JPH04251165A - 極低温冷凍装置 - Google Patents
極低温冷凍装置Info
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- JPH04251165A JPH04251165A JP107691A JP107691A JPH04251165A JP H04251165 A JPH04251165 A JP H04251165A JP 107691 A JP107691 A JP 107691A JP 107691 A JP107691 A JP 107691A JP H04251165 A JPH04251165 A JP H04251165A
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- cryocooling
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- Pending
Links
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- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 claims description 14
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Landscapes
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (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
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ディスプレーサをシリ
ンダーの内部に摺動自在に設けることで、スターリング
、ギフォードマクマホン、ソルベーサイクル等のガスサ
イクルを使用して極低温の冷熱を発生し、この冷熱を各
種赤外線センサー及び超伝導デバイス等の冷却に利用す
る極低温冷凍装置に関する。
ンダーの内部に摺動自在に設けることで、スターリング
、ギフォードマクマホン、ソルベーサイクル等のガスサ
イクルを使用して極低温の冷熱を発生し、この冷熱を各
種赤外線センサー及び超伝導デバイス等の冷却に利用す
る極低温冷凍装置に関する。
【0002】
【従来の技術】本発明に先行する特開平1−12395
4号公報に記載された従来の極低温冷凍装置では、図2
に示すように、シリンダー1の内部にディスプレーサ2
を配置して膨張室3とバッファー室4を区画形成し、バ
ッファー室4に給排気装置5を連通し、この給排気装置
5の給入時にガス状冷媒をバッファー室4から蓄冷材6
を流通して膨張室3に給入し、排気時にこの膨張室3か
ら給排気装置5に帰還させることで、膨張室3を極低温
に冷却している。また前記ディスプレーサ2を駆動装置
5にてシリンダー1に対し往復摺動させ、その摺動間隙
7をシール材8にて閉塞すると共に、このディスプレー
サ2の樹脂壁9を高硬度のフェノール系樹脂等により厚
く形成して断熱機能を高めて蓄冷材6への高熱の侵入を
防止している。
4号公報に記載された従来の極低温冷凍装置では、図2
に示すように、シリンダー1の内部にディスプレーサ2
を配置して膨張室3とバッファー室4を区画形成し、バ
ッファー室4に給排気装置5を連通し、この給排気装置
5の給入時にガス状冷媒をバッファー室4から蓄冷材6
を流通して膨張室3に給入し、排気時にこの膨張室3か
ら給排気装置5に帰還させることで、膨張室3を極低温
に冷却している。また前記ディスプレーサ2を駆動装置
5にてシリンダー1に対し往復摺動させ、その摺動間隙
7をシール材8にて閉塞すると共に、このディスプレー
サ2の樹脂壁9を高硬度のフェノール系樹脂等により厚
く形成して断熱機能を高めて蓄冷材6への高熱の侵入を
防止している。
【0003】しかしながらこの種従来の極低温冷凍装置
では、前記樹脂壁9を厚く形成した分だけディスプレー
サ2が重く駆動負荷の大きなものになり駆動装置5が大
型化する欠点、またディスプレーサ2の表面温度が低下
することで、このディスプレーサ2表面とシリンダー1
間の温度差が拡がり、両部材1,2間の熱収縮差により
摺動間隙7が変化してシール機能の低下する等の欠点が
ある。
では、前記樹脂壁9を厚く形成した分だけディスプレー
サ2が重く駆動負荷の大きなものになり駆動装置5が大
型化する欠点、またディスプレーサ2の表面温度が低下
することで、このディスプレーサ2表面とシリンダー1
間の温度差が拡がり、両部材1,2間の熱収縮差により
摺動間隙7が変化してシール機能の低下する等の欠点が
ある。
【0004】
【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、小型で高性能な極低温冷凍装置を提供するもの
である。
解消し、小型で高性能な極低温冷凍装置を提供するもの
である。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、ディスプレー
サをシリンダーの内部に摺動自在に設け、前記シリンダ
ーの内部を前記ディスプレーサにより膨張室とバッファ
ー室に区画し、前記バッファー室に給排気装置を連通し
て、この給排気装置と前記膨張室の間でガス状冷媒を往
復移動させてなるものであって、前記ディスプレーサを
外部管と内部管とよりなる2重管構造とし、前記内部管
に蓄冷材を収納すると共に、前記内部管と前記外部管の
間を真空に保持してなるものである。
サをシリンダーの内部に摺動自在に設け、前記シリンダ
ーの内部を前記ディスプレーサにより膨張室とバッファ
ー室に区画し、前記バッファー室に給排気装置を連通し
て、この給排気装置と前記膨張室の間でガス状冷媒を往
復移動させてなるものであって、前記ディスプレーサを
外部管と内部管とよりなる2重管構造とし、前記内部管
に蓄冷材を収納すると共に、前記内部管と前記外部管の
間を真空に保持してなるものである。
【0006】
【作用】本発明によれば、ディスプレーサは、真空空間
を形成したことで断熱機能が高まり蓄冷材の蓄積冷熱の
散逸を防止でき、またディスプレーサ表面の冷却を抑制
してこの表面とシリンダー間の温度差もそれによる摺動
間隙の変化も防止してシール不良の発生を防止でき、従
って極低温冷凍装置の冷凍能力を高く維持できるように
なる。またディスプレーサは内部に真空空間を有する分
だけ軽量化して低負荷となり、負荷の低減分だけその駆
動装置も低出力で小型なものにでき、従って極低温冷凍
装置を小型化できる。
を形成したことで断熱機能が高まり蓄冷材の蓄積冷熱の
散逸を防止でき、またディスプレーサ表面の冷却を抑制
してこの表面とシリンダー間の温度差もそれによる摺動
間隙の変化も防止してシール不良の発生を防止でき、従
って極低温冷凍装置の冷凍能力を高く維持できるように
なる。またディスプレーサは内部に真空空間を有する分
だけ軽量化して低負荷となり、負荷の低減分だけその駆
動装置も低出力で小型なものにでき、従って極低温冷凍
装置を小型化できる。
【0007】
【実施例】次に本発明の一実施例について説明する。
【0008】図1において、10は蓄冷材11を収納し
たディスプレーサで、シリンダー12の内部に摺動自在
に設けてある。蓄冷材11はステンレス、銅、鉛等の低
温で比熱の大きい素材にてメッシュ状又は球状されてい
る。シリンダー12はステンレス管で形成されている。 13はシリンダー12の内部にディスプレーサ10で区
画形成された膨張室、14はシリンダー12の内部に同
様に区画形成されたバッファー室である。膨張室13と
バッファー室14は、ディスプレーサ10外部において
このディスプレーサ10に取り付けた環状シール部材1
5でシールされ、ディスプレーサ10の内部において蓄
冷材11の内部間隙を通して連通している。シール部材
15は具体的にはシリンダー12とディスプレーサ10
の間の摺動間隙16をシールしているためこの摺動間隙
16が変化した場合にはシール機能の低下の危惧のある
ものである。17はディスプレーサ10を往復動作させ
る駆動装置で、モータ18と回転板19とクランク機構
20を有し、このクランク機構20をディスプレーサ1
0の支持杆21に連結している。
たディスプレーサで、シリンダー12の内部に摺動自在
に設けてある。蓄冷材11はステンレス、銅、鉛等の低
温で比熱の大きい素材にてメッシュ状又は球状されてい
る。シリンダー12はステンレス管で形成されている。 13はシリンダー12の内部にディスプレーサ10で区
画形成された膨張室、14はシリンダー12の内部に同
様に区画形成されたバッファー室である。膨張室13と
バッファー室14は、ディスプレーサ10外部において
このディスプレーサ10に取り付けた環状シール部材1
5でシールされ、ディスプレーサ10の内部において蓄
冷材11の内部間隙を通して連通している。シール部材
15は具体的にはシリンダー12とディスプレーサ10
の間の摺動間隙16をシールしているためこの摺動間隙
16が変化した場合にはシール機能の低下の危惧のある
ものである。17はディスプレーサ10を往復動作させ
る駆動装置で、モータ18と回転板19とクランク機構
20を有し、このクランク機構20をディスプレーサ1
0の支持杆21に連結している。
【0009】22はバッファー室14に連通した給排気
装置で、給入排気の圧力源としてのコンンプレッサー2
3と給入弁24と排気弁25とを有し、この給排気装置
22と膨張室13との間でガス状冷媒を往復移動させる
。給排気装置22では、具体的には給入弁24と排気弁
25を制御装置(図示しない)を介してコンプレッサー
23と連動させることで、コンプレッサー23の給入圧
力が充分に高まった時点で給入弁24だけを開成しまた
排気圧力が充分に高まった時点で排気弁25だけを開成
すべく構成されている。
装置で、給入排気の圧力源としてのコンンプレッサー2
3と給入弁24と排気弁25とを有し、この給排気装置
22と膨張室13との間でガス状冷媒を往復移動させる
。給排気装置22では、具体的には給入弁24と排気弁
25を制御装置(図示しない)を介してコンプレッサー
23と連動させることで、コンプレッサー23の給入圧
力が充分に高まった時点で給入弁24だけを開成しまた
排気圧力が充分に高まった時点で排気弁25だけを開成
すべく構成されている。
【0010】而して前記ディスプレーサ10は管壁が薄
く熱伝導性の悪いステンレス等で形成した外部管26と
内部管27とりよりなる2重管構造とし、内部管27に
蓄冷材11を収納すると共に、内部管27と外部管26
の間を真空に保持してある。真空空間28は10−2〜
10−5Torrの真空度に保たれ充分な断熱機能を有
している。またディスプレーサ10はその外郭がステン
レス管26で形成されるため、従来例の高硬度のフェノ
ール系等の樹脂製外郭とは異なり、各通気孔を簡単に寸
法精度良く加工してある。
く熱伝導性の悪いステンレス等で形成した外部管26と
内部管27とりよりなる2重管構造とし、内部管27に
蓄冷材11を収納すると共に、内部管27と外部管26
の間を真空に保持してある。真空空間28は10−2〜
10−5Torrの真空度に保たれ充分な断熱機能を有
している。またディスプレーサ10はその外郭がステン
レス管26で形成されるため、従来例の高硬度のフェノ
ール系等の樹脂製外郭とは異なり、各通気孔を簡単に寸
法精度良く加工してある。
【0011】前記極低温冷凍装置では、給入過程におい
ては給排気装置22の給入圧力が充分に高まった状態で
給入弁24だけが開成すると、この給排気装置22の高
圧冷媒はバッファー室14から蓄冷材11に流入し蓄冷
熱で冷却される。次にディスプレーサ10が上死点Aか
ら下降すると、蓄冷材11の流入冷媒は膨張空間13側
へ押し出されその間に蓄冷材11を流通し膨張、冷却し
て膨張空間13に流入する。その後、給入弁24も閉成
される。
ては給排気装置22の給入圧力が充分に高まった状態で
給入弁24だけが開成すると、この給排気装置22の高
圧冷媒はバッファー室14から蓄冷材11に流入し蓄冷
熱で冷却される。次にディスプレーサ10が上死点Aか
ら下降すると、蓄冷材11の流入冷媒は膨張空間13側
へ押し出されその間に蓄冷材11を流通し膨張、冷却し
て膨張空間13に流入する。その後、給入弁24も閉成
される。
【0012】また極低温冷凍装置では、排気過程におい
ては給排気装置22の排気圧力が充分に高まった状態で
排気弁25だけが開成すると、膨張室13のガス状冷媒
は排気圧に引かれて膨張、冷却し、これにより低温端部
29が冷却する。最後にディスプレーサ10が下死点B
から上昇すると、冷却冷媒はディスプレーサ10に押し
出され、その間に蓄冷材11を冷却しながらバッファー
室14を経て排気される。以上のように給入過程及び排
気過程からなるサイクルが繰り返されることで、次第に
蓄冷材11もガス状冷媒も冷却し、結果として低温端部
29に150〜20K(−123〜253℃)の極低温
が発生する。
ては給排気装置22の排気圧力が充分に高まった状態で
排気弁25だけが開成すると、膨張室13のガス状冷媒
は排気圧に引かれて膨張、冷却し、これにより低温端部
29が冷却する。最後にディスプレーサ10が下死点B
から上昇すると、冷却冷媒はディスプレーサ10に押し
出され、その間に蓄冷材11を冷却しながらバッファー
室14を経て排気される。以上のように給入過程及び排
気過程からなるサイクルが繰り返されることで、次第に
蓄冷材11もガス状冷媒も冷却し、結果として低温端部
29に150〜20K(−123〜253℃)の極低温
が発生する。
【0013】また極低温冷凍装置では、ディスプレーサ
10は、真空空間28を形成したことで断熱機能が高ま
り蓄冷材11の蓄積冷熱の散逸を防止でき、またディス
プレーサ10表面の冷却を抑制してこの表面10とシリ
ンダー12間の温度差もそれによる摺動間隙16の変化
も防止してシール不良の発生を防止でき、従って極低温
冷凍装置の冷凍能力を高く維持できるようになる。また
ディスプレーサ10は内部に真空空間28を有する分だ
け軽量化して低負荷となり、負荷の低減分だけその駆動
装置17も低出力で小型なものにでき、従って極低温冷
凍装置を小型化できる。
10は、真空空間28を形成したことで断熱機能が高ま
り蓄冷材11の蓄積冷熱の散逸を防止でき、またディス
プレーサ10表面の冷却を抑制してこの表面10とシリ
ンダー12間の温度差もそれによる摺動間隙16の変化
も防止してシール不良の発生を防止でき、従って極低温
冷凍装置の冷凍能力を高く維持できるようになる。また
ディスプレーサ10は内部に真空空間28を有する分だ
け軽量化して低負荷となり、負荷の低減分だけその駆動
装置17も低出力で小型なものにでき、従って極低温冷
凍装置を小型化できる。
【0014】
【発明の効果】本発明は以上のように構成したから、デ
ィスプレーサに真空空間を形成したことでこのディスプ
レーサの断熱機能が高まり蓄冷材の蓄積冷熱の散逸を防
止でき、またディスプレーサ表面の冷却を抑制してこの
表面とシリンダー間の温度差もそれによる摺動間隙の変
化も防止してシール不良の発生を防止でき、よって極低
温冷凍装置の冷凍能力を高く維持できるようになり、ま
たディスプレーサは内部に真空空間を有する分だけ軽量
化して低負荷となり、負荷の低減分だけその駆動装置も
低出力で小型なものにでき、よって極低温冷凍装置を小
型化でき、従って小型で高性能な極低温冷凍装置を提供
できる。
ィスプレーサに真空空間を形成したことでこのディスプ
レーサの断熱機能が高まり蓄冷材の蓄積冷熱の散逸を防
止でき、またディスプレーサ表面の冷却を抑制してこの
表面とシリンダー間の温度差もそれによる摺動間隙の変
化も防止してシール不良の発生を防止でき、よって極低
温冷凍装置の冷凍能力を高く維持できるようになり、ま
たディスプレーサは内部に真空空間を有する分だけ軽量
化して低負荷となり、負荷の低減分だけその駆動装置も
低出力で小型なものにでき、よって極低温冷凍装置を小
型化でき、従って小型で高性能な極低温冷凍装置を提供
できる。
【図1】本発明の一実施例の構成図である。
【図2】従来例の構成図である。
10 ディスプレーサ
11 蓄冷材
12 シリンダー
13 膨張室
14 バッファー室
22 給排気装置
26 外部管
27 内部管
29 真空空間
Claims (1)
- 【請求項1】 ディスプレーサをシリンダーの内部に
摺動自在に設け、前記シリンダーの内部を前記ディスプ
レーサにより膨張室とバッファー室に区画し、前記バッ
ファー室に給排気装置を連通して、この給排気装置と前
記膨張室の間でガス状冷媒を往復移動させてなるもので
あって、前記ディスプレーサを外部管と内部管とよりな
る2重管構造とし、前記内部管に蓄冷材を収納すると共
に、前記内部管と前記外部管の間を真空に保持してなる
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 |
---|---|---|---|
JP107691A JPH04251165A (ja) | 1991-01-09 | 1991-01-09 | 極低温冷凍装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP107691A JPH04251165A (ja) | 1991-01-09 | 1991-01-09 | 極低温冷凍装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04251165A true JPH04251165A (ja) | 1992-09-07 |
Family
ID=11491415
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP107691A Pending JPH04251165A (ja) | 1991-01-09 | 1991-01-09 | 極低温冷凍装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04251165A (ja) |
-
1991
- 1991-01-09 JP JP107691A patent/JPH04251165A/ja active Pending
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