JP2019194505A - Regenerator and cryogenic refrigerator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蓄冷器およびそれを有する極低温冷凍機に関する。 The present invention relates to a regenerator and a cryogenic refrigerator having the regenerator.
パルス管冷凍機やスターリング冷凍機、ギフォード・マクマホン(Gifford-McMahon;GM)冷凍機などの極低温冷凍機は一般に、蓄冷材と蓄冷材を収容する容器とを有する蓄冷器を備える。 Cryogenic refrigerators such as pulse tube refrigerators, Stirling refrigerators, and Gifford-McMahon (GM) refrigerators generally include a regenerator having a regenerator material and a container for storing the regenerator material.
種々の要因、例えば、冷媒ガスの封入圧力による容器の膨張変形、冷却による蓄冷材の熱収縮、製造上の公差などにより、蓄冷材と容器との間に隙間が生じうる。こうした隙間が蓄冷器に生じると、そこを冷媒ガスが通り抜け、蓄冷材を通る冷媒ガスが減ることになる。蓄冷材と冷媒ガスの熱交換の効率が低下し、その結果、極低温冷凍機の冷凍性能が低下する。 A gap may be generated between the cool storage material and the container due to various factors, for example, expansion and deformation of the container due to the refrigerant gas filling pressure, thermal contraction of the cool storage material due to cooling, manufacturing tolerances, and the like. When such a gap occurs in the regenerator, the refrigerant gas passes therethrough and the refrigerant gas passing through the regenerator material decreases. The efficiency of heat exchange between the regenerator material and the refrigerant gas decreases, and as a result, the refrigeration performance of the cryogenic refrigerator decreases.
蓄冷材と容器との寸法差(いわゆる嵌め合い)を小さくすれば、上述の隙間を低減し、または無くすことができるかもしれない。しかし、製造工程における容器への蓄冷材の充填作業は困難となりうる。あるいは、肉厚の大きい容器を使用すれば、冷媒ガスの封入圧力による膨張変形は小さくなり、容器の膨張により生じる隙間は低減される。しかし、極低温冷凍機の運転中、蓄冷器の一端は高温側にあり他端は低温側にあるから、容器壁は伝熱経路となる。容器壁の肉厚が大きくなれば、高温側から低温側へと侵入する熱量も増え、極低温冷凍機の冷凍性能に影響が生じうる。 If the dimensional difference (so-called fit) between the cold storage material and the container is reduced, the above-described gap may be reduced or eliminated. However, the operation of filling the container with the cold storage material in the manufacturing process can be difficult. Alternatively, if a container having a large thickness is used, expansion deformation due to the refrigerant gas filling pressure is reduced, and a gap generated by the expansion of the container is reduced. However, during operation of the cryogenic refrigerator, one end of the regenerator is on the high temperature side and the other end is on the low temperature side, so the container wall becomes a heat transfer path. As the wall thickness of the container increases, the amount of heat that enters from the high temperature side to the low temperature side also increases, which may affect the refrigeration performance of the cryogenic refrigerator.
本発明のある態様の例示的な目的のひとつは、蓄冷材と容器との間の隙間に起因する極低温冷凍機の冷凍性能の低下を抑制することにある。 One of the exemplary purposes of an aspect of the present invention is to suppress a decrease in the refrigerating performance of the cryogenic refrigerator caused by a gap between the cold storage material and the container.
本発明のある態様によると、極低温冷凍機の蓄冷器は、蓄冷材と、前記蓄冷材が充填され、軸方向に延在する蓄冷材容器と、を備える蓄冷管と、前記蓄冷材と前記蓄冷材容器との間の径方向隙間を低減するように前記蓄冷管を径方向外側から締め付ける蓄冷管締付構造と、を備える。 According to an aspect of the present invention, the regenerator of the cryogenic refrigerator includes a regenerator material, a regenerator tube that is filled with the regenerator material and extends in the axial direction, the regenerator material, and the regenerator material. A cold storage tube tightening structure for tightening the cold storage tube from the outside in the radial direction so as to reduce a radial clearance between the cold storage material container and the cold storage material container.
本発明のある態様によると、上記の蓄冷器を備える極低温冷凍機が提供される。 According to an aspect of the present invention, a cryogenic refrigerator including the above-described regenerator is provided.
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。 Note that any combination of the above-described constituent elements and the constituent elements and expressions of the present invention replaced with each other among methods, apparatuses, systems, and the like are also effective as an aspect of the present invention.
本発明によれば、蓄冷材と容器との間の隙間に起因する極低温冷凍機の冷凍性能の低下を抑制することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the fall of the refrigerating performance of a cryogenic refrigerator resulting from the clearance gap between a cool storage material and a container can be suppressed.
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。説明および図面において同一または同等の構成要素、部材、処理には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。図示される各部の縮尺や形状は、説明を容易にするために便宜的に設定されており、特に言及がない限り限定的に解釈されるものではない。実施の形態は例示であり、本発明の範囲を何ら限定するものではない。実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description and drawings, the same or equivalent components, members, and processes are denoted by the same reference numerals, and redundant descriptions are omitted as appropriate. The scales and shapes of the respective parts shown in the drawings are set for convenience in order to facilitate explanation, and are not limitedly interpreted unless otherwise specified. The embodiments are illustrative and do not limit the scope of the present invention. All features and combinations thereof described in the embodiments are not necessarily essential to the invention.
図1は、ある実施形態に係る極低温冷凍機10を概略的に示す。極低温冷凍機10は、スターリング型パルス管冷凍機として構成され、圧力振動源12と、接続管14と、コールドヘッドとも称される膨張機16とを備える。膨張機16は、蓄冷器18と、冷却ステージ20と、パルス管22と、位相制御部24とを備える。膨張機16は、蓄冷器18とパルス管22が同軸かつ直列に互いに接続された、いわゆるインライン型または直線型の構成を有する。理解のために、膨張機16(すなわち蓄冷器18およびパルス管22)の軸方向、径方向、周方向をそれぞれ、矢印A、矢印B、矢印Cにより図示している。
FIG. 1 schematically illustrates a
図においては簡単のために、極低温冷凍機10は、単段のパルス管冷凍機として示されているが、ある実施形態においては、極低温冷凍機10は、二段パルス管冷凍機として構成することも可能である。
For simplicity, the
極低温冷凍機10の冷媒ガス(作動ガスとも呼ばれる)は、典型的にヘリウムガスが使用される。ただし、これに限られず、適切な他のガスを冷媒ガスとして用いることも可能である。冷媒ガスは、極低温冷凍機10内に充填され封入されている。
As the refrigerant gas (also called working gas) of the
極低温冷凍機10は、圧力振動源12の動作によってパルス管22内に冷媒ガスの圧力振動が誘起され、位相制御部24の作用により圧力振動と同期して適切な位相遅れをもって、パルス管22内で冷媒ガスの変位振動すなわちガスピストンの往復動が生じるように、設計されている。ある圧力を保持しながらパルス管22内を上下に周期的に往復する冷媒ガスの動きは、しばしば「ガスピストン」と称され、パルス管冷凍機の挙動を説明するためによく用いられる。ガスピストンがパルス管22の高温端またはその近傍にあるときパルス管22の低温端で冷媒ガスが膨張し、寒冷が発生する。
In the
このような冷凍サイクル(例えば、具体的には、逆スターリングサイクル)を繰り返すことにより、極低温冷凍機10は、冷却ステージ20を所望の極低温に冷却することができる。したがって、極低温冷凍機10は、冷却ステージ20に設置され、または適宜の伝熱部材を介して冷却ステージ20に熱的に結合された被冷却物を極低温に冷却することができる。
By repeating such a refrigeration cycle (for example, specifically, a reverse Stirling cycle), the
一例として、被冷却物は、赤外線、サブミリ波、X線、またはその他の電磁波を検出する検出素子であってもよい。こうした検出素子は、天文観測に使用される観測装置の構成要素であってもよい。このような電磁波検出素子を有する観測装置とともに、極低温冷凍機10は、例えば人工衛星などの宇宙機に搭載可能とされていてもよい。あるいは、極低温冷凍機10は、そうした観測装置を備える地上設備に搭載されてもよい。あるいは、極低温冷凍機10は、極低温環境が望まれる例えば超伝導装置またはその他の装置とともに宇宙機または地上設備に搭載されてもよい。
As an example, the object to be cooled may be a detection element that detects infrared rays, submillimeter waves, X-rays, or other electromagnetic waves. Such a detection element may be a component of an observation device used for astronomical observation. Along with the observation apparatus having such an electromagnetic wave detection element, the
圧力振動源12は、対向して同軸に配置された2つのシリンダ12aを有する、いわゆる対向二気筒のリニア圧縮機として構成されている。各シリンダ12aには、ピストン12bと、ピストン12bを軸方向に振動させるリニアアクチュエータ12cが収容されている。ピストン12bの振動方向は膨張機16の軸方向とは異なる。ピストン12bは、フレクシャベアリング12dとも呼ばれる板バネまたは弾性支持部材を介して、径方向および周方向の変位は規制されつつ軸方向には変位できるようにシリンダ12aに弾性的に支持されている。またシリンダ12aは、リニアアクチュエータ12cを固定的に支持する。シリンダ12aとピストン12bとの間に圧縮室12eが形成される。接続管14の一端が圧縮室12eに接続されている。
The
リニアアクチュエータ12cの駆動により、ピストン12bが軸方向に振動される。それにより圧縮室12eの容積が振動的に増減し、圧縮室12e内の冷媒ガスの圧力振動が生成される。一例として、圧力振動の平均圧力は例えばメガパスカルのオーダ、例えば約1〜3MPaの範囲にあり、圧力振幅は例えば約0.5〜1MPa以内の範囲にあり、周波数は例えば約50〜60Hzの範囲にあってもよい。
The
接続管14は、圧力振動源12を膨張機16に流体的に接続する。すなわち、接続管14は、圧力振動源12と膨張機16との間で相互に双方向に冷媒ガスを流すことができるように圧力振動源12と膨張機16とを接続する。よって、圧力振動源12により生成される冷媒ガスの圧力振動は、接続管14を介して膨張機16に伝達され、それにより膨張機16内に圧力振動を誘起することができる。なお、接続管14は、フレキシブル管であってもよいし、剛性管であってもよい。
The connecting
蓄冷器18は、軸方向Aに延在する蓄冷管26と、蓄冷管締付構造28とを備える。蓄冷管26は、蓄冷材30と、蓄冷材30が充填され、軸方向Aに延在する蓄冷材容器32と、を備える。詳細は後述するが、蓄冷管締付構造28は、蓄冷材30と蓄冷材容器32との間の径方向Bの隙間を低減するように蓄冷管26を径方向外側から締め付けるように構成されている。
The
蓄冷材30は、一例として、複数のメッシュ(例えば、銅などの高熱伝導金属材料、またはそのほかの金属製のメッシュ)または網状部材の積層物である。あるいは、蓄冷材30は、焼結体または多孔質体であってもよい。蓄冷材30は、粒状の蓄冷材であってもよい。一例として、蓄冷材容器32は、軸方向Aに延在する円筒状の形状を有する。あるいは、蓄冷材容器32は、ドーナツ状またはそのほか筒状の形状を有してもよい。蓄冷材容器32は、例えばステンレス項またはそのほか適切な金属材料で形成されていてもよい。
The
蓄冷器18は、蓄冷器高温端18aと、蓄冷器低温端18bとを有する。蓄冷管26および蓄冷材容器32は、蓄冷器高温端18aから蓄冷器低温端18bへと軸方向Aに延びている。蓄冷器高温端18aは、接続管14の他端に接続され、接続管14を介して圧力振動源12の圧縮室12eに接続されている。蓄冷器高温端18aには、アフタークーラとも呼ばれる熱交換器またはその他の放熱部材が設けられていてもよい。
The
パルス管22は、例えば円筒または他の適切な形状を有する管状の部材であり、冷媒ガスを収容できる内部空間を有する。蓄冷器18と位相制御部24はパルス管22を介して流体的に接続されている。なお、図示される極低温冷凍機10においては、蓄冷器18およびパルス管22を迂回する冷媒ガスの流路は設けられていない。よって、圧力振動源12と位相制御部24との間のガス流通はすべて、蓄冷器18およびパルス管22を経由する。
The
パルス管22は、パルス管高温端22aと、パルス管低温端22bとを有する。パルス管低温端22bは、蓄冷器低温端18bに接続されている。パルス管低温端22bと蓄冷器低温端18bは相互に連通しており、それにより、パルス管22と蓄冷器18は流体的に接続されている。また、パルス管低温端22bは、蓄冷器低温端18bと構造的に固く結合されている。
The
パルス管低温端22bと蓄冷器低温端18bの結合部には、この結合部を包囲するようにして、冷却ステージ20が設置されている。冷却ステージ20は、例えば銅などの高熱伝導金属材料で形成されている。冷却ステージ20は、パルス管低温端22bおよび蓄冷器低温端18bに熱的に結合されている。上述のように、冷却ステージ20には、極低温冷凍機10により冷却すべき所望の被冷却物を設置することができる。
A cooling
パルス管高温端22aには、位相制御部24が設けられている。位相制御部24は、パルス管高温端22aに接続されたイナータンス管34と、イナータンス管34を介してパルス管高温端22aに流体的に接続されたバッファタンク36とを有する。イナータンス管34は、フレキシブル管であってもよいし、剛性管であってもよい。イナータンス管34は、例えば蓄冷器18及び/またはパルス管22の軸長に比べて顕著に長い(例えば少なくとも約1m、または数mに及びうる)ので、コイル状、蛇行状またはその他の湾曲形状に成形されていてもよい。
A
図2は、図1に示される極低温冷凍機10の膨張機16のD−D断面を示す概略図である。図2には、蓄冷管26と蓄冷管締付構造28が示されている。蓄冷管26は、上述のように、蓄冷材30と蓄冷材容器32を備える。
FIG. 2 is a schematic view showing a DD cross section of the
図1および図2に示されるように、蓄冷管締付構造28は、蓄冷材容器32の外面に沿って周方向Cに延在するリング状のクランプ部材38を備える。クランプ部材38は、C字状のリング部材38aと、リング部材38aの両端を締結する例えばボルトなどの締結部材38bと、を備える。
As shown in FIGS. 1 and 2, the regenerator
締結部材38bを締めることにより、リング部材38aの両端が互いに近づき、その結果、クランプ部材38の径が小さくなる。こうして、クランプ部材38は、蓄冷管26を径方向外側から締め付け、蓄冷材30と蓄冷材容器32との間の径方向隙間を低減することができる。反対に、締結部材38bを緩めることにより、クランプ部材38の径が広がり、クランプ部材38を蓄冷管26から取り外すことができる。
By tightening the
一例として、クランプ部材38は、軸方向Aにおいて蓄冷器高温端18aと蓄冷器低温端18bとの中間の位置で蓄冷管26に取り付けられている。クランプ部材38は1つだけ設けられているが、これに限られない。複数のクランプ部材38がそれぞれ軸方向Aに異なる位置で蓄冷管26に取り付けられてもよい。
As an example, the
図3は、比較例に係る極低温冷凍機の蓄冷器40を示す概略図である。蓄冷器40は、蓄冷材40aと容器40bを有する。上述の実施形態とは異なり、蓄冷器40は、蓄冷管締付構造を有しない。そのため、蓄冷材40aと容器40bとの間には、径方向Bの隙間42が存在しうる。隙間42が生じる原因は種々あるが、一例としては、冷媒ガスの封入圧力による容器40bの膨張変形による(図3に破線で示す)。典型的に、冷媒ガスの封入圧力は周囲環境圧力(例えば大気圧)よりも十分に高いので、その圧力差により容器40bは径方向Bに外側に膨らみうる。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a
また、製造工程において容器40bに蓄冷材40aを容易に挿入または充填するために、蓄冷材40aと容器40bとの間の嵌め合いが適切に設計され、容器40bの内径よりも蓄冷材40aの外径は僅かに小さい。これも隙間42の原因となりうる。
Further, in order to easily insert or fill the
さらに、冷却による蓄冷材40aの熱収縮も隙間42をもたらす原因となりうる。極低温冷凍機10の周囲環境温度(例えば室温)から冷却温度(例えば、極低温冷凍機10の運転中における容器40bの外面の温度)への冷却により、蓄冷材40aと容器40bはともに熱収縮しうる。蓄冷材40aの熱収縮率が容器40bの熱収縮率より大きければ、隙間42は冷却に伴って広がる。
Furthermore, thermal contraction of the
蓄冷器40において蓄冷材40aと容器40bの間に隙間42が存在すると、矢印44で示すように、蓄冷器40の内部で隙間42を通り蓄冷材40aを迂回するバイパス流れが生じやすくなる。蓄冷材40aはある程度の流路抵抗を有するのに対し、隙間42は何も無い空間であるため蓄冷材40aに比べて流路抵抗が顕著に小さい。隙間42の大きさがかなり小さかったとしても、場合によっては、蓄冷器40を流れる冷媒ガスの大半が隙間42を通り抜け、蓄冷材40aを通る冷媒ガスが大きく減るかもしれない。蓄冷材40aと冷媒ガスの熱交換の効率が低下し、その結果、極低温冷凍機の冷凍性能も低下する。とくに、スターリング型パルス管冷凍機では、冷媒ガスの流速が比較的大きいので、こうしたバイパス流れが起こりやすく、冷凍性能への影響が生じやすい。
When the
ところが、本実施形態に係る極低温冷凍機10によれば、蓄冷管締付構造28、具体的にはクランプ部材38が設けられているので、蓄冷管26を径方向外側から締め付け、蓄冷材30と蓄冷材容器32との間の径方向隙間を低減し、好ましくは隙間を無くすことができる。したがって、蓄冷器18において冷媒ガスと蓄冷材30との熱交換は良好に行われ、極低温冷凍機10の冷凍性能の低下は抑制される。
However, according to the
また、蓄冷管締付構造28は蓄冷材容器32に蓄冷材30を収めた状態で蓄冷管26を締め付けて蓄冷材容器32と蓄冷材30との間の隙間を最小化することができるので、蓄冷材容器32と蓄冷材30との間に適切な嵌め合いを設計することが許容される。よって、極低温冷凍機10の製造が容易になる。
In addition, since the cold storage
さらに、蓄冷管26を締め付けて蓄冷材容器32と蓄冷材30との間の隙間を最小化することができるので、蓄冷材容器32の肉厚(すなわち径方向寸法)を薄くすることができる。それにより、蓄冷材容器32を通じた熱伝導を低減することができる。すなわち、蓄冷器高温端18aから蓄冷材容器32を通じて蓄冷器低温端18bへと極低温冷凍機10の運転中に侵入する熱量を低減することができる。これも、極低温冷凍機10の冷凍性能の低下抑制に役立つ。
Furthermore, since the gap between the cool
蓄冷管締付構造28は、上述の例に限られず、様々な構造をとりうる。いくつかの例を以下に説明する。
The regenerative
図4は、ある実施形態に係る極低温冷凍機10に適用されうる蓄冷管締付構造28の他の例を示す概略図である。蓄冷管締付構造28は、蓄冷材容器32の外面に巻き付けられたワイヤ部材46と、ワイヤ部材46を蓄冷材容器32に取り付けるための第1取付具48aおよび第2取付具48bと、を備える。
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating another example of the regenerator
ワイヤ部材46は、その一端が第1取付具48aに取り付けられ、他端が第2取付具48bに取り付けられて、第1取付具48aから第2取付具48bへと延びている。図4においては、蓄冷管締付構造28は2本のワイヤ部材46をもつが、ワイヤ部材46の本数はこれに限られず任意である。ワイヤ部材46、第1取付具48a、および第2取付具48bは、金属など任意の適切な材料で形成されている。
The
第1取付具48aは、その中心開口に蓄冷材容器32が挿通されるよう円環形状を有する。第1取付具48aには複数本のワイヤ部材46が等角度間隔に取り付けられている。同様に、第2取付具48bは、その中心開口に蓄冷材容器32が挿通されるよう円環形状を有し、第2取付具48bには複数本のワイヤ部材46が等角度間隔に取り付けられている。
The
第1取付具48aは、軸方向Aの第1位置(例えば蓄冷器低温端18bまたはその近傍)で例えばボルトなどの締結部材を用いて蓄冷材容器32に固定されている。第2取付具48bは、軸方向Aの第2位置(例えば蓄冷器高温端18aまたはその近傍)で周方向Cに回転可能に蓄冷材容器32に取り付けられている。例えば、蓄冷材容器32の外面には、ねじ面が形成され、このねじ面にて第2取付具48bは蓄冷材容器32に対し回転可能であってもよい。こうして、ワイヤ部材46の回転締め付け機構が構成されている。
The
このようにして、ワイヤ部材46は、第2取付具48bの回転により蓄冷材容器32に巻き付けられるように蓄冷材容器32の外面に沿って第1取付具48aから第2取付具48bへと配設されている。ワイヤ部材46は、蓄冷材容器32に螺旋状に巻き付けられている。第2取付具48bの回転操作がなされると、ワイヤ部材46が引っ張られ(または緩み)、ワイヤ部材46から蓄冷材容器32に作用する締め付け力が変わる。
In this way, the
この場合にも、蓄冷管締付構造28は、蓄冷管26を径方向外側から締め付け、蓄冷材30と蓄冷材容器32との間の径方向隙間を低減し、好ましくは隙間を無くすことができる。したがって、冷媒ガスと蓄冷材30との熱交換は良好に行われ、極低温冷凍機の冷凍性能の低下は抑制される。蓄冷材容器32と蓄冷材30との間に適切な嵌め合いを設計することができる。蓄冷材容器32の肉厚(すなわち径方向寸法)を薄くすることができる。
Also in this case, the regenerator
図5は、ある実施形態に係る極低温冷凍機10に適用されうる蓄冷管締付構造28の他の例を示す概略図である。蓄冷管締付構造28は、蓄冷材容器32の外面に沿って周方向Cに延在する締付リング50を備える。締付リング50は、蓄冷材容器32の外面に固定され、蓄冷材容器32に熱的に結合されている。上述の実施形態におけるクランプ部材38のリング部材38aは、切り欠きを有するC字状の形状を有するが、図5に示される締付リング50は全周にわたり連続するO字状の形状を有する。
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating another example of the regenerator
蓄冷材容器32は、第1材料、例えば第1金属材料で形成され、締付リング50は、第1材料と異なる第2材料で形成されている。第1材料は、例えばステンレス鋼であってもよい。第2材料は、第2金属材料、樹脂材料またはその他の材料であってもよい。第2材料は、例えば、銅、またはベークライト(登録商標)などのフェノール樹脂であってもよい。
The cool
ただし、第2材料は、冷却による熱収縮率が第1材料に比べて大きい材料である。より具体的には、第2材料の熱収縮率(%)は、第1基準温度から第2基準温度へと冷却されるとき、第1材料の熱収縮率(%)よりも大きい。第1基準温度は、例えば室温またはそのほか任意の温度であってもよい。第2基準温度は、第1基準温度より低い温度であり、例えば、締付リング50が設置される蓄冷材容器32上の軸方向位置での冷却温度であってもよい。
However, the second material is a material that has a higher thermal shrinkage rate than the first material. More specifically, the thermal contraction rate (%) of the second material is larger than the thermal contraction rate (%) of the first material when cooled from the first reference temperature to the second reference temperature. The first reference temperature may be, for example, room temperature or any other temperature. The second reference temperature is a temperature lower than the first reference temperature, and may be, for example, a cooling temperature at an axial position on the cool
一例として、締付リング50は、軸方向Aにおいて蓄冷器高温端18aと蓄冷器低温端18bとの中間の位置で蓄冷管26に取り付けられている。締付リング50は1つだけ設けられているが、これに限られない。複数の締付リング50が軸方向Aに異なる位置で蓄冷管26に取り付けられてもよい。
As an example, the tightening
このようにすれば、極低温冷凍機の運転により蓄冷材容器32が冷却されるにつれて、蓄冷材容器32に比べて締付リング50の径が小さくなり、締付リング50は、蓄冷管26を締め付けることができる。逆に、蓄冷材容器32が昇温されれば、締付リング50の径は広がり、締め付けは解放される。
In this way, as the
この場合にも、蓄冷管締付構造28は、蓄冷管26を径方向外側から締め付け、蓄冷材30と蓄冷材容器32との間の径方向隙間を低減し、好ましくは隙間を無くすことができる。したがって、冷媒ガスと蓄冷材30との熱交換は良好に行われ、極低温冷凍機の冷凍性能の低下は抑制される。蓄冷材容器32と蓄冷材30との間に適切な嵌め合いを設計することができる。蓄冷材容器32の肉厚(すなわち径方向寸法)を薄くすることができる。
Also in this case, the regenerator
また、締付リング50を有する蓄冷管締付構造28は、リジッドな構造であるので、信頼性が高い。
Further, the regenerative
以上、本発明を実施例にもとづいて説明した。本発明は上記実施形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。ある実施の形態に関連して説明した種々の特徴は、他の実施の形態にも適用可能である。組合せによって生じる新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態それぞれの効果をあわせもつ。 In the above, this invention was demonstrated based on the Example. It will be understood by those skilled in the art that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various design changes are possible, various modifications are possible, and such modifications are within the scope of the present invention. By the way. Various features described in connection with one embodiment are also applicable to other embodiments. New embodiments resulting from the combination have the effects of the combined embodiments.
上述の実施形態においては、蓄冷器18は例えば円柱のような中実形状を有するが、これに限られず、図6に示されるように、蓄冷器18は、ドーナツ形状のような中空形状を有してもよい。蓄冷管26は、蓄冷材30と、蓄冷材30が充填され、軸方向に延在する蓄冷材容器32と、を備えてもよい。蓄冷管26は、中空形状を有する。蓄冷管締付構造28は、蓄冷材30と蓄冷材容器32との間の径方向隙間を低減するように蓄冷管26を径方向外側から締め付けるように構成されていてもよい。こうした中空形状の蓄冷器18は、例えばスターリング冷凍機に適用される場合がある。
In the above-described embodiment, the
また、ある一つの蓄冷器18に複数種類の蓄冷管締付構造28が併用されてもよい。ある実施形態においては、蓄冷管締付構造28は、クランプ部材38、ワイヤ部材46、および締付リング50のうち少なくとも2つを備えてもよい。
A plurality of types of regenerator
蓄冷管締付構造28およびこれを有する蓄冷器18は、スターリング型パルス管冷凍機だけでなく、GM型パルス管冷凍機などそのほかのパルス管冷凍機、またはスターリング冷凍機などそのほかの極低温冷凍機にも適用することができる。
The regenerator
10 極低温冷凍機、 18 蓄冷器、 26 蓄冷管、 28 蓄冷管締付構造、 30 蓄冷材、 32 蓄冷材容器、 38 クランプ部材、 46 ワイヤ部材、 50 締付リング、 A 軸方向、 B 径方向、 C 周方向。 10 cryogenic refrigerator, 18 regenerator, 26 regenerator tube, 28 regenerator tube tightening structure, 30 regenerator material, 32 regenerator material container, 38 clamp member, 46 wire member, 50 tightening ring, A axial direction, B radial direction , C Circumferential direction.
Claims (5)
蓄冷材と、前記蓄冷材が充填され、軸方向に延在する蓄冷材容器と、を備える蓄冷管と、
前記蓄冷材と前記蓄冷材容器との間の径方向隙間を低減するように前記蓄冷管を径方向外側から締め付ける蓄冷管締付構造と、を備えることを特徴とする蓄冷器。 A regenerator for a cryogenic refrigerator,
A regenerator tube comprising a regenerator material, and a regenerator container filled with the regenerator material and extending in the axial direction;
A regenerator having a regenerator tube tightening structure for tightening the regenerator tube from the radially outer side so as to reduce a radial gap between the regenerator material and the regenerator material container.
前記蓄冷管締付構造は、前記蓄冷材容器の外面に沿って周方向に延在し、第2材料で形成された締付リングを備え、前記第2材料は、冷却による熱収縮率が前記第1材料に比べて大きいことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の蓄冷器。 The cold storage material container is formed of a first material,
The cold storage tube tightening structure includes a tightening ring that extends in the circumferential direction along the outer surface of the cold storage material container and is formed of a second material, and the second material has a heat shrinkage rate due to cooling of the second material. The regenerator according to any one of claims 1 to 3, wherein the regenerator is larger than the first material.
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