JP2008224061A - 蓄冷式冷凍機および蓄冷式冷凍方法 - Google Patents

蓄冷式冷凍機および蓄冷式冷凍方法 Download PDF

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安見 大谷
Koichi Osemochi
光一 大勢持
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孝 矢澤
Toru Kuriyama
透 栗山
Masami Urata
昌身 浦田
Takashi Sasaki
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Abstract

【課題】従来の蓄冷式冷凍機について、冷媒の膨張圧力を臨界圧力よりも低く設定した場合、ミスト状に液化した冷媒の大部分は冷却ステージと平行に流れるために冷却ステージと接触せず、熱交換を直接行わないため液化冷媒の潜熱が冷却に寄与しない。
【解決手段】膨張室37でミスト状に液化した冷媒を蓄冷器先端開口部42から蓄冷器先端流路43へ流入させ、第2の蓄冷器側面開口部41から噴出して冷却ステージ側壁7aに衝突させることにより、液化した冷媒と冷却ステージ7の熱交換を促進する。
【選択図】図2

Description

本発明は、冷媒の膨張圧縮による冷凍サイクルを用い、蓄冷器と冷却ステージ間で形成されるギャップにおいて冷却ステージと冷媒の熱交換を行う蓄冷式冷凍機および蓄冷式冷凍方法であって、特に冷凍サイクルにおける冷媒の膨張圧力が冷媒の臨界圧力よりも低い圧力で運転される蓄冷式冷凍機および蓄冷式冷凍方法に関する。
通常の蓄冷式冷凍機はガス状の冷媒の断熱膨張サイクルにより寒冷を得ている。
このような蓄冷式冷凍機に関して、極低温の場合は冷媒を理想気体として扱えなくなるため非理想性による効率の低下が発生する。この温度レベルの場合は冷媒が液化する圧力まで膨張圧力を下げ、液化した冷媒の潜熱を利用した冷凍サイクルの方が冷却効率を高くすることができる。向流式冷凍機であるジュール・トムソン冷凍機はこの潜熱を利用した冷凍機であり、冷却ステージは液溜め内での沸騰熱伝達により冷却される。向流式冷凍機においては冷媒流路内に液溜めを設けることは容易である。しかし、従来の蓄冷式冷凍機を冷媒が液化しうる膨張圧力、すなわち臨界圧力よりも低い膨張圧力で運転する場合においては冷媒と被冷却物との熱交換のメカニズム上、液化した冷媒と被冷却物の熱交換効率が悪かった。
従来の蓄冷式冷凍機について、図10を用いて以下説明する。図10は2段の蓄冷部を有する従来の蓄冷式冷凍機の概略を示す断面図である。
シリンダー105内に第1蓄冷器116、蓄冷器連結部121、第2蓄冷器136で構成されるディスプレーサー171が収納されている。
第1蓄冷器116は内部に第1蓄冷材112、上面に第1上部シール113を有する第1蓄冷器容器111で構成され、第1蓄冷器底部114には第1蓄冷材低温側流路115が設けられている。第1上部シール113は第1蓄冷器116側面とシリンダー105のギャップを閉塞しており、また上方の空間と第1蓄冷材112を連絡する貫通穴172が設けられている。第1蓄冷材低温側流路は第1蓄冷材112下方と第1蓄冷器容器111側面とを連通している。
蓄冷器連結部121は第1蓄冷器底部114の底面に接続されており、また底面は第2蓄冷器136を構成する第2上部シール133と接続されている。蓄冷器連結部121には蓄冷器連結部流路122が設けられており、この蓄冷器連結部流路122は第1蓄冷器116、蓄冷器連結部121、シリンダー105によって形成される膨張室117と第2蓄冷器136を連通している。
第2蓄冷器136は内部に第2蓄冷材132、上面に第2上部シール133を有する第2蓄冷器容器131で構成され、第2蓄冷器底部134には第2蓄冷材低温側流路135が設けられている。第2上部シール133は第2蓄冷器136側面とシリンダー105のギャップを閉塞しており、蓄冷器連結部流路122と第2蓄冷材132を連通する貫通穴173が設けられている。第2蓄冷材低温側流路135は第2蓄冷材132下方と第2蓄冷器容器131側面とを連通している。また、第2蓄冷器容器131と冷却ステージ107によって膨張室137が形成されている。
シリンダー105は一側がシリンダー天板106に、他側が冷却ステージ107によって閉塞されている。冷却ステージ107は冷却ステージ側壁107a、冷却ステージ底板107bで構成される。モーター103、スコッチヨーク104はディスプレーサー171の駆動手段である。スコッチヨーク104はシリンダー天板106を貫通してディスプレーサー171によって接続されており、モーター103の駆動によってディスプレーサー171がシリンダー105内で駆動される。なお、図10はディスプレーサー171が最大限上昇した状態を示している。また、シリンダー天板106を貫通する配管108によってシリンダー105内とコンプレッサー101が連絡されており、配管108には吸気バルブ102a、排気バルブ102bが設けられている。
シリンダー105、シリンダー天板106、第1上部シール113、第2上部シール133、第1蓄冷器容器111、第2蓄冷器容器131にはステンレス等の断熱材を用いる。第1蓄冷材112、第2蓄冷材132には鉛や磁性蓄冷材等を複数の球の焼結体やハニカム構造体に形成して用いる。冷却ステージ107には銅などの熱伝導率の高い材料を用いる。
図11は、図10における破線138で示されるディスプレーサー171下端近傍の概略を拡大して示している。
第2蓄冷材低温側流路135は第2蓄冷材132下端と第2蓄冷器136側面の第2蓄冷器側面開口部140とを連絡している。また、139は第2蓄冷器底部134と冷却ステージ側壁107aによって形成され、膨張室137と第2蓄冷器側面開口部140を連絡するギャップを示す。
以下、従来装置の作用について説明する。
コンプレッサー101は配管108を介してシリンダー105内へ圧縮した冷媒を供給し、またシリンダー105内で膨張する冷媒の取り込みを行う。シリンダー105内の冷媒圧力Pはコンプレッサー101によってPからPの間で変動する(P<P)。
コンプレッサー101で圧力Pに圧縮された冷媒は配管108を介してシリンダー105へ供給される。シリンダー105内に供給された冷媒は上部シール113の貫通穴172、第1蓄冷材112、第1蓄冷材低温側流路115を通過して膨張室117へ流入する。さらに膨張室117から蓄冷器連結部流路122、第2上部シール133の貫通穴173、第2蓄冷材132、第2蓄冷材低温側流路135を通過して膨張室137へ流入する。このようにしてシリンダー105内は圧力Pの冷媒で満たされる。ここでシリンダー105内の冷媒を膨張させることによってシリンダー105内で寒冷が発生する。膨張室137内で発生する寒冷によって、冷却ステージ107に接続された被冷却物の冷却を行う。
膨張室117における冷凍サイクルによる寒冷の発生について、図12を用いて以下説明する。図12は膨張室137における冷媒の圧力と体積の関係を示す。膨張室137の体積Vに関して、ディスプレーサー171が最大限上昇しているときの体積をVmax、ディスプレーサー171が最大限下降しているときの体積をVminとする。
膨張室137の体積がVminで排気バルブ102bが開いていると膨張室137の冷媒圧力はPであり、図12のA点に相当する。
排気バルブ102bを閉じて吸気バルブ102aを開くと、コンプレッサー101から圧力Pの冷媒が第1蓄冷器116、第2蓄冷器136を通過して冷却された後に膨張室137に流入し、膨張室137の冷媒圧力はPとなる。図12のA→Bの過程に相当する。
吸気バルブ102aが開いた状態でディスプレーサー171が上昇すると膨張室137の体積はVmaxまで増加し、膨張室137の体積増加に応じて膨張室137に圧力Pの冷媒がさらに流入する。図12のB→Cの過程に相当する。
吸気バルブ102aを閉じて排気バルブ102bを開くと、膨張室137内の冷媒は急激に膨張し、それに伴って温度が低下する。これによって膨張室137において寒冷が発生する。膨張室137の冷媒は圧力Pに達するまでコンプレッサー101へ流出する。図12のC→Dの過程に相当する。
排気バルブ102bが開いた状態でディスプレーサー171が下降すると、膨張室137の体積はVminまで減少し、体積減少に応じて膨張室137内の冷媒はディスプレーサー171の下降によって強制対流され、コンプレッサー101へ流出する。図12のD→Aの過程に相当する。以上の冷凍サイクルを繰り返すことによって被冷却物の冷却を行う。
膨張室137における冷媒と被冷却物との熱交換のメカニズムについて、図11を用いて以下説明する。
図12のC→D及びD→Aの過程において、膨張室137の冷媒は膨張して熱交換ギャップ139、第2蓄冷材低温側流路135、第2蓄冷材132を通過して蓄冷器連結部流路122へ流出する。この際に冷却ステージ107は冷媒と熱交換を行って冷却され、被冷却物を冷却する。冷媒と冷却ステージ107との熱交換の大半は、冷媒が熱交換ギャップ139を通過する際に行われる。
このような冷凍サイクルを用いたメカニズムによって被冷却物の冷却を行う蓄冷式冷凍機として、例えば特許文献1に示す装置がある。
このような蓄冷式冷凍機において、圧力Pを冷媒の臨界圧力よりも低く設定して運転した場合、図12のC→Dの過程において冷媒がミスト状に液化する。しかし、膨張室137の冷媒は強制対流によって冷却ステージ側壁107aと平行に流れるため、ミスト状液化冷媒の大部分は熱交換ギャップ139を通過する際に冷却ステージ側壁107aと接触することなく通過してしまい、ミスト状液化冷媒の潜熱が冷却に寄与しない。
特開平4−52468号公報
従来の蓄冷式冷凍機について、冷媒の膨張圧力を冷媒の臨界圧力よりも低い圧力として運転した場合、膨張室内においてミスト状に液化した冷媒の大部分は冷却ステージと熱交換を行わなかったため、冷媒の潜熱が被冷却物冷却に寄与しなかった。
従って、本発明はミスト状に液化した冷媒と冷却ステージの熱交換効率を改善することにより冷却効率を向上させた蓄冷式冷凍機の提供を目的とする。
上記目的を達成するため、本発明による蓄冷式冷凍機は、シリンダーと、このシリンダー内に収納した容器内に蓄冷材を収納して成る蓄冷器と、前記シリンダー内の一側と連通するように設けられ前記蓄冷器を前記シリンダー内を移動するように駆動させる蓄冷器駆動手段と、前記蓄冷材を介した前記シリンダー内への冷媒の送出と前記シリンダー内で膨張した前記冷媒の回収を行うコンプレッサーと、前記シリンダーの他側でシリンダーを閉塞するように設けられ、前記蓄冷器との間で膨張室を形成する冷却ステージと、前記蓄冷器における前記冷却ステージと対向する底部の側面に開口するように形成した第1の蓄冷器側面開口部ならびにこの第1の蓄冷器側面開口部と連通して前記蓄冷器の底部に設けた蓄冷材低温側流路と前記蓄冷器の底部の前記膨張室に接した面に設けられた蓄冷器先端開口部と前記第1の蓄冷器側面開口部よりも前記膨張室側の前記蓄冷器の底部に設けた第2の蓄冷器側面開口部を連絡する蓄冷器先端流路とを備えることを特徴とする。
また、本発明による蓄冷式冷凍方法は、シリンダーに収納され蓄冷材が内蔵された容器から成る蓄冷器と前記シリンダーの一側で前記シリンダーを閉塞するように設けられた冷却ステージの間に形成される膨張室に、前記蓄冷器における前記冷却ステージと対向する底部の側面に開口するように形成した第1の蓄冷器側面開口部と前記蓄冷材を連絡するように前記蓄冷器の底部に設けられた蓄冷材低温側流路と前記蓄冷材を介してコンプレッサーから冷媒を送出し、前記膨張室で前記冷媒を膨張させてミスト状に液化させ、前記シリンダーの他側に連絡して設けられた蓄冷器駆動手段によって前記蓄冷器を前記シリンダー内を移動するように駆動させて前記膨張室内の冷媒を強制対流させ、前記蓄冷器の底部の前記膨張室に接した面に設けられた蓄冷器先端開口部と前記第1の蓄冷器側面開口部よりも前記膨張室側の前記蓄冷器の底部に設けた第2の蓄冷器側面開口部を連絡する蓄冷器先端流路に前記蓄冷器先端開口部から前記冷媒を流入させ、前記第2の蓄冷器側面開口部から前記冷媒を噴出させて前記冷却ステージに衝突させることを特徴とする。
本発明によれば、冷凍サイクルにおける膨張時にミスト状に液化した冷媒と冷却ステージとの接触を促進させて熱交換効率を改善し、冷却効率を向上させた蓄冷式冷凍機を提供することができる。
以下本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
図1は本実施例による蓄冷式冷凍機の概略を示す断面図である。また、図2、図3はそれぞれ図1の破線38の範囲で示した冷却ステージ近傍の概略を示す断面図、一部切欠き斜視図である。
本実施例による蓄冷式冷凍機の全体の構成について図1を用いて以下説明する。本実施例は、第2の蓄冷器側面開口部41、蓄冷器先端開口部42を連絡する蓄冷器先端流路43が設けられている点が従来技術の蓄冷式冷凍機と異なる。
シリンダー5内に第1蓄冷器16、蓄冷器連結部21、第2蓄冷器36で構成されるディスプレーサー71が収納されている。
第1蓄冷器16は内部に第1蓄冷材12、上面に第1上部シール13を有する第1蓄冷器容器11で構成され、第1蓄冷器底部14には第1蓄冷材低温側流路15が設けられている。第1上部シール13は第1蓄冷器16側面とシリンダー5のギャップを閉塞しており、また上方の空間と第1蓄冷材12を連絡する貫通穴72が設けられている。第1蓄冷材低温側流路は第1蓄冷材12下方と第1蓄冷器容器11側面とを連通している。
蓄冷器連結部21は第1蓄冷器底部14の底面に接続されており、また底面は第2蓄冷器36を構成する第2上部シール33と接続されている。蓄冷器連結部21には蓄冷器連結部流路22が設けられており、この蓄冷器連結部流路22は第1蓄冷器16、蓄冷器連結部21、シリンダー5によって形成される膨張室17と第2蓄冷器36を連通している。
第2蓄冷器36は内部に第2蓄冷材32、上面に第2上部シール33を有する第2蓄冷器容器31で構成され、第2蓄冷器底部34には第2蓄冷材低温側流路35、蓄冷器先端流路43が設けられている。第2上部シール33は第2蓄冷器36側面とシリンダー5のギャップを閉塞しており、蓄冷器連結部流路22と第2蓄冷材32を連通する貫通穴73が設けられている。
シリンダー5は一側がシリンダー天板6に、他側が冷却ステージ7によって閉塞されている。冷却ステージ7は冷却ステージ側壁7a、冷却ステージ底板7bで構成される。モーター3、スコッチヨーク4はディスプレーサー71の駆動手段である。スコッチヨーク4はシリンダー天板6を貫通してディスプレーサー71によって接続されており、モーター3の駆動によってディスプレーサー71がシリンダー5内で駆動される。なお、図1はディスプレーサー71が最大限上昇した状態を示している。また、シリンダー天板6を貫通する配管8によってシリンダー5内とコンプレッサー1が連絡されており、配管8には吸気バルブ2a、排気バルブ2bが設けられている。
シリンダー5、シリンダー天板6、第1上部シール13、第2上部シール33、第1蓄冷器容器11、第2蓄冷器容器31にはステンレス等の断熱材を用いる。第1蓄冷材12、第2蓄冷材32には鉛や磁性蓄冷材等を複数の球の焼結体やハニカム構造体に形成して用いる。冷却ステージ7には銅などの熱伝導率の高い材料を用いる。
次に、図1の破線38に示す冷却ステージ7近傍の詳細について、図2、図3を用いて以下説明する。
第2蓄冷器底部34に設けられた第2蓄冷材低温側流路35は、第2蓄冷器36の側面に設けられた第1の蓄冷器側面開口部40と第2蓄冷材32の下端とを連絡するように形成されている。この第2蓄冷材低温側流路35は、図3に示すように第2蓄冷器底部34内で分岐して複数の第1の蓄冷器側面開口部40と連絡している。
また、第2蓄冷器36に設けられた蓄冷器先端流路43は、第2蓄冷器底部34の膨張室37と接した面に設けられた蓄冷器先端開口部42と、第1の蓄冷器側面開口部40よりも下方に設けられた第2の蓄冷器側面開口部41とを連絡するように形成されている。この蓄冷器先端流路43は、図3に示すように蓄冷器先端開口部42から第2蓄冷器36軸方向に伸び、第2蓄冷器底部34内の第2蓄冷材低温側流路35よりも下方で分岐して複数の第2の蓄冷器側面開口部41と連絡している。
51は第2蓄冷器底部34の周面と冷却ステージ側壁7a内面との間で形成される熱交換ギャップであり、膨張室37と第1の蓄冷器側面開口部40とを連絡している。また、熱交換ギャップ51は、膨張室37から第2の蓄冷器側面開口部41までの蓄冷器先端側熱交換ギャップ53と、第2の蓄冷器側面開口部41から第1の蓄冷器側面開口部40までの蓄冷材側熱交換ギャップ52とで形成される。
本実施例による作用について以下説明する。
膨張室37の体積Vは第2蓄冷器36の上下動によってVminからVmaxの間で変動する(Vmin<Vmax)。膨張室37の体積は第2蓄冷器36が最大限上昇した状態でVmax、第2蓄冷器36が最大限下降した状態でVminとなる。また、冷媒の圧力PはコンプレッサーによってPからPの間で変動する(P<P)。なお、圧力Pは冷媒の臨界圧力よりも低い圧力である。
図12におけるC→Dの過程において、膨張室37の冷媒は断熱膨張によって温度が低下し、一部がミスト状に液化する。
図12におけるD→Aの過程において、膨張室37の冷媒の一部は第2蓄冷器36の下降に伴って蓄冷器先端開口部42から蓄冷器先端流路43へ流入する。蓄冷器先端流路43に流入した冷媒は第2の蓄冷器側面開口部41から噴出し、ミスト状液化冷媒は冷却ステージ側壁7aに衝突する。これによってミスト状液化冷媒は冷却ステージ7と接触して直接熱交換を行うため、冷媒と冷却ステージ7との熱交換効率を改善することができる。
なお、膨張室37から流出する冷媒について、蓄冷器先端側熱交換ギャップ53へ流入する冷媒と蓄冷器先端流路43へ流入する冷媒の量の比率は蓄冷器先端側熱交換ギャップ53と蓄冷器先端流路43の流路抵抗の大きさに依存する。蓄冷器先端側熱交換ギャップ53に対する蓄冷器先端流路43の流路抵抗が小さいほど蓄冷器先端流路43へ流入する冷媒の量は増加する。
また、図4は本実施例の変形例であり、第2の蓄冷器側面開口部41に絞り部61を設けた蓄冷式冷凍機の冷却ステージ7近傍の概略を示す断面図である。
第2の蓄冷器側面開口部41に絞り部61を設けることによって第2の蓄冷器側面開口部41の断面積を減少させ、第2の蓄冷器側面開口部41から噴出する冷媒の流速を増加させることができる。
本実施例は蓄冷式冷凍機における最終段の冷却部になされるものであり、蓄冷式冷凍機が有する冷却段の段数に関わらず適用可能である。
本実施例によれば、第2蓄冷器36先端に蓄冷器先端流路43を設けることにより、ミスト状に液化した冷媒を冷却ステージ7に衝突させて直接熱交換させることにより、冷媒と冷却ステージ7との熱交換効率を改善し、冷却効率を向上することができる。
図5は本実施例による蓄冷式冷凍機の冷却ステージ近傍の概略を示す断面図である。本実施例による蓄冷式冷凍機は、冷却ステージ底板7bの上側に凸部62が設けられている。なお、実施例1と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
膨張室37の体積がVminとなったとき、蓄冷器先端流路43内には圧力Pの冷媒が残存し、蓄冷器先端流路43の体積は無効容積となる。
凸部62は銅などの熱伝導率の高い材料で構成され、蓄冷器先端開口部42の形状、深さを考慮して、第2蓄冷器36の下降に伴って蓄冷器先端開口部42に収容されるように設けられている。例えば蓄冷器先端開口部42が円形であるときは、凸部62は蓄冷器先端開口部42よりも底面の径が小さく、高さが蓄冷器先端流路43の深さよりも小さい円柱形、円錐台形などの形状に形成する。凸部62が第2蓄冷器36の下降に伴って蓄冷器先端開口部42から蓄冷器先端流路43に収容されることによって蓄冷器先端流路43の無効容積を小さくすることができる。
本実施例によれば、冷却ステージ底板7bの上側に設けた凸部62が第2蓄冷器36の下降時に蓄冷器先端流路43に収容されることによって蓄冷器先端流路43の無効容積を小さくし、冷却効率をさらに向上することができる。
図6は本実施例による蓄冷式冷凍機の冷却ステージ7近傍の概略を示す断面図である。本実施例による蓄冷式冷凍機は、蓄冷器先端側熱交換ギャップ53を形成する第2蓄冷器36における第2蓄冷器底部34の径を大きくしており、その結果、蓄冷器先端側熱交換ギャップ53のギャップ間隔が蓄冷材側熱交換ギャップ52のギャップ間隔よりも小さくなっている。
蓄冷器先端側熱交換ギャップ53のギャップ間隔が小さくなっているために流路抵抗が増加し、膨張室37の冷媒の量について蓄冷器先端流路43へ流入する比率を増加させて冷却効率を向上することができる。
なお、図6においては第2の蓄冷器側面開口部41から第2蓄冷器底部34の径を変更したものとして図示しているが、蓄冷器先端側熱交換ギャップ53の中途から第2蓄冷器底部34の径を変更したものでも同様の効果が得られる。
また、図7は本実施例の別の変形例による蓄冷式冷凍機の冷却ステージ7近傍の概略を示す断面図である。図7に示すように蓄冷器先端側熱交換ギャップ53における第2蓄冷器底部34の側面に絞り部63を設けることにより、蓄冷器先端側熱交換ギャップ53の流路抵抗を増加させている。
本実施例によれば、蓄冷器先端側熱交換ギャップ53の流路抵抗を増加させることにより、さらに冷却効率を向上することができる。
図8は本実施例による蓄冷式冷凍機の冷却ステージ近傍の概略を示す断面図である。本実施例による蓄冷式冷凍機は冷却ステージ側壁7aの内面に凹凸が設けられている。なお、実施例1と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
冷却ステージ側壁7a内面に凹凸を設けることによって冷媒と冷却ステージ側壁7aの熱交換面積が増加するため、冷媒と冷却ステージ7の熱交換効率を改善することができる。
また、本実施例においては冷却ステージ7に衝突した液化冷媒だけでなく、ガス状の冷媒との熱交換面積も増加させることができるため、予冷段階における熱交換効率も改善される。
図9は本実施例の変形例による蓄冷式冷凍機の冷却ステージ近傍の概略を示す断面図であり、冷却ステージ側壁7a内面に多孔質部材64が設けられている。多孔質部材64を設けることによって冷却ステージ側壁7aと冷媒が接触する面積が増加するため、冷媒と冷却ステージ7の熱交換率を改善することができる。
本実施例によれば、冷却ステージ側壁7aに凹凸または多孔質部材64を設けることによって冷却ステージ7と冷媒との熱交換面積を増加させ、さらに冷却効率を向上することができる。
以上本発明の実施例について図を参照して説明してきたが、上記複数の実施例に説明した特徴を任意に組み合わせたところの構成による蓄冷式冷凍機であってもよい。
実施例1による蓄冷式冷凍機の概略を示す断面図。 実施例1による蓄冷式冷凍機の冷却ステージ近傍の概略を示す断面図。 実施例1による蓄冷式冷凍機の冷却ステージ近傍の概略を示す一部切欠き斜視図。 実施例1の変形例による蓄冷式冷凍機の冷却ステージ近傍の概略を示す断面図。 実施例2による蓄冷式冷凍機の冷却ステージ近傍の概略を示す断面図。 実施例3による蓄冷式冷凍機の冷却ステージ近傍の概略を示す断面図。 実施例3の変形例による蓄冷式冷凍機の冷却ステージ近傍の概略を示す断面図。 実施例4による蓄冷式冷凍機の冷却ステージ近傍の概略を示す断面図。 実施例4の変形例による蓄冷式冷凍機の冷却ステージ近傍の概略を示す断面図。 従来の蓄冷式冷凍機の概略を示す断面図。 従来の蓄冷式冷凍機の冷却ステージ近傍の概略を示す断面図。 膨張室37、137における冷媒の圧力と体積の関係を示すグラフ。
符号の説明
1、 101 コンプレッサー
2a、102a 吸気バルブ
2b、102b 排気バルブ
3、103 モーター
4、104 スコッチヨーク
5、105 シリンダー
6、106 シリンダー天板
7、107 冷却ステージ
7a、107a 冷却ステージ側壁
7b、107b 冷却ステージ底板
8、108 配管
11、111 第1蓄冷器容器
12、112 第1蓄冷材
13、113 第1上部シール
14、114 第1蓄冷器底部
15、115 第1蓄冷材低温側流路
16、116 第1蓄冷器
17、117、37、137 膨張室
21、 121 蓄冷器連結部
22、122 蓄冷器連結部流路
31、131 第2蓄冷器容器
32、132 第2蓄冷材
33、133 第2上部シール
34、134 第2蓄冷器底部
35、135 第2蓄冷材低温側流路
36、136 第2蓄冷器
40 第1の蓄冷器側面開口部
41 第2の蓄冷器側面開口部
42 蓄冷器先端開口部
43 蓄冷器先端流路
51、139 熱交換ギャップ
52 蓄冷材側熱交換ギャップ
53 蓄冷器先端側熱交換ギャップ
61、63 絞り部
62 凸部
64 多孔質部材
71、171 ディスプレーサー
72、73、172、173 貫通穴

Claims (8)

  1. シリンダーと、
    このシリンダー内に収納した容器内に蓄冷材を収納して成る蓄冷器と、
    前記シリンダー内の一側と連通するように設けられ前記蓄冷器を前記シリンダー内を移動するように駆動させる蓄冷器駆動手段と、
    前記蓄冷材を介した前記シリンダー内への冷媒の送出と前記シリンダー内で膨張した前記冷媒の回収を行うコンプレッサーと、
    前記シリンダーの他側でシリンダーを閉塞するように設けられ、前記蓄冷器との間で膨張室を形成する冷却ステージと、
    前記蓄冷器における前記冷却ステージと対向する底部の側面に開口するように形成した第1の蓄冷器側面開口部ならびにこの第1の蓄冷器側面開口部と連通して前記蓄冷器の底部に設けた蓄冷材低温側流路と
    前記蓄冷器の底部の前記膨張室に接した面に設けられた蓄冷器先端開口部と前記第1の蓄冷器側面開口部よりも前記膨張室側の前記蓄冷器の底部に設けた第2の蓄冷器側面開口部を連絡する蓄冷器先端流路と、
    を備えることを特徴とする蓄冷式冷凍機。
  2. 前記第2の蓄冷器側面開口部に絞り部を設けたことを特徴とする請求項1に記載の蓄冷式冷凍機。
  3. 前記膨張室に、前記蓄冷器の駆動に伴って前記蓄冷器先端開口部内に収容される凸部を設けたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の蓄冷式冷凍機。
  4. 前記第2の蓄冷器側面開口部と前記膨張室の間の前記蓄冷器底部の径が前記第2の蓄冷器側面開口部と前記第1の蓄冷器側面開口部側の間の前記蓄冷器底部の径よりも大きいことを特徴とする請求項1乃至請求項3のうちいずれか1項に記載の蓄冷式冷凍機。
  5. 前記第2の蓄冷器側面開口部よりも前記膨張室側の前記蓄冷器底部の側面に絞り部を設けたことを特徴とする請求項1乃至請求項4のうちいずれか1項に記載の蓄冷式冷凍機。
  6. 前記冷却ステージの側面内側に凹凸が設けられていることを特徴とする請求項1乃至請求項5のうちいずれか1項に記載の蓄冷式冷凍機。
  7. 前記冷却ステージの側面内側に多孔質部材が設けられていることを特徴とする請求項1乃至請求項6のうちいずれか1項に記載の蓄冷式冷凍機。
  8. シリンダーに収納され蓄冷材が内蔵された容器から成る蓄冷器と前記シリンダーの一側で前記シリンダーを閉塞するように設けられた冷却ステージの間に形成される膨張室に、前記蓄冷器における前記冷却ステージと対向する底部の側面に開口するように形成した第1の蓄冷器側面開口部と前記蓄冷材を連絡するように前記蓄冷器の底部に設けられた蓄冷材低温側流路と前記蓄冷材を介してコンプレッサーから冷媒を送出し、
    前記膨張室で前記冷媒を膨張させてミスト状に液化させ、
    前記シリンダーの他側に連絡して設けられた蓄冷器駆動手段によって前記蓄冷器を前記シリンダー内を移動するように駆動させて前記膨張室内の冷媒を強制対流させ、
    前記蓄冷器の底部の前記膨張室に接した面に設けられた蓄冷器先端開口部と前記第1の蓄冷器側面開口部よりも前記膨張室側の前記蓄冷器の底部に設けた第2の蓄冷器側面開口部を連絡する蓄冷器先端流路に前記蓄冷器先端開口部から前記冷媒を流入させ、
    前記第2の蓄冷器側面開口部から前記冷媒を噴出させて前記冷却ステージに衝突させることを特徴とする蓄冷式冷凍方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011149474A (ja) * 2010-01-20 2011-08-04 Fuji Koki Corp 多方切換弁及びそれを用いたヒートポンプ装置
JP2015152259A (ja) * 2014-02-17 2015-08-24 住友重機械工業株式会社 極低温冷凍機
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