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冷凍機を用いた物品の冷却方法、及び冷凍機 外国出願あり

国内特許コード P07A011910
整理番号 162
掲載日 2007年11月30日
出願番号 特願2003-204710
公開番号 特開2005-048991
登録番号 特許第3864228号
出願日 平成15年7月31日(2003.7.31)
公開日 平成17年2月24日(2005.2.24)
登録日 平成18年10月13日(2006.10.13)
発明者
  • 鈴木 敏一
  • 新冨 孝和
  • 都丸 隆行
  • 春山 富義
出願人
  • 高エネルギー加速器研究機構
発明の名称 冷凍機を用いた物品の冷却方法、及び冷凍機 外国出願あり
従来技術、競合技術の概要 IT通信分野の超電導フィルタ、医療分野の超伝導MRI、及び基礎科学の分野などでは、高精度電子顕微鏡、高感度のサブミリ波や赤外線に対する検出器などの超高性能精密機器の熱攪乱を排除するために冷却は必須の要件である。このような超高性能精密機器の冷却には、液化ガスや小型冷凍機などが用いられてきた。近年、小型冷凍機は達成可能な温度域が拡大し、従来は液体ヘリウムなどの極低温寒剤でしか実現できなかった4K以下までスイッチひとつで得られるようになった。図1は、従来のGM(Gifford‐McMahon)型の冷凍機の構成を示す概略図である。図1に示す冷凍機10は、コンプレッサ11と、冷凍機コールドヘッド12とを有している。冷凍機コールドヘッド12内には、蓄冷器13及びディスプレーサ14が設けられており、下部にはコールドエンド16が設けられている。蓄冷機13とディスプレーサ14をあわせて冷凍管と呼ぶ。コンプレッサ11からは高圧及び低圧のガスがフレキシブルホース15を通り、切り替えバルブ17を介して冷凍機本体12に交互に送られ、冷凍機コールドヘッド12内で圧縮及び膨脹が繰り返される。モータ18でディスプレーサ14を駆動させることにより、ガスの膨脹によって生じた寒冷を次回の膨脹に重ね合わせるようにしている。周期的な膨脹を経ることによって生成された寒冷は蓄冷器13内に蓄積され、この結果、コールドエンド16が極低温にまで冷却される。そして、冷却すべき物品をコールドエンド16に接触させることにより、前記物品の冷却を行う。図2は、従来のパルス管型の冷凍機の構成を示す概略図である。図2に示す冷凍機20は、コンプレッサ21と、冷凍機コールドヘッド22とを有している。冷凍機コールドヘッド22内には、蓄冷器23及びパルス管24が設けられており、下部にはコールドエンド26が設けられている。蓄冷機23とパルス管24をあわせて冷凍管と呼ぶ。コンプレッサ21からは高圧及び低圧のガスがフレキシブルホース25を通り、切り替えバルブ27を介して冷凍機コールドヘッド22に交互に送られ、冷凍機本体22内で圧縮及び膨脹が繰り返される。パルス管24では、連続して設けられたバッファタンク28にオリフィス29を通して出入りするガスのタイミングを調節することで、膨脹によって生じた寒冷を次回の膨脹に重ね合わせるようにしている。周期的な膨脹を経ることによって生成された寒冷は蓄冷器23内に蓄積され、この結果、コールドエンド26が極低温にまで冷却される。そして、冷却すべき物品をコールドエンド16に接触させることにより、前記物品の冷却を行う。
産業上の利用分野 本発明は、冷凍機を用いた物品の冷却方法、及び冷凍機に関する。
特許請求の範囲 【請求項1】 2対の冷凍管を、対をなす冷凍管同士を結ぶ線が略直交するようにしてコールドエンドに接続し、一方の対の冷凍管に高圧のガスを供給し、他方の対の冷凍管に低圧のガスを供給するようにして、不動点をコールドエンド上に形成し、コールドエンドの不動点上に物品を取り付けて、物品の冷却を行うことを特徴とする、冷凍機を用いた物品の冷却方法。
【請求項2】 前記コールドエンドは高剛性材料から構成し、前記高圧ガスと前記低圧ガスとの供給位相差を180°にすることにより、前記コールドエンドの振動を抑制し、前記コールドエンドの全面に不動点を形成することを特徴とする、請求項1に記載の冷凍機を用いた物品の冷却方法。
【請求項3】 2対の冷凍管と、これらの冷凍管が接続されてなるコールドエンドとを具え、 前記2対の冷凍管は、対をなす冷凍管同士を結ぶ線が略直交するようにして前記コールドエンドに接続され、一方の対の冷凍管に高圧のガスが供給され、他方の対の冷凍管に低圧のガスが供給されるようにして、前記コールドエンド上に不動点を形成するようにしたことを特徴とする、冷凍機。
【請求項4】 前記コールドエンドは略円形状を呈し、前記不動点は前記コールドエンドの略直径上に形成することを特徴とする、請求項3に記載の冷凍機。
【請求項5】 前記不動点は、前記コールドエンドの略中心に形成することを特徴とする、請求項4に記載の冷凍機。
【請求項6】 前記コールドエンドは高剛性材料から構成され、前記高圧ガスと前記低圧ガスとの供給位相差を180°にすることにより、前記コールドエンドの振動を抑制し、前記コールドエンドの全面に不動点を形成することを特徴とする、請求項5に記載の冷凍機。
産業区分
  • 加熱冷却
国際特許分類(IPC)
画像

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出願権利状態 権利存続中
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