JP6400100B2 - ハイブリッド型ブレイトン・ギフォード・マクマホン膨張機 - Google Patents
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Description
ピストン暖温端とピストン冷温端を有する往復動ピストンを備え、第1の温度で冷却を生成するブレイトン膨張エンジンと、
前記ピストン冷温端に取り付けられ、前記ピストンと同時に往復動するディスプレーサを備え、第1の温度よりも低温である第2の温度で冷却を生成するギフォード・マクマホン膨張機と、
を備える。
Claims (16)
- ピストン暖温端およびピストン冷温端を有する往復動ピストンを備え、第1の温度の冷却を生成する、ブレイトン膨張エンジンと、
前記ピストン冷温端に隣接する冷温側容積部に接続され、該冷温側容積部にガスを循環させる、調節可能な入口弁および出口弁と、
前記ピストン冷温端に取り付けられて、前記ピストンと同時に往復動するディスプレーサを備え、前記入口弁および出口弁を使用してガスを循環させ、第1の温度よりも低い第2の温度の冷却を生成する、ギフォード・マクマホン膨張機と、
を備え、
供給源から第1の圧力で供給され、第1の圧力よりも低い第2の圧力で前記供給源に戻されるガスとともに作動する、極低温の冷却を生成するハイブリッド型膨張機。 - 第1の温度に近い温度で、前記ブレイトン膨張エンジンを通ずる前あるいは後のガスにより冷却される、第1の低温ヒートステーションをさらに備える、請求項1に記載のハイブリッド型膨張機。
- 第2の温度に近い温度で、ガスにより冷却される第2の低温ヒートステーションをさらに備える、請求項2に記載のハイブリッド型膨張機。
- 前記ピストン暖温端に取り付けられた駆動ステムをさらに備える、請求項1に記載のハイブリッド型膨張機。
- 前記ピストン暖温端に取り付けられた駆動ステムと、
前記ステムの暖温端に隣接する暖温側容積部に取り付けられた、入口逆止弁および出口逆止弁と、
をさらに備える、請求項1に記載のハイブリッド型膨張機。 - 前記ピストン冷温端に隣接する冷温側容積部に接続された、調節可能な入口弁および出口弁をさらに備える、請求項5に記載のハイブリッド型膨張機。
- 前記ギフォード・マクマホン膨張機を第1のギフォード・マクマホン膨張機とし、
第1のギフォード・マクマホン膨張機の冷温端に取り付けられて、前記ピストンと同時に往復動する、第2のディスプレーサを備え、第2の温度よりも低い第3の温度の冷却を生成する、第2のギフォード・マクマホン膨張機をさらに備える、請求項1に記載のハイブリッド型膨張機。 - 前記ブレイトン膨張エンジンの冷温側を通じて流れるガスを収容し、前記ギフォード・マクマホン膨張機に接続されるラインであって、該ライン中のガスから前記ギフォード・マクマホン膨張機の膨張容積部内のガスに熱を移動させる熱交換器を有するラインを備える、請求項1に記載のハイブリッド型膨張機。
- ピストン暖温端およびピストン冷温端を有する往復動ピストンを備える、ブレイトン膨張エンジンと、
前記ピストン暖温端に取り付けられ、かつ、ステム暖温端を有する、駆動ステムと、
前記ピストン冷温端に取り付けられて、前記ピストンと同時に往復動するディスプレーサを備える、ギフォード・マクマホン膨張機と、
前記ピストン冷温端に隣接する冷温側容積部に接続された、調節可能な入口弁および調節可能な出口弁と、
を備える、ハイブリッド型膨張機を用いて、極低温の冷却を生成する方法であって、
該方法は、
(a)供給源から前記調節可能な入口弁に第1の圧力でガスを供給し、および、
(b)前記ピストン、前記ディスプレーサ、および、前記駆動ステムを、
(i)第1の位置の近傍で、前記調節可能な入口弁を閉じ、前記調節可能な出口弁を開けて、第2の圧力のガスを排出ラインに排出して、前記冷温側容積部の大きさを減少させ、かつ、
(ii)第2の位置の近傍で、前記調節可能な出口弁を閉じ、前記調節可能な入口弁を開けて、第1の圧力の前記ガスを入口ラインから導入し、前記冷温側容積部の大きさを増加させる、
ことにより、第1の位置から第2の位置まで、同時に往復動させる、
工程を備え、
前記ガスを前記冷温側容積部および前記ギフォード・マクマホン膨張機に循環させ、前記ピストンおよび前記ディスプレーサにより、前記冷温側容積部の容積および前記ギフォード・マクマホン膨張機の容積を変化させる、
極低温の冷却を生成する方法。 - 前記排出ラインは、第1の温度の負荷からの熱を受領する熱交換器に接続されている、請求項9に記載の極低温の冷却を生成する方法。
- 前記排出ラインに、該排出ラインを第1の分配ラインと第2の分配ラインに分配する流れ分配器がさらに備えられており、
第1の分配ラインは、第1の温度の負荷からの熱を受領する第1の熱交換器に接続されており、
第2の分配ラインは、第2の温度の負荷からの熱を受領する第2の熱交換器に接続されており、
第1の温度は第2の温度より高い、
請求項9に記載の極低温の冷却を生成する方法。 - 第2の分配ラインは、第2の分配ライン内のガスからの熱を、前記ギフォード・マクマホン膨張機内のガスに移動させるための第3の熱交換器を備える、請求項11に記載の極低温の冷却を生成する方法。
- ピストン暖温端およびピストン冷温端を有する往復動ピストンを備える、ブレイトン膨張エンジンと、
前記ピストン暖温端に取り付けられ、かつ、ステム暖温端を有する、駆動ステムと、
前記ピストン冷温端に取り付けられて、前記ピストンと同時に往復動するディスプレーサを備える、ギフォード・マクマホン膨張機と、
前記ピストン冷温端に隣接する冷温側容積部に接続された、調節可能な入口弁および調節可能な出口弁と、
前記ステムの暖温端に隣接する暖温側容積部に取り付けられた、入口逆止弁および出口逆止弁と、
を備え、
ガスは、供給源から前記調節可能な入口弁および前記入口逆止弁に第1の圧力で供給され、
前記ピストン、前記ディスプレーサ、および、前記駆動ステムは、
(i)第1の位置の近傍で、前記調節可能な入口弁を閉じ、前記調節可能な出口弁を開けて、第1の圧力よりも低い第2の圧力のガスを、排出ラインに排出して、前記冷温側容積部の大きさを減少させ、および、ガスを、前記入口逆止弁を通じて第1の圧力で導入し、前記暖温側容積部の大きさを増加させ、かつ、
(ii)第2の位置の近傍で、前記調節可能な出口弁を閉じ、前記調節可能な入口弁を開けて、第1の圧力の前記ガスを入口ラインから導入し、前記冷温側容積部の大きさを増加させ、および、ガスを、第1の圧力よりも高い第3の圧力で前記出口逆止弁を通じて排出する、
ことにより、第1の位置から第2の位置まで、同時に往復動するようになっていて、
前記ガスを前記冷温側容積部および前記ギフォード・マクマホン膨張機に循環させ、前記ピストンおよび前記ディスプレーサにより、前記冷温側容積部の容積および前記ギフォード・マクマホン膨張機の容積を変化させる、
極低温の冷却を生成するハイブリッド型膨張機。 - 前記排出ラインは、第1の温度の負荷からの熱を受領する熱交換器に接続されている、請求項13に記載のハイブリッド型膨張機。
- 前記排出ラインに配され、該排出ラインを第1の分配ラインと第2の分配ラインに分配する流れ分配器をさらに備え、
第1の分配ラインは、第1の温度の負荷からの熱を受領する第1の熱交換器に接続されており、
第2の分配ラインは、第2の温度の負荷からの熱を受領する第2の熱交換器に接続されており、
第1の温度は第2の温度より高い、
請求項13に記載のハイブリッド型膨張機。 - 第2の分配ラインは、第2の分配ライン内のガスからの熱を、前記ギフォード・マクマホン膨張機内のガスに移動させるための第3の熱交換器を備える、請求項15に記載のハイブリッド型膨張機。
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