JP2828895B2 - Cryogenic refrigerator - Google Patents

Cryogenic refrigerator

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JP2828895B2
JP2828895B2 JP6053634A JP5363494A JP2828895B2 JP 2828895 B2 JP2828895 B2 JP 2828895B2 JP 6053634 A JP6053634 A JP 6053634A JP 5363494 A JP5363494 A JP 5363494A JP 2828895 B2 JP2828895 B2 JP 2828895B2
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cooling
stage
expansion space
cylinder
temperature
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淳 大西
憲一 金尾
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2309/00Gas cycle refrigeration machines
    • F25B2309/003Gas cycle refrigeration machines characterised by construction or composition of the regenerator

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、極低温冷凍機に関し、
特に冷却温度の安定性に優れた極低温冷凍機に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cryogenic refrigerator.
Particularly, the present invention relates to a cryogenic refrigerator having excellent cooling temperature stability.

【0002】[0002]

【従来の技術】極低温冷凍機として、蓄冷器を用いるも
のが知られている。蓄冷材としては、一般に銅(C
u)、鉛(Pb)等が用いられていた。
2. Description of the Related Art A cryogenic refrigerator using a regenerator is known. As a cold storage material, copper (C
u), lead (Pb) and the like have been used.

【0003】しかしながら、これらの材料は20K以
下、特に液体ヘリウム温度近傍においては熱容量が著し
く小さくなり、十分な蓄冷作用を行なうことができな
い。このため、液体ヘリウム温度程度の極低温を生成す
るためには、蓄冷器では不十分でたとえばギフォードマ
クマホン冷凍機とジュールトムソン回路とを組み合わせ
た極低温冷凍機等が用いられてきた。
However, these materials have a remarkably small heat capacity at a temperature of 20 K or less, especially at a temperature near liquid helium, and cannot perform a sufficient cold storage action. For this reason, in order to generate a cryogenic temperature of about the liquid helium temperature, a regenerator is insufficient and, for example, a cryogenic refrigerator or the like combining a Gifford McMahon refrigerator and a Joule-Thomson circuit has been used.

【0004】ところで、磁性材料には20K以下の極低
温において、高い磁気比熱を有するものがあり、これら
の磁性体を用いることにより、極低温において高い熱容
量を有する蓄冷材を実現することができる。
Some magnetic materials have a high magnetic specific heat at an extremely low temperature of 20 K or less. By using these magnetic materials, a regenerator material having a high heat capacity at an extremely low temperature can be realized.

【0005】たとえば、Er−Ni合金やEr1-x Dy
x Ni2 で表される磁性体は、磁気相転移温度Tcが6
〜20Kの範囲で変化する。また、上述の組成における
Dyの一部をYbまたはTmで置換することにより、よ
り好ましい磁性蓄冷材を得ることができる。
For example, an Er—Ni alloy or Er 1-x Dy
The magnetic material represented by xNi 2 has a magnetic phase transition temperature Tc of 6
It changes within a range of up to 20K. Further, by substituting a part of Dy in the above composition with Yb or Tm, a more preferable magnetic regenerator material can be obtained.

【0006】図2に、従来の技術による冷凍装置の構成
例を示す。図2(A)は、冷凍装置の全体の構成を概略
的に示す。圧縮機50は、高圧側、低圧側にバルブ
H 、V L を有し、シリンダ52内に接続されている。
FIG. 2 shows the configuration of a conventional refrigeration system.
Here is an example. FIG. 2A schematically shows the entire configuration of the refrigeration apparatus.
Is shown. The compressor 50 has valves on the high pressure side and the low pressure side.
VH, V LAnd is connected inside the cylinder 52.

【0007】シリンダ52内には、ディスプレーサ51
が配置されており、図中上下に駆動される。シリンダ5
2は径の太い上段と、径の細い下段の2段構成とされて
いる。ディスプレーサ51もシリンダの形状に合わせ2
段構成とされており、シリンダ52との間に第1膨張空
間53、第2膨張空間54を形成する。
In the cylinder 52, a displacer 51 is provided.
Are arranged, and are driven up and down in the figure. Cylinder 5
Reference numeral 2 denotes a two-stage configuration including an upper stage having a large diameter and a lower stage having a small diameter. The displacer 51 is also 2 according to the shape of the cylinder.
The first expansion space 53 and the second expansion space 54 are formed between the cylinder 52 and the first expansion space 53.

【0008】ディスプレーサ51の内部も2段構成にさ
れており、上段には銅等の高温用蓄冷材57が充填さ
れ、下段には鉛等の低温用蓄冷材58が充填されてい
る。高温側バルブVH が開くと、圧縮機50から供給さ
れた高圧ヘリウムガスは、蓄冷材57、58によって冷
却され、第2膨張空間54まで到達する。この工程にお
いて、ディスプレーサ51は上昇し、第1膨張空間5
3、第2膨張空間54は最大容積となる。その後、高圧
側バルブVH が閉じ、低圧側バルブVL が開かれる。
The inside of the displacer 51 also has a two-stage structure, and the upper stage is filled with a high-temperature regenerator material 57 such as copper, and the lower stage is filled with a low-temperature regenerator material 58 such as lead. When the high-temperature side valve VH is opened, the high-pressure helium gas supplied from the compressor 50 is cooled by the regenerators 57 and 58 and reaches the second expansion space 54. In this step, the displacer 51 rises and the first expansion space 5
3. The second expansion space 54 has a maximum volume. Thereafter, the high-pressure side valve VH is closed and the low-pressure side valve VL is opened.

【0009】すると、第2膨張空間54内のヘリウムガ
スは低温膨張を行ない、さらに冷却され、蓄冷材58、
第1膨張空間53、蓄冷材57を通って圧縮機50に回
収される。この工程を行なう間に、第1膨張空間53、
第2膨張空間54は最小容積に変化する。このようなサ
イクルを繰り返すことにより、第2膨張空間54に極低
温を発生させる。
Then, the helium gas in the second expansion space 54 expands at a low temperature and is further cooled, and the cold storage material 58,
The refrigerant is recovered by the compressor 50 through the first expansion space 53 and the cold storage material 57. While performing this step, the first expansion space 53,
The second expansion space 54 changes to a minimum volume. By repeating such a cycle, an extremely low temperature is generated in the second expansion space 54.

【0010】図2(B)は、蓄冷材として磁性体を用
い、図2(A)の気体冷凍の外に磁性体蓄冷材の冷凍作
業能力をも活用した場合の冷凍機構成を示す。簡単のた
め、ディスプレーサの第2段目の部分のみに対応する構
成を示す。蓄冷材として高温側には従来より蓄冷材とし
て用いられる鉛粒58aが充填され、低温側には磁性体
粒58bが充填されている。
FIG. 2B shows the structure of a refrigerator in which a magnetic material is used as the cold storage material and the refrigeration workability of the magnetic cold storage material is utilized in addition to the gas refrigeration shown in FIG. 2A. For simplicity, a configuration corresponding to only the second stage of the displacer is shown. The high temperature side of the cold storage material is filled with lead particles 58a conventionally used as a cold storage material, and the low temperature side is filled with magnetic material particles 58b.

【0011】さらに、磁性体粒58bに選択的に磁場を
印加するために、超電導磁石59が周囲に配置されるこ
ともある。超電導磁石59により、磁性体粒58bに3
T〜6T程度の磁場を印加する。磁場を励磁/消磁する
ことにより、磁性体58bに磁気相転移を行なわせ、磁
気熱量効果による積極的な磁気冷凍を行なう。
Further, in order to selectively apply a magnetic field to the magnetic particles 58b, a superconducting magnet 59 may be arranged around the superconducting magnet 59. By the superconducting magnet 59, 3
A magnetic field of about T to 6T is applied. By exciting / demagnetizing the magnetic field, the magnetic body 58b undergoes a magnetic phase transition, and aggressive magnetic refrigeration by the magnetocaloric effect is performed.

【0012】このように、磁性体で形成された蓄冷材を
用い、その磁気熱量効果をも利用することにより、液体
ヘリウム温度程度の極低温をより効果的に生成すること
ができる。このような磁気冷凍に関しては、たとえば特
開平4−186802号公報を参照することができる。
As described above, by using the regenerative material formed of a magnetic material and utilizing the magnetocaloric effect, it is possible to more effectively generate an extremely low temperature of about the liquid helium temperature. Regarding such magnetic refrigeration, for example, JP-A-4-186802 can be referred to.

【0013】このように、冷凍機で液体ヘリウム温度程
度の極低温を生成することが可能となったため、従来は
液体ヘリウムを用いて冷却していた測定機器の検出素子
などを冷凍機で冷却することが可能となった。液体ヘリ
ウムと較べると冷凍機の取り扱いは著しく便利である。
As described above, since it becomes possible to generate an extremely low temperature of about the liquid helium temperature in a refrigerator, a detection element of a measuring instrument conventionally cooled using liquid helium is cooled in the refrigerator. It became possible. Compared to liquid helium, handling of the refrigerator is extremely convenient.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】ところが、冷凍機で冷
却すると、冷却温度に脈動が生じる。これは冷却部に隣
接する膨張空間で冷媒気体が膨張、圧縮を繰り返し、膨
張時に寒冷が発生するためと考えられる。
However, when cooling with a refrigerator, pulsation occurs in the cooling temperature. It is considered that this is because the refrigerant gas repeatedly expands and compresses in the expansion space adjacent to the cooling unit, and cold occurs during expansion.

【0015】膨張空間はシリンダの閉じた端部で画定さ
れ、この端部が対象物を冷却するコールドヘッドを構成
している。ところで、シリンダには機械的強度が必要で
あり、シリンダは通常銅やステンレス(SUS)等の金
属で形成されている。
The expansion space is defined by the closed end of the cylinder, which constitutes a cold head for cooling the object. By the way, the cylinder needs mechanical strength, and the cylinder is usually formed of metal such as copper or stainless steel (SUS).

【0016】これらの金属は上述のように20K以下、
特に15K以下の極低温においては比熱が著しく低い。
従って、膨張空間で発生する脈動する寒冷は冷却対象物
に与えられ、その温度を脈動させることになるものと考
えられる。このため電波望遠鏡のSIS素子等を冷凍機
で冷却すると検出感度を低下させてしまう。
These metals are 20K or less as described above,
In particular, the specific heat is extremely low at an extremely low temperature of 15 K or less.
Therefore, it is considered that the pulsating cold generated in the expansion space is given to the object to be cooled, causing the temperature to pulsate. Therefore, if the SIS element or the like of the radio telescope is cooled by the refrigerator, the detection sensitivity is reduced.

【0017】本出願人は、先に冷凍機の冷却ステージと
冷却対象物との間に熱容量の大きな物質を挟んでサーマ
ルダンバとする構成を提案した(実願平4−9876
号、実開平5−69563号)。この構成では、冷凍機
外に冷却回路を設ける場合はもちろん、冷凍機に蓄冷材
を外付けする場合でも、冷凍機とサーマルダンパとが別
部品となり、装置が複雑化、大型化することになり、取
り扱いも不便である。
The present applicant has previously proposed a configuration in which a substance having a large heat capacity is interposed between a cooling stage of a refrigerator and an object to be cooled to form a thermal damper (Japanese Utility Model Application No. Hei 4-9876).
No. 5-69563). In this configuration, the refrigerator and the thermal damper are separate parts, even when a cooling circuit is provided outside the refrigerator, or when the cold storage material is externally attached to the refrigerator, which makes the device complicated and bulky. Also, handling is inconvenient.

【0018】また、蓄冷材をシリンダに外付けするた
め、溶接やハンダ付け等を行なうと工程が複雑化するの
みでなく、シリンダの精度に悪影響を与えることもあ
る。本発明の目的は、構成が比較的簡単で取り扱いも便
利な、冷却温度安定性のよい極低温冷凍機を提供するこ
とである。
Further, since the cold storage material is externally attached to the cylinder, if welding, soldering, or the like is performed, not only the process becomes complicated, but also the accuracy of the cylinder may be adversely affected. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a cryogenic refrigerator having a relatively simple structure, convenient handling, and good cooling temperature stability.

【0019】本発明の他の目的は、冷却効率が良く、温
度安定性の高い極低温冷凍機を提供することである。本
発明の他の目的は、取り扱い易い形状を有し、温度安定
性の高い極低温冷凍機を提供することである。
Another object of the present invention is to provide a cryogenic refrigerator having good cooling efficiency and high temperature stability. Another object of the present invention is to provide a cryogenic refrigerator having a shape that is easy to handle and has high temperature stability.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】本発明の極低温冷凍機
は、冷却部を構成する閉じた端部を有する金属製シリン
ダと、前記金属製シリンダの前記閉じた端部内に配置さ
れ、前記金属製シリンダと異なる材料で形成された保冷
材と、前記金属製シリンダ内に可動的に収容され、前記
閉じた端部に膨張空間を形成する蓄冷器とを有する。
According to the present invention, there is provided a cryogenic refrigerator having a metal cylinder having a closed end constituting a cooling section, and a metal cylinder disposed in the closed end of the metal cylinder, the metal cylinder having a closed end. A cold insulator made of a material different from that of the cylinder; and a regenerator movably accommodated in the metal cylinder and forming an expansion space at the closed end.

【0021】また、本発明の極低温冷凍機は、内部に冷
媒ガスの膨張空間を画定し、外部に対象物を冷却するた
めの冷却部を有する金属製容器と、前記金属製容器内部
の前記冷却部に対応する部分に設けられ、冷却温度で前
記金属容器より高い比熱を有する。
Further, the cryogenic refrigerator according to the present invention has a metal container defining an expansion space for the refrigerant gas therein and having a cooling portion for cooling an object outside, and a metal container inside the metal container. It is provided in a portion corresponding to a cooling part and has a higher specific heat than the metal container at a cooling temperature.

【0022】[0022]

【作用】保冷材が、金属製シリンダまたは金属製容器内
部に配置されるため、金属製シリンダまたは金属製容器
の寸法が変化するが、外形はほとんど変化しない。この
ため取扱いが容易となる。
Since the cooling material is arranged inside the metal cylinder or the metal container, the dimensions of the metal cylinder or the metal container change, but the outer shape hardly changes. For this reason, handling becomes easy.

【0023】保冷材が膨張空間と冷却部の間に配置され
るため、膨張空間で発生する脈動する寒冷が保冷材によ
って緩和され、冷却温度の安定性が高くなる。
Since the cold insulator is disposed between the expansion space and the cooling section, pulsating cold generated in the expansion space is alleviated by the cold insulator, and the stability of the cooling temperature is increased.

【0024】[0024]

【実施例】先ず、本発明者らの行なった従来技術の検討
から説明する。GM冷凍機のシリンダは、通常ステンレ
スや銅で形成されている。銅は熱伝導率が高いが、極低
温における比熱はステンレスよりも小さい。そこで、図
3(A)に示すような2段式GM冷凍機のシリンダ52
を、銅およびステンレスを用いて同一寸法で作製した。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, a description will be given of a study of the prior art conducted by the present inventors. The cylinder of the GM refrigerator is usually made of stainless steel or copper. Copper has a high thermal conductivity, but has a lower specific heat at cryogenic temperatures than stainless steel. Therefore, the cylinder 52 of the two-stage GM refrigerator as shown in FIG.
Was made in the same dimensions using copper and stainless steel.

【0025】シリンダ内に配置するディスプレーサ51
は、1段目ディスプレーサ57も2段目ディスプレーサ
58も同一構成とした。このように、シリンダ52の材
料のみが異なる2つのGM冷凍機を作動させ、2段目膨
張空間54に隣接する冷却部におけるステージの温度を
測定した。ディスプレーサの駆動は、それぞれ24rp
m、36rmp、60rpmで行なった。
Displacer 51 disposed in cylinder
The first stage displacer 57 and the second stage displacer 58 have the same configuration. Thus, two GM refrigerators differing only in the material of the cylinder 52 were operated, and the temperature of the stage in the cooling section adjacent to the second-stage expansion space 54 was measured. The displacer drives each 24 rp
m, 36 rpm and 60 rpm.

【0026】実験結果を図3(B)に示す。図3(B)
において、横軸は2段目ステージ温度T2 をKで示し、
縦軸は2段目ステージ温度の変動幅ΔT2 をKで示す。
図から明らかなように、24rpm、36rpm、60
rpmのすべての場合に渡って冷却部における温度変動
幅はシリンダが銅の場合がステンレスの場合よりも著し
く大きかった。
The experimental results are shown in FIG. FIG. 3 (B)
In the graph, the horizontal axis indicates the second stage temperature T 2 in K,
The vertical axis indicates the variation width ΔT 2 of the second stage temperature in K.
As is clear from the figure, 24 rpm, 36 rpm, 60 rpm
In all cases of rpm, the temperature fluctuation range in the cooling section was significantly larger when the cylinder was made of copper than when stainless steel was used.

【0027】従って、コールドヘッドの熱容量が小さい
と、温度変動を抑制し難いことが判明した。図1は、本
発明の実施例を示し、図1(A)は2段式GM冷凍機の
構成を概略的に示し、図1(B)は、図1(A)の冷凍
機における保冷材として用いることの出来る磁性材料の
例の比熱を示す。
Therefore, it has been found that when the heat capacity of the cold head is small, it is difficult to suppress the temperature fluctuation. FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, FIG. 1 (A) schematically shows a configuration of a two-stage GM refrigerator, and FIG. 1 (B) shows a cooling material in the refrigerator of FIG. 1 (A). The following shows the specific heat of an example of a magnetic material that can be used as a magnetic material.

【0028】図1(A)において、2段式ディスプレー
サ1は、銅等の蓄冷材を含んだ1段目蓄冷器7と鉛等の
蓄冷材および極低温用の磁性材料の蓄冷材を含んだ2段
目蓄冷器8の結合から構成されている。このディスプレ
ーサ1の構成は、図2(A)に示す従来の技術によるデ
ィスプレーサと同等である。2段式ディスプレーサ1
は、2段式シリンダ2内に収容されている。
In FIG. 1A, a two-stage displacer 1 includes a first-stage regenerator 7 containing a regenerator material such as copper, a regenerator material such as lead, and a regenerator material for a magnetic material for cryogenic temperature. The second stage regenerator 8 is composed of a combination. The configuration of the displacer 1 is the same as that of the conventional displacer shown in FIG. Two-stage displacer 1
Are housed in a two-stage cylinder 2.

【0029】このディスプレーサ1も基本的には従来技
術によるディスプレーサと同等であるが、2段目シリン
ダの長さが保冷材5を収容する部分だけ長くされてい
る。シリンダ2はたとえばステンレスで構成される。
The displacer 1 is also basically the same as the displacer according to the prior art, except that the length of the second stage cylinder is increased only by the portion for accommodating the cold insulator 5. The cylinder 2 is made of, for example, stainless steel.

【0030】シリンダ2の2段目先端部には極低温で高
い比熱を有する保冷材5が収容され、アピエゾン等の極
低温用グリースや極低温用エポキシ樹脂等の接着剤で固
定されている。保冷材5は、たとえば図1(B)に示す
ようなEr−Ni合金、Er−Ni−Co合金、で形成
される。これらの磁性材料は破線で示すPbの比熱より
も、極低温(少なくともその一部)において著しく高い
比熱を有している。
A cold insulator 5 having a high specific heat at a very low temperature is accommodated at the tip of the second stage of the cylinder 2 and is fixed with an adhesive such as a grease for a low temperature such as Apiezon or an epoxy resin for a low temperature. The cold insulator 5 is formed of, for example, an Er—Ni alloy or an Er—Ni—Co alloy as shown in FIG. These magnetic materials have significantly higher specific heats at very low temperatures (at least part of them) than the specific heats of Pb indicated by broken lines.

【0031】シリンダ2の2段目先端部は冷却部(コー
ルドヘッド)を構成し、その外側に冷却対象物6を保持
する。冷媒ガスであるHeは、1段目蓄冷器7を介して
1段目膨張空間3に供給され、さらに2段目蓄冷器8を
通過して2段目膨張空間4に供給される。2段目膨張空
間4で膨張することによって、冷却したHeは2段目蓄
冷器8を冷却して1段目膨張空間3に戻り、さらに1段
目蓄冷器7を冷却して回収される。
The distal end of the second stage of the cylinder 2 forms a cooling section (cold head), and holds the object 6 to be cooled outside. He, which is a refrigerant gas, is supplied to the first-stage expansion space 3 via the first-stage regenerator 7 and further supplied to the second-stage expansion space 4 through the second-stage regenerator 8. By expanding in the second-stage expansion space 4, the cooled He cools the second-stage regenerator 8 and returns to the first-stage expansion space 3, and further cools and recovers the first-stage regenerator 7.

【0032】次に1段目蓄冷器7、1段目膨張空間3、
2段目蓄冷器8、2段目膨張空間4に供給されるHe
は、それぞれ蓄冷器7、8によって冷却される。なお、
冷却部周辺以外の構成は、図2に示す従来技術による冷
凍機等と同等である。膨張空間4で発生する周期的寒冷
は保冷材5を介して冷却部に与えられる。保冷材5が大
きな比熱(熱容量)を有するため、冷却部温度の脈動は
低減する。
Next, the first-stage regenerator 7, the first-stage expansion space 3,
He supplied to the second-stage regenerator 8 and the second-stage expansion space 4
Is cooled by regenerators 7 and 8, respectively. In addition,
The configuration other than the vicinity of the cooling unit is the same as that of the conventional refrigerator shown in FIG. The periodic cold generated in the expansion space 4 is provided to the cooling unit via the cold insulator 5. Since the cold insulator 5 has a large specific heat (heat capacity), the pulsation of the cooling portion temperature is reduced.

【0033】保冷材5は、好ましくは多孔質材料で形成
される。多孔質材料は、その体積に比べ著しく広い表面
積を有し、多量のHeを吸着することができる。He
は、図1(B)に示すように、10K以下の極低温にお
いて著しく高い比熱を有する。従って、多孔質磁性材料
がHeを吸着すると、全体として著しく高い熱容量を実
現することができる。
The cold insulator 5 is preferably formed of a porous material. The porous material has a significantly larger surface area than its volume, and can adsorb a large amount of He. He
Has a remarkably high specific heat at an extremely low temperature of 10 K or less, as shown in FIG. Therefore, when the porous magnetic material adsorbs He, it is possible to realize an extremely high heat capacity as a whole.

【0034】すなわち、極低温において比熱の高い磁性
材料を2段目膨張空間4と冷却部との間に配置し、高い
熱容量を実現するのみでなく、保冷材5を多孔質材料で
構成することにより、Heを吸着させれば冷媒ガスHe
の高い比熱をも利用し、より効果的な高い熱容量を実現
することができる。
That is, a magnetic material having a high specific heat at an extremely low temperature is disposed between the second-stage expansion space 4 and the cooling portion, and not only high heat capacity is realized, but also the cold insulator 5 is made of a porous material. Thus, if He is adsorbed, the refrigerant gas He
By utilizing the high specific heat, a more effective high heat capacity can be realized.

【0035】なお、保冷材5に用いる磁性材料として
は、図1(B)に示したもののみに限らず、Er系合金
等、極低温で高い比熱を有する磁性材料から広く選択す
ることができる。もちろんPbなどの非磁性材料を併せ
て用いることも可能である。
The magnetic material used for the cold insulator 5 is not limited to the one shown in FIG. 1B, but can be widely selected from magnetic materials having a high specific heat at extremely low temperatures, such as Er-based alloys. . Of course, a non-magnetic material such as Pb can be used together.

【0036】以上、GM冷凍機を例にとって説明した
が、寒冷を発生する膨張空間と、冷却対象物を冷却する
冷却部との間のシリンダ内に保冷材を収容できる構成で
あれば、本発明を広く適用することができる。
Although the GM refrigerator has been described above as an example, the present invention is not limited to the case where a cooling material can be accommodated in a cylinder between an expansion space for generating cold and a cooling unit for cooling an object to be cooled. Can be widely applied.

【0037】冷却温度の変動を抑制することにより、高
い温度安定度を必要とする測定機器、実験機器等に冷凍
機を用いることが可能となる。以上実施例に沿って本発
明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものでは
ない。たとえば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可
能なことは当業者に自明であろう。
By suppressing the fluctuation of the cooling temperature, it becomes possible to use the refrigerator for measuring equipment, experimental equipment and the like which require high temperature stability. Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited thereto. For example, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上説明したように、冷凍機を用いて冷
却対象物を冷却する場合にも、高い冷却温度安定性を得
ることができる。
As described above, high cooling temperature stability can be obtained even when a cooling object is cooled using a refrigerator.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例を示す概略図およびグラフであ
る。
FIG. 1 is a schematic diagram and a graph showing an embodiment of the present invention.

【図2】従来の技術を説明するための概略断面図であ
る。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining a conventional technique.

【図3】本発明者らの行なった従来技術の検討を説明す
るための概略断面図およびグラフである。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view and a graph for explaining a study of a conventional technique performed by the present inventors.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ディスプレーサ 2 シリンダ 3、4 膨張空間 5 保冷材 6 冷却対象物 7、8 蓄冷器 REFERENCE SIGNS LIST 1 displacer 2 cylinder 3, 4 expansion space 5 cold insulator 6 cooling object 7, 8 regenerator

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F25B 9/00 F25B 9/14 510Continuation of front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) F25B 9/00 F25B 9/14 510

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 冷却部を構成する閉じた端部を有する金
属製シリンダと、 前記金属製シリンダの前記閉じた端部内に配置され、前
記金属製シリンダと異なる材料で形成された保冷材と、 前記金属製シリンダ内に可動的に収容され、前記閉じた
端部に膨張空間を形成する蓄冷器とを有する極低温冷凍
機。
A metal cylinder having a closed end constituting a cooling unit; a cold insulator disposed in the closed end of the metal cylinder and formed of a different material from the metal cylinder; A cryogenic refrigerator having a regenerator movably housed in the metal cylinder and forming an expansion space at the closed end.
【請求項2】 前記保冷材の材料が20K以下に比熱ピ
ークを有する磁性材料である請求項1記載の極低温冷凍
機。
2. The cryogenic refrigerator according to claim 1, wherein the material of the cold insulator is a magnetic material having a specific heat peak at 20K or less.
【請求項3】 前記保冷材が多孔質であり、冷媒気体と
してHeを用いる請求項1または2記載の極低温冷凍
機。
3. The cryogenic refrigerator according to claim 1, wherein the cold insulator is porous, and He is used as a refrigerant gas.
【請求項4】 さらに、前記金属製シリンダの閉じた端
部外側に取り付けられた検出素子を有する請求項1〜3
のいずれかに記載の極低温冷凍機。
4. The apparatus according to claim 1, further comprising a detection element mounted outside a closed end of said metal cylinder.
The cryogenic refrigerator according to any one of the above.
【請求項5】 内部に冷媒ガスの膨張空間を画定し、外
部に対象物を冷却するための冷却部を有する金属製容器
と、 前記金属製容器内部の前記冷却部に対応する部分に設け
られ、冷却温度で前記金属容器より高い比熱を有する保
冷材とを有する極低温冷凍機。
5. A metal container defining an expansion space for a refrigerant gas therein and having a cooling portion for cooling an object outside, and a portion corresponding to the cooling portion inside the metal container. A cold insulator having a specific heat higher than the metal container at a cooling temperature.
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