蓄冷材およびこの蓄冷材を用いた蓄冷冷凍機
【課題】 鉛球より大きな熱交換効率を得る。
【解決手段】 蓄冷材２１を構成する鉛毛２２は、鉛を例えは０.５mm厚みに展延した鉛シートを例えば０.５mmの幅で裁断して形成する。こうすることによって、蓄冷材２１の体積当たりの表面積が大きくなって熱交換効率が高められる。上記構成の蓄冷材２１は、蓄冷冷凍機のディスプレーサに充填されて冷媒ガスとの熱交換効率を高める。その結果、従来と同じ容積のディスプレーサに充填した場合には熱交換容量(蓄冷熱量)を大きでき、従来と同じ熱交換容量(蓄冷熱量)を得る場合にはディスプレーサを小型にできる。
【解決手段】 蓄冷材２１を構成する鉛毛２２は、鉛を例えは０.５mm厚みに展延した鉛シートを例えば０.５mmの幅で裁断して形成する。こうすることによって、蓄冷材２１の体積当たりの表面積が大きくなって熱交換効率が高められる。上記構成の蓄冷材２１は、蓄冷冷凍機のディスプレーサに充填されて冷媒ガスとの熱交換効率を高める。その結果、従来と同じ容積のディスプレーサに充填した場合には熱交換容量(蓄冷熱量)を大きでき、従来と同じ熱交換容量(蓄冷熱量)を得る場合にはディスプレーサを小型にできる。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、蓄冷材、および、この蓄冷材を用いた蓄冷冷凍機に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、蓄冷冷凍機としてギフォードマクマホン冷凍機やスターリング冷凍機等がある。以下、ギフォードマクマホン冷凍機について、図２に示すような２段ギフォードマクマホン冷凍機を例に簡単に説明する。この冷凍機では、圧縮機１からの高圧ヘリウムガスを第１膨張シリンダ２および第２膨張シリンダ３内に導入排出するためのバルブディスク４を有している。そして、吸気時には、バルブディスク４を図２(a)に示すように位置させて、ヘリウムガスの吸入口５と第１膨張シリンダ２とを連通させる。そうすると、第１膨張シリンダ２に供給されたヘリウムガスは第１ディスプレーサ６内の蓄冷材７によって冷却されながら第２膨張シリンダ３に供給され、第２ディスプレーサ８内の蓄冷材９によって冷却されながら先端部の膨張室１０に至る。その場合、中間圧力に保持されている中間圧室１１側の圧力と高圧の膨張室１０側の圧力との圧力差によって、両ディスプレーサ６,８がバルブディスク４側に移動し、膨張室１０の体積が増加する。
【０００３】一方、排気時においては、上記バルブディスク４を図２(b)に示すように位置させて、ヘリウムガスの排気口１２と第１膨張シリンダ２とを連通させる。そうすると、膨張室１０内が一気に減圧され、発生した冷熱で冷却されたヘリウムガスが両蓄冷材９,７を冷却しながら排気口１２より排気される。その場合、中間圧力に保持されている中間圧室１１の圧力と低圧の膨張室１０の圧力との圧力差によって、両ディスプレーサ６,８が膨張室１０側に移動し、膨張室１０の体積が減少する。
【０００４】こうして、上記バルブモータ１３によってバルブディスク４を回転駆動することによって第１ヒートステーション１４および第２ヒートステーション１５が極低温に冷却される。また、得られた冷熱が蓄冷材７,９に蓄えられて、吸入口５から吸気されたヘリウムガスを冷却する。尚、通常、第１ディスプレーサ６内の蓄冷材は銅やステンレスの金属メッシュ７および鉛球(図示せず)で構成される一方、第２ディスプレーサ８内の蓄冷材は鉛球９で構成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述のごとく、上記従来のギフォードマクマホン冷凍機においては、ディスプレーサ用の蓄冷材として鉛球が使用されている。こうして、ディスプレーサへの蓄冷材の充填率を大きくして熱交換効率を高めるようにしている。ところが、同じ体積を有する物体であれば球は最も表面積が小さく、鉛球の蓄冷材は同体積の他の形状の鉛よりも冷媒との熱交換面積が小さいことになる。したがって、ディスプレーサに充填される蓄冷材の体積が同じであれば鉛球の蓄冷材の熱交換効率は低いという問題がある。
【０００６】そこで、この発明の目的は、鉛球より大きな熱交換効率を得ることができる蓄冷材、および、この蓄冷材を用いた蓄冷冷凍機を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、請求項１に係る発明の蓄冷材は、鉛を糸状に形成して成る鉛毛で構成したことを特徴としている。
【０００８】上記構成によれば、鉛を糸状に形成した鉛毛を蓄冷材としている。そのため、同体積、つまりは同重量の鉛球に比べて上記蓄冷材の表面積が大きくなる。したがって、従来の鉛球の蓄冷材よりも大きな熱交換面積が得られ、蓄冷材の熱交換効率が高められる。
【０００９】また、請求項２に係る発明の蓄冷冷凍機は、請求項１に係る発明の蓄冷材をディスプレーサ内に充填したことを特徴としている。
【００１０】上記構成によれば、ディスプレーサ内に充填された鉛毛で成る蓄冷材は大きな熱交換面積を有している。したがって、従来の鉛球の蓄冷材を充填した場合に比較して、冷媒ガスとの熱交換効率が高められる。その結果、上記ディスプレーサの容積が従来と同じ容積である場合には、熱交換容量(蓄冷熱量)が大きくなる。また、従来と同じ熱交換容量(蓄冷熱量)を得る場合には、上記ディスプレーサの容積が小さくなる。
【００１１】また、請求項３に係る発明の蓄冷冷凍機は、請求項１に係る発明の蓄冷材を螺旋状に積層してディスプレーサ内に充填したことを特徴としている。
【００１２】上記構成によれば、ディスプレーサ内に螺旋状に積層して充填された鉛毛で成る蓄冷材は、大きな充填率と大きな熱交換面積を有している。したがって、従来の鉛球の蓄冷材を充填した場合に比較して、冷媒ガスとの熱交換効率が高められる。その結果、上記ディスプレーサの容積が従来と同じである場合には、熱交換容量(蓄冷熱量)が大きくなる。また、従来と同じ熱交換容量(蓄冷熱量)を得る場合には、上記蓄冷材の容積が小さくなる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。図１は、本実施の形態の蓄冷材における拡大外観を示す模式図である。この蓄冷材２１は、細い糸状に形成された鉛毛２２で構成することによって、蓄冷材の体積当たりの表面積を大きくして、熱交換効率をより高めたものである。
【００１４】ここで、上述のような鉛毛２２の形成は、例えば、鉛の展延性を利用して次のようにして行う。すなわち、鉛を例えば略０.５mm厚みのシート状に展延する。そして、この鉛シートを例えば０.５mmの幅で裁断して糸状の鉛毛２２を形成するのである。尚、その場合の鉛毛２２の長さは、１mm〜３mm,１０mm,１００mm等であるが特に限定するものではなく、長短混合しても差し支えない。また、鉛毛２２の形成方法は、上述の方法に限定するものではない。
【００１５】上記構成を有する蓄冷材２１は、例えば、図２に示すようなギフォードマクマホン冷凍機やスターリング冷凍機等のフエノール樹脂等で円筒形に形成されたディスプレーサ内に充填される。そして、このディスプレーサ内を通過するヘリウムガス等の冷媒ガスとの熱交換によって上記冷媒ガスを冷却したり、上記冷媒ガスから受けた冷熱を蓄積する。その場合に、蓄冷材２１を構成する鉛毛２２は、細い糸状に形成されているために同じ体積(つまり、重量)の鉛球よりも表面積が大きく、大きな熱交換面積を得ることができる。したがって、従来の鉛球に代えて鉛毛２２をディスプレーサ内に充填することによって、蓄冷材の冷媒ガスとの熱交換効率を高めることができる。その結果、従来と同じ容積のディスプレーサに充填した場合には熱交換容量(蓄冷熱量)を大きくできる。また、従来と同じ熱交換容量(蓄冷熱量)を得る場合にはディスプレーサを小型にでき、コストダウンを図ることができるのである。
【００１６】尚、上記蓄冷冷凍機のディスプレーサに対する鉛毛２２の充填は、鉛毛２２を単独で充填してもよいし、鉛や希土類金属の金属球と組み合わせて充填しても差し支えない。要は、従来使用していた鉛球の部分に代えて同じ重量(体積)の鉛毛２２を使用することによって熱交換効率を向上できるのである。また、鉛毛２２をディスプレーサ内に螺旋状に配列し、且つ、積層して充填率の向上を図ってもよい。また、上記実施の形態においては、この発明の蓄冷材をギフォードマクマホン冷凍機に用いているが、スターリング冷凍機等の他の蓄冷冷凍機に用いることができることは言うまでもない。
【００１７】
【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１に係る発明の蓄冷材は、鉛を糸状に形成した鉛毛で構成したので、同体積(同重量)の鉛球に比べて表面積を大きくできる。したがって、従来の鉛球の蓄冷材よりも大きな熱交換面積を得ることができ、蓄冷材の熱交換効率を高めることができる。
【００１８】また、請求項２に係る発明の蓄冷冷凍機は、請求項１に係る発明の蓄冷材をディスプレーサ内に充填したので、上記ディスプレーサ内に充填されている蓄冷材は大きな熱交換面積を有している。したがって、従来の鉛球の蓄冷材を充填した場合に比べて、冷媒ガスとの熱交換効率を高めることができる。その結果、上記ディスプレーサの容積が従来と同じ容積である場合には、熱交換容量(蓄冷熱量)を大きくできる。また、従来と同じ熱交換容量(蓄冷熱量)を得る場合には、上記ディスプレーサを小型にしてコストダンを図ることができる。
【００１９】また、請求項３に係る発明の蓄冷冷凍機は、請求項１に係る発明の蓄冷材を螺旋状に積層してディスプレーサ内に充填したので、上記ディスプレーサに充填されている蓄冷材は大きな充填率と大きな熱交換面積を有している。したがって、従来の鉛球の蓄冷材を充填した場合に比べて冷媒ガスとの熱交換効率を更に高めることができる。その結果、上記ディスプレーサの容積が従来と同じである場合には、熱交換容量(蓄冷熱量)を大きくできる。また、従来と同じ熱交換容量(蓄冷熱量)を得る場合には、上記ディスプレーサを小型にしてコストダンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の蓄冷材における拡大外観を示す模式図である。
【図２】２段ギフォードマクマホン冷凍機の動作説明図である。
【符号の説明】
２１…蓄冷材、 ２２…鉛毛。
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、蓄冷材、および、この蓄冷材を用いた蓄冷冷凍機に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、蓄冷冷凍機としてギフォードマクマホン冷凍機やスターリング冷凍機等がある。以下、ギフォードマクマホン冷凍機について、図２に示すような２段ギフォードマクマホン冷凍機を例に簡単に説明する。この冷凍機では、圧縮機１からの高圧ヘリウムガスを第１膨張シリンダ２および第２膨張シリンダ３内に導入排出するためのバルブディスク４を有している。そして、吸気時には、バルブディスク４を図２(a)に示すように位置させて、ヘリウムガスの吸入口５と第１膨張シリンダ２とを連通させる。そうすると、第１膨張シリンダ２に供給されたヘリウムガスは第１ディスプレーサ６内の蓄冷材７によって冷却されながら第２膨張シリンダ３に供給され、第２ディスプレーサ８内の蓄冷材９によって冷却されながら先端部の膨張室１０に至る。その場合、中間圧力に保持されている中間圧室１１側の圧力と高圧の膨張室１０側の圧力との圧力差によって、両ディスプレーサ６,８がバルブディスク４側に移動し、膨張室１０の体積が増加する。
【０００３】一方、排気時においては、上記バルブディスク４を図２(b)に示すように位置させて、ヘリウムガスの排気口１２と第１膨張シリンダ２とを連通させる。そうすると、膨張室１０内が一気に減圧され、発生した冷熱で冷却されたヘリウムガスが両蓄冷材９,７を冷却しながら排気口１２より排気される。その場合、中間圧力に保持されている中間圧室１１の圧力と低圧の膨張室１０の圧力との圧力差によって、両ディスプレーサ６,８が膨張室１０側に移動し、膨張室１０の体積が減少する。
【０００４】こうして、上記バルブモータ１３によってバルブディスク４を回転駆動することによって第１ヒートステーション１４および第２ヒートステーション１５が極低温に冷却される。また、得られた冷熱が蓄冷材７,９に蓄えられて、吸入口５から吸気されたヘリウムガスを冷却する。尚、通常、第１ディスプレーサ６内の蓄冷材は銅やステンレスの金属メッシュ７および鉛球(図示せず)で構成される一方、第２ディスプレーサ８内の蓄冷材は鉛球９で構成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述のごとく、上記従来のギフォードマクマホン冷凍機においては、ディスプレーサ用の蓄冷材として鉛球が使用されている。こうして、ディスプレーサへの蓄冷材の充填率を大きくして熱交換効率を高めるようにしている。ところが、同じ体積を有する物体であれば球は最も表面積が小さく、鉛球の蓄冷材は同体積の他の形状の鉛よりも冷媒との熱交換面積が小さいことになる。したがって、ディスプレーサに充填される蓄冷材の体積が同じであれば鉛球の蓄冷材の熱交換効率は低いという問題がある。
【０００６】そこで、この発明の目的は、鉛球より大きな熱交換効率を得ることができる蓄冷材、および、この蓄冷材を用いた蓄冷冷凍機を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、請求項１に係る発明の蓄冷材は、鉛を糸状に形成して成る鉛毛で構成したことを特徴としている。
【０００８】上記構成によれば、鉛を糸状に形成した鉛毛を蓄冷材としている。そのため、同体積、つまりは同重量の鉛球に比べて上記蓄冷材の表面積が大きくなる。したがって、従来の鉛球の蓄冷材よりも大きな熱交換面積が得られ、蓄冷材の熱交換効率が高められる。
【０００９】また、請求項２に係る発明の蓄冷冷凍機は、請求項１に係る発明の蓄冷材をディスプレーサ内に充填したことを特徴としている。
【００１０】上記構成によれば、ディスプレーサ内に充填された鉛毛で成る蓄冷材は大きな熱交換面積を有している。したがって、従来の鉛球の蓄冷材を充填した場合に比較して、冷媒ガスとの熱交換効率が高められる。その結果、上記ディスプレーサの容積が従来と同じ容積である場合には、熱交換容量(蓄冷熱量)が大きくなる。また、従来と同じ熱交換容量(蓄冷熱量)を得る場合には、上記ディスプレーサの容積が小さくなる。
【００１１】また、請求項３に係る発明の蓄冷冷凍機は、請求項１に係る発明の蓄冷材を螺旋状に積層してディスプレーサ内に充填したことを特徴としている。
【００１２】上記構成によれば、ディスプレーサ内に螺旋状に積層して充填された鉛毛で成る蓄冷材は、大きな充填率と大きな熱交換面積を有している。したがって、従来の鉛球の蓄冷材を充填した場合に比較して、冷媒ガスとの熱交換効率が高められる。その結果、上記ディスプレーサの容積が従来と同じである場合には、熱交換容量(蓄冷熱量)が大きくなる。また、従来と同じ熱交換容量(蓄冷熱量)を得る場合には、上記蓄冷材の容積が小さくなる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。図１は、本実施の形態の蓄冷材における拡大外観を示す模式図である。この蓄冷材２１は、細い糸状に形成された鉛毛２２で構成することによって、蓄冷材の体積当たりの表面積を大きくして、熱交換効率をより高めたものである。
【００１４】ここで、上述のような鉛毛２２の形成は、例えば、鉛の展延性を利用して次のようにして行う。すなわち、鉛を例えば略０.５mm厚みのシート状に展延する。そして、この鉛シートを例えば０.５mmの幅で裁断して糸状の鉛毛２２を形成するのである。尚、その場合の鉛毛２２の長さは、１mm〜３mm,１０mm,１００mm等であるが特に限定するものではなく、長短混合しても差し支えない。また、鉛毛２２の形成方法は、上述の方法に限定するものではない。
【００１５】上記構成を有する蓄冷材２１は、例えば、図２に示すようなギフォードマクマホン冷凍機やスターリング冷凍機等のフエノール樹脂等で円筒形に形成されたディスプレーサ内に充填される。そして、このディスプレーサ内を通過するヘリウムガス等の冷媒ガスとの熱交換によって上記冷媒ガスを冷却したり、上記冷媒ガスから受けた冷熱を蓄積する。その場合に、蓄冷材２１を構成する鉛毛２２は、細い糸状に形成されているために同じ体積(つまり、重量)の鉛球よりも表面積が大きく、大きな熱交換面積を得ることができる。したがって、従来の鉛球に代えて鉛毛２２をディスプレーサ内に充填することによって、蓄冷材の冷媒ガスとの熱交換効率を高めることができる。その結果、従来と同じ容積のディスプレーサに充填した場合には熱交換容量(蓄冷熱量)を大きくできる。また、従来と同じ熱交換容量(蓄冷熱量)を得る場合にはディスプレーサを小型にでき、コストダウンを図ることができるのである。
【００１６】尚、上記蓄冷冷凍機のディスプレーサに対する鉛毛２２の充填は、鉛毛２２を単独で充填してもよいし、鉛や希土類金属の金属球と組み合わせて充填しても差し支えない。要は、従来使用していた鉛球の部分に代えて同じ重量(体積)の鉛毛２２を使用することによって熱交換効率を向上できるのである。また、鉛毛２２をディスプレーサ内に螺旋状に配列し、且つ、積層して充填率の向上を図ってもよい。また、上記実施の形態においては、この発明の蓄冷材をギフォードマクマホン冷凍機に用いているが、スターリング冷凍機等の他の蓄冷冷凍機に用いることができることは言うまでもない。
【００１７】
【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１に係る発明の蓄冷材は、鉛を糸状に形成した鉛毛で構成したので、同体積(同重量)の鉛球に比べて表面積を大きくできる。したがって、従来の鉛球の蓄冷材よりも大きな熱交換面積を得ることができ、蓄冷材の熱交換効率を高めることができる。
【００１８】また、請求項２に係る発明の蓄冷冷凍機は、請求項１に係る発明の蓄冷材をディスプレーサ内に充填したので、上記ディスプレーサ内に充填されている蓄冷材は大きな熱交換面積を有している。したがって、従来の鉛球の蓄冷材を充填した場合に比べて、冷媒ガスとの熱交換効率を高めることができる。その結果、上記ディスプレーサの容積が従来と同じ容積である場合には、熱交換容量(蓄冷熱量)を大きくできる。また、従来と同じ熱交換容量(蓄冷熱量)を得る場合には、上記ディスプレーサを小型にしてコストダンを図ることができる。
【００１９】また、請求項３に係る発明の蓄冷冷凍機は、請求項１に係る発明の蓄冷材を螺旋状に積層してディスプレーサ内に充填したので、上記ディスプレーサに充填されている蓄冷材は大きな充填率と大きな熱交換面積を有している。したがって、従来の鉛球の蓄冷材を充填した場合に比べて冷媒ガスとの熱交換効率を更に高めることができる。その結果、上記ディスプレーサの容積が従来と同じである場合には、熱交換容量(蓄冷熱量)を大きくできる。また、従来と同じ熱交換容量(蓄冷熱量)を得る場合には、上記ディスプレーサを小型にしてコストダンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の蓄冷材における拡大外観を示す模式図である。
【図２】２段ギフォードマクマホン冷凍機の動作説明図である。
【符号の説明】
２１…蓄冷材、 ２２…鉛毛。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 鉛を糸状に形成して成る鉛毛で構成したことを特徴とする蓄冷材。
【請求項２】 請求項１に記載の蓄冷材をディスプレーサ内に充填したことを特徴とする蓄冷冷凍機。
【請求項３】 請求項１に記載の蓄冷材を螺旋状に積層してディスプレーサ内に充填したことを特徴とする蓄冷冷凍機。
【請求項１】 鉛を糸状に形成して成る鉛毛で構成したことを特徴とする蓄冷材。
【請求項２】 請求項１に記載の蓄冷材をディスプレーサ内に充填したことを特徴とする蓄冷冷凍機。
【請求項３】 請求項１に記載の蓄冷材を螺旋状に積層してディスプレーサ内に充填したことを特徴とする蓄冷冷凍機。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開平１１−２４８２７５
【公開日】平成１１年（１９９９）９月１４日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平１０−４５５９１
【出願日】平成１０年（１９９８）２月２６日
【出願人】（０００００２８５３）ダイキン工業株式会社 (7,604)
【公開日】平成１１年（１９９９）９月１４日
【国際特許分類】
【出願日】平成１０年（１９９８）２月２６日
【出願人】（０００００２８５３）ダイキン工業株式会社 (7,604)
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