JPH04288455A - 冷凍機用蓄冷器 - Google Patents
冷凍機用蓄冷器Info
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- JPH04288455A JPH04288455A JP4841791A JP4841791A JPH04288455A JP H04288455 A JPH04288455 A JP H04288455A JP 4841791 A JP4841791 A JP 4841791A JP 4841791 A JP4841791 A JP 4841791A JP H04288455 A JPH04288455 A JP H04288455A
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- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 abstract description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 abstract description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 2
- 241000287181 Sturnus vulgaris Species 0.000 abstract 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 abstract 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
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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
-
- 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
- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/14—Compression machines, plants or systems characterised by the cycle used
- F25B2309/1407—Pulse-tube cycles with pulse tube having in-line geometrical arrangements
-
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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-
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- F25B2309/1426—Pulse tubes with basic schematic including at the pulse tube warm end a so called warm end expander
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、スタ−リング冷凍機、
ギフォ−ド・マクマフォン冷凍機、ソルベ−冷凍機、パ
ルス管冷凍機等、いわゆる蓄冷型の冷凍機に用いられる
蓄冷器に関する。
ギフォ−ド・マクマフォン冷凍機、ソルベ−冷凍機、パ
ルス管冷凍機等、いわゆる蓄冷型の冷凍機に用いられる
蓄冷器に関する。
【０００２】
【従来の技術】蓄冷器の作動流体の流路は、従来、円筒
形状を成し、その流路断面積は、低温側〜高温側間で、
一様であった。例えば、図５ に示す２段スタ−リング
サイクル冷凍機５０に用いられる ２段蓄冷器６０の各
段６１，６２ の流路断面積は、各段６１，６２ の低
温側６１Ｌ，６２Ｌ 〜高温側６１Ｈ，６２Ｈ 間で変
化せず、それぞれ一様に構成されている。
形状を成し、その流路断面積は、低温側〜高温側間で、
一様であった。例えば、図５ に示す２段スタ−リング
サイクル冷凍機５０に用いられる ２段蓄冷器６０の各
段６１，６２ の流路断面積は、各段６１，６２ の低
温側６１Ｌ，６２Ｌ 〜高温側６１Ｈ，６２Ｈ 間で変
化せず、それぞれ一様に構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の蓄冷器は、蓄冷
器全体の効率に、改良の余地が存する。これは、蓄冷器
の効率の悪さ（非効率）が、局所的には、ξ０２に比例
するためである。ここに、ξ０ は往復動する作動ガス
の往復移動距離であり、
器全体の効率に、改良の余地が存する。これは、蓄冷器
の効率の悪さ（非効率）が、局所的には、ξ０２に比例
するためである。ここに、ξ０ は往復動する作動ガス
の往復移動距離であり、
【数１】
として与えられる。なお、Ｓ：流路の断面積， ρ：
作動ガスの密度， ｍ：質量である。いま、作動ガス
を理想気体と仮定し、蓄冷器中のプロセスが等温的、且
つ、圧力損失が無いとすると、上記密度ρは、
作動ガスの密度， ｍ：質量である。いま、作動ガス
を理想気体と仮定し、蓄冷器中のプロセスが等温的、且
つ、圧力損失が無いとすると、上記密度ρは、
【数２】
より、
【数３】
として与えられる。ここに、Ｐ：圧力，Ｖ：小さな領域
（温度が一様とみなせる領域）の体積，ｎ：モル数，ｍ
：質量，Ｍ：分子量，Ｒ：気体定数，Ｔ：温度，である
。数３ に示すように、上記密度ρは温度に反比例する
。このため、作動ガスの質量流量を一定とし、且つ、流
路断面積Ｓを一定とすると、数１より明らかなように、
作動ガスの変位ξ０ 、したがって、ξ０２は、温度に
比例する。即ち、蓄冷器の効率は、温度に比例して悪化
することとなる。
（温度が一様とみなせる領域）の体積，ｎ：モル数，ｍ
：質量，Ｍ：分子量，Ｒ：気体定数，Ｔ：温度，である
。数３ に示すように、上記密度ρは温度に反比例する
。このため、作動ガスの質量流量を一定とし、且つ、流
路断面積Ｓを一定とすると、数１より明らかなように、
作動ガスの変位ξ０ 、したがって、ξ０２は、温度に
比例する。即ち、蓄冷器の効率は、温度に比例して悪化
することとなる。
【０００４】このように、流路断面積の一定な従来の蓄
冷器は、高温側で効率が悪化するという問題点を有する
。本発明は、かかる事情に鑑みたものであり、蓄冷器全
体としての効率を高めることを目的とする。
冷器は、高温側で効率が悪化するという問題点を有する
。本発明は、かかる事情に鑑みたものであり、蓄冷器全
体としての効率を高めることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、作動流体の単
位時間当たりの移動距離ξ０ を略一定とすることによ
って、上述の目的を達成するものである。即ち、本発明
は、請求項１ に記載の如く、作動流体の流路の断面積
を、低温側で小さく、高温側で大きくなるように構成し
た冷凍機用蓄冷器である。
位時間当たりの移動距離ξ０ を略一定とすることによ
って、上述の目的を達成するものである。即ち、本発明
は、請求項１ に記載の如く、作動流体の流路の断面積
を、低温側で小さく、高温側で大きくなるように構成し
た冷凍機用蓄冷器である。
【０００６】上記に於いて、流路の断面積は、低温側〜
高温側間で連続的に変化させてもよく、また、段階的に
変化させてもよい。要は、数１ で与えられるξ０ の
値を略一定に保つべく、温度の関数である密度ρと断面
積Ｓとの積を、略一定に保つように変化させればよい。
高温側間で連続的に変化させてもよく、また、段階的に
変化させてもよい。要は、数１ で与えられるξ０ の
値を略一定に保つべく、温度の関数である密度ρと断面
積Ｓとの積を、略一定に保つように変化させればよい。
【０００７】
【作用】作動ガスの密度ρは、数３に示すように、温度
に反比例する。このため、作動ガスの流路断面積を、密
度ρの変化を打ち消すように構成すると、数１より明ら
かなように、作動ガスの単位時間当たりの変位ξ０ を
、略一定に保つことができる。したがって、蓄冷器の高
温側での効率の悪化要因であるξ０２を略一定に保つこ
とができ、蓄冷器全体としての効率を高め得る。
に反比例する。このため、作動ガスの流路断面積を、密
度ρの変化を打ち消すように構成すると、数１より明ら
かなように、作動ガスの単位時間当たりの変位ξ０ を
、略一定に保つことができる。したがって、蓄冷器の高
温側での効率の悪化要因であるξ０２を略一定に保つこ
とができ、蓄冷器全体としての効率を高め得る。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図１ は
、本発明の第１ の実施例にかかる蓄冷器２０を用いた
スタ−リングサイクル冷凍機１０の構成説明図である。
、本発明の第１ の実施例にかかる蓄冷器２０を用いた
スタ−リングサイクル冷凍機１０の構成説明図である。
【０００９】図示のように、本冷凍機１０は、矢印ａ方
向に回転している駆動源１１からの駆動力を、公知の伝
達機構１２，１４ を介して所定の位相差を与えつつ、
圧縮用ピストン１３、及び、膨張用ピストン１５へそれ
ぞれ伝達することにより、スタ−リングサイクルによる
冷凍を実現して、コ−ルドヘッド１６へ出力する装置で
ある。
向に回転している駆動源１１からの駆動力を、公知の伝
達機構１２，１４ を介して所定の位相差を与えつつ、
圧縮用ピストン１３、及び、膨張用ピストン１５へそれ
ぞれ伝達することにより、スタ−リングサイクルによる
冷凍を実現して、コ−ルドヘッド１６へ出力する装置で
ある。
【００１０】本冷凍機１０に於いて、蓄冷器２０の流路
の断面は円形を成し、断面積Ｓは、低温側２０Ｌ で小
さく、高温側２０Ｈ へ向かうにつれて徐々に大きくな
るように構成されている。
の断面は円形を成し、断面積Ｓは、低温側２０Ｌ で小
さく、高温側２０Ｈ へ向かうにつれて徐々に大きくな
るように構成されている。
【００１１】断面積Ｓを与える流路の半径ｒ（ｘ）は、
例えば、
例えば、
【数４】
として与えることができる。ここに、ｒ０ ：低温端の
半径， Ｔ１ ：高温端の温度， Ｔ０ ：低
温端の温度，ｌ：蓄冷器の流路の全長， ｘ：低
温端からの距離，である。数４ によると、例えば、高
温端での流路の半径は、
半径， Ｔ１ ：高温端の温度， Ｔ０ ：低
温端の温度，ｌ：蓄冷器の流路の全長， ｘ：低
温端からの距離，である。数４ によると、例えば、高
温端での流路の半径は、
【数５】
として与えられる。
【００１２】なお、図４ の下段は、数４ に基づいて
設計された蓄冷器の半径の流路方向での変化を示し、同
図の上段は、このように設計された蓄冷器内での流路方
向での温度変化を示す。
設計された蓄冷器の半径の流路方向での変化を示し、同
図の上段は、このように設計された蓄冷器内での流路方
向での温度変化を示す。
【００１３】即ち、数４ のように蓄冷器の流路を設計
することにより、蓄冷器内の局所的な効率を略一様とす
ることができ、したがって、蓄冷器全体としての効率を
高めることができる。
することにより、蓄冷器内の局所的な効率を略一様とす
ることができ、したがって、蓄冷器全体としての効率を
高めることができる。
【００１４】図２ は、本発明の第２ の実施例にかか
る蓄冷器２０ａ を用いたスタ−リングサイクル冷凍機
１０ａ の構成説明図である。本冷凍機１０ａ は、図
１ の冷凍機１０と略同様であるが、膨張用ピストン１
５ａ 、及び、蓄冷器２０ａ を、それぞれ、２ 段に
構成した点が、図１ の装置とは異なる。
る蓄冷器２０ａ を用いたスタ−リングサイクル冷凍機
１０ａ の構成説明図である。本冷凍機１０ａ は、図
１ の冷凍機１０と略同様であるが、膨張用ピストン１
５ａ 、及び、蓄冷器２０ａ を、それぞれ、２ 段に
構成した点が、図１ の装置とは異なる。
【００１５】蓄冷器２０ａ は、第１ 蓄冷器２１ａ
と第２ 蓄冷器２２ａ とから構成されており、図２で
は、第２ 蓄冷器２２ａ の流路の断面積のみが、低温
側２２ａＬで小さく、高温側２２Ｈへ向かうにつれて徐
々に大きくなるよう構成されており、第１ 蓄冷器２１
ａ の流路の断面積は、低温側２１ａＬ〜高温側２１ａ
Ｈ間で一様とされている。即ち、このような構成によっ
ても、本発明の目的を達することはできる。
と第２ 蓄冷器２２ａ とから構成されており、図２で
は、第２ 蓄冷器２２ａ の流路の断面積のみが、低温
側２２ａＬで小さく、高温側２２Ｈへ向かうにつれて徐
々に大きくなるよう構成されており、第１ 蓄冷器２１
ａ の流路の断面積は、低温側２１ａＬ〜高温側２１ａ
Ｈ間で一様とされている。即ち、このような構成によっ
ても、本発明の目的を達することはできる。
【００１６】しかし、図２ に於いて、第１ 蓄冷器２
１ａ の流路の断面積を、第２ 蓄冷器２２ａ と同様
に、低温側２１ａＬで小さく、高温側２１Ｈ へ向かう
につれて徐々に大きくなるように構成してもよい。その
場合、本発明の効果を、より高めることができる。
１ａ の流路の断面積を、第２ 蓄冷器２２ａ と同様
に、低温側２１ａＬで小さく、高温側２１Ｈ へ向かう
につれて徐々に大きくなるように構成してもよい。その
場合、本発明の効果を、より高めることができる。
【００１７】図３ は、本発明の第３ の実施例にかか
る蓄冷器２０ｂ を用いたパルス管冷凍機３０の構成説
明図である。
る蓄冷器２０ｂ を用いたパルス管冷凍機３０の構成説
明図である。
【００１８】図示のように、本冷凍機３０は、矢印ｂ方
向に回転している駆動源３１からの駆動力を、公知の伝
達機構３２を介して圧縮用ピストン３３へ伝達すること
により、第１放熱器３４、蓄冷器２０ｂ 、コ−ルドヘ
ッド３５、パルス管３６、第２放熱器３７内で作動ガス
を移動せしめて、パルス管３６内での断熱膨張による冷
凍を実現して、コ−ルドヘッド３５へ出力する装置であ
る。
向に回転している駆動源３１からの駆動力を、公知の伝
達機構３２を介して圧縮用ピストン３３へ伝達すること
により、第１放熱器３４、蓄冷器２０ｂ 、コ−ルドヘ
ッド３５、パルス管３６、第２放熱器３７内で作動ガス
を移動せしめて、パルス管３６内での断熱膨張による冷
凍を実現して、コ−ルドヘッド３５へ出力する装置であ
る。
【００１９】本冷凍機３０に於いても、蓄冷器２０ｂ
の流路の断面は円形を成しており、断面積Ｓは、低温側
２０ｂＬで小さく、高温側２０ｂＨへ向かうにつれて徐
々に大きくなるように構成されている。これにより、上
記２ つの実施例の場合と同様に、蓄冷器２０ｂ全体と
しての効果を高めている。
の流路の断面は円形を成しており、断面積Ｓは、低温側
２０ｂＬで小さく、高温側２０ｂＨへ向かうにつれて徐
々に大きくなるように構成されている。これにより、上
記２ つの実施例の場合と同様に、蓄冷器２０ｂ全体と
しての効果を高めている。
【００２０】
【発明の効果】以上、本発明は、作動流体の流路の断面
積を、低温側で小さく、高温側で大きくなるように構成
した冷凍機用蓄冷器である。
積を、低温側で小さく、高温側で大きくなるように構成
した冷凍機用蓄冷器である。
【００２１】本発明によると、蓄冷器の流路の断面積の
形状を変えることにより、その局所的な効率を略一様に
することができ、蓄冷器全体としての効率を大きく高め
ることができる。
形状を変えることにより、その局所的な効率を略一様に
することができ、蓄冷器全体としての効率を大きく高め
ることができる。
【図１】第１ の実施例にかかる蓄冷器を用いたスタ−
リングサイクル冷凍器の構成説明図である。
リングサイクル冷凍器の構成説明図である。
【図２】第２ の実施例にかかる蓄冷器を用いたスタ−
リングサイクル冷凍器の構成説明図である。
リングサイクル冷凍器の構成説明図である。
【図３】第３ の実施例にかかる蓄冷器を用いたパルス
管冷凍器の構成説明図である。
管冷凍器の構成説明図である。
【図４】下段は、本発明の蓄冷器の流路の半径の変化を
流路方向で示す図、上段は、下段のように設計した蓄冷
器の流路方向での温度変化を示す図である。
流路方向で示す図、上段は、下段のように設計した蓄冷
器の流路方向での温度変化を示す図である。
【図５】従来の蓄冷器を用いたスタ−リングサイクル冷
凍器の構成説明図である。
凍器の構成説明図である。
２０，２０ａ，２０ｂ 実施例にかかる蓄冷器，６０
従来の蓄冷器，
従来の蓄冷器，
Claims (1)
- 【請求項１】 冷凍機に用いられる蓄冷器に於いて、
作動流体の流路の断面積を、低温側で小さく、高温側で
大きくなるように形成したことを特徴とする冷凍機用蓄
冷器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4841791A JPH04288455A (ja) | 1991-03-13 | 1991-03-13 | 冷凍機用蓄冷器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4841791A JPH04288455A (ja) | 1991-03-13 | 1991-03-13 | 冷凍機用蓄冷器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04288455A true JPH04288455A (ja) | 1992-10-13 |
Family
ID=12802738
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4841791A Pending JPH04288455A (ja) | 1991-03-13 | 1991-03-13 | 冷凍機用蓄冷器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04288455A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1579156A1 (en) * | 2002-11-20 | 2005-09-28 | Praxair Technology, Inc. | Pulse tube refrigeration system |
| JP2015183970A (ja) * | 2014-03-26 | 2015-10-22 | 住友重機械工業株式会社 | 蓄冷器式冷凍機 |
| US11588150B2 (en) | 2019-05-20 | 2023-02-21 | Nanograf Corporation | Anode active material including low-defect turbostratic carbon |
-
1991
- 1991-03-13 JP JP4841791A patent/JPH04288455A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1579156A1 (en) * | 2002-11-20 | 2005-09-28 | Praxair Technology, Inc. | Pulse tube refrigeration system |
| EP1579156A4 (en) * | 2002-11-20 | 2007-08-29 | Praxair Technology Inc | PULSE EMITTING TUBE REFRIGERATION SYSTEM |
| JP2015183970A (ja) * | 2014-03-26 | 2015-10-22 | 住友重機械工業株式会社 | 蓄冷器式冷凍機 |
| US11588150B2 (en) | 2019-05-20 | 2023-02-21 | Nanograf Corporation | Anode active material including low-defect turbostratic carbon |
| US11929494B2 (en) | 2019-05-20 | 2024-03-12 | Nanograf Corporation | Anode active material including low-defect turbostratic carbon |
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