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制冷機構造及冷凍原理

制冷機構造及冷凍原理
1.冷凍原理

圖１:冷凍原理

低溫泵所利用的代表性冷凍循環有以下兩種。
①Ｇ－Ｍ循環方式
② M-Solvay循環方式
從信賴度方面考慮，大部分低溫泵采用Ｇ－Ｍ循環。
敝公司采用了Ｇ－Ｍ循環。

圖表示Ｇ―Ｍ循環的
工作原理和Ｐ－Ｖ圖（表示
膨脹室的壓力Ｐ與容積Ｖ的關系）。

2.Ｇ－Ｍ循環
Ｇ－Ｍ循環是1950年末由吉福特（Gifford）開發發明?；钊尿寗臃绞接袡C械驅動方式（ＵＣＩ，ＣＴＩ）和利用工作氣體壓力差的驅動方式。Ｇ－Ｍ循環效率高，不僅驅動速度慢，而且對內部密封件的負荷小，是具有高性能及高信賴性的制冷循環。下面就敝公司采用的機械驅動方式進行說明。

A 最初活塞在活塞筒體的最下部。 此時低壓閥關閉，高壓閥開啟。 ↓ (a) 高壓氦氣進入活塞筒體的低溫部（室溫）填充。 ↓ B 活塞筒體內成高壓狀態。 ↓ (b) 活塞向上移動，室溫狀態的氦氣在蓄冷器內冷卻后進入低溫部。 ↓ C 低溫部呈最大容積。此時高壓閥關閉，低壓閥開啟。 ↓ (c) 低溫部的高壓氦氣經過蓄冷器而放出。此時通過膨脹，氦氣的溫度降低， 產生低溫。 ↓ D 低溫部呈最低壓力狀態。 ↓ (d) 活塞向下移動，被冷卻的氦氣邊對蓄冷器進行冷卻邊移送到室溫部。 ↓ A 回到原位，即循環完成。。

由此可以看出，在理想的Ｇ－Ｍ循環里Ｐ－Ｖ圖成四角形。把循環周期用ｔ秒表示的話，理想的冷凍能力Ｑideal可由以下公式計算得出。

Q ideal =W/t

為了獲得１５Ｋ以下極低溫，實際制冷機為2段式結構。且為實現結構的簡單化，把蓄冷器安裝在活塞內。因1段密封件和2段密封件不存在壓力差，故密封件的負擔小，壽命長信賴度高。