JP2003251459A - 冷凍機の熱交換器 - Google Patents
冷凍機の熱交換器Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract
(57)【要約】
【課題】パルス管冷凍機などに装備した熱交換器の熱交
換性能向上と併せて、該熱交換器を冷凍機に組付ける際
の工程合理化を図る。 【解決手段】パルス管冷凍機に装備した熱交換器（コー
ルドヘッド６）として、銅製の円筒ケース６１内に装填
する金属メッシュ（熱交換部材）６２の周面にメッキ
（銀メッキ）６３を施して仮組立し、この熱交換器を蓄
冷器２，パルス管３に接続してろう付け（銀ろう）８す
る際の熱処理工程で熱交換器をを加熱すると、円筒ケー
スと金属メッシュとの間にメッキを媒体として銀−銅の
共晶合金が生成し、この共晶合金が金属メッシュと円筒
ケースとの間の接触面に流動して両者間を伝熱的に一体
接合する。これにより、金属メッシュ／円筒ケース間の
接触熱抵抗が低減して熱交換性能が向上する。さらに、
ろう付けと共晶接合を１回の熱処理で同時に行うこと
で、接合部が再溶融するトラブルも防げる。
換性能向上と併せて、該熱交換器を冷凍機に組付ける際
の工程合理化を図る。 【解決手段】パルス管冷凍機に装備した熱交換器（コー
ルドヘッド６）として、銅製の円筒ケース６１内に装填
する金属メッシュ（熱交換部材）６２の周面にメッキ
（銀メッキ）６３を施して仮組立し、この熱交換器を蓄
冷器２，パルス管３に接続してろう付け（銀ろう）８す
る際の熱処理工程で熱交換器をを加熱すると、円筒ケー
スと金属メッシュとの間にメッキを媒体として銀−銅の
共晶合金が生成し、この共晶合金が金属メッシュと円筒
ケースとの間の接触面に流動して両者間を伝熱的に一体
接合する。これにより、金属メッシュ／円筒ケース間の
接触熱抵抗が低減して熱交換性能が向上する。さらに、
ろう付けと共晶接合を１回の熱処理で同時に行うこと
で、接合部が再溶融するトラブルも防げる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば赤外線デバ
イスや高温超電導導体冷却用のクライオクーラーに適用
して極低温環境を作り出すパルス管冷凍機，スターリン
グ冷凍機，ＧＭ冷凍機，ソルベイ冷凍機などを対象とす
る冷凍機に装備した熱交換器に関する。
イスや高温超電導導体冷却用のクライオクーラーに適用
して極低温環境を作り出すパルス管冷凍機，スターリン
グ冷凍機，ＧＭ冷凍機，ソルベイ冷凍機などを対象とす
る冷凍機に装備した熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】まず、本発明の実施対象となる冷凍機と
して、頭記のパルス管冷凍機を例にその基本的な構成を
図８に示す。図において、１は圧縮機、２は蓄冷器、３
はパルス管、４はイナータンスチューブ４ａとバッファ
タンク４ｂとを組合せた位相制御部、５は圧縮機１から
引出したガス配管１ａと蓄冷器２の高温端との間に介装
した放熱用の高温側熱交換器、６は蓄冷器２の低温端と
パルス管３との間に介装したコールドヘッド（吸熱用の
低温側熱交換器）、７はパルス管３の高温端側に介装し
た放熱用の高温側熱交換器であり、冷凍機本体の系内に
は作動ガスとして例えばヘリウムガスが封入されてい
る。
して、頭記のパルス管冷凍機を例にその基本的な構成を
図８に示す。図において、１は圧縮機、２は蓄冷器、３
はパルス管、４はイナータンスチューブ４ａとバッファ
タンク４ｂとを組合せた位相制御部、５は圧縮機１から
引出したガス配管１ａと蓄冷器２の高温端との間に介装
した放熱用の高温側熱交換器、６は蓄冷器２の低温端と
パルス管３との間に介装したコールドヘッド（吸熱用の
低温側熱交換器）、７はパルス管３の高温端側に介装し
た放熱用の高温側熱交換器であり、冷凍機本体の系内に
は作動ガスとして例えばヘリウムガスが封入されてい
る。
【０００３】かかるパルス管冷凍機の動作原理はよく知
られている通りであり、圧縮機１のピストン往復動作に
より、圧縮機内で作動ガスが圧縮，膨張を繰り返すとと
もに、圧縮機１から高温側熱交換器３，蓄冷器２，コー
ルドヘッド６，パルス管３を通り、位相制御部４との間
を往復動して流れる。この場合に、作動ガスはほぼ正弦
波的に圧力振幅を伴って流れるとともに、位相制御部４
の働きにより作動ガスはその圧力変化と流量変化の間に
位相差が生じ、この圧力と流量のなす仕事が低温部での
ＰＶ仕事となってコールドヘッド６に寒冷（７０Ｋ程度
の極低温）を発生する。この際に、作動ガスの圧縮過程
で生じた圧縮熱は高温側熱交換器５より系外に放熱さ
れ、膨張過程ではコールドヘッド６が周囲から熱を奪
う。また、周囲から奪った熱はガス振動によりパルス管
３を通じて高温側熱交換器７に輸送され、ここから系外
に放熱される。
られている通りであり、圧縮機１のピストン往復動作に
より、圧縮機内で作動ガスが圧縮，膨張を繰り返すとと
もに、圧縮機１から高温側熱交換器３，蓄冷器２，コー
ルドヘッド６，パルス管３を通り、位相制御部４との間
を往復動して流れる。この場合に、作動ガスはほぼ正弦
波的に圧力振幅を伴って流れるとともに、位相制御部４
の働きにより作動ガスはその圧力変化と流量変化の間に
位相差が生じ、この圧力と流量のなす仕事が低温部での
ＰＶ仕事となってコールドヘッド６に寒冷（７０Ｋ程度
の極低温）を発生する。この際に、作動ガスの圧縮過程
で生じた圧縮熱は高温側熱交換器５より系外に放熱さ
れ、膨張過程ではコールドヘッド６が周囲から熱を奪
う。また、周囲から奪った熱はガス振動によりパルス管
３を通じて高温側熱交換器７に輸送され、ここから系外
に放熱される。
【０００４】かかるパルス管冷凍機で、その冷凍性能を
高めるには、前記した作動ガスの圧力変化と流量変化の
間の位相を最適に調節することに加えて、系内に発生す
る熱ロスの低減化を図ることが重要であり、そのために
は図８に示した冷凍機本体のガス管路に介装した各熱交
換器５〜７の熱交換性能を高めることが大きな課題とな
る。
高めるには、前記した作動ガスの圧力変化と流量変化の
間の位相を最適に調節することに加えて、系内に発生す
る熱ロスの低減化を図ることが重要であり、そのために
は図８に示した冷凍機本体のガス管路に介装した各熱交
換器５〜７の熱交換性能を高めることが大きな課題とな
る。
【０００５】すなわち、図８における高温側熱交換器５
は、該熱交換器を通じて蓄冷器２へ流入する作動ガスの
温度が低いほど熱ロスは低減されるし、コールドヘッド
６としての低温側熱交換器はその熱交換性能が高いほど
被冷却物を低温に冷却できる。また、パルス管３の高温
端に配した高温側熱交換器７は、コールドヘッド６で周
囲から汲み上げた熱を排熱する役目を果たすもので、高
い熱交換性能が要求される。
は、該熱交換器を通じて蓄冷器２へ流入する作動ガスの
温度が低いほど熱ロスは低減されるし、コールドヘッド
６としての低温側熱交換器はその熱交換性能が高いほど
被冷却物を低温に冷却できる。また、パルス管３の高温
端に配した高温側熱交換器７は、コールドヘッド６で周
囲から汲み上げた熱を排熱する役目を果たすもので、高
い熱交換性能が要求される。
【０００６】ここで、従来のパルス管冷凍機に装備した
熱交換器として、図８における高温側熱交換器５（高温
側熱交換器７も同様な構造）の従来構造を図９(a),(b)
に示す。すなわち、熱交換器５は銅などで作られた両端
開放形の円筒ケース５１の内部に熱交換部材として多数
枚の金属メッシュ（金網）５２を積層して装填し、円筒
ケース５１の外周には放熱面積を大きくするために複数
枚の放熱フィン５３を設けた構成になり、図８に示した
パルス管冷凍機に組付ける際には、円筒ケース５１の両
端部と接続相手側部品であるガス配管１ａ，および蓄冷
器２の高温端部との継ぎ目を密封するようろう付けして
封止結合している。
熱交換器として、図８における高温側熱交換器５（高温
側熱交換器７も同様な構造）の従来構造を図９(a),(b)
に示す。すなわち、熱交換器５は銅などで作られた両端
開放形の円筒ケース５１の内部に熱交換部材として多数
枚の金属メッシュ（金網）５２を積層して装填し、円筒
ケース５１の外周には放熱面積を大きくするために複数
枚の放熱フィン５３を設けた構成になり、図８に示した
パルス管冷凍機に組付ける際には、円筒ケース５１の両
端部と接続相手側部品であるガス配管１ａ，および蓄冷
器２の高温端部との継ぎ目を密封するようろう付けして
封止結合している。
【０００７】また、図１０，図１１は前記熱交換器５の
放熱フィン５３に関する従来の構造例であり、図１０の
例では円筒ケース５１と放熱フィン５３とが一体構造に
なり、放熱フィン５３は肉厚の厚い円筒体を機械加工し
て放熱フィン５３を削り出すようにしている。一方、図
１１の例では、放熱フィン５３が銅製の鋳造品などで作
られた二つ割り構造のフィン分割体５３ａと５３ｂから
なり、このフィン分割体５３ａと５３ｂを円筒ケース５
１の外周面に結合して熱交換器５を構成している。
放熱フィン５３に関する従来の構造例であり、図１０の
例では円筒ケース５１と放熱フィン５３とが一体構造に
なり、放熱フィン５３は肉厚の厚い円筒体を機械加工し
て放熱フィン５３を削り出すようにしている。一方、図
１１の例では、放熱フィン５３が銅製の鋳造品などで作
られた二つ割り構造のフィン分割体５３ａと５３ｂから
なり、このフィン分割体５３ａと５３ｂを円筒ケース５
１の外周面に結合して熱交換器５を構成している。
【０００８】上記の構成で、圧縮機１より送り出された
高温の作動ガスが熱交換器５を通流すると、作動ガスは
金属メッシュ５２の網目を通過する過程で金属メッシュ
５２と熱交換し、金属メッシュ５２からその周縁と接触
する円筒ケース５１に伝熱して放熱フィン５３の表面か
ら放熱される。また、図８におけるコールドヘッド６と
しての低温側熱交換器も、基本的には前記の高温側熱交
換器５と同様に円筒ケース内に熱交換部材として多数枚
の金網メッシュを積層して装填した構造（但し、放熱フ
ィン５３は備えてない）であり、円筒ケース自身を冷却
ステージとしてここに取付けた被冷却物（例えば赤外線
デバイス）を極低温に冷却するようにしている。
高温の作動ガスが熱交換器５を通流すると、作動ガスは
金属メッシュ５２の網目を通過する過程で金属メッシュ
５２と熱交換し、金属メッシュ５２からその周縁と接触
する円筒ケース５１に伝熱して放熱フィン５３の表面か
ら放熱される。また、図８におけるコールドヘッド６と
しての低温側熱交換器も、基本的には前記の高温側熱交
換器５と同様に円筒ケース内に熱交換部材として多数枚
の金網メッシュを積層して装填した構造（但し、放熱フ
ィン５３は備えてない）であり、円筒ケース自身を冷却
ステージとしてここに取付けた被冷却物（例えば赤外線
デバイス）を極低温に冷却するようにしている。
【０００９】なお、上記はパルス管冷凍機について述べ
たが、スターリング冷凍機，ＧＭ冷凍機，ソルベイ冷凍
機などに装備した熱交換器も同様な構造のものが採用さ
れている。
たが、スターリング冷凍機，ＧＭ冷凍機，ソルベイ冷凍
機などに装備した熱交換器も同様な構造のものが採用さ
れている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した従
来構造の熱交換器は、熱交換性能の面で次記のような問
題点がある。すなわち、 (1) 円筒ケース５１の内部に装填した金属メッシュ５２
について、その素線に熱伝導率の高い材料を用い、かつ
そのメッシュ数を多くして作動ガスとの接触面積を高め
るようにしても、金属メッシュ５２はその素線が細いこ
とから、個々の金属メッシュ５２の周縁と円筒ケース５
１の内周壁面との間の伝熱面は、殆ど線接触に近い状態
となってその伝熱面積は極めて小さい。このために金属
メッシュ５２と円筒ケース５１との間の伝熱抵抗が大き
くなり、このままでは金属メッシュ５２自身の持つ高い
熱交換性能を熱交換器として十分に発揮させることが困
難である。
来構造の熱交換器は、熱交換性能の面で次記のような問
題点がある。すなわち、 (1) 円筒ケース５１の内部に装填した金属メッシュ５２
について、その素線に熱伝導率の高い材料を用い、かつ
そのメッシュ数を多くして作動ガスとの接触面積を高め
るようにしても、金属メッシュ５２はその素線が細いこ
とから、個々の金属メッシュ５２の周縁と円筒ケース５
１の内周壁面との間の伝熱面は、殆ど線接触に近い状態
となってその伝熱面積は極めて小さい。このために金属
メッシュ５２と円筒ケース５１との間の伝熱抵抗が大き
くなり、このままでは金属メッシュ５２自身の持つ高い
熱交換性能を熱交換器として十分に発揮させることが困
難である。
【００１１】(2) 円筒ケース５１の外周面に設けた放熱
フィン５３についても、図１０に示した一体構造では円
筒ケース５１と放熱フィン５３との間で高い伝熱性が確
保できるものの、放熱フィン５３を機械加工により削り
出すために製作コストが高くなるほか、工作機械によっ
てはフィン間の溝加工深さが制約されて表面積の大きな
放熱フィンを形成することが困難となる。また、図１１
の分割構造では加工精度などの制約から、円筒ケース５
１の外周面と放熱フィン５３の内周面との間の伝熱面間
に接触熱抵抗が生じて高い熱交換性を確保することが困
難である。
フィン５３についても、図１０に示した一体構造では円
筒ケース５１と放熱フィン５３との間で高い伝熱性が確
保できるものの、放熱フィン５３を機械加工により削り
出すために製作コストが高くなるほか、工作機械によっ
てはフィン間の溝加工深さが制約されて表面積の大きな
放熱フィンを形成することが困難となる。また、図１１
の分割構造では加工精度などの制約から、円筒ケース５
１の外周面と放熱フィン５３の内周面との間の伝熱面間
に接触熱抵抗が生じて高い熱交換性を確保することが困
難である。
【００１２】本発明は上記の点に鑑みなされたものであ
り、その目的は熱交換性能の向上と併せて、当該熱交換
器の組立て，および冷凍機本体への組付け工程の合理化
が図れるように改良した冷凍機の熱交換器を提供するこ
とににある。
り、その目的は熱交換性能の向上と併せて、当該熱交換
器の組立て，および冷凍機本体への組付け工程の合理化
が図れるように改良した冷凍機の熱交換器を提供するこ
とににある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、パルス管冷凍機，スターリング冷
凍機，ＧＭ冷凍機，ソルベイ冷凍機などの冷凍機に装備
した放熱用，ないし吸熱用の熱交換器であって、両端を
開放した円筒ケースの内部に作動ガスの通過が可能な熱
交換部材を装填した構成になり、該熱交換器を冷凍機本
体のガス管路に介装して組付けた上で前記円筒ケースの
両端部と接続相手部品との間をろう付けして封止接合し
たものにおいて、前記熱交換部材の外周面，円筒ケース
の内周面のいずれか一方，もしくは両方にメッキを施
し、当該熱交換器を冷凍機本体に組付けてろう付けする
際の熱処理により、熱交換器のろう付けと同時に、前記
メッキ層と共晶反応して生成した共晶合金で円筒ケース
と熱交換部材との間の伝熱面を接合して組立て構成する
（請求項１）。
に、本発明によれば、パルス管冷凍機，スターリング冷
凍機，ＧＭ冷凍機，ソルベイ冷凍機などの冷凍機に装備
した放熱用，ないし吸熱用の熱交換器であって、両端を
開放した円筒ケースの内部に作動ガスの通過が可能な熱
交換部材を装填した構成になり、該熱交換器を冷凍機本
体のガス管路に介装して組付けた上で前記円筒ケースの
両端部と接続相手部品との間をろう付けして封止接合し
たものにおいて、前記熱交換部材の外周面，円筒ケース
の内周面のいずれか一方，もしくは両方にメッキを施
し、当該熱交換器を冷凍機本体に組付けてろう付けする
際の熱処理により、熱交換器のろう付けと同時に、前記
メッキ層と共晶反応して生成した共晶合金で円筒ケース
と熱交換部材との間の伝熱面を接合して組立て構成する
（請求項１）。
【００１４】上記のように、あらかじめ円筒ケースと熱
交換部材との間の接触面にメッキを施しておき、冷凍機
の組立工程でこの熱交換器を所定温度に加熱して熱処理
を行うと、メッキ層を媒体として円筒ケース，熱交換部
材の金属との間に共晶反応が生じて共晶合金（液相）を
作り、この共晶合金が熱交換部材と円筒ケースとの間の
接触面に浸透して両者の間を伝熱的に一体接合する。こ
れにより、熱交換部材と円筒ケースとの間の接触熱抵抗
が低減し、熱交換器として高い熱交換性能を確保でき
る。
交換部材との間の接触面にメッキを施しておき、冷凍機
の組立工程でこの熱交換器を所定温度に加熱して熱処理
を行うと、メッキ層を媒体として円筒ケース，熱交換部
材の金属との間に共晶反応が生じて共晶合金（液相）を
作り、この共晶合金が熱交換部材と円筒ケースとの間の
接触面に浸透して両者の間を伝熱的に一体接合する。こ
れにより、熱交換部材と円筒ケースとの間の接触熱抵抗
が低減し、熱交換器として高い熱交換性能を確保でき
る。
【００１５】しかも、前記の熱処理を、熱交換器の円筒
ケースと接続相手部品（蓄冷器，パルス管など）との間
をろう付けする再の熱処理工程を利用して同時に行うこ
とにより、１回の熱処理で円筒ケース／接続相手部品間
のろう付けと、円筒ケース／熱交換部材間の共晶合金に
よる接合（共晶接合）を同時に行うことができる。これ
に対して、メッキ層を媒体として円筒ケース／熱交換部
材間を共晶接合する熱処理と、円筒ケース／接続相手部
品間のろう付けを別な工程に分けて行うとすると、２回
の熱処理工程が必要となるほか、この場合には後工程の
熱処理により先工程で接合した部分が再溶融して接合部
が剥離するおそれもある。
ケースと接続相手部品（蓄冷器，パルス管など）との間
をろう付けする再の熱処理工程を利用して同時に行うこ
とにより、１回の熱処理で円筒ケース／接続相手部品間
のろう付けと、円筒ケース／熱交換部材間の共晶合金に
よる接合（共晶接合）を同時に行うことができる。これ
に対して、メッキ層を媒体として円筒ケース／熱交換部
材間を共晶接合する熱処理と、円筒ケース／接続相手部
品間のろう付けを別な工程に分けて行うとすると、２回
の熱処理工程が必要となるほか、この場合には後工程の
熱処理により先工程で接合した部分が再溶融して接合部
が剥離するおそれもある。
【００１６】また、本発明円筒ケースと熱交換部材との
接合に次記のような実施態様で実現できる。 (1) メッキと円筒ケース，熱交換部材の材質との間の共
晶温度が、円筒ケースを接続相手部品に接合するろう材
の液相温度を略同じであるメッキを選定する（請求項
２）ものとし、具体的にはメッキを銀メッキ（融点９６
０．５℃）、円筒ケースおよび熱交換部材の材質を銅
（融点１０８3 ℃）、ろう材を銀ろう（液相温度７８０
℃）として、８００〜８５０℃の熱処理で円筒ケース／
接続相手部品のろう付けと一緒に、熱交換部材／円筒ケ
ースの伝熱面を共晶接合する（請求項３）。
接合に次記のような実施態様で実現できる。 (1) メッキと円筒ケース，熱交換部材の材質との間の共
晶温度が、円筒ケースを接続相手部品に接合するろう材
の液相温度を略同じであるメッキを選定する（請求項
２）ものとし、具体的にはメッキを銀メッキ（融点９６
０．５℃）、円筒ケースおよび熱交換部材の材質を銅
（融点１０８3 ℃）、ろう材を銀ろう（液相温度７８０
℃）として、８００〜８５０℃の熱処理で円筒ケース／
接続相手部品のろう付けと一緒に、熱交換部材／円筒ケ
ースの伝熱面を共晶接合する（請求項３）。
【００１７】すなわち、銀と銅との共晶温度は７７９℃
であり、前記の熱処理工程で熱処理温度が共晶点に達す
ると、銀メッキと銅とが共晶反応して共晶合金を作る。
ここで、銀メッキ層は層厚が５μｍ程度，共晶点での比
率は銀７２％，銅２８％であり、加熱処理により前記の
共晶温度に達すると銀メッキ層が溶融して液相状態とな
り、円筒ケース，熱交換部材からは１．９μｍの銅が溶
け出して銀との共晶合金（液相）を作る。そして、この
液状の共晶合金が円筒ケースと熱交換部材との間の接触
面に広がって両者を接合し、円筒ケース／熱交換部材間
に伝熱性の高い伝熱接触面を形成する。
であり、前記の熱処理工程で熱処理温度が共晶点に達す
ると、銀メッキと銅とが共晶反応して共晶合金を作る。
ここで、銀メッキ層は層厚が５μｍ程度，共晶点での比
率は銀７２％，銅２８％であり、加熱処理により前記の
共晶温度に達すると銀メッキ層が溶融して液相状態とな
り、円筒ケース，熱交換部材からは１．９μｍの銅が溶
け出して銀との共晶合金（液相）を作る。そして、この
液状の共晶合金が円筒ケースと熱交換部材との間の接触
面に広がって両者を接合し、円筒ケース／熱交換部材間
に伝熱性の高い伝熱接触面を形成する。
【００１８】(2) また、前記の熱交換部材を多数枚の金
属メッシュの積層体で構成したものでは、金属メッシュ
の外径サイズを円筒ケースの内径より大きめに選定した
上で、金属メッシュの周縁を円筒ケースの内壁面と面接
触するように変形させながら円筒ケース内に圧挿して装
填し、メッシュと円筒ケースとの間の接触面積を増加さ
せて伝熱抵抗の低減化を図るようにする（請求項４）。
属メッシュの積層体で構成したものでは、金属メッシュ
の外径サイズを円筒ケースの内径より大きめに選定した
上で、金属メッシュの周縁を円筒ケースの内壁面と面接
触するように変形させながら円筒ケース内に圧挿して装
填し、メッシュと円筒ケースとの間の接触面積を増加さ
せて伝熱抵抗の低減化を図るようにする（請求項４）。
【００１９】(3) さらに、熱交換部材をその内部に多数
のガス通路を分散形成した孔開きバンドル，ハニカム
体，多孔質金属焼結体などのソリッド体として構成し、
該ソリッド体を円筒ケースに収縮嵌めして円筒ケースの
密着させるように装填する（請求項５）こともできる。
また、本発明によれば、熱交換部材を内装した円筒ケー
スの外周面に設けた放熱フィンについても、放熱フィン
の内周面，円筒ケースの外周面のいずれか一方，もしく
は両方にメッキを施し、当該熱交換器を冷凍機本体に組
付けてろう付けする際の熱処理により、前記メッキ層と
共晶反応して生成した共晶合金で円筒ケースと放熱フィ
ンとの間の伝熱面を接合するものとし（請求項６）、そ
の実施態様として、メッキと円筒ケース，放熱フィンの
材質との間で共晶合金を生成する共晶温度が、円筒ケー
スを冷凍機本体の接続相手部品に接合するろう材の液相
温度と略同じであるメッキを選定し（請求項７）、具体
的にはメッキを銀メッキ、円筒ケースおよび放熱フィン
の材質を銅、ろう材を銀ろうとして、８００〜８５０℃
の熱処理で円筒ケース／接続相手部品のろう付けと一緒
に、放熱フィン／円筒ケースの伝熱面を共晶接合する
（請求項８）。
のガス通路を分散形成した孔開きバンドル，ハニカム
体，多孔質金属焼結体などのソリッド体として構成し、
該ソリッド体を円筒ケースに収縮嵌めして円筒ケースの
密着させるように装填する（請求項５）こともできる。
また、本発明によれば、熱交換部材を内装した円筒ケー
スの外周面に設けた放熱フィンについても、放熱フィン
の内周面，円筒ケースの外周面のいずれか一方，もしく
は両方にメッキを施し、当該熱交換器を冷凍機本体に組
付けてろう付けする際の熱処理により、前記メッキ層と
共晶反応して生成した共晶合金で円筒ケースと放熱フィ
ンとの間の伝熱面を接合するものとし（請求項６）、そ
の実施態様として、メッキと円筒ケース，放熱フィンの
材質との間で共晶合金を生成する共晶温度が、円筒ケー
スを冷凍機本体の接続相手部品に接合するろう材の液相
温度と略同じであるメッキを選定し（請求項７）、具体
的にはメッキを銀メッキ、円筒ケースおよび放熱フィン
の材質を銅、ろう材を銀ろうとして、８００〜８５０℃
の熱処理で円筒ケース／接続相手部品のろう付けと一緒
に、放熱フィン／円筒ケースの伝熱面を共晶接合する
（請求項８）。
【００２０】さらに、本発明によれば、前記した放熱フ
ィンの共晶接合構造に代えて、円筒ケースの外周面と放
熱フィンの内周面との間の接合面をろう付けするものと
し、当該熱交換器と冷凍機本体の接続相手部品とをろう
付けする際の熱処理で、円筒ケース／接続相手部品と円
筒ケース／放熱フィンを同時にろう付け接合することが
できる（請求項９）。
ィンの共晶接合構造に代えて、円筒ケースの外周面と放
熱フィンの内周面との間の接合面をろう付けするものと
し、当該熱交換器と冷凍機本体の接続相手部品とをろう
付けする際の熱処理で、円筒ケース／接続相手部品と円
筒ケース／放熱フィンを同時にろう付け接合することが
できる（請求項９）。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
〜図７に示す実施例に基づいて説明する。なお、各実施
例の図中で図８，図９に対応する部材には同じ符号を付
してその説明は省略する。 〔実施例１〕図１(a) 〜(c) は図８に示したパルス管冷
凍機のコールドヘッド６として、蓄冷器２の低温端とパ
ルス管３との間に介装した本発明の実施例による吸熱用
の低温側熱交換器の構造を示すものである。この実施例
においては、コールドヘッド６が、伝熱性の高い銅など
で作られた円筒ケース（銅製）６１の中に、熱交換部材
６２として多数枚の金属メッシュ（円盤状の銅製金網）
６２ａを積層装填して熱交換器６を構成している。ここ
で、金属メッシュ６２ａはその外径ｄが円筒ケース６１
の内径ｄより一回り大きなサイズに設定し、かつその表
面にはあらかじめ５μｍ程度の層厚さでメッキ（銀メッ
キ）６３を施しておく。
〜図７に示す実施例に基づいて説明する。なお、各実施
例の図中で図８，図９に対応する部材には同じ符号を付
してその説明は省略する。 〔実施例１〕図１(a) 〜(c) は図８に示したパルス管冷
凍機のコールドヘッド６として、蓄冷器２の低温端とパ
ルス管３との間に介装した本発明の実施例による吸熱用
の低温側熱交換器の構造を示すものである。この実施例
においては、コールドヘッド６が、伝熱性の高い銅など
で作られた円筒ケース（銅製）６１の中に、熱交換部材
６２として多数枚の金属メッシュ（円盤状の銅製金網）
６２ａを積層装填して熱交換器６を構成している。ここ
で、金属メッシュ６２ａはその外径ｄが円筒ケース６１
の内径ｄより一回り大きなサイズに設定し、かつその表
面にはあらかじめ５μｍ程度の層厚さでメッキ（銀メッ
キ）６３を施しておく。
【００２２】また、金属メッシュ６２ａを円筒ケース６
２に装填する際には、その中心をケースの中心に合わせ
て金属メッシュ６２ａを１〜単位枚数ずつ治具を使って
圧挿し、メッシュ周縁の折り曲げた部分がケース内壁面
に重なり合って面接触するように装填する。そして、パ
ルス管冷凍機の組立工程で前記コールドヘッド６を冷凍
機本体に組付ける際には、図示のように円筒ケース６１
の両端に蓄冷器２，パルス管３の端部を嵌め合い結合し
た上で、その継ぎ目にろう材８（銀ろう）を塗布する。
次にこの仮組立体を加熱炉などに搬入し、炉内温度を８
００〜８５０℃にして熱処理を行う。この熱処理によ
り、円筒ケース６１と蓄冷器２，パルス管３との間がろ
う付けにより封止結合されるとともに、同時にメッキ
（銀メッキ）６３と円筒ケース（銅）６１および金属メ
ッシュ（銅）６２との間に共晶反応が起きて銀メッキ，
銅が界面に溶け出して共晶合金（液相）を作り、さらに
この共晶合金が円筒ケース６１の内周面と金属メッシュ
６２の外周縁との間の接触面（伝熱面）に流動し、この
接触面の隙間を埋めて両者の間を一体に接合する。これ
により円筒ケース／熱交換部材間には伝熱性の高い伝熱
面が形成され、低温側熱交換器としての熱交換性能が向
上する。
２に装填する際には、その中心をケースの中心に合わせ
て金属メッシュ６２ａを１〜単位枚数ずつ治具を使って
圧挿し、メッシュ周縁の折り曲げた部分がケース内壁面
に重なり合って面接触するように装填する。そして、パ
ルス管冷凍機の組立工程で前記コールドヘッド６を冷凍
機本体に組付ける際には、図示のように円筒ケース６１
の両端に蓄冷器２，パルス管３の端部を嵌め合い結合し
た上で、その継ぎ目にろう材８（銀ろう）を塗布する。
次にこの仮組立体を加熱炉などに搬入し、炉内温度を８
００〜８５０℃にして熱処理を行う。この熱処理によ
り、円筒ケース６１と蓄冷器２，パルス管３との間がろ
う付けにより封止結合されるとともに、同時にメッキ
（銀メッキ）６３と円筒ケース（銅）６１および金属メ
ッシュ（銅）６２との間に共晶反応が起きて銀メッキ，
銅が界面に溶け出して共晶合金（液相）を作り、さらに
この共晶合金が円筒ケース６１の内周面と金属メッシュ
６２の外周縁との間の接触面（伝熱面）に流動し、この
接触面の隙間を埋めて両者の間を一体に接合する。これ
により円筒ケース／熱交換部材間には伝熱性の高い伝熱
面が形成され、低温側熱交換器としての熱交換性能が向
上する。
【００２３】〔実施例２〕図２は前記した実施例１の応
用実施例を示すものである。この実施例においては、金
属メッシュ６２ａにメッキを施す代わりに、円筒ケース
６１の内周面にあらかじめメッキ（銀メッキ）６３を施
しておき、この状態で実施例１と同様な方法で多数枚の
金属メッシュ６２を圧挿し、積層状態で円筒ケース６１
に装填してコールドヘッド６を組立てる。そして、実施
例１で述べたと同様な組立方法により、コールドヘッド
６と蓄冷器２，パルス管３との間をろう付けする工程で
の熱処理により、ろう付けと同時に前記メッキ６３を媒
体として円筒ケース６１および金属メッシュ６２との間
を共晶接合する。これによりコールドヘッド６としての
熱交換性能が向上する。なお、実施例１と実施例２を組
合せて、円筒ケース６１の内周面と金属メッシュ６２の
両方にメッキ６３を施して実施してもよい。
用実施例を示すものである。この実施例においては、金
属メッシュ６２ａにメッキを施す代わりに、円筒ケース
６１の内周面にあらかじめメッキ（銀メッキ）６３を施
しておき、この状態で実施例１と同様な方法で多数枚の
金属メッシュ６２を圧挿し、積層状態で円筒ケース６１
に装填してコールドヘッド６を組立てる。そして、実施
例１で述べたと同様な組立方法により、コールドヘッド
６と蓄冷器２，パルス管３との間をろう付けする工程で
の熱処理により、ろう付けと同時に前記メッキ６３を媒
体として円筒ケース６１および金属メッシュ６２との間
を共晶接合する。これによりコールドヘッド６としての
熱交換性能が向上する。なお、実施例１と実施例２を組
合せて、円筒ケース６１の内周面と金属メッシュ６２の
両方にメッキ６３を施して実施してもよい。
【００２４】また、前記の実施例１，２では、パルス管
冷凍機のコールドヘッド６として、その円筒ケース６１
に装填する熱交換部材６２に金属メッシュ６３を採用し
た例を述べたが、熱交換部材は金属メッシュに限定され
るものではなく、次に述べる実施例のように孔開きバン
ドル，ハニカム体，多孔質金属焼結体などで作られたソ
リッド体の熱交換部材を採用することも可能であり、次
に図５のパルス管冷凍機に装備した高温側熱交換器５
（あるいはパルス管３の高温端に装備した高温側熱交換
器７）に適用する実施例を述べる。
冷凍機のコールドヘッド６として、その円筒ケース６１
に装填する熱交換部材６２に金属メッシュ６３を採用し
た例を述べたが、熱交換部材は金属メッシュに限定され
るものではなく、次に述べる実施例のように孔開きバン
ドル，ハニカム体，多孔質金属焼結体などで作られたソ
リッド体の熱交換部材を採用することも可能であり、次
に図５のパルス管冷凍機に装備した高温側熱交換器５
（あるいはパルス管３の高温端に装備した高温側熱交換
器７）に適用する実施例を述べる。
【００２５】〔実施例３〕図３(a),(b) は本発明の請求
項４に対応する実施例を示すものである。この実施例に
おいては、外周面に放熱フィン５３を備えた円筒ケース
５１の内部に装填したガス通過が可能な熱交換部材とし
て、伝熱性の高い金属材（銅）で作られたソリッド体に
多数のガス通路孔を分散形成した孔開きバンドル５４を
採用し、これをあらかじめ内周面にメッキ（銀メッキ）
５５を施した円筒ケース５１に焼き嵌め（収縮嵌めの一
種）して孔開きバンドル５４の周面が密着するように装
填する。そして、パルス管冷凍機の組立工程では、この
高温側熱交換器５を接続相手部品である蓄冷器２（図５
参照）の高温端に取付けてろう付けする際の熱処理によ
り、先記の各実施例１，２と同様に、ろう付けと同時に
あらかじめ円筒ケース５１の内周面に施しておいたメッ
キ５５を媒体として孔開きバンドル（熱交換部材）と円
筒ケース５１との接触面を隙間なく一体に共晶接合す
る。
項４に対応する実施例を示すものである。この実施例に
おいては、外周面に放熱フィン５３を備えた円筒ケース
５１の内部に装填したガス通過が可能な熱交換部材とし
て、伝熱性の高い金属材（銅）で作られたソリッド体に
多数のガス通路孔を分散形成した孔開きバンドル５４を
採用し、これをあらかじめ内周面にメッキ（銀メッキ）
５５を施した円筒ケース５１に焼き嵌め（収縮嵌めの一
種）して孔開きバンドル５４の周面が密着するように装
填する。そして、パルス管冷凍機の組立工程では、この
高温側熱交換器５を接続相手部品である蓄冷器２（図５
参照）の高温端に取付けてろう付けする際の熱処理によ
り、先記の各実施例１，２と同様に、ろう付けと同時に
あらかじめ円筒ケース５１の内周面に施しておいたメッ
キ５５を媒体として孔開きバンドル（熱交換部材）と円
筒ケース５１との接触面を隙間なく一体に共晶接合す
る。
【００２６】これにより、先記の各実施例で述べたよう
に円筒ケース５１と熱交換部材との間の接触熱抵抗が低
減して熱交換器として高い熱交換性能を確保できる。な
お、図示例のように円筒ケース５１の内周面にメッキ５
３を施す代わりに、ソリッド体になる孔開きバンドル５
４の外周面、あるいは円筒ケース５１の内周面とバンド
ル５４の外周面の両方にメッキを施して実施することも
できる。
に円筒ケース５１と熱交換部材との間の接触熱抵抗が低
減して熱交換器として高い熱交換性能を確保できる。な
お、図示例のように円筒ケース５１の内周面にメッキ５
３を施す代わりに、ソリッド体になる孔開きバンドル５
４の外周面、あるいは円筒ケース５１の内周面とバンド
ル５４の外周面の両方にメッキを施して実施することも
できる。
【００２７】〔実施例４〕図４(a),(b) は本発明の請求
項５に対応する実施例を示すものである。この実施例で
は高温側熱交換器５の円筒ケース５１に装填したソリッ
ド状の熱交換部材として多孔質金属焼結体５６を採用
し、これを実施例３で述べたと同様に円筒ケース５１の
内周面，または多孔質金属焼結体５６の外周面にあらか
じめメッキ５５を施した上で、冷凍機の組立工程で熱交
換器５を蓄冷器２の高温端に取付けてろう付けする際の
熱処理により、ろう付けと同時に前記メッキ５５を共晶
反応させて多孔質金属焼結体（熱交換部材）５６と円筒
ケース５１とを接合し、両者間に高い伝熱性を確保して
いる。
項５に対応する実施例を示すものである。この実施例で
は高温側熱交換器５の円筒ケース５１に装填したソリッ
ド状の熱交換部材として多孔質金属焼結体５６を採用
し、これを実施例３で述べたと同様に円筒ケース５１の
内周面，または多孔質金属焼結体５６の外周面にあらか
じめメッキ５５を施した上で、冷凍機の組立工程で熱交
換器５を蓄冷器２の高温端に取付けてろう付けする際の
熱処理により、ろう付けと同時に前記メッキ５５を共晶
反応させて多孔質金属焼結体（熱交換部材）５６と円筒
ケース５１とを接合し、両者間に高い伝熱性を確保して
いる。
【００２８】なお、高温側熱交換器５の熱交換部材とし
ては、実施例３，４で述べた形態以外に、ハニカム体、
多数本の小径な金属パイプを束にして内装したもの、あ
るいは多数本の小径な金属ロッドを束ねてそのロッド間
の隙間をガス通路としたもの、さらには実施例１，２で
述べた金属メッシュを採用してもよい。 〔実施例５〕次に、本発明の請求項６〜８に対応する実
施例を図５〜図７で説明する。まず、図５は冷凍機の蓄
冷器２に組合せた高温側熱交換器５に適用した本発明の
実施例による放熱フィン付き熱交換器を示すものであ
る。該熱交換器５は、熱伝導性の高い銅などで作られた
円筒ケース５１の内部に前記の各実施例で述べた熱交換
部材５２が装填されており、さらに円筒ケース５１の外
周面上には、熱伝導性の高い銅板をプレス加工して中央
に装着穴を開口した円板状の放熱フイン５３を複数枚挿
入した上で、円筒ケース５１と熱交換部材５２および放
熱フィン５３との間の伝熱面が後記の方法により共晶接
合される。
ては、実施例３，４で述べた形態以外に、ハニカム体、
多数本の小径な金属パイプを束にして内装したもの、あ
るいは多数本の小径な金属ロッドを束ねてそのロッド間
の隙間をガス通路としたもの、さらには実施例１，２で
述べた金属メッシュを採用してもよい。 〔実施例５〕次に、本発明の請求項６〜８に対応する実
施例を図５〜図７で説明する。まず、図５は冷凍機の蓄
冷器２に組合せた高温側熱交換器５に適用した本発明の
実施例による放熱フィン付き熱交換器を示すものであ
る。該熱交換器５は、熱伝導性の高い銅などで作られた
円筒ケース５１の内部に前記の各実施例で述べた熱交換
部材５２が装填されており、さらに円筒ケース５１の外
周面上には、熱伝導性の高い銅板をプレス加工して中央
に装着穴を開口した円板状の放熱フイン５３を複数枚挿
入した上で、円筒ケース５１と熱交換部材５２および放
熱フィン５３との間の伝熱面が後記の方法により共晶接
合される。
【００２９】ここで、放熱フイン５３の内周縁側には、
図６で示すようにあらかじめＬ字形の脚部５３ａを曲げ
加工した上で、この脚部５３ａの内周面に層厚が５μｍ
程度の銀メッキ５７を施しておき、この放熱フイン５３
を円筒ケース５１の外周面上に嵌挿して仮組立する。そ
して、図８に示したパルス管冷凍機の組立工程で、前記
熱交換器５を冷凍機本体に組付ける際に、図のように蓄
冷器２のに熱交換器５の円筒ケース５１，コールドヘッ
ド６，パルス管３などの各部品を嵌合い結合した上で、
その縦ぎ目にろう材８（銀ろう）を塗布する。次に、こ
の冷凍機の仮組立体を加熱炉に搬入し、炉内温度を約８
００〜８５０℃に上げて熱処理を行う。この熱処理によ
り、熱交換器５の円筒ケース５１と蓄冷器２、コールド
ヘッド６、パルス管３の継ぎ目がろう材８で封止結合さ
れるとともに、同時に熱交換器５では放熱フィン５３の
内周面に施したメッキ５７と円筒ケース５１および放熱
フイン５３（いずれも銅製）との間に共晶反応が起き
て、銀メッキ５７と銅が界面に溶け出して共晶合金（液
相）を作る。そして、この共晶合金が円筒ケース５１と
放熱フイン５３との接触面（伝熱面）に流動し、この接
触面の隙間を埋めて両者の間を一体に接合する。これに
より、円筒ケース５１／放熱フイン５３間には伝熱性の
高い伝熱面が形成され、熱交換器として高い熱交換性能
が確保される。
図６で示すようにあらかじめＬ字形の脚部５３ａを曲げ
加工した上で、この脚部５３ａの内周面に層厚が５μｍ
程度の銀メッキ５７を施しておき、この放熱フイン５３
を円筒ケース５１の外周面上に嵌挿して仮組立する。そ
して、図８に示したパルス管冷凍機の組立工程で、前記
熱交換器５を冷凍機本体に組付ける際に、図のように蓄
冷器２のに熱交換器５の円筒ケース５１，コールドヘッ
ド６，パルス管３などの各部品を嵌合い結合した上で、
その縦ぎ目にろう材８（銀ろう）を塗布する。次に、こ
の冷凍機の仮組立体を加熱炉に搬入し、炉内温度を約８
００〜８５０℃に上げて熱処理を行う。この熱処理によ
り、熱交換器５の円筒ケース５１と蓄冷器２、コールド
ヘッド６、パルス管３の継ぎ目がろう材８で封止結合さ
れるとともに、同時に熱交換器５では放熱フィン５３の
内周面に施したメッキ５７と円筒ケース５１および放熱
フイン５３（いずれも銅製）との間に共晶反応が起き
て、銀メッキ５７と銅が界面に溶け出して共晶合金（液
相）を作る。そして、この共晶合金が円筒ケース５１と
放熱フイン５３との接触面（伝熱面）に流動し、この接
触面の隙間を埋めて両者の間を一体に接合する。これに
より、円筒ケース５１／放熱フイン５３間には伝熱性の
高い伝熱面が形成され、熱交換器として高い熱交換性能
が確保される。
【００３０】また、この熱処理工程では、先記の実施例
１〜４で述べたように、熱交換器５の円筒ケース５１に
装填した熱交換部材５２、およびコールドヘッド６に装
填した熱交換部材６２（図１参照）も同時に共晶接合さ
れる。 〔実施例６〕先記の実施例５では、共晶接合の前処理と
して、放熱フィン５３の内周面にメッキ５７を施した
が、図７で示すように円筒ケース５１の外周面にあらか
じめメッキ５７を施した上で、ここに放熱フィン５３を
挿入する。あるいは、放熱フィン５３の内周面および円
筒ケース５１の外周面の双方にメッキ５７を施して実施
することもできる。
１〜４で述べたように、熱交換器５の円筒ケース５１に
装填した熱交換部材５２、およびコールドヘッド６に装
填した熱交換部材６２（図１参照）も同時に共晶接合さ
れる。 〔実施例６〕先記の実施例５では、共晶接合の前処理と
して、放熱フィン５３の内周面にメッキ５７を施した
が、図７で示すように円筒ケース５１の外周面にあらか
じめメッキ５７を施した上で、ここに放熱フィン５３を
挿入する。あるいは、放熱フィン５３の内周面および円
筒ケース５１の外周面の双方にメッキ５７を施して実施
することもできる。
【００３１】さらに、前記実施例５とは異なる実施例と
して、円筒ケース５１と放熱フィン５３との間をメッキ
を媒体として共晶接合する代わりに、円筒ケース５１と
放熱フイン23の間の接触面にろう材（銀ろう）を塗布
し、冷凍機本体の組立工程で熱交換器５／蓄冷器２／コ
ールドヘッド６，パルス管３などの各部品相互間をろう
付けする際の熱処理で、同時に熱交換器５の円筒ケース
５１と放熱フィン５３との間をろう付けすることもでき
る。
して、円筒ケース５１と放熱フィン５３との間をメッキ
を媒体として共晶接合する代わりに、円筒ケース５１と
放熱フイン23の間の接触面にろう材（銀ろう）を塗布
し、冷凍機本体の組立工程で熱交換器５／蓄冷器２／コ
ールドヘッド６，パルス管３などの各部品相互間をろう
付けする際の熱処理で、同時に熱交換器５の円筒ケース
５１と放熱フィン５３との間をろう付けすることもでき
る。
【００３２】なお、前記の各実施例はパルス管冷凍機に
装備した高温側熱交換器，低温側熱交換器（コールドヘ
ッド）について述べたが、スターリング冷凍機，ＧＭ冷
凍機，ソルベイ冷凍機などの冷凍機に装備した熱交換器
についても同様に実施適用できることは勿論である。
装備した高温側熱交換器，低温側熱交換器（コールドヘ
ッド）について述べたが、スターリング冷凍機，ＧＭ冷
凍機，ソルベイ冷凍機などの冷凍機に装備した熱交換器
についても同様に実施適用できることは勿論である。
【００３３】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、冷
凍機に装備した放熱用，ないし吸熱用の熱交換器におい
て、その円筒ケースとそのケース内部に装填した熱交換
部材，およびケース外周に設けた放熱フィンとの間を伝
熱面にあらかじめメッキを施した上で、当該熱交換器を
冷凍機本体に組付けてろう付けする際の熱処理により、
ろう付け同時に、円筒ケースと熱交換器部材および放熱
フィンとの間の伝熱面を前記メッキ層との共晶反応によ
り生成した共晶合金で接合したことにより、共晶反応に
より生成した共晶合金が熱交換部材と円筒ケースとの間
の接触面に浸透して両者の間を伝熱的に一体接合するの
で、熱交換部材と円筒ケースとの間の接触熱抵抗が低減
して高い熱交換性能を確保でき、これにより冷凍機の熱
ロスを減じて冷凍性能が向上する。
凍機に装備した放熱用，ないし吸熱用の熱交換器におい
て、その円筒ケースとそのケース内部に装填した熱交換
部材，およびケース外周に設けた放熱フィンとの間を伝
熱面にあらかじめメッキを施した上で、当該熱交換器を
冷凍機本体に組付けてろう付けする際の熱処理により、
ろう付け同時に、円筒ケースと熱交換器部材および放熱
フィンとの間の伝熱面を前記メッキ層との共晶反応によ
り生成した共晶合金で接合したことにより、共晶反応に
より生成した共晶合金が熱交換部材と円筒ケースとの間
の接触面に浸透して両者の間を伝熱的に一体接合するの
で、熱交換部材と円筒ケースとの間の接触熱抵抗が低減
して高い熱交換性能を確保でき、これにより冷凍機の熱
ロスを減じて冷凍性能が向上する。
【００３４】しかも、この共晶接合を、冷凍機の組立工
程で熱交換器と接続相手部品とのろう付けの熱処理で同
時に行うことにより、共晶接合とろう付けを別な工程に
分けて行う場合に生じるトラブル（先工程で接合した部
分が後工程の熱処理で再溶融して接合部が剥離する）を
回避し、１回の熱処理で円筒ケース／接続相手部品間の
ろう付け、および円筒ケース／熱交換部材間の共晶接合
を同時に行うことができる。また、この場合に円筒ケー
ス，熱交換部材の材質を銅として、メッキ，ろう材には
略同じ融点の銀メッキ，銀ろうを選定することで、前記
したろう付けと共晶接合を同じ熱処理温度で同時に行う
ことができて、冷凍機組立工程の簡略化が図れる。
程で熱交換器と接続相手部品とのろう付けの熱処理で同
時に行うことにより、共晶接合とろう付けを別な工程に
分けて行う場合に生じるトラブル（先工程で接合した部
分が後工程の熱処理で再溶融して接合部が剥離する）を
回避し、１回の熱処理で円筒ケース／接続相手部品間の
ろう付け、および円筒ケース／熱交換部材間の共晶接合
を同時に行うことができる。また、この場合に円筒ケー
ス，熱交換部材の材質を銅として、メッキ，ろう材には
略同じ融点の銀メッキ，銀ろうを選定することで、前記
したろう付けと共晶接合を同じ熱処理温度で同時に行う
ことができて、冷凍機組立工程の簡略化が図れる。
【００３５】また、熱交換器に装填する熱交換部材を金
属メッシュとし、その金属メッシュを円筒ケースの内径
よりも大きい外径サイズとした上で、円筒ケース内に圧
挿して装填した請求項４の構成を採用することにより、
金属メッシュと円筒ケースとの間の接触面積が増大して
高い伝熱性が確保できる。さらに、熱交換部材をその内
部に多数のガス通路を分散形成した多孔質焼結金属など
のソリッド体となし、該ソリッド体を円筒ケースに収縮
嵌めして装填した請求項６の構成によれば、熱交換部材
の周面を円筒ケースの内壁面に密着させて高い伝熱性を
確保できる。
属メッシュとし、その金属メッシュを円筒ケースの内径
よりも大きい外径サイズとした上で、円筒ケース内に圧
挿して装填した請求項４の構成を採用することにより、
金属メッシュと円筒ケースとの間の接触面積が増大して
高い伝熱性が確保できる。さらに、熱交換部材をその内
部に多数のガス通路を分散形成した多孔質焼結金属など
のソリッド体となし、該ソリッド体を円筒ケースに収縮
嵌めして装填した請求項６の構成によれば、熱交換部材
の周面を円筒ケースの内壁面に密着させて高い伝熱性を
確保できる。
【図１】本発明の実施例１に対応する低温側熱交換器
（コールドヘッド）の構成図であり、(a) はコールドヘ
ッドをパルス管冷凍機に組付けた状態の管路断面図、
(b),(c) はそれぞれコールドヘッドの外観斜視図，およ
び断面図
（コールドヘッド）の構成図であり、(a) はコールドヘ
ッドをパルス管冷凍機に組付けた状態の管路断面図、
(b),(c) はそれぞれコールドヘッドの外観斜視図，およ
び断面図
【図２】本発明の実施例２に対応する低温側熱交換器
（コールドヘッド）の断面図
（コールドヘッド）の断面図
【図３】本発明の実施例３に対応する高温側熱交換器の
構成図であり、(a),(b) はそれぞれ端面図，および断面
図
構成図であり、(a),(b) はそれぞれ端面図，および断面
図
【図４】本発明の実施例４に対応する高温側熱交換器の
構成図であり、(a),(b) はそれぞれ端面図，および断面
図
構成図であり、(a),(b) はそれぞれ端面図，および断面
図
【図５】本発明の実施例５に対応する熱交換器をパルス
管冷凍機の蓄冷器に組付けた状態の構成図
管冷凍機の蓄冷器に組付けた状態の構成図
【図６】図５における熱交換器の組立構造を表す構成断
面図
面図
【図７】本発明の実施例６に対応する熱交換器の組立構
造を表す構成断面図
造を表す構成断面図
【図８】パルス管冷凍機の略示構成図
【図９】図８における高温側熱交換器の従来構成図であ
り、(a) は熱交換器の断面図、(b) は(a) の円筒ケース
に装填した金属メッシュ（熱交換部材）の平面図
り、(a) は熱交換器の断面図、(b) は(a) の円筒ケース
に装填した金属メッシュ（熱交換部材）の平面図
【図１０】円筒ケースと放熱フィンとが一体構造になる
従来の熱交換器の断面図
従来の熱交換器の断面図
【図１１】円筒ケースに二つ割り構造の放熱フィンを組
合せた従来の熱交換器の斜視図
合せた従来の熱交換器の斜視図
１ 圧縮機
２ 蓄冷器
３ パルス管
４ 位相制御部
５ 高温側熱交換器
５１ 円筒ケース
５２ 金属メッシュ（熱交換部材）
５３ 放熱フィン
５４ 孔開きバンドル（熱交換部材）
５５ メッキ
５６ 多孔質金属焼結体（熱交換部材）
５７ メッキ
６ コールドヘッド（低温側熱交換器）
６１ 円筒ケース
６２ａ 金属メッシュ（熱交換部材）
６３ メッキ
８ ろう材
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
// Ｂ２３Ｋ 101:14 Ｂ２３Ｋ 101:14
(72)発明者 糸山 武秀
神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号
富士電機株 式会社内
(72)発明者 鴻巣 直広
神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号
富士電機株 式会社内
(72)発明者 飯倉 淳
神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号
富士電機株 式会社内
Claims (9)
- 【請求項１】冷凍機に装備した放熱用，ないし吸熱用の
熱交換器であって、両端を開放した円筒ケースの内部に
作動ガスの通過が可能な熱交換部材を装填し、円筒の外
周には放熱フィンを備えた構成になり、該熱交換器を冷
凍機本体のガス管路に介装して組付けた上で前記円筒ケ
ースの両端部と接続相手部品との間をろう付けして封止
接合したものにおいて、 前記熱交換部材の外周面，円筒ケースの内周面のいずれ
か一方，もしくは両方にメッキを施し、当該熱交換器を
冷凍機本体に組付けてろう付けする際の熱処理により、
前記メッキ層と共晶反応して生成した共晶合金で円筒ケ
ースと熱交換部材との間の伝熱面を接合したことを特徴
とする冷凍機の熱交換器。 - 【請求項２】請求項１記載の熱交換器において、メッキ
と円筒ケース，熱交換部材の材質との間で共晶合金を生
成する共晶温度が、円筒ケースを冷凍機本体の接続相手
部品に接合するろう材の液相温度と略同じであるメッキ
を選定したことを特徴とする冷凍機の熱交換器。 - 【請求項３】請求項２記載の熱交換器において、メッキ
を銀メッキ、円筒ケースおよび熱交換部材の材質を銅、
ろう材を銀ろうとして、８００〜８５０℃の熱処理温度
で接合したことを特徴とする冷凍機の熱交換器。 - 【請求項４】請求項１記載の熱交換器において、熱交換
部材を多数枚の金属メッシュの積層体となし、かつ金属
メッシュの外径サイズを円筒ケースの内径より大きめに
選定して円筒ケース内に圧入装填した上で、円筒ケース
と金属メッシュ積層体との間の接合面を共晶合金で接合
したことを特徴とする冷凍機の熱交換器。 - 【請求項５】請求項１記載の熱交換器において、熱交換
部材をその内部に多数のガス通路を分散形成したソリッ
ド体となし、該ソリッド体を円筒ケースに収縮嵌めして
装填した上で、円筒ケースとソリッド体との間の接合面
を共晶合金で接合したことを特徴とする冷凍機の熱交換
器。 - 【請求項６】冷凍機に装備した放熱用，ないし吸熱用の
熱交換器であって、両端を開放した円筒ケースの内部に
作動ガスの通過が可能な熱交換部材を装填し、該円筒の
外周には放熱フィンを備えた構成になり、該熱交換器を
冷凍機本体のガス管路に介装して組付けた上で前記円筒
ケースの両端部と接続相手部品との間をろう付けして封
止接合したものにおいて、 前記放熱フィンの内周面，円筒ケースの外周面のいずれ
か一方，もしくは両方にメッキを施し、当該熱交換器を
冷凍機本体に組付けてろう付けする際の熱処理により、
前記メッキ層と共晶反応して生成した共晶合金で円筒ケ
ースと放熱フィンとの間の伝熱面を接合したことを特徴
とする冷凍機の熱交換器。 - 【請求項７】請求項６記載の熱交換器において、メッキ
と円筒ケース，放熱フィンの材質との間で共晶合金を生
成する共晶温度が、円筒ケースを冷凍機本体の接続相手
部品に接合するろう材の液相温度と略同じであるメッキ
を選定したことを特徴とする冷凍機の熱交換器。 - 【請求項８】請求項６記載の熱交換器において、メッキ
を銀メッキ、円筒ケースおよび放熱フィンの材質を銅、
ろう材を銀ろうとして、８００〜８５０℃の熱処理温度
で接合したことを特徴とする冷凍機の熱交換器。 - 【請求項９】冷凍機に装備した放熱用，ないし吸熱用の
熱交換器であって、両端を開放した円筒ケースの内部に
作動ガスの通過が可能な熱交換部材を装填し、該円筒の
外周には放熱フィンを備えた構成になり、該熱交換器を
冷凍機本体のガス管路に介装して組付けた上で前記円筒
ケースの両端部と接続相手部品との間をろう付けして封
止接合したものにおいて、 前記円筒ケースの外周面と放熱フィンの内周面との間の
接合面をろう付けするものとし、当該熱交換器と冷凍機
本体の接続相手部品とをろう付けする際の熱処理によ
り、円筒ケースと放熱フィンとを接合したことを特徴と
する冷凍機の熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002119011A JP2003251459A (ja) | 2001-12-27 | 2002-04-22 | 冷凍機の熱交換器 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001-397490 | 2001-12-27 | ||
| JP2001397490 | 2001-12-27 | ||
| JP2002119011A JP2003251459A (ja) | 2001-12-27 | 2002-04-22 | 冷凍機の熱交換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003251459A true JP2003251459A (ja) | 2003-09-09 |
Family
ID=28677293
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002119011A Withdrawn JP2003251459A (ja) | 2001-12-27 | 2002-04-22 | 冷凍機の熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003251459A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007049614A1 (ja) * | 2005-10-28 | 2007-05-03 | Fuji Electric Retail Systems Co., Ltd. | 熱交換器及びその製造方法 |
| CN100554821C (zh) * | 2004-01-29 | 2009-10-28 | Lg电子株式会社 | 斯特令冷却装置及其热交换器 |
| US7654512B2 (en) | 2004-09-16 | 2010-02-02 | Canon Kabushiki Kaisha | Image forming system, image forming method and image forming apparatus |
| JP2011149600A (ja) * | 2010-01-20 | 2011-08-04 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | パルスチューブ冷凍機 |
| JP2011240408A (ja) * | 2005-10-28 | 2011-12-01 | Fuji Electric Retail Systems Co Ltd | 熱交換器の製造方法 |
| JP4930376B2 (ja) * | 2005-10-28 | 2012-05-16 | 富士電機リテイルシステムズ株式会社 | 熱交換器 |
| KR20180075237A (ko) * | 2016-12-26 | 2018-07-04 | 김대수 | 증발기 배관에 내삽되는 압축필터 및 이의 제조방법 |
| JP2020003098A (ja) * | 2018-06-26 | 2020-01-09 | 株式会社アルバック | パルス管冷凍機 |
-
2002
- 2002-04-22 JP JP2002119011A patent/JP2003251459A/ja not_active Withdrawn
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100554821C (zh) * | 2004-01-29 | 2009-10-28 | Lg电子株式会社 | 斯特令冷却装置及其热交换器 |
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| KR20180075237A (ko) * | 2016-12-26 | 2018-07-04 | 김대수 | 증발기 배관에 내삽되는 압축필터 및 이의 제조방법 |
| JP2020003098A (ja) * | 2018-06-26 | 2020-01-09 | 株式会社アルバック | パルス管冷凍機 |
| JP7111526B2 (ja) | 2018-06-26 | 2022-08-02 | 株式会社アルバック | パルス管冷凍機 |
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