JPH10332215A - 蓄冷型冷凍機 - Google Patents
蓄冷型冷凍機Info
- Publication number
- JPH10332215A JPH10332215A JP14394297A JP14394297A JPH10332215A JP H10332215 A JPH10332215 A JP H10332215A JP 14394297 A JP14394297 A JP 14394297A JP 14394297 A JP14394297 A JP 14394297A JP H10332215 A JPH10332215 A JP H10332215A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- displacer
- stage
- cylinder
- regenerative refrigerator
- stroke
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 各ディスプレーサの位相を異なるものにする
ことができるとともに各ディスプレーサのストロークを
異ならせて運転させることができる蓄冷型冷凍機を提供
すること。 【解決手段】 本発明に係る蓄冷型冷凍機は、シリンダ
1と、内部に蓄冷器10を有しシリンダ1内を往復動す
る第1のディスプレーサ2と、内部に蓄冷器11を有し
第1のディスプレーサ2と独立にシリンダ1内を往復動
する第2のディスプレーサ3と、シリンダ1、第1のデ
ィスプレーサ2、第2のディスプレーサ3からなる第1
の膨張空間8と、シリンダ1、第2のディスプレーサ3
からなる第2の膨張空間9と、第1、第2の膨張空間
8、9に圧縮ガスを流出入させる圧縮ガス供給装置12
〜14と、第1、第2のディスプレーサ2、3を往復動
させる駆動手段15とを備えている。
ことができるとともに各ディスプレーサのストロークを
異ならせて運転させることができる蓄冷型冷凍機を提供
すること。 【解決手段】 本発明に係る蓄冷型冷凍機は、シリンダ
1と、内部に蓄冷器10を有しシリンダ1内を往復動す
る第1のディスプレーサ2と、内部に蓄冷器11を有し
第1のディスプレーサ2と独立にシリンダ1内を往復動
する第2のディスプレーサ3と、シリンダ1、第1のデ
ィスプレーサ2、第2のディスプレーサ3からなる第1
の膨張空間8と、シリンダ1、第2のディスプレーサ3
からなる第2の膨張空間9と、第1、第2の膨張空間
8、9に圧縮ガスを流出入させる圧縮ガス供給装置12
〜14と、第1、第2のディスプレーサ2、3を往復動
させる駆動手段15とを備えている。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、蓄冷器を備えた
蓄冷型冷凍機、特に多段GM蓄冷型冷凍機に関するもの
である。
蓄冷型冷凍機、特に多段GM蓄冷型冷凍機に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】図22は特公昭46−30433号公報
に記載されている従来の蓄冷型冷凍機の1つである2段
GM冷凍機を示す図である。図において、101は直径
を順次縮小したパイプを同軸上に連結一体化し、第1の
囲い101a(以下1段目と呼ぶ)と1段目101aよ
り直径の小さな第2の囲い101b(以下2段目と呼
ぶ)とからなる段付きシリンダである。
に記載されている従来の蓄冷型冷凍機の1つである2段
GM冷凍機を示す図である。図において、101は直径
を順次縮小したパイプを同軸上に連結一体化し、第1の
囲い101a(以下1段目と呼ぶ)と1段目101aよ
り直径の小さな第2の囲い101b(以下2段目と呼
ぶ)とからなる段付きシリンダである。
【0003】102は段付きシリンダ101の1段目1
01a内に配設された第1のディスプレーサ、103は
段付きシリンダ101の2段目101b内に第1のディ
スプレーサ102と同様に配設されると共に第1のディ
スプレーサ102と結合されている第2のディスプレー
サで、第1のディスプレーサ102及び第2のディスプ
レーサ103はそれぞれ自在継手(図示せず)で連結一
体化された構成になっている。
01a内に配設された第1のディスプレーサ、103は
段付きシリンダ101の2段目101b内に第1のディ
スプレーサ102と同様に配設されると共に第1のディ
スプレーサ102と結合されている第2のディスプレー
サで、第1のディスプレーサ102及び第2のディスプ
レーサ103はそれぞれ自在継手(図示せず)で連結一
体化された構成になっている。
【0004】104、105は第1、第2のディスプレ
ーサ102、103と段付きシリンダ101の各段10
1a、101bとの間にヘリウムガスが漏れることを防
止するためシールされた1段目ピストンリング及び2段
目ピストンリング、106、107はそれぞれ段付きシ
リンダ101の各段の下部の外周面に配設された高温側
ステージ及び低温側ステージ、108は段付きシリンダ
101の1段目101aの端部と第1及び第2のディス
プレーサ102、103との間に形成される空間である
第1の膨張空間、109は段付きシリンダ101の2段
目101bの端部と第2のディスプレーサ103との間
に形成される空間である第2の膨張空間である。
ーサ102、103と段付きシリンダ101の各段10
1a、101bとの間にヘリウムガスが漏れることを防
止するためシールされた1段目ピストンリング及び2段
目ピストンリング、106、107はそれぞれ段付きシ
リンダ101の各段の下部の外周面に配設された高温側
ステージ及び低温側ステージ、108は段付きシリンダ
101の1段目101aの端部と第1及び第2のディス
プレーサ102、103との間に形成される空間である
第1の膨張空間、109は段付きシリンダ101の2段
目101bの端部と第2のディスプレーサ103との間
に形成される空間である第2の膨張空間である。
【0005】110は第1のディスプレーサ102内に
設けられ蓄冷材として銅金網及び鉛玉を用いた第1の蓄
冷器、111は第2のディスプレーサ103内に設けら
れ蓄冷材として磁性蓄冷材の1種であるHo−Er−R
uの組成を有する材料を用いた第2の蓄冷器である。1
12はヘリウムガスを圧縮するコンプレッサ、113は
コンプレッサ112から膨張機に高圧のガスを供給する
タイミングを制御する吸気バルブ、114は膨張機から
コンプレッサ112に低圧のガスを排出するタイミング
を制御する排気バルブ、115は第1及び第2のディス
プレーサ102、103を段付きシリンダ101内にお
いて往復運動させる駆動モータ、そして、このディスプ
レーサの往復運動に連動して吸気バルブ113及び排気
バルブ114の開閉をおこなう。116は駆動モータ1
15の運動を第1のディスプレーサ102に伝えるため
クランク軸118と第1のディスプレーサ102に結合
されている駆動軸である。
設けられ蓄冷材として銅金網及び鉛玉を用いた第1の蓄
冷器、111は第2のディスプレーサ103内に設けら
れ蓄冷材として磁性蓄冷材の1種であるHo−Er−R
uの組成を有する材料を用いた第2の蓄冷器である。1
12はヘリウムガスを圧縮するコンプレッサ、113は
コンプレッサ112から膨張機に高圧のガスを供給する
タイミングを制御する吸気バルブ、114は膨張機から
コンプレッサ112に低圧のガスを排出するタイミング
を制御する排気バルブ、115は第1及び第2のディス
プレーサ102、103を段付きシリンダ101内にお
いて往復運動させる駆動モータ、そして、このディスプ
レーサの往復運動に連動して吸気バルブ113及び排気
バルブ114の開閉をおこなう。116は駆動モータ1
15の運動を第1のディスプレーサ102に伝えるため
クランク軸118と第1のディスプレーサ102に結合
されている駆動軸である。
【0006】次に、図22のように構成された蓄冷型冷
凍機の動作を説明する。まず、第1及び第2のディスプ
レーサ102、103を最下端の位置にし、吸気バルブ
113を開き、排気バルブ114を閉じる。そして、こ
の状態で、コンプレッサ112を用いて第1の蓄冷器1
10、第2の蓄冷器111を介して第1及び第2の膨張
空間108、109内に圧縮した高圧のヘリウムガスを
供給する。この結果、第1及び第2の膨張空間108、
109は高圧状態になる。
凍機の動作を説明する。まず、第1及び第2のディスプ
レーサ102、103を最下端の位置にし、吸気バルブ
113を開き、排気バルブ114を閉じる。そして、こ
の状態で、コンプレッサ112を用いて第1の蓄冷器1
10、第2の蓄冷器111を介して第1及び第2の膨張
空間108、109内に圧縮した高圧のヘリウムガスを
供給する。この結果、第1及び第2の膨張空間108、
109は高圧状態になる。
【0007】第1及び第2の膨張空間108、109が
高圧状態になった後、第1及び第2のディスプレーサ1
02、103を上方に動かす。それにともない高圧のヘ
リウムガスは第1及び第2の膨張空間108、109に
次々と供給される。この間、吸気及び排気バルブ11
3、114は動かさない。高圧のヘリウムガスは、第1
及び第2の蓄冷器110、111を通過する際に、蓄冷
材により所定の温度まで冷却される。そして、第1及び
第2のディスプレーサ102、103が最上端になった
ときに、吸気バルブ113を閉じ、少し遅れて排気バル
ブ114を開く。このとき、高圧のへリウムガスは断熱
的に膨張して冷凍を発生する。そのため、第1及び第2
の膨張空間108、109内に存在するヘリウムガスは
それぞれの温度レベルで低温・低圧になる。
高圧状態になった後、第1及び第2のディスプレーサ1
02、103を上方に動かす。それにともない高圧のヘ
リウムガスは第1及び第2の膨張空間108、109に
次々と供給される。この間、吸気及び排気バルブ11
3、114は動かさない。高圧のヘリウムガスは、第1
及び第2の蓄冷器110、111を通過する際に、蓄冷
材により所定の温度まで冷却される。そして、第1及び
第2のディスプレーサ102、103が最上端になった
ときに、吸気バルブ113を閉じ、少し遅れて排気バル
ブ114を開く。このとき、高圧のへリウムガスは断熱
的に膨張して冷凍を発生する。そのため、第1及び第2
の膨張空間108、109内に存在するヘリウムガスは
それぞれの温度レベルで低温・低圧になる。
【0008】ついで、第1及び第2のディスプレーサ1
02、103が下方に移動することにより、低温・低圧
のヘリウムガスが第2の蓄冷器111及び第1の蓄冷器
110を通過し、排気バルブ114から排気される。こ
のとき、低温・低圧のヘリウムガスは、第2の蓄冷器1
11及び第1の蓄冷器110の蓄冷材を冷却する。
02、103が下方に移動することにより、低温・低圧
のヘリウムガスが第2の蓄冷器111及び第1の蓄冷器
110を通過し、排気バルブ114から排気される。こ
のとき、低温・低圧のヘリウムガスは、第2の蓄冷器1
11及び第1の蓄冷器110の蓄冷材を冷却する。
【0009】さらに、第1及び第2のディスプレーサ1
02、103が下方に移動し、ディスプレーサの位置が
第1及び第2の膨張空間108、109の体積が最小と
なる最下端になると、排気バルブ114を閉じ、吸気バ
ルブ113を開く。そして、コンプレッサ112で圧縮
した高圧のヘリウムガスを供給し、第1及び第2の膨張
空間108、109の圧力が低圧から高圧になる。この
ように第1及び第2のディスプレーサ102、103が
上下に1回往復動する過程を1サイクルとし、このサイ
クルを繰り返すことにより、高温側ステージ106及び
低温側ステージ107の温度は、それぞれ所定の温度に
冷却される。
02、103が下方に移動し、ディスプレーサの位置が
第1及び第2の膨張空間108、109の体積が最小と
なる最下端になると、排気バルブ114を閉じ、吸気バ
ルブ113を開く。そして、コンプレッサ112で圧縮
した高圧のヘリウムガスを供給し、第1及び第2の膨張
空間108、109の圧力が低圧から高圧になる。この
ように第1及び第2のディスプレーサ102、103が
上下に1回往復動する過程を1サイクルとし、このサイ
クルを繰り返すことにより、高温側ステージ106及び
低温側ステージ107の温度は、それぞれ所定の温度に
冷却される。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】従来の蓄冷型冷凍機で
は、上記に示したように第1のディスプレーサと第2の
ディスプレーサが結合された構造になっており、第1の
ディスプレーサと第2のディスプレーサが一体となって
シリンダ内を上下動するので、各ディスプレーサの位相
が同じになり、各段ともに最適な冷凍能力を発揮するタ
イミングで運転させることができない。さらに、第1の
ディスプレーサと第2のディスプレーサが一体となって
いるので、各段の冷凍能力を個々に変化させることがで
ないため、その時々に応じた最適な冷凍能力を発揮させ
ることができない。このように、従来の蓄冷型冷凍機で
は、各段の冷凍能力の比を変更させることができず、同
じシリンダを用いてさまざまな冷凍能力を発揮させるこ
とが困難であった。
は、上記に示したように第1のディスプレーサと第2の
ディスプレーサが結合された構造になっており、第1の
ディスプレーサと第2のディスプレーサが一体となって
シリンダ内を上下動するので、各ディスプレーサの位相
が同じになり、各段ともに最適な冷凍能力を発揮するタ
イミングで運転させることができない。さらに、第1の
ディスプレーサと第2のディスプレーサが一体となって
いるので、各段の冷凍能力を個々に変化させることがで
ないため、その時々に応じた最適な冷凍能力を発揮させ
ることができない。このように、従来の蓄冷型冷凍機で
は、各段の冷凍能力の比を変更させることができず、同
じシリンダを用いてさまざまな冷凍能力を発揮させるこ
とが困難であった。
【0011】また、従来の蓄冷型冷凍機では、段付きシ
リンダを用いているため、低温側の冷凍能力を向上させ
るために低温側のシリンダの内径を大きくすると、高温
側のシリンダの内径も大きくしなければならない。すな
わち、高温側のシリンダ内径を同じままで低温側の冷凍
能力を向上させることは不可能であった。通常、蓄冷型
冷凍機は、超電導マグネットの冷却に用いられ、シリン
ダの内径が変わると再び設計しなおさなくてはならな
い。また、段付きシリンダは加工精度が要求されるため
高価である。
リンダを用いているため、低温側の冷凍能力を向上させ
るために低温側のシリンダの内径を大きくすると、高温
側のシリンダの内径も大きくしなければならない。すな
わち、高温側のシリンダ内径を同じままで低温側の冷凍
能力を向上させることは不可能であった。通常、蓄冷型
冷凍機は、超電導マグネットの冷却に用いられ、シリン
ダの内径が変わると再び設計しなおさなくてはならな
い。また、段付きシリンダは加工精度が要求されるため
高価である。
【0012】この発明は、このような問題点を解消する
ためになされたもので、第1のディスプレーサと第2の
ディスプレーサとを独立して駆動させることにより、各
ディスプレーサの位相を異なるものにすることができ、
さらに、第1のディスプレーサと第2のディスプレーサ
のストロークを異ならせて運転させることができる蓄冷
型冷凍機を提供する。また、第1のディスプレーサと第
2のディスプレーサを独立して駆動させることにより、
段付きシリンダではなく、単一形状のシリンダで各段の
冷凍能力が異なる蓄冷型冷凍機を提供する。
ためになされたもので、第1のディスプレーサと第2の
ディスプレーサとを独立して駆動させることにより、各
ディスプレーサの位相を異なるものにすることができ、
さらに、第1のディスプレーサと第2のディスプレーサ
のストロークを異ならせて運転させることができる蓄冷
型冷凍機を提供する。また、第1のディスプレーサと第
2のディスプレーサを独立して駆動させることにより、
段付きシリンダではなく、単一形状のシリンダで各段の
冷凍能力が異なる蓄冷型冷凍機を提供する。
【0013】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる蓄冷型
冷凍機は、シリンダと、このシリンダ内を長手方向に往
復動し、内部に第1の蓄冷器を有している第1のディス
プレーサと、この第1のディスプレーサと独立にシリン
ダ内を長手方向に往復動し、内部に第2の蓄冷器を有し
ている第2のディスプレーサと、シリンダ、第1のディ
スプレーサ、及び第2のディスプレーサからなる第1の
膨張空間と、シリンダ及び第2のディスプレーサからな
る第2の膨張空間と、第1の膨張空間と第2の膨張空間
に圧縮ガスを流出入させる圧縮ガス供給装置と、第1の
ディスプレーサと第2のディスプレーサをシリンダの長
手方向に往復動させる駆動手段とを備えている。
冷凍機は、シリンダと、このシリンダ内を長手方向に往
復動し、内部に第1の蓄冷器を有している第1のディス
プレーサと、この第1のディスプレーサと独立にシリン
ダ内を長手方向に往復動し、内部に第2の蓄冷器を有し
ている第2のディスプレーサと、シリンダ、第1のディ
スプレーサ、及び第2のディスプレーサからなる第1の
膨張空間と、シリンダ及び第2のディスプレーサからな
る第2の膨張空間と、第1の膨張空間と第2の膨張空間
に圧縮ガスを流出入させる圧縮ガス供給装置と、第1の
ディスプレーサと第2のディスプレーサをシリンダの長
手方向に往復動させる駆動手段とを備えている。
【0014】また、第1のディスプレーサの往復動と第
2のディスプレーサの往復動との位相が異なっている。
さらに、運転中に第1のディスプレーサの往復動と第2
のディスプレーサの往復動との位相を変更する。また、
第1のディスプレーサが往復動するストロークと第2の
ディスプレーサが往復動するストロークとは異なってい
る。さらに、運転中に第1のディスプレーサが往復動す
るストロークまたは第2のディスプレーサが往復動する
ストロークのいずれか一方または両方を変更する。
2のディスプレーサの往復動との位相が異なっている。
さらに、運転中に第1のディスプレーサの往復動と第2
のディスプレーサの往復動との位相を変更する。また、
第1のディスプレーサが往復動するストロークと第2の
ディスプレーサが往復動するストロークとは異なってい
る。さらに、運転中に第1のディスプレーサが往復動す
るストロークまたは第2のディスプレーサが往復動する
ストロークのいずれか一方または両方を変更する。
【0015】また、シリンダの形状は、円筒単一形状で
ある。また、駆動手段は、第1のディスプレーサと第2
のディスプレーサを同時に往復動させる。さらに、駆動
手段は、モータまたは圧縮ガスによりディスプレーサを
往復動させる。さらにまた、駆動手段は、第1のディス
プレーサ内を貫通して第2のディスプレーサと結合され
ている駆動軸を往復動させることによって第2のディス
プレーサを往復動させる。
ある。また、駆動手段は、第1のディスプレーサと第2
のディスプレーサを同時に往復動させる。さらに、駆動
手段は、モータまたは圧縮ガスによりディスプレーサを
往復動させる。さらにまた、駆動手段は、第1のディス
プレーサ内を貫通して第2のディスプレーサと結合され
ている駆動軸を往復動させることによって第2のディス
プレーサを往復動させる。
【0016】
実施の形態1.本実施の形態1に係わる蓄冷型冷凍機が
従来の蓄冷型冷凍機と異なる点は、複数個のディスプレ
ーサが段付きシリンダ内を独立に駆動している点であ
る。図1は本発明の実施の形態1に係わる蓄冷型冷凍機
を示す図である。図において、1は直径を順次縮小した
パイプを同軸上に連結一体化し、第1の囲い(以下1段
目と呼ぶ)1aと第2の囲い(以下2段目と呼ぶ)1b
とからなる段付きシリンダ、2は段付きシリンダ1の1
段目1a内に設けられ第1の蓄冷器10を内蔵した第1
のディスプレーサ、3は段付きシリンダ1の2段目1b
内に設けられ第2の蓄冷器11を内蔵した第2のディス
プレーサで、第1のディスプレーサ2と第2のディスプ
レーサ3とはそれぞれ独立に動くようになっている。
従来の蓄冷型冷凍機と異なる点は、複数個のディスプレ
ーサが段付きシリンダ内を独立に駆動している点であ
る。図1は本発明の実施の形態1に係わる蓄冷型冷凍機
を示す図である。図において、1は直径を順次縮小した
パイプを同軸上に連結一体化し、第1の囲い(以下1段
目と呼ぶ)1aと第2の囲い(以下2段目と呼ぶ)1b
とからなる段付きシリンダ、2は段付きシリンダ1の1
段目1a内に設けられ第1の蓄冷器10を内蔵した第1
のディスプレーサ、3は段付きシリンダ1の2段目1b
内に設けられ第2の蓄冷器11を内蔵した第2のディス
プレーサで、第1のディスプレーサ2と第2のディスプ
レーサ3とはそれぞれ独立に動くようになっている。
【0017】4、5はヘリウムガスが漏れることを防止
するために第1、第2のディスプレーサ2、3と段付き
シリンダ1の各段1a、1bとの間にシールされた1段
目ピストンリング及び2段目ピストンリング、6、7は
それぞれ段付きシリンダ1の1段目1aの下端の外周面
に配設された高温側ステージ及び段付きシリンダ1の2
段目1bの下端の外周面に配設された低温側ステージ、
8は段付きシリンダ1の1段目1aの端部と第1及び第
2のディスプレーサ2、3との間に形成される空間であ
る第1の膨張空間、9は段付きシリンダ1の2段目1b
の端部と第2のディスプレーサ3との間に形成される空
間である第2の膨張空間である。
するために第1、第2のディスプレーサ2、3と段付き
シリンダ1の各段1a、1bとの間にシールされた1段
目ピストンリング及び2段目ピストンリング、6、7は
それぞれ段付きシリンダ1の1段目1aの下端の外周面
に配設された高温側ステージ及び段付きシリンダ1の2
段目1bの下端の外周面に配設された低温側ステージ、
8は段付きシリンダ1の1段目1aの端部と第1及び第
2のディスプレーサ2、3との間に形成される空間であ
る第1の膨張空間、9は段付きシリンダ1の2段目1b
の端部と第2のディスプレーサ3との間に形成される空
間である第2の膨張空間である。
【0018】10は第1のディスプレーサ2内に設けら
れ蓄冷材として例えば銅金網及び鉛玉を用いた第1の蓄
冷器、11は第2のディスプレーサ3内に設けられ蓄冷
材として例えば磁性蓄冷材の1種であるHo−Er−R
uの組成を有する材料を用いた第2の蓄冷器である。1
2はヘリウムガスを圧縮するコンプレッサ、13はコン
プレッサ12から膨張機に高圧のガスを供給するタイミ
ングを制御する吸気バルブ、14は膨張機からコンプレ
ッサ12に低圧のガスを排出するタイミングを制御する
排気バルブである。
れ蓄冷材として例えば銅金網及び鉛玉を用いた第1の蓄
冷器、11は第2のディスプレーサ3内に設けられ蓄冷
材として例えば磁性蓄冷材の1種であるHo−Er−R
uの組成を有する材料を用いた第2の蓄冷器である。1
2はヘリウムガスを圧縮するコンプレッサ、13はコン
プレッサ12から膨張機に高圧のガスを供給するタイミ
ングを制御する吸気バルブ、14は膨張機からコンプレ
ッサ12に低圧のガスを排出するタイミングを制御する
排気バルブである。
【0019】15は第1のディスプレーサ2を上下に往
復動させるための駆動モータ15aと第2のディスプレ
ーサ3を上下に往復動させるための駆動モータ15bと
からなる駆動手段で、この駆動手段15は制御手段(図
示していない)により制御されている。16aは第1の
ディスプレーサ2とクランク軸18aを介して駆動モー
タ15aとに連結されている駆動軸、16bは第2のデ
ィスプレーサ3とクランク軸18bを介して駆動モータ
15bとに連結されている駆動軸、18a、18bは駆
動モータ15a、15bの回転運動を上下運動に変換さ
せるためのクランク軸である。
復動させるための駆動モータ15aと第2のディスプレ
ーサ3を上下に往復動させるための駆動モータ15bと
からなる駆動手段で、この駆動手段15は制御手段(図
示していない)により制御されている。16aは第1の
ディスプレーサ2とクランク軸18aを介して駆動モー
タ15aとに連結されている駆動軸、16bは第2のデ
ィスプレーサ3とクランク軸18bを介して駆動モータ
15bとに連結されている駆動軸、18a、18bは駆
動モータ15a、15bの回転運動を上下運動に変換さ
せるためのクランク軸である。
【0020】図2は図1に示した駆動軸16a、bを説
明するために図1に示した蓄冷型冷凍機の駆動軸近傍を
拡大した斜視図である。図において、17は第1のディ
スプレーサ2と駆動軸16bとの間にヘリウムガスが漏
れることを防止するためシールされたピストンリングで
ある。その他の符号は図1に示したものと同様であるの
で説明は省略する。図2に示すように、第1のディスプ
レーサ2の中心には貫通孔が設けられており、駆動軸1
6bはこの第1のディスプレーサ2の貫通孔を通って第
2のディスプレーサ3と繋がっている。そのため、第1
のディスプレーサ2の動作とは独立して第2のディスプ
レーサ3を駆動させることができる。
明するために図1に示した蓄冷型冷凍機の駆動軸近傍を
拡大した斜視図である。図において、17は第1のディ
スプレーサ2と駆動軸16bとの間にヘリウムガスが漏
れることを防止するためシールされたピストンリングで
ある。その他の符号は図1に示したものと同様であるの
で説明は省略する。図2に示すように、第1のディスプ
レーサ2の中心には貫通孔が設けられており、駆動軸1
6bはこの第1のディスプレーサ2の貫通孔を通って第
2のディスプレーサ3と繋がっている。そのため、第1
のディスプレーサ2の動作とは独立して第2のディスプ
レーサ3を駆動させることができる。
【0021】次に、本発明の蓄冷型冷凍機の動作を説明
する。図3、図4は図1に示した本発明の実施の形態1
の蓄冷型冷凍機の動作を説明するための図である。符号
は図1に示したものと同様であるので説明は省略する。
まず、図3(a)に示すように、第1及び第2のディス
プレーサ2、3の位置が最下端にある状態で、吸気バル
ブ13を開口、排気バルブ14を閉口し、第1の蓄冷器
10、第2の蓄冷器11を介して第1及び第2の膨張空
間8、9内にコンプレッサ12で圧縮した高圧のヘリウ
ムガスを供給する。この結果、第1及び第2の膨張空間
8、9は高圧状態になる。
する。図3、図4は図1に示した本発明の実施の形態1
の蓄冷型冷凍機の動作を説明するための図である。符号
は図1に示したものと同様であるので説明は省略する。
まず、図3(a)に示すように、第1及び第2のディス
プレーサ2、3の位置が最下端にある状態で、吸気バル
ブ13を開口、排気バルブ14を閉口し、第1の蓄冷器
10、第2の蓄冷器11を介して第1及び第2の膨張空
間8、9内にコンプレッサ12で圧縮した高圧のヘリウ
ムガスを供給する。この結果、第1及び第2の膨張空間
8、9は高圧状態になる。
【0022】次に、図3(b)、図4(a)に示すよう
に、第1及び第2のディスプレーサ2、3が上方に動
き、それにともない高圧のヘリウムガスが第1及び第2
の膨張空間8、9に次々と供給される。この間、吸気及
び排気バルブ13、14は動かさない。高圧のヘリウム
ガスは、第1及び第2の蓄冷器10、11を通過する際
に、蓄冷材により所定の温度まで冷却される。
に、第1及び第2のディスプレーサ2、3が上方に動
き、それにともない高圧のヘリウムガスが第1及び第2
の膨張空間8、9に次々と供給される。この間、吸気及
び排気バルブ13、14は動かさない。高圧のヘリウム
ガスは、第1及び第2の蓄冷器10、11を通過する際
に、蓄冷材により所定の温度まで冷却される。
【0023】このとき、各ディスプレーサのストローク
は、第1のディスプレーサ2のストロークが第2のディ
スプレーサ3のストローク以上になるようにする。本実
施の形態1の図1に示した蓄冷型冷凍機では、第1のデ
ィスプレーサ2と第2のディスプレーサ3とは独立に駆
動させることができるので、第1のディスプレーサ2の
ストロークを第2のディスプレーサのストローク以上に
することができる。よって、第1の膨張空間と第2の膨
張空間の体積を用途に応じて自由に変更することが可能
である。
は、第1のディスプレーサ2のストロークが第2のディ
スプレーサ3のストローク以上になるようにする。本実
施の形態1の図1に示した蓄冷型冷凍機では、第1のデ
ィスプレーサ2と第2のディスプレーサ3とは独立に駆
動させることができるので、第1のディスプレーサ2の
ストロークを第2のディスプレーサのストローク以上に
することができる。よって、第1の膨張空間と第2の膨
張空間の体積を用途に応じて自由に変更することが可能
である。
【0024】さらに、第1、第2のディスプレーサ2、
3が上方に移動し、図4(b)に示すように、第1及び
第2のディスプレーサ2、3が最上端になったときに、
吸気バルブ13を閉じ、少し遅れて排気バルブ14を開
く。このとき、高圧のへリウムガスは断熱的に膨張して
冷凍を発生し、第1及び第2の膨張空間8、9内に存在
するヘリウムガスはそれぞれの温度レベルで低温・低圧
になる。
3が上方に移動し、図4(b)に示すように、第1及び
第2のディスプレーサ2、3が最上端になったときに、
吸気バルブ13を閉じ、少し遅れて排気バルブ14を開
く。このとき、高圧のへリウムガスは断熱的に膨張して
冷凍を発生し、第1及び第2の膨張空間8、9内に存在
するヘリウムガスはそれぞれの温度レベルで低温・低圧
になる。
【0025】その後、第1及び第2のディスプレーサ
2、3が下方に移動することにより、低温・低圧のヘリ
ウムガスが第2及び第1の蓄冷器11、10を通過し、
排気バルブ14から排気される。このとき、低温・低圧
のヘリウムガスは、第2及び第1の蓄冷器11、10の
蓄冷材を冷却した後、コンプレッサ12に戻る。
2、3が下方に移動することにより、低温・低圧のヘリ
ウムガスが第2及び第1の蓄冷器11、10を通過し、
排気バルブ14から排気される。このとき、低温・低圧
のヘリウムガスは、第2及び第1の蓄冷器11、10の
蓄冷材を冷却した後、コンプレッサ12に戻る。
【0026】そして、第1及び第2のディスプレーサ
2、3が最下端に移動し、第1及び第2の膨張空間8、
9の体積が最小となった状態で、先に説明したように、
排気バルブ14を閉じ、吸気バルブ13を開き、コンプ
レッサ12により圧縮された高圧のヘリウムガスを第1
及び第2の膨張空間8、9に供給する。そのことによ
り、第1及び第2の膨張空間8、9の圧力が低圧から高
圧になる。このような上記の過程を1サイクルとして動
作する。このようにして、上述のサイクルを繰り返すこ
とにより、高温側ステージ6及び低温側ステージ7の温
度をそれぞれ所定の温度に冷却させることができる。
2、3が最下端に移動し、第1及び第2の膨張空間8、
9の体積が最小となった状態で、先に説明したように、
排気バルブ14を閉じ、吸気バルブ13を開き、コンプ
レッサ12により圧縮された高圧のヘリウムガスを第1
及び第2の膨張空間8、9に供給する。そのことによ
り、第1及び第2の膨張空間8、9の圧力が低圧から高
圧になる。このような上記の過程を1サイクルとして動
作する。このようにして、上述のサイクルを繰り返すこ
とにより、高温側ステージ6及び低温側ステージ7の温
度をそれぞれ所定の温度に冷却させることができる。
【0027】また、図には示していないが、シリンダ1
内の状態を計測する計測手段を設け、この計測手段によ
って計測される計測値に応じて駆動手段15を制御させ
てもよい。
内の状態を計測する計測手段を設け、この計測手段によ
って計測される計測値に応じて駆動手段15を制御させ
てもよい。
【0028】蓄冷型冷凍機では、シリンダの各段の冷凍
能力を変えるには、各段の膨張空間の体積を変える必要
がある。従来の蓄冷型冷凍機では、第1のディスプレー
サと第2のディスプレーサとが一体となって往復動して
いるために両ディスプレーサのストロークは同じにしか
ならない。そのため、シリンダの各段の冷凍能力を変え
ようとすると、シリンダから作り直さなくてはならな
い。
能力を変えるには、各段の膨張空間の体積を変える必要
がある。従来の蓄冷型冷凍機では、第1のディスプレー
サと第2のディスプレーサとが一体となって往復動して
いるために両ディスプレーサのストロークは同じにしか
ならない。そのため、シリンダの各段の冷凍能力を変え
ようとすると、シリンダから作り直さなくてはならな
い。
【0029】それに対して、本実施の形態では、各ディ
スプレーサのストロークを変更するだけでシリンダの各
段の膨張空間の体積を変えることができるので、シリン
ダを作り直さなくても各段の膨張空間の体積を変化させ
ることができ、例えば第2の膨張空間の体積を変化させ
ず、第1の膨張空間の体積を増加させたり、第2及び第
1の膨張空間の体積を増加させたりすることが可能で、
ストロークの変更によりシリンダの各段の冷凍能力を変
えることができる。そのため、最適な冷凍能力で運転を
させることができ、幅広い用途の蓄冷型冷凍機を提供す
ることができる。
スプレーサのストロークを変更するだけでシリンダの各
段の膨張空間の体積を変えることができるので、シリン
ダを作り直さなくても各段の膨張空間の体積を変化させ
ることができ、例えば第2の膨張空間の体積を変化させ
ず、第1の膨張空間の体積を増加させたり、第2及び第
1の膨張空間の体積を増加させたりすることが可能で、
ストロークの変更によりシリンダの各段の冷凍能力を変
えることができる。そのため、最適な冷凍能力で運転を
させることができ、幅広い用途の蓄冷型冷凍機を提供す
ることができる。
【0030】実施の形態2.図5は本発明の実施の形態
2の蓄冷型冷凍機を示す図である。図において15は第
1のディスプレーサ2と第2のディスプレーサ3との両
方を上下に往復動させる駆動手段である。その他の符号
は実施の形態1の図1に示したものと同様であるので説
明を省略する。図6は図5に示した駆動手段の近傍を拡
大した図である。図において、15は第1のディスプレ
ーサ1及び第2のディスプレーサ2を往復動させる駆動
モータ、18は駆動モータ15と結合されているクラン
ク機構で、軸半径の異なる第1のクランク軸18aと第
2のクランク軸18b、この第1のクランク軸18aに
摺動可能に取り付けられている第1のスコッチヨーク1
8cと第2のクランク軸18bに摺動可能に取り付けら
れている第2のスコッチヨーク18dとから構成されて
いる。
2の蓄冷型冷凍機を示す図である。図において15は第
1のディスプレーサ2と第2のディスプレーサ3との両
方を上下に往復動させる駆動手段である。その他の符号
は実施の形態1の図1に示したものと同様であるので説
明を省略する。図6は図5に示した駆動手段の近傍を拡
大した図である。図において、15は第1のディスプレ
ーサ1及び第2のディスプレーサ2を往復動させる駆動
モータ、18は駆動モータ15と結合されているクラン
ク機構で、軸半径の異なる第1のクランク軸18aと第
2のクランク軸18b、この第1のクランク軸18aに
摺動可能に取り付けられている第1のスコッチヨーク1
8cと第2のクランク軸18bに摺動可能に取り付けら
れている第2のスコッチヨーク18dとから構成されて
いる。
【0031】ここで、クランク機構はこのように円盤状
のものを利用した形状のものに限定するものではなく、
駆動モータ15の軸と第1のクランク軸18a、第1の
クランク軸18aと第2のクランク軸18bとをパイプ
上の形状のもので結合させても良く、第1のクランク軸
18aの回転時の半径と第2のクランク軸18bの回転
時の半径とが異なるようにできればよい。
のものを利用した形状のものに限定するものではなく、
駆動モータ15の軸と第1のクランク軸18a、第1の
クランク軸18aと第2のクランク軸18bとをパイプ
上の形状のもので結合させても良く、第1のクランク軸
18aの回転時の半径と第2のクランク軸18bの回転
時の半径とが異なるようにできればよい。
【0032】本実施の形態では、第1のディスプレーサ
及び第2のディスプレーサの駆動方法以外は実施の形態
1と同様であるので、駆動方法以外の説明は省略する。
本実施の形態では、駆動モータ15が駆動すると第1の
クランク軸18a及び第2のクランク軸18bが回転す
るが、この第1のクランク軸18aと第2のクランク軸
18bとは駆動モータ15の軸から異なった半径上を動
くことになる。そのため、この第1のクランク軸18a
に設けられている第1のスコッチヨーク18cと第2の
クランク軸18bに設けらている第2のスコッチヨーク
18dとの上下方向のストロークは第2のスコッチヨー
ク18dの方が大きくなり、第1のディスプレーサと第
2のディスプレーサとのストロークを変えることができ
る。
及び第2のディスプレーサの駆動方法以外は実施の形態
1と同様であるので、駆動方法以外の説明は省略する。
本実施の形態では、駆動モータ15が駆動すると第1の
クランク軸18a及び第2のクランク軸18bが回転す
るが、この第1のクランク軸18aと第2のクランク軸
18bとは駆動モータ15の軸から異なった半径上を動
くことになる。そのため、この第1のクランク軸18a
に設けられている第1のスコッチヨーク18cと第2の
クランク軸18bに設けらている第2のスコッチヨーク
18dとの上下方向のストロークは第2のスコッチヨー
ク18dの方が大きくなり、第1のディスプレーサと第
2のディスプレーサとのストロークを変えることができ
る。
【0033】本実施の形態では、クランク機構を用いて
第1のディスプレーサと第2のディスプレーサとのスト
ロークを異なるものにしたが、これは特に限定するもの
では、歯数の異なるねじ等を用いた方法でも良く、第1
のディスプレーサと第2にディスプレーサのストローク
が異なるようにできればよい。
第1のディスプレーサと第2のディスプレーサとのスト
ロークを異なるものにしたが、これは特に限定するもの
では、歯数の異なるねじ等を用いた方法でも良く、第1
のディスプレーサと第2にディスプレーサのストローク
が異なるようにできればよい。
【0034】さらに、本実施の形態では第1及び第2の
ディスプレーサを駆動モータによって上下往復動させて
いるが、これは特に駆動モータに限定するのではなく、
圧縮ガス等の圧力を利用して第1及び第2のディスプレ
ーサの往復動をさせるようにしても良い。本実施の形態
では、1つの駆動装置で第1及び第2のディスプレーサ
の往復動をさせることができるので、装置を小さくでき
るとともに複数のディスプレーサを往復動させる制御を
容易に行わせることができる。
ディスプレーサを駆動モータによって上下往復動させて
いるが、これは特に駆動モータに限定するのではなく、
圧縮ガス等の圧力を利用して第1及び第2のディスプレ
ーサの往復動をさせるようにしても良い。本実施の形態
では、1つの駆動装置で第1及び第2のディスプレーサ
の往復動をさせることができるので、装置を小さくでき
るとともに複数のディスプレーサを往復動させる制御を
容易に行わせることができる。
【0035】また、クランク軸の回転する半径を変更す
るだけではなく、第1のクランク軸と第2のクランク軸
との位相を変更することにより、第1のディスプレーサ
と第2のディスプレーサとの位相を変更させることがで
きる。
るだけではなく、第1のクランク軸と第2のクランク軸
との位相を変更することにより、第1のディスプレーサ
と第2のディスプレーサとの位相を変更させることがで
きる。
【0036】実施の形態3.本実施の形態に係わる蓄冷
型冷凍機が従来の蓄冷型冷凍機と異なる点は、複数個の
ディスプレーサが段付きシリンダ内を位相がずれて独立
に往復動している点である。図7は本発明の実施の形態
3に係わる蓄冷型冷凍機の図である。図において、1は
直径を順次縮小したパイプを同軸上に連結一体化し、1
段目1aと2段目1bとからなる段付きシリンダ、2は
段付きシリンダ1の1段目1a内に配設され、第2のデ
ィスプレーサ3が入り込む穴部を有している第1のディ
スプレーサ、3は段付きシリンダ1の2段目1b内に配
設した第2のディスプレーサで、第1のディスプレーサ
2と第2のディスプレーサ3はそれぞれ独立に動き、第
1のディスプレーサ2と第2のディスプレーサ3の位相
がずれるように動くものである。
型冷凍機が従来の蓄冷型冷凍機と異なる点は、複数個の
ディスプレーサが段付きシリンダ内を位相がずれて独立
に往復動している点である。図7は本発明の実施の形態
3に係わる蓄冷型冷凍機の図である。図において、1は
直径を順次縮小したパイプを同軸上に連結一体化し、1
段目1aと2段目1bとからなる段付きシリンダ、2は
段付きシリンダ1の1段目1a内に配設され、第2のデ
ィスプレーサ3が入り込む穴部を有している第1のディ
スプレーサ、3は段付きシリンダ1の2段目1b内に配
設した第2のディスプレーサで、第1のディスプレーサ
2と第2のディスプレーサ3はそれぞれ独立に動き、第
1のディスプレーサ2と第2のディスプレーサ3の位相
がずれるように動くものである。
【0037】4、5は第1、第2のディスプレーサ2、
3と段付きシリンダ1の各段1a、1bとの間にシール
された1段目ピストンリング及び2段目ピストンリン
グ、6、7はそれぞれ段付きシリンダ1の各段の下端の
外周面に配設された高温側ステージ及び低温側ステー
ジ、8は段付きシリンダ1の1段目1aの端部と第1及
び第2のディスプレーサ2、3との間に形成される空間
である第1の膨張空間、9は段付きシリンダ1の2段目
1bの端部と第2のディスプレーサ3との間に形成され
る空間である第2の膨張空間である。
3と段付きシリンダ1の各段1a、1bとの間にシール
された1段目ピストンリング及び2段目ピストンリン
グ、6、7はそれぞれ段付きシリンダ1の各段の下端の
外周面に配設された高温側ステージ及び低温側ステー
ジ、8は段付きシリンダ1の1段目1aの端部と第1及
び第2のディスプレーサ2、3との間に形成される空間
である第1の膨張空間、9は段付きシリンダ1の2段目
1bの端部と第2のディスプレーサ3との間に形成され
る空間である第2の膨張空間である。
【0038】10は第1のディスプレーサ2内に設けら
れた第1の蓄冷器、11は第2のディスプレーサ3内に
設けられた第2の蓄冷器である。12はヘリウムガスを
圧縮するコンプレッサ、13はコンプレッサ12から蓄
冷型冷凍機に高圧のガスを供給するタイミングを制御す
る吸気バルブ、14は蓄冷型冷凍機からコンプレッサ1
2に低圧のガスを排出するタイミングを制御する排気バ
ルブである。
れた第1の蓄冷器、11は第2のディスプレーサ3内に
設けられた第2の蓄冷器である。12はヘリウムガスを
圧縮するコンプレッサ、13はコンプレッサ12から蓄
冷型冷凍機に高圧のガスを供給するタイミングを制御す
る吸気バルブ、14は蓄冷型冷凍機からコンプレッサ1
2に低圧のガスを排出するタイミングを制御する排気バ
ルブである。
【0039】15は第1のディスプレーサ2を上下に往
復動可能にする駆動モータ15aと第2のディスプレー
サ3を上下に往復動可能にする駆動モータ15bとから
なる駆動手段で、この駆動手段15は制御手段(図示し
ていない)により制御されている。なお、第1のディス
プレーサ2と駆動モータ15aはクランク軸18aを介
して駆動軸16aで連結されており、第2のディスプレ
ーサ3と駆動モータ15bはクランク軸18bを介して
駆動軸16bで連結されている。18a、18bは駆動
モータ15a、15bの回転運動を上下運動に変換させ
るためのクランク軸である。
復動可能にする駆動モータ15aと第2のディスプレー
サ3を上下に往復動可能にする駆動モータ15bとから
なる駆動手段で、この駆動手段15は制御手段(図示し
ていない)により制御されている。なお、第1のディス
プレーサ2と駆動モータ15aはクランク軸18aを介
して駆動軸16aで連結されており、第2のディスプレ
ーサ3と駆動モータ15bはクランク軸18bを介して
駆動軸16bで連結されている。18a、18bは駆動
モータ15a、15bの回転運動を上下運動に変換させ
るためのクランク軸である。
【0040】次に、本発明の蓄冷型冷凍機の動作を説明
する。図8、図9は本発明の実施の形態3の動作を説明
するための図である。符号は図7に示したものと同様で
あるので説明は省略する。まず、図8(a)に示すよう
に、第1のディスプレーサ2の位置が最下端で、第2の
ディスプレーサ3の位置が最下端より少し上部にある状
態で、吸気バルブ13を開口、排気バルブ14を閉口に
し、第1の蓄冷器10、第2の蓄冷器11を介して第1
及び第2の膨張空間8、9内にコンプレッサ12で圧縮
した高圧のヘリウムガスを供給する。この結果、第1の
膨張空間8は高圧状態になる。
する。図8、図9は本発明の実施の形態3の動作を説明
するための図である。符号は図7に示したものと同様で
あるので説明は省略する。まず、図8(a)に示すよう
に、第1のディスプレーサ2の位置が最下端で、第2の
ディスプレーサ3の位置が最下端より少し上部にある状
態で、吸気バルブ13を開口、排気バルブ14を閉口に
し、第1の蓄冷器10、第2の蓄冷器11を介して第1
及び第2の膨張空間8、9内にコンプレッサ12で圧縮
した高圧のヘリウムガスを供給する。この結果、第1の
膨張空間8は高圧状態になる。
【0041】つぎに、第1のディスプレーサ2が上方に
動き、第2のディスプレーサ3が下方に動き、図8
(b)に示すように、第2のディスプレーサ3が最下端
にくると、高圧のヘリウムガスが第1の膨張空間8に次
々と供給されるとともに第2の膨張空間9は高圧状態に
なる。この間、吸気及び排気バルブ13、14は動かさ
ない。
動き、第2のディスプレーサ3が下方に動き、図8
(b)に示すように、第2のディスプレーサ3が最下端
にくると、高圧のヘリウムガスが第1の膨張空間8に次
々と供給されるとともに第2の膨張空間9は高圧状態に
なる。この間、吸気及び排気バルブ13、14は動かさ
ない。
【0042】さらに、第1、第2のディスプレーサ2、
3が上方に移動し、図9(a)に示すように、第1のデ
ィスプレーサ2が最上端になったときに、吸気バルブ1
3を閉じ、少し遅れて排気バルブ14を開く。このと
き、高圧のへリウムガスは断熱的に膨張して冷凍を発生
し、第1の膨張空間8内に存在するヘリウムガスは低温
・低圧になる。なお、高圧のヘリウムガスは、第1及び
第2の蓄冷器10、11を通過する際に、蓄冷材により
所定の温度まで冷却される。
3が上方に移動し、図9(a)に示すように、第1のデ
ィスプレーサ2が最上端になったときに、吸気バルブ1
3を閉じ、少し遅れて排気バルブ14を開く。このと
き、高圧のへリウムガスは断熱的に膨張して冷凍を発生
し、第1の膨張空間8内に存在するヘリウムガスは低温
・低圧になる。なお、高圧のヘリウムガスは、第1及び
第2の蓄冷器10、11を通過する際に、蓄冷材により
所定の温度まで冷却される。
【0043】その後、第1のディスプレーサ2が下方に
移動し、第2のディスプレーサ3が上方に移動し、図9
(b)に示すように、第2のディスプレーサ3が最上端
にくる。
移動し、第2のディスプレーサ3が上方に移動し、図9
(b)に示すように、第2のディスプレーサ3が最上端
にくる。
【0044】その後、第1のディスプレーサ2が下方に
移動することにより、低温・低圧のヘリウムガスが、第
2及び第1の蓄冷器11、10を通過し、排気バルブ1
4から排気される。このとき、低温・低圧のヘリウムガ
スは、第2及び第1の蓄冷器11、10の蓄冷材を冷却
した後、コンプレッサ12に戻る。
移動することにより、低温・低圧のヘリウムガスが、第
2及び第1の蓄冷器11、10を通過し、排気バルブ1
4から排気される。このとき、低温・低圧のヘリウムガ
スは、第2及び第1の蓄冷器11、10の蓄冷材を冷却
した後、コンプレッサ12に戻る。
【0045】そして、第1のディスプレーサ2が最下端
に移動し、第1の膨張空間8の体積が最小となった状態
で、先に説明したように、排気バルブ14を閉じ、吸気
バルブ13を開き、コンプレッサ12により圧縮された
高圧のヘリウムガスを第1及び第2の膨張空間8、9に
供給する。そのことにより、第1の膨張空間8の圧力が
低圧から高圧になる。このような上記の過程を1サイク
ルとして動作する。このようにして、上述のサイクルを
繰り返すことにより、高温側ステージ6及び低温側ステ
ージ7の温度をそれぞれ所定の温度に冷却させることが
できる。
に移動し、第1の膨張空間8の体積が最小となった状態
で、先に説明したように、排気バルブ14を閉じ、吸気
バルブ13を開き、コンプレッサ12により圧縮された
高圧のヘリウムガスを第1及び第2の膨張空間8、9に
供給する。そのことにより、第1の膨張空間8の圧力が
低圧から高圧になる。このような上記の過程を1サイク
ルとして動作する。このようにして、上述のサイクルを
繰り返すことにより、高温側ステージ6及び低温側ステ
ージ7の温度をそれぞれ所定の温度に冷却させることが
できる。
【0046】なお、実施の形態1で説明したように、第
1のディスプレーサのストロークを第2のディスプレー
サのストローク以上とすることにより、第1の膨張空間
と第2の膨張空間の体積を用途に応じて自由に変更する
ことが可能である。
1のディスプレーサのストロークを第2のディスプレー
サのストローク以上とすることにより、第1の膨張空間
と第2の膨張空間の体積を用途に応じて自由に変更する
ことが可能である。
【0047】また、第1のディスプレーサと第2のディ
スプレーサとの位相が異なるようにするには、駆動モー
タ15aと駆動モータ15bの駆動開始時刻を異ならせ
たり、運転時において、駆動モータ15aまたは駆動モ
ータ15bを一時停止させることによりディスプレーサ
の位相差を変更させることができる。さらに、図には示
していないが、シリンダ1内の状態を計測する計測手段
を設け、この計測手段によって計測される計測値に応じ
て駆動手段15を制御させてもよいことはいうまでもな
い。
スプレーサとの位相が異なるようにするには、駆動モー
タ15aと駆動モータ15bの駆動開始時刻を異ならせ
たり、運転時において、駆動モータ15aまたは駆動モ
ータ15bを一時停止させることによりディスプレーサ
の位相差を変更させることができる。さらに、図には示
していないが、シリンダ1内の状態を計測する計測手段
を設け、この計測手段によって計測される計測値に応じ
て駆動手段15を制御させてもよいことはいうまでもな
い。
【0048】図10は実施の形態1の図1に示した蓄冷
型冷凍機のモータ移動角度に対する第1のディスプレー
サ2と第2のディスプレーサ3の位置の関係を示した図
である。また、図11は本実施の形態3の図7に示した
蓄冷型冷凍機のモータ移動角度に対する第1のディスプ
レーサ2と第2のディスプレーサ3の位置の関係を示し
た図である。なお、各ディスプレーサの位置は、シリン
ダ1の各段の最下点からの距離を示している。
型冷凍機のモータ移動角度に対する第1のディスプレー
サ2と第2のディスプレーサ3の位置の関係を示した図
である。また、図11は本実施の形態3の図7に示した
蓄冷型冷凍機のモータ移動角度に対する第1のディスプ
レーサ2と第2のディスプレーサ3の位置の関係を示し
た図である。なお、各ディスプレーサの位置は、シリン
ダ1の各段の最下点からの距離を示している。
【0049】図10、図11からわかるように、実施の
形態1の図1に示した蓄冷型冷凍機では、第1のディス
プレーサと第2のディスプレーサと位相が等しくなって
いる。それに対して、本実施の形態3で示した蓄冷型冷
凍機では、第1のディスプレーサと第2のディスプレー
サとの位相がずれて運転されていることがわかる。
形態1の図1に示した蓄冷型冷凍機では、第1のディス
プレーサと第2のディスプレーサと位相が等しくなって
いる。それに対して、本実施の形態3で示した蓄冷型冷
凍機では、第1のディスプレーサと第2のディスプレー
サとの位相がずれて運転されていることがわかる。
【0050】2段GM冷凍機のような複数段の冷凍機の
場合、ヘリウムガス等の作動流体は、常温部空間(シリ
ンダのガス供給側の1段目の端部と第1のディスプレー
サとからなる空間)から、第1の蓄冷器を通って第1の
膨張空間に入り、さらに第2の蓄冷器を通って第2の膨
張空間に入る。この蓄冷器を通る際、蓄冷器の圧力損失
により、常温部空間と第1の膨張空間、第1の膨張空間
と第2の膨張空間で圧力波形が異なる。そのため、各段
での理想発生冷凍量である圧力・体積(PV)の面積が
最大になるタイミングが異なり、各段における最適な位
相のタイミングが異なっている。しかしながら、従来の
蓄冷型冷凍機では、第1のディスプレーサと第2のディ
スプレーサが一体型となっているので、第1のディスプ
レーサと第2のディスプレーサの位相をずらして運転さ
せることは不可能である。
場合、ヘリウムガス等の作動流体は、常温部空間(シリ
ンダのガス供給側の1段目の端部と第1のディスプレー
サとからなる空間)から、第1の蓄冷器を通って第1の
膨張空間に入り、さらに第2の蓄冷器を通って第2の膨
張空間に入る。この蓄冷器を通る際、蓄冷器の圧力損失
により、常温部空間と第1の膨張空間、第1の膨張空間
と第2の膨張空間で圧力波形が異なる。そのため、各段
での理想発生冷凍量である圧力・体積(PV)の面積が
最大になるタイミングが異なり、各段における最適な位
相のタイミングが異なっている。しかしながら、従来の
蓄冷型冷凍機では、第1のディスプレーサと第2のディ
スプレーサが一体型となっているので、第1のディスプ
レーサと第2のディスプレーサの位相をずらして運転さ
せることは不可能である。
【0051】それに対して、本実施の形態の蓄冷型冷凍
機では、シリンダ内において各ディスプレーサを独立に
駆動させることができるので位相をずらした運転が可能
である。そのため、本実施の形態では、各段での理想発
生冷凍量PVを各段で最大にすることが可能となり、各
段とも最適なタイミングでの運転を可能とすることがで
きるので、各段とも最適な冷凍能力を発揮させることが
できる。
機では、シリンダ内において各ディスプレーサを独立に
駆動させることができるので位相をずらした運転が可能
である。そのため、本実施の形態では、各段での理想発
生冷凍量PVを各段で最大にすることが可能となり、各
段とも最適なタイミングでの運転を可能とすることがで
きるので、各段とも最適な冷凍能力を発揮させることが
できる。
【0052】本実施の形態では、図7に示したようにデ
ィスプレーサの駆動手段15として、駆動モータ15
a、15bを用いているが、これは特にこれに限定する
ものではなく、他の駆動手段を用いたり、実施の形態2
で説明したように、1つの駆動モータ15で駆動させて
よいことは言うまでもない。
ィスプレーサの駆動手段15として、駆動モータ15
a、15bを用いているが、これは特にこれに限定する
ものではなく、他の駆動手段を用いたり、実施の形態2
で説明したように、1つの駆動モータ15で駆動させて
よいことは言うまでもない。
【0053】また、図12に示すような蓄冷型冷凍機に
おいても同様に行うことができる。この場合、段付きシ
リンダ1の2段目1bの長さを第2のディスプレーサ3
の長さより大きくなるようにし、第1のディスプレーサ
2が最下端にきたときに、第2のディスプレーサ3の上
端がこの第1のディスプレーサ2の下端の下部にくるよ
うにする。
おいても同様に行うことができる。この場合、段付きシ
リンダ1の2段目1bの長さを第2のディスプレーサ3
の長さより大きくなるようにし、第1のディスプレーサ
2が最下端にきたときに、第2のディスプレーサ3の上
端がこの第1のディスプレーサ2の下端の下部にくるよ
うにする。
【0054】実施の形態4.本実施の形態に係わる蓄冷
型冷凍機が従来の蓄冷型冷凍機と異なる点は、複数個の
ディスプレーサが段付きシリンダ内を独立に往復動して
おり、運転中にストロークが変更可能な構造となってい
る点である。図13は本発明の実施の形態4に係わる蓄
冷型冷凍機の図である。図において15は第1のディス
プレーサ2を上下に往復動させるモータ15aと第2の
ディスプレーサ3を上下に往復動させるモータ15bと
からなる駆動手段で、この駆動手段15はディスプレー
サのストロークを変更できるように構成されている(以
下で詳しく説明する)。その他の符号は実施の形態1の
図1に示したものと同様であるので説明を省略する。
型冷凍機が従来の蓄冷型冷凍機と異なる点は、複数個の
ディスプレーサが段付きシリンダ内を独立に往復動して
おり、運転中にストロークが変更可能な構造となってい
る点である。図13は本発明の実施の形態4に係わる蓄
冷型冷凍機の図である。図において15は第1のディス
プレーサ2を上下に往復動させるモータ15aと第2の
ディスプレーサ3を上下に往復動させるモータ15bと
からなる駆動手段で、この駆動手段15はディスプレー
サのストロークを変更できるように構成されている(以
下で詳しく説明する)。その他の符号は実施の形態1の
図1に示したものと同様であるので説明を省略する。
【0055】図14は図13に示した駆動手段15の駆
動モータ15a近傍の拡大図である。図において、15
aは第1のディスプレーサを上下に往復動させる駆動モ
ータ、18aは駆動モータ15aの駆動軸に設けられた
クランク機構、19は回動自由に取り付けられ駆動モー
タ15aを支持するモータ取り付け台、19aは回転
軸、19bはモータ取り付け台19上に設けられたスト
ローク調整機構、20はモータ取り付け台19が回動し
ないように固定する回転止めである。
動モータ15a近傍の拡大図である。図において、15
aは第1のディスプレーサを上下に往復動させる駆動モ
ータ、18aは駆動モータ15aの駆動軸に設けられた
クランク機構、19は回動自由に取り付けられ駆動モー
タ15aを支持するモータ取り付け台、19aは回転
軸、19bはモータ取り付け台19上に設けられたスト
ローク調整機構、20はモータ取り付け台19が回動し
ないように固定する回転止めである。
【0056】本発明の蓄冷型冷凍機では、図14に示す
ように運転中にストロークを変更できる機構を備えてい
る。図14において、モータ取り付け台19は回転軸1
9aによって回転可能である。通常は回転止め20でモ
ータ取り付け台19の回転がとめられているが、この回
転止めをずらすことにより、モータ取り付け台19が回
転軸19aを軸として自由に回動できるようになる。
ように運転中にストロークを変更できる機構を備えてい
る。図14において、モータ取り付け台19は回転軸1
9aによって回転可能である。通常は回転止め20でモ
ータ取り付け台19の回転がとめられているが、この回
転止めをずらすことにより、モータ取り付け台19が回
転軸19aを軸として自由に回動できるようになる。
【0057】このモータ取り付け台19上に駆動モータ
15aが固定されており、この駆動モータ15aの先に
はストロークが調整できるようなクランク軸18aがつ
いている。そして、駆動モータ15aを動かすことでク
ランク軸に結合されるスコッチヨーク(図示していな
い)の位置を変更できるので、ストロークが変更できる
機構となっている。ストロークを変更すると、膨張空間
の体積が変化し、これによって各段の冷凍能力を制御で
きる。これは、その時々で最適な冷凍能力を発揮できる
よう調整できるということである。
15aが固定されており、この駆動モータ15aの先に
はストロークが調整できるようなクランク軸18aがつ
いている。そして、駆動モータ15aを動かすことでク
ランク軸に結合されるスコッチヨーク(図示していな
い)の位置を変更できるので、ストロークが変更できる
機構となっている。ストロークを変更すると、膨張空間
の体積が変化し、これによって各段の冷凍能力を制御で
きる。これは、その時々で最適な冷凍能力を発揮できる
よう調整できるということである。
【0058】ストロークを変更させる場合には、図14
(b)に示すように、まず、回転止め20をはずして、
モータ取り付け台19をモータの下方に回動させる。こ
のようにモータ取り付け台19をはずした後、駆動モー
タ15aを左右方向(この場合には右方向)に移動さ
せ、モータ取り付け台19をモータの方向に回動させて
回転止めでモータ取り付け台19を固定し、図14
(c)に示したようにする。このとき、モータ15aは
右方向に移動して固定されることになり、図15に示す
ように図13に比べて駆動軸16a、16bがモータ1
5a、15bの軸に対して大きな半径を有するクランク
軸に結合するようになるので、第1のディスプレーサ2
と第2のディスプレーサ3とのストロークを変更させる
ことができる。
(b)に示すように、まず、回転止め20をはずして、
モータ取り付け台19をモータの下方に回動させる。こ
のようにモータ取り付け台19をはずした後、駆動モー
タ15aを左右方向(この場合には右方向)に移動さ
せ、モータ取り付け台19をモータの方向に回動させて
回転止めでモータ取り付け台19を固定し、図14
(c)に示したようにする。このとき、モータ15aは
右方向に移動して固定されることになり、図15に示す
ように図13に比べて駆動軸16a、16bがモータ1
5a、15bの軸に対して大きな半径を有するクランク
軸に結合するようになるので、第1のディスプレーサ2
と第2のディスプレーサ3とのストロークを変更させる
ことができる。
【0059】一般に、蓄冷型冷凍機は主に超電導マグネ
ットの冷却に用いられ、この超電導マグネットは初期冷
却時と通常運転時で必要となる冷凍能力が異なってい
る。しかし、従来の蓄冷型冷凍機では、運転中に冷凍能
力を変更する機構を備えていないので、必要に応じて冷
凍能力を変更させることができない。それに対して、本
実施の形態の蓄冷型冷凍機では、運転中にストロークを
変更可能な機構を有しているので、必要に応じて冷凍能
力を変更でき、その時々の最適な冷凍能力で運転を行う
ことが可能となる。
ットの冷却に用いられ、この超電導マグネットは初期冷
却時と通常運転時で必要となる冷凍能力が異なってい
る。しかし、従来の蓄冷型冷凍機では、運転中に冷凍能
力を変更する機構を備えていないので、必要に応じて冷
凍能力を変更させることができない。それに対して、本
実施の形態の蓄冷型冷凍機では、運転中にストロークを
変更可能な機構を有しているので、必要に応じて冷凍能
力を変更でき、その時々の最適な冷凍能力で運転を行う
ことが可能となる。
【0060】実施の形態5.本実施の形態に係わる蓄冷
型冷凍機が従来の蓄冷型冷凍機と異なる点は、複数個の
ディスプレーサが複数個の冷却ステージをもった単一シ
リンダ内を独立に往復動している点である。
型冷凍機が従来の蓄冷型冷凍機と異なる点は、複数個の
ディスプレーサが複数個の冷却ステージをもった単一シ
リンダ内を独立に往復動している点である。
【0061】図16は本発明の実施の形態5に係わる蓄
冷型冷凍機の図である。図において、4、5は第1、第
2のディスプレーサ22、23と単一シリンダ21の上
部1a、下部1bとの間にヘリウムガスが漏れることを
防止するためシールされた1段目ピストンリング及び2
段目ピストンリング、6、7はそれぞれ単一シリンダ2
1の中央部の外周面に配設された高温側ステージ及び単
一シリンダ21の下部の外周面に配設された低温側ステ
ージである。
冷型冷凍機の図である。図において、4、5は第1、第
2のディスプレーサ22、23と単一シリンダ21の上
部1a、下部1bとの間にヘリウムガスが漏れることを
防止するためシールされた1段目ピストンリング及び2
段目ピストンリング、6、7はそれぞれ単一シリンダ2
1の中央部の外周面に配設された高温側ステージ及び単
一シリンダ21の下部の外周面に配設された低温側ステ
ージである。
【0062】10は第1のディスプレーサ22内に設け
られ蓄冷材として例えば銅金網及び鉛玉を用いた第1の
蓄冷器、11は第2のディスプレーサ23内に設けられ
蓄冷材として例えば磁性蓄冷材の1種であるHo−Er
−Ruの組成を有する材料を用いた第2の蓄冷器であ
る。12はヘリウムガスを圧縮するコンプレッサ、13
はコンプレッサ12から膨張機に高圧のガスを供給する
タイミングを制御する吸気バルブ、14は膨張機からコ
ンプレッサ12に低圧のガスを排出するタイミングを制
御する排気バルブである。
られ蓄冷材として例えば銅金網及び鉛玉を用いた第1の
蓄冷器、11は第2のディスプレーサ23内に設けられ
蓄冷材として例えば磁性蓄冷材の1種であるHo−Er
−Ruの組成を有する材料を用いた第2の蓄冷器であ
る。12はヘリウムガスを圧縮するコンプレッサ、13
はコンプレッサ12から膨張機に高圧のガスを供給する
タイミングを制御する吸気バルブ、14は膨張機からコ
ンプレッサ12に低圧のガスを排出するタイミングを制
御する排気バルブである。
【0063】15は第1のディスプレーサ22を上下に
往復動可能にする駆動モータ15aと第2のディスプレ
ーサ23を上下に往復動可能にする駆動モータ15bと
からなる駆動手段で、この駆動手段15は制御手段(図
示していない)により制御されている。16aは第1の
ディスプレーサ22とクランク軸18aを介して駆動モ
ータ15aとに連結されている駆動軸、16bは第2の
ディスプレーサ23とクランク軸18bを介して駆動モ
ータ15bとに連結されている駆動軸である。18a、
18bは駆動モータ15a、15bの回転運動を上下運
動に変換させるためのクランク軸である。
往復動可能にする駆動モータ15aと第2のディスプレ
ーサ23を上下に往復動可能にする駆動モータ15bと
からなる駆動手段で、この駆動手段15は制御手段(図
示していない)により制御されている。16aは第1の
ディスプレーサ22とクランク軸18aを介して駆動モ
ータ15aとに連結されている駆動軸、16bは第2の
ディスプレーサ23とクランク軸18bを介して駆動モ
ータ15bとに連結されている駆動軸である。18a、
18bは駆動モータ15a、15bの回転運動を上下運
動に変換させるためのクランク軸である。
【0064】21は段差のない単一のシリンダ、22は
単一シリンダ21の上部21aに設けられ蓄冷器10を
内蔵した第1のディスプレーサ、23は単一シリンダ2
1の下部21bに設けられ蓄冷器11を内蔵した第2の
ディスプレーサで、第1のディスプレーサ22と第2の
ディスプレーサ23とはそれぞれ独立に動くようになっ
ている。
単一シリンダ21の上部21aに設けられ蓄冷器10を
内蔵した第1のディスプレーサ、23は単一シリンダ2
1の下部21bに設けられ蓄冷器11を内蔵した第2の
ディスプレーサで、第1のディスプレーサ22と第2の
ディスプレーサ23とはそれぞれ独立に動くようになっ
ている。
【0065】24は単一シリンダ21の中央部と第1及
び第2のディスプレーサ22、23との間に形成される
空間である第1の膨張空間、25は単一シリンダ21の
下端部と第2のディスプレーサ23との間に形成される
空間である第2の膨張空間である。
び第2のディスプレーサ22、23との間に形成される
空間である第1の膨張空間、25は単一シリンダ21の
下端部と第2のディスプレーサ23との間に形成される
空間である第2の膨張空間である。
【0066】図17は図16に示した駆動軸16a、b
を説明するために図16に示した蓄冷型冷凍機の駆動軸
近傍を拡大した斜視図である。図において、17は第1
のディスプレーサ22と駆動軸16bとの間にヘリウム
ガスが漏れることを防止するためシールされたピストン
リングである。その他の符号は図16に示したものと同
様であるので説明は省略する。図17に示すように、第
1のディスプレーサ22の中心には貫通孔が設けられて
おり、駆動軸16bはこの第1のディスプレーサ22の
貫通孔を通って第2のディスプレーサ23と繋がってい
る。そのため、第1のディスプレーサ22の動作とは独
立して第2のディスプレーサ23を駆動させることがで
きる。
を説明するために図16に示した蓄冷型冷凍機の駆動軸
近傍を拡大した斜視図である。図において、17は第1
のディスプレーサ22と駆動軸16bとの間にヘリウム
ガスが漏れることを防止するためシールされたピストン
リングである。その他の符号は図16に示したものと同
様であるので説明は省略する。図17に示すように、第
1のディスプレーサ22の中心には貫通孔が設けられて
おり、駆動軸16bはこの第1のディスプレーサ22の
貫通孔を通って第2のディスプレーサ23と繋がってい
る。そのため、第1のディスプレーサ22の動作とは独
立して第2のディスプレーサ23を駆動させることがで
きる。
【0067】次に、本発明の蓄冷型冷凍機の動作を説明
する。図18、図19は図16に示した本発明の実施の
形態5の蓄冷型冷凍機の動作を説明するための図であ
る。符号は図16に示したものと同様であるので説明は
省略する。まず、図18(a)に示すように、第1及び
第2のディスプレーサ22、23の位置が最下端にある
状態で、吸気バルブ13を開口、排気バルブ14を閉口
し、第1及び第2の膨張空間24、25内にコンプレッ
サ12で圧縮した高圧のヘリウムガスを供給する。この
結果、第1及び第2の膨張空間24、25は高圧状態に
なる。
する。図18、図19は図16に示した本発明の実施の
形態5の蓄冷型冷凍機の動作を説明するための図であ
る。符号は図16に示したものと同様であるので説明は
省略する。まず、図18(a)に示すように、第1及び
第2のディスプレーサ22、23の位置が最下端にある
状態で、吸気バルブ13を開口、排気バルブ14を閉口
し、第1及び第2の膨張空間24、25内にコンプレッ
サ12で圧縮した高圧のヘリウムガスを供給する。この
結果、第1及び第2の膨張空間24、25は高圧状態に
なる。
【0068】次に、図18(b)、図19(a)に示す
ように、第1及び第2のディスプレーサ22、23が上
方に動き、それにともない高圧のヘリウムガスが第1及
び第2の膨張空間24、25に次々と供給される。この
間、吸気及び排気バルブ13、14は動かさない。高圧
のヘリウムガスは、第1及び第2の蓄冷器10、11を
通過する際に、蓄冷材により所定の温度まで冷却され
る。
ように、第1及び第2のディスプレーサ22、23が上
方に動き、それにともない高圧のヘリウムガスが第1及
び第2の膨張空間24、25に次々と供給される。この
間、吸気及び排気バルブ13、14は動かさない。高圧
のヘリウムガスは、第1及び第2の蓄冷器10、11を
通過する際に、蓄冷材により所定の温度まで冷却され
る。
【0069】このとき、各ディスプレーサのストローク
は、第1のディスプレーサ22のストロークが第2のデ
ィスプレーサ23のストローク以上になるようにする。
本実施の形態5の図16に示した蓄冷型冷凍機では、第
1のディスプレーサ22と第2のディスプレーサ23と
は独立に駆動させることができるので、第1のディスプ
レーサ22のストロークを第2のディスプレーサ23の
ストローク以上にすることができる。そのため、ストロ
ークの大きさの変化により各段の膨張空間の体積を変え
ることができ、複数段の冷凍機が実現可能となる。
は、第1のディスプレーサ22のストロークが第2のデ
ィスプレーサ23のストローク以上になるようにする。
本実施の形態5の図16に示した蓄冷型冷凍機では、第
1のディスプレーサ22と第2のディスプレーサ23と
は独立に駆動させることができるので、第1のディスプ
レーサ22のストロークを第2のディスプレーサ23の
ストローク以上にすることができる。そのため、ストロ
ークの大きさの変化により各段の膨張空間の体積を変え
ることができ、複数段の冷凍機が実現可能となる。
【0070】さらに、第1、第2のディスプレーサ2
2、23が上方に移動し、図18(b)に示すように、
第1及び第2のディスプレーサ22、23が最上端にな
ったときに、吸気バルブ13を閉じ、少し遅れて排気バ
ルブ14を開く。このとき、高圧のへリウムガスは断熱
的に膨張して冷凍を発生し、第1及び第2の膨張空間2
4、25内に存在するヘリウムガスはそれぞれの温度レ
ベルで低温・低圧になる。
2、23が上方に移動し、図18(b)に示すように、
第1及び第2のディスプレーサ22、23が最上端にな
ったときに、吸気バルブ13を閉じ、少し遅れて排気バ
ルブ14を開く。このとき、高圧のへリウムガスは断熱
的に膨張して冷凍を発生し、第1及び第2の膨張空間2
4、25内に存在するヘリウムガスはそれぞれの温度レ
ベルで低温・低圧になる。
【0071】その後、第1及び第2のディスプレーサ2
2、23が下方に移動することにより、低温・低圧のヘ
リウムガスが第2及び第1の蓄冷器11、10を通過
し、排気バルブ14から排気される。このとき、低温・
低圧のヘリウムガスは、第2及び第1の蓄冷器11、1
0の蓄冷材を冷却した後、コンプレッサ12に戻る。
2、23が下方に移動することにより、低温・低圧のヘ
リウムガスが第2及び第1の蓄冷器11、10を通過
し、排気バルブ14から排気される。このとき、低温・
低圧のヘリウムガスは、第2及び第1の蓄冷器11、1
0の蓄冷材を冷却した後、コンプレッサ12に戻る。
【0072】そして、第1及び第2のディスプレーサ2
2、23が最下端に移動し、第1及び第2の膨張空間2
4、25の体積が最小となった状態で、先に説明したよ
うに、排気バルブ14を閉じ、吸気バルブ13を開き、
コンプレッサ12により圧縮された高圧のヘリウムガス
を第1及び第2の膨張空間24、25に供給する。その
ことにより、第1及び第2の膨張空間24、25の圧力
が低圧から高圧になる。このような上記の過程を1サイ
クルとして動作する。このようにして、上述のサイクル
を繰り返すことにより、高温側ステージ6及び低温側ス
テージ7の温度をそれぞれ所定の温度に冷却させること
ができる。
2、23が最下端に移動し、第1及び第2の膨張空間2
4、25の体積が最小となった状態で、先に説明したよ
うに、排気バルブ14を閉じ、吸気バルブ13を開き、
コンプレッサ12により圧縮された高圧のヘリウムガス
を第1及び第2の膨張空間24、25に供給する。その
ことにより、第1及び第2の膨張空間24、25の圧力
が低圧から高圧になる。このような上記の過程を1サイ
クルとして動作する。このようにして、上述のサイクル
を繰り返すことにより、高温側ステージ6及び低温側ス
テージ7の温度をそれぞれ所定の温度に冷却させること
ができる。
【0073】実施の形態1で説明したように、ディスプ
レーサのストロークを変更することにより各膨張空間の
体積を変更できるので、第1のディスプレーサのストロ
ークを第2のディスプレーサのストローク以上にするこ
とにより、複数段の冷凍機を実現させることができる。
また、各ディスプレーサの駆動機構は、実施の形態2で
説明したように1個の駆動モータを用いてよいことはい
うまでもない。
レーサのストロークを変更することにより各膨張空間の
体積を変更できるので、第1のディスプレーサのストロ
ークを第2のディスプレーサのストローク以上にするこ
とにより、複数段の冷凍機を実現させることができる。
また、各ディスプレーサの駆動機構は、実施の形態2で
説明したように1個の駆動モータを用いてよいことはい
うまでもない。
【0074】蓄冷型冷凍機では、シリンダの各段の冷凍
能力を変えるには、各段の膨張空間の体積を変える必要
がある。従来の蓄冷型冷凍機では、第1のディスプレー
サと第2のディスプレーサとが一体となって往復動して
いるために両ディスプレーサのストロークが同じにな
り、第1の膨張空間と第2の膨張空間との体積を変える
ときには、シリンダの内径を変更することにより膨張空
間の体積を変えていた。そのため、段付きのシリンダを
形成しなければならず、また、新たに膨張空間を変更し
たい場合には、新たに所望の膨張空間が得られる段付き
シリンダを形成しなければならない。
能力を変えるには、各段の膨張空間の体積を変える必要
がある。従来の蓄冷型冷凍機では、第1のディスプレー
サと第2のディスプレーサとが一体となって往復動して
いるために両ディスプレーサのストロークが同じにな
り、第1の膨張空間と第2の膨張空間との体積を変える
ときには、シリンダの内径を変更することにより膨張空
間の体積を変えていた。そのため、段付きのシリンダを
形成しなければならず、また、新たに膨張空間を変更し
たい場合には、新たに所望の膨張空間が得られる段付き
シリンダを形成しなければならない。
【0075】それに対して、本実施の形態では、各ディ
スプレーサのストロークを変更することにより、シリン
ダの各段の膨張空間の体積を変えることができるので、
シリンダを作り直さなくてもよく、単一のシリンダで各
段の膨張空間の体積を変化させることができ、例えば第
2の膨張空間の体積を変化させず、第1の膨張空間の体
積を増加させたり、第2及び第1の膨張空間の体積を増
加させたりすることが可能で、ストロークの変更により
シリンダの各段の冷凍能力を変えることができる。その
ため、最適な冷凍能力で運転をさせることができ、幅広
い用途の蓄冷型冷凍機を提供することができる。
スプレーサのストロークを変更することにより、シリン
ダの各段の膨張空間の体積を変えることができるので、
シリンダを作り直さなくてもよく、単一のシリンダで各
段の膨張空間の体積を変化させることができ、例えば第
2の膨張空間の体積を変化させず、第1の膨張空間の体
積を増加させたり、第2及び第1の膨張空間の体積を増
加させたりすることが可能で、ストロークの変更により
シリンダの各段の冷凍能力を変えることができる。その
ため、最適な冷凍能力で運転をさせることができ、幅広
い用途の蓄冷型冷凍機を提供することができる。
【0076】また、本実施の形態の蓄冷型冷凍機は、従
来の蓄冷型冷凍機と比べ、単一シリンダを用いているの
で、上部の内径の大きさを変化させずにシリンダの下部
の内径の大きさを大きくすることができるために、従来
の蓄冷型冷凍機と同様のサイズで単一シリンダの下部で
の冷凍能力を向上させることができる。このように本実
施の形態の蓄冷型冷凍機では、従来の蓄冷型冷凍機と同
じサイズで、単一シリンダの下部の冷凍能力を向上させ
ることが可能な蓄冷型冷凍機である。そして、各ディス
プレーサのストロークの変更により、単一シリンダ上部
の冷凍能力と単一シリンダ下部の冷凍能力が変更可能で
あり、最適な冷凍能力での運転を行えるものである。
来の蓄冷型冷凍機と比べ、単一シリンダを用いているの
で、上部の内径の大きさを変化させずにシリンダの下部
の内径の大きさを大きくすることができるために、従来
の蓄冷型冷凍機と同様のサイズで単一シリンダの下部で
の冷凍能力を向上させることができる。このように本実
施の形態の蓄冷型冷凍機では、従来の蓄冷型冷凍機と同
じサイズで、単一シリンダの下部の冷凍能力を向上させ
ることが可能な蓄冷型冷凍機である。そして、各ディス
プレーサのストロークの変更により、単一シリンダ上部
の冷凍能力と単一シリンダ下部の冷凍能力が変更可能で
あり、最適な冷凍能力での運転を行えるものである。
【0077】実施の形態6.本実施の形態に係わる蓄冷
型冷凍機が従来の蓄冷型冷凍機と異なる点は、複数個の
ディスプレーサが複数の冷却ステージをもった単一シリ
ンダ内を位相がずれて独立に往復動している点である。
型冷凍機が従来の蓄冷型冷凍機と異なる点は、複数個の
ディスプレーサが複数の冷却ステージをもった単一シリ
ンダ内を位相がずれて独立に往復動している点である。
【0078】図20は本発明の実施の形態6に係わる蓄
冷型冷凍機の図である。図において、4、5は第1、第
2のディスプレーサ22、23と単一シリンダ21の上
部1a、下部1bとの間にヘリウムガスが漏れることを
防止するためシールされた1段目ピストンリング及び2
段目ピストンリング、6、7はそれぞれ単一シリンダ2
1の中央部の外周面に配設された高温側ステージ及び単
一シリンダ21の下部の外周面に配設された低温側ステ
ージである。
冷型冷凍機の図である。図において、4、5は第1、第
2のディスプレーサ22、23と単一シリンダ21の上
部1a、下部1bとの間にヘリウムガスが漏れることを
防止するためシールされた1段目ピストンリング及び2
段目ピストンリング、6、7はそれぞれ単一シリンダ2
1の中央部の外周面に配設された高温側ステージ及び単
一シリンダ21の下部の外周面に配設された低温側ステ
ージである。
【0079】10は、第1のディスプレーサ22内に設
けられ蓄冷材として例えば銅金網及び鉛玉を用いた第1
の蓄冷器、11は第2のディスプレーサ23内に設けら
れ蓄冷材として例えば磁性蓄冷材の1種であるHo−E
r−Ruの組成を有する材料を用いた第2の蓄冷器であ
る。12はヘリウムガスを圧縮するコンプレッサ、13
はコンプレッサ12から蓄冷型冷凍機に高圧のガスを供
給するタイミングを制御する吸気バルブ、14は蓄冷型
冷凍機からコンプレッサ12に低圧のガスを排出するタ
イミングを制御する排気バルブである。
けられ蓄冷材として例えば銅金網及び鉛玉を用いた第1
の蓄冷器、11は第2のディスプレーサ23内に設けら
れ蓄冷材として例えば磁性蓄冷材の1種であるHo−E
r−Ruの組成を有する材料を用いた第2の蓄冷器であ
る。12はヘリウムガスを圧縮するコンプレッサ、13
はコンプレッサ12から蓄冷型冷凍機に高圧のガスを供
給するタイミングを制御する吸気バルブ、14は蓄冷型
冷凍機からコンプレッサ12に低圧のガスを排出するタ
イミングを制御する排気バルブである。
【0080】15は第1のディスプレーサ22を上下に
往復動可能にする駆動モータ15aと第2のディスプレ
ーサ23を上下に往復動可能にする駆動モータ15bと
からなる駆動手段で、この駆動手段15は制御手段(図
示していない)により制御されている。16aは第1の
ディスプレーサ22とクランク軸18aを介して駆動モ
ータ15aとに連結されている駆動軸、16bは第2の
ディスプレーサ23とクランク軸18bを介して駆動モ
ータ15bとに連結されている駆動軸である。18a、
18bはモータ15a、15bの回転運動を上下運動に
変換させるためのクランク軸である。
往復動可能にする駆動モータ15aと第2のディスプレ
ーサ23を上下に往復動可能にする駆動モータ15bと
からなる駆動手段で、この駆動手段15は制御手段(図
示していない)により制御されている。16aは第1の
ディスプレーサ22とクランク軸18aを介して駆動モ
ータ15aとに連結されている駆動軸、16bは第2の
ディスプレーサ23とクランク軸18bを介して駆動モ
ータ15bとに連結されている駆動軸である。18a、
18bはモータ15a、15bの回転運動を上下運動に
変換させるためのクランク軸である。
【0081】21は複数の冷却ステージを備えた段差の
ない単一のシリンダ、22は単一シリンダ21の上部2
1aに設けられ蓄冷器10を内蔵した第1のディスプレ
ーサ、3は単一シリンダ21の下部21bに設けられ蓄
冷器11を内蔵した第2のディスプレーサで、第1のデ
ィスプレーサ22と第2のディスプレーサ23とはそれ
ぞれ独立に、かつ位相がずれるように動くようになって
いる。
ない単一のシリンダ、22は単一シリンダ21の上部2
1aに設けられ蓄冷器10を内蔵した第1のディスプレ
ーサ、3は単一シリンダ21の下部21bに設けられ蓄
冷器11を内蔵した第2のディスプレーサで、第1のデ
ィスプレーサ22と第2のディスプレーサ23とはそれ
ぞれ独立に、かつ位相がずれるように動くようになって
いる。
【0082】24は単一シリンダ21の中央部と第1及
び第2のディスプレーサ22、23との間に形成される
空間である第1の膨張空間、25は単一シリンダ21の
下端部と第2のディスプレーサ23との間に形成される
空間である第2の膨張空間である。
び第2のディスプレーサ22、23との間に形成される
空間である第1の膨張空間、25は単一シリンダ21の
下端部と第2のディスプレーサ23との間に形成される
空間である第2の膨張空間である。
【0083】本実施の形態の蓄冷型冷凍機の動作に関し
ては、シリンダが単一シリンダになっていることを除い
て実施の形態3の動作と同様であるので説明を省略す
る。実施の形態1で説明したように、ディスプレーサの
ストロークを変更することにより各膨張空間の体積を変
更できるので、第1のディスプレーサのストロークを第
2のディスプレーサのストローク以上にすることによ
り、複数段の冷凍機を実現させることができる。また、
各ディスプレーサの駆動機構は、実施の形態2で説明し
たように1個の駆動モータを用いてよいことはいうまで
もない。
ては、シリンダが単一シリンダになっていることを除い
て実施の形態3の動作と同様であるので説明を省略す
る。実施の形態1で説明したように、ディスプレーサの
ストロークを変更することにより各膨張空間の体積を変
更できるので、第1のディスプレーサのストロークを第
2のディスプレーサのストローク以上にすることによ
り、複数段の冷凍機を実現させることができる。また、
各ディスプレーサの駆動機構は、実施の形態2で説明し
たように1個の駆動モータを用いてよいことはいうまで
もない。
【0084】本実施の形態で示した蓄冷型冷凍機の第1
のディスプレーサの下端の位置と第2のディスプレーサ
の上端の位置は実施の形態3で説明した図10のような
関係になるので、第1のディスプレーサと第2のディス
プレーサの位相がずれて運転されている。
のディスプレーサの下端の位置と第2のディスプレーサ
の上端の位置は実施の形態3で説明した図10のような
関係になるので、第1のディスプレーサと第2のディス
プレーサの位相がずれて運転されている。
【0085】2段GM冷凍機のような複数段の冷凍機の
場合、実施の形態3で説明したように、蓄冷器の圧力損
失により、常温部空間と第1の膨張空間、第1の膨張空
間と第2の膨張空間で圧力波形が異なる。そのため、各
段での理想発生冷凍量である圧力・体積(PV)の面積
が最大になるタイミングが異なり、各段における最適な
位相のタイミングが異なっている。
場合、実施の形態3で説明したように、蓄冷器の圧力損
失により、常温部空間と第1の膨張空間、第1の膨張空
間と第2の膨張空間で圧力波形が異なる。そのため、各
段での理想発生冷凍量である圧力・体積(PV)の面積
が最大になるタイミングが異なり、各段における最適な
位相のタイミングが異なっている。
【0086】それに対して、本実施の形態の蓄冷型冷凍
機では、単一のシリンダ内において各ディスプレーサを
独立に駆動させることができるので位相をずらした運転
が可能である。そのため、本実施の形態では、各段での
理想発生冷凍量PVを各段で最大にすることが可能とな
り、各段とも最適なタイミングでの運転を可能とするこ
とができ、各段とも最適な冷凍能力を発揮させることが
できる。
機では、単一のシリンダ内において各ディスプレーサを
独立に駆動させることができるので位相をずらした運転
が可能である。そのため、本実施の形態では、各段での
理想発生冷凍量PVを各段で最大にすることが可能とな
り、各段とも最適なタイミングでの運転を可能とするこ
とができ、各段とも最適な冷凍能力を発揮させることが
できる。
【0087】本実施の形態では、図7に示したようにデ
ィスプレーサの駆動手段15として、駆動モータ15
a、15bを用いているが、これは特にこれに限定する
ものではなく、他の駆動手段を用いたり、実施の形態2
で説明したように、1つの駆動モータ15で駆動させて
よいことは言うまでもない。
ィスプレーサの駆動手段15として、駆動モータ15
a、15bを用いているが、これは特にこれに限定する
ものではなく、他の駆動手段を用いたり、実施の形態2
で説明したように、1つの駆動モータ15で駆動させて
よいことは言うまでもない。
【0088】また、実施の形態4で説明したような駆動
手段の構成にし、運転中に単一シリンダ内を独立に往復
動している各ディスプレーサのストロークを変更可能に
してもよい。このようにすることにより、その時々で最
適な冷凍能力を発揮できるよう調整でき、その時々の最
適な冷凍能力で運転が可能となる。
手段の構成にし、運転中に単一シリンダ内を独立に往復
動している各ディスプレーサのストロークを変更可能に
してもよい。このようにすることにより、その時々で最
適な冷凍能力を発揮できるよう調整でき、その時々の最
適な冷凍能力で運転が可能となる。
【0089】実施の形態7.図21は本発明の実施の形
態7の蓄冷型冷凍機を示す図である。図において、1は
直径を順次縮小したパイプを同軸上に連結一体化し、1
段目1aと2段目1bとからなる段付きシリンダ、2は
段付きシリンダ1の1段目1a内に設けられ蓄冷器10
を内蔵した1段目ディスプレーサ、3は段付きシリンダ
1の2段目1b内に設けられ蓄冷器11を内蔵した第2
のディスプレーサで、第1のディスプレーサ2と第2の
ディスプレーサ3とはそれぞれ独立に動くようになって
いる。
態7の蓄冷型冷凍機を示す図である。図において、1は
直径を順次縮小したパイプを同軸上に連結一体化し、1
段目1aと2段目1bとからなる段付きシリンダ、2は
段付きシリンダ1の1段目1a内に設けられ蓄冷器10
を内蔵した1段目ディスプレーサ、3は段付きシリンダ
1の2段目1b内に設けられ蓄冷器11を内蔵した第2
のディスプレーサで、第1のディスプレーサ2と第2の
ディスプレーサ3とはそれぞれ独立に動くようになって
いる。
【0090】4、5はヘリウムガスが漏れることを防止
するために第1、第2のディスプレーサ2、3と段付き
シリンダ1の各段1a、1bとの間にシールされた1段
目ピストンリング及び2段目ピストンリング、6、7は
それぞれ段付きシリンダ1の1段目1aの下端の外周面
に配設された高温側ステージ及び段付きシリンダ1の2
段目1bの下端の外周面に配設された低温側ステージ、
8は段付きシリンダ1の1段目1aの端部と第1及び第
2のディスプレーサ2、3との間に形成される空間であ
る第1の膨張空間、9は段付きシリンダ1の2段目1b
の端部と第2のディスプレーサ3との間に形成される空
間である第2の膨張空間である。
するために第1、第2のディスプレーサ2、3と段付き
シリンダ1の各段1a、1bとの間にシールされた1段
目ピストンリング及び2段目ピストンリング、6、7は
それぞれ段付きシリンダ1の1段目1aの下端の外周面
に配設された高温側ステージ及び段付きシリンダ1の2
段目1bの下端の外周面に配設された低温側ステージ、
8は段付きシリンダ1の1段目1aの端部と第1及び第
2のディスプレーサ2、3との間に形成される空間であ
る第1の膨張空間、9は段付きシリンダ1の2段目1b
の端部と第2のディスプレーサ3との間に形成される空
間である第2の膨張空間である。
【0091】10は第1のディスプレーサ2内に設けら
れ例えば蓄冷材として銅金網及び鉛玉を用いた第1の蓄
冷器、11は第2のディスプレーサ3内に設けられ蓄冷
材として例えば磁性蓄冷材の1種であるHo−Er−R
uの組成を有する材料を用いた第2の蓄冷器である。1
2はヘリウムガスを圧縮するコンプレッサ、13はコン
プレッサ12から膨張機に高圧のガスを供給するタイミ
ングを制御する吸気バルブ、14は膨張機からコンプレ
ッサ12に低圧のガスを排出するタイミングを制御する
排気バルブである。
れ例えば蓄冷材として銅金網及び鉛玉を用いた第1の蓄
冷器、11は第2のディスプレーサ3内に設けられ蓄冷
材として例えば磁性蓄冷材の1種であるHo−Er−R
uの組成を有する材料を用いた第2の蓄冷器である。1
2はヘリウムガスを圧縮するコンプレッサ、13はコン
プレッサ12から膨張機に高圧のガスを供給するタイミ
ングを制御する吸気バルブ、14は膨張機からコンプレ
ッサ12に低圧のガスを排出するタイミングを制御する
排気バルブである。
【0092】15は第1のディスプレーサ2を上下に往
復動可能にする駆動モータ15aと第2のディスプレー
サ3を上下に往復動可能にする駆動モータ15bとから
なる駆動手段で、この駆動手段15は制御手段(図示し
ていない)により制御されている。16aは第1のディ
スプレーサ2とクランク軸18aを介して駆動モータ1
5aとに連結されている駆動軸、16bは第2のディス
プレーサ3とクランク軸18bを介して駆動モータ15
bとに連結されている駆動軸、18a、18bはモータ
15a、15bの回転運動を上下運動に変換させるため
のクランク軸である。
復動可能にする駆動モータ15aと第2のディスプレー
サ3を上下に往復動可能にする駆動モータ15bとから
なる駆動手段で、この駆動手段15は制御手段(図示し
ていない)により制御されている。16aは第1のディ
スプレーサ2とクランク軸18aを介して駆動モータ1
5aとに連結されている駆動軸、16bは第2のディス
プレーサ3とクランク軸18bを介して駆動モータ15
bとに連結されている駆動軸、18a、18bはモータ
15a、15bの回転運動を上下運動に変換させるため
のクランク軸である。
【0093】実施の形態1〜4では、図2に示したよう
に、駆動軸18bが第1のシリンダ2の中心の貫通孔を
通って第1のディスプレーサ2とクランク軸18aとに
結合されているのに対し、本実施の形態では、駆動軸1
8bは1段目のシリンダ2内を通らずに上下に往復動で
きる構成になっている。なお、本実施の形態の動作に関
しては実施の形態1〜4と同様に行えばよいので説明は
省略する。
に、駆動軸18bが第1のシリンダ2の中心の貫通孔を
通って第1のディスプレーサ2とクランク軸18aとに
結合されているのに対し、本実施の形態では、駆動軸1
8bは1段目のシリンダ2内を通らずに上下に往復動で
きる構成になっている。なお、本実施の形態の動作に関
しては実施の形態1〜4と同様に行えばよいので説明は
省略する。
【0094】本実施の形態では、実施の形態1〜4で説
明した段付きシリンダを用いた場合の蓄冷型冷凍機に関
して説明したが、同様に実施の形態5、6で説明した単
一シリンダを用いた場合の蓄冷型冷凍機に適応させてよ
いことはいうまでもない。
明した段付きシリンダを用いた場合の蓄冷型冷凍機に関
して説明したが、同様に実施の形態5、6で説明した単
一シリンダを用いた場合の蓄冷型冷凍機に適応させてよ
いことはいうまでもない。
【0095】本実施の形態では、第2のディスプレーサ
に結合されている駆動軸を第1のディスプレーサ内を通
す必要がないため、ディスプレーサに貫通孔を設けた
り、駆動軸を通したりする必要がなく、容易に蓄冷型冷
凍機を作成することができる。
に結合されている駆動軸を第1のディスプレーサ内を通
す必要がないため、ディスプレーサに貫通孔を設けた
り、駆動軸を通したりする必要がなく、容易に蓄冷型冷
凍機を作成することができる。
【0096】また、本実施の形態1〜7では、2段の蓄
冷型冷凍機の説明を行っているが、これは特に2段に限
定するものではなく、3段、4段等多段の蓄冷型冷凍機
に適応できることはいうまでもない。このときの各段の
ディスプレーサの往復動は単一の駆動手段、または複数
の駆動手段の組み合わせによっても行えるが、これらも
特に限定するものではない。
冷型冷凍機の説明を行っているが、これは特に2段に限
定するものではなく、3段、4段等多段の蓄冷型冷凍機
に適応できることはいうまでもない。このときの各段の
ディスプレーサの往復動は単一の駆動手段、または複数
の駆動手段の組み合わせによっても行えるが、これらも
特に限定するものではない。
【0097】
【発明の効果】本発明にかかる蓄冷型冷凍機は、第1の
ディスプレーサと独立に第2のディスプレーサが動くこ
とができるので、各ディスプレーサのストロークを変更
することができるので、シリンダを作り直さなくても各
段の膨張空間の体積を変化させることができ、ストロー
クの変更によりシリンダの各段の冷凍能力を変えること
がでる。そのため、最適な冷凍能力で運転をさせること
ができ、幅広い用途の蓄冷型冷凍機を提供することがで
きる。
ディスプレーサと独立に第2のディスプレーサが動くこ
とができるので、各ディスプレーサのストロークを変更
することができるので、シリンダを作り直さなくても各
段の膨張空間の体積を変化させることができ、ストロー
クの変更によりシリンダの各段の冷凍能力を変えること
がでる。そのため、最適な冷凍能力で運転をさせること
ができ、幅広い用途の蓄冷型冷凍機を提供することがで
きる。
【0098】また、第1のディスプレーサの往復動と第
2のディスプレーサの往復動との位相が異なっているの
で、各段での発生冷凍量を各段で変えることができ、各
段とも最適なタイミングでの運転を可能とすることがで
きる。
2のディスプレーサの往復動との位相が異なっているの
で、各段での発生冷凍量を各段で変えることができ、各
段とも最適なタイミングでの運転を可能とすることがで
きる。
【0099】さらに、運転中に第1のディスプレーサの
往復動と第2のディスプレーサの往復動との位相を変更
するようにしているので、必要に応じて冷凍能力を変更
でき、その時々の最適な冷凍能力で運転を行うことが可
能となる。
往復動と第2のディスプレーサの往復動との位相を変更
するようにしているので、必要に応じて冷凍能力を変更
でき、その時々の最適な冷凍能力で運転を行うことが可
能となる。
【0100】また、第1のディスプレーサが往復動する
ストロークと第2のディスプレーサが往復動するストロ
ークとは異なっているので、シリンダのサイズを変更す
ることなく各段の膨張空間の体積を変化させることがで
きる。そのため、段付きシリンダでない単一のシリンダ
においても多段の冷凍能力を実現することができる。
ストロークと第2のディスプレーサが往復動するストロ
ークとは異なっているので、シリンダのサイズを変更す
ることなく各段の膨張空間の体積を変化させることがで
きる。そのため、段付きシリンダでない単一のシリンダ
においても多段の冷凍能力を実現することができる。
【0101】さらに、運転中に第1のディスプレーサが
往復動するストロークまたは第2のディスプレーサが往
復動するストロークのいずれか一方または両方を変更す
ることができるので、必要に応じて冷凍能力を変更で
き、その時々の最適な冷凍能力で運転を行うことが可能
となる。
往復動するストロークまたは第2のディスプレーサが往
復動するストロークのいずれか一方または両方を変更す
ることができるので、必要に応じて冷凍能力を変更で
き、その時々の最適な冷凍能力で運転を行うことが可能
となる。
【0102】また、シリンダの形状は、円筒単一形状で
あるので、シリンダの作成が容易である。
あるので、シリンダの作成が容易である。
【0103】また、駆動手段は、第1のディスプレーサ
と第2のディスプレーサを同時に往復動させるので、1
つの駆動装置で第1及び第2のディスプレーサの往復動
をさせることができ、装置を小さくできるとともに複数
のディスプレーサを往復動させる制御を容易に行わせる
ことができる。
と第2のディスプレーサを同時に往復動させるので、1
つの駆動装置で第1及び第2のディスプレーサの往復動
をさせることができ、装置を小さくできるとともに複数
のディスプレーサを往復動させる制御を容易に行わせる
ことができる。
【0104】駆動手段は、第1のディスプレーサ内を貫
通して第2のディスプレーサと結合されている駆動軸を
往復動させることによって第2のディスプレーサを往復
動させるので、各ディスプレーサを独立に駆動できると
共に、第2の膨張空間周辺に余分の装置を設ける必要が
ない。
通して第2のディスプレーサと結合されている駆動軸を
往復動させることによって第2のディスプレーサを往復
動させるので、各ディスプレーサを独立に駆動できると
共に、第2の膨張空間周辺に余分の装置を設ける必要が
ない。
【図1】 本発明の実施の形態1の蓄冷型冷凍機を示す
図である。
図である。
【図2】 図1に示した蓄冷型冷凍機の駆動軸近傍の拡
大図である。
大図である。
【図3】 本発明の実施の形態1の蓄冷型冷凍機の動作
を示す図である。
を示す図である。
【図4】 本発明の実施の形態1の蓄冷型冷凍機の動作
を示す図である。
を示す図である。
【図5】 本発明の実施の形態2の蓄冷型冷凍機の動作
を示す図である。
を示す図である。
【図6】 本発明の実施の形態2の蓄冷型冷凍機の駆動
装置を示す図である。
装置を示す図である。
【図7】 本発明の実施の形態3の蓄冷型冷凍機を示す
図である。
図である。
【図8】 本発明の実施の形態3の蓄冷型冷凍機の動作
を示す図である。
を示す図である。
【図9】 本発明の実施の形態3の蓄冷型冷凍機の動作
を示す図である。
を示す図である。
【図10】 図1に示した蓄冷型冷凍機の位相を示す図
である。
である。
【図11】 図7に示した蓄冷型冷凍機の位相ずれを示
す図である。
す図である。
【図12】 本発明の実施の形態3の蓄冷型冷凍機を示
す図である。
す図である。
【図13】 本発明の実施の形態4の蓄冷型冷凍機を示
す図である。
す図である。
【図14】 本発明の実施の形態4の蓄冷型冷凍機の駆
動装置を示す図である。
動装置を示す図である。
【図15】 本発明の実施の形態4の蓄冷型冷凍機を示
す図である。
す図である。
【図16】 本発明の実施の形態5の蓄冷型冷凍機を示
す図である。
す図である。
【図17】 図16に示した蓄冷型冷凍機の駆動軸近傍
の拡大図である。
の拡大図である。
【図18】 本発明の実施の形態5の蓄冷型冷凍機の動
作を示す図である。
作を示す図である。
【図19】 本発明の実施の形態5の蓄冷型冷凍機の動
作を示す図である。
作を示す図である。
【図20】 本発明の実施の形態6の蓄冷型冷凍機を示
す図である。
す図である。
【図21】 本発明の実施の形態7の蓄冷型冷凍機を示
す図である。
す図である。
【図22】 従来の蓄冷型冷凍機を示す図である。
1 段付きシリンダ 1a 段付きシ
リンダの1段目 1b 段付きシリンダの2段目 2 第1のデ
ィスプレーサ 3 第2のディスプレーサ 4 1段目の
ピストンリング 5 2段目のピストンリング 6 高温側ス
テージ 7 低温側ステージ 8 第1の膨
張空間 9 第2の膨張空間 10 第1の蓄
冷器 11 第2の蓄冷器 12 コンプ
レッサ 13 呼気バルブ 14 排気バ
ルブ 15 駆動手段 15a 第1の
モータ 15b 第2のモータ 16 駆動軸 16a 第1の駆動軸 16b 第2の
駆動軸 17 ピストンリング 18a 第1の
クランク軸 18b 第2のクランク軸 18c 第1の
スコッチヨーク 18d 第2のスコッチヨーク 19 モータ
取り付け台 19a 回転軸 19b ストロ
ーク調整機能 20 回転止め 21 単一シ
リンダ 21a 単一シリンダの上部 21b 単一シ
リンダの下部 22 第1のディスプレーサ 23 第2の
ディスプレーサ 24 第1の膨張空間 25 第2の
膨張空間 101 段付きシリンダ 101a 段付
きシリンダの1段目 101b 段付きシリンダの2段目 102 第1
のディスプレーサ 103 第2のディスプレーサ 104 1段
目ピストンリング 105 2段目ピストンリング 106 低温
側ステージ 107 高温側ステージ 108 第1
の膨張空間 109 第2の膨張空間 110 第1
の蓄冷器 111 第2の蓄冷器 112 コン
プレッサ 113 吸気バルブ 114 排気
バルブ 115 駆動モータ 116 駆動
軸
リンダの1段目 1b 段付きシリンダの2段目 2 第1のデ
ィスプレーサ 3 第2のディスプレーサ 4 1段目の
ピストンリング 5 2段目のピストンリング 6 高温側ス
テージ 7 低温側ステージ 8 第1の膨
張空間 9 第2の膨張空間 10 第1の蓄
冷器 11 第2の蓄冷器 12 コンプ
レッサ 13 呼気バルブ 14 排気バ
ルブ 15 駆動手段 15a 第1の
モータ 15b 第2のモータ 16 駆動軸 16a 第1の駆動軸 16b 第2の
駆動軸 17 ピストンリング 18a 第1の
クランク軸 18b 第2のクランク軸 18c 第1の
スコッチヨーク 18d 第2のスコッチヨーク 19 モータ
取り付け台 19a 回転軸 19b ストロ
ーク調整機能 20 回転止め 21 単一シ
リンダ 21a 単一シリンダの上部 21b 単一シ
リンダの下部 22 第1のディスプレーサ 23 第2の
ディスプレーサ 24 第1の膨張空間 25 第2の
膨張空間 101 段付きシリンダ 101a 段付
きシリンダの1段目 101b 段付きシリンダの2段目 102 第1
のディスプレーサ 103 第2のディスプレーサ 104 1段
目ピストンリング 105 2段目ピストンリング 106 低温
側ステージ 107 高温側ステージ 108 第1
の膨張空間 109 第2の膨張空間 110 第1
の蓄冷器 111 第2の蓄冷器 112 コン
プレッサ 113 吸気バルブ 114 排気
バルブ 115 駆動モータ 116 駆動
軸
Claims (9)
- 【請求項1】 シリンダと、前記シリンダ内を長手方向
に往復動し、内部に第1の蓄冷器を有している第1のデ
ィスプレーサと、前記第1のディスプレーサと独立に前
記シリンダ内を長手方向に往復動し、内部に第2の蓄冷
器を有している第2のディスプレーサと、前記シリン
ダ、前記第1のディスプレーサ、及び前記第2のディス
プレーサからなる第1の膨張空間と、前記シリンダ及び
前記第2のディスプレーサからなる第2の膨張空間と、
前記第1の膨張空間と前記第2の膨張空間に圧縮ガスを
流出入させる圧縮ガス供給装置と、前記第1のディスプ
レーサと前記第2のディスプレーサを前記シリンダの長
手方向に往復動させる駆動手段とを備えていることを特
徴とする蓄冷型冷凍機。 - 【請求項2】 第1のディスプレーサの往復動と第2の
ディスプレーサの往復動との位相が異なっていることを
特徴とする請求項1記載の蓄冷型冷凍機。 - 【請求項3】 運転中に第1のディスプレーサの往復動
と第2のディスプレーサの往復動との位相を変更するこ
とを特徴とする請求項1または請求項2記載の蓄冷型冷
凍機。 - 【請求項4】 第1のディスプレーサが往復動するスト
ロークと第2のディスプレーサが往復動するストローク
とは異なっていることを特徴とする請求項1〜3のいず
れか1項記載の蓄冷型冷凍機。 - 【請求項5】 運転中に第1のディスプレーサが往復動
するストロークまたは第2のディスプレーサが往復動す
るストロークのいずれか一方または両方を変更すること
を特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載の蓄冷型
冷凍機。 - 【請求項6】 シリンダの形状は、円筒単一形状である
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項記載の蓄
冷型冷凍機。 - 【請求項7】 駆動手段は、第1のディスプレーサと第
2のディスプレーサを同時に往復動させることを特徴と
する請求項1〜6のいずれか1項記載の蓄冷型冷凍機。 - 【請求項8】 駆動手段は、モータまたは圧縮ガスによ
りディスプレーサを往復動させることを特徴とする請求
項1〜7のいずれか1項記載の蓄冷型冷凍機。 - 【請求項9】 駆動手段は、第1のディスプレーサ内を
貫通して第2のディスプレーサと結合されている駆動軸
を往復動させることによって前記第2のディスプレーサ
を往復動させることを特徴とする請求項1〜8のいずれ
か1項記載の蓄冷型冷凍機。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14394297A JPH10332215A (ja) | 1997-06-02 | 1997-06-02 | 蓄冷型冷凍機 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14394297A JPH10332215A (ja) | 1997-06-02 | 1997-06-02 | 蓄冷型冷凍機 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10332215A true JPH10332215A (ja) | 1998-12-15 |
Family
ID=15350654
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14394297A Pending JPH10332215A (ja) | 1997-06-02 | 1997-06-02 | 蓄冷型冷凍機 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10332215A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003090639A (ja) * | 2001-09-17 | 2003-03-28 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 複数台の極低温冷凍機の運転装置 |
WO2010011403A2 (en) | 2008-05-21 | 2010-01-28 | Brooks Automation, Inc. | Linear drive cryogenic refrigerator |
JP2014006001A (ja) * | 2012-06-25 | 2014-01-16 | Aisin Seiki Co Ltd | Gm冷凍機 |
JP2014035098A (ja) * | 2012-08-07 | 2014-02-24 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 極低温冷凍機 |
CN104848575A (zh) * | 2014-02-17 | 2015-08-19 | 住友重机械工业株式会社 | 超低温制冷机 |
CN110023696A (zh) * | 2016-11-30 | 2019-07-16 | 住友重机械工业株式会社 | Gm制冷机 |
-
1997
- 1997-06-02 JP JP14394297A patent/JPH10332215A/ja active Pending
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003090639A (ja) * | 2001-09-17 | 2003-03-28 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 複数台の極低温冷凍機の運転装置 |
WO2010011403A2 (en) | 2008-05-21 | 2010-01-28 | Brooks Automation, Inc. | Linear drive cryogenic refrigerator |
JP2011521201A (ja) * | 2008-05-21 | 2011-07-21 | ブルックス オートメーション インコーポレイテッド | リニア駆動を利用した極低温冷凍機 |
JP2015004509A (ja) * | 2008-05-21 | 2015-01-08 | ブルックス オートメーション インコーポレイテッド | リニア駆動を利用した極低温冷凍機 |
KR101496666B1 (ko) * | 2008-05-21 | 2015-02-27 | 브룩스 오토메이션, 인크. | 선형 구동 극저온 냉동기 |
EP2310768A4 (en) * | 2008-05-21 | 2017-05-17 | Brooks Automation, Inc. | Linear drive cryogenic refrigerator |
JP2014006001A (ja) * | 2012-06-25 | 2014-01-16 | Aisin Seiki Co Ltd | Gm冷凍機 |
JP2014035098A (ja) * | 2012-08-07 | 2014-02-24 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 極低温冷凍機 |
CN104848575A (zh) * | 2014-02-17 | 2015-08-19 | 住友重机械工业株式会社 | 超低温制冷机 |
CN110023696A (zh) * | 2016-11-30 | 2019-07-16 | 住友重机械工业株式会社 | Gm制冷机 |
CN110023696B (zh) * | 2016-11-30 | 2021-01-08 | 住友重机械工业株式会社 | Gm制冷机 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2011115790A2 (en) | Gas balanced cryogenic expansion engine | |
JP2583721B2 (ja) | 蓄冷型冷凍機 | |
US5642623A (en) | Gas cycle refrigerator | |
WO2012154299A1 (en) | Gas balanced cryogenic expansion engine | |
JP6781651B2 (ja) | 極低温冷凍機、極低温冷凍機用のロータリーバルブユニット及びロータリーバルブ | |
JP2511604B2 (ja) | 寒剤冷凍装置 | |
JPH10332215A (ja) | 蓄冷型冷凍機 | |
JP2877094B2 (ja) | 極低温冷凍機及びその制御方法 | |
JPH03117855A (ja) | 蓄冷型極低温冷凍機 | |
JP2609327B2 (ja) | 冷凍機 | |
US4584839A (en) | Multi-stage cryogenic refrigerators | |
JP2567369B2 (ja) | クライオポンプ | |
JP2720715B2 (ja) | 極低温冷凍機 | |
US4281517A (en) | Single stage twin piston cryogenic refrigerator | |
JP2831809B2 (ja) | 極低温冷凍装置 | |
JPH11304271A (ja) | 蓄冷型冷凍機およびそれを用いた超電導マグネットシステム | |
JP3729684B2 (ja) | 極低温冷凍機 | |
JP2001330330A (ja) | 圧力変動と位置変動の位相差を利用した蓄冷式冷凍機およびその制御方法 | |
CN112413919B (zh) | 一种低温制冷机 | |
JP3284484B2 (ja) | 蓄冷式冷凍機による冷凍液化方法および装置 | |
JP2005283026A (ja) | 蓄冷式冷凍機 | |
JPH0399162A (ja) | 極低温冷凍機 | |
JP2567196B2 (ja) | 極低温冷凍機の運転方法 | |
JPH05118685A (ja) | パルス管式スターリング冷凍機 | |
JPH10122682A (ja) | 極低温冷凍機及びその制御方法 |