JPH04121556A - 極低温冷凍装置 - Google Patents
極低温冷凍装置Info
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- JPH04121556A JPH04121556A JP24295390A JP24295390A JPH04121556A JP H04121556 A JPH04121556 A JP H04121556A JP 24295390 A JP24295390 A JP 24295390A JP 24295390 A JP24295390 A JP 24295390A JP H04121556 A JPH04121556 A JP H04121556A
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- 150000004681 metal hydrides Chemical class 0.000 claims abstract description 36
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Classifications
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- 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
-
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- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/002—Gas cycle refrigeration machines with parallel working cold producing expansion devices in one circuit
-
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- F25B2309/1419—Pulse-tube cycles with pulse tube having a basic pulse tube refrigerator [PTR], i.e. comprising a tube with basic schematic
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/14—Compression machines, plants or systems characterised by the cycle used
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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】
（イ）産業上の利用分野
本発明は、パルスチューブを備えた極低温冷凍装置に関
する。
する。
（ロ） 従来の技術
本出願人が特願平２−１３４５６４号で８願した従来の
極低温冷凍装置では、第４図に示すように、コンプレッ
サー（］）を、蓄冷器（２）、低温端然交換器部（３）
及びパルスチューブ（４）に、順次連通し、このパルス
チューブ（４）と前記コンプレッサー（１）との間で水
素ガス冷媒を往復移動させると共に、前記パルスチュー
ブ（４）に、金属水素化物（５）を収納した小容器（６
）を連通させ、これにより、水素ガス冷媒は、圧縮過程
においてパルスチューブ（４）から小容器（６）に流入
してここで金属水素化物（５）に対して平衡水素圧力が
上昇して吸収されるようになり、また膨張過程において
前記小容器（６）から強制排気されこの小容器（６）内
が低圧化して金属水素化物（５）から放出されるように
なり、よって水素ガス冷媒の吸収、放出量分だけパルス
チューブ（４）に吸排気量が加算され実質的に装置全体
の容積がアップされるようになり、従って、実質的容積
のアップ分だけパルスチューブ（４）を小型化できるよ
うになっている。
極低温冷凍装置では、第４図に示すように、コンプレッ
サー（］）を、蓄冷器（２）、低温端然交換器部（３）
及びパルスチューブ（４）に、順次連通し、このパルス
チューブ（４）と前記コンプレッサー（１）との間で水
素ガス冷媒を往復移動させると共に、前記パルスチュー
ブ（４）に、金属水素化物（５）を収納した小容器（６
）を連通させ、これにより、水素ガス冷媒は、圧縮過程
においてパルスチューブ（４）から小容器（６）に流入
してここで金属水素化物（５）に対して平衡水素圧力が
上昇して吸収されるようになり、また膨張過程において
前記小容器（６）から強制排気されこの小容器（６）内
が低圧化して金属水素化物（５）から放出されるように
なり、よって水素ガス冷媒の吸収、放出量分だけパルス
チューブ（４）に吸排気量が加算され実質的に装置全体
の容積がアップされるようになり、従って、実質的容積
のアップ分だけパルスチューブ（４）を小型化できるよ
うになっている。
しかしながら、この種従来の極低温冷凍装置では、前記
水素ガス冷媒の吸収放出時の反応熱を前記金属水素化物
（５）から吸放熱する必要があり、この吸放熱時間の確
保の都合上前記パルスチューブ（４）の圧縮・膨張の周
波数を高めることができず、従って、極低温冷凍装置の
冷凍効率の制限される欠点がある。
水素ガス冷媒の吸収放出時の反応熱を前記金属水素化物
（５）から吸放熱する必要があり、この吸放熱時間の確
保の都合上前記パルスチューブ（４）の圧縮・膨張の周
波数を高めることができず、従って、極低温冷凍装置の
冷凍効率の制限される欠点がある。
（ハ） 発明が解決しようとする課題
本発明は前述の欠点を解消して、極低温冷凍装置の冷凍
効率を更にアップするものである。
効率を更にアップするものである。
（ニ）課題を解決するための手段
本発明は、コンプレッサーを、蓄冷器、低温端熱交換器
部及びパルスチューブに、順次連通し、このパルスチュ
ーブと前記コンプレッサーとの間で水素ガス冷媒を往復
移動させることで極低温冷凍機を構成してなるものであ
って、 前記極低温冷凍機を複数個備え、各極低温冷凍機を反対
のタイミングで圧縮−膨張動作させると共に、各極低温
冷凍機のパルスチューブにそれぞれ金属水素化物を収納
した小容器を連通し、前記小容器を互いに熱交換関係に
接続してなるものである。
部及びパルスチューブに、順次連通し、このパルスチュ
ーブと前記コンプレッサーとの間で水素ガス冷媒を往復
移動させることで極低温冷凍機を構成してなるものであ
って、 前記極低温冷凍機を複数個備え、各極低温冷凍機を反対
のタイミングで圧縮−膨張動作させると共に、各極低温
冷凍機のパルスチューブにそれぞれ金属水素化物を収納
した小容器を連通し、前記小容器を互いに熱交換関係に
接続してなるものである。
（ホ）作用
本発明によれば、各冷凍機は反対のタイミングで圧縮
膨張動作されるため各金属水素化物も反対のタイミング
で吸放熱するようになり、これら金属水素化物が前記小
容器を介して吸放熱し合うことで、これら金属水素化物
の熱交換効率が高まり吸放熱時間が短縮され、この時間
短縮分だけ前記各極低温冷凍機の圧縮・膨張の周波数が
高められ、従って、極低温冷凍装置の冷凍効率が更にア
ップされる。
膨張動作されるため各金属水素化物も反対のタイミング
で吸放熱するようになり、これら金属水素化物が前記小
容器を介して吸放熱し合うことで、これら金属水素化物
の熱交換効率が高まり吸放熱時間が短縮され、この時間
短縮分だけ前記各極低温冷凍機の圧縮・膨張の周波数が
高められ、従って、極低温冷凍装置の冷凍効率が更にア
ップされる。
（へ）実施例
次に本発明の一実施例について説明する。
第１図において、（７）は第１極低温冷凍機、（８）は
第２極低温冷凍機で、前記第１極低温冷凍機（７）と略
同様に構成されている。
第２極低温冷凍機で、前記第１極低温冷凍機（７）と略
同様に構成されている。
（９）は前記第１極低温冷凍機（７）の一部を構成する
コンプレッサーで、シリンダー（１０）にピストン（１
１）を収納している。前記ピストン（１１）は駆動源（
図示しない）により所定の周期で往復移動されることで
前記第１極低温冷凍機（７）の作動周波数を決定する（
１２）はコンプレッサー（９）に連Ａした予冷系熱交換
器で、冷却水により冷却される。
コンプレッサーで、シリンダー（１０）にピストン（１
１）を収納している。前記ピストン（１１）は駆動源（
図示しない）により所定の周期で往復移動されることで
前記第１極低温冷凍機（７）の作動周波数を決定する（
１２）はコンプレッサー（９）に連Ａした予冷系熱交換
器で、冷却水により冷却される。
（１３）は予冷系熱交換器（１２）に連通した蓄冷器で
、蓄冷材（１４）を収納している。 （１５）は蓄冷器
（１３）に連通した低温端然交換器部、（１６）は低温
端然交換器部（１５）に連通したステンレス鋼製のパル
スチューブで、圧縮過程においてガス状圧縮冷媒を流入
部（１６ａ）から高温端然交換器部（１６ｂ）に向けて
圧送する。高温端然交換器部（１６ｂ）は、パルスチュ
ーブ（１６）内で発生した圧縮熱により加熱され、その
熱を冷却用空気及び冷却水等に放熱するように構成され
ている。
、蓄冷材（１４）を収納している。 （１５）は蓄冷器
（１３）に連通した低温端然交換器部、（１６）は低温
端然交換器部（１５）に連通したステンレス鋼製のパル
スチューブで、圧縮過程においてガス状圧縮冷媒を流入
部（１６ａ）から高温端然交換器部（１６ｂ）に向けて
圧送する。高温端然交換器部（１６ｂ）は、パルスチュ
ーブ（１６）内で発生した圧縮熱により加熱され、その
熱を冷却用空気及び冷却水等に放熱するように構成され
ている。
前記第２Ｖｊ低温冷凍機（８）は、前記第１極低温冷凍
機（７）と同様に構成されたコンプレッサー（１７）、
シリンダー（１８）、ピストン（１９）、予冷系熱交換
器（２０）、蓄冷器（２１）、蓄冷材（２２）、低温端
熱交換器部（２３）、パルスチューブ（２４）、流入部
（２４ａ）及び高温端然交換器部（２４ｂ）等を有して
いる。
機（７）と同様に構成されたコンプレッサー（１７）、
シリンダー（１８）、ピストン（１９）、予冷系熱交換
器（２０）、蓄冷器（２１）、蓄冷材（２２）、低温端
熱交換器部（２３）、パルスチューブ（２４）、流入部
（２４ａ）及び高温端然交換器部（２４ｂ）等を有して
いる。
而して前記極低温冷凍機（７）（８）はパルスチューブ
（１６）（２４）にそれぞれ小容器（２５Ｈ２６）を連
通させである。前記小容器（２５） （２６）は第２図
に示すように、金属水素化物（２７）（２８）を収納し
水素フィルター（２９）（３０）を介して前記パルスチ
ューブ（１６）（２４）に連通させである。また前記小
容器（２５）（２６）は、一方の小容器（２５）を円筒
状に形成し、他方の小容器（２６）の内径側壁（２６ａ
）を前記小容器（２５）に重合することで、互いに熱交
換関係に接続しである。
（１６）（２４）にそれぞれ小容器（２５Ｈ２６）を連
通させである。前記小容器（２５） （２６）は第２図
に示すように、金属水素化物（２７）（２８）を収納し
水素フィルター（２９）（３０）を介して前記パルスチ
ューブ（１６）（２４）に連通させである。また前記小
容器（２５）（２６）は、一方の小容器（２５）を円筒
状に形成し、他方の小容器（２６）の内径側壁（２６ａ
）を前記小容器（２５）に重合することで、互いに熱交
換関係に接続しである。
前記金属水素化物（２７）（２８）は、第３図において
縦軸に圧力（ａｔｅ）を、横軸に水素吸収量（ｗｔ／％
）をそれぞれとって、ＰＣ曲線を示すように、水素ガス
が圧縮されこの金属水素化物（２７）（２８＞に対し平
衡圧力が高まり矢印Ａ方向に移行する場合に水素ガスを
吸収し、また水素ガスが低圧化してこの金属水素化物（
２７） （２８）に対し平衡圧力が低下し矢印Ｂ方向に
移行する場合に水素ガスを放出する特性を有するもので
ある。
縦軸に圧力（ａｔｅ）を、横軸に水素吸収量（ｗｔ／％
）をそれぞれとって、ＰＣ曲線を示すように、水素ガス
が圧縮されこの金属水素化物（２７）（２８＞に対し平
衡圧力が高まり矢印Ａ方向に移行する場合に水素ガスを
吸収し、また水素ガスが低圧化してこの金属水素化物（
２７） （２８）に対し平衡圧力が低下し矢印Ｂ方向に
移行する場合に水素ガスを放出する特性を有するもので
ある。
前記極低温冷凍装置では、各極低温冷凍機（７）（８）
の圧縮過程においては、−コンプレッサー（９）（１７
）のピストン（１１）（１９）で圧縮されｔこガス状冷
媒は、予冷系熱交換器（１２Ｈ２０＞、蓄冷器（１３）
（２１）及び低温端熱交換器部（１５）（２３）を通る
間に冷却してパルスチューブ（１６）（２４）に流入し
このパルスチューブ（１６）（２４）の残留冷媒を圧縮
してその圧縮熱を高温端然交換器部（１６ｂ） （２４
ｂ）で放熱し、その後、膨張過程に於て派、ピストン（
１１）（１９）が引き上げられ、ガス状冷媒は、復帰移
動してパルスチューブ（１６）（２４）内で断熱膨張し
更に低温化して低温端然交換部（１５） （２３）及び
蓄冷器（１３）（２１）を冷却しコンプレッサー（９）
（１７）に戻るようになり、斯る往復移動サイクルを繰
り返すことにより、低温端熱交換器部（１５）（２３）
に１５０〜２０Ｋ（−１２３〜２５３°Ｃ）の極低温が
得られる。
の圧縮過程においては、−コンプレッサー（９）（１７
）のピストン（１１）（１９）で圧縮されｔこガス状冷
媒は、予冷系熱交換器（１２Ｈ２０＞、蓄冷器（１３）
（２１）及び低温端熱交換器部（１５）（２３）を通る
間に冷却してパルスチューブ（１６）（２４）に流入し
このパルスチューブ（１６）（２４）の残留冷媒を圧縮
してその圧縮熱を高温端然交換器部（１６ｂ） （２４
ｂ）で放熱し、その後、膨張過程に於て派、ピストン（
１１）（１９）が引き上げられ、ガス状冷媒は、復帰移
動してパルスチューブ（１６）（２４）内で断熱膨張し
更に低温化して低温端然交換部（１５） （２３）及び
蓄冷器（１３）（２１）を冷却しコンプレッサー（９）
（１７）に戻るようになり、斯る往復移動サイクルを繰
り返すことにより、低温端熱交換器部（１５）（２３）
に１５０〜２０Ｋ（−１２３〜２５３°Ｃ）の極低温が
得られる。
また前記極低温冷凍装置では、各極低温冷凍機（７）（
８）のガス状冷媒は、圧縮過程において前記小容器（２
５）（２６）の内部の金属水素化物（２７Ｈ２８）に対
して平衡水素圧力が上昇して吸収されるようになり、ま
た膨張過程において前記小容器（２５）（２６）から強
制排気されこの小容器（２５Ｈ２６）の内部が低圧化し
て金属水素化物（２７＞（２８）から放圧されるように
なり、よってガス状冷媒の吸収−放熱分だけパルスチュ
ーブ＜１６）（２４）に吸排気量が加算され、実質的に
装置全体の容積がアップされるようになり、実質的容積
のアップ分だけ、パルスチューブ（１６）（２４）を小
型高性能化できるようになる。
８）のガス状冷媒は、圧縮過程において前記小容器（２
５）（２６）の内部の金属水素化物（２７Ｈ２８）に対
して平衡水素圧力が上昇して吸収されるようになり、ま
た膨張過程において前記小容器（２５）（２６）から強
制排気されこの小容器（２５Ｈ２６）の内部が低圧化し
て金属水素化物（２７＞（２８）から放圧されるように
なり、よってガス状冷媒の吸収−放熱分だけパルスチュ
ーブ＜１６）（２４）に吸排気量が加算され、実質的に
装置全体の容積がアップされるようになり、実質的容積
のアップ分だけ、パルスチューブ（１６）（２４）を小
型高性能化できるようになる。
また前記極低温冷凍装置では、各冷凍機（７）（８）は
反対のタイミングで圧縮 膨張動作するため各金属水素
化物（２７） （２８）も反対のタイミングで吸放熱す
るようになり、これら金属水素化物（２７）（２８）が
前記小容器（２５）（２６）を介して吸放熱し合うこと
で、これら金属水素化物（２７）（２８）の熱交換効率
が高まり吸放熱時間が短縮され、この時間短縮分だけ前
記各極低温冷凍機（７）（８）の圧縮 膨張の周波数が
高められ、従って、極低温冷凍装置の冷凍効率が更にア
ップされるようになる。
反対のタイミングで圧縮 膨張動作するため各金属水素
化物（２７） （２８）も反対のタイミングで吸放熱す
るようになり、これら金属水素化物（２７）（２８）が
前記小容器（２５）（２６）を介して吸放熱し合うこと
で、これら金属水素化物（２７）（２８）の熱交換効率
が高まり吸放熱時間が短縮され、この時間短縮分だけ前
記各極低温冷凍機（７）（８）の圧縮 膨張の周波数が
高められ、従って、極低温冷凍装置の冷凍効率が更にア
ップされるようになる。
（ト）発明の効果
本発明は以上のように構成したから、各冷凍機は互いに
反対のタイミングで圧縮 膨張動作するため各金属水素
化物も反対のタイミングで吸放熱するようになり、これ
ら金属水素化物が小容器を介して吸放熱し合うことで、
これら金属水素化物の熱交換効率が高まり吸放熱時間が
短縮され、この時間短縮分だけ前記各極低温冷凍機の圧
縮−膨張の周波数を高めることができ、従って、極低温
冷凍装置の冷凍効率を更にアップできる。
反対のタイミングで圧縮 膨張動作するため各金属水素
化物も反対のタイミングで吸放熱するようになり、これ
ら金属水素化物が小容器を介して吸放熱し合うことで、
これら金属水素化物の熱交換効率が高まり吸放熱時間が
短縮され、この時間短縮分だけ前記各極低温冷凍機の圧
縮−膨張の周波数を高めることができ、従って、極低温
冷凍装置の冷凍効率を更にアップできる。
第１図は本発明の一実施例の概略的構成図、第２図は同
実施例の要部の縦断面図、第３図は同実施例に備えた金
属水素化物における水素ガスの吸収、放比持性図、第４
図は従来例の構成図である。 （７Ｈ８） −極低温冷凍機、（９）（＋７） コ
ンプレッサー、（１４） （２１） 蓄冷器、（１５
） （２３） 低温端然交換器部、（１６）（２４）
パルスチューブ、 （２５）（２６） 小容器、
（２７） （２８） 金属水素化物。
実施例の要部の縦断面図、第３図は同実施例に備えた金
属水素化物における水素ガスの吸収、放比持性図、第４
図は従来例の構成図である。 （７Ｈ８） −極低温冷凍機、（９）（＋７） コ
ンプレッサー、（１４） （２１） 蓄冷器、（１５
） （２３） 低温端然交換器部、（１６）（２４）
パルスチューブ、 （２５）（２６） 小容器、
（２７） （２８） 金属水素化物。
Claims (1)
- （１）コンプレッサーを、蓄冷器、低温端熱交換器部及
びパルスチューブに、順次連通し、このパルスチューブ
と前記コンプレッサーとの間で水素ガス冷媒を往復移動
させることで極低温冷凍機を構成してなるものであって
、 前記極低温冷凍機を複数個備え、前記極低温冷凍機を反
対のタイミングで圧縮・膨張動作させると共に、各極低
温冷凍機のパルスチューブにそれぞれ金属水素化物を収
納した小容器を連通し、前記小容器を互いに熱交換関係
に接続してなることを特徴とする極低温冷凍装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24295390A JPH04121556A (ja) | 1990-09-12 | 1990-09-12 | 極低温冷凍装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24295390A JPH04121556A (ja) | 1990-09-12 | 1990-09-12 | 極低温冷凍装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04121556A true JPH04121556A (ja) | 1992-04-22 |
Family
ID=17096684
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24295390A Pending JPH04121556A (ja) | 1990-09-12 | 1990-09-12 | 極低温冷凍装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04121556A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100571128B1 (ko) * | 2004-12-03 | 2006-04-13 | 한국과학기술원 | 양방향 선형 압축기를 이용한 맥동관 냉동기 |
-
1990
- 1990-09-12 JP JP24295390A patent/JPH04121556A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100571128B1 (ko) * | 2004-12-03 | 2006-04-13 | 한국과학기술원 | 양방향 선형 압축기를 이용한 맥동관 냉동기 |
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