JPH0350372Y2

JPH0350372Y2 -

Info

Publication number: JPH0350372Y2
Application number: JP1986000818U
Authority: JP
Priority date: 1986-01-08
Filing date: 1986-01-08
Publication date: 1991-10-28
Also published as: JPS62115063U

Description

【考案の詳細な説明】［産業上の利用分野］本考案は高圧ヘリウムガスを冷却媒体として使
用する蓄冷器式冷凍機に係り、特に蓄冷器の改良
に関するものである。

［従来の技術］従来から冷凍機の１つとして、高圧ヘリウムガ
ス等を冷却媒体として使用する蓄冷器式冷凍機が
多く採用されてきている。

第２図は、この種のギフオード・マクマホン式
の蓄冷器式冷凍機の概略構成例を断面図にて示し
たものである。第２図において、１は冷却媒体と
しての高圧ヘリウムガスを供給する圧縮機、２は
高圧ヘリウムガス配管、３は低圧ヘリウムガス配
管、４，５はそれぞれ高圧ヘリウムガス配管２、
低圧ヘリウムガス配管３とのコネクタ、６はモー
タハウジング、７はモータ、８はモータ軸、９は
ヘリウムガスを制御する制御バルブ、１０はモー
タハウジング６を支持する支持台、１１はヘリウ
ムガスの流れを制御バルブ９と組合わせて制御す
る制御ブロツク、１２，１３はヘリウムガスの通
路、１４はシール、１５はデイスプレーサの往復
動を制御するサブピストン、１６はシール、１７
はヘリウムガスの通路、１８は第一段デイスプレ
ーサ、１９は第一段蓄冷器であり通常銅製の金網
を重ねたもの等が使用される。また、２０は第一
段シリンダ、２１はヘリウムガスの通路、２２は
第一段寒冷発生区間、２３は被冷却物を取付ける
第一段ヒートステーシヨン、２４はシール、２５
は第二段シリンダ、２６は第二段蓄冷器であり通
常直径１mm以下の鉛球等が充填されている。さら
に、２７は第二段デイスプレーサ、２８はヘリウ
ムガスの通路、２９は被冷却物を取付ける第二段
ヒートステーシヨン、３０は第二段寒冷発生区
間、３１はサブピストン１５を駆動するためのヘ
リウムガス空間である。

かかる構成の蓄冷器式冷凍機において、圧縮機
１で高圧化された常温のヘリウムガスは、高圧ヘ
リウムガス配管２、コネクタ４を通つてモータハ
ウジング６内部に入る。一方、モータ７の回転に
伴いロータリ式の制御バルブ７と制御ブロツク１
１とによつて高圧ヘリウムガスの通路が、および
サブピストン１５によつてデイスプレーサの動き
が夫々制御される。また、上記高圧ヘリウムガス
はヘリウムガスの通路１３，１７を通つて第一段
蓄冷器１９で冷却され、ヘリウムガスの通路２１
を通つて一部は第一段寒冷発生区間２２に貯えら
れる。さらに、残りの高圧ヘリウムガスは第二段
蓄冷器２６を通つて更に冷却され、ヘリウムガス
の通路２８を通つて第二段寒冷発生区間３０に貯
えられる。

第２図はデイスプレーサが最上部に位置する場
合であり、第一段寒冷発生区間２２と第二段寒冷
発生区間３０には、高圧で極低温のヘリウムガス
が貯えられた状態である。ここで、モータ７の回
転によつて制御バルブ９が回転し、夫々の寒冷発
生区間２２，３０は圧縮機１の低圧ヘリウムガス
配管３と連なる。その結果、夫々の寒冷発生区間
２２，３０のヘリウムガスは断熱膨張を行ない、
さらに低温となつて寒冷を発生する。その後、
夫々の寒冷発生区間２２，３０にある低温ヘリウ
ムガスの寒冷を第一段蓄冷器１９、第二段蓄冷器
２６で回収するために、第一段デイスプレーサ１
８、第二段デイスプレーサ２７はサブピストン１
５の働きによつて下降する。さらに、高圧のヘリ
ウムガスを第一段寒冷発生区間２２、第二段寒冷
発生区間３０に導入するために、第一段デイスプ
レーサ１８、第二段デイスプレーサ２７は上昇し
て第２図の状態に戻る。以上のようなサイクルを
繰返すことによつて、冷凍機は間欠的に低温を発
生することができる。

［考案が解決しようとする問題点］ところで、前述したような蓄冷器式冷凍機にお
いて、第二段蓄冷器２６にはその蓄冷材として第
３図に示すような鉛球が使用されているが、この
第３図のような蓄冷材は第４図および第５図にそ
れぞれ示すように、10^K以下の極低温になると熱
容量すなわち比熱が小さくなつて蓄冷器２６の性
能が低下し、結果的に蓄冷器式冷凍機の性能が低
下することになる。従つて、かかる不具合を防止
するためには蓄冷器を大きくする、換言すれば蓄
冷材を多く使用するようにすればよいが、このよ
うにすると蓄冷器２６の容積および重量が増加す
るばかりでなくコストも高くなり、結果的に蓄冷
器式冷凍機の容積および重量が増加しコストも高
いものになるという問題がある。

そこで、本考案は上記のような問題点を解決
するために成されたもので、その目的は蓄冷器の
容積および重量を低減すると共にコストを低下さ
せつつ蓄冷器の性能を向上させ、もつて冷凍機の
性能を向上させつつその容積、重量ならびにコス
トの低減を図ることが可能な信頼性の高い蓄冷器
式冷凍機を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］上記の目的を達成するために本考案では、高圧
ヘリウムガスを冷却媒体として使用する蓄冷器式
冷凍機において、蓄冷器の低温側の蓄冷材とし
て、活性炭、モレキユラーシーブス（人工ゼオラ
イト）等のヘリウムガスを良好に吸着する吸着材
を使用するようにしたことを特徴とする。

［作用］上述した構成の蓄冷器式冷凍機においては、蓄
冷器の低温側（温度10^K以下となる部分）の蓄冷
材として、ヘリウムガスを良好に吸着する吸着材
が使用されていることから、ヘリウムガスを吸着
した吸着材は10^K以下においても比熱を大きく保
持できるので、蓄冷器の性能低下を防止すること
ができることになる。

本発明は、蓄冷器の低温側（温度10^K以下とな
る部分）の蓄冷材として、ヘリウムガスを良好に
吸着する活性炭、モレキユラーシーブス（人工ゼ
オライト）等の吸着材を使用するものである。

すなわち第４図に示したように、10^K以下にお
いてはヘリウムガスの方が鉛よりも比熱がはるか
に大きく、また第５図、第６図に示したように活
性炭の比熱は鉛と比べてやや劣るが、ヘリウムガ
スを吸着した活性炭は10^K以下において鉛よいも
はるかに比熱が大きくなることを利用するもので
ある。

［実施例］以下、上述のような考え方に基づく本考案の一
実施例について図面を参照して説明する。

第１図は、本考案による蓄冷器式冷凍機の構成
例を断面図にて示すもので、第２図と同一部分に
は同一符号を付してその説明を省略し、ここでは
異なる部分についてのみ述べる。第１図におい
て、３２は第二段蓄冷器高温側（図示上部側）に
充填された前述と同様の鉛球である。また、３３
は第二段蓄冷器低温側（図示下部側）に充填され
ヘリウムガスを良好に吸着する吸着材、例えば直
径１mm以下の球状または粒状の活性炭である。さ
らに、３４は上記高温側鉛球３２と低温側活性炭
３３とが混合するのを防止し、かつヘリウムガス
が通過できるようにするためのメツシユの細かい
金網状仕切板である。

かかる構成の蓄冷器式冷凍機において、鉛球３
２で構成された第二段蓄冷器高温側は、10^K程度
までの低温領域で蓄冷材としての役割を果たし、
鉛球３２の比熱が小さくなる10^K以下のさらに低
温領域では、冷却媒体であるヘリウムガスを吸着
した第二段蓄冷器低温側の活性炭３３が蓄冷材と
しての役割を果たすことになる。従つて、10^K以
下の極低温領域においても蓄冷器の性能を向上す
ることができることになる。

上述したように本実施例による蓄冷器式冷凍機
においては、次のような作用効果が得られるもの
である。

(a) 10^K以下の温度領域においても蓄冷器の性能
を向上することができる。

(b) 蓄冷器の性能向上（使用する蓄冷材が少量で
済む）により、蓄冷器の容積および重量を低減
すると共にコストを低下させることができる。

(c) 上記ａ，ｂにより、冷凍機としての性能を向
上させつつその容積、重量ならびにコストの低
減を図ることができる。

尚、本考案は上述した実施例に限定されるもの
ではなく、次のようにしても同様に実施すること
ができるものである。

上述した第１図の実施例では、本考案を蓄冷器
式冷凍機に適用した場合を述べたが、これに限ら
れることなく例えば蓄冷器を使用した極低温機器
についても本考案を同様に適用することができる
ものである。

また、上述した第１図の実施例では吸着材とし
て活性炭を使用した場合を述べたが、これに限ら
れることなく例えばモレキユラーシーブス（人工
ゼオライト）等のその他のヘリウムガスを良好に
吸着する吸着材を使用するようにしても良いこと
は言うまでもない。

その他、本考案はその要旨を変更しない範囲
で、種々に変形して実施することができるもので
ある。

［考案の効果］以上説明したように本考案によれば、高圧ヘリ
ウムガスを冷却媒体として使用する蓄冷器式冷凍
機において、蓄冷器の低温側の蓄冷材として、活
性炭、モレキユラーシーブス（人工ゼオライト）
等のヘリウムガスを良好に吸着する吸着材を使用
するようにしたので、蓄冷器の容積および重量を
低減すると共にコストを低下させつつ蓄冷器の性
能を向上させ、もつて冷凍機の性能を向上させつ
つその容積、重量ならびにコストの低減を図るこ
とが可能な極めて信頼性の高い蓄冷器式冷凍機が
提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す断面構成図、
第２図は従来の蓄冷器式冷凍機を示す断面構成
図、第３図は従来の蓄冷材（鉛球）の充填状況を
示す図、第４図はヘリウムガスと鉛の比熱の比較
図、第５図、第６図は鉛と活性炭の比熱の比較図
である。１……圧縮機、２……高圧ヘリウムガス配管、
３……低圧ヘリウムガス配管、４，５……高圧ヘ
リウムガス配管２，低圧ヘリウムガス配管３との
コネクタ、６……モータハウジング、７……モー
タ、８モータ軸、９……制御バルブ、１０……支
持台、１１……制御ブロツク、１２，１３……ヘ
リウムガスの通路、１４……シール、１５……サ
ブピストン、１６……シール、１７……ヘリウム
ガスの通路、１８……第一段デイスプレーサ、１
９……第一段蓄冷器、２０……第一段シリンダ、
２１……ヘリウムガスの通路、２２……第一段寒
冷発生区間、２３……第一段ヒートステーシヨ
ン、２４……シール、２５……第二段シリンダ、
２６……第二段蓄冷器、２７……第二段デイスプ
レーサ、２８……ヘリウムガスの通路、２９……
第二段ヒートステーシヨン、３０……第二段寒冷
発生区間、３１……ヘリウムガス空間、３２……
鉛球、３３……活性炭、３４……金網状仕切板。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

高圧ヘリウムガスを冷却媒体として使用する蓄
冷器式冷凍機において、蓄冷器の低温側の蓄冷材
としてヘリウムガスを吸着する吸着材を使用する
ようにしたことを特徴とする蓄冷器式冷凍機。