CN101943499A - 四阀型脉管制冷机 - Google Patents

四阀型脉管制冷机 Download PDF

Info

Publication number
CN101943499A
CN101943499A CN201010222827.9A CN201010222827A CN101943499A CN 101943499 A CN101943499 A CN 101943499A CN 201010222827 A CN201010222827 A CN 201010222827A CN 101943499 A CN101943499 A CN 101943499A
Authority
CN
China
Prior art keywords
vascular
temperature end
refrigerant
grade
valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201010222827.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101943499B (zh
Inventor
许名尧
高山宽和
中野恭介
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Heavy Industries Ltd filed Critical Sumitomo Heavy Industries Ltd
Publication of CN101943499A publication Critical patent/CN101943499A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101943499B publication Critical patent/CN101943499B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/14—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the cycle used, e.g. Stirling cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
    • F25B2309/14—Compression machines, plants or systems characterised by the cycle used 
    • F25B2309/1418—Pulse-tube cycles with valves in gas supply and return lines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
  • Multiple-Way Valves (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Abstract

本发明提供一种具有适当的制冷能力的脉管制冷机。在脉管制冷机中，压缩机的高压供给侧具有2个供给道，第1供给道具有具备第1开关阀的第1高压侧管道，并连接在蓄冷管的高温端，第2供给道具有具备第2开关阀的第2高压侧管道及具备通道控制阀并连接在脉管的高温端的共同管道。压缩机的低压回收侧具有2个回收道，第1回收道具有具备第3开关阀的第1低压侧管道，并连接在蓄冷管的高温端，第2回收道具有具备第4开关阀的第2低压侧管道及具备所述通道控制阀并连接在脉管的高温端的所述共同管道。压缩机的低压回收侧具有通过所述共同管道连接在脉管的高温端的第3回收道，该第3回收道具备通道阻力部件。

Description

四阀型脉管制冷机
本申请主张基于2009年7月3日申请的日本专利申请第2009-159019号的优先权，其申请的全部内容通过参照援用在本说明书中。
技术领域
本发明涉及一种脉管制冷机，尤其涉及一种四阀型脉管制冷机。
背景技术
以往，当冷却需要极低温环境的装置，例如，核磁共振诊断装置(MRI)等时，使用脉管制冷机。
在脉管制冷机中，反复进行由压缩机压缩的作为工作流体的冷媒气(例如，氦气)流入蓄冷管及脉管的动作与工作流体从脉管及蓄冷管流出并回收到压缩机的动作，从而在蓄冷管及脉管的低温端形成寒冷。并且，使被冷却对象在这些低温端热接触，从而能够从被冷却对象夺走热。
尤其，四阀型脉管制冷机具有具备高的冷却效率的特征，所以期待在各领域中的应用。
图1表示以往的单级(1级)式四阀型脉管制冷机的简要结构图(专利文献1)。以往的单级式四阀型脉管制冷机10具备压缩机12、具有高温端42与低温端44的蓄冷管40及具有高温端52与低温端54的脉管50。蓄冷管40的低温端44与脉管50的低温端54以管道56连接。
压缩机12的高压(供给)侧及低压(回收)侧的冷媒用通道分别分支成两路。压缩机12的高压侧的冷媒用通道的一方通过连接有开关阀V1的第1高压侧管道15A及共同管道20，连接在蓄冷管40的高温端42。并且，压缩机12的高压侧的冷媒用通道的另一方通过连接有开关阀V2的第2高压侧管道25A及共同管道30，连接在脉管50的高温端52。
同样地，压缩机12的低压侧的冷媒用通道的一方通过连接有开关阀V3的第1低压侧管道15B及共同管道20，连接在蓄冷管40的高温端42。并且，压缩机12的低压侧的冷媒用通道的另一方通过连接有开关阀V4的第2低压侧管道25B及共同管道30，连接在脉管50的高温端52。另外，在共同管道30设置有如小孔(orifice)的流量控制阀60。
在这样构成的四阀型脉管制冷机10中，在高压冷媒气的供给过程中，若打开开关阀V2，则冷媒气通过第2高压侧管道25A及共同管道30流入脉管50。并且，若打开开关阀V1，则冷媒气从压缩机12经过第1高压侧管道15A及共同管道20流入蓄冷管40，进而流入脉管50。另一方面，在低压冷媒气的回收过程中，若打开开关阀V4，则脉管50内的冷媒气从脉管50的高温端52经过共同管道30及第2低压侧管道25B，被回收到压缩机12。并且，若打开开关阀V3，则脉管50内的冷媒气从脉管50的低温端54经过管道56及蓄冷管40，并通过共同管道20及第1低压侧管道15B，被回收到压缩机12。
然而，在四阀型脉管制冷机10中，在运行中具有如下问题，即因冷媒气的供给过程/回收过程中的冷媒气流量的不平衡，易发生例如在由开关阀V2～流量控制阀60～脉管50～管道56～蓄冷管40～共同管道20～开闭阀V1构成的闭路(图1的箭头L)中循环的、冷媒气的二次流。这种二次流为单向性，成为热损失的原因，所以若发生二次流，则制冷机的冷却效率大幅降低。
二次流发生的主要原因是由于流量控制阀60成为冷媒气的双向流的阻力，在高压冷媒气的供给时与低压冷媒气的回收时之间易产生流量的不平衡。例如，可能产生在冷媒气的供给过程中向图1的向下的方向流过流量控制阀60的高压冷媒气的量与在冷媒气的回收过程中向图1的向上的方向流过流量控制阀60的低压冷媒气的量相比变多的情况。此时，由于上下流通过流量控制阀60的冷媒气量的不平衡，易发生如图1箭头L所示的二次流。
为了抑制这种二次流的发生，提案如图2所示构成四阀型脉管制冷机。
图2是示意地表示以往的其他四阀型脉管制冷机10′的结构的图。如该图2所示，在四阀型脉管制冷机10′中，若与上述的4阀型脉管制冷机10比较，则除去共同管道30的流量控制阀60，取而代之，追加第1流量控制阀60a及第2流量控制阀60b。第1流量控制阀60a以比开关阀V2更靠下游侧(图2的下侧)的方式而被设置在第2高压侧管道25A。第2流量控制阀60b以比开关阀V4更靠上游侧(图2的下侧)的方式而被设置在第2低压侧管道25B。
在这种结构中，在冷媒气的供给过程中，冷媒气的一部分通过设置有第1流量控制阀60a的第2高压侧管道25A～共同管道30，流向脉管50。并且，在冷媒气的回收过程中，冷媒气的一部分通过共同管道30～设置有第2流量控制阀60b的第2低压侧管道25B，从脉管50流向压缩机12。从而，此时，通过适当地控制第1以及第2流量控制阀60a、60b，能够分别独立调节从脉管50的高温端52供给到脉管50的高压冷媒气的供给量和来自脉管50的高温端52的低压冷媒气的排出量。从而，通过设成如图2的结构，能够抑制循环于如上述的闭路的二次流的发生。
专利文献1：日本特开2000-18742号公报
然而，在如图2构成的四阀型脉管制冷机10′的情况下，可能发生以下问题。
通常，若长时间开动制冷机，则由于高压冷媒气的流通，会导致开关阀V2发生磨损，此时，会产生磨损粉。在此，在如图1的结构中，由于冷媒气在流量控制阀60双向流动，所以难以产生在流量控制阀60蓄积磨损粉的现象。
但，在如图2的结构中，冷媒气仅沿着一个方向(在图2中，向下的方向)流通至第1流量控制阀60a。此时，由开关阀V2的磨损产生的磨损粉与冷媒气一同混入第1流量控制阀60a，其后也原样残留于该第1流量控制阀60a。并且，若这种磨损粉的混入、蓄积变得显著，则第1流量控制阀60a的通道面积产生变化，由此，导致第1流量控制阀60a的精度降低。这种第1流量控制阀60a的精密度降低关系到制冷机的制冷效率的降低，进而存在从制冷机得不到适当的制冷性能的危险。
发明内容
本发明鉴于这种背景而完成，在本发明中，其目的在于，提供一种能够抑制二次流的发生，并且能够经长期维持适当的制冷能力的四阀型脉管制冷机。
在本发明中，提供四阀型脉管制冷机，具备：
蓄冷管，具有高温端及低温端；
脉管，具有高温端及与所述蓄冷管的低温端连接的低温端；及
压缩机，具有冷媒用高压供给侧及低压回收侧，
所述高压供给侧具有2个冷媒供给道，
第1冷媒供给道具有具备第1开关阀的第1高压侧管道，并连接在所述蓄冷管的高温端，
第2冷媒供给道具有具备第2开关阀的第2高压侧管道及具备通道控制阀并连接在所述脉管的高温端的共同管道，
所述低压回收侧具有2个冷媒回收道，
第1冷媒回收道具有具备第3开关阀的第1低压侧管道，并连接在所述蓄冷管的高温端，
第2冷媒回收道具有具备第4开关阀的第2低压侧管道及具备所述通道控制阀并连接在所述脉管的高温端的所述共同管道，
其特征在于，
所述压缩机的低压回收侧还具有通过所述共同管道，连接在所述脉管的高温端的第3冷媒回收道，
该第3冷媒回收道具备通道阻力部件，并连接在所述流量控制阀与所述脉管的高温端之间。
在基于本发明的四阀型脉管制冷机中，所述通道阻力部件也可以是其他流量控制阀及/或开关阀。
并且，在基于本发明的四阀型脉管制冷机中，所述通道阻力部件也可以是第5开关阀，该第5开关阀与所述第4开关阀在实际上相同的定时开关。
并且，该四阀型脉管制冷机可以是二级式脉管制冷机，为如下构成：
所述第1冷媒供给道连接在第1级蓄冷管的高温端，
所述第1冷媒回收道连接在所述第1级蓄冷管的高温端，
所述第2冷媒供给道及所述第2冷媒回收道的所述共同管道连接在第1级脉管的高温端，
所述第3冷媒回收道通过所述共同管道，连接在所述流量控制阀与所述第1级脉管的高温端之间。
并且，该四阀型脉管制冷机可以是二级式脉管制冷机，为如下构成：
所述第1冷媒供给道连接在第1级蓄冷管的高温端，
所述第1冷媒回收道连接在所述第1级蓄冷管的高温端，
所述第2冷媒供给道及所述第2冷媒回收道的所述共同管道连接在第2级脉管的高温端，
所述第3冷媒回收道通过所述共同管道，连接在所述流量控制阀与所述第2级脉管的高温端之间。
并且，该四阀型脉管制冷机可以是二级式脉管制冷机，为如下构成：
所述第1冷媒供给道连接在第1级蓄冷管的高温端，
所述第1冷媒回收道连接在所述第1级蓄冷管的高温端，
所述第2冷媒供给道及所述第2冷媒回收道的所述共同管道连接在第1级脉管的高温端，
所述第3冷媒回收道通过所述共同管道，连接在所述流量控制阀与所述第1级脉管的高温端之间，
所述压缩机的高压供给侧还具有第3冷媒供给道，该第3冷媒供给道具有具备第6开关阀的第3高压侧管道及具备第2通道控制阀并连接在第2级脉管的高温端的第2共同管道，
所述压缩机的低压回收侧还具有第4冷媒回收道，该第4冷媒回收道具有具备第7开关阀的第4低压侧管道及具备所述第2通道控制阀并连接在所述第2级脉管的高温端的所述共同管道，
所述压缩机的低压回收侧还具有通过所述第2共同管道连接在所述第2级脉管的高温端的第5冷媒回收道，
该第5冷媒回收道具备第2通道阻力部件，并连接在所述第2流量控制阀与所述第2级脉管的高温端之间。
此时，所述第2通道阻力部件还可以是另一其他流量控制阀及/或开关阀。
或者，所述第2通道阻力部件也可以是第8开关阀，该第8开关阀与所述第7开关阀在相同的定时开关。
发明效果
在本发明中，可提供能够抑制二次流的发生，并且能够经长期维持适当的制冷能力的四阀型脉管制冷机。
附图说明
图1是简要地表示以往的四阀型脉管制冷机的图。
图2是简要地表示以往的其他四阀型脉管制冷机的图。
图3是简要地表示基于本发明的第1实施例的四阀型脉管制冷机的一例的图。
图4是时序地表示图3所示的四阀型脉管制冷机工作时的4个阀的开关状态的图。
图5是简要地表示基于本发明的第2实施例的四阀型脉管制冷机的一例的图。
图6是时序地表示图5所示的四阀型脉管制冷机工作时的5个阀的开关状态的图。
图7是简要地表示基于本发明的第4实施例的四阀型脉管制冷机的一例的图。
图8是时序地表示图7所示的四阀型脉管制冷机工作时的8个阀的开关状态的图。
图9是简要地表示基于本发明的第5实施例的四阀型脉管制冷机的一例的图。
符号说明
10、10′   以往的四阀型脉管制冷机
12         压缩机
15A        第1高压侧管道
15B        第1低压侧管道
20         共同管道
25A        第2高压侧管道
25B        第2低压侧管道
30         共同管道
40      蓄冷管
50      脉管
56      管道
60      流量控制阀
60a、60b流量控制阀
100-1   基于第1实施例的四阀型脉管制冷机
100-2   基于第2实施例的四阀型脉管制冷机
112     压缩机
115A    第1高压侧管道
115B    第1低压侧管道
120     共同管道
125A    第2高压侧管道
125B    第2低压侧管道
130     共同管道
135B    分支管道
140     蓄冷管
150     脉管
156     管道
160     流量控制阀
170     流量控制阀
171     第5开关阀
200-1   基于第4实施例的四阀型脉管制冷机
200-2   基于第5实施例的四阀型脉管制冷机
212     压缩机
215A    第1高压侧管道
215B    第1低压侧管道
220     共同管道
225A    第2高压侧管道
225B    第2低压侧管道
230     共同管道
235A    第3高压侧管道
235B    第3低压侧管道
240     第1级蓄冷管
245B    第4低压侧管道
250     第1级脉管
255B    分支管道
256     第1管道
260     流量控制阀
273     第1通道阻力部件
280     第2级蓄冷管
286     第2管道
290     第2级脉管
299     共同管道
303     第2通道阻力部件
313     流量控制阀
V1～V8  开关阀
H1      第1冷媒供给道
H2      第2冷媒供给道
H3      第3冷媒供给道
L1      第1冷媒回收道
L2      第2冷媒回收道
L3      第3冷媒回收道
L4      第4冷媒回收道
L5      第5冷媒回收道
具体实施方式
以下参考附图，详细说明本发明。
(第1实施例)
图3是简要地表示基于本发明的第1实施例的四阀型脉管制冷机的一例的图。
如图3所示，基于本发明的第1实施例的四阀型脉管制冷机100-1具备压缩机112、蓄冷管140、脉管150及连接在这些的各类管道。
蓄冷管140具有高温端142及低温端144。脉管150具有高温端152及低温端154。在脉管150的高温端152及低温端154设置有热交换器。蓄冷管140的低温端144与脉管150的低温端154以管道156连接。
压缩机112的高压侧(吐出侧)的冷媒用通道在A点，向第1高压侧管道115A及第2高压侧管道125A这2个方向分支。从而，从压缩机112供给的高压冷媒气通过连接有开关阀V1的第1高压侧管道115A及共同管道120，供给到蓄冷管140的高温端142(以下，将此通道称为“第1冷媒供给道H1”)。并且，从压缩机112供给的高压冷媒气的一部分通过连接有开关阀V2的第2高压侧管道125A及共同管道130，供给到脉管150的高温端热交换器152(以下，将此通道称为“第2冷媒供给道H2”)。另外，在共同管道130设置有流量控制阀160。
另一方面，低压侧(吸入侧)的冷媒用通道向第1冷媒回收道L1、第2冷媒回收道L2及第3冷媒回收道L3这3个方向分支。第1冷媒回收道L1由蓄冷管140～共同管道120～设置有开关阀V3的第1低压侧管道115B～B点～压缩机112这一路径构成。第2冷媒回收道L2由脉管150～共同管道130～设置有开关阀V4的第2低压侧管道125B～C点～B点～压缩机112这一路径构成。第3冷媒回收道L3由脉管150～在共同管道130的D点分支的分支管道135B～C点～B点～压缩机112这一路径所构成。在分支管道135B设置有小孔等流量控制阀170。
接着，利用图4对如图3所示构成的基于本发明的四阀型脉管制冷机100-1的动作进行说明。
在脉管制冷机100-1工作时，通过阀电动机等驱动源的驱动，4个开关阀V1～V4的开关状态周期性变化。图4是时序地表示脉管制冷机100-1工作中的4个开关阀V1～V4的开关状态的图。以下对各过程进行说明。
(第1过程：时间0～t1)
首先，时间t＝0时，只有开关阀V2被设成打开。由此，高压冷媒气经过第2冷媒供给道H2从压缩机112供给到脉管150。
(第2过程：时间t1～t2)
接着，时间t＝t1时，在开关阀V2为开的状态下，开关阀V1被设为打开。由此，高压冷媒气从压缩机112经过第1冷媒供给道H1供给到蓄冷管140。并且，流入蓄冷管140的冷媒气由设置在蓄冷管140内的蓄冷材料进行冷却。被冷却的冷媒气通过管道156流入脉管150，并通过设置在低温端154的热交换器进行热交换。
(第3过程：时间t2～t3)
接着，时间t＝t2时，在开关阀V1为开的状态下，开关阀V2被设为关闭。通过蓄冷管140被冷却的冷媒气，依然通过管道156从脉管150的低温端154流入脉管150内。但此时，停止通过第2冷媒供给道H2的、来自脉管150的高温端152的冷媒气的供给，所以来自蓄冷管140的被冷却的冷媒气沿着脉管150的延伸方向，从脉管150的低温端154行进到高温端152。从而，冷媒气与脉管150的高温端152及低温端154的两个热交换器进行热交换。
另外，预先被容纳在脉管150的高温端152侧的冷媒气的一部分通过第3冷媒回收道L3排出，返回到压缩机112。并且，一部分冷媒气被容纳于连接在脉管150的高温端的储存器(未图示)。
通过以上的动作，脉管150(尤其，低温端154)被冷却。
(第4过程：时间t3～t4)
接着，时间t＝t3时，开关阀V1被设为关闭。并且，开关阀V4被设为打开。由此，脉管150内的冷媒气，除了经由通过第3冷媒回收道L3的路径以外，还经由通过第2冷媒回收道L2的路径，返回到压缩机112。
(第5过程：时间t4～t5)
时间t＝t4时，在开关阀V4为开的状态下，开关阀V3被设为打开。由此，脉管150内的冷媒气，除了通过经过第2及第3冷媒回收道L2、L3的路径以外，还通过从脉管150的低温端154经过管道156及蓄冷管140的第1冷媒回收道L1，返回到压缩机112。在脉管150内，发生因冷媒气的膨胀引起的寒冷。并且，由于从脉管150向蓄冷管140的冷媒气的流入，蓄冷管140内的蓄冷材料被冷却。
(第6过程：时间t5～t6)
接着，时间t＝t5时，在开关阀V3为开的状态下，开关阀V4被设为关闭。由此，截断经过第2冷媒回收道L2的路径。脉管150内的冷媒气从脉管150的低温端154经过管道156及蓄冷管140，并通过第1冷媒回收道L1返回到压缩机112。并且，脉管150内的一部分冷媒气从脉管150的高温端152通过第3冷媒回收道L3返回到压缩机112。由此，蓄冷管140内的蓄冷材料被进一步冷却。
将以上的过程作为1个周期，通过反复周期来冷却设置在脉管150的低温端154的被冷却对象(在图3中未示出)。
在此，如上所述，在以往的脉管制冷机10′中，存在如下问题，即由开关阀V2的磨损产生的磨损粉与冷媒气一同混入第1流量控制阀60a，之后，在该第1流量控制阀60a原样蓄积。若这种磨损粉的蓄积变得显著，则第1流量控制阀60a的通道面积发生变化，导致第1流量控制阀60a的精密度降低。
与此相反，在基于本发明的脉管制冷机100-1中，在第1过程～第2过程之间，冷媒气在流量控制阀160向图3的向下的方向流动。并且，在第4过程～第5过程之间，冷媒气在流量控制阀160向图3的向上的方向流动。即，在一个周期中，冷媒气在流量控制阀160向图3的向上和向下的2个方向流动。因此，在基于本发明的脉管制冷机100-1中，能够有意地抑制由开关阀V2的磨损产生的磨损粉蓄积在流量控制阀160。从而，在基于本发明的脉管制冷机100-1中，能够经长期地使流量控制阀160适当地进行工作。并且，脉管制冷机100-1能够经长期维持适当的制冷能力。
并且，在基于本发明的脉管制冷机100-1中，分别在第2冷媒回收道L2及第3冷媒回收道L3设置有流量控制阀160及170。从而，通过调整2个控制阀160及170，能够使从第2冷媒供给道H2供给到脉管150的冷媒气的量与从第2及第3冷媒回收道L2、L3排出的冷媒气的量平衡。从而，在基于本发明的脉管制冷机100-1中，能够有意地抑制可能对装置的制冷性能及制冷效率带来不良影响的冷媒气的二次流的发生。
(第2实施例)
图5是简要地表示基于本发明的第2实施例的四阀型脉管制冷机的一例的图。
基于第2实施例的四阀型脉管制冷机100-2与上述四阀型脉管制冷机100-1大致相同地构成。因此，在图5中，在与图4相同的部件等付加与图4相同的参照符号。
然而，在该实施例中，在图4中，第3冷媒回收道L3还设置有开关阀171(V5)。开关阀171设置在比流量控制阀170还接近压缩机112的一侧(即低压冷媒气流动的下游侧)。
在图6中时序地表示脉管制冷机100-2工作中的5个开关阀V1～V5的开关状态。
在脉管制冷机100-2中，基本的动作也与上述脉管制冷机100-1相同。从而，将上述的第1过程～第6过程设成1个周期，通过反复该周期，能够冷却被冷却对象。
另外，开关阀171(V5)的开关的时间定时与开关阀V4实际上相同。即，开关阀171(V5)在第4过程(时间t＝t3～t4)～第5过程(时间t＝t4～t5)中，与开关阀V4一同被设为开状态。
在第1～第2过程之间，冷媒气通过第2冷媒供给道H2～设置有流量控制阀160的共同管道130，从压缩机112供给到脉管150。并且，在第4～第5过程之间，冷媒气通过设置有流量控制阀160的共同管道130～第2冷媒回收道L2(以及一部分冷媒气通过第3冷媒回收道L3)，从脉管150被回收到压缩机112。
从而，在该结构中，也能发挥上述效果。即，能够有意地抑制由开关阀V2的磨损产生的磨损粉蓄积在流量控制阀160。并且，能够有意地抑制二次流的发生。另外，在该结构中，与上述图3的情况相比能够更高精度地控制在第3冷媒回收道L3流动的冷媒气。
(第3实施例)
基于本发明的第3实施例的四阀型脉管制冷机具有在上述第2实施例中省略流量控制阀170的结构。
在本结构中，通过适当地控制开关阀171(V5)的开关，控制在第3冷媒回收道L3流动的冷媒气的量，并且抑制如上述的二次流的发生。
从第1～第3的实施例也显而易知，在本发明的四阀型脉管制冷机中，为了发挥上述的效果，设置(1)在流量控制阀160产生冷媒气的双方向的流动(2)能够在第3冷媒回收道L3调整低压冷媒气的流动的、所谓“通道阻力部件”即可。从而，本发明也包含具有上述的(1)、(2)结构的任何四阀型脉管制冷机。另外，通道阻力部件可以是如实施例1的流量控制阀170(例如小孔)，也可以是如第3实施例的开关阀171。或者，通道阻力部件也可以如第2实施例所示具有多个部件。
(第4实施例)
图7是简要地表示基于本发明的第4实施例的四阀型脉管制冷机的一例的图。该脉管制冷机200-1成为二级式结构。
如图7所示，脉管制冷机200-1具备压缩机212、第1级及第2级蓄冷管240、280、第1级及第2级脉管250、290、第1及第2管道256、286、第1及第2“通道阻力部件”273、303、以及开关阀V1～V4等。
第1级蓄冷管240具有高温端242及低温端244，第2级蓄冷管280具有高温端244(相当于第1级的低温端244)及低温端284。第1级脉管250具有高温端252及低温端254，第2级脉管290具有高温端292及低温端294。在第1级及第2级脉管250、290的各高温端252、292及低温端254、294设置有热交换器。第1级蓄冷管240的低温端244通过第1管道256与第1级脉管250的低温端254连接。并且，第2级蓄冷管280的低温端284通过第2管道286与第2级脉管290的低温端294连接。
压缩机212的高压侧(吐出侧)的冷媒用通道，在A点向3个方向分支，构成第1～第3冷媒供给道H1～H3。第1冷媒供给道H1由压缩机212的高压侧～设置有开关阀V1的第1高压侧管道215A～共同管道220～第1级蓄冷管240构成。第2冷媒供给道H2由压缩机212的高压侧～连接有开关阀V2的第2高压侧管道225A～设置有流量控制阀260的共同管道230～第1级脉管250构成。第3冷媒供给道H3由压缩机212的高压侧～连接有开关阀V6的第3高压侧管道235A～设置有流量控制阀313的共同管道299～第2级脉管290构成。
另一方面，压缩机212的低压侧(吸入侧)的冷媒用通道向第1～第5冷媒回收道L1～L5这5个方向分支。第1冷媒回收道L1由第1级蓄冷管240～共同管道220～设置有开关阀V3的第1低压侧管道215B～B点～压缩机212这一路径构成。第2冷媒回收道L2由第1级脉管250～设置有流量控制阀260的共同管道230～设置有开关阀V4的第2低压侧管道225B～C点～B点～压缩机212这一路径构成。第3冷媒回收道L3由第1级脉管250～在共同管道230的D点分支的第3低压侧管道235B～E点～C点～B点～压缩机212这一路径构成。在第3低压侧管道235B设置有第1通道阻力部件273。第4冷媒回收道L4由第2级脉管290～设置有流量控制阀313的共同管道299～设置有开关阀V7的第4低压侧管道245B～F点～E点～C点～B点～压缩机212这一路径构成。第5冷媒回收道L5由第2级脉管290～在共同管道299的G点分支的分支管道255B～F点～E点～C点～B点～压缩机212这一路径构成。
接着，对这样构成的四阀型脉管制冷机200-1的动作进行说明。另外，在以下的说明中，假设第1通道阻力部件273具有开关阀V5、第2通道阻力部件303具有开关阀V8。
图8是时序地表示脉管制冷机200-1工作中的8个开关阀V1～V8的开关状态的图。脉管制冷机200-1在工作时，通过脉冲电动机等驱动源的驱动，8个开关阀V1～V8开关状态如以下周期性地变化。
(第1过程：时间0～t2)
首先，时间t＝0时，只有开关阀V6被设成打开。由此，冷媒气从压缩机212通过第3冷媒供给道H3，即通过第3高压侧管道235A～共同管道299～高温端292这一路径，供给到第2级脉管290。此后，时间t＝t1时，在开关阀V6为开的状态下，开关阀V2被设成打开。由此，冷媒气从压缩机212通过第2冷媒供给道H2，即通过第2高压侧管道225A～共同管道230～高温端252这一路径，供给到第1级脉管250。
(第2过程：时间t2～t3)
接着，时间t＝t2时，在开关阀V6、V2打开的状态下，开关阀V1被设成打开。由此，冷媒气从压缩机212通过第1冷媒供给道H1，即通过第1高压侧管道215A～共同管道220～高温端242这一路径，导入到第1级蓄冷管240。冷媒气的一部分通过第1管道256，从低温端254侧流入到第1级脉管250。并且，冷媒气的另一部分经过第2级蓄冷管280，并通过第2管道286，从低温端294侧流入到第2级脉管290。
(第3过程：时间t3～t5)
接着，时间t＝t3，在开关阀V1为打开状态下，首先开关阀V6被设成关闭，此后，开关阀V2也被设成关闭(时间t＝t4)。来自压缩机212的冷媒气仅通过第1冷媒供给道H1，流入到第1级蓄冷管240，此后，从低温端254侧及294侧流入到两个脉管250及290内。
(第4过程：时间t＝t5)
时间t＝t5时，所有开关阀V1～V6被设成关闭。由于第1级及第2级脉管250、290的压力上升，所以第1级及第2级脉管250、290内的冷媒气向设置在两个脉管的高温端252、292侧的储存器(未表示)移动。
(第5过程：时间t5～t7)
此后，时间t＝t5时，打开开关阀V7及V8，第2级脉管290内的冷媒气经过第4冷媒回收道L4及第5冷媒回收道L5返回到压缩机212。其后，时间t＝t6时，打开开关阀V4及V5，第1级脉管250内的冷媒气经过第2冷媒回收道L2及第3冷媒回收道L3返回到压缩机212。由此，两个脉管250、290的压力降低。
(第6过程：时间t7～t8)
接着，时间t＝t7时，在开关阀V7、V8、V4及V5为打开状态下，打开开关阀V3。由此，两个脉管250、290及第2级蓄冷管280内的冷媒气的大部分经过第1级蓄冷管240，并通过第1冷媒回收道L1返回到压缩机212。
(第7过程：时间t8～t10)
接着，时间t＝t8时，在开关阀V3打开的状态下，首先闭合开关阀V7及V8，其后，闭合开关阀V4及V5(时间t＝t9)。
其后，时间t＝t10时，闭合开关阀V3，1个周期结束。
在脉管制冷机200-1中，在第1过程～第3过程(时间t1～t4)之间，冷媒气在流量控制阀260向图7的向下的方向流动，在第5过程～第7过程(时间t6～t9)之间，冷媒气在流量控制阀260向图7的向上的方向流动。并且，在第1过程～第2过程(时间0～t3)之间，冷媒气在流量控制阀313向图7的向下的方向流动，在第5过程～第6过程(时间t5～t8)之间，冷媒气在流量控制阀313向图7的向上的方向流动。
即，在1个周期中，冷媒气在两个流量控制阀260、313向图7的向上的方向和向下的方向这2个方向流动。因此，在基于本发明的脉管制冷机200-1中，能够有意地抑制由开关阀V2及V6的磨损产生的磨损粉分别蓄积在流量控制阀260及313。从而在基于本发明的脉管制冷机200-1中，也能够经长期维持适当的制冷能力。
并且，在基于本发明的脉管制冷机200-1中，向第1级脉管250的高温端252的高压冷媒气的供给道(H2)与来自第1级脉管250的高温端252的低压冷媒气的回收道(L2)分开。并且，向第2级脉管290的高温端292的高压冷媒气的供给道(H3)与来自第2级脉管290的高温端292的低压冷媒气的回收道(L4)分开。因此，在基于本发明的脉管制冷机200-1中，也能够有意地抑制可能对制冷性能及制冷效率产生不良影响的冷媒气的二次流的发生。
(第5实施例)
图9是简要地表示基于本发明的第5实施例的四阀型脉管制冷机的一例的图。
基于第5实施例的四阀型脉管制冷机200-2与上述图7的四阀型脉管制冷机200-1大致相同地构成。从而，在图9中，在与图7相同的部件等附加与图7相同的参照符号。
然而，在该实施例中，排除相当于图7的第3冷媒回收道L3的部分。
即，在四阀型脉管制冷机200-2中，压缩机212的低压侧(吸入侧)的冷媒用通道，向第1及第2冷媒回收道L1、L2与第4及第5冷媒回收道L4、L5这4个方向分支。
在这种结构的四阀型脉管制冷机200-2中，工作中的各开关阀的开关定时相当于在上述的图8中除去开关阀V5的情况。从而，在此对各过程不进行说明。
从以上说明可知，在图9所示的四阀型脉管制冷机200-2中，也可以有意地抑制由开关阀V6的磨损产生的磨损粉蓄积在流量控制阀313。并且，显而易知，在该结构中，在设置有流量控制阀313的共同管道299～第2级脉管290～第2管道286～第2级蓄冷管280～第1级蓄冷管240～共同管道220之间，能够有意地抑制冷媒气的二次流的发生。
以上对本发明的若干实施例进行了说明。这些实施例表示本发明的结构的一例，不能理解为是限定本发明的例子。例如，在图7所示的四阀型脉管制冷机200-1的结构中，也可以省略第5冷媒回收道L5。此时，对于由共同管道220～第1级蓄冷管240～第1管道256～第1级脉管250～设置有流量控制阀260的共同管道230构成的二次流，以及对于向流量控制阀260的磨损粉的混入，也能够得到如上所述的本发明的效果。
并且，在各实施例中，在脉管(第1级及/或第2级脉管)的高温端也可以通过管道而设置储存器，在该管道也可以设置小孔、流量控制阀、开关阀等通道阻力部件。
另外，例如在图8中，打开开关阀V6与V2的定时可以大致相同，打开开关阀V7(及V8)与V4(及V5)的定时也可以大致相同。并且，关闭开关阀V6与V2的定时可以大致相同，关闭开关阀V7(及V8)与V4(及V5)的定时也可以大致相同。
工业实用性
本发明能够应用于四阀型脉管制冷机。

Claims (8)

1.一种四阀型脉管制冷机，具备：
蓄冷管，具有高温端及低温端；
脉管，具有高温端及与所述蓄冷管的低温端连接的低温端；及
压缩机，具有冷媒用高压供给侧及低压回收侧，
所述高压供给侧具有2个冷媒供给道，
第1冷媒供给道具有具备第1开关阀的第1高压侧管道，并连接在所述蓄冷管的高温端，
第2冷媒供给道具有具备第2开关阀的第2高压侧管道及具备通道控制阀并连接在所述脉管的高温端的共同管道，
所述低压回收侧具有2个冷媒回收道，
第1冷媒回收道具有具备第3开关阀的第1低压侧管道，并连接在所述蓄冷管的高温端，
第2冷媒回收道具有具备第4开关阀的第2低压侧管道及具备所述通道控制阀并连接在所述脉管的高温端的所述共同管道，
其特征在于，
所述压缩机的低压回收侧还具有通过所述共同管道连接在所述脉管的高温端的第3冷媒回收道，
该第3冷媒回收道具备通道阻力部件，并连接在所述流量控制阀与所述脉管的高温端之间。
2.如权利要求1所述的四阀型脉管制冷机，其特征在于，
所述通道阻力部件是其他流量控制阀及/或开关阀。
3.如权利要求1所述的四阀型脉管制冷机，其特征在于，
所述通道阻力部件是第5开关阀，该第5开关阀与所述第4开关阀在实际上相同的定时开关。
4.如权利要求1～3中的任一项所述的四阀型脉管制冷机，其特征在于，该四阀型脉管制冷机是二级式脉管制冷机，
所述第1冷媒供给道连接在第1级蓄冷管的高温端，
所述第1冷媒回收道连接在所述第1级蓄冷管的高温端，
所述第2冷媒供给道及所述第2冷媒回收道的所述共同管道连接在第1级脉管的高温端，
所述第3冷媒回收道通过所述共同管道连接在所述流量控制阀与所述第1级脉管的高温端之间。
5.如权利要求1～3中的任一项所述的四阀型脉管制冷机，其特征在于，该四阀型脉管制冷机是二级式脉管制冷机，
所述第1冷媒供给道连接在第1级蓄冷管的高温端，
所述第1冷媒回收道连接在所述第1级蓄冷管的高温端，
所述第2冷媒供给道及所述第2冷媒回收道的所述共同管道连接在第2级脉管的高温端，
所述第3冷媒回收道通过所述共同管道连接在所述流量控制阀与所述第2级脉管的高温端之间。
6.如权利要求1～3中的任一项所述的四阀型脉管制冷机，其特征在于，该四阀型脉管制冷机是二级式脉管制冷机，
所述第1冷媒供给道连接在第1级蓄冷管的高温端，
所述第1冷媒回收道连接在所述第1级蓄冷管的高温端，
所述第2冷媒供给道及所述第2冷媒回收道的所述共同管道连接在第1级脉管的高温端，
所述第3冷媒回收道通过所述共同管道连接在所述流量控制阀与所述第1级脉管的高温端之间，
所述压缩机的高压供给侧还具有第3冷媒供给道，该第3冷媒供给道具有具备第6开关阀的第3高压侧管道及具备第2通道控制阀并连接在第2级脉管的高温端的第2共同管道，
所述压缩机的低压回收侧还具有第4冷媒回收道，该第4冷媒回收道具有具备第7开关阀的第4低压侧管道及具备所述第2通道控制阀并连接在所述第2级脉管的高温端的所述共同管道，
所述压缩机的低压回收侧还具有通过所述第2共同管道连接在所述第2级脉管的高温端的第5冷媒回收道，
该第5冷媒回收道具备第2通道阻力部件，并连接在所述第2流量控制阀与所述第2级脉管的高温端之间。
7.如权利要求6所述的四阀型脉管制冷机，其特征在于，
所述第2通道阻力部件是另一其他流量控制阀及/或开关阀。
8.如权利要求7所述的四阀型脉管制冷机，其特征在于，
所述第2通道阻力部件是第8开关阀，该第8开关阀与所述第7开关阀在相同的定时开关。
CN201010222827.9A 2009-07-03 2010-07-02 四阀型脉管制冷机 Active CN101943499B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP159019/2009 2009-07-03
JP2009159019A JP5172788B2 (ja) 2009-07-03 2009-07-03 ４バルブ型パルスチューブ冷凍機

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101943499A true CN101943499A (zh) 2011-01-12
CN101943499B CN101943499B (zh) 2013-01-23

Family

ID=43411887

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201010222827.9A Active CN101943499B (zh) 2009-07-03 2010-07-02 四阀型脉管制冷机

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8516833B2 (zh)
JP (1) JP5172788B2 (zh)
CN (1) CN101943499B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103808057A (zh) * 2014-01-23 2014-05-21 浙江大学 一种回收声功的级联型脉管制冷机
CN104006565A (zh) * 2013-02-26 2014-08-27 住友重机械工业株式会社 超低温制冷机
CN110081630A (zh) * 2018-01-25 2019-08-02 住友重机械工业株式会社 脉冲管制冷机

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4763021B2 (ja) * 2008-03-25 2011-08-31 住友重機械工業株式会社 パルス管冷凍機及び蓄冷型冷凍機
KR101568878B1 (ko) * 2009-03-17 2015-11-12 삼성전자주식회사 무선 통신 시스템에서 단말의 가용 전송 전력 정보를 보고하는 방법 및 장치
US9574685B2 (en) * 2012-06-19 2017-02-21 Pittsburgh Universal, LLC Cooling system for magnetic resonance imaging device having reduced noise and vibration
JP5931779B2 (ja) * 2013-03-05 2016-06-08 住友重機械工業株式会社 パルス管冷凍機
JP6305285B2 (ja) 2014-09-10 2018-04-04 住友重機械工業株式会社 パルス管冷凍機
JP2017062064A (ja) * 2015-09-24 2017-03-30 住友重機械工業株式会社 パルス管冷凍機
JP6909167B2 (ja) * 2018-01-22 2021-07-28 住友重機械工業株式会社 アクティブバッファパルス管冷凍機
JP7186133B2 (ja) * 2019-05-24 2022-12-08 住友重機械工業株式会社 多段式パルス管冷凍機、および多段式パルス管冷凍機のコールドヘッド

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5032772A (en) * 1989-12-04 1991-07-16 Gully Wilfred J Motor driver circuit for resonant linear cooler
US5088288A (en) * 1990-01-17 1992-02-18 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Refrigerator
US6560969B1 (en) * 2002-04-05 2003-05-13 Ge Medical Systems Global Technology, Co., Llc Pulse tube refrigeration system having ride-through
CN101144657A (zh) * 2007-09-30 2008-03-19 中国科学院合肥物质科学研究院 G-m制冷机生产液氦的方法及装置
CN101158518A (zh) * 2007-11-15 2008-04-09 浙江大学 采用氦3-氦4混合工质的1-4k温区脉管制冷机

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10132404A (ja) * 1996-10-24 1998-05-22 Suzuki Shiyoukan:Kk パルス管冷凍機
JP2880142B2 (ja) * 1997-02-18 1999-04-05 住友重機械工業株式会社 パルス管冷凍機、及びその運転方法
JP2000018742A (ja) * 1998-06-30 2000-01-18 Aisin Seiki Co Ltd 冷却装置
US6256998B1 (en) * 2000-04-24 2001-07-10 Igcapd Cryogenics, Inc. Hybrid-two-stage pulse tube refrigerator
US6751985B2 (en) * 2002-03-20 2004-06-22 Exxonmobil Upstream Research Company Process for producing a pressurized liquefied gas product by cooling and expansion of a gas stream in the supercritical state
WO2005078363A1 (en) * 2004-02-11 2005-08-25 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Three track valve for cryogenic refrigerator
JP5014843B2 (ja) 2007-03-13 2012-08-29 公益財団法人鉄道総合技術研究所 パルス管冷凍機のバルブ制御装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5032772A (en) * 1989-12-04 1991-07-16 Gully Wilfred J Motor driver circuit for resonant linear cooler
US5088288A (en) * 1990-01-17 1992-02-18 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Refrigerator
US6560969B1 (en) * 2002-04-05 2003-05-13 Ge Medical Systems Global Technology, Co., Llc Pulse tube refrigeration system having ride-through
CN101144657A (zh) * 2007-09-30 2008-03-19 中国科学院合肥物质科学研究院 G-m制冷机生产液氦的方法及装置
CN101158518A (zh) * 2007-11-15 2008-04-09 浙江大学 采用氦3-氦4混合工质的1-4k温区脉管制冷机

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104006565A (zh) * 2013-02-26 2014-08-27 住友重机械工业株式会社 超低温制冷机
CN103808057A (zh) * 2014-01-23 2014-05-21 浙江大学 一种回收声功的级联型脉管制冷机
CN103808057B (zh) * 2014-01-23 2016-01-20 浙江大学 一种回收声功的级联型脉管制冷机
CN110081630A (zh) * 2018-01-25 2019-08-02 住友重机械工业株式会社 脉冲管制冷机
CN110081630B (zh) * 2018-01-25 2020-10-23 住友重机械工业株式会社 脉冲管制冷机

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011012925A (ja) 2011-01-20
CN101943499B (zh) 2013-01-23
US20110000226A1 (en) 2011-01-06
JP5172788B2 (ja) 2013-03-27
US8516833B2 (en) 2013-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101943499B (zh) 四阀型脉管制冷机
CN101893354B (zh) 一种过冷油冷器和新型经济器螺杆机制冷循环系统
CN105526727A (zh) 制冷装置
CN104220819B (zh) 冷冻装置以及冷冻循环装置
CN101943500B (zh) 双向进气型脉管制冷机
CN201255547Y (zh) 冷媒回收机中的空调管路清洗装置
CN101548142B (zh) 制冷剂充填料的储存
CN103307819A (zh) 可调控压缩机输冷量的制冷系统及方法
CN110500698A (zh) 一种补气增焓空调系统的控制方法及装置
CN104343664A (zh) 压缩机及冷却系统
JP4022429B2 (ja) 極低温冷凍装置
CN108474371A (zh) 双氦气压缩机
CN102016455B (zh) 在制冷回路中使用微型通道换热器装置的方法和系统
CN105612381B (zh) 组合有液化气产生装置的液化气加注站
CN105556221A (zh) 制冷装置
CN114923291B (zh) 一种具有负压保护模块的超流氦制冷机
CN105928405B (zh) 一种分层储冷装置和一种利用分层储冷装置的深冷液化空气储能系统
CN103148625B (zh) 一种具有储冷器的混合工质节流循环低温制冷机
CN205619633U (zh) 蓄冷式高效制冷系统、制冷或热泵装置和压缩冷凝机组
CN201885488U (zh) 螺杆式制冷系统及其控制方法
JP5606748B2 (ja) パルスチューブ冷凍機
JP3375906B2 (ja) ヘリウム液化装置の制御方法及び装置
JP3756711B2 (ja) 極低温冷凍装置
CN103649654A (zh) 制冷回路中的油补偿
CN202250721U (zh) 一种改进的水冷式低温制冷压缩机组

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant