JP2006090648A - Cold accumulator and cold accumulating type refrigerator - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cold accumulator and a cold accumulating type refrigerator improving the heat exchanging efficiency of the cold accumulator by relieving the ununiformity of flow velocity of refrigerant gas on the same face right-angled to the flow direction of the cold accumulator to reduce the dispersion of temperature on the low temperature side. <P>SOLUTION: The cold accumulator 4 is provided with a case 40 having the high temperature side 4H through which refrigerant gas of high temperature passes, the low temperature side 4L through which refrigerant gas of low temperature passes, and storage chambers communicating with the high temperature side 4H and the low temperature side 4L and storing cold storage materials; and the cold storage materials 4a, 4b stored in the storage chambers of the case 40. The case 40 is formed in stepped shape having at least one step part 44 between the high temperature side and the low temperature side, and a passage cross-sectional area on the relatively low temperature side is set smaller than a passage cross-sectional area on the relatively high temperature side by the step part 44. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は蓄冷器及び蓄冷型冷凍機に関する。本発明は、スターリング冷凍機、GM冷凍機、パルス管冷凍機等の蓄冷型冷凍機に用いられる蓄冷器に利用することができる。   The present invention relates to a regenerator and a regenerative refrigerator. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a regenerator used in a regenerative refrigerator such as a Stirling refrigerator, a GM refrigerator, a pulse tube refrigerator, or the like.

従来技術として、図10に示すように、蓄冷器120が組み込まれたスターリング冷凍機500が知られている(特許文献1)。このスターリング冷凍機500によれば、図10に示すように、圧縮部113aは、蓄冷器120、熱交換器118、膨張部115aに直列的に接続されている。圧縮部113aは圧縮ピストン113で規定される。膨張部115aは膨脹ピストン115で規定される。そして、駆動源111が矢印A1方向に回転すると、駆動源111の駆動力は伝達機構112、114を介して所定の位相角を与えつつ、圧縮ピストン113、及び、膨張ピストン115にそれぞれ伝達されることによって、スターリング冷凍機500が実現される。このスターリング冷凍機500によれば、蓄冷器120は、圧縮部113aから吐出される冷媒ガスの流れ方向に沿って径が連続的に縮径された円錐筒形状をなす。なお蓄冷器120の流路断面形状は円形をなす。   As a conventional technique, as shown in FIG. 10, a Stirling refrigerator 500 in which a regenerator 120 is incorporated is known (Patent Document 1). According to the Stirling refrigerator 500, as shown in FIG. 10, the compression unit 113a is connected in series to the regenerator 120, the heat exchanger 118, and the expansion unit 115a. The compression portion 113a is defined by the compression piston 113. The expansion portion 115a is defined by the expansion piston 115. When the drive source 111 rotates in the arrow A1 direction, the driving force of the drive source 111 is transmitted to the compression piston 113 and the expansion piston 115 through the transmission mechanisms 112 and 114 while giving a predetermined phase angle, respectively. Thus, the Stirling refrigerator 500 is realized. According to the Stirling refrigerator 500, the regenerator 120 has a conical cylinder shape whose diameter is continuously reduced along the flow direction of the refrigerant gas discharged from the compression unit 113a. The cross-sectional shape of the regenerator 120 has a circular shape.

上記した円錐形状をなす蓄冷器120については、流路断面積は、低温側120Lで小さく、高温側120Hへ向かうにつれて連続的に増加するよう設定されている。また他の従来技術として、図11に示される蓄冷器130も知られている。この蓄冷器130は径が全長にわたり同一の直円筒形状をなす。この蓄冷器130は、低温側130Lから高温側130Hまで、流路の断面が円形で、且つ、流路断面積が同一値に設定されている。この蓄冷器130には金網135が充填されて配置されている。
特開平4−288455号公報
For the regenerator 120 having the conical shape described above, the flow path cross-sectional area is set to be small on the low temperature side 120L and continuously increase toward the high temperature side 120H. As another conventional technique, a regenerator 130 shown in FIG. 11 is also known. The regenerator 130 has the same right cylindrical shape over the entire length. The regenerator 130 has a circular cross section of the flow path from the low temperature side 130L to the high temperature side 130H, and the cross section area of the flow path is set to the same value. The regenerator 130 is arranged by being filled with a metal mesh 135.
JP-A-4-288455

上記した図11に示される蓄冷器130は前記したように直円筒形状をなし、これの低温側130Lから高温側130Hまで、流路の断面が円形で、且つ、流路断面積が同一値に設定されている。このため蓄冷器130の蓄冷材のエレメントとして金網135が使用されるとき、金網135のサイズは基本的には同一径で済むため、金網135の製作費が抑制される。更に、直円筒形状をなす蓄冷器130は円錐形状に比較して製造しやすいという利点を有する。しかしながら、直円筒形状をなす蓄冷器130によれば、その径が大きくなると、冷媒ガスの流れ方向に対して直角な同一面において温度のばらつきが発生し易い。殊に、蓄冷器130のうち中温側130Mから低温側130Lにかけて、冷媒ガスの流れ方向に対して直角な同一面において温度のばらつきが発生し易い。即ち、蓄冷器130の中温側130Mから低温側130Lにかけて、これの径方向の中央領域と外周領域とで温度のばらつきが発生し易い。この場合、蓄冷器130の熱交換の効率が著しく低下し、冷凍機の本来の性能が充分に発揮されにくいおそれがある。   The above-described regenerator 130 shown in FIG. 11 has a right cylindrical shape as described above. From the low temperature side 130L to the high temperature side 130H, the cross section of the flow path is circular and the cross section area of the flow path has the same value. Is set. For this reason, when the wire mesh 135 is used as an element of the regenerator material of the regenerator 130, the wire mesh 135 basically has the same diameter, so that the production cost of the wire mesh 135 is suppressed. Furthermore, the regenerator 130 having a right cylindrical shape has an advantage that it is easier to manufacture than the conical shape. However, according to the regenerator 130 having a straight cylindrical shape, when the diameter is increased, temperature variations are likely to occur on the same plane perpendicular to the flow direction of the refrigerant gas. In particular, in the regenerator 130, temperature variation tends to occur on the same plane perpendicular to the flow direction of the refrigerant gas from the intermediate temperature side 130M to the low temperature side 130L. That is, temperature variation is likely to occur in the radial central region and the outer peripheral region from the intermediate temperature side 130M to the low temperature side 130L of the regenerator 130. In this case, the efficiency of heat exchange of the regenerator 130 is significantly lowered, and the original performance of the refrigerator may not be sufficiently exhibited.

蓄冷器130において、温度のばらつきが生じる理由としては次のように推察される。即ち、蓄冷器130の低温側130Lと高温側130Hとでは温度がかなり異なる関係上、蓄冷器130の低温側130Lと高温側130Hとで冷媒ガスの密度がかなり異なる。ここで、蓄冷器130の低温側130Lでは、冷媒ガスは低温であるため、冷媒ガスの密度が大きい。また、蓄冷器130の高温側130Hでは冷媒ガスは高温であるため、冷媒ガスの密度が小さい。このため冷媒ガスが同一流量であっても、冷媒ガスの流量体積は、高温側130Hで大きいものの、低温側130Lでは小さい。このため蓄冷器130を流れる冷媒ガスの流速は、一般的には高温側130Hで速く、蓄冷器130の低温側130Lで遅くなる傾向がある。   The reason why the temperature variation occurs in the regenerator 130 is presumed as follows. That is, because the temperature is considerably different between the low temperature side 130L and the high temperature side 130H of the regenerator 130, the refrigerant gas density is considerably different between the low temperature side 130L and the high temperature side 130H of the regenerator 130. Here, on the low temperature side 130L of the regenerator 130, since the refrigerant gas is at a low temperature, the density of the refrigerant gas is large. Further, since the refrigerant gas is high temperature on the high temperature side 130H of the regenerator 130, the density of the refrigerant gas is small. For this reason, even if the refrigerant gas has the same flow rate, the flow volume of the refrigerant gas is large on the high temperature side 130H but small on the low temperature side 130L. For this reason, the flow velocity of the refrigerant gas flowing through the regenerator 130 generally tends to be faster on the high temperature side 130H and slower on the low temperature side 130L of the regenerator 130.

このように冷媒ガスの流速が遅い蓄冷器130の低温側130Lでは、蓄冷器130の径方向の中央領域と外縁領域との位置の影響が大きく発現される。この結果、蓄冷器130の低温側130Lでは、蓄冷器130の径方向の中央領域を流れる冷媒ガスの流速と、蓄冷器130の径方向の外縁領域を流れる冷媒ガスの流速との間における差が大きくなる。従って、直円筒形状をなす蓄冷器130内では、中央領域と外縁領域における蓄冷材と冷媒ガスとの間の熱伝達率の差、及び、同一円周領域内における蓄冷材と冷媒ガスとの間の熱伝達率の差が大きくなる。   Thus, in the low temperature side 130L of the regenerator 130 where the flow rate of the refrigerant gas is slow, the influence of the positions of the central region and the outer edge region in the radial direction of the regenerator 130 is greatly expressed. As a result, on the low temperature side 130L of the regenerator 130, there is a difference between the flow rate of the refrigerant gas flowing in the central region in the radial direction of the regenerator 130 and the flow rate of the refrigerant gas flowing in the outer peripheral region in the radial direction of the regenerator 130. growing. Therefore, in the regenerator 130 having a straight cylindrical shape, the difference in heat transfer coefficient between the regenerator material and the refrigerant gas in the central region and the outer edge region, and between the regenerator material and the refrigerant gas in the same circumferential region. The difference of the heat transfer coefficient of becomes large.

このため蓄冷器130の低温側130Lでは、蓄冷器130の径方向の中央領域と外縁領域とで温度の差が大きくなり、蓄冷器130の熱交換の効率を低下させるものと推察される。   For this reason, in the low temperature side 130L of the regenerator 130, it is speculated that the temperature difference between the radial center region and the outer edge region of the regenerator 130 increases, and the heat exchange efficiency of the regenerator 130 decreases.

また上記した図10に示す円錐形状の蓄冷器120は、低温側120Lが内径が小さくなるように形成されているため、蓄冷器120の低温側120Lでは、直円筒形状の蓄冷器130の場合よりも、冷媒ガスの流速が径方向の中央領域と周縁領域とで差が大きくなることは抑制される。故に、円錐形状の蓄冷器120は、低温側120Lにおいて、中央領域と外縁領域とで温度の差を小さくできるという利点を有する。   Further, since the conical regenerator 120 shown in FIG. 10 is formed so that the low temperature side 120L has a smaller inner diameter, the low temperature side 120L of the regenerator 120 is more than the case of the straight cylindrical regenerator 130. However, the difference in the flow rate of the refrigerant gas between the central region and the peripheral region in the radial direction is suppressed. Therefore, the conical regenerator 120 has an advantage that the temperature difference between the central region and the outer edge region can be reduced on the low temperature side 120L.

しかしながら上記した円錐形状をなす蓄冷器120は、直円筒形状の蓄冷器130の場合よりも、製造が必ずしも容易ではない。更に、円錐形状の蓄冷器120によれば、蓄冷材のエレメントとして金網が使用される場合、多数枚(例えば約300〜3000枚であるが、これに限定されない)の金網を厚み方向に積層させるため、金網の外径のサイズを一枚一枚づつ変えなければならない。このため外径のサイズが異なる多数の金網を用いなければならず、蓄冷材のエレメントである金網の製作費がかなり高くなる欠点が生じる。   However, the regenerator 120 having the conical shape described above is not always easy to manufacture as compared to the case of the regenerator 130 having a straight cylindrical shape. Furthermore, according to the conical regenerator 120, when a metal mesh is used as an element of the regenerator material, a large number of metal meshes (for example, about 300 to 3000, but not limited thereto) are laminated in the thickness direction. Therefore, the size of the outer diameter of the wire mesh must be changed one by one. For this reason, a large number of wire meshes having different outer diameter sizes must be used, resulting in a disadvantage that the production cost of the wire mesh that is an element of the regenerator material is considerably increased.

金網の製作費の高騰を抑える方策として、球状の蓄冷材の集合体を使うことが考えられる。しかしこの場合には、略300K〜略40Kの温度範囲で使用する球状の蓄冷材の集合体を用いて、金網と同程度の伝熱表面積(熱交換面積)を得ようとすると、球状の蓄冷材の径が小さくなる。この結果、冷媒ガスの圧力損失が金網の場合よりもかなり大きくなる問題がある。   As a measure to suppress the rise in wire mesh production costs, it is conceivable to use a spherical regenerator material assembly. However, in this case, if an attempt is made to obtain a heat transfer surface area (heat exchange area) similar to that of a wire mesh using an assembly of spherical regenerator materials used in a temperature range of approximately 300K to approximately 40K, a spherical regenerator The diameter of the material is reduced. As a result, there is a problem that the pressure loss of the refrigerant gas becomes considerably larger than that in the case of the wire mesh.

本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、蓄冷器の流れ方向に直角な同一面での冷媒ガスの流速の不均一性を緩和でき、蓄冷器の低温側において蓄冷器の径方向の中央領域と外縁領域とにおける温度の差を少なくすることができ、これにより蓄冷器の熱交換の効率を良好にできるのに有利な蓄冷器及び蓄冷型冷凍機を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above situation, and can reduce the non-uniformity in the flow rate of the refrigerant gas on the same plane perpendicular to the flow direction of the regenerator, and the radial direction of the regenerator on the low temperature side of the regenerator It is an object of the present invention to provide a regenerator and a regenerative refrigerator that are capable of reducing the temperature difference between the central region and the outer edge region of the heat exchanger and thereby improving the heat exchange efficiency of the regenerator. .

本発明に係る蓄冷器は、高温の冷媒ガスが通過する高温側と低温の冷媒ガスが通過する低温側と高温側及び低温側に連通すると共に蓄冷材を収容する収容室とを有するケースと、ケースの収容室に収容された蓄冷材とを備え、蓄冷型冷凍機に用いられる蓄冷器において、
ケースは、高温側と低温側との間に少なくとも1段の段部を有する段保有形状に形成されており、相対的に温度の低い側の流路断面積は、相対的に温度の高い側の流路断面積よりも小さく設定されていることを特徴とするものである。
A regenerator according to the present invention includes a case having a high temperature side through which a high temperature refrigerant gas passes, a low temperature side through which a low temperature refrigerant gas passes, a high temperature side and a low temperature side, and a storage chamber for storing a regenerator material; A regenerator used in a regenerative refrigerator, comprising a regenerator material housed in a case storage chamber,
The case is formed in a step holding shape having at least one step between the high temperature side and the low temperature side, and the flow path cross-sectional area on the relatively low temperature side is on the relatively high temperature side It is characterized by being set to be smaller than the flow path cross-sectional area.

本発明に係る蓄冷型冷凍機は、極低温を生成する冷凍系を具備する蓄冷型冷凍機において、冷凍系は蓄冷器を有しており、蓄冷器は、高温の冷媒ガスが通過する高温側と低温の冷媒ガスが通過する低温側と高温側及び低温側に連通すると共に蓄冷材を収容する収容室を有するケースと、ケースの収容室内に収容された蓄冷材とを備えており、
ケースは、高温側と低温側との間に少なくとも1段の段部を有する段保有形状に形成されており、相対的に温度の低い側の流路断面積は、相対的に温度の高い側の流路断面積より小さく設定されていることを特徴とするものである。
The regenerative refrigerator according to the present invention is a regenerative refrigerator having a refrigerating system that generates a cryogenic temperature, the refrigerating system has a regenerator, and the regenerator has a high temperature side through which a high-temperature refrigerant gas passes. And a low temperature side through which a low-temperature refrigerant gas passes, a high temperature side and a low temperature side and a case having a storage chamber for storing a cold storage material, and a cold storage material stored in the storage chamber of the case,
The case is formed in a step holding shape having at least one step between the high temperature side and the low temperature side, and the flow path cross-sectional area on the relatively low temperature side is on the relatively high temperature side It is characterized by being set smaller than the flow path cross-sectional area.

冷媒ガスの密度は基本的には温度に反比例する。即ち、温度が低いほど冷媒ガスの密度は大きくなり、温度が高いほど冷媒ガスの密度が小さい。故に、温度が低いほど冷媒ガスの流量体積は小さくなり、温度が高いほど冷媒ガスの流量体積は大きくなる。   The density of the refrigerant gas is basically inversely proportional to the temperature. That is, the lower the temperature, the higher the density of the refrigerant gas, and the higher the temperature, the lower the density of the refrigerant gas. Therefore, the lower the temperature, the smaller the refrigerant gas flow volume, and the higher the temperature, the larger the refrigerant gas flow volume.

本発明に係る蓄冷器によれば、相対的に温度の低い側(即ち、冷媒ガスの流量体積が相対的に小さい側)の流路断面積は、相対的に温度の高い側(即ち、冷媒ガスの流量体積が相対的に大きい側)の流路断面積よりも小さく設定されている。このため、直円筒形状の蓄冷器を用いる場合に比較して、相対的に温度が低い側の冷媒ガスの流速と、相対的に温度が高い側の冷媒ガスの流速との差を低減させることができる。   According to the regenerator according to the present invention, the flow path cross-sectional area on the relatively low temperature side (i.e., the side where the refrigerant gas flow volume is relatively small) has the relatively high temperature side (i.e., the refrigerant). It is set smaller than the cross-sectional area of the flow path on the side where the gas flow volume is relatively large. For this reason, the difference between the flow rate of the refrigerant gas having a relatively low temperature and the flow rate of the refrigerant gas having a relatively high temperature is reduced as compared to the case of using a straight cylindrical regenerator. Can do.

この結果、径サイズが大きな直円筒形状の蓄冷器を用いる場合に比較して、蓄冷器において、冷媒ガスの流れ方向に直角な同一面において冷媒ガスの流速が不均一になりにくい。従って、直円筒形状の蓄冷器を用いる場合に比較して、蓄冷器において径方向の中央領域と外縁領域とで径方向の温度のばらつきと、同一円周領域での円周方向の温度のばらつきが少なくなる。特に、蓄冷器の低温側において径方向の中央領域と外縁領域とで温度のばらつきが少なくなる。このため蓄冷器の熱交換の効率が良好となる。   As a result, compared with the case where a straight cylindrical regenerator having a large diameter size is used, in the regenerator, the flow rate of the refrigerant gas is less likely to be uneven on the same plane perpendicular to the flow direction of the refrigerant gas. Therefore, compared to the case of using a straight cylindrical regenerator, the temperature variation in the radial direction between the central region and the outer edge region in the regenerator and the temperature variation in the circumferential direction in the same circumferential region. Less. In particular, variation in temperature between the radial central region and the outer edge region is reduced on the low temperature side of the regenerator. For this reason, the efficiency of heat exchange of the regenerator is good.

本発明によれば、蓄冷器の流れ方向に直角な同一面での冷媒ガスの流速の不均一性が緩和される。従って蓄冷器の径方向の中央領域と外縁領域との間における径方向の温度の差と、同一円周領域での円周方向の温度の差を小さくできる。殊に、蓄冷器の低温側において、径方向の中央領域と外縁領域との間における温度の差を小さくできる。これにより蓄冷器の熱交換の効率を良好にできる。   According to the present invention, the non-uniformity in the flow velocity of the refrigerant gas on the same plane perpendicular to the flow direction of the regenerator is alleviated. Therefore, the difference in the temperature in the radial direction between the central region and the outer edge region in the radial direction of the regenerator and the difference in the temperature in the circumferential direction in the same circumferential region can be reduced. In particular, on the low temperature side of the regenerator, the temperature difference between the radial center region and the outer edge region can be reduced. Thereby, the efficiency of heat exchange of the regenerator can be improved.

更に本発明によれば、ケースは、高温側と低温側との間に少なくとも1段の段部を有する段保有形状に形成されている。蓄冷材として金網を使用する場合には、円錐形状をなす蓄冷器に比較して、金網の外径のサイズの種類を減少させることができる。このため蓄冷材である金網の製造コストを低減でき、蓄冷材のコスト、ひいては蓄冷器の全体のコストを低減させるのに有利となる。   Furthermore, according to the present invention, the case is formed in a step holding shape having at least one step portion between the high temperature side and the low temperature side. When a wire mesh is used as the cold storage material, the size of the outer diameter of the wire mesh can be reduced as compared to a conical regenerator. For this reason, the manufacturing cost of the wire mesh which is a cool storage material can be reduced, and it becomes advantageous to reduce the cost of a cool storage material, and by extension, the whole cost of a cool storage device.

本発明の好ましい形態によれば、蓄冷材は金網を基材とする。基材とするとは、蓄冷材の全重量のうち重量比で20%以上を占めることをいう。金網は、蓄冷材の全重量のうち重量比で50%以上を占めても良い。金網は、冷媒ガスが通過する通路を形成するように線材を組み合わせたものである。金網は、球等の粒状の蓄冷材に比べて、冷媒ガスの圧力損失を抑えつつ、金網の表面積、即ち金網の熱交換にたずさわる面積を大きくできるので、蓄冷器における熱交換の効率が向上する。従って、蓄冷材のエレメントとして金網を基材とすれば、球等の粒状蓄冷材に比べて、冷媒ガスの圧力損失を小さくしつつ、金網の伝熱表面積、即ち、冷媒ガスとの熱交換にたずさわる表面積を大きくできる利点が生じる。   According to the preferable form of this invention, a cool storage material makes a wire mesh a base material. The term “base material” means that the weight ratio accounts for 20% or more of the total weight of the regenerator material. The wire mesh may occupy 50% or more by weight of the total weight of the regenerator material. The wire mesh is a combination of wire rods so as to form a passage through which refrigerant gas passes. Compared to granular regenerators such as spheres, the wire mesh can increase the surface area of the wire mesh, that is, the area involved in the heat exchange of the wire mesh, while suppressing the pressure loss of the refrigerant gas, so that the efficiency of heat exchange in the regenerator is improved. . Therefore, if a wire mesh is used as a base material for the regenerator material, the heat transfer surface area of the wire mesh, that is, heat exchange with the refrigerant gas is reduced while reducing the pressure loss of the refrigerant gas compared to a granular regenerator material such as a sphere. There is an advantage that the surface area to be touched can be increased.

冷媒ガスの粘性は温度が高いほど大きくなり、冷媒ガスの粘性は温度が低いほど小さくなる。従って、蓄冷器のうち高温側では冷媒ガスの粘性が高く、冷媒ガスの粘性に起因する圧力損失が大きくなりがちである。また、金網のメッシュ数が大きいほど、金網の網目開口は細かく、金網のメッシュ数が小さいほど、金網の網目開口は粗い。そこで本発明の好ましい形態によれば、ケースの高温側つまり流路断面積が大きい側に配置される金網のメッシュ数は、ケースの低温側つまり流路断面積が小さい側に配置される金網のメッシュ数よりも小さく設定されている。このため、ケースのうち高温側つまり流路断面積が大きい側に配置される金網の網目開口は、ケースのうち低温側つまり流路断面積が小さい側に配置される金網の網目開口よりも粗く設定されている。これにより高温側において冷媒ガスの粘性に起因する圧力損失が抑制され、冷凍機の性能向上に貢献できる。   The viscosity of the refrigerant gas increases as the temperature increases, and the viscosity of the refrigerant gas decreases as the temperature decreases. Therefore, the viscosity of the refrigerant gas is high on the high temperature side of the regenerator, and the pressure loss due to the viscosity of the refrigerant gas tends to increase. The mesh opening of the wire mesh is finer as the mesh number of the wire mesh is larger, and the mesh opening of the wire mesh is coarser as the mesh number of the wire mesh is smaller. Therefore, according to a preferred embodiment of the present invention, the number of meshes of the wire mesh disposed on the high temperature side of the case, that is, the side having a large flow path cross-sectional area, It is set smaller than the number of meshes. For this reason, the mesh opening of the wire mesh arranged on the high temperature side, that is, the side having the larger flow path cross-sectional area of the case is coarser than the mesh opening of the metal mesh arranged on the low temperature side, that is, the side having the smaller flow area of the case. Is set. Thereby, the pressure loss resulting from the viscosity of the refrigerant gas on the high temperature side is suppressed, which can contribute to the improvement of the performance of the refrigerator.

また、冷媒ガスの熱伝達率は一般的には冷媒ガスの熱伝導率の低下と流速が低くなることから温度が低くなるにつれて低下する。また、メッシュ数が大きい金網は、金網の線材径が同一であれば、メッシュ数が小さい金網よりも伝熱表面積が大きい。メッシュ数の大きい金網の線径が、メッシュ数の小さい金網の線径より小さい場合でも、充填枚数が増えるので、メッシュ数の小さい金網よりも伝熱表面積は大きい。この場合、線径が小さいので、蓄冷材としての金網の熱応答性は良好となる。そこで好ましい形態によれば、蓄冷器の低温側、即ち、蓄冷器の流路断面積の小さい側に、メッシュ数が大きい金網(即ち、伝熱表面積が大きい金網)を配置すれば、蓄冷器の低温側における金網の伝熱面積が確保され、蓄冷器の低温側において冷媒ガスの熱伝達率が低下する不具合を軽減できる。結果として、蓄冷器の蓄冷材と冷媒ガスとの熱伝達が良好となり、蓄冷器における熱交換効率を高めることができ、冷凍機の性能向上に貢献できる。   Further, the heat transfer coefficient of the refrigerant gas generally decreases as the temperature decreases because the heat conductivity of the refrigerant gas decreases and the flow velocity decreases. In addition, a wire mesh having a large number of meshes has a larger heat transfer surface area than a wire mesh having a small number of meshes if the wire diameter of the wire mesh is the same. Even when the wire diameter of the wire mesh having a large mesh number is smaller than the wire diameter of the wire mesh having a small mesh number, the number of filled sheets is increased, so that the heat transfer surface area is larger than that of the wire mesh having a small mesh number. In this case, since the wire diameter is small, the thermal responsiveness of the wire mesh as the cold storage material is good. Therefore, according to a preferred embodiment, if a wire mesh having a large mesh number (that is, a wire mesh having a large heat transfer surface area) is arranged on the low temperature side of the regenerator, that is, on the side where the flow passage cross-sectional area of the regenerator is small, the regenerator The heat transfer area of the wire mesh on the low temperature side is ensured, and the problem that the heat transfer coefficient of the refrigerant gas decreases on the low temperature side of the regenerator can be reduced. As a result, heat transfer between the regenerator material and the refrigerant gas of the regenerator is improved, the heat exchange efficiency in the regenerator can be increased, and the performance of the refrigerator can be improved.

ところで、ケースのうち段部に対面する領域は、ケースの流路断面積が大きく変化する箇所である。ケースの流路断面積が大きく変わる箇所、その箇所近傍では、冷媒ガスの淀みが生じるおそれがある。そこで、本発明の好ましい形態によれば、ケースのうち段部に対面する領域またはその近傍に、ディストリビュータが設けられている。ディストリビュータは、冷媒ガスを案内する機能をもつものである。ディストリビュータによって冷媒ガスの流れの均一性が改善される。これにより蓄冷器のケースの収容室に収容されている蓄冷材のエレメントが効率的に使用され、蓄冷器の熱交換効率が良好になる。また冷媒ガスの圧力損失も低減される。   By the way, the area | region which faces a step part among cases is a location where the flow-path cross-sectional area of a case changes a lot. There is a possibility that refrigerant gas stagnation occurs at a location where the flow path cross-sectional area of the case changes greatly, or in the vicinity of the location. Therefore, according to a preferred embodiment of the present invention, a distributor is provided in a region of the case facing the stepped portion or in the vicinity thereof. The distributor has a function of guiding the refrigerant gas. The distributor improves the uniformity of the refrigerant gas flow. Thereby, the element of the cool storage material accommodated in the storage chamber of the case of the regenerator is used efficiently, and the heat exchange efficiency of the regenerator is improved. Also, the pressure loss of the refrigerant gas is reduced.

ディストリビュータとしては、冷媒ガスを案内する複数の孔を有する形態を例示できる。このようなディストリビュータは組付性が良く、ディストリビュータに形成された複数の孔により、流路断面積が大きい箇所と流路断面積が小さい箇所とを効率よく連通させることができ、流路断面積が大きい箇所と流路断面積が小さい箇所との間における冷媒ガスの通過性が確保される。これによりケースのうち段部に対面する領域、または、当該領域近傍において、冷媒ガスの淀みが発生することが抑制される。また、ディストリビュータは、冷媒ガスを案内するように、外周側に開口する複数のスリットを有している形態を例示できる。   As a distributor, the form which has a some hole which guides refrigerant gas can be illustrated. Such a distributor is easy to assemble, and a plurality of holes formed in the distributor can efficiently communicate a portion having a large channel cross-sectional area and a portion having a small channel cross-sectional area. The passage of the refrigerant gas is ensured between the portion having a large flow path and the portion having a small flow path cross-sectional area. Thereby, it is possible to suppress the stagnation of the refrigerant gas in the region facing the step portion in the case or in the vicinity of the region. Moreover, the distributor can illustrate the form which has the some slit opened to an outer peripheral side so that refrigerant gas may be guided.

ディストリビュータは、蓄冷器の高温側と低温側とを繋ぐ方向において並設された第1ディストリビュータ部と第2ディストリビュータ部とを備えており、第1ディストリビュータ部と第2ディストリビュータ部との間に、冷媒ガスが流入できる空間が形成されている形態を例示できる。当該空間は冷媒ガスを混合させて均一性を向上させる混合室として機能でき、冷媒ガスの温度ムラの低減に有利となる。   The distributor includes a first distributor part and a second distributor part arranged in parallel in a direction connecting the high temperature side and the low temperature side of the regenerator, and a refrigerant is provided between the first distributor part and the second distributor part. The form in which the space which can flow in gas is formed can be illustrated. The space can function as a mixing chamber that improves the uniformity by mixing the refrigerant gas, which is advantageous for reducing the temperature unevenness of the refrigerant gas.

ディストリビュータは、複数個の粒状部材の集合体で構成されている形態を例示できる。ディストリビュータを複数個の粒状部材の集合体で構成しており、ディストリビュータの伝熱表面積が大きくなるので蓄冷材として機能をもつことによって、蓄冷器の熱交換の効率がさらに良好となる。粒状部材としては金属材料で形成することが好ましい。例えば銅、銅合金(例えばブロンズ)、鉛等の金属材料を基材とする細かい球にすると良い。球の直径としては、例えば0.1〜1ミリメートル、殊に0.2〜0.5ミリメートルにできるが、これらに限定されるものではない。   The distributor can be exemplified by a configuration constituted by an aggregate of a plurality of granular members. Since the distributor is composed of an aggregate of a plurality of granular members, and the heat transfer surface area of the distributor is increased, the heat storage efficiency of the regenerator is further improved by having a function as a regenerator material. The granular member is preferably formed of a metal material. For example, a fine sphere based on a metal material such as copper, copper alloy (for example, bronze), or lead may be used. The diameter of the sphere can be, for example, 0.1 to 1 millimeter, particularly 0.2 to 0.5 millimeter, but is not limited thereto.

ディストリビュータは、冷媒ガスを通過させる複数の細孔を有する多孔質部材で形成されている形態を例示できる。細孔は冷媒ガスが通過できる大きさとする。多孔質部材としては、粒状部材の集合体を焼結または結合剤で結合させた形態が例示される。特に、粒状部材の集合体を焼結させた焼結金属等の焼結部材が例示される。この場合、細孔を有する焼結部材と冷媒ガスとの伝熱表面積が増加するため、熱交換効率を高めることができる。   The distributor can be exemplified by a form formed of a porous member having a plurality of pores through which the refrigerant gas passes. The pores are sized so that the refrigerant gas can pass through. As a porous member, the form which combined the aggregate | assembly of the granular member with sintering or the binder is illustrated. In particular, a sintered member such as a sintered metal obtained by sintering an aggregate of granular members is exemplified. In this case, since the heat transfer surface area between the sintered member having pores and the refrigerant gas is increased, the heat exchange efficiency can be increased.

以下、本発明の実施例1について図1を参照しつつ具体的に説明する。図1は2段形状をなす蓄冷器4をスターリング冷凍機100に適用した実施例を示す。シリンダ1aの圧縮空間1は順次、高温用の配管2、放熱器3、2段形状の蓄冷器4、低温用の配管5を介して、膨張空間7の低温端に設けた熱交換器6に連通されている。圧縮空間1を形成している圧縮ピストン10はロッド11を介して、図略の駆動部に接続されている。膨張空間7を形成しているシリンダ8aの膨張ピストン8は、ロッド9を介して、図略の駆動部に接続されている。圧縮ピストン10の位相は膨張ピストン8の位相よりも略60度〜120度遅れている。このようにしてスターリング冷凍機100(蓄冷型冷凍機)を構成している。圧縮ピストン10と膨張ピストン8とが位相をずらして往復運動することによって、冷媒ガスが往復移動し、膨張空間7で低い温度の冷凍を発生することは良く知られている。   Hereinafter, Example 1 of the present invention will be described in detail with reference to FIG. FIG. 1 shows an embodiment in which a regenerator 4 having a two-stage shape is applied to a Stirling refrigerator 100. The compression space 1 of the cylinder 1a is sequentially connected to a heat exchanger 6 provided at a low temperature end of the expansion space 7 via a high temperature pipe 2, a radiator 3, a two-stage regenerator 4, and a low temperature pipe 5. It is communicated. A compression piston 10 forming the compression space 1 is connected to a drive unit (not shown) via a rod 11. The expansion piston 8 of the cylinder 8 a forming the expansion space 7 is connected to a drive unit (not shown) via a rod 9. The phase of the compression piston 10 is delayed by approximately 60 to 120 degrees with respect to the phase of the expansion piston 8. In this way, the Stirling refrigerator 100 (cold storage refrigerator) is configured. It is well known that the refrigerant gas reciprocates as the compression piston 10 and the expansion piston 8 reciprocate out of phase to generate refrigeration at a low temperature in the expansion space 7.

図1に示すように、蓄冷器4のケース40は段保有形状をなしており、蓄冷器4の大径の第1収容室41aを形成する大径の第1筒41と、小径の第2収容室42aを形成する小径の第2筒42とを備えている。第1筒41は、第1筒41の軸長方向にわたり径D1が同一の直円筒形状をなす。第2筒42は、第2筒42の軸長方向にわたり径D2が同一の直円筒形状をなす。第1筒41と第2筒42との境界はリング状の段部44とされている。図1に示すように、大径の第1筒41の端は高温側4H(例えば常温領域)とされ、放熱器3に接続されている。小径の第2筒42の端は低温側4L(例えば30〜80K)とされ、配管5を介して熱交換器6に繋がれている。   As shown in FIG. 1, the case 40 of the regenerator 4 has a stepped shape, and a large-diameter first tube 41 that forms a large-diameter first accommodating chamber 41 a of the regenerator 4 and a small-diameter second tube. And a small-diameter second cylinder 42 that forms a storage chamber 42a. The first cylinder 41 has a right cylindrical shape having the same diameter D1 over the axial length direction of the first cylinder 41. The second cylinder 42 has a right cylindrical shape having the same diameter D2 over the axial length direction of the second cylinder 42. The boundary between the first cylinder 41 and the second cylinder 42 is a ring-shaped step 44. As shown in FIG. 1, the end of the large-diameter first tube 41 is a high temperature side 4H (for example, a normal temperature region) and is connected to the radiator 3. The end of the second cylinder 42 having a small diameter is a low temperature side 4L (for example, 30 to 80K), and is connected to the heat exchanger 6 through the pipe 5.

図1に示すように、ケース40の第2筒42の先端部には、冷媒ガスの流れを円滑にするための円錐面48が形成されている。更に、円錐面48に対向するように、複数の貫通孔49aを有する多孔部材49が配置されている。   As shown in FIG. 1, a conical surface 48 for facilitating the flow of the refrigerant gas is formed at the tip of the second tube 42 of the case 40. Further, a porous member 49 having a plurality of through holes 49 a is disposed so as to face the conical surface 48.

蓄冷材のエレメントである金網4aは、外径サイズが大きく設定されている。金網4aは、大径の第1筒41の大径の第1収容室41a内に充填状態で配置されている。蓄冷材のエレメントである金網4bの外径サイズは、金網4aの外径サイズよりも小さく設定されている。複数の金網4bは、蓄冷器4の小径の第2筒42の小径の第2収容室42a内に充填状態で配置されている。小径の第2収容室42aは膨張空間7に近いため、段保有形状の蓄冷器4は温度が低下するにつれて、流路断面積が段階的に小さくなるように設定されている。従って金網の温度としては、金網4a、4bの順に温度が低くなっている。   The wire mesh 4a, which is an element of the cold storage material, has a large outer diameter size. The wire mesh 4a is disposed in a filled state in the large-diameter first accommodating chamber 41a of the large-diameter first cylinder 41. The outer diameter size of the wire mesh 4b which is an element of the cold storage material is set smaller than the outer diameter size of the wire mesh 4a. The plurality of wire meshes 4 b are arranged in a filled state in the small-diameter second storage chamber 42 a of the small-diameter second cylinder 42 of the regenerator 4. Since the small-diameter second storage chamber 42a is close to the expansion space 7, the step-reserved shape regenerator 4 is set so that the flow path cross-sectional area decreases stepwise as the temperature decreases. Therefore, the temperature of the wire mesh is lower in the order of the wire meshes 4a and 4b.

上述したように、冷媒ガスの密度は基本的には温度に反比例する。即ち、温度が低いほど冷媒ガスの密度は大きくなり、温度が高いほど冷媒ガスの密度は小さくなる。従って、温度が低いほど冷媒ガスの流量体積は小さくなり、温度が高いほど冷媒ガスの流量体積は大きくなる。このように冷媒ガスが同一質量であっても、冷媒ガスの流量体積が蓄冷器4の低温側4Lと高温側4Hとで異なる。   As described above, the density of the refrigerant gas is basically inversely proportional to the temperature. That is, the density of the refrigerant gas increases as the temperature decreases, and the density of the refrigerant gas decreases as the temperature increases. Accordingly, the lower the temperature, the smaller the refrigerant gas flow volume, and the higher the temperature, the larger the refrigerant gas flow volume. Thus, even if the refrigerant gas has the same mass, the flow volume of the refrigerant gas differs between the low temperature side 4L and the high temperature side 4H of the regenerator 4.

前述したように従来技術によれば、段部を有しない直円筒形状をなす蓄冷器によれば、中温側〜低温側において、蓄冷器の径方向の中央領域と外縁領域とで冷媒ガスの流速の差が大きくなる。従って、蓄冷器のうち、径方向の中央領域と外縁領域とで径方向の温度のばらつきと、同一円周領域での円周方向の温度のばらつきが起こり、蓄冷器の熱交換の効率が著しく低下するおそれがある。   As described above, according to the prior art, according to the regenerator having a straight cylindrical shape having no step portion, the flow rate of the refrigerant gas in the central region and the outer edge region in the radial direction of the regenerator on the intermediate temperature side to the low temperature side. The difference becomes larger. Therefore, among the regenerators, the temperature variation in the radial direction between the central region and the outer edge region in the radial direction and the temperature variation in the circumferential direction in the same circumferential region occur, and the heat exchange efficiency of the regenerator is remarkably high. May decrease.

この点について本実施例に係る蓄冷器4は段付き円筒形状に設定されており、蓄冷器4のうち冷媒ガスの流量体積が小さくなる低温側4Lの流路断面積は、冷媒ガスの流量体積が大きくなる高温側4Hの流路断面積よりも小さく設定されている。このため、蓄冷器4のうち低温側4Lの冷媒ガスの流速と、高温側4Hの冷媒ガスの流速との差をできるだけ小さくすることができる。ここで、蓄冷器4の低温側4Lの冷媒ガスの流速は、高温側4Hの冷媒ガスの流速とほぼ同じ程度とすることが好ましい。   In this regard, the regenerator 4 according to the present embodiment is set in a stepped cylindrical shape, and the flow path cross-sectional area on the low temperature side 4L in the regenerator 4 where the flow volume of the refrigerant gas becomes small is the flow volume of the refrigerant gas. Is set smaller than the flow path cross-sectional area of the high temperature side 4H. For this reason, the difference between the flow rate of the refrigerant gas on the low temperature side 4L of the regenerator 4 and the flow rate of the refrigerant gas on the high temperature side 4H can be made as small as possible. Here, it is preferable that the flow rate of the refrigerant gas on the low temperature side 4L of the regenerator 4 is approximately the same as the flow rate of the refrigerant gas on the high temperature side 4H.

このような本実施例に係る蓄冷器4によれば、低温側4Lにおいて、冷媒ガスの流れ方向に直角な同一面での流速が不均一となりにくい。即ち、蓄冷器4のうち、低温側4Lにおいて、径方向の中央領域と外縁領域とで冷媒ガスの流速の差と、同一円周領域での円周方向における冷媒ガスの流量の差が小さくなる。この結果、蓄冷器4において、径方向及び円周方向における温度の差が小さくなる。殊に、蓄冷器4の中温側〜低温側4Lにかけて径方向及び円周方向における温度のばらつきが少なくなる。故に蓄冷器4の熱交換の効率が良好となる。   According to the regenerator 4 according to the present embodiment, the flow velocity on the same plane perpendicular to the flow direction of the refrigerant gas is unlikely to be uneven on the low temperature side 4L. That is, in the low temperature side 4L of the regenerator 4, the difference in the flow rate of the refrigerant gas between the central region and the outer edge region in the radial direction and the difference in the flow rate of the refrigerant gas in the circumferential direction in the same circumferential region are reduced. . As a result, in the regenerator 4, the temperature difference between the radial direction and the circumferential direction becomes small. In particular, the temperature variation in the radial direction and the circumferential direction is reduced from the middle temperature side to the low temperature side 4L of the regenerator 4. Therefore, the efficiency of heat exchange of the regenerator 4 is improved.

また、前記した蓄冷材のエレメントは金網4a、4bであるため、球等の粒状蓄冷材の集合体に比べて、圧力損失が小さくなる。更に金網4a、4bは、表面積、即ち熱交換にたずさわる面積が球等の粒状蓄冷材の集合体に比べて、大きいので熱交換の効率が向上する。   Moreover, since the element of the above-mentioned cool storage material is the metal nets 4a and 4b, pressure loss becomes small compared with the aggregate | assembly of granular cool storage materials, such as a ball | bowl. Furthermore, since the metal meshes 4a and 4b have a larger surface area, that is, an area involved in heat exchange, compared to an aggregate of granular cold storage materials such as spheres, heat exchange efficiency is improved.

また冷媒ガスの粘性は温度が高いほど大きくなり、冷媒ガスの粘性は温度が低いほど小さくなる。従って、蓄冷器4のうち高温側4Hでは冷媒ガスの粘性が高く、冷媒ガスの粘性に起因する圧力損失が大きくなりがちである。この点について本実施例に係る蓄冷器4によれば、ケース40のうち流路断面積が大きい側(高温側4H)である大径の第1筒41内に充填される金網4aのメッシュ数をMaとし、ケース40のうち流路断面積が小さい側(低温側4L)である小径の第2筒42内に充填される金網のメッシュ数をMbとしたとき、MaはMbよりも小さく設定されている。ここで、メッシュ数が小さいほど網目開口は粗く、圧力損失は相対的に低い。メッシュ数が大きいほど、網目開口は細かく、金網に起因する圧力損失が相対的に高い。従って本実施例によれば、高温側4Hに配置される金網4aの網目開口は、低温側4Lに配置される金網4bの網目開口よりも粗く設定されており、金網に起因する圧力損失を小さくするようになっている。この結果、高温側4Hにおける冷媒ガスの粘性が高いことに起因する圧力損失を補うことができる。故に、蓄冷器4の低温側4Lと高温側4H との圧力損失のバランスが改善され、冷凍性能を確保するのに貢献できる。   The viscosity of the refrigerant gas increases as the temperature increases, and the viscosity of the refrigerant gas decreases as the temperature decreases. Therefore, the viscosity of the refrigerant gas is high on the high temperature side 4H of the regenerator 4, and the pressure loss due to the viscosity of the refrigerant gas tends to increase. In this regard, according to the regenerator 4 according to the present embodiment, the number of meshes of the wire mesh 4a filled in the large-diameter first cylinder 41 which is the side (the high temperature side 4H) of the case 40 having the larger flow path cross-sectional area. Ma is set to be smaller than Mb, where Ma is the number of meshes of the wire mesh filled in the second cylinder 42 having a small diameter on the side (low temperature side 4L) of the case 40 where the flow path cross-sectional area is small. Has been. Here, the smaller the mesh number, the rougher the mesh opening and the lower the pressure loss. The larger the number of meshes, the finer the mesh opening and the higher the pressure loss due to the wire mesh. Therefore, according to the present embodiment, the mesh opening of the wire mesh 4a disposed on the high temperature side 4H is set to be coarser than the mesh opening of the wire mesh 4b disposed on the low temperature side 4L, and the pressure loss caused by the wire mesh is reduced. It is supposed to be. As a result, the pressure loss due to the high viscosity of the refrigerant gas on the high temperature side 4H can be compensated. Therefore, the balance of the pressure loss between the low temperature side 4L and the high temperature side 4H of the regenerator 4 is improved, which can contribute to ensuring the refrigeration performance.

本実施例によれば、図1に示すように、蓄冷器4のケース40は段保有形状をなしており、直円筒形状の第1筒41と直円筒形状の第2筒42とをほぼ同軸的に連結させて形成されている。このような同軸的な直円筒形状の蓄冷器4は、段付きであっても、図10に示す円錐形状の蓄冷器120よりも製造が容易である。   According to the present embodiment, as shown in FIG. 1, the case 40 of the regenerator 4 has a step-holding shape, and the first cylindrical 41 and the second cylindrical 42 are substantially coaxial. Are connected to each other. Such a coaxial straight cylindrical regenerator 4 is easier to manufacture than the conical regenerator 120 shown in FIG.

更に本実施例によれば、図1に示すように、蓄冷器4を構成する第1筒41と第2筒42との境界域であるリング鍔状をなす段部44は、金網4aを挿入する方向(矢印Y方向)に対して直角方向またはほぼ直角方向に沿っている。このため多数の金網4aをケース40の第1収容室41aに充填するときにおけるストッパ面として、段部44は機能することができる。よって、多数の金網4aをケース40の第1収容室41aに高密度で充填させるのに有利となる。   Further, according to the present embodiment, as shown in FIG. 1, a step 44 having a ring collar shape, which is a boundary region between the first cylinder 41 and the second cylinder 42 constituting the regenerator 4, is inserted with a wire mesh 4a. It is along the direction perpendicular to or substantially perpendicular to the direction (arrow Y direction). Therefore, the stepped portion 44 can function as a stopper surface when a large number of wire meshes 4a are filled in the first storage chamber 41a of the case 40. Therefore, it is advantageous for filling a large number of metal meshes 4a into the first storage chamber 41a of the case 40 with high density.

更に本実施例によれば、金網4aの外径は第1収容室41aの内径に対応しており、金網4bの外径は第2収容室42aの内径に対応している。このため多数の金網4bを第2収容室42aに高密度に充填させるのに有利である。同様に、多数の金網4aを第1収容室41aに高密度に充填させるのに有利である。これにより金網4a,4bの充填枚数を確保でき、金網4a,4bの熱交換面積を確保できる。   Furthermore, according to the present embodiment, the outer diameter of the metal mesh 4a corresponds to the inner diameter of the first storage chamber 41a, and the outer diameter of the metal mesh 4b corresponds to the inner diameter of the second storage chamber 42a. For this reason, it is advantageous to fill a large number of metal meshes 4b into the second storage chamber 42a with high density. Similarly, it is advantageous to fill a large number of metal meshes 4a into the first storage chamber 41a with high density. Thereby, the filling number of the metal meshes 4a and 4b can be secured, and the heat exchange area of the metal meshes 4a and 4b can be secured.

また本実施例によれば、蓄冷器4を構成する第1筒41及び第2筒42は、円錐形状ではなく、直円筒形状をなしている。このため金網4bを第2収容室42aに押し込める押込力を有効に利用して金網4bを第2収容室42aに押し込むことができ、金網4bの高密度充填に適し、金網4bによる伝熱表面積を確保するのに有利となる。同様に、金網4aを第1収容室41aに押し込む押込力を有効に利用して金網4aを第1収容室41aに押し込むことができ、金網4aの高密度充填に適し、伝熱表面積を確保するのに有利となる。   Moreover, according to the present Example, the 1st cylinder 41 and the 2nd cylinder 42 which comprise the regenerator 4 have comprised not a cone shape but the right cylinder shape. For this reason, the metal mesh 4b can be pushed into the second storage chamber 42a by effectively using the pushing force for pushing the metal mesh 4b into the second storage chamber 42a, which is suitable for high-density filling of the metal mesh 4b, and the heat transfer surface area by the metal mesh 4b is increased. It is advantageous to secure. Similarly, the wire mesh 4a can be pushed into the first storage chamber 41a by effectively utilizing the pushing force for pushing the wire mesh 4a into the first storage chamber 41a, which is suitable for high-density filling of the wire mesh 4a and ensures a heat transfer surface area. This is advantageous.

なお、従来技術に係る円錐形状の蓄冷器120の場合には、金網等の蓄冷材を押込力FE(図10参照)で蓄冷器120内に押し込んで充填させるとき、蓄冷器120の円錐壁121により押込力FEが径方向の力F1を分力として生成させるため、金網や球等の蓄冷材を蓄冷器120内にこれの軸長方向に押し込める押込力が低下する傾向がみられる。なお、蓄冷器4は1つの段部44を有する段保有形状をしているが、2つの段部を有する段保有形状、3つの段部を有する段保有形状でも良いことは勿論である。また、冷凍機は、本実施例では、スターリング冷凍機であるが、GM冷凍機、パルス管冷凍機等の蓄冷型冷凍機であれば、どのようなサイクルでも良い。   In the case of the conical regenerator 120 according to the prior art, when a regenerator material such as a wire mesh is pushed into the regenerator 120 with a pushing force FE (see FIG. 10) and filled, the conical wall 121 of the regenerator 120 is filled. As a result, the pushing force FE generates the force F1 in the radial direction as a component force, so that the pushing force that pushes the regenerator material such as a wire mesh or a ball into the regenerator 120 in the axial direction thereof is reduced. Although the regenerator 4 has a step holding shape having one step portion 44, it is needless to say that a step holding shape having two step portions and a step holding shape having three step portions may be used. In addition, the refrigerator is a Stirling refrigerator in this embodiment, but any cycle may be used as long as it is a regenerative refrigerator such as a GM refrigerator or a pulse tube refrigerator.

図2は実施例2を示す。本実施例は前記した実施例1と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図2に示すように、段保有形状をなす蓄冷器4Bを、蓄冷型冷凍機であるパルス管冷凍機200に適用した実施例である。パルス管27の低温端27Lには熱交換器26が接続されている。パルス管27の高温端27Hには放熱器28が接続されている。放熱器28は、イナータンスチューブ29を介してバッファタンク30に接続されている。パルス管27の冷媒ガスがイナータンスチューブ29を介してバッファタンク30に対して行き来することにより、冷媒ガスの圧力波形の位相が調整される。従って、イナータンスチューブ29及びバッファタンク30は冷媒ガスの位相と圧力振幅とを調整する圧力波形位相制御要素として機能するものである。イナータンスチューブ29とバッファタンク30は冷凍系を電気回路として考えたとき、それぞれインダクタンスとキャパシタンスに相当する機能を奏する。   FIG. 2 shows a second embodiment. The present embodiment basically has the same configuration and the same function and effect as the first embodiment. Hereinafter, the description will focus on the different parts. As shown in FIG. 2, it is the Example which applied the cool storage 4B which makes a step-holding shape to the pulse tube refrigerator 200 which is a cool storage type refrigerator. A heat exchanger 26 is connected to the low temperature end 27 </ b> L of the pulse tube 27. A heat radiator 28 is connected to the high temperature end 27 </ b> H of the pulse tube 27. The heat radiator 28 is connected to the buffer tank 30 through an inertance tube 29. The refrigerant gas in the pulse tube 27 moves back and forth with respect to the buffer tank 30 via the inertance tube 29, whereby the phase of the pressure waveform of the refrigerant gas is adjusted. Therefore, the inertance tube 29 and the buffer tank 30 function as a pressure waveform phase control element that adjusts the phase of the refrigerant gas and the pressure amplitude. The inertance tube 29 and the buffer tank 30 have functions corresponding to inductance and capacitance, respectively, when the refrigeration system is considered as an electric circuit.

図2に示すように、蓄冷器4Bのケース240は段保有形状をなしており、蓄冷器4Bの大径の第1収容室241aを形成する大径の第1筒241と、小径の第2収容室242aを形成する小径の第2筒242と、中径の第3収容室243aを形成する中径の第3筒243とを備えている。第1筒241と第2筒243との間はリング形状の段部244とされている。第2筒242と第3筒243との間には、リング形状の段部245が形成されている。   As shown in FIG. 2, the case 240 of the regenerator 4 </ b> B has a stepped shape, and a large-diameter first tube 241 that forms a large-diameter first housing chamber 241 a of the regenerator 4 </ b> B and a small-diameter second cylinder 241. A small-diameter second cylinder 242 that forms the storage chamber 242a and a medium-diameter third cylinder 243 that forms the medium-diameter third storage chamber 243a are provided. A ring-shaped step 244 is formed between the first cylinder 241 and the second cylinder 243. A ring-shaped step 245 is formed between the second cylinder 242 and the third cylinder 243.

蓄冷材のエレメントである金網4aは、外径サイズが金網4bよりも大きく設定されている。金網4aは、大径の第1筒241の大径の第1収容室241a内に充填状態で配置されている。蓄冷材のエレメントである金網4bは、金網4aよりも外径サイズが小さく設定されている。金網4bは、蓄冷器4の小径の第2筒242の小径の第2収容室242a内に充填状態で配置されている。また、蓄冷材のエレメントである金網4cの外径サイズは、金網4aの外径サイズよりも小さく設定されており、且つ、金網4bの外径サイズよりも大きく設定されている。この中径の金網4cは、蓄冷器4の中径の第3筒243の中径の第3収容室243aに充填状態で配置されている。   The wire mesh 4a, which is an element of a cold storage material, has an outer diameter size set larger than that of the wire mesh 4b. The wire mesh 4a is disposed in a filled state in the large-diameter first accommodating chamber 241a of the large-diameter first cylinder 241. The wire mesh 4b, which is an element of the regenerator material, has a smaller outer diameter than the wire mesh 4a. The wire mesh 4 b is disposed in a filled state in the small-diameter second storage chamber 242 a of the small-diameter second cylinder 242 of the regenerator 4. Moreover, the outer diameter size of the metal mesh 4c which is an element of a cool storage material is set smaller than the outer diameter size of the metal mesh 4a, and larger than the outer diameter size of the metal mesh 4b. This medium-diameter wire mesh 4 c is disposed in a filled state in the medium-diameter third accommodating chamber 243 a of the medium-diameter third cylinder 243 of the regenerator 4.

金網の温度としては、金網4a、4c、4bの順に温度が低くなっている。3段保有形状の蓄冷器4Bでは、温度が下がるにつれて、段階的に流路断面積が小さくされている。   As the temperature of the wire mesh, the temperature decreases in the order of the wire meshes 4a, 4c, and 4b. In the regenerator 4B having a three-stage holding shape, the flow passage cross-sectional area is gradually reduced as the temperature decreases.

上述したように、冷媒ガスの密度は温度に反比例する。即ち、蓄冷器4Bの高温側24Hほど冷媒ガスの密度は大きくなり、流量体積が大きくなり、蓄冷器4Bの低温側24Lほど冷媒ガスの密度は大きくなり、流量体積が小さくなる。本実施例に係る段付き形状をなす蓄冷器4Bによれば、図2に示すように、低温側24Lの流路断面積を高温側24Hの流路断面積よりも小さくしている。このため、低温側24Lの冷媒ガスの流速と、高温側24Hの冷媒ガスの流速との間の差を低減させることができる。この結果、蓄冷器4においても、冷媒ガスの流れ方向に直角な同一面での流速が不均一となりにくい。この結果、蓄冷器4Bにおいて径方向の中央領域と外縁領域とでの温度の差が小さくなり、且つ、同一円周領域での円周方向の温度の差が小さくなる。殊に、蓄冷器4Bの低温側24Lにおいて、径方向の中央領域と外縁領域とでの温度の差が小さくなり、且つ、同一円周領域での円周方向の温度の差が小さくなる。故に蓄冷器4Bの熱交換の効率が良好となる。   As described above, the density of the refrigerant gas is inversely proportional to the temperature. That is, the density of the refrigerant gas increases as the hot side 24H of the regenerator 4B increases, and the flow volume increases, and the density of the refrigerant gas increases as the low temperature side 24L of the regenerator 4B decreases. According to the regenerator 4B having a stepped shape according to the present embodiment, as shown in FIG. 2, the flow path cross-sectional area of the low temperature side 24L is made smaller than the flow path cross sectional area of the high temperature side 24H. For this reason, the difference between the flow rate of the refrigerant gas on the low temperature side 24L and the flow rate of the refrigerant gas on the high temperature side 24H can be reduced. As a result, also in the regenerator 4, the flow velocity on the same plane perpendicular to the flow direction of the refrigerant gas is unlikely to be uneven. As a result, in the regenerator 4B, the temperature difference between the central region and the outer edge region in the radial direction becomes small, and the temperature difference in the circumferential direction in the same circumferential region becomes small. In particular, on the low temperature side 24L of the regenerator 4B, the temperature difference between the radial central region and the outer edge region is small, and the temperature difference in the circumferential direction in the same circumferential region is small. Therefore, the efficiency of heat exchange of the regenerator 4B becomes good.

また、前記した蓄冷材のエレメントは金網4a、4b、4cであるため、球等の粒状蓄冷材に比べて、冷媒ガスの圧力損失を小さくしつつ、金網4a、4b、4cの表面積、即ち熱交換にたずさわる面積を大きくでき、熱交換の効率を向上させ得る。   Further, since the elements of the cold storage material described above are the metal meshes 4a, 4b, and 4c, the surface area of the metal meshes 4a, 4b, and 4c, that is, the heat, while reducing the pressure loss of the refrigerant gas as compared with the granular cold storage material such as a sphere. The area involved in exchange can be increased, and the efficiency of heat exchange can be improved.

また本実施例に係る蓄冷器4Bによれば、ケース240のうち流路断面積が大きい側(高温側24H)である大径の第1筒241内に充填される金網4aのメッシュ数をMaとし、ケース4のうち流路断面積が小さい側(低温側24L)である小径の第2筒242内に充填される金網のメッシュ数をMbとし、ケース4のうち流路断面積が中間側(中温側24m)である中径の第3筒243内に充填される金網のメッシュ数をMcとしたとき、メッシュ数の大きさとしては、Ma>Mc>Mbの関係に設定されている。換言すると、網目開口の大きさとしては、金網4aの網目開口開口>金網4cの網目開口開口>金網4bの網目開口開口の関係に設定されている。この結果、蓄冷器4Bにおいて、冷媒ガスが流れる流路断面積については、高温側24Hの金網4aの方が、低温側24Lの金網4bよりも大きい。この結果、蓄冷器4の全長での圧力損失のバランスが良好となる。   Further, according to the regenerator 4B according to the present embodiment, the number of meshes of the metal mesh 4a filled in the large-diameter first tube 241 on the side of the case 240 having the larger flow path cross-sectional area (high temperature side 24H) is set to Ma. In the case 4, the mesh number of the wire mesh filled in the second cylinder 242 having a small diameter which is the side where the flow path cross-sectional area is small (the low temperature side 24L) is Mb. When the number of meshes of the wire mesh filled in the middle-diameter third cylinder 243 (medium temperature side 24 m) is Mc, the magnitude of the number of meshes is set to a relationship of Ma> Mc> Mb. In other words, the size of the mesh opening is set such that the mesh opening of the wire mesh 4a> the mesh opening of the wire mesh 4c> the mesh opening of the wire mesh 4b. As a result, in the regenerator 4B, the wire mesh 4a on the high temperature side 24H is larger than the wire mesh 4b on the low temperature side 24L with respect to the cross-sectional area of the flow path through which the refrigerant gas flows. As a result, the balance of pressure loss over the entire length of the regenerator 4 is good.

図3は実施例3にかかる蓄冷器4Cを示す。本実施例は前記した実施例1,2と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図3に示すように、蓄冷器4Cのケース440は、蓄冷器4Cの大径の第1収容室441aを形成する直円筒形状をなす大径の第1筒441と、小径の第2収容室442aを形成する直円筒形状をなす小径の第2筒442と、円錐形状の第3収容室443aを形成する円錐形状の第3筒443とを備えている。円錐形状の第3筒443は第1筒441と第2筒442とを繋いでいる。大径の第1収容室441aには金網4aが充填状態に配置されている。また小径の第2収容室442aには金網4bが充填状態に配置されている。   FIG. 3 shows a regenerator 4C according to the third embodiment. This embodiment basically has the same configuration and the same function and effect as the first and second embodiments. Hereinafter, the description will focus on the different parts. As shown in FIG. 3, the case 440 of the regenerator 4C includes a large-diameter first cylinder 441 that forms a first cylindrical chamber 441a that forms the large-diameter first storage chamber 441a of the regenerator 4C, and a small-diameter second storage chamber. A small-diameter second cylinder 442 having a right cylindrical shape forming 442a and a conical third cylinder 443 forming a conical third housing chamber 443a are provided. A conical third tube 443 connects the first tube 441 and the second tube 442. A metal mesh 4a is arranged in a filled state in the first storage chamber 441a having a large diameter. Further, a metal mesh 4b is arranged in a filled state in the small-diameter second storage chamber 442a.

蓄冷器4Cの流路断面積が変化する部分、即ち、円錐形状をなす第3筒443の第3収容室443a内に、冷媒ガス案内機能を有するディストリビュータ340が配設されている。図3に示すように、ディストリビュータ340のうち径方向の中央領域には、冷媒ガスを案内するストレート状をなす複数の孔340aが貫通状態に形成されている。ディストリビュータ340のうち径方向の外周領域には、曲成部340cを有する複数の孔340bが設けられている。曲成部340cは、流路断面積の大きい第1収容室441aから、流路断面積の小さい第2収容室442aに向けて延設されている。この結果、円錐形状の第3筒443が存在したとしても、第1収容室441aから第2収容室442aに向かう冷媒ガスの流れができるだけ均一化される。これにより蓄冷器4Cにおける温度ムラが低減され、殊に、蓄冷器4Cの低温側44Lにおける温度ムラが低減される。   A distributor 340 having a refrigerant gas guiding function is disposed in a portion where the flow path cross-sectional area of the regenerator 4C changes, that is, in the third storage chamber 443a of the third cylinder 443 having a conical shape. As shown in FIG. 3, a plurality of straight holes 340 a that guide the refrigerant gas are formed in a through state in a central region in the radial direction of the distributor 340. A plurality of holes 340b having bent portions 340c are provided in the radially outer peripheral region of the distributor 340. The bent portion 340c extends from the first storage chamber 441a having a large channel cross-sectional area toward the second storage chamber 442a having a small channel cross-sectional area. As a result, even if the conical third tube 443 exists, the flow of the refrigerant gas from the first storage chamber 441a toward the second storage chamber 442a is made as uniform as possible. Thereby, the temperature unevenness in the regenerator 4C is reduced, and in particular, the temperature unevenness on the low temperature side 44L of the regenerator 4C is reduced.

図4及び図5は実施例4に係る蓄冷器4Dを示す。本実施例は前記した実施例3と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図4に示すように、蓄冷器4Dのケース440は、蓄冷器4の大径の第1収容室441aを形成する直円筒形状をなす大径の第1筒441と、小径の第2収容室442aを形成する直円筒形状をなす小径の第2筒442と、円錐形状の第3収容室443aを形成する円錐形状の第3筒443とを備えている。本実施例においても図4に示すように、大径の第1収容室441aには金網4aが充填状態で配置されている。小径の第2収容室442aには金網4bが充填状態で配置されている。   4 and 5 show a regenerator 4D according to the fourth embodiment. This embodiment basically has the same configuration and the same function and effect as the third embodiment. Hereinafter, the description will focus on the different parts. As shown in FIG. 4, the case 440 of the regenerator 4 </ b> D includes a large-diameter first cylinder 441 that forms a first cylindrical storage chamber 441 a of the regenerator 4 and a small-diameter second storage chamber. A small-diameter second cylinder 442 having a right cylindrical shape forming 442a and a conical third cylinder 443 forming a conical third housing chamber 443a are provided. Also in this embodiment, as shown in FIG. 4, the metal mesh 4a is arranged in a filled state in the first storage chamber 441a having a large diameter. The metal mesh 4b is arranged in a filled state in the second-diameter second storage chamber 442a.

直円錐形状の第3筒443は、直円筒形状をなす第1筒441及び第2筒442を繋いでいる。蓄冷器4Dの流路断面積が変化する部分、即ち、円錐形状の第3収容室443aに、冷媒ガス案内機能を有するディストリビュータ500が配設されている。   The third cylinder 443 having a right conical shape connects the first cylinder 441 and the second cylinder 442 having a right cylindrical shape. A distributor 500 having a refrigerant gas guiding function is disposed in a portion where the flow path cross-sectional area of the regenerator 4D changes, that is, in the conical third storage chamber 443a.

図5に示すように、ディストリビュータ500は平面視で円形状をなす。ディストリビュータ500の径方向の外周領域には、多数個のスリット501が放射方向に形成されている。このスリット501は外周側に開口502を有する。ディストリビュータ500の径方向の中央領域には、円形状をなす多数個の孔505が貫通状態に設けられている。これにより蓄冷器4Dにおいて、流路断面積が大きい大径の第1収容室441aと、流路断面積が小さい小径の第2収容室442aとのガス流れができるだけ均一になるようにされている。   As shown in FIG. 5, the distributor 500 has a circular shape in plan view. A large number of slits 501 are formed in the radial direction in the radially outer peripheral region of the distributor 500. The slit 501 has an opening 502 on the outer peripheral side. A large number of circular holes 505 are provided in a through state in a central region in the radial direction of the distributor 500. As a result, in the regenerator 4D, the gas flow between the large-diameter first storage chamber 441a having a large channel cross-sectional area and the small-diameter second storage chamber 442a having a small channel cross-sectional area is made as uniform as possible. .

図4に示すように、スリット501の外周側の開口502は、円錐形状の第3筒443の内壁面443fに直接的に対面する。このため内壁面443fに接触する関係で停滞して淀みがちな冷媒ガスであっても、その冷媒ガスをスリット501を介して流通させることができる。故に、内壁面443fに接触する冷媒ガスが淀むことを低減させるのに有利となり、蓄冷器4Dにおける温度ムラの低減に一層有利となる。特に、蓄冷器4Dの低温端44Lにおける温度ムラの低減に有利となる。   As shown in FIG. 4, the opening 502 on the outer peripheral side of the slit 501 directly faces the inner wall surface 443 f of the conical third tube 443. For this reason, even if the refrigerant gas is stagnant due to contact with the inner wall surface 443f and tends to stagnate, the refrigerant gas can be circulated through the slit 501. Therefore, it is advantageous to reduce the stagnation of the refrigerant gas in contact with the inner wall surface 443f, and it is further advantageous to reduce temperature unevenness in the regenerator 4D. In particular, it is advantageous for reducing temperature unevenness at the low temperature end 44L of the regenerator 4D.

図6は実施例5に係る蓄冷器4Eを示す。本実施例は前記した実施例1、2と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図6に示すように、蓄冷器4Eのケース40は段保有形状をなしており、蓄冷器4Eの大径の第1収容室41aを形成する直円筒形状をなす大径の第1筒41と、小径の第2収容室42aを形成する直円筒形状をなす小径の第2筒42とを備えている。第1筒41は、径が第1筒41の全長にわたり同一の直円筒形状をなす。第2筒42は、径が第2筒42の全長にわたり同一の直円筒形状をなす。第1筒41と第2筒42との境界はリング形状の段部44とされている。   FIG. 6 shows a regenerator 4E according to the fifth embodiment. The present embodiment basically has the same configuration and the same function and effect as the first and second embodiments. Hereinafter, the description will focus on the different parts. As shown in FIG. 6, the case 40 of the regenerator 4 </ b> E has a step-holding shape, and a large-diameter first tube 41 that forms a straight cylindrical shape that forms a large-diameter first storage chamber 41 a of the regenerator 4 </ b> E and And a small-diameter second cylinder 42 having a right cylindrical shape forming a small-diameter second storage chamber 42a. The first cylinder 41 has the same right cylindrical shape over the entire length of the first cylinder 41. The second cylinder 42 has the same right cylindrical shape over the entire length of the second cylinder 42. The boundary between the first cylinder 41 and the second cylinder 42 is a ring-shaped step 44.

図6に示すように、冷媒ガスの流路断面積が変化する部分には、つまり、段部44には、2つのディストリビュータ、つまり、第1ディストリビュータ部60と第2ディストリビュータ部61とが冷媒ガスの流れ方向において直列配置で並設されている。図6に示すように、第1ディストリビュータ部60は、大きい流路断面積の方に充填された金網4aに対面して宛われている。第1ディストリビュータ部60には複数の孔60pが貫通状態に形成されている。第2ディストリビュータ部61は、小さい流路断面積の方に充填された金網4bに対面して宛われている。第2ディストリビュータ部61には複数の孔61pが貫通状態に形成されている。なお、図6に示すように、孔60p,61pは大径の第1収容室41aと小径の第2収容室42aとを連通させる。   As shown in FIG. 6, two distributors, that is, a first distributor part 60 and a second distributor part 61, are provided in the part where the flow path cross-sectional area of the refrigerant gas changes, that is, the step part 44. Are arranged in series in the flow direction. As shown in FIG. 6, the 1st distributor part 60 is addressed and faced to the metal mesh 4a with which the larger flow-path cross-sectional area was filled. A plurality of holes 60p are formed in the first distributor portion 60 in a penetrating state. The second distributor 61 is directed to face the wire mesh 4b filled in the smaller flow path cross-sectional area. A plurality of holes 61p are formed in the second distributor portion 61 in a penetrating state. As shown in FIG. 6, the holes 60p and 61p allow the large-diameter first housing chamber 41a and the small-diameter second housing chamber 42a to communicate with each other.

図6に示すように、第1ディストリビュータ部60と第2ディストリビュータ部61との間には、円形状をなす空間68が設けられている。空間68は孔60p,61pに連通する。空間68は、蓄冷器4Eのうち流路断面積が急変する部分である段部44または段部44の近傍に配置されている。空間68は、冷媒ガスの流れのムラを均一化させるべく、冷媒ガスを混合させて均一性を向上させる混合室として機能できる。更に、空間68は、径方向の中央領域と外縁領域とで冷媒ガスの流速をできるだけ均一化させる機能も果たす。従って蓄冷器4Eにおける温度ムラの低減に有利となる。特に、蓄冷器4Eの低温端4Lにおける温度ムラの低減に有利となる。   As shown in FIG. 6, a circular space 68 is provided between the first distributor unit 60 and the second distributor unit 61. The space 68 communicates with the holes 60p and 61p. The space 68 is arranged in the vicinity of the stepped portion 44 or the stepped portion 44 that is a portion of the regenerator 4E where the flow path cross-sectional area changes suddenly. The space 68 can function as a mixing chamber that improves the uniformity by mixing the refrigerant gas in order to make the unevenness of the flow of the refrigerant gas uniform. Further, the space 68 also functions to make the flow rate of the refrigerant gas as uniform as possible in the central region and the outer edge region in the radial direction. Therefore, it is advantageous for reducing temperature unevenness in the regenerator 4E. In particular, it is advantageous for reducing temperature unevenness at the low temperature end 4L of the regenerator 4E.

図7は実施例6に係る蓄冷器4Fを示す。本実施例は前記した実施例1、2と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図7に示すように、蓄冷器4Fのケース440は、蓄冷器4Fの大径の第1収容室441aを形成する直円筒形状をなす大径の第1筒441と、小径の第2収容室442aを形成する直円筒形状をなす小径の第2筒442と、円錐形状の第3収容室443aを形成する円錐形状の第3筒443とを備えている。円錐形状の第3筒443は、直円筒形状をなす第1筒441と第2筒442とを繋いでいる。   FIG. 7 shows a regenerator 4F according to the sixth embodiment. The present embodiment basically has the same configuration and the same function and effect as the first and second embodiments. Hereinafter, the description will focus on the different parts. As shown in FIG. 7, the case 440 of the regenerator 4F includes a large-diameter first tube 441 that forms a straight cylindrical shape that forms a large-diameter first storage chamber 441a of the regenerator 4F, and a small-diameter second storage chamber. A small-diameter second cylinder 442 having a right cylindrical shape forming 442a and a conical third cylinder 443 forming a conical third housing chamber 443a are provided. The third cylinder 443 having a conical shape connects the first cylinder 441 and the second cylinder 442 having a right cylindrical shape.

蓄冷器4Fのうち流路断面積が変化する部位、つまり、第3筒443には、複数個の粒状部材700の集合体701が配置されている。隣設する粒状部材700間が通路704とされている。通路704は3次元的な網目開口形状となる。このような複数個の粒状部材700の集合体701はディストリビュータとしての役割を果たす。多数個の粒状部材700の集合体701が設けられているため、伝熱表面積が大きくなるので蓄冷材として機能をもつことによって、蓄冷器4Fの熱交換の効率がさらに良好となる。粒状部材700としては金属材料で形成することが好ましい。例えば銅、銅合金(例えばブロンズ)、鉛等の金属材料を基材とする細かい球にすると良い。   An assembly 701 of a plurality of granular members 700 is arranged in a portion of the regenerator 4F where the flow path cross-sectional area changes, that is, the third cylinder 443. A space between adjacent granular members 700 is a passage 704. The passage 704 has a three-dimensional mesh opening shape. The aggregate 701 of the plurality of granular members 700 serves as a distributor. Since the aggregate 701 of a large number of granular members 700 is provided, the heat transfer surface area is increased, so that the heat storage efficiency of the regenerator 4F is further improved by having a function as a cold storage material. The granular member 700 is preferably formed of a metal material. For example, a fine sphere based on a metal material such as copper, copper alloy (for example, bronze), or lead may be used.

図8は実施例7に係る蓄冷器4Mを示す。本実施例は前記した実施例6と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図8に示すように、多数個の粒状部材700の集合体701を焼結して形成された焼結部材750(多孔質部材)が設けられている。焼結部材750は複数の細孔754を有しており、蓄冷器4Mのうち流路断面積が変化する部位つまり第3筒443に設けられている。焼結部材750の細孔754は冷媒ガスが通過できるものである。焼結部材750は、ディストリビュータとしての役割を果たす。   FIG. 8 shows a regenerator 4M according to the seventh embodiment. The present embodiment basically has the same configuration and the same function and effect as the sixth embodiment. Hereinafter, the description will focus on the different parts. As shown in FIG. 8, a sintered member 750 (porous member) formed by sintering an aggregate 701 of a large number of granular members 700 is provided. The sintered member 750 has a plurality of pores 754, and is provided in a portion of the regenerator 4M where the flow path cross-sectional area changes, that is, the third cylinder 443. The pores 754 of the sintered member 750 allow the refrigerant gas to pass through. The sintered member 750 serves as a distributor.

図9は実施例8を示す。本実施例は前記した実施例1と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図9に示すように、蓄冷器4のケース40は段保有形状をなしており、大径の第1収容室41aを形成する大径の第1筒41と、小径の第2収容室42aを形成する小径の第2筒42とを備えている。金網4aは、大径の第1筒41の大径の第1収容室41a内に充填状態で配置されている。蓄冷材のエレメントである複数個の球4eは、小径の第2筒42の小径の第2収容室42a内に充填状態で配置されている。   FIG. 9 shows an eighth embodiment. The present embodiment basically has the same configuration and the same function and effect as the first embodiment. Hereinafter, the description will focus on the different parts. As shown in FIG. 9, the case 40 of the regenerator 4 has a stepped shape, and includes a large-diameter first tube 41 that forms a large-diameter first accommodating chamber 41 a and a small-diameter second accommodating chamber 42 a. A small-diameter second cylinder 42 to be formed. The wire mesh 4a is disposed in a filled state in the large-diameter first accommodating chamber 41a of the large-diameter first cylinder 41. The plurality of spheres 4e, which are elements of the cold storage material, are disposed in a filled state in the small-diameter second storage chamber 42a of the small-diameter second cylinder 42.

(その他)
図2に示す実施例2によれば、蓄冷器4Bのケース240の小径の第2筒242の第2収容室242a内には金網4bが充填されているが、金網4bに代えて球状の蓄冷材を用いてもよい。その他、本発明は上記し且つ図面に示した実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しないしない範囲内で適宜変更して実施できるものである。
(Other)
According to the second embodiment shown in FIG. 2, the metal mesh 4b is filled in the second storage chamber 242a of the small-diameter second cylinder 242 of the case 240 of the regenerator 4B, but a spherical regenerator is used instead of the metal mesh 4b. A material may be used. In addition, the present invention is not limited to the embodiments described above and shown in the drawings, and can be implemented with appropriate modifications without departing from the scope of the invention.

本発明は蓄冷器を備える蓄冷型冷凍機に利用することができる。   The present invention can be used for a regenerative refrigerator equipped with a regenerator.

実施例1に係り、2段形状の蓄冷器をスターリング冷凍機に適用した回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram according to the first embodiment in which a two-stage regenerator is applied to a Stirling refrigerator. 実施例2に係り、3段形状の蓄冷器をパルス管冷凍機に適用した回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram according to Example 2 in which a three-stage regenerator is applied to a pulse tube refrigerator. 実施例3に係り、多数の孔を設けたディストリビュータを2段形状の蓄冷器に配設した断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view according to a third embodiment in which a distributor having a large number of holes is arranged in a two-stage regenerator. 実施例4に係り、外周領域にスリット、中央領域に多数の孔を設けたディストリビュータを2段形状の蓄冷器に配設した断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of a distributor having a slit in the outer peripheral region and a plurality of holes in the central region arranged in a two-stage regenerator according to the fourth embodiment. 実施例4に係り、ディストリビュータの平面図である。FIG. 10 is a plan view of a distributor according to the fourth embodiment. 実施例5に係り、多数の孔を設けたディストリビュータを空間を形成するように2個組合わせて、2段形状の蓄冷器に配設した断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view according to the fifth embodiment, in which two distributors having a plurality of holes are combined in a two-stage shape regenerator so as to form a space. 実施例6に係り、多数の粒状部材の集合体で構成されたディストリビュータを2段形状の蓄冷器に設けた断面図である。It is sectional drawing which provided the distributor comprised by the aggregate | assembly of many granular members concerning Example 6 in the two-stage regenerator. 実施例7に係り、多数の粒状部材を焼結した焼結部材で構成されたディストリビュータを2段形状の蓄冷器に設けた断面図である。It is sectional drawing which provided the distributor comprised by the sintered member which concerns on Example 7 and which comprised many granular members in the two-stage shape regenerator. 実施例8に係り、2段形状の蓄冷器をスターリング冷凍機に適用した回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram according to Example 8 in which a two-stage regenerator is applied to a Stirling refrigerator. 従来技術に係り、低温側から高温側に向かうにつれて流路断面積が徐々に増加する円錐形状をなす蓄冷器をスターリング冷凍機に適用した回路図である。It is a circuit diagram which applied to the Stirling refrigerator the regenerator which makes | forms the cone shape which concerns on a prior art, and makes a flow-path cross-sectional area gradually increase as it goes to a high temperature side from a low temperature side. 従来技術に係り、直円筒形状をなす蓄冷器の構成図である。It is a block diagram of the regenerator which makes a right cylindrical shape in connection with a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

図中、4は蓄冷器、4a,4bは金網、40はケース、41は第1筒、41aは第1収容室、42は第2筒、42aは第2収容室、43は第3筒、43aは第3収容室、44は段部、700は粒状部材、701は集合体、750は焼結部材を示す。   In the figure, 4 is a regenerator, 4a and 4b are wire meshes, 40 is a case, 41 is a first cylinder, 41a is a first storage chamber, 42 is a second cylinder, 42a is a second storage chamber, 43 is a third cylinder, 43a is a 3rd storage chamber, 44 is a step part, 700 is a granular member, 701 is an aggregate | assembly, 750 shows a sintered member.

Claims (10)

高温の冷媒ガスが通過する高温側と低温の冷媒ガスが通過する低温側と前記高温側及び前記低温側に連通すると共に蓄冷材を収容する収容室を有するケースと、前記ケースの前記収容室内に収容された蓄冷材とを備え、蓄冷型冷凍機に用いられる蓄冷器において、
前記ケースは、前記高温側と前記低温側との間に少なくとも1段の段部を有する段保有形状に形成されており、相対的に温度の低い側の流路断面積は、相対的に温度の高い側の流路断面積よりも小さく設定されていることを特徴とする蓄冷型冷凍機に用いられる蓄冷器。
A high-temperature side through which a high-temperature refrigerant gas passes, a low-temperature side through which a low-temperature refrigerant gas passes through, a case having a storage chamber that communicates with the high-temperature side and the low-temperature side and that stores a regenerator, and the storage chamber of the case In a regenerator used for a regenerative refrigerator, comprising a regenerative material housed therein,
The case is formed in a step-holding shape having at least one step portion between the high temperature side and the low temperature side, and the flow path cross-sectional area on the relatively low temperature side is relatively high in temperature. A regenerator for use in a regenerator type freezer characterized in that it is set smaller than the cross-sectional area of the flow path on the higher side.
請求項1において、前記蓄冷材は金網を基材とすることを特徴とする蓄冷器。   The regenerator according to claim 1, wherein the regenerator material uses a wire mesh as a base material. 請求項1又は請求項2において、前記ケースの収容室のうち流路断面積が大きい側に配置される金網のメッシュ数は、前記ケースの収容室のうち流路断面積が小さい側に配置される金網のメッシュ数よりも小さく設定されていることを特徴とする蓄冷器。   In Claim 1 or Claim 2, the number of meshes of the wire mesh disposed on the side having the larger flow path cross-sectional area in the housing chamber of the case is disposed on the side having the smaller flow path cross-sectional area in the housing chamber of the case. The regenerator is characterized by being set smaller than the number of meshes of the wire mesh. 請求項1〜請求項3のうちのいずれか一項において、前記ケースのうち前記段部に対面する領域または当該領域近傍にディストリビュータが設けられていることを特徴とする蓄冷器。   The regenerator according to any one of claims 1 to 3, wherein a distributor is provided in a region facing the stepped portion in the case or in the vicinity of the region. 請求項4において、前記ディストリビュータは冷媒ガスを案内する複数の孔を有することを特徴とする蓄冷器。   5. The regenerator according to claim 4, wherein the distributor has a plurality of holes for guiding the refrigerant gas. 請求項4または請求項5において、前記ディストリビュータは、冷媒ガスを案内するように外周側に開口する複数のスリットを有していることを特徴とする蓄冷器。   6. The regenerator according to claim 4 or 5, wherein the distributor has a plurality of slits opened to the outer peripheral side so as to guide the refrigerant gas. 請求項4において、前記ディストリビュータは、前記蓄冷器の前記高温側と前記低温側とを繋ぐ方向において並設された第1ディストリビュータ部と第2ディストリビュータ部とを備えており、前記第1ディストリビュータ部と前記第2ディストリビュータ部との間に、冷媒ガスが流入できる空間が形成されていることを特徴とする蓄冷器。   The distributor according to claim 4, comprising a first distributor part and a second distributor part arranged in parallel in a direction connecting the high temperature side and the low temperature side of the regenerator, A regenerator having a space through which refrigerant gas can flow is formed between the second distributor and the second distributor. 請求項4〜請求項7のうちのいずれか一項において、前記ディストリビュータは、複数個の粒状部材の集合体で構成されていることを特徴とする蓄冷器。   The regenerator according to any one of claims 4 to 7, wherein the distributor is configured by an aggregate of a plurality of granular members. 請求項1〜請求項8のうちのいずれか一項において、前記ディストリビュータは、複数の細孔を有する多孔質部材で形成されていることを特徴とする蓄冷器。   The regenerator according to any one of claims 1 to 8, wherein the distributor is formed of a porous member having a plurality of pores. 極低温を生成する冷凍系を具備する蓄冷型冷凍機において、前記冷凍系は蓄冷器を有しており、前記蓄冷器は、高温の冷媒ガスが通過する高温側と低温の冷媒ガスが通過する低温側と前記高温側及び前記低温側に連通すると共に蓄冷材を収容する収容室を有するケースと、前記ケースの前記収容室内に収容された蓄冷材とを備えており、
前記ケースは、前記高温側と前記低温側との間に少なくとも1段の段部を有する段保有形状に形成されており、相対的に温度の低い側の流路断面積は、相対的に温度の高い側の流路断面積より小さく設定されていることを特徴とする蓄冷型冷凍機。
In a regenerative refrigerator having a refrigeration system that generates a cryogenic temperature, the refrigeration system has a regenerator, and the regenerator passes a high temperature side through which a high-temperature refrigerant gas passes and a low-temperature refrigerant gas through. A case having a storage room for accommodating a cold storage material and communicating with the low temperature side and the high temperature side and the low temperature side; and a cold storage material accommodated in the accommodation chamber of the case,
The case is formed in a step-holding shape having at least one step portion between the high temperature side and the low temperature side, and the flow path cross-sectional area on the relatively low temperature side is relatively high in temperature. A regenerative refrigerator that is set smaller than the cross-sectional area of the flow path on the higher side.
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