JP2550242Y2

JP2550242Y2 - リジェネレータ

Info

Publication number: JP2550242Y2
Application number: JP17066288U
Authority: JP
Inventors: 英文斎藤
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1988-12-30
Filing date: 1988-12-30
Publication date: 1997-10-08
Anticipated expiration: 2003-12-30
Also published as: JPH0293663U

Description

【考案の詳細な説明】［産業上の利用分野］本考案は、冷凍機の構成要素であるリジェネレータに
関するものである。

［従来の技術］リジェネレータ（蓄冷器）は、GMサイクル、スターリ
ングサイクル、ソルベーサイクル等の各種冷凍機に欠か
せない構成要素である。その役割は、ディスプレーサの
作動によって断熱膨脹した低温ガスが膨脹室から送り出
される際にそのガスの冷気を蓄冷し、これを利用して、
次に膨脹室に送り込まれるガスに対する予冷を行うこと
にある。

しかして、第11図に示すように、従来のリジェネレー
タ101はFRP（強化プラスチック）等の外筒111内にディ
スク状のメッシュ112を厚み方向に多数積層して軸方向
の流路Ｃを形成し、その流路Ｃに作動ガスを通してメッ
シュ112との熱交換を行わせるようにしている。各メッ
シュ112は、熱伝導率の大きい純銅を細線状に延ばして
編んだものを円形に打ち抜いて使用している。

また、近時の冷凍機にあっては、リジェネレータ101
を第12図に示すようにディスプレーサ103の内部に収容
することもある。このタイプのものは、全体を小型簡素
化することができる上に、軸方向の熱侵入量を小さくす
ることができ、ガスバランスも良好となることから、セ
ンサや高温超伝導の素子等への適用が有望視されてい
る。

［考案が解決しようとする課題］ところで、これらの素子への適用は、例えば70Kに冷
却する必要がある場合であっても通常数十〜数百mW程度
の小さな冷凍能力があれば十分であるので、冷凍機は、
膨脹シリンダ102を必要最小限度の径（通常10mm以下）
に止どめておくことが小型化のために望ましい。

しかし、リジェネレータをディスプレーサ収容形にす
る場合、第12図に示したように、膨脹シリンダ102内に
中空体状のディスプレーサ103を入れ、更にそのディス
プレーサ103内にはリジェネレータ101を挿入しておかな
ければならない。このため、リジェネレータ101の製作
にあたって外径5mm程度の外筒111内に直径3mm前後のメ
ッシュ112を積層していく作業が必要になり、寸法精度
を正確に出し難くなって、性能の良いものを作ることが
困難となる問題があった。しかも、メッシュ112にFRPの
外筒111を嵌め込むようにすると、その分厚みが増すた
め、流路断面積が狭められる不都合を来たしていた。

本考案は、このような課題に着目してなされたもので
あって、製作容易にして精度良好な小型リジェネレータ
を実現し、これによって冷凍機の小型化を促進すること
を目的としている。

［課題を解決するための手段］本考案は、かかる目的を達成するために、次のような
構成を採用したものである。

すなわち、本考案のリジェネレータは、熱伝導率の小
さい芯材と、この芯材の外周に略円周方向に巻回した熱
伝導率の大きい線材と、前記芯材の外周であって前記線
材と交叉する方向に配設した熱伝導率の小さい線材とを
具備してなることを特徴としている。

［作用］このような構成により、熱伝導率の大きい線材を比較
的密に巻回することによって形成される層の間に熱伝導
率の小さい線材を比較的疎に介在させると、配設方向に
ガス流路となる隙間を形成することができる。そして、
その流路にガスを通すと、ガスと熱伝導率の大きい線材
との間での熱交換が可能になる。この際、熱伝導率の大
きい線材は周方向に巻回し、熱伝導率の小さい線材はこ
れと交叉する方向に配設しているので、軸方向の熱侵入
は少なくなり、所期の蓄冷効果が担保される。

そして、製作上の観点からすれば、小さく打ち抜いた
メッシュを一枚づつ積層していくよりも、芯材の外周に
線材を巻回し或いは配設する方が遥かに製作容易である
ことは明らかであり、且つ、小径なものであっても寸法
精度を正確に出し易くなる。しかも、このようにして作
られたリジェネレータは全体が定形性を有したものとな
るため、外筒を特に必要としない。このため、流路断面
積を不当に狭めることもない。

［実施例］以下、本考案の実施例を図面を参照して説明する。

第１図〜第５図に示すリジェネレータ１は、熱伝導率
の小さい芯材としてガラス繊維入りのエポキシ樹脂で作
った芯棒11を用いるとともに、熱伝導率の大きい線材に
銅の細線12aを、熱伝導率の小さい線材にガラス繊維の
細線12bをそれぞれ用いている。そして、両細線12a、12
bでメッシュ12を編み、このメッシュ12を第４図に示す
ようにして前記心棒１の周りに所要の厚み寸法で巻きつ
けている。巻きつける方向は、銅の細線12aが円周方向
に走り、ガラス繊維の細線12bが軸方向に走るようにし
ている。このようにして芯材11の外周にメッシュ12を多
重に積層すると、メッシュ12の積層間にガラス繊維の細
線12bに沿って作動ガスの流路Ａが形成されることにな
る。これにより、流路ＡにHe等の作動ガスを通すと、作
動ガスは通過する際に熱伝導率の大きい銅の細線12aと
熱交換できることになる。この際、周方向に巻回されて
いる銅の細線12aは熱伝導率が大きく、軸方向に配設さ
れているガラス繊維の細線12bは熱伝導率が小さいの
で、軸方向の熱侵入が少なくて済み、所期の蓄冷効果が
担保される。

そして、製作上の観点からすれば、小さく打ち抜いた
メッシュを一枚づつ積層していくよりも、芯材11の外周
に図示のようなメッシュ12を巻回する方が遥かに製作容
易であることは明らかであり、且つ、小径なものであっ
ても寸法精度を正確に出し易くなる。このため、第５図
に示すように膨脹シリンダ３やディスプレーサ４の外径
を小さくして冷凍機を従来よりも更にコンパクトに構成
することが可能となる。しかも、このようにして作られ
たリジェネレータ１は全体が定形性を有したものとなる
ため、外筒を特に必要としない。このため、芯材11を使
用するにしても、従来よりも流路の有効断面積をより広
く確保することができる。

また、第６図〜第10図に示すものは、前記と同様に熱
伝導率の小さい芯材としてガラス繊維入りのエポキシ樹
脂で作った心棒21を用いるとともに、熱伝導率の大きい
線材に銅の細線22aを、熱伝導率の小さい線材にガラス
繊維の細線22bをそれぞれ用いている。そして、両細線2
2a、22bを第９図および第10図に示すように交互に前記
芯材21の外周に巻きつけていくようにしている。この
際、銅の細線22aはリードを小さくして円周方向にでき
るだけ密に巻き、ガラス繊維の細線22bはリードを大き
くして銅の細線22aと交叉する斜め方向に疎に巻く。こ
のようにして芯材21の外周に両線材22a、22bを多重に積
層すると、銅の線材22aの積層間にガラス繊維の細線22b
が介在し、このガラス繊維の細線22bに沿って作動ガス
の流路Ｂが形成される。そして、この流路ＢにHe等の作
動ガスを通すと、作動ガスは熱伝導率の大きい銅の細線
22aと熱交換できることになる。この際、前記実施例と
同様に、熱伝導率の大きい線材22aは略周方向に巻回さ
れ、熱伝導率の小さい線材22bはこれと交叉する方向に
配設されているので、軸方向の熱侵入が少なくて済み、
所期の蓄冷効果が担保される。しかも、このようにして
作られたリジェネレータ２は全体が定形性を有したもの
となるため、外筒を特に必要としない。このため、芯材
21を使用するにしても、従来よりも流路の有効断面積を
より広く確保することができる。

また、芯材21の外周に細線22a、22bを巻回する方が従
来の手法より遥かに製作容易であることは明らかであ
り、小径なものであっても寸法精度を正確に出し易くな
る。このため、ディスプレーサの外径を更に小さくして
冷凍機のコンパクト化を促進し得るものとなる。また、
このような効果に加えて、このものはメッシュを編む必
要がないので、両細線22a、22bにメッシュを編むとき程
の強度を要求されない。このため、これらの細線22a、2
2bを更に極細化して（例えば直径0.05mm以下）、熱交換
面積を増大することも可能である。

なお、熱伝導率の小さい芯材としてはガラス繊維強化
エポキシ樹脂やガラス繊維強化フェノール樹脂以外にセ
ラミック等の強度があるものを用いることができ、熱伝
導率の小さい線材としてはガラス繊維の他に例えばセラ
ミックファイバや高分子化合物を用いることができ、熱
伝導率の大きい線材としては銅の他に蓄冷能力を持つ適
当な金属を用いることができる。また、線材の断面も円
形に限らず、特に熱伝導率の大きい線材は表面に凹凸を
もたせることによって熱交換面積を広くとることも可能
である。さらに、リジェネレータの高温側はメッシュの
ように一体に巻いて空隙率を大きくし、低温側は個別に
巻いて空隙率を小さくすることもできる。さらにまた、
最外層は図示のように熱伝導率の大きい線材の巻きっぱ
なしではなく、CFRP（ガラス繊維入りの強化プラスチッ
ク）のプリプレグ等を巻いて固めても構わない。さら
に、第13図に示すように、中実のディスプレーサ201を
シリンダ内筒202内に収容し、該シリンダ内筒202を芯材
となして、その外周に円管状にリジェネレータ203を構
成するようにすれば、制作が容易となるメリットを得る
ことができる。その他、本考案の趣旨を逸脱しない範囲
で種々変形が可能である。

［考案の効果］本考案のリジェネレータは、以上のような構成である
から、芯材の外周に線材を巻回又は配設するだけでエレ
メントを構成することができ、メッシュを積層していく
従来の手法よりも遥かに製作が容易となる。また、これ
によれば径を小さくしても寸法精度に問題が生じること
がなく、コンパクトにして良好な蓄冷機能を備えたもの
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本考案の一実施例を示し、第１図はリ
ジェネレータの外観を示す斜視図、第２図は第１図の拡
大横断面図、第３図は線材の部分拡大図、第４図はリジ
ェネレータの製法を説明するための説明図、第５図はリ
ジェネレータを収容したディスプレーサの縦断面図であ
る。また、第６図〜第10図は本考案の他の実施例を示
し、第６図は第１図対応の斜視図、第７図は第２図対応
の拡大横断面図、第８図は第３図対応の部分拡大図、第
９図および第10図は第４図対応の説明図である。更に、
第11図および第12図は従来例を示し、第11図は第１図お
よび第６図に対応して一部を破砕して示す斜視図、第12
図は第５図対応の縦断面図である。さらにまた、第13図
は本考案の他の変形例を示す第５図対応の縦断面図であ
る。１、２、203……リジェネレータ 11、21、202……芯材（芯棒） 12a、22a……熱伝導率の大きい線材（銅の細線） 12b、22b……熱伝導率の小さい線材（ガラス繊維の細
線）

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】熱伝導率の小さい芯材と、この芯材の外周
に略円周方向に巻回した熱伝導率の大きい線材と、前記
芯材の外周であって前記線材と交叉する方向に配設した
熱伝導率の小さい線材とを具備してなることを特徴とす
るリジェネレータ。