JP6403807B2 - 低コスト、最小妨害の宇宙冷却用の周波数整合クライオクーラーのスケーリング - Google Patents
低コスト、最小妨害の宇宙冷却用の周波数整合クライオクーラーのスケーリング Download PDFInfo
- Publication number
- JP6403807B2 JP6403807B2 JP2016572502A JP2016572502A JP6403807B2 JP 6403807 B2 JP6403807 B2 JP 6403807B2 JP 2016572502 A JP2016572502 A JP 2016572502A JP 2016572502 A JP2016572502 A JP 2016572502A JP 6403807 B2 JP6403807 B2 JP 6403807B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cryocooler
- compressor
- selected frequency
- piston
- pistons
- 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.)
- Active
Links
Images
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
- F25B9/14—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the cycle used, e.g. Stirling cycle
-
- 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
- F25B9/14—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the cycle used, e.g. Stirling cycle
- F25B9/145—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the cycle used, e.g. Stirling cycle pulse-tube cycle
-
- 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
- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/001—Gas cycle refrigeration machines with a linear configuration or a linear motor
-
- 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
- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/14—Compression machines, plants or systems characterised by the cycle used
- F25B2309/1411—Pulse-tube cycles characterised by control details, e.g. tuning, phase shifting or general control
-
- 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
- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/14—Compression machines, plants or systems characterised by the cycle used
- F25B2309/1423—Pulse tubes with basic schematic including an inertance tube
-
- 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
- F25B2400/07—Details of compressors or related parts
- F25B2400/073—Linear compressors
-
- 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
- F25B2500/00—Problems to be solved
- F25B2500/13—Vibrations
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/02—Rotary gyroscopes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
Description
図1は、本開示の実施形態に従った100Hzクライオクーラー100内部で用いられる、ボイスコイル動力を受けた(voice coil powered)、二重対向ピストン圧縮機(dual-opposed piston compressor)101及びパルスチューブエキスパンダー102の斜視図である。図1Aは、図1の圧縮機101の断面図であり、内部の要素を図式的に示している。圧縮機ハウジング109の内部には、2つの線形ボイスコイルモーター(又はアクチュエーター)110、中央ハウジング112及び移送ラインアダプター(a transfer line adapter)113が配置されている。ボイスコイルモーター110は、2つの軸方向に整列されたピストン組立体111に動力を供給し、本質的に低移出力レベル(inherently low exported force levels)のための、軸方向に高硬度のフレキシャ114の積層体によって適所に保持されたバランスのとれた圧縮機を形成する。図1B及び1Cは、それぞれ、図1のパルスチューブエキスパンダー102の上面断面図及び側面断面図である。パルスチューブエキスパンダーハウジング119が、イナータンスチャネル又はイナータンスチューブ(an inertance tube)121によるサージボリューム(a surge volume)に結合され、一端に、ウォームマニホルド(warm manifold)ヒートリジェクト(heat reject)122、(移送ライン)真空インターフェイス123及びデュワーインターフェイス(a Dewar interface)127を含む。パルスチューブエキスパンダーハウジング119の内部には、先進的なリジェネレーター124及びパルスチューブ125を含む。
冷却ティップ(a cold tip)126が、パルスチューブエキスパンダーハウジング119の一端を形成する。
Claims (18)
- クライオクーラーであって:
当該クライオクーラーが動作するように構成されているシステムのための1つ以上の制御モーメントジャイロスコープの動作周波数と同じ選択周波数で動作するよう構成され、1つ以上のピストン組立体を含む圧縮機であり、前記1つ以上のピストン組立体が前記1つ以上のピストン組立体の内部の1つ以上のピストンにスプリング力を伝達するよう構成されたフレキシャに結合した、圧縮機と;
前記圧縮機と流体連通した冷却デバイスであり、イナータンスチャネルを介してサージボリュームと流体連通した冷却ティップとリジェネレーター組立体とを含み、前記冷却ティップが当該クライオクーラーの外部の構造体への冷却をもたらすように構成されている、冷却デバイスと;
を含むクライオクーラー。 - 請求項1に記載されたクライオクーラーであって、前記1つ以上のピストン組立体の内部の前記1つ以上のピストンの作業容積は、前記圧縮機が前記選択周波数で動作するような寸法になっている、クライオクーラー。
- 請求項1に記載されたクライオクーラーであって、前記フレキシャは、前記1つ以上のピストン組立体の内部の前記1つ以上のピストンが前記選択周波数で動作するように選択された軸方向硬度を有する、クライオクーラー。
- 請求項3に記載されたクライオクーラーであって、前記フレキシャの1つ以上の厚さ及び幾何形状は、前記1つ以上のピストン組立体の内部の前記1つ以上のピストンが前記選択周波数で動作するように選択されている、クライオクーラー。
- 請求項1に記載されたクライオクーラーであって、さらに、
前記1つ以上のピストン組立体の各々の内部のピストンを駆動するよう構成された線形ボイスコイルアクチュエーター;
を含むクライオクーラー。 - 請求項5に記載されたクライオクーラーであって、前記圧縮機が、逆起電力電圧変化に基づいて前記線形ボイスコイルアクチュエーターの位置を決定するように構成されている、クライオクーラー。
- 請求項1に記載されたクライオクーラーであって、前記選択周波数が100ヘルツ(Hz)、110Hz及び120Hzのうちの1つである、クライオクーラー。
- 請求項1に記載されたクライオクーラーを含む宇宙船であって:
前記選択周波数と同じ動作周波数で動作するように構成された1つ以上の制御モーメントジャイロスコープ;
を含む宇宙船。 - 請求項8に記載された宇宙船であって、さらに
前記1つ以上の制御モーメントジャイロスコープにより制御された向きを有する赤外線センサであり、焦点面アレイを形成する赤外線センサ;
を含む宇宙船。 - クライオクーラーを動作させる方法であって:
1つ以上のピストン組立体を含む圧縮機を、当該クライオクーラーが動作するように構成されているシステムのための1つ以上の制御モーメントジャイロスコープの動作周波数と同じ選択周波数で動作させるステップであり、前記1つ以上のピストン組立体が前記1つ以上のピストン組立体の内部の1つ以上のピストンにスプリング力を伝達するフレキシャに結合した、ステップと;
冷却デバイス内の前記圧縮機から流体を受けるステップであり、前記冷却デバイスが、イナータンスチャネルを介してサージボリュームと流体連通した冷却ティップとリジェネレーター組立体とを含み、前記冷却ティップが当該クライオクーラーの外部の構造体への冷却をもたらすように構成されている、ステップと;
を含む方法。 - 請求項10に記載された方法であって、前記1つ以上のピストン組立体の内部の前記1つ以上のピストンの作業容積は、前記圧縮機が前記選択周波数で動作するような寸法になっている、方法。
- 請求項10に記載された方法であって、前記フレキシャは、前記1つ以上のピストン組立体の内部の前記1つ以上のピストンが前記選択周波数で動作するように選択された軸方向硬度を有する、方法。
- 請求項12に記載された方法であって、前記フレキシャの1つ以上の厚さ及び幾何形状は、前記1つ以上のピストン組立体の内部の前記1つ以上のピストンが前記選択周波数で動作するように選択されている、方法。
- 請求項10に記載された方法であって、さらに、
前記1つ以上のピストン組立体の各々の内部の前記ピストンを、線形ボイスコイルアクチュエーターを用いて駆動するステップ;
を含む方法。 - 請求項14に記載された方法であって、さらに、
逆起電力電圧変化に基づいて前記線形ボイスコイルアクチュエーターの位置を決定するステップ;
を含む方法。 - 請求項10に記載された方法であって、前記選択周波数が100ヘルツ(Hz)、110Hz及び120Hzのうちの1つである、方法。
- 請求項10に記載された方法であって、さらに、
前記クライオクーラーを含む宇宙船内で1つ以上の制御モーメントジャイロスコープを前記選択周波数と同じ動作周波数で動作させるステップ;
を含む方法。 - 請求項17に記載された方法であって、さらに
前記1つ以上の制御モーメントジャイロスコープを用いて赤外線センサの向きを制御するステップであり、前記赤外線センサが焦点面アレイを形成するステップ;
を含む方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US14/303,036 | 2014-06-12 | ||
US14/303,036 US9551513B2 (en) | 2014-06-12 | 2014-06-12 | Frequency-matched cryocooler scaling for low-cost, minimal disturbance space cooling |
PCT/US2015/025928 WO2015191158A1 (en) | 2014-06-12 | 2015-04-15 | Frequency-matched cryocooler scaling for low-cost, minimal disturbance space cooling |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017520742A JP2017520742A (ja) | 2017-07-27 |
JP6403807B2 true JP6403807B2 (ja) | 2018-10-10 |
Family
ID=53039624
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016572502A Active JP6403807B2 (ja) | 2014-06-12 | 2015-04-15 | 低コスト、最小妨害の宇宙冷却用の周波数整合クライオクーラーのスケーリング |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9551513B2 (ja) |
EP (1) | EP3155327B1 (ja) |
JP (1) | JP6403807B2 (ja) |
WO (1) | WO2015191158A1 (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6654103B2 (ja) * | 2016-06-02 | 2020-02-26 | 住友重機械工業株式会社 | Gm冷凍機 |
EP3649411B1 (en) * | 2017-07-03 | 2022-06-01 | Raytheon Company | Cryocooler with concentric moving mechanisms |
US10422329B2 (en) | 2017-08-14 | 2019-09-24 | Raytheon Company | Push-pull compressor having ultra-high efficiency for cryocoolers or other systems |
US10520227B2 (en) | 2017-09-08 | 2019-12-31 | Raytheon Company | Pulse tube cryocooler with axially-aligned components |
US10947962B1 (en) | 2018-10-05 | 2021-03-16 | Lockheed Martin Corporation | Low disturbance cryocooler compressor |
DE102020215887B4 (de) | 2020-10-29 | 2022-12-08 | Continental Automotive Technologies GmbH | Head-Up-Display Bilderzeugungseinheit mit Faltspiegel |
EP4198610A1 (de) | 2021-12-16 | 2023-06-21 | Continental Automotive Technologies GmbH | Head-up-display bilderzeugungseinheit mit faltspiegel |
Family Cites Families (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59229143A (ja) * | 1983-06-09 | 1984-12-22 | 財団法人鉄道総合技術研究所 | 膨張エンジンの吸気装置 |
JPH02230060A (ja) * | 1989-03-01 | 1990-09-12 | Fujitsu Ltd | 極低温用冷却機のディスプレーサ駆動制御装置 |
US5836165A (en) | 1996-10-30 | 1998-11-17 | Hughes Electronics | Adaptive feedforward vibration control system and method |
JP3832027B2 (ja) * | 1997-06-16 | 2006-10-11 | ダイキン工業株式会社 | 往復動式冷凍機 |
JP2000121190A (ja) * | 1998-10-12 | 2000-04-28 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | スプリット式スターリング冷凍機およびスプリット式スターリング冷凍機の設計方法 |
JPWO2003001127A1 (ja) * | 2001-06-21 | 2004-10-14 | エア・ウォーター株式会社 | 蓄冷型冷凍機 |
US20040000149A1 (en) * | 2002-07-01 | 2004-01-01 | Kirkconnell Carl S. | High-frequency, low-temperature regenerative heat exchanger |
US7062922B1 (en) | 2004-01-22 | 2006-06-20 | Raytheon Company | Cryocooler with ambient temperature surge volume |
US7165407B2 (en) | 2004-03-23 | 2007-01-23 | Praxair Technology, Inc. | Methods for operating a pulse tube cryocooler system with mean pressure variations |
US7296418B2 (en) * | 2005-01-19 | 2007-11-20 | Raytheon Company | Multi-stage cryocooler with concentric second stage |
JP4600099B2 (ja) * | 2005-03-15 | 2010-12-15 | 富士電機ホールディングス株式会社 | パルス管冷凍機搭載装置 |
FR2895052B1 (fr) * | 2005-12-21 | 2012-06-15 | Eads Astrium Sas | Dispositif modulaire d'isolation multi-axes de vibrations et de chocs,a base d'elasomere. |
JP2007315644A (ja) * | 2006-05-24 | 2007-12-06 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | パルスチューブ冷凍機 |
FR2952428B1 (fr) * | 2009-11-12 | 2011-12-16 | Sagem Defense Securite | Capteur inertiel |
US10041747B2 (en) | 2010-09-22 | 2018-08-07 | Raytheon Company | Heat exchanger with a glass body |
US9354079B2 (en) * | 2012-05-21 | 2016-05-31 | Honeywell International Inc. | Control moment gyroscopes including torsionally-stiff spoked rotors and methods for the manufacture thereof |
US9612044B2 (en) | 2012-09-13 | 2017-04-04 | Raytheon Company | Cryocooler having variable-length inertance channel for tuning resonance of pulse tube |
US9285073B2 (en) * | 2013-08-09 | 2016-03-15 | Raytheon Company | Non-rotating flexure bearings for cryocoolers and other devices |
US10060655B2 (en) * | 2014-08-11 | 2018-08-28 | Raytheon Company | Temperature control of multi-stage cryocooler with load shifting capabilities |
-
2014
- 2014-06-12 US US14/303,036 patent/US9551513B2/en active Active
-
2015
- 2015-04-15 EP EP15719936.5A patent/EP3155327B1/en active Active
- 2015-04-15 WO PCT/US2015/025928 patent/WO2015191158A1/en active Application Filing
- 2015-04-15 JP JP2016572502A patent/JP6403807B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP3155327B1 (en) | 2020-01-22 |
WO2015191158A1 (en) | 2015-12-17 |
JP2017520742A (ja) | 2017-07-27 |
EP3155327A1 (en) | 2017-04-19 |
US20150362221A1 (en) | 2015-12-17 |
US9551513B2 (en) | 2017-01-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6403807B2 (ja) | 低コスト、最小妨害の宇宙冷却用の周波数整合クライオクーラーのスケーリング | |
EP3129728B1 (en) | Heat pump element | |
NO312316B1 (no) | Kryogen kjöler | |
US20120017607A1 (en) | Expander for Stirling Engines and Cryogenic Coolers | |
EP1045212B1 (en) | Single-fluid stirling/pulse tube hybrid expander | |
EP1557621B1 (en) | Cryocooler with ambient temperature surge volume | |
US20090084116A1 (en) | Gas phase shifting multistage displacer cryocooler | |
CN114630995A (zh) | 具有气动膨胀器的低温斯特林制冷器 | |
US20070261418A1 (en) | Miniaturized gas refrigeration device with two or more thermal regenerator sections | |
US5542254A (en) | Cryogenic cooler | |
US5867991A (en) | Ferroelectric Stirling-cycle refrigerator | |
US10082319B2 (en) | Joule Thomson aided Stirling cycle cooler | |
US10927001B2 (en) | MEMS cryocooler systems and methods | |
JP5098534B2 (ja) | 熱音響機関 | |
Petach et al. | Pulse tube microcooler for space applications | |
JP5450390B2 (ja) | 可動ピストン及び可動シリンダを備えたクライオクーラ | |
US6813892B1 (en) | Cryocooler with multiple charge pressure and multiple pressure oscillation amplitude capabilities | |
US9175884B2 (en) | System, apparatus and method for pulse tube cryocooler | |
JP2004353967A (ja) | パルス管冷凍機 | |
JP6266477B2 (ja) | 冷凍機 | |
JP2021038862A (ja) | 熱交換器 | |
KR100482012B1 (ko) | 스털링 냉각기 | |
Jalink Jr et al. | Ferroelectric Stirling-Cycle Refrigerator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180130 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180206 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180502 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180821 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180911 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6403807 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |