JPH06147686A - 金属水素化物を用いた低温発生装置 - Google Patents
金属水素化物を用いた低温発生装置Info
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- JPH06147686A JPH06147686A JP32751592A JP32751592A JPH06147686A JP H06147686 A JPH06147686 A JP H06147686A JP 32751592 A JP32751592 A JP 32751592A JP 32751592 A JP32751592 A JP 32751592A JP H06147686 A JPH06147686 A JP H06147686A
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- 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
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-
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- Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 長期間の運転にも信頼性が高く、効率も高
い。 【構成】切替え手段７、８は金属水素化物収納容器３、
６の内で一方を加熱源１に接続し、他方を冷却源４に接
続するように交互に切替える。パルスチューブは入口端
に蓄冷器を有し、かつ、出口端に冷却手段を介して接続
するオリフィス弁を設けている。切替えバルブ１８、２
０は冷却源に接続された金属水素化物収納容器に連通す
る導管とオリフィス弁の下流側とを接続するように交互
に開閉する。水素導管１３は加熱源１により加熱された
金属水素化物からの水素をガスー水熱交換器１６介して
パルスチューブ２５へ供給する。水素導管１４はパルス
チューブ２５から水素を回収する。切替えバルブ２２
ａ，２２ｂは水素導管１３または水素導管１４と蓄冷器
２３の入口管とを交互に接続するように切替える。
い。 【構成】切替え手段７、８は金属水素化物収納容器３、
６の内で一方を加熱源１に接続し、他方を冷却源４に接
続するように交互に切替える。パルスチューブは入口端
に蓄冷器を有し、かつ、出口端に冷却手段を介して接続
するオリフィス弁を設けている。切替えバルブ１８、２
０は冷却源に接続された金属水素化物収納容器に連通す
る導管とオリフィス弁の下流側とを接続するように交互
に開閉する。水素導管１３は加熱源１により加熱された
金属水素化物からの水素をガスー水熱交換器１６介して
パルスチューブ２５へ供給する。水素導管１４はパルス
チューブ２５から水素を回収する。切替えバルブ２２
ａ，２２ｂは水素導管１３または水素導管１４と蓄冷器
２３の入口管とを交互に接続するように切替える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属水素化物を用いた
低温発生装置に係り、特に、機械的な駆動部を持たない
パルスチューブで極低温を実現する金属水素化物を用い
た低温発生装置に関する。
低温発生装置に係り、特に、機械的な駆動部を持たない
パルスチューブで極低温を実現する金属水素化物を用い
た低温発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の低温発生装置として、その一例
を図３に示すシステム構成図と図４に示す金属水素化物
の特性図により説明する。
を図３に示すシステム構成図と図４に示す金属水素化物
の特性図により説明する。
【０００３】図３において、１は加熱源で熱媒体循環路
２により金属水素化物３ａを収納した金属水素化物収納
容器３に接続されている。４は冷却源で同じく熱媒体循
環路５により金属水素化物６ａを収納した金属水素化物
収納容器６に接続されている。７および８は前記金属水
素化物収納容器３，６を加熱源１と冷却源４に各々切替
え接続して交互に加熱冷却を行うための切替え手段で３
方切替え弁と管体の組合せにより構成されている。
２により金属水素化物３ａを収納した金属水素化物収納
容器３に接続されている。４は冷却源で同じく熱媒体循
環路５により金属水素化物６ａを収納した金属水素化物
収納容器６に接続されている。７および８は前記金属水
素化物収納容器３，６を加熱源１と冷却源４に各々切替
え接続して交互に加熱冷却を行うための切替え手段で３
方切替え弁と管体の組合せにより構成されている。
【０００４】金属水素化物収納容器３，６には、各々逆
止弁９，１０，１１，１２を介して水素導管１３，１４
によりＧＭサイクルによる膨張型低温発生装置１５に接
続されている。
止弁９，１０，１１，１２を介して水素導管１３，１４
によりＧＭサイクルによる膨張型低温発生装置１５に接
続されている。
【０００５】なお、１６は、水素導管１３の途中に設け
られた冷却器としてのガスー水熱交換器１６である。
られた冷却器としてのガスー水熱交換器１６である。
【０００６】上記構成で、加熱源１で加熱された熱媒体
により金属水素化物収納容器３の金属水素化物３ａから
発生（図示ａ点）した高圧、高温の水素が、逆止弁１０
を開き、水素導管１３およびガスー水熱交換器１６を経
由して膨張型低温発生装置１５に流入する。このとき、
高圧、高温の水素は、ガスー水熱交換器１６において冷
却水により冷却され、高圧、常温となり、膨張型低温発
生装置１５で膨張して冷凍熱を発生する。
により金属水素化物収納容器３の金属水素化物３ａから
発生（図示ａ点）した高圧、高温の水素が、逆止弁１０
を開き、水素導管１３およびガスー水熱交換器１６を経
由して膨張型低温発生装置１５に流入する。このとき、
高圧、高温の水素は、ガスー水熱交換器１６において冷
却水により冷却され、高圧、常温となり、膨張型低温発
生装置１５で膨張して冷凍熱を発生する。
【０００７】その後、水素は膨張型低温発生装置１５の
出口側より水素導管１４および逆止弁１１を経由して金
属水素化物収納容器６の金属水素化物６ａに吸蔵（図示
ｂ点）される。この際、金属水素化物６ａは発熱する
が、冷却源４からの冷却された熱媒体により冷却されて
いるので水素の吸蔵作用は進行する。
出口側より水素導管１４および逆止弁１１を経由して金
属水素化物収納容器６の金属水素化物６ａに吸蔵（図示
ｂ点）される。この際、金属水素化物６ａは発熱する
が、冷却源４からの冷却された熱媒体により冷却されて
いるので水素の吸蔵作用は進行する。
【０００８】次に、切替え手段７，８を切替えることに
より一方の金属水素化物収納容器３は冷却源４に接続さ
れる一方、他方の金属水素化物収納容器６は加熱源１に
各々接続されて前述のサイクルが継続的に行われる。
より一方の金属水素化物収納容器３は冷却源４に接続さ
れる一方、他方の金属水素化物収納容器６は加熱源１に
各々接続されて前述のサイクルが継続的に行われる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３に
示す膨張型低温発生装置１５は、ＧＭサイクルを用いて
いるため、機械的な駆動部を有し、駆動部の運動によっ
て騒音や振動が生じ、特に長期間信頼性の高い運転を維
持することは困難である。また、ＧＭサイクルは機構が
複雑で部品点数も多く、冷凍機としてコスト高になると
いう問題がある。
示す膨張型低温発生装置１５は、ＧＭサイクルを用いて
いるため、機械的な駆動部を有し、駆動部の運動によっ
て騒音や振動が生じ、特に長期間信頼性の高い運転を維
持することは困難である。また、ＧＭサイクルは機構が
複雑で部品点数も多く、冷凍機としてコスト高になると
いう問題がある。
【００１０】そこで、本発明は、熱駆動によって簡単な
機構で極低温の冷凍出熱可能な金属水素化物を用いた低
温発生装置を提供することを目的とする。
機構で極低温の冷凍出熱可能な金属水素化物を用いた低
温発生装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも一
対の金属水素化物収納容器内の熱交換器が第１切替手段
を介在させた熱媒管により加熱源および冷却源に交互に
切替え接続される一方、通過する水素と熱交換して蓄冷
する蓄冷器の水素通過口一端部が第２切替手段を介在さ
せた第１水素導管により一対の金属水素化物収納容器に
交互に切替え接続され、蓄冷器の水素通過口他端部が冷
熱取出部を介在させた第２水素導管により冷却手段を備
えたパルスチューブの水素通過口一端部に接続され、パ
ルスチューブの水素通過口他端部が絞り弁と第３切替手
段とを介在させた第３水素導管により一対の金属水素化
物収納容器の内で冷却源に切替え接続される金属水素化
物収納容器に切替え接続構成したものである。
対の金属水素化物収納容器内の熱交換器が第１切替手段
を介在させた熱媒管により加熱源および冷却源に交互に
切替え接続される一方、通過する水素と熱交換して蓄冷
する蓄冷器の水素通過口一端部が第２切替手段を介在さ
せた第１水素導管により一対の金属水素化物収納容器に
交互に切替え接続され、蓄冷器の水素通過口他端部が冷
熱取出部を介在させた第２水素導管により冷却手段を備
えたパルスチューブの水素通過口一端部に接続され、パ
ルスチューブの水素通過口他端部が絞り弁と第３切替手
段とを介在させた第３水素導管により一対の金属水素化
物収納容器の内で冷却源に切替え接続される金属水素化
物収納容器に切替え接続構成したものである。
【００１２】
【作用】上記構成で、第１切替手段を介在させた熱媒管
により加熱源に接続された金属水素化物収納容器の金属
水素化物が水素放出状態とされ、冷却源に接続された金
属水素化物収納容器の金属水素化物が水素吸蔵状態とさ
れる。この状態で、第１サイクルとして蓄冷器の水素通
過口一端部が第２切替手段を介在させた第１水素導管に
より前記加熱源に接続された金属水素化物収納容器に接
続されると、この金属水素化物収納容器から放出される
高圧の水素が蓄冷器で冷却されてパルスチューブ内に流
入され、パルスチューブ内の残留水素が圧縮される。次
に、第２サイクルとして蓄冷器の水素通過口一端部が第
２切替手段を介在させた第１水素導管により前記冷却源
に接続された金属水素化物収納容器に接続されると、第
１サイクルにより発生したパルスチューブ内の圧縮され
た高圧の水素が低圧の前記冷却源に接続された金属水素
化物収納容器に回収され、このときパルスチューブ内の
圧縮された高圧の水素を膨脹させて冷熱を発生させる。
上記した第１サイクルと第２サイクルとは交互に高速に
繰り返されて冷熱取出部から冷熱を取り出すと共に、蓄
冷器に冷熱を蓄える。その後に、第１切替手段を介在さ
せた熱媒管により加熱源に接続された金属水素化物収納
容器と冷却源に接続された金属水素化物収納容器とが交
互に前記と逆に切替えられて、前記第１サイクルと第２
サイクルとが交互に高速に繰り返される。これにより、
熱駆動で、しかも、簡単な機構で極低温が実現される。
従って、ランニングコストや製作コスト面で経済的、か
つ、効率的で、また、機械的な駆動部を持たないから長
時間の運転にも信頼性が高いものとなる。
により加熱源に接続された金属水素化物収納容器の金属
水素化物が水素放出状態とされ、冷却源に接続された金
属水素化物収納容器の金属水素化物が水素吸蔵状態とさ
れる。この状態で、第１サイクルとして蓄冷器の水素通
過口一端部が第２切替手段を介在させた第１水素導管に
より前記加熱源に接続された金属水素化物収納容器に接
続されると、この金属水素化物収納容器から放出される
高圧の水素が蓄冷器で冷却されてパルスチューブ内に流
入され、パルスチューブ内の残留水素が圧縮される。次
に、第２サイクルとして蓄冷器の水素通過口一端部が第
２切替手段を介在させた第１水素導管により前記冷却源
に接続された金属水素化物収納容器に接続されると、第
１サイクルにより発生したパルスチューブ内の圧縮され
た高圧の水素が低圧の前記冷却源に接続された金属水素
化物収納容器に回収され、このときパルスチューブ内の
圧縮された高圧の水素を膨脹させて冷熱を発生させる。
上記した第１サイクルと第２サイクルとは交互に高速に
繰り返されて冷熱取出部から冷熱を取り出すと共に、蓄
冷器に冷熱を蓄える。その後に、第１切替手段を介在さ
せた熱媒管により加熱源に接続された金属水素化物収納
容器と冷却源に接続された金属水素化物収納容器とが交
互に前記と逆に切替えられて、前記第１サイクルと第２
サイクルとが交互に高速に繰り返される。これにより、
熱駆動で、しかも、簡単な機構で極低温が実現される。
従って、ランニングコストや製作コスト面で経済的、か
つ、効率的で、また、機械的な駆動部を持たないから長
時間の運転にも信頼性が高いものとなる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
する。
【００１４】図１は、本発明の一実施例を示す金属水素
化物を用いた低温発生装置の構成図である。図１が従来
例を示す図３と異なる点は、膨張型低温発生装置１５の
代わりにパルスチューブ冷凍機１７を設けた点である。
化物を用いた低温発生装置の構成図である。図１が従来
例を示す図３と異なる点は、膨張型低温発生装置１５の
代わりにパルスチューブ冷凍機１７を設けた点である。
【００１５】図１において、１は加熱源で熱媒体循環路
２により金属水素化物３ａを収納した金属水素化物収納
容器３に接続されている。４は冷却源で同じく熱媒体循
環路５により金属水素化物６ａを収納した金属水素化物
収納容器６に接続されている。７および８は、金属水素
化物収納容器３，６に対して加熱源１と冷却源４とを交
互に切替え接続して加熱冷却を行うための切替え手段で
３方切替え弁と管体の組合せにより構成されている。
２により金属水素化物３ａを収納した金属水素化物収納
容器３に接続されている。４は冷却源で同じく熱媒体循
環路５により金属水素化物６ａを収納した金属水素化物
収納容器６に接続されている。７および８は、金属水素
化物収納容器３，６に対して加熱源１と冷却源４とを交
互に切替え接続して加熱冷却を行うための切替え手段で
３方切替え弁と管体の組合せにより構成されている。
【００１６】金属水素化物収納容器３には、逆止弁９，
１０を介して水素導管１３，１４が接続され、金属水素
化物収納容器６には、逆止弁１１，１２を介して水素導
管１３，１４が接続されており、この内、逆止弁１０，
１２からの水素導管１３は、ガスー水熱交換器１６を経
てパルスチューブ冷凍機１７の入口側に接続されてい
る。
１０を介して水素導管１３，１４が接続され、金属水素
化物収納容器６には、逆止弁１１，１２を介して水素導
管１３，１４が接続されており、この内、逆止弁１０，
１２からの水素導管１３は、ガスー水熱交換器１６を経
てパルスチューブ冷凍機１７の入口側に接続されてい
る。
【００１７】一方、水素導管１４の下流側は逆止弁９，
１１を介して金属水素化物収納容器３または金属水素化
物収納容器６に接続され、水素導管１４の上流側はパル
スチューブ冷凍機１７の入口側に接続されている。
１１を介して金属水素化物収納容器３または金属水素化
物収納容器６に接続され、水素導管１４の上流側はパル
スチューブ冷凍機１７の入口側に接続されている。
【００１８】また、金属水素化物収納容器３には、切替
えバルブ１８を介して導管１９が接続されると共に、金
属水素化物収納容器６には、切替えバルブ２０を介して
導管２１が接続され、これら導管１９と導管２１とが合
体してパルスチューブ冷凍機１７の出口側に接続されて
いる。
えバルブ１８を介して導管１９が接続されると共に、金
属水素化物収納容器６には、切替えバルブ２０を介して
導管２１が接続され、これら導管１９と導管２１とが合
体してパルスチューブ冷凍機１７の出口側に接続されて
いる。
【００１９】パルスチューブ冷凍機１７では、水素導管
１３，１４のそれぞれに配置される切替えバルブ２２
ａ，２２ｂを介して水素導管１３，１４が合体して蓄冷
器２３の上流側に接続され、この配管に蓄冷器２３と熱
負荷２４とパルスチューブ２５と高温端熱交換器２６と
オリフィス弁２７とが直列に接続され構成されている。
１３，１４のそれぞれに配置される切替えバルブ２２
ａ，２２ｂを介して水素導管１３，１４が合体して蓄冷
器２３の上流側に接続され、この配管に蓄冷器２３と熱
負荷２４とパルスチューブ２５と高温端熱交換器２６と
オリフィス弁２７とが直列に接続され構成されている。
【００２０】ここで、本発明に適用されるパルスチュー
ブ冷凍機の原理について図２を参照してその概要を説明
する。なお、図１と同一符号は、同一部分または相当部
分を示している。
ブ冷凍機の原理について図２を参照してその概要を説明
する。なお、図１と同一符号は、同一部分または相当部
分を示している。
【００２１】まず、圧縮機２８のピストン２９が降下す
ると、ガスが圧縮され高圧となる。この高圧ガスは、低
温端熱交換器３０で冷却水３０ａにより冷却され、蓄冷
器２３に流入する。さらに、高圧ガスは、蓄冷器２３内
を通過するときに冷却され、熱負荷２４を経てパルスチ
ューブ２５に流入する。パルスチューブ２５に流入した
高圧ガスは、パルスチューブ２５の残留ガスを圧縮し、
これによる圧縮熱が発生する。この圧縮熱は、高温端熱
交換器２６で冷却水２６ａにより冷却される。
ると、ガスが圧縮され高圧となる。この高圧ガスは、低
温端熱交換器３０で冷却水３０ａにより冷却され、蓄冷
器２３に流入する。さらに、高圧ガスは、蓄冷器２３内
を通過するときに冷却され、熱負荷２４を経てパルスチ
ューブ２５に流入する。パルスチューブ２５に流入した
高圧ガスは、パルスチューブ２５の残留ガスを圧縮し、
これによる圧縮熱が発生する。この圧縮熱は、高温端熱
交換器２６で冷却水２６ａにより冷却される。
【００２２】パルスチューブ２５には、オリフィス弁２
７を介してバッファタンク３１に接続されているから、
高圧ガスはオリフィス弁２７によって絞られ、バッファ
タンク３１に流入する。この場合にオリフィス弁２７と
バッファタンク３１の組合せによって圧力変動とガスの
流れに遅れが生じ冷却効果が高められる。
７を介してバッファタンク３１に接続されているから、
高圧ガスはオリフィス弁２７によって絞られ、バッファ
タンク３１に流入する。この場合にオリフィス弁２７と
バッファタンク３１の組合せによって圧力変動とガスの
流れに遅れが生じ冷却効果が高められる。
【００２３】その後、圧縮機２８のピストン２９が引き
上げられると、圧縮機２８の圧力が低下して、パルスチ
ューブ２５内では、ガス圧が低下して、断熱膨張による
冷却熱を発生し、さらに、温度が降下する。このパルス
チューブ２５内の低温のガスは、圧縮機２８側に吸引さ
れ、蓄冷器２３と低温端熱交換器３０とを冷却して圧縮
機２８に戻る。
上げられると、圧縮機２８の圧力が低下して、パルスチ
ューブ２５内では、ガス圧が低下して、断熱膨張による
冷却熱を発生し、さらに、温度が降下する。このパルス
チューブ２５内の低温のガスは、圧縮機２８側に吸引さ
れ、蓄冷器２３と低温端熱交換器３０とを冷却して圧縮
機２８に戻る。
【００２４】次のサイクルでは、圧縮機２８のピストン
２９がガスを圧縮すると、再び、高圧ガスが低温端熱交
換器３０、蓄冷器２３、熱負荷２４、パルスチューブ２
５へ供給されるが、このとき、蓄冷器２３の冷熱で冷却
され冷凍機としての全体の効率を向上させている。
２９がガスを圧縮すると、再び、高圧ガスが低温端熱交
換器３０、蓄冷器２３、熱負荷２４、パルスチューブ２
５へ供給されるが、このとき、蓄冷器２３の冷熱で冷却
され冷凍機としての全体の効率を向上させている。
【００２５】このように、バッファタンク３１とオリフ
ィス弁２７を利用することによりパルスチューブ２５の
圧力の変動と流体との変位とを適当な位相差に調節する
ことにより冷凍機としての能力を向上させることができ
る。
ィス弁２７を利用することによりパルスチューブ２５の
圧力の変動と流体との変位とを適当な位相差に調節する
ことにより冷凍機としての能力を向上させることができ
る。
【００２６】次に、本実施例の作用を具体的に説明す
る。
る。
【００２７】まず、切替え手段７，８が選択的に切替え
られ、一方の金属水素化物収納容器３が熱媒体循環路２
によって加熱源１に接続され、他方の金属水素化物収納
容器６が熱媒体循環路５によって冷却源４に接続され
る。また、次の工程では、一方の金属水素化物収納容器
３が熱媒体循環路５によって冷却源４に接続され、他方
の金属水素化物収納容器６が熱媒体循環路２によって加
熱源１に接続される。一般に、この切替え手段７，８に
よる切替えは、分単位、例えば、５分程度の間隔で行わ
れる。
られ、一方の金属水素化物収納容器３が熱媒体循環路２
によって加熱源１に接続され、他方の金属水素化物収納
容器６が熱媒体循環路５によって冷却源４に接続され
る。また、次の工程では、一方の金属水素化物収納容器
３が熱媒体循環路５によって冷却源４に接続され、他方
の金属水素化物収納容器６が熱媒体循環路２によって加
熱源１に接続される。一般に、この切替え手段７，８に
よる切替えは、分単位、例えば、５分程度の間隔で行わ
れる。
【００２８】例えば、切替え手段７，８によって金属水
素化物収納容器３に加熱源１が接続された場合をサイク
ル１とすると、金属水素化物収納容器３の金属水素化物
３ａが加熱されて、高圧、高温の水素が放出状態となる
（図４のａ点）。このとき、金属水素化物収納容器６に
は、冷却源４が接続されており、金属水素化物収納容器
６の金属水素化物６ａは、冷却されて低圧、低温の水素
吸蔵状態となる（例えば、図４のｂ点）。
素化物収納容器３に加熱源１が接続された場合をサイク
ル１とすると、金属水素化物収納容器３の金属水素化物
３ａが加熱されて、高圧、高温の水素が放出状態となる
（図４のａ点）。このとき、金属水素化物収納容器６に
は、冷却源４が接続されており、金属水素化物収納容器
６の金属水素化物６ａは、冷却されて低圧、低温の水素
吸蔵状態となる（例えば、図４のｂ点）。
【００２９】金属水素化物収納容器３の金属水素化物３
ａが高圧となると、逆止弁１０が開き図示矢印方向へ水
素導管１４およびガスー水熱交換器１６を経由して高圧
常温の水素がパルスチューブ冷凍機１７の入口側に入
る。
ａが高圧となると、逆止弁１０が開き図示矢印方向へ水
素導管１４およびガスー水熱交換器１６を経由して高圧
常温の水素がパルスチューブ冷凍機１７の入口側に入
る。
【００３０】ここで、パルスチューブ冷凍機１７の切替
えバルブ２２ａ，２２ｂは、交互に、例えば、１〜５Ｈ
ｚの速い間隔で開閉を繰り返している。今、切替えバル
ブ２２ａが開いたとすると、高圧、常温の水素は、蓄冷
器２３でさらに冷却され、熱負荷２４を介してパルスチ
ューブ２５に流入する。
えバルブ２２ａ，２２ｂは、交互に、例えば、１〜５Ｈ
ｚの速い間隔で開閉を繰り返している。今、切替えバル
ブ２２ａが開いたとすると、高圧、常温の水素は、蓄冷
器２３でさらに冷却され、熱負荷２４を介してパルスチ
ューブ２５に流入する。
【００３１】パルスチューブ２５に流入した高圧の水素
は、その圧力によってパルスチューブ２５内の残留水素
ガスを圧縮し、これによつて、圧縮熱を有する水素とな
るが、高温端熱交換器２６の冷却水２６ａにより冷却さ
れる。さらに、このサイクルでは、切替えバルブ２０が
開いており、パルスチューブ２５とオリフィス弁２７を
介して金属水素化物収納容器６とが連通する。これによ
つて、金属水素化物収納容器６が図２に示したバッファ
タンク３１と同様の機能を有し、圧力に対して適当な位
相遅れが生じることになる。
は、その圧力によってパルスチューブ２５内の残留水素
ガスを圧縮し、これによつて、圧縮熱を有する水素とな
るが、高温端熱交換器２６の冷却水２６ａにより冷却さ
れる。さらに、このサイクルでは、切替えバルブ２０が
開いており、パルスチューブ２５とオリフィス弁２７を
介して金属水素化物収納容器６とが連通する。これによ
つて、金属水素化物収納容器６が図２に示したバッファ
タンク３１と同様の機能を有し、圧力に対して適当な位
相遅れが生じることになる。
【００３２】次に、切替えバルブ２２ｂが開かれ、切替
えバルブ２２ａが閉じられると、今度は、反対に、パル
スチューブ２５内の高圧の水素が、熱負荷２４、蓄冷器
２３、切替えバルブ２２ｂを経て、水素導管１４によっ
て図示矢印方向へ逆止弁１１を介して金属水素化物収納
容器６に流入する。これによって、パルスチューブ２５
では、高圧の水素が減圧されて、膨張による冷却熱が発
生し、蓄冷器２３に蓄えられる。このパルスチューブ２
５内の圧縮および膨張は、前述した如く、切替えバルブ
２２ａ，２２ｂの交互の開閉に応じて高い周期で運転さ
れ、より低い温度となる。
えバルブ２２ａが閉じられると、今度は、反対に、パル
スチューブ２５内の高圧の水素が、熱負荷２４、蓄冷器
２３、切替えバルブ２２ｂを経て、水素導管１４によっ
て図示矢印方向へ逆止弁１１を介して金属水素化物収納
容器６に流入する。これによって、パルスチューブ２５
では、高圧の水素が減圧されて、膨張による冷却熱が発
生し、蓄冷器２３に蓄えられる。このパルスチューブ２
５内の圧縮および膨張は、前述した如く、切替えバルブ
２２ａ，２２ｂの交互の開閉に応じて高い周期で運転さ
れ、より低い温度となる。
【００３３】一方、金属水素化物収納容器６に加熱源１
が接続され、金属水素化物収納容器３に冷却源４が接続
された場合をサイクル２とすると、前述したサイクル１
と同様に、今度は、金属水素化物収納容器６の金属水素
化物６ａは加熱されて、高圧、高温となり、水素放出状
態となる（例えば、図４のａ点）。このとき、金属水素
化物収納容器３には、冷却源４が接続されており、金属
水素化物収納容器３の金属水素化物３ａは、冷却されて
低圧、低温の吸蔵状態となる（例えば、図４のｂ点）。
が接続され、金属水素化物収納容器３に冷却源４が接続
された場合をサイクル２とすると、前述したサイクル１
と同様に、今度は、金属水素化物収納容器６の金属水素
化物６ａは加熱されて、高圧、高温となり、水素放出状
態となる（例えば、図４のａ点）。このとき、金属水素
化物収納容器３には、冷却源４が接続されており、金属
水素化物収納容器３の金属水素化物３ａは、冷却されて
低圧、低温の吸蔵状態となる（例えば、図４のｂ点）。
【００３４】金属水素化物収納容器６の金属水素化物６
ａが高圧となると、逆止弁１２が開き水素導管１３およ
びガスー水熱交換器１６を経由して高圧常温となった水
素が切替えバルブ２２ａの開動作のとき、蓄冷器２３か
ら流入する。
ａが高圧となると、逆止弁１２が開き水素導管１３およ
びガスー水熱交換器１６を経由して高圧常温となった水
素が切替えバルブ２２ａの開動作のとき、蓄冷器２３か
ら流入する。
【００３５】パルスチューブ２５に流入した高圧の水素
は、その圧力によってパルスチューブ２５内の残留水素
ガスを圧縮して、圧縮熱を発生するが、高温端熱交換器
２６の冷却水２６ａにより冷却される。
は、その圧力によってパルスチューブ２５内の残留水素
ガスを圧縮して、圧縮熱を発生するが、高温端熱交換器
２６の冷却水２６ａにより冷却される。
【００３６】このサイクルでは、切替えバルブ１８が開
いており、パルスチューブ２５とオリフィス弁２７を介
して金属水素化物収納容器３とが連通する。これによっ
て、金属水素化物収納容器３が図２に示したバッファタ
ンク３１と同様の機能を有し、圧力に対して適当な位相
遅れが生じることになる。
いており、パルスチューブ２５とオリフィス弁２７を介
して金属水素化物収納容器３とが連通する。これによっ
て、金属水素化物収納容器３が図２に示したバッファタ
ンク３１と同様の機能を有し、圧力に対して適当な位相
遅れが生じることになる。
【００３７】次に、切替えバルブ２２ｂが開かれ、切替
えバルブ２２ａが閉じると、今度は、反対に、パルスチ
ューブ２５内の高圧の水素が、熱負荷２４、蓄冷器２
３、切替えバルブ２２ｂを経て、水素導管１４によって
逆止弁１２を介して金属水素化物収納容器３に流入す
る。これによって、パルスチューブ２５では、高圧の水
素が減圧されて、膨張による冷却熱が発生し、蓄冷器２
３に蓄えられる。このパルスチューブ２５内の圧縮およ
び膨張は、前述した如く、切替えバルブ２２ａ，２２ｂ
は交互の開閉に応じて繰り返され、しかも、高い周期で
運転される。さらに、サイクル１とサイクル２とが繰り
返され、極低温、例えば、−１５０℃以下の冷凍出熱が
可能となる。
えバルブ２２ａが閉じると、今度は、反対に、パルスチ
ューブ２５内の高圧の水素が、熱負荷２４、蓄冷器２
３、切替えバルブ２２ｂを経て、水素導管１４によって
逆止弁１２を介して金属水素化物収納容器３に流入す
る。これによって、パルスチューブ２５では、高圧の水
素が減圧されて、膨張による冷却熱が発生し、蓄冷器２
３に蓄えられる。このパルスチューブ２５内の圧縮およ
び膨張は、前述した如く、切替えバルブ２２ａ，２２ｂ
は交互の開閉に応じて繰り返され、しかも、高い周期で
運転される。さらに、サイクル１とサイクル２とが繰り
返され、極低温、例えば、−１５０℃以下の冷凍出熱が
可能となる。
【００３８】このように、熱駆動による簡単な機構にて
極低温が実現でき、熱媒体は、自然界に無尽蔵にある水
素を利用することができる。また、冷凍機に駆動部を持
たないパルスチューブを用いたため、振動や磨耗による
性能劣化がなく、長期間の運転にも信頼性が高い。ま
た、従来のパルスチューブ冷凍機のバッファタンクを必
要としないからパルスチューブのコンパクト化も図れ
る。
極低温が実現でき、熱媒体は、自然界に無尽蔵にある水
素を利用することができる。また、冷凍機に駆動部を持
たないパルスチューブを用いたため、振動や磨耗による
性能劣化がなく、長期間の運転にも信頼性が高い。ま
た、従来のパルスチューブ冷凍機のバッファタンクを必
要としないからパルスチューブのコンパクト化も図れ
る。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、金
属水素化物による水素供給回収手段と極めて機構の簡単
で熱駆動のパルスチューブとを組み合わせて構成したか
ら効率が高く、信頼性の高い低温発生装置が得られる。
属水素化物による水素供給回収手段と極めて機構の簡単
で熱駆動のパルスチューブとを組み合わせて構成したか
ら効率が高く、信頼性の高い低温発生装置が得られる。
【図１】本発明の一実施例を示す金属水素化物を用いた
低温発生装置の構成図。
低温発生装置の構成図。
【図２】パルスチューブ冷凍機の原理の概要を示す説明
図。
図。
【図３】従来例を示す金属水素化物を用いた低温発生装
置の構成図。
置の構成図。
【図４】金属水素化物のサイクル線図。
１ 加熱源 ２ 熱媒体循環路 ３ 金属水素化物収納容器 ３ａ 金属水素化物 ４ 冷却源４ ５ 熱媒体循環路 ６ 金属水素化物収納容器 ６ａ 金属水素化物 ７，８ 切替え手段 ９，１０，１１，１２ 逆止弁 １３，１４ 水素導管 １６ ガスー水熱交換器 １７ パルスチューブ冷凍機 １８ 切替えバルブ １９ 導管 ２０ 切替えバルブ ２１ 導管 ２２ａ，２２ｂ 切替えバルブ ２３ 蓄冷器 ２４ 熱負荷 ２５ パルスチューブ ２６ 高温端熱交換器 ２７ オリフィス弁
Claims (1)
- 【請求項１】 少なくとも一対の金属水素化物収納容器
内の熱交換器が第１切替手段を介在させた熱媒管により
加熱源および冷却源に交互に切替え接続される一方、 通過する水素と熱交換して蓄冷する蓄冷器の水素通過口
一端部が第２切替手段を介在させた第１水素導管により
前記一対の金属水素化物収納容器に交互に切替え接続さ
れ、 前記蓄冷器の水素通過口他端部が冷熱取出部を介在させ
た第２水素導管により冷却手段を備えたパルスチューブ
の水素通過口一端部に接続され、 前記パルスチューブの水素通過口他端部が絞り弁と第３
切替手段とを介在させた第３水素導管により前記一対の
金属水素化物収納容器の内で前記冷却源に切替え接続さ
れる金属水素化物収納容器に切替え接続構成されている
ことを特徴とする金属水素化物を用いた低温発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32751592A JPH06147686A (ja) | 1992-11-13 | 1992-11-13 | 金属水素化物を用いた低温発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32751592A JPH06147686A (ja) | 1992-11-13 | 1992-11-13 | 金属水素化物を用いた低温発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06147686A true JPH06147686A (ja) | 1994-05-27 |
Family
ID=18199986
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32751592A Pending JPH06147686A (ja) | 1992-11-13 | 1992-11-13 | 金属水素化物を用いた低温発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06147686A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004001303A1 (ja) * | 2002-06-19 | 2003-12-31 | Japan Aerospace Exploration Agency | 圧力振動発生装置 |
| US8410407B2 (en) | 2003-06-02 | 2013-04-02 | Nel Technologies Limited | Formed component heater element |
| US8445819B2 (en) | 2003-06-02 | 2013-05-21 | Nel Technologies Limited | Functional therapeutic heater element |
-
1992
- 1992-11-13 JP JP32751592A patent/JPH06147686A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004001303A1 (ja) * | 2002-06-19 | 2003-12-31 | Japan Aerospace Exploration Agency | 圧力振動発生装置 |
| US7104055B2 (en) | 2002-06-19 | 2006-09-12 | Japan Aerospace Exploration Agency | Pressure vibration generator |
| CN1299085C (zh) * | 2002-06-19 | 2007-02-07 | 独立行政法人宇宙航空研究开发机构 | 压力振动发生装置 |
| US8410407B2 (en) | 2003-06-02 | 2013-04-02 | Nel Technologies Limited | Formed component heater element |
| US8445819B2 (en) | 2003-06-02 | 2013-05-21 | Nel Technologies Limited | Functional therapeutic heater element |
| US8546733B2 (en) | 2003-06-02 | 2013-10-01 | Nel Technologies Limited | Method of manufacturing a shaped component |
| US8674271B2 (en) | 2003-06-02 | 2014-03-18 | Nel Technologies Limited | Method of using a topical application device |
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