CN104713263B - 蓄冷器式制冷机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种提高蓄冷器式制冷机的制冷能力的技术。本发明的蓄冷器式制冷机(1)中，第1蓄冷器(9)具备第1蓄冷材料及容纳该第1蓄冷材料的第1缸体(7)。第2蓄冷器(34)具备第2蓄冷材料及容纳该第2蓄冷材料的第2缸体(8)，并且与第1蓄冷器(9)的低温端连接。气体管路(33)将从第1蓄冷器(9)排出的制冷剂气体引导至第2蓄冷器(34)中。在此，气体管路(33)可在管路中具备多个排气孔。

Description

蓄冷器式制冷机

本申请主张基于2013年12月16日申请的日本专利申请第2013-259482号的优先权。该日本申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。

技术领域

本发明涉及一种使用从压缩装置供给的高压制冷剂气体产生西蒙膨胀并通过蓄冷器积蓄寒冷来产生所希望的超低温寒冷的蓄冷器式制冷机。

背景技术

作为蓄冷器式制冷机，例如有专利文献1中记载的制冷机。置换器式的蓄冷器式制冷机中，使置换器在缸体内部往复运动的同时使膨胀空间内的制冷剂气体膨胀，从而产生寒冷。并且，脉冲管式的蓄冷器式制冷机中，使脉冲管内的气体活塞往复运动的同时使膨胀空间内的制冷剂气体膨胀，从而产生寒冷。在膨胀空间产生的制冷剂气体的寒冷由蓄冷器积蓄的同时传递到冷却台而达到所希望的超低温，从而对连接于冷却台的冷却对象进行冷却。

专利文献1：日本特开2008-224161号公报

作为制冷剂气体，例如使用氦气。压缩机对低压(例如0.8MPa)氦气进行压缩，生成高压(例如2.2MPa)氦气。在超低温附近，高压氦气的密度与低压氦气的密度的密度差的温度依赖性较大，尤其温度在8K附近时，其密度差最大。因此，在蓄冷器中的温度成为8K附近的区域，积存大量氦气，制冷机整体的压力差减小，从而导致制冷性能下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种更有效地提高蓄冷器式制冷机的制冷性能的技术。

为了解决上述课题，本发明的一种实施方式的蓄冷器式制冷机具备：第1蓄冷器，该第1蓄冷器具备第1蓄冷材料及容纳第1蓄冷材料的第1缸体；第2蓄冷器，该第2蓄冷器具备第2蓄冷材料及容纳第2蓄冷材料的第2缸体，并且与第1蓄冷器的低温端连接；及气体管路，将从第1蓄冷器排出的制冷剂气体引导至第2蓄冷器中。

根据本发明的蓄冷器式制冷机，能够向制冷剂气体的密度差变大的温度区域传递热量，从而能够提高制冷机的效率。

附图说明

图1是表示实施方式1所涉及的蓄冷器式制冷机及蓄冷器的一种实施方式的示意图。

图2是表示2.2MPa的氦气与0.8MPa的氦气各自的密度随温度的变化、及两者密度差随温度的变化的图。

图3是表示实施方式1所涉及的第2蓄冷器的温度特性曲线的一例的图。

图4(a)-图4(d)是表示实施方式1所涉及的气体管路的另一例的图。

图5是示意地表示实施方式2所涉及的脉冲管型的蓄冷器式制冷机的图。

图6(a)-图6(b)是表示实施方式2所涉及的蓄冷器式制冷机所具备的气体管路的另一例的图。

图中：1-蓄冷器式制冷机，C1-第1间隙，P1-第1连接点，V1-蓄冷器供给阀，2-第1置换器，C2-第2间隙，P2-第2连接点，V2-蓄冷器回流阀，3-第2置换器，P3-第3连接点，V3-第1供给阀，4-销，V4-第1回流阀，5-连接器，V5-第2供给阀，6-销，V6-第2回流阀，7-第1缸体，V7-流量控制阀，8-第2缸体，V8-流量控制阀，9-第1蓄冷器，10、11-整流器，12-室温室，13-第1开口，14-压缩机，15-供给阀，16-回流阀，17-密封件，18-第1膨胀空间，19-第2开口，20-第1冷却台，21、22-整流器，23-分隔件，24-高温侧区域，25-低温侧区域，26-第2膨胀空间，27-第3开口，28-第2冷却台，29、30-换热部，31、32-压入销，33-气体管路，34-第2蓄冷器，101-蓄冷器式制冷机，102-第1蓄冷器，103-第2蓄冷器，104-第1脉冲管，105-第2脉冲管，107-压缩机，108、109-分支管，110-第1供排共同配管，111-第2供排共同配管，112-第3供排共同配管，113-第1整流换热器，114-第2整流换热器，115-第3整流换热器，116-第4整流换热器，117-冷却台，118-第1低温端连结管，119-第2低温端连结管，124-高温侧区域，125-低温侧区域，133-气体管路。

具体实施方式

以下，参考附图对本发明的实施方式进行说明。

(实施方式1)

实施方式1所涉及的蓄冷器式制冷机1为例如将氦气用作制冷剂气体的吉福德-麦克马洪(GM)式的超低温制冷机。如图1所示，蓄冷器式制冷机1具备第1置换器2及与第1置换器2在长边方向上连结的第2置换器3。第1置换器2和第2置换器3例如经由销4、连接器5、销6连接。

第1缸体7和第2缸体8形成为一体，分别具备高温端和低温端。第1缸体7的低温端和第2缸体8的高温端在第1缸体7的底部连接。第2缸体8为以与第1缸体7在同一轴向上延伸的方式形成，且直径小于第1缸体7的圆筒部件。第1缸体7将第1置换器2容纳成能够在长边方向上往复移动，第2缸体8将第2置换器3容纳成能够在长边方向上往复移动。

考虑到强度、导热系数、氦隔离能力等，第1缸体7、第2缸体8例如使用不锈钢。第2置换器3的外周部为由不锈钢等金属制成的筒。在第2置换器3的外周面上可形成氟树脂等耐磨性树脂的保护膜。

在第1缸体7的高温端设有往复驱动第1置换器2及第2置换器3的止转棒轭机构(未图示)。第1置换器2、第2置换器3分别沿着第1缸体7、第2缸体8往复移动。第1置换器2及第2置换器3分别具备高温端和低温端。

第1置换器2具有圆筒状的外周面，在第1置换器2的内部填充有第1蓄冷材料。第1置换器2的内部容积作为第1蓄冷器9发挥作用。在第1蓄冷器9的上部设有整流器10，在下部设有整流器11。在第1置换器2的高温端形成有使制冷剂气体从室温室12向第1置换器2流通的第1开口13。

室温室12为由第1缸体7和第1置换器2的高温端形成的空间，其容积随着第1置换器2的往复移动发生变化。在室温室12上连接有将由压缩机14、供给阀15、回流阀16构成的吸排气***相互连接的配管中的供排共同配管。并且，在第1置换器2的偏靠高温端的部分与第1缸体7之间安装有密封件17。

在第1置换器2的低温端形成有将制冷剂气体经由第1间隙C1导入到第1膨胀空间18的第2开口19。第1膨胀空间18为由第1缸体7和第1置换器2形成的空间，其容积随着第1置换器2的往复移动发生变化。在第1缸体7的外周中与第1膨胀空间18对应的位置配置有与未图示的冷却对象物热连接的第1冷却台20，第1冷却台20被通过第1间隙C1的制冷剂气体冷却。

第2置换器3具有圆筒状的外周面，第2置换器3的内部隔着上端的整流器21、下端的整流器22、位于上下中间的分隔件23在轴向上被分为两级。第2置换器3的内部容积中的比分隔件23更靠高温侧的高温侧区域24填充有例如铅和铋等非磁性材料的第2蓄冷材料。在分隔件23的低温(下级)侧的低温侧区域25填充有与高温侧区域24不同的蓄冷材料，例如HoCu₂等磁性材料的第2蓄冷材料。铅和铋、HoCu₂等形成为球状，多个球状形成物聚集而构成蓄冷材料。分隔件23防止高温侧区域24的蓄冷材料与低温侧区域25的蓄冷材料混合。该第2置换器3的内部容积即高温侧区域24和低温侧区域25作为第2蓄冷器34发挥作用。第1膨胀空间18和第2置换器3的高温端由连接器5周围的连通路连通。制冷剂气体经由该连通路从第1膨胀空间18向第2蓄冷器34流通。

在第2置换器3的低温端形成有用于使制冷剂气体经由第2间隙C2向第2膨胀空间26流通的第3开口27。第2膨胀空间26为由第2缸体8和第2置换器3形成的空间，其容积随着第2置换器3的往复移动发生变化。第2间隙C2由第2缸体8的低温端和第2置换器3形成。

在第2缸体8外周的与第2膨胀空间26对应的位置配置有与冷却对象物热连接的第2冷却台28。第2冷却台28被通过第2间隙C2的制冷剂气体冷却。

从比重、强度、导热系数等观点考虑，第1置换器2例如使用夹布酚醛等。第1蓄冷料例如由金属丝网等构成。并且，第2置换器3通过用毛毡及金属丝网在轴向上夹持例如铅、铋等球状的第2蓄冷材料而构成。另外，如上所述，可通过分隔件将第2置换器3的内部容积分割成多个区域。

第1置换器2及第2置换器3可在低温端分别具备换热部29及换热部30。从与置换器主体的接合的观点考虑，换热部29及换热部30具有两级状的圆柱形状。换热部29通过压入销31固定于第1置换器2，换热部30通过压入销32固定于第2置换器3。由此，在第1冷却台20、第2冷却台28这两个冷却台上增加实际上的换热面积来提高冷却效率。

另外，在实施方式1所涉及的蓄冷器式制冷机1中，如图1所示，具备将从第1蓄冷器9排出的制冷剂气体引导至第2蓄冷器中的气体管路33。更具体而言，气体管路33将从第1蓄冷器9排出的制冷剂气体引导至第2蓄冷器的高温侧区域24。

气体管路33埋设在高温侧区域24的非磁性材料的第2蓄冷材料。并且，从图1明确可知，气体管路33的高温端位于比第1冷却台20的下端更靠低温侧，气体管路33的低温端位于比第2冷却台28的上端更靠高温侧。

考虑蓄冷器式制冷机1正常运行时的第2蓄冷器的温度特性曲线来决定高温侧区域24中的气体管路33的轴向位置。关于气体管路33的埋设位置的详细内容将后述，在通常的超低温制冷机中，图1中下侧的气体管路33的低温端优选比分隔件23向高温侧隔开规定距离。并且，气体管路33的图1中上侧的高温端可贯穿整流器21。另外，图1中虽未图示，但气体管路33为了维持高温侧区域24中的轴向位置，可具备支承部件。例如，可在气体管路33的低温端设置十字形状的支承部件。

接着，对实施方式1所涉及的蓄冷器式制冷机1的动作进行说明。在制冷剂气体供给工序的某一时间点，第1置换器2及第2置换器3位于第1缸体7及第2缸体8的下止点。若与此同时或者在稍微错开的时刻打开供给阀15，则高压氦气经由供给阀15从供排共同配管供给至第1缸体7内，并从位于第1置换器2上部的第1开口13流入到第1置换器2内部的第1蓄冷器9中。流入到第1蓄冷器9中的高压氦气被第1蓄冷材料冷却的同时，经由位于第1置换器2下部的第2开口19及第1间隙C1供给至第1膨胀空间18。

供给至第1膨胀空间18的高压氦气经由连接器5周围的连通路流入到第2置换器3内部的第2蓄冷器34中。流入到第2蓄冷器34中的高压氦气被第2蓄冷材料冷却的同时，经由位于第2置换器3下部的第3开口27及第2间隙供给至第2膨胀空间26。

如此一来，第1膨胀空间18及第2膨胀空间26由高压氦气填满，供给阀15被关闭。此时，第1置换器2及第2置换器3位于第1缸体7及第2缸体8内的上止点。若与此同时或者在稍微错开的时刻打开回流阀16，则第1膨胀空间18、第2膨胀空间26内的制冷剂气体被减压而膨胀。通过膨胀成为低温的第1膨胀空间18的氦气经由第1间隙C1吸收第1冷却台20的热量，第2膨胀空间26的氦气经由第2间隙C2吸收第2冷却台28的热量。

第1置换器2及第2置换器3朝向下止点移动，从而第1膨胀空间18及第2膨胀空间26的容积减小。第2膨胀空间26内的氦气经由第2间隙C2、第3开口27、第2蓄冷器34及连通路返回到第1膨胀空间18。另外，第1膨胀空间18内的氦气经由第2开口19、第1蓄冷器9及第1开口13返回到压缩机14的吸入侧。此时，第1蓄冷材料及第2蓄冷材料被制冷剂气体冷却。将该工序作为1个循环，蓄冷器式制冷机1重复进行该冷却循环，由此对第1冷却台20及第2冷却台28进行冷却。

如上所述，蓄冷器式制冷机1中的冷却循环包括重复进行作为制冷剂气体的氦气流入、流出第2蓄冷器的动作。以下，对第2蓄冷器中存在的氦气的温度特性曲线及质量变化进行说明。

图2是表示2.2MPa的氦气与0.8MPa的氦气各自的密度随温度的变化、及两者密度差随温度的变化的图。如图2所示，2.2MPa的氦气与0.8MPa的氦气的密度差在温度大致8K时变得最大。当氦气的温度低于8K时，2.2MPa的氦气与0.8MPa的氦气的密度差随温度单调递增，当氦气的温度高于8K时，密度差随温度单调递减。

在此，将第2蓄冷器34中存在的氦气的质量设为M。并且，将流入到第2蓄冷器34的高温端即上端的整流器21中的氦气的每单位时间的质量设为m_in，将从下端的整流器22流出的氦气的每单位时间的质量设为m_out。如果氦气流入第2蓄冷器34中，则第2蓄冷器34中存在的氦气的质量M增加。另一方面，若氦气从第2蓄冷器34流出，则第2蓄冷器34中存在的氦气的质量M减少。因此，第2蓄冷器34中存在的氦气的质量M的每单位时间的变化量dM/dt可由流入质量m_in与流出质量m_out之差表示。根据以上，得到以下的关系式(1)。

m_in-m_out＝dM/dt (1)

其中，dM/dt表示第2蓄冷器34中存在的氦气的质量M关于时间t的微分。

如上所述，第2蓄冷器34为第2置换器3的内部，第2置换器3通过用毛毡及金属丝网在轴向上夹持例如铅、铋等球状的第2蓄冷材料而构成。因此，第2蓄冷器34的容积可以看做恒定，因此将其值设为V。并且，若将第2蓄冷器34中的氦气的平均密度设为ρ，则第2蓄冷器34中存在的制冷剂气体的质量M可由以下的式(2)表示。

M＝Vρ (2)

若将式(2)代入式(1)，则得到以下的式(3)。

m_in-m_out＝Vdρ/dt (3)

其中，dρ/dt表示氦气的密度ρ的时间微分。

式(3)中，假设流入到第2蓄冷器34中的氦气的密度不随时间发生变化，则成为m_in-m_out＝0，第2蓄冷器34中存在的氦气的质量M未发生变化。即，意味着氦气从第2蓄冷器34中的流出量相当于流入到第2蓄冷器34中的量。在实际冷却循环中，若供给阀15被打开，则经由供给阀15供给高压氦气。其结果，第2蓄冷器34中也会流入高压氦气，填充在第2蓄冷器34中的低压氦气升压，从而成为高压氦气。

如图2所示，高压氦气与低压氦气在其密度上存在差异。因此，若高压氦气流入到第2蓄冷器34中而其中的低压氦气升压从而成为高压氦气，则式(3)中的右边成为正值。更具体而言，式(3)中的右边成为图2中以实线示出的密度差。根据以上，得到以下的不等式(4)。

m_in-m_out＝Vdρ/dt＞0 (4)

如上述，流入到第2蓄冷器34中的高压氦气被第2蓄冷材料冷却的同时，经由位于第2置换器3下部的第3开口27及第2间隙供给至第2膨胀空间26。然而，上述不等式(4)表示从第2蓄冷器向第2膨胀空间26流出的氦气的质量小于流入到第2蓄冷器中的氦气的质量。这意味着第2蓄冷器34起到所谓的氦气的缓冲作用。结果，第2膨胀空间26的压力下降得到抑制，压力差也变小。

并且，若回流阀16被打开，则第2蓄冷器34内的高压氦气成为低压氦气。此时，式(3)中的右边成为将图2中以直线示出的密度差作为绝对值的负值。因此，得到以下的不等式(5)。

m_in-m_out＝Vdρ/dt＜0 (5)

这表示从第2蓄冷器34流出的氦气的质量大于从第2膨胀空间26流入到第2蓄冷器34中的氦气的质量。

图3是表示实施方式1所涉及的第2蓄冷器的温度特性曲线的一例的图，是表示将从第2蓄冷器的高温端至低温端的距离设为1时第2蓄冷器34的温度特性曲线的曲线图。在图3中，以实线示出的曲线表示以往技术中的第2蓄冷器34的温度分布即未具备气体管路33的第2蓄冷器的温度分布。

如图3的实线所示，在以往技术中的2级式制冷机的第2蓄冷器34中，从高温端朝向低温端的温度特性曲线成为与距高温端的距离成反比例的形状，成为如双曲线形状的特性曲线。在图3中，温度梯度变得最大的部位是标准化距离为大致0.2的部位，其存在于高温侧区域24。当标准化距离在0.2附近时，温度成为8K左右，这与图2中的密度差变得最大的温度一致。即，在以往技术中的第2蓄冷器中，若能够通过使氦气的温度成为8K的区域的氦气变暖来使第2蓄冷器的温度特性曲线接近直线，则能够抑制氦气的密度差的增加，进而提高制冷机整体的制冷能力。

因此，实施方式1所涉及的第2蓄冷器34具备将从第1蓄冷器9向第1膨胀空间18排出的制冷剂气体引导至第2蓄冷器34中的气体管路33。将第2蓄冷器34的长度设为1时，气体管路33的低温侧的出口位于从第2蓄冷器34的高温端侧相隔0.2～0.3的位置。由此，对气体管路33不存在时氦气的温度成为大致8K的区域供给第1膨胀空间18中的氦气(大致50K的氦气)，因此能够使第2蓄冷器的温度特性曲线接近直线。另外，以下本说明书中，使第2蓄冷器的温度特性曲线接近直线的情况有时记载为“改善温度特性曲线”。

图3的单点划线表示实施方式1所涉及的具备气体管路33的第2蓄冷器34的温度特性曲线。如图3所示，通过使用气体管路33使氦气向第2蓄冷器34中分流，由此能够改善第2蓄冷器34的、尤其是高温侧区域24的温度特性曲线。通过该高温侧区域24内部的温度特性曲线的上升，积存在该区域的氦气的量减少，制冷机***整体的压力差变大，因此能够提高制冷性能。

气体管路33的第2蓄冷器侧的端部所在的轴向区域为作为制冷剂的氦气的比热高于非磁性材料的第2蓄冷材料的比热的区域，且为在制冷机运行中落在例如8～20K的温度范围(更优选8～10数K)的区域。并且，作为在该温度区域中比热较高的蓄冷材料，可举出作为非磁性材料的铅和铋。

图4(a)-图4(d)是表示实施方式1所涉及的气体管路33的另一例的图。图4(a)中示出具备多个气体管路33的第2蓄冷器34。如上所述，第2蓄冷材料包含多个球状金属，因此气体管路33的内径小于球状金属的直径，更具体而言优选为0.3mm以下。由此，能够抑制蓄冷材料堵塞在气体管路33中。并且，也可以通过设置多个气体管路33来增加引导至第2蓄冷器中的氦气的量。

并且，也可以在各气体管路33的第2蓄冷器侧的端部设置开口小于蓄冷材料的直径的丝网。由此，能够更有效地抑制蓄冷材料堵塞在气体管路33中。

图4(b)是表示在管路中具备多个排气孔的气体管路33的图。由于在管路中有多个排气孔，因此流过图4(b)所示的气体管路33的氦气在第2蓄冷器34的温度较高的高温端侧也流入到第2蓄冷器34中。与仅在气体管路33的端部排出氦气的情况相比，第2蓄冷器34内的氦气与通过气体管路33分流的氦气的温度差减小。由此，能够降低不同温度的氦气混合时所产生的熵损失。

图4(c)是表示弯曲成锯齿形的气体管路33的图。与图4(b)所示的例子相同，图4(c)所示的例子也在管路中具备多个排气孔。与图4(b)所示的例子相比，管路以Z字状多次折曲，因此能够使氦气向第2蓄冷器34内的更广范围内分流。由此，能够更有效地改善第2蓄冷器34的温度特性曲线。

另外，图4(b)及图4(c)中示出了气体管路33为一个的情况，但如图4(a)所示，气体管路33也可以有多个。

图4(d)是表示气体管路33设置于第2置换器3的壁内的情况的图。与上述例子相比，由于在第2蓄冷器34内不存在气体管路33，因此无需减少蓄冷材料也能够将从第1蓄冷器9排出的氦气引导至第2蓄冷器34中，在这一方面有优点。

(实施方式2)

在上述实施方式1中，示出了将本发明适用于置换器式的制冷机中的方式，但本发明也能够适用于脉冲管型的制冷机中。以下，作为实施方式2，对将本发明适用于脉冲管型的制冷机中的情况进行叙述。

图5是示意地表示实施方式2所涉及的脉冲管型的蓄冷器式制冷机101的图。如图5所示，实施方式2所涉及的脉冲管型的蓄冷器式制冷机101具备第1蓄冷器102、第2蓄冷器103、第1脉冲管104及第2脉冲管105。第1蓄冷器102、第1脉冲管104及第2脉冲管105各自的高温端经由与各自的高温端对应的第1供排共同配管110、第2供排共同配管111及第3供排共同配管112连接于从压缩机107的吐出侧三分支的分支管108及从吸入侧三分支的分支管109。

在分支管108的与第1供排共同配管110的第1连接点P1之前配置有蓄冷器供给阀V1。在分支管108的与第2供排共同配管111的第2连接点P2之前配置有第1供给阀V3。另外，在分支管108的与第3供排共同配管112的第3连接点P3之前配置有第2供给阀V5。

在分支管109的与第1供排共同配管110的第1连接点P1之前配置有蓄冷器回流阀V2。在分支管109的与第2供排共同配管111的第2连接点P2之前配置第1回流阀V4。在分支管109的与第3供排共同配管112的第3连接点P3之前配置有第2回流阀V6。

在第2供排共同配管111的第1脉冲管104的高温端与第2连接点P2之间配置有流量控制阀V7。并且，在第3供排共同配管112的第2脉冲管105的高温端与第3连接点P3之间配置有流量控制阀V8。这些流量控制阀作为脉冲管内产生的气体活塞的相位调整机构发挥作用。并且，也可以使用节流孔来代替流量控制阀。

在第1脉冲管104的高温端配置有第1整流换热器113，在低温端配置有第2整流换热器114。在第2脉冲管105的高温端配置有第3整流换热器115，在低温端配置有第4整流换热器116。

第1脉冲管104的低温端和第1蓄冷器102的低温端通过冷却台117热连结。第1脉冲管104的低温端和第1蓄冷器102的低温端通过位于冷却台117内部的第1低温端连结管118连接成能够使制冷剂气体流通。第2脉冲管105的低温端和第2蓄冷器103的低温端通过第2低温端连结管119连接成能够使制冷剂气体流通。

另外，实施方式2所涉及的蓄冷器式制冷机101中，第2蓄冷器103内部与上述实施方式1所涉及的第2蓄冷器同样地包括在上级包含非磁性材料的高温侧区域124、及在下级具有磁性材料的蓄冷材料的低温侧区域125。将高温侧区域124和低温侧区域125相结合而构成第2蓄冷器103。

如此构成的脉冲管型的蓄冷器式制冷机101中，在高压制冷剂气体的供给过程中，若第1供给阀V3、第2供给阀V5被打开，则制冷剂气体经由分支管108及第2供排共同配管111或第3供排共同配管112向第1脉冲管104及第2脉冲管105的低温端流入。

并且，若蓄冷器供给阀V1被打开，则制冷剂气体从压缩机107通过分支管108及第1供排共同配管110，从第1蓄冷器102流入到第1脉冲管104的低温端，并且通过第2蓄冷器103流向第2脉冲管105的高温端。

另一方面，在低压制冷剂气体的回收过程中，若第1回流阀V4或第2回流阀V6被打开，则第1脉冲管104或第2脉冲管105内的制冷剂气体从各自的高温端通过第2供排共同配管111或第3供排共同配管112及分支管109回收至压缩机107。并且，若蓄冷器回流阀V2被打开，则第1脉冲管104内的制冷剂气体从低温端经由第1蓄冷器102、第1供排共同配管110、分支管109回收至压缩机107。同样地，第2脉冲管105内的制冷剂气体经由第2蓄冷器103、第1蓄冷器102、第1供排共同配管110、分支管109回收至压缩机107。

在实施方式2所涉及的脉冲管型的蓄冷器式制冷机101中，通过重复进行被压缩机107压缩的作为工作气体的氦气等制冷剂气体流入到第1蓄冷器102、第2蓄冷器103及第1脉冲管104、第2脉冲管105中的动作、及工作气体从第1脉冲管104、第2脉冲管105及第1蓄冷器102、第2蓄冷器103流出并回收至压缩机107的动作来在蓄冷器及脉冲管的低温端形成寒冷。并且，通过使冷却对象与这些低温端热接触，能够从冷却对象吸收热量。

实施方式2所涉及的脉冲管型的蓄冷器式制冷机101具备从使制冷剂气体在第1蓄冷器102的低温端与第1脉冲管104的低温端之间流通的第1低温端连结管118中分支而将制冷剂气体引导至第2蓄冷器103中的气体管路133。由此，气体管路133能够将从第1蓄冷器102排出并流过第1低温端连结管118的制冷剂气体的一部分引导至第2蓄冷器103中。

气体管路133与第2蓄冷器103的连结部在第2蓄冷器103中包含非磁性材料的高温侧区域124。在第2蓄冷器103中，该连结部所在的轴向区域为作为制冷剂的氦气的比热大于非磁性材料的蓄冷材料的比热的区域，且为在制冷机运行中落在例如8～20K的温度范围(更优选8～10数K)的区域。

根据实施方式2所涉及的蓄冷器式制冷机101，可得到如下作用效果。即，如在实施方式1中所述，上级蓄冷器的从高温端朝向低温端的温度特性曲线的中间区域向高温侧位移，由此积存在该区域的氦气的量减少，制冷机***整体的压力差变大，因此能够提高制冷性能。

图6(a)-图6(b)是表示实施方式2所涉及的蓄冷器式制冷机101所具备的气体管路133的另一例的图。更具体而言，图6(a)是表示具备多个分支路且使制冷剂气体向第2蓄冷器103的多个部位分流的气体管路133的图。并且，图6(b)是更详细表示气体管路133与第2蓄冷器103的连接部的图。

如图6(a)所示，通过使用具备多个分支路的气体管路133，氦气在第2蓄冷器103的温度较高的高温端侧也流入到第2蓄冷器103中。与仅在气体管路133的端部排出氦气的情况相比，第2蓄冷器103内的氦气与通过气体管路133分流的氦气的温度差减小。由此，能够降低不同温度的氦气混合时所产生的熵损失，从而能够得到与图4(a)所示的气体管路33相同的效果。

如上所述，实施方式2所涉及的气体管路133使流过第1低温端连结管118的制冷剂气体的一部分与第2蓄冷器103中包含非磁性材料的高温侧区域124连结。在此，高温侧区域124所具备的非磁性材料形成为球状。如图6(b)所示，在高温侧区域124中的连结气体管路133的部位具备具有比非磁性材料的直径细的网孔的金属丝网。由此，能够抑制非磁性材料堵塞在气体管路133中。

以上，对本发明的优选实施例进行了详细说明，但本发明并不限于上述实施例，在不脱离本发明范围的前提下，可对上述实施例进行各种变形及替换。

例如，上述蓄冷器式制冷机中示出了级数为两级的情况，但该级数能够适当地选定为三级以上。并且，在实施方式中，对蓄冷器式制冷机为置换器式的GM制冷机和脉冲管型的例子进行了说明，但并不限于此。例如，本发明也能够适用于斯特林制冷机、苏尔威制冷机等。

Claims (7)

1.一种蓄冷器式制冷机，其特征在于，具备：

第1蓄冷器，具备第1蓄冷材料及容纳该第1蓄冷材料的第1缸体；

第2蓄冷器，具备第2蓄冷材料及容纳该第2蓄冷材料的第2缸体，并且与所述第1蓄冷器的低温端连接；及

气体管路，将从所述第1蓄冷器排出的制冷剂气体引导至所述第2蓄冷器中，

所述气体管路埋设在所述第2蓄冷材料。

2.根据权利要求1所述的蓄冷器式制冷机，其特征在于，

所述第2蓄冷器具有：高温侧区域，包含由非磁性材料构成的蓄冷材料；及低温侧区域，包含由磁性材料构成的蓄冷材料，

所述气体管路的第2蓄冷器侧的端部位于高温侧区域。

3.根据权利要求1或2所述的蓄冷器式制冷机，其特征在于，

所述气体管路在管路中具备多个排气孔。

4.根据权利要求1或2所述的蓄冷器式制冷机，其特征在于，

所述第2蓄冷材料包含多个球状金属，

所述气体管路的内径小于所述球状金属的直径。

5.根据权利要求1或2所述的蓄冷器式制冷机，其特征在于，

所述气体管路在第2蓄冷器侧的端部设有丝网。

6.根据权利要求1或2所述的蓄冷器式制冷机，其特征在于，

所述第1缸体还具备容纳所述第1蓄冷材料的置换器，

所述置换器以在所述第1缸体内沿长边方向往复移动自如的方式容纳于所述第1缸体，并且在与所述第1缸体的低温端之间形成制冷剂气体的膨胀空间，

所述气体管路将所述膨胀空间内的制冷剂气体引导至所述第2蓄冷器中。

7.根据权利要求1或2所述的蓄冷器式制冷机，其特征在于，还具备：

压缩机，对制冷剂气体进行压缩；

第1脉冲管，具备连接于所述压缩机的高温端和低温端；及

低温端连结管，连接所述第1脉冲管的低温端和所述第1缸体的低温端，

所述气体管路将从所述第1蓄冷器排出并流过所述低温端连结管的制冷剂气体的一部分引导至所述第2蓄冷器中。