JPH03236551A - 寒冷輸送方法 - Google Patents

寒冷輸送方法

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JPH03236551A
JPH03236551A JP3154390A JP3154390A JPH03236551A JP H03236551 A JPH03236551 A JP H03236551A JP 3154390 A JP3154390 A JP 3154390A JP 3154390 A JP3154390 A JP 3154390A JP H03236551 A JPH03236551 A JP H03236551A
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refrigerant
expansion chamber
heat station
cooled
compressor
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JP3154390A
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Kenji Arasawa
荒沢 健児
Hidetoshi Morimoto
秀敏 森本
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ARUBATSUKU KURAIO KK
Ulvac Cryogenics Inc
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ARUBATSUKU KURAIO KK
Ulvac Cryogenics Inc
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野) 本発明は、クライオポンプ、超伝導マグネットの予冷、
超伝導材料の実験等に適用される寒冷輸送方法に関する
(従来の技術) 従来、被冷却体を超低温に冷却するための寒冷輸送方法
として、例えば第6図示のように、冷凍装置Aで発生さ
せた寒冷を循環装置Bにより輸送して被冷却体Cを極低
温に冷却する方法が知られている。該冷凍装置Aは、例
えばサイモン膨脂を利用するG−Mサイクル(G i 
f fo r d −M c M a h o nサイ
クル〉の装置が用いられ、具体的には、該冷凍装置Aは
、圧縮機aと、容積可変の膨脹室eを有するヒートステ
ーションbとを配管Cで接続して構成され、該圧縮機a
で圧縮されて高圧化したガス冷媒を膨脹室eの容積を小
さくした状態のヒートステーションbに充満したのち該
膨脹室eの容積をガス冷媒の圧力を変えずに拡大し、該
膨脹室eを該圧縮機aの吸入側に接続してガス冷媒をサ
イモン膨脂させ、該膨脂室e内のガス冷媒を該膨脹室e
の縮小により排除し、この作動を繰り返1、て該ヒート
ステーション1つを極低温化するように作動する。、該
ヒートステー ジョン1)に発生(7た寒冷は、該ヒー
トステーションbに熱的に接触するヒートステーション
冷却ステージdと、被冷却体Cに熱的に接触する冷却ス
テージfとを備えた冷媒輸送ラインgに冷媒供給用圧縮
機りを介在させて前記冷凍装置Aとは別個の冷媒を循環
させるよう1こ[、y 4=循環装置Hにより運ばれ、
被冷却体Cが冷却される。該冷媒供給用圧縮機りは室温
で動作A−るため、冷媒輸送ラインgに設けられた熱交
換器lにより冷媒の行きと戻りで熱交換を行う。
また、第6図;l′Xの冷媒輸送ラインZを設置)ずに
、ヒートステーション1〕に直接に被冷却体Cを熱的に
接触させる直接冷却タイプの冷却方性も知られている。
(発明が解決17ようとする課題) 前記従来の寒冷輸送方法は、冷凍装置Aと循環装置Hの
夫々に別個の冷媒を循環させるので、2台の冷媒圧縮機
a、hか心変になり、設備及び運転コスI・が高くなる
不都合があった。まノー、冷媒輸送ラインgに設置ノら
れた熱交換器lの熱交換効率が、冷却ステージfの能力
を決定する上で重要な要素になるが、該熱交換器1を安
価Hつコンパクトに製作するJ]とは困難て、、該熱交
換器1の1.−めに装置が高価で大型になる欠点があっ
た。
このような不都合、欠点は、冷媒輸送ラインgが無く、
被冷却体Cを直接にヒートステーションhに接触させた
直接冷却タイプの場合には生じないが、その反面、冷凍
装置Aの振動が被冷却体に伝わりやすく、被冷却体Cを
加熱1−7たときに、熱が冷凍装置Aに伝わって損傷す
る等の悪影響が発生ずる欠点がある。
本発明は、こう1.た不都合、欠点を解決り、、冷凍装
置から遠隔位置にある被冷却体を簡単安価に冷却するこ
とが可能な寒冷輸送ツノ法を提供することを目的とする
ものである。
(課題を解決するための手段) 本発明では、圧縮機ど膨脹室を有するヒートステーショ
ンとを備え5、該圧縮機により高ff化されたffス冷
媒を膨脹室を小容積と1.たヒートステーションに充満
さゼー1次いて該ヒートステーションの膨脹室の容積を
その内部のガス冷媒の圧力を変えずに拡大したのち該膨
脹室を該圧縮機の吸入側に接続I7てガス冷媒をサイモ
ン膨脂させ、該膨脹室内のガス冷媒を該膨脹室の縮小に
より排除1.て該ヒートステーションを極低温化する冷
凍装置に於て、該ヒートステーションの膨脹室に、該冷
媒を抽出するバイブを接続し、該バイブを介して被冷却
体に接1.た冷却ステージへ該冷媒を流通させたことに
より、遠隔位置にある被冷却体を冷却するように1−た
(作用) 圧縮機により例えばヘリウムガスの冷媒を圧縮l、て膨
脹室の容積が最小状態にあるヒートステーション内に充
満させ、次いで該膨脹室の容積をその内部のガス冷媒の
圧力を変えずに拡大12、該膨脹室を該圧縮機の吸入側
に接続l−でガス冷媒をザイモン膨狭により冷却I7た
のち該膨脹室の容積を縮小させてその内部のガス冷媒を
排除17、この作動を繰り返すことによりヒートステー
ションが極低温に冷却されることは従来の冷凍機の場合
と同様であるが、本発明の場8、該ヒートステーション
の膨脹室に接続1−たバイブから該冷媒が抽出されて直
接に冷却ステージへと流通するので、該冷却ステージも
ヒートステーションと同様に冷却され、これに熱的に接
触させて設けた被冷却体を小型簡素な手段で冷却でき、
冷凍機の振動が被冷却体に伝わり難く、また、被冷却体
が加熱されたときにその熱が冷凍機に伝わり難く、冷凍
機の損傷も防止できる。
(実施例) 本発明の実施例を図面に基づき説明すると、第1図に於
て、符号(1)は圧縮機(2)とヒートステーション(
3)を配管0)により接続して構成した例えば(、−M
サイクル (GiffordM c M a h o 
11サイクル)の冷凍装置をjミす。
該冷凍装置(1)の詳細は第2図示の如くであり、往復
動するピストン状のディスプレーザー(5)を内部に備
えたシリンダ状のヒートステーション〈3〉内の1室を
膨脂室(6)に構成し、該膨脂室(6)を、途中に蓄冷
器(7)及びバルブ(8) (9)を設けた配管(4)
を介して圧縮機(2)の吸入側と吐出側に接続し、更に
該蓄冷器(7)の前方の配管(4)が該ヒートステーシ
ョン(3)のもう−方の室(10)に接続される。
該冷凍装置(L)は、ヒートステーション(3)の膨脂
室(6)の容積が最小のときに、バルブ(8)を開いて
圧縮機(2〉で圧縮された高圧のヘリウムガスの冷媒を
膨脂室(6〉及び室(10)に充満させ、次いでディス
プレーサ−(5)を移動させて膨脂室(6)の容積を拡
大すると共に室(10〉から膨脂室(6)にガス冷媒を
移動させて該膨脂室(6)の圧力を略一定に維持し、こ
のあとバルブ(8)を閉じバルブ(9〉を開くと該膨脂
室(6)のガス冷媒が圧縮機(2)へと流出してサイモ
ン膨脂で低温化し、該ヒートステーション(3)が低温
になり、ディスプレーサ−(5)を膨脂室(6)を最小
とする位置に移動させ、この作動を例えば1秒間に1回
繰り返すことにより該ヒートステーション(3〉が極低
温になる。
こうした構成・作動は従来の冷凍装置と変わりがないが
、本発明では該ヒートステーション(3)の膨脂室(6
)にバイブ(11〉を設けて冷媒を抽出し、該バイブ(
11)を介して被冷却体(12)に熱的に接触させた冷
却ステージ(13)に該冷媒を流通させるようにしたの
で、該膨脂室(6〉内の圧力変動に伴い該バイブ(11
)の中を冷却されたヘリウムガスの冷媒が往復運動を行
い、冷却ステージ(13〉が極低温に冷却され、これに
接した被冷却体(12)が極低温に冷却される。
該冷却ステージ(13)の冷却能力を上げるためには、
バイブ(11)の終端に大きな空間を設け、該冷却ステ
ージ(13)を通過する冷媒の量を増やせばよいが、G
−Mサイクルの冷凍装置の性能は、第3図のP−v線図
(14)に見られるように、圧縮機(2)で作られる高
圧と低圧の圧力差と、膨脂室(6)の体積変化で決まる
ものであるため、冷却ステージ(13)を通過する冷媒
の量を増やすために過剰に設けた空間はすべてデッドス
ペースとなって圧縮機(2)での圧力差がとれなくなる
原因になり、また冷媒の流量が増えることにより蓄冷器
(7)の効率が下かり、かえって冷凍能力が低下するの
で、バイブ(11)を流通する冷媒の量は冷凍装置に見
合った量に設定することが好ましい。第3図の符号(1
5)は冷凍装置(1〉にバイブ(11)を設けた場合の
P−v線図である。
上記の冷凍装置(1)にはG−Mサイクルを使用したが
、ツルベイサイクルやスターリングサイクルの冷凍装置
を使用してもよく、ヒートステーション(3)を第4図
、第5図示のように2段に構成し、一方の段から或いは
両方の段からバイブ(11)を介して冷媒を抽出し、2
個の冷却ステージ(13)で2個の被冷却体(12)を
冷却することもできる。
第4図、第5図の場合、冷凍能力アップのために、バイ
ブ(11)の塞いだ終端をヒートステーション(3)に
接触させて冷却し、或いはバイブ(11)の終端にリザ
ーバ(16)を取り付け、該バイブ(11)の冷媒の流
通量を増大するようにした。
第4図示の実施例の場合の冷凍能力を測定したところ、
第1段のヒートステーション(3a〉に連なる冷却ステ
ージ(13a)が80に1第2段のヒートステーション
(3b)に連なる冷却ステージ(13b)が20にの時
、第1段の冷却ステージ(18a)で5W、第2段の冷
却ステージ(13b)でIWの冷凍能力が得られた。
(発明の効果) 以上のように本発明では、サイモン膨脂により極低温に
冷却されるヒートステーションの膨脂室から、被冷却体
に熱的に接触させた冷却ステージへ冷媒をバイブを介し
て流通させたので、ヒートステーションから遠隔位置に
設けた被冷却体を別個の循環装置を設けることなく簡単
且つ安価で狭いスペース内に於て極低温に冷却すること
ができ、ヒートステーションの冷媒をバイブで抽出する
ので、軽量な設備で遠くに寒冷を輸送出来、ヒートステ
ーションと被冷却体とを十分に離せてヒートステーショ
ンへの熱的影響や被伶却体への冷凍装置からの振動の影
響を最小限にすることができる等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例の側面図、第2図は第1図の具
体的な説明図、第3図はG−Mサイクル冷凍装置のP−
v線図、第4図および第5図は本発明の他の実施例の側
面図、第6図は従来例の側面図である。 (1)・・・冷凍装置 (2〉・・・圧縮機 (3〉・・・ヒートステーション (4)・・・配管 (6)・・・膨脂室 (11〉・・・バイブ (12)・・・被冷却体 (13〉・・・冷却ステージ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 圧縮機と膨脹室を有するヒートステーションとを備え、
    該圧縮機により高圧化されたガス冷媒を膨脹室を小容積
    としたヒートステーションに充満させ、次いで該ヒート
    ステーションの膨脹室の容積をその内部のガス冷媒の圧
    力を変えずに拡大したのち該膨脹室を該圧縮機の吸入側
    に接続してガス冷媒をサイモン膨脹させ、該膨脹室内の
    ガス冷媒を該膨脹室の縮小により排除して該ヒートステ
    ーションを極低温化する冷凍装置に於て、該ヒートステ
    ーションの膨脹室に、該冷媒を抽出するパイプを接続し
    、該パイプを介して被冷却体に接した冷却ステージへ該
    冷媒を流通させたことを特徴とする寒冷輸送方法。
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WO2003001127A1 (fr) * 2001-06-21 2003-01-03 Air Water Inc. Machine de congelation de type entreposage frigorifique

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JPH01139959A (ja) * 1987-11-27 1989-06-01 Sumitomo Heavy Ind Ltd 蓄冷式He冷凍機

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US7047749B2 (en) 2001-06-21 2006-05-23 Air Water Inc. Regenerative refrigerating apparatus

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