JPS6259344A - ガス冷凍機 - Google Patents
ガス冷凍機Info
- Publication number
- JPS6259344A JPS6259344A JP19924785A JP19924785A JPS6259344A JP S6259344 A JPS6259344 A JP S6259344A JP 19924785 A JP19924785 A JP 19924785A JP 19924785 A JP19924785 A JP 19924785A JP S6259344 A JPS6259344 A JP S6259344A
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- JP
- Japan
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- displacer
- expander
- gas
- room
- low temperature
- Prior art date
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- Granted
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- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (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】
（産業上の利用分野）
この発明は、クライオポンプ等に好適なガス冷凍機に関
する。
する。
（従来技術とその問題点）
最近、多くの熱力学的サイクルが低温を達成するために
開発されている。その代表的なものがガス冷凍機であり
、クライオポンプ等に有効に利用されている。
開発されている。その代表的なものがガス冷凍機であり
、クライオポンプ等に有効に利用されている。
第５図は、クライオポンプに適用された２段式ヘリウム
ガス冷凍機を示すもので、このガス冷凍機１は、円筒状
のエキスパンダ２と、このエキスパンダ２内で往復動可
能に配置されたディスプレイサ３と、ディスプレイサ３
内に設けられた蓄冷 ゛器４と、からなり、上
記ディスプレイサ３によりエキスパンダ２内を常温室５
．低温室６．超低温室７にそれぞれ区画するとともに、
常温室５から低温室６ならびに超低温室７へ蓄冷器４を
通じてヘリウムガスを流し込み、図示しない手段、例え
ばモータ出力をクランク機構を介してディスプレイサ３
を往復動させるか、作業ガスの差圧によりディスプレイ
サ３を往復動させることにより、低温室６ならびに超低
温室７のヘリウムガスを断熱膨脹させることにより寒冷
ガスを生成し、よって低温室６ならびに超低温室７を所
望の低温もしくは超低温に冷却するというものである。
ガス冷凍機を示すもので、このガス冷凍機１は、円筒状
のエキスパンダ２と、このエキスパンダ２内で往復動可
能に配置されたディスプレイサ３と、ディスプレイサ３
内に設けられた蓄冷 ゛器４と、からなり、上
記ディスプレイサ３によりエキスパンダ２内を常温室５
．低温室６．超低温室７にそれぞれ区画するとともに、
常温室５から低温室６ならびに超低温室７へ蓄冷器４を
通じてヘリウムガスを流し込み、図示しない手段、例え
ばモータ出力をクランク機構を介してディスプレイサ３
を往復動させるか、作業ガスの差圧によりディスプレイ
サ３を往復動させることにより、低温室６ならびに超低
温室７のヘリウムガスを断熱膨脹させることにより寒冷
ガスを生成し、よって低温室６ならびに超低温室７を所
望の低温もしくは超低温に冷却するというものである。
なお図中符号８は、常温室５．低温室６．超低温室７を
それぞれ区画し、温度差をシールするシール部材を示し
、符号９は負荷部分を示す。
それぞれ区画し、温度差をシールするシール部材を示し
、符号９は負荷部分を示す。
上記ガス冷凍機の温度勾配は、第６図に示すように、常
温室５は常温に、低温室６は７０〜８０Ｋに、超低温室
７は１０〜２０Ｋにそれぞれ冷却されており、かつディ
スプレイ状３内の蓄冷器４が緩かな温度勾配を持つよう
に設定されている。
温室５は常温に、低温室６は７０〜８０Ｋに、超低温室
７は１０〜２０Ｋにそれぞれ冷却されており、かつディ
スプレイ状３内の蓄冷器４が緩かな温度勾配を持つよう
に設定されている。
従って上記シール部材８は個々のディスプレイサ３の端
部側に位置し、ディスプレイサ３はこのシール部材８に
よりエキスパンダ２内に保持される形となり、かつエキ
スパンダ２内面とディスプレイ状３外面との間隙は微小
なものなので、ディスプレイサ３の往復動によりζエキ
スパンダ２内面にディスプレイサ３が接触し、このディ
スプレイサ３の材料は断熱のためベークライトを使用し
ており、ベークライトは摩耗により摩耗粉が発生しやす
くこの摩耗粉が冷凍機の性能を低下させる。
部側に位置し、ディスプレイサ３はこのシール部材８に
よりエキスパンダ２内に保持される形となり、かつエキ
スパンダ２内面とディスプレイ状３外面との間隙は微小
なものなので、ディスプレイサ３の往復動によりζエキ
スパンダ２内面にディスプレイサ３が接触し、このディ
スプレイサ３の材料は断熱のためベークライトを使用し
ており、ベークライトは摩耗により摩耗粉が発生しやす
くこの摩耗粉が冷凍機の性能を低下させる。
すなわちこの摩耗粉が、シール部材８のシール性を低下
させるとともに、蓄冷器４を構成する金属メツシュ等の
間隙に入り込み、蓄冷器４の能力を低下させるという不
具合があった。
させるとともに、蓄冷器４を構成する金属メツシュ等の
間隙に入り込み、蓄冷器４の能力を低下させるという不
具合があった。
ざらに場合によってはディスプレイサ３の倒れによりシ
ール部材８が各室（常温室５．低温室６゜超低温室７）
を確実に断熱シールすることができず、冷凍能力が著し
く低下する等の虞れもあり、これらの対策が急務であっ
た。 ・（発明の目的） この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、その
目的とするところは、エキスパンダ内をディスプレイサ
が往復動じ、ヘリウムガスを断熱膨脹させるガス冷凍機
において、エキスパンダとディスプレイサとの接触を確
実に防止し、接触により生ずる摩耗粉の発生を皆無とし
、この摩耗粉の悪影響を廃除することにより、常に安定
した冷凍能力を得るようにしたガス冷凍機を提供するこ
とにある。
ール部材８が各室（常温室５．低温室６゜超低温室７）
を確実に断熱シールすることができず、冷凍能力が著し
く低下する等の虞れもあり、これらの対策が急務であっ
た。 ・（発明の目的） この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、その
目的とするところは、エキスパンダ内をディスプレイサ
が往復動じ、ヘリウムガスを断熱膨脹させるガス冷凍機
において、エキスパンダとディスプレイサとの接触を確
実に防止し、接触により生ずる摩耗粉の発生を皆無とし
、この摩耗粉の悪影響を廃除することにより、常に安定
した冷凍能力を得るようにしたガス冷凍機を提供するこ
とにある。
（発明の構成）
前記目的を達成するために、本発明は、外部の熱負荷と
接触するエキスパンダと、このエキスパンダ内を往復動
しかつ内部に蓄冷器を備えたディスプレイサと、ディス
プレイサを上記エキスパンダ内で往復動させるディスプ
レイサ駆動手段とからなり、 上記ディスプレイサにより区切られた可変容量空間に、
送り込まれるガスをディスプレイサの往復動により断熱
膨脹させ、エキスパンダを所望の超低温状態に冷却する
ガス冷凍機において、前記ディスプレイサの外周部には
、該ディスプレイサの往復動をガイドするガイド部材が
周接されているとともに、このガイド部材には、切欠き
部もしくは突起が設けられ、上記ディスプレイサとエキ
スパンダとの間に上記ガスが通過する間隙部が形成され
ていることを特徴とする。
接触するエキスパンダと、このエキスパンダ内を往復動
しかつ内部に蓄冷器を備えたディスプレイサと、ディス
プレイサを上記エキスパンダ内で往復動させるディスプ
レイサ駆動手段とからなり、 上記ディスプレイサにより区切られた可変容量空間に、
送り込まれるガスをディスプレイサの往復動により断熱
膨脹させ、エキスパンダを所望の超低温状態に冷却する
ガス冷凍機において、前記ディスプレイサの外周部には
、該ディスプレイサの往復動をガイドするガイド部材が
周接されているとともに、このガイド部材には、切欠き
部もしくは突起が設けられ、上記ディスプレイサとエキ
スパンダとの間に上記ガスが通過する間隙部が形成され
ていることを特徴とする。
（実施例の説明）
以下、本発明に係るガス冷凍機の一実施例について添付
図面を参照しながら詳細に説明する。
図面を参照しながら詳細に説明する。
第１図はヘリウムガスを用いた２段式ガス冷凍機の断面
図、第２図ないし第４図は本発明に用いるガイド部材を
示すそれぞれ断面図である。
図、第２図ないし第４図は本発明に用いるガイド部材を
示すそれぞれ断面図である。
このガス冷凍機１０は、２段に形成された円筒状エキス
パンダ１１と、このエキスパンダ１１と相似形で、かつ
やや小形のディスプレイサ１２と、このディスプレイサ
１２がエキスパンダ１１内で往復動するように、ディス
プレイサ１２を駆動させる駆動手段１３とから構成され
ている。
パンダ１１と、このエキスパンダ１１と相似形で、かつ
やや小形のディスプレイサ１２と、このディスプレイサ
１２がエキスパンダ１１内で往復動するように、ディス
プレイサ１２を駆動させる駆動手段１３とから構成され
ている。
そして上記ディスプレイサ１２中には、ヘリウムガスを
冷却させる蓄冷器１４が配備され、かつディスプレイサ
１２の外周部にはこのディスプレイサ１２の往復動によ
り、第１図中、左方向からそれぞれ常温室１５．低温室
１６．超低温室１７を区画するシール部材１８、が設け
られている。
冷却させる蓄冷器１４が配備され、かつディスプレイサ
１２の外周部にはこのディスプレイサ１２の往復動によ
り、第１図中、左方向からそれぞれ常温室１５．低温室
１６．超低温室１７を区画するシール部材１８、が設け
られている。
前記駆動手段１３は、モータ１９と、モータ１９の出力
軸２０を介して連携されるカム２１と、このカム２１の
駆動をディスプレイサ１２の往復動に伝達するカムシャ
フト２２とから構成されており、モータ１９の回転をカ
ム２１により往復動に変換し、カムシャフト２２を介し
てディスプレイサ１２の往復動に伝達するようにしてい
る。
軸２０を介して連携されるカム２１と、このカム２１の
駆動をディスプレイサ１２の往復動に伝達するカムシャ
フト２２とから構成されており、モータ１９の回転をカ
ム２１により往復動に変換し、カムシャフト２２を介し
てディスプレイサ１２の往復動に伝達するようにしてい
る。
定常状態における動作サイクルを参考的に説明すると、
始めディスプレイサ１２はエキスパンダ１１の最下部に
あり、このとき吐出バルブ２５が開き、コンプレッサ２
４から高圧のヘリウムガスがディスプレイサゴ２内へ送
り込まれ、常温室１５、低温室１６．超低温室１７は高
圧となる。
始めディスプレイサ１２はエキスパンダ１１の最下部に
あり、このとき吐出バルブ２５が開き、コンプレッサ２
４から高圧のヘリウムガスがディスプレイサゴ２内へ送
り込まれ、常温室１５、低温室１６．超低温室１７は高
圧となる。
そして駆動手段１３の駆動により、ディスプレイサ１２
が引き上げられ、常温室１５内のヘリウムガスも蓄冷器
１４で冷却されながら、低温室１６、超低温室１７に充
填され、低温室１６．超低温室１７が最大容積となった
とき、吐出バルブ２５が閉じ、代わりに吸入バルブ２３
が開く。そして低温室１６．超低温室１７の高圧ヘリウ
ムガスを蓄冷器１４を経て放出する。このときサイモン
膨張による寒冷が発生する。そして低温室１６゜超低温
室１７は最低圧力となり、駆動手段１３の駆動によりデ
ィスプレイサ１２は押し下げられ、冷却されたヘリウム
ガスは蓄冷器１４を冷却しながら常温室１５に移送され
る。これでエキスパンダ１１の動作の１サイクルが完了
する。熱は２つの低温部すなわち低温室１６．超低温室
１７で吸収され、高温部で放出される。
が引き上げられ、常温室１５内のヘリウムガスも蓄冷器
１４で冷却されながら、低温室１６、超低温室１７に充
填され、低温室１６．超低温室１７が最大容積となった
とき、吐出バルブ２５が閉じ、代わりに吸入バルブ２３
が開く。そして低温室１６．超低温室１７の高圧ヘリウ
ムガスを蓄冷器１４を経て放出する。このときサイモン
膨張による寒冷が発生する。そして低温室１６゜超低温
室１７は最低圧力となり、駆動手段１３の駆動によりデ
ィスプレイサ１２は押し下げられ、冷却されたヘリウム
ガスは蓄冷器１４を冷却しながら常温室１５に移送され
る。これでエキスパンダ１１の動作の１サイクルが完了
する。熱は２つの低温部すなわち低温室１６．超低温室
１７で吸収され、高温部で放出される。
ところで、本実施例においては、ディスプレイサ１２の
外周部にガイド部材２６が周設されており、かつこのガ
イド部材２６にはガスの通過を許容する間隙部が形成さ
れている。従ってヘリウムガスの断熱膨脹作用に支障を
きたすことはない。
外周部にガイド部材２６が周設されており、かつこのガ
イド部材２６にはガスの通過を許容する間隙部が形成さ
れている。従ってヘリウムガスの断熱膨脹作用に支障を
きたすことはない。
第２図に示すガイド部材２６は、テフロン製のガイドリ
ングの一部に切欠き部２７が設け、られている。
ングの一部に切欠き部２７が設け、られている。
なおこのガイド部材２６は、通常ステンレス板を使用し
ているエキスパンダ１１の内面を傷付けないために表面
滑性の良好な材料を選択すれば良い。
ているエキスパンダ１１の内面を傷付けないために表面
滑性の良好な材料を選択すれば良い。
なお第３図、第４図は上記ガイド部材２６の変形例を示
すもので、第３図に示すものはリング状のガイド部材２
６−の外周適宜箇所に突起２８を設けたもので、第４図
に示すものはガイド部材２６″の内周適宜箇所に突起２
９が形成されたものを示す。
すもので、第３図に示すものはリング状のガイド部材２
６−の外周適宜箇所に突起２８を設けたもので、第４図
に示すものはガイド部材２６″の内周適宜箇所に突起２
９が形成されたものを示す。
従って、これらガイド部材２６．２６”、２６″をエキ
スパンダ１２の外周部に周設すれば、エキスパンダ１２
が往復動する際、エキスパンダ１２はシール部材１８と
このガイド部材２６により保持され、ディスプレイサ１
２とエキスパンダ１１とは接触することはない。ざらに
、上記ガイド部材にはそれぞれ切欠き部２７．突起２８
．２９がそれぞれ形成されているので、このガイド部材
２６を通してガスの流通が自由に行なわれるので、゛ガ
スの断熱膨脹作用に悪影響を及ぼすことはなく、所望の
冷却が可能となる。
スパンダ１２の外周部に周設すれば、エキスパンダ１２
が往復動する際、エキスパンダ１２はシール部材１８と
このガイド部材２６により保持され、ディスプレイサ１
２とエキスパンダ１１とは接触することはない。ざらに
、上記ガイド部材にはそれぞれ切欠き部２７．突起２８
．２９がそれぞれ形成されているので、このガイド部材
２６を通してガスの流通が自由に行なわれるので、゛ガ
スの断熱膨脹作用に悪影響を及ぼすことはなく、所望の
冷却が可能となる。
なお上記実施例のものはモータ駆動方式のガス冷凍機を
例示したが、ガスの差圧を利用したガス駆動方式のガス
冷凍機に適用できることは勿論、かつガス・モータ併用
駆動タイプのガス冷凍機に引いても良い。
例示したが、ガスの差圧を利用したガス駆動方式のガス
冷凍機に適用できることは勿論、かつガス・モータ併用
駆動タイプのガス冷凍機に引いても良い。
（発明の効果）
以上説明してきたように、本発明に係るガス冷凍機にあ
っては、ディスプレイサの外周部にガイド部材を周設し
、ディスプレイサとエキスパンダとの接触を確実に防止
することができるので、従来の如く、ディスプレイサの
摩耗から生じる摩耗粉による悪影響、例えばシール部材
のシール性の低下、蓄冷器内の目詰まりによる冷却能力
紙下等の不具合をことごとく解決することができ、ざら
にディスプレイサの倒れ等の不肖の事態をも未然に防止
することができる。ものであるから、ガス冷凍機におけ
るシール部材や蓄冷器等の性能を維持し、これらの寿命
を長くすることができ、ガス冷凍機の冷凍能力を長期に
亘り安定して維持することができる効果を有する。
っては、ディスプレイサの外周部にガイド部材を周設し
、ディスプレイサとエキスパンダとの接触を確実に防止
することができるので、従来の如く、ディスプレイサの
摩耗から生じる摩耗粉による悪影響、例えばシール部材
のシール性の低下、蓄冷器内の目詰まりによる冷却能力
紙下等の不具合をことごとく解決することができ、ざら
にディスプレイサの倒れ等の不肖の事態をも未然に防止
することができる。ものであるから、ガス冷凍機におけ
るシール部材や蓄冷器等の性能を維持し、これらの寿命
を長くすることができ、ガス冷凍機の冷凍能力を長期に
亘り安定して維持することができる効果を有する。
なおこのガイド部材には切欠き部、突起等が形成されて
おり、ディスプレイサとエキスパンダとをこのガイド部
材により気密にシールするのではなく、ガス流通用の間
隙が形成されているので、ガス冷凍機の原理であるサイ
モン膨張の障害となることはない。
おり、ディスプレイサとエキスパンダとをこのガイド部
材により気密にシールするのではなく、ガス流通用の間
隙が形成されているので、ガス冷凍機の原理であるサイ
モン膨張の障害となることはない。
第１図は本発明に係るガス冷凍機の一実施例を示す断面
図、第２図ないし第４図は本発明に用いるガイド部材を
示す第１図中Ａ−Ａ断面図、第５図は従来のガス冷凍機
の断面図ならびに温度勾配を示すグラフを示す。 １０・・・ガス冷凍機 １１・・・エキスパンダ １２・・・ディスプレイサ １３・・・駆動手段 １４・・・蓄冷器 １５・・・常温室 １６・・・低温室 １７・・・超低温室 １８・・・シール部材 １９・・・モータ ２０・・・出力軸 ２１・・・カム ２２・・・カムシャフト ２３・・・吸入パルプ ２４・・・コンプレッサ ２５・・・吐出バルブ ２６・・・ガイド部材 ２７・・・切欠き部 ２８．２９・・・突起。 特許出願人 セイコー精機株式会社第２図 第３ｖＡ 第４図 りＱ 第５ＷＪ ゛ｌ
図、第２図ないし第４図は本発明に用いるガイド部材を
示す第１図中Ａ−Ａ断面図、第５図は従来のガス冷凍機
の断面図ならびに温度勾配を示すグラフを示す。 １０・・・ガス冷凍機 １１・・・エキスパンダ １２・・・ディスプレイサ １３・・・駆動手段 １４・・・蓄冷器 １５・・・常温室 １６・・・低温室 １７・・・超低温室 １８・・・シール部材 １９・・・モータ ２０・・・出力軸 ２１・・・カム ２２・・・カムシャフト ２３・・・吸入パルプ ２４・・・コンプレッサ ２５・・・吐出バルブ ２６・・・ガイド部材 ２７・・・切欠き部 ２８．２９・・・突起。 特許出願人 セイコー精機株式会社第２図 第３ｖＡ 第４図 りＱ 第５ＷＪ ゛ｌ
Claims (1)
- （１）外部の熱負荷と接触するエキスパンダと、このエ
キスパンダ内を往復動しかつ内部に蓄冷器を備えたディ
スプレイサと、ディスプレイサを上記エキスパンダ内で
往復動させるディスプレイサ駆動手段とからなり、 上記ディスプレイサにより区切られた可変容量空間に、
送り込まれるガスをディスプレイサの往復動により断熱
膨脹させ、エキスパンダを所望の超低温状態に冷却する
ガス冷凍機において、前記ディスプレイサの外周部には
、該ディスプレイサの往復動をガイドするガイド部材が
周接されているとともに、このガイド部材には、切欠き
部もしくは突起が設けられ、上記ディスプレイサとエキ
スパンダとの間に上記ガスが通過する間隙部が形成され
ていることを特徴とするガス冷凍機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60199247A JPH0641821B2 (ja) | 1985-09-09 | 1985-09-09 | ガス冷凍機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60199247A JPH0641821B2 (ja) | 1985-09-09 | 1985-09-09 | ガス冷凍機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6259344A true JPS6259344A (ja) | 1987-03-16 |
| JPH0641821B2 JPH0641821B2 (ja) | 1994-06-01 |
Family
ID=16404615
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60199247A Expired - Lifetime JPH0641821B2 (ja) | 1985-09-09 | 1985-09-09 | ガス冷凍機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0641821B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06159828A (ja) * | 1992-11-20 | 1994-06-07 | Mitsubishi Electric Corp | 蓄冷型冷凍機 |
| JP2007255734A (ja) * | 2006-03-20 | 2007-10-04 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | コールドヘッド |
| CN106679218A (zh) * | 2016-12-23 | 2017-05-17 | 兰州空间技术物理研究所 | 一种双级斯特林制冷机膨胀器 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58213164A (ja) * | 1982-02-12 | 1983-12-12 | 財団法人鉄道総合技術研究所 | 極低温冷凍機用膨張エンジン |
| JPS59137760A (ja) * | 1983-01-28 | 1984-08-07 | 株式会社東芝 | 膨張エンジン式冷却機 |
-
1985
- 1985-09-09 JP JP60199247A patent/JPH0641821B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58213164A (ja) * | 1982-02-12 | 1983-12-12 | 財団法人鉄道総合技術研究所 | 極低温冷凍機用膨張エンジン |
| JPS59137760A (ja) * | 1983-01-28 | 1984-08-07 | 株式会社東芝 | 膨張エンジン式冷却機 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06159828A (ja) * | 1992-11-20 | 1994-06-07 | Mitsubishi Electric Corp | 蓄冷型冷凍機 |
| JP2007255734A (ja) * | 2006-03-20 | 2007-10-04 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | コールドヘッド |
| CN106679218A (zh) * | 2016-12-23 | 2017-05-17 | 兰州空间技术物理研究所 | 一种双级斯特林制冷机膨胀器 |
| CN106679218B (zh) * | 2016-12-23 | 2019-04-05 | 兰州空间技术物理研究所 | 一种双级斯特林制冷机膨胀器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0641821B2 (ja) | 1994-06-01 |
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