(57)【要約】【課題】本発明は、蓄冷器式冷凍機の性能低下を抑制する技術を提供する。【解決手段】蓄冷器において、ディスプレーサは高温端と低温端とを有し、第１蓄冷材と第２蓄冷材とを収容する。仕切ユニット２１は、第１蓄冷材と第２蓄冷材とを仕切る。仕切ユニット２１は、付勢手段２１０と、付勢手段２１０に対してディスプレーサの高温端側に備えられ、第１蓄冷材と接触する第１仕切部材２１１ａと、付勢手段２１０に対してディスプレーサの低温端側に備えられ、第２蓄冷材と接触する第２仕切部材２１１ｂとを有する。付勢手段２１０は、ディスプレーサの低温端から高温端に向かう方向に第１仕切部材２１１ａを付勢するとともに、ディスプレーサの高温端から低温端に向かう方向に第２仕切部材２１１ｂを付勢するように配置される。第１仕切部材２１１ａと第２仕切部材２１１ｂとは、付勢手段２１０の付勢力によってディスプレーサの軸方向に移動可能である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温端と低温端とを有し、第１蓄冷材と第２蓄冷材とを収容する容器と、
前記第１蓄冷材と前記第２蓄冷材とを仕切る仕切ユニットとを備え、
前記仕切ユニットは、
付勢手段と、
前記付勢手段に対して前記容器の高温端側に備えられ、前記第１蓄冷材と接触する第１仕切部材と、
前記付勢手段に対して前記容器の低温端側に備えられ、前記第２蓄冷材と接触する第２仕切部材とを有し、
前記付勢手段は、前記容器の低温端から高温端に向かう方向に前記第１仕切部材を付勢するとともに、前記容器の高温端から低温端に向かう方向に前記第２仕切部材を付勢するように配置され、
前記第１仕切部材と前記第２仕切部材とは、前記付勢手段の付勢力によって前記容器の軸方向に移動可能であることを特徴とする蓄冷器。
【請求項２】
前記第１蓄冷材と前記第２蓄冷材とは異なる種類の蓄冷材であり、
前記仕切ユニットは、前記第１蓄冷材と前記第２蓄冷材との境界に挿入されることを特徴とする請求項１に記載の蓄冷器。
【請求項３】
前記付勢手段は、前記第１仕切部材の外周部を付勢するとともに、記第２仕切部材の外周部を付勢するように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の蓄冷器。
【請求項４】
前記付勢手段は、前記第１仕切部材および前記第２仕切部材と分離可能に構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の蓄冷器。
【請求項５】
蓄冷材を仕切るための仕切ユニットであって、
付勢手段と、
前記付勢手段の一方の端側に備えられた第１仕切部材と、
前記付勢手段の他方の端側に備えられた第２仕切部材とを有し、
前記付勢手段は、前記第１仕切部材と前記第２仕切部材とが互いに離れる方向に付勢するように配置されていることを特徴とする仕切ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮装置から供給される高圧の冷媒ガスのサイモン膨張により発生した寒冷を蓄積する蓄冷器、およびその蓄冷器で用いられる蓄冷材を仕切る仕切ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
蓄冷器式冷凍機として例えば特許文献１に記載のものがある。ディスプレーサ式の蓄冷器式冷凍機はディスプレーサをシリンダ内部で往復運動させながら、膨張空間内の冷媒ガスを膨張させて寒冷を発生する。また、パルスチューブ式の蓄冷器式冷凍機はパルス管内のガスピストンを往復運動させながら、膨張空間内の冷媒ガスを膨張させて寒冷を発生する。膨張空間で発生した冷媒ガスの寒冷は、蓄冷器にて蓄積されながら冷却ステージに伝達されて所望の極低温に到達して、冷却ステージに接続された冷却対象を冷却する。なお、冷媒ガスとしては、例えばヘリウムガスが用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２９３９２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、蓄冷器には蓄冷材が用いられる。この蓄冷材を冷媒ガスが通過することによって蓄冷材が塑性変形し、蓄冷材に空隙が生じることがある。蓄冷材に空隙が生じると蓄冷器の死容積（dead volume）が増加し、冷凍機の性能低下につながるかもしれない。
【０００５】
本発明は、上記課題を鑑みて成されたものであり、蓄冷器式冷凍機の性能低下を抑制する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の蓄冷器は、高温端と低温端とを有し、第１蓄冷材と第２蓄冷材とを収容する容器と、第１蓄冷材と第２蓄冷材とを仕切る仕切ユニットとを備える。仕切ユニットは、付勢手段と、付勢手段に対して容器の高温端側に備えられ、第１蓄冷材と接触する第１仕切部材と、付勢手段に対して容器の低温端側に備えられ、第２蓄冷材と接触する第２仕切部材とを有する。付勢手段は、容器の低温端から高温端に向かう方向に第１仕切部材を付勢するとともに、容器の高温端から低温端に向かう方向に第２仕切部材を付勢するように配置され、第１仕切部材と第２仕切部材とは、付勢手段の付勢力によって容器の軸方向に移動可能である。
【０００７】
本発明の別の態様は、蓄冷材を仕切るための仕切ユニットである。この仕切ユニットは、付勢手段と、付勢手段の一方の端側に備えられた第１仕切部材と、付勢手段の他方の端側に備えられた第２仕切部材とを有する。付勢手段は、第１仕切部材と第２仕切部材とが互いに離れる方向に付勢するように配置されている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、蓄冷器式冷凍機の性能低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態に係る蓄冷器式冷凍機の一例を模式的に示す図である。
【図２】図２（ａ）−（ｂ）は、実施の形態に係る仕切ユニットを模式的に示す図である。
【図３】図３（ａ）−（ｃ）は、仕切ユニットを構成する仕切部材を示す模式図である。
【図４】実施の形態に係る仕切ユニットの分解図である。
【図５】実施の形態の変形例に係る仕切ユニットの分解図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら説明する。
【００１１】
図１は、実施の形態に係る蓄冷器式冷凍機１の一例を模式的に示す図である。実施の形態に係る蓄冷器式冷凍機１は、例えば冷媒ガスとしてヘリウムガスを用いるギフォードマクマホン（Gifford-McMahon; GM）タイプの極低温冷凍機である。図１に示すように、蓄冷器式冷凍機１は、第１ディスプレーサ２と、第１ディスプレーサ２に長手方向に連結される第２ディスプレーサ３を備える。第１ディスプレーサ２と第２ディスプレーサ３とは、例えば、ピン４、コネクタ５、ピン６を介して接続される。
【００１２】
第１シリンダ７と第２シリンダ８とは一体に形成されており、それぞれ高温端と低温端とを備える。第１シリンダ７の低温端と第２シリンダ８の高温端とが第１シリンダ７の底部にて接続されている。第２シリンダ８は第１シリンダ７と同一の軸方向に延在する形態にて形成されており、第１シリンダ７よりも小径の円筒部材である。第１シリンダ７は第１ディスプレーサ２を長手方向に往復移動可能に収容する容器である。また第２シリンダ８は第２ディスプレーサ３を長手方向に往復移動可能に収容する容器である。
【００１３】
第１シリンダ７、第２シリンダ８には、強度、熱伝導率、ヘリウム遮断能などを考慮して、例えばステンレス鋼が用いられる。第２ディスプレーサ３の外周部は、ステンレス鋼などの金属製の筒である。第２ディスプレーサ３の外周面上には、フッ素樹脂などの耐摩耗性樹脂の皮膜を形成してもよい。
【００１４】
第１シリンダ７の高温端には、第１ディスプレーサ２および第２ディスプレーサ３を往復駆動するスコッチヨーク機構（図示せず）が設けられている。第１ディスプレーサ２、第２ディスプレーサ３は、それぞれ第１シリンダ７、第２シリンダ８にそって往復移動する。第１ディスプレーサ２および第２ディスプレーサ３は、それぞれ高温端と低温端とを備える。
【００１５】
第１ディスプレーサ２は円筒状の外周面を有しており、第１ディスプレーサ２の内部には、第１蓄冷材が充填されている。第１ディスプレーサ２には、比重、強度、熱伝導率などの観点から、例えば布入りフェノール樹脂等が用いられる。第１蓄冷材は例えば金網等により構成される。第１ディスプレーサ２の内部容積は第１蓄冷器９として機能する。第１蓄冷器９の上部には整流器１０が、下部には整流器１１が設置される。第１ディスプレーサ２の高温端には、室温室１２から第１ディスプレーサ２に冷媒ガスを流通する第１開口１３が形成されている。
【００１６】
室温室１２は、第１シリンダ７と第１ディスプレーサ２の高温端により形成される空間である。室温室１２は、第１ディスプレーサ２の往復移動に伴い容積が変化する。室温室１２には、圧縮機１４、サプライバルブ１５、リターンバルブ１６からなる吸排気系統を相互に接続する配管のうち、給排共通配管が接続されている。また、第１ディスプレーサ２の高温端よりの部分と第１シリンダ７との間にはシール１７が装着されている。
【００１７】
第１ディスプレーサ２の低温端には、第１膨張空間１８に第１クリアランスＣ１を介して冷媒ガスを導入する第２開口１９が形成されている。第１膨張空間１８は、第１シリンダ７と第１ディスプレーサ２により形成される空間である。第１膨張空間１８は、第１ディスプレーサ２の往復移動に伴い容積が変化する。第１シリンダ７の外周のうち、第１膨張空間１８に対応する位置には、図示しない冷却対象物に熱的に接続された第１冷却ステージ２０が配置されている。第１冷却ステージ２０は、第１クリアランスＣ１を通る冷媒ガスにより冷却される。
【００１８】
第２ディスプレーサ３は円筒状の外周面を有している。第２ディスプレーサ３の内部は、上端、下端、および内部に第１仕切ユニット２１ａ、第２仕切ユニット２１ｂ、第３仕切ユニット２１ｃ、および第４仕切ユニット２１ｄ（以下、特に区別しない場合は、単に「仕切ユニット２１」と総称する。）を備える。図示はしていないが、第２ディスプレーサ３の上端および下端には整流器も備えられている。
【００１９】
第２ディスプレーサ３の内部容積は、仕切ユニット２１によって高温側領域２３、中温領域２４、および低温側領域２５に分かれている。具体的には、高温側領域２３は、第２ディスプレーサ３の上端に備えられた第１仕切ユニット２１ａと、第２ディスプレーサ３の内部に配置された第２仕切ユニット２１ｂとで挟まれた領域である。中温領域は、第２ディスプレーサ３の内部に配置された第２仕切ユニット２１ｂと第３仕切ユニット２１ｃとで挟まれた領域である。低温側領域は、第３仕切ユニット２１ｃと、第２ディスプレーサ３の下端に備えられた第４仕切ユニット２１ｄとで挟まれた領域である。
【００２０】
高温側領域２３には、例えば鉛やビスマスなどの非磁性材からなる第２蓄冷材が充填される。中温領域２４および低温側領域２５にはそれぞれ、高温側領域２３とは異なる蓄冷材、例えばＨｏＣｕ２などの磁性蓄冷材やＧｄ２Ｏ２Ｓ（ＧＯＳ）等からなる第３蓄冷材および第４蓄冷材が充填される。中温領域２４に充填される第３蓄冷材と、低温側領域２５に充填される第４蓄冷材とも、異なる種類の蓄冷材である。
【００２１】
鉛やビスマス、ＨｏＣｕ２等の蓄冷材は最小の直径が０．２ｍｍ程度の球状に形成されており、複数の球状の形成物が集まって蓄冷材が構成されている。仕切ユニット２１は、これらの種類の異なる蓄冷材の境界に挿入され、種類の異なる蓄冷材が混合するのを抑制する。この第２ディスプレーサ３の内部容積である高温側領域２３、中温領域２４、および低温側領域２５が、第２蓄冷器３４として機能する。第１膨張空間１８と第２ディスプレーサ３の高温端とは、コネクタ５周りの連通路で連通されている。この連通路を介して第１膨張空間１８から第２蓄冷器３４に冷媒ガスが流通する。
【００２２】
第２ディスプレーサ３の低温端には、第２膨張空間２６に第２クリアランスＣ２を介して冷媒ガスを流通させるための第３開口２７が形成されている。第２膨張空間２６は、第２シリンダ８と第２ディスプレーサ３により形成される空間である。第２膨張空間２６は、第２ディスプレーサ３の往復移動に伴い容積が変化する。第２クリアランスＣ２は、第２シリンダ８の低温端と第２ディスプレーサ３により形成される。
【００２３】
第２シリンダ８の外周の第２膨張空間２６に対応する位置には、冷却対象物に熱的に接続された第２冷却ステージ２８が配置されている。第２冷却ステージ２８は、第２クリアランスＣ２を通る冷媒ガスにより冷却される。
【００２４】
第１ディスプレーサ２および第２ディスプレーサ３は、それぞれ低温端に蓋部２９および蓋部３０を備えてもよい。蓋部２９および蓋部３０は、ディスプレーサ本体との接合の観点から、二段状の円柱形状を有している。蓋部２９は圧入ピン３１により第１ディスプレーサ２に固定され、蓋部３０は圧入ピン３２により第２ディスプレーサ３に固定される。
【００２５】
次に、実施の形態に係る蓄冷器式冷凍機１の動作を説明する。冷媒ガス供給工程のある時点においては、第１ディスプレーサ２および第２ディスプレーサ３は、第１シリンダ７および第２シリンダ８の下死点に位置する。それと同時、またはわずかにずれたタイミングでサプライバルブ１５を開とすると、サプライバルブ１５を介して高圧のヘリウムガス（例えば２．２ＭＰａのヘリウムガス）が給排共通配管から第１シリンダ７内に供給され、第１ディスプレーサ２の上部に位置する第１開口１３から第１ディスプレーサ２の内部の第１蓄冷器９に流入する。第１蓄冷器９に流入した高圧のヘリウムガスは、第１蓄冷材により冷却されながら第１ディスプレーサ２の下部に位置する第２開口１９および第１クリアランスＣ１を介して、第１膨張空間１８に供給される。
【００２６】
第１膨張空間１８に供給された高圧のヘリウムガスは、コネクタ５周りの連通路を介して、第２ディスプレーサ３の内部の第２蓄冷器３４に流入する。第２蓄冷器３４に流入した高圧のヘリウムガスは、第２蓄冷材により冷却されながら第２ディスプレーサ３の下部に位置する第３開口２７および第２クリアランスを介して、第２膨張空間２６に供給される。
【００２７】
このようにして、第１膨張空間１８および第２膨張空間２６は、高圧のヘリウムガスで満たされ、サプライバルブ１５は閉とされる。このとき、第１ディスプレーサ２および第２ディスプレーサ３は、第１シリンダ７および第２シリンダ８内の上死点に位置する。それと同時、またはわずかにずれたタイミングでリターンバルブ１６を開とすると、第１膨張空間１８、第２膨張空間２６内の冷媒ガスは減圧され膨張し、低圧のヘリウムガス（例えば０．８ＭＰａのヘリウムガス）となる。このとき、冷媒ガスの膨張により、寒冷が発生する。膨張により低温になった第１膨張空間１８のヘリウムガスは第１クリアランスＣ１を介して第１冷却ステージ２０の熱を吸収する。また、第２膨張空間２６のヘリウムガスは第２クリアランスＣ２を介して第２冷却ステージ２８の熱を吸収する。
【００２８】
第１ディスプレーサ２および第２ディスプレーサ３は下死点に向けて移動し、第１膨張空間１８および第２膨張空間２６の容積は減少する。第２膨張空間２６内のヘリウムガスは、第２クリアランスＣ２、第３開口２７、第２蓄冷器３４、および連通路を介して第１膨張空間１８に戻される。さらに、第１膨張空間１８内のヘリウムガスは、第２開口１９、第１蓄冷器９、および第１開口１３を介して、圧縮機１４の吸入側に戻される。その際、第１蓄冷材、第２蓄冷材、第３蓄冷材、および第４蓄冷材は、冷媒ガスにより冷却される。すなわち、これらの蓄冷材は、冷媒ガスの膨張により生じた寒冷を蓄積する。この工程を１サイクルとし、蓄冷器式冷凍機１はこの冷却サイクルを繰り返すことで、第１冷却ステージ２０および第２冷却ステージ２８を冷却する。
【００２９】
次に、実施の形態に係る仕切ユニット２１についてより詳細に説明する。
【００３０】
上述したように、実施の形態に係る蓄冷器式冷凍機１が動作するとき、第２蓄冷器３４内の第２蓄冷材、第３蓄冷材、および第４蓄冷材を高圧のヘリウムガスが通過する。これらの蓄冷材は球形状であり、高圧のヘリウムガスが通過することによって塑性変形することも起こりうる。また、蓄冷材同士の摩擦によって、蓄冷材が凝着することも起こりうる。
【００３１】
蓄冷材が塑性変形したり蓄冷材同士が凝着したりすることによって、蓄冷材と蓄冷材との間や蓄冷材と仕切ユニット２１と間の空隙が大きくなり、第２蓄冷器３４内の死容積が増加するかもしれない。第２蓄冷器３４内の死容積の増加は、蓄冷器式冷凍機１の冷凍性能の低下の一因となる。このため、第２蓄冷器３４内を通過する冷媒ガス流によって蓄冷材の塑性変形が発生したとしても、蓄冷材と蓄冷材との間や、蓄冷材と仕切ユニット２１と間の空隙が広がることを抑制することが望まれる。
【００３２】
これを実現するために、実施の形態に係る仕切ユニット２１は、蓄冷材同士を押さえつけるための付勢手段を有している。
【００３３】
図２（ａ）−（ｂ）は、実施の形態に係る仕切ユニット２１を模式的に示す図である。図２（ａ）−（ｂ）に示すように、仕切ユニット２１は、付勢手段２１０と、付勢手段２１０の一方の端側に備えられた第１仕切部材２１１ａと、付勢手段２１０の他方の端側に備えられた第２仕切部材２１１ｂとを備える。付勢手段２１０は例えばコイル形状の圧縮バネや板バネであり、第１仕切部材２１１ａと第２仕切部材２１１ｂとが互いに離れる方向に付勢するように配置されている。なお、第１仕切部材２１１ａと第２仕切部材２１１ｂとを区別しない場合は、単に「仕切部材２１１」と総称する。
【００３４】
図２（ａ）は、第２蓄冷器３４に収容する前の仕切ユニット２１の外観を示す模式図である。一方、図２（ｂ）は、蓄冷材とともに第２蓄冷器３４に収容した後の仕切ユニット２１の外観を示す模式図である。仕切ユニット２１は、第１仕切部材２１１ａが付勢手段２１０に対して、第２蓄冷器３４を構成する容器である第２ディスプレーサ３の高温端側に備えられる。したがって、第２仕切部材２１１ｂは第２ディスプレーサ３の低温端側となるように備えられる。
【００３５】
図２（ｂ）に示すように、仕切ユニット２１は、付勢手段２１０が縮んだ状態で第２蓄冷器３４に収容される。このため付勢手段２１０は、第２ディスプレーサ３の低温端から高温端に向かう方向に第１仕切部材２１１ａを付勢する。付勢手段２１０はまた、第２ディスプレーサ３の高温端から低温端に向かう方向に第２仕切部材２１１ｂを付勢する。
【００３６】
上述したように、仕切ユニット２１は、第２蓄冷器３４に充填されている蓄冷材を仕切るために用いられる。例えば図１における第２仕切ユニット２１ｂは、第２蓄冷材と第３蓄冷材とを仕切るために用いられる。このため、第２仕切ユニット２１ｂにおける第１仕切部材２１１ａは第２蓄冷材と接しており、第２仕切部材２１１ｂは第３蓄冷材と接している。したがって第１仕切部材２１１ａは、付勢手段２１０の付勢力により、第２蓄冷材に対して第２ディスプレーサ３の高温端に向かう方向に圧力をかける。同様に、第２仕切部材２１１ｂは、付勢手段２１０の付勢力により、第３蓄冷材に対して第２ディスプレーサ３の低温端に向かう方向に圧力をかける。
【００３７】
第３蓄冷材はまた、第３仕切ユニット２１ｃによって、第２ディスプレーサ３の低温端から高温端に向かう方向に圧力を受ける。結果として、第３蓄冷材は第２仕切ユニット２１ｂと第３仕切ユニット２１ｃとによって、第２ディスプレーサ３の高温端側と低温端側との両側から常に圧力を受ける。これにより、第３蓄冷材を構成する球状部材が蓄冷器内を通過する冷媒ガス流によって塑性変形が起きたとしても、第３蓄冷材にかかる圧力によって蓄冷材が移動し、空隙が発生することを抑制できる。
【００３８】
第２蓄冷材も同様であり、第１仕切ユニット２１ａと第２仕切ユニット２１ｂとによって、第２ディスプレーサ３の高温端側と低温端側との両側から常に圧力を受ける。第４蓄冷材は、第３仕切ユニット２１ｃと第４仕切ユニット２１ｄとによって、第２ディスプレーサ３の高温端側と低温端側との両側から常に圧力を受ける。
【００３９】
なお、仕切ユニット２１の第１仕切部材２１１ａと第２仕切部材２１１ｂとは、第２蓄冷器３４内に収容されたとき、付勢手段２１０の付勢力によって容器の軸方向に移動可能である。これにより、蓄冷材に空隙が発生した場合、第１仕切部材２１１ａまたは第２仕切部材２１１ｂは、付勢手段２１０の付勢力によって容器の内壁を移動し、空隙を埋めることができる。
【００４０】
図３（ａ）−（ｃ）は、仕切ユニット２１を構成する仕切部材２１１を示す模式図である。具体的に、図３（ａ）は仕切部材２１１の平面図であり、図３（ｂ）は仕切部材２１１の正面図であり、図３（ｃ）は仕切部材２１１の底面図である。図３（ａ）−（ｃ）に示すように、仕切部材２１１は、第１金属製プレート２１３ａ、第２金属製プレート２１３ｂ、およびフィルタ２１２を含む。
【００４１】
図３（ａ）に示すように、第１金属製プレート２１３ａは、冷媒ガスの流路となる第１開口部２１５ａを備える。また図３（ｃ）に示すように、第２金属製プレート２１３ｂは、冷媒ガスの流路となる第２開口部２１５ｂを備える。第１金属製プレート２１３ａと第２金属製プレート２１３ｂとして、パンチングプレートや金網を用いてもよい。図３（ｂ）に示すように、フィルタ２１２は第１金属製プレート２１３ａと第２金属製プレート２１３ｂとによって挟まれ保持される。フィルタ２１２は、蓄冷材粒子が通過しない大きさの網目の金網やフェルトなどである。
【００４２】
第１金属製プレート２１３ａと第２金属製プレート２１３ｂとは、例えば溶接またはかしめにより固定され、その中央部には、仕切部材２１１を第２蓄冷器３４の外に引き出すためのねじ部２１４が設けられている。蓄冷器式冷凍機１のメンテナンスや分解時に仕切ユニット２１を取り出す際には、ねじ部２１４に対となるねじ部を設けた治具（図示せず）を用い、両者のねじ部を係合させた後、該治具により仕切ユニット２１を引っ張って取り出すことができる。このため、仕切ユニット２１を第２蓄冷器３４から取り出すのが容易となり、利便性が向上する。また、仕切ユニット２１や第２蓄冷器３４を破壊することなく蓄冷器式冷凍機１から取り出すことができるため、仕切ユニット２１を再利用することも可能となる。
【００４３】
図４は、実施の形態に係る仕切ユニット２１の分解図である。図４に示すように、付勢手段２１０は、第１仕切部材２１１ａおよび第２仕切部材２１１ｂと分離可能に構成されている。すなわち、付勢手段２１０は第１仕切部材２１１ａと第２仕切部材２１１ｂとの間に配置されるだけであり、例えば溶接等の手段によって物理的に接続されてはいない。このため、仕切ユニット２１を第２蓄冷器３４から取り出すときは、まず第１仕切部材２１１ａを取り出し、続いて付勢手段２１０を取り出し、最後に第２仕切部材２１１ｂを取り出すことになる。このように、仕切ユニット２１を構成する部材を独立して順番に取り出すため、これらの部材を第２蓄冷器３４から容易に取り出すことができる。
【００４４】
仮に付勢手段２１０が第１仕切部材２１１ａや第２仕切部材２１１ｂに接続されている場合、第１仕切部材２１１ａを第２蓄冷器３４から引っ張って取り出すとき、付勢手段２１０にも力が加わる。場合によっては付勢手段２１０が塑性変形し、もとの弾性力を維持できなくなるかもしれない。これでは仕切ユニット２１を再利用することができない。したがって、実施の形態に係る仕切ユニット２１のように、付勢手段２１０は第１仕切部材２１１ａと第２仕切部材２１１ｂとから分離できることが好ましい。
【００４５】
ここで、仕切ユニット２１が第２蓄冷器３４内の蓄冷材を適切に支持するために、第１仕切部材２１１ａや第２仕切部材２１１ｂが第２蓄冷器３４の長軸に対して垂直な面を維持することが好ましい。これを実現するには、付勢手段２１０が、第１仕切部材２１１ａおよび第２仕切部材２１１ｂを、第２蓄冷器３４の長軸に対して平行な方向に付勢すればよい。このため、実施の形態に係る仕切ユニット２１は、付勢手段２１０の付勢力が第１仕切部材２１１ａの外周部および第２仕切部材２１１ｂの外周部に働くように構成されている。
【００４６】
より具体的には、図４に示すように、付勢手段２１０はコイル形状の圧縮バネであり、仕切部材２１１の第１開口部２１５ａや第２開口部２１５ｂに対して外周部側で仕切部材２１１と接触するような大きさとなっている。図４において破線で示す帯状の円形領域２１７は、仕切ユニット２１を第２蓄冷器３４に収容するときに、第２仕切部材２１１ｂが付勢手段２１０と接触する場所を示している。図４に示すように、付勢手段２１０は仕切部材２１１の外周部を付勢するので、第１仕切部材２１１ａや第２仕切部材２１１ｂが第２蓄冷器３４の長軸に対して垂直な面を維持することができる。
【００４７】
以上説明したように、本発明の仕切ユニット２１を収容した蓄冷器によれば、蓄冷器式冷凍機の性能低下を抑制することができる。特に、多段式の蓄冷器式冷凍機において、低温側の蓄冷器に収容された蓄冷材同士の空隙が生じることを抑制できる。これにより、蓄冷器の死容積の増加を抑制し、ひいては蓄冷器式冷凍機の性能低下が抑制できる。
【００４８】
以上本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明は上述した実施例に制限されることなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形および置換を加えることができる。
【００４９】
例えば、上述した蓄冷器式冷凍機においては段数が二段である場合を示したが、この段数は三段以上に適宜選択することが可能である。蓄冷器式冷凍機の段数が三段以上の場合、上述の仕切ユニット２１は最終段（最も低温となる段）に備えられる。また、実施の形態では、蓄冷器式冷凍機がディスプレーサ式のＧＭ冷凍機である例について説明したが、これに限られない。例えば、本発明は、パルスチューブ型の冷凍機、スターリング冷凍機、ソルベイ冷凍機などの蓄冷器やディスプレーサにも適用することができる。
【００５０】
上記では、付勢手段２１０の付勢力を第１仕切部材２１１ａの外周部および第２仕切部材２１１ｂの外周部に働かせるために、付勢手段２１０の直径を仕切部材２１１の直径と同等の大きさにする構成について説明した。付勢手段２１０の付勢力を第１仕切部材２１１ａの外周部および第２仕切部材２１１ｂの外周部に働かせることを実現するのは上記構成に限られない。
【００５１】
図５は、実施の形態の変形例に係る仕切ユニット２１の分解図である。変形例に係る仕切ユニット２１は、第１仕切部材２１１ａ、付勢手段２１０、および第２仕切部材２１１ｂに加えて、さらに第１補助部材２１８ａと第２補助部材２１８ｂとを含む。
【００５２】
変形例に係る仕切ユニット２１においても、付勢手段２１０はコイル形状の圧縮バネである。しかしながら、変形例に係る仕切ユニット２１における付勢手段２１０の直径は、実施の形態に係る付勢手段２１０の直径よりも短い。具体的に、変形例に係る仕切ユニット２１における付勢手段２１０の直径は、付勢手段２１０を仕切部材２１１の中央に配置したときに、開口部２１５に接触せずに開口部２１５よりも内側に位置する程度の大きさである。
【００５３】
そこで変形例に係る仕切ユニット２１は、付勢手段２１０の付勢力を仕切部材２１１の外周部に伝達するための第１補助部材２１８ａと第２補助部材２１８ｂとを含む。第１補助部材２１８ａと第２補助部材２１８ｂとは同様の形状を有するため、両者を区別しない場合は、単に「補助部材２１８」と総称する。
【００５４】
補助部材２１８は、付勢手段２１０と仕切部材２１１との間に挿入される。補助部材は直径の異なるふたつの円形部材２１９ａ、２１９ｂが中心を共有して配置され、両者が３つの接続部材２２０ａ〜２２０ｃによって接続されている。ここで円形部材２１９ａの直径は円形部材２１９ｂの直径よりも小さく、付勢手段２１０の直径と同等である。一方、円形部材２１９ｂの直径は仕切部材２１１の外周部と同等であり、したがって実施の形態に係る付勢手段２１０の直径と同等である。
【００５５】
接続部材２２０ａ〜２２０ｃは、変形例に係る仕切ユニット２１を第２蓄冷器３４に挿入するとき、第１開口部２１５ａや第２開口部２１５ｂを塞がないように、第１開口部２１５ａ、第２開口部２１５ｂを避けて配置される。変形例に係る仕切ユニット２１を第２蓄冷器３４に挿入すると、付勢手段２１０の付勢力は、円形部材２１９ａ、２１９ｂおよび接続部材２２０ａ〜２２０ｃを介して仕切部材２１１に伝えられる。これにより、付勢手段２１０の付勢力は仕切部材２１１の外周部に伝えられるため、第１仕切部材２１１ａや第２仕切部材２１１ｂが第２蓄冷器３４の長軸に対して垂直な面を維持することができる。
【００５６】
なお、付勢手段２１０、第１補助部材２１８ａ、および第２補助部材２１８ｂは、例えば溶接等の手段で一体に構成されてもよい。この場合、一体となった付勢手段２１０、第１補助部材２１８ａ、および第２補助部材２１８ｂが、ひとつの付勢手段２１０として機能する。
【００５７】
上記では、仕切ユニット２１は異なる種類の蓄冷材を仕切るために用いることについて説明した。仕切ユニット２１は同種の蓄冷材を仕切るために用いてもよい。仕切ユニット２１は同種の蓄冷材を仕切るために用いてる場合であっても、仕切ユニット２１による圧力によって、蓄冷材に空隙が生じることを抑制できる。
【符号の説明】
【００５８】
１  蓄冷器式冷凍機、  Ｃ１  第１クリアランス、  ２  第１ディスプレーサ、  Ｃ２  第２クリアランス、  ３  第２ディスプレーサ、  ４  ピン、  ５  コネクタ、  ６  ピン、  ７  第１シリンダ、  ８  第２シリンダ、  ９  第１蓄冷器、  １０，１１  整流器、  １２  室温室、  １３  第１開口、  １４  圧縮機、  １５  サプライバルブ、  １６  リターンバルブ、  １７  シール、  １８  第１膨張空間、  １９  第２開口、  ２０  第１冷却ステージ、  ２１  仕切ユニット、  ２３  高温側領域、  ２４  中温領域、  ２５  低温側領域、  ２６  第２膨張空間、  ２７  第３開口、  ２８  第２冷却ステージ、  ２９，３０  蓋部、  ３１，３２  圧入ピン、  ３４  第２蓄冷器、  ２１０  付勢手段、  ２１１  仕切部材、  ２１２  フィルタ、  ２１３ａ  第１金属製プレート、  ２１３ｂ  第２金属製プレート、  ２１４  ねじ部、  ２１５  開口部、  ２１７  円形領域、  ２１８  補助部材、  ２１９ａ，２１９ｂ  円形部材、  ２２０  接続部材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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