JPS61225556A - 低温冷却装置 - Google Patents
低温冷却装置Info
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- JPS61225556A JPS61225556A JP6801385A JP6801385A JPS61225556A JP S61225556 A JPS61225556 A JP S61225556A JP 6801385 A JP6801385 A JP 6801385A JP 6801385 A JP6801385 A JP 6801385A JP S61225556 A JPS61225556 A JP S61225556A
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- regenerator
- refrigerator
- condenser
- expansion
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- Pending
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Classifications
-
- 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
- F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
- F25B2400/17—Re-condensers
Landscapes
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
- Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (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
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は極低温にて被冷却体を冷却する低温冷却装置に
関し、本発明の低温冷却装置は、超電導磁石あるいはジ
ョセフソン素子等を冷却するのに用いることができる。
関し、本発明の低温冷却装置は、超電導磁石あるいはジ
ョセフソン素子等を冷却するのに用いることができる。
（従来の技術）
従来の低温冷却装置として例えばｒＴＨＥ ５ＥＣＯ
ＮＤ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＳＥＭＩＮＡ
ＲＯＮ ５ＵＰＥＲＣＯＮＤＵＣＴＩＶＥ ＭＡＧ
ＮＥＴ（ＣＬＥＶＩＴＡＴＥＤＴＲＡＩＮＪの６８頁に
記載された第４図に示す装置がある。
ＮＤ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＳＥＭＩＮＡ
ＲＯＮ ５ＵＰＥＲＣＯＮＤＵＣＴＩＶＥ ＭＡＧ
ＮＥＴ（ＣＬＥＶＩＴＡＴＥＤＴＲＡＩＮＪの６８頁に
記載された第４図に示す装置がある。
以下第４図に基づきこの装置を説明する。
この装置は圧縮器５０と、圧縮器５０を出入する高圧お
よび低圧の例えばヘリウムガスの熱交換を行なう熱交換
器５１−、−５５と、高圧ヘリウムガスを膨脹せしめる
Ｊ−Ｔ弁５６と、冷媒槽５７と、冷媒槽５７内に配置さ
れ、冷媒蒸気を液化する凝縮器５８と、高圧ガスの一部
を膨脹させ、低温低圧ガスとする膨脹エンジン５９．６
０とから構成される。なお膨脹エンジン５９．６０には
図示しない吸入弁及び吐出弁が設けられている。
よび低圧の例えばヘリウムガスの熱交換を行なう熱交換
器５１−、−５５と、高圧ヘリウムガスを膨脹せしめる
Ｊ−Ｔ弁５６と、冷媒槽５７と、冷媒槽５７内に配置さ
れ、冷媒蒸気を液化する凝縮器５８と、高圧ガスの一部
を膨脹させ、低温低圧ガスとする膨脹エンジン５９．６
０とから構成される。なお膨脹エンジン５９．６０には
図示しない吸入弁及び吐出弁が設けられている。
この装置では、圧縮機５０にて約１５気圧に昇圧された
ヘリウムガスは、熱交換器５１〜５５の低圧側を流れる
低温のヘリウムガスによって冷却される。そしてＪ−Ｔ
弁５６によって約１．２気圧まで膨脹し、ヘリウムガス
は一部液体となってヘリウムミストとして凝縮器５８へ
流入する。凝縮器５８ではヘリウムミストと冷媒槽５７
内の冷ｔｌＸ蒸気６１との熱交換が行なわれ、冷媒蒸気
６１は液化する。冷媒蒸気６１により熱を与えられたヘ
リウムミストはヘリウムガスとなり、順次熱交換器５５
〜５１を流れて高圧側を流れるヘリウムガスを冷却しな
がら圧縮機５０へ向かう。
ヘリウムガスは、熱交換器５１〜５５の低圧側を流れる
低温のヘリウムガスによって冷却される。そしてＪ−Ｔ
弁５６によって約１．２気圧まで膨脹し、ヘリウムガス
は一部液体となってヘリウムミストとして凝縮器５８へ
流入する。凝縮器５８ではヘリウムミストと冷媒槽５７
内の冷ｔｌＸ蒸気６１との熱交換が行なわれ、冷媒蒸気
６１は液化する。冷媒蒸気６１により熱を与えられたヘ
リウムミストはヘリウムガスとなり、順次熱交換器５５
〜５１を流れて高圧側を流れるヘリウムガスを冷却しな
がら圧縮機５０へ向かう。
また高圧側のヘリウムガスの一部は吸入弁および吐出弁
を有する膨脹エンジン５９．６０に流れ、ｗＩ、脹エン
ジン５９．６０で膨脹され、低温低圧のヘリウムガスと
なる。そして膨脹エンジン５９．６０からの低圧ガスは
熱交換器５２．５４に流入して高圧側のヘリウムガスを
一層冷却している。
を有する膨脹エンジン５９．６０に流れ、ｗＩ、脹エン
ジン５９．６０で膨脹され、低温低圧のヘリウムガスと
なる。そして膨脹エンジン５９．６０からの低圧ガスは
熱交換器５２．５４に流入して高圧側のヘリウムガスを
一層冷却している。
この装置は膨脹エンジン５９．６０により高圧側のヘリ
ウムガスの冷却量を大きくし、極低温の発生を可能とし
ている。
ウムガスの冷却量を大きくし、極低温の発生を可能とし
ている。
（発明が解決しようとする問題点）
上記した従来の低温冷却装置には、低温部に吸入弁およ
び吐出弁を有する膨脹エンジンが使用されている。しか
しながらヘリウムガス等の冷媒ガスは低温になればなる
程粘性が小さくなり、弁にかかる負荷は大きくなる。ま
た常に低温にさらされている等の厳しい環境条件のため
、弁は故障しがちで寿命も短かった。
び吐出弁を有する膨脹エンジンが使用されている。しか
しながらヘリウムガス等の冷媒ガスは低温になればなる
程粘性が小さくなり、弁にかかる負荷は大きくなる。ま
た常に低温にさらされている等の厳しい環境条件のため
、弁は故障しがちで寿命も短かった。
このような問題点を解決するものとして、第５図に示す
上記従来の低温冷却装置の膨脹エンジン５つ、６０をそ
れぞれ膨脹タービン７０．７１に変更したものが知られ
ている。この膨脹タービン７０．７１は吸気弁および吐
出弁を具備しないので、上記不具合は発生しない。しか
しながら、膨脹タービンは小型になればなるほど、ター
ビンから漏れる冷媒ｌと膨脹する冷媒量との比率が大き
くなり、膨脹効率は低下するという不具合がある。
上記従来の低温冷却装置の膨脹エンジン５つ、６０をそ
れぞれ膨脹タービン７０．７１に変更したものが知られ
ている。この膨脹タービン７０．７１は吸気弁および吐
出弁を具備しないので、上記不具合は発生しない。しか
しながら、膨脹タービンは小型になればなるほど、ター
ビンから漏れる冷媒ｌと膨脹する冷媒量との比率が大き
くなり、膨脹効率は低下するという不具合がある。
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、低温
部に吸入弁、吐出弁等の弁を用いず、かつ小冷凍量を発
生する場合にも効率の優れた低温冷却装置を提供するこ
とを目的とする。
部に吸入弁、吐出弁等の弁を用いず、かつ小冷凍量を発
生する場合にも効率の優れた低温冷却装置を提供するこ
とを目的とする。
［発明の構成］
（問題点を解決するための手段）
本発明の低温冷却装置は、低温部に吸入弁および吐出弁
をもたない補助冷凍機と、 第１冷媒が圧縮される圧縮空間と、該第１冷媒を該補助
冷＊ｉにより冷却するアフタークーラーと、該第１冷媒
を膨脹させる膨脹空間と、該アフタークーラーと該膨脹
空間との間で該第１冷媒の熱交換を行なう蓄冷器と、該
膨脹空間の外壁、該蓄冷器の低温端、および該膨脹空間
と該蓄冷器との間、のうち少なくとも一箇所に設けられ
た凝縮°器とからなる主冷凍機と、 被冷却体を冷却するための第２冷媒が封入され、気相部
に該凝縮器をもつ冷媒層と、から構成されることを特徴
とするものである。
をもたない補助冷凍機と、 第１冷媒が圧縮される圧縮空間と、該第１冷媒を該補助
冷＊ｉにより冷却するアフタークーラーと、該第１冷媒
を膨脹させる膨脹空間と、該アフタークーラーと該膨脹
空間との間で該第１冷媒の熱交換を行なう蓄冷器と、該
膨脹空間の外壁、該蓄冷器の低温端、および該膨脹空間
と該蓄冷器との間、のうち少なくとも一箇所に設けられ
た凝縮°器とからなる主冷凍機と、 被冷却体を冷却するための第２冷媒が封入され、気相部
に該凝縮器をもつ冷媒層と、から構成されることを特徴
とするものである。
本発明の低温冷却装置は補助冷凍機と、主冷凍機と、冷
媒槽とから構成される。
媒槽とから構成される。
補助冷凍機は低温部に吸入弁および吐出弁をもたない冷
凍機であり、主冷凍機の冷媒の最高温度より低い温度の
冷凍量を発生するものを利用することができる。このよ
うな冷凍機としては、例えばスターリング冷凍機、ピル
ミエール冷凍機、ギホードマクマホン冷凍機等があり、
目的により選択して用いることができる。
凍機であり、主冷凍機の冷媒の最高温度より低い温度の
冷凍量を発生するものを利用することができる。このよ
うな冷凍機としては、例えばスターリング冷凍機、ピル
ミエール冷凍機、ギホードマクマホン冷凍機等があり、
目的により選択して用いることができる。
主冷凍機は圧縮空間、アフタークーラー、膨脹空間、蓄
冷器、および凝縮器から構成され、ヘリウム等の第１冷
媒により冷凍量を発生するものである。このような冷凍
機には例えばスターリング冷凍機、ビルミエール冷？１
１機、ギホードマクマホン冷凍機等を利用できる。
冷器、および凝縮器から構成され、ヘリウム等の第１冷
媒により冷凍量を発生するものである。このような冷凍
機には例えばスターリング冷凍機、ビルミエール冷？１
１機、ギホードマクマホン冷凍機等を利用できる。
主冷凍機に封入される第１冷媒は、冷凍サイクルで生ず
る最高圧力が第１冷媒の臨界圧力より低いか、あるいは
第１冷媒の臨界圧力が冷凍サイクルの最高圧力と最小圧
力の間にあるように封入されることが望ましい。こうす
ることにより最も効率よく極低温の冷凍を得ることがで
きる。またこのようにすれば、ピストンリング等に対す
る圧力が小さいのでピストンリング等の摩耗量が少なく
、その結果主冷凍機の寿命が長くなる。
る最高圧力が第１冷媒の臨界圧力より低いか、あるいは
第１冷媒の臨界圧力が冷凍サイクルの最高圧力と最小圧
力の間にあるように封入されることが望ましい。こうす
ることにより最も効率よく極低温の冷凍を得ることがで
きる。またこのようにすれば、ピストンリング等に対す
る圧力が小さいのでピストンリング等の摩耗量が少なく
、その結果主冷凍機の寿命が長くなる。
圧縮空間は第１冷媒を、ピストンとシリンダ等により圧
縮し、高圧とするためのものである。圧縮され、発熱し
た第１冷媒はアフタークーラーで冷却される。本発明の
一つの特徴はこのアフタークーラーの冷却に、低温部に
吸入弁および吐出弁をもたない補助冷凍機を用いるとこ
ろにある。アフタークーラーにて例えば水冷等の手段を
用いた場合には、蓄冷器の高温部と低温部の温度差が大
きく、非効率による熱損失が大きくなって極低温は得ら
れない。しかしながらアフタークーラーの冷却に補助冷
凍機を用いることにより、蓄冷器の高温部と低温部の温
度差が小さくなり、非効率による熱損失が少なくなって
効率良く冷凍を発生させるごとができ、極低温が得られ
る。なおアフタークーラーを補助冷凍機で冷却するには
、補助冷凍機の冷凍部をアフタークーラー内部に直接導
入する、あるいは伝熱板等を用い、間接的に冷却する等
、秒々の手段をとり得る。
縮し、高圧とするためのものである。圧縮され、発熱し
た第１冷媒はアフタークーラーで冷却される。本発明の
一つの特徴はこのアフタークーラーの冷却に、低温部に
吸入弁および吐出弁をもたない補助冷凍機を用いるとこ
ろにある。アフタークーラーにて例えば水冷等の手段を
用いた場合には、蓄冷器の高温部と低温部の温度差が大
きく、非効率による熱損失が大きくなって極低温は得ら
れない。しかしながらアフタークーラーの冷却に補助冷
凍機を用いることにより、蓄冷器の高温部と低温部の温
度差が小さくなり、非効率による熱損失が少なくなって
効率良く冷凍を発生させるごとができ、極低温が得られ
る。なおアフタークーラーを補助冷凍機で冷却するには
、補助冷凍機の冷凍部をアフタークーラー内部に直接導
入する、あるいは伝熱板等を用い、間接的に冷却する等
、秒々の手段をとり得る。
蓄冷器はアフタークーラーと膨脹空間との間で第１冷媒
の熱交換を行なうためのものであり、例えば鉛、希土類
金属等の蓄冷材を内包した周知のものを用いることがで
きる。
の熱交換を行なうためのものであり、例えば鉛、希土類
金属等の蓄冷材を内包した周知のものを用いることがで
きる。
膨脹空間は蓄冷器から供給された高圧の第１冷媒を膨脹
させ、もって冷凍を発生させるものであり、ピストンと
シリンダ等で形成させることができる。この膨脹空間は
一段でもよいが、必要冷凍量が小さければ多段とし、冷
凍効率を高めることもできる。
させ、もって冷凍を発生させるものであり、ピストンと
シリンダ等で形成させることができる。この膨脹空間は
一段でもよいが、必要冷凍量が小さければ多段とし、冷
凍効率を高めることもできる。
本発明のもう一つの特徴は、主冷凍機に凝縮器を有する
ところにある。この凝縮器は被冷却体を冷却するための
第２冷媒が封入された冷媒槽の気相部に設けられ、蒸発
した第２冷媒蒸気と熱交換を行なうことにより第２冷媒
蒸気を液化せしめて冷媒槽の液相と気相のバランスを保
つものである。
ところにある。この凝縮器は被冷却体を冷却するための
第２冷媒が封入された冷媒槽の気相部に設けられ、蒸発
した第２冷媒蒸気と熱交換を行なうことにより第２冷媒
蒸気を液化せしめて冷媒槽の液相と気相のバランスを保
つものである。
凝縮器は膨脹空間で発生する冷凍を第２冷媒に伝えるも
のであり、膨脹空間と蓄熱器の間に、あるいは蓄熱器の
低温端に、または膨脹空間の外壁に設けることができる
。また膨脹空間の外壁と蓄熱器の低温端の両方を凝縮器
としてもよい。
のであり、膨脹空間と蓄熱器の間に、あるいは蓄熱器の
低温端に、または膨脹空間の外壁に設けることができる
。また膨脹空間の外壁と蓄熱器の低温端の両方を凝縮器
としてもよい。
第２冷媒はヘリウム、窒素、水素等被冷却体の冷却温度
に応じて種々選択できる。しかしながら第１冷媒と第２
冷媒とは同一の冷媒を用いることが望ましい。これによ
り凝縮器内の第１冷媒の温度と第２冷媒の液相部の温度
との差は小さくなり、冷媒槽内の昇圧あるいは過冷却等
の不具合を防止することができる。
に応じて種々選択できる。しかしながら第１冷媒と第２
冷媒とは同一の冷媒を用いることが望ましい。これによ
り凝縮器内の第１冷媒の温度と第２冷媒の液相部の温度
との差は小さくなり、冷媒槽内の昇圧あるいは過冷却等
の不具合を防止することができる。
く作用）
本発明の低温冷却装置の特有の作用を以下に説明する。
圧縮空間で圧縮された第１冷媒はアフタークーラーに流
入する。アフタークーラーは低温部に吸入弁あるいは吐
出弁を持たない補助冷凍機により冷却されており、第１
冷媒は充分冷却されて蓄冷器へ入る。蓄冷器で更に冷却
された第１冷媒は膨脹空間にて膨脹して冷凍を発生し、
凝縮器へその冷凍を伝える。ここで第１冷媒の少なくと
も最小圧力が第１冷媒の臨界圧力以下となるように構成
してあれば、膨脹空間および凝縮器では第１冷媒の一部
もしくは全部が液体となる。従って凝縮器内の第１冷媒
は凝縮器壁面を介して、冷媒槽内の、外界から侵入する
熱により蒸発した第２冷媒の蒸気を液化させ、第２冷媒
の蒸発口と液化量とが平衡となるまで第２冷媒は冷却さ
れる。
入する。アフタークーラーは低温部に吸入弁あるいは吐
出弁を持たない補助冷凍機により冷却されており、第１
冷媒は充分冷却されて蓄冷器へ入る。蓄冷器で更に冷却
された第１冷媒は膨脹空間にて膨脹して冷凍を発生し、
凝縮器へその冷凍を伝える。ここで第１冷媒の少なくと
も最小圧力が第１冷媒の臨界圧力以下となるように構成
してあれば、膨脹空間および凝縮器では第１冷媒の一部
もしくは全部が液体となる。従って凝縮器内の第１冷媒
は凝縮器壁面を介して、冷媒槽内の、外界から侵入する
熱により蒸発した第２冷媒の蒸気を液化させ、第２冷媒
の蒸発口と液化量とが平衡となるまで第２冷媒は冷却さ
れる。
（実施例）
本発明の低温冷却装置の一実施例を、主冷凍機にスター
リング冷凍機を用いた例で以下に説明する。
リング冷凍機を用いた例で以下に説明する。
第１図に実施例の低湿冷却装置の断面図を示す。
低温冷却装置１は真空ケース２と、真空ケース２に内包
された輻射シールドケース３と、輻射シールドケース３
に内包され、超電導磁石等の被冷却体５を冷却する冷媒
槽４と、真空ケース２の上部で０リング２ａを介（）て
気密に固定されている真空プレート２ｂに気密に固定さ
れ、冷媒槽４の冷媒を冷却する主冷凍Ｉａ１０と、真空
プレート２ｂに気密に固定され、主冷凍ｉｉｏの冷媒を
冷却するための補助冷凍機３０とから構成されている。
された輻射シールドケース３と、輻射シールドケース３
に内包され、超電導磁石等の被冷却体５を冷却する冷媒
槽４と、真空ケース２の上部で０リング２ａを介（）て
気密に固定されている真空プレート２ｂに気密に固定さ
れ、冷媒槽４の冷媒を冷却する主冷凍Ｉａ１０と、真空
プレート２ｂに気密に固定され、主冷凍ｉｉｏの冷媒を
冷却するための補助冷凍機３０とから構成されている。
なお冷媒槽４の冷媒と主冷凍機１０の冷媒にはヘリウム
を使用し、補助冷凍［３０には低温部に吸入弁と吐出弁
をもたない冷凍機を使用している。
を使用し、補助冷凍［３０には低温部に吸入弁と吐出弁
をもたない冷凍機を使用している。
主冷凍機１０の圧縮空間１１は、圧縮シリンダ１２と、
図示しない駆動部に接続されたＯラド１３が固着され、
圧縮シリンダ１２内をピストンリング１４を介して摺動
する圧縮ピストン１５とから形成されている。圧縮空間
１１下部には圧縮されたヘリウムが通過するアフターク
ーラー１６が設けられている。アフタークーラー１６は
圧縮ピストン１５の摺動方向と平行に多数の通路１７を
有し、かつ摺動方向直角方向に伸びる伝熱部１８を有し
ている。そして伝熱部１８は補助冷凍機３０の冷凍発生
部と熱的に導通され、通路１７を通過するヘリウムを冷
却している。圧縮空間゛１１はアフタークーラー１６を
介して蓄冷器１９に連通し、蓄冷器１９はさらに冷凍槽
４の気相部４ａに配設された多数のフィン２１をもつ凝
縮器２０に連通している。また凝縮器２０は膨脹空間２
２と連通している。
図示しない駆動部に接続されたＯラド１３が固着され、
圧縮シリンダ１２内をピストンリング１４を介して摺動
する圧縮ピストン１５とから形成されている。圧縮空間
１１下部には圧縮されたヘリウムが通過するアフターク
ーラー１６が設けられている。アフタークーラー１６は
圧縮ピストン１５の摺動方向と平行に多数の通路１７を
有し、かつ摺動方向直角方向に伸びる伝熱部１８を有し
ている。そして伝熱部１８は補助冷凍機３０の冷凍発生
部と熱的に導通され、通路１７を通過するヘリウムを冷
却している。圧縮空間゛１１はアフタークーラー１６を
介して蓄冷器１９に連通し、蓄冷器１９はさらに冷凍槽
４の気相部４ａに配設された多数のフィン２１をもつ凝
縮器２０に連通している。また凝縮器２０は膨脹空間２
２と連通している。
主冷凍機１０の膨脹空間２２は、膨脹シリンダ２３と、
図示しない駆動部に接続されたロッド２４が固着され、
膨脹シリンダ２３内をピストンリング２５を介して摺動
する膨脹ピストン２６とから形成されている。なおロッ
ド２４の動きによる膨脹空間２２の容積変化は、ロッド
１３の動きによる圧縮空間１１の容積変化より略９０度
位相が進むようにせしめである。
図示しない駆動部に接続されたロッド２４が固着され、
膨脹シリンダ２３内をピストンリング２５を介して摺動
する膨脹ピストン２６とから形成されている。なおロッ
ド２４の動きによる膨脹空間２２の容積変化は、ロッド
１３の動きによる圧縮空間１１の容積変化より略９０度
位相が進むようにせしめである。
上記のごとく構成された低温冷却装置は以下のように作
用する。
用する。
圧縮空間１１で圧縮ピストン１５によって圧縮され昇温
した冷媒はアフタークーラー１６に流入する。アフター
クーラー１６に流入した冷媒は、伝熱部１８を伝わって
補助冷凍機３０で発生し１．〜略２ＯＫの温度の冷凍に
よって冷却される。その結果、アフタークーラー１６内
の冷媒は、略２０Ｋになってアフタークーラー１６から
蓄冷器１９に流入し、蓄冷器１９内の蓄冷材によって、
さらに冷却され、凝縮器２０を通じて膨脹空間２２に流
入する。膨脹空間２２で冷媒は膨脹ピストン２６の上方
向への移動によってさらに膨脹し、略５．２に以下の温
度の冷凍を発生する。なお主冷凍機内の冷媒の最高圧力
は臨界圧力＜２．２４５気圧）より低くなるように封入
しであるため、膨脹空間２２では効率よく冷凍が発生す
る。そして膨脹ピストン２６の下方向への移動によって
膨脹室２２内の冷媒は、凝縮器２０に送られる。凝縮器
２０ではフィン２１を介して冷媒槽内の気相部４ａの冷
媒蒸気は冷却され、液化して極低温の液体となって液相
部４ｂに戻り、液相部４ｂは冷却される。
した冷媒はアフタークーラー１６に流入する。アフター
クーラー１６に流入した冷媒は、伝熱部１８を伝わって
補助冷凍機３０で発生し１．〜略２ＯＫの温度の冷凍に
よって冷却される。その結果、アフタークーラー１６内
の冷媒は、略２０Ｋになってアフタークーラー１６から
蓄冷器１９に流入し、蓄冷器１９内の蓄冷材によって、
さらに冷却され、凝縮器２０を通じて膨脹空間２２に流
入する。膨脹空間２２で冷媒は膨脹ピストン２６の上方
向への移動によってさらに膨脹し、略５．２に以下の温
度の冷凍を発生する。なお主冷凍機内の冷媒の最高圧力
は臨界圧力＜２．２４５気圧）より低くなるように封入
しであるため、膨脹空間２２では効率よく冷凍が発生す
る。そして膨脹ピストン２６の下方向への移動によって
膨脹室２２内の冷媒は、凝縮器２０に送られる。凝縮器
２０ではフィン２１を介して冷媒槽内の気相部４ａの冷
媒蒸気は冷却され、液化して極低温の液体となって液相
部４ｂに戻り、液相部４ｂは冷却される。
凝縮器２０で温められた冷媒は蓄冷器１９に流入し、そ
こで蓄冷材によって温められ、アフタークーラー１６を
通って圧縮空間］１に流入し、−行程を終了する。
こで蓄冷材によって温められ、アフタークーラー１６を
通って圧縮空間］１に流入し、−行程を終了する。
第２図と第３図は上記実施例の低温冷却装置の凝縮器の
変形例を示すものである。即ち第１の変形例は、第２図
に示すように膨脹空間４０の外壁にフィン４１を設けた
ものを冷媒槽４２の気相部４２ａに配設し、蓄冷器４３
は冷媒槽４２の外方で膨脹空間４０に連通している。こ
の例では膨脹空間４０自体が凝縮器となり、気相部４．
２ ａの冷媒蒸気を効率良く冷却する。
変形例を示すものである。即ち第１の変形例は、第２図
に示すように膨脹空間４０の外壁にフィン４１を設けた
ものを冷媒槽４２の気相部４２ａに配設し、蓄冷器４３
は冷媒槽４２の外方で膨脹空間４０に連通している。こ
の例では膨脹空間４０自体が凝縮器となり、気相部４．
２ ａの冷媒蒸気を効率良く冷却する。
第２の変形例は、第３図に示すように、蓄冷器４４の下
部、膨脹空間４５、および蓄冷器４４と膨脹空間４５と
を連通ずる連通管４６を気相部４７に設け、蓄冷器４４
の下部にフィン４８を設けている。この例では蓄冷器４
４の下部、膨脹空間４５、および連通管４６が凝縮器と
なり、気相部４７の冷媒蒸気を効率良く冷却する。
部、膨脹空間４５、および蓄冷器４４と膨脹空間４５と
を連通ずる連通管４６を気相部４７に設け、蓄冷器４４
の下部にフィン４８を設けている。この例では蓄冷器４
４の下部、膨脹空間４５、および連通管４６が凝縮器と
なり、気相部４７の冷媒蒸気を効率良く冷却する。
［発明の効果］
本発明の低温冷却装置によれば、アフタークーラーが補
助冷凍機にて冷却されているため第１冷媒は効率よく冷
却される。従って主冷凍機の圧縮仕事は小さくてよく、
所用動力が少なくてすみ、寿命が長くなる。そしてその
充分冷却された第１冷媒が膨脹するため、極低温を発生
することが可能である。また補助冷凍機および主冷凍器
には低温部に吸入弁、吐出弁を有していない。従って弁
の故障等の不具合は生じない。さらに第１冷媒の少なく
とも最小圧力が第１冷媒の臨界圧力より低く構成されて
いる場合には、平均圧力が低くなり、主冷凍機の振動、
騒音が小さくなって寿命も長くなる。また圧縮空間およ
び膨脹空間の冷媒は、ピストンリング等で気密が保たれ
ている。従って冷媒の漏れはほとんどなく、効率低下が
起らないので、小さな冷凍量を発生させる場合でも従来
に比べはるかに効率が良い等、本発明の効果は絶大であ
る。
助冷凍機にて冷却されているため第１冷媒は効率よく冷
却される。従って主冷凍機の圧縮仕事は小さくてよく、
所用動力が少なくてすみ、寿命が長くなる。そしてその
充分冷却された第１冷媒が膨脹するため、極低温を発生
することが可能である。また補助冷凍機および主冷凍器
には低温部に吸入弁、吐出弁を有していない。従って弁
の故障等の不具合は生じない。さらに第１冷媒の少なく
とも最小圧力が第１冷媒の臨界圧力より低く構成されて
いる場合には、平均圧力が低くなり、主冷凍機の振動、
騒音が小さくなって寿命も長くなる。また圧縮空間およ
び膨脹空間の冷媒は、ピストンリング等で気密が保たれ
ている。従って冷媒の漏れはほとんどなく、効率低下が
起らないので、小さな冷凍量を発生させる場合でも従来
に比べはるかに効率が良い等、本発明の効果は絶大であ
る。
第１図〜第３図は本発明の一実施例の低温冷却装置に係
り、第１図はその全体断面図、第２図および第３図は第
１図の凝縮器部分の変形例を示す要部断面図である。第
４図および第５図は従来の低温冷却装置を示す構成回路
図である。 １０・・・主冷凍機 １１・・・圧縮空間１６・
・・アフタークーラー １９．４３．４４・・・蓄冷器 ２１・・・凝縮器 ２２．４０．４５・・・膨脹空間 ３０・・・補助冷凍機
り、第１図はその全体断面図、第２図および第３図は第
１図の凝縮器部分の変形例を示す要部断面図である。第
４図および第５図は従来の低温冷却装置を示す構成回路
図である。 １０・・・主冷凍機 １１・・・圧縮空間１６・
・・アフタークーラー １９．４３．４４・・・蓄冷器 ２１・・・凝縮器 ２２．４０．４５・・・膨脹空間 ３０・・・補助冷凍機
Claims (3)
- （１）低温部に吸入弁および吐出弁をもたない補助冷凍
機と、 第１冷媒が圧縮される圧縮空間と、該第１冷媒を該補助
冷凍機により冷却するアフタークーラーと、該第１冷媒
を膨脹させる膨脹空間と、該アフタークーラーと該膨脹
空間との間で該第１冷媒の熱交換を行なう蓄冷器と、該
膨脹空間の外壁、該蓄冷器の低温端、および該膨脹空間
と該蓄冷器との間、のうち少なくとも一箇所に設けられ
た凝縮器とからなる主冷凍機と、 被冷却体を冷却するための第２冷媒が封入され、気相部
に該凝縮器をもつ冷媒層と、から構成されることを特徴
とする低温冷却装置。 - （２）第１冷媒は少なくともその最小圧力がその臨界圧
力より低くなるように主冷凍機に封入されている特許請
求の範囲第１項記載の低温冷却装置。 - （３）第１冷媒と第２冷媒とは同一種類の冷媒である特
許請求の範囲第１項記載の低温冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6801385A JPS61225556A (ja) | 1985-03-29 | 1985-03-29 | 低温冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6801385A JPS61225556A (ja) | 1985-03-29 | 1985-03-29 | 低温冷却装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61225556A true JPS61225556A (ja) | 1986-10-07 |
Family
ID=13361525
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6801385A Pending JPS61225556A (ja) | 1985-03-29 | 1985-03-29 | 低温冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61225556A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5435136A (en) * | 1991-10-15 | 1995-07-25 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Pulse tube heat engine |
| JP2012502252A (ja) * | 2008-09-09 | 2012-01-26 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 極低温再液化冷凍機用の水平フィンによる熱交換器 |
| EP3550226A1 (en) * | 2018-04-03 | 2019-10-09 | Nuctech Company Limited | Cryostat |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59183259A (ja) * | 1983-03-31 | 1984-10-18 | アイシン精機株式会社 | 極低温冷凍機 |
| JPS608668A (ja) * | 1983-06-24 | 1985-01-17 | アイシン精機株式会社 | 冷凍システム |
-
1985
- 1985-03-29 JP JP6801385A patent/JPS61225556A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59183259A (ja) * | 1983-03-31 | 1984-10-18 | アイシン精機株式会社 | 極低温冷凍機 |
| JPS608668A (ja) * | 1983-06-24 | 1985-01-17 | アイシン精機株式会社 | 冷凍システム |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5435136A (en) * | 1991-10-15 | 1995-07-25 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Pulse tube heat engine |
| JP2012502252A (ja) * | 2008-09-09 | 2012-01-26 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 極低温再液化冷凍機用の水平フィンによる熱交換器 |
| US9494359B2 (en) | 2008-09-09 | 2016-11-15 | Koninklijke Philips N.V. | Horizontal finned heat exchanger for cryogenic recondensing refrigeration |
| EP3550226A1 (en) * | 2018-04-03 | 2019-10-09 | Nuctech Company Limited | Cryostat |
| US11326739B2 (en) | 2018-04-03 | 2022-05-10 | Nuctech Company Limited | Cryostat |
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