。また、冷凍
試験完了後に冷凍機の蓄冷器内に充填した蓄冷材を取り
出し外観を観察したが、板状蓄冷材に損傷は認められな
かった。

【０１１１】比較例３ 高周波溶解法によりＥｒ_３Ｎｉなる組成を有する合金イ
ンゴットを鋳造した。この合金インゴットを約１２００
Ｋで溶融せしめ、得られた合金溶湯を、圧力が９０ＫＰ
ａに調整されたＡｒ雰囲気中で回転速度１×１０^４ｒｐ
ｍで回転する円盤上に滴下して分散後、急冷凝固せしめ
ることにより、磁性体粒子を調製した。得られた磁性体
粒子を篩い分け並びに形状分級することにより、粒径が
０．２〜０．３ｍｍの球状磁性体粒子を得た。この球状
磁性体粒子を、実施例７と同様な縦４０ｍｍ×横４０ｍ
ｍ×長さ１８０ｍｍの角筒状の蓄冷器本体に充填するこ
とにより、比較例３に係る従来の蓄冷器を調製した。

【０１１２】そして、この蓄冷器について、実施例７と
同様にして２段膨張式ＧＭ冷凍機の第２段目蓄冷器とし
て組み込み、ＧＭ冷凍機を組み立て、２Ｈｚで冷凍試験
を実施し、４．２Ｋにおける冷凍能力を測定したとこ
ろ、０．２１Ｗの冷凍能力が得られた。

【０１１３】次に複数の板状の蓄冷材が冷媒ガスの流路
断面を仕切るように配置され、冷媒ガスが流通する複数
のセルを形成した蓄冷材を用いた実施例について説明す
る。

【０１１４】実施例８ 高周波溶解法によりＨｏＣｕ_２なる組成を有するインゴ
ットを調製した。このＨｏＣｕ_２インゴットをジェット
ミルにて粉砕して平均粒径２．６μｍの蓄冷材粉末を作
製した。この蓄冷材粉末にポリビニルアルコールと水と
を加えて混合した混合体を、図１０（ｂ）に示すセルの
断面形状を有する成形用金型（ダイス）を備えたスクリ
ュー押し出し機に供給して押し出し成形を実施し、所定
の断面形状のセルを有する押し出し成形体を得た。各セ
ルの断面形状は一辺が５０μｍの正方形であり、セルを
取り囲む隔壁としての蓄冷材の厚さは１００μｍであっ
た。この押し出し成形体を脱脂後、温度８５０℃で焼成
することにより、直径が３５ｍｍで長さが３０ｍｍの実
施例８用の蓄冷材を調製した。

【０１１５】上記のようなセル構造を有する３個の蓄冷
材を、長さ１５０ｍｍの蓄冷器の低温側に充填するとと
もに、蓄冷器の高温側の残り空間には、粒径１８０〜３
００μｍのＰｂ球状粉末をフェルト製スペーサを介して
充填して実施例８に係る蓄冷器を調製した。

【０１１６】この蓄冷器を図５に示すパルスチューブ型
冷凍機の２段目蓄冷器として組み込み、パルフチューブ
型冷凍機を６Ｈｚで運転したところ、４．２Ｋにおける
冷凍能力が０．１５Ｗと安定していた。また、運転終了
後、セル構造の蓄冷材を蓄冷器から取り出して観察した
ところ、破損した隔壁は観察されなかった。

【０１１７】実施例９ 平均粒径１．８μｍのＧｄＡｌＯ_３粉末を蓄冷材粉末と
して用意した。この蓄冷材粉末にポリビニルアルコール
と水とを加えて混合した混合体を、図１０（ｂ）に示す
セルの断面形状を有する成形用金型ダイスを備えたスク
リュー押し出し機に供給して押し出し成形を実施し、所
定の断面形状のセルを有する押し出し成形体を得た。各
セルの断面形状は一辺が５０μｍの正方形であり、セル
を取り囲む隔壁としての蓄冷材の厚さは１００μｍであ
った。この押し出し成形体を脱脂後、温度１５００℃で
焼成することにより、直径が３５ｍｍで長さが３０ｍｍ
の実施例９用の蓄冷材を調製した。

【０１１８】上記のようなセル構造を有する１個の蓄冷
材を、長さ１５０ｍｍの蓄冷器の低温側に充填するとと
もに、蓄冷器の高温側の残り空間には、実施例８で作製
した蓄冷材を２個充填するとともに、さらにその高温側
に粒径１８０〜３００μｍのＰｂ球状粉末をフェルト製
スペーサを介して充填して実施例９に係る蓄冷器を調製
した。

【０１１９】この蓄冷器を図５に示すパルスチューブ型
冷凍機の２段目蓄冷器として組み込み、パルフチューブ
型冷凍機を６Ｈｚで運転したところ、４．２Ｋにおける
冷凍能力が０．１８Ｗと安定していた。また、運転終了
後、セル構造の蓄冷材を蓄冷器から取り出して観察した
ところ、破損した隔壁は観察されなかった。

【０１２０】比較例４ 高周波溶解法により、ＨｏＣｕ_２なる組成を有する合金
インゴットを調製した。このＨｏＣｕ_２インゴットを約
１３５０Ｋで溶融せしめ、この合金溶湯を、圧力が９０
ＫＰａのアルゴン雰囲気中で１×１０^４ｒｐｍで回転す
る円盤上に滴下して急冷凝固させることにより、磁性体
粒子を調製した。得られた磁性体粒子を篩い分けし、さ
らに形状分級することにより、粒径が０．２〜０．３ｍ
ｍの球状磁性体粒子から成る比較例４に係る蓄冷材粒子
を調製した。

【０１２１】この蓄冷材粒子を、実施例８，９で使用し
たパルスチューブ型冷凍機の蓄冷器本体に充填して比較
例４に係る蓄冷器を調製した。この蓄冷器を図５に示す
パルスチューブ型冷凍機の２段目蓄冷器として組み込
み、パルフチューブ型冷凍機を６Ｈｚで運転したとこ
ろ、４．２Ｋにおける冷凍能力が０．０１Ｗであった。

【０１２２】このように本実施例に係る蓄冷器によれ
ば、パルスチューブ型冷凍機やスターリング冷凍機など
のように高速運転を行う冷凍機に使用された場合でも、
圧力損失が小さく、熱交換効率が高い蓄冷器が実現で
き、ひいては冷凍能力が高い冷凍機を提供することがで
きる。

【０１２３】実施例１０ 成型用金型の断面形状が図１０（ａ）に示すように三角
形であり、その一辺の長さが７５μｍである成型用金型
を使用した点以外は、実施例８と同一の手順を繰り返し
て、所定のセル構造を有する実施例１０用の蓄冷材を調
製した。そして、実施例８と同様に蓄冷器に充填して、
冷凍試験を実施した。

【０１２４】その結果、４．２Ｋにおける冷凍能力は
０．１４Ｗであった。また、この冷凍機を５００時間連
続して運転した後に、４．２Ｋにおける冷凍能力を測定
したところ、０．１４Ｗと安定した特性を示した。さら
に運転終了後、セル構造を有する蓄冷材を蓄冷器から取
り出して観察したところ、破損した隔壁は発見されなか
った。

【０１２５】実施例１１ 成型用金型の断面形状が図１０（ｄ）に示すように円形
であり、セルを形成する隔壁の厚さが９０μｍである成
型用金型を使用した点以外は、実施例８と同一の手順を
繰り返して、所定のセル構造を有する実施例１１用の蓄
冷材を調製した。そして、実施例８と同様に蓄冷器に充
填して、冷凍試験を実施した。

【０１２６】その結果、４．２Ｋにおける冷凍能力は
０．１１Ｗであった。また、この冷凍機を５００時間連
続して運転した後に、４．２Ｋにおける冷凍能力を測定
したところ、０．０５Ｗに低下していた。さらに運転終
了後、セル構造を有する蓄冷材を蓄冷器から取り出して
観察したところ、破損した隔壁が１９箇所観察され、微
粉化した蓄冷材も検出された。

【０１２７】次に、本発明に係る蓄冷式冷凍機を使用し
た超電導ＭＲＩ装置、磁気浮上列車用超電導磁石、クラ
イオポンプ、および磁界印加式単結晶引上げ装置の実施
例について述べる。

【０１２８】図１６は、本発明を適用した超電導ＭＲＩ
装置の概略構成を示す断面図である。図１６に示す超電
導ＭＲＩ装置３０は、人体に対して空間的に均一で時間
的に安定な静磁界を印加する超電導静磁界コイル３１、
発生磁界の不均一性を補正する図示を省略した補正コイ
ル、測定領域に磁界勾配を与える傾斜磁界コイル３２、
およびラジオ波送受信用プローブ３３等により構成され
ている。そして、超電導静磁界コイル３１の冷却用とし
て、前述したような本発明に係る蓄冷式冷凍機３４が用
いられている。なお、図中３５はクライオスタット、３
６は放射断熱シールドである。

【０１２９】本発明に係る蓄冷式冷凍機３４を用いた超
電導ＭＲＩ装置３０においては、超電導静磁界コイル３
１の動作温度を長期間に亘って安定に保証することがで
きるため、空間的に均一で時間的に安定な静磁界を長期
間に亘って得ることができる。したがって、超電導ＭＲ
Ｉ装置３０の性能を長期間に亘って安定して発揮させる
ことが可能となる。

【０１３０】図１７は、本発明に係る蓄冷式冷凍機を使
用した磁気浮上列車用超電導磁石の要部概略構成を示す
斜視図であり、磁気浮上列車用超電導マグネット４０の
部分を示している。図１７に示す磁気浮上列車用超電導
マグネット４０は、超電導コイル４１、この超電導コイ
ル４１を冷却するための液体ヘリウムタンク４２、この
液体ヘリウムタンクの揮散を防ぐ液体窒素タンク４３お
よび本発明に係る蓄冷式冷凍機４４等により構成されて
いる。なお、図中４５は積層断熱材、４６はパワーリー
ド、４７は永久電流スイッチである。

【０１３１】本発明に係る蓄冷式冷凍機４４を用いた磁
気浮上列車用超電導マグネット４０においては、超電導
コイル４１の動作温度を長期間に亘って安定に保証する
ことができるため、列車の磁気浮上および推進に必要な
磁界を長期間に亘って安定して得ることができる。特
に、磁気浮上列車用超電導マグネット４０では加速度が
作用するが、本発明に係る蓄冷式冷凍機４４は加速度が
作用した場合においても長期間に亘って優れた冷凍能力
を維持できることから、磁界強度等の長期安定化に大き
く貢献する。したがって、このような超電導マグネット
４０を用いた磁気浮上列車は、その信頼性を長期間に亘
って発揮させることが可能となる。

【０１３２】図１８は、本発明に係る蓄冷式冷凍機を使
用したクライオポンプの概略構成を示す断面図である。
図１８に示すクライオポンプ５０は、気体分子を凝縮ま
たは吸着するクライオパネル５１、このクライオパネル
５１を所定の極低温に冷却する本発明に係る蓄冷式冷凍
機５２、これらの間に設けられたシールド５３、吸気口
に設けられたバッフル５４、およびアルゴン、窒素、水
素等の排気速度を変化させるリング５５等により構成さ
れている。

【０１３３】本発明に係る蓄冷式冷凍機５２を用いたク
ライオポンプ５０においては、クライオパネル５１の動
作温度を長期間に亘って安定に保証することができる。
したがって、クライオポンプ５０の性能を長期間に亘っ
て安定して発揮させることが可能となる。

【０１３４】図１９は、本発明に係る蓄冷式冷凍機を使
用した磁界印加式単結晶引上げ装置の概略構成を示す斜
視図である。図１９に示す磁界印加式単結晶引上げ装置
６０は、原料溶融用るつぼ、ヒータ、単結晶引上げ機構
等を有する単結晶引上げ部６１、原料融液に対して静磁
界を印加する超電導コイル６２、および単結晶引上げ部
６１の昇降機構６３等により構成されている。そして、
超電導コイル６２の冷却用として、前述したような本発
明に係る蓄冷式冷凍機６４が用いられている。なお、図
中６５は電流リード、６６は熱シールド板、６７はヘリ
ウム容器である。

【０１３５】本発明に係る蓄冷式冷凍機６４を用いた磁
界印加式単結晶引上げ装置６０においては、超電導コイ
ル６２の動作温度を長期間に亘って安定に保証すること
ができるため、単結晶の原料融液の対流を抑える良好な
磁界を長期間に亘って得ることができる。したがって、
磁界印加式単結晶引上げ装置６０の性能を長期間に亘っ
て安定して発揮させることが可能となる。

【０１３６】

【発明の効果】以上説明の通り、本発明に係る蓄冷器に
よれば、板状の蓄冷材を蓄冷器本体に充填して形成され
ており、かつ冷媒ガスが容易に通過でき蓄冷材との間で
十分な熱交換が可能な空隙が確保されているため、スタ
ーリング冷凍機やパルスチューブ冷凍機などの高速運転
を行う冷凍機の蓄冷器として使用した場合においても、
圧力損失が小さく、長期間に亘り安定した冷凍特性を示
す蓄冷器が得られる。そして、その蓄冷器を冷凍機の少
なくとも一部の蓄冷器として使用することにより、冷凍
能力が高く、かつ長期間に亘って安定した冷凍性能が維
持できる冷凍機を提供することができる。

【０１３７】そして、ＭＲＩ装置、クライオポンプ、磁
気浮上列車用超電導磁石、および磁界印加式単結晶引上
げ装置は、いずれも冷凍機性能が各装置の性能を左右す
ることから、上述したような冷凍機を用いた本発明のＭ
ＲＩ装置、クライオポンプ、磁気浮上列車用超電導磁
石、および磁界印加式単結晶引上げ装置は、いずれも長
期間に亘って優れた性能を発揮させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る蓄冷器の一実施例を示す断面図。

【図２】図１に示す蓄冷器を部分的に破断して示す正面
図。

【図３】本発明に係る蓄冷器の他の実施例を示す斜視
図。

【図４】図３におけるＩＶ部の拡大断面図。

【図５】パルス管冷凍機の要素構成および温度分布を模
式的に示す図。

【図６】本発明に係る蓄冷器の他の実施例を示す斜視
図。

【図７】図６におけるＶＩＩ部の拡大斜視図。

【図８】本発明に係る蓄冷器の他の実施例を示す半断面
図。

【図９】図８に示す蓄冷器の縦断面図。

【図１０】蓄冷材のセルの断面形状を示す図であり、図
１０（ａ）は三角形状のセルを示す断面図，図１０
（ｂ）は四角形状のセルを示す断面図，図１０（ｃ）は
六角形状のセルを示す断面図および図１０（ｄ）は円形
のセルを示す断面図。

【図１１】従来の蓄冷材の形状例を示す斜視図および断
面図。

【図１２】図１１に示す蓄冷材を積層して蓄冷器本体中
に挿入して蓄冷器を組み立てる操作を示す斜視図。

【図１３】蓄冷材の板厚と冷凍機能力との関係を示すグ
ラフ。

【図１４】蓄冷材間の間隙寸法と冷凍機能力との関係を
示すグラフ。

【図１５】蓄冷式冷凍機（ＧＭ冷凍機）の要部構成を示
す断面図。

【図１６】本発明の一実施例による超電導ＭＲＩ装置の
概略構成を示す断面図。

【図１７】本発明の一実施例による超電導磁石（磁気浮
上列車用）の要部概略構成を示す斜視図。

【図１８】本発明の一実施例によるクライオポンプの概
略構成を示す断面図。

【図１９】本発明の一実施例による磁界印加式単結晶引
上げ装置の要部概略構成を示す斜視図。

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ 蓄冷器 ２，２ａ，２ｂ，２ｃ 蓄冷器本体 ３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇ 蓄冷
材 ４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ 冷媒ガス流路（セル） ５，５ａ 溝 ６ 突起 ７ 保持器（ホルダー） ８ フランジ部 １０ ＧＭ冷凍機（蓄冷式冷凍機） １１ 第１シリンダ １２ 第２シリンダ １３ 真空容器 １４ 第１蓄冷器 １５ 第２蓄冷器 １６，１７ シールリング １８ 第１蓄熱材 １９ 第２蓄熱材（極低温用蓄冷材） ２０ 第１膨張室 ２１ 第２膨張室 ２２ 第１冷却ステージ ２３ 第２冷却ステージ ２４ コンプレッサ ３０ 超電導ＭＲＩ装置 ３１ 超電導静磁界コイル ３２ 傾斜磁界コイル ３３ ラジオ波送受信用プローブ ３４ 蓄冷式冷凍機 ３５ クライオスタット ３６ 放射断熱シールド ４０ 超電導磁石（マグネット） ４１ 超電導コイル ４２ 液体ヘリウムタンク ４３ 液体窒素タンク ４４ 蓄冷式冷凍機 ４５ 積層断熱材 ４６ パワーリード ４７ 永久電流スイッチ ５０ クライオポンプ ５１ クライオパネル ５２ 蓄冷式冷凍機 ５３ シールド ５４ バッフル ５５ リング ６０ 磁界印加式単結晶引上げ装置 ６１ 単結晶引上げ部 ６２ 超電導コイル ６３ 昇降機構 ６４ 蓄冷式冷凍機 ６５ 電流リード ６６ 熱シールド板 ６７ ヘリウム容器 ７０ パルス管型冷凍機 ７１ 圧力振動源 ７２ 位相調節機構

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蓄冷器本体内に蓄冷材を充填し、蓄冷器
   本体の一方向から他方向に冷媒ガスを流通せしめて低温
   度を達成する蓄冷器において、上記蓄冷材の少なくとも
   一部が、厚さ０．０３ｍｍ以上２ｍｍ以下の板状の蓄冷
   材であることを特徴とする蓄冷器。
2. 【請求項２】 上記蓄冷材が、希土類元素を１０ａｔ％
   以上含有する合金から成ることを特徴とする請求項１記
   載の蓄冷器。
3. 【請求項３】 冷媒ガスの流れ方向における板状の蓄冷
   材の長さが１ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることを特徴
   とする請求項１記載の蓄冷器。
4. 【請求項４】 複数の板状の蓄冷材が冷媒ガスの流れ方
   向と直交する方向に間隙をおいて配設され、この間隙が
   ０．０１ｍｍ以上１ｍｍ以下であることを特徴とする請
   求項１ないし３のいずれかに記載の蓄冷器。
5. 【請求項５】 蓄冷器本体の内壁に溝が形成され、この
   溝に上記板状の蓄冷材の縁部が挿入されていることを特
   徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の蓄冷器。
6. 【請求項６】 蓄冷器本体の内壁に突起が形成され、こ
   の突起間に上記板状の蓄冷材の縁部が挿入されているこ
   とを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の蓄
   冷器。
7. 【請求項７】 複数の板状の蓄冷材が保持器によって固
   定されており、この保持器が蓄冷器本体内に挿入されて
   いることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記
   載の蓄冷器。
8. 【請求項８】 複数の板状の蓄冷材が冷媒ガスの流れ方
   向に配設されており、上記冷媒ガスの流れ方向に隣接す
   る板状の蓄冷材の平板面がなす蓄冷器径方向の角度が
   ０．５度以上であることを特徴とする請求項１ないし４
   のいずれかに記載の蓄冷器。
9. 【請求項９】 複数の板状の蓄冷材が冷媒ガスの流路断
   面を仕切るように配置され、冷媒ガスが流通する複数の
   セルが形成されていることを特徴とする請求項１記載の
   蓄冷器。
10. 【請求項１０】 上記セルを形成する蓄冷材の厚さの平
    均値が０．０５ｍｍ以上、２ｍｍ以下であることを特徴
    とする請求項９記載の蓄冷器。
11. 【請求項１１】 上記複数のセルの断面積の平均値が１
    ×１０^−９ｍ^２以上２×１０^−６ｍ^２以下であることを
    特徴とする請求項９記載の蓄冷器。
12. 【請求項１２】 上記複数のセルの平均長さが３ｍｍ以
    上１００ｍｍ以下であることを特徴とする請求項９記載
    の蓄冷器。
13. 【請求項１３】 上記複数の板状の蓄冷材およびセル
    は、蓄冷材粉末とバインダーとの混合物の押し出し加工
    により形成されていることを特徴とする請求項９記載の
    蓄冷器。
14. 【請求項１４】 蓄冷器の上流高温側から冷媒ガスを流
    して上記冷媒ガスと蓄冷材との熱交換によって蓄冷器の
    下流側にて、より低温度を得る蓄冷式冷凍機において、
    上記蓄冷器の少なくとも一部が請求項１ないし１３のい
    ずれかに記載の蓄冷器であることを特徴とする蓄冷式冷
    凍機。
15. 【請求項１５】 請求項１４記載の蓄冷式冷凍機を具備
    したことを特徴とする超電導磁石。
16. 【請求項１６】 請求項１４記載の蓄冷式冷凍機を具備
    したことを特徴とするＭＲＩ（核磁気共鳴イメージン
    グ）装置。
17. 【請求項１７】 請求項１４記載の蓄冷式冷凍機を具備
    したことを特徴とするクライオポンプ。
18. 【請求項１８】 請求項１４記載の蓄冷式冷凍機を具備
    したことを特徴とする磁界印加式単結晶引上げ装置。