JP2000220902A - 冷却装置 - Google Patents

冷却装置

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JP2000220902A
JP2000220902A JP11019863A JP1986399A JP2000220902A JP 2000220902 A JP2000220902 A JP 2000220902A JP 11019863 A JP11019863 A JP 11019863A JP 1986399 A JP1986399 A JP 1986399A JP 2000220902 A JP2000220902 A JP 2000220902A
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stirling
pulse tube
refrigerator
heat exchanger
circuit
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Hideo Mita
英夫 三田
Akira Hirano
明良 平野
Tetsuya Goto
哲哉 後藤
Hideo Misawa
秀雄 三澤
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Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低温部にあるピストンリングの摺動による摩
擦熱と、作動媒体がピストンリングとシリンダー壁の間
からリークすることにより、冷却装置の冷却効率が低下
してしまう。 【解決手段】 常温部にピストンリング１１、１４ａ、
１４ｂがあるスターリング冷凍機Ａ１と、スターリング
冷凍機Ａ１の作動媒体を圧力源としたパルス管冷凍機Ｂ
１の寒冷部にジュール・トムソン回路Ｃ１を熱接触す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超伝導磁石を冷却
する冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】本発明に関する蓄冷式の冷凍機による冷
却装置としては、例えば特公平３−４９０２１公報に開
示されているものがある。
【０００３】図８において、９０1は予冷冷凍機の３段
ピストン、９０２はこの３段ピストン９０１の第１段シ
リンダー、９０３は第２段シリンダー、９０４は第３段
シリンダー、９０５は第１段シリンダーのヘッドを形成
する第１段予冷熱交換器、９０６は第２段シリンダーの
ヘッドを形成する第２段予冷熱交換器、９０７は第３段
シリンダーのヘッドを形成する第３段予冷熱交換器、９
０８は第１段予冷熱交換器９０５を介して第１段シリン
ダー９０２に連通する第１段蓄冷器、９０９は一方の口
が第１段予冷熱交換器９０５を介して第１段シリンダー
９０２に連通し、他方の口が第２段予冷熱交換器９０６
を介して第２段シリンダー９０３に連通する第２蓄冷
器、９１０は一方の口が第２段予冷熱交換器９０６を介
して第２段シリンダー９０３に連通し、他方の口が第３
段予冷熱交換器９０７を介して第３段シリンダー９０４
に連通する第３段蓄冷器、９１１は第１向流型熱交換
器、９１２は第２向流型熱交換器、９１３は第３向流型
熱交換器、９１４は第４向流型熱交換器で、これらの向
流型熱交換器の高圧回路と予冷熱交換器とは９１１、９
０５、９１２、９０６、９１３、９０７、９１４の順に
配管を介して連通し、９１５は第４向流型熱交換器９１
４の高圧回路出口と配管を介して連通するジュール・ト
ムソン弁、９１６は圧縮ピストン、９１８は圧縮ピスト
ンの圧縮シリンダーのヘッドを形成する放熱器である。
【０００４】圧縮ピストン９１６と３段ピストン９０１
が約９０°の位相差で往復運動すると、予冷熱交換器９
０５、９０６、９０７に寒冷が発生し、ここで高圧の冷
媒が冷却され、又向流型熱交換器９１１、９1２、９１
３、９１４の順に低圧回路を流れる冷媒と熱交換して冷
却され、ジュール・トムソン弁９１５でジュール・トム
ソン膨張して冷媒の一部が液化し、この液化した冷媒で
被冷却体を冷却して、気化した冷媒は向流型熱交換器９
１４、９１３、９１２、９１１の順に低圧回路を通って
高圧回路を流れる冷媒と熱交換して、向流型熱交換器９
１１から出て行く。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来のも
のはスターリング冷凍機の多段の膨張ピストン９０１の
低温部に、ピストンリング９３１、９３２が設けられて
いるため、膨張ピストン９０１の往復運動にともなう摺
動による摩擦熱が発生し、膨張部９３３、９３４、９３
５で発生する冷凍能力が低下する。
【０００６】ピストンリング９３１、９３２は一般に充
填材入りの樹脂が使用され、熱収縮が大きい。冷凍機が
作動している時は、ピストンリング９３１、９３２は低
温環境下に置かれるので、熱収縮でピストンリング外
径、内径、高さが小さくなる。この結果、膨張部９３３
内の約８０Ｋの冷媒がピストンリング９３１を通過し約
３０Ｋの膨張空間９３４に流入するため、膨張空間９３
５で発生する冷凍能力が低下する。
【０００７】また、膨張ピストン９０１の、ピストンの
長さが長くなり、膨張ピストン９０１の先端が第３段シ
リンダー９０４の内面に当たり、膨張空間９３５で発生
する冷凍能力が低下する。
【０００８】膨張空間９３４は、予冷熱交換器９０６、
蓄冷器９０９、９０８、放熱器９１８を介して常温に設
けられた圧縮空間９３６に連通しているため、予冷熱交
換器９０６、蓄冷器９０９、９０８、放熱器９１８の死
容積と流路抵抗によって、膨張空間９３４のＰＶ線図
は、細くなり冷凍能力は低下する。
【０００９】膨張空間９３５は、予冷熱交換器９０７、
蓄冷器９１０、９０９、９０８、放熱器９１８を介して
常温に設けられた圧縮空間９３６に連通しているため、
同様の理由で、膨張空間９３５のＰＶ線図はさらに細く
なり、冷凍能力もさらに低くなる。
【００１０】前述した冷凍能力の低下によって、ジュー
ル・トムソン弁９１５に流入する第２冷媒のガス温度が
高くなり、ジュール・トムソン弁９１５通過後に生成さ
れる第２冷媒液の液量が少なくなり、冷却装置の冷凍能
力が低下するといった不具合が生じる。
【００１１】本発明の目的は、低温部にピストンリング
が不要なスターリング冷凍機と、低温部に可動部及び低
温環境下に置かれるピストンリングの不要なパルス管冷
凍機の作動媒体を共有し、各温度レベルでの冷凍能力を
増大させるとともに、冷凍機の寒冷部にジュール・トム
ソン回路を熱接触させた冷却装置を構成し、冷却装置の
冷凍能力を向上させることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、作動
媒体を圧縮するスターリング圧縮部と、該スターリング
圧縮部と連通し作動媒体から熱量を放熱するスターリン
グ放熱器と、該スターリング放熱器と連通し作動媒体の
冷凍を蓄冷するスターリング蓄冷器と、該スターリング
蓄冷器と連通し作動媒体を膨張するスターリング膨張部
から構成されるスターリング冷凍機と、作動媒体の冷凍
を蓄冷するパルス管蓄冷器と、該パルス管蓄冷器と連通
したパルス管と、該パルス管と連通し作動媒体から熱量
を放熱するパルス管放熱器から構成されるパルス管冷凍
機において、前記スターリング冷凍機と前記パルス管冷
凍機の作動空間を連通し、前記スターリング冷凍機で発
生する圧力変動を前記パルス管冷凍機の圧力源としたこ
とを特徴とする。
【００１３】請求項１の発明では、スターリング冷凍機
の膨張ピストンのピストンリングは、常温部に設けられ
る。パルス管冷凍機の圧力源は、スターリング冷凍機の
スターリング膨張部で発生した圧力を圧力源としてお
り、スターリング冷凍機のスターリング膨張部で発生す
る冷凍より低い温度の冷凍が得られ、低温部にはピスト
ンあるいは、ピストンリング等の可動部品がない。その
ため低温部でのピストンリングの往復運動に伴なう摺動
による摩擦熱やピストンリングからの漏れがなくなる。
【００１４】またパルス管冷凍機の圧力源は、スターリ
ング冷凍機の冷凍を発生している膨張部の圧力を圧力源
とするため、圧力源が常温部にある場合より温度の低い
作動媒体がパルス管冷凍機の作動空間に流入するため、
パルス管の低温端での冷凍は増大する。
【００１５】請求項２の発明は、前記パルス管冷凍機の
パルス管放熱器に連通し、可変空間を可能にするフェー
ズシフターを配設したことを特徴とする。
【００１６】請求項２の発明では、パルス管冷凍機のパ
ルス管放熱器に連通した可変空間を可能にするフェーズ
シフターを配設することにより、パルス管冷凍機が冷凍
を発生するのに最適になるように調整することができ
る。
【００１７】請求項３の発明は、前記フェーズシフター
の駆動部を前記スターリング冷凍機の駆動部と共有した
ことを特徴とする。
【００１８】請求項３の発明では、フェーズシフターの
駆動部とスターリング冷凍機の駆動部を共有することに
より、駆動部の構成の単純化とコンパクト化をすること
ができる。
【００１９】請求項４の発明は、冷媒を圧送する圧縮機
と、該圧縮機の吐出側から被冷却体を冷却するための冷
却用熱交換器に冷媒を供給する高圧回路と、前記冷却用
熱交換器から前記圧縮機の吸入側に連通する低圧回路
と、前記高圧回路と前記低圧回路の間に配設され、前記
高圧回路を流れる冷媒と前記低圧回路を流れる冷媒とが
熱交換する向流型熱交換器と、前記高圧回路に配設され
た予冷熱交換器と、前記高圧回路に配設され冷媒を液化
するジュール・トムソン弁と、該ジュール・トムソン弁
で液化した冷媒が前記冷却用熱交換器に流入するように
構成されたジュール・トムソン回路で、前記スターリン
グ冷凍機と上記パルス管冷凍機の寒冷部に熱接触し、冷
凍を受け取るようにしたことを特徴とする。
【００２０】請求項４の発明では、スターリング冷凍機
とパルス管冷凍機の寒冷部にジュール・トムソン回路が
熱接触しており、スターリング冷凍機とパルス管冷凍機
の常温から低温までの幅広い温度から寒冷を受け取るこ
とができるので、効率良く冷媒を冷却することができ、
ジュール・トムソン弁での液化量が増大する。
【００２１】請求項５の発明は、前記ジュール・トムソ
ン回路の高圧回路から分岐して、前記スターリング冷凍
機と前記パルス管冷凍機の寒冷部に熱接触する分岐回路
を設けたことを特徴とする。
【００２２】請求項５の発明では、ジュール・トムソン
回路に分岐回路を設けることにより、ジュール・トムソ
ン回路の向流型熱交換器の高圧回路を流れる冷媒が、低
圧回路を流れる冷媒によって良好に冷却されるので、冷
却効率が向上する。
【００２３】
【発明の実施の形態】本発明に係る冷却装置を各具体的
な実施例により詳細に説明する。
【００２４】第１実施例 図１は本発明の第１実施例で、一段膨張のスターリング
冷凍機Ａ１と、パルス管冷凍機Ｂ１と、ジュール・トム
ソン回路Ｃ１とから構成される。
【００２５】スターリング圧縮部１は、順次、スターリ
ング放熱器２、流路３、流路４、スターリング蓄冷器
５、流路７を介して、スターリング膨張部８に連通して
いる。スターリング圧縮部１は、圧縮シリンダー９、圧
縮ピストン１０、ピストンリング１１から成る。スター
リング蓄冷器５は、膨張ピストン１２内に設けられ、ス
ターリング膨張部８は、膨張シリンダー１３、ピストン
リング１４ａ、１４ｂから構成される。ロッド１５、１
６は駆動部に接続される。
【００２６】ピストンリング１４ａ、１４ｂ、１１は常
温部に配設され、圧縮ピストン１０と膨張ピストン１２
とは、膨張ピストン１２の方が圧縮ピストンより位相に
して６０°から１２０°進むようにしてある。このよう
にして１段膨張のスターリング冷凍機Ａ１が構成され
る。
【００２７】スターリング膨張部８は、流路１７、パル
ス管蓄冷器１８、熱交換器１９、流路２０、パルス管２
１の低温端に連通している。パルス管２１の高温端は、
パルス管放熱器３４を介して、流路２２と流路２８に連
通され、流路２２はフェーズシフター３０の空間２３に
連通し、流路２８は絞り弁２９を介してバッファタンク
３１に連通している。空間２３は、ピストン２４、ピス
トンリング２５、シリンダー２６から構成され、ロッド
２７は駆動部に接続されている。このようにしてパルス
管冷凍機Ｂ１が構成されている。
【００２８】尚、バッファタンク３１と絞り弁２９は設
けなくても良い。その場合、構成が単純になるが、フェ
ーズシフター３０の空間２３の容積が大きくなる。また
フェーズシフター３０を設けず、バッファタンク３１、
絞り弁２９だけを設けても良い。この場合も、パルス管
冷凍機には機械的な可動部が無くなる。
【００２９】スターリング冷凍機Ａ１とパルス管冷凍機
Ｂ1には、共有した作動媒体が封入される。スターリン
グ冷凍機Ａ１の圧縮ピストン１０と膨張ピストン１２の
往復動によって膨張部８で約７０Ｋの冷凍を発生する。
パルス管冷凍機Ｂ１の熱交換器１９と、パルス管２１の
低温端では、約１５Ｋの冷凍を発生する。
【００３０】ジュール・トムソン回路Ｃ１は、基本的に
圧縮機５０、第１向流型熱交換器５１、５２、第２向流
型熱交換器５３、予冷熱交換器５４、５５ａ、５５ｂ、
ジュール・トムソン弁５６、冷却用熱交換器である液溜
５７から構成される。
【００３１】予冷熱交換器５４、５５ａ、５５ｂは、そ
れぞれスターリング冷凍機Ａ１のスターリング膨張部
８、パルス管冷凍機Ｂ１の熱交換器１９、パルス管２１
の低温端に熱接触している。第１向流型熱交換器５１、
５２、第２向流型熱交換器５３では、それぞれ高圧側流
路５１ａ、５２ａ、５３ａと低圧側流路５１ｂ、５２
ｂ、５３ｂとが熱交換するようにしてある。タンク６
０、制御弁５８、５９は回路内の冷媒が余剰のときに、
タンク６０に冷媒を送りこみ、不足の時には、タンク６
０より圧縮機５０の低圧側に供給する。５７ａは冷媒の
液相、５７ｂは冷媒のガス相である。
【００３２】スターリング膨張部８で発生した圧力変動
は、前記パルス管冷凍機Ｂ１の圧力源として利用され
る。即ち、スターリング膨張部８の作動媒体は、パルス
管蓄冷器１８内に流入、流出し、熱交換器１９とパルス
管５５の低温端で約１５Ｋの冷凍を発生する。フェーズ
シフター３０と絞り２９、バッファタンク３１は、熱交
換器１９とパルス管２１の低温端で作動媒体が冷凍を発
生させるように、変位を作り出す。
【００３３】前記ジュール・トムソン回路Ｃ１の圧縮機
５０より吐出した冷媒は、第１向流型熱交換器５１、５
２、第２向流型熱交換器５３の高圧側流路５１ａ、５２
ａ、５３ａを流れる際、低圧側流路５１ｂ、５２ｂ、５
３ｂを流れる低圧、低温の冷媒で冷却され、温度は順次
低くなる。
【００３４】予冷熱交換器５４、５５ａ、５５ｂを流れ
る冷媒は、それぞれスターリング冷凍機Ａ１のスターリ
ング膨張部８、パルス管冷凍機Ｂ１の熱交換器５５ａ、
パルス管２１の低温端で発生している冷凍で冷却され
る。ジュール・トムソン弁５６で、高圧から低圧に等エ
ンタルピー膨張する際、ガスの一部が液化し、ミストと
なって液溜５７のガス相５７ｂに流入し、液は液相５７
ａに溜まり、被冷却体６１を冷却する。ガス相５７ｂの
冷媒は第２向流型熱交換器５３の低圧側流路５３ｂに流
入する。
【００３５】本実施例によれば、１段膨張のスターリン
グ冷凍機Ａ１の膨張ピストン１２のピストンリング１４
ａ、１４ｂは常温部に設けられており、パルス管冷凍機
Ｂ１の圧力源は、スターリング冷凍機Ａ１のスターリン
グ膨張部８で発生した圧力を圧力源としているので、パ
ルス管冷凍機Ｂ１では、スターリング冷凍機Ａ１のスタ
ーリング膨張部８で発生する冷凍より低い温度の冷凍が
得られ、低温部にはピストンあるいはピストンリング等
の可動部品がない。そのため、低温部でピストンリング
１４ａ、１４ｂの往復運動に伴なう摺動による摩擦熱、
及びピストンリング１４ａ、１４ｂからの漏れがなくな
り、パルス管２１の低温端、パルス管冷凍機Ｂ１の蓄冷
器１８の低温端に設けた熱交換器１９で発生する冷凍量
は、従来の冷凍機より増大する。
【００３６】また、パルス管冷凍機Ｂ１の圧力源は、ス
ターリング冷凍機Ａ１の冷凍を発生しているスターリン
グ膨張部８の圧力を圧力源とするため、圧力源が常温部
にある場合より温度の低い作動媒体がパルス管冷凍機Ｂ
１の作動空間に流入するため、パルス管２１の低温端で
発生する、冷凍量が増大する。
【００３７】さらにスターリング冷凍機Ａ１は、約７０
Ｋの温度付近において、他の冷凍サイクルより効率が高
い。即ち、本発明では、各温度で、効率の高い冷凍サイ
クルの冷凍機を組み合わせいるので、本発明の冷凍機
と、ジュール・トムソン回路Ｃ１を組み合わせた本発明
の冷却装置の冷却効率は良好になる。
【００３８】前記冷凍機にジュール・トムソン回路Ｃ１
を組みあわせた冷却装置では、前述したようにパルス管
冷凍機Ｂ１で発生する冷凍量が従来の冷凍機より増大す
るため、ジュール・トムソン弁５６を通過する冷媒の液
化量が増大し、冷却装置の冷却能力も従来の冷却装置よ
り増大する。
【００３９】尚、本実施例では、パルス管冷凍機Ｂ１は
１段であるが、多段でも良い。この場合、構造が複雑に
なるが、パルス管冷凍機Ｂ１が発生する冷凍量が増大す
る。また、パルス管冷凍機Ｂ１は、複数個設けてもよ
い。この場合、温度の異なった冷凍を得ることができ
る。又、冷凍機の構成は複雑になるが、冷却装置の冷却
能力はさらに増大する。
【００４０】第２実施例 図２は本発明の第２実施例で、図１のフェーズシフター
３０が無く、その代わりにスターリング冷凍機Ａ１の膨
張シリンダー１３の常温部にフェーズシフターの機能を
持たせたものである。
【００４１】スターリング圧縮部１は順次スターリング
放熱器２、流路３、４、スターリング蓄冷器５、流路７
を介してスターリング膨張部８に連通している。ロッド
１５、１６は駆動部に接続されており、ピストンリング
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１１は常温部に配設されてい
る。圧縮ピストン１０と膨張ピストン１２ａとの動き
は、膨張ピストン１２ａの方が圧縮ピストンより、位相
にして６０°から１２０°進むようにしてある。このよ
うにしてスターリング冷凍機Ａ２が構成される。
【００４２】パルス管冷凍機Ｂ１は、スターリング膨張
部８、流路１７、パルス管蓄冷器１８、熱交換器１９、
流路２０、パルス管２１の低温端に連通している。パル
ス管２１の高温端は、パルス管放熱器３４を介して、流
路２２と流路２８に連通され、流路２２はバルブ３５を
配設し、フェーズシフターの機能を有する空間２３に連
通している。流路２８は絞り弁２９を介してバッファタ
ンク３１に連通する。フェーズシフターの空間２３は、
凸型の膨張ピストン１２ａの径の細い側に設けたピスト
ンリング１４ｂ、太い側に設けたピストンリング１４ｃ
と、凸型の膨張シリンダー１３とで形成される。
【００４３】その他の構成は図１の第１実施例と同様で
ある。本発明ではフェーズシフター３０を設置しなくて
も良いことから、構成が単純になると言った長所があ
る。
【００４４】第３実施例 図３は、本発明の第３実施例で、分岐回路Ｃ３２を有す
ることを特徴とする。即ち、スターリング冷凍機Ａ３
と、パルス管冷凍機Ｂ３と、ジュール・トムソン回路Ｃ
３とから冷却装置が構成される。
【００４５】スターリング圧縮部１０１は、順次、スタ
ーリング放熱器１０２、スターリング蓄冷器１０３、熱
交換器１０４、流路１０５を介してスターリング膨張部
１０６に連通している。スターリング圧縮部１０１は、
圧縮シリンダー１０７、圧縮ピストン１０８、ピストン
リング１０９から構成される。スターリング膨張部１０
６は、膨張シリンダー１１０、ピストンリング１１１か
ら構成される。ロッド１１２、１１３は駆動部に接続さ
れ、ピストンリング１０９、１１１は常温部に配設され
る。
【００４６】圧縮ピストン１０８と膨張ピストン１１４
の動きは、膨張ピストン１１４が圧縮ピストン１０８よ
り位相にして６０°から１２０°進むようにしてある。
このようにしてスターリング冷凍機Ａ３が構成される。
【００４７】スターリング膨張部１０６は、流路１１７
を通り、パルス管蓄冷器１１８の高温端に連通する。パ
ルス管蓄冷器の低温端は、熱交換器１１９に連通し、順
次、流路１２０、パルス管１２１の低温端に連通する。
パルス管１２１の高温端は、パルス管放熱器１３４、流
路１２２と流路１２８に連通し、流路１２２は、フェー
ズシフター１３０の空間１２３に連通する。流路１２８
は絞り弁１２９を介してバッファタンク１３１に連通
し、空間１２３は、ピストン１２４、ピストンリング１
２５、シリンダー１２６から形成され、ロッド１２７は
駆動部に接続されている。このようにしてパルス管冷凍
機Ｂ３が構成される。
【００４８】スターリング冷凍機Ａ３の圧縮ピストン１
０８と膨張ピストン１１４の往復運動によってスターリ
ング膨張部１０６で約７０Ｋの冷凍が発生する。パルス
管冷凍機Ｂ３の熱交換器１１９とパルス管１２１の低温
端では、約１３Ｋの冷凍が発生する。
【００４９】ジュール・トムソン回路Ｃ３は、主回路Ｃ
３１と分岐回路Ｃ３２とから構成される。主回路Ｃ３１
はに圧縮機１５０、第１向流型熱交換器１５１、１５
２、第２向流型熱交換器１５３、予冷熱交換器１５４
ａ、１５４ｂ、１５５ａ、１５５ｂ、ジュール・トムソ
ン弁１５６、冷却用熱交換器である液溜１５７から構成
される。
【００５０】予冷熱交換器１５４ａ、１５４ｂ、１５５
ａ、１５５ｂは、それぞれスターリング冷凍機Ａ３の熱
交換器１０４、スターリング膨張部１０６、パルス管冷
凍機Ｂ３の熱交換器１１９、パルス管１２１の低温端に
熱接触している。第１向流型熱交換器１５１、１５２、
第２向流型熱交換器１５３では、それぞれ高圧側流路１
５１ａ、１５２ａ、１５３ａと低圧側流路１５１ｂ、１
５２ｂ、１５３ｂとが熱交換する。
【００５１】分岐回路Ｃ３２は圧縮機１５０の吐出口よ
り分岐し、寒冷伝達用熱交換器１７１、１７２を介して
予冷熱交換器１５５ａの高圧側流路の入口の合流点Ｐ１
で主回路Ｃ３１に合流する。寒冷伝達用熱交換器１７１
は、スターリング冷凍機Ａ３のスターリング蓄冷器１０
３の高温側から低温側まで連続して熱接触し、寒冷伝達
用熱交換器１７２は、パルス管冷凍機Ｂ３のパルス管蓄
冷器１１８の高温端から低温端まで連続して熱接触す
る。尚、点線で示すように第１向流型熱交換器１５２の
低圧側流路の入口の合流点Ｑ１で主回路Ｃ３１に合流し
ても良い。
【００５２】タンク１６０、制御弁１５８、１５９は回
路内の冷媒が余剰の時に、タンク１６０に冷媒を送り込
み、不足の時には、タンク１６０より圧縮機１５０の低
圧側に供給する。１５７ａは冷媒の液相、１５７ｂは冷
媒のガス相である。
【００５３】圧縮機１５０から圧送される高圧の冷媒の
一部は、分岐回路Ｃ３２に分流するので、第１向流型熱
交換器１５１、１５２は、高圧側流路１５１ａ、１５２
ａを流れる冷媒の流量は、低圧側流路１５１ｂ、１５２
ｂを流れる流量より分岐回路Ｃ３２に流れる分だけ少な
くなる。
【００５４】したがって、高圧側流路１５１ａ、１５２
ａを流れる冷媒は、低圧側流路１５１ｂ、１５２ｂを流
れる冷媒によって、従来の分岐回路の無い場合より低い
温度に冷却され、さらに予冷熱交換器１５４ａ、１５４
ｂと予冷熱交換器１５５ａ、１５５ｂでそれぞれ約７０
Ｋ、約１３Ｋまで冷却される。
【００５５】分岐回路Ｃ３２に分流した冷媒は、寒冷伝
達用熱交換器１７１でスターリング冷凍機Ａ３のスター
リング蓄冷器１０３内を流動している作動媒体で、常温
から約７０Ｋまで連続して冷却される。これは特定の低
い温度だけで冷却するより効率良く冷却される。
【００５６】同様に寒冷伝達用熱交換器１７２を流れる
冷媒はパルス管冷凍機Ｂ３のパルス管蓄冷器１１８内を
流動している作動媒体で、約７０Ｋから約１３Ｋまで連
続して冷却され、合流点Ｐ１で主回路Ｃ３１を流れる冷
媒と合流して、第２向流型熱交換器１５３の高圧側流路
１５３ａに流入し、そこで低圧側流路１５３ｂを流れる
低圧の冷媒でさらに冷却され、ジュール・トムソン弁１
５６に流入する。
【００５７】ジュール・トムソン弁１５６では、冷媒は
等エントロピー膨張し、一部が液化して、ミストとなっ
て液溜１５７のガス相１５７ｂに流入し、冷媒液は液相
１５７ａに貯まり、被冷却体１６１を冷却する。ガス相
１５７ｂの冷媒は、第２向流型熱交換器の低圧側流路１
５３ｂに流入する。
【００５８】このように主回路Ｃ３１の冷媒が、従来よ
りも低い温度に冷却されるだけでなく、分岐回路を流れ
る冷媒も効率良く冷却される。第２向流型熱交換器１５
３の高圧側流路１５３ａに流入する温度も従来より低
く、ジュール・トムソン弁１５６に流入する冷媒の温度
も従来より低くなることから、冷媒の液化率が向上す
る。
【００５９】本実施例では、スターリング冷凍機Ａ３の
膨張ピストン１１４のピストンリング１１１は常温部に
設けられており、パルス管冷凍機Ｂ３の圧力源は、スタ
ーリング冷凍機Ａ３のスターリング膨張部で発生した圧
力を圧力源とするので、パルス管冷凍機Ｂ３では、スタ
ーリング冷凍機Ａ３のスターリング膨張部１０６で発生
する冷凍より低い温度の冷凍が得られ、低温部にはピス
トンあるいは、ピストンリング等の可動部品がない。
【００６０】そのため、低温部でのピストンリングの往
復運動に伴なう摺動による摩擦熱、及びピストンリング
からの漏れが無くなり、パルス管１２１の低温端、パル
ス管冷凍機Ｂ３のパルス管蓄冷器１１８の低温端に設け
た熱交換器１１９で発生する冷凍量は、従来の冷凍機よ
り増大する。
【００６１】第４実施例 図４は、本発明の第４実施例で、ジュール・トムソン回
路Ｃ４に分岐回路Ｃ４２を設け、向流型熱交換器の温度
範囲に応じて、その向流型熱交換器に対応した分岐回路
Ｃ４２の寒冷伝達用熱交換器２７１、２７２ａ、２７２
ｂ、２７３、２７４ａ、２７４ｂを流れる冷媒の流量を
最適にしたことと、ジュール・トムソン回路を単純にし
たことを特徴とする。
【００６２】すなわち図３の第３実施例の分岐回路Ｃ３
２をさらに熱交換が良好になるような回路にし、主回路
の予冷熱交換器を無くして構成を単純にしている。その
他の構成は、図３の第３実施例と同様である。
【００６３】ジュール・トムソン回路Ｃ４は主回路Ｃ４
１と分岐回路Ｃ４２から構成される。主回路Ｃ４１は、
基本的に圧縮機２５０、第１向流型熱交換器２５１、２
５２、第２向流型熱交換器２５３、ジュール・トムソン
弁２５６、冷却用熱交換器である液溜２５７から構成さ
れる。
【００６４】第１向流型熱交換器２５１、２５２、第２
向流型熱交換器２５３は、それぞれ高圧側流路２５１
ａ、２５２ａ、２５３ａと低圧側流路２５１ｂ、２５２
ｂ、２５３ｂとが熱交換するようにしてある。
【００６５】分岐回路Ｃ４２は、圧縮機２５０の吐出口
より分岐し、絞り２７０、寒冷伝達用熱交換器２７１、
２７２ａ、２７２ｂ、２７３、２７４ａ、２７４ｂを介
して第１向流型熱交換器２５２の高圧側流路２５２ａの
出口の合流点Ｐ２で合流する。そして第１向流型熱交換
器２５１の高圧側流路２５１ａの出口から分岐し、絞り
２７５を介して寒冷伝達用熱交換器２７２ａの出口の合
流点Ｒ２で合流する。尚、点線で示すように第１向流型
熱交換器２５２の低圧側流路２５２ｂの入口の合流点Ｑ
２で合流してもよい。また合流点Ｒ２も第１向流型熱交
換器２５１の高圧側流路２５１ａの出口の温度とほぼ等
しい温度の分岐回路Ｃ４２に合流すれば良い。
【００６６】尚、絞り２７５は、絞り２７６でも、ある
いは寒冷伝達用熱交換器２７２ｂ、２７３、２７４ａ、
２７４ｂの途中でも、前記寒冷伝達用熱交換器２７２
ｂ、２７３、２７４ａ、２７４ｂの流路自体に絞りの抵
抗を持たせても良い。また、絞り２７０も寒冷伝達用熱
交換器２７１、２７２ａの途中、あるいは寒冷伝達用熱
交換器２７１、２７２ａの流路自体に絞りの抵抗を持た
せても良い。
【００６７】前記第１向流型熱交換器２５２の高圧側流
路２５２ａの冷媒流量が寒冷伝達用熱交換器２７３を流
れている冷媒流量に対して流れ過ぎる場合には、合流点
Ｐ２と高圧側流路２５２ａ入口の間に絞りを設ければ良
い。同様に第１向流型熱交換器２５１の高圧側流路２５
１ａの冷媒流量が寒冷伝達用熱交換器２７１を流れてい
る冷媒流量に対して流れ過ぎの場合には、分岐点Ｍ２と
分岐点Ｎ２の間の高圧側流路２５１ａに絞りを設ければ
良い。また分岐点Ｎ２は、高圧側流路２５１ａの途中、
高圧側流路２５２ａの途中に設けても良い。
【００６８】寒冷伝達用熱交換器２７１は、スターリン
グ冷凍機Ａ４の蓄冷器１０３の高温側から低温側まで連
続して熱接触しており、寒冷伝達用熱交換器２７２ａ
は、スターリング膨張部１０６に熱接触している。寒冷
伝達用熱交換器２７３は、パルス管蓄冷器１７２の高温
端から低温端まで連続して熱接触しており、寒冷伝達用
熱交換器２７４ａ、２７４ｂはそれぞれパルス管冷凍機
Ｂ４の熱交換器１１９とパルス管１２１の低温端に熱接
触している。
【００６９】図５に示すように冷媒がヘリウムの場合、
温度が約１０Ｋでは、高い圧力の方が低い圧力より定圧
比熱が高く、温度が低くなればなるほどこの特性は顕著
になる。この特性をジュール・トムソン回路Ｃ４の主回
路Ｃ４１に適応すると、主回路Ｃ４１の向流型熱交換器
２５１、２５２、２５３の高圧側流路２５１ａ、２５２
ａ、２５３ａを流れる冷媒は、約１０Ｋまでは温度が低
くなるにつれて、向流型熱交換器２５１、２５２、２５
３の低圧側流路２５１ｂ、２５２ｂ、２５３ｂを流れる
冷媒より少なくすることで良好に熱交換することができ
る。
【００７０】分岐回路Ｃ４２には、圧縮機２５０の吐出
側と第１向流型熱交換器２５１の高圧側流路２５１ａの
出口にそれぞれ分岐点Ｍ２、分岐点Ｎ２が設けてあるの
で、第１向流型熱交換器２５２の高圧側流路２５２ａを
流れる冷媒流量は、第１向流型熱交換器２５１の高圧側
流路２５１ａを流れる流量より少なくなる。
【００７１】即ち低圧側流路２５２ｂと低圧側流路２５
１ｂを流れる冷媒流量は同一であるので、第１向流型熱
交換器２５２の冷媒流量の差より大きくなり、またその
冷媒流量の差は絞り２７０、絞り２７５によって適切に
調整することができるので、第１向流型熱交換器２５
１、２５２の高圧側流路２５１ａ、２５２ａを流れる冷
媒は、良好に冷却される。
【００７２】そのため、ジュール・トムソン弁２５６の
入口の冷媒の温度も、さらに低くなり、冷却装置の冷却
効率が向上する。
【００７３】第５実施例 図６は本発明の第５実施例で、図４の第４実施例の分岐
点Ｍ２を無くし、構成を単純化したことを特徴とする。
その他の構成は図４と同様である。
【００７４】ジュール・トムソン回路Ｃ５の分岐回路Ｃ
５２は、第１向流型熱交換器３５１の高圧側流路３５１
ａの出口から分岐し、絞り３７５を介して寒冷伝達用熱
交換器３７１、３７２ａ、３７２ｂ、３７３、３７４
ａ、３７４ｂを通って第１向流型熱交換器３５２の高圧
側流路３５２ａの出口の合流点Ｐ３で合流する。
【００７５】寒冷伝達用熱交換器３７１は、それぞれス
ターリング冷凍機Ａ５のスターリング蓄冷器１０３の途
中から低温まで連続して熱接触しており、寒冷伝達用熱
交換器３７２ａ、３７２ｂはそれぞれスターリング冷凍
機Ａ５の熱交換器１０４、スターリング膨張部１０６に
熱接触している。
【００７６】寒冷伝達用熱交換器３７３は、パルス管冷
凍機Ｂ５のパルス管蓄冷器１１８の高温端から低温端ま
で連続して熱接触しており、寒冷伝達用熱交換器３７４
ａ、３７４ｂはそれぞれパルス管冷凍機Ｂ５の熱交換器
１１９、パルス管１２１の低温端に熱接触している。
【００７７】第６実施例 図７は本発明の第６実施例で、ジュール・トムソン回路
Ｃ６を図３の第３実施例の分岐回路Ｃ３２と、図４の第
４実施例の分岐回路Ｃ４２を組み合わせたもので、冷却
装置の冷却効率を良好にすることを特徴とする。その他
の構成は図４の第４実施例と同一である。
【００７８】ジュール・トムソン回路Ｃ６は、主回路Ｃ
６１と分岐回路Ｃ６２とから構成される。主回路Ｃ６１
は、圧縮機４５０、第１向流型熱交換器４５１、４５
２、第２向流型熱交換器４５３、予冷熱交換器４５４、
４５５、ジュール・トムソン弁４５６、液溜４５７から
構成される。
【００７９】予冷熱交換器４５４、４５５は、スターリ
ング冷凍機Ａ６のスターリング膨張部１０６、パルス管
冷凍機Ｂ６のパルス管１２１の低温端に熱接触してい
る。第１向流型熱交換器４５１、４５２、第２向流型熱
交換器４５３は、それぞれ高圧側流路４５１ａ、４５２
ａ、４５３ａと、低温側流路４５１ｂ、４５２ｂ、４５
３ｂとが熱交換するようにしてある。
【００８０】分岐回路Ｃ６２は、圧縮機４５０の吐出口
より分岐し、順次絞り４７０、寒冷伝達用熱交換器４７
１、４７２、４７３、４７４を介して第１向流型熱交換
器４５２の高圧側流路４５２ａの出口の合流点Ｐ４で合
流し、予冷熱交換器４５４の出口から分岐し、絞り４７
５を介して、寒冷伝達用熱交換器４７２の出口の合流点
Ｒ４で合流する。
【００８１】尚、点線で示すように第１向流型熱交換器
４５２の低圧側流路４５２ｂの入口の合流点Ｑ４で合流
しても良い。また、合流点Ｒ４も予冷熱交換器４５４の
出口の温度とほぼ等しい温度の分岐回路Ｃ６２に合流す
れば良い。絞り４７５は、絞り４７６でも、あるい寒冷
伝達用熱交換器４７３、４７４の途中でも、寒冷伝達用
熱交換器４７３、４７４に流路抵抗をあたえ、絞りの作
用を持たせても良い。絞り４７０も寒冷伝達用熱交換器
４７１、４７２の途中、あるいは寒冷伝達用熱交換器４
７１、４７２に流路抵抗をあたえ絞りの作用を持たせて
も良い。
【００８２】また、第１向流型熱交換器４５２の高圧側
流路４５２ａの冷媒流量が寒冷伝達用熱交換器４７３を
流れている冷媒流量に対して流れ過ぎの場合には、合流
点Ｐ４と高圧側流路４５２ａの入口の間に絞りを設けれ
ば良い。
【００８３】同様に向流型熱交換器４５１の高圧側流路
４５１ａの冷媒流量が寒冷伝達用熱交換器４７１を流れ
ている冷媒流量に対して流れ過ぎの場合には、分岐点Ｍ
４と分岐点Ｎ４の間の高圧側流路４５１ａに絞りを設け
れば良い。また、分岐点Ｎ４は、高圧側流路４５１ａの
途中、又は高圧側流路４５２ａの途中に設けても良い。
【００８４】いずれの実施例においてもパルス管冷凍機
は１段以上、何段でもよく、またパルス管冷凍機を多数
台設置しても良い。またパルス管冷凍機は、フェーズシ
フターの可変空間か、絞り弁とバッファを組み合わせた
物、あるいは切り換え弁とバッファを組み合わせたも
の、長細い管とバッファを組み合わせたもの等いずれの
パルス管冷凍機でも良い。
【００８５】
【発明の効果】本発明によれば、パルス管冷凍機とスタ
ーリング冷凍機の低温部にピストンリングが無いため、
摺動による摩擦熱によっての冷凍能力の低下を防ぐこと
ができ、またピストンリングの熱収縮が少ないため、ピ
ストンリングとシリンダの間からの作動媒体の漏れが少
なくなる。
【００８６】さらにスターリング冷凍機とパルス管冷凍
機の常温から低温までの幅広い温度範囲から寒冷を受け
取ることができるので、冷却効率が高い冷却装置とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例を具現化した、冷却装置の概念図で
ある。
【図２】第２実施例を具現化した、冷却装置の概念図で
ある。
【図３】第３実施例を具現化した、冷却装置の概念図で
ある。
【図４】第４実施例を具現化した、冷却装置の概念図で
ある。
【図５】冷媒（ヘリウム）の定圧比熱のグラフである。
【図６】第５実施例を具現化した、冷却装置の概念図で
ある。
【図７】第６実施例を具現化した、冷却装置の概念図で
ある。
【図８】従来の冷却装置を示す説明図である。
【符号の説明】
Ａ１…スターリング冷凍機 Ｂ１…パルス管冷凍機 Ｃ１…ジュール・トムソン回路 Ｃ１１ａ…高圧回路 Ｃ１１ｂ…低圧回路 １…スターリング圧縮部 ２…スターリング放熱器 ３…流路 ４…流路 ５…スターリング蓄冷器 ７…流路 ８…スターリング膨張部 ９…圧縮シリンダー １０…圧縮ピストン １１…ピストンリング １２…膨張ピストン １３…膨張シリンダー １４ａ、１４ｂ…ピストンリング １５、１６…ロッド １７…流路 １８…パルス管蓄冷器 １９…熱交換器 ２０…流路 ２１…パルス管 ２２…流路 ２３…空間 ２４…ピストン ２５…ピストンリング ２６…シリンダー ２７…ロッド ２８…流路 ２９…絞り弁 ３０…フェーズシフター ３１…バッファタンク ３４…パルス管放熱器 ３５…バルブ ５０…圧縮機 ５１、５２…第１向流型熱交換器 ５３…第２向流型熱交換器 ５１ａ、５２ａ、５３ａ…高圧側流路 ５１ｂ、５２ｂ、５３ｂ…低圧側流路 ５４、５５ａ、５５ｂ…予冷熱交換器 ５６…ジュール・トムソン弁 ５７…液溜（冷却用熱交換器） ５７ａ…冷媒の液相 ５８ｂ…冷媒のガス相 ５８、５９…制御弁 ６０…タンク ６１…被冷却体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三澤 秀雄 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイシ ン精機株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 作動媒体を圧縮するスターリング圧縮部
    と、該スターリング圧縮部と連通し作動媒体から熱量を
    放熱するスターリング放熱器と、該スターリング放熱器
    と連通し作動媒体の冷凍を蓄冷するスターリング蓄冷器
    と、該スターリング蓄冷器と連通し作動媒体を膨張する
    スターリング膨張部から構成されるスターリング冷凍機
    と、作動媒体の冷凍を蓄冷するパルス管蓄冷器と、該パ
    ルス管蓄冷器と連通したパルス管と、該パルス管と連通
    し作動媒体から熱量を放熱するパルス管放熱器から構成
    されるパルス管冷凍機において、前記スターリング冷凍
    機と前記パルス管冷凍機の作動空間を連通し、前記スタ
    ーリング冷凍機で発生する圧力変動を前記パルス管冷凍
    機の圧力源としたことを特徴とする冷却装置。
  2. 【請求項２】 前記パルス管冷凍機のパルス管放熱器に
    連通し、可変空間を可能にするフェーズシフターを配設
    したことを特徴とする請求項１記載の冷却装置。
  3. 【請求項３】 前記フェーズシフターの駆動部を前記ス
    ターリング冷凍機の駆動部と共有したことを特徴とする
    請求項２記載の冷却装置。
  4. 【請求項４】 冷媒を圧送する圧縮機と、該圧縮機の吐
    出側から被冷却体を冷却するための冷却用熱交換器に冷
    媒を供給する高圧回路と、前記冷却用熱交換器から前記
    圧縮機の吸入側に連通する低圧回路と、前記高圧回路と
    前記低圧回路の間に配設され、前記高圧回路を流れる冷
    媒と前記低圧回路を流れる冷媒とが熱交換する向流型熱
    交換器と、前記高圧回路に配設された予冷熱交換器と、
    前記高圧回路に配設され冷媒を液化するジュール・トム
    ソン弁と、該ジュール・トムソン弁で液化した冷媒が前
    記冷却用熱交換器に流入するように構成されたジュール
    ・トムソン回路で前記スターリング冷凍機と上記パルス
    管冷凍機の寒冷部に熱接触し、冷凍を受け取るようにし
    たことを特徴とする請求項1、２、３記載の冷却装置。
  5. 【請求項５】 前記ジュール・トムソン回路の高圧回路
    から分岐して、前記スターリング冷凍機と前記パルス管
    冷凍機の寒冷部に熱接触する分岐回路を設けたことを特
    徴とする請求項４記載の冷却装置。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007333273A (ja) * 2006-06-14 2007-12-27 Taiyo Nippon Sanso Corp 希釈冷凍機
EP1358438A4 (en) * 2001-02-08 2009-07-08 Praxair Technology Inc CRYOGENIC REFRIGERATION SYSTEM
CN100557345C (zh) * 2006-05-16 2009-11-04 中国科学院理化技术研究所 一种压力波驱动的非共振型直流换热器
CN103808056A (zh) * 2014-01-23 2014-05-21 浙江大学 回收声功的脉管和j-t节流复合型低温制冷机
CN106885390A (zh) * 2017-01-19 2017-06-23 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
US20240263871A1 (en) * 2022-05-23 2024-08-08 Zhejiang University A hydrogen or helium throttling liquefaction system using direct current flow from the cold and hot ends of the regenerative cryocoolers

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1358438A4 (en) * 2001-02-08 2009-07-08 Praxair Technology Inc CRYOGENIC REFRIGERATION SYSTEM
CN100557345C (zh) * 2006-05-16 2009-11-04 中国科学院理化技术研究所 一种压力波驱动的非共振型直流换热器
JP2007333273A (ja) * 2006-06-14 2007-12-27 Taiyo Nippon Sanso Corp 希釈冷凍機
CN103808056A (zh) * 2014-01-23 2014-05-21 浙江大学 回收声功的脉管和j-t节流复合型低温制冷机
CN106885390A (zh) * 2017-01-19 2017-06-23 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
US20240263871A1 (en) * 2022-05-23 2024-08-08 Zhejiang University A hydrogen or helium throttling liquefaction system using direct current flow from the cold and hot ends of the regenerative cryocoolers
US12504225B2 (en) * 2022-05-23 2025-12-23 Zhejiang University Hydrogen or helium throttling liquefaction system using direct current flow from the cold and hot ends of the regenerative cryocoolers

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