冷却技術の基礎と特殊冷却機構の概要

冷凍機とは、温度を氷点下まで下げるためにヒートポンプの原理を用いて熱を移動させる熱源設備である。一般的な蒸気圧縮冷凍機をはじめ、様々な方式が存在する。

スターリング冷凍機

スターリングサイクルを利用した冷凍機である。外部からエネルギー源を用いて駆動することで、低温側を冷却器として利用できる。

蒸発熱を利用しないため冷媒の沸点に依存せず、超伝導物質の冷却などの極低温用途で用いられる。作動ガスにはヘリウムが用いられることが多い。

ギフォード・マクマホン冷凍機

一般的にGM冷凍機と呼ばれる方式であり、ヘリウムなどの冷媒ガスから断熱膨張により冷熱を得る。ディスプレーサに連動したロータリーバルブで管路を切り替えることで冷却効率を高めており、MRIやNMRの超伝導コイル冷却などに応用されている。

パルス管冷凍機

低温部に可動部品を持たないため、摩擦熱による性能低下を抑えられる特徴を持つ。半導体製造装置の冷却器や量子コンピュータに使用される希釈冷凍機の予冷機などに利用されている。