JP2824365B2 - 蓄冷形冷凍機 - Google Patents
蓄冷形冷凍機Info
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- JP2824365B2 JP2824365B2 JP4221863A JP22186392A JP2824365B2 JP 2824365 B2 JP2824365 B2 JP 2824365B2 JP 4221863 A JP4221863 A JP 4221863A JP 22186392 A JP22186392 A JP 22186392A JP 2824365 B2 JP2824365 B2 JP 2824365B2
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- expander unit
- temperature
- compressor
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- 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
- F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
- F25B9/14—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the cycle used, e.g. Stirling cycle
-
- 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
- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/003—Gas cycle refrigeration machines characterised by construction or composition of the regenerator
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えばＭＲＩなど、
極低温の冷却に使用される蓄冷形冷凍機に関するもので
ある。
極低温の冷却に使用される蓄冷形冷凍機に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】図１３は例えば特公昭４６−１０２５５
号公報に示された従来の蓄冷形冷凍機の一種である単段
式ギフォードマクマホンサイクル冷凍機を示す構成図で
ある。図において、冷却用のガスが入れられるシリンダ
１内には、ディスプレーサ（可動部材）２が設けられて
いる。このディスプレーサ２内には、蓄冷器３が詰めら
れている。この蓄冷器３は、リン青銅のメッシュ又は鉛
の球等からなっている。また、ディスプレーサ２は、シ
リンダ１の上部を貫通する操作棒４等により、シリンダ
１内を図の上下方向に往復運動するようになっている。
号公報に示された従来の蓄冷形冷凍機の一種である単段
式ギフォードマクマホンサイクル冷凍機を示す構成図で
ある。図において、冷却用のガスが入れられるシリンダ
１内には、ディスプレーサ（可動部材）２が設けられて
いる。このディスプレーサ２内には、蓄冷器３が詰めら
れている。この蓄冷器３は、リン青銅のメッシュ又は鉛
の球等からなっている。また、ディスプレーサ２は、シ
リンダ１の上部を貫通する操作棒４等により、シリンダ
１内を図の上下方向に往復運動するようになっている。
【０００３】このようなディスプレーサ２の運動によ
り、シリンダ１内には常温部空間５と膨張空間６とが形
成される。ディスプレーサ２の外周部には、シール７が
取り付けられており、このシール７により常温部空間５
と膨張空間６との間の気密が保たれている。また、ディ
スプレーサ２には、常温部空間５及び膨張空間６と蓄冷
器３とをそれぞれ連通するためのガス通路２ａ，２ｂが
設けられている。さらに、上記のシリンダ１，ディスプ
レーサ２，蓄冷器３，操作棒４及びシール７により、膨
張機ユニット８が構成されている。
り、シリンダ１内には常温部空間５と膨張空間６とが形
成される。ディスプレーサ２の外周部には、シール７が
取り付けられており、このシール７により常温部空間５
と膨張空間６との間の気密が保たれている。また、ディ
スプレーサ２には、常温部空間５及び膨張空間６と蓄冷
器３とをそれぞれ連通するためのガス通路２ａ，２ｂが
設けられている。さらに、上記のシリンダ１，ディスプ
レーサ２，蓄冷器３，操作棒４及びシール７により、膨
張機ユニット８が構成されている。
【０００４】常温部空間５には、配管９を介して圧縮機
ユニット１０が接続されている。この圧縮機ユニット１
０は、シリンダ１から排気されたガスを圧縮する圧縮機
１１，この圧縮機１１を冷却水１２ａにより冷却する水
冷式冷却器１２，低圧側サージタンク１３，高圧側サー
ジタンク１４，排気バルブ１５及び吸気バルブ１６から
構成されている。
ユニット１０が接続されている。この圧縮機ユニット１
０は、シリンダ１から排気されたガスを圧縮する圧縮機
１１，この圧縮機１１を冷却水１２ａにより冷却する水
冷式冷却器１２，低圧側サージタンク１３，高圧側サー
ジタンク１４，排気バルブ１５及び吸気バルブ１６から
構成されている。
【０００５】次に、動作について説明する。圧縮機１１
で圧縮されたガス（例えばヘリウムガス）は、高圧側サ
ージタンク１４に送られる。この高圧側サージタンク１
４内のガスは、吸気バルブ１６が開いていれば、膨張機
ユニット８の常温部空間５に流入する。常温部空間５に
流入したガスは、ガス通路２ａから前回のサイクルで冷
却された蓄冷器３を通って熱交換（冷却）された後、ガ
ス通路２ｂを通って膨張空間６に達する。このとき、デ
ィスプレーサ２の外周部にシール７が設けられているの
で、常温部空間５と膨張空間６との間に直接ガスが流れ
ることはない。膨張空間６に達したガスは、ここで膨張
して冷熱を発し、被冷却物（図示せず）を冷却する。
で圧縮されたガス（例えばヘリウムガス）は、高圧側サ
ージタンク１４に送られる。この高圧側サージタンク１
４内のガスは、吸気バルブ１６が開いていれば、膨張機
ユニット８の常温部空間５に流入する。常温部空間５に
流入したガスは、ガス通路２ａから前回のサイクルで冷
却された蓄冷器３を通って熱交換（冷却）された後、ガ
ス通路２ｂを通って膨張空間６に達する。このとき、デ
ィスプレーサ２の外周部にシール７が設けられているの
で、常温部空間５と膨張空間６との間に直接ガスが流れ
ることはない。膨張空間６に達したガスは、ここで膨張
して冷熱を発し、被冷却物（図示せず）を冷却する。
【０００６】この後、ガスは、蓄冷器３を逆方向に通っ
て冷却し、常温部空間５に達する。このときも、常温部
空間５と膨張空間６との間に直接ガスが流れることはな
い。この排気側のガスは、開状態の排気バルブ１５を通
って低圧側サージタンク１３に達し、圧縮機１１で再び
圧縮される。また、圧縮機１１は、水冷式冷却器１２に
冷却水１２ａを流すことにより冷却されている。
て冷却し、常温部空間５に達する。このときも、常温部
空間５と膨張空間６との間に直接ガスが流れることはな
い。この排気側のガスは、開状態の排気バルブ１５を通
って低圧側サージタンク１３に達し、圧縮機１１で再び
圧縮される。また、圧縮機１１は、水冷式冷却器１２に
冷却水１２ａを流すことにより冷却されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記のように構成され
た従来の蓄冷形冷凍機においては、膨張機ユニット８に
流入するガスの温度が気温に影響され易いため、気温が
低いところで作動させた場合、その流入ガスの温度も低
くなる。このように、膨張機ユニット８に流入するガス
の温度が低下すると、シール７が収縮しその機能が低下
してガスが漏れ易くなるとともに、蓄冷器３内で対流又
は偏流が生じ、熱交換効率が著しく低下してしまう。こ
の結果、蓄冷形冷凍機としての到達温度（膨張空間６の
温度）が上昇して冷凍能力が著しく低下するという問題
点があった。図１４はこの種の蓄冷形冷凍機おいて吸気
温度が到達温度に及ぼす影響を調べた実験結果を示すも
のであるが、この図からも、吸気温度が低下すると到達
温度が上昇することが認められる。また、シリンダ１の
シール７が摺動している部分の温度が低くなるような設
置場所にシリンダ１を設置した場合も、シール７が収縮
してその機能が低下し、冷凍能力が低下するという問題
点があった。
た従来の蓄冷形冷凍機においては、膨張機ユニット８に
流入するガスの温度が気温に影響され易いため、気温が
低いところで作動させた場合、その流入ガスの温度も低
くなる。このように、膨張機ユニット８に流入するガス
の温度が低下すると、シール７が収縮しその機能が低下
してガスが漏れ易くなるとともに、蓄冷器３内で対流又
は偏流が生じ、熱交換効率が著しく低下してしまう。こ
の結果、蓄冷形冷凍機としての到達温度（膨張空間６の
温度）が上昇して冷凍能力が著しく低下するという問題
点があった。図１４はこの種の蓄冷形冷凍機おいて吸気
温度が到達温度に及ぼす影響を調べた実験結果を示すも
のであるが、この図からも、吸気温度が低下すると到達
温度が上昇することが認められる。また、シリンダ１の
シール７が摺動している部分の温度が低くなるような設
置場所にシリンダ１を設置した場合も、シール７が収縮
してその機能が低下し、冷凍能力が低下するという問題
点があった。
【０００８】この発明は、上記のような問題点を解決す
ることを課題としてなされたものであり、気温の低い設
置場所に設置しても冷凍能力が低下しない蓄冷形冷凍機
を得ることを目的とする。
ることを課題としてなされたものであり、気温の低い設
置場所に設置しても冷凍能力が低下しない蓄冷形冷凍機
を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る蓄
冷形冷凍機は、圧縮機から膨張機ユニットに供給される
ガスの温度に応じて水冷式冷却器の冷却水の流量を制御
する冷却水流量制御装置を設けたものである。
冷形冷凍機は、圧縮機から膨張機ユニットに供給される
ガスの温度に応じて水冷式冷却器の冷却水の流量を制御
する冷却水流量制御装置を設けたものである。
【００１０】請求項２の発明に係る蓄冷形冷凍機は、圧
縮機から膨張機ユニットに供給されるガスの温度に応じ
て空冷式冷却器の空冷ファンの回転数を制御する空冷フ
ァン制御装置を設けたものである。
縮機から膨張機ユニットに供給されるガスの温度に応じ
て空冷式冷却器の空冷ファンの回転数を制御する空冷フ
ァン制御装置を設けたものである。
【００１１】請求項３の発明に係る蓄冷形冷凍機は、圧
縮機から膨張機ユニットに供給されるガスを加熱するた
めの加熱体を設け、この加熱体の加熱量を上記ガスの温
度に応じて加熱体制御装置により制御するようにしたも
のである。
縮機から膨張機ユニットに供給されるガスを加熱するた
めの加熱体を設け、この加熱体の加熱量を上記ガスの温
度に応じて加熱体制御装置により制御するようにしたも
のである。
【００１２】請求項４の発明に係る蓄冷形冷凍機は、膨
張機ユニットに供給されたガスとシールとを加熱するた
めの加熱体をシリンダの外周部に設け、圧縮機から膨張
機ユニットに供給されるガスの温度に応じて加熱体の加
熱量を加熱体制御装置により制御するようにしたもので
ある。
張機ユニットに供給されたガスとシールとを加熱するた
めの加熱体をシリンダの外周部に設け、圧縮機から膨張
機ユニットに供給されるガスの温度に応じて加熱体の加
熱量を加熱体制御装置により制御するようにしたもので
ある。
【００１３】
【作用】請求項１及び請求項２の発明においては、圧縮
機から吐出されるガスの温度を調節することにより、圧
縮機から膨張機ユニットに流入するガスの温度を、シー
ルの機能が低下したり、蓄冷器内で対流や偏流が生じた
りしない程度に高く保つようにする。
機から吐出されるガスの温度を調節することにより、圧
縮機から膨張機ユニットに流入するガスの温度を、シー
ルの機能が低下したり、蓄冷器内で対流や偏流が生じた
りしない程度に高く保つようにする。
【００１４】請求項３の発明においては、膨張機ユニッ
トに供給されるガスを加熱することによって、シールが
収縮してその機能が低下したり、蓄冷器内で対流や偏流
が生じたりするのを防止する。
トに供給されるガスを加熱することによって、シールが
収縮してその機能が低下したり、蓄冷器内で対流や偏流
が生じたりするのを防止する。
【００１５】請求項４の発明においては、膨張機ユニッ
トに供給されたガスやシールを加熱することによって、
シールが収縮してその機能が低下したり、蓄冷器内で対
流や偏流が生じたりするのを防止する。
トに供給されたガスやシールを加熱することによって、
シールが収縮してその機能が低下したり、蓄冷器内で対
流や偏流が生じたりするのを防止する。
【００１６】
【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。なお、各図中、図１３と同一又は相当部分には同一
符号を付し、その説明を省略する。 実施例１．図１は請求項１の発明の第１の実施例による
単段式ギフォードマクマホンサイクル冷凍機を示す構成
図である。
る。なお、各図中、図１３と同一又は相当部分には同一
符号を付し、その説明を省略する。 実施例１．図１は請求項１の発明の第１の実施例による
単段式ギフォードマクマホンサイクル冷凍機を示す構成
図である。
【００１７】図において、水冷式冷却器１２の冷却水１
２ａの流路には、冷却水流量制御装置２１が設けられて
いる。この冷却水流量制御装置２１は、配管９のシリン
ダ１側端部近傍に設けられた温度センサ２０に接続され
ており、圧縮機１１から吐出されて膨張機ユニット８に
供給されるガスの温度に応じて、冷却水１２ａの流量を
自動的に制御する。
２ａの流路には、冷却水流量制御装置２１が設けられて
いる。この冷却水流量制御装置２１は、配管９のシリン
ダ１側端部近傍に設けられた温度センサ２０に接続され
ており、圧縮機１１から吐出されて膨張機ユニット８に
供給されるガスの温度に応じて、冷却水１２ａの流量を
自動的に制御する。
【００１８】次に、動作について説明する。圧縮機１１
から吐出されるガスの温度は、圧縮機１１を冷却する冷
却水１２ａの流量によって変化する。即ち、ガスの温度
は、冷却水１２ａの流量が多いと低くなり、冷却水１２
ａの流量が少ないと高くなる。従って、ガスの温度があ
る温度以下になったとき、冷却水流量制御装置２１によ
り冷却水１２ａの流量を少なくすれば、ガスの温度が上
昇する。このような制御を行うことにより、圧縮機１１
から吐出されるガスの温度を、所望の温度より高く保つ
ことができる。
から吐出されるガスの温度は、圧縮機１１を冷却する冷
却水１２ａの流量によって変化する。即ち、ガスの温度
は、冷却水１２ａの流量が多いと低くなり、冷却水１２
ａの流量が少ないと高くなる。従って、ガスの温度があ
る温度以下になったとき、冷却水流量制御装置２１によ
り冷却水１２ａの流量を少なくすれば、ガスの温度が上
昇する。このような制御を行うことにより、圧縮機１１
から吐出されるガスの温度を、所望の温度より高く保つ
ことができる。
【００１９】このため、蓄冷形冷凍機を気温の低いとこ
ろに設置しても、膨張機ユニット９に流入するガスの温
度はある一定の温度より高く保たれる。従って、シール
７の熱収縮による機能低下が防止され、常温部空間５と
膨張空間６との間のガス漏れは防止される。また、ガス
が蓄冷器３を通過する際に、対流や偏流が生じるのも防
止される。この結果、蓄冷器３の熱交換効率は低下せ
ず、冷凍機全体の冷凍能力の低下も防止される。
ろに設置しても、膨張機ユニット９に流入するガスの温
度はある一定の温度より高く保たれる。従って、シール
７の熱収縮による機能低下が防止され、常温部空間５と
膨張空間６との間のガス漏れは防止される。また、ガス
が蓄冷器３を通過する際に、対流や偏流が生じるのも防
止される。この結果、蓄冷器３の熱交換効率は低下せ
ず、冷凍機全体の冷凍能力の低下も防止される。
【００２０】さらに、圧縮機１１から吐出されるガスの
温度を上げるために、ヒータ等を用いることなく、冷却
水１２ａの流量を少なくしているので、従来無駄に捨て
ていた熱を有効に利用しているかたちになり効率が良
い。
温度を上げるために、ヒータ等を用いることなく、冷却
水１２ａの流量を少なくしているので、従来無駄に捨て
ていた熱を有効に利用しているかたちになり効率が良
い。
【００２１】実施例２．図２は請求項１の発明の第２の
実施例による２段式ギフォードマクマホンサイクル冷凍
機を示す構成図である。図のように、圧縮機１１を冷却
する水冷式冷却器１２に冷却水流量制御装置２１を設け
ることにより、２段式のものにおいても単段式のものと
同様の効果が期待できる。
実施例による２段式ギフォードマクマホンサイクル冷凍
機を示す構成図である。図のように、圧縮機１１を冷却
する水冷式冷却器１２に冷却水流量制御装置２１を設け
ることにより、２段式のものにおいても単段式のものと
同様の効果が期待できる。
【００２２】実施例３．図３は請求項１の発明の第３の
実施例による３段式ギフォードマクマホンサイクル冷凍
機を示す構成図である。図のように、圧縮機１１を冷却
する水冷式冷却器１２に冷却水流量制御装置２１を設け
ることにより、３段式及びそれ以上の多段式のものにお
いても単段式のものと同様の効果が期待できる。
実施例による３段式ギフォードマクマホンサイクル冷凍
機を示す構成図である。図のように、圧縮機１１を冷却
する水冷式冷却器１２に冷却水流量制御装置２１を設け
ることにより、３段式及びそれ以上の多段式のものにお
いても単段式のものと同様の効果が期待できる。
【００２３】実施例４．図４は請求項２の発明の一実施
例による単段式ギフォードマクマホンサイクル冷凍機を
示す構成図である。図において、圧縮機１１の近傍に
は、空冷ファン２２ａを有する空冷式冷却器２２が配置
されており、空冷ファン２２ａの回転により圧縮機１１
が冷却されるようになっている。また、空冷式冷却器２
２には、空冷ファン２２ａの回転数を制御する空冷ファ
ン制御装置２３が設けられている。この空冷ファン制御
装置２３は、配管９のシリンダ１側端部近傍に設けられ
た温度センサ２０に接続されており、圧縮機１１から吐
出されて膨張機ユニット８に供給されるガスの温度に応
じて、空冷ファン２２ａの回転数を制御する。
例による単段式ギフォードマクマホンサイクル冷凍機を
示す構成図である。図において、圧縮機１１の近傍に
は、空冷ファン２２ａを有する空冷式冷却器２２が配置
されており、空冷ファン２２ａの回転により圧縮機１１
が冷却されるようになっている。また、空冷式冷却器２
２には、空冷ファン２２ａの回転数を制御する空冷ファ
ン制御装置２３が設けられている。この空冷ファン制御
装置２３は、配管９のシリンダ１側端部近傍に設けられ
た温度センサ２０に接続されており、圧縮機１１から吐
出されて膨張機ユニット８に供給されるガスの温度に応
じて、空冷ファン２２ａの回転数を制御する。
【００２４】この実施例４の蓄冷形冷凍機では、圧縮機
１１から吐出されて膨張機ユニット８に流入するガスの
温度がある温度以下になると、空冷ファン制御装置２３
により空冷ファン２２ａの回転数を下げる。これによ
り、圧縮機１１の冷却量が少なくなり、ガスの温度が上
がることになる。この結果、上記各実施例と同様の効果
が得られる。なお、請求項２の発明は、図２及び図３に
示したような２段式以上の多段式の蓄冷形冷凍機にも適
用できる。
１１から吐出されて膨張機ユニット８に流入するガスの
温度がある温度以下になると、空冷ファン制御装置２３
により空冷ファン２２ａの回転数を下げる。これによ
り、圧縮機１１の冷却量が少なくなり、ガスの温度が上
がることになる。この結果、上記各実施例と同様の効果
が得られる。なお、請求項２の発明は、図２及び図３に
示したような２段式以上の多段式の蓄冷形冷凍機にも適
用できる。
【００２５】実施例５．図５は請求項３の発明の第１の
実施例による単段式ギフォードマクマホンサイクル冷凍
機を示す構成図である。図において、圧縮機ユニット１
０の高圧側サージタンク１４と吸気バルブ１６との間の
配管には、その配管内を通るガスを加熱するための加熱
体３１が設けられている。この加熱体３１には、その加
熱量を制御する加熱体制御装置３２が接続されている。
加熱体制御装置３２は、温度センサ２０に接続されてお
り、予め設定された設定温度と温度センサ２０による検
出温度とを比較し、検出温度が常に設定温度以上に保た
れるように比較値に応じて加熱体３１を制御する。
実施例による単段式ギフォードマクマホンサイクル冷凍
機を示す構成図である。図において、圧縮機ユニット１
０の高圧側サージタンク１４と吸気バルブ１６との間の
配管には、その配管内を通るガスを加熱するための加熱
体３１が設けられている。この加熱体３１には、その加
熱量を制御する加熱体制御装置３２が接続されている。
加熱体制御装置３２は、温度センサ２０に接続されてお
り、予め設定された設定温度と温度センサ２０による検
出温度とを比較し、検出温度が常に設定温度以上に保た
れるように比較値に応じて加熱体３１を制御する。
【００２６】次に、動作について説明する。圧縮機１１
で圧縮され吐出されたガスは、高圧側サージタンク１４
に送られ、吸気バルブ１６が開いているとき、膨張機ユ
ニット８の常温部空間５に供給される。このとき、常温
部空間５に供給されるガスの温度が温度センサ２０によ
り常時検出され、その情報が加熱体制御装置３２に入力
される。そして、加熱体制御装置３２により加熱体３１
が制御され、常温部空間５に供給されるガスの温度が設
定温度以上に保持される。他の動作は従来例と同様であ
る。
で圧縮され吐出されたガスは、高圧側サージタンク１４
に送られ、吸気バルブ１６が開いているとき、膨張機ユ
ニット８の常温部空間５に供給される。このとき、常温
部空間５に供給されるガスの温度が温度センサ２０によ
り常時検出され、その情報が加熱体制御装置３２に入力
される。そして、加熱体制御装置３２により加熱体３１
が制御され、常温部空間５に供給されるガスの温度が設
定温度以上に保持される。他の動作は従来例と同様であ
る。
【００２７】このような蓄冷形冷凍機では、これを気温
の低いところに設置しても、膨張機ユニット９に流入す
るガスの温度が設定温度より高く保たれるため、このガ
スに接することよりシール７も加熱され、その熱収縮が
防止される。このため、シール７の機能の低下が防止さ
れ、常温部空間５と膨張空間６との間にガス漏れが生じ
ることはない。加えて、ガスが蓄冷器３を通過する際
に、対流や偏流が生じるのも防止されるので、蓄冷器３
の熱交換効率は低下せず、冷凍機全体の冷凍能力の低下
も防止される。
の低いところに設置しても、膨張機ユニット９に流入す
るガスの温度が設定温度より高く保たれるため、このガ
スに接することよりシール７も加熱され、その熱収縮が
防止される。このため、シール７の機能の低下が防止さ
れ、常温部空間５と膨張空間６との間にガス漏れが生じ
ることはない。加えて、ガスが蓄冷器３を通過する際
に、対流や偏流が生じるのも防止されるので、蓄冷器３
の熱交換効率は低下せず、冷凍機全体の冷凍能力の低下
も防止される。
【００２８】実施例６．図６は請求項３の発明の第２の
実施例による２段式ギフォードマクマホンサイクル冷凍
機を示す構成図である。図のように、加熱体３１及び加
熱体制御装置３２を図５と同様に設けることにより、２
段式のものにおいても単段式のものと同様の効果が期待
できる。
実施例による２段式ギフォードマクマホンサイクル冷凍
機を示す構成図である。図のように、加熱体３１及び加
熱体制御装置３２を図５と同様に設けることにより、２
段式のものにおいても単段式のものと同様の効果が期待
できる。
【００２９】実施例７．図７は請求項３の発明の第３の
実施例による３段式ギフォードマクマホンサイクル冷凍
機を示す構成図である。図のように、加熱体３１及び加
熱体制御装置３２を図５と同様に設けることにより、３
段式及びそれ以上の多段式のものにおいても単段式のも
のと同様の効果が期待できる。
実施例による３段式ギフォードマクマホンサイクル冷凍
機を示す構成図である。図のように、加熱体３１及び加
熱体制御装置３２を図５と同様に設けることにより、３
段式及びそれ以上の多段式のものにおいても単段式のも
のと同様の効果が期待できる。
【００３０】実施例８．図８は請求項３の発明の第４の
実施例によるギフォードマクマホンサイクル冷凍機を示
す構成図である。図において、蓄冷器３３はシリンダ１
の外部に並設されており、シリンダ１内には、蓄冷器を
内蔵しないディスプレーサ３４がシール７を介して往復
摺動可能に設けられている。圧縮機ユニット１０からの
配管９は２つに分岐され、その一方がシリンダ１の常温
部空間５に、他方が蓄冷器３３の一端部にそれぞれ接続
されている。
実施例によるギフォードマクマホンサイクル冷凍機を示
す構成図である。図において、蓄冷器３３はシリンダ１
の外部に並設されており、シリンダ１内には、蓄冷器を
内蔵しないディスプレーサ３４がシール７を介して往復
摺動可能に設けられている。圧縮機ユニット１０からの
配管９は２つに分岐され、その一方がシリンダ１の常温
部空間５に、他方が蓄冷器３３の一端部にそれぞれ接続
されている。
【００３１】加熱体制御装置３２に接続された温度セン
サ２０は、配管９のシリンダ１側の端部近傍に取り付け
られている。また、蓄冷器３３の他端部とシリンダ１の
膨張空間６とは、配管３５を介して接続されている。そ
して、この実施例８の膨張機ユニット３６は、シリンダ
１，操作棒４，シール７，蓄冷器３３，ディスプレーサ
３４及び配管３５により構成されている。
サ２０は、配管９のシリンダ１側の端部近傍に取り付け
られている。また、蓄冷器３３の他端部とシリンダ１の
膨張空間６とは、配管３５を介して接続されている。そ
して、この実施例８の膨張機ユニット３６は、シリンダ
１，操作棒４，シール７，蓄冷器３３，ディスプレーサ
３４及び配管３５により構成されている。
【００３２】この実施例８の蓄冷形冷凍機では、蓄冷器
３３に供給されるガスの温度が温度センサ２０により常
時検出され、その情報が加熱体制御装置３２に入力され
る。そして、加熱体制御装置３２により加熱体３１が制
御され、常温部空間５に供給されるガスの温度が常時設
定温度以上に保持される。従って、シール７の熱収縮に
よる機能低下が防止されるとともに、蓄冷器３３内での
対流や偏流が防止され、蓄冷器３３の冷却効率や冷凍機
全体の冷凍能力の低下も防止される。
３３に供給されるガスの温度が温度センサ２０により常
時検出され、その情報が加熱体制御装置３２に入力され
る。そして、加熱体制御装置３２により加熱体３１が制
御され、常温部空間５に供給されるガスの温度が常時設
定温度以上に保持される。従って、シール７の熱収縮に
よる機能低下が防止されるとともに、蓄冷器３３内での
対流や偏流が防止され、蓄冷器３３の冷却効率や冷凍機
全体の冷凍能力の低下も防止される。
【００３３】実施例９．図９は請求項４の発明の第１の
実施例による単段式ギフォードマクマホンサイクル冷凍
機を示す構成図である。図において、シリンダ１のシー
ル７が摺動する部分の外周部には、常温部空間５のガス
及びシール７を加熱するための加熱体４１が設けられて
いる。この加熱体４１には、その加熱量を制御する加熱
体制御装置４２が接続されている。加熱体制御装置４２
は、温度センサ２０に接続されており、予め設定された
設定温度と温度センサ２０による検出温度とを比較し、
検出温度が常に設定温度以上に保たれるように比較値に
応じて加熱体４１を制御する。
実施例による単段式ギフォードマクマホンサイクル冷凍
機を示す構成図である。図において、シリンダ１のシー
ル７が摺動する部分の外周部には、常温部空間５のガス
及びシール７を加熱するための加熱体４１が設けられて
いる。この加熱体４１には、その加熱量を制御する加熱
体制御装置４２が接続されている。加熱体制御装置４２
は、温度センサ２０に接続されており、予め設定された
設定温度と温度センサ２０による検出温度とを比較し、
検出温度が常に設定温度以上に保たれるように比較値に
応じて加熱体４１を制御する。
【００３４】次に、動作について説明する。圧縮機１１
で圧縮され吐出されたガスは、高圧側サージタンク１４
に送られ、吸気バルブ１６が開いているとき、膨張機ユ
ニット８の常温部空間５に供給される。このとき、常温
部空間５に供給されるガスの温度が温度センサ２０によ
り常時検出され、その情報が加熱体制御装置４２に入力
される。そして、加熱体制御装置４２により加熱体４１
が制御され、常温部空間５のガスの温度が設定温度以上
に保持される。また、同時に、シール７も加熱体４１に
より加熱される。
で圧縮され吐出されたガスは、高圧側サージタンク１４
に送られ、吸気バルブ１６が開いているとき、膨張機ユ
ニット８の常温部空間５に供給される。このとき、常温
部空間５に供給されるガスの温度が温度センサ２０によ
り常時検出され、その情報が加熱体制御装置４２に入力
される。そして、加熱体制御装置４２により加熱体４１
が制御され、常温部空間５のガスの温度が設定温度以上
に保持される。また、同時に、シール７も加熱体４１に
より加熱される。
【００３５】従って、この蓄冷形冷凍機を気温の低いと
ころに設置しても、常温部空間５のガスの温度が設定温
度より高く保たれ、かつシール７も加熱されるため、シ
ール７の熱収縮による機能低下が防止される。また、ガ
スがシール７から漏れたことなどが原因で起こる蓄冷器
３内でのガスの対流や偏流も防止されることになり、こ
の結果蓄冷器３の熱交換効率は低下せず、冷凍機全体の
冷凍能力の低下も防止される。
ころに設置しても、常温部空間５のガスの温度が設定温
度より高く保たれ、かつシール７も加熱されるため、シ
ール７の熱収縮による機能低下が防止される。また、ガ
スがシール７から漏れたことなどが原因で起こる蓄冷器
３内でのガスの対流や偏流も防止されることになり、こ
の結果蓄冷器３の熱交換効率は低下せず、冷凍機全体の
冷凍能力の低下も防止される。
【００３６】実施例１０．図１０は請求項４の発明の第
２の実施例による２段式ギフォードマクマホンサイクル
冷凍機を示す構成図である。図のように、加熱体４１及
び加熱体制御装置４２を図９と同様に設けることによ
り、２段式のものにおいても単段式のものと同様の効果
が期待できる。
２の実施例による２段式ギフォードマクマホンサイクル
冷凍機を示す構成図である。図のように、加熱体４１及
び加熱体制御装置４２を図９と同様に設けることによ
り、２段式のものにおいても単段式のものと同様の効果
が期待できる。
【００３７】実施例１１．図１１は請求項４の発明の第
３の実施例による３段式ギフォードマクマホンサイクル
冷凍機を示す構成図である。図のように、加熱体４１及
び加熱体制御装置４２を図９と同様に設けることによ
り、３段式及びそれ以上の多段式のものにおいても単段
式のものと同様の効果が期待できる。
３の実施例による３段式ギフォードマクマホンサイクル
冷凍機を示す構成図である。図のように、加熱体４１及
び加熱体制御装置４２を図９と同様に設けることによ
り、３段式及びそれ以上の多段式のものにおいても単段
式のものと同様の効果が期待できる。
【００３８】実施例１２．図１２は請求項４の発明の第
４の実施例によるギフォードマクマホンサイクル冷凍機
を示す構成図である。この蓄冷形冷凍機は、図８と同様
に蓄冷器３３がシリンダ１外に設けられているタイプの
ものであり、この場合も上記実施例９〜１１と同様の効
果が期待できる。
４の実施例によるギフォードマクマホンサイクル冷凍機
を示す構成図である。この蓄冷形冷凍機は、図８と同様
に蓄冷器３３がシリンダ１外に設けられているタイプの
ものであり、この場合も上記実施例９〜１１と同様の効
果が期待できる。
【００３９】なお、上記各実施例ではギフォードマクマ
ホンサイクル冷凍機を示したが、例えばスターリング冷
凍機，ソルベイ冷凍機，ビルマイヤー冷凍機など、他の
蓄冷形冷凍機にもこの発明は適用できることは言うまで
もない。
ホンサイクル冷凍機を示したが、例えばスターリング冷
凍機，ソルベイ冷凍機，ビルマイヤー冷凍機など、他の
蓄冷形冷凍機にもこの発明は適用できることは言うまで
もない。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明の
蓄冷形冷凍機は、圧縮機から膨張機ユニットに供給され
るガスの温度に応じて冷却水の流量を制御する冷却水流
量制御装置を設けたので、圧縮機から膨張機ユニットに
流入するガスの温度を、シール機能が低下したり、蓄冷
器内で対流や偏流が生じたりしない程度に高く保つこと
ができ、これにより設置場所の気温や温度の低下による
蓄冷器の冷却効率の低下を防止でき、この結果冷凍機全
体としての冷凍能力の低下を防止することができるとい
う効果を奏する。また、ヒータ等を用いることなく、冷
却水の流量を少なくすることにより、圧縮機から吐出さ
れるガスの温度を上げているので、熱の利用効率が高く
経済的であるという効果も奏する。
蓄冷形冷凍機は、圧縮機から膨張機ユニットに供給され
るガスの温度に応じて冷却水の流量を制御する冷却水流
量制御装置を設けたので、圧縮機から膨張機ユニットに
流入するガスの温度を、シール機能が低下したり、蓄冷
器内で対流や偏流が生じたりしない程度に高く保つこと
ができ、これにより設置場所の気温や温度の低下による
蓄冷器の冷却効率の低下を防止でき、この結果冷凍機全
体としての冷凍能力の低下を防止することができるとい
う効果を奏する。また、ヒータ等を用いることなく、冷
却水の流量を少なくすることにより、圧縮機から吐出さ
れるガスの温度を上げているので、熱の利用効率が高く
経済的であるという効果も奏する。
【００４１】また、請求項２の発明の蓄冷形冷凍機は、
圧縮機から膨張機ユニットに供給されるガスの温度に応
じて空冷ファンの回転数を制御する空冷ファン制御装置
を設けたので、上記請求項１の発明の効果と同様の効果
を奏する。
圧縮機から膨張機ユニットに供給されるガスの温度に応
じて空冷ファンの回転数を制御する空冷ファン制御装置
を設けたので、上記請求項１の発明の効果と同様の効果
を奏する。
【００４２】さらに、請求項３の発明の蓄冷形冷凍機
は、圧縮機から膨張機ユニットに供給されるガスを加熱
するための加熱体を設け、この加熱体の加熱量を上記ガ
スの温度に応じて加熱体制御装置により制御するように
したので、上記請求項１の発明同様、設置場所の気温や
温度の低下による蓄冷器の冷却効率の低下を防止でき、
この結果冷凍機全体としての冷凍能力の低下を防止する
ことができるという効果を奏する。
は、圧縮機から膨張機ユニットに供給されるガスを加熱
するための加熱体を設け、この加熱体の加熱量を上記ガ
スの温度に応じて加熱体制御装置により制御するように
したので、上記請求項１の発明同様、設置場所の気温や
温度の低下による蓄冷器の冷却効率の低下を防止でき、
この結果冷凍機全体としての冷凍能力の低下を防止する
ことができるという効果を奏する。
【００４３】さらにまた、請求項４の発明に係る蓄冷形
冷凍機は、膨張機ユニットに供給されたガスとシールと
を加熱するための加熱体をシリンダの外周部に設け、圧
縮機から膨張機ユニットに供給されるガスの温度に応じ
て加熱体の加熱量を加熱体制御装置により制御するよう
にしたので、上記請求項３の発明と同様の効果に加え
て、シールの収縮によるガス漏れをより確実に防止する
ことができるという効果を奏する。
冷凍機は、膨張機ユニットに供給されたガスとシールと
を加熱するための加熱体をシリンダの外周部に設け、圧
縮機から膨張機ユニットに供給されるガスの温度に応じ
て加熱体の加熱量を加熱体制御装置により制御するよう
にしたので、上記請求項３の発明と同様の効果に加え
て、シールの収縮によるガス漏れをより確実に防止する
ことができるという効果を奏する。
【図１】請求項１の発明の第１の実施例による蓄冷形冷
凍機を示す構成図である。
凍機を示す構成図である。
【図２】請求項１の発明の第２の実施例による蓄冷形冷
凍機を示す構成図である。
凍機を示す構成図である。
【図３】請求項１の発明の第３の実施例による蓄冷形冷
凍機を示す構成図である。
凍機を示す構成図である。
【図４】請求項２の発明の一実施例による蓄冷形冷凍機
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図５】請求項３の発明の第１の実施例による蓄冷形冷
凍機を示す構成図である。
凍機を示す構成図である。
【図６】請求項３の発明の第２の実施例による蓄冷形冷
凍機を示す構成図である。
凍機を示す構成図である。
【図７】請求項３の発明の第３の実施例による蓄冷形冷
凍機を示す構成図である。
凍機を示す構成図である。
【図８】請求項３の発明の第４の実施例による蓄冷形冷
凍機を示す構成図である。
凍機を示す構成図である。
【図９】請求項４の発明の第１の実施例による蓄冷形冷
凍機を示す構成図である。
凍機を示す構成図である。
【図１０】請求項４の発明の第２の実施例による蓄冷形
冷凍機を示す構成図である。
冷凍機を示す構成図である。
【図１１】請求項４の発明の第３の実施例による蓄冷形
冷凍機を示す構成図である。
冷凍機を示す構成図である。
【図１２】請求項４の発明の第４の実施例による蓄冷形
冷凍機を示す構成図である。
冷凍機を示す構成図である。
【図１３】従来の蓄冷形冷凍機の一例を示す構成図であ
る。
る。
【図１４】図１３の蓄冷形冷凍機における吸気ガスの温
度の変化と到達温度の変化との関係を示す関係図であ
る。
度の変化と到達温度の変化との関係を示す関係図であ
る。
１ シリンダ ２ ディスプレーサ ３ 蓄冷器 ６ 膨張空間 ７ シール ８ 膨張機ユニット １１ 圧縮機 １２ 水冷式冷却器 １２ａ 冷却水 ２１ 冷却水流量制御装置 ２２ 空冷式冷却器 ２２ａ 空冷ファン ２３ 空冷ファン制御装置 ３１ 加熱体 ３２ 加熱体制御装置 ３３ 蓄冷器 ３４ ディスプレーサ ３６ 膨張機ユニット ４１ 加熱体 ４２ 加熱体制御装置
Claims (4)
- 【請求項１】 シリンダと、このシリンダ内にシールを
介して往復摺動可能に設けられ上記シリンダ内に膨張空
間を形成するためのディスプレーサと、上記膨張空間に
導入・導出されるガスを熱交換する蓄冷器とを有してい
る膨張機ユニット、 この膨張機ユニットから排気されたガスを圧縮して上記
膨張機ユニットに供給する圧縮機、 この圧縮機を冷却水により冷却する水冷式冷却器、及び
上記圧縮機から上記膨張機ユニットに供給されるガスの
温度に応じて上記水冷式冷却器の冷却水の流量を制御す
る冷却水流量制御装置を備えていることを特徴とする蓄
冷形冷凍機。 - 【請求項２】 シリンダと、このシリンダ内にシールを
介して往復摺動可能に設けられ上記シリンダ内に膨張空
間を形成するためのディスプレーサと、上記膨張空間に
導入・導出されるガスを熱交換する蓄冷器とを有してい
る膨張機ユニット、 この膨張機ユニットから排気されたガスを圧縮して上記
膨張機ユニットに供給する圧縮機、 この圧縮機を空冷ファンにより冷却する空冷式冷却器、
及び上記圧縮機から上記膨張機ユニットに供給されるガ
スの温度に応じて上記空冷ファンの回転数を制御する空
冷ファン制御装置を備えていることを特徴とする蓄冷形
冷凍機。 - 【請求項３】 シリンダと、このシリンダ内にシールを
介して往復摺動可能に設けられ上記シリンダ内に膨張空
間を形成するためのディスプレーサと、上記膨張空間に
導入・導出されるガスを熱交換する蓄冷器とを有してい
る膨張機ユニット、 この膨張機ユニットから排気されたガスを圧縮して上記
膨張機ユニットに供給する圧縮機、 上記圧縮機から上記膨張機ユニットに供給されるガスを
加熱するための加熱体、及び上記圧縮機から上記膨張機
ユニットに供給されるガスの温度に応じて上記加熱体の
加熱量を制御する加熱体制御装置を備えていることを特
徴とする蓄冷形冷凍機。 - 【請求項４】 シリンダと、このシリンダ内にシールを
介して往復摺動可能に設けられ上記シリンダ内に膨張空
間を形成するためのディスプレーサと、上記膨張空間に
導入・導出されるガスを熱交換する蓄冷器とを有してい
る膨張機ユニット、 この膨張機ユニットから排気されたガスを圧縮して上記
膨張機ユニットに供給する圧縮機、 上記シリンダの外周部に設けられ、上記膨張機ユニット
に供給されたガスと上記シールとを加熱するための加熱
体、及び上記圧縮機から上記膨張機ユニットに供給され
るガスの温度に応じて上記加熱体の加熱量を制御する加
熱体制御装置を備えていることを特徴とする蓄冷形冷凍
機。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4221863A JP2824365B2 (ja) | 1992-01-29 | 1992-08-21 | 蓄冷形冷凍機 |
| US08/006,483 US5345770A (en) | 1992-01-29 | 1993-01-21 | Low-temperature regenerative type refrigerator |
| US08/267,384 US5417071A (en) | 1992-01-29 | 1994-06-29 | Low-temperature regenerative type refrigerator |
| US08/400,971 US5471841A (en) | 1992-01-29 | 1995-03-08 | Low-temperature regenerative type refrigerator |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4-13918 | 1992-01-29 | ||
| JP1391892 | 1992-01-29 | ||
| JP3623092 | 1992-02-24 | ||
| JP4-36230 | 1992-02-24 | ||
| JP4221863A JP2824365B2 (ja) | 1992-01-29 | 1992-08-21 | 蓄冷形冷凍機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05302764A JPH05302764A (ja) | 1993-11-16 |
| JP2824365B2 true JP2824365B2 (ja) | 1998-11-11 |
Family
ID=27280451
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4221863A Expired - Lifetime JP2824365B2 (ja) | 1992-01-29 | 1992-08-21 | 蓄冷形冷凍機 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (3) | US5345770A (ja) |
| JP (1) | JP2824365B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11713912B2 (en) | 2020-11-09 | 2023-08-01 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Cryocooler and starting method of cryocooler |
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|---|---|---|---|---|
| NL9401251A (nl) * | 1994-08-01 | 1996-03-01 | Hollandse Signaalapparaten Bv | Stirling-koeler. |
| JPH0933123A (ja) * | 1995-07-19 | 1997-02-07 | Daikin Ind Ltd | 極低温冷凍装置 |
| JP2000130874A (ja) * | 1998-10-28 | 2000-05-12 | Aisin Seiki Co Ltd | 蓄冷型冷凍機 |
| JP2001304705A (ja) * | 2000-04-17 | 2001-10-31 | Daikin Ind Ltd | 極低温冷却システム |
| DE10229311A1 (de) * | 2002-06-29 | 2004-01-29 | Leybold Vakuum Gmbh | Refrigerator mit Regenerator |
| RU2239131C1 (ru) * | 2003-02-26 | 2004-10-27 | Тульский государственный университет | Способ получения холода и устройства для его осуществления (варианты) |
| JP4718957B2 (ja) * | 2005-09-29 | 2011-07-06 | 株式会社東芝 | パルスチューブ冷凍機 |
| EP2310768B1 (en) * | 2008-05-21 | 2018-12-26 | Brooks Automation, Inc. | Linear drive cryogenic refrigerator |
| JP4580042B2 (ja) * | 2008-09-30 | 2010-11-10 | キヤノンアネルバ株式会社 | 真空排気システム、基板処理装置、電子デバイスの製造方法、真空排気システムの運転方法 |
| CN102579047B (zh) * | 2012-04-10 | 2014-12-03 | 美时医疗技术(上海)有限公司 | 一种婴儿专用磁共振成像装置 |
| JP6202483B2 (ja) * | 2012-06-12 | 2017-09-27 | 住友重機械工業株式会社 | 極低温冷凍機 |
| WO2014064923A1 (ja) * | 2012-10-22 | 2014-05-01 | 株式会社 東芝 | コールドヘッド、超電導磁石、検査装置、およびクライオポンプ |
| CN106885390B (zh) * | 2017-01-19 | 2019-03-05 | 中国科学院理化技术研究所 | 带有脉管膨胀机的低温制冷系统 |
| JP6767289B2 (ja) | 2017-03-10 | 2020-10-14 | 住友重機械工業株式会社 | Ｇｍ冷凍機 |
| JP6878100B2 (ja) * | 2017-04-04 | 2021-05-26 | 株式会社東芝 | 極低温装置および極低温装置の運転方法 |
| US11384964B2 (en) * | 2019-07-08 | 2022-07-12 | Cryo Tech Ltd. | Cryogenic stirling refrigerator with mechanically driven expander |
Family Cites Families (8)
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|---|---|---|---|---|
| US3802211A (en) * | 1972-11-21 | 1974-04-09 | Cryogenic Technology Inc | Temperature-staged cryogenic apparatus of stepped configuration with adjustable piston stroke |
| US3991586A (en) * | 1975-10-03 | 1976-11-16 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Solenoid controlled cold head for a cryogenic cooler |
| SU1216587A1 (ru) * | 1984-10-17 | 1986-03-07 | Предприятие П/Я Г-4371 | Свободнопоршневой микроохладитель |
| GB8525817D0 (en) * | 1985-10-19 | 1985-11-20 | Lucas Ind Plc | Refrigeration apparatus |
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-
1992
- 1992-08-21 JP JP4221863A patent/JP2824365B2/ja not_active Expired - Lifetime
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1993
- 1993-01-21 US US08/006,483 patent/US5345770A/en not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-06-29 US US08/267,384 patent/US5417071A/en not_active Expired - Fee Related
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1995
- 1995-03-08 US US08/400,971 patent/US5471841A/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11713912B2 (en) | 2020-11-09 | 2023-08-01 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Cryocooler and starting method of cryocooler |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5345770A (en) | 1994-09-13 |
| JPH05302764A (ja) | 1993-11-16 |
| US5471841A (en) | 1995-12-05 |
| US5417071A (en) | 1995-05-23 |
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