JP2019536972A - 作業ガスとしてのヘリウムを有する極低温冷凍機のための熱交換器、こうした熱交換器を生産するための方法、およびこうした熱交換器を含む極低温冷凍機 - Google Patents
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Abstract
Description
2 セル
4 セル壁
4i セル壁4の内側
4a セル壁4の外側
6、6−i、6a、6b 空洞
8 圧力平衡開口部
10 作業ガスのための流動チャネル
12 2と10との間の環状の間隙
20 作業ガスのためのスリット形状の流動チャネル
22 吹き出し穴
24 周囲連絡チャネル
30 整列ピン
32 整列凹部
34 断熱層
40 ポット形状の凹部を有する第1の部品
42 ポット形状の凹部
44 カバー
50 第1の半体セル
52 第2の半体セル
54 第1の空洞
56 第2の空洞
58 50、52の平坦な側部
60 50、52の平坦でない側部
101 熱交換器
102 セル
103 マトリックス配置
104 シェルおよび/またはセル壁
106 空洞
108 圧力平衡開口部
112 作業ガスの流動方向
114 熱伝導性の接続構成要素
116 断熱性の接続構成要素
120 流動チャネル
220 第1の低温段階
222 第2の低温段階
224 第1のパルスチューブ
226 第1の熱交換器
228 第2のパルスチューブ
230 第2の熱交換器
232 接続手段
234 作業ガスライン
236 弁
238 バラスト体積
240 230の第1の熱交換器部分
242 230の低温熱交換器部分
244 230内の金属ふるい
246 希土類化合物のペレット
2 セル
4 セル壁
4i セル壁4の内側
4a セル壁4の外側
6、6−i、6a、6b 空洞
8 圧力平衡開口部
10 作業ガスのための流動チャネル
12 2と10との間の環状の間隙
20 作業ガスのためのスリット形状の流動チャネル
22 吹き出し穴
24 周囲連絡チャネル
30 整列ピン
32 整列凹部
34 断熱層
40 ポット形状の凹部を有する第1の部品
42 ポット形状の凹部
44 カバー
50 第1の半体セル
52 第2の半体セル
54 第1の空洞
56 第2の空洞
58 50、52の平坦な側部
60 50、52の平坦でない側部
101 熱交換器
102 セル
103 マトリックス配置
104 シェルまたはセル壁
106 空洞
108 圧力平衡開口部
112 作業ガスの流動方向
114 熱伝導性の接続構成要素
116 断熱性の接続構成要素
120 流動チャネル
220 第1の低温段階
222 第2の低温段階
224 第1のパルスチューブ
226 第1の熱交換器
228 第2のパルスチューブ
230 第2の熱交換器
232 接続手段
234 作業ガスライン
236 弁
238 バラスト体積
240 230の第1の熱交換器部分
242 230の低温熱交換器部分
244 230内の金属ふるい
246 希土類化合物のペレット
Claims (19)
- 作業ガスとしてのヘリウムを有する極低温冷凍機のための熱交換器であって、外側(4a)および内側(4i)を含むセル壁(4;104)を有する少なくとも1つのセル(2;102)を含み、
前記セル壁(4;104)は少なくとも一部で熱伝導性であり、
前記少なくとも1つのセル(2;102)は、セル壁(4;104)に囲まれた、互いに接続された1つまたは複数の空洞(6;6−i;6a、6b;106)を有し、
前記セル壁(4;104)の前記外側(4a)は、前記ヘリウム作業ガスのための流動チャネルの境界を少なくとも部分的に定め、
前記少なくとも1つのセル(2;102)は圧力平衡開口部(8;108)を有し、
前記1つ/複数の空洞(6;6−I;6a、6b;106)には蓄熱材料としてのヘリウムが充填される、熱交換器。 - 前記少なくとも1つのセル(2;102)は、セル壁(4;104)によって境界を定められた、前記作業ガスのための流動チャネル(20;120)を含むことを特徴とする、請求項1に記載の熱交換器。
- 前記少なくとも1つのセル(2;102)は、円形の断面を有するディスクとして形成されることを特徴とする、請求項1〜2のいずれか一項に記載の熱交換器。
- 複数のセル(2)は、前記作業ガスの流動方向において互いの後ろに配置されることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の熱交換器。
- 前記作業ガスの流動方向において互いの後ろに配置されるセル(2)は、前記作業ガスのための流動チャネル(20)を含む断熱層(34)によって互いに分離されることを特徴とする、請求項4に記載の熱交換器。
- 前記セル(2)および前記断熱層(34)の各々が整列構成要素(30、32)を有することで、前記セル(2)および前記断熱層または複数の断熱層(34)の前記流動チャネル(20)が互いに整列することを特徴とする、請求項5に記載の熱交換器。
- 前記整列構成要素は、前記セル(2)の一方の側部における複数の整列ピン(30)と、前記セルの他方の側部における相補的に形成された整列凹部(32)とを含むことを特徴とする、請求項6に記載の熱交換器。
- 前記断熱層(34)は、前記整列ピン(30)によって貫通される整列開口部を含むことで、前記セル(2)内および前記断熱層(34)内の前記作業ガスのための前記流動チャネル(20)が互いに整列されることを特徴とする、請求項7に記載の熱交換器。
- 前記圧力平衡開口部(8;108)は毛管として形成されることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか一項に記載の熱交換器。
- 前記圧力平衡開口部(8;108)は前記熱交換器の生産中に起こる漏出によってもたらされることを特徴とする、請求項1〜9のいずれか一項に記載の熱交換器。
- 前記圧力平衡開口部(8;108)のサイズは、前記熱交換器の作業サイクル中の前記セル内の最大圧力変化が20%、好ましくは10%となるように選択されることを特徴とする、請求項9または10に記載の熱交換器。
- 前記セル壁(4;104)の前記外側は、前記作業ガスのための前記流動チャネル(20)内に乱流構造を有することを特徴とする、請求項1〜11のいずれか一項に記載の熱交換器。
- 前記空洞(6−i;6’、6a、6b)はチューブの形状と、三角形の形の断面、矩形の形の断面、または少なくとも1つの傾斜したセル壁を有する断面とを有することを特徴とする、請求項1〜12のいずれか一項に記載の熱交換器。
- 複数のチューブ形状の空洞(6−i、6’、6a、6b)において、前記チューブ形状の空洞(6−i、6’、6a、6b)の間にセル(2)ごとに前記作業ガスのための流動チャネル(20)が配置されることを特徴とする、請求項13に記載の熱交換器。
- 前記セル(2)は2つの半体セル(51、50)で構成され、各々の前記半体セル(51、50)は三角形の形の断面を有する複数の空洞を含み、
前記チューブ形状の空洞(6−i;6’;6a、6b)は前記作業ガスのための前記流動チャネル(20)の間に配置され、
前記半体セルの各々は平坦な側部と平坦でない側部とを有し、
前記2つの半体セルの前記平坦でない側部は互いに相補的に形成され、
前記2つの半体セルの前記2つの相補的な平坦でない側部は互いに接触することを特徴とする、請求項1〜14のいずれか一項に記載の熱交換器。 - 請求項1〜15のいずれか一項に記載の熱交換器を生産するための方法であって、前記熱交換器(1;101)は3D印刷によって生産されることを特徴とする、方法。
- 請求項1〜16のいずれか一項に記載の熱交換器を生産するための方法であって、前記熱交換器(101)は少なくとも2つの部品(40、44)から生産され、前記2つの部品(40、44)は製造後に互いに接続され、少なくとも1つの部品(40)は前記1つ/複数の空洞(6’)の少なくとも一部を形成する凹部(42)を有することを特徴とする、方法。
- スターリング冷凍機、ギフォード・マクマホン冷凍機、またはパルスチューブ冷凍機の形の極低温冷凍機であって、少なくとも1つの熱交換器(1;101)を含み、請求項1〜17のいずれか一項に記載の熱交換器(1;101)を特徴とする、極低温冷凍機。
- 前記極低温冷凍機の作業サイクル中の前記熱交換器(1;101)の前記少なくとも1つのセル(2;102)内の最大圧力変化は20%、好ましくは10%であることを特徴とする、請求項18に記載の極低温冷凍機。
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DE202016106860.6U DE202016106860U1 (de) | 2016-12-08 | 2016-12-08 | Regenerator für Kryo-Kühler mit Helium als Arbeitsgas |
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