JPH04222356A - 極低温冷凍機 - Google Patents
極低温冷凍機Info
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- JPH04222356A JPH04222356A JP7773591A JP7773591A JPH04222356A JP H04222356 A JPH04222356 A JP H04222356A JP 7773591 A JP7773591 A JP 7773591A JP 7773591 A JP7773591 A JP 7773591A JP H04222356 A JPH04222356 A JP H04222356A
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- Japan
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- regenerator
- displacer
- cold storage
- cold heat
- heat accumulating
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Links
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、極低温冷凍機に係り、
特に蓄冷式の冷凍機に関する。
特に蓄冷式の冷凍機に関する。
【０００２】
【従来の技術】極低温の冷凍機には種々のタイプがある
。これらの中にギフォード・マクマホン冷凍機で代表さ
れる蓄冷式の極低温冷凍機がある。この蓄冷式の極低温
冷凍機は、通常、圧縮されたヘリウムガスを蓄冷器に通
して冷却した後に低温部で膨脹させて寒冷を発生させ、
この低温のヘリウムガスを逆の経路で蓄冷器に通し、蓄
冷器内の蓄冷材を冷却した後に回収するサイクルを採用
している。
。これらの中にギフォード・マクマホン冷凍機で代表さ
れる蓄冷式の極低温冷凍機がある。この蓄冷式の極低温
冷凍機は、通常、圧縮されたヘリウムガスを蓄冷器に通
して冷却した後に低温部で膨脹させて寒冷を発生させ、
この低温のヘリウムガスを逆の経路で蓄冷器に通し、蓄
冷器内の蓄冷材を冷却した後に回収するサイクルを採用
している。
【０００３】ところで、このような蓄冷式の極低温冷凍
機では、常温部から低温部にかけて蓄冷器を複数段設け
ているものが多い。そして、最も低温側に位置する蓄冷
器、つまり最終段蓄冷器においては、低温下において比
熱の高い鉛が蓄冷材として用いられている。
機では、常温部から低温部にかけて蓄冷器を複数段設け
ているものが多い。そして、最も低温側に位置する蓄冷
器、つまり最終段蓄冷器においては、低温下において比
熱の高い鉛が蓄冷材として用いられている。
【０００４】しかしながら、上記のように最終段蓄冷器
の蓄冷材として鉛を用いた極低温冷凍機にあっては次の
ような問題があった。すなわち、鉛は低温下において比
熱の高い材料であるが、１５Ｋ以下になると温度の低下
に伴って比熱が急激に低下する。このため、最終段蓄冷
器の蓄冷材として鉛を用いたものでは、熱交換効率の低
下が影響して１０Ｋ以下を実現することが困難であった
。
の蓄冷材として鉛を用いた極低温冷凍機にあっては次の
ような問題があった。すなわち、鉛は低温下において比
熱の高い材料であるが、１５Ｋ以下になると温度の低下
に伴って比熱が急激に低下する。このため、最終段蓄冷
器の蓄冷材として鉛を用いたものでは、熱交換効率の低
下が影響して１０Ｋ以下を実現することが困難であった
。
【０００５】そこで、このような不具合を解消するため
に、最近では１０Ｋ以下における比熱が鉛より大きいＥ
ｒ３ Ｎｉを最終段蓄冷器の蓄冷材として用いた極低温
冷凍機が出現している。Ｅｒ３ Ｎｉを最終段蓄冷器の
蓄冷材として用いると、到達最低温度を４Ｋレベルまで
下げることができ、４．２Ｋ（液体ヘリウム温度）にお
いて０．２Ｗ程度の冷凍能力が得られ、しかも１５Ｋ程
度までの冷凍能力も鉛を用いたものより高い値が得られ
る。
に、最近では１０Ｋ以下における比熱が鉛より大きいＥ
ｒ３ Ｎｉを最終段蓄冷器の蓄冷材として用いた極低温
冷凍機が出現している。Ｅｒ３ Ｎｉを最終段蓄冷器の
蓄冷材として用いると、到達最低温度を４Ｋレベルまで
下げることができ、４．２Ｋ（液体ヘリウム温度）にお
いて０．２Ｗ程度の冷凍能力が得られ、しかも１５Ｋ程
度までの冷凍能力も鉛を用いたものより高い値が得られ
る。
【０００６】しかし、Ｅｒ３ Ｎｉを最終段蓄冷器の蓄
冷材として用いた極低温冷凍機にあっても、１５Ｋ付近
以下においてまだ比熱が小さいため、１５Ｋ以下、特に
４．２Ｋ付近における冷凍能力がまだ低いと言う問題が
あった。
冷材として用いた極低温冷凍機にあっても、１５Ｋ付近
以下においてまだ比熱が小さいため、１５Ｋ以下、特に
４．２Ｋ付近における冷凍能力がまだ低いと言う問題が
あった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来の蓄
冷式の極低温冷凍機にあっては、１５Ｋ以下、特に産業
上、重要な温度である４．２Ｋ付近において冷凍能力が
まだ低いと言う問題があった。そこで本発明は、１５Ｋ
以下、特に４．２Ｋ付近において冷凍能力の高い蓄冷式
の極低温冷凍機を提供することを目的としている。
冷式の極低温冷凍機にあっては、１５Ｋ以下、特に産業
上、重要な温度である４．２Ｋ付近において冷凍能力が
まだ低いと言う問題があった。そこで本発明は、１５Ｋ
以下、特に４．２Ｋ付近において冷凍能力の高い蓄冷式
の極低温冷凍機を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る蓄冷式の極低温冷凍機では、最終段に
位置している蓄冷器に、組成がＥｒ３ Ｎｉである蓄冷
材と、組成が一般式Ｅｒ（ｘ） Ｄｙ（１−ｘ） Ｎｉ
２ （ただし、 Ｘは ０≦ Ｘ≦１ ）で表される蓄
冷材とを充填している。 なお、上記一般式で表される蓄冷材を低温側に充填する
ことが好ましい。
に、本発明に係る蓄冷式の極低温冷凍機では、最終段に
位置している蓄冷器に、組成がＥｒ３ Ｎｉである蓄冷
材と、組成が一般式Ｅｒ（ｘ） Ｄｙ（１−ｘ） Ｎｉ
２ （ただし、 Ｘは ０≦ Ｘ≦１ ）で表される蓄
冷材とを充填している。 なお、上記一般式で表される蓄冷材を低温側に充填する
ことが好ましい。
【０００９】
【作用】上記一般式で表される磁性材は、１５Ｋ付近以
下の温度範囲において比熱のピークを持ち、Ｅｒ３ Ｎ
ｉよりも高い比熱を示す温度範囲を有している。したが
って、上記一般式で表される蓄冷材を低温側に充填して
おけば、１５Ｋ以下、特に４．２Ｋ付近での冷凍能力を
大幅に向上させることが可能となる。
下の温度範囲において比熱のピークを持ち、Ｅｒ３ Ｎ
ｉよりも高い比熱を示す温度範囲を有している。したが
って、上記一般式で表される蓄冷材を低温側に充填して
おけば、１５Ｋ以下、特に４．２Ｋ付近での冷凍能力を
大幅に向上させることが可能となる。
【００１０】
【実施例】以下、図面を参照しながら実施例を説明する
。図１には本発明の一実施例に係る蓄冷式の極低温冷凍
機、ここにはギフォード・マクマホン形の冷凍機が示さ
れている。この冷凍機は、大きく別けて、コールドヘッ
ド１と、冷媒ガス導排出系２とで構成されている。
。図１には本発明の一実施例に係る蓄冷式の極低温冷凍
機、ここにはギフォード・マクマホン形の冷凍機が示さ
れている。この冷凍機は、大きく別けて、コールドヘッ
ド１と、冷媒ガス導排出系２とで構成されている。
【００１１】コールドヘッド１は、閉じられたシリンダ
１１と、このシリンダ１１内に往復動自在に収容された
ピストン、すなわち断熱材で形成されたディスプレーサ
１２と、このディスプレーサ１２に対して往復動に必要
な動力を与えるモータ１３とで構成されている。
１１と、このシリンダ１１内に往復動自在に収容された
ピストン、すなわち断熱材で形成されたディスプレーサ
１２と、このディスプレーサ１２に対して往復動に必要
な動力を与えるモータ１３とで構成されている。
【００１２】シリンダ１１は、大径の第１シリンダ１４
と、この第１シリンダ１４に同軸的に接続された小径の
第２シリンダ１５とで構成されている。第１シリンダ１
４および第２シリンダ１５は、通常、薄いステンレス鋼
板等で形成されている。そして、第１シリンダ１４と第
２シリンダ１５との境界壁部分で第１段冷却ステージ１
６を構成し、また第２シリンダ１５の先端壁部分で第１
段冷却ステージ１６より低温の第２段冷却ステージ１７
を構成している。
と、この第１シリンダ１４に同軸的に接続された小径の
第２シリンダ１５とで構成されている。第１シリンダ１
４および第２シリンダ１５は、通常、薄いステンレス鋼
板等で形成されている。そして、第１シリンダ１４と第
２シリンダ１５との境界壁部分で第１段冷却ステージ１
６を構成し、また第２シリンダ１５の先端壁部分で第１
段冷却ステージ１６より低温の第２段冷却ステージ１７
を構成している。
【００１３】ディスプレーサ１２は、第１シリンダ１４
内を往復動する第１ディスプレーサ１８と、第２シリン
ダ１５内を往復動する第２ディスプレーサ１９とで構成
されている。第１ディスプレーサ１８と第２ディスプレ
ーサ１９とは、連結機構２０によって軸方向に連結され
ている。
内を往復動する第１ディスプレーサ１８と、第２シリン
ダ１５内を往復動する第２ディスプレーサ１９とで構成
されている。第１ディスプレーサ１８と第２ディスプレ
ーサ１９とは、連結機構２０によって軸方向に連結され
ている。
【００１４】第１ディスプレーサ１８の内部には、蓄冷
器を構成するための流体通路２１が軸方向に形成されて
おり、この流体通路２１には銅メッシュ等で形成された
蓄冷材２２が収容されている。
器を構成するための流体通路２１が軸方向に形成されて
おり、この流体通路２１には銅メッシュ等で形成された
蓄冷材２２が収容されている。
【００１５】第２ディスプレーサ１９の内部には最終段
蓄冷器を構成するための流体通路２３が軸方向に形成さ
れており、この流体通路２３には複数の球状あるいは塊
状に分割された蓄冷材２４が収容されている。
蓄冷器を構成するための流体通路２３が軸方向に形成さ
れており、この流体通路２３には複数の球状あるいは塊
状に分割された蓄冷材２４が収容されている。
【００１６】蓄冷材２４は、図２にも示すように、第１
段冷却ステージ１６側、つまり高温側に充填された組成
がＥｒ３ Ｎｉである蓄冷材２４ａと、第２段冷却ステ
ージ１７側、つまり低温側に充填された、組成が一般式
Ｅｒ（ｘ） Ｄｙ（１−ｘ） Ｎｉ２ （ただし、 Ｘ
は ０≦ Ｘ≦１ ） …（１）
段冷却ステージ１６側、つまり高温側に充填された組成
がＥｒ３ Ｎｉである蓄冷材２４ａと、第２段冷却ステ
ージ１７側、つまり低温側に充填された、組成が一般式
Ｅｒ（ｘ） Ｄｙ（１−ｘ） Ｎｉ２ （ただし、 Ｘ
は ０≦ Ｘ≦１ ） …（１）
【００１７】で表される蓄冷材、この例では組成比がＥ
ｒ０．７５Ｄｙ０．２５Ｎｉ２ である蓄冷材２４ｂと
で構成されている。そして、これら蓄冷材２４ａと蓄冷
材２４ｂとは、セパレータ２８によって混合しないよう
に分離されている。なお、この例では蓄冷材２４ａの体
積と蓄冷材２４ｂの体積との和に対して蓄冷材２４ｂの
体積が約４０％になる関係に充填されている。
ｒ０．７５Ｄｙ０．２５Ｎｉ２ である蓄冷材２４ｂと
で構成されている。そして、これら蓄冷材２４ａと蓄冷
材２４ｂとは、セパレータ２８によって混合しないよう
に分離されている。なお、この例では蓄冷材２４ａの体
積と蓄冷材２４ｂの体積との和に対して蓄冷材２４ｂの
体積が約４０％になる関係に充填されている。
【００１８】第１ディスプレーサ１８の外周面と第１シ
リンダ１４の内周面との間および第２ディスプレーサ１
９の外周面と第２シリンダ１５の内周面との間には、そ
れぞれシール装置２５、２６が装着されている。
リンダ１４の内周面との間および第２ディスプレーサ１
９の外周面と第２シリンダ１５の内周面との間には、そ
れぞれシール装置２５、２６が装着されている。
【００１９】第１ディスプレーサ１８の図中上端は、連
結ロッド３１、スコッチヨークあるいはクランク軸３２
を介してモータ１３の回転軸に連結されている。したが
って、モータ１３が回転すると、この回転に同期してデ
ィスプレーサ１２が図中実線矢印３３で示す方向に往復
動する。
結ロッド３１、スコッチヨークあるいはクランク軸３２
を介してモータ１３の回転軸に連結されている。したが
って、モータ１３が回転すると、この回転に同期してデ
ィスプレーサ１２が図中実線矢印３３で示す方向に往復
動する。
【００２０】第１シリンダ１４の側壁上部には冷媒ガス
の導入口３４と排出口３５とが設けてあり、これら導入
口３４と排出口３５は冷媒ガス導排出系２に接続されて
いる。
の導入口３４と排出口３５とが設けてあり、これら導入
口３４と排出口３５は冷媒ガス導排出系２に接続されて
いる。
【００２１】冷媒ガス導排出系２は、シリンダ１１を経
由するヘリウムガス循環系を構成するもので、排出口３
５を低圧弁３６、圧縮機３７、高圧弁３８を介して導入
口３４に接続したものとなっている。すなわち、この冷
媒ガス導排出系２は、低圧（約５ａｔｍ ）のヘリウム
ガスを圧縮機３７で高圧（約１８ａｔｍ ）に圧縮して
シリンダ１１内に送り込むものである。そして、低圧弁
３６、高圧弁３８はディスプレーサ１２の往復動との関
連において後述する関係に開閉制御される。次に、上記
のように構成された冷凍機の動作を説明する。この冷凍
機において、寒冷を発生する部分、つまり冷却面に供さ
れる部分は第１段冷却ステージ１６と第２段冷却ステー
ジ１７とである。
由するヘリウムガス循環系を構成するもので、排出口３
５を低圧弁３６、圧縮機３７、高圧弁３８を介して導入
口３４に接続したものとなっている。すなわち、この冷
媒ガス導排出系２は、低圧（約５ａｔｍ ）のヘリウム
ガスを圧縮機３７で高圧（約１８ａｔｍ ）に圧縮して
シリンダ１１内に送り込むものである。そして、低圧弁
３６、高圧弁３８はディスプレーサ１２の往復動との関
連において後述する関係に開閉制御される。次に、上記
のように構成された冷凍機の動作を説明する。この冷凍
機において、寒冷を発生する部分、つまり冷却面に供さ
れる部分は第１段冷却ステージ１６と第２段冷却ステー
ジ１７とである。
【００２２】モータ１３が回転を開始すると、ディスプ
レーサ１２が下死点と上死点との間を往復動する。ディ
スプレーサ１２が下死点にあるとき、高圧弁３８が開い
て高圧ヘリウムガスがコールドヘッド１内に流入する。 次に、ディスプレーサ１２が上死点へと移動する。前述
の如く、第１ディスプレーサ１８の外周面と第１シリン
ダ１４の内周面との間および第２ディスプレーサ１９の
外周面と第２シリンダ１５の内周面との間にはそれぞれ
シール装置２５、２６が装着されている。このため、デ
ィスプレーサ１２が上死点へと向かうと、高圧ヘリウム
ガスは第１ディスプレーサ１８に形成された流体通路２
１および第２ディスプレーサ１９に形成された流体通路
２３を通って、第１ディスプレーサ１８と第２ディスプ
レーサ１９との間に形成された１段膨張室３９および第
２ディスプレーサ１９と第２シリンダ１５の先端壁との
間に形成された２段膨張室４０へと流れる。この流れに
伴って、高圧ヘリウムガスは蓄冷材２２、２４によって
冷却され、結局、１段膨張室３９に流れ込んだ高圧ヘリ
ウムガスは３０Ｋレベルに、また２段膨張室４０に流れ
込んだ高圧ヘリウムガスは４Ｋレベルに冷却される。
レーサ１２が下死点と上死点との間を往復動する。ディ
スプレーサ１２が下死点にあるとき、高圧弁３８が開い
て高圧ヘリウムガスがコールドヘッド１内に流入する。 次に、ディスプレーサ１２が上死点へと移動する。前述
の如く、第１ディスプレーサ１８の外周面と第１シリン
ダ１４の内周面との間および第２ディスプレーサ１９の
外周面と第２シリンダ１５の内周面との間にはそれぞれ
シール装置２５、２６が装着されている。このため、デ
ィスプレーサ１２が上死点へと向かうと、高圧ヘリウム
ガスは第１ディスプレーサ１８に形成された流体通路２
１および第２ディスプレーサ１９に形成された流体通路
２３を通って、第１ディスプレーサ１８と第２ディスプ
レーサ１９との間に形成された１段膨張室３９および第
２ディスプレーサ１９と第２シリンダ１５の先端壁との
間に形成された２段膨張室４０へと流れる。この流れに
伴って、高圧ヘリウムガスは蓄冷材２２、２４によって
冷却され、結局、１段膨張室３９に流れ込んだ高圧ヘリ
ウムガスは３０Ｋレベルに、また２段膨張室４０に流れ
込んだ高圧ヘリウムガスは４Ｋレベルに冷却される。
【００２３】ここで、高圧弁３８が閉じ、低圧弁３６が
開く。このように低圧弁３６が開くと、１段膨張室３９
内および２段膨張室４０内の高圧ヘリウムガスが膨張し
て寒冷を発生し、第１段冷却ステージ１６および第２段
冷却ステージ１７において吸熱が行われる。そして、デ
ィスプレーサ１２が再び下死点へ移動すると、これに伴
って１段膨張室３９内および２段膨張室４０内のヘリウ
ムガスが排除される。膨張したヘリウムガスは流体通路
２１、２３内を通る間に蓄冷材２２、２４を冷却し、常
温となって排出される。以下、上述したサイクルが繰返
されて冷凍運転が行なわれる。
開く。このように低圧弁３６が開くと、１段膨張室３９
内および２段膨張室４０内の高圧ヘリウムガスが膨張し
て寒冷を発生し、第１段冷却ステージ１６および第２段
冷却ステージ１７において吸熱が行われる。そして、デ
ィスプレーサ１２が再び下死点へ移動すると、これに伴
って１段膨張室３９内および２段膨張室４０内のヘリウ
ムガスが排除される。膨張したヘリウムガスは流体通路
２１、２３内を通る間に蓄冷材２２、２４を冷却し、常
温となって排出される。以下、上述したサイクルが繰返
されて冷凍運転が行なわれる。
【００２４】上述の如く、この実施例では第２ディスプ
レーサ１９の流体通路２３、つまり最終段蓄冷器内に組
成がＥｒ３ Ｎｉで、磁性材である蓄冷材２４ａと、組
成がＥｒ０．７５Ｄｙ０．２５Ｎｉ２ で、磁性材であ
る蓄冷材２４ｂとを低温側に蓄冷材２４ｂを位置させて
充填している。
レーサ１９の流体通路２３、つまり最終段蓄冷器内に組
成がＥｒ３ Ｎｉで、磁性材である蓄冷材２４ａと、組
成がＥｒ０．７５Ｄｙ０．２５Ｎｉ２ で、磁性材であ
る蓄冷材２４ｂとを低温側に蓄冷材２４ｂを位置させて
充填している。
【００２５】Ｅｒ３ Ｎｉは図３中に実線で、またＥｒ
０．７５Ｄｙ０．２５Ｎｉ２ は図３中に破線で示す比
熱特性を備えている。この図から判るように、１１Ｋ付
近以下の温度領域ではＥｒ０．７５Ｄｙ０．２５Ｎｉ２
の比熱がＥｒ３ Ｎｉのそれより大きい。流体通路２
３には温度勾配がつくので、実施例にように、Ｅｒ３
Ｎｉからなる蓄冷材２４ａを高温側に、Ｅｒ０．７５Ｄ
ｙ０．２５Ｎｉ２ からなる蓄冷材２４ｂを低温側に位
置させて充填しておくと、各蓄冷材の比熱特性を最も有
効に活用でき、４．２Ｋ付近での冷凍効率を向上させる
ことができる。
０．７５Ｄｙ０．２５Ｎｉ２ は図３中に破線で示す比
熱特性を備えている。この図から判るように、１１Ｋ付
近以下の温度領域ではＥｒ０．７５Ｄｙ０．２５Ｎｉ２
の比熱がＥｒ３ Ｎｉのそれより大きい。流体通路２
３には温度勾配がつくので、実施例にように、Ｅｒ３
Ｎｉからなる蓄冷材２４ａを高温側に、Ｅｒ０．７５Ｄ
ｙ０．２５Ｎｉ２ からなる蓄冷材２４ｂを低温側に位
置させて充填しておくと、各蓄冷材の比熱特性を最も有
効に活用でき、４．２Ｋ付近での冷凍効率を向上させる
ことができる。
【００２６】図４にはＥｒ３ Ｎｉ蓄冷材とＥｒ０．７
５Ｄｙ０．２５Ｎｉ２ 蓄冷材の体積比率（ε）と蓄冷
効率（η）との関係を求めた計算結果が示されている。 横軸は蓄冷器内の低温側に充填されたＥｒ０．７５Ｄｙ
０．２５Ｎｉ２ 蓄冷材の蓄冷材全体に占める体積比率
（ε）を示し、縦軸は蓄冷効率（η）を示している。計
算で使用した蓄冷器の高温端温度は３２Ｋ、低温端温度
は４Ｋである。この図から、Ｅｒ０．７５Ｄｙ０．２５
Ｎｉ２ 蓄冷材の比率が０％に近い領域から８２％以下
の範囲では、Ｅｒ３ Ｎｉ蓄冷材のみの場合（ε＝０％
）より高い蓄冷効率が得られ、特にε＝４０％において
最も高い蓄冷効率が得られることが判る。これは１１Ｋ
付近以下の低温下においてはＥｒ０．７５Ｄｙ０．２５
Ｎｉ２ の比熱がＥｒ３ Ｎｉのそれより大きいことに
よる。
５Ｄｙ０．２５Ｎｉ２ 蓄冷材の体積比率（ε）と蓄冷
効率（η）との関係を求めた計算結果が示されている。 横軸は蓄冷器内の低温側に充填されたＥｒ０．７５Ｄｙ
０．２５Ｎｉ２ 蓄冷材の蓄冷材全体に占める体積比率
（ε）を示し、縦軸は蓄冷効率（η）を示している。計
算で使用した蓄冷器の高温端温度は３２Ｋ、低温端温度
は４Ｋである。この図から、Ｅｒ０．７５Ｄｙ０．２５
Ｎｉ２ 蓄冷材の比率が０％に近い領域から８２％以下
の範囲では、Ｅｒ３ Ｎｉ蓄冷材のみの場合（ε＝０％
）より高い蓄冷効率が得られ、特にε＝４０％において
最も高い蓄冷効率が得られることが判る。これは１１Ｋ
付近以下の低温下においてはＥｒ０．７５Ｄｙ０．２５
Ｎｉ２ の比熱がＥｒ３ Ｎｉのそれより大きいことに
よる。
【００２７】図５にはＥｒ０．７５Ｄｙ０．２５Ｎｉ２
蓄冷材の比率が４０％の蓄冷器を使用した場合と、Ｅ
ｒ３ Ｎｉ蓄冷材のみの蓄冷器を使用した場合との冷凍
能力線図が示されている。この図から判るように、Ｅｒ
３ Ｎｉ蓄冷材のみの蓄冷器を使用した場合に較べてＥ
ｒ０．７５Ｄｙ０．２５Ｎｉ２ 蓄冷材の比率が４０％
の蓄冷器を使用した場合には到達温度が下がり、４．２
Ｋにおける冷凍能力を向上させることができる。
蓄冷材の比率が４０％の蓄冷器を使用した場合と、Ｅ
ｒ３ Ｎｉ蓄冷材のみの蓄冷器を使用した場合との冷凍
能力線図が示されている。この図から判るように、Ｅｒ
３ Ｎｉ蓄冷材のみの蓄冷器を使用した場合に較べてＥ
ｒ０．７５Ｄｙ０．２５Ｎｉ２ 蓄冷材の比率が４０％
の蓄冷器を使用した場合には到達温度が下がり、４．２
Ｋにおける冷凍能力を向上させることができる。
【００２８】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。すなわち、上述した実施例は本発明を
ギフォード・マクマホン形冷凍機に適用した例であるが
、スターリング冷凍機、改良形ソルベーサイクルＧＭ冷
凍機、ビルミヤ冷凍機等の蓄冷式の極低温冷凍機全般に
適用できる。また、蓄冷材の形状も球状、粒状、メッシ
ュ状等の各種形状を選択できることは勿論である。
るものではない。すなわち、上述した実施例は本発明を
ギフォード・マクマホン形冷凍機に適用した例であるが
、スターリング冷凍機、改良形ソルベーサイクルＧＭ冷
凍機、ビルミヤ冷凍機等の蓄冷式の極低温冷凍機全般に
適用できる。また、蓄冷材の形状も球状、粒状、メッシ
ュ状等の各種形状を選択できることは勿論である。
【００２９】また、上述した実施例では、一般式（１）
で表される磁性蓄冷材としてＥｒ０．７５Ｄｙ０．２
５Ｎｉ２ を用いているが、図３中に破線で示されてい
るように、Ｅｒ０．２５Ｄｙ０．７５Ｎｉ２ 、Ｅｒ０
．５ Ｄｙ０．５ Ｎｉ２ 、ＥｒＮｉ２ 、ＤｙＮｉ
２ 等の一般式（１） で表される組成の磁性材を用い
ることができる。
で表される磁性蓄冷材としてＥｒ０．７５Ｄｙ０．２
５Ｎｉ２ を用いているが、図３中に破線で示されてい
るように、Ｅｒ０．２５Ｄｙ０．７５Ｎｉ２ 、Ｅｒ０
．５ Ｄｙ０．５ Ｎｉ２ 、ＥｒＮｉ２ 、ＤｙＮｉ
２ 等の一般式（１） で表される組成の磁性材を用い
ることができる。
【００３０】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、１
５Ｋ以下、特に産業上有用な４．２Ｋ付近での冷凍能力
を向上させることができる。
５Ｋ以下、特に産業上有用な４．２Ｋ付近での冷凍能力
を向上させることができる。
【図１】本発明の一実施例に係る極低温冷凍機の概略構
成図
成図
【図２】同冷凍機の最終段蓄冷器の構成を説明するため
の断面図
の断面図
【図３】Ｅｒ３ Ｎｉ蓄冷材，Ｅｒ（ｘ） Ｄｙ（１−
ｘ） Ｎｉ２ （Ｘ＝０，０．５，０．７５，１）蓄冷
材および鉛の比熱特性を示す図
ｘ） Ｎｉ２ （Ｘ＝０，０．５，０．７５，１）蓄冷
材および鉛の比熱特性を示す図
【図４】Ｅｒ３ Ｎｉ蓄
冷材，Ｅｒ０．７５Ｄｙ０．２５Ｎｉ２ 蓄冷材の体積
比率と蓄冷効率との関係を示す図
冷材，Ｅｒ０．７５Ｄｙ０．２５Ｎｉ２ 蓄冷材の体積
比率と蓄冷効率との関係を示す図
【図５】本発明に係る
冷凍機と従来の冷凍機との冷凍能力曲線をそれぞれ示す
図。
冷凍機と従来の冷凍機との冷凍能力曲線をそれぞれ示す
図。
１…コールドヘッド、
２…冷媒ガス導排出系、 １１…シリンダ、
１２…ディスプレーサ、 １３…モータ、
１６…第１段冷却ステージ、 １７…第２段冷却ステージ、 １８
…第１ディスプレーサ、 １９…第２ディスプレーサ、 ２２
，２４…蓄冷材、 ２１，２３…蓄冷器を構成するための流体通路、２４ａ
…組成がＥｒ３ Ｎｉである蓄冷材、２４ｂ…組成がＥ
ｒ０．７５Ｄｙ０．２５Ｎｉ２ である蓄冷材、２８…
セパレータ。
２…冷媒ガス導排出系、 １１…シリンダ、
１２…ディスプレーサ、 １３…モータ、
１６…第１段冷却ステージ、 １７…第２段冷却ステージ、 １８
…第１ディスプレーサ、 １９…第２ディスプレーサ、 ２２
，２４…蓄冷材、 ２１，２３…蓄冷器を構成するための流体通路、２４ａ
…組成がＥｒ３ Ｎｉである蓄冷材、２４ｂ…組成がＥ
ｒ０．７５Ｄｙ０．２５Ｎｉ２ である蓄冷材、２８…
セパレータ。
Claims (2)
- 【請求項１】圧縮されたヘリウムガスを蓄冷器に通して
冷却した後に低温部で膨脹させて寒冷を発生させる極低
温冷凍機において、前記蓄冷器に、組成がＥｒ３ Ｎｉ
である蓄冷材と、組成が一般式Ｅｒ（ｘ） Ｄｙ（１−
ｘ） Ｎｉ２ （ただし、Ｘ は ０≦ Ｘ≦１ ）で
表される蓄冷材とが充填されていることを特徴とする極
低温冷凍機。 - 【請求項２】組成がＥｒ３ Ｎｉである蓄冷材が高温側
に、組成が前記一般式で表される蓄冷材が低温側に充填
されていることを特徴とする請求項１に記載の極低温冷
凍機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7773591A JPH04222356A (ja) | 1990-06-20 | 1991-04-10 | 極低温冷凍機 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15980990 | 1990-06-20 | ||
| JP2-159809 | 1990-06-20 | ||
| JP7773591A JPH04222356A (ja) | 1990-06-20 | 1991-04-10 | 極低温冷凍機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04222356A true JPH04222356A (ja) | 1992-08-12 |
Family
ID=26418805
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7773591A Pending JPH04222356A (ja) | 1990-06-20 | 1991-04-10 | 極低温冷凍機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04222356A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07121339A (ja) * | 1993-10-28 | 1995-05-12 | Nec Corp | パラメタ入力装置 |
-
1991
- 1991-04-10 JP JP7773591A patent/JPH04222356A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07121339A (ja) * | 1993-10-28 | 1995-05-12 | Nec Corp | パラメタ入力装置 |
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