JP2003185280A - 冷凍システムおよび冷熱生成方法 - Google Patents

冷凍システムおよび冷熱生成方法

Info

Publication number
JP2003185280A
JP2003185280A JP2002356722A JP2002356722A JP2003185280A JP 2003185280 A JP2003185280 A JP 2003185280A JP 2002356722 A JP2002356722 A JP 2002356722A JP 2002356722 A JP2002356722 A JP 2002356722A JP 2003185280 A JP2003185280 A JP 2003185280A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stream
heat exchanger
refrigerant
temperature
heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002356722A
Other languages
English (en)
Inventor
Rakesh Agrawal
アグラワル ラケシュ
Zbigniew Tadeusz Fidowski
タデュースズ フィドコウスキ ズビッグニーウ
Donn Michael Herron
マイケル ヘロン ドン
William Curtis Kottke
カーティス コットク ウィリアム
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Air Products and Chemicals Inc
Original Assignee
Air Products and Chemicals Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Air Products and Chemicals Inc filed Critical Air Products and Chemicals Inc
Publication of JP2003185280A publication Critical patent/JP2003185280A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/10—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point with several cooling stages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0047—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/005—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle by expansion of a gaseous refrigerant stream with extraction of work
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0047—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0052—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle by vaporising a liquid refrigerant stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/006—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the refrigerant fluid used
    • F25J1/0062—Light or noble gases, mixtures thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/006—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the refrigerant fluid used
    • F25J1/0062—Light or noble gases, mixtures thereof
    • F25J1/0065—Helium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/006—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the refrigerant fluid used
    • F25J1/007—Primary atmospheric gases, mixtures thereof
    • F25J1/0072—Nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/006—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the refrigerant fluid used
    • F25J1/007—Primary atmospheric gases, mixtures thereof
    • F25J1/0075—Oxygen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F25J1/0292—Refrigerant compression by cold or cryogenic suction of the refrigerant gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
    • F25B1/10—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle with multi-stage compression
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/05—Compression system with heat exchange between particular parts of the system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/13—Economisers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/02—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point using Joule-Thompson effect; using vortex effect
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/06—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point using expanders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/90—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration
    • F25J2270/912—Liquefaction cycle of a low-boiling (feed) gas in a cryocooler, i.e. in a closed-loop refrigerator

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱交換器へ冷熱を供給し該熱交換器から外部
の熱負荷に冷熱を輸送可能とする方法および装置を提供
すること。 【解決手段】 冷凍システムが、冷媒を圧縮する第１の
圧縮機１０５と、圧縮された冷媒を受け入れ冷却する熱
交換器１２５と、熱交換器１２５内に配設され冷媒の流
れを主流と副流とに分けるバイパス経路１２１と、主流
を膨張させる膨張機１３５と、副流を膨張させるジュー
ル−トムソン弁２１５と、膨張し温度が低下した副流を
使用して外部熱負荷へ冷熱を提供する真空冷凍装置２２
０と、外部熱負荷との熱交換の後に副流を圧縮する第２
の圧縮機２３０とを具備し、主流と副流は合流して第１
の圧縮機１０５に供給される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に冷凍技術
に関し、特に極低温冷凍システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般的に、極低温クーラ(cryocooler)と
して知られる極低温冷凍装置は、超伝導、変圧器、磁気
共鳴画像、冷凍外科、その他の冷凍技術応用の分野で低
温を作り出すために必要とされている。極低温を作り出
すために、いくつかの方法が知られている。
【０００３】こうした技術の１つに、パルスチューブ冷
凍装置の使用がある。米国特許第４９５３３６６号に
は、定在波管を通じてパルスチューブ冷凍装置を駆動す
る熱音響ドライバを形成される音響冷凍装置が開示され
ている。パルスチューブは、当業者に一般に知られてい
る。従来のパルスチューブ冷凍装置は、圧縮室、ラジエ
ター、アキュムレータおよびパルスチューブを使用して
おり、これらは直列に配列され閉鎖された作用空間に連
通している。装置内には、ヘリウムガス等の所定量の作
動流体が存在しており、装置の運転中に圧縮、減圧によ
り作動流体の圧力が変動する。この変動する圧力によ
り、作動流体の圧力の振動と変位の振動との間での位相
差が生じ、これにより、更に低温限界において吸熱が生
じる。
【０００４】米国特許第４９５３３６６号に開示のパル
スチューブ冷凍機は、パルスチューブと、パルスチュー
ブに隣接、配置され冷却のために熱負荷から熱を入力す
る第１の熱交換器と、前記パルスチューブを横断して第
１の熱交換器から伝達される熱を取り除くための第２の
熱交換器とを具備している。典型的に、パルスチューブ
冷凍機の利点は可動部が無いことである。然しながら、
出力が比較的限定されており、（限定された）冷熱を生
成するために高い比出力が必要となるという問題があ
る。
【０００５】パルスチューブ冷凍機に関連する特許に
は、米国特許第５２７５００２号、同第５６８９９５９
号、同第５７１１１５６号、同第５９０４０４６号、同
第６０９４９２１号がある。
【０００６】２つめの周知となっている冷凍装置は、ス
ターリング機械として一般的に知られており、また、そ
れに関連して多くの変形があり当業者に周知となってい
る。米国特許第４１４３５２０号には、スプリットスタ
ーリング機械が開示されている。スプリットスターリン
グ機械は、シリンダに緩く嵌合するディスプレーサ(dis
placer)を具備しており、シリンダはピストンを配設し
たピストン室に連結されている。ディスプレーサはピス
トンに機械的に相互作用する。ディスプレーサがその最
下位置にあるとき、ピストンは、その過圧縮位置へ移動
して、作動流体（典型的にヘリウムガス）を圧縮し熱が
発生する。ディスプレーサは、次いで、シリンダの最上
位置に移動すると、シリンダ内の昇温した作動流体がシ
リンダの最上部から底部へ移動する。このとき、シリン
ダの底部は、昇温したｓどうりゅうたいがシリンダの底
部へ移動する前の低温状態となっている。昇温した作動
流体がシリンダの底部へ移動した後、ピストンは過圧縮
位置へ移動し、システム内の作動流体を冷却する。次い
で、ディスプレーサが最下位置へ再び移動し、冷却され
た作動流体がシリンダの頂部へ移動し、サイクルが完了
する。
【０００７】スターリング機械の利点を説明した従来技
術として米国特許第５０２２２２９号、同第５４７７８
６号、同第５３３３４６０号がある。一般的に、こうし
た装置は、既述のパルスチューブ冷凍機と比較して無理
のない比出力で多くの冷熱を生成する。
【０００８】パルスチューブ冷凍機技術をスターリング
サイクルと組み合わせる試みがなされている。米国特許
第６１６７７０７号には、第１のステージであるパルス
チューブ帽涼気を有したハイブリッド二段膨張機が開示
されている。一般的な往復動圧縮機が空圧的に２つの段
階を駆動する。極低温冷凍機内の基体から熱負荷の大部
分を除去する第１の段階であるスターリング膨張機によ
り熱力学的に高い効率が得られる。第２の段階であるパ
ルスチューブ膨張機により付加的な冷熱容量が提供され
る。このシステムの利用には既述した各々の冷凍機に関
連する個別の欠点が組み合わされるという問題がある。
【０００９】特に超伝導磁石を冷却するために他の冷凍
機が開発されている。この技術では、極低温の冷媒槽
と、圧縮、膨張システム、再生器で使用される希土類置
換材料を備えた冷温冷媒、蒸発したヘリウムを再び凝縮
するための装置、およびハイブリッドシステムを含んで
いる。この分野には、米国特許第４７８２６７１号、同
第４９２６６４６号、同第５３９６２０６号、同第５４
４２９２８号、同第５４６１８７３号、同第５４８５７
３０号、同第５６１３３６７号、同第５６２３２４０
号、同第５７０１７４４号、同第５７８２０９５号、同
第５８４８５３２号がある。
【００１０】更に、磁気熱量効果に基づく他のシステム
が、例えば米国特許第４５９９８６６号に開示され公知
となっており、また、米国特許第５１７２５５４号に
は、3He-4He溶液内の同位体3Heの量を濃縮し希釈するこ
とを繰り返すことが開示されている。
【００１１】従来技術は、比較的低コストで高レベルの
冷熱を提供する効果的な極低温冷却装置を達成していな
い。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、熱交換器へ
冷熱を供給し、該熱交換器から外部の熱負荷、例えば超
電導磁石または変圧器に冷熱を輸送可能とする方法およ
び装置を提供することを技術課題としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の１つの特徴によ
れば、外部の熱源へ冷熱を供給するための装置が、戻っ
てくる昇温した冷媒を圧縮して圧縮された流れを生成す
る第１の圧縮機と、前記圧縮された流れを受け入れ、前
記戻ってくる昇温した冷媒より成る流れを形成するため
に使用する戻り流れとの熱交換により、該圧縮された流
れを冷却するための熱交換器と、前記熱交換器内に配設
され、前記圧縮された流れを、前記熱交換器から流出す
る主流と副流とに分けるための手段と、前記主流を膨張
させるための膨張機であって、膨張した主流を前記熱交
換器へ戻すための手段を備えた膨張機と、前記熱交換器
から流出する前記副流を膨張させて該副流の温度を更に
低減するための手段と、前記副流を使用して外部熱負荷
へ冷熱を提供するための手段と、前記外部熱負荷との熱
交換の後に前記副流を圧縮し、該副流を前記熱交換器へ
戻すための手段と、前記主流と前記副流とを合流して前
記戻ってくる昇温した冷媒から成る流れを形成するため
の手段とを具備する。
【００１４】本発明の１つの好ましい実施例によれば、
外部熱負荷に冷熱を提供するために使用される熱交換手
段は、冷凍サイクルの作動流体と外部源との間で熱の輸
送を可能とする真空冷凍機である。代替的に、冷凍サイ
クル中の作動流体は、外部熱源を冷却するために用いら
れる槽内に貯留されている冷媒と同じ冷媒とすることが
できる。後者の場合、冷却サイクルは上述したサイクル
と同じであるが、蒸発した冷媒を再凝縮することを含ん
でいる。この実施形態における冷媒は、液体が蒸発し、
再凝縮させるためのサイクルを通じて流通し、冷却され
た液体として冷却槽へ戻ってくる間に熱を吸収する。
【００１５】本発明の他の特徴によれば、昇温した冷媒
の戻りの流れを圧縮して、圧縮された冷媒の流れを生成
する工程と、前記圧縮された冷媒の流れを熱交換器へ供
給して、戻りの冷媒との熱交換により冷却する工程と、
前記冷媒が前記熱交換器内を流通する間に、冷媒の流れ
を主流と副流とに分割する工程と、前記圧縮された冷媒
の流れを冷却するための熱交換媒体として使用する前
に、前記熱交換器から前記主流を取り出し、該主流を膨
張させて該主流の温度を更に低減する工程と、前記熱負
荷へ冷熱を提供するために、前記副流を取り出して膨張
させ該副流の温度を更に低減する工程と、その後、前記
副流を圧縮する行程と、前記主流および前記副流を前記
熱交換器内で前記圧縮された冷媒の流れを冷却する間、
若しくはその後に前記主流と前記副流とを合流させる工
程とを含み、前記合流した主流と副流が前記熱交換器を
流通した後に、前記昇温した冷媒の流れを形成するよう
にした熱負荷へ適用するための閉サイクル内で冷熱を生
成するための冷熱生成方法が提供される。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明は、従来知られている方法
および装置と比較して低コストで高レベルの低温を提供
する効率的な極低温冷凍システムを提供する。この装置
は、外部の熱負荷に対して低温を提供し、また、冷却す
べき外部熱源と冷媒とを熱的に接触させる、外部熱負荷
冷却手段、好ましくは真空冷凍機を具備している。この
装置は、また、膨張器と主熱交換器とを具備している。
主熱交換器は、外部熱負荷冷却手段の上流の冷媒から熱
を除去する冷凍ラインにより接続された高温入力部と低
温出力部とを有している。主熱交換器は、また、前記高
温入力部と低温入力部との間で、前記冷凍ラインから冷
媒の一部をバイパス流れとして取り出すバイパス経路を
具備している。
【００１７】前記バイパス経路は、主熱交換器の外部に
配設されたバイパス経路膨張機を通じてバイパス流れを
輸送し、第１の低温入力部から前記主熱交換器へ戻す。
主熱交換器は少なくとも１つの低温入力部と、少なくと
も１つの高温出力部とを有しているが、第２の低温入力
部と第２の高温出力部を備えていてもよい。第１の高温
出力部はバイパス経路膨張機を介して第１の低温入力部
に接続されている。
【００１８】外部熱負荷（好ましくは真空冷凍機によ
り）冷却するための手段のすぐ上流において、冷媒の圧
力が、好ましくはジュール−トムソン弁により低減さ
れ、その温度が更に低減される。外部熱負荷を冷却する
手段と、主熱交換器との間には、外部熱負荷から熱を受
けた後に冷媒を圧縮するための低温圧縮機が配設され
る。また、このシステムには、主熱交換器から受け入れ
た冷媒を圧縮するための高温圧縮機が含まれている。高
温圧縮機は、主熱交換器の高温出力部から流力を受け
る。高温圧縮機から、冷媒は、主熱交換器へ戻り循環す
る。高温圧縮機と主熱交換器との間にアフタークーラを
設けても良い。このシステムのサイクルを継続して冷熱
が外部熱源へ連続的に供給される。
【００１９】個々の要素は当業者にはよく知られてい
る。例えば、流体の圧力を低減するための装置は、それ
が遠心膨張機であれ、或いはジュール−トムソン弁であ
れ、特定の応用例および使用する他の機器の熱力学的特
性によって、適宜に大きさを決定することができる。こ
のことは、圧縮機、熱交換器および配管に関しても言え
る。
【００２０】適当な冷媒を本発明で使用することができ
るが、好ましい冷媒には、窒素、酸素、アルゴン、ヘリ
ウム、ネオン、クリプトン、フレオン、三弗化窒素（Ｎ
Ｆ3）およびその組み合わせが含まれる。
【００２１】本発明の特定の実施形態では、真空冷凍機
は使用されず、外部熱源へ冷熱を供給するために冷媒槽
が使用される。この場合、槽内に貯留されている流体
は、冷凍サイクルの作動流体と同じものとすることがで
きる。典型的に、この場合には、外部熱源から熱を旧し
た流体は蒸発し、次いで、冷却差サイクルへ供給され、
低温の液体として槽へ戻る。
【００２２】本発明は、また、外部熱源へ冷熱を供給す
るための方法を提供する。この方法は、高温圧縮機で冷
媒を圧縮し、該冷媒を熱交換器の冷却側へ流通させて、
該冷媒を極低温まで冷却する工程を含む。熱交換器内
で、冷却側を流通する冷媒から主流と副流とが形成され
る。主流は熱交換器から膨張機へ取り出され主流の温度
が低減される。副流の冷媒は冷却すべき外部熱源へ冷熱
を提供するために使用される。外部熱源から熱が吸収さ
れ、副流の冷媒は低温圧縮機により圧縮される。次い
で、主流と副流の冷媒が第２の熱交換器へ供給され、第
２の熱交換器の冷却側を流通する冷媒が冷却される。主
流の冷媒と副流の冷媒は、熱交換器へ流入する前、熱交
換器内を流通する間、或いは、熱交換器から流出した後
に合流され、高温圧縮機の入口を通過して、このサイク
ルが継続される。
【００２３】図１を参照して本発明の方法および装置を
説明する。装置１０は、高温圧縮機１０５の下流に配設
された主熱交換器１２５を具備している。高温圧縮機１
０５は、高温となった冷媒から成る戻り流れ１００を受
け入れる。戻り流れ１００は圧縮されて流れ１２０とな
り、高温入力部１１６から主熱交換器１２５内に入流す
る。圧縮機１０５から吐出される流れは、主熱交換器１
２５に流入する前に、圧縮機１０５からアフタークーラ
１１５内に流入するようにしてもよい。アフタークーラ
１１５は、外部の冷熱源から冷媒、例えば空気や水を受
け入れるようにできる。主熱交換器１２５内に流入する
と、流れ１２０は冷凍ライン１１７を通過し、これによ
り、後述するように、少なくとも１つの冷却流れに対し
て冷却される。
【００２４】流れ１２０は、冷凍ライン１１７を通過す
る間、主熱交換器１２５内の所定部位において、主熱交
換器１２５内のバイパス経路１２１内を流通する主流１
３０と、冷凍ライン１１７に沿って更に流通して第１の
低温出力部１２３を通じて主熱交換器１２５から流出す
る副流２１０とに分けられる。主流１３０は、流れ１２
０の冷媒の大部分の体積を含んでいる。主流１３０は、
バイパス経路１２１を介して主熱交換器１２５の外部の
膨張機１３５へ流入し、膨張機１３５で膨張して膨張し
た主流１４０となる。膨張した主流１４０は、次いで、
第１の低温入力部１３１から再び主熱交換器１２５内へ
流入する。図２に代替的に示すように、膨張した主流１
４０は主熱交換器１２５の外部において昇温し圧縮され
た副流２３５に合流させてもよい。
【００２５】図１を再び参照すると、副流２１０は真空
冷凍機２２０へ供給される。主熱交換器１２５から流出
する副流２１０はジュール‐トムソン弁２１５を介して
真空冷凍機２２０へ供給される。真空冷凍機２２０は、
外部熱負荷を冷却するために用いられる。つまり、外部
熱負荷は、真空冷凍機２２０において、副流２１０と熱
的に接触することにより冷却される熱源である。この外
部熱負荷は、超伝導、変圧器、磁気共鳴画像、冷凍外
科、その他の多くの低温技術応用例で用いることができ
る。
【００２６】真空冷凍機は、この技術分野において公知
のあらゆる形式の装置とすることができ、熱源から上記
のサイクルへ十分に熱を伝達可能な種々の手段とするこ
とができる。
【００２７】真空冷凍機２２０において加熱された後、
昇温した副流２２５は低温圧縮機２３０へ供給されて圧
縮され、昇温し圧縮された副流２３５となる。昇温し圧
縮された副流２３５は、第２の低温入力部１５２から主
熱交換器１２５へ再び流入する。昇温し圧縮された副流
２３５および膨張した主流１４０は、主熱交換器１２５
内において冷凍ライン１１７との熱交換により更に昇温
する。昇温し圧縮された副流２３５および膨張した主流
１４０は主熱交換器１２５の外部で合流し、次いで、昇
温した冷媒より成る戻り流れ１００となり、高温圧縮機
１０５の入口へ再び戻る。このサイクルは、外部熱負荷
を冷却するために必要とする間継続される。
【００２８】次に、図１の作用を説明する。冷媒（例え
ば、窒素）の典型的な流量は約２２７０グラムモル／時
（１４０ポンドモル／時）である。戻り流れ１００は、
２９．４℃（８５°Ｆ）、０．１１４Ｎ-ａ（１６．５p
sia）、２２７０グラムモル／時(140 lb moles/hour)の
窒素を含む。高温圧縮機１０５を通過した後、流れ１２
０は、主熱交換器１２５へ流入する際、３２．２℃（９
０°Ｆ）、０．７７６Ｎ-ａ（１１２．５psia）、２２
７０グラムモル／時（１４０ポンドモル／時）の窒素を
含む。主熱交換器１２５内で、冷凍ライン１１７は主流
１３０と副流２１０とに分ける。主熱交換器１２５から
流出する主流１３０は、−１５７℃（−２５０°Ｆ）、
０．７７２Ｎ-ａ（１１２psia）、２０６６グラムモル
／時(127.4 lb moles/hour)の窒素を含む。主熱交換器
１２５から流出する副流２１０は、−１７８℃（−２８
９°Ｆ）、０．７７２Ｎ-ａ（１１２psia）、３３４グ
ラムモル／時(20.6 lb moles/hour)の窒素を含む。従っ
て、流れ１２０の約９０％が主流１３０としてバイパス
経路１２１へ流れる。
【００２９】ジュール‐トムソン弁２１５を通過した
後、副流２１０の温度、圧力は−２０９℃（−３４５°
Ｆ）、０．７７２Ｎ-ａ（１１２psia）となる。次い
で、該副流は熱交換器２２０に流入し、そこで外部熱負
荷に冷熱を供給する。熱交換器（例えば真空冷凍機）２
２０からの昇温した副流２２５は、−２０９℃（−３４
５°Ｆ）、０．０１４Ｎ-ａ（２psia）、３３４グラム
モル／時(20.6 lb moles/hour)の窒素を含む。昇温した
副流２２５は低温圧縮機２３０により圧縮されて昇温し
圧縮された副流２３５となる。低温圧縮機２３０からの
昇温し圧縮された副流２３５は、−１３９℃（−２１９
°Ｆ）、０．１１４Ｎ-ａ（１６．６psia）、３３４グ
ラムモル／時(20.6 lb moles/hour)の窒素を含む。
【００３０】昇温し圧縮された副流２３５は、第２の低
温入力部１５２から主熱交換器１２５へ流入し、膨張し
た主流１４０に再び合流して、１．６７℃（３５°
Ｆ）、０．１１４Ｎ-ａ（１６．5psia）、２２７０グラ
ムモル／時（１４０ポンドモル／時）の窒素を含む昇温
した戻り流れ１００となる。そして、このサイクルが継
続される。
【００３１】本発明の範囲内で当業者には代替実施形態
を考えるであろう。例えば、図２の実施形態では、膨張
した主流１４０は、主熱交換器１２５内に再び流入する
前に昇温し圧縮された副流２３５と合流して単一の流れ
として戻る。
【００３２】図３に示す他の実施形態では、低温の副流
２１０はジュール‐トムソン弁ではなく、膨張機３００
により膨張させられる。各々の例において、所望の結果
を達成するために熱力学的な性能に対する適当な修正が
なされよう。
【００３３】既述したように、上記サイクルは、ある熱
源に対して熱交換器を介して冷熱を供給する冷媒槽を使
用することができる。図４に略示するように、真空冷凍
機ではなく、冷媒４１０を貯留した容器４００が使用さ
れる。例えば、流体を管状の熱交換コイル４２０内を循
環させたような公知の手段を用いて、冷媒４１０と熱源
（図示せず）との間を熱的に接触させるようにできる。
容器４００内で蒸発した冷媒は低温圧縮機２３０により
圧縮され昇温し圧縮された副流２３５となり、膨張した
主流１４０と合流し、主熱交換器１２５内で昇温して戻
り流れ１００となる。
【００３４】好ましい実施形態と関連して本発明を説明
したが、本発明の範囲は、特許請求の範囲により規定さ
れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１つの実施形態を示す流れ図である。
【図２】本発明の他の実施形態を示す流れ図である。
【図３】本発明の更に他の実施形態を示す流れ図であ
る。
【図４】冷媒槽内の冷媒をサイクルの作動流体と同じ流
体を使用した本発明の更に他の実施形態を示す流れ図で
ある。
【符号の説明】
１００…戻り流れ １０５…高温圧縮機 １１７…冷凍ライン １２０…流れ １２１…バイパス経路 １２３…第１の低温出力部 １２５…主熱交換器 １３０…主流 １３１…第１の低温入力部 １３５…膨張機 １４０…膨張した主流 １５２…第２の低温入力部 ２１０…副流 ２１５…ジュール‐トムソン弁 ２２０…真空冷凍機 ２２５…昇温した副流 ２３０…低温圧縮機 ２３５…昇温し圧縮された副流
フロントページの続き (72)発明者 ラケシュ アグラワル アメリカ合衆国，ペンシルベニア 18049, エムマウス，コモンウェルス ドライブ 4312 (72)発明者 ズビッグニーウ タデュースズ フィドコ ウスキ アメリカ合衆国，ペンシルベニア 18062, マクンギー，ビレッジ ウォーク ドライ ブ 316 (72)発明者 ドン マイケル ヘロン アメリカ合衆国，ペンシルベニア 18051, フォーゲルスビル，ピーチ レーン 8228 (72)発明者 ウィリアム カーティス コットク アメリカ合衆国，ペンシルベニア 18051, フォーゲルスビル，アップル ロード 2230

Claims (27)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 冷凍システムにおいて、 戻ってくる昇温した冷媒を圧縮して圧縮された流れを生
    成する第１の圧縮機と、 前記圧縮された流れを受け入れ、前記戻ってくる昇温し
    た冷媒より成る流れを形成するために使用する戻り流れ
    との熱交換により、該圧縮された流れを冷却するための
    熱交換器と、 前記熱交換器内に配設され、前記圧縮された流れを、前
    記熱交換器から流出する主流と、副流とに分けるための
    手段と、 前記主流を膨張させるための膨張機であって、膨張した
    主流を前記熱交換器へ戻すための手段を備えた膨張機
    と、 前記熱交換器から流出する前記副流を膨張させて該副流
    の温度を更に低減するための手段と、 前記副流を使用して外部熱負荷へ冷熱を提供するための
    手段と、 前記外部熱負荷との熱交換の後に前記副流を圧縮し、該
    副流を前記熱交換器へ戻すための手段と、 前記主流と前記副流とを合流して前記戻ってくる昇温し
    た冷媒から成る流れを形成するための手段とを具備する
    冷凍システム。
  2. 【請求項２】 前記副流を膨張するための手段はジュー
    ル−トムソン弁である請求項１に記載の冷凍システム。
  3. 【請求項３】 前記熱交換手段は真空冷凍機である請求
    項１に記載の冷凍システム。
  4. 【請求項４】 前記第１の圧縮機と前記熱交換器との間
    に配設されたアフタークーラを更に具備する請求項１に
    記載の冷凍システム。
  5. 【請求項５】 前記熱交換器は、前記圧縮された流れを
    極低温よりも低い温度に冷却する請求項１に記載の冷凍
    システム。
  6. 【請求項６】 前記主流と前記副流とを合流させるため
    の手段は、前記２つの流れを前記熱交換器の外部で合流
    させる請求項１に記載の冷凍システム。
  7. 【請求項７】 前記主流と前記副流とを合流させるため
    の手段は、前記２つの流れを前記熱交換器の内部で合流
    させる請求項１に記載の冷凍システム。
  8. 【請求項８】 前記主流と前記副流とを合流させるため
    の手段は、前記２つの流れを前記熱交換器から流出した
    後に合流させる請求項１に記載の冷凍システム。
  9. 【請求項９】 前記熱交換手段が、真空冷凍機を具備す
    る請求項１に記載の冷凍システム。
  10. 【請求項１０】 前記熱交換手段が、液化した前記副流
    により生成される液体冷媒より成る槽を含む請求項１に
    記載の冷凍システム。
  11. 【請求項１１】 前記冷媒は窒素、酸素、アルゴン、ヘ
    リウム、ネオン、クリプトン、フレオン、ＮＦ3および
    その組み合わせから成る群から選択される請求項１に記
    載の冷凍システム。
  12. 【請求項１２】 前記圧縮機と前記熱交換器との間に、
    冷媒を室温よりも高い温度に冷却するためのアフターク
    ーラが配設されている請求項１に記載の冷凍システム。
  13. 【請求項１３】 前記熱交換器は、前記冷媒を極低温ま
    で冷却する請求項１に記載の冷凍システム。
  14. 【請求項１４】 前記主流は、極低温にて前記熱交換器
    から流出し、前記膨張機により更に温度が低下する請求
    項１に記載の冷凍システム。
  15. 【請求項１５】 前記主流は、極低温より高い温度にて
    前記熱交換器から流出し、前記膨張機により更に温度が
    低下する請求項１に記載の冷凍システム。
  16. 【請求項１６】 前記主流は、室温より低い温度にて前
    記熱交換器から流出し、前記膨張機により更に温度が低
    下する請求項１に記載の冷凍システム。
  17. 【請求項１７】 熱負荷へ適用するための閉サイクル内
    で冷熱を生成するための冷熱生成方法において、 昇温した冷媒の戻りの流れを圧縮して、圧縮された冷媒
    の流れを生成する工程と、 前記圧縮された冷媒の流れを熱交換器へ供給して、戻り
    の冷媒との熱交換により冷却する工程と、 前記冷媒が前記熱交換器内を流通する間に、冷媒の流れ
    を主流と副流とに分割する工程と、 前記圧縮された冷媒の流れを冷却するための熱交換媒体
    として使用する前に、前記熱交換器から前記主流を取り
    出し、該主流を膨張させて該主流の温度を更に低減する
    工程と、 前記熱負荷へ冷熱を提供するために、前記副流を取り出
    して膨張させ該副流の温度を更に低減する工程と、 その後、前記副流を圧縮する行程と、 前記主流および前記副流を前記熱交換器内で前記圧縮さ
    れた冷媒の流れを冷却する間、若しくはその後に前記主
    流と前記副流とを合流させる工程とを含み、 前記合流した主流と副流が前記熱交換器を流通した後
    に、前記昇温した冷媒の流れを形成するようにした冷熱
    生成方法。
  18. 【請求項１８】 ジュール‐トムソン弁内で前記副流を
    膨張する行程を更に含む請求項１７に記載の冷熱生成方
    法。
  19. 【請求項１９】 前記主流と副流とを前記熱交換器の外
    部で再び合流させる工程を更に含む請求項１７に記載の
    冷熱生成方法。
  20. 【請求項２０】 前記主流と副流とを前記熱交換器の内
    部で再び合流させる工程を更に含む請求項１７に記載の
    冷熱生成方法。
  21. 【請求項２１】 前記圧縮された冷媒の流れが前記熱交
    換器の冷却側を流通する間に、該圧縮された冷媒の流れ
    から主流と副流とを形成する工程を更に含む請求項１７
    に記載の冷熱生成方法。
  22. 【請求項２２】 前記昇温された冷媒より成る戻り流れ
    は、窒素、酸素、アルゴン、ヘリウム、ネオン、クリプ
    トン、フレオン、ＮＦ3およびその組み合わせから成る
    群から選択される請求項１７に記載の冷熱生成方法。
  23. 【請求項２３】 前記圧縮機と前記熱交換器との間に配
    設されたアフタークーラに前記圧縮された冷媒の流れを
    流通させて、冷媒を室温よりも高い温度に冷却するため
    のが配設されている請求項１７に記載の冷熱生成方法。
  24. 【請求項２４】 前記冷媒を極低温まで冷却するために
    前記熱交換器を使用する工程を含む請求項１７に記載の
    冷熱生成方法。
  25. 【請求項２５】 極低温にて前記主流を前記熱交換器か
    ら取出し、前記膨張機により更に温度を低減する工程を
    含む請求項１７に記載の冷熱生成方法。
  26. 【請求項２６】 極低温より高い温度にて前記主流を前
    記熱交換器から取り出し、前記膨張機により更に温度を
    低減する工程を含む請求項１７に記載の冷熱生成方法。
  27. 【請求項２７】 室温より低い温度にて前記熱交換器か
    ら前記主流を取り出し、前記膨張機により更に温度を低
    減する工程を含む請求項１７に記載の冷熱生成方法。
JP2002356722A 2001-12-07 2002-12-09 冷凍システムおよび冷熱生成方法 Pending JP2003185280A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/010171 2001-12-07
US10/010,171 US6484516B1 (en) 2001-12-07 2001-12-07 Method and system for cryogenic refrigeration

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003185280A true JP2003185280A (ja) 2003-07-03

Family

ID=21744292

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002356722A Pending JP2003185280A (ja) 2001-12-07 2002-12-09 冷凍システムおよび冷熱生成方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US6484516B1 (ja)
EP (1) EP1318363A3 (ja)
JP (1) JP2003185280A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007093059A (ja) * 2005-09-27 2007-04-12 Nippon Steel Corp 窒素−酸素混合冷媒による冷却方法
JP2012032148A (ja) * 2004-01-28 2012-02-16 Brooks Automation Inc 混合不活性成分冷媒を使用する冷媒サイクル

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6923009B2 (en) * 2003-07-03 2005-08-02 Ge Medical Systems Global Technology, Llc Pre-cooler for reducing cryogen consumption
ES2318954B1 (es) * 2006-04-27 2010-02-11 Air Control S.A. Equipo de enfriamiento de aire comprimido.
US8534079B2 (en) * 2010-03-18 2013-09-17 Chart Inc. Freezer with liquid cryogen refrigerant and method
RU2495341C2 (ru) * 2011-12-02 2013-10-10 Производственный кооператив "Научно-производственная фирма "ЭКИП" Установка сжижения природного газа

Family Cites Families (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US594179A (en) 1897-11-23 Lasting-machine
US2575589A (en) * 1947-08-12 1951-11-20 Anne C Glick Method of curling hair
GB1054993A (ja) * 1963-01-18 1900-01-01
NL128879C (ja) * 1965-07-16 1900-01-01
US3964891A (en) * 1972-09-01 1976-06-22 Heinrich Krieger Process and arrangement for cooling fluids
CH592280A5 (ja) * 1975-04-15 1977-10-14 Sulzer Ag
DE2548240A1 (de) * 1975-10-28 1977-05-12 Linde Ag Verfahren zur erzeugung von kaelte
SU606042A1 (ru) * 1976-03-03 1978-05-05 Предприятие П/Я М-5096 Способ производства холода
US4189930A (en) * 1977-06-17 1980-02-26 Antipenkov Boris A Method of obtaining refrigeration at cryogenic level
US4143520A (en) 1977-12-23 1979-03-13 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Cryogenic refrigeration system
US4267701A (en) * 1979-11-09 1981-05-19 Helix Technology Corporation Helium liquefaction plant
JPS59122868A (ja) * 1982-12-27 1984-07-16 高エネルギ−物理学研究所長 ネオンガスを利用したカスケ−ドタ−ボヘリウム冷凍液化装置
US4611474A (en) 1984-05-14 1986-09-16 Kms Fusion, Inc. Microminiature refrigerator
JPS60259870A (ja) 1984-06-05 1985-12-21 株式会社東芝 磁気冷凍装置
US4782671A (en) 1987-09-28 1988-11-08 General Atomics Cooling apparatus for MRI magnet system and method of use
US4979368A (en) 1988-04-29 1990-12-25 Inframetrics, Inc. Miniature integral stirling cryocooler
US4858442A (en) 1988-04-29 1989-08-22 Inframetrics, Incorporated Miniature integral stirling cryocooler
US4926646A (en) 1989-04-10 1990-05-22 General Electric Company Cryogenic precooler for superconductive magnets
US4953366A (en) 1989-09-26 1990-09-04 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Acoustic cryocooler
US5022229A (en) 1990-02-23 1991-06-11 Mechanical Technology Incorporated Stirling free piston cryocoolers
US5172554A (en) 1991-04-02 1992-12-22 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Superfluid thermodynamic cycle refrigerator
US5275002A (en) 1992-01-22 1994-01-04 Aisin Newhard Co., Ltd. Pulse tube refrigerating system
US5623240A (en) 1992-10-20 1997-04-22 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Compact superconducting magnet system free from liquid helium
US5333460A (en) 1992-12-21 1994-08-02 Carrier Corporation Compact and serviceable packaging of a self-contained cryocooler system
US5749226A (en) 1993-02-12 1998-05-12 Ohio University Microminiature stirling cycle cryocoolers and engines
ATE191826T1 (de) 1993-02-12 2000-04-15 Univ Ohio Mikrominiature tieftemperaturkühler und maschinen mit einem stirling kreislauf
US5461873A (en) 1993-09-23 1995-10-31 Apd Cryogenics Inc. Means and apparatus for convectively cooling a superconducting magnet
US5396206A (en) 1994-03-14 1995-03-07 General Electric Company Superconducting lead assembly for a cryocooler-cooled superconducting magnet
US5477686A (en) 1994-05-10 1995-12-26 Martin Marietta Corporation Tuned split-Stirling cryorefrigerator
US5524442A (en) * 1994-06-27 1996-06-11 Praxair Technology, Inc. Cooling system employing a primary, high pressure closed refrigeration loop and a secondary refrigeration loop
US5442928A (en) 1994-08-05 1995-08-22 General Electric Hybrid cooling system for a superconducting magnet
US5485730A (en) 1994-08-10 1996-01-23 General Electric Company Remote cooling system for a superconducting magnet
JPH0933124A (ja) 1995-05-12 1997-02-07 Aisin Seiki Co Ltd 多段型パルス管冷凍機
JP2697707B2 (ja) 1995-10-12 1998-01-14 株式会社移動体通信先端技術研究所 パルス管冷凍機
US5613367A (en) 1995-12-28 1997-03-25 General Electric Company Cryogen recondensing superconducting magnet
US5701744A (en) 1996-10-31 1997-12-30 General Electric Company Magnetic resonance imager with helium recondensing
WO1998020288A1 (en) 1996-11-05 1998-05-14 Mitchell Matthew P Improvement to pulse tube refrigerator
US5718116A (en) * 1996-11-12 1998-02-17 Air Products And Chemicals, Inc. Open loop, air refrigerant, heat pump process for refrigerating an enclosed space
JP3728833B2 (ja) 1996-11-20 2005-12-21 アイシン精機株式会社 パルス管冷凍機
US5848532A (en) 1997-04-23 1998-12-15 American Superconductor Corporation Cooling system for superconducting magnet
JP3832038B2 (ja) 1997-08-18 2006-10-11 アイシン精機株式会社 パルス管冷凍機
US5782095A (en) 1997-09-18 1998-07-21 General Electric Company Cryogen recondensing superconducting magnet
FR2775518B1 (fr) * 1998-03-02 2000-05-05 Air Liquide Procede et installation de production frigorifique a partir d'un cycle thermique d'un fluide a bas point d'ebullition
US6041620A (en) * 1998-12-30 2000-03-28 Praxair Technology, Inc. Cryogenic industrial gas liquefaction with hybrid refrigeration generation
US6167707B1 (en) 1999-04-16 2001-01-02 Raytheon Company Single-fluid stirling/pulse tube hybrid expander

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012032148A (ja) * 2004-01-28 2012-02-16 Brooks Automation Inc 混合不活性成分冷媒を使用する冷媒サイクル
JP2007093059A (ja) * 2005-09-27 2007-04-12 Nippon Steel Corp 窒素−酸素混合冷媒による冷却方法

Also Published As

Publication number Publication date
US6484516B1 (en) 2002-11-26
EP1318363A2 (en) 2003-06-11
EP1318363A3 (en) 2004-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6477847B1 (en) Thermo-siphon method for providing refrigeration to a refrigeration load
CN103062951A (zh) 斯特林/脉管复合型制冷机预冷的低温j-t节流制冷机
US4498313A (en) Compact helium gas-refrigerating and liquefying apparatus
CN103047788B (zh) 低温线性压缩机驱动的j-t节流制冷循环系统
CA2559201C (en) Low frequency pulse tube with oil-free drive
JP2003336922A (ja) 極低温冷凍装置
JP2003185280A (ja) 冷凍システムおよび冷熱生成方法
JP2001272126A (ja) パルス管冷凍機およびパルス管冷凍機を用いた超電導磁石装置
JPH10246524A (ja) 冷凍装置
GB2397367A (en) A pulse tube refrigerator
JPH1019402A (ja) ガスタービンによる低温冷凍システム
JP2666664B2 (ja) 超流動ヘリウムを製造する方法及び装置
JP3305508B2 (ja) 冷却装置
JP2723342B2 (ja) 極低温冷凍機
de Waele Millikelvin Cooling by Expansion of ³He in 4He
JP2004211935A (ja) ガス液化装置
JPH06323666A (ja) 冷凍装置
JPH11108476A (ja) 極低温冷却装置
JPH06101918A (ja) 極低温冷凍機
JPH0250381B2 (ja)
JPH06323664A (ja) 冷凍装置
JPH04189B2 (ja)
JPH09106906A (ja) 伝導冷却式超電導磁石
JP2021009011A (ja) 超電導体の冷却装置及び超電導体の冷却方法
JPH0694957B2 (ja) 極低温冷凍装置の予冷方法

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20041130

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20050228

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20050303

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20050802