JP3293446B2 - 蓄冷器 - Google Patents
蓄冷器Info
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- JP3293446B2 JP3293446B2 JP03401896A JP3401896A JP3293446B2 JP 3293446 B2 JP3293446 B2 JP 3293446B2 JP 03401896 A JP03401896 A JP 03401896A JP 3401896 A JP3401896 A JP 3401896A JP 3293446 B2 JP3293446 B2 JP 3293446B2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
- F25B9/14—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the cycle used, e.g. Stirling cycle
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/003—Gas cycle refrigeration machines characterised by construction or composition of the regenerator
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、高圧冷媒ガスの
導入とその膨張とを繰り返して極低温を得る極低温冷凍
機等に使用される蓄冷器に関する。
導入とその膨張とを繰り返して極低温を得る極低温冷凍
機等に使用される蓄冷器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、エルビウム３ニッケル(Ｅr3Ｎi)
等の磁性蓄冷材を使用した極低温冷凍機として、図６に
示すようなクライオ冷凍機がある。このクライオ冷凍機
は、内部に蓄冷材を収納した第１室を有して第１シリン
ダ１内に封入された第１ディスプレーサ３と、第１室に
連通されると共に蓄冷材を収納した第２室を有して第２
シリンダ５内に封入された第２ディスプレーサ７を備え
ている。そして、上記第１ディスプレーサ３の第１室
は、バルブステム９およびバルブ１０を介して、導入口
１１を有する高圧室１２あるいは排出口１３を有する低
圧室１４に切り替え連通される。
等の磁性蓄冷材を使用した極低温冷凍機として、図６に
示すようなクライオ冷凍機がある。このクライオ冷凍機
は、内部に蓄冷材を収納した第１室を有して第１シリン
ダ１内に封入された第１ディスプレーサ３と、第１室に
連通されると共に蓄冷材を収納した第２室を有して第２
シリンダ５内に封入された第２ディスプレーサ７を備え
ている。そして、上記第１ディスプレーサ３の第１室
は、バルブステム９およびバルブ１０を介して、導入口
１１を有する高圧室１２あるいは排出口１３を有する低
圧室１４に切り替え連通される。
【０００３】上記第１室から高圧室１２あるいは低圧室
１４への連通路の切り替えは、シンクロナスモータ１５
でバルブ１０を回転させることによって行われる。
１４への連通路の切り替えは、シンクロナスモータ１５
でバルブ１０を回転させることによって行われる。
【０００４】上記構成を有するクライオ冷凍機は次のよ
うに動作する。図６において、圧縮機(図示せず)等から
供給された高圧の冷媒ガスは、上記導入口１１からバル
ブ１０およびバルブステム９を介して第１ディスプレー
サ３の第１室内に導かれ、第１室内の蓄冷材と冷熱交換
を行って冷却される(第１ステージ)。こうして冷却され
た冷媒ガスは更に第２ディスプレーサ７内の第２室に導
かれ、第２室内の蓄冷材と冷熱交換を行って更に冷却さ
れる(第２ステージ)。
うに動作する。図６において、圧縮機(図示せず)等から
供給された高圧の冷媒ガスは、上記導入口１１からバル
ブ１０およびバルブステム９を介して第１ディスプレー
サ３の第１室内に導かれ、第１室内の蓄冷材と冷熱交換
を行って冷却される(第１ステージ)。こうして冷却され
た冷媒ガスは更に第２ディスプレーサ７内の第２室に導
かれ、第２室内の蓄冷材と冷熱交換を行って更に冷却さ
れる(第２ステージ)。
【０００５】そうした後、上記シンクロナスモータ１５
によってバルブ１０が回転され、第１室が低圧室１４に
連通される。そうすると、上記第１室および第２室内に
導入されている高圧の冷媒ガスが一気に膨張されてガス
温度が低下する。こうして、冷媒ガスの膨張によって得
られた冷熱は蓄冷材に蓄積される。上述のように、上記
第１室及び第２室への高圧冷媒ガスの導入とその膨張と
を繰り返して(すなわち、冷凍サイクルを繰り返して)超
低温が得られるのである。
によってバルブ１０が回転され、第１室が低圧室１４に
連通される。そうすると、上記第１室および第２室内に
導入されている高圧の冷媒ガスが一気に膨張されてガス
温度が低下する。こうして、冷媒ガスの膨張によって得
られた冷熱は蓄冷材に蓄積される。上述のように、上記
第１室及び第２室への高圧冷媒ガスの導入とその膨張と
を繰り返して(すなわち、冷凍サイクルを繰り返して)超
低温が得られるのである。
【０００６】図６に示すような構造を有するクライオ冷
凍機においては、通常、第２ディスプレーサ７における
蓄冷効率を高めるために、図７に示すように、第２室６
における高温側には蓄冷材として鉛(Ｐb)球を充填する
一方、低温側にはエルビウム３ニッケル(Ｅr3Ｎi)球を
充填している。
凍機においては、通常、第２ディスプレーサ７における
蓄冷効率を高めるために、図７に示すように、第２室６
における高温側には蓄冷材として鉛(Ｐb)球を充填する
一方、低温側にはエルビウム３ニッケル(Ｅr3Ｎi)球を
充填している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このように、上記従来
のクライオ冷凍機においては、第２室６における高温側
には鉛(Ｐb)球を充填する一方、低温側にはエルビウム
３ニッケル(Ｅr3Ｎi)球を充填することによって、高い
蓄冷効率を得ている。近年、上述のような極低温冷凍機
の適用範囲が広まってきており、それに連れて、さらに
冷凍能力が高く、小型で軽量な極低温冷凍機の出現が望
まれている。
のクライオ冷凍機においては、第２室６における高温側
には鉛(Ｐb)球を充填する一方、低温側にはエルビウム
３ニッケル(Ｅr3Ｎi)球を充填することによって、高い
蓄冷効率を得ている。近年、上述のような極低温冷凍機
の適用範囲が広まってきており、それに連れて、さらに
冷凍能力が高く、小型で軽量な極低温冷凍機の出現が望
まれている。
【０００８】そこで、この発明の目的は、冷凍能力を高
め、軽量コンパクト化を図ることができる蓄冷器を提供
することにある。
め、軽量コンパクト化を図ることができる蓄冷器を提供
することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に係る発明の蓄冷器は、１０°Ｋ以下の温
度領域である最終層にはホロミウム銅(ＨoＣu2)から成
る蓄冷材を充填し、１０°Ｋより高い温度領域である高
温層における高温側の初層には,鉛(Ｐb)あるいは鉛合金
から成る蓄冷材を充填し、高温層における低温側の中間
層には,該当する温度範囲においてホロミウム銅(ＨoＣu
2 )よりも高く且つ鉛(Ｐb)よりも低い比熱を呈すると共
に,少なくとも上記ホロミウム銅(ＨoＣu 2 )及び鉛(Ｐb)
以外の蓄冷材を含む複数蓄冷材の混合物を充填したこと
を特徴としている。上記構成によれば、本蓄冷器の中間
層には、上記最終層に充填されたホロミウム銅(ＨoＣ
u 2 )よりも高く且つ上記初層に充填された鉛(Ｐb)よりも
低い比熱を呈すると共に、少なくとも上記ホロミウム銅
(ＨoＣu 2 )および鉛(Ｐb)以外の蓄冷材を含む複数蓄冷材
の混合物が充填されている。したがって、上記中間層の
温度が４０°Ｋ以上と高い場合や２０Ｋ°〜４０Ｋ°と
低い場合の広い温度範囲において、冷凍サイクル中に生
ずる温度の振れが吸収される。
め、請求項１に係る発明の蓄冷器は、１０°Ｋ以下の温
度領域である最終層にはホロミウム銅(ＨoＣu2)から成
る蓄冷材を充填し、１０°Ｋより高い温度領域である高
温層における高温側の初層には,鉛(Ｐb)あるいは鉛合金
から成る蓄冷材を充填し、高温層における低温側の中間
層には,該当する温度範囲においてホロミウム銅(ＨoＣu
2 )よりも高く且つ鉛(Ｐb)よりも低い比熱を呈すると共
に,少なくとも上記ホロミウム銅(ＨoＣu 2 )及び鉛(Ｐb)
以外の蓄冷材を含む複数蓄冷材の混合物を充填したこと
を特徴としている。上記構成によれば、本蓄冷器の中間
層には、上記最終層に充填されたホロミウム銅(ＨoＣ
u 2 )よりも高く且つ上記初層に充填された鉛(Ｐb)よりも
低い比熱を呈すると共に、少なくとも上記ホロミウム銅
(ＨoＣu 2 )および鉛(Ｐb)以外の蓄冷材を含む複数蓄冷材
の混合物が充填されている。したがって、上記中間層の
温度が４０°Ｋ以上と高い場合や２０Ｋ°〜４０Ｋ°と
低い場合の広い温度範囲において、冷凍サイクル中に生
ずる温度の振れが吸収される。
【００１０】また、請求項２に係る発明は、請求項１に
係る発明の蓄冷器において、上記中間層に充填される複
数蓄冷材の混合物は、鉛（Ｐb）と、エルビウム３ニッ
ケル（Ｅr 3 Ｎi)又はエルビウムコバルト(Ｅr 3 Ｃo)との
混合物であることを特徴としている。上記構成によれ
ば、上記中間層の温度が４０°Ｋ以上と高い場合におい
て、冷凍サイクル中に生ずる温度の振れが吸収される。
係る発明の蓄冷器において、上記中間層に充填される複
数蓄冷材の混合物は、鉛（Ｐb）と、エルビウム３ニッ
ケル（Ｅr 3 Ｎi)又はエルビウムコバルト(Ｅr 3 Ｃo)との
混合物であることを特徴としている。上記構成によれ
ば、上記中間層の温度が４０°Ｋ以上と高い場合におい
て、冷凍サイクル中に生ずる温度の振れが吸収される。
【００１１】また、請求項３に係る発明は、請求項１に
係る発明の蓄冷器において、上記中間層に充填される複
数蓄冷材の混合物は、エルビウムコバルト(Ｅr 3 Ｃo)又
はホロミウム２アルミニウム(Ｈo 2 Ａl)と、エルビウム
３ニッケル(Ｅr 3 Ｎi),ホロミウム銅(ＨoＣu 2 ),エルビウ
ムニッケル(ＥrＮi)又はエルビウムニッケル合金(ＥrＮ
iＣu)との混合物であることを特徴としている。上記構
成によれば、上記中間層の温度が２０°Ｋ〜４０°Ｋと
低い場合において、冷凍サイクル中に生ずる温度の振れ
が吸収される。
係る発明の蓄冷器において、上記中間層に充填される複
数蓄冷材の混合物は、エルビウムコバルト(Ｅr 3 Ｃo)又
はホロミウム２アルミニウム(Ｈo 2 Ａl)と、エルビウム
３ニッケル(Ｅr 3 Ｎi),ホロミウム銅(ＨoＣu 2 ),エルビウ
ムニッケル(ＥrＮi)又はエルビウムニッケル合金(ＥrＮ
iＣu)との混合物であることを特徴としている。上記構
成によれば、上記中間層の温度が２０°Ｋ〜４０°Ｋと
低い場合において、冷凍サイクル中に生ずる温度の振れ
が吸収される。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、この発明を図示の実施の形
態により詳細に説明する。図１は、本実施の形態の蓄冷
器における蓄冷材の充填構造を示す図である。クライオ
冷凍機の第１シリンダ３１に連通する第２シリンダ３２
内に封入された第２ディスプレーサ３３は、第１シリン
ダ３１側の端部３３aは４０°Ｋ程度の高温を呈する一
方、終端部３３bは４°Ｋ程度の低温を呈する。そこ
で、本実施の形態においては、蓄冷器としての第２ディ
スプレーサ３３内に充填する蓄冷材の種類を第２ディス
プレーサ３３の温度に応じて最適に変えることによっ
て、第２ディスプレーサ３３の冷凍能力を高めて第２デ
ィスプレーサ３３の軽量コンパクト化を図るのである。
態により詳細に説明する。図１は、本実施の形態の蓄冷
器における蓄冷材の充填構造を示す図である。クライオ
冷凍機の第１シリンダ３１に連通する第２シリンダ３２
内に封入された第２ディスプレーサ３３は、第１シリン
ダ３１側の端部３３aは４０°Ｋ程度の高温を呈する一
方、終端部３３bは４°Ｋ程度の低温を呈する。そこ
で、本実施の形態においては、蓄冷器としての第２ディ
スプレーサ３３内に充填する蓄冷材の種類を第２ディス
プレーサ３３の温度に応じて最適に変えることによっ
て、第２ディスプレーサ３３の冷凍能力を高めて第２デ
ィスプレーサ３３の軽量コンパクト化を図るのである。
【００１３】図２は、０〜４０°Ｋの極低温範囲におけ
る種々蓄冷材の比熱特性を示す。図２において、温度が
１０°Ｋ以下の領域と１０°Ｋより高温の領域とでは、
各蓄冷材の特性が異なる。特に、ホロミウム銅(ＨoＣ
u2)は、１０°Ｋより高い温度領域においてはエルビウ
ムコバルト(Ｅr3Ｃo),エルビウム３ニッケル(Ｅr3Ｎi),
ホロミウム２アルミニウム(Ｈo2Ａl)および鉛(Ｐb)より
も低い比熱を呈するが、１０°Ｋ以下の低温度領域にお
いてはエルビウムコバルト(Ｅr3Ｃo),エルビウム３ニッ
ケル(Ｅr3Ｎi)および鉛(Ｐb)よりも高い比熱を呈する。
そこで、本実施の形態においては、図１に示すように、
第２ディスプレーサ３３における１０°Ｋ以下の温度領
域(以下、最終層と言う)３３cには、蓄冷材としてホロ
ミウム銅(ＨoＣu2)の球３４を充填するのである。
る種々蓄冷材の比熱特性を示す。図２において、温度が
１０°Ｋ以下の領域と１０°Ｋより高温の領域とでは、
各蓄冷材の特性が異なる。特に、ホロミウム銅(ＨoＣ
u2)は、１０°Ｋより高い温度領域においてはエルビウ
ムコバルト(Ｅr3Ｃo),エルビウム３ニッケル(Ｅr3Ｎi),
ホロミウム２アルミニウム(Ｈo2Ａl)および鉛(Ｐb)より
も低い比熱を呈するが、１０°Ｋ以下の低温度領域にお
いてはエルビウムコバルト(Ｅr3Ｃo),エルビウム３ニッ
ケル(Ｅr3Ｎi)および鉛(Ｐb)よりも高い比熱を呈する。
そこで、本実施の形態においては、図１に示すように、
第２ディスプレーサ３３における１０°Ｋ以下の温度領
域(以下、最終層と言う)３３cには、蓄冷材としてホロ
ミウム銅(ＨoＣu2)の球３４を充填するのである。
【００１４】また、図２に示すように、１０〜１５°Ｋ
の温度領域においては、エルビウムコバルト(Ｅr3Ｃo)
及びエルビウム３ニッケル(Ｅr3Ｎi)の方がホロミウム
銅(ＨoＣu2)および鉛(Ｐb)よりも高い比熱を有する。一
方、１５°Ｋ以上の温度領域においては、鉛(Ｐb)の方
がエルビウムコバルト(Ｅr3Ｃo),エルビウム３ニッケル
（Ｅr3Ｎi)およびホロミウム銅(ＨoＣu2)よりも高い比
熱を有する。そこで、図１に示すように、第２ディスプ
レーサ３３における１０〜１５°Ｋの温度領域(以下、
中間層と言う)３３dには、蓄冷材としてエルビウム３ニ
ッケル(Ｅr3Ｎi),エルビウムコバルト(Ｅr3Ｃo)あるい
は同等の比熱を有するネオジウム(Ｎd)の球３５を充填
する。さらに、第２ディスプレーサ３３における１５°
Ｋ以上の温度領域(以下、初層と言う)３３eには、蓄冷
材として鉛(Ｐb)の球３６を充填するのである。
の温度領域においては、エルビウムコバルト(Ｅr3Ｃo)
及びエルビウム３ニッケル(Ｅr3Ｎi)の方がホロミウム
銅(ＨoＣu2)および鉛(Ｐb)よりも高い比熱を有する。一
方、１５°Ｋ以上の温度領域においては、鉛(Ｐb)の方
がエルビウムコバルト(Ｅr3Ｃo),エルビウム３ニッケル
（Ｅr3Ｎi)およびホロミウム銅(ＨoＣu2)よりも高い比
熱を有する。そこで、図１に示すように、第２ディスプ
レーサ３３における１０〜１５°Ｋの温度領域(以下、
中間層と言う)３３dには、蓄冷材としてエルビウム３ニ
ッケル(Ｅr3Ｎi),エルビウムコバルト(Ｅr3Ｃo)あるい
は同等の比熱を有するネオジウム(Ｎd)の球３５を充填
する。さらに、第２ディスプレーサ３３における１５°
Ｋ以上の温度領域(以下、初層と言う)３３eには、蓄冷
材として鉛(Ｐb)の球３６を充填するのである。
【００１５】このように、本実施の形態においては、第
２ディスプレーサ３３における１０°Ｋ以下,１０〜１
５°Ｋおよび１５°Ｋ以上の各温度領域に応じて最も高
い比熱を呈する蓄冷材を充填するようにしている。特
に、１０°Ｋ以下となる最終層３３cにはエルビウム３
ニッケル(Ｅr3Ｎi)よりも高い比熱を呈するホロミウム
銅(ＨoＣu2)の球３４を充填している。したがって、従
来のように、第２ディスプレーサにおける低温側にエル
ビウム３ニッケル(Ｅr3Ｎi)球を充填する場合に比し
て、第２ディスプレーサ３３の冷凍能力を高めることが
でき、延いては蓄冷材の量を減らすことによって第２デ
ィスプレーサ３３の軽量コンパクト化を図ることができ
るのでる。
２ディスプレーサ３３における１０°Ｋ以下,１０〜１
５°Ｋおよび１５°Ｋ以上の各温度領域に応じて最も高
い比熱を呈する蓄冷材を充填するようにしている。特
に、１０°Ｋ以下となる最終層３３cにはエルビウム３
ニッケル(Ｅr3Ｎi)よりも高い比熱を呈するホロミウム
銅(ＨoＣu2)の球３４を充填している。したがって、従
来のように、第２ディスプレーサにおける低温側にエル
ビウム３ニッケル(Ｅr3Ｎi)球を充填する場合に比し
て、第２ディスプレーサ３３の冷凍能力を高めることが
でき、延いては蓄冷材の量を減らすことによって第２デ
ィスプレーサ３３の軽量コンパクト化を図ることができ
るのでる。
【００１６】ところで、上述のように、第２ディスプレ
ーサ３３における中間層３３dに、ネオジウム(Ｎd),エ
ルビウム３ニッケル(Ｅr3Ｎi)あるいはエルビウムコバ
ルト(Ｅr3Ｃo)の１種類の希土類金属を充填した場合に
は、図３に示すように、高圧冷媒ガスの導入とその膨張
とから成る冷凍サイクルを繰り返した場合に温度の振れ
(実線と破線)が生ずる。
ーサ３３における中間層３３dに、ネオジウム(Ｎd),エ
ルビウム３ニッケル(Ｅr3Ｎi)あるいはエルビウムコバ
ルト(Ｅr3Ｃo)の１種類の希土類金属を充填した場合に
は、図３に示すように、高圧冷媒ガスの導入とその膨張
とから成る冷凍サイクルを繰り返した場合に温度の振れ
(実線と破線)が生ずる。
【００１７】そこで、このような第２ディスプレーサ３
３の中間層３３dにおける温度の振れを防止するため
に、図４および図５に示すように、中間層３３dに充填
する蓄冷材を複数の希土類金属の混合物とするのであ
る。図４は、高温端の温度が４０°Ｋ以上と高い場合の
例であり、第２ディスプレーサ３３の最終層３３cおよ
び初層３３eには、図１に示す例と同様にホロミウム銅
(ＨoＣu2)の球３４および鉛(Ｐb)の球３６を充填する。
一方、中間層３３dには、鉛(Ｐb)の球３７とエルビウム
３ニッケル(Ｅr3Ｎi)あるいはエルビウムコバルト(Ｅr3
Ｃo)の球３８とを混合して充填している。
３の中間層３３dにおける温度の振れを防止するため
に、図４および図５に示すように、中間層３３dに充填
する蓄冷材を複数の希土類金属の混合物とするのであ
る。図４は、高温端の温度が４０°Ｋ以上と高い場合の
例であり、第２ディスプレーサ３３の最終層３３cおよ
び初層３３eには、図１に示す例と同様にホロミウム銅
(ＨoＣu2)の球３４および鉛(Ｐb)の球３６を充填する。
一方、中間層３３dには、鉛(Ｐb)の球３７とエルビウム
３ニッケル(Ｅr3Ｎi)あるいはエルビウムコバルト(Ｅr3
Ｃo)の球３８とを混合して充填している。
【００１８】図５は、高温端の温度が２０°Ｋ〜４０°
Ｋと低い場合の例であり、第２ディスプレーサ３３の最
終層３３cおよび初層３３eには、図１に示す例と同様に
ホロミウム銅(ＨoＣu2)の球３４および鉛(Ｐb)の球３６
を充填する。一方、中間層３３dには、エルビウムコバ
ルト(Ｅr3Ｃo)あるいはエルビウムコバルト(Ｅr3Ｃo)と
同様の比熱特性を呈するホロミウム２アルミニウム(Ｈo
2Ａl)(図２参照)の球３９とエルビウム３ニッケル(Ｅr3
Ｎi),ホロミウム銅(ＨoＣu2),エルビウムニッケル(Ｅr
Ｎi)あるいはエルビウムニッケル合金(ＥrＮiＣu)の球
４０とを混合して充填している。
Ｋと低い場合の例であり、第２ディスプレーサ３３の最
終層３３cおよび初層３３eには、図１に示す例と同様に
ホロミウム銅(ＨoＣu2)の球３４および鉛(Ｐb)の球３６
を充填する。一方、中間層３３dには、エルビウムコバ
ルト(Ｅr3Ｃo)あるいはエルビウムコバルト(Ｅr3Ｃo)と
同様の比熱特性を呈するホロミウム２アルミニウム(Ｈo
2Ａl)(図２参照)の球３９とエルビウム３ニッケル(Ｅr3
Ｎi),ホロミウム銅(ＨoＣu2),エルビウムニッケル(Ｅr
Ｎi)あるいはエルビウムニッケル合金(ＥrＮiＣu)の球
４０とを混合して充填している。
【００１９】図４あるいは図５に示すように、比熱特性
が多少異なる複数の希土類金属を混合して成る蓄冷材を
第２ディスプレーサ３３の中間層３３dに充填すること
によって、上記冷凍サイクルを繰り返した場合に生ずる
温度の振れが吸収される。したがって、高く且つ安定し
た第２ディスプレーサ３３の冷凍能力を得ることができ
るのである。
が多少異なる複数の希土類金属を混合して成る蓄冷材を
第２ディスプレーサ３３の中間層３３dに充填すること
によって、上記冷凍サイクルを繰り返した場合に生ずる
温度の振れが吸収される。したがって、高く且つ安定し
た第２ディスプレーサ３３の冷凍能力を得ることができ
るのである。
【００２０】尚、上記第２ディスプレーサ３３の中間層
３３dに充填する希土類金属の混合物は図４または図５
に限定されるものではなく、必要とする冷凍能力に応じ
て、最終層３３cに充填されるホロミウム銅(ＨoＣu2)よ
りも高い比熱を呈する範囲内で適宜に設定すればよい。
また、上記実施の形態においては、この発明の蓄冷器を
クライオ冷凍機における第２ディスプレーサとして説明
している。しかしながら、この発明はこれに限定される
ものではなく、スターリング冷凍機のディスプレーサで
あっても何ら差し支えない。
３３dに充填する希土類金属の混合物は図４または図５
に限定されるものではなく、必要とする冷凍能力に応じ
て、最終層３３cに充填されるホロミウム銅(ＨoＣu2)よ
りも高い比熱を呈する範囲内で適宜に設定すればよい。
また、上記実施の形態においては、この発明の蓄冷器を
クライオ冷凍機における第２ディスプレーサとして説明
している。しかしながら、この発明はこれに限定される
ものではなく、スターリング冷凍機のディスプレーサで
あっても何ら差し支えない。
【００２１】
【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１に係
る発明の蓄冷器は、１０°Ｋ以下の温度領域である最終
層にはホロミウム銅（ＨoＣu2）から成る蓄冷材を充填
する一方、１０°Ｋより高い温度領域である高温層の初
層には,鉛(Ｐb)または鉛合金から成る蓄冷材を充填し、
高温層における低温側の中間層には、該当する温度範囲
においてホロミウム銅(ＨoＣu 2 )よりも高く且つ鉛(Ｐb)
よりも低い比熱を呈し、且つ、少なくとも上記ホロミウ
ム銅(ＨoＣu 2 )及び鉛(Ｐb)以外の蓄冷材を含む複数蓄冷
材の混合物を充填したので、上記中間層の温度が４０°
Ｋ以上と高い場合や２０Ｋ°〜４０Ｋ°と低い場合の広
い温度範囲において、上記中間層に１種類の蓄冷材を充
填した場合に冷凍サイクル中に生ずる温度の振れを吸収
することができる。
る発明の蓄冷器は、１０°Ｋ以下の温度領域である最終
層にはホロミウム銅（ＨoＣu2）から成る蓄冷材を充填
する一方、１０°Ｋより高い温度領域である高温層の初
層には,鉛(Ｐb)または鉛合金から成る蓄冷材を充填し、
高温層における低温側の中間層には、該当する温度範囲
においてホロミウム銅(ＨoＣu 2 )よりも高く且つ鉛(Ｐb)
よりも低い比熱を呈し、且つ、少なくとも上記ホロミウ
ム銅(ＨoＣu 2 )及び鉛(Ｐb)以外の蓄冷材を含む複数蓄冷
材の混合物を充填したので、上記中間層の温度が４０°
Ｋ以上と高い場合や２０Ｋ°〜４０Ｋ°と低い場合の広
い温度範囲において、上記中間層に１種類の蓄冷材を充
填した場合に冷凍サイクル中に生ずる温度の振れを吸収
することができる。
【００２２】また、請求項２に係る発明の蓄冷器は、上
記中間層に充填される複数蓄冷材の混合物を、鉛(Ｐb)
と、エルビウム３ニッケル(Ｅr 3 Ｎi)又はエルビウムコ
バルト(Ｅr 3 Ｃo)との混合物にしたので、上記中間層の
温度が４０°Ｋ以上と高い場合において、上記中間層に
１種類の蓄冷材を充填した場合に冷凍サイクル中に生ず
る温度の振れを吸収することができる。
記中間層に充填される複数蓄冷材の混合物を、鉛(Ｐb)
と、エルビウム３ニッケル(Ｅr 3 Ｎi)又はエルビウムコ
バルト(Ｅr 3 Ｃo)との混合物にしたので、上記中間層の
温度が４０°Ｋ以上と高い場合において、上記中間層に
１種類の蓄冷材を充填した場合に冷凍サイクル中に生ず
る温度の振れを吸収することができる。
【００２３】また、請求項３に係る発明の蓄冷器は、上
記中間層に充填される複数蓄冷材の混合物を、エルビウ
ムコバルト(Ｅr 3 Ｃo）又はホロミウム２アルミニウム
(Ｈo 2 Ａl)と、エルビウム３ニッケル(Ｅr 3 Ｎi),ホロミ
ウム銅(ＨoＣu 2 ),エルビウムニッケル(ＥrＮi）又はエ
ルビウムニッケル合金(ＥrＮiＣu）との混合物にしたの
で、上記中間層の温度が２０°Ｋ〜４０°Ｋと低い場合
において、上記中間層に１種類の蓄冷材を充填した場合
に冷凍サイクル中に生ずる温度の振れを吸収することが
できる。
記中間層に充填される複数蓄冷材の混合物を、エルビウ
ムコバルト(Ｅr 3 Ｃo）又はホロミウム２アルミニウム
(Ｈo 2 Ａl)と、エルビウム３ニッケル(Ｅr 3 Ｎi),ホロミ
ウム銅(ＨoＣu 2 ),エルビウムニッケル(ＥrＮi）又はエ
ルビウムニッケル合金(ＥrＮiＣu）との混合物にしたの
で、上記中間層の温度が２０°Ｋ〜４０°Ｋと低い場合
において、上記中間層に１種類の蓄冷材を充填した場合
に冷凍サイクル中に生ずる温度の振れを吸収することが
できる。
【図１】この発明の蓄冷器における蓄冷材充填構造の一
例を示す図である。
例を示す図である。
【図２】極低温度範囲における種々蓄冷材の比熱特性を
示す図である。
示す図である。
【図３】冷凍サイクル中における中間層に発生する温度
の振れの説明図である。
の振れの説明図である。
【図４】図１とは異なる蓄冷材充填構造を示す図であ
る。
る。
【図５】図１および図４とは異なる蓄冷材充填構造を示
す図である。
す図である。
【図６】この発明の蓄冷器が使用される極低温冷凍機の
一例を示す図である。
一例を示す図である。
【図７】従来の蓄冷材充填構造を示す図である。
３１…第１シリンダ、 ３２…第２シリン
ダ、３３…第２ディスプレーサ、 ３３c…最終
層、３３d…中間層、 ３３e…初
層、３４…ホロミウム銅の球、３５…エルビウム３ニッ
ケル,エルビウムコバルトあるいはネオジウムの球、３
６,３７…鉛の球、３８…エルビウム３ニッケルあるい
はエルビウムコバルトの球、３９…エルビウムコバルト
あるいはホロミウム２アルミニウムの球、４０…エルビ
ウム３ニッケル,ホロミウム銅,エルビウムニッケルある
いはエルビウムニッケル合金の球。
ダ、３３…第２ディスプレーサ、 ３３c…最終
層、３３d…中間層、 ３３e…初
層、３４…ホロミウム銅の球、３５…エルビウム３ニッ
ケル,エルビウムコバルトあるいはネオジウムの球、３
６,３７…鉛の球、３８…エルビウム３ニッケルあるい
はエルビウムコバルトの球、３９…エルビウムコバルト
あるいはホロミウム２アルミニウムの球、４０…エルビ
ウム３ニッケル,ホロミウム銅,エルビウムニッケルある
いはエルビウムニッケル合金の球。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−203852（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−174486（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−186802（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−99162（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F25B 9/00 F25B 9/14 530
Claims (3)
- 【請求項１】 １０°Ｋ以下の温度領域である最終層に
はＨoＣu2から成る蓄冷材を充填し、 １０°Ｋより高い温度領域である高温層における高温側
の初層には、ＰbあるいはＰb合金から成る蓄冷材を充填
し、 高温層における低温側の中間層には、該当する温度範囲
においてＨoＣu2よりも高く且つＰbよりも低い比熱を呈
すると共に、少なくとも上記ＨoＣu 2 及びＰb以外の蓄冷
材を含む複数蓄冷材の混合物を充填したことを特徴とす
る蓄冷器。 - 【請求項２】 請求項１に記載の蓄冷器において、 上記中間層に充填される複数蓄冷材の混合物は、Ｐb
と、Ｅr 3 Ｎi又はＥr 3 Ｃoとの混合物であることを特徴と
する蓄冷器。 - 【請求項３】 請求項１に記載の蓄冷器において、 上記中間層に充填される複数蓄冷材の混合物は、Ｅr 3 Ｃ
o又はＨo 2 Ａlと、Ｅr 3 Ｎi,ＨoＣu 2 ,ＥrＮi又はＥrＮiＣ
uとの混合物であることを特徴とする蓄冷器。
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| JP03401896A JP3293446B2 (ja) | 1996-02-21 | 1996-02-21 | 蓄冷器 |
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| US08/945,021 US5983645A (en) | 1996-02-21 | 1996-12-24 | Regenerator and cryogenic refrigerator having regenerator |
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|---|---|---|---|---|
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| JPH07101134B2 (ja) * | 1988-02-02 | 1995-11-01 | 株式会社東芝 | 蓄熱材料および低温蓄熱器 |
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| US5269854A (en) * | 1991-02-05 | 1993-12-14 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Regenerative material |
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| US5332029A (en) * | 1992-01-08 | 1994-07-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Regenerator |
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1996
- 1996-02-21 JP JP03401896A patent/JP3293446B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1996-12-24 US US08/945,021 patent/US5983645A/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-12-24 EP EP96942622A patent/EP0825394A4/en not_active Withdrawn
- 1996-12-24 WO PCT/JP1996/003756 patent/WO1997031227A1/ja not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004225920A (ja) * | 2002-11-27 | 2004-08-12 | Aisin Seiki Co Ltd | 蓄冷器 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO1997031227A1 (fr) | 1997-08-28 |
| EP0825394A1 (en) | 1998-02-25 |
| JPH09229501A (ja) | 1997-09-05 |
| EP0825394A4 (en) | 2001-11-07 |
| US5983645A (en) | 1999-11-16 |
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