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液体キセノン用パルス管冷凍機の高冷凍能力化・高効率化の研究

提高液氙脉冲管制冷机制冷量和效率的研究

基本信息

批准号：
20025009
负责人：
春山富義
金额：
$ 2.82万
依托单位：
High Energy Accelerator Research Organization
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20025009/
关键词：
熱工学流体工学小型冷凍機液体キセノンパルス管

项目摘要

本研究は素粒子実験や医療用PET(陽電子放出断層解析)等において高感度γ線検出媒体となる低温液体キセノンの冷却を行う小型パルス管冷凍機の高冷凍能力化、高効率化に関するものである。比較的高い温度(～165K)の低温を発生させる小型冷凍機の冷凍能力の高度化と高効率化の研究を目指し、これまでに開発した液体キセノン用パルス管冷凍機における損失の改善を図った。具体的にはこれまでに開発した200W@165Kの冷凍機をべ一スにして、冷凍能力、効率をさらに向上させることを目的とし、このため流体流れの均質化、流体の位相制御、圧力波形の制御を中心に実験を行い、それぞれの損失改善に及ぼす影響を実験的に解明した。・パルス管、蓄冷器内の損失の実験的解明と改善(1) パルス管内流体流れの均質化パルス管高温部に複数のガス流路を追加することにより流体流路の平均化を促進、その効果を実験により検証した。(2) 蓄冷器損失の低減蓄冷器メッシュ、寸法の検討:圧力損失に関係するメッシュサイズ、蓄冷器寸法をパラメータとして、冷凍能力によって効果を検証した。(3) 冷凍サイクル用圧力波を作り出すタイミングの最適化現在のPC150冷凍機の圧力波形から、仮想PV法シミュレーションにより、ロータリーバルブの開閉タイミングの最適化を計算した。ロータリーバルブの開口部パターンを変えることによって、パルス管冷凍機に送り込む高圧、低圧の切り替えタイミングを調整し、冷凍機としての低損失化、冷凍性能への影響を実証した。

This study is aimed at improving the high freezing capability and efficiency of small tube freezers in the field of high sensitivity gamma ray emission media, cryogenic liquid cooling, and medical PET(positron emission tomography). The purpose of this study is to improve the refrigeration capacity and efficiency of small freezers by comparing the low temperature development of high temperature (~165K) and low temperature development of liquid freezers. Specific aspects of the development of the refrigerator at 200W@165K include homogenization of fluid flow, phase control of fluid, control of pressure waveform, control of loss, and analysis of effects of refrigeration capacity and efficiency. (1) Homogenization of fluid flow in tubes and accumulators, addition of multiple flow paths in high temperature sections of tubes, promotion of equalization of fluid flow paths, and evaluation of results. (2)Low Regenerator Loss and Regenerator Size: Pressure Loss Relationship, Regenerator Size Change, Refrigeration Capacity Effect Evaluation (3)The pressure waveform of the PC150 refrigerator is calculated by optimizing the pressure waveform of the refrigerator, the voltage waveform of the refrigerator, and the opening and closing of the refrigerator. The opening of the refrigerator can be adjusted to reduce the loss of the refrigerator and the influence of the refrigeration performance.