JP2000249415A - ダブルインレット型パルス管冷凍機 - Google Patents

ダブルインレット型パルス管冷凍機

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JP2000249415A
JP2000249415A JP11054040A JP5404099A JP2000249415A JP 2000249415 A JP2000249415 A JP 2000249415A JP 11054040 A JP11054040 A JP 11054040A JP 5404099 A JP5404099 A JP 5404099A JP 2000249415 A JP2000249415 A JP 2000249415A
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JP
Japan
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pulse tube
regenerator
refrigerant gas
temperature end
double
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JP11054040A
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Tomio Nishitani
富雄 西谷
Yoshio Maruno
善生 丸野
Etsuji Kawaguchi
悦治 川口
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Iwatani Industrial Gases Corp
Iwatani International Corp
Original Assignee
Iwatani Industrial Gases Corp
Iwatani International Corp
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    • F25B9/00Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
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    • F25B9/145Compression 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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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で確実に順方向への循環流を生じ
させるダフルインレット型パルス管冷凍機を提供する。 【解決手段】 パルス管(1)の低温端と蓄冷器(2)の低
温端とを吸熱用連結路(3)を介して連通し、圧縮機(7)
から冷媒ガス給排路(34)を介して蓄冷器(2)の高温端に
供給される冷媒ガスを蓄冷器(2)、吸熱用連結路(3)を
介してパルス管(1)の低温端から高温端に向けて導入す
る。パルス管(1)の高温端と蓄冷器(2)の高温端とをバ
イパス路(33)で連通する。バイパス路(33)の蓄冷器(2)
側での端部を冷媒ガス給排路(34)における冷媒ガスの最
大流速安定領域に開放させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、パルス管の高温端
部と蓄冷器の高温端部とを接続しているダブルインレッ
ト型のパルス管冷凍機に関する。
【0002】
【従来の技術】ダブルインレット型パルス管冷凍機は、
オリィフィス型パルス管冷凍機に比べて到達温度がより
低温になり、冷凍出力が増加するという利点がある。こ
れはダブルインレット型パルス管冷凍機は、パルス管の
高温部(室温部)と蓄冷器の高温部(室温部)とを連通接続
するバイパス路により、パルス管中の冷媒ガスの流れを
制御するからである。冷媒ガスは、蓄冷器、吸熱用連結
路を通りパルス管に流入する主流と、蓄冷器の高温部か
らバイパス路を通りパルス管の高温部に流入する副流と
の二経路でパルス管に供給される。この際にバイパス路
に流入する流量と流出する流量とに不均衡があると、蓄
冷器から吸熱用連結路、パルス管、パルス管の高温部、
バイパス路、蓄冷器の高温部を一周する順流方向、ある
いはその逆の逆流方向の流れが発生し、これは循環流と
呼ばれている。ダブルインレット型パルス管冷凍機の性
能は、所用量の順流方向の循環流が発生している場合に
最もよくなることが知られている。ところが、循環流と
の方向と大きさが運転中に変動して、冷凍機出力や到達
温度が不安定になる場合があった。
【0003】そこで、従来では、圧縮機からの冷媒ガス
を蓄冷器に給排する冷媒ガス給排路にパルス管の高温端
から導出したバイパス路を連通接続し、このバイパス路
にニードル弁を介装して、このニードル弁の順流方向時
での流量と逆流方向時での流量に差があることを利用し
たり、バイパス路に逆止弁と流量調整機構とを二組装着
し、順流方向時での流量を逆流方向時での流量よりも大
きくなるように調整したりしていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の循環流形成構造
は、逆止弁と流量調整機構とを組み合わせたものやニー
ドル弁をバイパス路に介装していることから、寸法が大
型化するうえ、構造が複雑であり、実用的ではないとい
う問題があった。
【0005】本発明はこのような点に着目し、簡単な構
成で確実に順方向への循環流を生じさせるダフルインレ
ット型パルス管冷凍機を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに本発明は、バイパス路の蓄冷器側での端部を、蓄冷
器の高温端部に装着したプラグに形成された冷媒ガス給
排路や、取り付けフランジに形成されている冷媒ガス給
排路における最大流速安定域に開放させたことを特徴と
している。
【0007】
【発明の作用】本発明では、バイパス路の蓄冷器側での
端部を、蓄冷器の高温端部に接続している冷媒ガス給排
路での最大流速安定域に開放させていることから、この
冷媒ガス給排路を流れる冷媒ガスの流速によりバイパス
路の蓄冷器側の端部の圧力が低下し、バイパス路を蓄冷
器からパルス管の高温端に流入する冷媒ガス量よりも流
出する冷媒ガス量の方が多くなり、安定した順流方向の
循環流を得ることができる。
【0008】
【発明の実施の形態】図1はダブルインレット型のパル
ス管冷凍機の概略構成図、図2は要部の拡大断面図であ
る。このパルス管冷凍機は、パルス管(1)と蓄冷器(2)
とをその一端部同士を吸熱用連結路(3)を介して連通さ
せることにより構成した寒冷発生部(4)と、圧縮機ユニ
ット(5)及び圧縮機ユニット(5)で発生した高圧冷媒ガ
スの寒冷発生部(4)への給排を切り換え制御するロータ
リー弁ユニット(6)とで構成してある。
【0009】圧縮機ユニット(5)は圧縮機(7)、冷却器
(8)、油分離器(9)、油吸着器(10)及び保圧弁(11)とで
構成してあり、ロータリー弁ユニット(6)はロータリー
弁(12)と弁駆動モータ(13)とで構成してある。そして、
油吸着器(10)から導出されている高圧ガス通路(14)がフ
レキシブルホース(15)でロータリー弁(12)の一次側高圧
ポートにより接続され、ロータリー弁(12)の一次側低圧
ポートから導出したフレキシブルホース(16)が低圧ガス
戻し路(17)を介して圧縮機(7)に連通接続してある。
【0010】寒冷発生部(4)は2本のステンレスパイプ
(18)(19)を平行に配置し、その下端部を銅製エンドキャ
ップ(20)に嵌着し、上端部を取り付けフランジ(21)に嵌
着して形成してあり、一方のステンレスパイプ(18)の内
部にメッシュ体を積層配置して蓄冷材(22)とするととも
に、その下端部に熱交換具(23)を配置して蓄冷器(2)に
構成し、他方のステンレスパイプ(19)の上端部に熱交換
具(24)を配置してパルス管(1)に構成してある。そし
て、銅製エンドキャップ(20)にはスペーサ(26)を装着す
ることにより、吸熱用連結路(3)を形成して、蓄冷器
(2)の低温部とパルス管(1)の低温部とを連通するよう
になっている。
【0011】蓄冷器(2)の上端部は取り付けフランジ(2
1)に装着したガス導入プラグ(27)に連通しており、この
取り付けフランジ(21)から連出した冷媒ガス導入管(28)
が可撓性ホース(29)を介してロータリー弁(12)の二次ポ
ートに連通してあり、ロータリー弁(12)の切換により、
圧縮機ユニット(5)で発生させた高圧冷媒ガスを蓄冷器
(2)に供給するようになっている。
【0012】一方、パルス管(1)の上端部にはオリィフ
ィス(30)を介してバッファタンク(31)が連通接続してあ
る。また、パルス管(1)の上端からキャピラリーで形成
したバイパス路(33)が導出してあり、このバイパス路(3
3)の先端は、冷媒ガス給排路(34)内に突入する状態で形
成してある。
【0013】冷媒ガス給排路(34)は、取り付けフランジ
(21)に形成されている通路部分(34a)と、ガス導入プラ
グ(27)に取り付けフランジ(21)の通路部分(34a)と接続
する状態で形成した通路部分(34b)と、ガス導入プラグ
(27)に蓄冷器(2)内と接続する状態に形成した直管部の
通路部分(34c)とで形成してあり、このガス導入プラグ
(27)に形成した両通路部分(34b)(34c)は直交する状態に
形成されている。そして、前述したバイパス路(33)の蓄
冷器側先端部は蓄冷器(2)内に連通する直管部の通路部
分(34c)内に開口しており、その開口位置は折れ曲がり
部分と蓄冷器(2)への接続部分とのほぼ中央部になって
いる。ここで、バイパス路(33)の先端部を折れ曲がり部
分と蓄冷器(2)への接続部分とのほぼ中央部としたの
は、折れ曲がり部分や蓄冷器(2)への接続部分では冷媒
ガス流に乱れが生じ、折れ曲がり部分や蓄冷器(2)への
接続部分から所定距離はなれると、その乱れがなくなり
流れが安定するとともに流速が大きくなるからである。
【0014】このように形成したパルス管冷凍機では、
蓄冷器(2)への冷媒ガス給排時に、バイパス路(33)は安
定した流れの中に開口していることから、冷媒ガス給排
路(34)を流れる冷媒ガスの流れに伴う吸引力が作用する
ことになり、パルス管(1)の高温端側から蓄冷器(2)の
高温端側に向かう順流方向の循環流が安定して形成され
ることになる。
【0015】図3は、バイパス路(33)の先端開口位置と
最低到達温度との関係を示す。この場合、ガス導入プラ
グ(27)の蓄冷器(2)内と接続する状態に形成した直管部
の通路部分(34c)の長さ(L)を60mmに設定してある。
この図3から分かるように、冷媒ガス給排路(34)での乱
流影響が生じにくい直管部の通路部分(34c)での長手方
向中央部で最低到達温度が最も低くなることを確認でき
た。
【0016】図4は別の実施形態を示し、これは、パル
ス管(1)の高温端部から導出したキャピラリー製バイパ
ス路(33)の蓄冷器側先端部を冷媒ガス給排路(34)の取り
付けフランジ(21)に形成した通路部分(34a)に突入配置
したもので、この場合もバイパス路(33)の先端部は冷媒
ガス給排路(34)の最大流速安定領域となる、取り付けフ
ランジ(21)での入口部分と、ガス導入プラグ(27)の折れ
曲がり部とのほぼ中間位置で開口している。この場合に
も、安定した冷媒ガスが最大流速となる位置にバイパス
路の先端が開口していることから、バイパス路(33)側に
吸引力が作用し、パルス管(1)の高温端側から蓄冷器
(2)の高温端側に向かう順流方向の循環流が安定して形
成されることになる。
【0017】上述の両実施態様では、バイパス路(33)を
キャピラリーで形成することにより、通路の流路抵抗を
調節してバイパス路(3)に流れるガス量を制御するよう
にしているが、バイパス路(33)にオリィフィス(図示略)
や流量調整弁(図示略)を装着して、ガス量を制御するよ
うにしてもよい。
【0018】
【発明の効果】本発明は、パルス管の高温部と蓄冷器の
高温部とを連通接続しているバイパス路の蓄冷器側での
端部を、蓄冷器の高温端部と接続している冷媒ガス給排
路での最大流速安定域に開放させていることから、この
冷媒ガス給排路を流れる冷媒ガスの流速により、バイパ
ス路に吸引力が作用し、パルス管側からの蓄冷器側変動
して向かう順流方向の安定した循環流を得ることができ
る。この結果、パルス管冷凍機として安定した温度を維
持することかできるうえ、到達最低温度をより低温にす
ることができる。また、パルス管冷凍機としての冷凍出
力を安定させるための構造が簡単で実用に適している。
【図面の簡単な説明】
【図1】ダブルインレット型のパルス管冷凍機の概略構
成図である。
【図2】要部の拡大断面図である。
【図3】バイパス路の先端開口位置と最低到達温度との
関係を示す図である。
【図4】別の実施形態を示す要部の拡大断面図である。
【符号の説明】 1…パルス管、2…蓄冷器、3…吸熱用連結路、7…圧
縮機、21…取り付けフランジ、27…ガス導入プラグ、33
…バイパス路、34…冷媒ガス給排路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丸野 善生 滋賀県守山市勝部4丁目5番1号 岩谷瓦 斯株式会社内 (72)発明者 川口 悦治 滋賀県守山市勝部4丁目5番1号 岩谷瓦 斯株式会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パルス管(1)の低温端と蓄冷器(2)の低
    温端とを吸熱用連結路(3)を介して連通し、圧縮機(7)
    から冷媒ガス給排路(34)を介して蓄冷器(2)の高温端に
    供給される冷媒ガスを蓄冷器(2)、吸熱用連結路(3)を
    介してパルス管(1)の低温端から高温端に向けて導入
    し、パルス管(1)の高温端と蓄冷器(2)の高温端とをバ
    イパス路(33)で連通しているダブルインレット型パルス
    管冷凍機において、 バイパス路(33)の蓄冷器(2)側での端部を冷媒ガス給排
    路(34)における冷媒ガスの最大流速安定領域に開放させ
    たことを特徴とするダブルインレット型パルス管冷凍
    機。
  2. 【請求項2】 冷媒ガス給排路(34)における最大流速安
    定域が蓄冷器(2)の高温端部に配置したガス導入プラグ
    (27)に形成した直管部での長手方向中央付近に形成され
    ている請求項1に記載のダブルインレット型パルス管冷
    凍機。
  3. 【請求項3】 冷媒ガス給排路(34)における最大流速安
    定域が蓄冷器(2)及びパルス管(1)を固定している取り
    付けフランジ(21)に形成されている請求項1に記載のダ
    ブルインレット型パルス管冷凍機。
  4. 【請求項4】 バイパス路(33)がキャピラリーで構成さ
    れている請求項1〜3のいずれか1項に記載のダブルイ
    ンレット型パルス管冷凍機。
  5. 【請求項5】 バイパス路(33)にオリィフィスが装着し
    てある請求項1〜3のいずれか1項に記載のダブルイン
    レット型パルス管冷凍機。
  6. 【請求項6】 バイパス路(33)に流量調整弁が装着して
    ある請求項1〜3のいずれか1項に記載のダブルインレ
    ット型パルス管冷凍機。
JP11054040A 1999-03-02 1999-03-02 ダブルインレット型パルス管冷凍機 Pending JP2000249415A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020235554A1 (ja) * 2019-05-20 2020-11-26 住友重機械工業株式会社 パルス管冷凍機、パルス管冷凍機のコールドヘッド

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2020235554A1 (ja) * 2019-05-20 2020-11-26 住友重機械工業株式会社 パルス管冷凍機、パルス管冷凍機のコールドヘッド

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