JPH0311270A - 極低温蓄冷器 - Google Patents
極低温蓄冷器Info
- Publication number
- JPH0311270A JPH0311270A JP14530689A JP14530689A JPH0311270A JP H0311270 A JPH0311270 A JP H0311270A JP 14530689 A JP14530689 A JP 14530689A JP 14530689 A JP14530689 A JP 14530689A JP H0311270 A JPH0311270 A JP H0311270A
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- JP
- Japan
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- gas
- closed space
- pressure
- outside
- check valve
- 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.)
- Pending
Links
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Landscapes
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (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】
〔発明の目的コ
（産業上の利用分野）
本発明はギフオード・マクマホン（Ｇ＠Ｍ）サイクルあ
るいはスターリングサイクルなどの極低温冷凍機におい
て用いられる蓄冷器に関する。
るいはスターリングサイクルなどの極低温冷凍機におい
て用いられる蓄冷器に関する。
（従来の技術）
ギフオード・マクマホン（Ｇ・Ｍ）サイクルあるいはス
ターリングサイクルなどの蓄冷器式極低温冷凍機では、
蓄冷材として１段目に銅金網、２段目に鉛球を使用する
ことによってＩＯＫ程度の冷凍温度を得ることが出来る
ものがある。しかし、通常の固体材料は温度が極低温に
なると比熱が急速に低下して蓄冷材として機能できなく
なるために、１０に以下の、更に低い冷凍温度を得るこ
とは困難である。従来、１０に以下の極低温度でも蓄冷
材として有効な比熱を有する材料として、ＥｕＳやＧｄ
Ｒｈ （ガドリニウムロジウム）などが開発されている
。
ターリングサイクルなどの蓄冷器式極低温冷凍機では、
蓄冷材として１段目に銅金網、２段目に鉛球を使用する
ことによってＩＯＫ程度の冷凍温度を得ることが出来る
ものがある。しかし、通常の固体材料は温度が極低温に
なると比熱が急速に低下して蓄冷材として機能できなく
なるために、１０に以下の、更に低い冷凍温度を得るこ
とは困難である。従来、１０に以下の極低温度でも蓄冷
材として有効な比熱を有する材料として、ＥｕＳやＧｄ
Ｒｈ （ガドリニウムロジウム）などが開発されている
。
（発明が解決しようとする問題点）
第３図に各種蓄冷材の温度に対する比熱の変化のグラフ
を示す。グラフよりわかるように、ヘリウムガスは温度
が下がるとともにその比熱が上昇する特徴がある。この
特性を利用して、ヘリウムガスを蓄冷材として使うとい
う考えは従来からあった。しかし、蓄冷材としてヘリウ
ムガスを密封する適当な方法がなかったために実際の冷
凍機には未だ使用されていない。例えば、ヘリウムガス
を密封して蓄冷材として用いることを考える。温度１０
にで４気圧のヘリウムガスは常温では約１２０気圧とな
り、密封装置は１２０気圧の高圧に耐える大がかりなも
のが必要とされることになり、小型冷凍機に使用する蓄
冷器としては実用的ではない。本発明は簡易にヘリウム
ガスを蓄冷材として使用することができ、極低温に冷却
可能な冷凍装置を得ることを目的とする。
を示す。グラフよりわかるように、ヘリウムガスは温度
が下がるとともにその比熱が上昇する特徴がある。この
特性を利用して、ヘリウムガスを蓄冷材として使うとい
う考えは従来からあった。しかし、蓄冷材としてヘリウ
ムガスを密封する適当な方法がなかったために実際の冷
凍機には未だ使用されていない。例えば、ヘリウムガス
を密封して蓄冷材として用いることを考える。温度１０
にで４気圧のヘリウムガスは常温では約１２０気圧とな
り、密封装置は１２０気圧の高圧に耐える大がかりなも
のが必要とされることになり、小型冷凍機に使用する蓄
冷器としては実用的ではない。本発明は簡易にヘリウム
ガスを蓄冷材として使用することができ、極低温に冷却
可能な冷凍装置を得ることを目的とする。
〔発明の構成］
（問題点を解決するための手段）
上記目的を達成するため、冷凍機内の作動ガスであるヘ
リウムガスの圧力により作動する流れ方向が逆の複数の
逆止弁を有する閉空間を備えた極低温蓄冷器を用いる。
リウムガスの圧力により作動する流れ方向が逆の複数の
逆止弁を有する閉空間を備えた極低温蓄冷器を用いる。
（作用）
これらの逆止弁の一つは、閉空間外のガス圧の方が閉空
間内の圧力より大きい時に外部より閉空間内にガスを流
入させる働きをし、他の逆止弁は閉空間内外の圧力差が
設定されたある一定の圧力差以上になった時に閉空間内
のヘリウムガスを流出させる働きをすることによりヘリ
ウムガスを蓄冷材として使用することができる。
間内の圧力より大きい時に外部より閉空間内にガスを流
入させる働きをし、他の逆止弁は閉空間内外の圧力差が
設定されたある一定の圧力差以上になった時に閉空間内
のヘリウムガスを流出させる働きをすることによりヘリ
ウムガスを蓄冷材として使用することができる。
（実施例）
以下、図面に基づいて本発明の実施例について説明する
。第１図は本発明の蓄冷器の実施例の構造を示す図であ
る。ステンレス（ＳＵＳ）製の伝熱管１の両端に逆止弁
２，３を設けた構造である。
。第１図は本発明の蓄冷器の実施例の構造を示す図であ
る。ステンレス（ＳＵＳ）製の伝熱管１の両端に逆止弁
２，３を設けた構造である。
二つの逆止弁の動作はそれぞれ異なり、逆止弁２は伝熱
管内部から外部へガスが流出するのを抑制する勧きをし
、逆止弁Ｓは外部から伝熱管内にガスが流入するのを抑
制する。各々の弁の位置は逆でも良い。このような伝熱
管を必要本数束ねて蓄冷器を構成する。
管内部から外部へガスが流出するのを抑制する勧きをし
、逆止弁Ｓは外部から伝熱管内にガスが流入するのを抑
制する。各々の弁の位置は逆でも良い。このような伝熱
管を必要本数束ねて蓄冷器を構成する。
第２図は本発明の蓄冷器を２段目蓄？ｆｉ機として用い
たＧＭ冷凍機の概念図である。圧縮器４によりヘリウム
は約７気圧から約２０気圧へ圧縮される。冷凍機の運転
状態においては、吸気弁８と排気弁９の開閉の切り換え
によって約２０気圧の高圧ヘリウムガスと、この高圧の
ヘリウムガスが膨張して温度の下がった約７気圧の低圧
ヘリウムガスが圧縮器および吸気弁、排気弁の作動サイ
クルに連動して作動するディスプレーサ−５の動きによ
り蓄冷器６．７内を交互に逆方向に流れる。この時、高
温、高圧のヘリウムガスと低温、低圧のヘリウムガスが
蓄冷材を介して熱交換する。以上の繰り返しによって、
冷却ステージｔｏ、ｔ１が冷却される。
たＧＭ冷凍機の概念図である。圧縮器４によりヘリウム
は約７気圧から約２０気圧へ圧縮される。冷凍機の運転
状態においては、吸気弁８と排気弁９の開閉の切り換え
によって約２０気圧の高圧ヘリウムガスと、この高圧の
ヘリウムガスが膨張して温度の下がった約７気圧の低圧
ヘリウムガスが圧縮器および吸気弁、排気弁の作動サイ
クルに連動して作動するディスプレーサ−５の動きによ
り蓄冷器６．７内を交互に逆方向に流れる。この時、高
温、高圧のヘリウムガスと低温、低圧のヘリウムガスが
蓄冷材を介して熱交換する。以上の繰り返しによって、
冷却ステージｔｏ、ｔ１が冷却される。
運転前の冷凍機内には常温の約１５気圧のヘリウムガス
が充填される。このとき、第１図に示すような伝熱管１
内に逆止弁２を通って同圧のヘリウムガスが充填される
。冷凍機の運転がスタートすると冷凍機内のガスの圧力
は圧縮器の作動および吸気弁、排気弁の開閉により２０
気圧と７気圧に交互に変化する。従って伝熱管１内の圧
力がほぼ２０気圧になるまで逆止弁２を通ってヘリウム
ガスが充填される。一方、逆止弁３は伝熱管内外の圧力
差が１３気圧以上になると管内のガスが流出する様に調
整しであるので、冷凍機運転中は伝熱管１内にはほぼ２
０気圧のヘリウムガスが密封されている状態となる。
が充填される。このとき、第１図に示すような伝熱管１
内に逆止弁２を通って同圧のヘリウムガスが充填される
。冷凍機の運転がスタートすると冷凍機内のガスの圧力
は圧縮器の作動および吸気弁、排気弁の開閉により２０
気圧と７気圧に交互に変化する。従って伝熱管１内の圧
力がほぼ２０気圧になるまで逆止弁２を通ってヘリウム
ガスが充填される。一方、逆止弁３は伝熱管内外の圧力
差が１３気圧以上になると管内のガスが流出する様に調
整しであるので、冷凍機運転中は伝熱管１内にはほぼ２
０気圧のヘリウムガスが密封されている状態となる。
冷凍機の運転を停止すると冷凍機内のガス圧力はほぼ１
５気圧になり、一方温度はだんだん上がっていくため伝
熱管１内の圧力も上昇する。しがし、逆止弁Ｓの但きに
よって伝熱管１内のガスは流出するため伝熱管１内の圧
力は常に伝熱管外部の圧力より１３気圧だけ高い２８気
圧に保たれて最終的には常温になる。
５気圧になり、一方温度はだんだん上がっていくため伝
熱管１内の圧力も上昇する。しがし、逆止弁Ｓの但きに
よって伝熱管１内のガスは流出するため伝熱管１内の圧
力は常に伝熱管外部の圧力より１３気圧だけ高い２８気
圧に保たれて最終的には常温になる。
冷凍機を再運転すると、冷凍機内の温度が下がっていく
に連れ、伝熱管内の圧力も下がろうとするが逆止弁２の
働きによってガスが補充されて常に２０気圧に保たれる
。以上の結果、冷凍機を運転すると、東になった伝＃４
管奮の外側面を流れる低温の７気圧のヘリウムガスで伝
熱管ｉ内のヘリウムガスは冷却され温度が下がる。
に連れ、伝熱管内の圧力も下がろうとするが逆止弁２の
働きによってガスが補充されて常に２０気圧に保たれる
。以上の結果、冷凍機を運転すると、東になった伝＃４
管奮の外側面を流れる低温の７気圧のヘリウムガスで伝
熱管ｉ内のヘリウムガスは冷却され温度が下がる。
次に伝熱管外側面を高温の２０気圧のヘリウムガスが逆
方向に流れると、伝熱管１内のヘリウムガスによって２
０気圧のガスは冷却されて温度が下がる。すなわち伝熱
管１内のヘリウムガスが蓄冷材として働く。
方向に流れると、伝熱管１内のヘリウムガスによって２
０気圧のガスは冷却されて温度が下がる。すなわち伝熱
管１内のヘリウムガスが蓄冷材として働く。
この実施例では冷凍機の膨張空間を２段に分けているが
これに限るものではなく、３段にしても良い。他の構成
としては、各伝熱管に逆止弁を設けるのでなく複数の伝
熱管の逆止弁を共通にしても良い。また、伝熱管の形状
も真っ直ぐでなくコイル状にしてもよい。さらには、−
本の管状容器の内部に複数本の細管を貫通させ、作動ヘ
リウムガスをこの細管の内部を通し管状容器と細管の空
隙部に蓄冷材となるヘリウムガスをためるようにしても
よい。また、冷凍機のシステムはＧ＠Ｍ冷凍機に限るも
のではなく、蓄冷器を用いる他の方式の冷凍機でも使用
可能である。
これに限るものではなく、３段にしても良い。他の構成
としては、各伝熱管に逆止弁を設けるのでなく複数の伝
熱管の逆止弁を共通にしても良い。また、伝熱管の形状
も真っ直ぐでなくコイル状にしてもよい。さらには、−
本の管状容器の内部に複数本の細管を貫通させ、作動ヘ
リウムガスをこの細管の内部を通し管状容器と細管の空
隙部に蓄冷材となるヘリウムガスをためるようにしても
よい。また、冷凍機のシステムはＧ＠Ｍ冷凍機に限るも
のではなく、蓄冷器を用いる他の方式の冷凍機でも使用
可能である。
［発明の効果］
本発明の蓄冷器を使用することにより、冷凍機の運転停
止中、運転中に係わらず、蓄冷器内に冷凍機の最高運転
圧力にほぼ等しくヘリウムガスを常に保持できるので、
密封装置も小形になり、小形冷凍機用の蓄冷器として有
効な装置となる。また、ヘリウムガスを蓄冷材として使
用するので極低温に置ける冷凍機の効率が上がる。
止中、運転中に係わらず、蓄冷器内に冷凍機の最高運転
圧力にほぼ等しくヘリウムガスを常に保持できるので、
密封装置も小形になり、小形冷凍機用の蓄冷器として有
効な装置となる。また、ヘリウムガスを蓄冷材として使
用するので極低温に置ける冷凍機の効率が上がる。
第１図は本発明の実施例の蓄冷器の断面図、第２図は本
発明の実施例のＧΦＭ冷凍機のシステムの説明図、第３
図は冷却材の温度・比熱の関係を示すグラフである。 １・・・伝熱管、２，３・・・逆止弁、４・・・圧縮器
、５・・・ディスプレーサ−１６，７・・・１，２段目
蓄冷器、８・・・吸気弁、９・・・排気弁、１０．１１
・・・冷却ステ２ −ジ 第１図 第２図 Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ、に 第３図
発明の実施例のＧΦＭ冷凍機のシステムの説明図、第３
図は冷却材の温度・比熱の関係を示すグラフである。 １・・・伝熱管、２，３・・・逆止弁、４・・・圧縮器
、５・・・ディスプレーサ−１６，７・・・１，２段目
蓄冷器、８・・・吸気弁、９・・・排気弁、１０．１１
・・・冷却ステ２ −ジ 第１図 第２図 Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ、に 第３図
Claims (1)
- （１）蓄冷器式極低温冷凍機において用いられる極低温
蓄冷器において、閉空間外のガス圧の方が閉空間内の圧
力より大きい時に外部より閉空間内にガスを流入する逆
止弁、および閉空間内外の圧力差が設定値以上になった
時に閉空間内のガスが流出する逆止弁を備えた閉空間を
有することを特徴とする極低温蓄冷器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14530689A JPH0311270A (ja) | 1989-06-09 | 1989-06-09 | 極低温蓄冷器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14530689A JPH0311270A (ja) | 1989-06-09 | 1989-06-09 | 極低温蓄冷器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0311270A true JPH0311270A (ja) | 1991-01-18 |
Family
ID=15382105
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14530689A Pending JPH0311270A (ja) | 1989-06-09 | 1989-06-09 | 極低温蓄冷器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0311270A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150159428A1 (en) * | 2013-12-09 | 2015-06-11 | Andersen Corporation | Anti-sputtering sill system and method |
| US11267941B2 (en) | 2016-12-28 | 2022-03-08 | Mitsubishi Chemical Corporation | Ethylene-vinyl alcohol copolymer composition pellets, and production method for ethylene-vinyl alcohol copolymer composition pellets |
-
1989
- 1989-06-09 JP JP14530689A patent/JPH0311270A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150159428A1 (en) * | 2013-12-09 | 2015-06-11 | Andersen Corporation | Anti-sputtering sill system and method |
| US11267941B2 (en) | 2016-12-28 | 2022-03-08 | Mitsubishi Chemical Corporation | Ethylene-vinyl alcohol copolymer composition pellets, and production method for ethylene-vinyl alcohol copolymer composition pellets |
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