JP2002206816A - 蓄冷器及びこれを用いた極低温冷凍機 - Google Patents

蓄冷器及びこれを用いた極低温冷凍機

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Keiji Oshima
恵司 大嶋
Kentaro Toyama
健太郎 外山
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Fuji Electric Co Ltd
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    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/14Compression 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
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Abstract

(57)【要約】 【課題】金属繊維からなる蓄冷板をケース内に多数積層
した蓄冷器において、蓄冷板の製作と積層作業を簡易化
する。 【解決手段】蓄冷板3を金属繊維4をランダムに積み重
ね、圧縮燒結して製作する。この蓄冷板3は、金属繊維
の織物からなる従来品に比べて製作が容易であるととも
に、1枚当たりの厚さを大幅に大きくすることができ
る。その結果、蓄冷板3の取り扱いが容易で、かつ積層
枚数が少なくなるため積層作業が簡単になり、低コスト
で蓄冷板3の折れ曲がりの少ない高品質の蓄冷器が得ら
れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、パルスチューブ
冷凍機などの極低温冷凍機に用いられる蓄冷器に関す
る。
【0002】
【従来の技術】図4はこの種の蓄冷器の従来構成を示す
縦断面図、図5はこれに用いられた蓄冷板の斜視図で、
図5のAは一部拡大図である。図4及び図5において、
蓄冷器1は両端が開口した円筒状のケース2内に、複数
枚の蓄冷板3が積層されて構成されている。蓄冷板3は
金属繊維4で織られた金網から円形に打ち抜かれて形成
され、金属繊維4の線径は15〜50μ程度、金網の目開き
は200〜500メッシュ程度である。この蓄冷板3は、ケー
ス2の軸方向と直交するように、数百〜数千枚積層され
ている。蓄冷板3の積層体は、熱抵抗が半径方向には小
さいのに対し、軸方向には金属繊維同士の点接触のため
大きく、かつ均一な多数の通気路を形成できるため、流
体抵抗が均一で蓄冷効率の高い蓄冷器1を構成してい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このような蓄冷器1に
おいて、蓄冷板3は厚さが数十μ程度と小さいため、蓄
冷板3が折れ曲がらないように、かつ挿入圧力が均一に
なるように目視により確認しながら人手で慎重に行なう
積層作業は大変に手間がかかり、例えば1本当たり半日
以上を要した。また、金属繊維の素線径が小さくなるほ
ど、それを織るための費用が急増する一方、蓄冷板3の
枚数が多くなるため、蓄冷板3の折れ曲がりや積層密度
のばらつきが生じやすくなり、安定した特性を得ること
が困難であった。
【0004】そこで、この発明の課題は、蓄冷板の製作
及び積層作業を容易にして、蓄冷器のコストの低減と特
性の安定を図ることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明は、筒状のケース内に複数枚の蓄冷板を積
層した蓄冷器において、ランダムに積み重ねた金属繊維
を圧縮接合してシートを形成し、このシートから前記蓄
冷板を切り出すものとする(請求項1)。この請求項1
によれば、蓄冷器1枚あたりの厚さを従来より格段に大
きくすることができるため、積層が容易となり、かつ折
れ曲がりや積層圧力のばらつきが少なくなる。前記金属
繊維は燒結により接合するか(請求項2)、拡散接合に
より接合するのがよい(請求項3)。
【0006】一方、蓄冷器の熱抵抗は、蓄冷板積層体の
軸方向に大きく半径方向に小さいことが求められるが、
加圧接合により平坦化した前記蓄冷板は積層面の接触面
積が増え、積層状態での軸方向の熱抵抗が減少する。そ
こで、この熱抵抗を適切に増やしたい場合には、熱抵抗
を増加させるための熱抵抗板を積層した前記蓄冷板の間
に介挿するのがよい(請求項4)。前記熱抵抗板には金
属繊維の織物からなる網目板を用いることができる(請
求項5)。
【0007】
【発明の実施の形態】図1はこの発明の実施の形態を示
す蓄冷器の縦断面図、図2はこれに用いられた蓄冷板の
斜視図で、図2のAは一部拡大図である。なお、従来例
と対応する部分には同一の符号を用いるものとする。図
1において、蓄冷器1は従来と同様に、両端が開口した
円筒状のケース2内に、複数枚の蓄冷板3が積層されて
構成されている。ケース2の大きさは、例えば内径20mm
〜80mm,高さ100mm程度である。ここで、蓄冷板3は、金
属繊維がランダムに積み重ねられ、次いで圧縮接合され
て形成されたシートから切り出されて構成されている。
その製作方法の具体例を次に述べる。
【0008】すなわち、例えば素線径30μのステンレ
ス、銅、銅合金などからなる金属繊維を束にして適宜の
長さ、例えば40mm〜50mm程度に切断し、次いでこれを均
一にほぐして繊維の向きがランダムに錯綜した綿状にし
た後、これを一定厚さ、例えば20mm〜100mmに積み重ね
て板状にする。その後、これをプレスで圧縮しながら加
熱して、燒結あるいは拡散接合により金属繊維同士を接
合し、所要の開口率・密度を有する厚さが例えば0.6mm
〜3mm程度、大きさ数十cm〜100cm角程度のシートを形
成する。このシートから図2に示すように、ケース2の
内径に見合う径の円板を打ち抜き、蓄冷板3とする。金
属繊維の綿状化は、切断した金属繊維を例えば風力によ
り吹き溜めるようにして行なうとよい。
【0009】このようにして製作した蓄冷板3は、厚さ
が金属繊維の織物からなる従来品の例えば10〜50倍に形
成でき、積層枚数も同じ素線径の従来品の1/10〜1/50に
なる。従って、積層時間もこの割合で短縮することがで
き、かつ1枚当たりの剛性も大きくなるので、取り扱い
が容易になるとともに、折れ曲がりなどの積層ミスも低
減する。
【0010】金属繊維を圧縮接合した蓄冷板3は、積層
面が平坦化するため積層接触面の熱抵抗が減り、結果と
して積層体の軸方向の熱抵抗が小さくなる。そこで、こ
の熱抵抗を適切に増やしたい場合には、積層した蓄冷板
3の間に熱抵抗を増加させる熱抵抗板を介挿する。図3
はその実施の形態を示す蓄冷器1の縦断面図である。す
なわち、図3において、ケース2内には、蓄冷板3と熱
抵抗板5とが交互に積層されている。熱抵抗板5には、
従来と同様の金属繊維の織物である網目板を用いるのが
よく、これにより介挿面で蓄冷板3との接触面積を減ら
して熱抵抗を増やすことができる。熱抵抗板5は非金属
でもよく、例えばフッ素樹脂などのそれ自体、蓄冷板3
より熱抵抗の大きい材料からなるシートに多数の孔をあ
けたものを用いることもできる。図示実施の形態では、
蓄冷板3と熱抵抗板5とを交互に積層する例を示した
が、熱抵抗板5の介挿は蓄冷板3と必ずしも交互に行な
う必要はなく、介挿枚数の増減により熱抵抗を適宜に調
整することができる。
【0011】図6は上記蓄冷器1を用いたパルスチュー
ブ冷凍機を示すシステム構成図である。図6において、
6はピストン7を有する圧縮機、8は一端が圧縮機6の
一端に通じ他端が蓄冷器1の一端に通じる高温側熱交換
器、9は低温端部10が蓄冷器1の他端に通じ、高温端
部11がイナータンスチューブ13を介してバッファタ
ンク12に通じるパルスチューブである。このパルスチ
ューブ冷凍機において、冷媒として例えばヘリウムガス
が用いられ、圧縮機6のピストン7で圧縮された冷媒ガ
スは、高温側熱交換器8及び蓄冷器1を通る間に冷却さ
れてパルスチューブ9に流入する。その際、イナータン
スチューブ13を流れてバッファタンク12に流出する
冷媒ガスの位相制御作用により、パルスチューブ9に流
入する冷媒ガスが膨張仕事を行ない、低温端部10を冷
却する。一方、パルスチューブ9の高温端部11からは
膨張仕事に相当する熱量が放熱される。ピストン7が吸
引方向に動作すると、低温化した冷媒ガスは低温端部1
0及び蓄冷器1を冷却して圧縮機6に戻り、この往復動
作を繰り返すことにより、低温端部10に100°K以下
の極低温が得られる。
【0012】
【発明の効果】以上の通り、この発明によれば、ランダ
ムに積み重ねた金属繊維を圧縮接合して形成したシート
から蓄冷板を切り出し形成することにより、従来の金網
から成る蓄冷板と同じ素線径の金属繊維を用い、従来と
同等の熱交換面積及び通気路開口を確保しながら、蓄冷
板1枚あたりの厚さを約10倍〜50倍に大きくし、単
位厚さ当たりの製造コストを大幅に引き下げるととも
に、積層作業時の取り扱いを容易にして、積層工数の低
減及び積層品質の向上を図り、低コストで高品質の蓄冷
器を得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態を示す蓄冷器の縦断面図
である。
【図2】図1の蓄冷器に用いる蓄冷板の斜視図である。
【図3】この発明の異なる実施の形態を示す蓄冷器の縦
断面図である。
【図4】図1の蓄冷器を用いたパルスチューブ冷凍機を
示すシステム構成図である。
【図5】従来例を示す蓄冷器の縦断面図である。
【図6】図5の蓄冷器に用いる蓄冷板の斜視図である。
【符号の説明】
1 蓄冷器 2 ケース 3 蓄冷板 4 金属繊維 5 熱抵抗板 9 パルスチューブ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】筒状のケース内に複数枚の蓄冷板を積層し
    た蓄冷器において、ランダムに積み重ねた金属繊維を圧
    縮接合してシートを形成し、このシートから前記蓄冷板
    を切り出したことを特徴とする蓄冷器。
  2. 【請求項2】前記金属繊維を燒結により互いに接合した
    ことを特徴とする請求項1記載の蓄冷器。
  3. 【請求項3】前記金属繊維を拡散接合により互いに接合
    したことを特徴とする請求項1記載の蓄冷器。
  4. 【請求項4】積層した前記蓄冷板の軸方向の熱抵抗を増
    加させるための熱抵抗板を前記蓄冷板の間に介挿したこ
    とを特徴とする請求項1記載の蓄冷器。
  5. 【請求項5】前記熱抵抗板は金属繊維の織物からなる網
    目板であることを特徴とする請求項4記載の蓄冷器。
  6. 【請求項6】一端から流入する低温流体と蓄冷板との熱
    交換により冷熱を蓄冷する一方、他端から流入する高温
    流体と前記蓄冷板との熱交換により前記高温流体を冷却
    する蓄冷器を備え、この蓄冷器として請求項1〜請求項
    5のいずれかに記載の蓄冷器を用いたことを特徴とする
    極低温冷凍機。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004225920A (ja) * 2002-11-27 2004-08-12 Aisin Seiki Co Ltd 蓄冷器
WO2005010449A1 (en) * 2003-07-25 2005-02-03 Lg Electronics Inc. Regenerator for cooler
WO2007012845A1 (en) * 2005-07-27 2007-02-01 Microgen Energy Limited A method of assembling the head of a stirling machine
CN100398938C (zh) * 2005-11-25 2008-07-02 中国科学院理化技术研究所 带径向强化导热的回热换热器
JP2012521533A (ja) * 2009-03-24 2012-09-13 ナムローゼ・フェンノートシャップ・ベーカート・ソシエテ・アノニム 熱サイクル機関用の熱交換器
JP2013194996A (ja) * 2012-03-21 2013-09-30 Sumitomo Heavy Ind Ltd 蓄冷式冷凍機
CN108426332A (zh) * 2018-05-18 2018-08-21 东莞市兆荣节能科技有限公司 一种可吊装的相变蓄冷模块
US11137216B2 (en) 2013-06-20 2021-10-05 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Regenerator material and regenerative refrigerator

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004225920A (ja) * 2002-11-27 2004-08-12 Aisin Seiki Co Ltd 蓄冷器
WO2005010449A1 (en) * 2003-07-25 2005-02-03 Lg Electronics Inc. Regenerator for cooler
EP1651921A1 (en) * 2003-07-25 2006-05-03 Lg Electronics Inc. Regenerator for cooler
EP1651921A4 (en) * 2003-07-25 2009-01-14 Lg Electronics Inc RECOVERY FOR COOLER
WO2007012845A1 (en) * 2005-07-27 2007-02-01 Microgen Energy Limited A method of assembling the head of a stirling machine
CN100398938C (zh) * 2005-11-25 2008-07-02 中国科学院理化技术研究所 带径向强化导热的回热换热器
JP2012521533A (ja) * 2009-03-24 2012-09-13 ナムローゼ・フェンノートシャップ・ベーカート・ソシエテ・アノニム 熱サイクル機関用の熱交換器
US8782890B2 (en) 2009-03-24 2014-07-22 Nv Bekaert Sa Regenerator for a thermal cycle engine
JP2013194996A (ja) * 2012-03-21 2013-09-30 Sumitomo Heavy Ind Ltd 蓄冷式冷凍機
US9127864B2 (en) 2012-03-21 2015-09-08 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Regenerative refrigerator
US11137216B2 (en) 2013-06-20 2021-10-05 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Regenerator material and regenerative refrigerator
CN108426332A (zh) * 2018-05-18 2018-08-21 东莞市兆荣节能科技有限公司 一种可吊装的相变蓄冷模块

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