JPH0882451A - 冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】蓄冷式冷凍機と冷却回路とを組み合わせた冷却
装置の冷却効率を、蓄冷器を利用して高める。 【構成】 蓄冷式冷凍機１１の作業媒体の流動により蓄
冷器３の高温から低温に変化する部分に、該蓄冷式冷凍
機１１の作業媒体とは別の作業媒体を被冷却体２５との
間で循環させる循環回路２７の寒冷伝達用熱交換器２１
若しくは向流式熱交換器を熱接触させることにより、蓄
冷器３中を高温から低温、低温から高温の１サイクルで
流れる作業媒体が寒冷を発生するので、該寒冷を被冷却
体の冷却に利用でき、冷却効率を飛躍的に高めることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、蓄冷式冷凍機により寒
冷を得て、被冷却体を冷却する冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の蓄冷式冷凍機による冷却装置は、
例えば特公昭４５−２７６３４号公報に開示されている
ように、図２１に示すような構成になっている。図２１
において、冷却装置は、寒冷源としての（逆）スターリ
ングサイクルの寒冷ガス冷凍機１０１と、寒冷を被冷却
体１１０へ搬送するための冷媒回路としての冷却回路１
２０とから構成される。

【０００３】寒冷ガス冷凍機１０１（以下、冷凍機と略
す）は、シリンダ１００と、該シリンダ１００中で往復
動作するピストン１０２と、該ピストン１０２とはある
位相差で往復動作するディスプレーサ１０３と、上記ピ
ストン１０２及びディスプレーサ１０３間の圧縮室１０
４と連通した冷却器１０６と、上記ディスプレーサ１０
３とシリンダ上端との間の膨張室１０５に配設された冷
凍器１０８と、上記冷却器１０６と膨張室１０５との間
に配設された蓄冷器１０７とを具備する。

【０００４】冷却回路１２０は、圧縮機１２１と、上記
冷凍器１０８に熱接触された複数の寒冷伝達用熱交換器
１２５及び被冷却体１１０を冷却する複数の冷却用熱交
換器１２６が交互に直列に配設された導管系１２４と、
該導管系１２４と該圧縮機１２１との間に介在された向
流式熱交換器１２３とから構成される。上記冷却装置で
は、冷凍機１０１において、先ず、ピストン１０２の圧
縮動作（等温圧縮）によって圧縮室１０４に熱が発生
し、続くディスプレーサ１０３のピストン１０２側への
移動によって、作業媒体は冷却されながら蓄冷器１０７
を通過し（定積冷却）、ピストン１０２が後退すると膨
張室１０５に寒冷を発生して（等温膨張）、冷凍器１０
８に熱接触した寒冷伝達用熱交換器１２５を流れている
作業媒体から吸熱する。更に、ディスプレーサ１０３の
上端死点への移行により、作業媒体は蓄冷器１０７を冷
却しつつ圧縮室１０４に戻る（定積加熱）。

【０００５】従って、冷却回路１２０では、上記寒冷伝
達用熱交換器１２５内を流れている作業媒体から吸熱さ
れることにより、各冷却用熱交換器１２６に寒冷が伝達
され、被冷却体１１０を冷却する。向流式熱交換器１２
３は、圧縮機１２１からの高温の作業媒体を、該圧縮機
１２１へ戻る低温の作業媒体で冷却している。このよう
な冷却装置は、各作業媒体としてヘリウムガス等を使用
でき、家庭用冷蔵庫や空調装置への適用や、更に冷凍機
を多段膨張形態とし、かつ、冷却回路としてジュールト
ムソン（Ｊ−Ｔと略す）回路を用いることにより、４．
２Ｋの液体ヘリウム温度を達成して超電導磁石の冷却が
可能となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、カルノー効
率の定義式によれば、寒冷源の温度が低いほど、被冷却
体を冷却する効率は悪化する。このような観点から従来
の冷却装置の効率を考察すると、従来の冷却装置は、膨
張室１０５に発生した寒冷を冷凍器１０８に取出し、各
寒冷伝達用熱交換器１２５で受冷して冷却用熱交換器１
２６に伝達して被冷却体１１０を冷却しており、冷凍機
全体で得られる寒冷を有効に活用していない。

【０００７】すなわち、冷凍器１０８に取出される寒冷
の冷凍量Ｑは、被冷却体１１０を冷却するために使われ
るＱ₁ と、向流型熱交換器１２３で使われるＱ₂ と、ま
た一部は周囲から向流型熱交換器１２３に侵入する熱
（伝導熱、輻射熱）を打消すために使用される
（Ｑ₃ ）。つまり、冷凍量Ｑは、Ｑ＝Ｑ₁ ＋Ｑ₂ ＋Ｑ₃
となる。冷凍器１０８を冷凍機のコールドヘッドに相当
する特定の温度の寒冷源と考えると、被冷却体に対し一
定の温度差となる特定の温度から寒冷を得ており、その
特定の温度より高い温度から寒冷を得ていない。冷凍量
Ｑ₂ とＱ₃ とは、冷凍機のコールドヘッドの温度から圧
縮機１２１からの高圧の作業媒体の温度範囲で向流型熱
交換器１２３により圧縮機１２１からの高圧の作業媒体
を冷却しているので、特定の温度より効率的冷却が期待
できる高い温度から寒冷を得ていない。

【０００８】本発明は、冷凍機の寒冷を特定温度だけで
取出すのではなく、高い温度から低い温度の範囲でも取
出し、冷凍機の寒冷を有効に活用してより冷却効率を向
上することを解決すべき課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、蓄冷
式冷凍機の作業媒体の流動により蓄冷器の高温から低温
に変化する部分に、該蓄冷式冷凍機の作業媒体とは別の
作業媒体により被冷却体を冷却する冷却回路の寒冷伝達
用熱交換器を熱接触させたことを特徴とする。請求項２
の発明は、上記冷却回路に二以上の寒冷伝達用熱交換器
が配設され、第１寒冷伝達用熱交換器は、蓄冷式冷凍機
の作業媒体の流動により蓄冷器の高温から低温に変化す
る部分に熱接触され、第２寒冷伝達用熱交換器は、蓄冷
式冷凍機の膨張室又は上記蓄冷器の低温端に熱接触され
たことを特徴とする。

【００１０】請求項３の発明は、上記寒冷伝達用熱交換
器が、上記蓄冷器の中に配置されることを特徴とする。
請求項４の発明は、上記寒冷伝達用熱交換器と蓄冷器と
が、上記膨張室の周壁をなすシリンダ外周に同軸状に配
置されたことを特徴とする。ここで、蓄冷式冷凍機は、
スターリング冷凍機、ギホードマクマホン冷凍機、ソル
ベイ冷凍機、ヴィルマイヤー冷凍機、パルス管冷凍機等
である。

【００１１】請求項５の発明は、蓄冷式冷凍機の第１冷
媒の流動により蓄冷器の高温から低温に変化する部分
に、圧送手段によって第２冷媒を高圧側回路から低圧側
回路に流す冷却回路の該高圧側回路及び低圧側回路のう
ち少なくとも一方を熱接触したたことを特徴とする。請
求項６の発明は、上記冷却回路が圧送手段によって第２
冷媒を高圧側回路から低圧側回路に流すジュールトムソ
ン回路であって、該高圧側回路を流れる第２冷媒と該低
圧側回路を流れる第２冷媒とを熱接触させ、且つ、該高
圧側回路及び低圧側回路のうち少なくとも一方が上記蓄
冷式冷凍機における蓄冷器の高温から低温に変化する部
分に熱接触された第１向流型熱交換器と、該第１向流型
熱交換器下流側の該高圧側回路を流れる第２冷媒と該第
１向流型熱交換器上流側の該低圧側回路を流れる第２冷
媒とを熱接触させる第２向流型熱交換器と、該第２向流
型熱交換器と前記冷却手段との間の該高圧側回路に配設
されたジュール・トムソン弁とを有する。

【００１２】請求項７の発明は、第１冷媒が圧縮される
圧縮室と、該圧縮された第１冷媒の圧縮熱を放熱する冷
却器と、該冷却器とそれぞれ連通する複数個の蓄冷器
と、該複数個の蓄冷器を経た第１冷媒が膨張する膨張室
とを有する蓄冷式冷凍機を設け、更に第２冷媒が流れる
冷却回路の高圧側回路及び低圧側回路のうち少なくとも
一方が上記蓄冷式冷凍機における複数個の蓄冷器のうち
少なくとも１個を除く他の蓄冷器の高温から低温に変化
する部分に熱接触されたことを特徴とする。

【００１３】冷却回路は、空調装置若しくは冷蔵庫の冷
媒回路、或いは直接に冷却されるガスの流路でも良い。
冷媒回路の場合、圧送手段は圧縮機又はポンプを用い、
直接に冷却されるガスの流路の場合は、送風機でもよ
い。好適な態様として、多段式の蓄冷式冷凍機にも適用
することができる。

【００１４】

【作用】請求項１の発明によれば、蓄冷式冷凍機の作業
媒体の流動により蓄冷器の高温から低温に変化する部分
に、冷却回路の寒冷伝達用熱交換器を熱接触させること
は、蓄冷器中を高温から低温、低温から高温の１サイク
ルで流れる作業媒体が発生する寒冷を被冷却体の冷却に
利用していることになる。

【００１５】すなわち、蓄冷器の熱交換効率は１００％
でないので、高温から低温に向かって作業媒体が流れる
時、その流れに直交するある断面での作業媒体の温度Ｔ
₁ は、蓄冷材の温度より高い。また、低温から高温に向
かって作業媒体が流れる時、作業媒体の温度Ｔ₂ は、蓄
冷材の温度より低い。蓄冷材の平均温度をＴとすると、

【００１６】

【数式１】Ｔ₁ −Ｔ＞０

【００１７】

【数式２】Ｔ₂ −Ｔ＜０ であり、冷凍機では、

【００１８】

【数式３】Ｔ₁ −Ｔ＜Ｔ−Ｔ₂ であるので、蓄冷器を流れる作業媒体は冷凍能力をも
ち、蓄冷器は、作業媒体の流れに直交する断面部分にお
いて、高温から低温、低温から高温の１サイクルにおい
て、寒冷を発生していることになる。

【００１９】つまり、請求項１の発明では、蓄冷器中を
作業冷媒が往復することが、該蓄冷器に冷凍能力を生じ
させるので、この仮想的な膨張シリンダとしての蓄冷器
より寒冷を取得して、冷却効率を格段と向上している。
また、上記冷却原理をカルノー効率の観点から検討すれ
ば、寒冷伝達用熱交換器が蓄冷器の高温端から低温端に
変化する部分に熱接触されることは、特定の温度を寒冷
源とする冷却より効率的な冷却効率となるより高い温度
から寒冷を得ることになり、総冷凍量としては、特定の
温度だけから寒冷を得る場合より大きく、冷却効率を高
めることができる。

【００２０】請求項２の発明では、上記蓄冷器の高温か
ら低温に変化する部分に熱接触された第１寒冷伝達用熱
交換器が請求項１の発明の寒冷伝達用熱交換器に相当
し、そに加えて冷凍機の膨張室又は上記蓄冷器の低温端
に第２寒冷伝達用熱交換器を熱接触させているので、請
求項１の発明より冷却効率が高まることは明白である。
請求項３の発明では、寒冷伝達用熱交換器が蓄冷器の中
に配置されることにより、蓄冷器から取り得る寒冷量を
効率的に取得でき、冷却効率を更に向上している。

【００２１】請求項４の発明では、膨張シリンダに寒冷
伝達用熱交換器と蓄冷器とを請求項１の発明と同様の高
い冷却効率を維持しつつ一体化できる。請求項５の発明
において、向流型熱交換器の高圧側回路と蓄冷器が熱接
触している場合、該向流型熱交換器の高圧側回路を流れ
る第２冷媒は、蓄冷式冷凍機の蓄冷器を流れている第１
冷媒と冷却手段から圧送手段の吸入側とを結ぶ低圧側回
路を流れている第２冷媒との二つの冷媒によって冷却さ
れる。蓄冷式冷凍機の蓄冷器を流れている第１冷媒によ
る冷却は、請求項１の発明で説明したように、蓄冷器の
流れに沿った高温から低温に向かって行われ、カルノー
効率の観点から検討したように、蓄冷式冷凍機の膨張室
で発生した特定の低い温度の冷凍で冷却するよりも効率
が良く、しかも高圧側回路を流れる第２冷媒が低圧側回
路を流れる第２冷媒によっても冷却されるため、向流型
熱交換器の熱交換率も高めることになる。この結果、冷
却手段を介して被冷却体を冷却する冷却量が増大し、冷
却装置の冷却効率を格段に向上させることができる。

【００２２】また、向流型熱交換器の低圧側回路と蓄冷
器が熱接触している場合、向流型熱交換器の高圧側回路
を流れる第２冷媒は、向流型熱交換器の低圧側回路を流
れる第２冷媒によって冷却されるが、該低圧側回路を流
れる第２冷媒が蓄冷器を流れる第１冷媒により受冷され
るので、向流型熱交換器の高圧側回路を流れる第２冷媒
は、間接的に蓄冷器を流れる第１冷媒によっても冷却さ
れることになり、向流型熱交換器の高圧側回路と蓄冷器
が熱接触している場合とほぼ同様に、向流型熱交換器の
熱交換率を高め、冷却装置の冷却効率を格段に向上させ
ることができる。

【００２３】請求項６の発明は、請求項５の発明をジュ
ールトムソン回路に適用したもので、圧送手段から吐出
されその高圧側回路を流れる第２冷媒及び低圧側回路を
流れ圧送手段に吸入される第２冷媒のうち少なくとも一
方が、蓄冷器を流れる第１冷媒により冷却されるので、
第１及び第２向流型熱交換器の熱交換率を高めることに
なり、ジュールトムソン弁に流入する高圧の第２冷媒の
温度を効率良く低下でき、ジュールトムソン弁から流出
する低圧の第２冷媒の液化率が向上する。その結果、被
冷却体に対する冷却効率が格段と向上する。

【００２４】請求項７の発明は、蓄冷器を膨張室内に配
設する場合に好適である。すなわち、蓄冷器を膨張室内
に配設した場合、蓄冷器に向流型熱交換器を熱接触させ
ると極めて複雑な構造になってしまう。そこで、複数個
の蓄冷器を設け、向流型熱交換器と熱接触させない蓄冷
器だけを膨張室内に配設し、向流型熱交換器が熱接触さ
れる蓄冷器は膨張室の外側に配設することにより、構成
を簡素化できる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明に係る冷却装置を各具体的な実
施例により詳細に説明する。 第１実施例 図１は請求項１と請求項２の発明を具体化した第１実施
例に係る冷却装置の概念図であり、この冷却装置は、単
動二ピストン型の冷凍機１１と、被冷却体２５を冷却す
るための冷却回路２７とから構成されている。

【００２６】単動二ピストン型の冷凍機１１は、ピスト
ン６が収嵌された圧縮シリンダ９と、ピストン１０が収
嵌された膨張シリンダ１３と、上記圧縮シリンダ９の圧
縮室１と連通された水冷等の冷却器２と、該冷却器２と
連通した蓄冷器３と、該蓄冷器３と上記膨張シリンダ１
３の膨張室５とを連通した配管４とを主体に構成され、
上記圧縮シリンダ９のピストン６と膨張シリンダ１３の
ピストン１０とは、それぞれのロッド８，１２を介して
例えばクランク機構と電動機からなる動力装置７によっ
て駆動されるようになっている。動力装置７は、両ピス
トン６，１０を所定の相対的位相差、例えば９０°で往
復駆動する。

【００２７】冷却回路２７は、圧縮機、ポンプ等の圧送
手段２０と、被冷却体２５の冷却手段を構成する熱交換
器２４とを導管でループ状に配設したもので、該圧送手
段２０の吐出口と熱交換器２４との間には、上記蓄冷器
３中における作業媒体の流れ方向に沿い、該蓄冷器３の
外周面に熱接触された分流熱交換器２１と、上記蓄冷器
３の低温端（コールドヘッド）と熱接触された予冷熱交
換器２２と、上記膨張シリンダ１３における低温端（コ
ールドヘッド）と熱接触された予冷熱交換器２３とが同
順で配設されている。これら分流熱交換器２１、予冷熱
交換器２２，２３は、それぞれ請求項１，２の発明にお
ける寒冷伝達用熱交換器に相当する。なお、被冷却体２
５の熱交換器２４は、送風手段２６によって加熱され
る。

【００２８】ところで、図２は上記蓄冷器３と分流熱交
換器２１との熱接触構造の具体的一例を示している。図
２において、蓄冷器３は、低温端（上端）が配管４と連
通し、高温端が冷却器２の一部をなす複数の細管２０
１，２０１…と連通した容器３０１と、該容器３０１の
内部室３０２に装入された銅球、鉛球、ブロンズ金網等
からなる蓄冷材３０３とから構成されている。上記細管
２０１は、圧縮シリンダ９の圧縮室１とも連通して、該
圧縮室１と膨張室５（図１）との間を往復するヘリウム
等の作業媒体（以下、第１冷媒という）が通過する間
に、該第１冷媒を冷却する。該冷却は、冷却器２の一端
から他端に給排される例えば冷却用水によっている（矢
視ＥからＦ）。

【００２９】分流熱交換器２１は、上記容器３０１の外
周より螺旋状に突設された外周フィン２１０と、該外周
フィン２１０によって形成される螺旋溝２１１と、該螺
旋溝２１１を包囲する外筒２１２とから構成されてい
て、螺旋溝２１１の始端に圧送手段２０からのヘリウム
等の作業媒体（以下、第２冷媒という）が導入される入
口部２７ａを形成し、該螺旋溝２１１の終端に予冷熱交
換器２３へ第２冷媒を導出する出口部２７ｂが形成され
ている。なお、予冷熱交換器２２は、ここでは蓄冷器３
の低温端に設けられる。

【００３０】次に上記冷却装置の動作を説明する。圧縮
シリンダ９のピストン６は、膨張シリンダ１３のピスト
ン１０より９０°遅れた位相で圧縮動作する。ピストン
６の圧縮により、第１冷媒は圧縮室１で略３００Ｋとな
り、細管２０１を通る間にほぼ室温に冷却される。次に
蓄冷器３を通過する時、蓄冷材３０３によって流れの方
向Ａに対応して徐々に低温に冷却され、更に、配管４を
通り、膨張室５に流入しようとする。ここで、ピストン
１０が膨張室５を拡げるように動作し、膨張室５に更に
低温の寒冷が生成される。続いて、ピストン１０の膨張
室５を狭める動作により、第１冷媒は圧縮室１に流入す
る。このようにして冷凍機１１の１サイクルが形成され
る。

【００３１】冷却回路２７の第２冷媒は、圧送手段２０
により圧縮され、分流熱交換器２１の螺旋溝２１１中を
蓄冷器３のＡ方向に移動し、容器３０１の外周フィン２
１０により冷却される。そして、第２冷媒は、予冷熱交
換器２２，２３に順次流入すると、蓄冷器３の低温端を
流れる第１冷媒、膨張室５内の第１冷媒により、更に冷
却される。予冷熱交換器２３を経た後、第２冷媒は、冷
却用熱交換器２４に流入し、被冷却体２５を冷却する。
被冷却体２５を冷却して昇温した第２冷媒は、圧送手段
２０に吸入され、冷却回路２７の１サイクルが形成され
る。

【００３２】ところで、上記実施例において、冷却回路
２７の第２冷媒は、分流熱交換器２１の螺旋溝２１１中
を移動すると、外周フィン２１０（蓄冷器の高温から低
温に変化する部分）に熱接触される。この場合、その第
１冷媒の流れに直交する断面において１サイクル中に高
温側から低温側に向かって入る温かいエネルギーと低温
側から高温側に向かって出る冷たいエネルギーは、冷凍
機の場合、冷たいエネルギーの方が大きい。これを蓄冷
器全体で見ると、蓄冷器３内の第１冷媒は一種の膨張ピ
ストンと考えることができ、すなわち、蓄冷器３は寒冷
を発生することになる。

【００３３】また、請求項１の発明に係る分流熱交換器
２１は、蓄冷器３に単に一体化されるのではなく、第１
冷媒により蓄冷器３の高温端から低温端に変化する部分
に熱接触されるため、カルノー効率の観点から検討する
と、特定の温度部分から寒冷を得る場合より、冷凍量が
多く得られることになる。カルノー効率は、次表に示す
ように、同一の所要電力では、膨張室５（すなわち、寒
冷取出口）の温度が高い程、大きくなる。ここで、カル
ノー効率ηは、圧縮室１の温度をＴ_C 、膨張室５の温度
をＴ_E として、η＝Ｔ_E ／（Ｔ_C − Ｔ_E）とする。

【００３４】

【表１】 このことは、例えば５０Ｋの特定の温度で冷却するよ
り、３００〜５０Ｋの温度範囲で連続して冷却した方
が、寒冷量が大きくなる。蓄冷器の場合も高温から低温
の連続した温度範囲で冷却した方が、蓄冷器の低温端の
温度又は膨張室５の温度で冷却するより遙に大きな冷凍
量が得られる。

【００３５】こうして本第１実施例では、蓄冷器３中の
冷媒の流動による連続した温度から寒冷を得ているた
め、冷却効率を高めることができる。実験によると、分
流熱交換器２１で第２冷媒が冷却される冷却量は、予冷
熱交換器２２と２３の両方で冷却される冷却量の略３倍
以上にも達した。また、本第１実施例では、膨張室５の
低温端で冷却する予冷熱交換器２２と、蓄冷器３の低温
端で冷却される予冷熱交換器２３とによる冷却量も加わ
って、冷却効率をより高くしている（請求項２の発
明）。

【００３６】本実施例の変形例として、蓄冷器３の容器
３０１の外周にろう付けにより、冷却回路２７の一部と
しての螺旋状の配管を設けても、第１実施例の場合と同
様の効果が得られる。 第２実施例 本第２実施例は請求項３の発明を具体化したもので、そ
の概念は図３に示すように、分流熱交換器２１を蓄冷器
３の内部に設けたことにある。

【００３７】この分流熱交換器２１を蓄冷器３の内部に
設ける具体的構成は、図４（Ａ），（Ｂ）に示す。図４
（Ａ）、（Ｂ）において、符号４０１は蓄冷器３の容器
を示し、該容器４０１の内部は、第１実施例と同様の構
成の細管２０１を有する冷却器２と連設されている。そ
して、容器４０１の低温端には、膨張室５へ連通した配
管４の一部が連設されている。また、容器４０１の高温
端と低温端には、それぞれディストリビュータ４０４，
４０５が嵌合されており、これらディストリビュータ４
０４，４０５の間の空間には、図４（Ｂ）に示すよう
に、蓄冷材３０３のスペースをあけて高温端より低温端
へと複雑曲折して積層状の導管４０２からなる分流熱交
換器２１が配設される。そして、導管４０２の高温端側
は、容器４０１の外部に突出して圧送手段２０からの冷
却回路２７に対する入口部２７ａとなり、導管４０２の
低温端側は、予冷熱交換器２３からの冷却回路２７への
出口部２７ａとなっている。

【００３８】このような蓄冷器３と分流熱交換器４０２
との熱接触構造によれば、蓄冷器３と分流熱交換器４０
２との熱接触率を極めて高めることができ、寒冷を効率
的に取得して、高冷却効率化を図ることができる。 第３実施例 この第３実施例における蓄冷器と分流熱交換器の熱接触
構造は、図５に示すように、膨張シリンダ１３を構成す
る筒軸５０１に、２重同軸状に蓄冷器３と分流熱交換器
２１とを形成している。すなわち、筒軸５０１の外周に
更に大きな外筒５０２を重ね、該筒軸５０１と外筒５０
２との間に更に隔壁５０３が介装されている。そして、
筒軸５０１と隔壁５０３とで仕切られる内側空間に蓄冷
材３０３を充填して蓄冷器３とし、隔壁５０３と外筒５
０２とで仕切られる外側空間に、隔壁５０３から螺旋状
に突出させた外周フィン５０５を形成して分流熱交換器
２１としている。外周フィン５０５の形成により高温端
から低温端までの螺旋溝５０６が形成される。また、蓄
冷材３０３が充填された内側空間は、導管５０７を介し
て図示しない冷却器と連通されている。また、螺旋溝５
０６の高温端側には、冷却回路２７の圧送手段２０へ連
通する入口部２７ａが形成され、螺旋溝５０６の低温端
側には、冷却回路２７の予冷熱交換器２３へ連通する出
口部２７ｂが形成される。

【００３９】このような構成によれば、図２の実施例よ
り、蓄冷器３と分流熱交換器２１との容積を大きくで
き、それだけ熱接触の度合いを大きくして、冷却効率を
稼ぐことができると同時に、膨張シリンダ１３、蓄冷器
３及び分流熱交換器２１が一体となってコンパクトな冷
却装置となる。 第４実施例 この第４実施例における蓄冷器と分流熱交換器の熱接触
構造も、膨張シリンダ１３の一部１３′を構成する筒軸
５０１と一体に蓄冷器３と分流熱交換器２１とを設けた
ものであるが、第３実施例と異なる点は、筒軸５０１と
外筒５０２との空間内にドーナツ状に蓄冷材３０３が充
填されて蓄冷器３をなす二重隔壁５０８を収嵌したもの
である。二重隔壁５０８はそれぞれ外周と内周にフィン
５０５が突設して二重螺旋溝５０６が形成される。そし
て、二重隔壁５０８の空間の一端は、導管５０７を介し
て図示しない冷却器と連通され、他端は導管４ａを介し
て膨張室５（図１）と連通している。

【００４０】この構成によれば、第３実施例と同様にコ
ンパクト化できるとともに、二重螺旋溝５０６により、
第２冷媒がフィン５０５と熱接触する表面積が更に確保
でき、冷却効率をより高めることができる。 第５実施例 次に請求項５の発明を具現した冷却装置を図７を参照し
て説明する。

【００４１】図７に示す第５実施例の冷却装置も、図１
の実施例と同様に、単動二ピストン型で蓄冷器３を有す
る冷凍機１１と、被冷却体２５を冷却するための冷却回
路２７とから構成されているが、冷却回路２７の分流熱
交換器（寒冷伝達用熱交換器）２１の代わりに向流型熱
交換器２８が使用される点が図１の実施例と異なってい
る。

【００４２】すなわち、冷却回路２７は、圧送手段２０
によって高圧側回路２２ａと低圧側回路２２ｂに分けら
れ、圧送手段２０の吐出口から吐出された第２冷媒は、
高圧側回路２２ａに設けられた向流型熱交換器２８の一
方の熱交換エレメント（以下、高圧側熱交換路という）
２１ａを流動して予冷熱交換器２３に送給され、更に冷
却用熱交換器２４を流動する間に被冷却体２５を冷却
し、その後、向流型熱交換器２８の他方の熱交換エレメ
ント（以下、低圧側熱交換路という）２１ｂを流動して
圧送手段２０の吸入口に吸入されるようになっている。

【００４３】本実施例の特徴は、上記向流型熱交換器２
８の高圧側熱交換路２１ａを、冷凍機１１における蓄冷
器３の高温から低温に変化する部分に熱接触（蓄冷器３
内の第１冷媒の流動方向に沿って高圧側熱交換路２１ａ
を延在し熱接触）させたものである。この蓄冷器３の高
温から低温に変化する部分に向流型熱交換器２８の高圧
側熱交換路２１ａを熱接触させる具体的な構成は、例え
ば図８及び図９に示めされる。

【００４４】図８及び図９において、蓄冷器３は四つの
容器３０１内に蓄冷材３０２を充填したものである。そ
して向流型熱交換器２８は、上記蓄冷材３０２内を流動
する第１冷媒と熱接触するように高圧側熱交換部材２１
ａ′が装填された外側の四つの配管２２１と、低圧側熱
交換部材２１ｂ′が装填された外套容器２２０とから構
成されている。配管２２１と容器３０１は、それぞれ上
端及び下端で連通しており、配管２２１の下端の入口部
２８４は圧送手段２０の吐出口に連通され、配管２２１
の上端の出口部２８３は予冷熱交換器２３へ連通されて
いる。また、外套容器２２０の上端の入口部２８１は冷
却用熱交換器２４へ連通され、配管２２０の下端の出口
部２８２は圧送手段２０の吸入口に連通されている。ま
た、蓄冷器３を構成する容器３０１の上端（低温端）の
出口部３１１は膨張室５へ連通され、下端の高温端は入
口部３１２より冷却器２へ連通されている。

【００４５】このような構成の冷却装置では、向流型熱
交換器２８の高圧側熱交換路２１ａが蓄冷器３と直接に
熱接触されており、向流型熱交換器２８の高圧側熱交換
路２１ａを流れる第２冷媒は、蓄冷器３を流れている第
１冷媒によって冷却されるとともに、低圧側熱交換路２
１ｂを流れている第２冷媒によっても冷却される。この
ような作業媒体が圧送手段２０によって高圧側回路２２
ａと低圧側回路２２ｂとを循環する冷却回路２７におい
て、高圧側回路２２ａと低圧側回路２２ｂとを向流型熱
交換器２８で結合した場合では、単に高圧側回路２２ａ
を流れる高温の第２冷媒を低圧側回路２２ｂを流れる低
温の第２冷媒で冷却するだけであるが、本実施例では、
高圧側回路２２ａを流れる第２冷媒を、蓄冷器３を流れ
ている第１冷媒によっても冷却している。しかも、この
蓄冷器３を流れている第１冷媒に対し高圧側回路２１ａ
の第２冷媒を熱接触させているため、すなわち、蓄冷器
３の高温から低温に変化する部分に熱接触させているた
め、図１の実施例で説明したように、冷凍機１１の膨張
室５で発生した特定の低い温度の冷凍で冷却するよりも
効率が良くなる。従って、向流型熱交換器２８の熱交換
率も高めることになり、冷却用熱交換器２４を介して被
冷却体２５を冷却する冷却量が増大し、冷却装置の冷却
効率を格段に向上させることができるものである。

【００４６】また、上記第５実施例の変形例として、向
流型熱交換器２８の低圧側熱交換路２１ｂを流れる第２
冷媒を蓄冷器３に熱接触させてもよいし、高圧側熱交換
路２１ａを流れる第２冷媒と低圧側熱交換路２１ｂを流
れる第２冷媒をそれぞれ蓄冷器３に熱接触させてもよ
い。前者の構成は図１３（図１４，図１５）の実施例に
示し、後者の構成は図１６（図１７）の実施例で説明す
る。

【００４７】第６実施例 次に上記第５実施例の構成は、そのままＪ−Ｔ回路にも
適用できる。図１０は、Ｊ−Ｔ回路を図７の実施例の冷
却回路２７として請求項６を具現したものである。この
実施例に用いる冷凍機１１ａは、膨張シリンダ１３ａが
２段膨張室の構成を採り、第１膨張室５５と第２膨張室
５９をもつようにピストン１０ａが段状に形成されてい
る。これに対応して冷却器２には、第１蓄冷器５３と第
２蓄冷器５７とが２段積みされている。但し、両蓄冷器
５３，５７の間にディストリビュータ５４が介在されて
いる。

【００４８】Ｊ−Ｔ回路７８は、液体ヘリウム温度の寒
冷を発生する発生させ、超電導磁石等の被冷却体７７を
冷却したり、液体ヘリウムを生成することができるもの
で、被冷却体７７は液溜め７６に浸漬されている。液溜
め７６にはジュールトムソン弁７５の吐出口より生成さ
れる液体ヘリウムが溜まり、溜まった液体ヘリウムは被
冷却体７８の熱と外部侵入熱（伝導熱、輻射熱）で気化
される。気化したヘリウム（第２冷媒）は、低圧側回路
７８ｂに各配設された第２向流型熱交換器７４の低圧側
熱交換路７４ｂ並びに第１向流型熱交換器７２及び７１
の各低圧側熱交換路７２ｂ，７１ｂを順次流動して圧送
手段７０の吸入口に吸入されるようになっている。

【００４９】圧送手段７０で昇圧された高圧の第２冷媒
は、高圧側回路７８ａに各配設された第１向流型熱交換
器７１及び７２の各高圧側熱交換路７１ａ，７２ａ及び
第２膨張室５９に熱接触した予冷熱交換器７３並びに第
２向流型熱交換器７４の高圧側熱交換路７４ａを順次流
動してジュールトムソン弁７５の吸入口に流入される。
ここで、第１向流型熱交換器７１，７２の各高圧側熱交
換路７１ａ，７２ａは、それぞれ第１蓄冷器５３及び第
２蓄冷器５７の高温から低温に変化する部分に熱接触さ
れている。

【００５０】上記Ｊ−Ｔ回路７８の動作は次のようにな
る。圧送手段７０で昇圧された高圧の第２冷媒は、第１
向流型熱交換器７１，７２の各高圧側熱交換路７１ａ，
７２ａを流動するとき、それぞれ第１蓄冷器５３，第２
蓄冷器５７を流動する第１冷媒によって冷却されるとと
もに、各低圧側熱交換路７１ｂ，７２ｂの低圧の第２冷
媒によって冷却される。

【００５１】高圧側熱交換路７２ａを流動した高圧の第
２冷媒は、予冷熱交換器７３で更に低温に冷却され、続
いて第２向流型熱交換器７４の高圧側熱交換路７４ａを
流動する時にその低圧側熱交換路７４ｂを流動する第２
冷媒によって冷却され、ジュールトムソン弁７５の前で
は第２冷媒の温度が略５．７Ｋとなる。この第２冷媒
は、ジュールトムソン弁７５を経ると、等エンタルピ膨
張しガスの一部が液化する。

【００５２】ところで、本実施例によっても、第１向流
型熱交換器７１，７２の高圧側熱交換路７１ａ，７２ａ
を流動する第２冷媒は、それぞれ第１蓄冷器５３，第２
蓄冷器５７を流動する第１冷媒と、低圧側熱交換路７１
ｂ，７２ｂの第２冷媒とによって冷却されるため、各第
１向流型熱交換器７１，７２の熱変換率が高率となり、
ジュールトムソン弁前の第２冷媒の温度が格段に効率良
く低下され、ジュールトムソン弁７５から流出する第２
冷媒の液化現象を高効率に行わせることができる。その
結果、超電導磁石等の被冷却体７７を冷却する冷却効率
を一層向上する。

【００５３】第７実施例 次に本発明の第７実施例を示す図１１の冷却装置は、請
求項７の発明を具現したものである。この図１１に示す
冷却装置は、冷却器２と膨張室５との間で第１冷媒を並
列に往復流動させる複数、但しここでは二つの蓄冷器３
ａ，３ｂを設けている。そして、一方の蓄冷器３ａは膨
張シリンダ１４内の膨張ピストン１０内に装置されてい
る。他方の蓄冷器３ｂは、図７の実施例と同様に、向流
型熱交換器２８の高圧側熱交換路２１ａと熱接触されて
いる。

【００５４】このような構成によれば、蓄冷器を膨張シ
リンダ内に設けても、膨張ピストン内の蓄冷器３ａに対
して向流型熱交換器２８を熱接触させる必要がなく、構
造の複雑化を招くことがない。 第８実施例 また、図７の実施例のように蓄冷器に熱交換器を熱接触
させる場合、回転数の高い冷凍機では、蓄冷器での圧力
損失を小さくするために該蓄冷器を比較的短く（径を太
く）しなければならない。これに対し熱交換器は、効率
を高めるため長い方が好ましい。このような場合、図１
２に示す第８実施例のように、複数個（ここでは２個）
の蓄冷器３ａ，３ｂ（この場合、２個共膨張シリンダ１
４の外へ出してある）を設け、向流型熱交換器２８が熱
接触される蓄冷器３ｂは、圧力損失が問題とならない程
度の流量が流れるように径を小さくして長くし、向流型
熱交換器の効率を確保できることになる。同時に、向流
型熱交換器２８と熱接触させない蓄冷器３ａは比較的短
めにできる。

【００５５】第９実施例 さて、第５実施例〜第８実施例は、すべて蓄冷器を向流
型熱交換器の高圧側熱交換路に熱接触させたものである
が、第９実施例として、蓄冷器を向流型熱交換器の低圧
側熱交換路に熱接触させてもよい。図１３は第９実施例
（図１２の変形例）であって、蓄冷器３ｂを向流型熱交
換器２８の低圧側熱交換路２８ｂに熱接触させたもので
ある。

【００５６】図１４及び図１５は上記低圧側熱交換路２
８ｂを蓄冷器３ｂに熱接触させた向流型熱交換器２８の
具体的構造の一例を示す。すなわち、向流型熱交換器２
８は、低圧側熱交換部材２１ｂ′が装填された外套容器
２２０内に、高圧側熱交換部材２１ａ′が装填された配
管２２１と、蓄冷材３０２が充填された容器３０１とが
独立に配設されており、外套容器２２０内を通る第２冷
媒が容器３０１を介して蓄冷材３０２と熱接触するよう
にしている。

【００５７】この構造では、低圧側熱交換路２８ｂに流
れる第２冷媒が蓄冷器３を流動する蓄冷材３０２によっ
て冷却され、その冷却を受けて高圧側熱交換路２８ａを
流れる第２冷媒が冷却される。このように向流型熱交換
器２８の低圧側熱交換路２１ｂを流れる第２冷媒を蓄冷
器３に熱接触させた場合、向流型熱交換器２８の高圧側
熱交換路２１ａを流れる第２冷媒は、向流型熱交換器２
８の低圧側熱交換路２１ｂを流れる第２冷媒によって冷
却され、更に、低圧側熱交換路２１ｂを流れる第２冷媒
該が蓄冷器３を流れる第１冷媒により冷却されるので、
向流型熱交換器２８の高圧側熱交換路２１ｂを流れる第
２冷媒は、間接的に蓄冷器３を流れる第１冷媒によって
も冷却されることになり、図７の実施例とほぼ同様に、
向流型熱交換器２８の熱交換率を高め、冷却装置の冷却
効率を格段に向上させることができる。

【００５８】次に、第１６図及び図１７は、高圧側熱交
換路を流れる第２冷媒と低圧側熱交換路を流れる第２冷
媒をそれぞれ蓄冷器３に熱接触させた場合の具体的構成
の一例を示す。各符号は図１４及び図１５と共通に用い
ている。この構造では、低圧側熱交換部材２１ｂ′が装
填された外套容器２２０内に蓄冷材３０２が充填された
容器３０１を配設するとともに、同外套容器２２０内に
配設された高圧側熱交換部材２１ａ′装填の配管２２１
内にも蓄冷材３０２が充填された容器３０１を配設して
いるので、高圧側熱交換路を流れる第２冷媒と低圧側熱
交換路を流れる第２冷媒をそれぞれ蓄冷器３に熱接触さ
れ、更に向流型熱交換器２８の熱交換率が高まり、冷却
装置における冷却効率の一層の向上を図ることができ
る。

【００５９】上記各具体例は、同軸或いは平行に配設し
た配管構造のものに対して、蓄冷器と向流型熱交換器と
を熱接触させた構成を列挙したものであるが、以下は、
多数の冷媒通孔が形成されたプレートを積層したタイプ
の向流型熱交換器で本発明の熱接触構造を具体化した例
を示す。図１８において、中央には蓄冷材３５１ｃが流
動する蓄冷器３が設けられており、該蓄冷器３を同軸状
に囲うように、多数枚で環状のプレート３５１が積層さ
れている。各プレート３５１には、その内周域、すなわ
ち蓄冷器３側に高圧側の第２冷媒が通過する小通孔３５
１ａが形成され、その外周域に低圧側の第２冷媒が通過
する小通孔３５１ｂが形成されている。また、各プレー
ト３５１は、蓄冷器３と内周域との間に介在されたスペ
ーサ３５４、内周域と外周域との間に介在されたスペー
サ３５３及び外郭をなすスペーサ３５２によって相互間
及び外部との気密が保持されている。そして、各プレー
ト３５１の積層体は、両端の蓋体３５５，３５６に挟持
され、各蓋体３５５，３５６にはそれぞれ所定の入口部
２８１，２８４及び出口部２８２，２８３が設けられて
いる。このようなスペーサによる向流型熱交換器でも既
述の実施例と同様に、各実施例の冷却装置を構成するこ
とができる。

【００６０】また、図１９は、蓄冷器３も積層したスペ
ーサ３６１で構成したものである。すなわち、本スペー
サ３６１は円盤状であり、その中央部にも極めて多数の
小通孔３６１ｃが形成され、該小通孔３６１ｃに蓄冷材
を流動させるようになっている。そして、小通孔３６１
ｃの外周域には高圧側の第２冷媒が通過する小通孔３６
１ａが形成され、更に外周域には低圧側の第２冷媒が通
過する小通孔３６１ｂが形成されている。

【００６１】このような向流型熱交換器も各実施例の冷
却装置を構成することができる。更に、図２０に示すよ
うに、中央で流動する蓄冷材３５１ｃを円筒容器３ａで
覆った構造としてもよい。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、蓄冷器の高温から低温に変化する部分に、被冷
却体を冷却するための冷却回路の寒冷伝達用熱交換器を
熱接触したので、蓄冷器中を高温から低温、低温から高
温の１サイクルで流れる作業媒体が発生する寒冷を利用
することになり、冷却効率を高めることができる。

【００６３】請求項２の発明によれば、請求項１の発明
の寒冷伝達用熱交換器と、冷凍機の膨張室又は蓄冷器の
低温端に熱接触させた寒冷伝達用熱交換器とによる相乗
効果で冷却効率を更に高めることができる。請求項３の
発明によれば、寒冷伝達用熱交換器が蓄冷器の中に配置
されることにより、蓄冷器から取り得る寒冷量を能率的
に寒冷伝達用熱交換器が取得でき、冷却効率の有効な向
上法となる。

【００６４】請求項４の発明によれば、膨張シリンダに
寒冷伝達用熱交換器と蓄冷器とを一体化し、請求項１の
発明より高い冷却効率を維持しつつ、コンパクト化を図
ることができる。請求項５の発明によれば、作業媒体が
圧送手段によって高圧側回路と低圧側回路とを循環する
冷却回路における向流型熱交換器の熱交換率を高め、冷
却装置の冷却効率を格段に向上させることができる。

【００６５】請求項６の発明によれば、請求項５と同様
の作用により、ジュールトムソン弁に流入する高圧の第
２冷媒の温度を効率良く低下でき、ジュールトムソン弁
から流出する低圧の第２冷媒の液化率を向上するととも
に、被冷却体に対する冷却効率が格段と向上する。請求
項７の発明によれば、蓄冷器を膨張室内に配設して冷却
装置をコンパクト化する場合に、膨張室の外側に配設さ
れる蓄冷器に向流型熱交換器を熱接触させることによ
り、構成を簡素化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 請求項１及び２の発明を具現した第１実施例
にかかる冷却装置の概念図である。

【図２】 第１実施例における蓄冷器と分流熱交換器と
の熱接触構造の具体的な一例を示す断面図である。

【図３】 請求項３の発明を具現した第２実施例にかか
る冷却装置の概念図である。

【図４】 第２実施例における蓄冷器と分流熱交換器と
の熱接触構造の具体的な一例を示し、（Ａ）は側断面
図、（Ｂ）は（Ａ）のＩ−Ｉ線断面図である。

【図５】 請求項１の発明における蓄冷器と分流熱交換
器との熱接触構造の別の具体例を示す断面図である。

【図６】 請求項１の発明における蓄冷器と分流熱交換
器との熱接触構造の更に別の具体例を示す断面図であ
る。

【図７】 本発明の第５実施例に係る冷却装置の概念図
である。

【図８】 上記第５実施例に採用した蓄冷器と向流型熱
交換器の熱接触構造の一例を示す説明図である。

【図９】 上記図８のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面構成を示
す説明図である。

【図１０】 本発明の第６実施例に係る冷却装置の概念
図である。

【図１１】 本発明の第７実施例に係る冷却装置の概念
図である。

【図１２】 本発明の第８実施例に係る冷却装置の概念
図である。

【図１３】 本発明の第９実施例に係る冷却装置の概念
図である。

【図１４】 上記第９実施例に採用可能な蓄冷器と向流
型熱交換器の熱接触構造を示す説明図である。

【図１５】 図１４のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面構成
を示す説明図である。

【図１６】 蓄冷器と向流型熱交換器の熱接触構造の他
の例を示す説明図である。

【図１７】 図１２のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面構成を示
す説明図である。

【図１８】 蓄冷器と向流型熱交換器の熱接触構造の更
に他の例を示す説明図である。

【図１９】 蓄冷器と向流型熱交換器の熱接触構造の更
に他の例を示す説明図である。

【図２０】 蓄冷器と向流型熱交換器の熱接触構造の更
に他の例を示す説明図である。

【図２１】 従来の蓄冷式冷凍機を用いた冷却装置を示
す説明図である。

【符号の説明】

１は圧縮室、２は冷却器、３は蓄冷器、４は配管、５は
膨張室、１１は蓄冷式冷凍機、２０は圧送手段、２１は
分流熱交換器（寒冷伝達用熱交換器）、２７は冷却回
路、２２ａは高圧側回路、２２ｂは低圧側回路、２８は
向流型熱交換器である。なお、図中、同一符号は同一又
は相当部分を示す。

フロントページの続き (72)発明者 神田 和伸 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイシ ン精機株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作業媒体が圧縮される圧縮室と、該圧縮
   された作業媒体の圧縮熱を放熱する冷却器と、該冷却器
   と連通した蓄冷器と、該蓄冷器を経た作業媒体が膨張す
   る膨張室とを有する蓄冷式冷凍機と、 上記作業媒体の流動により上記蓄冷器の高温から低温に
   変化する部分に熱接触された寒冷伝達用熱交換器と、該
   寒冷伝達用熱交換器の寒冷を被冷却体に搬送する圧送手
   段とを含む冷却回路と、 から構成されたことを特徴とする冷却装置。
2. 【請求項２】 作業媒体が圧縮される圧縮室と、該圧縮
   された作業媒体の圧縮熱を放熱する放熱部と、該放熱部
   と連通する蓄冷器と、該蓄冷器を経た作業媒体が膨張す
   る膨張室とをもつ蓄冷式冷凍機と、 上記作業媒体の流動により上記蓄冷器の高温から低温に
   変化する部分に熱接触された第１寒冷伝達用熱交換器
   と、上記膨張室又は蓄冷器の低温端に熱接触された第２
   寒冷伝達用熱交換器と、該第１及び第２寒冷伝達用熱交
   換器の寒冷を被冷却体に搬送する圧送手段とを含む冷却
   回路と、 から構成されたことを特徴とする冷却装置。
3. 【請求項３】 上記寒冷伝達用熱交換器は、上記蓄冷器
   の中に配置されることを特徴とする請求項１及び２記載
   の冷却装置。
4. 【請求項４】 上記寒冷伝達用熱交換器と蓄冷器とは、
   上記膨張室の周壁をなすシリンダ外周に同軸状に配置し
   たことを特徴とする請求項１及び２記載の冷却装置。
5. 【請求項５】 第１冷媒が圧縮される圧縮室と、該圧縮
   された第１冷媒の圧縮熱を放熱する冷却器と、該冷却器
   と連通する蓄冷器と、該蓄冷器を経た第１冷媒が膨張す
   る膨張室とを有する蓄冷式冷凍機と、 第２冷媒が流動する回路であって、圧送手段と、被冷却
   体を冷却する冷却手段と、該圧送手段の吐出側と該冷却
   手段とを結ぶ高圧側回路と、該冷却手段と該圧送手段の
   吸入側とを結ぶ低圧側回路と、該高圧側回路に流れる第
   ２冷媒と該低圧側回路に流れる第２冷媒とを熱接触さ
   せ、且つ、該高圧側回路及び低圧側回路のうち少なくと
   も一方が上記蓄冷式冷凍機における蓄冷器の高温から低
   温に変化する部分に熱接触された向流型熱交換器とを含
   む冷却回路と、 から構成されたことを特徴とする冷却装置。
6. 【請求項６】 第１冷媒が圧縮される圧縮室と、該圧縮
   された第１冷媒の圧縮熱を放熱する冷却器と、該冷却器
   と連通する蓄冷器と、該蓄冷器を経た第１冷媒が膨張す
   る膨張室とを有する蓄冷式冷凍機と、 第２冷媒が流動する回路であって、圧送手段と、被冷却
   体を冷却する冷却手段と、該圧送手段の吐出側と該冷却
   手段とを結ぶ高圧側回路と、該冷却手段と該圧送手段の
   吸入側とを結ぶ低圧側回路と、該高圧側回路を流れる第
   ２冷媒と該低圧側回路を流れる第２冷媒とを熱接触さ
   せ、且つ、該高圧側回路及び低圧側回路のうち少なくと
   も一方が上記蓄冷式冷凍機における蓄冷器の高温から低
   温に変化する部分に熱接触された第１向流型熱交換器
   と、該第１向流型熱交換器下流側の該高圧側回路を流れ
   る第２冷媒と該第１向流型熱交換器上流側の該低圧側回
   路を流れる第２冷媒とを熱接触させる第２向流型熱交換
   器と、該第２向流型熱交換器と前記冷却手段との間の該
   高圧側回路に配設されたジュール・トムソン弁とを有す
   る冷却回路と、 から構成されたことを特徴とする冷却装置。
7. 【請求項７】 第１冷媒が圧縮される圧縮室と、該圧縮
   された第１冷媒の圧縮熱を放熱する冷却器と、該冷却器
   とそれぞれ連通する複数個の蓄冷器と、該複数個の蓄冷
   器を経た第１冷媒が膨張する膨張室とを有する蓄冷式冷
   凍機と、 第２冷媒が流動する回路であって、圧送手段と、被冷却
   体を冷却する冷却手段と、該圧送手段の吐出側と該冷却
   手段とを結ぶ高圧側回路と、該冷却手段と該圧送手段の
   吸入側とを結ぶ低圧側回路と、該高圧側回路を流れる第
   ２冷媒と該低圧側回路を流れる第２冷媒とを熱接触さ
   せ、且つ、該高圧側回路及び低圧側回路のうち少なくと
   も一方が上記蓄冷式冷凍機における複数個の蓄冷器のう
   ち少なくとも１個を除く他の蓄冷器の高温から低温に変
   化する部分に熱接触された熱交換手段を含む冷却回路
   と、 から構成されたことを特徴とする請求項１，２，５及び
   ６に記載の冷却装置。