JPS60500424A - 閉サイクル型極低温冷却装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 閉サイクル型極低温冷却装置 発明の背景 本発明は低温冷却装置に関し、より詳細には閉サイクル型の極低温冷却システム 及び装置に関する。

非常に低い温度（極低温〕を作ることのできる冷却装置及びシステムはエレクト ロニクス等の多くノ異なる分野で適用例が見られる。多くの電子装置や電子光学 装置、例えば赤外、Ｘ線及びｒ線検出装置、固体レーサー、低ノイズアンプ等の 装置は装置が極低温に冷却されている必要がある。更に、ががる装置やこれらに 連結される冷却装置はしばしば宇宙船、飛行機又は他の乗物等の遠隔の逆境条件 下に作動されねばならず、そのような中では空間や重量が重要となり、かつ高い 信頼性と長い作動寿命が必要である。これらの要件を満すため、普通は開サイク ル型の冷却装置が使用されてきた。かかる開サイクル型の冷却装置の１つは冷却 剤ガスを圧力容器内に高圧下に貯蔵している。作動の開始時に、カスが拡張によ り冷却剤の液化を引き起こすようなデユワ−内にと熱交換器を通って流れる。液 体の冷却剤はたまって装置を冷却する。冷たい冷却剤蒸気はその後熱交換器を通 って戻り進入するガスを冷却し、次いで装置より排出される。冷却剤を貯蔵する のに使用される圧力容器は頻繁に取り外し、再充填され、又装置へと戻されねば ならない。この装置は非常にシンプルであり、それ故に信頼性が高いという利点 を有しているけれども、コスト効率が余り良くなく、多数の他の欠点を有してい る。それはどちらかと言えば低効率である。それは高度のメインテナンスを必要 とし、必要とされる圧容器がしばしば取り扱いを受けるので装置内へ汚染物が入 る可能性があり、装置の故障を引き起こすこともある。更に、例えば宇宙船等の ある適用例においては冷却剤圧力容器を再充填したり取り替えることは実用的で はない。

閉サイクル型の冷却装置は冷却剤を排気してしまうのではなく再圧縮、再使用す るものであるが、開サイクル型のシステムより高い効率とすることができるとと もに同様のメインテナンスを必要としない。

しかしながら、閉サイクル冷却装置は一般に開サイクル型のものより複雑で、そ れ故信頼性が低く、作動寿命も低くなる。更に、はとんどの閉サイクル型冷却装 置は小型化するのが難しく、これ丑で、小型で軽量の閉サイクル型冷却装置て所 望の信頼性効率及び作動寿命を有し、上述したごとき適用例におい３ て開サイクル型の装置にとって替わるものは開サイクル型装置に関わる積年の問 題認識があったにもかかわらず、かつまた適当な閉サイクル型装置の開発に向け られたかなりの努力にもかかわらすい１だ実用化されていない。

発明の概要 本発明は前述した欠点を解消し上述の要件を満す小型閉サイクル型の冷却装置を 提供する。本発明による装置は強く軽量であり、特別に高い信頼性と効率とを有 しているとともに、遠隔の悪環境の中で長期間作動可能である。装置はむしろ簡 単な構成で低い入力電力を必要とするだけである。装置はまたほぼ４２°Ｋ（− ２６８，８℃）乃至１．００°Ｋ（−１７３℃）の温度範囲にわたってヘリウム 、ネオン、窒素、アルゴン、メタン等の多くの通常の冷却剤て修正を加えずに作 動でき、高い雰囲気温度から非常に急速に冷却でき、更に所定の極低温に非常に 正確に保持することができる。装置は宇宙船や飛行機に使用するのに理想的な直 径４インチ（１０Ｃ７ｒＬ）長さ５インチ又はそれ以下の大きさで４３Ａから６ ポンド（２乃至２％ｋｇ）の重量を有するように構成されている。これら利点と 高い所望の特性はある程度本発明により与えられる非常に効率的で高い信頼性を 有し、長期の作動寿命を有し、最低のメインテナンスのみ必要で容易に小型化さ れる新規の圧縮器／膨張器によって与えられるものである。

要約すれば、一実施例において、本発明は気体を圧縮し、圧縮された気体の排出 をするための圧縮器手段と、圧縮気体の一部が膨張でき、圧縮気体の膨張により 仕事をさせるための膨張器手段と、気体の膨張によってなされる仕事を圧縮器手 段に付与して気体圧縮時に圧縮器手段を補助するため圧縮器手段と膨張器手段と に連結される流体手段とより成る冷却装置を提供する。

もう一つの実施例において、本発明は、気体を圧縮するためのダイア・フラム圧 縮器手段と、該圧縮器手段からの圧縮気体の第１部分を受け入れ気体を膨張でき るようにして気体膨張により仕事をさせるための第１膨張器手段と、該仕事を圧 縮器手段に付与して圧縮器手段が気体を圧縮するのを補助する手段と、圧縮器手 段からの圧縮気体の第２部分を受け入れ気体を膨張させてその一部を液化させる ための第２膨張器手段と、該膨張気体を再圧縮のため第Ｊ及び第２膨張器手段よ り圧縮器手段へと戻すための手段とより成る冷却装置を与える。

更にもう一つの実施例において、本発明は気体を圧縮するための圧縮器手段と、 気体の膨張を可能にし気体の膨張により仕事をさせるため膨張室内に配される可 動部Ｕより成る膨張器手段とを有しており、該膨張室は気体を受け入れる大口弁 と気体を排出する出口弁を有し、がつ両弁は可動部材により作動されるよう配置 されており、更に前記仕事を圧縮器手段へと付与するための手段を有して成る冷 却装置を与える。

より詳細な実施例によれば、本発明は予備冷却された圧縮冷却気体の膨張仕事が 圧縮気体に必要とされる動力入力を滅するよう圧縮器に戻されるようになった一 体型電気作動流体作用圧縮器及び膨張器装置を与える。この圧縮器／膨張器は冷 却剤の汚染につながるような滑りシールやゴム部品を使用しない構成であり新規 の入口及び出口弁を採用している。

以下に本発明の実施態様につき詳述する。

第１図は本発明による閉サイクル型冷却装置を概略的に図示するフロック図であ る。

第２図は第１図の装置をより詳細に示す概略図である。

第３図は冷却剤としてアルゴンを使用した第２図の装置の熱力学的サイクルの温 度−エントロピー（Ｔ−ｓ　）図である。

第４図は本発明に従う圧縮器／膨張器であり第５図の４−４線に沿う縦断面図で ある。

第５図は第４図の圧縮器／膨張器の端部正面図で−ある。

第６図は第４図の６−６線に沿う横断面図である。

第７Ａ図及び第７Ｂ図はそれぞれ第５図及び第６図の７Ａ−７Ａ線及び７Ｂ−７ Ｂ線に沿う部分断面図である。

第８図は圧縮器／膨張器の一部分の第４図に類似しているが異なる方向からの拡 大部分断面図である。

第９図は第８図の９−９線に沿う断面図である。

第１０Ａ図及び第ＪＯＢ図はそれぞれ好適出口弁の例を示す第８図及び第９図の 部分拡大図及び部分断面図である。

第１．］、Ａ図及び第］、］−Ｂ図はそれぞれ好適人口弁の例を示す第８図及び 第９図の部分拡大図及び部分断面図である。

第１２図は第４図の圧縮器／膨張器の膨張諸部分の好適人口弁及び出口弁の拡大 部分断面図である。

好適実施例の説明 本発明は元来最小の大きさと重量が非常に重要であるような乗り物上で電子装置 や電子光学装置に極低を提供するのに使用するよう企まれているものであり、そ のような用途に沿って説明する。しかしながら、これは本発明の一つの用途例の みを示しているのであって本発明が他の目的にも適用できること７ は追って明らかとなろう。

第１図は本発明による閉サイクル冷却装置２０を概略的に図示したものである。

図示のとすく、冷却装置は２段圧縮器２２と、膨張器２４と、第１及び第２逆動 熱交換器２６及び２８と、加圧容器又はデユワ−３０とより成っている。デユワ −内にはもう一つの熱交換器３２とジュール−トムソン（Ｊ　−Ｔ）膨張弁３４ とより成る低温維持装置がある。冷却されるべき装置３６はデユワ−の底に置く ようにできデユワ−の壁を通して底へと出し入れするための適当な入口連接部３ ８き出口連接部４ｏとを有するようにできる。

低圧の（ＬＰ）冷却ガス好ましくはアルゴンは例えば５０で圧縮器の第１段に入 り、そこで所定の中圧１で圧縮される。第１段がらの圧縮ガスの一部（例えば７ ５％）は５２で排出され、熱交換器２６に供給され、そこで冷却された後、膨張 器２４へと供給されそこでガスが拡張し仕事を実行するようにして更に熱が排除 される。この拡張仕事は破線で示されるように圧縮器に適用され、そこで圧縮サ イクルを補助することによって圧縮器に必要な大刀動力量を減する。圧縮器の第 １段からのガスの残る２５％は第２段で更に高圧（ＨＰ）まで圧縮され、その後 熱交換器２６と２８を直列に通るが、この熱交換器内で８　特表昭ｆＥＯ−５０ ０４２４（ｅ）はガスは（汚染物質の沈降を引き起こすに十分な、程温度を下げ ることによって）冷却精製され、その後、低温維持装置へと巡回せしめられる。

低温維持装置内では、予備冷却された高圧力スが（低温蒸気を戻すことにより） 熱交換器３２内で更に冷却されＪ−Ｔ弁３４の出口で膨張及び液化を行う。デユ ワ−内の液状冷却体は極低温であり装置３６を冷却する。

デユワ−より熱交換器３２を通して戻される冷蒸気は５４において膨張器２４か らの膨張冷却ガスと一緒になって熱交換器２６及び２８を通って圧縮器の低圧側 へと戻されるが、この熱交換器内でガスはそこを通って流れる中圧及び高圧力ス を冷却する。

冷却装置２０は、空気や他の気体を液化するのにガス液化業界において広く使用 されている修正型クロードサイクルシステムに基づいている。しかしながら、産 業用装置は、太きくむしろ複雑なロータリータービン型の圧縮器及び膨張器で機 械的に連結されたものを使用しているが、これらの圧縮器及び膨張器は小型化に は適していない。更に、これらの装置は、遠隔で不利な環境条件下での放置作動 に必要な特性を有していない。以下に明らかにされるごとく、本発明は小型化可 能で非常に高い効果即ち０３７８のオーダーの実仕事要量に対する理論最ｌｊ・ 仕事要量の比率で示される効果を有する単純な構成の装置を提供する。更に、本 装置の各種作動パラメータは他の型の閉サイクル装置のものと異なり臨界的な相 互関係又は相互依存性を示すことはない。

第２図は本発明の閉サイクル型冷却装置をより詳細に示している。装置の心臓部 は圧縮器／膨張器６０であり、これは以後により詳細に説明されるごとく、好ま しくは一体型電気作動流体作用型２段ダイアフラム圧縮器２２及びピストン膨張 器２４より成るものである。第２図の装置は冷却剤がアルゴンであって、０．２ ５１ｂ／ｈｒ　（ポンドパーアワー）（１１３ｇｍ／ｈｒ）の全質量＃量で３　 ｐｓｉ　（ポンドスクエアインチ）　（２１ｋｇ　／ｍ２）の圧で８８°Ｋ（− １８５℃）の低温維持装置出力温要が要求されているとして説明されている。第 ３図は温度−エントロピー（Ｔ−３）図で３４３°Ｋ（１００℃）の雰囲気温度 用の装置の熱力学的サイクルを示している。装置の各点での温度、圧及び質量流 量は第２図及び第３図において、九枠で囲んだ小文字で示されている。しかしな がら後に判明するように本装置は他の冷却剤気体を使用することも出きるし、他 の作動パラメータ用にも容易に応用可能である。

第２図において、低圧冷却剤ガスは低圧、例えば０−３　ｐｓｉ　（０−２１ｋ ｇ／ｍ２）アキュムレータ６４よりインレットチェックバルブｖ１を経て圧縮器 の第１段６２に入る。第１段ではガスがほぼｊ３０ｐｓｉ（９１５ｋｇ／ｍ２） の中圧まで圧縮される。圧縮ガスはアウトレットチェックバルブＶ２を経て圧縮 器の第１段を出て、中圧（例えば］　３０　ｐｓｉ　）　（９１５ｋｇ／ｍ２） のアキュームレータ６６に供給される。アキュムレータ６６がら、ガスのほぼ２ ５％は圧縮器に戻され、そこで、インレットチェックバルブＶ−３を経て第２段 ６８に入る。（ここで、戻される量は第２段の容量によって決まる。）残るガス の７５％は熱交換器２６に供給される。熱交換器２６及び２８は逆熱交換器７０ のそれぞれ第１及び第２段と成り得る。熱交換器７ｏはまた第１部分２６及び第 ２部分２８とを有する口付熱交換器とも成り得、これは従来の構成のものであっ ても良い。圧縮器の第２段はバルブＶ３に入るカスをほぼ８７５　ｐｓｉ　（６ １５７ｋｇ／　ｍ２）の高圧１で圧縮する。圧縮されたガスはアウトレットチェ ックバルブｖ４を経て第２段を出て高圧（８７５ｐａｉ　）（６１５７に９／ｍ ２）アキュムレータ７２へと巡回される。高圧アキュムレータがら、次に圧縮さ れたガスは熱交換器７０の第１及び第２段２６及び２８の双方を通って、同軸双 方向移送ライン７６の内側ライン７４を経て低温維持装置５８へと巡る。低温維 持装置内で、高圧ガスはＪ−Ｔ膨張弁３４を通過するが、ここにおいて、高圧力 １１ スは拡張しデユワ−３０内で液化する。デユワ−からの冷蒸気は内側ライン７４ を取り囲む同軸移送ライン７６の外側戻りライン７８を経て本装置へと戻される 。この戻り冷蒸気は背圧調整弁Ｖ９を通って熱交換器７０の第２段２８の戻り入 口８０へともたらされる。

アキュムレータ６６からの熱交換器の第１段を通る中圧（１３０ｐｓ＋　）　（ ９１５に！９／ｍ”）のガスの７５％部分は大口弁■５を経て膨張器２４に入る 。

膨張器内で、ガスは膨張し、仕事をすることを許され、それによって、その温度 を下げる。拡張される冷たいガスは出口弁ｖ６を経て膨張器を出て、熱交換器の 第２段の戻り入口８０においてデユワ−からの戻り冷蒸気と一緒になる。デユワ −からの戻り冷蒸気と膨張器からの冷ガスが熱交換器を通って流れるにつれ、そ れらは低温維持装置へと流れる高圧ガスからそして膨張器へと流れる中圧ガスか ら熱を吸収してこれらのガスを、冷却、精製する。熱交換器の第１段の戻り出口 ８２から、戻りガスは７キユムレータ６４へと供給され、そこから圧縮器の第１ 段へと再循環される。第２図に示されるごとく、本装置は又充填バルブ■７をも 含んでも良く、このパル冷却剤を補充できるように成っている。又、本装置］２ 　特表昭６０−５００４２４　（７）は、アキュムレータ７２から高圧ライン内 の連接部８６に接続されてかつ、圧力ゲージ１３−８へと接続される遮断弁ｖ８ を含んでも良い。アキュムレータ６４゜６６及び７２は装置内の圧急増を減する ためのサージタンクを構成している。

第２図に概略示され、以下に詳述されるように、圧縮器／膨張器６０の圧縮器２ ２の各段は、圧縮器の段の大口弁及び出口弁と連通ずるキャビティ９０を有して いる。取り外し可能な弾性ダイアフラム部材９２が各キャピテイ内に配置されダ イアプラムの一側がキャビティの一部を構成するように成っている。ダイアフラ ムの反対側は気体又は液体の液体を含むリザーバ９４と連通している。好適な液 体はフッ化シリコンオイルである。各段の流体リザーバは図示のごとく各バイパ スオリフィスチェックバルブＶＩＯ及びＶｌｌを経てオイル（又は他の流体）ア キュムレータ９６と連通できりサーバがオイルで満たされた状態に保持され得る 。各リザーバは好適には弾性じゃ腹９８として形成されその一端において可動部 材１００に結合しているが、その可動部材の一部はソレノイド１０２のアーマチ ャを成している。

ソレノイドは磁気コア１０４とコイル１０６とより成って、導線１０８へ負荷さ れるパルス波形のＤＣ電圧によって励磁されるように成っている。ソレノ３ イドが励磁されると１部材１００が（第２図において）左に移動せしめられ、リ ザーバの容量を減すると七もに、オイルがダイアフラム９２に圧を付与しダイア フラムを左へと変位させる。これによってキャビティの容量が減ぜられキャビテ ィ内のガスを圧縮する。後述するごとく、ガスはダイアフラムのストローク（変 位）の第１部の間に圧縮され圧縮ストロークの後半部の間にキャビティから排除 される。

第２図に更に示されているように、部材１００の一部は、拡張器２４の膨張室１ 】２内に配置されるピストン１１０を構成している。作動中、膨張器の大口弁Ｖ ５は（以下に説明されるように）開いて室内への１３０　ｐｓｉ　（９１５ｋｆ ｌ／ｍ２）のガスの充填を許す。加圧ガスが膨張室に入るにつれ、ガスはピスト ン］１０に抗して作用し、圧縮ストロークの間ソレノイドが部材１００を（図中 ）左へ移動させるのを補助することによって仕事をし、それによってソレノイド がガスを圧縮するのに必要な仕事即ち入力動力を減する。ピストンが左へ移動す るにつれ膨張室の容積は増加し、ガスが膨張して、その圧と温度が下降するよう になる。ソレノイドが消磁される々、部材１００とピストン１１０はじや腹の弾 性と、キャビティに入ってダイアフラムに抗して作用する加圧ガスによる部材へ オイルを介して転移される力とによって、部材１００とピストン１１０とは右へ と戻る。これは、冷拡張ガスをバルブｖ６を経て室から押し出す。同時に、ダイ アフラム上のオイル圧は減少し、ダイアフラムがそのもとの位置へ戻るのを許す とともに、新たな充填ガスが大口弁■１及びＶ３を経てキャビティ内へと入れる ように成る。

好適には、ソレノイドは例えばほぼ５０Ｈｚの周波数で矩形波のＤＣ電圧によっ て作動される。ＤＣ電圧により部材１００は往復動することが出来、キャビティ から加圧されたガスを圧縮、排出させ、部材が左へと移動するにつれ膨張室１１ ２内でガスが拡張でき更に部材が右へ戻るにつれ膨張器から膨張ガスを排出する 間断たな充填ガスがキャビティ内へ入るのを許す。矩形波のＤＣ電圧のデユーテ ィサイクルは圧縮ストロークを変えるように変えることが出き、電圧の入力時間 は、電圧がストロークを終える可動部材のモーメントを利用してストロークの所 定の終了直前に切られるよう選択される。これは動力を節約し、ソレノイドコア に衝撃を与えるソレノイドアーマチャによるストレスを減せしめるか（ソレノイ ドアーマチャが将にコアに到達する時にソレノイドアーマチャを停止するように 電圧入力時間を調整することにより）排除することができる。本装置はまたソレ ノイドへ電源を供給している導線１０８１５ と直列に接続される圧調整スイッチ１２０を含むこともできる。このスイッチは アキュムレータ７２０入ロライン内の圧を監祈してソレノイドの作動を開閉によ り制御してアキュムレータ７２内の圧を８７５ｐｓｉ　（６，１５７ｋｇ／　ｍ ２）に維持する。

第２図に図示される例では、低温維持装置５８は（第１図の熱交換器３２に相当 する）管状部材３２の端に位置するＪ−Ｔ弁３４を有している。この低温維持装 置は加圧下のデユワ−３０内に配置され、例えばコネクタ１２２によって転送ラ イン７６の内側ライン７４に接続できる。転送ラインはステンレススチール製の ごとき柔軟な内側ライン７４を含むことができ、この内側ライン７４は戻りライ ン７８を形成する電着ニッケル製のごとき柔軟な外側じゃ腹により包囲されてい る。転送ラインはまた熱損失を最小にするため（図示なき）断熱材で被うことが できかつ短かく（例えば、２４インチ（６１ｃｒｒＬ）以下に）設定すべきであ る。

拡張器２４内でのガスの膨張は熱力学的に可逆過程でありそれ故、不可逆過程で あるＪ−Ｔ弁３４を通るガス膨張よりもより効率的である。このように、圧縮器 の第１段のアウトプットの大半（７５％）が膨張器２４内で膨張して仕事をする ようにし、一方、高圧の残り部分（２５％）を圧縮してＪ−Ｔ弁内で１６７８表 昭Ｇｏ−５００４２４（８）膨張するようにしたことによって、液化したガスの 単位当りソレノイド仕事量は減少して高い効率が得られる。第３図のＴ−８図か ら、点ｅで膨張器に入るカスの温度は２２２°Ｋ（−５１℃）である。膨張した 後（熱交換器７０の第２段の戻り入口８０での）ｆにおけるガス温度は］、　１ ８°Ｋ　（−］、　５５℃）である。熱交換器では、デユワ−からの冷蒸気と膨 張器２４からの冷膨張ガスの混合体が熱交換器内を通って流れる高圧ガスの十分 な予備冷却を行なうので高圧ガスの温度は熱交換器の入口ｂ・　Ｃにおける３７ ７°Ｋ（１０４℃）からその出口ｇでの１．３９’Ｋ　（−１３４℃）にまで下 がるようになり、また、Ｊ−Ｔ弁３４からの膨張の後、本装置と低温維持装置間 の２４インチ同軸移送ライン７６を使用したとすれば温度は８８°Ｋ　（−１， ８５℃）（Ｊ、Ｋ）となる。

第２図の装置は、はぼ１６０下（７１℃）の雰囲気温度から冷却に必要とされる わずか５０ワツトの動力でほぼ３阿分内に１００’Ｋ（−１７３℃）以下の温度 箇で冷却できるとともに、わずか１０ワツトの動力で液体アルゴン温度の％ワッ ト冷却能力を維持することができる。更に、デユワ−内の冷却剤の液体温度はデ ユワ−の内圧の関数であり、液体温度は内圧を制御することによって非常に正確 に制御で７ きる。背圧調整弁ｖ９はデューワー内の内圧を所定の値に維持して所望の液体温 度を正確に維持できるようにしている。これはまた、非常に良い温度安定性を与 える。第２図の装置は冷ガス型の冷却装置に対して以下の点で大きな利点を有し ている。ＲＩＩち、液化過程がずっと効率的な熱転移機構を与え冷却されるべき 対象が冷却剤の液化温度にほぼ等しい温度（（安定化されると言う点である。

第４図乃至第１２図は本発明による一体型圧縮器／膨張器６０の好適形態をより 詳細に示している。

第４図乃至第６図に詳細に示されるように、圧縮器／膨張器６０は、カップ型ソ レノイドハウジング１３０、圧縮蓋板１３２、円筒型ハウジング延長部１３４、 及び拡張器ハウジング１３６より成る略円筒形多部品ハウジングを有している。

これらの部品は皆例えばアルミニウムで形成し、第５図乃至第７Ｂ図に示される ごとく複数のポルト１’３８及び１４０によって締着できる。ソレノイドハウジ ング１３０はそのほぼ全周にわたって延びる半径方向に向かう複数の熱拡散用フ ィン１４２を有して形成されている。ソレノイドの磁気コア１０４は図示のごと くスクリュ１４６によってソレノイドハウジングの端板１４４に固定できる。導 線１（１３に接続されるコネクタ１４８は端板１４４を通って廻び動力がソレノ イドコイル１０６に供給されるようにできる。このソレノイドコイル１０６は図 示のごとく磁気コア内の環状溝内に配置される。ソレノイドアーマチャ１５０は 磁気コア１０４とソレノイドハウジングの端壁１５２との間のソレノイドハウジ ング内に配置される。ソレノイドが励磁されると、アーマチャは第４図において 左に移動し、磁気コアに係合する。

アーマチャのストロークは０．０６０インチ（１，５ｍｙｒｒ）程度である。

第４図及び第８図に図示され、より詳細に以後に説明されるように、圧縮器の第 １段は凸レンズ状のキャビティ１６０を有しているが、このキャビティ１６０は ソレノイドハウジングの端板１５２内と圧縮蓋板１３２内に形成された合致切欠 き内に位置せしめられる一対の挿入部材１６２及び１６４の対向して凹部を向け た壁の間に形成されている。ベリリウム−銅合金又はステンレススチール製の皿 型の弾性ダイアフラム１６６はキャビティ内に配置され、挿入部材１６２と１６ ４間に挾持されている。又、このダイアフラムは好適には図示のごとくキャビテ ィ内の挿入部材１６４の壁表面に収まる形状とされる。挿入部材１６２はキャビ ティとソレノイドハウジングの端壁１５２内に形成されるガス入口通路７０及び （第２図の）アキュムレータ６４からの入口う】９ インと連通ずる大口弁Ｖ１を包含し、更に、キャビティと（第８図の）カス出口 通路１７４と連通する複数の出口弁Ｖ２を包含している。（弁については後に詳 述する。ン 第４図及び第８図にも示されるように、挿入部材１６４は１だ、圧縮蓋板１３２ 内に形成されたオイル（又は他の液体）充満室１８２をダイアフラムの（図上） 右側に連結している複数の孔をその中を貫通１〜てイ〕している。これらの孔は 好適にはオイル圧をほぼ均等にダイアフラムへと分配されるように配される。経 いて、オイル充満室は圧縮型板を通る複数のオイル通路１８６を経て（後述の） オイル貯蔵室へと連結されている。

圧縮器の第２段は次の点を除き第１段と同じ構成を有している。即ち、（例えば 、圧縮器の第１段流量の２５％のごとき）より小さい流量を取り扱う必要がある のでより小さくなっているという点である。

そして、その第２段は圧縮型板１３２とカバープレート１９５内の合致切り欠き 内に位置する挿入部材１９２と１９４との間に形成されたレンズ形状のキャビテ ィ１９０を含んでいる。ベリリウム銅又はステンレススチール製の皿型弾性ダイ アフラム１９６はキャビティ内に配され挿入部材１９２と１９４間に固定される 。挿入部材１９２は、第１段のそれと２０　待表昭（ｉｏ−５００４２４（９） 同様な大口弁及び出口弁を備えており、その人口弁ｖ３はキャビティをガス入口 通路１９８と（アキュムレータ６６からの）入口ライン２０Ｑへと連結し、出口 弁Ｖ４はキャビティをカバープレート内のカス出口通路と第５図及び第６図に示 される）出口ライン２０２に連結している。挿入部材１９４は１だ同様にキャビ ティをカバープレート内のオイル充満室へと連結するその中を貫通している複数 の孔２０４を有しており、そのオイル充満室は、更にカバープレート内のオイル 通路２１０を経てオイル貯蔵室２０８と連通している。

第４図に示されるごとく、円筒状のハウジング延長部１３４と膨張器ハウジング １３６内には、閉端末２２４を有する管状（断面）Ｕ字形の中央部２２２と、中 央部から外側に延びている中央配置される半径方向に向いた環状フランジ２２６ と、図示のごとく中央部の端２２４に連結されるピストンプレート２３０が頂部 にある環状端板２２８とより成っている。フランジ２２６は円筒状ハウジング延 長部］３４の内径よりわずかに小さい径を有して、好ましくはピストン部材の中 央部２２２上に配置され、その結果ピストンプレート２３ｏが膨張器ハウジング の端壁２３４にちょうど係合する時円筒状ハウジング延長部内の膨張器ハウジン グの端壁に隣接するように１ なる。これはピストン部材の図上布への移行を制限している。

端板２２８とピストンプレート２３０は膨張器ピストン２３８を構成しており、 この膨張器ピストン２３８は、図示されるごとく膨張器ハウジングの円筒状拡張 室２４０内に配置される。端板とピストンプレートとは膨張室の内径よりわずか に小さい径を有している。弾性じゃ腹２４２は一端で端板２２８に連結され、他 端で壁２３２に隣接する膨張器ハウジングに連結されている。これは膨張室２４ ０と円筒状ハウジング延長部１３４０間のシールを与え、ピストンに滑りシール を配する必要性が無くなる。

もう一つの弾性じゃ腹２４４はピストン部材のフランジ２２６に密封係合された 一端と圧縮型板１３２の環状フランジ２４６に密封係合された一端とを有してい るが、このしや腹は圧縮器の第１段用のオイル貯蔵室１８４を画成している。同 様に、ピストン部材の管状中心部２２２内に配置されかつピストンプレート１９ ５に連結される弾性じゃ腹２４８は圧縮器の第２段用のオイル貯蔵室を画成して いる。これらのオイル貯蔵室は圧縮型板１３２及び１９５内に形成された（図示 なき）オイル通路を経て（第２腹２４２，２４４及び２４８は好適には金属製で 例えば電着ニッケルで形成されている。

ピストン部材２２０のフランジ２２６は、第４図及び第６図に示されるごとく、 圧縮型板１３２とソレノイドハウジングの端壁１５２内のブツシュを貫通して延 びソレノイドアーマチャ内に螺合している複数のボルト２６０によってソレノイ ドアーマチャ１５０に連結されている。ボルト２６０は（ブツシュ２６２と共に ）ガイドピンとして働き、ピストン部材をソレノイドアーマチャ々ともに移動さ せる。

第４図に示されるソレノイドアーマチャとピストン部材の位置は、ソレノイド非 励磁時に相当する。ソレノイドが励磁されるとソレノイドアーマチャとピストン 部材とは図上左へと移動し、一点鎖線で示される位置へと変位する。後述のごと く、拡張器の入口弁Ｖ５と出口弁Ｖ６とは（第１２図）膨張器ハウジングの壁２ ３４内に配置され膨張器ピストン２３８により制御されうるように成っている。

大口弁及び出口弁はそれぞれ、熱交換器７ｏに膨張器を連結する（第５図も参照 ）入口ライン２７０及び出口ライン２７２と連通している。

第４図の圧縮器／膨張器の作動を説明するに先たち、圧縮器の第１段用及び膨張 器用入口及び出口弁について丑ず説明する。前述した通り、圧縮器の両段は同様 の弁を使用している。従って、第１段用の２３ 弁についてのみ説明する。

第８図は、第４図よりもいくらかより詳細に（そして又第４図とは異なるアング ルから見て）圧縮器の第１段を示している。大口弁Ｖ１に関しては、第８図にそ して第１１Ａ図及び第１１Ｂ図により詳細に示されるように、ガス入口通路１． ７０が挿入部材１６２内の中心部に配置された凹所２８０と連通しているととも に、凹所２８０とキャビティの（第８図及び第１１Ａ図上）左壁な構成する挿入 部材の凹面２８４との間に挿入部材を通って延びる孔２８２を介して圧縮器キャ ビティｉ　６０とも連通している。

リーフスプリング２８６は壁２８４内に形成された合致するへこみ又は座２８８ 内に配置され、そしてそのリーフスプリングの］端が孔２８２を被うように配置 されている。リーフスプリングの他端は溶接等によって挿入部材１．６２を貫通 して延びるねじ付き部材２８９に係合され、そこにナツト２９０とワッシャ２９ ２によって固定される。リーフスプリングはリードバルブを構成している。リー フスプリングが第１．ＩＡ図に示す一点鎖線の位置に曲がると、それは孔２８２ を開いてガスがキャビティ内へ入るのを許容する。又、リーフスプリングが実線 の位置にあってその座と係合している場合には、リーフスプリングは孔２８２を 被ってキャビティ内のガスがそこを通って排出されるのを阻止する。リーフスプ 。

リング２８６は好適には、大口弁が所望の入狸圧よりわずかに低い入口ライン圧 例えばほぼ２．５ｐｓｉ（１，７，６ｋｇ／　ｍ２）で開くようなばね常数を有 するよう選定される。（第２段の大口弁■３は同様に１２５ｐｓｉ　（８８０ｋ ｇ／　ｍ２）で弁を開くよう選定されたリーフスプリングを鳴している。） 第８図乃至第１０Ｂ図は好適出口弁ｖ２の構成を示しているが、この出口弁は好 適には複数のボールバルブより成っている。図示のごとく、挿入部拐１６２は、 ソレノイドハウジングの端壁１５２内のガス出口ライン１７４と連通する環状凹 所３００を有して形成されている。複数の段付き孔３０２は環状凹所３００とキ ャビティ１６０との間を挿入部材を通って延びている。名札は孔内に配置される ステンレススチール製の小さいホール３０４用の弁座として働く。各ポールは、 挿入部材］６２と環状保持リング３１２との間に挾持された略環形状のリーフス プリング部材３１００半径方向内側に向けられた弾性フィンカー３０３によって （弁の閉じ位置に相当する）孔の小径部３０６と係合するよう偏移せしめられる 。第１０Ｂ図に示されるごとく、保持リングの内径端３１４は弾性フィンガー３ ０８の（図」ニ一点鎖線の位置への）移動を制限するよう動き、弁５ が開く時ボール３０４が孔３０２よりすべり出すのを防止する。出口弁は通常リ ーフスプリングの弾性フィンガーによって閉じた状態に保持されており、それら は全てほぼ同時に開いてキャビティ内のカスが後述するごとく環状囲ＰＪｒ３０ ０及びガス出口通路］、　７４へと排出されるように成っている。リーフスプリ ングの代わりに、各ホールに個別の圧縮ばねを使用しても良い。

図示の実施例では、大口弁はリードバルブで出口弁はポールバルブ構成っている けれども、大口弁及び出口弁の両弁ともリードバルブやホールバルブや他のタイ プのバルブ等の同一タイプのものでも良い。

父、出口弁は大口弁の回りに円形で配設されているけれども、他の配置も可能で ある。例えば、出口弁は挿入部材６２の中心に近く配置され、１以上の大口弁が 出口弁の回りに配置されても良い。複数の出口弁を使用している理由は圧縮カス をキャビティから完全に排出するのを保証するためである。前述したごとく、キ ャビティ内のガスはダイアフラムのストロークの第１部分の間に圧縮され、その ストロークの後半部分の間にキャビティから排出される。第１段は１０：］の圧 縮比を有している。キャビティされる。複数の出口弁は、圧縮ガスがストローク 弔の比較的短かい排出部分の間にキャビティより完全に排出されるようにしてい る。対照的に、単一の大口弁ｖ１は、ガスがダイアフラムの全戻り（インテーク ）ストロークの間にキャビティへ２供給されうるので、十分である。

第８図及び第１０Ｂ図に示されるように、カスケラト又は０−リングのようなシ ール３２０が入ロキャどティ２８２と環状出口キャビティ３００とをシールする のに用いられる。同様に、シール３２２がオイル充満室１８２をシールするため 挿入部材］、　６４と圧縮蓋板１３２との間に使用される。

第１２図は膨張器の入口弁ｖ５と出口弁ｖ６の好適実施例を示している。図示の ごとく、大口弁は（第５図の）入口ライン２７０と連通するキャビティ３２６内 に配置されるリーフスプリングを含んて・いる。リーフスプリングの一端は膨張 室２４０に隣接する膨張器ハウジンクの壁２３４内に配置される保持板３３０と 挿入部材３２８との間に挾持されている。リーフスプリングに連結された剛直な 突起３３２は保持板内の開口３３４を通って室内へと延びている。リーフスプリ ングは開口３３４を被う大きさで１通常、保持板と係合するよう偏移せしめられ ているのでキャピテイ３２６と膨張室２４０間の２７ 開口を閉じている。これは、大口弁ｖ５の通常閉じ位置である。

出口弁Ｖ６は、同様に挿入部月３２８と保持板３３０との間に配されて通常キャ ビティ３３４と出口ライン２７２と連通している挿入部材内の開口３４２を開く よう偏移されているリーフスプリング３４０を有している。これは出口弁Ｖ６の 通常の開き位置である。リーフスプリング３４０は、図示のごとく、膨張室２４ ０内へと延びる弾性の弓状突起；３４６を有して形成されている。ガスケット３ ４８が図示のごとくシールのために保持板３３０と挿入部材３２８との間と更に 挿入部材３２８と膨張器ハウジング吉の間に配設されている。

上述したごとく大口弁Ｖ５は通常閉じられ又、出１」弁ｖ６は通常開いている。

第１２図に示した位置において、膨張器ピストン２３８はその拡張ストロークの 端にあり、膨張室２４０はその最大容積を有している。ピストンが図の一点鎖線 の位置（部ち、拡張室の最小容積に相当するストロークの頂部）へと移動すると 、ピストン板２３０がリーフスプリング３２４の突起３３２と係合してリーフス プリングを一点鎖線位置に移動させ大口弁を開く。これは１３０　ｐｓｉ　（９ １５ｋ１７７ｍ２）の補充カスを膨張室内フスプリング３４０の突起３４６と係 合し、リーフスプリングを出口弁の閉じ位置に相当する一点鎖線位置へと移動さ せる。ピストンが膨張ストロークの間に図上片へと移動するにつれ、リーフスプ リング３２４は実線位置へと戻り人口弁を閉じる。大口弁は入口ライン内のガス 圧のため閉じられて保持されている。しかしながら、膨張ストロークの間、出口 弁は膨張室内のガス圧のため閉じ位置に止まっている。膨張室内のガス圧が３　 ｐｓｉ　（２１に！？／ｍ２）　（出口ラインの圧力）まで膨張ストロークの終 りに低下すると、出口弁が開き、ピストンが排出ストロークの間図上右へと戻る につれ膨張ガスが排出される。

圧縮器／膨張器の作動につき説明する。第４図に示される各部品の実線位置は圧 縮／膨張サイクルの初めに相当する。ソレノイド１０２が励磁されると、ソレノ イドアーマチャ１５０、ピストン部材２２６及び膨張器ピストン２３８が第４図 生方へと移動する。これは、じや腹２４４及び２４８を圧縮し、貯蔵室】８４及 び２０８内のオイルがダイアフラム１６０及び１９６の（図上）右手側に圧を付 与するようにする。これによってダイアフラムは左へと変位せしめられ、圧縮器 の第１段及び第２段のキャビティ１６０及び１９０の容積を減する。これはキャ ビティ内のガスを加圧する。大口弁Ｖ１及びｖ３は９ キャビティ内のガス圧によって圧縮ストロークの間閉じ位置に保持されている。

圧縮ストロークの第１部分の間、出口ライン内のカス圧のため前述したごとく出 口弁Ｖ２及びｖ４は閉じ位置に保持されている。キャビティ内のカス圧が出口ラ イン内のガス圧に達すると出口弁が開き、加圧ガスが圧縮ストロークの後部の間 にキャビティより排出される。圧縮ストロークの間、膨張室２４０内のガスはピ ストン２３８に対して作用しソレノイドがピストン部材２２０を左へと移動させ るのを助けることにより仕事をする。圧縮ストロークの終り（若しくはストロー ク終すの直前）に、ソレノイドへの動力が切られる。ソレノイドアーマチャ１５ ０、ピストン部材２２０及び膨張器ピストン２３８はその後じゃ腹の弾性とダイ アフラムをその元の位置へと戻すようダイアフラムに抗して作用する大口弁Ｖ１ とｖ３を通ってキャビティ内へ入るガスによって与えられるピストン部材に抗す る力とによって図上布へと戻る。

この移動の間、膨張カスは前述のごとく膨張室より排出される。膨張器ピストン がそのストロークの頂点に達すると、新たなガスの充填が拡張室内へと行なわれ 、ソレノイドに再び動力が付与されてサイクルをくり返す。

前述したことから分かるように、本発明によっていくつかの大きな利点が得られ る。まず始めに、圧縮器／膨張器は精密な公差を必要りせず、又、劣化したり、 冷却剤を汚染したりする滑りシールを必要としない。それ故、圧縮器は密封され 得る。圧縮器／膨張器の構成はまた小型軽量化を許し、そして構成の簡易である ことにより高い信頼性が得られる。

膨張器と圧縮器との間の流体係合によりギヤやレバー等の機械的（リジッド）な 係合では避けがたい高い疲労や応力を避けることができ、又、ダイアフラムの両 側に付与される圧力差を小さくすることができる。これは応力や疲労を小さくし て長いダイアフラム寿命を与える。流体係合はまた圧縮の熱を効率的に排除する のに有効である。前述した通り、流体は非圧縮性である必要はない。いくつかの 実施例では、圧縮性の流体が振動吸収のために望まし、かるう。

圧縮器／膨張器は容易に小型化され得る。そして。

本発明による冷却装置は第２図及び第３図での議論に関連して述べたごとき流量 や温度を与えることができるが、上述したごとく直径４インチ（１０α）、長さ ５インチ（１３ｃＴＬ）の大きさで、４局乃至６ポンド（２乃至２′／／４ｋｇ ）のＭｆＡとすることができる。

もちろん、本発明による冷却装置はまたより大きくかつ異なる流量、温度を与え るように構成することも可能である。本発明の冷却装置は丑だ、好適には３］ アルゴンを使用しているが、他の気体を冷却剤として使用しても良い。更に電気 的駆動装置以例の駆動装置も利用可能であ°る。

本発明の好適実施例につき示し説明してきたが。

その範囲が請求の範囲に定められている本発明の要旨や精神を逸脱することなく この実施例を変形することが可能であることは当業者にとって自明であろ１情１ １１ｉ：ＧＯ−５００４２４（１２）浄書（内容に変更なし） ＦＩＧ　？Ａ、　ＦＩＧ　Ｂ ヨ 手続補正書 昭和５９年１１月１４８ 特許庁長官　志　賀　学　殿 １、事件の表示 ＰＣＴ／ＵＳ８４１００１４２ ２、発明の名称 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 ６、補正の内容　別紙のとおり 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　気体を圧縮するための圧縮器手段と、圧縮された気体の一部の膨張を可能に しかつ圧縮された気体の膨張によって仕事がなされるようにするための膨張型手 段と、該膨張による仕事が圧縮器手段へと付与され前記圧縮時に圧縮器手段を補 助するようにするため膨張型手段と圧縮器手段とを連結する流体手段と、より成 る冷却装置。 ２　請求の範囲第１項に記載の装置であって、更に圧縮された気体の他の部分を 膨張してその一部を液化するためのもう一つの膨張型手段と、該膨張された気体 を両膨張器手段より再圧縮のため圧縮器手段へと戻すための手段とより成る冷却 装置。 ３　請求の範囲第２項に記載の装置であって、更に熱交換器手段を有し、圧縮器 手段からの圧縮された気体の各部分が熱交換器手段を通して膨張型手段へと供給 さ牙しるように成っており、又膨張型手段からの戻り膨張気体が熱交換器手段を 通って圧縮器手段へと戻され膨張に先たち崖縮された気体の前記各部分を冷却す るように成っている冷却装置。 ４　請求の範囲第２項に記載の装置において、前記もう一つの膨張型手段は加圧 される容器内に配置され、前記戻し手段は該容器内の圧を制御してその中の液化 気体の温度を制御するための手段を含んでいることを特徴とする冷却装置。 ５　請求の範囲第４項に記載の装置において、容器内の液化気体の温度は、４° 乃至１００°Ｋ　（−２６９乃至−１７３℃）であり、冷却されるべき物体が容 器内に配置されていることを特徴とする冷却装置。 ６　請求の範囲第１項に記載の装置において、圧縮器手段は内部に弾性ダイアフ ラムな有するキャビティを備えるハウジングを含んだダイアフラム型圧縮器で゛ あり、該ダイアフラムはキャどティ内の気体を圧縮するため流体手段によって偏 移できるように成っていることを特徴とする冷却装置。 ７　請求の範囲第６項に記載の装置において、前記圧縮器は２段圧縮器であり、 もう一つのキャビティと流体手段によって偏移され得るもう一つの弾性ダイアフ ラムを有していることを特徴とする冷却装置。 ８　請求の範囲第６項に記載の装置において、前記流体手段は可動部材によって 一部を形成されている流体貯蔵室と該流体貯蔵室をダイアフラムの第１側へと連 接する流体通路手段とより成り、前記膨張型手段はハウシング内の膨張室内に配 置される前記可動部材のある部分を有しており、前記町３４ 動部材は膨張室の容積を増加して同時に流体貯蔵室の容積を減少させる方向に可 動てあってその結果流体貯蔵室内の流体がダイアフラム（（対して圧を負荷しダ イアフラムをキャビティ内気体圧縮方向に偏移させるように成っていることを特 徴とする冷却装置っ ９　請求の範囲第８項に記載の装置において、前記流体通路手段は前記流体貯蔵 室を流体充満室へき連接する第１の複数の流体通路と、該流体充満室をダイアフ ラムの第１側に連接する第２の複数の流体通路とより成り、該第２の複数の流体 通路は流体圧をほぼ均一にダイアフラムの第１側に配するように配されているこ とを特徴とする冷却装置。 １０　請求の範囲第８項に記載の装置において、前記流体貯蔵室は可動部材とハ ウジングに連接される柔軟な弾性じゃ腹より成ることを特徴とする冷却装置。 Ｊ１請求の範囲第８項に記載の装置において、前記可動部材は剛性部材であり又 、膨張室内に配される部分はピストンより成ることを特徴とする冷却装置。 １２、請求の範囲第１１項に記載の装置であって、更に膨張室に連通し、それぞ れ気体入口手段と気体出口手段に連結される入口弁と出口弁を有してお３５７８ 表昭ＧＯ−５００４２４　（２）す、該両弁がピストンによって作動されるよう に配設されていることを特徴とする冷却装置。 １３　請求の範囲第１２項に記載の装置において、入口弁と出口弁とはそれぞれ リーフスプリングを治しており、該リーフスプリングはピストンにより係合され るよう配設されている膨張室内の突出部を有しており、又該ピストンによる突出 部の係合により入口弁が開かれ出口弁が閉じられるよう作動することを特徴とす る冷却装置。 Ｊ４　請求の範囲第１３項に記載の装置において、ピストンが大口弁を開く時、 圧縮気体が気体入口手段より膨張室へと導入装填されピストンに対して作用し、 ピストンと可動部材々を前記方向へと移動させて、キャビティ内の気体を圧縮し 膨張室内の圧縮された気体が膨張するのを許容するように成っており、大口弁の リーフスプリングは気体入口手段内の圧縮気体の圧と共にピストンが手記の動き をする際に大口弁を閉じる作動をするよう形成され、出口弁のリーフスプリング は膨張室内の圧縮気体の圧と共に室内の圧が気体出口手段の圧に減少する１で上 記ピストン移動の間出口弁を閉じ位置に保つ作動をするよう形成されていること を特徴とする冷却装置。 １５　請求の範囲第１１項に記載の装置であって、更６ に一端がピストンに密封的に連結され他端がハウジングに密封的に連結されるじ ゃ腹を有してピストンと室壁との間に滑りシールを必要としないように成ってい ることを特徴とする冷却装置。 １６　請求の範囲第８項に記載の装置であって、更にキャビティ内の気体を圧縮 する前記方向へと可動部材を移動させるための電気手段を有している冷却装置。 エフ　請求の範囲第１６項に記載の装置において、前記電気手段は可動部材に連 結されたアーマチャを有するソレノイドより成り、該ソレノイドは可動部材が往 復動をするよう波状の電圧により励磁されるよう（（成っていることを特徴とす る冷却装置。 １８　請求の範囲第」７項に記載の装置であって、更に圧縮器からの圧縮気体の 圧力を監視し所望の圧を保つようソレノイドの作動を制御するための圧調整スイ ッチ手段を有している冷却装置。 Ｊ９　請求の範囲第６項に記載の装置において、前記キャビティはレンズ形状を 有するとともにハウジング内に配置される第１及び第２部材の対向して形状付け された壁間に形成されており、ダイアフラムは第１部月と第２部材の間に固定保 持され第１部材の形状づけられた壁に一致する形状を有していることを特徴とす る冷却装ｋ。 ２、特許請求の範囲第１９項に記載の装置であって、更に前記第２部材の壁内に 配置される気体大口弁を有しており、該入口弁は膣壁と係合するよう偏移される リーフスプリングを有して気体入口通路と連通ずる壁内の開口を被い、該リーフ スプリングはキャビティ内の圧がほぼ入口気体通路内の圧に等しくなるとキャビ ティへ気体を許容するため開くよう形成されていることを特徴とする冷却装置。 ２、特許請求の範囲第１９項に記載の装置であって、更に第２部材内の凹所内に 配置される複数の出口弁を有しており、該凹所は気体出口通路と連通しており、 各出口弁はキャビティを環状凹所に連接する第２部材の壁を通る開口と、該開口 内に配されるポールと出口弁を閉じてそこを通る気体の通過を阻止するようホー ルを開口の両側と係合する方向へ付勢する付勢手段とより成る冷却装置。 ２、特許請求の範囲第２１項に記載の装置において、前記付勢手段はキャビティ 内の圧が気体出口通路内の圧にほぼ等しくなる１で出口弁を閉した状態に維持す るよう形成されていることを特徴とする冷却装置。 ２、特許請求の範囲第２１項に記載の装置において、前記付勢手段は略環状のリ ーフスプリング部材を有しており、該リーフスプリング部材は複数の半径３８ 方向に向かってリーフスプリンクより延びる弾性フィンカーを有しており、各フ ィンカーはホールが前記開口の両側と係合するよう付勢するためホールに係合し ていることを特徴とする冷却装置。 ２４請求の範囲第２３項に記載の装置において、前記リーフスプリンク部利は弾 性フィンカーが環状凹所内へと延ひるように第２部材と保持リング間に配置され 、該保持リングは弾性フィンガーに係合してその移動を制限しポールが開口より 滑り出すのを防止するように形成されていることを特徴とする冷却装置。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の装置であって、更に膨張器手段と圧縮諸手段 を駆動するための流体手段とに連結される電気作動手段を有している冷却装置。 ２６請求の範囲第２５項に記載の装置において、圧縮諸手段、膨張器手段、流体 手段及び電気作動手段は共通のハウジングにより包囲された一体組立体を成して いることを特徴とする冷却装置。 ２７　気体を圧縮するためのダイアフラム圧縮器手段と、該圧縮諸手段からの圧 縮気体の第１部分を受け入れ気体を膨張できるようにして気体膨張により仕事を させるための第１膨張器手段と、該仕事を圧縮諸手段に付与して圧縮諸手段が気 体を圧縮するのを補助する手段と、圧縮諸手段からの圧縮気体の第２部分を受け 入れ気体を膨張させてその一部を液化させるための第２膨張器手段と、該膨張気 体を再圧縮のため第１及び第２膨張器手段より圧縮諸手段へと戻すための手段と より成る冷却装置。 ２、特許請求の範囲第２７項に記載の冷却装置であって、更に膨張に先たち圧縮 気体の各部分を冷却するための熱交換器手段を有し、該冷却が該膨張気体を第１ 及び第２膨張器手段より熱交換器手段を通り圧縮諸手段へと戻すことによってな される冷却装置。 ２、特許請求の範囲第２８項に記載の装置において、前記第２膨張器手段はデユ ワ−内に配置される膨張弁を有しており、圧縮気体の第２部分が該膨張弁に供給 され、膨張気体がデユワ−から同軸転移ラインを経て戻されることを特徴とする 冷却装置。 ３０　請求の範囲第２９項に記載の装置において、前記同軸転移ラインは柔軟な 夕１側戻りラインにより取り囲まれる柔軟な内側供給ラインより成っていること を特徴とする冷却装置。 ３１　請求の範囲第２９項に記載の装置であって、更にデユワ−内の圧を制御し て液化気体の温度を制御するための背圧調整手段を有していることな特０ 徴とする冷却装置。 ３２　請求の範囲第３１項に記載の装置において、該装置はデユワ−内に配置さ れた物体を冷却するための極低温冷却装置を有しており、前記温度が４゜乃至１ ００°Ｋ（−２６９乃至−１７３℃）であることを特徴とする冷却装置。 ３３　請求の範囲第２７項に記載の装置において、前記圧ｋｊ器手段はキャビテ ィ内に配されるダイアフラムを有しており、前記仕事を伺与する手段は該ダイア フラムと第１膨張手段の間の流体係合と流体がダイアフラムに対して圧を旬与し キャビティ内の気体を圧縮させるため第１膨張器手段内の気体膨張に応答する可 動手段とより成ることを特徴とする冷却装置。 ３４　請求の範囲第３３項に記載の装置において、圧縮諸手段は更に流体がダイ アフラムに対し圧を付与しキャビティ内の気体を圧縮させるため流体係合により 連接される電気作動の駆動手段を含んでいることを特徴とする冷却装置。 ３５　請求の範囲第３４項に記載の装置において、前記可動手段は第１＃張器手 段の膨張室内に配置される可動部材より成り、前記電気的に作動される駆動手段 は可動部材に連結されるアーマチャを有するソレノイドより成ることを特徴とす る冷却装置。 ３６　請求の範囲第２７項に記載の装置において、前記圧縮諸手段は二段圧縮器 より成快、該二段圧縮器は第１排出圧縮気体を与える第１手段を有しており、該 第１排出圧縮気体の一部は第１膨張器手段により受け入れられる圧縮気体の前記 第１部分を構成し該第１排出圧縮気体の残る部分は圧縮器の第２段へと供給され るように成っており、更に前記二段圧縮器は第２排出圧縮気体を与える第２段を 有しており、該第２排出圧縮気体は第２膨張器手段によって受け入れられる圧縮 気体の前記第２部分を構成しており、第１膨張器手段によって受け入れられる圧 縮気体の第１部分は前記第１排出圧縮気体のほぼ７５％より成ることを特徴りす る冷却装置。 ３７　気体を圧縮するための圧縮諸手段と、気体の膨張を可能にし気体の膨張に より仕事をさせるため膨張室内に配される可動部材より成る膨張器手段とを有し ており、該膨張室は気体を受け入れる大口弁と気体を排出する出口弁とを有しか つ両弁は可動部材により作動されるよう配置されており、更に前記仕事を圧縮諸 手段へと付与するための手段を有して成る冷却装置。 ３８、請求の範囲第３７項に記載の装置において、前４２ 記入０弁は膨張室への気体入口通路を通常開じるよう偏移される第１リーフスプ リング−より成り、出口弁は膨張室からの気体出口通路を開くよう通常偏移され る第２リーフスプリングより成り、第１及び第２リーフスプリングの各々は膨張 室へと突出する部分を有しておりその結果可動部材により係合され可動部材が大 口弁を開いて出口弁を閉じることができるように成っていることを特徴とする冷 却装置。 ３９、請求の範囲第３８項に記載の装置において、前記第１リーフスプリングは 可動部材が保合位置より移動する際気体入口通路を閉じるため気体入口通路内の 圧と共に動くよう形成されており、第２リーフスプリングは膨張室内の気体圧が 所定の値に下降するまで気体出口通路を閉じた状態に保つため膨張室内の気体の 圧と共に働くよう形成されていることを特徴とする冷却装置。 ４０　請求の範囲第３７項に記載の装置において、前記圧縮型手段は、内部の気 体を圧縮するため内部配置されるもう一つの可動部材を有するキャビティと、気 体がキャビティ内へ入るのを許容するための入口弁手段と、キャどティから圧縮 気体を排出するための出口弁手段とより成り、該出口弁手段はキャビティ々気体 出口通路間の凹所内に配された複数の出口弁より成ることを特徴とする冷却装置 。 ４１　請求の範囲第４０項に記載の装置において、前記出口弁は各々がキャビテ ィと凹所間の開口と係合される複数のボールと、各々が１つのボールと係合しボ ールを開口と係合するよう付勢してそこを通る気体の通過を阻止する複数の弾性 フィンカーを有するリーフスプリング部利とより成ることを特徴上する冷却装置 。 ４２　請求の範囲第４１項に記載の装置であって、更に弾性フィンカーに係合し てその移動を制限することによりボールが開口よりすべり出さないようにするだ めの手段を含んでいることを特徴とする冷却装置。 浄書（内容に変Ｗなし）