JP2000074517A - パルス管冷凍機 - Google Patents
パルス管冷凍機Info
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- pulse
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- 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
- F25B9/145—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 pulse-tube cycle
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- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/14—Compression machines, plants or systems characterised by the cycle used
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-
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-
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- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
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- F25B2309/1424—Pulse tubes with basic schematic including an orifice and a reservoir
- F25B2309/14241—Pulse tubes with basic schematic including an orifice reservoir multiple inlet pulse tube
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 低温端最適ＰＶ位相角を簡単に実現し、冷凍
能力を十分に高める。 【解決手段】 圧縮機１の接続管２に対して、蓄冷器３
およびパルス管４をこの順に直列接続しているととも
に、パルス管４の常温端にオリフィスバルブ５を介して
バッファタンク６を接続し、バッファタンク６と接続管
２の途中部とをオリフィスバルブ８を介在させた分岐管
７により接続し、パルス管４の常温端側と蓄冷器３の常
温端側とをダブルインレットバルブ９を介して接続して
いる。
能力を十分に高める。 【解決手段】 圧縮機１の接続管２に対して、蓄冷器３
およびパルス管４をこの順に直列接続しているととも
に、パルス管４の常温端にオリフィスバルブ５を介して
バッファタンク６を接続し、バッファタンク６と接続管
２の途中部とをオリフィスバルブ８を介在させた分岐管
７により接続し、パルス管４の常温端側と蓄冷器３の常
温端側とをダブルインレットバルブ９を介して接続して
いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、圧縮機の接続管
に対して蓄冷器およびパルス管をこの順に接続し、蓄冷
器とパルス管との接続部を低温端とするよう構成したパ
ルス管冷凍機に関する。
に対して蓄冷器およびパルス管をこの順に接続し、蓄冷
器とパルス管との接続部を低温端とするよう構成したパ
ルス管冷凍機に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から機械的なピストンに代えて、ガ
スピストンを採用して冷媒ガスの断熱膨張を行わせるよ
うにしたパルス管冷凍機が提案されている。
スピストンを採用して冷媒ガスの断熱膨張を行わせるよ
うにしたパルス管冷凍機が提案されている。
【０００３】図３は従来のパルス管冷凍機の構成の一例
を示す概略図である。
を示す概略図である。
【０００４】このパルス管冷凍機は、圧縮機１１の接続
管１２に対して、蓄冷器１３およびパルス管１４をこの
順に直列接続し、パルス管１４の他端部（常温側端部）
をオリフィスバルブ１５を介してバッファタンク１６に
接続している。そして、蓄冷器１３の常温側端部とパル
ス管１４の常温側端部とをダブルインレットバルブ１７
を介して接続している。
管１２に対して、蓄冷器１３およびパルス管１４をこの
順に直列接続し、パルス管１４の他端部（常温側端部）
をオリフィスバルブ１５を介してバッファタンク１６に
接続している。そして、蓄冷器１３の常温側端部とパル
ス管１４の常温側端部とをダブルインレットバルブ１７
を介して接続している。
【０００５】この構成のパルス管冷凍機を採用した場合
には、圧縮機１１の吐出行程、吸入行程に対応させて、
接続管１２を通して冷媒ガスの吐出、吸入が行われる。
そして、冷媒ガスの吐出、吸入に応じて、パルス管１４
内のガスピストンが往復動し、冷媒ガスの圧縮、断熱膨
張を行わせることにより、パルス管１４の低温側端部に
寒冷を発生させることができる。
には、圧縮機１１の吐出行程、吸入行程に対応させて、
接続管１２を通して冷媒ガスの吐出、吸入が行われる。
そして、冷媒ガスの吐出、吸入に応じて、パルス管１４
内のガスピストンが往復動し、冷媒ガスの圧縮、断熱膨
張を行わせることにより、パルス管１４の低温側端部に
寒冷を発生させることができる。
【０００６】そして、上記の動作を行わせる場合におい
て、オリフィスバルブ１５、バッファタンク１６および
ダブルインレットバルブ１７によってガスピストンの位
相を制御し、冷凍能力を高めることができると思われて
いる。
て、オリフィスバルブ１５、バッファタンク１６および
ダブルインレットバルブ１７によってガスピストンの位
相を制御し、冷凍能力を高めることができると思われて
いる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記の構成のパルス管
冷凍機を採用した場合には、制御可能なガスピストンの
位相に限界があるので、冷凍能力を十分には高めること
ができないという不都合がある。
冷凍機を採用した場合には、制御可能なガスピストンの
位相に限界があるので、冷凍能力を十分には高めること
ができないという不都合がある。
【０００８】この不都合についてさらに詳細に説明す
る。
る。
【０００９】ダブルインレットバルブ１７を開いていく
と、蓄冷器１３内を通過する冷媒ガスの流量が減少し、
パルス管１４の低温端でのガスピストンのストロークが
減少するが、それ以上にパルス管１４の常温端から流入
する冷媒ガス（ダブルインレットバルブ１７と通過する
冷媒ガス）の量が増加し、位相が増大するので、その分
低温端ＰＶ仕事が増加する。ところが、ダブルインレッ
トバルブ１７を通過する冷媒ガスの流量は、蓄冷器間の
差圧とバルブ開度とで決定されるので、蓄冷器１３の冷
媒ガス流量が減少することにより、圧力損失が減少し、
差圧が減り、バルブ開度をさらに増加させても、ダブル
インレットバルブ１７を通過する冷媒ガスの流量の増加
には限界が存在することになる。したがって、それ以上
の低温端最適ＰＶ位相角を実現させることができない。
この結果、上記の不都合が生じてしまう。
と、蓄冷器１３内を通過する冷媒ガスの流量が減少し、
パルス管１４の低温端でのガスピストンのストロークが
減少するが、それ以上にパルス管１４の常温端から流入
する冷媒ガス（ダブルインレットバルブ１７と通過する
冷媒ガス）の量が増加し、位相が増大するので、その分
低温端ＰＶ仕事が増加する。ところが、ダブルインレッ
トバルブ１７を通過する冷媒ガスの流量は、蓄冷器間の
差圧とバルブ開度とで決定されるので、蓄冷器１３の冷
媒ガス流量が減少することにより、圧力損失が減少し、
差圧が減り、バルブ開度をさらに増加させても、ダブル
インレットバルブ１７を通過する冷媒ガスの流量の増加
には限界が存在することになる。したがって、それ以上
の低温端最適ＰＶ位相角を実現させることができない。
この結果、上記の不都合が生じてしまう。
【００１０】以上には、ダブルインレットバルブ１７を
有するパルス管冷凍機について説明したが、ダブルイン
レットバルブ１７を有していないパルス管冷凍機であっ
ても、ダブルインレットバルブ１７による位相制御がで
きなくなるほか、上記と同様の不都合が生じることにな
る。
有するパルス管冷凍機について説明したが、ダブルイン
レットバルブ１７を有していないパルス管冷凍機であっ
ても、ダブルインレットバルブ１７による位相制御がで
きなくなるほか、上記と同様の不都合が生じることにな
る。
【００１１】
【発明の目的】この発明は上記の問題点に鑑みてなされ
たものであり、低温端最適ＰＶ位相角を簡単に実現し、
冷凍能力を十分に高めることができるパルス管冷凍機を
提供することを目的としている。
たものであり、低温端最適ＰＶ位相角を簡単に実現し、
冷凍能力を十分に高めることができるパルス管冷凍機を
提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】請求項１のパルス管冷凍
機は、圧縮機の接続管に対して蓄冷器およびパルス管を
この順に接続し、パルス管の他方の端部にオリフィスバ
ルブを介してバッファタンクを接続しているとともに、
接続管とバッファタンクとを分岐管路により接続してい
るものである。
機は、圧縮機の接続管に対して蓄冷器およびパルス管を
この順に接続し、パルス管の他方の端部にオリフィスバ
ルブを介してバッファタンクを接続しているとともに、
接続管とバッファタンクとを分岐管路により接続してい
るものである。
【００１３】請求項２のパルス管冷凍機は、パルス管と
オリフィスバルブとの接続点と、接続管と蓄冷器との接
続点とを、ダブルインレットバルブを介して接続したも
のである。
オリフィスバルブとの接続点と、接続管と蓄冷器との接
続点とを、ダブルインレットバルブを介して接続したも
のである。
【００１４】請求項３のパルス管冷凍機は、前記分岐管
路として、オリフィスバルブを介在させてなるものを採
用するものである。
路として、オリフィスバルブを介在させてなるものを採
用するものである。
【００１５】
【作用】請求項１のパルス管冷凍機であれば、圧縮機の
接続管に対して蓄冷器およびパルス管をこの順に接続
し、パルス管の他方の端部にオリフィスバルブを介して
バッファタンクを接続しているとともに、接続管とバッ
ファタンクとを分岐管路により接続しているので、パル
ス管内の冷媒ガス圧が上昇し、ガスピストンがバッファ
タンク側に移動しようとする場合に、圧縮機の接続管か
ら分岐管を通してバッファタンクに冷媒ガスが供給され
ることに伴ってバッファタンク内の冷媒ガス圧力が増加
するので、ガスピストンの上記移動を抑制し、低温端最
適ＰＶ位相角を実現して冷凍能力を十分に高めることが
できる。
接続管に対して蓄冷器およびパルス管をこの順に接続
し、パルス管の他方の端部にオリフィスバルブを介して
バッファタンクを接続しているとともに、接続管とバッ
ファタンクとを分岐管路により接続しているので、パル
ス管内の冷媒ガス圧が上昇し、ガスピストンがバッファ
タンク側に移動しようとする場合に、圧縮機の接続管か
ら分岐管を通してバッファタンクに冷媒ガスが供給され
ることに伴ってバッファタンク内の冷媒ガス圧力が増加
するので、ガスピストンの上記移動を抑制し、低温端最
適ＰＶ位相角を実現して冷凍能力を十分に高めることが
できる。
【００１６】請求項２のパルス管冷凍機であれば、パル
ス管とオリフィスバルブとの接続点と、接続管と蓄冷器
との接続点とを、ダブルインレットバルブを介して接続
しているのであるから、ダブルインレットバルブにより
さらに位相制御を行うことができ、低温端最適ＰＶ位相
角を実現して冷凍能力を十分に高めることができる。
ス管とオリフィスバルブとの接続点と、接続管と蓄冷器
との接続点とを、ダブルインレットバルブを介して接続
しているのであるから、ダブルインレットバルブにより
さらに位相制御を行うことができ、低温端最適ＰＶ位相
角を実現して冷凍能力を十分に高めることができる。
【００１７】請求項３のパルス管冷凍機であれば、前記
分岐管路として、オリフィスバルブを介在させてなるも
のを採用するのであるから、接続管からバッファタンク
に供給される冷媒ガスの量を簡単に制御することがで
き、低温端最適ＰＶ位相角を実現して冷凍能力を十分に
高めることができる。
分岐管路として、オリフィスバルブを介在させてなるも
のを採用するのであるから、接続管からバッファタンク
に供給される冷媒ガスの量を簡単に制御することがで
き、低温端最適ＰＶ位相角を実現して冷凍能力を十分に
高めることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、この
発明のパルス管冷凍機の実施の態様を詳細に説明する。
発明のパルス管冷凍機の実施の態様を詳細に説明する。
【００１９】図１はこの発明のパルス管冷凍機の一実施
態様を示す概略図である。
態様を示す概略図である。
【００２０】このパルス管冷凍機は、圧縮機１の接続管
２に対して、蓄冷器３およびパルス管４をこの順に直列
接続しているとともに、パルス管４の常温端にオリフィ
スバルブ５を介してバッファタンク６を接続し、バッフ
ァタンク６と接続管２の途中部とをオリフィスバルブ８
を介在させた分岐管７により接続している。そして、パ
ルス管４の常温端側と蓄冷器３の常温端側とをダブルイ
ンレットバルブ９を介して接続している。なお、蓄冷器
３とパルス管４との接続部が低温端であり、パルス管４
の常温端と蓄冷器３の常温端とが真空容器の蓋体１０を
貫通している。
２に対して、蓄冷器３およびパルス管４をこの順に直列
接続しているとともに、パルス管４の常温端にオリフィ
スバルブ５を介してバッファタンク６を接続し、バッフ
ァタンク６と接続管２の途中部とをオリフィスバルブ８
を介在させた分岐管７により接続している。そして、パ
ルス管４の常温端側と蓄冷器３の常温端側とをダブルイ
ンレットバルブ９を介して接続している。なお、蓄冷器
３とパルス管４との接続部が低温端であり、パルス管４
の常温端と蓄冷器３の常温端とが真空容器の蓋体１０を
貫通している。
【００２１】上記の構成のパルス管冷凍機の作用は次の
とおりである。
とおりである。
【００２２】圧縮機１の吐出行程、吸入行程に対応させ
て、接続管２を通して冷媒ガスの吐出、吸入が行われ
る。そして、冷媒ガスの吐出、吸入に応じて、パルス管
４内のガスピストンが往復動し、冷媒ガスの圧縮、断熱
膨張を行わせることにより、パルス管４の低温側端部に
寒冷を発生させることができる。
て、接続管２を通して冷媒ガスの吐出、吸入が行われ
る。そして、冷媒ガスの吐出、吸入に応じて、パルス管
４内のガスピストンが往復動し、冷媒ガスの圧縮、断熱
膨張を行わせることにより、パルス管４の低温側端部に
寒冷を発生させることができる。
【００２３】この場合において、オリフィスバルブ５、
８の開度、ダブルインレットバルブ９の開度によってパ
ルス管４のガスピストンの低温端ＰＶ位相角を設定する
ことができる。さらに詳細に説明する。ダブルインレッ
トバルブ９を開いていくと、蓄冷器３内を通過する冷媒
ガスの流量が減少し、パルス管４の低温端でのガスピス
トンのストロークが減少するが、それ以上にパルス管４
の常温端から流入する冷媒ガス（ダブルインレットバル
ブ９と通過する冷媒ガス）の量が増加し、位相が増大す
るので、その分低温端ＰＶ仕事が増加する。ところが、
ダブルインレットバルブ９を通過する冷媒ガスの流量
は、蓄冷器間の差圧とバルブ開度とで決定されるので、
蓄冷器３の冷媒ガス流量が減少することにより、圧力損
失が減少し、差圧が減り、バルブ開度をさらに増加させ
ても、ダブルインレットバルブ９を通過する冷媒ガスの
流量の増加には限界が存在することになる。したがっ
て、ダブルインレットバルブ９を制御するだけでは、そ
れ以上の低温端最適ＰＶ位相角を実現させることができ
ない。しかし、この実施態様においては、パルス管４内
の冷媒ガス圧が上昇し、ガスピストンがバッファタンク
６側へ移動しようとするときに、接続管２から分岐管７
を通してバッファタンク６に供給される冷媒ガスがカウ
ンター圧力源として作用することによりガスピストンを
押し戻し、低温端最適ＰＶ位相角を実現させることがで
きる。この場合において、バッファタンク６内は平均圧
力で推移しているので、オリフィスバルブ８の開度を制
御することにより、簡単に低温端最適ＰＶ位相角を実現
させることができる。
８の開度、ダブルインレットバルブ９の開度によってパ
ルス管４のガスピストンの低温端ＰＶ位相角を設定する
ことができる。さらに詳細に説明する。ダブルインレッ
トバルブ９を開いていくと、蓄冷器３内を通過する冷媒
ガスの流量が減少し、パルス管４の低温端でのガスピス
トンのストロークが減少するが、それ以上にパルス管４
の常温端から流入する冷媒ガス（ダブルインレットバル
ブ９と通過する冷媒ガス）の量が増加し、位相が増大す
るので、その分低温端ＰＶ仕事が増加する。ところが、
ダブルインレットバルブ９を通過する冷媒ガスの流量
は、蓄冷器間の差圧とバルブ開度とで決定されるので、
蓄冷器３の冷媒ガス流量が減少することにより、圧力損
失が減少し、差圧が減り、バルブ開度をさらに増加させ
ても、ダブルインレットバルブ９を通過する冷媒ガスの
流量の増加には限界が存在することになる。したがっ
て、ダブルインレットバルブ９を制御するだけでは、そ
れ以上の低温端最適ＰＶ位相角を実現させることができ
ない。しかし、この実施態様においては、パルス管４内
の冷媒ガス圧が上昇し、ガスピストンがバッファタンク
６側へ移動しようとするときに、接続管２から分岐管７
を通してバッファタンク６に供給される冷媒ガスがカウ
ンター圧力源として作用することによりガスピストンを
押し戻し、低温端最適ＰＶ位相角を実現させることがで
きる。この場合において、バッファタンク６内は平均圧
力で推移しているので、オリフィスバルブ８の開度を制
御することにより、簡単に低温端最適ＰＶ位相角を実現
させることができる。
【００２４】図２はオリフィスバルブ８の開度による冷
凍能力（Ｗ）の変化を示す図である。ここで、開度は、
全開状態を１．０とした場合の値として示している。図
２から明らかなように、オリフィスバルブ８の開度を
０．２〜０．３に設定することにより、最大の冷凍能力
を実現することができる。
凍能力（Ｗ）の変化を示す図である。ここで、開度は、
全開状態を１．０とした場合の値として示している。図
２から明らかなように、オリフィスバルブ８の開度を
０．２〜０．３に設定することにより、最大の冷凍能力
を実現することができる。
【００２５】なお、この発明は上記の実施態様に限定さ
れるものではなく、例えば、ダブルインレットバルブ９
を設けていないパルス管冷凍機に適用することが可能で
あるほか、この発明の要旨を変更しない範囲内において
種々の変更を施すことが可能である。
れるものではなく、例えば、ダブルインレットバルブ９
を設けていないパルス管冷凍機に適用することが可能で
あるほか、この発明の要旨を変更しない範囲内において
種々の変更を施すことが可能である。
【００２６】
【発明の効果】請求項１の発明は、パルス管内の冷媒ガ
ス圧が上昇し、ガスピストンがバッファタンク側に移動
しようとする場合に、圧縮機の接続管から分岐管を通し
てバッファタンクに冷媒ガスが供給されることに伴って
バッファタンク内の冷媒ガス圧力が増加するので、ガス
ピストンの上記移動を抑制し、低温端最適ＰＶ位相角を
実現して冷凍能力を十分に高めることができるという特
有の効果を奏する。
ス圧が上昇し、ガスピストンがバッファタンク側に移動
しようとする場合に、圧縮機の接続管から分岐管を通し
てバッファタンクに冷媒ガスが供給されることに伴って
バッファタンク内の冷媒ガス圧力が増加するので、ガス
ピストンの上記移動を抑制し、低温端最適ＰＶ位相角を
実現して冷凍能力を十分に高めることができるという特
有の効果を奏する。
【００２７】請求項２の発明は、ダブルインレットバル
ブによりさらに位相制御を行うことができ、低温端最適
ＰＶ位相角を実現して冷凍能力を十分に高めることがで
きるという特有の効果を奏する。
ブによりさらに位相制御を行うことができ、低温端最適
ＰＶ位相角を実現して冷凍能力を十分に高めることがで
きるという特有の効果を奏する。
【００２８】請求項３の発明は、接続管からバッファタ
ンクに供給される冷媒ガスの量を簡単に制御することが
でき、低温端最適ＰＶ位相角を実現して冷凍能力を十分
に高めることができるという特有の効果を奏する。
ンクに供給される冷媒ガスの量を簡単に制御することが
でき、低温端最適ＰＶ位相角を実現して冷凍能力を十分
に高めることができるという特有の効果を奏する。
【図１】この発明のパルス管冷凍機の一実施態様を示す
概略図である。
概略図である。
【図２】オリフィスバルブの開度による冷凍能力（Ｗ）
の変化を示す図である。
の変化を示す図である。
【図３】従来のパルス管冷凍機の構成の一例を示す概略
図である。
図である。
【符号の説明】 １ 圧縮機 ２ 接続管 ３ 蓄冷器 ４ パルス管 ５ オリフィスバルブ ６ バッファタンク ７ 分岐管 ８ オリフィスバルブ ９ ダブルインレットバルブ
Claims (3)
- 【請求項１】 圧縮機（１）の接続管（２）に対して蓄
冷器（３）およびパルス管（４）をこの順に接続し、パ
ルス管（４）の他方の端部にオリフィスバルブ（５）を
介してバッファタンク（６）を接続しているとともに、
接続管（２）とバッファタンク（６）とを分岐管路
（７）により接続していることを特徴とするパルス管冷
凍機。 - 【請求項２】 パルス管（４）とオリフィスバルブ
（５）との接続点と、接続管（２）と蓄冷器（３）との
接続点とを、ダブルインレットバルブ（９）を介して接
続している請求項１に記載のパルス管冷凍機。 - 【請求項３】 前記分岐管路（７）は、オリフィスバル
ブ（８）を介在させてなるものである請求項１または請
求項２に記載のパルス管冷凍機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10238578A JP2000074517A (ja) | 1998-08-25 | 1998-08-25 | パルス管冷凍機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10238578A JP2000074517A (ja) | 1998-08-25 | 1998-08-25 | パルス管冷凍機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000074517A true JP2000074517A (ja) | 2000-03-14 |
Family
ID=17032302
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10238578A Pending JP2000074517A (ja) | 1998-08-25 | 1998-08-25 | パルス管冷凍機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000074517A (ja) |
-
1998
- 1998-08-25 JP JP10238578A patent/JP2000074517A/ja active Pending
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