(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストン暖温端およびピストン冷温端を有する往復動ピストンを備え、第１の温度の冷却を生成する、ブレイトン膨張エンジンと、
前記ピストン冷温端に隣接する冷温側容積部に接続され、該冷温側容積部にガスを循環させる、調節可能な入口弁および出口弁と、
前記ピストン冷温端に取り付けられて、前記ピストンと同時に往復動するディスプレーサを備え、前記入口弁および出口弁を使用してガスを循環させ、第１の温度よりも低い第２の温度の冷却を生成する、ギフォード・マクマホン膨張機と、
を備え、
供給源から第１の圧力で供給され、第１の圧力よりも低い第２の圧力で前記供給源に戻されるガスとともに作動する、極低温の冷却を生成するハイブリッド型膨張機。
【請求項２】
第１の温度に近い温度で、前記ブレイトン膨張エンジンを通ずる前あるいは後のガスにより冷却される、第１の低温ヒートステーションをさらに備える、請求項１に記載のハイブリッド型膨張機。
【請求項３】
第２の温度に近い温度で、ガスにより冷却される第２の低温ヒートステーションをさらに備える、請求項２に記載のハイブリッド型膨張機。
【請求項４】
前記ピストン暖温端に取り付けられた駆動ステムをさらに備える、請求項１に記載のハイブリッド型膨張機。
【請求項５】
前記ピストン暖温端に取り付けられた駆動ステムと、
前記ステムの暖温端に隣接する暖温側容積部に取り付けられた、入口逆止弁および出口逆止弁と、
をさらに備える、請求項１に記載のハイブリッド型膨張機。
【請求項６】
前記ピストン冷温端に隣接する冷温側容積部に接続された、調節可能な入口弁および出口弁をさらに備える、請求項５に記載のハイブリッド型膨張機。
【請求項７】
前記ギフォード・マクマホン膨張機を第１のギフォード・マクマホン膨張機とし、
第１のギフォード・マクマホン膨張機の冷温端に取り付けられて、前記ピストンと同時に往復動する、第２のディスプレーサを備え、第２の温度よりも低い第３の温度の冷却を生成する、第２のギフォード・マクマホン膨張機をさらに備える、請求項１に記載のハイブリッド型膨張機。
【請求項８】
前記ブレイトン膨張エンジンの冷温側を通じて流れるガスを収容し、前記ギフォード・マクマホン膨張機に接続されるラインであって、該ライン中のガスから前記ギフォード・マクマホン膨張機の膨張容積部内のガスに熱を移動させる熱交換器を有するラインを備える、請求項１に記載のハイブリッド型膨張機。
【請求項９】
ピストン暖温端およびピストン冷温端を有する往復動ピストンを備える、ブレイトン膨張エンジンと、
前記ピストン暖温端に取り付けられ、かつ、ステム暖温端を有する、駆動ステムと、
前記ピストン冷温端に取り付けられて、前記ピストンと同時に往復動するディスプレーサを備える、ギフォード・マクマホン膨張機と、
前記ピストン冷温端に隣接する冷温側容積部に接続された、調節可能な入口弁および調節可能な出口弁と、
を備える、ハイブリッド型膨張機を用いて、極低温の冷却を生成する方法であって、
該方法は、
（ａ）供給源から前記調節可能な入口弁に第１の圧力でガスを供給し、および、
（ｂ）前記ピストン、前記ディスプレーサ、および、前記駆動ステムを、
（ｉ）第１の位置の近傍で、前記調節可能な入口弁を閉じ、前記調節可能な出口弁を開けて、第２の圧力のガスを排出ラインに排出して、前記冷温側容積部の大きさを減少させ、かつ、
（ii）第２の位置の近傍で、前記調節可能な出口弁を閉じ、前記調節可能な入口弁を開けて、第１の圧力の前記ガスを入口ラインから導入し、前記冷温側容積部の大きさを増加させる、
ことにより、第１の位置から第２の位置まで、同時に往復動させる、
工程を備え、
前記ガスを前記冷温側容積部および前記ギフォード・マクマホン膨張機に循環させ、前記ピストンおよび前記ディスプレーサにより、前記冷温側容積部の容積および前記ギフォード・マクマホン膨張機の容積を変化させる、
極低温の冷却を生成する方法。
【請求項１０】
前記排出ラインは、第１の温度の負荷からの熱を受領する熱交換器に接続されている、請求項９に記載の極低温の冷却を生成する方法。
【請求項１１】
前記排出ラインに、該排出ラインを第１の分配ラインと第２の分配ラインに分配する流れ分配器がさらに備えられており、
第１の分配ラインは、第１の温度の負荷からの熱を受領する第１の熱交換器に接続されており、
第２の分配ラインは、第２の温度の負荷からの熱を受領する第２の熱交換器に接続されており、
第１の温度は第２の温度より高い、
請求項９に記載の極低温の冷却を生成する方法。
【請求項１２】
第２の分配ラインは、第２の分配ライン内のガスからの熱を、前記ギフォード・マクマホン膨張機内のガスに移動させるための第３の熱交換器を備える、請求項１１に記載の極低温の冷却を生成する方法。
【請求項１３】
ピストン暖温端およびピストン冷温端を有する往復動ピストンを備える、ブレイトン膨張エンジンと、
前記ピストン暖温端に取り付けられ、かつ、ステム暖温端を有する、駆動ステムと、
前記ピストン冷温端に取り付けられて、前記ピストンと同時に往復動するディスプレーサを備える、ギフォード・マクマホン膨張機と、
前記ピストン冷温端に隣接する冷温側容積部に接続された、調節可能な入口弁および調節可能な出口弁と、
前記ステムの暖温端に隣接する暖温側容積部に取り付けられた、入口逆止弁および出口逆止弁と、
を備え、
ガスは、供給源から前記調節可能な入口弁および前記入口逆止弁に第１の圧力で供給され、
前記ピストン、前記ディスプレーサ、および、前記駆動ステムは、
（ｉ）第１の位置の近傍で、前記調節可能な入口弁を閉じ、前記調節可能な出口弁を開けて、第１の圧力よりも低い第２の圧力のガスを、排出ラインに排出して、前記冷温側容積部の大きさを減少させ、および、ガスを、前記入口逆止弁を通じて第１の圧力で導入し、前記暖温側容積部の大きさを増加させ、かつ、
（ii）第２の位置の近傍で、前記調節可能な出口弁を閉じ、前記調節可能な入口弁を開けて、第１の圧力の前記ガスを入口ラインから導入し、前記冷温側容積部の大きさを増加させ、および、ガスを、第１の圧力よりも高い第３の圧力で前記出口逆止弁を通じて排出する、
ことにより、第１の位置から第２の位置まで、同時に往復動するようになっていて、
前記ガスを前記冷温側容積部および前記ギフォード・マクマホン膨張機に循環させ、前記ピストンおよび前記ディスプレーサにより、前記冷温側容積部の容積および前記ギフォード・マクマホン膨張機の容積を変化させる、
極低温の冷却を生成するハイブリッド型膨張機。
【請求項１４】
前記排出ラインは、第１の温度の負荷からの熱を受領する熱交換器に接続されている、請求項１３に記載のハイブリッド型膨張機。
【請求項１５】
前記排出ラインに配され、該排出ラインを第１の分配ラインと第２の分配ラインに分配する流れ分配器をさらに備え、
第１の分配ラインは、第１の温度の負荷からの熱を受領する第１の熱交換器に接続されており、
第２の分配ラインは、第２の温度の負荷からの熱を受領する第２の熱交換器に接続されており、
第１の温度は第２の温度より高い、
請求項１３に記載のハイブリッド型膨張機。
【請求項１６】
第２の分配ラインは、第２の分配ライン内のガスからの熱を、前記ギフォード・マクマホン膨張機内のガスに移動させるための第３の熱交換器を備える、請求項１５に記載のハイブリッド型膨張機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブレイトンサイクルエンジンによる第１段と、１以上のギフォード・マクマホン（ＧＭ）膨張機とを組み合わせて、２以上の極低温度の冷却を生成するための冷却装置に関する。特に、本発明は、ブレイトンサイクルエンジンを循環した低温ガスを、１以上のＧＭ膨張機でさらに冷却して、１以上の遠隔にある熱交換器に搬送する、冷却装置に関する。該冷却装置は、たとえば、超伝導磁石を３０Ｋの温度に、かつ、周囲シールドを７０Ｋの温度まで冷却するために使用することができる。
【背景技術】
【０００２】
ブレイトンサイクルで作動する冷却システムは、吐出圧力のガスを向流型熱交換器に供給する圧縮機を備え、ガスを、冷却入口弁を通じて膨張空間に導入し、該ガスを断熱膨張させ、このより冷却された膨張ガスを、出口弁を通じて排出し、冷却される負荷を通じて該冷却ガスを循環させ、該ガスを、前記向流型熱交換器を通じて、前記圧縮機に戻り圧力で戻すように構成されている。
【０００３】
Ｗ．Ｅ．ギフォードおよびＨ．Ｏ．マクマホンによる米国特許第３０４５４３６号公報には、前記ギフォード・マクマホン（ＧＭ）サイクルについて記載されている。この冷却システムも、吐出圧力のガスを膨張機に供給する圧縮機を備え、ガスを、入口弁を通じて、熱交換する蓄冷機の暖温側に導入し、さらにピストンの冷温側の膨張空間に導入し、該ピストンの冷温側の膨張空間から、前記蓄冷機および暖温側出口弁を通じて、前記圧縮機に戻り圧力で戻すように構成されている。現在製造されている一般的なＧＭ型の膨張機では、前記蓄冷機は前記ピストン内に配置され、該ピストン／蓄冷機がディスプレーサを構成し、該ディスプレーサは、高圧のガスとともに、冷温側から暖温側に移動し、その後、低圧のガスとともに、暖温側から冷温側に移動するようになっている。ＧＭ型の冷却装置とブレイトン型の冷却装置との間の重要な相違は、ブレイトンサイクル冷却装置では、冷却ガスを遠隔の負荷まで供給できるのに対して、ＧＭ膨張機内の冷却膨張ガスは、膨張空間内にあるということである。
【０００４】
２０１１年９月１５日に発行された、Ｒ．Ｃ．ロングスワースによる発明に関する、米国特許出願公開第２０１１／０２１９８１０号公報には、ブレイトンサイクルで作動する往復動膨張エンジンについて記述されている。該往復動膨張エンジンでは、前記ピストンは、機械的駆動あるいは高圧および低圧の間で変化するガス圧により駆動される駆動ステムを暖温側に備え、該ピストンの移動中では、前記駆動ステムの周囲の領域における前記ピストンの暖温側の圧力が、該ピストンの冷温側の圧力と実質的に同じになるように構成されている。Ｓ．ダンらによる発明に関する、米国特許出願公開第２０１２／０２８５１８１号公報（２０１１年５月１２日出願の出願番号第１３／１０６２１８号）には、膨張機ピストンを作動させる代替手段について記述されている。２００６年４月２８日に出願されたＳ．ダンによる発明に関し、その発明の名称が「オイルバイパス付き膨張機」である、米国特許出願公開第２００７／０２５３８５４号公報には、これらのエンジンにガスを供給するために使用される膨張機システムについて記述されている。これらの出願に記述されたエンジンは、本発明において使用することができるブレイトンエンジンの例である。
【０００５】
ブレイトンエンジンに別のピストンを追加するためには、別の一対の弁およびこれらに付属するアクチュエータが必要とされるのに対して、ブレイトンピストンに取り付けられるＧＭディスプレーサは、第２段へ圧力を循環させるための第１段弁を使用する。したがって、本発明の目的は、遠隔のヒートステーションにまで循環する冷却ガスを出力できるブレイトンエンジンの利点と、１以上のＧＭ冷却をブレイトンエンジンに追加する簡易な構造とを組み合わせて、循環ガスをより低温で１以上の遠隔のヒートステーションを冷却するために使用できるようにすることにある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第３０４５４３６号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１１／０２１９８１０号公報
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１２／０２８５１８１号公報
【特許文献４】米国特許出願公開第２００７／０２５３８５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、ブレイトンエンジンによる第１段と、該ブレイトンエンジンからの流れを使用する、１以上の遠隔のヒートステーションに冷却を提供する１以上のＧＭサイクルによるより低温段とを組み合わせる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
極低温の冷却を生成するためのハイブリッド型膨張機は、第１の圧力でソースから供給され、第２の圧力でソースに戻される、ガスにより作動する。第２の圧力は、第１の圧力よりも低い。ハイブリッド型膨張機は、
ピストン暖温端とピストン冷温端を有する往復動ピストンを備え、第１の温度で冷却を生成するブレイトン膨張エンジンと、
前記ピストン冷温端に取り付けられ、前記ピストンと同時に往復動するディスプレーサを備え、第１の温度よりも低温である第２の温度で冷却を生成するギフォード・マクマホン膨張機と、
を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１段の空圧作動式ガス平衡ブレイトンエンジンと、第２段のＧＭサイクルと、第１段の遠隔の熱交換器と、第２段の遠隔の熱交換器とを備える、ハイブリッド型膨張機１００の概念図である。
【図２】図２は、第１段のブレイトンエンジンと、第２段のＧＭサイクルと、第１段の遠隔の熱交換器と、第２段の一体式の熱交換器とを備える、ハイブリッド型膨張機２００の概念図である。
【図３】図３は、第１段のブレイトンエンジンと、第２段のＧＭサイクルと、第３段のＧＭサイクルと、第１段の遠隔の熱交換器と、第３段の遠隔の熱交換器とを備える、ハイブリッド型膨張機３００の概念図である。
【図４】図４は、第１段のブレイトンエンジンと、第２段のＧＭサイクルと、第２段の遠隔の熱交換器とを備える、ハイブリッド型膨張機４００の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の１以上の実施形態を通じて、図１〜図４において、同様の部分には、同じ参照番号および同じ図表示が使用される。
【００１１】
膨張エンジンは、熱交換器における対流損失を最小限とするために、通常、冷温側が下側となるように配置されるため、ピストンの冷温側から暖温側への移動は、多くの場合に、上昇移動として表現される。すなわち、該ピストンは、上下移動する。図面では、暖温側フランジ７が取り付けられる暖温側の取付板および該暖温側フランジ７の下方に配置され、冷温側の部材を外気から離隔する真空ハウジングは、省略されている。
【００１２】
図１は、発明の名称を「ガス平衡極低温膨張エンジン」とし、２０１２年１１月１４日に公開された、米国特許出願公開第２０１２／０２８５１８１号公報に記載された、ブレイトンエンジン駆動機構を用いた例を示している。一方、図２〜図４は、一般的な駆動機構を用いた本発明の変更例を示している。
【００１３】
図１では、ハイブリッド型膨張機１００は、ブレイトンピストン／ＧＭディスプレーサアセンブリ、暖温側の駆動アセンブリ、シリンダアセンブリ、および、多管式熱交換器を含む配管アセンブリを備える。ブレイトンピストン１は、暖温側の駆動ステム２に取り付けられ、かつ、冷温側の連結具６０により、蓄冷機２１を含むＧＭディスプレーサ２０に連結される。シール５１は、ガスが、駆動ステム２の上にある変位容積部ＤＶｓ５から、ブレイトンピストン１の上にある変位容積部ＤＶｗ４に抜けてしまうことを防止する。シール５０は、ガスが、変位容積部ＤＶｗ４から、ブレイトンピストン１の下にある変位容積部ＤＶｃ３に抜けてしまうことを防止する。シール５２は、ガスが、変位容積部ＤＶｃ３から、ディスプレーサ２０の下にある変位容積部２３に抜けてしまうことを防止する。このピストン／ディスプレーサアセンブリは、シリンダアセンブリ内で往復動する。シリンダアセンブリは、暖温側フランジ７、第１段のシリンダ６、第１段のエンドキャップ９、第２段のシリンダ２２、および、第２段のエンドキャップ２４を備える。
【００１４】
空圧作動式の駆動アセンブリは、図示はされていないが、ピストン１が冷温端近傍にあるときに入口弁Ｖｉ１０を開け、ピストン１が頂上部にあるときに入口弁Ｖｉ１０を閉じる部材、および、ピストン１が頂上部にあるときに出口弁Ｖｏ１１を開けて、ピストン１が底部近傍にあるときに出口弁Ｖｏ１１を閉じる部材を備える。変位容積部ＤＶｃ３、変位容積部２３、および、蓄冷機２１におけるガス圧は、ほぼ同じである。ただし、蓄冷機２１の圧力は、ガスの移動時には低下する。
【００１５】
ピストン１が頂上部に到達すると、変位容積部ＤＶｃ３および変位容積部ＤＶｗ４は、高圧Ｐｈに近い圧力のガスを有する。入口弁Ｖｉ１０が閉じて、出口弁Ｖｏ１１が開くことにより、低温ガスが流れ出て、低圧Ｐｌとなる。変位容積部ＤＶｗ４と変位容積部ＤＶｃ３との間の圧力の相違により、ピストン１が下方に移動し、高圧供給ライン３０から、暖温側入口弁Ｖｗｉ１５、入口逆止弁ＣＶｉ１３、および接続ライン３３を通じて、ガスが変位容積部ＤＶｗ４内に引き込まれる。ピストン１が下方に移動する速度は、暖温側入口弁Ｖｗｉ１５の設定により調節される。
【００１６】
ピストン１が底部に到達すると、出口弁Ｖｏ１１が閉じるが、ガスは、圧力Ｐｈに近くなるまで、変位容積部ＤＶｗ４内に引き続き流れ込む。次に、入口弁Ｖｉ１０が開き、変位容積部ＤＶｃ３内のガスが圧力Ｐｈになる。ピストン１の冷温端に作用する圧力Ｐｈと駆動ステム２に作用する圧力Ｐｌとの不均衡により、変位容積部ＤＶｗ４内のガスが押圧されて圧力Ｐｈよりも大きい第３の圧力となり、これによりガスが押されて、出口逆止弁ＣＶｏ１２、暖温側出口弁Ｖｗｏ１４、アフタクーラ４８、および、接続ライン３４を通じて、高圧ライン３０に排出される。
【００１７】
ピストン１が上方に移動する速度は、暖温側出口弁Ｖｗｏ１４の設定により調節される。変位容積部ＤＶｓ５は、ライン３２を通じて、低圧の戻りライン３１に接続されているため、変位容積部ＤＶｓ５内は常に圧力Ｐｌとなっている。
【００１８】
配管アセンブリは、室温と第１段の温度との間にある向流型熱交換器４０と、第１段の温度と第２段の温度との間にある向流型熱交換器４１と、温度Ｔ１にある負荷から熱を受領する遠隔の熱交換器４３と、温度Ｔ２にある負荷から熱を受領する遠隔の熱交換器４４と、循環ガスからの熱を、第２段の冷温端部２４を介して、ＧＭ膨張空間２３内のガスに移動させる熱交換器４６と、および、接続配管とを備える。
【００１９】
配管は、このシステムにおいて、上述の部材間を接続するものとして定義される。ここで、ライン３０は、圧力Ｐｈのガスを、圧縮機から熱交換器４０を介して入口弁Ｖｉ１０まで搬送するためのものであり、ライン３５は、圧力Ｐｌのガスを、出口弁Ｖｏ１１から流れ分配器１６まで搬送するためのものであり、ライン３６は、分配された一部のガスを、流れ分配器１６から熱交換器４３を介してＴ字管１７まで搬送するためのものであり、ライン３７は、分配された残りのガスを、熱交換器４１、４６、４４、４１を順次介してＴ字管１７まで搬送するためのものであり、および、ライン３１は、戻りガスを、Ｔ字管１７から熱交換器４０を介して圧縮機に搬送するためのものである。
【００２０】
図２は、ブレイトンピストン／ＧＭディスプレーサアセンブリ、シリンダアセンブリ、および、多管式熱交換器を含む配管アセンブリを備える、ハイブリッド型膨張機２００を示す。ピストン／ディスプレーサアセンブリを上下に駆動するための手段は示されていないが、これらは機械式の駆動機構あるいは空圧作動式の駆動機構により、駆動される。ブレイトンピストン／ＧＭディスプレーサアセンブリおよびシリンダアセンブリは、膨張機１００におけるものと同様である。膨張機２００は、配管アセンブリが１つの遠隔のヒートステーションのみを備えている点で、膨張機１００と異なっている。低温ガスは、出口弁Ｖｏ１１から、遠隔の熱交換器４３を通って、熱交換器４０まで、ライン３８を介して流れる。熱は、温度Ｔ１の負荷から熱交換器４３に移動し、かつ、温度Ｔ２のより低温の負荷から冷温端部２４に直接移動する。
【００２１】
図３は、ブレイトンピストン／ＧＭディスプレーサアセンブリ、シリンダアセンブリ、および、多管式熱交換器を含む配管アセンブリを備える、ハイブリッド型膨張機３００を示す。ピストン／ディスプレーサアセンブリを上下に駆動するための手段は示されていないが、これらは機械式の駆動機構あるいは空圧作動式の駆動機構により、駆動される。第１段および第２段のブレイトンピストン／ＧＭディスプレーサアセンブリは、図１および図２に示したものと同様である。本発明のこの実施形態には、蓄冷機２６およびシール５３を備え、連結具６１により第２段のディスプレーサ２０に連結され、シリンダ２７および冷温端部２９からなるシリンダアセンブリの延長部内で往復動する、第３段のＧＭディスプレーサ２５が備えられる。冷却は、変位容積部２８内のガスの膨張により生成される。
【００２２】
膨張機３００の配管は、より低温の遠隔の熱交換器に配管が施されている点で、膨張機１００と異なっている。低温ガスの一部は、ライン３６を介して、分配器１６から遠隔の熱交換器４３を通って、Ｔ字管１７まで、膨張機１００と場合と同様に流れる。低温ガスの流れの残部は、ライン３９内を、分配器１６から、熱交換器４１、４６、４２、および４７を順次流れるに従って、より低い温度まで冷却され、その後、熱交換器４５、４２、および４１において温められたのち、Ｔ字管１７において、前記ガスの一部と合流する。熱は、温度Ｔ１の負荷から熱交換器４３に移動し、かつ、温度Ｔ３の負荷から熱交換器４５に移動する。
【００２３】
図４は、膨張機１００と同様のブレイトンピストン／ＧＭディスプレーサアセンブリおよびシリンダアセンブリを備える、ハイブリッド型膨張機４００を示す。ピストン／ディスプレーサアセンブリを上下に駆動するための手段は示されていないが、これらは機械式の駆動機構あるいは空圧作動式の駆動機構により、駆動される。配管アセンブリは、圧力Ｐｈの循環ガスが、温度Ｔ２にある単一の遠隔の熱交換器を通ずるオプションとなっている。圧力Ｐｈのガスの密度は、圧力Ｐｌのガスの密度よりも大きいため、配管をより小さくすることができる。図４に示したオプションでは、第１段の冷却のすべてが、熱交換器４０における熱損失を除去することに使用され、このエンジンにより循環する流れのすべてが、温度Ｔ２にある熱交換器４４を通ずるようになっている。膨張機４００内の配管は、圧縮機から熱交換器４０、４１、４４、４６、および４１を順次通じて、入口弁Ｖｉ１０まで伸長するライン３０を含む。圧力Ｐｌのガスは、ライン３８を介して、出口弁Ｖｏ１１から熱交換器４０に流れる。
【００２４】
これらの実施形態は、本発明の基本概念を適用可能である多様な手段の例を示したものである。本発明の１以上の実施形態では、ＧＭディスプレーサは、ブレイトンエンジンピストンの冷温側に配され、ブレイトンエンジンの入口弁および出口弁を使用してガスを循環させ、ピストンおよびディスプレーサにより容積を変化させている。本発明の１以上の実施形態では、ガスは、ブレイトンエンジンにより循環し、高圧あるいは低圧のいずれかの状態で、１以上の遠隔の位置から熱を除去する。向流型熱交換器は、複数段のＧＭ膨張機の間に配置し、ガスを、１以上の向流熱交換器により１段以上のＧＭサイクルに課される熱損失を小さくした状態で、遠隔の負荷から１以上のＧＭ膨張機による１以上の低温段に熱を移動させるのに利用することもできる。代替的に、熱をＧＭのヒートステーションに直接移動させることもできる。ブレイトンエンジン用の駆動機構、および、入口弁と出口弁を開閉する手段は、選択可能である。最も極低温の冷却用ガスとしてはヘリウムを用いることが好ましいが、水素やネオンなどの他のガスも使用可能である。
【００２５】
圧縮機で、１１ｇ／ｓで供給される室温のヘリウムを、０．８ＭＰａから２．２ＭＰａまで圧縮し、約１４ＫＷの出力を引き出した場合のハイブリッド型膨張機１００および４００に対して予想される冷却能力は次のように推定される。直径１００ｍｍのブレイトンエンジンピストンおよび直径５０ｍｍのＧＭディスプレーサを有するハイブリッド型膨張機１００では、８０Ｋの遠隔の熱交換器において約２００Ｗの冷却、および、３０Ｋの遠隔の熱交換器において約１００Ｗの冷却が提供される。直径１００ｍｍのブレイトンエンジンピストンおよび直径７５ｍｍのＧＭディスプレーサを有するハイブリッド型膨張機４００では、３０Ｋの遠隔の熱交換器において約１７５Ｗの冷却が提供され、１００Ｋでは冷却なしである。この設計において、ブレイトンエンジンからの冷却は、熱交換器４０における熱損失の除去のみに使用される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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