JP2001241793A - パルス管冷凍機 - Google Patents

パルス管冷凍機

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JP2001241793A
JP2001241793A JP2000052387A JP2000052387A JP2001241793A JP 2001241793 A JP2001241793 A JP 2001241793A JP 2000052387 A JP2000052387 A JP 2000052387A JP 2000052387 A JP2000052387 A JP 2000052387A JP 2001241793 A JP2001241793 A JP 2001241793A
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compressor
regenerator
pulse tube
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Hideo Mita
英夫 三田
Akira Hirano
明良 平野
Tetsuya Goto
哲哉 後藤
Satoru Fujii
哲 藤井
Toyohisa Yamada
豊久 山田
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Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 パルス管冷凍機を長時間、運転した場合の性
能低下を抑制することができるパルス管冷凍機を提供す
る。 【解決手段】 パルス管冷凍機１０は、圧縮機２１と、
蓄冷器３１、低温熱交換器３２，３３、パルス管３４及
び高温熱交換器３５が連結されて構成された冷凍部１２
と、圧縮機２１と蓄冷器３１との間に設けられて圧縮機
２１の吐出口及び吸入口と蓄冷器３１との連通状態を切
り換える第１ロータリバルブ２２と、圧縮機２１と高温
熱交換器３５との間に設けられて圧縮機２１の吐出口及
び吸入口と高温熱交換器３５との連通状態を切り換える
第２ロータリバルブ２３とを備えている。第１ロータリ
バルブ２２と蓄冷器３１との間には第１フィルタ４１が
設けられており、第２ロータリバルブ２３と高温熱交換
器３５との間には第２フィルタ４３が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として極低温冷
凍に用いられるパルス管冷凍機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、パルス管冷凍機としては、例えば
特開平６−３４２１４号公報に記載されたものが知られ
ている。図４に示されるように、同公報に記載されたパ
ルス管冷凍機９０は、圧縮機９１、蓄冷器９２、寒冷発
生部９３（低温熱交換器）、パルス管９４及び放熱部
（高温熱交換器）９５が連結されて構成されている。そ
して、上記圧縮機９１と蓄冷器９２との間は、切換弁と
してのロータリバルブ９６を介して接続されている。
【０００３】このロータリバルブ９６が所定のタイミン
グで回転駆動されると、上記パルス管冷凍機９０内の作
動ガスは、一方に移動して放熱部９５において熱を吐き
出し、若しくは他方に移動して寒冷発生部９３において
熱を吸い込む動作を繰り返す。そして、パルス管冷凍機
９０は、その寒冷発生部９３において冷凍を発生する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記ロータ
リバルブ９６が回転駆動される際、同ロータリバルブ９
６のシール部が摩耗して、摩耗粉が発生することがあ
る。従って、パルス管冷凍機を長時間、運転すると、こ
の摩耗粉が、例えば上記蓄冷器９２に流入して同蓄冷器
９２の蓄冷材が汚れ、その性能低下の原因となる。この
場合、蓄冷器９２の蓄冷材を交換する必要がある。
【０００５】また、この摩耗粉が圧縮機９１の吸入口に
吸い込まれると、上記に準じて同圧縮機９１の性能低下
の原因となる。本発明の目的は、パルス管冷凍機を長時
間、運転した場合の性能低下を抑制することができるパ
ルス管冷凍機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項１に記載の発明は、圧縮機と、蓄冷器、低
温熱交換器、パルス管及び高温熱交換器が連結されて構
成された冷凍部と、該圧縮機と該蓄冷器との間に設けら
れて該圧縮機の吐出口及び吸入口と該蓄冷器との連通状
態を切り換える切換弁とを備えるパルス管冷凍機におい
て、前記切換弁と前記蓄冷器との間にフィルタを設けた
ことを要旨とする。
【０００７】請求項２に記載の発明は、圧縮機と、蓄冷
器、低温熱交換器、パルス管及び高温熱交換器が連結さ
れて構成された冷凍部と、該圧縮機と該蓄冷器との間に
設けられて該圧縮機の吐出口及び吸入口と該蓄冷器との
連通状態を切り換える切換弁とを備えるパルス管冷凍機
において、前記切換弁と前記圧縮機の吸入口との間にフ
ィルタを設けたことを要旨とする。
【０００８】請求項３に記載の発明は、圧縮機と、蓄冷
器、低温熱交換器、パルス管及び高温熱交換器が連結さ
れて構成された冷凍部と、該圧縮機と該蓄冷器との間に
設けられて該圧縮機の吐出口及び吸入口と該蓄冷器との
連通状態を切り換える第１切換弁と、該圧縮機と該高温
熱交換器との間に設けられて該圧縮機の吐出口及び吸入
口と該高温熱交換器との連通状態を切り換える第２切換
弁とを備えるパルス管冷凍機において、前記第２切換弁
と前記高温熱交換器との間にフィルタを設けたことを要
旨とする。
【０００９】請求項４に記載の発明は、圧縮機と、蓄冷
器、低温熱交換器、パルス管及び高温熱交換器が連結さ
れて構成された冷凍部と、該圧縮機と該蓄冷器との間に
設けられて該圧縮機の吐出口及び吸入口と該蓄冷器との
連通状態を切り換える第１切換弁と、該圧縮機と該高温
熱交換器との間に設けられて該圧縮機の吐出口及び吸入
口と該高温熱交換器との連通状態を切り換える第２切換
弁とを備えるパルス管冷凍機において、前記第２切換弁
と前記圧縮機の吸入口との間にフィルタを設けたことを
要旨とする。
【００１０】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載
のパルス管冷凍機において、前記フィルタは前記第１切
換弁と前記圧縮機の吸入口との間に併用して設けられて
いることを要旨とする。
【００１１】請求項６に記載の発明は、圧縮機と、蓄冷
器、低温熱交換器、パルス管及び高温熱交換器とが連結
されて構成された冷凍部と、バッファと、該圧縮機と該
蓄冷器との間に設けられて該圧縮機の吐出口及び吸入口
と該蓄冷器との連通状態を切り換える第１切換弁と、該
バッファと該高温熱交換器との間に設けられて該バッフ
ァと該高温熱交換器との連通状態を切り換える第２切換
弁とを備えるパルス管冷凍機において、前記第２切換弁
と前記高温熱交換器との間にフィルタを設けたことを要
旨とする。
【００１２】請求項７に記載の発明は、請求項１に記載
のパルス管冷凍機において、前記フィルタと前記蓄冷器
との間に仕切部材を設けたことを要旨とする。請求項８
に記載の発明は、請求項６に記載のパルス管冷凍機にお
いて、前記フィルタと前記高温熱交換器との間に仕切部
材を設けたことを要旨とする。
【００１３】請求項９に記載の発明は、圧縮機と、蓄冷
器、低温熱交換器、パルス管及び高温熱交換器が連結さ
れて構成された冷凍部と、該圧縮機と該蓄冷器との間に
設けられて該圧縮機の吐出口及び吸入口と該蓄冷器との
連通状態を切り換える第１切換弁と、該圧縮機と該高温
熱交換器との間に設けられて該圧縮機の吐出口及び吸入
口と該高温熱交換器との連通状態を切り換える第２切換
弁とを備えるパルス管冷凍機において、前記第１切換弁
と前記蓄冷器との間に設けられる第１フィルタと、前記
第２切換弁と前記高温熱交換器との間に設けられる第２
フィルタとを備え、前記第１フィルタと前記蓄冷器との
間及び前記第２フィルタと前記高温熱交換器との間にそ
れぞれ仕切部材を設けたことを要旨とする。
【００１４】（作用）請求項１に記載の発明によれば、
上記切換弁と蓄冷器との間にフィルタが設けられてい
る。従って、パルス管冷凍機の運転時における切換弁の
開閉駆動の際、同切換弁のシール部が磨耗して発生する
磨耗粉は、上記切換弁と蓄冷器との間に設けたフィルタ
によりろ過されて同蓄冷器に流入することは防止され
る。このため、パルス管冷凍機を長時間、運転した場合
においても上記蓄冷器の蓄冷材の汚れは低減されてその
性能低下は抑制される。そして、上記蓄冷器の蓄冷材の
性能低下に伴う整備の負担も軽減される。
【００１５】請求項２に記載の発明によれば、上記切換
弁と圧縮機の吸入口との間にフィルタが設けられてい
る。従って、パルス管冷凍機の運転時における切換弁の
開閉駆動の際、同切換弁のシール部が磨耗して発生する
磨耗粉は、上記切換弁と圧縮機の吸入口との間に設けた
フィルタによりろ過されて同圧縮機に流入することは防
止される。このため、パルス管冷凍機を長時間、運転し
た場合においても上記圧縮機の汚れは低減されてその性
能低下は抑制される。
【００１６】請求項３に記載の発明によれば、上記第２
切換弁と高温熱交換器との間にフィルタが設けられてい
る。従って、パルス管冷凍機の運転時における第２切換
弁の開閉駆動の際、同第２切換弁のシール部が磨耗して
発生する磨耗粉は、上記第２切換弁と高温熱交換器との
間に設けたフィルタによりろ過されて同高温熱交換器、
すなわちパルス管及び低温熱交換器を介して蓄冷器に流
入することは防止される。このため、パルス管冷凍機を
長時間、運転した場合においても上記蓄冷器の蓄冷材の
汚れは低減されてその性能低下は抑制される。そして、
上記蓄冷器の蓄冷材の性能低下に伴う整備の負担も軽減
される。
【００１７】請求項４に記載の発明によれば、上記第２
切換弁と圧縮機の吸入口との間にフィルタが設けられて
いる。従って、パルス管冷凍機の運転時における第２切
換弁の開閉駆動の際、同第２切換弁のシール部が磨耗し
て発生する磨耗粉は、上記第２切換弁と圧縮機の吸入口
との間に設けたフィルタによりろ過されて同圧縮機に流
入することは防止される。このため、パルス管冷凍機を
長時間、運転した場合においても上記圧縮機の汚れは低
減されてその性能低下は抑制される。
【００１８】請求項５に記載の発明によれば、上記第１
切換弁と圧縮機の吸入口との間にフィルタが設けられて
いる。従って、パルス管冷凍機の運転時における第１切
換弁の開閉駆動の際、同第１切換弁のシール部が磨耗し
て発生する磨耗粉は、上記第１切換弁と圧縮機の吸入口
との間に設けたフィルタによりろ過されて同圧縮機に流
入することは防止される。このため、パルス管冷凍機を
長時間、運転した場合においても上記圧縮機の汚れは低
減されてその性能低下は抑制される。
【００１９】特に、上記フィルタは第１及び第２切換弁
と圧縮機の吸入口との間に併用して設けられるため、部
品点数の増大は抑制される。請求項６に記載の発明によ
れば、上記第２切換弁と高温熱交換器との間にフィルタ
が設けられている。従って、パルス管冷凍機の運転時に
おける第２切換弁の開閉駆動の際、同第２切換弁のシー
ル部が磨耗して発生する磨耗粉は、上記第２切換弁と高
温熱交換器との間に設けたフィルタによりろ過されて同
高温熱交換器、すなわちパルス管及び低温熱交換器を介
して蓄冷器に流入することは防止される。このため、パ
ルス管冷凍機を長時間、運転した場合においても上記蓄
冷器の蓄冷材の汚れは低減されてその性能低下は抑制さ
れる。そして、上記蓄冷器の蓄冷材の性能低下に伴う整
備の負担も軽減される。
【００２０】請求項７に記載の発明によれば、上記フィ
ルタと蓄冷器との間に仕切部材が設けられている。従っ
て、上記圧縮機や切換弁等の整備、若しくは上記フィル
タの定期交換などにおいては、上記仕切部材により蓄冷
器側と区画・分離した状態で行えばよい。従って、この
ような整備等において、上記蓄冷器から高温の外気が流
入することが回避され、上記低温熱交換器の低温状態を
維持した効率的な整備が可能とされる。
【００２１】請求項８に記載の発明によれば、上記フィ
ルタと高温熱交換器との間に仕切部材が設けられてい
る。従って、上記バッファや第２切換弁等の整備、若し
くは上記フィルタの定期交換などにおいては、上記仕切
部材により高温熱交換器側と区画・分離した状態で行え
ばよい。従って、このような整備等において、上記高温
熱交換器から高温の外気が流入することが回避され、上
記低温熱交換器の低温状態を維持した効率的な整備が可
能とされる。
【００２２】請求項９に記載の発明によれば、上記第１
切換弁と蓄冷器との間に第１フィルタが設けられてい
る。従って、パルス管冷凍機の運転時における第１切換
弁の開閉駆動の際、同第１切換弁のシール部が磨耗して
発生する磨耗粉は、上記第１切換弁と蓄冷器との間に設
けた第１フィルタによりろ過されて同蓄冷器に流入する
ことは防止される。
【００２３】また、上記第２切換弁と高温熱交換器との
間に第２フィルタが設けられている。従って、パルス管
冷凍機の運転時における第２切換弁の開閉駆動の際、同
第２切換弁のシール部が磨耗して発生する磨耗粉は、上
記第２切換弁と高温熱交換器との間に設けた第２フィル
タによりろ過されて同高温熱交換器、すなわちパルス管
及び低温熱交換器を介して蓄冷器に流入することは防止
される。このため、パルス管冷凍機を長時間、運転した
場合においても上記蓄冷器の蓄冷材の汚れは低減されて
その性能低下は抑制される。そして、上記蓄冷器の蓄冷
材の性能低下に伴う整備の負担も軽減される。
【００２４】さらに、上記第１フィルタと蓄冷器との間
及び上記第２フィルタと高温熱交換器との間にそれぞれ
仕切部材が設けられている。従って、上記圧縮機や切換
弁等の整備、若しくは上記第１及び第２フィルタの定期
交換などにおいては、各仕切部材により蓄冷器側及び高
温熱交換器側（冷凍部側）と区画・分離した状態で行え
ばよい。従って、このような整備等において、上記蓄冷
器及び高温熱交換器から高温の外気が流入することが回
避され、上記低温熱交換器の低温状態を維持した効率的
な整備が可能とされる。
【００２５】
【発明の実施の形態】（第１実施形態）以下、本発明を
具体化したパルス管冷凍機の第１実施形態について図１
に基づき説明する。
【００２６】図１に示されるように、本実施形態におけ
るパルス管冷凍機１０は、圧力振動装置１１と、冷凍部
１２とを備えている。前記圧力振動装置１１は、パルス
管冷凍機１０内に充填してあるヘリウム等の作動ガスに
圧力振動を発生させるもので、圧縮機２１と、切換弁と
しての第１ロータリバルブ２２及び第２ロータリバルブ
２３とを備えている。そして、圧縮機２１の吐出口は、
上記第１ロータリバルブ２２の高圧ポート２２ａ及び第
２ロータリバルブ２３の高圧ポート２３ａにそれぞれ連
通しており、同圧縮機２１の吸入口は、同第１ロータリ
バルブ２２の低圧ポート２２ｂ及び同第２ロータリバル
ブ２３の低圧ポート２３ｂにそれぞれ連通している。ま
た、上記第１ロータリバルブ２２のポート２２ｃは上記
冷凍部１２の一側（図１の左側）に連通しており、上記
第２ロータリバルブ２３のポート２３ｃは同冷凍部１２
の他側（図１の右側）に連通している。この圧力振動装
置１１は、これら第１及び第２ロータリバルブ２２，２
３が所定のタイミングで回転駆動されることで、上記パ
ルス管冷凍機１０（冷凍部１２）内の作動ガスに所要の
圧力振動を発生させる。
【００２７】なお、本実施形態では、上記第１及び第２
ロータリバルブ２２，２３の低圧ポート２２ｂ，２３ｂ
と圧縮機２１の吸入口との間に共有のフィルタ４０が設
けられている。
【００２８】前記冷凍部１２は、蓄冷器３１、低温熱交
換器３２，３３、パルス管３４及び高温熱交換器３５が
順次直列に連結されて構成されている。上記蓄冷器３１
は、例えば、ステンレス鋼、リン青銅等のメッシュから
なる蓄冷材３１ａが充填されたもので、その高温端は上
記第１ロータリバルブ２２のポート２２ｃに連通されて
おり、低温端は上記低温熱交換器３２，３３に連結され
ている。この蓄冷器３１は、作動ガスが上記低温熱交換
器３２，３３側に向かって内部を進行する際に同作動ガ
スを徐々に冷却し、反対に、上記圧力振動装置１１側に
向かって進行する（戻る）際に同作動ガスを徐々に温め
るように作動ガスとの熱交換を行う。
【００２９】上記蓄冷器３１の低温端に連結された低温
熱交換器３２，３３は低温発生部となっている。この低
温熱交換器３２，３３は、同低温熱交換器３２，３３に
接触された被冷却体から効率よく熱を奪うため、例えば
作動ガスの流れ方向に沿って規則的な多数の穴を有し
て、例えば銅等の熱伝導性に優れた材料により形成され
ている。
【００３０】上記低温熱交換器３２，３３に連結された
パルス管３４は、その高温端側（高温熱交換器３５側）
の熱が振動によって低温熱交換器３２，３３に伝達され
るのを防止するための中空の管であって、例えばステン
レス鋼等の熱伝導率の小さい材料により形成されてい
る。
【００３１】上記パルス管３４に連結された高温熱交換
器３５は、例えば作動ガスの流れ方向に沿って規則的な
多数の穴を有して、例えば銅にて形成されている。この
高温熱交換器３５は、内部を流れる作動ガスの熱を外部
に放出することで、上記パルス管３４の高温端側を冷却
するためのものである。この高温熱交換器３５は、上記
第２ロータリバルブ２３のポート２３ｃに連通されてい
る。
【００３２】なお、本実施形態においては、上記第１ロ
ータリバルブ２２のポート２２ｃと蓄冷器３１との間に
第１フィルタ４１が設けられており、さらにこの第１フ
ィルタ４１と蓄冷器３１との間に仕切部材としての第１
仕切弁４２が設けられている。この第１仕切弁４２は、
パルス管冷凍機１０の運転時において常に開状態とされ
るもので、圧力振動装置１１側（第１フィルタ４１側）
と冷凍部１２（蓄冷器３１）側との分離の際には、同蓄
冷器３１側の気密状態を維持するようになっている。
【００３３】また、上記第２ロータリバルブ２３のポー
ト２３ｃと高温熱交換器３５との間には第２フィルタ４
３が設けられており、さらにこの第２フィルタ４３と高
温熱交換器３５との間には仕切部材としての第２仕切弁
４４が設けられている。この第２仕切弁４４は、パルス
管冷凍機１０の運転時において常に開状態とされるもの
で、圧力振動装置１１側（第２フィルタ４３側）と冷凍
部１２（高温熱交換器３５）側との分離の際には、同高
温熱交換器３５側の気密状態を維持するようになってい
る。
【００３４】このような構造にあって、上記第１ロータ
リバルブ２２を所定のタイミングで回転駆動すること
で、上記パルス管冷凍機１０（冷凍部１２）内の作動ガ
スに圧力振動を発生する。このとき、上記第２ロータリ
バルブ２３を所定のタイミングで回転駆動することで、
上記パルス管冷凍機１０（冷凍部１２）内の作動ガスに
補助的に圧力振動を発生し、同作動ガスの圧力変動と位
置変動との位相差を調節する。そして、作動ガスは、一
方に移動して上記高温熱交換器３５において熱を吐き出
し、他方に移動して上記低温熱交換器３２，３３におい
て熱を吸い込む動作を繰り返す。そして、このような動
作が連続的に行なわれることにより、上記低温熱交換器
３２，３３に冷凍を発生する。
【００３５】パルス管冷凍機１０は、以上の動作により
冷凍を行う。なお、本実施形態においては、第１ロータ
リバルブ２２のポート２２ｃと蓄冷器３１との間に第１
フィルタ４１が設けられている。従って、パルス管冷凍
機１０の運転時における第１ロータリバルブ２２の回転
駆動の際、同第１ロータリバルブ２２のシール部が磨耗
して発生する磨耗粉は、上記第１フィルタ４１によりろ
過されて蓄冷器３１に流入することは防止される。
【００３６】また、第２ロータリバルブ２３のポート２
３ｃと高温熱交換器３５との間に第２フィルタ４３が設
けられている。従って、同様にパルス管冷凍機１０の運
転時における第２ロータリバルブ２３の回転駆動の際、
同第２ロータリバルブ２３のシール部が磨耗して発生す
る磨耗粉は、第２フィルタ４３によりろ過されて同高温
熱交換器３５、すなわちパルス管３４及び低温熱交換器
３２，３３を介して蓄冷器３１に流入することは防止さ
れる。
【００３７】以上により、パルス管冷凍機１０を長時
間、運転した場合においても上記蓄冷器３１の蓄冷材３
１ａの汚れは低減されてその性能低下は抑制される。そ
して、上記蓄冷器３１の蓄冷材３１ａの性能低下に伴う
整備の負担も軽減される。
【００３８】また、本実施形態では、上記第１及び第２
ロータリバルブ２２，２３の低圧ポート２２ｂ，２３ｂ
と圧縮機２１の吸入口との間に共有のフィルタ４０が設
けられている。従って、パルス管冷凍機１０の運転時に
おける第１及び第２ロータリバルブ２２，２３の回転駆
動の際、これら第１及び第２ロータリバルブ２２，２３
のシール部が磨耗して発生する磨耗粉は、フィルタ４０
によりろ過されて同圧縮機２１に流入することは防止さ
れる。このため、パルス管冷凍機１０を長時間、運転し
た場合においても上記圧縮機２１の汚れは低減されてそ
の性能低下は抑制される。
【００３９】さらに、本実施形態においては、上記第１
フィルタ４１と蓄冷器３１との間に第１仕切弁４２が設
けられており、第２フィルタ４３と高温熱交換器３５と
の間に第２仕切弁４４が設けられている。従って、上記
圧縮機２１や第１及び第２ロータリバルブ２２，２３等
の整備、若しくはフィルタ４０、第１及び第２フィルタ
４１，４３の定期交換などにおいては、上記第１及び第
２仕切弁４２，４４により圧力振動装置１１側（第１及
び第２フィルタ４１，４３側）と冷凍部１２（蓄冷器３
１、高温熱交換器３５）側とを区画・分離した状態で行
えばよい。従って、このような整備等に際し、上記冷凍
部１２の気密状態が維持されて蓄冷器３１及び高温熱交
換器３５から高温の外気が流入することが回避され、上
記低温熱交換器３２，３３の低温状態を維持した効率的
な整備が可能とされる。
【００４０】以上詳述したように、本実施形態によれ
ば、以下に示す効果が得られるようになる。 （１）本実施形態では、パルス管冷凍機１０を長時間、
運転した場合においても蓄冷器３１の蓄冷材３１ａの汚
れを低減してその性能低下を抑制することができる。そ
して、蓄冷器３１の蓄冷材３１ａの性能低下に伴う整備
の負担も軽減することができる。
【００４１】（２）本実施形態では、パルス管冷凍機１
０を長時間、運転した場合においても圧縮機２１の汚れ
を低減してその性能低下を抑制することができる。 （３）本実施形態では、圧縮機２１や第１及び第２ロー
タリバルブ２２，２３等の整備、若しくはフィルタ４
０、第１及び第２フィルタ４１，４３の定期交換などに
おいて、冷凍部１２の気密状態を維持して蓄冷器３１及
び高温熱交換器３５から高温の外気が流入することを回
避し、低温熱交換器３２，３３の低温状態を維持した効
率的な整備をすることができる。
【００４２】（４）本実施形態では、フィルタ４０を第
１及び第２ロータリバルブ２２，２３と圧縮機２１の吸
入口との間に共有としたため、部品点数の増大を抑制す
ることができる。
【００４３】（第２実施形態）以下、本発明を具体化し
たパルス管冷凍機の第２実施形態について図２に基づき
説明する。なお、第２実施形態のパルス管冷凍機５０
は、第２ロータリバルブ２３を介して前記高温熱交換器
３５（第２フィルタ４３）と接続される圧縮機２１に代
えて、バッファを採用したことが第１実施形態と異な
る。従って、図１と同様の構成については同一の符号を
付してその説明を一部省略する。
【００４４】図２に示されるように、本実施形態の圧力
振動装置５１は、高圧バッファ５２、低圧バッファ５３
及び中圧バッファ５４を備えている。高圧バッファ５２
には、前記圧縮機２１の吐出口の圧力と同等の高圧の作
動ガスが充填されており、低圧バッファ５３には、同圧
縮機２１の吸入口の圧力と同等の低圧の作動ガスが充填
されている。そして、中圧バッファ５４には、これら高
圧バッファ５２及び低圧バッファ５３内の作動ガスの略
中間の圧力を有する作動ガスが充填されている。これら
バッファ５２，５３，５４は第２ロータリバルブ５５を
介して前記高温熱交換器３５（第２フィルタ４３）に接
続されている。すなわち、上記高圧バッファ５２、低圧
バッファ５３及び中圧バッファ５４は、それぞれ第２ロ
ータリバルブ５５の高圧ポート５５ａ、低圧ポート５５
ｂ及び中圧ポート５５ｃに連通されており、第２ロータ
リバルブ５５のポート５５ｄは高温熱交換器３５（第２
フィルタ４３）に連通されている。従って、この第２ロ
ータリバルブ５５が所定のタイミングで回転駆動される
ことで、上記パルス管冷凍機５０（パルス管３４）内の
作動ガスに補助的に圧力振動を発生させ、同作動ガスの
圧力変動と位置変動との位相差を調節する。そして、第
１実施形態と同様に、作動ガスは、一方に移動して上記
高温熱交換器３５において熱を吐き出し、他方に移動し
て上記低温熱交換器３２，３３において熱を吸い込む動
作を繰り返す。そして、このような動作が連続的に行な
われることにより、上記低温熱交換器３２，３３に冷凍
を発生する。
【００４５】なお、本実施形態においては、第２ロータ
リバルブ５５のポート５５ｄと高温熱交換器３５との間
に第２フィルタ４３が設けられている。従って、パルス
管冷凍機５０の運転時における第２ロータリバルブ５５
の回転駆動の際、同第２ロータリバルブ５５のシール部
が磨耗して発生する磨耗粉は、第２フィルタ４３により
ろ過されて同高温熱交換器３５、すなわちパルス管３４
及び低温熱交換器３２，３３を介して蓄冷器３１に流入
することは防止される。
【００４６】また、本実施形態においては、上記第２フ
ィルタ４３と高温熱交換器３５との間に第２仕切弁４４
が設けられている。従って、上記高圧バッファ５２、低
圧バッファ５３及び中圧バッファ５４や第２ロータリバ
ルブ５５等の整備、若しくは第２フィルタ４３の定期交
換などにおいては、上記第２仕切弁４４によりバッファ
５２，５３，５４及び第２ロータリバルブ５５側（第２
フィルタ４３側）と冷凍部１２（高温熱交換器３５）側
とを区画・分離した状態で行えばよい。従って、このよ
うな整備等に際し、上記冷凍部１２の気密状態が維持さ
れて高温熱交換器３５から高温の外気が流入することが
回避され、上記低温熱交換器３２，３３の低温状態を維
持した効率的な整備が可能とされる。
【００４７】以上詳述したように、本実施形態によれ
ば、前記第１実施形態における（１）〜（３）と同様の
効果が得られるようになる。なお、本発明の実施の形態
は上記実施形態に限定されるものではなく、次のように
変更してもよい。
【００４８】・前記第１実施形態においては、フィルタ
４０を圧縮機２１の吸入口と第１及び第２ロータリバル
ブ２２，２３との間に併用して設ける構成としたが、こ
れは圧縮機２１の吸入口と各第１ロータリバルブ２２、
第２ロータリバルブ２３との間にそれぞれ個別に設けて
もよい。
【００４９】・前記第１実施形態においては、切換弁と
してロータリバルブ（第２ロータリバルブ２３）を採用
したが、圧縮機２１の吐出口及び吸入口と高温熱交換器
３５との連通状態が切り換えうるのであれば、例えば圧
縮機２１の吐出口と高温熱交換器３５との間、同圧縮機
２１の吸入口と高温熱交換器３５との間にそれぞれ設け
た開閉弁であってもよい。
【００５０】・前記第２実施形態においては、高圧、低
圧及び中圧からなる３つのバッファ５２，５３，５４を
備えたパルス管冷凍機５０に本発明を適用したが、例え
ば２つ以下や４つ以上のバッファを備えたパルス管冷凍
機に本発明を適用してもよい。また、このときのバッフ
ァ内に充填される作動ガスの圧力も適宜、選択しうるも
のとする。
【００５１】・前記第２実施形態においては、第２ロー
タリバルブ５５により開閉駆動されるバッファ５２，５
３，５４を採用したが、図３に示されるように、オリフ
ィス６１を介して接続されるバッファ６２であってもよ
い。
【００５２】・前記第２実施形態においては、切換弁と
してロータリバルブ（第２ロータリバルブ５５）を採用
したが、３つのバッファ５２，５３，５４と高温熱交換
器３５との連通状態が切り換えうるのであれば、例えば
高圧バッファ５２と高温熱交換器３５との間、低圧バッ
ファ５３と高温熱交換器３５との間、中圧バッファ５４
と高温熱交換器３５との間にそれぞれ設けた開閉弁であ
ってもよい。
【００５３】・前記各実施形態において各位置に対応し
て設けたフィルタ４０、第１フィルタ４１及び第２フィ
ルタ４３は全て備える必要はなく、少なくとも１つを備
えた形態であってもよい。
【００５４】・前記各実施形態においては、切換弁とし
てロータリバルブ（第１ロータリバルブ２２）を採用し
たが、圧縮機２１の吐出口及び吸入口と蓄冷器３１との
連通状態が切り換えうるのであれば、例えば圧縮機２１
の吐出口と蓄冷器３１との間、同圧縮機２１の吸入口と
蓄冷器３１との間にそれぞれ設けた開閉弁であってもよ
い。
【００５５】・前記各実施形態において採用された仕切
部材としての第１及び第２仕切弁４２，４４としては、
例えば手動にて開閉する弁や、上流側と下流側とで着脱
可能であって装着時に連通状態となり、脱着時に遮断状
態となる弁などがある。
【００５６】・前記各実施形態において採用されたパル
ス管冷凍機の構造は一例であって、その他の構造であっ
てもよい。次に、以上の実施形態から把握することがで
きる請求項以外の技術的思想を、その効果とともに以下
に記載する。
【００５７】（イ）圧縮機と、蓄冷器、低温熱交換器、
パルス管及び高温熱交換器が連結されて構成された冷凍
部と、該圧縮機と該蓄冷器との間に設けられて該圧縮機
の吐出口及び吸入口と該蓄冷器との連通状態を切り換え
る切換弁とを備えるパルス管冷凍機において、前記切換
弁と前記蓄冷器との間に仕切部材を設けたことを特徴と
するパルス管冷凍機。同構成によれば、上記切換弁と蓄
冷器との間に仕切部材が設けられている。従って、上記
圧縮機や切換弁等の整備などにおいては、上記仕切部材
により蓄冷器側と区画・分離した状態で行えばよい。従
って、このような整備等において、上記蓄冷器から高温
の外気が流入することが回避され、上記低温熱交換器の
低温状態を維持した効率的な整備が可能とされる。
【００５８】（ロ）圧縮機と、蓄冷器、低温熱交換器、
パルス管及び高温熱交換器とが連結されて構成された冷
凍部と、バッファと、該圧縮機と該蓄冷器との間に設け
られて該圧縮機の吐出口及び吸入口と該蓄冷器との連通
状態を切り換える第１切換弁と、該バッファと該高温熱
交換器との間に設けられて該バッファと該高温熱交換器
との連通状態を切り換える第２切換弁とを備えるパルス
管冷凍機において、前記第２切換弁と前記高温熱交換器
との間に仕切部材を設けたことを特徴とするパルス管冷
凍機。同構成によれば、上記第２切換弁と高温熱交換器
との間に仕切部材が設けられている。従って、上記バッ
ファや第２切換弁等の整備などにおいては、上記仕切部
材により高温熱交換器側と区画・分離した状態で行えば
よい。従って、このような整備等において、上記高温熱
交換器から高温の外気が流入することが回避され、上記
低温熱交換器の低温状態を維持した効率的な整備が可能
とされる。
【００５９】（ハ）圧縮機と、蓄冷器、低温熱交換器、
パルス管及び高温熱交換器が連結されて構成された冷凍
部と、該圧縮機と該蓄冷器との間に設けられて該圧縮機
の吐出口及び吸入口と該蓄冷器との連通状態を切り換え
る第１切換弁と、該圧縮機と該高温熱交換器との間に設
けられて該圧縮機の吐出口及び吸入口と該高温熱交換器
との連通状態を切り換える第２切換弁とを備えるパルス
管冷凍機において、前記第１切換弁と前記蓄冷器との間
及び前記第２切換弁と前記高温熱交換器との間にそれぞ
れ仕切部材を設けたことを特徴とするパルス管冷凍機。
同構成によれば、上記第１切換弁と蓄冷器との間及び上
記第２切換弁と高温熱交換器との間にそれぞれ仕切部材
が設けられている。従って、上記圧縮機や第１及び第２
切換弁等の整備などにおいては、各仕切部材により蓄冷
器側及び高温熱交換器側と区画・分離した状態で行えば
よい。従って、このような整備等において、上記蓄冷器
及び高温熱交換器から高温の外気が流入することが回避
され、上記低温熱交換器の低温状態を維持した効率的な
整備が可能とされる。
【００６０】
【発明の効果】以上詳述したように、請求項１〜６に記
載の発明では、パルス管冷凍機を長時間、運転した場合
の性能低下を抑制することができる。
【００６１】請求項７に記載の発明では、圧縮機や切換
弁等の整備、若しくはフィルタの定期交換などおいて、
蓄冷器から高温の外気が流入することが回避され、低温
熱交換器の低温状態を維持した効率的な整備を行なうこ
とができる。
【００６２】請求項８に記載の発明では、バッファや第
２切換弁等の整備、若しくはフィルタの定期交換などに
おいて、高温熱交換器から高温の外気が流入することが
回避され、低温熱交換器の低温状態を維持した効率的な
整備を行なうことができる。
【００６３】請求項９に記載の発明では、圧縮機や第１
及び第２切換弁等の整備、若しくは第１及び第２フィル
タの定期交換などにおいて、上記蓄冷器及び高温熱交換
器から高温の外気が流入することが回避され、低温熱交
換器の低温状態を維持した効率的な整備を行なうことが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るパルス管冷凍機の第１実施形態を
示す概略図。
【図２】本発明に係るパルス管冷凍機の第２実施形態を
示す概略図。
【図３】本発明に係るパルス管冷凍機の他の実施形態を
示す概略図。
【図４】従来のパルス管冷凍機を示す概略図。
【符号の説明】
１０，５０ パルス管冷凍機 １２ 冷凍部 ２１，３１ 圧縮機 ２２ 切換弁としての第１ロータリバルブ ２３，５５ 切換弁としての第２ロータリバルブ ３１ 蓄冷器 ３２，３３ 低温熱交換器 ３４ パルス管 ３５ 高温熱交換器 ４０ フィルタ ４１ 第１フィルタ ４２ 仕切部材としての第１仕切弁 ４３ 第２フィルタ ４４ 仕切部材としての第２仕切弁 ５２，５３，５４，６２ バッファ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 後藤 哲哉 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイシ ン精機 株式会社内 (72)発明者 藤井 哲 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイシ ン精機 株式会社内 (72)発明者 山田 豊久 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイシ ン精機 株式会社内

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 圧縮機と、蓄冷器、低温熱交換器、パ
    ルス管及び高温熱交換器が連結されて構成された冷凍部
    と、該圧縮機と該蓄冷器との間に設けられて該圧縮機の
    吐出口及び吸入口と該蓄冷器との連通状態を切り換える
    切換弁とを備えるパルス管冷凍機において、 前記切換弁と前記蓄冷器との間にフィルタを設けたこと
    を特徴とするパルス管冷凍機。
  2. 【請求項２】 圧縮機と、蓄冷器、低温熱交換器、パ
    ルス管及び高温熱交換器が連結されて構成された冷凍部
    と、該圧縮機と該蓄冷器との間に設けられて該圧縮機の
    吐出口及び吸入口と該蓄冷器との連通状態を切り換える
    切換弁とを備えるパルス管冷凍機において、 前記切換弁と前記圧縮機の吸入口との間にフィルタを設
    けたことを特徴とするパルス管冷凍機。
  3. 【請求項３】 圧縮機と、蓄冷器、低温熱交換器、パ
    ルス管及び高温熱交換器が連結されて構成された冷凍部
    と、該圧縮機と該蓄冷器との間に設けられて該圧縮機の
    吐出口及び吸入口と該蓄冷器との連通状態を切り換える
    第１切換弁と、該圧縮機と該高温熱交換器との間に設け
    られて該圧縮機の吐出口及び吸入口と該高温熱交換器と
    の連通状態を切り換える第２切換弁とを備えるパルス管
    冷凍機において、 前記第２切換弁と前記高温熱交換器との間にフィルタを
    設けたことを特徴とするパルス管冷凍機。
  4. 【請求項４】 圧縮機と、蓄冷器、低温熱交換器、パ
    ルス管及び高温熱交換器が連結されて構成された冷凍部
    と、該圧縮機と該蓄冷器との間に設けられて該圧縮機の
    吐出口及び吸入口と該蓄冷器との連通状態を切り換える
    第１切換弁と、該圧縮機と該高温熱交換器との間に設け
    られて該圧縮機の吐出口及び吸入口と該高温熱交換器と
    の連通状態を切り換える第２切換弁とを備えるパルス管
    冷凍機において、 前記第２切換弁と前記圧縮機の吸入口との間にフィルタ
    を設けたことを特徴とするパルス管冷凍機。
  5. 【請求項５】 請求項４に記載のパルス管冷凍機にお
    いて、 前記フィルタは前記第１切換弁と前記圧縮機の吸入口と
    の間に併用して設けられていることを特徴とするパルス
    管冷凍機。
  6. 【請求項６】 圧縮機と、蓄冷器、低温熱交換器、パ
    ルス管及び高温熱交換器とが連結されて構成された冷凍
    部と、バッファと、該圧縮機と該蓄冷器との間に設けら
    れて該圧縮機の吐出口及び吸入口と該蓄冷器との連通状
    態を切り換える第１切換弁と、該バッファと該高温熱交
    換器との間に設けられて該バッファと該高温熱交換器と
    の連通状態を切り換える第２切換弁とを備えるパルス管
    冷凍機において、 前記第２切換弁と前記高温熱交換器との間にフィルタを
    設けたことを特徴とするパルス管冷凍機。
  7. 【請求項７】 請求項１に記載のパルス管冷凍機にお
    いて、 前記フィルタと前記蓄冷器との間に仕切部材を設けたこ
    とを特徴とするパルス管冷凍機。
  8. 【請求項８】 請求項６に記載のパルス管冷凍機にお
    いて、 前記フィルタと前記高温熱交換器との間に仕切部材を設
    けたことを特徴とするパルス管冷凍機。
  9. 【請求項９】 圧縮機と、蓄冷器、低温熱交換器、パ
    ルス管及び高温熱交換器が連結されて構成された冷凍部
    と、該圧縮機と該蓄冷器との間に設けられて該圧縮機の
    吐出口及び吸入口と該蓄冷器との連通状態を切り換える
    第１切換弁と、該圧縮機と該高温熱交換器との間に設け
    られて該圧縮機の吐出口及び吸入口と該高温熱交換器と
    の連通状態を切り換える第２切換弁とを備えるパルス管
    冷凍機において、 前記第１切換弁と前記蓄冷器との間に設けられる第１フ
    ィルタと、 前記第２切換弁と前記高温熱交換器との間に設けられる
    第２フィルタとを備え、 前記第１フィルタと前記蓄冷器との間及び前記第２フィ
    ルタと前記高温熱交換器との間にそれぞれ仕切部材を設
    けたことを特徴とするパルス管冷凍機。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20090241556A1 (en) * 2008-03-25 2009-10-01 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Pulse Tube Refrigerator and Regenerative Refrigerator

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