JPH11281182A - 蓄冷式冷凍機 - Google Patents
蓄冷式冷凍機Info
- Publication number
- JPH11281182A JPH11281182A JP8632698A JP8632698A JPH11281182A JP H11281182 A JPH11281182 A JP H11281182A JP 8632698 A JP8632698 A JP 8632698A JP 8632698 A JP8632698 A JP 8632698A JP H11281182 A JPH11281182 A JP H11281182A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- refrigerator
- refrigerating machine
- pressure side
- temperature
- helium gas
- Prior art date
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- Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 蓄冷式冷凍機、特に、最低到達温度が４Ｋ以
下に到達するＧＭ冷凍機において、冷凍機で処理される
作動ガス量を増大して、高圧側と低圧側の圧力差を大き
くし、なおかつ低圧側圧力を高めることにより、冷凍能
力をアップすることを課題とする。 【解決手段】 最低到達温度が４Ｋ以下になるＧＭ冷凍
機において、ＧＭ冷凍機と圧縮機ユニットを接続する配
管内又は配管外に、あるいは又圧縮機内に、作動ヘリウ
ムガスの充填容積を増すことが出来るバッファ−タンク
ｅ1，ｅ2を、高圧側配管と低圧側配管の両方、もしくは
その片方に設けた。
下に到達するＧＭ冷凍機において、冷凍機で処理される
作動ガス量を増大して、高圧側と低圧側の圧力差を大き
くし、なおかつ低圧側圧力を高めることにより、冷凍能
力をアップすることを課題とする。 【解決手段】 最低到達温度が４Ｋ以下になるＧＭ冷凍
機において、ＧＭ冷凍機と圧縮機ユニットを接続する配
管内又は配管外に、あるいは又圧縮機内に、作動ヘリウ
ムガスの充填容積を増すことが出来るバッファ−タンク
ｅ1，ｅ2を、高圧側配管と低圧側配管の両方、もしくは
その片方に設けた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は蓄冷式冷凍機に関す
るものである。
るものである。
【０００２】
【従来の技術】蓄冷式冷凍機は蓄冷材といわれる材料を
利用し、極低温とよばれる温度領域まで冷却できる冷凍
機をいい、その種類はギホ−ドマクマホン式冷凍機（以
下ＧＭ冷凍機という）、ジュ−ルトムソン式＋ＧＭ冷凍
機、クロ−ドサイクル冷凍機、スタ−リング冷凍機等が
ある。
利用し、極低温とよばれる温度領域まで冷却できる冷凍
機をいい、その種類はギホ−ドマクマホン式冷凍機（以
下ＧＭ冷凍機という）、ジュ−ルトムソン式＋ＧＭ冷凍
機、クロ−ドサイクル冷凍機、スタ−リング冷凍機等が
ある。
【０００３】ＧＭ冷凍機は、図２に示す如くＧＭ冷凍機
ｂ、圧縮機ａ、およびＧＭ冷凍機ｂと圧縮機ａを接続す
る配管ｃとｄで構成されている。ＧＭ冷凍機ｂで、最低
到達温度４Ｋ以下まで冷却できる冷凍機は、その冷凍機
の蓄冷材に、比熱が大きい磁性材料を蓄冷材として用い
る点で特徴がある。さらに、圧縮機ａから冷凍機ｂまで
送る作動ガスを高圧側、冷凍機から圧縮機まで戻る作動
ガスを低圧側と呼び、高圧側と低圧側の圧力差も拡大し
ている。
ｂ、圧縮機ａ、およびＧＭ冷凍機ｂと圧縮機ａを接続す
る配管ｃとｄで構成されている。ＧＭ冷凍機ｂで、最低
到達温度４Ｋ以下まで冷却できる冷凍機は、その冷凍機
の蓄冷材に、比熱が大きい磁性材料を蓄冷材として用い
る点で特徴がある。さらに、圧縮機ａから冷凍機ｂまで
送る作動ガスを高圧側、冷凍機から圧縮機まで戻る作動
ガスを低圧側と呼び、高圧側と低圧側の圧力差も拡大し
ている。
【０００４】しかしながら、さらに、温度４Ｋレベルで
の冷凍能力（被冷却物を温度４Ｋレベルに保持できる入
熱の大きさ、具体的には冷却部に導線を巻き付け通電
し、どのくらいのワット数まで温度が上昇しないかの入
熱）をアップするには、磁性蓄冷材の充填量を増大する
か、作動ガスの高圧圧力と低圧圧力の圧力差をさらに大
きくし、なおかつ低圧側圧力を高めることが必要であ
る。圧力差を大きくし、なおかつ低圧側圧力を高める手
段として、従来は大容量の圧縮機を使用している。この
ため、圧縮機の大型化等が避けられず、圧縮機の電源入
力の増大、設置場所の制限を惹き起こしていた。
の冷凍能力（被冷却物を温度４Ｋレベルに保持できる入
熱の大きさ、具体的には冷却部に導線を巻き付け通電
し、どのくらいのワット数まで温度が上昇しないかの入
熱）をアップするには、磁性蓄冷材の充填量を増大する
か、作動ガスの高圧圧力と低圧圧力の圧力差をさらに大
きくし、なおかつ低圧側圧力を高めることが必要であ
る。圧力差を大きくし、なおかつ低圧側圧力を高める手
段として、従来は大容量の圧縮機を使用している。この
ため、圧縮機の大型化等が避けられず、圧縮機の電源入
力の増大、設置場所の制限を惹き起こしていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】蓄冷式冷凍機、特に、
最低到達温度が４Ｋ以下に到達するＧＭ冷凍機におい
て、冷凍機で処理される作動ガス量を増大して、高圧側
と低圧側の圧力差を大きくし、なおかつ低圧側圧力を高
めることにより、冷凍能力をアップすることを課題とす
る。
最低到達温度が４Ｋ以下に到達するＧＭ冷凍機におい
て、冷凍機で処理される作動ガス量を増大して、高圧側
と低圧側の圧力差を大きくし、なおかつ低圧側圧力を高
めることにより、冷凍能力をアップすることを課題とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】最低到達温度が４Ｋ以下
になるＧＭ冷凍機において、ＧＭ冷凍機と圧縮機ユニッ
トを接続する配管内に、作動ヘリウムガスの充填容積を
増すことが出来るバッファ−タンクｅ1，ｅ2を、高圧側
配管と低圧側配管の両方、もしくはその片方に設けた。
又最低到達温度が４Ｋ以下になるＧＭ冷凍機において、
バッファ−タンクを圧縮機ユニットａ内に設け作動ヘリ
ウムガスの充填容積を増すことができるようにした。さ
らにバッファ−タンクの代わりに、作動ヘリウムガスの
充填容積を増すことが出来るために、ＧＭ冷凍機ｂと圧
縮機ユニットａを接続する配管ｃ，ｄを長くするか又は
太くした。
になるＧＭ冷凍機において、ＧＭ冷凍機と圧縮機ユニッ
トを接続する配管内に、作動ヘリウムガスの充填容積を
増すことが出来るバッファ−タンクｅ1，ｅ2を、高圧側
配管と低圧側配管の両方、もしくはその片方に設けた。
又最低到達温度が４Ｋ以下になるＧＭ冷凍機において、
バッファ−タンクを圧縮機ユニットａ内に設け作動ヘリ
ウムガスの充填容積を増すことができるようにした。さ
らにバッファ−タンクの代わりに、作動ヘリウムガスの
充填容積を増すことが出来るために、ＧＭ冷凍機ｂと圧
縮機ユニットａを接続する配管ｃ，ｄを長くするか又は
太くした。
【０００７】
【発明の実施の形態】冷凍機の内部構造は、図３に示す
如く、ヘリウムガスの導入及び排出を切換えるためのロ
−タリ−バルブ１を切換える電動機２と、ディスプレ−
サ３に連結されてその往復運動を回転運動に変え、その
往復運動の上下限を限定するための運動変換機構４を備
えている。つまり、冷凍機に導かれたガスが蓄冷材を内
蔵したデイスプレ−サ３を通過し、ガスがバルブ１によ
って断熱膨張して蓄冷室内の蓄冷材と熱交換して蓄冷材
に逐次蓄冷されていき、この連続動作によって最低到達
温度まで冷却する。
如く、ヘリウムガスの導入及び排出を切換えるためのロ
−タリ−バルブ１を切換える電動機２と、ディスプレ−
サ３に連結されてその往復運動を回転運動に変え、その
往復運動の上下限を限定するための運動変換機構４を備
えている。つまり、冷凍機に導かれたガスが蓄冷材を内
蔵したデイスプレ−サ３を通過し、ガスがバルブ１によ
って断熱膨張して蓄冷室内の蓄冷材と熱交換して蓄冷材
に逐次蓄冷されていき、この連続動作によって最低到達
温度まで冷却する。
【０００８】ディスプレ−サ３はバルブ１に近い側を１
段、その次を２段と呼び、２段ディスプレ−サに、磁性
蓄冷材を用いたＧＭ冷凍機ｂ、圧縮機ユニットａ、およ
びＧＭ冷凍機ｂと圧縮機ユニットａを接続する配管ｃ，
ｄの高圧側配管ｃおよび低圧側配管ｄの両方、もしくは
その片方に、バッファ−タンクｅ1，ｅ2を圧縮機ユニッ
トと冷凍機の間に設けて冷凍装置全体の作動ガス量を増
すようにしている。
段、その次を２段と呼び、２段ディスプレ−サに、磁性
蓄冷材を用いたＧＭ冷凍機ｂ、圧縮機ユニットａ、およ
びＧＭ冷凍機ｂと圧縮機ユニットａを接続する配管ｃ，
ｄの高圧側配管ｃおよび低圧側配管ｄの両方、もしくは
その片方に、バッファ−タンクｅ1，ｅ2を圧縮機ユニッ
トと冷凍機の間に設けて冷凍装置全体の作動ガス量を増
すようにしている。
【０００９】図１(ａ)の場合は、圧縮機ａと冷凍機ｂを
結ぶ配管ｃとｄ両管の途中に、図のごとくバッファ−タ
ンクｅ1及びｅ2を設けている。あるいは図示しないが片
側に設けてもよい。又図１(ｂ)の場合はバッファ−タン
クｅ1及びｅ2を圧縮機ａと冷凍機ｂを結ぶ配管の途中に
それぞれ並列に設けた例である。この場合も配管ｃ，ｄ
のうちの何れか一方の場合でもよい。さらに図１(ｃ)の
場合はバッファ−タンクｅ1及びｅ2を圧縮機ユニットａ
内に設けた例で、この場合も上例と同様配管ｃ側と配管
ｄ側の両側又は片側のみの設置でもよい。
結ぶ配管ｃとｄ両管の途中に、図のごとくバッファ−タ
ンクｅ1及びｅ2を設けている。あるいは図示しないが片
側に設けてもよい。又図１(ｂ)の場合はバッファ−タン
クｅ1及びｅ2を圧縮機ａと冷凍機ｂを結ぶ配管の途中に
それぞれ並列に設けた例である。この場合も配管ｃ，ｄ
のうちの何れか一方の場合でもよい。さらに図１(ｃ)の
場合はバッファ−タンクｅ1及びｅ2を圧縮機ユニットａ
内に設けた例で、この場合も上例と同様配管ｃ側と配管
ｄ側の両側又は片側のみの設置でもよい。
【００１０】（作動）ＧＭ冷凍機の運転が開始される
と、徐々に温度が下がり、最終的に最低到達温度４Ｋ以
下に達する。温度４Ｋにおける冷凍能力は、ＧＭ冷凍
機、圧縮機ユニット、ＧＭ冷凍機と圧縮機ユニットを接
続する配管の容積と作動ガスの充填圧力に影響を受け
る。この系には、一定量のヘリウムガスが充填されてい
るので、ＧＭ冷凍機ｂが低温定常となると、作動ガスの
高圧低圧間の圧力差は、一定の圧力差となる。そこで、
圧縮機ユニットａと冷凍機ｂの間の配管ｃとｄにバッフ
ァ−タンクｅ1及びｅ2を設けて、この系に充填されるヘ
リウムガス量を増大させると、ＧＭ冷凍機ｂが運転さ
れ、低温定常になっても、作動ガスの圧力差は、バッフ
ァ−タンクｅ1，ｅ2が無い場合に比べて、大きく確保で
き、また低圧圧力を高く確保できるので、温度４Ｋにお
ける冷凍能力はよりアップさせることができる。
と、徐々に温度が下がり、最終的に最低到達温度４Ｋ以
下に達する。温度４Ｋにおける冷凍能力は、ＧＭ冷凍
機、圧縮機ユニット、ＧＭ冷凍機と圧縮機ユニットを接
続する配管の容積と作動ガスの充填圧力に影響を受け
る。この系には、一定量のヘリウムガスが充填されてい
るので、ＧＭ冷凍機ｂが低温定常となると、作動ガスの
高圧低圧間の圧力差は、一定の圧力差となる。そこで、
圧縮機ユニットａと冷凍機ｂの間の配管ｃとｄにバッフ
ァ−タンクｅ1及びｅ2を設けて、この系に充填されるヘ
リウムガス量を増大させると、ＧＭ冷凍機ｂが運転さ
れ、低温定常になっても、作動ガスの圧力差は、バッフ
ァ−タンクｅ1，ｅ2が無い場合に比べて、大きく確保で
き、また低圧圧力を高く確保できるので、温度４Ｋにお
ける冷凍能力はよりアップさせることができる。
【００１１】
【発明の効果】バッファ−タンクを圧縮機と冷凍機間の
配管内又は配管の外さらには圧縮機内に設けることによ
り、冷凍装置全体のヘリウムガス量が増大し、ＧＭ冷凍
機が低温定常状態でも、十分な高圧低圧の圧力差が確保
できる。また低圧圧力を高く確保できるため、温度４Ｋ
における冷凍能力をアップできる。
配管内又は配管の外さらには圧縮機内に設けることによ
り、冷凍装置全体のヘリウムガス量が増大し、ＧＭ冷凍
機が低温定常状態でも、十分な高圧低圧の圧力差が確保
できる。また低圧圧力を高く確保できるため、温度４Ｋ
における冷凍能力をアップできる。
【図１】圧縮機と冷凍機との間のバッファ−タンクを設
置する諸例を示す。
置する諸例を示す。
【図２】公知ＧＭ冷凍機の概略図。
【図３】公知冷凍機の詳細断面図。
ａ 圧縮機 ｂ ＧＭ冷凍機 ｃ，ｄ 配管 ｅ1，ｅ2 バッファ
−タンク
−タンク
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１０年４月２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図３】
Claims (3)
- 【請求項１】 最低到達温度が４Ｋ以下になるＧＭ冷凍
機において、ＧＭ冷凍機と圧縮機ユニットを接続する配
管内に、作動ヘリウムガスの充填容積を増すことが出来
るバッファ−タンク(ｅ1，ｅ2)を、高圧側配管と低圧側
配管の両方、もしくはその片方に設けたことを特徴とす
る蓄冷式冷凍機。 - 【請求項２】 最低到達温度が４Ｋ以下になるＧＭ冷凍
機において、バッファ−タンクを圧縮機ユニット(ａ)内
に設け作動ヘリウムガスの充填容積を増すことができる
ようにしたことを特徴とする蓄冷式冷凍機。 - 【請求項３】 バッファ−タンクの代わりに、作動ヘリ
ウムガスの充填容積を増すため、ＧＭ冷凍機と圧縮機ユ
ニットを接続する配管を長くするか又は太くしたことを
特徴とする請求項１記載の蓄冷式冷凍機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08632698A JP3439651B2 (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 蓄冷式冷凍機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08632698A JP3439651B2 (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 蓄冷式冷凍機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11281182A true JPH11281182A (ja) | 1999-10-15 |
| JP3439651B2 JP3439651B2 (ja) | 2003-08-25 |
Family
ID=13883724
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08632698A Expired - Lifetime JP3439651B2 (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 蓄冷式冷凍機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3439651B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6530237B2 (en) | 2001-04-02 | 2003-03-11 | Helix Technology Corporation | Refrigeration system pressure control using a gas volume |
| WO2020149214A1 (ja) | 2019-01-15 | 2020-07-23 | 住友重機械工業株式会社 | 極低温冷凍機の起動方法、極低温冷凍機 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6767289B2 (ja) | 2017-03-10 | 2020-10-14 | 住友重機械工業株式会社 | Ｇｍ冷凍機 |
-
1998
- 1998-03-31 JP JP08632698A patent/JP3439651B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6530237B2 (en) | 2001-04-02 | 2003-03-11 | Helix Technology Corporation | Refrigeration system pressure control using a gas volume |
| WO2020149214A1 (ja) | 2019-01-15 | 2020-07-23 | 住友重機械工業株式会社 | 極低温冷凍機の起動方法、極低温冷凍機 |
| JP2020112315A (ja) * | 2019-01-15 | 2020-07-27 | 住友重機械工業株式会社 | 極低温冷凍機の起動方法、極低温冷凍機 |
| CN113302439A (zh) * | 2019-01-15 | 2021-08-24 | 住友重机械工业株式会社 | 超低温制冷机的启动方法、超低温制冷机 |
| CN113302439B (zh) * | 2019-01-15 | 2022-09-09 | 住友重机械工业株式会社 | 超低温制冷机的启动方法、超低温制冷机 |
| US12007152B2 (en) | 2019-01-15 | 2024-06-11 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Starting method for cryocooler and cryocooler |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3439651B2 (ja) | 2003-08-25 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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