JPH11513107A - 自動可変流れ面積絞り装置を有する閉サイクル極低温冷凍システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 単一の支持部材を使用したクリオスタット内の膨張弁と蒸発器の一体組合せ。膨張弁は、２個の流れオリフィスを含み、一方のオリフィス６２は、主に定常状態の運転に使用され、他方４４は、冷却時のみに使用される。熱膨張係数の高いアクチュエータ２８が、冷却オリフィス４４内のニードル４６を動かし、冷媒がオリフィスで絞られると、冷却開始時のオリフィスの大きい流れ面積が、アクチュエータ２８の温度が低下するに従って、自動的に、かつ、連続的に減少する。所望の定常状態の蒸発器温度から約３０Ｋの範囲内で、ニードルは完全に冷却オリフィス４４を閉塞する。そして、遠隔調整可能なニードル６８を有する定常状態オリフィス６２を通じて、冷媒が流れる。冷却の最終段階では、定常状態オリフィス６２と、それに関連するニードル６８によって、冷凍システムは全体に制御される。

Description

【発明の詳細な説明】 自動可変流れ面積絞り装置を有する閉サイクル極低温冷凍システム発明の背景 本発明は、閉サイクル極低温冷凍システムに係り、特に、自動的に変化する流 れ面積を有する冷媒絞り装置に関する。 図１は、１９９４年６月２９日の極低温冷凍機に関する国際会議で発表された “８０Ｋ閉サイクル絞り冷凍機”と題する文書に記載された記載された極低温冷 凍システム１０を図式化したものである。ここでは、該文書を参考文献として具 体的に説明することとする。冷凍システム１０は、油潤滑された圧縮機１１を用 いるが、該圧縮機は、吐出部すなわち高圧側端部でアフタークーラ１２に接続し 、アフタークーラ１２は出口部でオイルセパレータ１４に接続する。オイルセパ レータ１４からの油分は計測器１９を経て圧縮機１１の下側部へと流れる。 オイルセパレータ１４から出る冷媒は、吸着器１５を通過して流れ、再生熱交 換器１７の高圧入口部側と第１のライン１６で接続する。吸着器１５は、冷媒流 から、製造時に該システムやその部品に存在する水分を除去するものである。再 生熱交換器１７の高圧出口部は、調節可能な絞り弁１８の入口部と接続する。蒸 発器２１は、絞り弁１８の吐出側と熱交換器１７の低圧側とを接続する。再生熱 交換機１７の吐出端部は、第２の接続ライン２０で圧縮機１１の低圧入口部と接 続し、これにより該サイクルは完了する。 オイルセパレータ１４は、圧縮機１１の下流部において、圧縮機から潤滑剤と してポンプで送られる液状油を冷媒流から除去するために用いられる。該冷媒流 は、最終的には、蒸発器２１に流れるものであり、蒸発器２１における過剰量の 油は、蒸発器内の伝熱に影響を与え、サイクル容量を低減することとなるからで ある。 蒸発器２１における冷却時間をできる限り短くするためには、絞り弁１８内の オリフィス開口部を大きくしてスタートし、室温状態での冷却開始から定常状態 の低温運転温度に至るまで、圧縮機への戻り圧をほぼ一定（約０．３Ｍｐａ）に 保つため、継続的に該弁を絞る必要がある。例えば、絞り弁１８にニードル弁を 用いた場合、冷却開始時には、１５回転開放で設定されるが、終了時にはわずか ２回転開放の設定となる。 図２は、上記参考文献からの引用であり、固定弁設定システムにおける冷却を 示している。しかしながら、絞り弁１８内のオリフィス面積を大きくし、その後 の冷却中に、その面積を減少させるなら、冷却はより迅速に行われるであろう。 図２において、Ｔは蒸発器の温度を表し、また、Ｐｈは圧縮機吐出圧力を、Ｐｌ は圧縮機１１入口部における低圧力をそれぞれ表している。 前記文献の記述によれば、冷却終了後、所望の運転温度、すなわち冷媒混合物 ８０〜１００Ｋの範囲内の温度を達成するように、弁１８内におけるオリフィス 面積が調節される。 図３もまた、上記参考文献からの引用であり、弁１８の設定を異ならせた場合 の、蒸発器内の熱負荷と蒸発器の温度の関係を示している。図３左端の曲線は、 オリフィスを最小に設定した場合の試験結果を、グラフ右端の曲線は、オリフィ スを最大に設定した場合の試験結果を示している。弁１８内のオリフィス面積を 小さくすると、冷媒流量が低下し、圧縮機１１への戻り圧が減少する。この戻り 圧の低下によって、今度は、混合冷媒の沸点温度が低下する。また、冷媒流量の 低下は、最大冷凍効率をも低減させる。 ここで問題となるのは、クリオスタット２３の外側にある遠隔操作ハンドル２ ２を用いて、絞り弁１８を調節することが困難なことである。外部ハンドル２２ は、システムへの熱漏れの原因となり、精密な調整はしばしば反復不能となる。 この調節は、即座に結果として現れない場合もあるし、また、予定した結果との 間に好ましくない格差を生ずる場合もある。このため、調節による所望の温度へ の円滑な移行は、常に達成されるわけではない。 かなりの数の自動コントロール・メカニズムがジュール・トムソンの開サイク ル冷凍機（ＪＴ）用に開発されてきており、これらを閉サイクルへ応用すること も考えられる。しかしながら、開系システムと閉系システムとの間には、重大な 相違が存在する。従来の開サイクル冷凍機（ＪＴ）は、例えば、６０Ｍｐａ（６ ０００ｐｓｉｇ）における窒素のような、高圧気体のボトルから運転が始動する 。この気体は、より低い圧力下において、低温を創り出すために絞られる。低温 気体は、絞りによって部分的に液体化され、蒸発器を通過し、そして、大気へと 逃がされる。吐出部の後部圧力弁が、通常、蒸発器の温度を決定する。 ＪＴ冷凍機用のコントロール・メカニズムは、大きな冷媒流量を提供するため にも開発されてきた。これにより、迅速な冷却が可能となり、冷却後、開システ ムにおける定常状態の気体消費量を減少させるため、冷媒流は絞られる。 前述したように、運転温度は、主として冷媒が大気へ逃れる圧力によって設定 される。オリフィス面積が冷却中一定にとどまると、冷媒流量はＴ^-1/2に比例し て増加するが、これは、温度が３００Ｋ（室温）から１００Ｋへ変化する際の１ ．７のファクターである。気体は常時レストリクタの弁に入り込むが、この気体 の温度は、典型的には２０Ｋ〜６０Ｋで、弁を出る液体よりも暖かい。 冷却後、弁の流れ面積は、気体の消費量を減少させるため、最初の面積よりも 典型的には１％〜３％に縮小される。約１００Ｋに達するまでの冷却中、本質的 に広く開口し続ける弁を設けることにより、冷却時間は最短となることが見出さ れた。その後、弁の流れ面積は縮小し、気体流量を減少させる。 図４は、典型的な開サイクルクリオスタット（ＪＴ）、および閉冷却サイクル クリオスタットの冷却時間を最も効果的にするために選ばれた弁流れ面積を相対 的に比較したものである。閉サイクルの場合、弁面積を最大から開始し、冷凍中 にこれを縮小させる場合に、冷却時間は最短となる。冷却開始時において、冷媒 は１００％気体で弁を流れるが、冷却終了時には、１００％完全に液体であるか 、あるいはほぼ１００％に近い液体であるかのいずれかである。この気体から液 体への密度の変化にもかかわらず、質量流量をほぼ一定に保つためには、弁面積 を大きく変化させることが必要となる。 蒸発器温度が１００Ｋになるまでには、オリフィス面積は、閉サイクルにおけ る当初の大きさより９０％減より大きく縮小されてきている。しかし、所望の定 常状態の運転温度に到達するためには、なお一層、弁面積を縮減する必要がある 。 図４に示されているように、開サイクル（ＪＴ）においては、好ましい冷却を 得るために必要とされる面積の変化は、５０〜６０％程度である。その後、定常 状態が設定されるが、これは、閉サイクルにおける該設定と非常に近似している 。 前述の通り、開サイクルにおいて、蒸発器の温度を決定するのは、冷媒が大気 に逃げる前の蒸発器内の圧力である。ＪＴコントロール・メカニズムにおけるオ リフィスの変更は、定常運転時の冷媒流量を調整するものであり、温度を調整す るものではない。これとは反対に、閉サイクルにおいてオリフィスが調節される とすれば、それはまず第１に蒸発器温度を再設定するためであり、冷媒流量を調 整するためではない。 このように、自動開サイクルクリオスタット（ＪＴ）においては、蒸発器温度 の上昇により絞り弁が開かれ、冷媒流量が増加する。これにより、冷凍効果が高 まり、所望のレベルまで温度が戻るのである。閉サイクル冷凍機においては、蒸 発器温度の上昇は、たとえ冷媒流量の増加を伴う場合であっても、さらなる温度 の上昇をもたらすだけである。なぜなら、圧縮機が、増加した冷媒の質量流量に 適合すべく、より高い入口部圧力で作動するからである。 このため、閉サイクル冷凍システムにおいて、迅速な冷却を得るためには、例 えば、調節可能な絞り装置のようなコントロール・メカニズムにより、大きなオ リフィスで冷却を開始し、冷却中は、冷媒流量を減少させる必要がある。そして 、その後は、該システムを定常状態運転させるため、ほぼ一定の冷媒流量を保つ ようオリフィスを固定する必要がある。 その他の要素が実質的に一定であれば、圧縮機入口部における戻り圧が高けれ ば高いほど、冷媒の質量流量は増加し、その結果、冷却効率は高まる。冷却開始 時に大きなオリフィスを有する制流レストリクタは、オリフィスが固定されてい る場合に比して圧縮機における戻り圧をより高めることが可能であり、所望の定 常状態を満足させる。冷却時に流れ面積を減少させる弁は、与えられた気体混合 物に、冷却時における圧縮機戻り圧を、より高い平均値で供給し、これにより、 固定レストリクタによるよりも冷却時間は短縮される。 要望されているのは、冷却時間を最低限にとどめるよう、冷却中、継続的に変 化する流れ面積を有する自動絞り装置であり、かつ、冷却後は、所望の運転温度 を維持するため所定の最低流れ面積を保つ自動絞り装置である。発明の概要 したがって、本発明の目的は、冷却時において自動的に調節可能であり、低定 常状態の蒸発器温度を保持する、閉サイクルの極低温システムにおける混合冷媒 用の改善冷媒流れ調節弁を提供することである。 本発明のさらなる目的は、定常状態温度を外部から設定でき、冷却時に自動的 に調節可能である、閉サイクルの極低温システムにおける混合冷媒用の改善冷媒 流れ調節弁を提供することである。 本発明の他の目的は、冷却開始時には大きな流量のオリフィスを提供すること により冷却時間を短縮し、当該オリフィスは、蒸発器温度が所望の定常状態の運 転（３０Ｋ以内）になるまで、自動的に、かつ、連続的に減少する、閉サイクル の極低温システムにおける混合冷媒用の改善冷媒流れ調節弁を提供することであ る。 さらに、本発明の他の目的は、冷却時においては、可変の流れ面積を、かつ、 定常状態の運転時においては、固定された、または、手動で調節可能な流れ面積 をもたらす、閉サイクルの極低温システムにおける混合冷媒用の改善冷媒流れ調 節弁を提供することである。 本発明による集合体は、膨張弁と蒸発器の一体組合せを提供する。これらは、 単一の支持部材を使用したクリオスタット内に配置される。膨張弁は、２個の流 れオリフィスを有し、一方のオリフィスは、主に定常状態の運転のために使用さ れ、他方は、冷却時のみに使用される。熱膨張係数の高いアクチュエータが、冷 却オリフィス内のニードルを動かし、冷媒がオリフィスで絞られると、冷却開始 時の大きなオリフィスの大きい流れ面積がアクチュエータの温度が低下するに従 って、自動的に、かつ、連続的に減少する。所望の定常状態の蒸発器温度から約 ３０Ｋの範囲内で、ニードルは完全に冷却オリフィスを閉塞する。そして、外部 位置、例えば、クリオスタットの外側から調整可能なニードルを有する定常状態 オリフィスを通して、冷媒が流れる。冷却の最終段階では、冷却オリフィスが完 全に閉じられた後に、本発明による絞り装置を備えた冷凍システムは、第２の、 すなわち定常状態オリフィスと、それに関連するニードルによって、全体に制御 される。 本発明による他の実施例では、定常状態オリフィスと調整ニードルとが、これ らに平行に配置された毛管のような固定レストリクタに置き換わる。固定レスト リクタは、所望の定常状態の運転状態を満足する大きさになっている。 本発明によるさらに他の構成によれば、冷却と定常状態の冷媒の流れが同一の オリフィスを通過する。かかる機構により、冷却が完了する以前に、冷媒の流れ を完全に止めてしまうことなく、最小固定流れ面積をオリフィスにおいて達成で きる。 アクチュエータは、弁集合体の他の要素に比べて熱膨張係数が高い、公知のプ ラスチック、金属またはバイメタル要素を使用することができる。また、アクチ ュエータには、温度変化に対応できる長さを有する気体充填ベローズも使用でき る。 本発明の他の目的、特徴および優位性は、明細書によって一部は自明となり、 一部は明白となるであろう。以上のように、本発明は、構成、要素の組合せおよ び部品の配列の特徴からなり、以下に示す構成を例示して説明を続けるが、本発 明の範囲は、請求項において示される。図面の簡単な説明 本発明は、さらに十分な理解のため、添付図面と照合、以下の記載を参照説明 するが、ここで該添付図面は次の通りである。 図１は、従来技術の手動調節の膨張装置を含む混合冷媒用閉サイクルの低温冷 凍システムを示す図である。 図２は、図１に示すシステムにおける、冷却から定常状態運転までの特性を示 すグラフである。 図３は、図１に示すシステムにおける、膨張装置の異なったオリフィス設定ご との蒸発器温度に対する容量を示すチャートである。 図４は、このシステムにおける制流レストリクタのオリフィス面積の位置設定 を変化させた場合における、開サイクルまたは閉サイクルのシステム間の冷却性 能を比較するチャートである。 図５は、２つの冷媒制流オリフィスを有する、本願発明による一体的なレスト リクタ弁と冷板を示す。 図６は、単一のレストリクタオリフィスを有する、一体的な弁と冷板の一実施 例を示す。 図７は、異なるアクチュエータの構成による効果を示す、蒸発器温度に対する オリフィス面積（百分率）を表したグラフである。 図８は、外部より調節可能な単一のオリフィスを有するレストリクタ弁の本発 明による一実施例を示す。 図９は、本発明による、工場調整のための２手段を有する単一のオリフィスを 有する一体的なレストリクタ弁と冷板の他の一実施例を示す。 図１０は、本発明による、単一のオリフィスと平行に固定されたレストリクタ を有する一体的なレストリクタ弁と冷板の他の実施例を示す。 図１１は、本発明による、図１０と同様であるが、気体充填ベローズアクチュ エータを有する他の実施例を示す。 図１２は、本発明による、二重オリフィスを有し、ベローズアクチュエータを 使用する一体的なレストリクタ弁と冷板のさらなる他の実施例を示す。好ましい実施の形態の説明 図５は、 二重オリフィス設計の自動膨張弁２４を示す。この弁２４は、本願 発明に従って、閉じた系の低温システムにおける絞り弁１８（図１）に代わる。 弁２４は、熱膨張係数数が低く、剛性の材料、好ましくは金属で作られた弁体 ２６を含む。 線形膨張要素すなわちアクチュエータ２８が弁体２６の空胴３０に含まれてい る。空胴３０は、一端が隔壁３２で定められ、他端が隔壁３４で定められる。膨 張要素２８が環状表面３６に沿って隔壁３２に突合し、空洞３０の内表面３８に 滑りばめになっている。隙間４０が膨張要素２８の端面４２を隔壁３４から隔て る。膨張要素２８は、公知のプラスチック（例えば、Kel F）、高膨張の金属 （例えば、Kovar）、バイメタル、などで出来ている。これらの膨張係数は、弁 体２６に比べて高く、隔壁３２、３４の間のアクチュエータ長さが温度により可 変で、隙間４０も可変である。 第１のオリフィス４４が隔壁３４およびニードル４６を通過し、バネ４８によ り押し圧され、テーパ面５０をオリフィス４４内に延ばす。ニードル４６の円筒 先端５２が対応の円筒めくら孔５４に座着し、円筒めくら孔５４は膨張要素２８ の端面４２に入り込んでいる。ニードル４６の反対側の端５６は、弁体２６のソ ケット５８に受け入れられ、そこに端隙間６０がある。環状の流れ面積がニード ル４６とオリフィス４４の間にある。 操作において、温度の降下に伴うアクチュエータ要素２８の線形収縮により、 ばね４８が膨張するに従って、テーパ面５０が左方向（図５）に押され、ニード ル４６がオリフィス４４内にさらに深く入り込む。“オリフィス流れ面積”とし ばしば呼ばれる環状の流れ面積が、減少する。ニードル４６が、弁体２６に同様 の材料、低い膨張係数の材料で作られている。 第２のオリフィス６２が隔壁３２を通過し、空洞３０と空洞６４をつなぐ。空 洞６４は、その他端を隔壁６６で閉じられている。 第２のニードル６８が、オリフィス６２を介してテーパ面７０を延ばし、弁調 整ステム７２によって隔壁６６に支持される。ステム７２は隔壁６６のカラー７ ６にねじ込み７４で係合している。ベローズ型のシール７８が、ニードル６８、 ステム７２、隔壁６６に係合し、高圧の冷媒が膨張弁２４から漏出するのを防止 する。 クリオスタット（図示せず）の使用においては、ステム７２がクリオスタット の暖かい外部に延び、そこでステムは手動で調整でき、ニードル６８のオリフィ ス６２内の位置を調整できる。弁体２６は、クリオスタット内で、絶縁支持構造 ８０、例えば、公知のガラス強化複合体、Ｃ１０で支持される。 弁体２６の右端（図５）は、冷板８２に、そして高い伝導性のシリンダ８４に 接続する。シリンダ８４は冷板８２から延びて、蒸発器集合体の一部をなしてい る。外側にねじを切ったプラグ８６が、ねじ部８７でシリンダ８４内にシールさ れている。ねじ部８７は、シリンダ８４の内面とはめあいになっていて、冷媒の 流路となるスパイラル路８８を形成する。これについては、後述する。単一の部 材８０がレストリクタ弁と冷板とを一体に保持する。 入り口チューブ９０が、弁体２６の壁を通過し、空洞３０内に冷媒を入れる。 そして、排出または出口チューブ９２が、当該系の最低温度部分からスパイラル 路８８を通過後の冷媒を出す。 図１のような系に接続した時、高圧入り口チューブ９０は、熱交換機１７の高 圧出口に接続され、そして低圧出口チューブ９２が蒸発器２１の入口に接続され る。図５の冷板８２、シリンダ８４、プラグ８６が、図１の蒸発器２１に対応す る。 製造においては、膨張要素２８とニードル４６の寸法が、始動前の周囲雰囲気 状態で、バネ付圧のニードル４６が第１のオリフィス４４における所望の最大流 れ面積を与える。高圧の冷媒が入り口チューブ９０を介してオリフィス４４を流 れるとき、冷媒の膨張につれて、その圧力が低下し、かつその温度が下がる。短 時間で、アクチュエータ要素２８を含む集合体全体が冷却される。アクチュエー タ要素２８が冷たくなると、長手方向に収縮し、バネ４８がニードル４６を漸次 かつ連続的に左方（図５）に押し、オリフィス４４が全体的にニードル４６で詰 まるにいたる。冷板の温度が約３０Ｋの範囲に近づくと、オリフィスが完全に閉 塞する。約３０Ｋの範囲は定常状態の蒸発器の所望の温度である。 図５の実線矢印は、冷却時の冷媒の流れ方向を示し、当該冷媒は、入り口９０ 、オリフィス４４を通過し、冷板８２の内面上を通り、スパイラル路８８を通り 、出口チューブ９２から出る。 オリフィス４４が完全に閉塞すると、破線矢印のように、冷媒は入り口チュー ブ９０から左方（図５）に流れ、オリフィス６２を通り、空洞６４内に入り、弁 体２６の細長い通路９４を通り、冷板８２とシリンダ８４とねじ切りプラグ８６ に向かう。オリフィス６２が冷却中に維持される位置にプリセットされていても 良いし、冷却終了後にニードル６８が調整されても良い。定常状態の運転のため にオリフィスの有効な開口６２が出来て、冷却の始動におけるオリフィス４４の 当初の流れ面積よりかなり小さい流れ面積が得られる。 図６は、本願発明の自動絞り装置の実施例を示す。ここでは、冷却と定常状態 運転のために、単一のオリフィスが使われる。図５のアクチュエータ要素２８が 、図６の構造における気体充填ベローズ９４に代わっている。なお、各実施例で 共通の要素には同じ参照数字をつけてある。 図６の自動弁９３では、ニードル４６がバネ４８で押し圧され、弁体９８の空 洞９６内に入っている。入り口チューブ９０は、隔壁３４に対し、バネ４８が位 置する側にある。こうして、オリフィス４４を通る冷媒の流れは、図６に示すよ うに右から左に向いている。 弁調整ステム７２は、隔壁６６に対しねじ接合７４になっていて、シール７８ が隔壁６６、ステム７２、ストッパ１００に接続している。ストッパ１００はス テム７２の凹部１０２内に座着している。フランジ付きピストン１０４がストッ パ１００の中空円筒形部分１０６内に座着し、気体充填ベローズ９４がストッパ １００をピストン１０４から隔てる。ニードル４６の円筒形先端５２がピストン １０４のフランジを介して延び、ピストン１０４のめくら穴に入る。 操作においては、ベローズ９４が温度の変化により伸縮する。従って、オリフ ィス４４内のニードル４６の位置が変わる。冷却の開始前に、この集合体が暖か いと、ステム７２は、ねじ接合部７４で回転して、冷却の開始時にオリフィス４ ４に所望の流れ開口を設定する。高圧の冷媒が入り口チューブ９０に入ると、冷 媒がオリフィス４４を通過して、その圧力が低下し、冷媒が膨張し、冷媒の温度 が下がる。この過程で、ベローズ９４が冷却される。矢印で示すように冷媒が流 れ、冷媒は、スパイラル通路８８を通過し、最後には出口チューブ９２に至る。 この過程で、蒸発器を構成する冷板８２とシリンダ８４は冷却され、負荷（図示 せず）から熱を吸収する。 ベローズ９４が冷えると、ベローズ内の加圧気体が冷却され、ベローズ９４が 収縮し、ピストン１０４が、ニードル４６とバネ４８とに押され、ストッパ１０ ０の円筒部１０６内にさらに沈む。ピストン１０４のフランジ部分がストッパ１ ００の端に接したとき、動きが制限される。この状態は、冷却が所望の蒸発器温 度に近づくが、未だ至らないところまで進んだ時に、生じる。そのとき、オリフ ィス４４は、部分的にのみ、ニードル４６のテーパ面５０によって妨げられる。 このオリフィスの状態は、その後の定常状態の間、維持できる。代わりに、オリ フィスの流れ面積寸法の最終設定が、ステム７２の回転により冷却後に決定され うる。前の実施例におけるように、ステム７２は、クリオスタットから延びて、 手動操作のために近付きうる。一体になった自動制限装置９３と冷板集合体８２ 〜８６は、単一の絶縁構造体８０でクリオスタット（図示せず）に支持される。 図７は、蒸発器温度におけるオリフィス面積の効果を示すグラフである。“所 望”の特性は、図１で示すシステムの冷却を達成する際に決定されるもの（図４ ）であり、レストリクタ１８が手動で調整され、最適の冷却時間を達成する。下 側の曲線が、図５に示すような膨張要素すなわちアクチュエータ２８付きの絞り 装置を使用するときの性能を示し、当該装置は熱膨張係数の高いプラスチックま たは金属で出来ている。上側の曲線は、図６に示すような絞り装置の性能を示し 、ここにはベローズアクチュエータ９４が使われている。これらのプロットは、 図５と図６において丸いオリフィス内の直線テーパ付きニードルを仮定している 。気体充填ベローズは、所望の流れ面積に良く適合する。ニードルを動かすのに バイメタルアクチュエータを使うと、プラスチックや金属のアクチュエータとほ ぼ同様な特性が得られる。 実験によれば、最小の流れ面積がアクチュエータの収縮量に依存する単一のオ リフィスでは、プラスチックや金属のアクチュエータが、結果が満足できないほ どだが一貫して繰り返されるほどに十分な変動を時間と共に示す。このために、 図８に示す実施例は、好適なものではない。なぜなら、それが、使用条件では時 間と共に変動しない材料の使用に依存しているからであり、また低温用途には満 足な材料がまだ開発されていないからである。 寸法変化を含むいくつかの理由で、アクチュエータの性能が経時変化するが、 これは、プラスチックアクチュエータによる冷媒の吸収、脱離、バイメタルアク チュエータの降伏、気体充填ベローズの気体損失による。 こうして、複雑であるが、２個のオリフィスあるいは制限部、すなわち１個は 冷却に、もう１個は定常状態に、を有したレストリクタ装置が、利点を得るので ある。基本的には、冷却時に自動的に流れ面積を固定値に下げるアクチュエータ は、最も実際的に有効なメカニズムを提供する。なお、前記固定値は、所望の最 終定常状態運転温度から約３０Ｋ内に温度がなったときに生じる。これらにより 示されることは、オリフィス内に自動的に最低流れ面積を作り、同時に、所望の 定常状態レベルから約３０Ｋ内に蒸発器温度を持ってきたアクチュエータ要素を 有する絞り装置は、冷却時間にそれほど影響すること無く、所望の蒸発器温度に 手動で調整できることである。 図８は、本発明の別の実施の形態の弁１０８を示す。図５と図６の実施の形態 では、流れを制限する該制流装置は、冷板アセンブリに一体化され一部を構成し ているが、図８では、該絞り装置１０８は冷板上に直接取付けられていない。以 上のように、高熱膨脹係数を有する材料の作動器であるアクチュエータ１１０は 該弁体１１４のチャンバ１１２に取付けられている。アクチュエータの一端部１ １６は、固定隔壁１２０の凹部１１８に、回転は不可能であるが滑動可能に、受 入取付けされている。アクチュエータ１１０の他端部１２２は、弁ステム１２４ の凹部に受入取付けされているが、この弁ステム１２４はアクチュエータ１１０ 上の肩部１２５に隣接し、さらに、弁体１１４のねじ込み開口部１２６にねじ込 みかみ合いされている。弁ステム１２４はクリオスタットの壁１２８に達し、ま た薄いシース１３０により囲まれ、このシース１３０は、弁体と取付け部１３２ 間に漏れ防止式アセンブリに延びている。ナット部１３４はクリオスタット壁１ ２８に対し、取付け部１３２を通常のように保持し、Ｏリング１３６はステム１ ２４に対しシールを与え、これが冷媒システムから気体の漏れを防止し、さらに また制流部のレストリクタ１０８において周囲圧以下の圧である場合、操作時ま たはサービス時に該冷媒システムに周囲空気が流入するのを防止する。 隔壁１２０におけるオリフィス１３８は、ニードル１４０の延長円柱端部によ り部分的にブロックされている。ここで、本実施の形態のすべての場合について 同様であるが、オリフィス１３８の壁部とニードル１３８の外面部間に環状通路 が存在する。ニードル１３８は隔壁１２０から突き出て、アクチュエータ１１０ の端部１１６とかみ合い、またその位置においてばね付きバイアスされている。 冷却の開始に先だって、ニードル１４０は、最大所望流れ面積を与えるよう、オ リフィス１３８における位置に置かれる。アクチュエータ１１０は、弁ステム１ ２４を回転し該ばね１４２の抗力に対して右方向（図８）に動かすことができる 。操作において説明すると、高圧冷媒は、送入管９０に流入し、オリフィス１３ ８ を通り低圧低温で凹部１１８に流入する。ここから、冷媒は排出管９２に流れる 。このプロセスで、アクチュエータ１１０は、冷却収縮し、これにより、ニード ル１４０は該ばね１４２により左方向（図８）に押され、オリフィス１３８をさ らに制流する。これら要素の寸法を決め、ステム１２４を用いて、定常状態条件 が得られた場合に所望の最小流れ面積が定常状態操作に利用できるように、ニー ドルの初期位置を設定する。 そこで、定常状態操作条件は、弁ステム１２４の回転により調節することがで きる。弁ステム１２４を、ステムをアクチュエータ１１０から離す方向に、ただ しこれら２要素は隣接しているが、この方向に回転する場合、該ばね１４２はア クチュエータ１１０に弁ステムの端部に対向するように促す。この構成は次の利 点を有する。すなわち、ステムに対する調節ねじは極低温におけるものであり、 変化する外部周囲温度の影響は該固定弁流れ面積の設定上への影響として除去さ れる利点を有する。さらに、Ｏリング１３６は、これは暖外周囲部に配置された ものであるが、これは可燃性気体のその周囲への漏れを防止するのに有効である 。 ここで注目に値することは、図５と図６の実施の形態における冷シール７８の 使用は、該膨脹装置におけるシールを与え、図８において用いるシース１３０を 不要にすることである。 図９の弁／冷板１４４の実施の形態において、ニードル１４６は、ニードル担 体１４８の１４７でねじ込みで支えられる。ニードルの円柱先端部１５０は、前 記実施の形態と同様に、弁体１５４内のオリフィス１５２に達し、アクチュエー タ１５６とかみ合いされている。ねじ込みステム１５８はアクチュエータ１５６ の他端部１６０とかみ合いされている。そこで、オリフィス１５２におけるニー ドル１４６に対し冷却設定をするため、ニードル１４６および／またはステム１ ５８を回転し、アクチュエータ１５６の端部１６０に対し固定位置を、好ましく は工場で、決めることができる。ばね１６０により、該アクチュエータ１５６が 、ニードル１４６とステム１５８間に、常に固定されていることが保証される。 冷媒が、矢印により示されるように、送入管９０からオリフィス１５２に流入 すると、アクチュエータ１５６は冷却収縮する。これにより、ニードル１４６と その担体のキャリヤ１４８は、ばね１６０により左の方向（図９）に、オリフィ ス１５２をさらにブロックするように促される。ニードルキャリヤ１４８に取付 けられたストッパ１６２は、アクチュエータ１５６が、寸法収縮する際に、オリ フィス１５２へのニードルの運動を制限する。運動の範囲１６４は、冷却の開始 における設定から定常状態位置まで許容可能である。一定の最小の流れ面積が、 ストッパ１６２の存在により常に保証され、またこれが冷却後の固定条件を保証 する。 そこで、図９の実施の形態は、大きいオリフィスの流れ面積で開始する冷却設 定ならびに、冷却後、つまり定常状態操作時における、オリフィスにおける固定 したさらに小さい流れ面積で終了する冷却設定に対し、工場で調節可能なもので ある。 以上述べたように、制流レストリクタの弁には、性能にある程度の予測できな い予測不可能性があり、これはその最終のオリフィスの流れ面積を設定するため 作動器のアクチュエータとして挙動する温度感応材料にのみに左右されるもので ある。定常状態のオリフィスの開口に完全な反復精度が欠けており、この問題を このストッパ１６２が正しくする役目をする。 （図１０の）アセンブリ１６６は、ニードル１６７、オリフィス１５２および アクチュエータ１５６の配置について、図９のアセンブリと同様で、これはまた この難点に対処するものであるが、ただしこれは異なる仕方で対処する。図１０ に示す実施の形態においては、該ニードル位置またはアクチュエータ１５６の位 置を設定するための調節性は存在しない。アクチュエータ１５６の端部１６１は 該弁体１７０における肩部１６８に対し固定されている。ニードル１６７とアク チュエータ１５６は寸法が、周囲温度において、ニードル１６７が冷却の開始に 望ましい最大のオリフィスの流れ面積を与えるような大きさに決められる。冷媒 がオリフィス１５２を流れ、全アセンブリが冷却する際、アクチュエータ１５６ が縦方向に収縮し該ばね１６０によりバイアスされたニードル１６７は、オリフ ィス１５２が完全にブロックされるまで（図１０）、左の方向に進む。設計によ り、オリフィスが閉じる場合、蒸発器の温度は、定常状態操作の所望の蒸発器温 度から約３０Ｋの範囲内にすることができる。オリフィス１５２は完全に閉じら れても、冷媒は送入管９０から固定レストリリクタ、ここではオリフィス１５２ とニードル１６７と平行に配置した毛管１７２で示すが、これを通して流れ続け る。これにより、定常状態操作に固定オリフィスが提供される。 毛管１７２は、定常状態操作のためのサイズであるが、一部の冷媒が冷却の際 にでも、この毛管を流れることが考えられる。基本的な極低温冷媒混合物の代表 的な毛管は、ＩＤが０．０１２インチで長さが約８インチとすることができる。 ニードル１６７の寸法が、冷却開始における初期のオリフィスサイズを決め、ま た選択した毛管が、定常状態の性能を決める。この分野には、この調節性は存在 しない。冷媒は、プラグ８６の外ねじで与えられるスパイラルパス８８で、排出 管９２に流れ、これにより冷板８２とシリンダ８４は冷却され、前述のように、 負荷（図示せず）から熱を吸収する蒸発器としての役目をする。 本発明の別の実施の形態（図１１）１７４においては、ニードル１６７は、プ ラグ８６の開口部１７６に滑動可能に支えられ、また先に述べた実施の形態と同 様に、オリフィスに対してばねが負荷されている。アクチュエータは、弁体１７ ８に固定接続した気体充填ベローズ９４で、ただしこれは一端で該隔壁１８０に より接続し、またその他端ではフランジ付きピストン１８２に接続したものであ り、フランジ付きピストン１８２は、ピストン１８２の中心部のめくら開口部に 、延長ニードル頂部を受入するものである。毛管１７２はオリフィス１５２と平 行して接続される。 冷媒が、送入管９０からオリフィス１５２に流入すると、該冷媒の圧力と温度 の低下があって、これが全アセンブリを冷却する。ベローズ９４内の圧力が低減 され、該ばね１６０により促されて、ニードル１６７は該オリフィス１５２が完 全にプラグ止めされるまで、左の方向（図１１）に進む。そこで、オリフィス面 積は、冷却の開始に先だって、その最大から冷却の完了近くの閉位置、すなわち 所望の定常状態蒸発器温度から約３０Ｋの範囲の閉位置に低減される。そこで毛 管１７２は定常状態操作時の流れの固定制流を提供する。ここで理解すべきこと は、冷却の際に該毛管１７２はまた冷媒を送っていることである。 前述のように、この実施の形態は製造後の調節を考慮していない。定常状態条 件は、毛管１７２の選択により規定され、オリフィス１５２における初期の予備 冷却条件は、ベローズ９４における機械的要素の物理的寸法と選択した気体圧に より決められる。冷板８２とシリンダ８４は、前述のように冷却される。矢印は 、冷却時（実線）と定常状態時（破線）における、送入管９０から排出管９２へ の冷媒の流れの方向を示す。 図１２は、レストリクタ装置１８５の二重オリフィス構成を示す。この構成は 、図１２では該アクチュエータとして気体充填ベローズ９４がその役目をするこ と以外、図５のものと同様である。ただし、図５では、高熱膨脹係数を有するプ ラスティック／金属のアクチュエータ２８が用いられた。このばね負荷したニー ドル１６７は、オリフィス１５２を通り、気体充填したベローズ９４に取付けら れたピストン１８２に座着し、これは次には弁体１８６における固定隔壁１８４ に接続される。ニードル／オリフィス／ベローズ部は、冷却時に操作されるが、 これは調節することはできない。すなわち、この最初のオリフィスの流れ面積が 、冷却の開始における操作に対し、最大値に予め設定される。該冷媒は、送入管 ９０から隔壁１８４の開口部へ。さらにオリフィス１５２へ流れる。その後の流 れは、先に述べた通りで、プラグ８６のスパイラル通路８８に流れるが、これに より冷板８２とシリンダ８４は、該冷媒が排出管９２から出る前に、蒸発器温度 に冷却される。 冷却時には、該冷媒の圧力と温度は、冷媒がオリフィス１５２に流れる際に低 減し、これにより全機構が冷却される。この冷却がベローズ９４における気体圧 を低減し、これにより、ばね１６０は、ニードルがオリフィス１５２に着座し、 オリフィス１５２を完全にブロックしてしまうまで（図１２）、ニードル１６７ を左の方向へ行くように促す。これら要素は、該オリフィス１５２の完全なブロ ックが、所望の蒸発器温度の約３０Ｋ内の蒸発器で、生ずるように寸法が決めら れる。 冷却の終りで、オリフィス１５２がブロックされると、定常状態操作に対する 冷媒はオリフィス１８８に流れ、これは弁体１８６内に固定された第２の隔壁１ ９０を通るものである。オリフィス（１８８）開口部は、第２のニードル１９２ により制御され、第２のニードル１９２は弁調節ステム７２に接続され、ステム は該クリオスタット（図示せず）の外部に、すなわち、さらなる暖温であるが、 ここに延びており、ここでは流れオリフィス１８８のサイズを制御するよう操作 することができる。弁ステムは、隔壁６６にねじ込みで取付けられ、そして微調 整制御で伸縮することができる。ニードル１９２は、隔壁６６に、または弁ステ ム７２に、ベローズ型シール７８によりシールされ、これにより、この冷媒シス テムからその外周囲部に漏れが防止される。 ニードル１９２は定常状態操作に設定される。ニードル１９２の設定は、冷却 に先だって行うことができ、または冷却オリフィス１５２を閉じた後にこの設定 を行うことができる。ただし、ここで蒸発器は所望蒸発器温度の約３０Ｋ内にあ る蒸発器である。 冷却後、オリフィス１８８に流れる冷媒は、外部バイパス管１９４に流れるが 、これは冷媒流を制流するものではない。 本発明のさらに別の実施の形態においては、オリフィスは、本質的には、円筒 壁面を有するものではなく、これらは、非円形、テーパ付き、またはテーパ付き 送入部を有するものなど、とすることが可能である。ニードルもまた、テーパ付 き、および／または断面が非円形、などとすることができる。 以上を次にようにまとめることができる。制流レストリクタ弁のこれら実施の 形態において、冷却オリフィスが閉じられている、または機械的ストップに達し これが最終オリフィスの流れ面積を保持している、この冷媒システムの操作がそ のアクチュエータのさらなる収縮から、この蒸発器に対する好ましい設計温度は まだ達していないけれども、独立している、の形態を挙げることができる。冷却 の最終段階、つまり冷却を制御したオリフィスはその流れ面積で固定状態になる 温度からの冷却の最終段階は、この冷却の最終段階また次の定常状態操作におけ るこのシステムの制御を支配する第２のレストリクタによりまたはその固定オリ フィス面積により制御される。図５および図９ないし１２の実施の形態は、（ａ ）所望蒸発器温度の約３０Ｋ内の温度におけるその流れ面積を完全に閉じるか、 または（ｂ）該温度がその定常状態値に低減し続ける際に固定オリフィス流れ面 積を保持するよう機械的にストップするか、のいずれかで、該冷却オリフィスを 固定するという形態である。 固定面積レストリクタに比し冷却性能を向上させる、または、性能における高 い反復精度と性能精度を保持する目的は、定常状態操作に対する流れ面積を固定 するこれら構成により達成される。性能、ただしこれは実施の形態に応じるもの であるが、これは完全に自動化可能であり、またはある構成では、該定常状態条 件は外部延長ステムにより調節可能である。冷媒密度および該圧縮器への送入圧 は、その冷却サイクル全体に高いレベルに、最大流れ面積でスタートし、該蒸発 器温度が設計操作温度に向かって引き下がる際に、その流れ面積を徐々に低減す ることにより、保持される。このようにして圧縮器性能は向上される。冷却は、 定常状態操作に予め設定された固定オリフィス流れ面積よる形態よりさらに急速 に行われる。 以上のように、先に述べたまたは以上の説明から明らかな目的は有効に達成さ れるが、本発明の精神と範囲を逸脱することなくさらなる変更が可能であり、以 上の添付図面とその記述は説明のための実施の形態であって、本発明を限定する ためのものではない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロングスワース，ラルフ，シー. アメリカ合衆国、18103、ペンシルバニア 州、アレンタウン、グリーン アクレス ドライブ 2521番地 (72)発明者 ユージン，ボリス ロシア連邦、140011、モスクワ レジョ ン、ユビレイナイア ストリート ４番 地、アパートメント 161号 (72)発明者 ヒル，デニス，エイチ. アメリカ合衆国、19464、ペンシルバニア 州、ポッツタウン、ウィロー ストリート 769番地 (72)発明者 クラスマイアー，ローレンス，エイ. アメリカ合衆国、18053、ペンシルバニア 州、ジャーマンスビル、シャラー コート 6148番地 (72)発明者 カートリ，アジェイ，エヌ. アメリカ合衆国、18017、ペンシルバニア 州、ベツレヘム、ブライドル パス ロー ド 400番地 (72)発明者 オボック，アントニー，エル. アメリカ合衆国、19438、ペンシルバニア 州、ハーレースビル、ビショップウッド ブールバード 1978番地

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 負荷から熱を吸収するために７０Ｋから１５０Ｋの範囲で作動する蒸発 器と、低圧の冷媒を受けて当該冷媒を高圧に圧縮する冷媒圧縮機と、圧縮機熱を 含む熱を当該システムから排除する第１の熱交換器と、前記蒸発器を去り、前記 圧縮機に入る低圧冷媒の流れと、前記第１の熱交換器を去る高圧冷媒の流れとの 間で熱交換する第２の熱交換器とを有し、混合冷媒を使用する閉じたサイクルの 低温冷凍システムにおいて、 第２の熱交換器から高圧の冷媒を受け、前記冷媒の温度と圧力を下げる ために該冷媒を絞り、温度が低下した冷媒を蒸発器の入口部に送る自動レストリ クタ弁を有し、該自動レストリクタ弁は、第１のオリフィスと、第１のニードル 手段と、アクチュエータとを有し、前記第１のオリフィスはそこを流れる冷媒を 絞って、圧力と温度を下げ、前記第１のニードル手段は第１のオリフィスの流れ 面積を絞り、前記アクチュエータは、前記第１のニードル手段に接続し、温度変 化に応答し、アクチュエータ温度が低下するとき、第１オリフィスの流れ面積を 減らすように第１のニードル手段を動かし、作動中、第１オリフィスの流れ面積 は、冷却の開始から定常状態運転温度に向かって、減少し、そして、定常状態運 転温度より高い所定の温度範囲で、もはや低下せずに、実質的に一定に留まるよ うになっている低温冷凍システム。 ２． 前記所定の温度範囲が約３０Ｋである請求項１記載のレストリクタ弁。 ３． アクチュエータが、プラスチック、金属、バイメタル、及び気体充填ベ ローズの少なくとも一種である請求項１記載のレストリクタ弁。 ４． 前記所定範囲の第１のオリフィスの流れ面積が実質的にゼロで、第１の ニードル手段 が第１のオリフィスを全体的に閉塞し、さらに、第１のオリフィ スと第１のニードル手段とをバイパスする定常状態冷媒流路を有し、当該冷媒流 路が固定制限部と可変制限部とのいずれかを有する請求項１記載のレストリクタ 弁。 ５． 固定制限部が毛管である請求項４記載のレストリクタ弁。 ６． 可変制限部が第２のオリフィスであり、さらに該第２のオリフィスの流 れ面積を減少するように第２のニードル手段が配置されている請求項４に記載の レストリクタ弁。 ７． 第２のニードル手段が設定中に調整可能であり、第２のオリフィスの流 れ面積を可変にし、定常状態の蒸発器温度が、第２のオリフィスに対する第２の ニードル手段の選択的位置決めにより、設定可能である 請求項６記載のレスト リクタ弁。 ８． 第１のオリフィスと第１のニードル手段との相対位置を遠隔制御する手 段をさらに有する 請求項１記載のレストリクタ弁。 ９． 遠隔制御する手段が、前記アクチュエータを介して第１のニードル手段 に接続して当該レストリクタ弁にねじ接続する弁ステムを含み、当該弁ステムが 回転すると、第１のニードル手段が第１のオリフィスに対して動いて第１のオリ フィスの流れ面積を変えるようになっている請求項８記載のレストリクタ弁。 １０．第２のオリフィスと第２のニードル手段との相対位置を遠隔制御する手 段をさらに有する 請求項６記載のレストリクタ弁。 １１．遠隔制御する手段が、第２のニードル手段に接続して当該レストリクタ 弁にねじ係合する弁ステムを含み、当該弁ステムが回転すると、第２のニードル 手段が第２のオリフィスに対して動いて第２のオリフィスの流れ面積を変えるよ うになっている請求項１０記載のレストリクタ弁。 １２．絞り可能な係合が当該弁の低温域にある請求項１１記載のレストリクタ 弁。 １３．前記ステムと当該弁の間に、ステムから冷媒が逃げるのを防止するシー ルを有し、該シールが、該弁の低温度域と、該弁から遠い高温度域のいずれかに ある請求項１１に記載のレストリクタ弁。 １４．混合冷媒を使用する閉じたサイクルの低温冷凍システムにおいて、 負荷から熱を吸収するために７０Ｋから１５０Ｋの範囲で作動する蒸発 器と、 低圧の冷媒を受けて当該冷媒を高圧に圧縮する冷媒圧縮機と、 圧縮機熱を含む熱を当該システムから排除する第１の熱交換器と、 前記蒸発器を去り、前記圧縮機に入る低圧冷媒の流れと、前記第１の熱 交換器を去る高圧冷媒の流れとの間で熱交換する第２の熱交換器と、 第２の熱交換器から高圧の冷媒を受け、前記冷媒の温度と圧力を下げる ために該冷媒を絞り、温度が低下した冷媒を蒸発器の入口部に送る自動レストリ クタ弁とを有し、 該自動レストリクタ弁は、第１のオリフィスと、第１のニードル手段と 、アクチュエータとを有し、前記第１のオリフィスは、そこを流れる冷媒を絞っ て、圧力と温度を下げ、前記第１のニードル手段は、第１のオリフィスの流れ面 積を絞り、前記アクチュエータは、前記第１のニードル手段に接続し、温度変化 に応答し、冷媒の流れによって冷却されるアクチュエータの温度が低下するとき 、第１オリフィスの流れ面積を減らすように第１のニードル手段を動かし、作動 中、第１オリフィスの流れ面積は、冷却の開始から定常状態運転温度に向かって 、減少し、そして、定常状態運転温度より高い所定の温度範囲で、もはや低下せ ずに、実質的に一定に留まるようになっている低温冷凍システム。 １５．前記所定の温度範囲が大体３０Ｋである請求項１４記載の低温冷凍シス テム。 １６．アクチュエータが、プラスチック、金属、バイメタル、及び気体充填ベ ローズの少なくとも一種である請求項１４記載の低温冷凍システム。 １７．前記所定範囲の第１のオリフィスの流れ面積が実質的にゼロで、第１の ニードル手段 が第１のオリフィスを全体的に閉塞し、さらに、第１のオリフィ スと第１のニードル手段とをバイパスする定常状態冷媒流路を有し、当該冷媒流 路が固定制限部と可変制限部とのいずれかを有する請求項１４記載の低温冷凍シ ステム。 １８．固定制限部が毛管である請求項１７記載のレストリクタ弁。 １９．可変制限部が第２のオリフィスであり、さらに該第２のオリフィスの流 れ面積を減少するように第２のニードル手段が配置されている請求項１７に記載 のレストリクタ弁。 ２０．第２のニードル手段が設定中に調整可能であり、第２のオリフィスの流 れ面積を可変にし、定常状態の蒸発器温度が、第２のオリフィスに対する第２の ニードル手段の選択的位置決めにより、設定可能である 請求項１９記載のレス トリクタ弁。 ２１．第１のオリフィスと第１のニードル手段を制御する手段をさらに有する 請求項１４記載の低温冷凍システム。 ２２．制御する手段が、前記アクチュエータを介して第１のニードル手段に接 続して当該レストリクタ弁にねじ係合する弁ステムを含み、当該弁ステムが回転 すると、第１のニードル手段が第１のオリフィスに対して動いて第１のオリフィ スの流れ面積を変えるようになっている請求項２１記載の低温冷凍システム。 ２３．第２のオリフィスと第２のニードル手段を遠隔制御する手段をさらに有 する 請求項２０記載の低温冷凍システム。 ２４．遠隔制御する手段が、第２のニードル手段に接続して当該レストリクタ 弁にねじ係合する弁ステムを含み、当該弁ステムが回転すると、第２のニードル 手段が第２のオリフィスに対して動いて第２のオリフィスの流れ面積を変えるよ うになっている請求項２３記載の低温冷凍システム。 ２５．絞り可能な係合が当該弁の低温域にある請求項２４記載の低温冷凍シス テム。 ２６．前記ステムと当該弁の間に、ステムから冷媒が逃げるのを防止するシー ルを有し、該シールが、該弁の低温度域と、該弁から遠い高温度域のいずれかに ある請求項２４に記載の低温冷凍システム。 ２７．混合冷媒を使用し、負荷から熱を吸収するために７０Ｋから１５０Ｋの 範囲で作動する閉じたサイクルの低温冷凍システムにおいて作動するレストリク タ弁において、 高圧の冷媒を受ける入口部と、 高圧の冷媒の流れを通し、当該冷媒を絞って、圧力を下げ、圧力の低下 と共に冷媒が冷たくなるようにした第１のオリフィスと、 第１のオリフィスの流れ面積を絞る第１のニードル手段と、 前記第１のニードル手段に接続し、温度変化に応答し、冷媒の流れによ って冷却されるアクチュエータの温度が低下するとき、第１オリフィスの流れ面 積を減らすように第１のニードル手段を動かし、作動中、第１オリフィスの流れ 面積は、冷却の開始から定常状態運転温度に向かって、減少し、そして、７０Ｋ から１５０Ｋの範囲内で定常状態運転温度として選択された温度より高い所定の 温度範囲内で、もはや低下せずに、実質的に一定に留まるようになっているアク チュエータと、を有するレストリクタ弁。 ２８．前記所定の温度範囲が大体３０Ｋである請求項２７記載のレストリクタ 弁。 ２９．アクチュエータが、プラスチック、金属、バイメタル、及び気体充填ベ ローズの少なくとも一種である請求項２７記載のレストリクタ弁。 ３０．前記所定範囲の第１のオリフィスの流れ面積が実質的にゼロで、第１の ニードル手段 が第１のオリフィスを全体的に閉塞し、さらに、第１のオリフィ スと第１のニードル手段とをバイパスする定常状態冷媒流路を有し、当該冷媒流 路が固定制限部と可変制限部とのいずれかを有する請求項２７記載のレストリク タ弁。 ３１．固定制限部が毛管である請求項３０記載のレストリクタ弁。 ３２．可変制限部が第２のオリフィスであり、さらに該第２のオリフィスの流 れ面積を減少するように第２のニードル手段が配置されている請求項３０に記載 のレストリクタ弁。 ３３．第２のニードル手段が設定中に調整可能であり、第２のオリフィスの流 れ面積を可変にし、定常状態の蒸発器温度が、第２のオリフィスに対する第２の ニードル手段の選択的位置決めにより、設定可能である 請求項３２記載のレス トリクタ弁。 ３４．第１のオリフィスと第１のニードル手段との相対位置を遠隔制御する手 段をさらに有する 請求項２７記載のレストリクタ弁。 ３５．遠隔制御する手段が、前記アクチュエータを介して第１のニードル手段 に接続して当該レストリクタ弁にねじ係合する弁ステムを含み、当該弁ステムが 回転すると、第１のニードル手段が第１のオリフィスに対して動いて第１のオリ フィスの流れ面積を変えるようになっている請求項３４記載のレストリクタ弁。 ３６．第２のオリフィスと第２のニードル手段との相対位置を遠隔制御する手 段をさらに有する 請求項３２記載のレストリクタ弁。 ３７．遠隔制御する手段が、第２のニードル手段に接続して当該レストリクタ 弁にねじ係合する弁ステムを含み、当該弁ステムが回転すると、第２のニードル 手段が第２のオリフィスに対して動いて第２のオリフィスの流れ面積を変えるよ うになっている請求項３６記載のレストリクタ弁。 ３８．絞り可能な係合が当該弁の低温域にある請求項３７記載のレストリクタ 弁。 ３９．前記ステムと当該弁の間に、ステムから冷媒が逃げるのを防止するシー ルを有し、該シールが、該弁の低温度域と、該弁から遠い高温度域のいずれかに ある請求項３７に記載のレストリクタ弁。 ４０．混合冷媒を使用し、負荷から熱を吸収するために７０Ｋから１５０Ｋの 範囲で作動する閉じたサイクルの低温冷凍システムにおいて作動するレストリク タ弁において、 高圧の冷媒を受ける入口部と、 高圧の冷媒の流れを通し、当該冷媒を絞って、圧力を下げ、圧力の低下 と共に冷媒が冷たくなるようにした第１のオリフィスと、 第１のオリフィスの流れ面積を絞る第１のニードル手段と、 前記第１のニードル手段に接続し、温度変化に応答し、冷却されるアク チュエータの温度が低下するとき、第１オリフィスの流れ面積を減らすように第 １のニードル手段を動かし、作動中、第１オリフィスの流れ面積は、冷却の開始 から定常状態運転温度に向かって、減少し、そして、７０Ｋから１５０Ｋの範囲 の所定の定常状態運転温度で、もはや低下せずに、実質的に一定に留まるように なっているアクチュエータと、を有するレストリクタ弁。