JPH0350957B2 - - Google Patents

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JPH0350957B2
JPH0350957B2 JP60095741A JP9574185A JPH0350957B2 JP H0350957 B2 JPH0350957 B2 JP H0350957B2 JP 60095741 A JP60095741 A JP 60095741A JP 9574185 A JP9574185 A JP 9574185A JP H0350957 B2 JPH0350957 B2 JP H0350957B2
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space
bellows
heat
expansion
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JPS61256158A (ja
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Kyoshi Ishibashi
Jujiro Ukai
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Aisin Corp
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Aisin Seiki Co Ltd
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Publication of JPH0350957B2 publication Critical patent/JPH0350957B2/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G1/00Hot gas positive-displacement engine plants
    • F02G1/04Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
    • F02G1/043Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
    • F02G1/044Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines having at least two working members, e.g. pistons, delivering power output
    • F02G1/0445Engine plants with combined cycles, e.g. Vuilleumier
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/14Compression 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G2250/00Special cycles or special engines
    • F02G2250/18Vuilleumier cycles

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、高温領域と低温領域の2系統の冷凍
機からなり、低温を発生させるための冷凍システ
ムに関する。
本発明は、圧縮空間、冷却器、蓄冷器、膨脹空
間より構成される1箇の低温領域冷凍機又は、圧
縮空間、冷却器、蓄冷器、熱交換器、膨脹空間よ
り構成される複数個の低温領域冷凍機(例えば、
スターリングサイクル冷凍機、ブルミヤサイクル
冷凍機、ギフオードサイクル冷凍機、ギフオード
マクマホンサイクル冷凍機等)と、高温領域冷凍
機(例えば、スターリングサイクル冷凍機、ギフ
オードマクマホンサイクル冷凍機、ソルベイサイ
クル冷凍機、ブルミヤサイクル冷凍機、クロード
サイクル冷凍機等)を組み合せ、作動媒体の臨界
温度以下の低温で熱エネルギーを吸収する冷凍シ
ステムに関するものであり、液体ヘリウムで冷却
された超伝導磁石を収納しているクライオスタツ
トに取り付け、クライオスタツトに侵入する熱に
よつて蒸発するヘリウム蒸気を再び液化せしめ、
クライオスタツト内の液体ヘリウムの量を常に一
定に保持せしめる冷却システム等に利用される。
(従来の技術) 本発明に関する冷凍システムとして、従来、米
国特許第4335579号明細書または特公昭51−13900
号公報に開示されるものがある。
前者のものは、第6図に示される如く、動力源
201によつて回転されるクランクシヤフト20
2、該クランクシヤフト202によつて摺動され
るピストン203、膨脹空間204,205、低
温部206,207を有する高温領域の冷凍機
と、動力源208によつて回転されるクランクシ
ヤフト209、該クランクシヤフト209によつ
て摺動されるピストン210,211、圧縮空間
212、膨脹空間213、放熱部214、蓄冷器
215を有する冷温領域の冷凍機を備える。放熱
部214は、低温部207と熱的に結合され、低
温領域の冷凍機の圧縮空間212で発生する作動
媒体の圧縮熱が低温部207で吸熱されるように
なつている。又、低温領域の冷凍機の圧縮シリン
ダ216及び膨脹シリンダ217は、低温部20
6と予冷板218を介して熱的に結合され、常温
部から圧縮空間212及び膨脹空間213に流入
する熱を減少させている。
特公昭51−13900号公報のものは、第2図に示
されるT−S線図(ヘリウムを例にとる)に示さ
れる如く、低温で熱エネルギーを吸収する方法に
関するもので、圧縮空間、放熱部、熱交換部(蓄
冷器又は熱交換器等)そして膨脹空間から成る冷
凍機において、作動媒体の圧力を少なくとも臨界
圧力(Pc)にほぼ等しい圧力よりも、たえず高
く維持し、膨脹部の温度を作動媒体の臨界温度
(Tc)以下にするものである。ここで、膨脹空間
での作動媒体の膨脹仕事によつて発生する吸収熱
量QE、及びこの吸熱を得るのに必要な外部から
作動媒体に与えられる機械仕事量Wは、各各、
a2a2′a3′a3及びa1a2a3a4で囲まれる面積で表され
る。
(発明が解決しようとする問題点) 第6図の冷凍システムでは、圧縮シリンダ21
6及び膨脹シリンダ217を高温領域の冷凍機の
低温部206で予冷板218を介して冷却してい
るにもかかわらず、例えば圧縮空間212の温度
が10Kレベル、膨脹空間213の温度が4Kレベ
ルの時、低温部206の温度が20Kレベルで、典
型的な値として、圧縮空間212に数ワツト、膨
脹空間213に0.5ワツト程度の熱侵入が存在す
る。このため装置全体の効率が劣化し、低温領域
の冷凍機の膨脹空間213で同一の冷凍出力を得
るには、低温装置全体に大きな入力が必要とな
り、装置が大型化し、重量も増大する。これは、
低温領域の冷凍機の圧縮空間212、膨脹空間2
13が、シリンダ216,217内に摺動配置さ
れるピストン211,210によつて形成されて
いるため、ピストンとシリンダ間に形成されピス
トンの摺動を許容するための間隙に作動媒体が侵
入し、この作動媒体が常温部から運ぶ熱、及びピ
ストンを伝わる熱を充分小さくできないためであ
る。
又、特公昭51−13900号公報のものは、作動媒
体の臨界温度以下の低温で効率良く、熱エネルギ
ーを吸収することができないという欠点がある。
かかる不具合は、圧縮空間、放熱部、熱交換部
(蓄冷器又は熱交換器等)そして、膨脹空間から
成る冷凍機において、作動媒体の圧力を少なくと
も臨界圧力にほぼ等しい圧力よりも、たえず高く
維持したため、臨界温度以下の温度において、作
動媒体を膨脹させ吸熱をさせる際、状態変化が生
じないことによる。外部からの仕事量Wは、T−
S線図内の臨界圧力に近く、臨界温度付近以下の
低温領域で、著しく細く歪められ、このため吸収
熱量QEが減少している。
こうして、熱エネルギーの吸収の効率を表す
COP(達成効率)=QE/Wは大きく減少している
ことがわかる。
一例として、作動媒体がヘリウムガス、最大圧
力3atm、圧力比3、圧縮部の温度10K、膨脹空
間の温度の4.2Kの時、COPはおよそ12%である。
そこで本発明は、従来技術の問題点を解消し、
常温部からの熱侵入を低減させて冷凍効率を向上
させるとともに、作動媒体の状態変化を生じせし
め、作動媒体の臨界温度以下の低温で熱エネルギ
ーを効率よく吸収することを技術的課題とする。
〔発明の構成〕
(問題点を解決するための手段) 上記技術的課題を解決するために講じた技術的
手段は、低温領域の冷凍機を構成する1箇以上の
圧縮空間及び1箇以上の膨張空間のうち、1箇以
上を作動空間用ベローズによつて構成し、該作動
空間用ベローズの一端を真空容器内に配設された
断熱支持円筒の一端に固設し、該断熱支持円筒の
他端には大気と前記断熱支持円筒とを気密的に区
画する真空気密用ベローズを配設し、前記作動空
間用ベローズの他端と該真空気密用ベローズの真
空側内端とを断熱連結棒で結合し、前記真空気密
用ベローズの大気側外端に駆動用連結棒を固設
し、前記作動空間用ベローズによつて構成される
空間の作動媒体の最小圧力が作動媒体の臨界圧力
より低いようにした手段を有し、低温領域の冷凍
機の膨脹空間で、作動媒体の一部又は全部を液化
させるようにしたことにある。
(作用) 本発明の構成は上記の如くであるので、圧縮な
いしは膨脹空間内の作動媒体が、作動空間用ベロ
ーズによつてその内部に保持され、真空容器、断
熱支持円筒、断熱連結棒および真空気密用ベロー
ズによつて常温部からの隔離されるので作動媒体
による常温部からの熱侵入が低減されるととも
に、作動媒体の最大圧力を臨界圧力以下もしく
は、最大圧力と最小圧力の間に臨界圧力が存在す
るようにしたので、作動媒体を膨脹させ吸熱させ
る際、状態変化が生じ、従来技術の問題点を低減
できる。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。
第1図において、本発明による冷凍システム
は、低温領域の冷凍機10と高温領域の冷凍機1
1よりなる。高温領域の冷凍機11は、モーター
等の動力源に連結されるクランクシヤフトと連動
されるピストン12,13、シリンダ14,15
内にピストン12,13によつて夫々形成される
圧縮空間16と膨脹空間17、放熱部18及び蓄
冷器19を有する。低温領域の冷凍機10は、モ
ーター等の動力源に連結されるクランクシヤフト
等と連動されるロツド状の連結部材20,21を
有し、この連結部材20,21の下端には、その
内部に膨脹空間22と圧縮空間23を夫々形成す
る作動空間用ベローズ24,25が固定されてい
る。作動空間用ベローズ24,25の他端は、支
持円筒26,27に夫々固着されている。上記連
結部材20,21、支持円筒26,27は熱伝導
性の小さな部材により形成される。
圧縮空間23と、膨脹空間22との間は、放熱
部28及び蓄冷器29によつて連通している。放
熱部28には、高温領域の冷凍機11の低温作動
媒体が出入りできる流路30を設ける。連結部材
20及び21の上端は夫々クランクシヤフト等に
連結されて往復運動する連結棒31及び32に真
空気密用ベローズ33及び34を介して固定し、
これらの真空気密用ベローズ33,34の一端を
真空容器35に取り付けている。
圧縮空間23、放熱部28、蓄冷器29及び膨
脹空間22によつて構成される低温領域の冷凍機
10の圧縮空間23及び膨脹空間22の容積は動
力源、クランクシヤフト等に連動する作動空間用
ベローズ25及び24の往復運動によつて変動
し、変動の位相差を膨脹ベローズ24が圧縮ベロ
ーズ25に対して略90゜進むように駆動すること
により、膨脹空間22で冷凍を発生し、圧縮空間
23で圧縮熱を発生する。上記圧縮熱及び圧縮部
に常温より侵入する熱は、放熱部28において高
温領域の冷凍機11の低温作動媒体によつて吸収
され、上記の熱は高温領域の冷凍機の冷凍負荷と
なる。膨脹空間22を作動空間用ベローズ24で
構成し、一端を断熱連結部材20と連動させ、他
端を断熱支持円筒26で固定することにより、従
来のピストン・シリンダタイプ冷凍機において、
ピストン・シリンダとの間隙に存在する作動媒体
が膨脹空間に運ぶ熱を無くし、又、ピストン及び
シリンダを伝わる伝導熱も低減し、膨脹部22で
発生する膨脹仕事を有効に冷凍出力として外部に
取り出すことができる。一方、圧縮空間23を作
動空間用ベローズ25で構成し一端を断熱連結部
材21と連動し、他端を断熱支持円筒27で固定
することにより、前記の膨脹空間と同様に、圧縮
部に侵入する熱を低減でき、従つて、高温領域の
冷凍機の冷凍負荷を低減することができる。
膨脹空間22(圧縮空間23)の容積変化は、
作動空間用ベローズ24(25)の一端に固定し
た断熱連結部材20(21)の往復運動で行なわ
れる。この連結部材20(21)は、真空容器2
5を大気に対して真空気密する、常温部の真空気
密用ベローズ33(34)の一端に固定されてい
る。この端面には、さらに常温部の駆動機構の往
復運動を伝える連結棒31(32)が固定されて
おり、連結棒31(32)の往復運動は、真空気
密用ベローズ33(34)を介し、直接配設連結
部材20(21)に伝わる。
圧縮空間23と放熱部28を連結する流路36
は、流路37、弁装置38を介して作動媒体源3
9に至る。弁装置38は、作動媒体の最大圧力
を、作動媒体の臨界圧力以下、もしくは、作動媒
体の最大圧力と最小圧力の間に作動媒体の臨界圧
力が存在するように調圧するもので、流路37の
作動媒体圧が設定圧力を越えると、流路37から
分岐する流路40に設けられる一方向弁41を介
してリリーフされる。作動媒体の一部又は全部
は、蓄冷器29の低温側又は、膨脹空間22、又
は蓄冷器29の低温側と膨脹空間22で液化され
る。
低温領域の冷凍機10の作動媒体は高温領域の
冷凍機11の作動媒体と流路30で熱的に結合し
ている以外は、全く独立しており、高温領域の冷
凍機の比較的高い作動媒体圧力(例えば17atm程
度)とは無関係に、低温領域の冷凍機の作動媒体
圧力を設定することができる。はじめに、作動媒
体の最大圧力と最小圧力の間に、作動媒体の臨界
圧力が存在する場合の吸熱の作用の一例を第2図
のb1,b2,b3,b4で表わす。
比較的高圧で圧縮空間23から放熱部28、蓄
冷器29を通つて膨脹空間22に移動した作動媒
体は、途中で冷却され液化している(b1→b2)。
膨脹空間22で作動媒体が膨脹すると圧力は減少
し、b5において、液体の一部が気化し始める。2
相共存線Xに交差するb5から、作動媒体は圧力を
一定に保ちながら膨脹気化を続け、b3ですべて気
体となる。b5からb3に至る気化過程の際、作動媒
体はそれに必要な気化熱を吸収し、この結果、大
きな吸熱が期待できる。
ところで、作動媒体が蓄冷器29を通つて膨脹
空間22に移動する時、蓄冷器29へ放出する熱
量Q12(b1b2b2′b1′で囲まれる面積)は、膨脹空間
22から蓄冷器29を通つて圧縮空間23へ作動
媒体が移動していく時(b3→b4)、蓄冷器29か
ら吸収する熱量Q34(b4b3b3′b4′)より大きくなつ
ている。この差分の熱量は、1サイクル毎に膨脹
空間22に流れ込み、上記の気化熱を伴う大きな
吸熱の一部を消費することになる。
この蓄冷器29での作動媒体の熱の吸排熱の非
平衡を考慮した実質の吸熱量をQE′とすると、
QE′=面積b2b2′b3′b3−(面積b1b2b2′b1′−面積
b4b3b3′b4′)となり、外部からの仕事量W=面積
b1b2b3b4より、吸熱の実質効率を COP′=QE′/w とすると、COP′でも、前記の「低温で熱エネル
ギーを吸収する方法」の効率を上まわることを以
下の例で示す。
すなわち、前記の計算例と同じヘリウムを作動
媒体、圧力比3、圧縮空間温度10K、膨脹空間温
度4.2Kの時、最低圧力を1atmとすると、COP′は
およそ24%となり、約2倍の効率増加となる。
次に、作動媒体の最大圧力を、作動媒体の臨界
圧力以下にした場合の一例を第3図に示す。作動
媒体の最大圧力を0.5atmとし、上記と同じ条件
でCOP′を求めると、およそ40%となり、「低温で
熱エネルギーを吸収する方法」と比較して約3.3
倍の効率増加となる。
第4図は本発明の変形例を示すもので、低温領
域の冷凍機45は圧縮空間46及び第1膨脹空間
47、第2膨脹空間48を持つ2段膨脹式の冷凍
機で、圧縮空間46と第1膨脹空間47の間に放
熱部49と第1蓄冷器50を、又、第1膨脹空間
47と第2膨脹空間48との間に第2蓄冷器51
を夫々配し、一つの密封空間を形成している。
これらの作動空間には、作動媒体(例えばヘリ
ウム等)が、作動媒体の最大圧力が作動媒体の臨
界圧力以下もしくは、作動媒体の最大圧力と最小
圧力の間に作動媒体の臨界圧力が存在するような
圧力の作動媒体を充満させるもので、放熱部49
と作動媒体源52と連結する流路53中に第1図
と同様な弁装置54が配設される。流路53から
の分岐路にはリリーフ用の一方向弁55が設けら
れる。
圧縮空間46は作動空間用ベローズ56で構成
され、一端は断熱連結棒57と連動し、他端は断
熱支持円筒65に固定する。断熱連結棒57は真
空容器58を大気に対して真空気密する常温部の
真空気密用ベローズ59の一端に固定され、この
端面には、さらに第1図のものと同様の常温部の
駆動機構の往復運動を伝える連結棒60が固定さ
れている。第1膨脹空間47及び、第2膨脹空間
48の構成は前記圧縮空間46と同じで、作動空
間用ベローズ61,62、断熱連結棒63,64
及び断熱支持円筒66,67、さらに真空気密用
ベローズ68,69、連結棒70,71は、夫々
上記圧縮空間における関係と同じである。放熱部
49には高温領域の冷凍機72の低温動作ガスが
出入りできる流路73が設けられ圧縮空間46で
発生した圧縮熱等を高温領域の冷凍機72の冷凍
負荷として取り去る作用をする。
高温領域の冷凍機72は3段膨脹の冷凍機で、
圧縮空間74と第1膨脹空間75、第2膨脹空間
76、第3膨脹空間77との間に、放熱部78と
第1蓄冷器79及び第2蓄冷器80、第3蓄冷器
81を夫々配し、さらに第3蓄冷器81と第3膨
脹空間77とは動作ガス流路73を介して連通し
ている。
作動は次の通りである。第1図のものと同様に
駆動部からの力は、連結棒70及び71、さらに
断熱連結棒63及び64を伝わつて作動空間用ベ
ローズ61及び62を上死点に置き、同時に、駆
動部からの力は連結棒60、さらに断熱連結棒5
7を伝わつて、圧縮空間ベローズ56をその下死
点より上死点に向つて移動させる。この時、圧縮
空間46内に充満している作動媒体を圧縮する。
次に、圧縮ベローズ56をさらに上死点まで移
動させながら膨脹ベローズ61及び62を下死点
に向つて移動させることにより、圧縮空間46内
の作動媒体を膨脹空間47及び48内に移し、こ
の流動中、作動媒体は圧縮熱を放熱部49で、流
路73を流れる高温領域の冷凍機内の比較的圧力
の高い作動媒体に放出し、さらに熱エネルギーを
蓄冷器50及び51へ放出して、臨界温度以下の
温度となり、蓄冷器51の膨脹側、あるいは膨脹
空間、あるいは蓄冷器と膨脹器の両方において、
その一部、又は全部が液化する。
圧縮ベローズ56が上死点に至り、圧縮空間4
6の作動媒体がすべて膨脹空間47及び48に移
動した後、さらに膨脹ベローズ61及び62を、
下死点に向つて動かすと、膨脹空間48で液化し
た作動媒体は気化し始め、その気化熱として膨脹
ベローズ62の外部の熱源より、熱を吸収する。
膨脹ベローズ62が下死点に達する前に、作動
媒体がすべて気化する場合は、その時から膨脹ベ
ローズ62が下死点に至るまでの間、作動媒体は
膨脹仕事をし、引き続き熱を吸収する。
膨脹空間47及び48で膨脹吸熱した作動媒体
は、膨脹ベローズ61及び62が上死点に向つて
移動し始め、同時に圧縮ベローズ56が上死点よ
り下死点に向つて移動する時、膨脹空間47及び
48から蓄冷器50及び51と50を夫々通り、
さらに放熱部49を通つて圧縮空間46に移る。
この時、作動媒体は、蓄冷器50及び51におい
て熱エネルギーを吸収し、圧縮空間46に戻つた
時、サイクルの初めに、圧縮空間46に存在した
時と同じ温度まで昇温される。
膨脹ベローズ61及び62が上死点に至り、同
時に圧縮ベローズ56が下死点に到達した時、サ
イクルは完了し、このあと同じ動作を繰り返す。
本発明のさらに他の実施例を第5図に示す。
低温領域の冷凍機2つの冷凍機90及び91か
ら構成され、これらは熱交換器92で熱的に結合
している。上記冷凍機90及び91は同様の構造
で、圧縮空間93(94)、放熱部95(96)、
蓄冷器97(98)、熱交換器99(100)及
び膨脹空間101(102)から構成され、夫々
配管によつて連通せしめられている。圧縮空間9
3(94)は作動空間用ベローズ103(10
4)で形成され、断熱支持円筒105(106)
によつて一端を固定され、断熱支持棒107(1
08)の往復運動により体積変化を生じせしめら
れる。膨脹空間101(102)も同様に作動空
間用ベローズ109(110)で形成され、断熱
支持円筒105(106)によつて一端を固定さ
れ、断熱支持棒107(108)の往復運動によ
り体積変化を生じせしめられる。
各々の冷凍機90及び91の作動媒体の圧力は
ほぼ等しく、それぞれの最大圧力が作動媒体の臨
界圧力以下もしくは、作動媒体の最大圧力と最小
圧力の間に作動媒体の臨界圧力が存在するように
設定せしめられるため、前述の実施例と同様に、
放熱部95(96)と作動媒体源111(11
2)を連結する流路113(114)中に弁装置
115(116)が配設され、流路113(11
4)からの分岐管117(118)にはリリーフ
用の一方向弁119(120)が配設されてい
る。各々の冷凍機90及び91は略180゜の位相差
で運転されるいわゆる対向流型の冷凍機で、熱交
換器92内の各々の作動媒体の流路99及び10
0を、作動媒体は各々逆位相で流れ、互いに熱の
授受を行う。各々の冷凍機90及び91の圧縮空
間93及び94で発生する圧縮熱は高温領域の冷
凍機121の冷凍負荷として、各々の放熱部9
5,96に於いて、流路122,123を流れる
高温領域の冷凍機121の比較的高い圧力(略15
気圧)の作動媒体に受け渡される。
尚、低温領域の冷凍機124(125)は断熱
支持棒、126(127)は断熱支持円筒であ
り、高温領域の冷凍機121は、前述の実施例と
略同一である圧縮空間128、放熱部129、蓄
冷器130,131、膨脹空間132,133、
断熱支持棒134,135を有するも、夫々の断
熱支持棒は前述の実施例と同様に駆動力を受けて
対応作動空間用ベローズの伸縮を行うものであ
る。
〔発明の効果〕
本発明は、低温領域の冷凍機の作動媒体が作動
空間用ベローズ、断熱支持円筒、真空気密用ベロ
ーズ及び真空容器によつて完全に外部から遮断さ
れているので、ピストン・シリンダタイプの冷凍
機のように、駆動部で用いられる潤滑油、あるい
は摺動部のシール材の摩耗粉等の不純物が作動媒
体に混入することがなく、蓄冷材の汚染、放熱部
内の流路の表面汚染等が原因となる冷凍機の性能
劣化が起きない。また、圧縮ないしは膨張空間内
の作動媒体が、作動空間用ベローズによつてその
内部に保持され、真空容器、断熱支持円筒、断熱
連結棒および真空気密用ベローズによつて常温部
から隔離されるので、作動媒体による常温部から
の熱侵入が低減されるので、極低温の発生・保持
が容易となる。
さらに、作動媒体の最大圧力を作動媒体の臨界
圧力以下、もしくは、作動媒体の最大圧力と最小
圧力の間に作動媒体の臨界圧力が存在するように
したので、作動媒体の圧力が低くなり、作動空間
用ベローズの寿命が増大する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す図、第2図は
従来のものと比較した本発明のS−T線図、第3
図は第2図と同様な線図、第4,5図は本発明の
変形例を夫々示す図、及び第6図は従来の冷凍シ
ステムを示す図である。 10,45,90,91……低温領域の冷凍
機、11,72,121……高温領域の冷凍機、
24,25,56,61,62,103,10
4,109,110……作動空間用ベローズ、3
3,34,59,68,69……真空気密用ベロ
ーズ、38,54,115,116……弁装置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 高温領域と低温領域の2系統の冷凍機からな
    り低温を発生させるための冷凍装置において、 前記低温領域の冷凍機を構成する1箇以上の圧
    縮空間及び1箇以上の膨張空間のうち、1箇以上
    を作動空間用ベローズによつて構成し、 該作動空間用ベローズの一端を真空容器内に配
    設された断熱支持円筒の一端に固設し、 該断熱支持円筒の他端には大気と前記断熱支持
    円筒とを気密的に区画する真空気密用ベローズを
    配設し、 前記作動空間用ベローズの他端と該真空気密用
    ベローズの真空側内端とを断熱連結棒で結合し、 前記真空気密用ベローズの大気側外端に駆動用
    連結棒を固設し、 前記作動空間用ベローズによつて構成される空
    間の作動媒体の最小圧力が作動媒体の臨界圧力よ
    り低いようにした手段を有し、 前記低温領域の冷凍機の膨張空間で、前記作動
    媒体の一部又は全部を液化させるようにした冷凍
    装置。
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0710211Y2 (ja) * 1987-05-30 1995-03-08 アイシン精機株式会社 極低温装置
JP2551067B2 (ja) * 1987-12-26 1996-11-06 アイシン精機株式会社 冷却装置
JP2884684B2 (ja) * 1990-03-30 1999-04-19 アイシン精機株式会社 冷却システム
JP2836175B2 (ja) * 1990-03-31 1998-12-14 アイシン精機株式会社 冷凍機
US5107683A (en) * 1990-04-09 1992-04-28 Trw Inc. Multistage pulse tube cooler
US5099650A (en) * 1990-04-26 1992-03-31 Boreas Inc. Cryogenic refrigeration apparatus
US5345769A (en) * 1992-11-12 1994-09-13 Boreas, Inc. Cryogenic refrigeration apparatus
US5647218A (en) * 1995-05-16 1997-07-15 Kabushiki Kaisha Toshiba Cooling system having plural cooling stages in which refrigerate-filled chamber type refrigerators are used
WO2001051861A1 (fr) * 2000-01-12 2001-07-19 Mikio Kinoshita Moteur thermique et son procede de commande
US7490482B2 (en) * 2006-09-23 2009-02-17 Lawes Roland C Absorption space cooler with no forced pumping
US20080196444A1 (en) * 2007-02-20 2008-08-21 Roland Lawes Pumpless absorption refrigerator using a jet
BR102016019880B1 (pt) * 2016-08-26 2023-12-26 Brazil Innovation Commerce Ltda Regenerador ativo para motores térmicos e processo de controle para ciclo termodinâmico do regenerador ativo

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59158959A (ja) * 1983-03-02 1984-09-08 株式会社日立製作所 膨張機
JPS608668A (ja) * 1983-06-24 1985-01-17 アイシン精機株式会社 冷凍システム

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3147600A (en) * 1963-06-19 1964-09-08 Malaker Lab Inc Multi-stage cryogenic engine
JPS5956055A (ja) * 1982-09-24 1984-03-31 アイシン精機株式会社 スタ−リングサイクル冷凍機

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59158959A (ja) * 1983-03-02 1984-09-08 株式会社日立製作所 膨張機
JPS608668A (ja) * 1983-06-24 1985-01-17 アイシン精機株式会社 冷凍システム

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