JPH0643643Y2 - 蓄冷式冷凍装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 この考案は圧縮機構と、再生器を有する膨張機構とを備
え、GMサイクル冷凍機、スターリングサイクル冷凍機、
ソルベーサイクル冷凍機などの低温生成装置として利用
される蓄冷式冷凍装置に関する。

（ロ）従来の技術 上述したGMサイクル冷凍機やスターリングサイクル冷凍
機では低温工学ハンドブック（昭和57年９月15日 内田
老鶴圃新社発行 P103〜P107）に開示されているよう
に、圧縮機構と、再生器を有する膨張機構とを備えた構
成である。

第３図は従来のGMサイクル冷凍機の一例を示すものであ
る。第３図において、圧縮機構１は圧縮機２の吐出側の
配管３に吸着器４及び入口側バルブ５を順次装設し、圧
縮機２の吸入側の配管６に出口側バルブ７を装設してあ
る。膨張機構８は配管３、６の接続点９と直列に配管接
続された再生器10と、この再生器10と並列に配管接続さ
れた膨張器11とを備え、膨張器11の内部はディスプレー
サ12にて上部空間13と下部空間14とに区画されている。

圧縮機２を運転させ、入口側バルブ５を開（出口側バル
ブ７を閉）にすると、圧縮機２から吐出された作動ガス
が膨張器11内の上部空間13及び下部空間14に入る。この
とき、ディスプレーサ12は下死点にある。ディスプレー
サ12が上死点へ移動すると、上部空間13の作動ガスが再
生器10を通って下部空間14へ移動する。次に、出口側バ
ルブ７を開（入口側バルブ５を閉）にすると、下部空間
14の作動ガスは膨張し、冷却されながら圧縮機２に吸収
される。このとき、再生器10では冷却された作動ガスが
通過することにより蓄冷が行なわれる。その後、出口側
バルブ７が閉となり、ディスプレーサ12が下死点へ移動
して初期状態に戻る。以上の動作を繰返すことにより、
再生器10の蓄冷が進みながら下部空間14の作動ガス温度
が低下していく。

（ハ）考案が解決しようとする問題点 上述したGMサイクル冷凍機（蓄冷式冷凍装置）は吸着器
４が圧縮機２の吐出側の配管３にのみ設けられているた
め、吸着器４による作動ガスの清浄化が厳格に要求さ
れ、吸着器４を大型にするとともに、吸着器４を頻繁に
交換しなければならない問題があった。さらに、作動ガ
ス中の酸素あるいは窒素などの不純物が再生器10を通過
して膨張器11の下部空間14に流入すると、下部空間の温
度が低下しているため、不純物が凍結してディスプレー
サ12がロックし、膨張器11の運転が停止する虞れがあっ
た。また、他の方式の蓄冷式冷凍装置にも同様な問題が
あった。

この考案は上述した事実に鑑みてなされたものであり、
吸着器の小型化を図るとともに、吸着器の耐用年数を長
くし、さらに、作動ガス中の不純物による膨張器の異常
停止を回避することを目的とする。

（ニ）問題点を解決するための手段 この考案は圧縮機構と、この圧縮機構に配管接続され再
生器と膨張器とを環状に配管接続した膨張機構とを備え
た蓄冷式冷凍装置において、膨張器の膨張空間から再生
器の膨張ガス流入側端部に至るガスの流路に吸着器を設
けた構成である。

（ホ）作用 圧縮機構から膨張機構に供給される作動ガスは高圧とな
るので、作動ガスが再生器の回路を通過する際に、作動
ガスに含まれる不純物が吸着器に効率良く吸着される。
膨張機構から圧縮機構に回収される作動ガスは低圧とな
るので、作動ガスが再生器の回路を通過する際に、吸着
器に吸着された不純物が吸着器から離脱し、作動ガスと
一緒に圧縮機構に回収される。さらに、膨張器の膨張空
間からの冷却された膨張ガス（作動ガス）が流れる流路
に設けられた吸着器の温度は低下しており、作動ガスが
再生器から膨張器の膨張空間に流れるときに吸着器に酸
素あるいは窒素などの不純物が吸着するので、吸着性能
が大幅に向上して膨張器の動作不良が回避される。

このように、膨張器の膨張空間から再生器の膨張ガス流
入側端部に至るガスの流路に設けた吸着器では、不純物
が吸着、離脱を繰返すため、吸着器の容量を小さくで
き、吸着器の耐用年数も長くなる。さらに温度低下した
吸着器に不純物が確実に吸着され、低温冷凍を支障なく
行なうことが可能である。

（ヘ）実施例 以下、この考案をGMサイクル冷凍機に適用した実施例に
ついて図面を参照して説明する。

第１図はこの考案の一実施例の蓄冷式冷凍装置（GMサイ
クル冷凍機）を示すものである。第１図において、圧縮
機構15は圧縮機16の吐出側の配管17に第１吸着器18及び
入口側バルブ19を順次装設し、圧縮機16の吸入側の配管
20に出口側バルブ21を装設してある。膨張機構22は配管
17、20の接続点23と直列に配管接続された再生器25と、
この再生器25と並列に配管接続された膨張器26とを備
え、この膨張器26と再生器25とは環状に配管接続されて
いる。そして、膨張器26の内部はディスプレーサ27にて
上部空間28と作動ガスが膨張する膨張空間である下部空
間29とに区画されている。

30は第２吸着器であり、この第２吸着器は再生器25の後
部、すなわち、膨張して冷却された作動ガスが流入する
下部空間29側の端部に再生器25と一体に取付けられてい
る。この第２吸着器30に用いられる充填材としては圧力
差により振動に対して摩耗が少ないものが良く、例えば
アルミナや活性炭をハニカム状にしたものや、活性炭を
繊維状にしたものが適している。

本実施例によれば、圧縮機構15から膨張機構22へ供給さ
れる高圧の作動ガスが第２吸着器30を介して流れるの
で、作動ガスに含まれるオイルや不純物が第２吸着器30
に効率良く吸着され、下部空間29での冷却作用を支障な
く行なうことができる。また、膨張機構22から圧縮機構
15に戻される作動ガスは低圧になるので、作動ガスが吸
着器30を通過する際に、第２吸着器30に吸着されたオイ
ルや不純物が第２吸着器30から離脱し、圧縮機構15に回
収される。このため、第２吸着器30へのオイルや不純物
の蓄積量が僅かとなり、低温冷凍を効率良く行ないつ
つ、第２吸着器30を小型にし、しかも、その耐用年数を
長くすることができる。

さらに、第２吸着器30に下部空間29から低温の作動ガス
が流れ、第２吸着器30が冷却されて低温状態で使用さ
れ、再生器25を通過する作動ガス中の不純物が第２吸着
器30に吸着するので、第２吸着器30の吸着性能を一層高
めることができ、作動ガス中の酸素あるいは窒素などの
不純物を第２吸着器30で確実に吸着することができ、膨
張器26のディスプレーサ27の凍結を回避して膨張器26の
異常停止を防止することができる。

なお、第２吸着器を再生器25と膨張器26の下部空間29と
の間の配管に取付けるようにしても同様な効果が期待で
きる。

以上の実施例ではこの考案をGMサイクル冷凍機に適用し
た実施例について説明したが、この考案は圧縮機構と、
再生器を有する膨張機構との間で作動ガスが流入、流出
を繰返す種々の蓄冷式冷凍装置に適用可能である。

（ト）考案の効果 この考案は以上のように構成されているので、膨張器の
膨張空間から再生器の膨張ガス流入側端部に至るガスの
流路に設けた吸着器を用いて膨張機構に流入する作動ガ
スに含まれる不純物を効率良く除去し、低温冷凍を支障
なく行なわせることができるとともに、作動ガスが膨張
機構から流出する際に吸着器に吸着された不純物を離脱
させ、吸着器の小型化と吸着器の耐用年数の増大を図る
ことができるのはもちろん、吸着器が低温状態で使用さ
れるので、酸素あるいは窒素などの不純物を確実に吸着
することができ、この結果、不純物が膨張器で凍結する
ことを回避して膨張器の運転を安定することができ、経
済性、サービス性及び安定性に優れたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を示す蓄冷式冷凍装置の系
統図、第２図は従来装置の一例を示す系統図である。 15……圧縮機構、22……膨張機構、30……第２吸着器
（吸着器）、25……再生器、26……膨張器、29……下部
空間（膨張空間）。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機構と、この圧縮機構に配管接続され
   再生器と膨張器とを環状に配管接続した膨張機構とを備
   えた蓄冷式冷凍装置において、膨張器の膨張空間から再
   生器の膨張ガス流入側端部に至るガスの流路に吸着器を
   設けたことを特徴とする蓄冷式冷凍装置。