JPH043856A - 冷凍機で予冷を行なうjt回路装置 - Google Patents

冷凍機で予冷を行なうjt回路装置

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JPH043856A
JPH043856A JP10252990A JP10252990A JPH043856A JP H043856 A JPH043856 A JP H043856A JP 10252990 A JP10252990 A JP 10252990A JP 10252990 A JP10252990 A JP 10252990A JP H043856 A JPH043856 A JP H043856A
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JP
Japan
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flow path
pressure side
side flow
heat exchanger
flow passage
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JP10252990A
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English (en)
Inventor
Hitoshi Mitsubori
仁志 三堀
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
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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】 [産業上の利用分野コ 本発明は冷凍機に関し、特に冷凍機で予冷を行なうジュ
ールトムソン(JT)回路装置に関する。
「従来の技術] 極低温冷凍機等においては高圧回路を冷凍機で予冷する
方法かとられている。
第3図は、従来の技術による極低温冷凍機の例を示す0
本例においては、冷凍負荷35をジュールトムソン(J
T)回FI?130が断熱自由膨張を利用して冷却し、
このJT回路をギフオードマクマホン(GM)サイクル
を利用したGM冷凍機20が予冷する。JT回路30に
おいては、He圧縮機31の高圧側出力に接続された高
圧側流路32は、第1熱交換器36を出た後、冷凍[2
0の1段冷凍発生部22に対して、第1の熱的結合28
を形成し、冷却された後第2熱交換器37に入る。
第2熱交換器37を出た後、高圧側流路32はGM冷凍
機20の2段冷凍発生部23と第2の熱的結合29を形
成して冷却され、第3熱交換器38に入る。
第3熱交換器38を出た高圧側流路32は、JT弁34
を介して低圧側流路33につながる。JT弁34以後の
低圧側流路33は、冷凍負荷35、第3熱交換器38、
第2熱交換器37、第1熱交換器36を通って、He圧
縮機31の低圧吸込側に接続される。
高圧側流1i32と低圧側流路33は、第1熱交換器3
6、第2熱交換器37、第3熱交換器38において、互
いに熱的に結合し、熱交換を行なう。
すなわち、低圧1llI流路33が高圧側流路32を冷
却し、逆に高圧側流路32か低圧fllll流路33を
加熱する。このようにしてHeの回路が形成される。
0M冷凍[20においては、He圧縮v&21によって
Heカスが圧縮される。He圧縮11fi21から出た
圧taHeカスは1段冷凍発生部22において膨張され
て冷却され、さらに2段冷凍発生部23に供給されて膨
張されることによってさらに冷却される。
JT回路30における冷凍発生の原理は以下の通りであ
る。
He圧縮機で高圧に圧縮された高圧Heは、高圧側流路
32に供給された後、第1熱交換器36において低圧側
流路33内の低圧Heによって冷却され、第1熱交換器
36を出た後、GM冷凍機20の1段冷凍発生部22と
第1の熱的結合28でさらに冷却される。第1の熱的結
合を経た後、第2熱交換器37に入り、低圧側流路33
内の低圧Heと熱交換を行なって冷却される。第2熱交
換器37を出た後、高圧HeはGM冷凍8!20の2段
冷凍発生部23と第2の熱的結合29でさらに冷却され
、第3熱交換器38に入る。第3熱交換器38において
、低圧Heによってさらに冷却される。このようにして
高圧側流路32は、JT弁34に充分低温に冷却された
高圧Heガスを供給する。JT弁34を通ったHeガス
は、断熱自由膨張することによって急激に冷却され、冷
凍負荷35をたとえば4.2Kに冷却する。冷凍負荷3
5を冷却した後のHeガスは、低圧側流路33を通って
第3熱交換器38に入り高圧Heを冷却する。低圧He
は、その後第2熱交換器37、第1熱交換器36におい
て高圧Heと熱結合され、高圧Heを冷却すると共に徐
々に昇温される。昇温されたHeガスは、He圧a機に
吸入された後、He圧taa31によって圧縮され、高
圧側流FI@32に供給される。
このように、従来の技術による極低温冷凍機においては
、高圧側流路32は低圧側流路33と熱交換器を形成し
たり、冷凍機と熱的結合を形成するために、低圧側流路
33と交互に結合離脱を繰り返している。すなわち、第
3図の構成において、高圧側流路32は第1熱交換器3
6を出た後、X点において低圧側流路33と分離し、G
M冷凍機20の第1冷凍発生部22と熱的結合を形成し
、その後Y点において、JT回路30の低圧側流路33
と再結合する。また、第2熱交換器37を出た後、高圧
側流路32はX点で低圧側流路33と分離し、0M冷凍
8120の第2冷凍発生部23と第2の熱的結合29を
形成した後、Y点において低圧側流路33と再結合を行
なう、これらの分離、再結合の箇所において、配管に加
工を行なうことが必要である。たとえば、第1熱交換器
36、第2熱交換器37、第3熱交換器38においては
、低圧側流路33と高圧側流路32とが、二重管式構造
で熱的に結合されている。
高圧側流路32をGM冷凍機20で冷却するために、X
、Yで示す点において、高圧側流路32は低圧側流路3
3から引き離され、再結合されている。これら配管の分
離再結合は、配管作業上。
面倒なものであり、システムの製造原価を上昇させる。
[発明が解決しようとする課U] 以上説明したように、従来の技術による冷凍機で予冷を
行なうJT回路装置においては、配管作業が繁雑なもの
であった。
本発明の目的は、配管作業を簡素化し、製造原価を低減
することのできる、冷凍機で予冷を行なうJT回路装置
を提供することである。
[課題を解決するための手段] 本発明の冷凍機で予冷を行なうJ、T回路装置は、冷凍
機の冷凍発生部に対して、JT回路の高圧流路、低圧流
路が共に熱的に結合され、熱交換を行なう。
[作用] 冷凍機の冷凍発生部に対して、JT回路の高圧流路、低
圧流路を共に熱的に結合すると−JT回路の熱交換器と
、冷凍機の冷凍発生部との間において、JT回路の高圧
流路、低圧流路を分離する必要がなくなり、一体の配管
を行なうことができる。
[実施例] 第1図は本発明の実施例による、冷凍機で予冷を行なう
JT回路装置を示す。
JT回路10は、He圧縮aiiiの低圧側流路13と
高圧側流路12を含む、これらの高圧側流路12と低圧
側流路13とは共に第1熱交換器16.0M冷凍ff1
20との第1の熱的結合25、第2熱交換器17、GM
冷凍8m20との第2の熱的結合26、第3熱交換器1
8を経由する。その後、高圧側流路12はJT弁14を
介して冷凍負荷15に結合され、出力側が低圧側流路1
3に結合される。
GM冷凍機20は、He圧縮機21を含み、1段冷凍発
生部22と2段冷凍発生部23を有する。
1段冷凍発生部22においては、第1熱的結合25を介
してJT回路10の高圧側流路12および低圧(lII
流路13に対して、熱的結合を結合し、熱の授受を行な
う、同様に、0M冷凍120の2段冷凍発生部23は、
JT回Ii!810の第2の熱的結合26を介して高圧
側流路12と低圧側流路13と熱的結合する。これらの
熱的結合は、たとえば冷凍発生部22.23に高圧側流
路12と低圧側流路13との二重管を巻回しすることに
よって形成できる。
JT回路10の高圧rpJ流路12と低圧側流路13は
、第1熱交換器16、第1の熱的結合25、第2熱交換
器17、第2の熱的結合26、および第3熱交換器18
の間、同一の結合状態を保持することができる。
このため、たとえば二重管構造をとった場合、二重管構
造から高圧rPJ流路32を分岐、合流する必要かなく
、常に同等の二重管構造を保持することかできる。GM
冷凍a120は、He圧縮機21を含み、1段冷凍発生
部22および2段冷凍発生部23においてJT回路10
の高圧側流路12および低圧側流路13と第1の熱的結
合25および第2の熱的結合26を形成する。
以上説明した、冷凍機で予冷を行なうJT回路装置の性
能を以下の様に検討した。
第2図は第1図に示す本発明の実施例によるJT回路装
置の、第3図に示す従来のJT回路装置との比較検討を
説明するモデルを示す。
JT回RIOは室温、20気圧の高圧側流路12と低温
、1気圧の低圧側流11813とを含む6図においては
、高圧側流路12とGM冷凍機20との結合を右側に、
低圧(III流路13とGM冷凍機20との結合を左側
に分けて示す。
JT回Il@ 10においては、第1熱交換器16にお
いて、高圧側流路12と低圧(lII流路13とか熱交
換率η1で結合し、第1の熱的結合25においては、高
圧側流路12かGM冷凍機20と効率ηh1で結合し、
低圧側流路13はGM冷凍fR20と効率ηL1で結合
する。同様に、第2熱交換器17においては、高圧側流
路12と低圧側流路13が効率η2で結合し、第2の熱
的結合26においては、高圧側流路12か効率ηh2で
、低圧側流路13か効率ηL2で結合し、第3熱交換器
18においては、効率η3で高圧側流路12と低圧側流
Ij@13か結合する。なお、JT回路10にはHeカ
スか流量GJ流れ、冷凍負荷15において熱量Qを奪う
また、第1の熱的結合25においては、高圧側流路12
から熱量Qhtが0M冷凍8120に奪われ、低圧側流
路13は、GM冷凍機20がら熱1QL1を奪う、同様
に、第2の熱的結合においては高圧側流F#112から
熱量Qh2がGM冷凍機2oに杼り、GM冷凍機20か
ら低圧側流II?I13に熱量QL2が移る。また、そ
れぞれの熱的結合25.26において、GM冷凍機20
は温度STI、ST2を保持し、JT回路10の高圧側
流路12は、温度TH2から温度TH3に変化し、温度
■114がらTH5に変化する。また、低圧側流路13
においては、熱的結合25において、温度が■[3がら
TL2に変化し、熱的結合26においては温度はT15
からT14に変化する。このような、条件の下において
、ガス流量を種々に変化させて冷凍負荷15における熱
量Q (W)を計算によって算出した。なお、効率η[
1、ηL2は、50%の場合と90%の場合の2つの場
合について計算した。比較のため、従来式(ηし1=η
L2=O)も挙げである。結果を表1として示す、従来
のJT回路と比較して、本発明の実施例によるJT回路
の場合、冷凍負荷における熱量Qの大きさは、はとんど
変化していないことかわかる。つまり、高圧側流路と低
圧側流路をともにGM冷凍機と結合させ、熱交換を行な
っているか、目的とする冷凍負荷の冷却能力はほとんど
従来方式と差がない、一方、高圧側流路と低圧側流路を
一体に配管することができるため、JT回路の設置作業
はきわめて容易となり、製造原価を低減することができ
る4 以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれ
らに制限されるものではない、たとえば、種々の変更、
改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろ
う。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、JT回路の高圧
111!I流路、低圧側流路の配管作業かきわめて簡素
化される一方、冷凍能力はほとんど差が生じない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す冷凍機の冷凍回路を示す
回路図、 第2図は本発明の実施例による冷凍機の性能を検討する
ために行なった解析を説明するための該略図、 第3図は従来の技術による冷凍機の冷凍回路を示す回路
図である。 図において、 10      JT回路 11      He圧縮機 12     高圧側流路 13     低圧側流路 (表1) JT弁 冷凍負荷 第1熱交換器 第2熱交換器 第3熱交換器 GM冷凍機 He圧縮機 1段冷凍発生部 2段冷凍発生部 第1の熱的結合 第2の熱的結合 第1の熱的結合 第2の熱的結合 JT回路 He圧縮機 高圧側流路 低圧側流路 JT弁 冷凍負荷 第1熱交換器 第2熱交換器 第3熱交換器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)、冷凍機で予冷を行なうJT回路装置であって、
    冷凍機の冷凍発生部に対してJT回路の高圧流路、低圧
    流路が共に熱的に結合され、熱交換を行なうことを特徴
    とするJT回路装置。
JP10252990A 1990-04-18 1990-04-18 冷凍機で予冷を行なうjt回路装置 Pending JPH043856A (ja)

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JP10252990A JPH043856A (ja) 1990-04-18 1990-04-18 冷凍機で予冷を行なうjt回路装置

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JP10252990A JPH043856A (ja) 1990-04-18 1990-04-18 冷凍機で予冷を行なうjt回路装置

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JPH043856A true JPH043856A (ja) 1992-01-08

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ID=14329839

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JP (1) JPH043856A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5633737A (en) * 1993-12-24 1997-05-27 Sharp Kabushiki Kaisha Projection-type color liquid crystal display having two micro-lens arrays
US5801814A (en) * 1995-03-28 1998-09-01 Fuji Photo Film Co., Ltd. Split image exposure method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5633737A (en) * 1993-12-24 1997-05-27 Sharp Kabushiki Kaisha Projection-type color liquid crystal display having two micro-lens arrays
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