JP3379148B2 - 極低温冷却装置 - Google Patents
極低温冷却装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は超電導磁石装置に利用さ
れる極低温冷却装置に関する。この極低温冷却装置は、
特に、超電導式磁気浮上鉄道の車両（リニアモータカ
ー）に搭載される超電導磁石装置を冷却する車載用の極
低温冷却装置として適応可能である。
れる極低温冷却装置に関する。この極低温冷却装置は、
特に、超電導式磁気浮上鉄道の車両（リニアモータカ
ー）に搭載される超電導磁石装置を冷却する車載用の極
低温冷却装置として適応可能である。
【０００２】
【従来の技術】図５に示すものは、例えば、特公平３−
４８４３１号公報に示された従来の極低温冷却装置の回
路図である。図において、符号１は冷凍機本体の圧縮ピ
ストン、２は圧縮ピストンのピストンリング、３は圧縮
ピストンのロッドシール、４は圧縮空間、５は第１段膨
脹ピストン、６は第１段膨脹ピストンリング、７は放熱
器、８は第１段蓄冷器、９は第１段膨脹シリンダ、１０
は第１段膨脹空間、１１は第２段膨脹ピストン、１２は
第２段膨脹ピストンリング、１３は第２段蓄冷器、１４
は第２段膨脹シリンダ、１５は第２段膨脹空間、１６は
第３段膨脹ピストン、１７は第３段膨脹ピストンリン
グ、１８は第３段蓄冷器、１９は第３段膨脹シリンダ、
２０は第３段膨脹空間、２１はＪＴ回路の一部を構成す
るヘリウム圧縮機本体、２２は第１ＪＴ熱交換器、２３
は第２ＪＴ熱交換器、２４は前記の第２段膨脹空間１５
部付近のシリンダ１４に取り付けられた第２予冷熱交換
器、２５は第３ＪＴ熱交換器、２６は前記の第３段膨脹
空間２０部付近のシリンダ１９に取り付けられた第３予
冷熱交換器、２７は第４ＪＴ熱交換器、２８はＪＴ膨脹
弁、２９は液体ヘリウム槽内の空間に配した凝縮熱交換
器である。
４８４３１号公報に示された従来の極低温冷却装置の回
路図である。図において、符号１は冷凍機本体の圧縮ピ
ストン、２は圧縮ピストンのピストンリング、３は圧縮
ピストンのロッドシール、４は圧縮空間、５は第１段膨
脹ピストン、６は第１段膨脹ピストンリング、７は放熱
器、８は第１段蓄冷器、９は第１段膨脹シリンダ、１０
は第１段膨脹空間、１１は第２段膨脹ピストン、１２は
第２段膨脹ピストンリング、１３は第２段蓄冷器、１４
は第２段膨脹シリンダ、１５は第２段膨脹空間、１６は
第３段膨脹ピストン、１７は第３段膨脹ピストンリン
グ、１８は第３段蓄冷器、１９は第３段膨脹シリンダ、
２０は第３段膨脹空間、２１はＪＴ回路の一部を構成す
るヘリウム圧縮機本体、２２は第１ＪＴ熱交換器、２３
は第２ＪＴ熱交換器、２４は前記の第２段膨脹空間１５
部付近のシリンダ１４に取り付けられた第２予冷熱交換
器、２５は第３ＪＴ熱交換器、２６は前記の第３段膨脹
空間２０部付近のシリンダ１９に取り付けられた第３予
冷熱交換器、２７は第４ＪＴ熱交換器、２８はＪＴ膨脹
弁、２９は液体ヘリウム槽内の空間に配した凝縮熱交換
器である。
【０００３】この冷凍機本体は、３段１気筒の膨脹機で
構成されており第１段膨脹空間１０で発生した冷凍は、
第１ＪＴ熱交換器２２を介して、ＪＴ回路の冷媒に熱伝
達される。第２段膨脹空間１５で発生した冷凍は、第２
予冷熱交換器２４を介して、ＪＴ回路の冷媒に熱伝達さ
れる。第３段膨脹空間２０で発生した冷凍は、第３予冷
熱交換器２６を介して、同じくＪＴ回路の冷媒に熱伝達
される。各段の予冷熱交換器および各ＪＴ熱交換器で順
次冷却されたヘリウムガスは、ＪＴ膨脹弁２８部におい
て一部が液化されて低圧極低温のミスト状ヘリウムとな
って凝縮熱交換器２９に達する。凝縮熱交換器２９の外
部周囲のヘリウムガスはこの凝縮熱交換器部２９にふれ
て一部が液化される。
構成されており第１段膨脹空間１０で発生した冷凍は、
第１ＪＴ熱交換器２２を介して、ＪＴ回路の冷媒に熱伝
達される。第２段膨脹空間１５で発生した冷凍は、第２
予冷熱交換器２４を介して、ＪＴ回路の冷媒に熱伝達さ
れる。第３段膨脹空間２０で発生した冷凍は、第３予冷
熱交換器２６を介して、同じくＪＴ回路の冷媒に熱伝達
される。各段の予冷熱交換器および各ＪＴ熱交換器で順
次冷却されたヘリウムガスは、ＪＴ膨脹弁２８部におい
て一部が液化されて低圧極低温のミスト状ヘリウムとな
って凝縮熱交換器２９に達する。凝縮熱交換器２９の外
部周囲のヘリウムガスはこの凝縮熱交換器部２９にふれ
て一部が液化される。
【０００４】図５に示される従来例とは別に、特公昭５
１−８２２５号公報や特公昭５１−１４１６８号公報に
開示される例は、蓄冷器と膨脹空間とを伝熱帯により連
結することを開示する。
１−８２２５号公報や特公昭５１−１４１６８号公報に
開示される例は、蓄冷器と膨脹空間とを伝熱帯により連
結することを開示する。
【０００５】
【発明が解決しようとする問題点】従来の極低温冷却装
置は、以上のように構成されているので、第３段膨脹部
の冷凍能力はその前の第２段膨脹部の温度変化によって
影響を受け易く、また、第２段膨脹部の冷凍能力はその
前の第１段膨脹部の温度変化によって影響を受け易い。
すなわち、外部からの熱負荷変動に対して３段膨脹方式
は、２段膨脹方式より冷凍出力が不安定になる。また、
冷凍機本体の圧縮ピストンおよび膨脹ピストンはそれぞ
れ１気筒であるため、これらを作動させるクランクシャ
フトを回転駆動するモータには、大きな変動荷重が作用
する。そのため、駆動部には負荷能力の大きなベアリン
グを用いたり、出力源として大出力モータを用いなけれ
ばならず、そのため、所要電力も多くなる等の欠点があ
った。
置は、以上のように構成されているので、第３段膨脹部
の冷凍能力はその前の第２段膨脹部の温度変化によって
影響を受け易く、また、第２段膨脹部の冷凍能力はその
前の第１段膨脹部の温度変化によって影響を受け易い。
すなわち、外部からの熱負荷変動に対して３段膨脹方式
は、２段膨脹方式より冷凍出力が不安定になる。また、
冷凍機本体の圧縮ピストンおよび膨脹ピストンはそれぞ
れ１気筒であるため、これらを作動させるクランクシャ
フトを回転駆動するモータには、大きな変動荷重が作用
する。そのため、駆動部には負荷能力の大きなベアリン
グを用いたり、出力源として大出力モータを用いなけれ
ばならず、そのため、所要電力も多くなる等の欠点があ
った。
【０００６】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたもので、所要電力を少なくし高効率で
冷凍出力の安定した振動騒音の小さい極低温冷却装置を
提供することを目的とする。
るためになされたもので、所要電力を少なくし高効率で
冷凍出力の安定した振動騒音の小さい極低温冷却装置を
提供することを目的とする。
【０００７】
【問題点を解決するための手段】本発明の極低温冷却装
置は、冷凍機本体の圧縮部および膨脹部を２気筒にして
各気筒の回転位相角度をずらし、冷凍取り出し部を各気
筒に分散させる手段を用いる。好ましくは、冷凍取り出
し部を膨脹シリンダと蓄冷部とに設けると共に、膨脹シ
リンダ内径の一部には熱交換フィン溝を設ける手段を用
いる。
置は、冷凍機本体の圧縮部および膨脹部を２気筒にして
各気筒の回転位相角度をずらし、冷凍取り出し部を各気
筒に分散させる手段を用いる。好ましくは、冷凍取り出
し部を膨脹シリンダと蓄冷部とに設けると共に、膨脹シ
リンダ内径の一部には熱交換フィン溝を設ける手段を用
いる。
【０００８】具体的には、本発明は、膨脹部を２段構成
とした対の冷凍サイクルを有し、さらに、一方の冷凍サ
イクルの第１の膨脹部と熱交換関係の第１の予冷熱交換
器、第２の膨脹部と熱交換関係の第２の予冷熱交換器、
及び他方の冷凍サイクルの第２の膨脹部と熱交換関係の
第３の予冷熱交換器とを有するジュールトムソン回路
と、並びにジュールトムソン回路に接続された液体ヘリ
ウム貯槽とを有する極低温冷却装置を提供する。
とした対の冷凍サイクルを有し、さらに、一方の冷凍サ
イクルの第１の膨脹部と熱交換関係の第１の予冷熱交換
器、第２の膨脹部と熱交換関係の第２の予冷熱交換器、
及び他方の冷凍サイクルの第２の膨脹部と熱交換関係の
第３の予冷熱交換器とを有するジュールトムソン回路
と、並びにジュールトムソン回路に接続された液体ヘリ
ウム貯槽とを有する極低温冷却装置を提供する。
【０００９】さらに、本発明は、被冷却体を収納した液
体ヘリウム貯槽をその内部に有する真空断熱外槽容器
と、冷凍機本体と、および真空断熱外槽容器に接続され
且つ冷凍機本体と熱交換関係の予冷熱交換器を有するジ
ュールトムソン回路とを有する極低温冷却装置におい
て、冷凍機本体の膨脹部を２段の２気筒とし、第１気筒
の第１段膨脹部と第２段膨脹部および第２気筒の第２段
膨脹部において発生した冷凍を、第１予冷熱交換器と第
２予冷熱交換器および第３予冷熱交換器を介してジュー
ルトムソン（以下ＪＴと称す）回路の冷媒に熱伝達する
ことを特徴とする極低温冷却装置を提供する。好ましく
は、前記冷凍機本体の第１気筒の第２段蓄冷部および第
２気筒の第２段蓄冷部に第４予冷熱交換器および第５予
冷熱交換器を設け、さらに、前記冷凍機の第１気筒の第
２段膨脹シリンダおよび第２気筒の第２段膨脹シリンダ
の内側に溝を設ける。
体ヘリウム貯槽をその内部に有する真空断熱外槽容器
と、冷凍機本体と、および真空断熱外槽容器に接続され
且つ冷凍機本体と熱交換関係の予冷熱交換器を有するジ
ュールトムソン回路とを有する極低温冷却装置におい
て、冷凍機本体の膨脹部を２段の２気筒とし、第１気筒
の第１段膨脹部と第２段膨脹部および第２気筒の第２段
膨脹部において発生した冷凍を、第１予冷熱交換器と第
２予冷熱交換器および第３予冷熱交換器を介してジュー
ルトムソン（以下ＪＴと称す）回路の冷媒に熱伝達する
ことを特徴とする極低温冷却装置を提供する。好ましく
は、前記冷凍機本体の第１気筒の第２段蓄冷部および第
２気筒の第２段蓄冷部に第４予冷熱交換器および第５予
冷熱交換器を設け、さらに、前記冷凍機の第１気筒の第
２段膨脹シリンダおよび第２気筒の第２段膨脹シリンダ
の内側に溝を設ける。
【００１０】
【作用】対の冷凍サイクルを構成する冷凍機本体からＪ
Ｔ回路に冷凍を取り出す部分を温度の高い順に第１気筒
の第１段膨脹部、次に第２段膨脹部とし、更に次は第２
気筒の第２段膨脹部から取り出すようにする。第２気筒
の第１段膨脹部からは冷凍を取り出さないので、同部は
常に安定した一定の温度を供する。従って第２気筒の第
２段膨脹部は第２気筒の第１段膨脹部からの温度変化に
よる影響を受けず、常に安定した冷凍出力をＪＴ回路に
伝達することができる。また、２気筒のクランクシャフ
ト回転位相角度を適切にずらすことにより、トルク変動
を最小限に低減できるので大出力モータを必要とせず、
所要電力も少なくて済む。トルク変動が少なくなると軸
受部や歯車継手部からの振動騒音も低減する。また第１
気筒および第２気筒の各第２段蓄冷部からも更に有効に
冷凍を取り出すと共に、膨脹シリンダの内径の一部には
フィン溝を設けガスの熱交換効率を高くした。
Ｔ回路に冷凍を取り出す部分を温度の高い順に第１気筒
の第１段膨脹部、次に第２段膨脹部とし、更に次は第２
気筒の第２段膨脹部から取り出すようにする。第２気筒
の第１段膨脹部からは冷凍を取り出さないので、同部は
常に安定した一定の温度を供する。従って第２気筒の第
２段膨脹部は第２気筒の第１段膨脹部からの温度変化に
よる影響を受けず、常に安定した冷凍出力をＪＴ回路に
伝達することができる。また、２気筒のクランクシャフ
ト回転位相角度を適切にずらすことにより、トルク変動
を最小限に低減できるので大出力モータを必要とせず、
所要電力も少なくて済む。トルク変動が少なくなると軸
受部や歯車継手部からの振動騒音も低減する。また第１
気筒および第２気筒の各第２段蓄冷部からも更に有効に
冷凍を取り出すと共に、膨脹シリンダの内径の一部には
フィン溝を設けガスの熱交換効率を高くした。
【００１１】
【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図に基づい
て説明する。図１はその一実施例を示す極低温冷凍装置
の回路図であり、図４に示したものと同一または相当部
分には同一符号を付して示し、その説明を省略する。図
において、１ａは冷凍機本体の第２気筒の圧縮ピスト
ン、２ａはピストンリング、４ａは圧縮部の圧縮空間、
５ａは第２気筒の第１段膨脹ピストン、６ａは第２気筒
の第１段膨脹ピストンリング、７ａは第２気筒の放熱
器、８ａは第２気筒の第１段蓄冷器、９ａは第２気筒の
第１段膨脹シリンダ、１０ａは第２気筒の第１段膨脹空
間、１６ａは第２気筒の第２段膨脹ピストン、１７ａは
第２気筒の第２段膨脹ピストンリング、１８ａは第２気
筒の第２段蓄冷器、１９ａは第２気筒の第２段膨脹シリ
ンダである。
て説明する。図１はその一実施例を示す極低温冷凍装置
の回路図であり、図４に示したものと同一または相当部
分には同一符号を付して示し、その説明を省略する。図
において、１ａは冷凍機本体の第２気筒の圧縮ピスト
ン、２ａはピストンリング、４ａは圧縮部の圧縮空間、
５ａは第２気筒の第１段膨脹ピストン、６ａは第２気筒
の第１段膨脹ピストンリング、７ａは第２気筒の放熱
器、８ａは第２気筒の第１段蓄冷器、９ａは第２気筒の
第１段膨脹シリンダ、１０ａは第２気筒の第１段膨脹空
間、１６ａは第２気筒の第２段膨脹ピストン、１７ａは
第２気筒の第２段膨脹ピストンリング、１８ａは第２気
筒の第２段蓄冷器、１９ａは第２気筒の第２段膨脹シリ
ンダである。
【００１２】図１中、２０ａは第２気筒の第２段膨脹空
間、２２ａは第１気筒の第１段膨脹空間１０部付近のシ
リンダ９に取り付けられた第１予冷熱交換器、２６ａは
前記の第２段膨脹空間２０ａ部付近のシリンダ１９ａに
取り付けられた第３予冷熱交換器、３０は超電導磁石、
３１は超電導磁石を冷却する液体ヘリウム、３２は超電
導磁石と液体ヘリウムを収納する液体ヘリウム貯槽、３
３は熱シールド板、３４は真空断熱外槽容器、３５、３
５ａは膨脹部とクランクケース部とのヘリウムガスを分
離する可撓シール、３６、３６ａは圧縮部とクランクケ
ース部とのヘリウムガスを分離する可撓シール、３７、
３７ａは膨脹部のガイドピストン、３８、３８ａは圧縮
部のガイドピストン、３９、３９ａは膨脹部ガイドピス
トンピン４０、４０ａは圧縮部ガイドピストンピン、４
１、４１ａは膨脹部のコネクティングロッド、４２、４
２ａは圧縮部のコネクティングロッド、４３はクランク
シャフト、４４はクランクシャフトを支持する軸受、４
５はクランクケースである。
間、２２ａは第１気筒の第１段膨脹空間１０部付近のシ
リンダ９に取り付けられた第１予冷熱交換器、２６ａは
前記の第２段膨脹空間２０ａ部付近のシリンダ１９ａに
取り付けられた第３予冷熱交換器、３０は超電導磁石、
３１は超電導磁石を冷却する液体ヘリウム、３２は超電
導磁石と液体ヘリウムを収納する液体ヘリウム貯槽、３
３は熱シールド板、３４は真空断熱外槽容器、３５、３
５ａは膨脹部とクランクケース部とのヘリウムガスを分
離する可撓シール、３６、３６ａは圧縮部とクランクケ
ース部とのヘリウムガスを分離する可撓シール、３７、
３７ａは膨脹部のガイドピストン、３８、３８ａは圧縮
部のガイドピストン、３９、３９ａは膨脹部ガイドピス
トンピン４０、４０ａは圧縮部ガイドピストンピン、４
１、４１ａは膨脹部のコネクティングロッド、４２、４
２ａは圧縮部のコネクティングロッド、４３はクランク
シャフト、４４はクランクシャフトを支持する軸受、４
５はクランクケースである。
【００１３】上記のように構成された極低温冷凍装置に
おいては、冷凍サイクルを構成する冷凍機本体の圧縮部
と膨脹部は２気筒で構成されており、各気筒は、異なる
回転位相角度を有する１本のクランクシャフト４３を介
して、１個のモータで駆動される。第１段膨脹空間１０
で発生した冷凍は、第１予冷熱交換器２２ａを介して、
ＪＴ回路の冷媒に熱伝達される。第１気筒の第２段膨脹
空間１５で発生した冷凍は、第２予冷熱交換器２４を介
してＪＴ回路の冷媒に熱伝達される。第２気筒の第２段
膨脹空間２０ａで発生した冷凍は、第３予冷熱交換器２
６ａを介して、同じくＪＴ回路の冷媒に熱伝達される。
おいては、冷凍サイクルを構成する冷凍機本体の圧縮部
と膨脹部は２気筒で構成されており、各気筒は、異なる
回転位相角度を有する１本のクランクシャフト４３を介
して、１個のモータで駆動される。第１段膨脹空間１０
で発生した冷凍は、第１予冷熱交換器２２ａを介して、
ＪＴ回路の冷媒に熱伝達される。第１気筒の第２段膨脹
空間１５で発生した冷凍は、第２予冷熱交換器２４を介
してＪＴ回路の冷媒に熱伝達される。第２気筒の第２段
膨脹空間２０ａで発生した冷凍は、第３予冷熱交換器２
６ａを介して、同じくＪＴ回路の冷媒に熱伝達される。
【００１４】なお、第２気筒の第２段膨脹部２０ａの冷
凍性能をより安定させるために、第２気筒の第１段膨脹
部１０ａには熱負荷となるＪＴ回路を接続せず、第２気
筒の第１段膨脹部１０ａの温度を安定した一定の温度に
保ち、第２気筒の第２段膨脹部２０ａへの影響を最小限
に押さえる。各予冷熱交換器および各ＪＴ熱交換器で順
次冷却されたヘリウムガスは、ＪＴ膨脹弁２８部におい
て一部が液化され、低圧極低温のミスト状ヘリウムとな
って、超電導磁石装置の極低温液体ヘリウム貯槽３２内
に流れ、液体ヘリウム分のみが貯溜される。ヘリウムガ
ス分および外部からの熱侵入によって液体ヘリウム３１
が蒸発し、新たに液体ヘリウム貯槽内で発生したヘリウ
ムガスを、ＪＴ回路の低圧回路を通って圧縮機本体２１
へ循環返流させる。
凍性能をより安定させるために、第２気筒の第１段膨脹
部１０ａには熱負荷となるＪＴ回路を接続せず、第２気
筒の第１段膨脹部１０ａの温度を安定した一定の温度に
保ち、第２気筒の第２段膨脹部２０ａへの影響を最小限
に押さえる。各予冷熱交換器および各ＪＴ熱交換器で順
次冷却されたヘリウムガスは、ＪＴ膨脹弁２８部におい
て一部が液化され、低圧極低温のミスト状ヘリウムとな
って、超電導磁石装置の極低温液体ヘリウム貯槽３２内
に流れ、液体ヘリウム分のみが貯溜される。ヘリウムガ
ス分および外部からの熱侵入によって液体ヘリウム３１
が蒸発し、新たに液体ヘリウム貯槽内で発生したヘリウ
ムガスを、ＪＴ回路の低圧回路を通って圧縮機本体２１
へ循環返流させる。
【００１５】図２は他の一実施例を示す極低温冷凍装置
の回路図であり、図１に示したものと同一または相当部
分には同一符号を付して示し、その説明を省略する。図
２において、符号２４ｂは第１気筒の第２段蓄冷部に設
けた第４予冷熱交換器、２６ｂは第２気筒の第２段蓄冷
部に設けた第５予冷熱交換器である。上記のように構成
された極低温冷凍装置においては、第２予冷熱交換器２
４で冷却されたＪＴ回路のガスは、第４予冷熱交換器２
４ｂで更に冷却される。また同じく第３予冷熱交換器２
６ａで冷却されたＪＴ回路のガスは、第５予冷熱交換器
２６ｂで更に冷却される。
の回路図であり、図１に示したものと同一または相当部
分には同一符号を付して示し、その説明を省略する。図
２において、符号２４ｂは第１気筒の第２段蓄冷部に設
けた第４予冷熱交換器、２６ｂは第２気筒の第２段蓄冷
部に設けた第５予冷熱交換器である。上記のように構成
された極低温冷凍装置においては、第２予冷熱交換器２
４で冷却されたＪＴ回路のガスは、第４予冷熱交換器２
４ｂで更に冷却される。また同じく第３予冷熱交換器２
６ａで冷却されたＪＴ回路のガスは、第５予冷熱交換器
２６ｂで更に冷却される。
【００１６】図３は他の一実施例を示す膨脹部の部分断
面図であり、図１に示したものと同一または相当部分に
は同一符号を付して示し、その説明を省略する。図３，
４において、符号１４、１９ａは各第２段膨脹シリン
ダ、１４ｃは各第２段シリンダ内径の一部に設けた冷却
フィン溝、２４は前記の第２段膨脹シリンダ１４の外側
に設けた第２予冷熱交換器、２６ａは同じく第２段膨脹
シリンダ１９ａの外側に設けた第３予冷熱交換器であ
る。上記のように構成された極低温冷凍装置において
は、各第２段シリンダ１４、１９ａ内の冷媒ガスと各シ
リンダ内径表面との接触面積が、フィンを設けることに
よって大幅に増加し、熱交換効率が高くなり各シリンダ
に取り付けられた第２予冷熱交換器２４および第３予冷
熱交換器２６ａを介してより多くの冷凍をＪＴ回路へ伝
達することができる。
面図であり、図１に示したものと同一または相当部分に
は同一符号を付して示し、その説明を省略する。図３，
４において、符号１４、１９ａは各第２段膨脹シリン
ダ、１４ｃは各第２段シリンダ内径の一部に設けた冷却
フィン溝、２４は前記の第２段膨脹シリンダ１４の外側
に設けた第２予冷熱交換器、２６ａは同じく第２段膨脹
シリンダ１９ａの外側に設けた第３予冷熱交換器であ
る。上記のように構成された極低温冷凍装置において
は、各第２段シリンダ１４、１９ａ内の冷媒ガスと各シ
リンダ内径表面との接触面積が、フィンを設けることに
よって大幅に増加し、熱交換効率が高くなり各シリンダ
に取り付けられた第２予冷熱交換器２４および第３予冷
熱交換器２６ａを介してより多くの冷凍をＪＴ回路へ伝
達することができる。
【００１７】
【効果】以上説明したように、この発明の極低温冷却装
置によれば、冷凍機本体の圧縮部および膨脹部を２気筒
にして各気筒の回転位相角度を適切にずらし、冷凍取り
出し部を各気筒の膨脹部に分散させたことにより、トル
ク変動を最小限に低減して所要電力を少なくすることが
でき、また軸受部や歯車継手部からの振動騒音も低減す
ることができ、更に冷凍機本体からＪＴ回路に、より安
定した冷凍出力を伝達することができる。また膨脹部だ
けでなく蓄冷部からも冷凍を取り出すと共に、膨脹シリ
ンダ内径の一部に冷却フィン溝を設けて冷媒ガスとの熱
交換効率を高くしたこと等により、高効率で高性能の極
低温冷却装置が得られる効果を有している。
置によれば、冷凍機本体の圧縮部および膨脹部を２気筒
にして各気筒の回転位相角度を適切にずらし、冷凍取り
出し部を各気筒の膨脹部に分散させたことにより、トル
ク変動を最小限に低減して所要電力を少なくすることが
でき、また軸受部や歯車継手部からの振動騒音も低減す
ることができ、更に冷凍機本体からＪＴ回路に、より安
定した冷凍出力を伝達することができる。また膨脹部だ
けでなく蓄冷部からも冷凍を取り出すと共に、膨脹シリ
ンダ内径の一部に冷却フィン溝を設けて冷媒ガスとの熱
交換効率を高くしたこと等により、高効率で高性能の極
低温冷却装置が得られる効果を有している。
【図１】本発明の第一実施例の極低温冷却装置の回路図
である。
である。
【図２】本発明の第二実施例の極低温冷却装置の回路図
である。
である。
【図３】膨脹部の好ましい例を示す縦断面図である。
【図４】図３に示す膨脹部の横断面図である。
【図５】従来の極低温冷却装置の回路図である。
１０、１５ 第１気筒の膨脹部
２０ａ 第２気筒の第２膨脹部
２１ ＪＴ回路圧縮機
２２、２３、２５、２７ ＪＴ熱交換器
２２ａ、２４、２６ａ 予冷熱交換器
２４ｂ、２６ｂ 予冷熱交換器
２８ ＪＴ膨脹弁
３０ 超電導磁石（被冷却体）
３２ 液体ヘリウム貯槽
３３ 熱シールド板
３４ 真空断熱外槽容器
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F25B 9/00 395
F25B 9/02
Claims (5)
- 【請求項１】 膨脹部を２段構成とした対の冷凍サイク
ルを有し、さらに、一方の冷凍サイクルの第１の膨脹部
と熱交換関係の第１の予冷熱交換器、第２の膨脹部と熱
交換関係の第２の予冷熱交換器、及び他方の冷凍サイク
ルの第２の膨脹部と熱交換関係の第３の予冷熱交換器と
を有するジュールトムソン回路と、並びにジュールトム
ソン回路に接続された液体ヘリウム貯槽とを有する極低
温冷却装置。 - 【請求項２】 被冷却体を収納した液体ヘリウム貯槽を
その内部に有する真空断熱外槽容器と、冷凍機本体と、
および真空断熱外槽容器に接続され且つ冷凍機本体と熱
交換関係の予冷熱交換器を有するジュールトムソン回路
とを有する極低温冷却装置において、冷凍機本体の膨脹
部を２段の２気筒とし、第１気筒の第１段膨脹部と第２
段膨脹部および第２気筒の第２段膨脹部において発生し
た冷凍を、第１予冷熱交換器と第２予冷熱交換器および
第３予冷熱交換器を介してジュールトムソン（以下ＪＴ
と称す）回路の冷媒に熱伝達することを特徴とする極低
温冷却装置。 - 【請求項３】 前記冷凍機本体の第１気筒の第２段蓄冷
部および第２気筒の第２段蓄冷部に第４予冷熱交換器お
よび第５予冷熱交換器を設けたことを特徴とする請求項
２記載の極低温冷却装置。 - 【請求項４】 前記冷凍機の第１気筒の第２段膨脹シリ
ンダおよび第２気筒の第２段膨脹シリンダの内側に溝を
設けたことを特徴とする請求項２記載の極低温冷却装
置。 - 【請求項５】 各冷凍機の蓄冷部を膨脹シリンダ外に配
する請求項２記載の極低温冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13234393A JP3379148B2 (ja) | 1993-05-12 | 1993-05-12 | 極低温冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13234393A JP3379148B2 (ja) | 1993-05-12 | 1993-05-12 | 極低温冷却装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06323668A JPH06323668A (ja) | 1994-11-25 |
| JP3379148B2 true JP3379148B2 (ja) | 2003-02-17 |
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ID=15079126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13234393A Expired - Fee Related JP3379148B2 (ja) | 1993-05-12 | 1993-05-12 | 極低温冷却装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3379148B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4570546B2 (ja) * | 2005-09-26 | 2010-10-27 | 大陽日酸株式会社 | ヘリウム凝縮装置 |
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|---|---|---|---|---|
| JP5114168B2 (ja) | 2007-11-20 | 2013-01-09 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 電界放出型電子源およびそれを用いた電子線応用装置 |
| JP5821186B2 (ja) | 2010-07-07 | 2015-11-24 | 株式会社リコー | 画像情報入力システム、画像情報入力装置、画像情報入力方法、画像情報入力プログラム及び記録媒体 |
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-
1993
- 1993-05-12 JP JP13234393A patent/JP3379148B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH06323668A (ja) | 1994-11-25 |
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