JPH01203852A - 蓄冷器 - Google Patents
蓄冷器Info
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- JPH01203852A JPH01203852A JP2960488A JP2960488A JPH01203852A JP H01203852 A JPH01203852 A JP H01203852A JP 2960488 A JP2960488 A JP 2960488A JP 2960488 A JP2960488 A JP 2960488A JP H01203852 A JPH01203852 A JP H01203852A
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Landscapes
- Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は１例えばギホードーマクマホン冷凍機、スタ
ーリング冷凍機、ビルマイヤー冷凍機。
ーリング冷凍機、ビルマイヤー冷凍機。
パルスチューブ冷凍機等に用いられる蓄冷器に関するも
のである。
のである。
第３図は例えば刊行物（「Ｃｒｙｏｇｅｎｌｃｓ Ｊ
１９Ｂ７年Ｖｏ１．２７ Ｐ３１４ ）に記載された従
来のハイブリッド蓄冷器を示す断面図である。図におい
て、（υはケースで蓄冷器の外枠となる。このケース（
１）の高温部にはニッケル粒マトリックス（２）が、低
温部には鉛粒マトリックス（３］が充填されている。な
お、図面では簡単のため、各校（２） 、 （３）を一
部分しか記さなかったが、各校（２１、（３）はケース
（１）いっばいに充填されている。第１図、第２図につ
いても同様である。
１９Ｂ７年Ｖｏ１．２７ Ｐ３１４ ）に記載された従
来のハイブリッド蓄冷器を示す断面図である。図におい
て、（υはケースで蓄冷器の外枠となる。このケース（
１）の高温部にはニッケル粒マトリックス（２）が、低
温部には鉛粒マトリックス（３］が充填されている。な
お、図面では簡単のため、各校（２） 、 （３）を一
部分しか記さなかったが、各校（２１、（３）はケース
（１）いっばいに充填されている。第１図、第２図につ
いても同様である。
次に動作について説明する。
低温（３０に〜５０Ｋ）のガスが、比較的低い温度（７
０に以下）で比熱の大きい鉛を材料とした粒状のマトリ
ックス（３）に、次いで比較的高い温度（３００に〜７
０Ｋ）で比熱の大きいニッケルを材料とした粒状のマト
リックス（２）にそれぞれ寒冷を伝達しつつ通り抜ける
。通り抜けたガスは室温となりマトリックス（２） 、
（３３には温度勾配が生じる。次に室温のガスがニッ
ケル粒マトリックス（２）次いで鉛粒マトリックス（３
）を通りぬける。このときガスはマトリックス（２）
、 （３３から寒冷を伝達される。このようにして室温
のガスと低温のガスの熱交換が行なわれる。
０に以下）で比熱の大きい鉛を材料とした粒状のマトリ
ックス（３）に、次いで比較的高い温度（３００に〜７
０Ｋ）で比熱の大きいニッケルを材料とした粒状のマト
リックス（２）にそれぞれ寒冷を伝達しつつ通り抜ける
。通り抜けたガスは室温となりマトリックス（２） 、
（３３には温度勾配が生じる。次に室温のガスがニッ
ケル粒マトリックス（２）次いで鉛粒マトリックス（３
）を通りぬける。このときガスはマトリックス（２）
、 （３３から寒冷を伝達される。このようにして室温
のガスと低温のガスの熱交換が行なわれる。
蓄冷器の熱交換の効率を上げるためにはマトリックス（
２） 、 （３）の熱容量およびガスとマトリックス（
２） 、 （３）の伝熱面積が大キく、かつガスがマト
リックス（２１、（３）を通ることによって生じる圧力
抵抗を小さくしなければならない。従来例ではマトリッ
クス（２１、（３）の熱容量を大きくするため叩げき率
の小さい粒状のマトリックス（２１、（３）を使用して
いる。
２） 、 （３）の熱容量およびガスとマトリックス（
２） 、 （３）の伝熱面積が大キく、かつガスがマト
リックス（２１、（３）を通ることによって生じる圧力
抵抗を小さくしなければならない。従来例ではマトリッ
クス（２１、（３）の熱容量を大きくするため叩げき率
の小さい粒状のマトリックス（２１、（３）を使用して
いる。
従来のハイブリッド薯冷器は以上のよう墨ζ構成されて
いる。ところで、蓄冷器の比較的温度の高い部分（高温
部）ではマトリックスの材料の比熱が充分大きいのでマ
トリックスの熱容量は充分大きい。このため蓄冷器の高
温部での熱交換の効率は熱容量よりむしろガスとマトリ
ックスの伝熱面積に大きく依存する。ところが粒状のマ
トリックスはメツシュ状のマトリックスと比べて伝熱面
積が小さい。更に粒状のマトリックスはメツシュ状のマ
トリックスよりガスがマトリックスを通り抜けるときの
圧力抵抗が大きい。以上の理由で従来の蓄冷器は効率が
悪いという問題点があった。
いる。ところで、蓄冷器の比較的温度の高い部分（高温
部）ではマトリックスの材料の比熱が充分大きいのでマ
トリックスの熱容量は充分大きい。このため蓄冷器の高
温部での熱交換の効率は熱容量よりむしろガスとマトリ
ックスの伝熱面積に大きく依存する。ところが粒状のマ
トリックスはメツシュ状のマトリックスと比べて伝熱面
積が小さい。更に粒状のマトリックスはメツシュ状のマ
トリックスよりガスがマトリックスを通り抜けるときの
圧力抵抗が大きい。以上の理由で従来の蓄冷器は効率が
悪いという問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、効率の良い蓄冷器を得ることを目的とし、こ
の蓄冷器を用いた冷凍機の冷凍能力を増大させ、到達温
度を下げることができる。
たもので、効率の良い蓄冷器を得ることを目的とし、こ
の蓄冷器を用いた冷凍機の冷凍能力を増大させ、到達温
度を下げることができる。
この発明に係る蓄冷器は、高温部にメツシュ状マトリッ
クス、および低温部に粒状マトリックスをそれぞれ充填
したものである。
クス、および低温部に粒状マトリックスをそれぞれ充填
したものである。
この発明では蓄冷器の高温部のマトリックスにメツシュ
状のマトリックスを使用したことにより、高温部での蓄
冷器効率に大きく依存する伝熱面積を大きくし、また圧
力抵抗も小さくする。 ′〔実施例〕 第１図はこの発明の一実施例による蓄冷器の構成を模式
的に示す断面図であも、図において、（１］はマトリッ
クスを収納するケース、（３）はケースの低温部に充填
された粒状マトリックス例えば鉛粒マトリックス、（４
）はケースの高温部に充填されたメツシュ状マトリック
ス例えば銅メツシユマトリックスである。
状のマトリックスを使用したことにより、高温部での蓄
冷器効率に大きく依存する伝熱面積を大きくし、また圧
力抵抗も小さくする。 ′〔実施例〕 第１図はこの発明の一実施例による蓄冷器の構成を模式
的に示す断面図であも、図において、（１］はマトリッ
クスを収納するケース、（３）はケースの低温部に充填
された粒状マトリックス例えば鉛粒マトリックス、（４
）はケースの高温部に充填されたメツシュ状マトリック
ス例えば銅メツシユマトリックスである。
！４図は１５０メツシュ線径６１μｍの銅メツシユマト
リックスと外径４４０μｍの銅粒マトリックスとを、マ
トリックスの外径３．５ｃｍ 、長さ６．８ｃｍの蓄冷
器に充填した場合の熱交換の効率を示す温度効率εを示
したものである。温度効率εは例えば雑誌（３ｒｄ Ｉ
ｎｔｅｒｎｅｒｔｉｏｎａｌ Ｈｅａｔ Ｔｒａｎｓｆ
ｅｒ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｖｏｌ、４．５ｃｉｅｎ
ｃｅ Ｐｒｅｓｓ Ｉｎｃ、 Ｅｐｈｒａｔａ、 Ｐａ
（１９６６） ｐ３２９ ）に示された」工 ｐ である。ここでＣＲは銅の熱容量、ＣＧはガスの熱容量
、 ＮＴＵは熱移動単位数である。マトリックスの温度
は平均温度を使用した。マトリックスの質量と全伝熱面
積はメツシュマトリックスではそれぞれ２０３ｇ 、
１．４１ｍ’ 、粒マトリックスは３７８ ｇ 、 ０
．！５４６ｍ”となる。第４図かられかるように温度が
高いとメツシュマトリックスの万が、温度が低いと粒マ
トリックスの万が効率がよくなる。このことは材料が銅
に限らず、ニッケル、ステンレス等でも同様である。つ
まり蓄冷器高温部では、効率は伝熱面積の万に多く依存
し、低温部では熱容量醗ζ多く依存する。本実施例では
、蓄冷器高温部に伝熱面積を多くとれ比較的高温で比熱
の大きい銅メツシユをマトリックスとして充填し、蓄冷
器低温部では空げき率が小さく比較的低温で比熱の大き
い鉛工のマトリックスを使用したので効率は極めてよく
なる。またガスの粒性係数例えばヘリウムガスの粘性係
数は温度が高いと大きいので圧力抵抗は温度が高い万が
大きくなる。本実施例では蓄冷器高温部にメツシュマト
リックスを使用しているので粒状マトリックスより圧力
抵抗が小さくなる。
リックスと外径４４０μｍの銅粒マトリックスとを、マ
トリックスの外径３．５ｃｍ 、長さ６．８ｃｍの蓄冷
器に充填した場合の熱交換の効率を示す温度効率εを示
したものである。温度効率εは例えば雑誌（３ｒｄ Ｉ
ｎｔｅｒｎｅｒｔｉｏｎａｌ Ｈｅａｔ Ｔｒａｎｓｆ
ｅｒ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｖｏｌ、４．５ｃｉｅｎ
ｃｅ Ｐｒｅｓｓ Ｉｎｃ、 Ｅｐｈｒａｔａ、 Ｐａ
（１９６６） ｐ３２９ ）に示された」工 ｐ である。ここでＣＲは銅の熱容量、ＣＧはガスの熱容量
、 ＮＴＵは熱移動単位数である。マトリックスの温度
は平均温度を使用した。マトリックスの質量と全伝熱面
積はメツシュマトリックスではそれぞれ２０３ｇ 、
１．４１ｍ’ 、粒マトリックスは３７８ ｇ 、 ０
．！５４６ｍ”となる。第４図かられかるように温度が
高いとメツシュマトリックスの万が、温度が低いと粒マ
トリックスの万が効率がよくなる。このことは材料が銅
に限らず、ニッケル、ステンレス等でも同様である。つ
まり蓄冷器高温部では、効率は伝熱面積の万に多く依存
し、低温部では熱容量醗ζ多く依存する。本実施例では
、蓄冷器高温部に伝熱面積を多くとれ比較的高温で比熱
の大きい銅メツシユをマトリックスとして充填し、蓄冷
器低温部では空げき率が小さく比較的低温で比熱の大き
い鉛工のマトリックスを使用したので効率は極めてよく
なる。またガスの粒性係数例えばヘリウムガスの粘性係
数は温度が高いと大きいので圧力抵抗は温度が高い万が
大きくなる。本実施例では蓄冷器高温部にメツシュマト
リックスを使用しているので粒状マトリックスより圧力
抵抗が小さくなる。
第５図は実際に本実施例のハイブリッド蓄冷器を使って
ギホードマクマホン冷凍機の冷凍能力を測定したもので
ある。銅メツシユだけのマトリックスを使用した蓄冷器
に比べて冷凍能力、到達温度とも格段に優れているのが
わかる。
ギホードマクマホン冷凍機の冷凍能力を測定したもので
ある。銅メツシユだけのマトリックスを使用した蓄冷器
に比べて冷凍能力、到達温度とも格段に優れているのが
わかる。
なお、メツシュ状マトリックス（４）としては、上記実
施例で用いた銅メツシユの他に、ニッケルメツシュ、ス
テンレスメツシュ、およびナイロンメツシュのうちの少
なくとも１つが用いられ１粒状マトリックス（３）とし
ては、鉛粒、銅粒、ガドリロジウム（Ｇｄ Ｒｈ ）粒
、ガドリエルビウムロジウム（Ｇｄｏ−ｓ Ｅｒｏ、６
Ｒｈ）粒のうちの少なくとも１つが用いられる。
施例で用いた銅メツシユの他に、ニッケルメツシュ、ス
テンレスメツシュ、およびナイロンメツシュのうちの少
なくとも１つが用いられ１粒状マトリックス（３）とし
ては、鉛粒、銅粒、ガドリロジウム（Ｇｄ Ｒｈ ）粒
、ガドリエルビウムロジウム（Ｇｄｏ−ｓ Ｅｒｏ、６
Ｒｈ）粒のうちの少なくとも１つが用いられる。
第２図はこの発明を２段型蓄冷器に適用した場合の実施
態様を示すもので、１段目蓄冷器側の高温部に銅メツシ
ユマトリックス（４）、１段目蓄冷器の低温部および２
段目蓄冷器■の高温部に飴玉マトリックス（３）、低温
部にユーロピウムサルファイド玉マトリックス（５）を
ケース（１］につめたものである。２段室蓄冷器■の２
段目蓄冷器（１）低温部は１段だけのものより更に低い
温度になるため鉛の比熱でさえ充分でなくなる。低温で
の蓄冷器の効率はマトリックスの熱容量に大きく依存す
るので２段目蓄冷器（１）の低温部は例えばＩＯＫ以下
で比熱の大きいユウロピウムサルファイド（ＥｕＳ）粒
マトリックス（５）を使用した。このＥｕＳはＧｄＲｈ
、 Ｇｄｏ、ｓＥｒ＠、５Ｒｈ等の他、低温例えばＩ
ＯＫ以下の温度で比熱が高いものなう使用できるという
ことはいうまでもない。
態様を示すもので、１段目蓄冷器側の高温部に銅メツシ
ユマトリックス（４）、１段目蓄冷器の低温部および２
段目蓄冷器■の高温部に飴玉マトリックス（３）、低温
部にユーロピウムサルファイド玉マトリックス（５）を
ケース（１］につめたものである。２段室蓄冷器■の２
段目蓄冷器（１）低温部は１段だけのものより更に低い
温度になるため鉛の比熱でさえ充分でなくなる。低温で
の蓄冷器の効率はマトリックスの熱容量に大きく依存す
るので２段目蓄冷器（１）の低温部は例えばＩＯＫ以下
で比熱の大きいユウロピウムサルファイド（ＥｕＳ）粒
マトリックス（５）を使用した。このＥｕＳはＧｄＲｈ
、 Ｇｄｏ、ｓＥｒ＠、５Ｒｈ等の他、低温例えばＩ
ＯＫ以下の温度で比熱が高いものなう使用できるという
ことはいうまでもない。
以上のように、この発明によれば、高温部にメツシュ状
マトリックス、および低温部に粒状マトリックスをそれ
ぞれ充填したので、効率の良い蓄冷器が得られる効果が
ある。
マトリックス、および低温部に粒状マトリックスをそれ
ぞれ充填したので、効率の良い蓄冷器が得られる効果が
ある。
第１図はこの発明の一実施例による蓄冷器の構成を模式
的に示す断面図、第２図はこの発明の他の実施例による
蓄冷器の構成を模式的に示す断面図、第３図は従来の蓄
冷器の構成を模式的に示す断面図、第４図は銅メツシユ
マトリックスと銅粒マ） ＩＪラックス温度効率特性を
示す特性図、第５図はこの発明の一実施例および従来の
蓄冷器を用いた冷凍機の冷、凍能力特性を示す特性図で
ある。 図において、（１）はケース、（２）はニッケル粒マト
リックス、（３］は鉛粒マトリックス、（４）は銅メツ
シユマトリックス、（５）はユーロピウムサルファイド
粒マトリックス、αＧは１段目蓄冷器、（１）は２段目
蓄冷器である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
的に示す断面図、第２図はこの発明の他の実施例による
蓄冷器の構成を模式的に示す断面図、第３図は従来の蓄
冷器の構成を模式的に示す断面図、第４図は銅メツシユ
マトリックスと銅粒マ） ＩＪラックス温度効率特性を
示す特性図、第５図はこの発明の一実施例および従来の
蓄冷器を用いた冷凍機の冷、凍能力特性を示す特性図で
ある。 図において、（１）はケース、（２）はニッケル粒マト
リックス、（３］は鉛粒マトリックス、（４）は銅メツ
シユマトリックス、（５）はユーロピウムサルファイド
粒マトリックス、αＧは１段目蓄冷器、（１）は２段目
蓄冷器である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (1)
- 高温部にメツシユ状マトリツクス、および低温部に粒
状マトリツクスをそれぞれ充填した蓄冷器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63029604A JPH0733934B2 (ja) | 1988-02-10 | 1988-02-10 | 蓄冷器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63029604A JPH0733934B2 (ja) | 1988-02-10 | 1988-02-10 | 蓄冷器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01203852A true JPH01203852A (ja) | 1989-08-16 |
| JPH0733934B2 JPH0733934B2 (ja) | 1995-04-12 |
Family
ID=12280669
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63029604A Expired - Lifetime JPH0733934B2 (ja) | 1988-02-10 | 1988-02-10 | 蓄冷器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0733934B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0452467A (ja) * | 1990-06-20 | 1992-02-20 | Toshiba Corp | 極低温冷凍機 |
| JPH0614866U (ja) * | 1992-07-27 | 1994-02-25 | 住友重機械工業株式会社 | 蓄冷器式冷凍機 |
| CN103363706A (zh) * | 2012-04-04 | 2013-10-23 | 住友重机械工业株式会社 | 蓄冷式制冷机 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62115062U (ja) * | 1986-01-08 | 1987-07-22 |
-
1988
- 1988-02-10 JP JP63029604A patent/JPH0733934B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62115062U (ja) * | 1986-01-08 | 1987-07-22 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0452467A (ja) * | 1990-06-20 | 1992-02-20 | Toshiba Corp | 極低温冷凍機 |
| JPH0614866U (ja) * | 1992-07-27 | 1994-02-25 | 住友重機械工業株式会社 | 蓄冷器式冷凍機 |
| CN103363706A (zh) * | 2012-04-04 | 2013-10-23 | 住友重机械工业株式会社 | 蓄冷式制冷机 |
| CN103363706B (zh) * | 2012-04-04 | 2016-03-30 | 住友重机械工业株式会社 | 蓄冷式制冷机 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0733934B2 (ja) | 1995-04-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |