TWI534399B - Chiller type chillers and separators - Google Patents

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TWI534399B TW101110592A TW101110592A TWI534399B TW I534399 B TWI534399 B TW I534399B TW 101110592 A TW101110592 A TW 101110592A TW 101110592 A TW101110592 A TW 101110592A TW I534399 B TWI534399 B TW I534399B
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Takahiro Matsubara
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Sumitomo Heavy Industries
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Description

蓄冷器式製冷機及分隔構材
本發明係有關一種利用氦氣等冷媒氣體並具有容納蓄冷材料之蓄冷器之蓄冷器式製冷機及具備於蓄冷器式製冷機且分隔蓄冷材料之分隔構件。
例如，為了得到4K左右的超低溫，採用利用氦氣等冷媒氣體並具有容納蓄冷材料之蓄冷器之蓄冷器式製冷機。並且，作為蓄冷器式製冷機，例如採用吉褔德-麥克馬洪(Gifford-McMahon;GM)製冷機。
GM製冷機將來自壓縮機的例如由氦氣組成之冷媒氣體供給至形成於缸內之膨脹空間，使供給之冷媒氣體在膨脹空間膨脹，從而產生冷熱。為了藉由產生之冷熱得到超低溫，GM製冷機通常由多段構成。
GM製冷機的各段具有缸和設置於缸內之置換器。置換器在缸內設置成可沿缸往返移動，並在置換器的一端與缸之間形成膨脹空間。並且，置換器的內部成為用於向膨脹空間供給冷媒氣體並排出的冷媒氣體流路。並且，置換器的內部容納有用於與冷媒氣體接觸來對冷熱進行蓄冷之蓄冷材料。
為了將蓄冷材料填充到預定空間，且避免在採用多種蓄冷材料時蓄冷材料混合，這種置換器的內部設置有分隔蓄冷材料之分隔構件。分隔構件設置成阻止蓄冷材料通過且可使冷媒氣體通過(例如參考專利文獻1)。
(先前技術文獻)
(專利文獻)
專利文獻1：日本特開2004-293924號公報
然而，設置於上述GM製冷機的置換器內部之分隔構件存在如下問題。
若分隔構件的外周面的尺寸精度不高，則有分隔構件的外周面與置換器的內周面之間形成間隙且蓄冷材料經形成之間隙移動或者混合之虞。因此，需要尺寸精度良好地製作分隔構件的外周形狀，以免在分隔構件的外周面與置換器的內周面之間形成間隙。
但是，如專利文獻1中記載，習知之分隔構件係藉由在將金屬絲網夾在2片金屬圓板之間之狀態下，藉由焊接固定2片金屬圓板而形成。因此，若不提高2片金屬圓板各自的外周的尺寸精度及金屬絲網外周的尺寸精度，則存在無法尺寸精度良好地製作分隔構件的外周形狀之類之問題。並且，習知之分隔構件需要包含2片金屬圓板，且除具有過濾功能之金屬絲網以外之組件數較多，而且在以極高之精度對齊軸心之狀態下相互固定2片金屬圓板。因此，存在製造成本增加之類之問題。
並且，上述問題不限於設置於GM製冷機的置換器內之分隔構件，設置於脈衝管製冷機的蓄冷管等各種蓄冷器式製冷機的蓄冷器或者蓄冷管內部之分隔構件中亦是共通之課題。
本發明係鑒於上述問題點而完成者，其目的為提供一種分隔構件及具有該分隔構件之蓄冷器式製冷機，前述分隔構件係用於分隔容納於蓄冷器式製冷機的蓄冷器內之蓄冷材料者，且具有較高之尺寸精度，以免在與蓄冷器的內周面之間形成間隙，並且能夠降低製造成本。
為了解決上述課題，本發明的特徵為採取以下敘述之手段。
本發明的蓄冷器式製冷機，其具有：缸，用於使冷媒氣體膨脹；蓄冷器，包含容納於內部之蓄冷材料，並將伴隨前述冷媒氣體的膨脹在前述缸中產生之冷熱蓄冷至前述蓄冷材料中；及分隔構件，設置於前述蓄冷器，分隔前述蓄冷材料，前述分隔構件包含：環狀構件，中央形成有開口部，並且形成為外周面嵌合於前述蓄冷器的內周面；及層疊體，層疊過濾構件和加強構件而成，前述過濾構件以堵塞前述開口部之方式設置，阻止前述蓄冷材料通過且可使前述冷媒氣體通過，前述加強構件加強前述過濾構件，前述層疊體的周緣部藉由前述環狀構件沿前述層疊體的層疊方向前後夾住並被緊固。
並且，本發明在上述蓄冷器式製冷機中，前述環狀構件具有：主體部，中央形成有前述開口部；及爪部，沿前述層疊方向設置於前述主體部的一側，前述層疊體的周緣部藉由前述爪部和前述主體部沿前述層疊方向前後夾住並被緊固，前述層疊體以一個前述過濾構件位於前述爪部側的最表層之方式層疊而成。
並且，本發明在上述蓄冷器式製冷機中，前述層疊體以其他前述過濾構件位於前述主體部側的最表層之方式層疊而成。
並且，本發明在上述蓄冷器式製冷機中，前述加強構件為沖孔金屬板。
並且，本發明在上述蓄冷器式製冷機中，前述過濾構件為金屬絲網。
並且，本發明的分隔構件，其具備於蓄冷器式製冷機，且分隔前述蓄冷材料，前述蓄冷器式製冷機具有：缸，用於使冷媒氣體膨脹；及蓄冷器，包含容納於內部之蓄冷材料，並將伴隨前述冷媒氣體的膨脹在前述缸中產生之冷熱蓄冷至前述蓄冷材料中，其中，該分隔構件具有：環狀構件，中央形成有開口部，並且形成為外周面嵌合於前述蓄冷器的內周面；及層疊體，層疊過濾構件和加強構件，前述過濾構件以堵塞前述開口部之方式設置，阻止前述蓄冷材料通過且可使前述冷媒氣體通過，前述加強構件加強前述過濾構件，前述層疊體的周緣部藉由前述環狀構件沿前述層疊體的層疊方向前後夾住並被緊固。
並且，本發明在上述分隔構件中，前述環狀構件具有：主體部，中央形成有前述開口部；及爪部，沿前述層疊方向設置於前述主體部的一側，前述層疊體的周緣部藉由前述爪部和前述主體部沿前述層疊方向前後夾住並被緊固，前述層疊體以一個前述過濾構件位於前述爪部側的最表層之方式層疊而成。
並且，本發明在上述分隔構件中，前述層疊體以其他前述過濾構件位於前述主體部側的最表層之方式層疊而成。
並且，本發明在上述分隔構件中，前述加強構件為沖孔金屬板。
並且，本發明在上述分隔構件中，前述過濾構件為金屬絲網。
依本發明，在分隔容納於蓄冷器式製冷機的蓄冷器中的蓄冷材料的分隔構件中，具有較高之尺寸精度，以免在與蓄冷器的內周面之間形成間隙，並且能夠降低製造成本。
接著，參考附圖對用於實施本發明的方式進行說明。
參考第1圖對實施方式之GM製冷機進行說明。該GM製冷機為將具有本發明之分隔構件之蓄冷器式製冷機應用於GM製冷機之例子，具有適合得到數K～20K左右的超低溫之2段結構。
第1圖係顯示本實施方式之GM製冷機的結構之概要剖面圖。
GM製冷機具有壓縮機10、第1段缸11、第2段缸12、第1段置換器13、第2段置換器14、曲柄機構15、冷媒氣體流路16、蓄冷材料17、18、載物台19、20、膨脹空間21、22及空心空間(冷媒氣體流路)23、24。
另外，第1圖所示之配置中，第1段缸11、第2段缸12、第1段置換器13及第2段置換器14的上端為高溫端，下端為低溫端(第2圖中亦相同)。
壓縮機10將氦氣(冷媒氣體)壓縮成約20Kgf/cm2，生成高壓氦氣。生成之高壓氦氣經吸氣閥V1、冷媒氣體流路16供給至第1段缸11內。並且從第1段缸11排出之低壓氦氣經冷媒氣體流路16、排氣閥V2回收至壓縮機10內。
第1段缸11上結合有第2段缸12。第1段缸11、第2段缸12內分別容納有相互連結之第1段置換器13、第2段置換器14。
驅動軸Sh從第1段缸11向上方延伸並與結合於驅動用馬達M之曲柄機構15結合。
第1段置換器13在第1段缸11內設置成可沿第1段缸11往返移動。第1段置換器13在第1段缸11的一端形成膨脹空間21。第1段置換器13例如具有圓筒形狀。
並且，在第1段置換器13的內部形成有用於向膨脹空間21供給冷媒氣體並排出的空心空間(冷媒氣體流路)23。當第1段置換器13沿第1段缸11往返移動時，伴隨膨脹空間21內之冷媒氣體的膨脹而產生冷熱。
另外，第1段置換器13相當於本發明中的蓄冷器。
空心空間23內容納有蓄冷材料17。當從膨脹空間21排出冷媒氣體時，蓄冷材料17與排出之冷媒氣體接觸來對冷熱進行蓄冷。亦即，蓄冷材料17對伴隨膨脹空間21內之冷媒氣體的膨脹產生之冷熱進行蓄冷。
第2段置換器14在第2段缸12內設置成可沿第2段缸12往返移動。第2段置換器14在第2段缸12的一端形成膨脹空間22。第2段置換器14例如具有圓筒形狀。
並且，在第2段置換器14的內部形成有用於向膨脹空間22供給冷媒氣體並排出的空心空間(冷媒氣體流路)24。當第2段置換器14沿第2段缸12往返移動時，伴隨膨脹空間22內之冷媒氣體的膨脹而產生冷熱。
另外，第2段置換器14相當於本發明中的蓄冷器。
空心空間24內容納有蓄冷材料18。當從膨脹空間22排出冷媒氣體時，蓄冷材料18與排出之冷媒氣體接觸來對冷熱進行蓄冷。亦即，蓄冷材料18對伴隨膨脹空間22內之冷媒氣體的膨脹而產生之冷熱進行蓄冷。
第1段載物台19以包圍第1段缸11的下端(低溫端)之方式熱結合，第2段載物台20以包圍第2段缸12的下端(低溫端)之方式熱結合。
第1段缸11、第2段缸12例如由不鏽鋼(例如SUS304)等形成為較佳。藉此，能夠使第1段缸11、第2段缸12具有較高之強度、較低的導熱率及較高之氦氣屏蔽能。
第1段置換器13、第2段置換器14例如由酚醛布(酚醛樹脂)等形成為較佳。藉此，能夠對第1段置換器13、第2段置換器14進行輕量化，並且提高耐磨性及強度，降低從高溫側向低溫側的侵入熱量。
第1段蓄冷材料17例如由金屬絲網等構成為較佳，第2段蓄冷材料18例如由鉛球或磁性蓄冷材料等構成為較佳。藉此，能夠在低溫區域中確保充份高之熱容量。
這樣構成之GM製冷機中如下進行來產生冷熱。
從壓縮機10經吸氣閥V1供給且作為冷媒氣體之高壓氦氣經冷媒氣體流路16供給至第1段缸11內。而且，通過開口(冷媒氣體流路)23a、容納有蓄冷材料17之空心空間(冷媒氣體流路)23及開口(冷媒氣體流路)23b供給至第1段膨脹空間21。
供給至第1段膨脹空間21之高壓氦氣進一步通過開口(冷媒氣體流路)24a、容納有蓄冷材料18之空心空間(冷媒氣體流路)24及開口(冷媒氣體流路)24b供給至第2段膨脹空間22。
另外，冷媒氣體流路23a、23b、24a、24b係為了說明冷媒氣體的流動而功能性記載者，與利用第2圖說明之實際結構不同。
當吸氣閥V1關閉，排氣閥V2開啟時，第2段缸12、第1段缸11內的高壓氦氣沿與吸氣時相反的路徑並經冷媒氣體流路16、排氣閥V2回收至壓縮機10內。
當啟動GM製冷機時，驅動用馬達M的旋轉驅動力藉由曲柄機構15轉換為驅動軸Sh的往返驅動力。而且，如第1圖中的箭頭所示，第1段置換器13、第2段置換器14藉由驅動軸Sh上下(分別沿第1段缸11及第2段缸12)往返驅動。
當第1段置換器13、第2段置換器14藉由驅動軸Sh向驅動軸Sh的相反側(第1圖的下方)驅動時，吸氣閥V1開啟，排氣閥V2關閉。而且，高壓氦氣供給至第1段缸11內的膨脹空間21及第2段缸12內的膨脹空間22(供給製程)。
另外，當第1段置換器13、第2段置換器14藉由驅動軸Sh向驅動軸Sh側(第1圖的上方)驅動時，吸氣閥V1關閉，排氣閥V2開啟。而且，第1段缸11內的膨脹空間21及第2段缸12內的膨脹空間22變成低壓，並且氦氣從膨脹空間21及膨脹空間22排出，並回收至壓縮機10(排出製程)內。
此時，在膨脹空間21、22中氦氣膨脹，從而產生冷熱。產生冷熱且從膨脹空間21、22排出被冷卻之氦氣時，藉由與蓄冷材料17、18接觸並進行熱交換來冷卻蓄冷材料17、18。亦即，已產生之冷熱蓄冷至蓄冷材料17、18中。
在下一個供給製程中供給之高壓氦氣通過經蓄冷材料17、18供給而被冷卻。被冷卻之氦氣在膨脹空間21、22中膨脹，藉此進一步進行冷卻。
如以上，藉由反複進行供給製程和排出製程，第1段缸11內的膨脹空間21被冷卻為例如40K～70K左右的溫度，第2段缸12內的膨脹空間22被冷卻為例如數K～20K左右的溫度。
接著，參考第2圖對第2段置換器14的詳細結構進行說明。第2圖係顯示本實施方式之GM製冷機中第2段置換器14的結構之概要剖面圖。
第2段置換器14具有筒構件30、蓋構件31、32。筒構件30的內部形成有作為用於冷媒氣體流動的冷媒氣體流路之空心空間24。
筒構件30的上端(高溫端)***黏結有蓋構件31。蓋構件31的上端(高溫端)設置有開口33(第1圖所示之24a)。開口33上連通有空心空間(冷媒氣體流路)24的高溫端。另外，蓋構件31經連結機構25(參考第1圖)與第1段置換器13連結。
筒構件30的下端(低溫端)***黏結有蓋構件32。蓋構件32的外周面上設置有形成冷媒氣體流路24之開口34。開口34上連通有空心空間(冷媒氣體流路)24的低溫端。
如前所述，筒構件30、蓋構件31、32例如由酚醛布(酚醛樹脂)等形成為較佳。
如第2圖所示，空心空間(冷媒氣體流路)24內填充有相當於前述之蓄冷材料18之多種(圖中為2種)蓄冷材料18a、18b。而且，構成為藉由在空心空間(冷媒氣體流路)24中冷媒氣體流動，流動之冷媒氣體與蓄冷材料18a、18b進行熱交換，由蓄冷材料18a、18b對冷熱進行蓄冷。如前所述，能夠使用鉛球或鉍球作為蓄冷材料18a，並能夠使用磁性蓄冷材料作為蓄冷材料18b。磁性蓄冷材料為15K以下的低溫，具有大於鉛的比熱。因此，作為蓄冷材料18，將高溫側的蓄冷材料18(18a)設為鉛球，低溫側的蓄冷材料18(18b)設為磁性蓄冷材料，從而能夠使從蓄冷材料18的高溫端至低溫端的熱容量最佳化。
第2段置換器14具有設置於空心空間(冷媒氣體流路)24之分隔構件40(40a、40b、40c)。分隔構件40係為了將蓄冷材料18a、18b填充於空心空間24內且以避免蓄冷材料18a、18b相互混合而分隔蓄冷材料18a、18b用者。分隔構件40a設置於蓋構件31與蓄冷材料18a之間。分隔構件40b設置於蓄冷材料18a與蓄冷材料18b之間。分隔構件40c設置於蓄冷材料18b與蓋構件32之間。
接著，參考第3圖至第6圖，對分隔構件40的結構進行說明。
第3圖係顯示本實施方式之分隔構件40的結構之概要剖面圖。第4圖及第5圖係分別顯示分隔構件40的結構之頂視圖及仰視圖。第6圖係顯示加強構件63的結構之俯視圖。
另外，第4圖的頂視圖及第5圖的仰視圖中分別對過濾構件61、62畫上陰影線進行顯示。
分隔構件40具有環狀構件50及層疊體60。
環狀構件50中央形成有開口部51，並且形成為外周面嵌合於第2段置換器14的筒構件30的內周面。環狀構件50例如由黃銅構成。
層疊體60係過濾構件61、62與加強構件63沿第2段置換器14的軸向層疊而成者，以堵塞環狀構件50的開口部51之方式設置。層疊體60的周緣部60a藉由環狀構件50沿層疊體60的層疊方向從前後兩側亦即第3圖中之上下兩側夾住並被緊固。換言之，層疊體60，係具有沿著層疊方向彼此朝向相反側的第1表面60b(上面)、第2表面60c(下面)，藉由環狀構件50從第1表面60b、第2表面60c將其周緣部60a夾住並緊固。
過濾構件61、62設置成阻止蓄冷材料通過且可使冷媒氣體通過。作為過濾構件61、62包含毛氈等纖維狀物質、燒結金屬等多孔質體，能夠使用各種構件。其中，作為過濾構件61、62以例如重疊1片或多片金屬絲網之狀態使用為較佳。若使用金屬絲網，則能夠使層疊體60的厚度變薄，並且能夠提高過濾構件61、62的間隙的尺寸精度。因此，能夠降低冷媒氣體通過分隔構件40時產生之壓力損失，並且還能夠降低與第2段置換器14的軸向垂直之剖面的面內之壓力損失的偏差。當蓄冷材料的粒徑例如為150～500μm時，能夠使用例如由SUS304構成且網眼尺寸為300(間隙的寬度尺寸為約80μm)者作為金屬絲網。
加強構件63係形成有孔部63a，可使冷媒氣體通過，並且用於加強過濾構件61、62者。作為加強構件63能夠使用沖孔金屬板。作為沖孔金屬板，能夠使用例如由SUS304構成且孔部63a的孔徑D為1.0mm、孔部63a的間距P為1.5mm且厚度為0.5mm之60度交錯型者。
若分隔構件40的外周面與筒構件30的內周面之間形成間隙，則蓄冷材料經形成之間隙移動。因此，不在分隔構件40的外周面與筒構件30的內周面之間形成間隙為較佳。另一方面，本實施方式之分隔構件40形成為包含使冷媒氣體通過之過濾構件61、62之層疊體60的周緣部60a不與筒構件30的內周面嵌合而環狀構件50的外周面與筒構件30的內周面嵌合。藉此，能夠藉由環狀構件50的外周面的尺寸精度調整分隔構件40整體的外周面的尺寸精度。因此，能夠以外周面的尺寸精度良好的方式製造分隔構件40。
環狀構件50可具有：主體部52，中央形成有開口部51，且具有第1面52a(上面)及第2面52b(下面)；及爪部53，沿第2段置換器14的軸向設置於主體部52的一側(即第3圖中主體部52的周緣的第1面52a)。爪部53可與主體部52一體地形成。而且，層疊體60的周緣部60a可藉由爪部53和主體部52沿層疊體60的層疊方向從前後兩側，亦即第3圖中的上下兩側夾住並被緊固。換而言之 ，層疊體60的周緣部60a可藉由由爪部53固著來固定。
主體部52和爪部53可以形成為從外側包圍層疊體60的周緣部60a。例如，如第3圖的虛線所示，爪部53係形成於主體部52上(沿著其周緣)且從主體部52朝向上方延伸。而且，在將層疊體60搭載於主體部52上之狀態下，藉由未圖示之夾具等朝向環狀構件50的內側中央彎曲爪部53，從而能夠藉由變形之爪部53和主體部52夾住且緊固層疊體60的周緣部60a。或者，從上下兩側對環狀構件50施加壓縮應力，壓扁爪部53，從而能夠藉由變形之爪部53和主體部52夾住並緊固層疊體60的周緣部60a。
另外，第3圖所示之例子中，主體部52具有：載置部54，載置層疊體60；及包圍部55，包圍載置於載置部54之層疊體60的周緣部60a的周圍。藉此，環狀構件50能夠保持層疊體60，以免層疊體60的周緣部60a露出於分隔構件40的外周面。
並且，層疊體60可為層疊成過濾構件61位於爪部53側的最表層且過濾構件62位於主體部52側的最表層者。亦即，層疊體60可為爪部53側朝向主體部52側，亦即從上側朝向下側以過濾構件61、加強構件63及過濾構件62的順序層疊共3層者。藉此，能夠防止因形成於加強構件63之孔部63a引起之凹凸形成於層疊體60的爪部53側的表面。而且，能夠防止當藉由變形之爪部53夾住層疊體60的周緣部60a時，爪部53與層疊體60的表面之間產生間隙，蓄冷材料經產生之間隙穿過分隔構件40而移動。
另外，層疊體亦可為層疊成過濾構件位於爪部53側的最表層者。亦即，亦可為從爪部53側朝向主體部52側，亦即上側朝向下側以過濾構件61、加強構件63的順序僅層疊2層者。將具有這種層疊體60A之分隔構件的例子40A的結構顯示於第7圖的概要剖面圖。第7圖所示之例子中亦能防止在爪部53與層疊體60A的表面之間產生間隙，蓄冷材料穿過分隔構件40A而移動。
或者，如第8圖所示，亦可使用由具有形成有孔部63a之中央部63b和未形成孔部63a之周緣部63c之沖孔金屬板構成之加強構件的另外的例子63B作為加強構件。第8圖係顯示加強構件的另外例子63B的結構之俯視圖。在這種情況下，層疊體亦可為從爪部53側朝向主體部52側，亦即從上側朝向下側以加強構件63B、過濾構件61的順序僅層疊2層者。將具有這種層疊體60B之分隔構件的例子40B的結構示於第9圖的概要剖面圖。第9圖所示之例子中亦能夠防止因設置於加強構件63B之孔部63a引起之凹凸形成於層疊體60B的爪部53側(周緣部60a)的表面。而且，能夠防止當藉由變形之爪部53夾住層疊體60B的周緣部60a時，爪部53與層疊體60B的表面之間產生間隙，蓄冷材料經產生之間隙穿過分隔構件40B而移動。
並且，如第3圖及第5圖所示，形成於環狀構件50的主體部52之開口部51上可以設置具有錐形狀之錐部56，該錐狀部的開口徑以主體部52為中心從爪部53側朝向爪部53的相反側增大。藉此能夠降低冷媒氣體流動時的壓力損失。
第10圖係用於說明用於阻止分隔構件40繞與筒構件30的中心軸垂直之軸旋轉的尺寸關係之圖。
並且，若分隔構件40繞與筒構件30的中心軸垂直之軸旋轉，則有蓄冷材料穿過分隔構件40而移動之虞。因此，分隔構件40的厚度t如第10圖所示以分隔構件40的橫剖面的對角線的長度L充份大於筒構件30的內徑DI之方式設定。例如能夠使分隔構件40的厚度t相對於筒構件30的內徑DI成為15%以上。
接著，依具備於本實施方式之GM製冷機之分隔構件，與比較例進行對比，對為了在與GM製冷機的第2段置換器的內周面之間形成間隙而具有較高之尺寸精度且能夠降低製造成本之情況進行說明。
第11圖係顯示比較例之GM製冷機中之第2段置換器14的結構之概要剖面圖。第12圖係比較例之分隔構件140的結構之概要剖面圖。
比較例之GM製冷機與本實施方式之GM製冷機的不同點為，第2段置換器14具有分隔構件140來代替分隔構件40(40a、40b、40c)。
分隔構件140具有金屬絲網141、金屬製板142、143。
金屬絲網141係層疊多片阻止蓄冷材料通過且可使冷媒氣體通過者。金屬絲網141與金屬製板142、143的形狀對應而具有中央被打穿之形狀。金屬製板142、143以在它們之間夾住金屬絲網141之狀態例如藉由焊接固定。金屬製板142、143上分別形成有開口部144、145。因此，分隔構件140構成為藉由露出於開口部144、145之金屬絲網141的部份阻止蓄冷材料通過且可使冷媒氣體通過。
若分隔構件的外周面的尺寸精度不高，則有分隔構件的外周面與第2段置換器的內周面之間形成間隙，蓄冷材料經形成之間隙移動或者混合之虞。因此，需要尺寸精度良好地製作分隔構件的外周形狀，以免在分隔構件的外周面與第2段置換器的內周面之間形成間隙。
比較例之分隔構件140藉由在將金屬絲網141夾在金屬製板142、143之間之狀態下由焊接固定金屬製板142、143而形成。因此，若不整體提高金屬製板142、143各自的外周尺寸精度及金屬絲網141的外周尺寸精度，則無法尺寸精度良好地製作分隔構件140的外周形狀。並且，比較例之分隔構件140需要包含金屬製板142、143，且除具有過濾功能之金屬絲網141以外之組件數較多，而且在以極高之精度對齊軸心之狀態下相互固定2片金屬製板142、143。因此，存在製造成本增加之類之問題。
另一方面，本實施方式之分隔構件40(包含40A、40B)中，具有過濾功能之層疊體60(包含60A、60B)的周緣部60a藉由環狀構件50從上下兩側夾住並被緊固。由於需要提高外周的尺寸精度之組件僅為環狀構件50，因此能夠輕松且尺寸精度良好地製造分隔構件40的外周形狀。並且，由於環狀構件50一體地設置，因此本實施方式之分隔構件40(包含40A、40B)無需在以極高之精度對齊軸心之狀態下相互固定例如2片金屬製板。因此，能夠具有較高之尺寸精度，以免在與GM製冷機的第2段置換器的內周面之間形成間隙，並且降低製造成本。
以上，對本發明的較佳實施方式進行了敘述，但是本發明不限於這種特定的實施方式，可以在申請專利範圍中記載之本發明的宗旨的範圍內進行各種變形或變更。
例如，實施方式中，對本發明之分隔構件40(包含40A、40B)設置於第2段置換器14之例子進行了說明。但是，本發明之分隔構件可設置於第1段置換器13上，顯示與設置於第2段置換器14上時相同之效果。
並且，實施方式中，對將具有本發明之分隔構件之蓄冷器式製冷機應用於GM製冷機之例子進行了說明。但是，本發明之分隔構件不限於分隔容納於GM製冷機之蓄冷材料之分隔構件，可應用於分隔容納於脈衝管製冷機的蓄冷管(相當於本發明中的蓄冷器)之蓄冷材料等容納於各種製冷機的蓄冷器或者蓄冷管的蓄冷材料之分隔構件。
10‧‧‧壓縮機
11‧‧‧第1段缸
12‧‧‧第2段缸
13‧‧‧第1段置換器
14‧‧‧第2段置換器
15‧‧‧曲柄機構
16‧‧‧冷媒氣體流路
17、18、18a、18b‧‧‧蓄冷材料
19‧‧‧第1段載物台
20‧‧‧第2段載物台
21、22‧‧‧膨脹空間
23、24‧‧‧空心空間(冷媒氣體流路)
23a、23b、24a、24b‧‧‧冷媒氣體流路
24‧‧‧空心空間
25‧‧‧連結機構
30‧‧‧筒構件
31、32‧‧‧蓋構件
40、40a、40b、40c、40A、40B‧‧‧分隔構件
50‧‧‧環狀構件
51‧‧‧開口部
52‧‧‧主體部
52a‧‧‧第1面
52b‧‧‧第2面
53‧‧‧爪部
54‧‧‧載置部
55‧‧‧包圍部
56‧‧‧錐部
60、60A、60B‧‧‧層疊體
60a‧‧‧周緣部
60b‧‧‧第1表面
60c‧‧‧第2表面
61、62‧‧‧過濾構件
63、63B‧‧‧加強構件
63a‧‧‧孔部
63c‧‧‧周緣部
140‧‧‧分隔構件
141‧‧‧金屬絲網
142、143‧‧‧金屬製板
144、145‧‧‧開口部
第1圖係顯示實施方式之GM製冷機的結構之概要剖面圖。
第2圖係顯示實施方式之GM製冷機中之第2段置換器的結構之概要剖面圖。
第3圖係顯示實施方式之分隔構件的結構之概要剖面圖。
第4圖係顯示分隔構件的結構之頂視圖。
第5圖係顯示分隔構件的結構之仰視圖。
第6圖係顯示加強構件的結構之俯視圖。
第7圖係顯示分隔構件的另外例子的結構之概要剖面圖。
第8圖係顯示加強構件的另外例子的結構之俯視圖。
第9圖係顯示分隔構件的另外例子的結構之概要剖面圖。
第10圖係用於說明用於阻止分隔構件繞與筒構件的中心軸垂直之軸旋轉的尺寸關係之圖。
第11圖係顯示比較例之GM製冷機中第2段置換器的結構之概要剖面圖。
第12圖係顯示比較例之分隔構件的結構之概要剖面圖。
40．．．分隔構件
50．．．環狀構件
51．．．開口部
52．．．主體部
53．．．爪部
54．．．載置部
55．．．包圍部
56．．．錐部
60．．．層疊體
60a．．．周緣部
61．．．過濾構件
62．．．過濾構件
63．．．加強構件
63a．．．孔部

Claims (10)

  1. 一種蓄冷器式製冷機，其具有：缸，用於使冷媒氣體膨脹；筒構件，包含容納於內部之蓄冷材料，並將伴隨前述冷媒氣體的膨脹在前述缸中產生之冷熱蓄冷至前述蓄冷材料中；及分隔構件，設置於前述筒構件，分隔前述蓄冷材料，前述分隔構件包含：環狀構件，中央形成有開口部；及層疊體，層疊過濾構件和加強構件而成，前述過濾構件以堵塞前述開口部之方式設置，阻止前述蓄冷材料通過且可使前述冷媒氣體通過，前述加強構件加強前述過濾構件，前述層疊體的周緣部藉由前述環狀構件沿前述層疊體的層疊方向前後夾住並被緊固，前述環狀構件具有中央形成有前述開口部的主體部和與該主體部一體形成且沿前述層疊方向設置於前述主體部的一側的爪部，前述層疊體的周緣部藉由前述爪部和前述主體部沿前述層疊方向前後夾住並被緊固，前述主體部具有：載置層疊體的載置部、以及包圍載置於該載置部的前述層疊體的周緣部之周圍的包圍部，前述載置部與前述包圍部的外周面係形成為與前述筒構件的內周面嵌合。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之蓄冷器式製冷機，其中，前述層疊體以一個前述過濾構件位於前述爪部側的最表層之方式層疊而成。
  3. 如申請專利範圍第2項所記載之蓄冷器式製冷機，其中，前述層疊體以其他前述過濾構件位於前述主體部側的最表層之方式層疊而成。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所記載之蓄冷器式製冷機，其中，前述加強構件為沖孔金屬板。
  5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所記載之蓄冷器式製冷機，其中，前述過濾構件為金屬絲網。
  6. 一種分隔構件，其具備於蓄冷器式製冷機，且分隔前述蓄冷材料，前述蓄冷器式製冷機具有用於使冷媒氣體膨脹的缸和包含容納於內部之蓄冷材料並將伴隨前述冷媒氣體的膨脹在前述缸中產生之冷熱蓄冷至前述蓄冷材料的筒構件，其中，該分隔構件具有：環狀構件，中央形成有開口部；及層疊體，層疊過濾構件和加強構件而成，前述過濾構件以堵塞前述開口部之方式設置，阻止前述蓄冷材料通過且可使前述冷媒氣體通過，前述加強構件加強前述過濾構件， 前述層疊體的周緣部藉由前述環狀構件沿前述層疊體的層疊方向前後夾住並被緊固，前述環狀構件具有中央形成有前述開口部的主體部和與該主體部一體形成且沿前述層疊方向設置於前述主體部的一側之爪部，前述層疊體的周緣部藉由前述爪部和前述主體部沿前述層疊方向前後夾住並被緊固，前述主體部具有：載置層疊體的載置部、以及包圍載置於該載置部的前述層疊體的周緣部之周圍的包圍部，前述載置部與前述包圍部的外周面係形成為與前述筒構件的內周面嵌合。
  7. 如申請專利範圍第6項所記載之分隔構件，其中，前述層疊體以一個前述過濾構件位於前述爪部側的最表層之方式層疊而成。
  8. 如申請專利範圍第7項所記載之分隔構件，其中，前述層疊體以其他前述過濾構件位於前述主體部側的最表層之方式層疊而成。
  9. 如申請專利範圍第6至8項中任一項所記載之分隔構件，其中，前述加強構件為沖孔金屬板。
  10. 如申請專利範圍第6至8項中任一項所記載之分隔構件，其中，前述過濾構件為金屬絲網。
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5917153B2 (ja) * 2012-01-06 2016-05-11 住友重機械工業株式会社 極低温冷凍機、ディスプレーサ
JP6334406B2 (ja) * 2012-10-22 2018-05-30 株式会社東芝 コールドヘッド、超電導磁石、検査装置、およびクライオポンプ
JP6054248B2 (ja) * 2013-05-20 2016-12-27 住友重機械工業株式会社 スターリング型パルス管冷凍機及びその整流器
JP6165618B2 (ja) 2013-06-20 2017-07-19 住友重機械工業株式会社 蓄冷材および蓄冷式冷凍機
JP6305193B2 (ja) * 2013-09-17 2018-04-04 住友重機械工業株式会社 蓄冷式冷凍機、一段蓄冷器、及び二段蓄冷器
JP6257394B2 (ja) * 2014-03-18 2018-01-10 住友重機械工業株式会社 蓄冷器式冷凍機
JP6284794B2 (ja) * 2014-03-19 2018-02-28 住友重機械工業株式会社 蓄冷器
JP6275524B2 (ja) 2014-03-25 2018-02-07 住友重機械工業株式会社 スターリング冷凍機
JP6490054B2 (ja) * 2014-03-25 2019-03-27 住友重機械工業株式会社 スターリング冷凍機
JP6188619B2 (ja) * 2014-04-02 2017-08-30 住友重機械工業株式会社 極低温冷凍機
CN106091461B (zh) * 2016-06-12 2018-11-23 铜陵天海流体控制股份有限公司 高增益节能式深冷机
CN106767076B (zh) * 2016-12-28 2019-01-18 西安交通大学 一种单罐多层填充床蓄热器设计方法
CN108645069A (zh) * 2018-06-04 2018-10-12 中船重工鹏力（南京）超低温技术有限公司 用于蓄冷器的隔断构件及采用该隔断构件的低温制冷机

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5186765A (en) * 1989-07-31 1993-02-16 Kabushiki Kaisha Toshiba Cold accumulating material and method of manufacturing the same
JPH03208378A (ja) * 1990-01-10 1991-09-11 Toshiba Corp 極低温冷凍機
US5447034A (en) * 1991-04-11 1995-09-05 Kabushiki Kaisha Toshiba Cryogenic refrigerator and regenerative heat exchange material
JPH0614866U (ja) * 1992-07-27 1994-02-25 住友重機械工業株式会社 蓄冷器式冷凍機
JP3417654B2 (ja) * 1993-05-11 2003-06-16 株式会社東芝 極低温冷凍機
KR0117774Y1 (ko) * 1993-06-18 1998-07-15 김광호 벌마이어 히트펌프의 재생장치
JP2780928B2 (ja) * 1994-06-16 1998-07-30 住友重機械工業株式会社 蓄冷器式冷凍機を使用した低温装置及び冷却方法
JPH0914799A (ja) * 1995-06-29 1997-01-17 Showa Alum Corp 受液器およびその製造方法
JPH09178278A (ja) 1995-12-25 1997-07-11 Ebara Corp 蓄冷器
JP2986724B2 (ja) * 1996-01-30 1999-12-06 三菱電機株式会社 蓄冷形冷凍機
JP3588647B2 (ja) * 2001-04-17 2004-11-17 住友重機械工業株式会社 蓄冷器および冷凍機
JP3996537B2 (ja) * 2003-03-27 2007-10-24 住友重機械工業株式会社 蓄冷器用仕切り材及び蓄冷器
JP2008096040A (ja) * 2006-10-13 2008-04-24 Iwatani Industrial Gases Corp 極低温冷凍機の蓄冷器
WO2008126601A1 (ja) * 2007-03-14 2008-10-23 Nhk Spring Co., Ltd. プローブカード
JP4668238B2 (ja) * 2007-05-08 2011-04-13 住友重機械工業株式会社 蓄冷式冷凍機およびパルスチューブ冷凍機
JP2011027272A (ja) * 2009-07-21 2011-02-10 Sumitomo Heavy Ind Ltd 仕切り部材及び蓄冷器及び蓄冷器式冷凍機

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KR20120113194A (ko) 2012-10-12

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