JP2008224062A - Cold storage type refrigerator, condenser, and cold storage type refrigerating method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蓄冷式冷凍によって寒冷を発生させる蓄冷式冷凍機、この蓄冷式冷凍機に用いる凝縮器、および蓄冷式冷凍方法に関する。 The present invention relates to a cold storage refrigerator that generates cold by cold storage refrigeration, a condenser used in the cold storage refrigerator, and a cold storage refrigeration method.
蓄冷式冷凍機においては冷媒の圧縮膨張サイクルに起因する温度振動が起こる。特に超伝導磁石等の冷却に用いられる4Kレベルの極低温まで冷却可能な磁性蓄冷材を用いた冷凍機の場合、部材の比熱が冷媒に対し小さくなるため、温度振動の振幅が大きくなる。冷凍機としては、温度振動の平均値を冷却温度としているため、冷媒膨張時の冷却温度(温度振動の中での温度の最小値)を有効に生かすことができない。 In a regenerative refrigerator, temperature oscillation caused by the refrigerant compression / expansion cycle occurs. In particular, in the case of a refrigerator using a magnetic regenerator material that can be cooled to a 4K level cryogenic temperature used for cooling a superconducting magnet or the like, the specific heat of the member is smaller than that of the refrigerant, so that the amplitude of temperature oscillation increases. Since the average value of the temperature vibration is used as the cooling temperature for the refrigerator, the cooling temperature during expansion of the refrigerant (the minimum value of the temperature in the temperature vibration) cannot be utilized effectively.
また、被冷却体によっては冷却温度を一定に保つ必要があるために冷凍サイクルによる温度振動を何らかの方法で抑える必要があった。冷凍サイクルによる温度振動を抑制するための装置として、例えば特許文献1に開示された装置がある。この特許文献1に開示された装置は、蓄冷式冷凍機の蓄冷部下端に設けた冷却ステージ下部に、内部にヘリウムを収納したHeポットを取り付け、Heポットを介して冷却ステージと被冷却物の熱交換を行う。温度振動におけるヘリウム膨張時即ち低温時にはHeポット内のヘリウムが液化し、これによって温度の変動振幅を吸収し、被冷却物の温度振動を抑制している。
上述した従来の蓄冷式冷凍機は、温度振動における低温側の振幅も吸収してしまうため、温度が最小となる冷媒膨張時の冷却温度が生かせるものとはなっていなかった。換言すれば圧縮時の温度上昇時に被冷却体と熱的に切り離すことが可能となれば、冷媒膨張時の冷却温度を生かすことができる。 The conventional cold storage type refrigerator described above absorbs the amplitude on the low temperature side in the temperature vibration, and thus the cooling temperature at the time of expansion of the refrigerant at which the temperature is minimized cannot be utilized. In other words, if it is possible to thermally separate from the object to be cooled when the temperature rises during compression, the cooling temperature during refrigerant expansion can be utilized.
従って、本発明は温度振動を抑制するとともに、従来よりもさらに冷却温度を低下させることのできる蓄冷式冷凍機、この蓄冷式冷凍機に用いる凝縮器、および蓄冷式冷凍方法の提供を目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a regenerative refrigerator that can suppress temperature oscillation and can further reduce the cooling temperature as compared with the prior art, a condenser used in the regenerative refrigerator, and a cold storage refrigerating method. .
上記目的を達成するため、本発明による蓄冷式冷凍機は、真空容器と、ディスプレーサー駆動部、蓄冷部を有し、蓄冷式冷凍サイクルによって寒冷を発生させるコールドヘッドと、前記真空容器内に配置され前記コールドヘッドで発生した寒冷によって冷却される第1冷却ステージと、この第1冷却ステージ下部に連結して配置された凝縮器と、この凝縮器の下部に連結して配置された第2冷却ステージとを具備し、前記凝縮器は前記第1冷却ステージと熱交換を行うように前記第1冷却ステージの下部に連結して配置され熱伝導率の高い材料で構成された冷媒凝縮部、この冷媒凝縮部下部に接続され熱伝導率の低い材料で構成された上下両端が開口する筒、この筒の下端に接続された冷媒蒸発部を有し、前記筒、前記冷媒凝縮部、前記冷媒蒸発部によって形成される気密室に冷媒が封入されており、前記気密室に封入された前記冷媒の圧力は、冷媒の沸点が前記コールドヘッドにより発生する前記第1冷却ステージの温度振動の振幅範囲内となるような圧力であることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a cold storage refrigerator according to the present invention includes a vacuum vessel, a displacer driving unit, a cold storage unit, a cold head that generates cold by a cold storage refrigeration cycle, and the vacuum vessel disposed in the vacuum vessel A first cooling stage cooled by the cold generated in the cold head, a condenser connected to the lower part of the first cooling stage, and a second cooling arranged to be connected to the lower part of the condenser. A refrigerant condensing part composed of a material having a high thermal conductivity and connected to a lower part of the first cooling stage so as to exchange heat with the first cooling stage. A cylinder connected to the lower part of the refrigerant condensing part and made of a material having low thermal conductivity and having both upper and lower ends open, and a refrigerant evaporating part connected to the lower end of the cylinder, the cylinder, the refrigerant condensing part, the refrigerant A refrigerant is sealed in an airtight chamber formed by the emitting portion, and the pressure of the refrigerant sealed in the airtight chamber is an amplitude range of temperature oscillation of the first cooling stage in which the boiling point of the refrigerant is generated by the cold head The pressure is such that it is inside.
また、本発明による凝縮器は、断熱材からなり両端が開口した筒と、熱伝導体からなり前記筒の一端の開口部を閉塞するよう設けられ、蓄冷式冷凍機によって寒冷を発生させるコールドヘッドと熱交換を行う冷媒凝縮部と、熱伝導体からなり前記筒の他端の開口部を閉塞するよう設けられ、接続される被冷却物と熱交換を行う冷媒蒸発部とを有し、前記筒、前記冷媒凝縮部、前記冷媒蒸発部によって気密室を形成し、この気密室には圧力制御手段によって圧力が変動する冷媒を収容しうることを特徴とする。 The condenser according to the present invention includes a cylinder made of heat insulating material and open at both ends, and a cold head which is made of a heat conductor so as to close the opening at one end of the cylinder and generates cold by a regenerative refrigerator. A refrigerant condensing part that exchanges heat with the refrigerant, and a refrigerant evaporation part that is made of a heat conductor and is provided so as to close the opening at the other end of the cylinder and exchanges heat with the object to be cooled. An airtight chamber is formed by the cylinder, the refrigerant condensing unit, and the refrigerant evaporating unit, and the airtight chamber can accommodate a refrigerant whose pressure fluctuates by pressure control means.
また、本発明による蓄冷式冷凍方法は、真空容器と、ディスプレーサー駆動部、蓄冷部を有し、蓄冷式冷凍サイクルによって寒冷を発生させるコールドヘッドと、前記真空容器内に配置され前記コールドヘッドで発生した寒冷によって冷却される第1冷却ステージと、この第1冷却ステージと熱交換を行うように前記第1冷却ステージの下部に連結して配置され熱伝導率の高い材料で構成された冷媒凝縮部、この冷媒凝縮部下部に接続され熱伝導率の低い材料で構成された上下両端が開口する筒、この筒の下端に接続された冷媒蒸発部を有し、前記筒、前記冷媒凝縮部、前記冷媒蒸発部によって形成される気密室に冷媒が封入されている凝縮器と、この凝縮器の下部に連結されて配置した第2冷却ステージとを具備し、前記気密室に封入された前記冷媒の圧力は、前記冷媒の沸点が前記コールドヘッドにより発生する前記第1冷却ステージの温度振動の振幅範囲内となるような圧力である蓄冷式冷凍機を用いた蓄冷式冷凍方法であって、前記コールドヘッドの蓄冷式冷凍サイクルによって寒冷を発生させて前記凝縮器の前記冷媒凝縮部を冷却し、前記気密室内で前記冷媒凝縮部との熱交換によって液化した前記冷媒を前記冷媒蒸発部へ落下させ、前記冷媒蒸発部を介して液化した前記冷媒と前記第2冷却ステージを熱交換させることを特徴とする。 The cold storage refrigeration method according to the present invention includes a vacuum vessel, a displacer driving unit, a cold storage unit, a cold head that generates cold by a cold storage refrigeration cycle, and a cold head disposed in the vacuum vessel. The first cooling stage cooled by the generated cold, and the refrigerant condensing composed of a material having a high thermal conductivity that is connected to the lower part of the first cooling stage so as to exchange heat with the first cooling stage. Part, a cylinder connected to the lower part of the refrigerant condensing part and made of a material having low thermal conductivity and having both upper and lower ends open, a refrigerant evaporating part connected to the lower end of the cylinder, the cylinder, the refrigerant condensing part, A condenser in which a refrigerant is sealed in an airtight chamber formed by the refrigerant evaporation section; and a second cooling stage that is connected to a lower portion of the condenser and is enclosed in the airtight chamber. The refrigerant pressure is a regenerative refrigerating method using a regenerative refrigerating machine whose pressure is such that the boiling point of the refrigerant falls within the amplitude range of the temperature oscillation of the first cooling stage generated by the cold head. Then, cold is generated by the cold storage refrigerating cycle of the cold head to cool the refrigerant condensing part of the condenser, and the refrigerant liquefied by heat exchange with the refrigerant condensing part in the airtight chamber to the refrigerant evaporating part The second cooling stage is caused to exchange heat with the refrigerant that has been dropped and liquefied via the refrigerant evaporation section.
本発明の蓄冷式冷凍機によれば、冷媒の圧縮膨張サイクルに起因する温度振動を抑制するとともに、被冷却物の冷却温度を従来よりも低下させることができる。 According to the regenerative refrigerator of the present invention, it is possible to suppress the temperature oscillation caused by the compression / expansion cycle of the refrigerant and to lower the cooling temperature of the object to be cooled than before.
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。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
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。 FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a regenerator type refrigerator according to the present embodiment.
真空容器1にコンプレッサー8と接続されたコールドヘッド2が設けられている。コールドヘッド2はディスプレーサー駆動部3、第1蓄冷部4、第2蓄冷部5を有し、蓄冷式冷凍によって寒冷を発生させる冷凍機である。コールドヘッド2に用いる冷凍機としてギフォードマクマホンサイクルを利用した冷凍機(GM冷凍機)、パルスチューブ冷凍機、スターリング冷凍機等が挙げられる。本実施例においてはGM冷凍機を用いたものとして以下説明する。第1蓄冷部4と第2蓄冷部5は真空容器1の内側に配置されており、第2蓄冷部5の下部には第1冷却ステージ6が設けられている。
A
第1冷却ステージ6下部には冷媒凝縮部11、筒12、冷媒蒸発部13からなる凝縮器15が配置されている。冷媒凝縮部11、冷媒蒸発部13は銅など熱伝導率の高い材料で、又、筒12は薄肉のステンレスなどの冷媒凝縮部11、冷媒蒸発部13よりも熱伝導率の低い材料で構成されている。また、冷媒凝縮部11、筒12、冷媒蒸発部13は気密室14を形成し、気密室14内にはヘリウムなどの冷媒が封入されている。冷媒の圧力は、コールドヘッド2によって発生する冷却ステージ6の温度振動の範囲内に冷媒の沸点が含まれるような圧力となっている。
A
凝縮器15の下部には第2冷却ステージ7が配置されており、この第2冷却ステージ7には図示しない被冷却物が接続配置される。
A
以下、本実施例による蓄冷式冷凍機の作用について説明する。 Hereinafter, the operation of the regenerative refrigerator according to this embodiment will be described.
コールドヘッド2は蓄冷式冷凍サイクルを用いて寒冷を発生し、第1冷却ステージ6を冷却する。第1冷却ステージ6は凝縮器15を介して第2冷却ステージ7と熱交換を行う。
The
以下、凝縮器15を介した第1冷却ステージ6と第2冷却ステージ7の熱交換のメカニズムについて説明する。
Hereinafter, the heat exchange mechanism between the
第1冷却ステージ6が温度振動中において冷媒の沸点よりも低い温度となるとき、冷媒は冷媒凝縮部11を介した第1冷却ステージ6との熱交換によって液化し、筒12内を通して冷媒蒸発部13に落下する。落下した液化冷媒は冷媒蒸発部13を介して第2冷却ステージ7を冷却して蒸発する。
When the temperature of the
一方、第1冷却ステージ6が温度振動中において冷媒の沸点よりも高い温度となるとき、冷媒は冷媒凝縮部11を介した第1冷却ステージ6との熱交換によって液化しない。そのため、第1冷却ステージ6と第2冷却ステージ7への熱侵入は気密室14内に封入された冷媒のガス相および筒12を介したものとなり、第1冷却ステージ6から第2冷却ステージ7への熱侵入量は非常に小さいものとなる。
On the other hand, when the
即ち、第2冷却ステージ7で冷却される被冷却体7は、冷媒凝縮部11の温度とは熱的に切り離された状態となる。
That is, the cooled
したがって、第2冷却ステージ7の温度振幅は、第1冷却ステージ6の温度振幅中のうち気密室14内の冷媒の沸点以下の範囲となる。これによって被冷却物の温度振動を抑制すると共に冷却温度を従来よりも低下させることができる。
Therefore, the temperature amplitude of the
尚、本実施例においてはコールドヘッド2が2段の蓄冷部を有する冷凍機ものとして説明したが、コールドヘッド2が有する蓄冷部段数を、1段もしくは3段以上である冷凍機に適用した場合であっても、本実施例による効果は同様に得られるものである。
In the present embodiment, the
本実施例によれば、蓄冷式冷凍機における圧縮膨張サイクルに起因する温度振動を抑制するとともに、被冷却物の冷却温度を従来よりも低下させることができる。 According to the present embodiment, it is possible to suppress the temperature oscillation caused by the compression / expansion cycle in the regenerative refrigerator, and to lower the cooling temperature of the object to be cooled than before.
図2、図3、図4はそれぞれ本発明の異なる実施例による蓄冷式冷凍機の凝縮器15の概略を示す断面図である。
2, 3, and 4 are cross-sectional views each showing an outline of a
図2(a)に示す凝縮器15は冷媒凝縮部11底面に非貫通穴21が、また、図2(b)に示す凝縮器15では冷媒蒸発部13上面に非貫通穴21がそれぞれ設けられている。
The
図3(a)に示す凝縮器15は冷媒凝縮部11底面にフィン22を、また、図3(b)に示す凝縮器15は冷媒蒸発部13上面にフィン22をそれぞれ設けている。
The
図4(a)に示す凝縮器15は冷媒凝縮部11の下部に多孔質部材23が、また、図4(b)に示す凝縮器15においては、冷媒蒸発部13上部に多孔質部材23が設けられている。
The
これらの凝縮器15は、冷媒凝縮部11もしくは/及び冷媒蒸発部12に非貫通穴21、フィン22、或いは多孔質部材23等の接触面積増加手段を設けることによって気密室14内の冷媒と接触する面積を増やし、熱交換を促進することができる構造となっている。冷媒凝縮部11と冷媒蒸発部13の双方に、非貫通穴21、フィン22、或いは多孔質部材23を設けるようにしてもよい。また、冷媒凝縮部11には非貫通穴21を、冷媒蒸発部13には多孔質部材23を設けるなど、冷媒凝縮部11と冷媒蒸発部13それぞれに設ける接触面積増加手段の構成が互いに異なっていてもよい。
These
また、図2(a)に示す凝縮器15の凝縮部11に設けられた非貫通穴21に関して、非貫通穴21が円柱形状であり、この円柱形状の直径をd、重力加速度をg、冷媒のその温度でのガス状態下における密度をρg、冷媒のその温度での液状下における密度をρl、及び冷媒の表面張力をσとし、ラプラス定数Lを
L=[σ/{(ρl−ρg)・g}]0.5
としたとき、円柱形状の非貫通穴21の直径dが、
L<d<3L
の条件を満たしていると、非貫通穴21内が液化した冷媒で満たされた後に、温度振動によって冷媒凝縮部11の温度が冷媒の沸点より高くなると、その温度上昇が最初に伝わる第2蓄冷部5側、すなわち非貫通穴21の閉塞端側から気化されて体積増加することで非貫通穴21内に満たされた液化冷媒を開放端側に押し出す駆動力となり、液滴の落下を促進させることができる。
Further, regarding the
When the diameter d of the cylindrical
L <d <3L
If the temperature of the
尚、ラプラス定数Lは、液体の中で熱負荷によって伝熱面から離脱する気泡の直径であり、各種のガスにおいて上述の式により定式化されている。 The Laplace constant L is the diameter of the bubbles that are detached from the heat transfer surface due to the heat load in the liquid, and is formulated by the above formula for various gases.
非貫通穴21の直径dが、d<Lである場合は、非貫通穴21内において冷媒の気泡と非貫通穴21内壁との間に冷媒の液体が存在せず、冷媒の表面張力による抵抗が発生して非貫通穴21内の冷媒の液体を駆動する力が急減する。
When the diameter d of the
また、3L<dである場合は、冷媒の液体の量に対して気泡の駆動力により駆動される液体の量の割合が小さくなり、液体の駆動力が急減する。 Further, when 3L <d, the ratio of the amount of liquid driven by the driving force of the bubbles to the amount of liquid of the refrigerant becomes small, and the driving force of the liquid rapidly decreases.
次に本発明の他の実施例による凝縮器15の概略を示す断面図を図5に示す。図5の凝縮器15は冷媒凝縮部11にL<d<3Lを満たす非貫通穴21が設けられており、冷媒凝縮部11には非貫通穴21の中間部から開放端側にかけて熱伝導率の低い部材である断熱部材24を配置している。非貫通穴21の開放端側に断熱部材24を配置することにより、非貫通穴21において冷媒の気化を非貫通穴21の閉塞端側においてのみ起こさせるようにすることができる。これによって、非貫通穴21で液化した冷媒の落下をさらに促進させることができる。
Next, FIG. 5 shows a cross-sectional view schematically illustrating a
図6は本発明の更に他の実施例による蓄冷式冷凍機の概略を示す断面図である。本実施例においては第1冷却ステージと冷媒凝縮部を一体化した第1冷却ステージ6A、また第2冷却ステージと冷媒蒸発部をそれぞれ一体化して第2冷却ステージ7Aとして構成した構造となっている。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。
FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a regenerative refrigerator according to still another embodiment of the present invention. In the present embodiment, the
このような一体化構造とすることにより、第1冷却ステージと凝縮器15を接着剤等を用いて接続する必要がなくなるため、凝縮器15を介したコールドヘッド2と被冷却物の熱交換が促進される。
By adopting such an integrated structure, it is not necessary to connect the first cooling stage and the
第1冷却ステージ6A、第2冷却ステージ7Aのうちどちらか一方のみを一体化構造としてもよい。
Only one of the
本実施例によれば、第1冷却ステージと冷媒凝縮部、また第2冷却ステージと冷媒蒸発部のそれぞれ/または一方を一体化した構造にすることにより、凝縮器15を介したコールドヘッド2と被冷却物の熱交換を促進することができる。
According to the present embodiment, the
図7は本発明による更に他の実施例の蓄冷式冷凍機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においては、真空容器1の外部に設置されたバッファ32、圧力計33が、配管31を介して気密室14と連通している。また、配管31にはバルブ34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。
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a regenerative refrigerator of still another embodiment according to the present invention. In the regenerative refrigerator according to the present embodiment, a
バッファ32は十分に大きい容積を持つ容器であり、バルブ34が開放されているときに気密室14内の冷媒の圧力を制御する機能を有する。圧力計33は気密室14内の冷媒圧力を計測する。したがって、バッファ32と圧力計33によって冷媒の圧力を自在に制御することが可能である。
The
以下、本実施例による蓄冷式冷凍機の作用について説明する。 Hereinafter, the operation of the regenerative refrigerator according to this embodiment will be described.
気密室14内の冷媒は第1冷却ステージ6と第2冷却ステージ7の熱交換が行われる温度範囲は、コールドヘッド2による第1冷却ステージの温度振動中の最低温度から気密室14内の冷媒の沸点までである。よって、気密室14内の冷媒圧力を制御することによって冷媒の沸点を制御し、第2冷却ステージ7の温度調節を行うことができる。
The refrigerant in the
また、圧力計33の指示値を冷媒の蒸気圧に対応した飽和温度としておくことにより、第2冷却ステージ7の蒸気圧温度計として利用することもできる。
Further, by setting the indicated value of the
さらに、バッファ32によって気密室14内を真空にすることにより、第1冷却ステージ6と第2冷却ステージ7間の断熱をより確実なものとすることも可能である。これにより、メンテナンスなどの目的でコールドヘッド2の昇温を行う際にはコールドヘッド2と被冷却物を熱的に切り離して被冷却物の昇温を防ぐことができる。
Furthermore, it is possible to make the heat insulation between the
また、本発明の更に他の実施例による蓄冷式冷凍機の概略を示す断面図を図8に示す。本実施例においては、バッファ32に代えて、容積可変容器であるベローズ状バッファ35を設けている。バッファ32は冷媒の圧力を制御するために電気的な制御が必要となるが、ベローズ状バッファ35は容積を可変させることで冷媒の圧力を制御できるため、電気的な制御が不要となる。
Moreover, sectional drawing which shows the outline of the cool storage type refrigerator by other Example of this invention is shown in FIG. In the present embodiment, instead of the
以上、本発明について複数の実施例を説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものでなく、例えば、上記実施例1ないし4に説明した特徴を任意に組み合わせた構成の蓄冷式冷凍機とすることができる。 As mentioned above, although several Example was described about this invention, this invention is not limited to the said Example, For example, the cool storage type | formula of the structure which combined the characteristics demonstrated in the said Example 1 thru | or 4 arbitrarily It can be a refrigerator.
1 真空容器
2 コールドヘッド
3 ディスプレーサー駆動部
4 第1蓄冷部
5 第2蓄冷部
6、6A 第1冷却ステージ
7、7A 第2冷却ステージ
8 コンプレッサー
11 冷媒凝縮部
12 筒
13 冷媒蒸発部
14 気密室
15 凝縮器
21 非貫通穴
22 フィン
23 多孔質部材
24 断熱部材
31 配管
32 バッファ
33 圧力計
34 バルブ
35 ベローズ状バッファ
DESCRIPTION OF
Claims (11)
ディスプレーサー駆動部、蓄冷部を有し、蓄冷式冷凍サイクルによって寒冷を発生させるコールドヘッドと、
前記真空容器内に配置され前記コールドヘッドで発生した寒冷によって冷却される第1冷却ステージと、
この第1冷却ステージ下部に連結して配置された凝縮器と、
この凝縮器の下部に連結して配置された第2冷却ステージとを具備し、
前記凝縮器は前記第1冷却ステージと熱交換を行うように前記第1冷却ステージの下部に連結して配置され熱伝導率の高い材料で構成された冷媒凝縮部、この冷媒凝縮部下部に接続され熱伝導率の低い材料で構成された上下両端が開口する筒、この筒の下端に接続された冷媒蒸発部を有し、前記筒、前記冷媒凝縮部、前記冷媒蒸発部によって形成される気密室に冷媒が封入されており、
前記気密室に封入された前記冷媒の圧力は、冷媒の沸点が前記コールドヘッドにより発生する前記第1冷却ステージの温度振動の振幅範囲内となるような圧力であることを特徴とする蓄冷式冷凍機。 A vacuum vessel;
A cold head having a displacer drive unit, a cold storage unit, and generating cold by a cold storage refrigeration cycle;
A first cooling stage disposed in the vacuum vessel and cooled by the cold generated in the cold head;
A condenser connected to the lower part of the first cooling stage;
A second cooling stage connected to the lower part of the condenser,
The condenser is connected to the lower part of the first cooling stage, and is connected to the lower part of the refrigerant condensing part. The refrigerant condensing part is connected to the lower part of the first cooling stage so as to exchange heat with the first cooling stage. A cylinder made of a material having low thermal conductivity and open at both upper and lower ends, and a refrigerant evaporation section connected to the lower end of the cylinder, and is formed by the cylinder, the refrigerant condensing section, and the refrigerant evaporation section. Refrigerant is sealed in a closed room,
The regenerator-type refrigeration is characterized in that the pressure of the refrigerant sealed in the hermetic chamber is such that the boiling point of the refrigerant is within the amplitude range of the temperature oscillation of the first cooling stage generated by the cold head. Machine.
重力加速度をg、前記冷媒のガス状態下における密度をρg、前記冷媒の液状下における密度をρl、及び前記冷媒の表面張力をσとし、ラプラス定数Lを
L=[σ/{(ρl−ρg)・g}]0.5
としたとき、
L<d<3L
を満たす範囲である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。 The refrigerant condensing part is provided with a non-through hole having a cylindrical shape on the surface in contact with the refrigerant, and the diameter d of the non-through hole is
Gravity acceleration is g, density of the refrigerant in a gas state is ρ g , density of the refrigerant in a liquid state is ρ l , and surface tension of the refrigerant is σ, and a Laplace constant L is L = [σ / {(ρ l −ρ g ) · g}] 0.5
When
L <d <3L
The regenerative refrigerator according to claim 1, wherein the regenerator is in a range satisfying the above.
熱伝導体からなり前記筒の一端の開口部を閉塞するよう設けられ、蓄冷式冷凍機によって寒冷を発生させるコールドヘッドと熱交換を行う冷媒凝縮部と、
熱伝導体からなり前記筒の他端の開口部を閉塞するよう設けられ、接続される被冷却物と熱交換を行う冷媒蒸発部とを有し、
前記筒、前記冷媒凝縮部、前記冷媒蒸発部によって気密室を形成し、この気密室には圧力制御手段によって圧力が変動する冷媒を収容しうることを特徴とする凝縮器。 A tube made of heat insulating material and open at both ends;
A refrigerant condensing section that is made of a heat conductor and is provided so as to close an opening at one end of the cylinder, and that exchanges heat with a cold head that generates cold by a regenerator.
It is provided to close the opening at the other end of the cylinder made of a heat conductor, and has a refrigerant evaporating part that performs heat exchange with a connected object to be cooled.
An airtight chamber is formed by the cylinder, the refrigerant condensing unit, and the refrigerant evaporating unit, and a refrigerant whose pressure fluctuates by pressure control means can be accommodated in the airtight chamber.
ディスプレーサー駆動部、蓄冷部を有し、蓄冷式冷凍サイクルによって寒冷を発生させるコールドヘッドと、
前記真空容器内に配置され前記コールドヘッドで発生した寒冷によって冷却される第1冷却ステージと、
この第1冷却ステージと熱交換を行うように前記第1冷却ステージの下部に連結して配置され熱伝導率の高い材料で構成された冷媒凝縮部、この冷媒凝縮部下部に接続され熱伝導率の低い材料で構成された上下両端が開口する筒、この筒の下端に接続された冷媒蒸発部を有し、前記筒、前記冷媒凝縮部、前記冷媒蒸発部によって形成される気密室に冷媒が封入されている凝縮器と、
この凝縮器の下部に連結されて配置した第2冷却ステージとを具備し、
前記気密室に封入された前記冷媒の圧力は、前記冷媒の沸点が前記コールドヘッドにより発生する前記第1冷却ステージの温度振動の振幅範囲内となるような圧力である蓄冷式冷凍機を用いた蓄冷式冷凍方法であって、
前記コールドヘッドの蓄冷式冷凍サイクルによって寒冷を発生させて前記凝縮器の前記冷媒凝縮部を冷却し、前記気密室内で前記冷媒凝縮部との熱交換によって液化した前記冷媒を前記冷媒蒸発部へ落下させ、前記冷媒蒸発部を介して液化した前記冷媒と前記第2冷却ステージを熱交換させることを特徴とする蓄冷式冷凍方法。 A vacuum vessel;
A cold head having a displacer drive unit, a cold storage unit, and generating cold by a cold storage refrigeration cycle;
A first cooling stage disposed in the vacuum vessel and cooled by the cold generated in the cold head;
A refrigerant condensing part made of a material having high thermal conductivity and connected to the lower part of the first cooling stage so as to exchange heat with the first cooling stage, and connected to the lower part of the refrigerant condensing part for thermal conductivity A cylinder made of a low material and open at both upper and lower ends, and a refrigerant evaporation section connected to the lower end of the cylinder, and the refrigerant is in an airtight chamber formed by the cylinder, the refrigerant condensation section, and the refrigerant evaporation section. An enclosed condenser,
A second cooling stage arranged connected to the lower part of the condenser,
The pressure of the refrigerant sealed in the hermetic chamber is a regenerative refrigerator that is such that the boiling point of the refrigerant is within the amplitude range of the temperature oscillation of the first cooling stage generated by the cold head. A cold storage freezing method,
Cold is generated by the cold storage refrigerating cycle of the cold head to cool the refrigerant condensing part of the condenser, and the refrigerant liquefied by heat exchange with the refrigerant condensing part in the airtight chamber falls to the refrigerant evaporating part And the second refrigeration stage exchanges heat with the refrigerant liquefied through the refrigerant evaporation section.
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