JP3588647B2

JP3588647B2 - Regenerator and refrigerator

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Publication number: JP3588647B2
Application number: JP2001117710A
Authority: JP
Inventors: 陽一郎池谷
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-04-17
Filing date: 2001-04-17
Publication date: 2004-11-17
Anticipated expiration: 2021-04-17
Also published as: JP2002318021A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は蓄冷器および冷凍機に係り、特に、多数の粒状物によって構成された蓄冷材を有する蓄冷器、および、多数の粒状物によって構成された蓄冷材を用いた冷凍機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ギフォード・マクマホン式冷凍機（以下、「ＧＭ冷凍機」と略記する。）、スターリング冷凍機、パルスチューブ冷凍機等の冷凍機では、内部に蓄冷材が充填された蓄冷器を利用して、低温を得る。
【０００３】
例えばＧＭ冷凍機では、蓄冷器を備えたディスプレーサピストンとこのディスプレーサピストンが挿入されるシリンダとを有する膨張器に、圧縮された作動流体（冷媒ガス）を供給し、この作動流体（冷媒ガス）を膨張器内で断熱膨張させて寒冷を得る。
【０００４】
得ようとする寒冷の温度等に応じて、使用する膨張器の段数が適宜選定されると共に、蓄冷器に使用される蓄冷材の種類も適宜選定される。
【０００５】
例えば、４Ｋ程度以下まで冷却することができるタイプのＧＭ冷凍機では、一般に、２段ディスプレーサが使用される。高温部側に配置される第１段目の蓄冷器には、例えば、多数の鉛玉によって構成される第１の蓄冷材と、多数の金属メッシュによって構成される第２の蓄冷材とが、低温部側からこの順番で充填される。低温部側に配置される第２段目の蓄冷器には、例えば、粒状の多数の磁性材料によって構成される第１の蓄冷材と、多数の鉛玉によって構成される第２の蓄冷材とが、低温部側からこの順番で充填される。
【０００６】
１つの蓄冷器内に第１および第２の蓄冷材を充填する場合には、一般に、これら２つの蓄冷材の間に仕切り材が配置される。この仕切り材は、第１の蓄冷材と第２の蓄冷材との間にガス流路を確保しつつ、これら第１および第２の蓄冷材を隔て、フェルト製の仕切り材が多用されている。
【０００７】
蓄冷器内から蓄冷器外への蓄冷材の流出を防止するために、上記の仕切り材と同様にして構成される流出防止材が、第１の蓄冷材における低温部側の端に隣接して、また、第２の蓄冷材における高温部側の端に隣接して、それぞれ配置される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
冷凍機の運転時には、蓄冷器内の高温部側から低温部側へと、また、低温部側から高温部側へと、冷媒ガスが高速で繰り返し流通する。第１および第２の蓄冷材が充填された蓄冷器では、冷媒ガスの流通に伴って、第１および第２の蓄冷材を隔てている仕切り材に外力が働く。
【０００９】
この外力によって仕切り材が変形したり傾いたりすると、第１の蓄冷材と第２の蓄冷材とが混合することがある。このような混合が生じると、蓄冷器の性能、ひいては冷凍機の性能が低下する。
【００１０】
また、第１の蓄冷材と第２の蓄冷材とを共に多数の粒状物によって構成する場合、第１の蓄冷材は、例えば、第２の蓄冷材を構成する粒状物の平均粒径よりも小さな平均粒径を有する多数の粒状物によって構成される。
【００１１】
このようにして構成された第１の蓄冷材と第２の蓄冷材とが混合すると、蓄冷器の性能が低下する。また、蓄冷材全体のかさ体積が減少し、第１の蓄冷材の低温部側の端に隣接して配置された流出防止材、または、第２の蓄冷材の高温部側の端に隣接して配置された流出防止材が変形したり傾いたりして、蓄冷器内から蓄冷材が流出することもある。
【００１２】
蓄冷器からの蓄冷材の流出は、蓄冷器の性能、ひいては冷凍機の性能を低下させるばかりでなく、冷凍機の異常動作の要因となる。
【００１３】
本発明の目的は、性能が低下し難い蓄冷器を提供することである。
【００１４】
本発明の他の目的は、性能が低下し難い冷凍機を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の一観点によれば、長さ方向の一方の端部ないしその近傍および他方の端部ないしその近傍にそれぞれガス流通口が設けられた中空の筒状容器と、前記筒状容器内の第１の領域に充填された多数の粒状物によって構成される第１の蓄冷材と、前記筒状容器の長さ方向に関して前記第１の領域に隣り合う第２の領域に充填された第２の蓄冷材と、前記第１の蓄冷材と前記第２の蓄冷材との間に配置され、これら第１および第２の蓄冷材間にガス流路を確保しつつ、前記第１の蓄冷材から前記第２の蓄冷材への前記粒状物の移動を抑止する仕切り材と、前記仕切り材の両側に設けられて該仕切り材の傾きを防止する傾き防止材とを有する蓄冷器が提供される。
【００１６】
本発明の他の観点によれば、圧縮された冷媒ガスを生成する圧縮機と、（ｉ）シリンダ、（ｉｉ）前記シリンダ内に挿入され、該シリンダの一方の端部に第１の空間を画定すると共に他方の端部に第２の空間を画定しつつ往復運動を行うピストン、（ｉｉｉ）前記第１の空間と前記第２の空間との間に形成されたガス流路、および、（ｉｖ）前記ガス流路内に配置された蓄冷器であって、（ａ）長さ方向の一方の端部ないしその近傍および他方の端部ないしその近傍にそれぞれガス流通口が設けられた中空の筒状容器と、（ｂ）前記筒状容器内の第１の領域に充填された多数の粒状物によって構成される第１の蓄冷材と、（ｃ）前記筒状容器の長さ方向に関して前記第１の領域に隣り合う第２の領域に充填された第２の蓄冷材と、（ｄ）前記第１の蓄冷材と前記第２の蓄冷材との間に配置され、これら第１および第２の蓄冷材間にガス流路を確保しつつ、前記第１の蓄冷材から前記第２の蓄冷材への前記粒状物の移動を抑止する仕切り材と、（ｅ）前記仕切り材の傾きを防止する傾き防止材とを有する蓄冷器と、を含み、前記圧縮機から前記圧縮された冷媒ガスの供給を受ける膨張器とを具備した冷凍機が提供される。
【００１７】
第１の蓄冷材と第２の蓄冷材とを仕切り材によって隔てる他に、この仕切り材の傾きを傾き防止材によって防止することにより、第１の蓄冷材と第２の蓄冷材との混合を防止することが可能になる。蓄冷器からの蓄冷材の流出を防止することも可能になる。その結果として、蓄冷器の性能低下、ひいては冷凍機の性能低下が抑制される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、実施例による蓄冷器を含むディスプレーサピストンを概略的に示す断面図である。同図に示すディスプレーサピストン３０は、外周面に螺旋状の溝１ａが切られたディスプレーサ筒１と、ディスプレーサ筒１の一方の開放端に装着された下蓋３と、ディスプレーサ筒１の他方の開放端に装着された上蓋５とによって構成された筒状容器７を備える。下蓋３は、ディスプレーサ筒１内と外部とを繋ぐガス流路３ａを有し、上蓋５は、ディスプレーサ筒１内と外部とを繋ぐガス流路５ａを有する。
【００１９】
第１の蓄冷材８と第２の蓄冷材９とが、下蓋３側からこの順番で筒状容器７内に充填されて、蓄冷器を構成している。
【００２０】
第１の蓄冷材８は、例えばＨｏＣｕ_２またはＥｒＮｉ_０．９Ｃｏ_０．１等の磁性材料からなる多数の粒状物８ａによって構成された磁性蓄冷材である。粒状物８ａ全体の平均粒径は、例えば０．２ｍｍ程度であり、個々の粒状物８ａの組成は互いに同一である。
【００２１】
第２の蓄冷材９は、例えば鉛からなる多数の粒状物（鉛玉）９ａによって構成され、これらの鉛玉９ａ全体の平均粒径は、例えば０．４ｍｍである。
【００２２】
２枚の金属メッシュ１０ａが下蓋３の内側表面上に配置され、この金属メッシュ１０ａ上にフェルト製の下部流出防止材１１が配置される。金属メッシュ１０ａは、下部流出防止材１１の変形を抑制する支持材として機能すると同時に、下蓋３と共に、下部流出防止材１１の下蓋３（ガス流路３ａ）側への移動や傾きを防止する機能を有する。
【００２３】
１枚の金属メッシュ１０ｂが下部流出防止材１１上に配置され、この金属メッシュ１０ｂに隣接して固定用リング１２が配置される。固定用リング１２は、ディスプレーサ筒１の内周面に圧接される。金属メッシュ１０ｂは、下部流出防止材１１の変形を抑制する支持材として機能すると同時に、固定用リング１２と共に、下部流出防止材１１の第１の蓄冷材８側への移動や傾きを防止する傾き防止材１３を構成する。
【００２４】
下部流出防止材１１の移動や傾きが防止されることから、この下部流出防止材１１は、第１の蓄冷材８とガス流路３ａとの間にガス流路を確保しつつ、第１の蓄冷材８からガス流路３ａへの粒状物８ａの流出を長期に亘って抑止することができる。
【００２５】
固定用リング１５ａが第２の蓄冷材９上に配置される。固定用リング１５ａは、ディスプレーサ筒１の内周面に圧接される。第２の蓄冷材９を構成している多数の鉛玉９ａの一部は、固定用リング１５ａの内周面によって画定される空間内に入り込む。
【００２６】
１枚の金属メッシュ１６ａが固定用リング１５ａ上に配置され、この金属メッシュ１６ａ上にフェルト製の上部流出防止材１７が配置される。金属メッシュ１６ａは、上部流出防止材１７の変形を抑制する支持材として機能すると同時に、固定用リング１５ａと共に、上部流出防止材１７の第２の蓄冷材９側への移動や傾きを防止する傾き防止材１８ａを構成する。
【００２７】
２枚の金属メッシュ１６ｂが上部流出防止材１７上に配置され、この金属メッシュ１６ｂに隣接して固定用リング１５ｂが配置される。固定用リング１５ｂは、ディスプレーサ筒１の内周面に圧接される。金属メッシュ１６ｂは、上部流出防止材１７の変形を抑制する支持材として機能すると同時に、固定用リング１５ｂと共に、上部流出防止材１７の上蓋５側への移動や傾きを防止する傾き防止材１８ｂを構成する。
【００２８】
上部流出防止材１７の移動や傾きが防止されることから、この上部流出防止材１７は、第２の蓄冷材９とガス流路５ａとの間にガス流路を確保しつつ、第２の蓄冷材９からガス流路５ａへの鉛玉９ａの流出を長期に亘って抑止することができる。
【００２９】
図示のディスプレーサピストン３０においては、第１の蓄冷材８と第２の蓄冷材９との間に、第１の蓄冷材８側から順番に、ディスプレーサ筒１の内周面に圧接された固定用リング２０ａと、１枚の金属メッシュ２１ａと、フェルト製の仕切り材２２と、１枚の金属メッシュ２１ｂと、ディスプレーサ筒１の内周面に圧接された固定用リング２０ｂとが配置される。
【００３０】
図２は、固定用リング２０ａ、金属メッシュ２１ａ、仕切り材２２、金属メッシュ２１ｂおよび固定用リング２０ｂを拡大して示す分解斜視図である。
【００３１】
固定用リング２０ａは第１の蓄冷材５上に配置される。第１の蓄冷材５を構成している多数の粒状物８ａの一部は、固定用リング２０ａの内周面によって画定される空間内に入り込む。
【００３２】
金属メッシュ２１ａは固定用リング２０ａ上に配置され、この金属メッシュ２１ａ上に仕切り材２２が配置される。金属メッシュ２１ａは、仕切り材２２の変形を抑制する支持材として機能すると同時に、固定用リング２０ａと共に、仕切り材２２の第１の蓄冷材８側への移動や傾きを防止する傾き防止材２３ａを構成する。
【００３３】
金属メッシュ２１ｂは仕切り材２２上に配置され、この金属メッシュ２１ｂ上に固定用リング２０ｂが配置される。第２の蓄冷材９を構成している多数の鉛玉９ａの一部は、固定用リング２０ｂの内周面によって画定される空間内に入り込む。金属メッシュ２１ｂは、仕切り材２２の変形を抑制する支持材として機能すると同時に、固定用リング２０ｂと共に、仕切り材２２の第２の蓄冷材９側への移動や傾きを防止する傾き防止材２３ｂを構成する。
【００３４】
仕切り材２２の移動や傾きが防止されることから、この仕切り材２２は、第１の蓄冷材８と第２の蓄冷材９との間にガス流路を確保しつつ、第１および第２の蓄冷材８、９間での粒状物８ａと鉛玉９ａとの混合を長期に亘って防止することができる。
【００３５】
このように、ディスプレーサピストン３０では、蓄冷材の流出が長期に亘って防止されると共に、第１の蓄冷材８と第２の蓄冷材９との混合が長期に亘って防止されることから、その性能が長期に亘って低下し難い。
【００３６】
ディスプレーサピストン３０の温度は、このディスプレーサピストン３０を用いた冷凍機の運転時と停止時とで大きく変動する。冷凍機の運転時および停止時のいずれにおいても個々の固定リング１２、１５ａ、１５ｂ、２０ａ、２０ｂがディスプレーサ筒１の内周面に圧接されるように、各固定用リングの大きさおよび材質、ならびにディスプレーサ筒１の材質を選定することが好ましい。
【００３７】
例えば、ディスプレーサ筒１および各固定用リングは同じ組成のステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）によって作製され、各固定用リングの外径はディスプレーサ筒１の内径より若干大きき目にされる。各固定用リングは、例えば室温下でディスプレーサ筒１内に圧入される。
【００３８】
ディスプレーサピストン３０内部での冷媒ガスの流れを乱さないように、各固定用リングの肉厚は、できるだけ薄いことが好ましい。固定用リングの肉厚は、その材質、外径等に応じて適宜選定される。
【００３９】
次に、実施例による冷凍機について、図３を参照しつつ説明する。
【００４０】
図３は、実施例による冷凍機の構成を概略的に示す。同図に示す冷凍機１００は、圧縮された冷媒ガス（以下、「圧縮冷媒ガス」という。）を生成する圧縮機４０と、圧縮機４０から圧縮冷媒ガスの供給を受け、この圧縮冷媒ガスを断熱膨張させて寒冷を得る膨張器６０と、膨張器６０上に配置された動力室９０とを備えた２段式のＧＭ冷凍機である。冷媒ガスとしては、例えばヘリウムガスが用いられる。
【００４１】
膨張器６０は、２段式のシリンダ７０と、このシリンダ７０内に挿入された２段のディスプレーサピストン８０とを有する。
【００４２】
シリンダ７０は、内径が相対的に大きい第１段目のシリンダ部７２と、内径が相対的に小さい第２段目のシリンダ部７４と、第２段目のシリンダ部７４の一端を閉塞する冷却ステージ７６とを有する。以下、冷却ステージ７６およびその近傍を「低温部」という。
【００４３】
第２段目のシリンダ部７４の他端は第１段目のシリンダ部７２の一端に連接され、第１段目のシリンダ部７２の他端につば部７８が固着される。以下、第１段目のシリンダ部７２におけるつば部７８側の開口およびその近傍を「高温部」という。動力室９０が高温部側の開口を塞いでいる。
【００４４】
第１段目のシリンダ部７２および第２段目のシリンダ部７４は、ステンレス鋼のような熱伝導率が低く気密性の高い剛性材料によって形成され、冷却ステージ７６は銅のような熱伝導性の良好な材料によって形成される。このシリンダ７０は、図示を省略した真空容器内に収められる。
【００４５】
ディスプレーサピストン８０は、第１蓄冷器（第１ディスプレーサピストン）８２と、図１に示したディスプレーサピストン３０によって構成される第２蓄冷器（第２ディスプレーサピストン；以下、「第２蓄冷器３０」という。）と、ピストンロッド８４とを有する。
【００４６】
第１蓄冷器８２は、第１段目のシリンダ部７２内に挿入される。この第１蓄冷器８２には、多数の鉛玉によって構成される第１の蓄冷材と、多数の金属メッシュによって構成される第２の蓄冷材とが、低温部側からみてこの順番で充填される。第１の蓄冷材と第２の蓄冷材とは、例えばフェルト製の仕切り材によって互いに隔てられる。
【００４７】
第１蓄冷器８２の外周面にはシール材８６、例えば環状のスリッパシール８６が装着される。
【００４８】
第２蓄冷器３０は、第１蓄冷器８２における低温部側の端面に連結器具８８を介して連結され、第１段目のシリンダ部７２における低温部側の領域から第２段目のシリンダ部７４内にかけて挿入される。第２蓄冷器３０は、下蓋３が冷却ステージ７６側に位置するように配置される。
【００４９】
ピストンロッド８４の一端は第１蓄冷器８２における高温部側の端面に連結され、他端は、図示を省略したクランクに接続される。このクランクは、つば部７８上に配置された動力室９０内のモータＭの回転軸に接続される。モータＭは、ディスプレーサピストン８０をシリンダ７０の軸方向に往復運動させるための動力を発生する。
【００５０】
ディスプレーサピストン８０は、第２蓄冷器３０における低温部側の端面と冷却ステージ６５の内側底面との間に常に空間Ｓ１を、また、第１蓄冷器８２における低温部側の端面と第２段目のシリンダ部における高温部側の端面との間に常に空間Ｓ２を形成しつつ、往復運動を行う。このとき、第１蓄冷器８２における高温部側の端面と動力室９０を画定しているハウジング９２の底面との間には、常に空間Ｓ３が形成される。空間Ｓ１、Ｓ２およびＳ３それぞれの広さは、ディスプレーサピストン８０の往復運動に伴って変化する。
【００５１】
動力室９０内には、２つのバルブＶ１、Ｖ２を備えたロータリーバルブ装置Ｖが配設される。ロータリーバルブ装置Ｖは、例えば上記のモータＭから動力の供給を受ける。
【００５２】
バルブＶ１、Ｖ２それぞれの一端には配管５０が接続され、それぞれの他端には、圧縮機４０から圧縮冷媒ガスの供給を受ける圧縮冷媒ガス供給管５２または膨張器６０から排出された冷媒ガスの供給を受ける冷媒ガス回収管５４が接続される。配管５０の一端は、ハウジング９２の底に形成された開口９２ａに接続される。
【００５３】
圧縮機４０で生成された圧縮冷媒ガスは、圧縮冷媒ガス供給管５２、ロータリーバルブ装置Ｖ（バルブＶ１）および配管５０を介して、開口９２ａからシリンダ７０内に供給される。シリンダ７０内に供給された冷媒ガスは、空間Ｓ３、第１蓄冷器８２内、空間Ｓ２、第２蓄冷器３０内および空間Ｓ１に達する。
【００５４】
シリンダ７０内に供給された冷媒ガスは、所定のタイミングで、開口９２ａからシリンダ７０外へ排出される。排出された冷媒ガスは、配管５０、ロータリーバルブ装置Ｖ（バルブＶ２）および冷媒ガス回収管５４を経て、圧縮機４０に回収される。圧縮機４０に回収された冷媒ガスは、再利用される。
【００５５】
シリンダ７０内への圧縮冷媒ガスの供給のタイミングおよびシリンダ７０外への冷媒ガスの排出のタイミングは、例えば、ロータリーバルブ装置Ｖによって制御される。
【００５６】
冷凍機１００の動作時には、シリンダ７０内への圧縮冷媒ガスの供給とシリンダ７０内からの冷媒ガスの排出とが、ディスプレーサピストン８０の往復運動と所定の位相差の下に繰り返し行われる。ディスプレーサピストン８０の往復運動に伴って、空間Ｓ１、空間Ｓ２内で吸熱が生じる。
【００５７】
冷却された冷媒ガスが第２蓄冷器３０内および第１蓄冷器８２内を通過することによってこれらの蓄冷器３０、８２内の蓄冷材が徐々に冷却され、やがてほぼ一定の温度となる。このとき、第２蓄冷器３０の到達温度は、第１蓄冷器８２の到達温度よりも低い。冷却ステージ６５が例えば４Ｋ程度まで冷却される。
【００５８】
前述したように第２蓄冷器３０では、蓄冷材の流出が長期に亘って防止されると共に、第１の蓄冷材８（図１参照）と第２の蓄冷材９（図１参照）との混合が長期に亘って防止されることから、その性能が長期に亘って低下し難い。
【００５９】
また、第１蓄冷器８２には、前述したように、多数の鉛玉によって構成される第１の蓄冷材と、多数の金属メッシュによって構成される第２の蓄冷材とが充填される。第２の蓄冷材を構成する多数の金属メッシュは第１蓄冷器８２の長さ方向に積層されて充填され、第１の蓄冷材と第２の蓄冷材とは仕切り材によって互いに隔てられる。したがって、第１の蓄冷器８２においても、第１の蓄冷材（鉛玉）と第２の蓄冷材（金属メッシュ）との混合は起こり難い。第１の蓄冷器８２の性能は、長期に亘って低下し難い。
【００６０】
第１および第２の蓄冷器８２および３０の性能が長期に亘って低下し難いことから、冷凍機１００の性能も長期に亘って低下し難い。
【００６１】
以上、実施例による蓄冷器および冷凍機について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００６２】
例えば、蓄冷器用の筒状容器は、ディスプレーサ筒と上蓋が一体成形されたものであってもよい。ディスプレーサ筒の外周面に螺旋状に溝を切ることは必須ではないが、２段式のディスプレーサピストンにおいて低温部側に配置される蓄冷器では、ディスプレーサ筒の外周面に螺旋状に溝を切ることが好ましい。
【００６３】
図示した蓄冷器３０において第１の蓄冷材を構成する粒状物の材質は、磁性材料に限定されるものではない。蓄冷器に求められる性能や用途等に応じて、鉛玉等を使用することも可能であろう。また、この第１の蓄冷材を構成する多数の粒状物は、必ずしも粒径が揃っていなくてもよい。全体での平均粒径は、その材質および蓄冷器に求められる性能や用途等に応じて、概ね０．２〜０．５ｍｍの範囲内で適宜選択可能である。
【００６４】
例えば、２段ディスプレーサを用いて到達温度が概ね４Ｋ以下の極低温冷凍機を構成する場合、２段ディスプレーサにおける低温部側の蓄冷器では、磁性材料からなる粒状物によって第１の蓄冷材を構成することが好ましい。磁性材料の具体例としては、前述したＨｏＣｕ_２およびＥｒＮｉ_０．９Ｃｏ_０．１の他に、ＮｄＩｎＣｕ_２、ＳｍＩｎＣｕ_２、Ｅｒ_３Ｎｉ、Ｅｒ_０．７Ｈｏ_０．３Ｎｉ等が挙げられる。
【００６５】
このとき、第２の蓄冷材の構成材料は鉛玉に限定されるものではない。蓄冷器に求められる性能や用途等に応じて、例えば複数種の磁性材料によって第２の蓄冷材を構成することも可能であろう。
【００６６】
第２の蓄冷材を多数の粒状物によって構成する場合、これら多数の粒状物全体での平均粒径は、その材質および蓄冷器に求められる性能や用途等に応じて、概ね０．１〜１．０ｍｍの範囲内で適宜選択可能である。
【００６７】
なお、本明細書でいう「粒状物」とは、粉砕粉のように不定形の物、球状物、および、ペレット状に成形したものを含むものとする。
【００６８】
仕切り材は、フェルト以外に、多孔性金属、積層された複数枚の金網等によって作製することもできる。
【００６９】
仕切り材の傾きを防止する傾き防止材は、金属メッシュと固定用リングとによって構成する他、多数の孔が形成されたパンチングメタルや、扁平形状の金属リング等によって構成することも可能である。
【００７０】
固定用リングを用いて傾き防止材を構成する場合、固定用リングは、切欠き付きリングであってもよい。
【００７１】
固定用リングは、ディスプレーサ筒の内周面に圧接させる他、接着剤を用いてディスプレーサ筒の内周面に固着させてもよい。また、ディスプレーサ筒の内周面に雌ねじを切り、固体用リングの外周面に雄ねじを切って、ディスプレーサ筒内に固定用リングを螺入させることでディスプレーサ筒内の所定位置に固定用リングを配置してもよい。
【００７２】
ディスプレーサピストンは、蓄冷器を２台備えた２段ディスプレーサの他、蓄冷器を１台のみ備えた１段ディスプレーサであってもよい。３つ以上の蓄冷器を連結させて３段以上のディスプレーサピストンを構成することも可能である。
【００７３】
例えば、図３に示した高温部側の空間Ｓ３と低温部側の空間Ｓ１とを繋ぐガス流路をシリンダ７０の外に設け、このガス流路の一部を第１蓄冷器８２と第２蓄冷器３０とによって構成することも可能である。この場合、ディスプレーサピストン７０に代えて、内部にガス流路を有さないピストンが用いられる。蓄冷器を１台のみ用いる場合についても同様である。
【００７４】
第１の蓄冷材と第２の蓄冷材との混合を、１つの仕切り材と、この仕切り材の両側に配置した計２つの傾き防止材とによって防止した蓄冷器は、ＧＭ冷凍機以外にも、例えばスターリング冷凍機やパルスチューブ冷凍機に使用することができる。
【００７５】
その他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【００７６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば性能が低下し難い蓄冷器および冷凍機が提供される。装置寿命の長い冷凍機を得ることが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例によるディスプレーサピストンを概略的に示す断面図である。
【図２】図１に示したディスプレーサピストン内に装填された金属メッシュ、仕切り材および固定用リングを拡大して示す分解斜視図である。
【図３】実施例による冷凍機を示す概略図である。
【符号の説明】
７…筒状容器、８…第１の蓄冷材、８ａ…第１の蓄冷材を構成する粒状物、９…第２の蓄冷材、９ａ…第２の蓄冷材を構成する粒状物（鉛玉）、２０ａ、２０ｂ…固定用リング（固定材）、２１ａ、２１ｂ…金属メッシュ（支持材）、２２…仕切り材、２３ａ、２３ｂ…傾き防止材、３０…ディスプレーサピストン、４０…圧縮機、６０…膨張器、７０…シリンダ、８０…ディスプレーサピストン、８２…第１蓄冷器、１００…冷凍機。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a regenerator and a refrigerator, and more particularly, to a regenerator having a regenerator material composed of a number of granular materials and a refrigerator using a regenerator material composed of a number of granular materials.
[0002]
[Prior art]
Refrigerators such as Gifford McMahon refrigerators (hereinafter abbreviated as "GM refrigerators"), Stirling refrigerators, pulse tube refrigerators and the like use a regenerator filled with a regenerator material to reduce the temperature. Get.
[0003]
For example, in a GM refrigerator, a compressed working fluid (refrigerant gas) is supplied to an expander having a displacer piston having a regenerator and a cylinder into which the displacer piston is inserted, and the working fluid (refrigerant gas) is supplied to the expander. It is adiabatically expanded in an expander to obtain cold.
[0004]
The number of expanders to be used is appropriately selected according to the cold temperature to be obtained and the like, and the type of cold storage material used for the regenerator is also appropriately selected.
[0005]
For example, in a type of GM refrigerator capable of cooling to about 4K or less, a two-stage displacer is generally used. The first-stage regenerator arranged on the high-temperature portion side includes, for example, a first regenerator material composed of a large number of lead balls and a second regenerator material composed of a large number of metal meshes. Filling is performed in this order from the low temperature part side. The second-stage regenerator arranged on the low-temperature part side includes, for example, a first regenerator made of a number of granular magnetic materials and a second regenerative material made of a number of lead balls. Are charged in this order from the low temperature part side.
[0006]
When the first and second regenerators are filled in one regenerator, a partition member is generally arranged between these two regenerators. As the partition material, a felt partition material is frequently used while separating the first and second cool storage materials while securing a gas flow path between the first cool storage material and the second cool storage material. .
[0007]
In order to prevent the cold storage material from flowing out of the cold storage device to the outside of the cold storage device, a flow-out prevention material configured in the same manner as the above-described partition material is provided adjacent to the end of the first cold storage material on the low-temperature portion side. The second cold storage material is disposed adjacent to the end on the high-temperature portion side.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
During operation of the refrigerator, the refrigerant gas repeatedly flows at a high speed from the high-temperature part side to the low-temperature part side and from the low-temperature part side to the high-temperature part side in the regenerator. In the regenerator filled with the first and second regenerator materials, an external force acts on the partition member separating the first and second regenerator materials as the refrigerant gas flows.
[0009]
When the partition material is deformed or tilted by the external force, the first cold storage material and the second cold storage material may be mixed. When such mixing occurs, the performance of the regenerator and, consequently, the performance of the refrigerator are reduced.
[0010]
Further, when both the first cold storage material and the second cold storage material are composed of a large number of granular materials, the first cold storage material is, for example, smaller than the average particle size of the granular materials constituting the second cold storage material. It is constituted by a number of granules having a small average particle size.
[0011]
When the first cold storage material and the second cold storage material configured as described above are mixed, the performance of the regenerator decreases. Further, the bulk volume of the entire cold storage material is reduced, and the outflow prevention material disposed adjacent to the end of the first cold storage material on the low-temperature portion side or adjacent to the end of the second cold storage material on the high-temperature portion side. In some cases, the outflow prevention material disposed in a deformed or inclined manner may cause the regenerative material to flow out of the regenerator.
[0012]
The outflow of the regenerator material from the regenerator not only degrades the performance of the regenerator and thus the performance of the refrigerator, but also causes abnormal operation of the refrigerator.
[0013]
An object of the present invention is to provide a regenerator whose performance hardly deteriorates.
[0014]
Another object of the present invention is to provide a refrigerator whose performance is unlikely to deteriorate.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
According to one aspect of the present invention, a hollow cylindrical container provided with a gas circulation port at one end or in the vicinity thereof and the other end or in the vicinity thereof in the longitudinal direction, and the inside of the cylindrical container A first cold storage material composed of a large number of granular materials filled in a first region, and a second cold storage material filled in a second region adjacent to the first region in a longitudinal direction of the cylindrical container. And the first cold storage material is disposed between the first cold storage material and the second cold storage material, while securing a gas flow path between the first and second cold storage materials. A regenerator including a partition member for suppressing the movement of the granular material from the second to the second regenerator material, and an anti-tilt material provided on both sides of the partition material for preventing the tilt of the partition material. .
[0016]
According to another aspect of the present invention, a compressor for generating a compressed refrigerant gas, (i) a cylinder, (ii) a first space inserted into the cylinder and having a first space at one end of the cylinder. A piston defining and reciprocating while defining a second space at the other end, (iii) a gas flow path formed between the first space and the second space, and ( iv) a regenerator disposed in the gas flow path, wherein (a) a hollow storage chamber having a gas flow opening at one end or in the vicinity thereof and the other end or in the vicinity thereof in the longitudinal direction. A tubular container; (b) a first cold storage material composed of a large number of granular materials filled in a first region in the tubular container; and (c) a cold storage material with respect to a longitudinal direction of the tubular container. A second cold storage material filled in a second area adjacent to the first area; (d) The first cold storage material is disposed between the first cold storage material and the second cold storage material. The refrigerant gas compressed from the compressor, comprising: a partition member for suppressing the movement of the particulate matter to the cold storage material; and (e) a regenerator having a tilt preventing material for preventing the partition material from tilting. And an expander receiving the supply of the pressure.
[0017]
In addition to separating the first cold storage material and the second cold storage material by the partitioning material, mixing of the first cold storage material and the second cold storage material is prevented by preventing the inclination of the partitioning material with the tilt preventing material. Can be prevented. It is also possible to prevent the cold storage material from flowing out of the cold storage device. As a result, performance degradation of the regenerator and, consequently, performance degradation of the refrigerator are suppressed.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically illustrating a displacer piston including a regenerator according to an embodiment. The displacer piston 30 shown in FIG. 1 includes a displacer cylinder 1 having a spiral groove 1a formed on the outer peripheral surface, a lower lid 3 attached to one open end of the displacer cylinder 1, and an opening of the other side of the displacer cylinder 1. There is provided a cylindrical container 7 constituted by an upper lid 5 attached to an end. The lower lid 3 has a gas flow path 3a connecting the inside of the displacer cylinder 1 to the outside, and the upper lid 5 has a gas flow path 5a connecting the inside of the displacer cylinder 1 to the outside.
[0019]
The first cold storage material 8 and the second cold storage material 9 are filled in the cylindrical container 7 in this order from the lower lid 3 side to constitute a regenerator.
[0020]
The first cold storage material 8 is a magnetic cold storage material composed of a large number of granular materials 8a made of a magnetic material such as HoCu ₂ or ErNi _0.9 Co _0.1 . The average particle size of the entire granular material 8a is, for example, about 0.2 mm, and the compositions of the individual granular materials 8a are the same.
[0021]
The second regenerative material 9 is composed of a large number of granular materials (lead balls) 9a made of, for example, lead, and the average particle diameter of the entire lead balls 9a is, for example, 0.4 mm.
[0022]
The two metal meshes 10a are arranged on the inner surface of the lower cover 3, and the lower outflow prevention member 11 made of felt is arranged on the metal mesh 10a. The metal mesh 10a functions as a support member for suppressing deformation of the lower outflow prevention member 11, and at the same time, prevents the lower outflow prevention member 11 from moving or tilting toward the lower cover 3 (gas flow path 3a) together with the lower cover 3. It has a function to do.
[0023]
One metal mesh 10b is disposed on the lower outflow prevention member 11, and a fixing ring 12 is disposed adjacent to the metal mesh 10b. The fixing ring 12 is pressed against the inner peripheral surface of the displacer cylinder 1. The metal mesh 10b functions as a support member for suppressing deformation of the lower outflow prevention member 11, and at the same time, together with the fixing ring 12, an inclination for preventing the lower outflow prevention member 11 from moving or tilting toward the first cold storage material 8 side. The prevention member 13 is constituted.
[0024]
Since the lower outflow prevention member 11 is prevented from moving or tilting, the lower outflow prevention member 11 secures a gas flow path between the first cold storage material 8 and the gas flow path 3a, and The outflow of the particulate matter 8a from the cold storage material 8 to the gas flow path 3a can be suppressed for a long time.
[0025]
The fixing ring 15 a is arranged on the second cold storage material 9. The fixing ring 15 a is pressed against the inner peripheral surface of the displacer cylinder 1. Some of the many lead balls 9a constituting the second cold storage material 9 enter the space defined by the inner peripheral surface of the fixing ring 15a.
[0026]
One metal mesh 16a is disposed on the fixing ring 15a, and an upper outflow prevention member 17 made of felt is disposed on the metal mesh 16a. The metal mesh 16a functions as a support member that suppresses deformation of the upper outflow prevention member 17, and at the same time, together with the fixing ring 15a, an inclination that prevents the upper outflow prevention member 17 from moving toward the second cold storage material 9 and tilting. The prevention member 18a is formed.
[0027]
Two metal meshes 16b are arranged on the upper outflow prevention member 17, and a fixing ring 15b is arranged adjacent to the metal mesh 16b. The fixing ring 15 b is pressed against the inner peripheral surface of the displacer cylinder 1. The metal mesh 16b functions as a support member for suppressing deformation of the upper outflow prevention member 17, and at the same time, together with the fixing ring 15b, an inclination prevention member 18b for preventing movement and inclination of the upper outflow prevention member 17 toward the upper lid 5 side. Constitute.
[0028]
Since the movement and inclination of the upper outflow prevention member 17 are prevented, the upper outflow prevention member 17 secures a gas flow path between the second cold storage material 9 and the gas flow path 5a while maintaining the second flow path. The outflow of the lead ball 9a from the cold storage material 9 to the gas flow path 5a can be suppressed for a long time.
[0029]
In the illustrated displacer piston 30, between the first regenerator material 8 and the second regenerator material 9, in order from the side of the first regenerator material 8, a fixing member pressed against the inner peripheral surface of the displacer cylinder 1. A ring 20a, one metal mesh 21a, a partition member 22 made of felt, one metal mesh 21b, and a fixing ring 20b pressed against the inner peripheral surface of the displacer cylinder 1 are arranged.
[0030]
FIG. 2 is an exploded perspective view showing the fixing ring 20a, the metal mesh 21a, the partition member 22, the metal mesh 21b, and the fixing ring 20b in an enlarged manner.
[0031]
The fixing ring 20 a is arranged on the first cold storage material 5. Part of the large number of particulates 8a constituting the first cold storage material 5 enters the space defined by the inner peripheral surface of the fixing ring 20a.
[0032]
The metal mesh 21a is disposed on the fixing ring 20a, and the partition member 22 is disposed on the metal mesh 21a. The metal mesh 21a functions as a support member that suppresses deformation of the partition member 22, and at the same time, together with the fixing ring 20a, an inclination preventing member 23a that prevents the partition member 22 from moving toward the first cold storage material 8 and tilting. Constitute.
[0033]
The metal mesh 21b is arranged on the partition member 22, and the fixing ring 20b is arranged on the metal mesh 21b. Some of the many lead balls 9a constituting the second regenerative material 9 enter the space defined by the inner peripheral surface of the fixing ring 20b. The metal mesh 21b functions as a support member that suppresses deformation of the partition member 22, and at the same time, together with the fixing ring 20b, a tilt preventing member 23b that prevents the partition member 22 from moving toward the second cold storage material 9 and tilting. Constitute.
[0034]
Since the movement and inclination of the partition member 22 are prevented, the partition member 22 secures a gas flow path between the first cold storage material 8 and the second cold storage material 9 while maintaining the first and second cold storage materials 9. The mixing of the granular material 8a and the lead ball 9a between the cold storage materials 8 and 9 can be prevented for a long time.
[0035]
As described above, in the displacer piston 30, the outflow of the cold storage material is prevented for a long time, and the mixing of the first cold storage material 8 and the second cold storage material 9 is prevented for a long time. Its performance is unlikely to deteriorate over a long period.
[0036]
The temperature of the displacer piston 30 greatly fluctuates between a time when the refrigerator using the displacer piston 30 is operated and a time when the refrigerator is stopped. The size and material of each fixing ring so that the individual fixing rings 12, 15a, 15b, 20a, and 20b are pressed against the inner peripheral surface of the displacer cylinder 1 during both operation and stop of the refrigerator. In addition, it is preferable to select the material of the displacer cylinder 1.
[0037]
For example, the displacer cylinder 1 and each fixing ring are made of stainless steel (SUS304) having the same composition, and the outer diameter of each fixing ring is slightly larger than the inner diameter of the displacer cylinder 1. Each fixing ring is pressed into the displacer cylinder 1 at room temperature, for example.
[0038]
The thickness of each fixing ring is preferably as thin as possible so as not to disturb the flow of the refrigerant gas inside the displacer piston 30. The thickness of the fixing ring is appropriately selected according to its material, outer diameter, and the like.
[0039]
Next, a refrigerator according to an embodiment will be described with reference to FIG.
[0040]
FIG. 3 schematically illustrates a configuration of a refrigerator according to the embodiment. A refrigerator 100 shown in FIG. 1 receives a supply of a compressed refrigerant gas from a compressor 40 that generates a compressed refrigerant gas (hereinafter, referred to as a “compressed refrigerant gas”) and compresses the compressed refrigerant gas. This is a two-stage GM refrigerator including an expander 60 that adiabatically expands to obtain cold, and a power chamber 90 disposed on the expander 60. As the refrigerant gas, for example, helium gas is used.
[0041]
The expander 60 has a two-stage cylinder 70 and a two-stage displacer piston 80 inserted into the cylinder 70.
[0042]
The cylinder 70 has a first-stage cylinder portion 72 having a relatively large inside diameter, a second-stage cylinder portion 74 having a relatively small inside diameter, and cooling for closing one end of the second-stage cylinder portion 74. And a stage 76. Hereinafter, the cooling stage 76 and the vicinity thereof will be referred to as “low temperature part”.
[0043]
The other end of the second-stage cylinder 74 is connected to one end of the first-stage cylinder 72, and a flange 78 is fixed to the other end of the first-stage cylinder 72. Hereinafter, the opening of the first-stage cylinder portion 72 on the side of the flange portion 78 and the vicinity thereof will be referred to as a “high-temperature portion”. The power chamber 90 closes the opening on the high temperature part side.
[0044]
The first-stage cylinder portion 72 and the second-stage cylinder portion 74 are formed of a rigid material having low heat conductivity and high airtightness such as stainless steel, and the cooling stage 76 is formed of a heat conductive material such as copper. Formed of a good material. The cylinder 70 is housed in a vacuum vessel (not shown).
[0045]
The displacer piston 80 includes a first regenerator (first displacer piston) 82 and a second regenerator (second displacer piston; hereinafter, referred to as “second regenerator 30”) including the displacer piston 30 shown in FIG. .) And a piston rod 84.
[0046]
The first regenerator 82 is inserted into the first-stage cylinder section 72. The first regenerator 82 is filled with a first regenerative material composed of a large number of lead balls and a second regenerative material composed of a large number of metal meshes in this order when viewed from the low-temperature part side. You. The first cold storage material and the second cold storage material are separated from each other by a partition member made of, for example, felt.
[0047]
A seal material 86, for example, an annular slipper seal 86 is attached to the outer peripheral surface of the first regenerator 82.
[0048]
The second regenerator 30 is connected to the end face of the first regenerator 82 on the low-temperature part side via a connecting device 88, and is connected to the second-stage cylinder part from the low-temperature part side area of the first-stage cylinder part 72. 74 is inserted. The second regenerator 30 is arranged such that the lower lid 3 is located on the cooling stage 76 side.
[0049]
One end of the piston rod 84 is connected to an end face of the first regenerator 82 on the high-temperature portion side, and the other end is connected to a crank (not shown). This crank is connected to the rotation shaft of the motor M in the power chamber 90 arranged on the collar 78. The motor M generates power for reciprocating the displacer piston 80 in the axial direction of the cylinder 70.
[0050]
The displacer piston 80 always keeps a space S1 between the end face of the second regenerator 30 on the low temperature side and the inner bottom surface of the cooling stage 65, and the end face of the first regenerator 82 on the low temperature part side and the second stage. The reciprocating motion is performed while always forming the space S2 between the cylinder portion and the end face on the high temperature portion side. At this time, a space S <b> 3 is always formed between the end surface of the first regenerator 82 on the high temperature side and the bottom surface of the housing 92 that defines the power chamber 90. The size of each of the spaces S1, S2, and S3 changes with the reciprocating motion of the displacer piston 80.
[0051]
In the power chamber 90, a rotary valve device V including two valves V1 and V2 is provided. The rotary valve device V is supplied with power from, for example, the motor M described above.
[0052]
A pipe 50 is connected to one end of each of the valves V1 and V2, and a compressed refrigerant gas supply pipe 52 receiving supply of compressed refrigerant gas from the compressor 40 or a refrigerant gas discharged from the expander 60 to the other end. A refrigerant gas recovery pipe 54 to be supplied is connected. One end of the pipe 50 is connected to an opening 92 a formed at the bottom of the housing 92.
[0053]
The compressed refrigerant gas generated by the compressor 40 is supplied into the cylinder 70 from the opening 92a through the compressed refrigerant gas supply pipe 52, the rotary valve device V (valve V1), and the pipe 50. The refrigerant gas supplied into the cylinder 70 reaches the space S3, the first regenerator 82, the space S2, the second regenerator 30, and the space S1.
[0054]
The refrigerant gas supplied into the cylinder 70 is discharged from the opening 92a to the outside of the cylinder 70 at a predetermined timing. The discharged refrigerant gas is recovered by the compressor 40 via the pipe 50, the rotary valve device V (valve V2), and the refrigerant gas recovery pipe 54. The refrigerant gas collected by the compressor 40 is reused.
[0055]
The timing of supplying the compressed refrigerant gas into the cylinder 70 and the timing of discharging the refrigerant gas outside the cylinder 70 are controlled by, for example, the rotary valve device V.
[0056]
During the operation of the refrigerator 100, the supply of the compressed refrigerant gas into the cylinder 70 and the discharge of the refrigerant gas from the cylinder 70 are repeatedly performed with the reciprocating motion of the displacer piston 80 and a predetermined phase difference. As the displacer piston 80 reciprocates, heat is absorbed in the spaces S1 and S2.
[0057]
As the cooled refrigerant gas passes through the second regenerator 30 and the first regenerator 82, the regenerator material in these regenerators 30 and 82 is gradually cooled and eventually reaches a substantially constant temperature. At this time, the temperature reached by the second regenerator 30 is lower than the temperature reached by the first regenerator 82. The cooling stage 65 is cooled to, for example, about 4K.
[0058]
As described above, in the second regenerator 30, the outflow of the regenerator material is prevented for a long time, and the first regenerator material 8 (see FIG. 1) and the second regenerator material 9 (see FIG. 1) are connected. Since the mixing is prevented over a long period of time, its performance is unlikely to deteriorate over a long period of time.
[0059]
As described above, the first regenerator 82 is filled with the first regenerator composed of many lead balls and the second regenerator composed of many metal meshes. A large number of metal meshes constituting the second regenerator are stacked and filled in the longitudinal direction of the first regenerator 82, and the first regenerator and the second regenerator are separated from each other by a partition member. Therefore, even in the first regenerator 82, mixing of the first regenerator material (lead balls) and the second regenerator material (metal mesh) is unlikely to occur. The performance of the first regenerator 82 is unlikely to deteriorate over a long period of time.
[0060]
Since the performance of the first and second regenerators 82 and 30 is unlikely to decrease over a long period of time, the performance of the refrigerator 100 is also unlikely to decrease over a long period of time.
[0061]
Although the regenerator and the refrigerator according to the embodiments have been described above, the present invention is not limited to these embodiments.
[0062]
For example, the cylindrical container for a regenerator may be one in which a displacer cylinder and an upper lid are integrally formed. It is not essential to make a spiral groove on the outer peripheral surface of the displacer cylinder. However, in a regenerator arranged on the low-temperature part side in a two-stage displacer piston, a spiral groove is made on the outer peripheral surface of the displacer cylinder. Is preferred.
[0063]
In the illustrated regenerator 30, the material of the granular material constituting the first regenerator material is not limited to a magnetic material. A lead ball or the like may be used depending on the performance and application required for the regenerator. Further, a large number of granular materials constituting the first cold storage material do not necessarily have to have uniform particle diameters. The average particle diameter of the whole can be appropriately selected within a range of approximately 0.2 to 0.5 mm depending on the material, the performance required for the regenerator, the application, and the like.
[0064]
For example, in the case of using a two-stage displacer to configure a cryogenic refrigerator having an attained temperature of about 4K or lower, the regenerator on the low-temperature part side of the two-stage displacer constitutes a first regenerative material by a granular material made of a magnetic material. Is preferred. Specific examples of the magnetic material, in addition to HoCu ₂ and _ErNi 0.9 _{Co 0.1} as described _{_{_{_{above, NdInCu 2, SmInCu 2, Er}}}} 3 Ni, Er 0.7 Ho 0.3 Ni and the like.
[0065]
At this time, the constituent material of the second cold storage material is not limited to lead balls. For example, the second regenerator material may be composed of a plurality of types of magnetic materials according to the performance and use required of the regenerator.
[0066]
When the second regenerative material is composed of a large number of granules, the average particle diameter of the large number of the granules is generally about 0.1 to 1 depending on the material and the performance and application required for the regenerator. It can be appropriately selected within a range of 0.0 mm.
[0067]
The term “granular material” as used in the present specification includes an amorphous material such as a pulverized powder, a spherical material, and a material formed into a pellet.
[0068]
The partition member may be made of a porous metal, a plurality of laminated metal nets, or the like, in addition to the felt.
[0069]
The tilt preventing member for preventing the partition member from tilting can be formed of a metal mesh and a fixing ring, or can be formed of a punching metal having a large number of holes formed therein, a flat metal ring, or the like.
[0070]
In the case where the tilt preventing member is formed using the fixing ring, the fixing ring may be a notched ring.
[0071]
The fixing ring may be pressed against the inner peripheral surface of the displacer cylinder, or may be fixed to the inner peripheral surface of the displacer cylinder using an adhesive. Also, female threads are cut on the inner peripheral surface of the displacer cylinder, male threads are cut on the outer peripheral face of the solid ring, and the fixing ring is screwed into the displacer cylinder to arrange the fixing ring at a predetermined position in the displacer cylinder. May be.
[0072]
The displacer piston may be a two-stage displacer having two regenerators or a one-stage displacer having only one regenerator. It is also possible to configure three or more stages of displacer pistons by connecting three or more regenerators.
[0073]
For example, a gas flow path connecting the high-temperature part space S3 and the low-temperature part space S1 shown in FIG. 3 is provided outside the cylinder 70, and a part of this gas flow path is connected to the first regenerator 82 and the second regenerator 82. It is also possible to configure with the regenerator 30. In this case, instead of the displacer piston 70, a piston having no gas flow path inside is used. The same applies to the case where only one regenerator is used.
[0074]
A regenerator that prevents mixing of the first regenerative material and the second regenerative material by one partition material and two anti-inclination materials arranged on both sides of the partition material is not limited to the GM refrigerator. For example, it can be used for a Stirling refrigerator or a pulse tube refrigerator.
[0075]
It will be apparent to those skilled in the art that various changes, improvements, combinations, and the like can be made.
[0076]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, there are provided a regenerator and a refrigerating machine whose performance hardly deteriorates. It becomes easy to obtain a refrigerator having a long equipment life.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically illustrating a displacer piston according to an embodiment.
FIG. 2 is an exploded perspective view showing, in an enlarged manner, a metal mesh, a partition member, and a fixing ring loaded in the displacer piston shown in FIG.
FIG. 3 is a schematic view showing a refrigerator according to an embodiment.
[Explanation of symbols]
7: cylindrical container, 8: first cold storage material, 8a: granular material constituting first cold storage material, 9: second cold storage material, 9a: granular material constituting second cold storage material (lead ball) ), 20a, 20b: fixing ring (fixing material), 21a, 21b: metal mesh (supporting material), 22: partition material, 23a, 23b: anti-tilt material, 30: displacer piston, 40: compressor, 60 ... Expander, 70: cylinder, 80: displacer piston, 82: first regenerator, 100: refrigerator.

Claims

A hollow cylindrical container provided with a gas flow port at one end or in the vicinity thereof and the other end or in the vicinity thereof in the longitudinal direction,
A first cold storage material composed of a number of granular materials filled in a first region in the cylindrical container;
A second cold storage material filled in a second region adjacent to the first region with respect to the length direction of the cylindrical container,
The first cold storage material is disposed between the first cold storage material and the second cold storage material. A partition member for suppressing the movement of the particulate matter to the cold storage material,
An anti-tilt member provided on both sides of the partition member to prevent the partition member from tilting, wherein each of the anti- tilt members is a support member that suppresses deformation of the partition member, and is adjacent to the support member. A regenerator having an annular fixing member whose outer peripheral surface is in contact with the inner side surface of the cylindrical container ;

2. The regenerator according to claim 1, wherein the partition member is made of felt, porous metal, or a plurality of laminated metal nets. 3.

A hollow cylindrical container provided with a gas flow port at one end or in the vicinity thereof and the other end or in the vicinity thereof in the longitudinal direction,
A first cold storage material composed of a number of granular materials filled in a first region in the cylindrical container;
A second cold storage material filled in a second region adjacent to the first region with respect to the length direction of the cylindrical container,
The first cold storage material is disposed between the first cold storage material and the second cold storage material. Suppressing the movement of the granular material to the cold storage material, a partition member constituted by fibers,
An anti-tilt member provided on both sides of the partition member to prevent the partition member from tilting, wherein each of the anti- tilt members is a support member that suppresses deformation of the partition member, and is adjacent to the support member. A regenerator having an annular fixing member whose outer peripheral surface is in contact with the inner side surface of the cylindrical container ;

The regenerator according to any one of claims 1 to 3, wherein the support member is made of a metal mesh or a punched metal.

The regenerator according to any one of claims 1 to 4, wherein the fixing member is formed of a flat metal ring or a notched ring.

The regenerator according to any one of claims 1 to 5, wherein the fixing member is press-fitted into the cylindrical container.

A compressor for producing compressed refrigerant gas;
(I) a cylinder, (ii) a piston inserted into the cylinder and reciprocating while defining a first space at one end of the cylinder and defining a second space at the other end; (Iii) a gas flow path formed between the first space and the second space, and (iv) a regenerator arranged in the gas flow path, wherein (a) length A hollow cylindrical container provided with a gas flow opening at one end or in the vicinity thereof and the other end or in the vicinity thereof, and (b) a first region in the cylindrical container is filled. A first cold storage material composed of a large number of granules, and (c) a second cold storage material filled in a second region adjacent to the first region in a length direction of the cylindrical container, (D) disposed between the first cold storage material and the second cold storage material; While ensuring the gas flow path between the second cold accumulating material, a partition member for inhibiting movement of said particulates into said second regenerator material from the first cold accumulating material, on both sides of (e) the partition member An inclination preventing member provided to prevent inclination of the partition member, wherein each of the inclination preventing members is a support member for suppressing deformation of the partition member, and the outer peripheral surface is adjacent to the support member, A regenerator having an anti-tilt member including an annular fixing member that comes into contact with the inner surface of the cylindrical container; and an expander that receives the supply of the compressed refrigerant gas from the compressor. Machine.

The refrigerator according to claim 7, wherein the partition member is made of felt, porous metal, or a plurality of laminated metal meshes.

A compressor for producing compressed refrigerant gas;
(I) a cylinder, (ii) a piston inserted into the cylinder and reciprocating while defining a first space at one end of the cylinder and defining a second space at the other end; (Iii) a gas flow path formed between the first space and the second space, and (iv) a regenerator arranged in the gas flow path, wherein (a) length A hollow cylindrical container provided with a gas flow opening at one end or in the vicinity thereof and the other end or in the vicinity thereof, and (b) a first region in the cylindrical container is filled. A first cold storage material composed of a large number of granules, and (c) a second cold storage material filled in a second region adjacent to the first region in a length direction of the cylindrical container, (D) disposed between the first cold storage material and the second cold storage material; While ensuring the gas flow path between the second cold accumulating material, to suppress the movement of the particulate material from the first cold accumulating material to the second cold accumulating material, the partition member constituted by fibers, (e) An anti-tilt member provided on both sides of the partition member to prevent the partition member from tilting, wherein each of the anti-tilt members is a support member that suppresses deformation of the partition member, and is adjacent to the support member. A regenerator having an anti-tilt member including an annular fixing member having an outer peripheral surface in contact with the inner side surface of the cylindrical container, and a supply of the compressed refrigerant gas from the compressor. Refrigerator equipped with a vessel.

The refrigerator according to any one of claims 7 to 9, wherein the support member is made of a metal mesh or a punched metal.

The refrigerator according to any one of claims 7 to 10, wherein the fixing member is configured by a flat metal ring or a notched ring.

The refrigerator according to any one of claims 7 to 11, wherein the fixing member is press-fitted into the cylindrical container.

The refrigerator according to any one of claims 7 to 12, wherein the fixing member is made of a material that is pressed against the inner peripheral surface of the cylindrical container both during operation and when the refrigerator is stopped.