JP2012167867A - 蓄冷器式冷凍機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】冷媒ガスを断熱膨張させるためのシリンダと、シリンダと接続されており、内部に、冷媒ガスが流れる第1の空間S1と、ガスよりなる蓄冷材が充填される第2の空間S2とを画成する画成部材35を含み、冷媒ガスの断熱膨張に伴ってシリンダで発生した冷熱を、第2の空間S2に充填された蓄冷材に蓄冷する蓄冷管32とを有する。画成部材35が第2の空間S2に露出している面積は、画成部材35が第1の空間S1に露出している面積よりも大きい。
【選択図】図3
Description
(第1の実施の形態)
図1を参照し、第1の実施の形態に係るパルス管冷凍機について説明する。本実施の形態に係るパルス管冷凍機は、本発明に係る蓄冷器式冷凍機をパルス管冷凍機に適用した例であり、数K〜20K程度の極低温を得るのに適した2段構成を有する。
α∝Re0.8 (1)
の関係を満たす。また、ガスが流速vで流れているとすると、レイノルズ数Reは、下記式(2)
α∝v (2)
の関係を満たす。
Rt=(1/αiAi)+(δ/λ)+(1/αoAo) (3)
により表される。
Ai/Ao=r/R<1
となり、ガス蓄冷材の管壁38との接触面積Aoは、冷媒ガスの管壁38との接触面積Aiよりも大きい。そのため、式(3)の右辺の第3項(1/αoAo)がより小さくなるため、熱抵抗Rtを小さくすることができ、冷媒ガスとガス蓄冷材との熱交換の効率を向上できる。
(第1の実施の形態の第1の変形例)
次に、図6を参照し、第1の実施の形態の第1の変形例に係るパルス管冷凍機について説明する。本変形例に係るパルス管冷凍機では、内部配管は、内部配管の外側の表面積を増やすための部材を有する。
(第1の実施の形態の第2の変形例)
次に、図7を参照し、第1の実施の形態の第2の変形例に係るパルス管冷凍機について説明する。本変形例に係るパルス管冷凍機では、低温側第2段目蓄冷管は、第2の空間に充填された、金属よりなる充填材を含む。
(第2の実施の形態)
次に、図8及び図9を参照し、第2の実施の形態に係るパルス管冷凍機について説明する。本実施の形態に係るパルス管冷凍機では、低温側第2段目蓄冷管は、チューブインチューブ構造に代え、スリット構造を有する。
(第3の実施の形態)
次に、図10及び図11を参照し、第3の実施の形態に係るGM冷凍機について説明する。このGM冷凍機は、本発明に係る蓄冷器式冷凍機をGM冷凍機に適用した例であり、数K〜20K程度の極低温を得るのに適した2段構成を有する。
21 第1段目蓄冷管
22 第2段目蓄冷管
23 第1段目パルス管
24 第2段目パルス管
29 第1段目蓄冷材
30 高温側第2段目蓄冷材
31、31d 高温側第2段目蓄冷管
32、32a、32b、32c、32d 低温側第2段目蓄冷管
35、35a 内部配管
39 フィン
40 充填材
43 画成部材
50 GM冷凍機
61 第1段目シリンダ
62 第2段目シリンダ
63 第1段目ディスプレーサ
64 第2段目ディスプレーサ
67、68 蓄冷材
Claims (8)
- 冷媒ガスを断熱膨張させるためのシリンダと、
前記シリンダと接続されており、内部に、前記冷媒ガスが流れる第1の空間と、ガスよりなる蓄冷材が充填される第2の空間とを画成する画成部材を含み、前記冷媒ガスの断熱膨張に伴って前記シリンダで発生した冷熱を、前記第2の空間に充填された前記蓄冷材に蓄冷する蓄冷管と
を有し、
前記画成部材が前記第2の空間に露出している面積は、前記画成部材が前記第1の空間に露出している面積よりも大きい、蓄冷器式冷凍機。 - 前記画成部材は、前記蓄冷管の高温側と前記蓄冷管の低温側とを連通させる配管を含み、
前記第1の空間は、前記配管の内部の空間であり、
前記第2の空間は、前記配管の外部の空間であって、かつ、前記蓄冷管の高温側及び前記蓄冷管の低温側のいずれとも連通していないものである、請求項1に記載の蓄冷器式冷凍機。 - 前記画成部材は、前記蓄冷管の高温側と前記蓄冷管の低温側とを連通させるように第1のスリット空間が形成されているとともに、前記蓄冷管の高温側及び前記蓄冷管の低温側のいずれとも連通しないように第2のスリット空間が形成されており、
前記第1の空間は、前記第1のスリット空間を含み、
前記第2の空間は、前記第2のスリット空間を含み、
前記画成部材が前記第2のスリット空間に露出している面積は、前記画成部材が前記第1のスリット空間に露出している面積よりも大きい、請求項1に記載の蓄冷器式冷凍機。 - 前記配管は、前記配管の外側の表面積を増やすための部材を有する、請求項2に記載の蓄冷器式冷凍機。
- 前記部材はフィンである、請求項4に記載の蓄冷器式冷凍機。
- 前記蓄冷管は、前記第2の空間に充填された、金属よりなる充填材を含む、請求項2、請求項4又は請求項5に記載の蓄冷器式冷凍機。
- 前記充填材は、前記配管と一体化されたものである、請求項6に記載の蓄冷器式冷凍機。
- 前記充填材は、拡散接合により前記配管と一体化されたものである、請求項7に記載の蓄冷器式冷凍機。
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---|---|---|---|---|
US10041747B2 (en) * | 2010-09-22 | 2018-08-07 | Raytheon Company | Heat exchanger with a glass body |
CN106225288B (zh) * | 2012-10-22 | 2019-01-29 | 株式会社东芝 | 冷头的制造方法 |
JP6305193B2 (ja) | 2013-09-17 | 2018-04-04 | 住友重機械工業株式会社 | 蓄冷式冷凍機、一段蓄冷器、及び二段蓄冷器 |
JP6147208B2 (ja) * | 2014-03-05 | 2017-06-14 | 住友重機械工業株式会社 | 蓄冷式冷凍機 |
JP6305285B2 (ja) * | 2014-09-10 | 2018-04-04 | 住友重機械工業株式会社 | パルス管冷凍機 |
CN106642822A (zh) * | 2016-11-25 | 2017-05-10 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 热耦合同轴型两级脉管制冷机二级中间换热器及设计方法 |
CN112212541B (zh) * | 2020-09-15 | 2021-10-01 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 自由调节输入功和制冷量的单压缩机三冷头脉冲管制冷机 |
CN115235136B (zh) * | 2022-06-20 | 2023-06-27 | 浙江大学 | 一种采用多压力补气的g-m/j-t混合式内液化系统 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6287766A (ja) * | 1985-10-14 | 1987-04-22 | アイシン精機株式会社 | 蓄熱型熱交換器 |
JPS6354577A (ja) * | 1986-08-22 | 1988-03-08 | 石川島播磨重工業株式会社 | 極低温気体冷凍機用蓄冷器 |
JP2002257428A (ja) * | 2001-03-02 | 2002-09-11 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | パルス管冷凍機の熱交換器 |
JP2009243827A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Aisin Seiki Co Ltd | 蓄冷器 |
JP2010159888A (ja) * | 2009-01-06 | 2010-07-22 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 蓄冷式冷凍機の熱交換器 |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3692099A (en) * | 1968-06-20 | 1972-09-19 | Gen Electric | Ultra low temperature thermal regenerator |
US3692095A (en) * | 1969-12-05 | 1972-09-19 | Gen Electric | Ultra-low temperature thermal regenerator |
US4359872A (en) | 1981-09-15 | 1982-11-23 | North American Philips Corporation | Low temperature regenerators for cryogenic coolers |
JP2650437B2 (ja) | 1989-09-29 | 1997-09-03 | 三菱電機株式会社 | 蓄冷型極低温冷凍機 |
JP2821241B2 (ja) * | 1990-06-08 | 1998-11-05 | 株式会社日立製作所 | 液化冷凍機付きクライオスタツト |
JPH07318181A (ja) * | 1994-05-20 | 1995-12-08 | Daikin Ind Ltd | 極低温冷凍機 |
US5746269A (en) * | 1996-02-08 | 1998-05-05 | Advanced Mobile Telecommunication Technology Inc. | Regenerative heat exchanger |
JP2953439B2 (ja) | 1997-07-23 | 1999-09-27 | ダイキン工業株式会社 | 蓄冷材および蓄冷型冷凍機 |
JP2962286B2 (ja) | 1997-07-23 | 1999-10-12 | ダイキン工業株式会社 | 蓄冷材および蓄冷型冷凍機 |
DE19924184A1 (de) | 1999-05-27 | 2000-11-30 | Christoph Heiden | Vorrichtung zur Nutzung der spezifischen Wärme von Helium-Gas in Regeneratoren von Tieftemperaturgaskältemaschinen |
JP3690980B2 (ja) * | 2000-11-30 | 2005-08-31 | シャープ株式会社 | スターリング機関 |
US6991023B2 (en) * | 2003-04-24 | 2006-01-31 | Sunpower, Inc. | Involute foil regenerator |
DE10318510A1 (de) | 2003-04-24 | 2004-11-11 | Leybold Vakuum Gmbh | Wärmespeichermittel |
US20040231340A1 (en) * | 2003-05-23 | 2004-11-25 | Uri Bin-Nun | Low cost high performance laminate matrix |
JP2006258382A (ja) * | 2005-03-17 | 2006-09-28 | Sharp Corp | スターリング機関用再生器およびスターリング冷凍機 |
-
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6287766A (ja) * | 1985-10-14 | 1987-04-22 | アイシン精機株式会社 | 蓄熱型熱交換器 |
JPS6354577A (ja) * | 1986-08-22 | 1988-03-08 | 石川島播磨重工業株式会社 | 極低温気体冷凍機用蓄冷器 |
JP2002257428A (ja) * | 2001-03-02 | 2002-09-11 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | パルス管冷凍機の熱交換器 |
JP2009243827A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Aisin Seiki Co Ltd | 蓄冷器 |
JP2010159888A (ja) * | 2009-01-06 | 2010-07-22 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 蓄冷式冷凍機の熱交換器 |
Also Published As
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---|---|
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