JP2725689B2 - 蓄冷器式冷凍機 - Google Patents
蓄冷器式冷凍機Info
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- JP2725689B2 JP2725689B2 JP4173744A JP17374492A JP2725689B2 JP 2725689 B2 JP2725689 B2 JP 2725689B2 JP 4173744 A JP4173744 A JP 4173744A JP 17374492 A JP17374492 A JP 17374492A JP 2725689 B2 JP2725689 B2 JP 2725689B2
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- Japan
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- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はギフォ−ドマクマホンサ
イクル等を用いた蓄冷器式冷凍機の改良に関するもので
ある。
イクル等を用いた蓄冷器式冷凍機の改良に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来の蓄冷器式冷凍機において、低温状
態にある冷却部を昇温させる手段としては、１）断熱真
空を破壊させる方法、２）冷却ステ−ジに設けたヒ−タ
に電流を流し、発生するジュ−ル熱で昇温させる方法な
どがあるが、これらの方法は昇温時間が長くかかるこ
と、電源設備が必要であること、或いはヒ−タの劣化の
問題などの欠点がある。
態にある冷却部を昇温させる手段としては、１）断熱真
空を破壊させる方法、２）冷却ステ−ジに設けたヒ−タ
に電流を流し、発生するジュ−ル熱で昇温させる方法な
どがあるが、これらの方法は昇温時間が長くかかるこ
と、電源設備が必要であること、或いはヒ−タの劣化の
問題などの欠点がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ギフォ−ド・マクマホ
ンサイクルなどを用いた蓄冷器式冷凍機において、低温
状態にある冷却部を昇温させる過程において、昇温時間
を短縮すること、及び冷却ステ−ジの温度を調節するこ
とを目的とする。
ンサイクルなどを用いた蓄冷器式冷凍機において、低温
状態にある冷却部を昇温させる過程において、昇温時間
を短縮すること、及び冷却ステ−ジの温度を調節するこ
とを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】 吸気弁２と排気弁３の
開閉切り換えによって、ヘリウム圧縮機１によって圧縮
した高圧のヘリウムガスと、該高圧のヘリウムガスが断
熱膨張して温度の下がった低圧のヘリウムガスが第１段
蓄冷器１０と第２段蓄冷機１４内を交互に逆方向に流れ
るとき、高温高圧のヘリウムガスと低温低圧のヘリウム
ガスが蓄冷材を介しての熱交換を繰返し、第１段膨張室
２０と第２段膨張室２１のガスの温度を下げ、シリンダ
８，１２を介して第１段冷却ステ−ジ１１および第２段
冷却ステ−ジ１５を冷却するようにした蓄冷器式冷凍機
において、冷凍機の高低圧ガス流路４から温度調節弁を
備えた導管を分岐させ、該導管を冷却ステ−ジと熱的に
接触している発熱部と接続し、蓄冷器１０，１４へ供給
する冷媒ガスと同じ周期及び圧力のガスを発熱部に供給
し、発熱部に供給される際に発生する断熱圧縮熱によっ
て加温させるようにした。
開閉切り換えによって、ヘリウム圧縮機１によって圧縮
した高圧のヘリウムガスと、該高圧のヘリウムガスが断
熱膨張して温度の下がった低圧のヘリウムガスが第１段
蓄冷器１０と第２段蓄冷機１４内を交互に逆方向に流れ
るとき、高温高圧のヘリウムガスと低温低圧のヘリウム
ガスが蓄冷材を介しての熱交換を繰返し、第１段膨張室
２０と第２段膨張室２１のガスの温度を下げ、シリンダ
８，１２を介して第１段冷却ステ−ジ１１および第２段
冷却ステ−ジ１５を冷却するようにした蓄冷器式冷凍機
において、冷凍機の高低圧ガス流路４から温度調節弁を
備えた導管を分岐させ、該導管を冷却ステ−ジと熱的に
接触している発熱部と接続し、蓄冷器１０，１４へ供給
する冷媒ガスと同じ周期及び圧力のガスを発熱部に供給
し、発熱部に供給される際に発生する断熱圧縮熱によっ
て加温させるようにした。
【０００５】
【実施例】ギフォ−ド・マクマホンサイクル式冷凍機
(以下ＧＭサイクル式冷凍機という)の冷凍運転について
図１を参照して説明する。吸気弁２と排気弁３の開閉の
切り換えによって、ヘリウム圧縮機１によって圧縮され
た高圧のヘリウムガスとこの高圧のヘリウムガスが断熱
膨張して温度の下がった低圧のヘリウムガスが第１段蓄
冷器１０と第２段蓄冷機１４内を交互に逆方向に流れる
とき、高温高圧のヘリウムガスと低温低圧のヘリウムガ
スが蓄冷材を介して熱交換する。この繰返し手段によっ
て第１段膨張室２０と第２段膨張室２１のガスの温度が
下がり、その寒冷がシリンダを介して第１段冷却ステ−
ジ１１および第２段冷却ステ−ジ１５に伝わって冷却さ
れる。
(以下ＧＭサイクル式冷凍機という)の冷凍運転について
図１を参照して説明する。吸気弁２と排気弁３の開閉の
切り換えによって、ヘリウム圧縮機１によって圧縮され
た高圧のヘリウムガスとこの高圧のヘリウムガスが断熱
膨張して温度の下がった低圧のヘリウムガスが第１段蓄
冷器１０と第２段蓄冷機１４内を交互に逆方向に流れる
とき、高温高圧のヘリウムガスと低温低圧のヘリウムガ
スが蓄冷材を介して熱交換する。この繰返し手段によっ
て第１段膨張室２０と第２段膨張室２１のガスの温度が
下がり、その寒冷がシリンダを介して第１段冷却ステ−
ジ１１および第２段冷却ステ−ジ１５に伝わって冷却さ
れる。
【０００６】このような手段によって冷却された各冷却
ステ−ジを昇温または温度調節する場合の従来の方法
は、第１段及び第２段冷却ステ−ジ１１，１５に設けた
ヒ−タ１６と１８に電流を流し発生するジュ−ル熱で昇
温させ、温度センサ−と組合せた制御回路によって行う
のが一般的な方法である。
ステ−ジを昇温または温度調節する場合の従来の方法
は、第１段及び第２段冷却ステ−ジ１１，１５に設けた
ヒ−タ１６と１８に電流を流し発生するジュ−ル熱で昇
温させ、温度センサ−と組合せた制御回路によって行う
のが一般的な方法である。
【０００７】これに対する本発明による冷凍機の昇温手
段の構成について図２を参照して説明する。第１段及び
第２段冷却ステ−ジ１１，１５に従来のヒ−タの代りに
設けた第１段と第２段発熱部２２，２３(ある容積の空
間部)に高低圧ガス流路４から分岐させた冷凍機の作動
ガスを温度調節弁６，７を介して冷却ステ−ジに熱的に
接触されている第１段と第２段発熱部２２，２３とが導
管22a及び23aとで接続されている。この発熱部２２，２
３には第１段及び第２段蓄冷器１０，１４に供給される
のと同周期の圧力のガスが詰め込まれ(断熱圧縮)この際
に発生する圧縮熱を利用して昇温または温度調節を行う
もので、発熱の手段として特に電源などの設備を必要と
しない。図２の場合は、温度調節弁(Ａ)６，と同じく
(Ｂ)７に電磁弁を用い、温度制御回路からの指示によっ
て電磁弁の開閉を制御する構成である。また、冷凍機の
冷却運転の場合や、冷却ステ−ジを昇温させない場合に
は、温度調節弁６，７は閉じられた状態である。
段の構成について図２を参照して説明する。第１段及び
第２段冷却ステ−ジ１１，１５に従来のヒ−タの代りに
設けた第１段と第２段発熱部２２，２３(ある容積の空
間部)に高低圧ガス流路４から分岐させた冷凍機の作動
ガスを温度調節弁６，７を介して冷却ステ−ジに熱的に
接触されている第１段と第２段発熱部２２，２３とが導
管22a及び23aとで接続されている。この発熱部２２，２
３には第１段及び第２段蓄冷器１０，１４に供給される
のと同周期の圧力のガスが詰め込まれ(断熱圧縮)この際
に発生する圧縮熱を利用して昇温または温度調節を行う
もので、発熱の手段として特に電源などの設備を必要と
しない。図２の場合は、温度調節弁(Ａ)６，と同じく
(Ｂ)７に電磁弁を用い、温度制御回路からの指示によっ
て電磁弁の開閉を制御する構成である。また、冷凍機の
冷却運転の場合や、冷却ステ−ジを昇温させない場合に
は、温度調節弁６，７は閉じられた状態である。
【０００８】
【作動】本発明による昇温過程の作動について図２を参
照して説明する。なお、冷凍機の各冷却ステ−ジ１１，
１５の温度は低温定常に達していて、第２段冷却ステ−
ジ１５の温度のみを到達温度の１０Ｋから５０Ｋまで昇
温させる場合について説明する。
照して説明する。なお、冷凍機の各冷却ステ−ジ１１，
１５の温度は低温定常に達していて、第２段冷却ステ−
ジ１５の温度のみを到達温度の１０Ｋから５０Ｋまで昇
温させる場合について説明する。
【０００９】温度調節弁(Ｂ)７を開（温度調節弁(Ａ)６
は閉）にすると蓄冷器１０，１４に供給されるのと同周
期の圧力のガスが第２段発熱部２３の空間部に導管23a
を介して供給される。この際、ガスが空間部に詰め込ま
れて発生する断熱圧縮熱によって第２段発熱部２３で熱
が発生する。この繰り返し手段によって第２発熱部２３
が加熱されて第２段冷却ステ−ジ１５は５０Ｋに昇温さ
れる。第２段冷却ステ−ジ１５が５０Ｋに昇温される
と、第２段温度センサ−１９からの温度を制御回路が検
出して温度調節弁Ｂ７は閉となる。
は閉）にすると蓄冷器１０，１４に供給されるのと同周
期の圧力のガスが第２段発熱部２３の空間部に導管23a
を介して供給される。この際、ガスが空間部に詰め込ま
れて発生する断熱圧縮熱によって第２段発熱部２３で熱
が発生する。この繰り返し手段によって第２発熱部２３
が加熱されて第２段冷却ステ−ジ１５は５０Ｋに昇温さ
れる。第２段冷却ステ−ジ１５が５０Ｋに昇温される
と、第２段温度センサ−１９からの温度を制御回路が検
出して温度調節弁Ｂ７は閉となる。
【００１０】次に２段式ＧＭサイクル式冷凍機（冷凍能
力：１段７７Ｋ／２０Ｗ・２段２０Ｋ／４Ｗ・５０Ｈ
Ｚ）を用いた実施例(第２段冷却ステ−ジのみ昇温)につ
いて図３を参照して説明する。この場合、第２段発熱部
２３は、材質Ｃ１１００，重量０.５kg,空間部容積８.
０cm3の構成において、最低到達温度の１０Ｋから５０
Ｋまでの昇温時間は２分以内であった。また、温度調節
弁Ｂ７(実施例は手動弁)の流路を調節して２段冷却ステ
−ジ１５を７０Ｋに保持することも可能であった。ま
た、調節弁Ｂ７の流路を全開した場合の冷却ステ−ジ１
５の温度は約１１５Ｋで、使用した冷凍機に対する入熱
は約２３Ｗに相当する発熱量であった。図４にこの実施
例における温度測定結果を示す。
力：１段７７Ｋ／２０Ｗ・２段２０Ｋ／４Ｗ・５０Ｈ
Ｚ）を用いた実施例(第２段冷却ステ−ジのみ昇温)につ
いて図３を参照して説明する。この場合、第２段発熱部
２３は、材質Ｃ１１００，重量０.５kg,空間部容積８.
０cm3の構成において、最低到達温度の１０Ｋから５０
Ｋまでの昇温時間は２分以内であった。また、温度調節
弁Ｂ７(実施例は手動弁)の流路を調節して２段冷却ステ
−ジ１５を７０Ｋに保持することも可能であった。ま
た、調節弁Ｂ７の流路を全開した場合の冷却ステ−ジ１
５の温度は約１１５Ｋで、使用した冷凍機に対する入熱
は約２３Ｗに相当する発熱量であった。図４にこの実施
例における温度測定結果を示す。
【００１１】
【効果】昇温の手段として、冷却ステ−ジまたは被冷却
物などに設けた空間部内に高圧のヘリウムガスが供給さ
れる際のガスの断熱圧縮による発熱作用を用いたので、
特に電源設備などを必要とせずに昇温や温度調節するこ
とが可能となった。また、冷凍機を停止させることなく
昇温することができる為、例えばクライオポンプ用冷凍
機として用いた場合、クライオパネルの再生作用に要す
る時間（クライオポンプとしてはロス時間）が大巾に短
縮される。尚、昇温手段として本装置の冷凍機駆動部５
を冷却モ−ドの回転と逆の方向に回転させることにより
更に高い昇温効果が得られる。
物などに設けた空間部内に高圧のヘリウムガスが供給さ
れる際のガスの断熱圧縮による発熱作用を用いたので、
特に電源設備などを必要とせずに昇温や温度調節するこ
とが可能となった。また、冷凍機を停止させることなく
昇温することができる為、例えばクライオポンプ用冷凍
機として用いた場合、クライオパネルの再生作用に要す
る時間（クライオポンプとしてはロス時間）が大巾に短
縮される。尚、昇温手段として本装置の冷凍機駆動部５
を冷却モ−ドの回転と逆の方向に回転させることにより
更に高い昇温効果が得られる。
【図１】公知ＧＭサイクル式冷凍機を示す。
【図２】本発明による昇温手段を備えたＧＭサイクル式
冷凍機を示す。
冷凍機を示す。
【図３】同じく２段式ＧＭサイクル式冷凍機を示す。
【図４】実施例における温度測定結果を示す図。
１ ヘリウム圧縮機 ２ 吸気弁 ３ 排気弁 ４ 高低圧ガス流路 ５ 駆動部 ６，７ 温度調節弁 ８ 第１段シリンダ ９ 第１段ディスプ
レイサ 10 第１段蓄冷器 11 第１段冷却ステ
−ジ 12 第２段シリンダ 13 第２段ディスプ
レイサ 14 第２段蓄冷器 15 第２段冷却ステ
−ジ 16 ヒ−タ 17 第１段温度セン
サ− 18 ヒ−タ 19 第２段温度セン
サ− 20 第１段膨張室 21 第２段膨張室 22 第１段発熱部 23 第２段発熱部 22a 導管 23a 導管
レイサ 10 第１段蓄冷器 11 第１段冷却ステ
−ジ 12 第２段シリンダ 13 第２段ディスプ
レイサ 14 第２段蓄冷器 15 第２段冷却ステ
−ジ 16 ヒ−タ 17 第１段温度セン
サ− 18 ヒ−タ 19 第２段温度セン
サ− 20 第１段膨張室 21 第２段膨張室 22 第１段発熱部 23 第２段発熱部 22a 導管 23a 導管
Claims (1)
- 【請求項１】 吸気弁(２)と排気弁(３)の開閉切り換え
によって、ヘリウム圧縮機(１)によって圧縮した高圧の
ヘリウムガスと、該高圧のヘリウムガスが断熱膨張して
温度の下がった低圧のヘリウムガスが第１段蓄冷器(10)
と第２段蓄冷機(14)内を交互に逆方向に流れるとき、高
温高圧のヘリウムガスと低温低圧のヘリウムガスが蓄冷
材を介しての熱交換を繰返し、第１段膨張室(20)と第２
段膨張室(21)のガスの温度を下げ、シリンダ(８，12)を
介して第１段冷却ステ−ジ(11)および第２段冷却ステ−
ジ(15)を冷却するようにした蓄冷器式冷凍機において、
冷凍機の高低圧ガス流路(４)から温度調節弁を備えた導
管を分岐させ、該導管を冷却ステ−ジと熱的に接触して
いる発熱部と接続し、蓄冷器(10，14)へ供給する冷媒ガ
スと同じ周期及び圧力のガスを発熱部に供給し、発熱部
に供給される際に発生する断熱圧縮熱によって加温させ
るようにしたことを特徴とする蓄冷器式冷凍機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4173744A JP2725689B2 (ja) | 1992-06-09 | 1992-06-09 | 蓄冷器式冷凍機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4173744A JP2725689B2 (ja) | 1992-06-09 | 1992-06-09 | 蓄冷器式冷凍機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05340622A JPH05340622A (ja) | 1993-12-21 |
| JP2725689B2 true JP2725689B2 (ja) | 1998-03-11 |
Family
ID=15966331
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4173744A Expired - Fee Related JP2725689B2 (ja) | 1992-06-09 | 1992-06-09 | 蓄冷器式冷凍機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2725689B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170015568A (ko) * | 2010-05-12 | 2017-02-08 | 브룩스 오토메이션, 인크. | 극저온 냉각용 시스템 및 방법 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1991016467A1 (en) * | 1990-04-16 | 1991-10-31 | Carondelet Foundry Company | Heat resistant alloys |
| JP5972666B2 (ja) * | 2012-05-22 | 2016-08-17 | 住友重機械工業株式会社 | 冷却システム及びメンテナンス要否判定方法 |
| JP2019039571A (ja) * | 2017-08-22 | 2019-03-14 | アイシン精機株式会社 | 冷凍機 |
| JP7186132B2 (ja) * | 2019-05-20 | 2022-12-08 | 住友重機械工業株式会社 | 極低温装置およびクライオスタット |
| JP2024010936A (ja) * | 2022-07-13 | 2024-01-25 | 住友重機械工業株式会社 | 極低温システムおよび極低温システムの制御方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS582379U (ja) * | 1981-06-30 | 1983-01-08 | 日本真空技術株式会社 | クライオポンプ |
-
1992
- 1992-06-09 JP JP4173744A patent/JP2725689B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170015568A (ko) * | 2010-05-12 | 2017-02-08 | 브룩스 오토메이션, 인크. | 극저온 냉각용 시스템 및 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05340622A (ja) | 1993-12-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
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