JP2001304711A - Cryogenic cooling system - Google Patents

Cryogenic cooling system

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JP2001304711A
JP2001304711A JP2000114577A JP2000114577A JP2001304711A JP 2001304711 A JP2001304711 A JP 2001304711A JP 2000114577 A JP2000114577 A JP 2000114577A JP 2000114577 A JP2000114577 A JP 2000114577A JP 2001304711 A JP2001304711 A JP 2001304711A
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cryogenic
compressor
housing
cooling system
refrigerator
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JP2000114577A
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Japanese (ja)
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Chikahide Fujiyama
周秀 藤山
Masakazu Okamoto
昌和 岡本
Ryuzo Sotojima
隆造 外島
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Daikin Industries Ltd
Original Assignee
Daikin Industries Ltd
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    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/14Compression 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
    • F25B9/145Compression 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25B2309/14Compression machines, plants or systems characterised by the cycle used 
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    • F25B2309/1423Pulse tubes with basic schematic including an inertance tube
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    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25DREFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F25D19/006Thermal coupling structure or interface

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance reliability of a refrigerating machine (R) or a cooling system (S) by efficiently cooling a compressor (4), in the case the cryogenic cooling system (S) for cooling a cooling object matter (2) to a set temperature set to a cryogenic temperature by a Stirling type pulse pipe refrigerating machine having a pulse pipe (14) is housed in a casing (1). SOLUTION: A cold accumulator (9) and the pulse pipe (14) of the pulse pipe refrigerating machine (R) and the cooling object matter (2) are housed in the casing (1), and the compressor (4) and the high temperature sections (38), i.e., an inertance pipe (17) and a buffer part (19), are disposed outside of the casing (1) and the compressor (4). Inertance pipe (17) and the buffer part (19) disposed outside of the casing (1) are forcibly cooled by a cooling fan (33). Energy efficiency is enhanced by performing cooling with the compressor (4), the inertance pipe (17) and the buffer part (19) at temperatures lower than those in the case of those housed in the casing (1).

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、極低温冷凍機によ
り寒冷を発生させて被冷却体を冷却するための極低温冷
却システムに関し、特に、その信頼性を高めるための技
術分野に属する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cryogenic cooling system for cooling an object to be cooled by generating refrigeration by a cryogenic refrigerator, and more particularly to a technical field for improving the reliability thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、この種の極低温冷却システム
として、フリーディスプレーサ型スターリング冷凍機を
備えたものが知られている。このフリーディスプレーサ
型スターリング冷凍機は、極低温レベルの寒冷を発生さ
せる極低温冷凍機の一種であり、例えば特開平10―3
39510号公報等に示されているように、作動ガスを
圧縮する圧縮機と、この圧縮機から吐出された作動ガス
を膨張させる膨張機とを組み合わせてなる。圧縮機は、
密閉状のケーシング内に配置されたシリンダと、このシ
リンダ内に往復動可能に嵌挿され、シリンダ内空間に圧
縮空間を区画形成するピストンと、このピストンを往復
駆動する駆動源としてのリニアモータと、ピストンをケ
ーシングに往復動可能に弾性支持するピストンスプリン
グとを備え、リニアモータの駆動コイル(ドライブコイ
ル)に所定周波数の交流電流を通電することで、ピスト
ンをシリンダ内で往復移動させて圧縮空間で所定周期の
ガス圧を発生させる。
2. Description of the Related Art Heretofore, as this kind of cryogenic cooling system, a system provided with a free displacer type Stirling refrigerator has been known. This free displacer type Stirling refrigerator is a kind of a cryogenic refrigerator that generates a cryogenic level of cold.
As shown in Japanese Patent No. 39510, etc., a compressor for compressing a working gas and an expander for expanding a working gas discharged from the compressor are combined. The compressor is
A cylinder disposed in a closed casing, a piston reciprocally fitted into the cylinder and defining a compression space in the cylinder space, and a linear motor as a drive source for reciprocating the piston. A piston spring that elastically supports the piston in a reciprocating manner on the casing, and by applying an alternating current of a predetermined frequency to a drive coil (drive coil) of the linear motor, the piston is reciprocated in the cylinder to compress the space. Generates a gas pressure in a predetermined cycle.

【0003】一方、膨張機は、シリンダと、このシリン
ダ内に往復動可能に嵌挿され、シリンダ内空間を膨張空
間及び作動空間に区画するフリーディスプレーサと、こ
のフリーディスプレーサをシリンダに往復動可能に弾性
支持するディスプレーサスプリングとを備え、フリーデ
ィスプレーサ内には蓄冷材を充填してなる蓄冷器(再生
式熱交換器)が設けられ、作動空間は圧縮機の圧縮空間
に接続されており、圧縮機からの作動ガス圧によりフリ
ーディスプレーサを往復動させて作動ガスを膨張空間で
膨張させることにより、シリンダ先端のコールドヘッド
に寒冷を発生させ、この寒冷により被冷却体を極低温レ
ベルに冷却するようになっている。
On the other hand, the expander is fitted with a cylinder, a free displacer which is reciprocally fitted in the cylinder, and divides a space in the cylinder into an expansion space and a working space. A displacer spring for elastic support; a regenerator (regenerative heat exchanger) filled with regenerator material is provided in the free displacer; the working space is connected to the compression space of the compressor; By causing the free displacer to reciprocate and expand the working gas in the expansion space by the working gas pressure from the chiller, cold is generated in the cold head at the tip of the cylinder. Has become.

【0004】ところで、従来、極低温レベルの温度条件
下で正常に作動する超電導材料を用いた赤外線監視カメ
ラは知られており、この監視カメラについては、冷凍機
を備えた極低温冷却システムを用いて上記極低温レベル
に冷却保持する必要がある。
By the way, conventionally, an infrared surveillance camera using a superconducting material which normally operates under a cryogenic temperature condition is known, and this surveillance camera uses a cryogenic cooling system having a refrigerator. Therefore, it is necessary to keep the cooling at the cryogenic level.

【0005】このような赤外線監視カメラを屋外仕様と
して極低温冷却システムにより冷却する場合、筺体内に
赤外線監視カメラ、他の種々の電装部品、制御装置が冷
凍機及びその駆動用電源と共にオールインワンタイプに
収納される。さらに、雨や風の影響をなくして全天候に
適応するために、防水や防錆等の処理も必要であり、上
記筺体は完全密閉タイプのものが用いられる。
When such an infrared surveillance camera is cooled for outdoor use by a cryogenic cooling system, the infrared surveillance camera, various other electrical components, and a control device are all-in-one type together with a refrigerator and a power supply for driving the same in a housing. Is stored. Further, in order to adapt to all weather without the influence of rain or wind, it is necessary to perform a treatment such as waterproofing or rustproofing.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような極
低温冷却システムにおいては、冷凍機の長期間に亘る作
動信頼性に難があった。すなわち、冷却システムは赤外
線監視カメラと共に屋外で使用されるので、夏期や高温
条件下では、冷却システムの環境温度が70℃程度に上
昇する一方、冬期や寒冷地では−20℃程度に低下す
る。上記の如く冷却システムの筺体は完全密閉されてい
るので、その内部に収納されている圧縮機や電装部品が
発熱体となって、筺体内部の温度が環境温度よりも+2
0〜+30℃は高くなる。このため、冬期や寒冷地では
さほど問題はないが、夏期や高温条件下では、圧縮機や
電装部品が高い温度にさらされ、それらの作動や寿命が
大きな影響を受けて異常状態に陥る虞れがある。
However, in such a cryogenic cooling system, it has been difficult to operate the refrigerator for a long time. That is, since the cooling system is used outdoors together with the infrared surveillance camera, the environmental temperature of the cooling system rises to about 70 ° C. in summer and high temperature conditions, but drops to about −20 ° C. in winter and cold regions. Since the casing of the cooling system is completely sealed as described above, the compressor and electrical components housed therein serve as a heating element, and the temperature inside the casing is higher than the ambient temperature by +2.
0 to + 30 ° C is higher. For this reason, there is no problem in winter or cold regions, but in summer or high temperature conditions, compressors and electrical components are exposed to high temperatures, and their operation and life may be greatly affected, leading to abnormal conditions. There is.

【0007】そこで、筺体内に冷却ファンを設けて、そ
のファンにより筺体内で空気を循環させて強制的に冷却
することが考えられる。しかし、完全密閉の筺体内部で
はファンによる冷却効果は小さく、実効性が低い。
Therefore, it is conceivable to provide a cooling fan in the housing and circulate air in the housing by the fan to forcibly cool the housing. However, the cooling effect of the fan is small and the effectiveness is low inside the completely sealed housing.

【0008】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもの
で、その主たる目的は、極低温冷凍機を用いた極低温冷
却システムに改良を加えることで、その圧縮機を効率よ
く冷却して冷凍機ないしは冷却システムの信頼性を向上
させるようにすることにある。
The present invention has been made in view of the above points, and a main object of the present invention is to improve a cryogenic cooling system using a cryogenic refrigerator, thereby efficiently cooling the compressor to achieve refrigeration. To improve the reliability of the machine or cooling system.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明では、極低温冷凍機のうち、発熱体であ
る圧縮機については筺体の外部に環境温度と同じ条件下
に配置して、その圧縮機を筺体外で強制的に冷却するよ
うにした。
In order to achieve the above object, according to the present invention, of the cryogenic refrigerators, the compressor as a heating element is arranged outside the housing under the same condition as the environmental temperature. Thus, the compressor was forcibly cooled outside the housing.

【0010】具体的には、請求項1の発明では、作動ガ
スを圧縮する圧縮機(4)と、この圧縮機(4)により
圧縮された作動ガスを膨張させて極低温レベルの寒冷を
発生させる寒冷発生手段(8),(35)とからなる極
低温冷凍機(R)を備えてなり、被冷却体(2)を極低
温レベルの設定温度に冷却するようにした極低温冷却シ
ステムとして、上記寒冷発生手段(8),(35)の少
なくとも極低温部(15)と被冷却体(2)とを筺体
(1)の内部に収容する。また、この筺体(1)の外側
に上記圧縮機(4)を配置して、この圧縮機(4)を強
制的に冷却する冷却手段(33)を設ける。
More specifically, according to the first aspect of the present invention, a compressor (4) for compressing the working gas, and the working gas compressed by the compressor (4) is expanded to generate cryogenic temperature. A cryogenic refrigerator (R) comprising cold generating means (8) and (35) for cooling the cooled object (2) to a cryogenic level set temperature. At least the cryogenic portion (15) and the object to be cooled (2) of the cold generating means (8) and (35) are accommodated in the housing (1). Further, the compressor (4) is disposed outside the housing (1), and a cooling means (33) for forcibly cooling the compressor (4) is provided.

【0011】上記の構成により、圧縮機(4)が筺体
(1)の外側に配置されて冷却手段(33)により強制
的に冷却されるので、その圧縮機(4)は環境温度と同
じ条件下で冷却されることとなり、圧縮機が筺体内部に
収納されている場合に比べ、低い温度で圧縮機(4)を
冷却することができ、その圧縮機(4)の冷却効率を高
めて圧縮機(4)の性能や寿命を向上させ、冷凍機
(R)ないしは冷却システムの信頼性の向上を図ること
ができる。
According to the above configuration, the compressor (4) is disposed outside the housing (1) and is forcibly cooled by the cooling means (33). As a result, the compressor (4) can be cooled at a lower temperature than the case where the compressor is housed inside the housing, and the compression efficiency of the compressor (4) is increased by increasing the cooling efficiency. The performance and life of the refrigerator (4) can be improved, and the reliability of the refrigerator (R) or the cooling system can be improved.

【0012】請求項2の発明では、上記極低温冷凍機
(R)は、一端部が蓄冷器(9)を介して圧縮機(4)
に接続されたパルス管(14)と、このパルス管(1
4)の他端部にイナータンス管(17)を介して接続さ
れたバッファ部(19)とを有する寒冷発生手段(8)
を備えたパルス管冷凍機とする。そして、上記イナータ
ンス管(17)及びバッファ部(19)を筺体(1)の
外側に配置する。
According to the second aspect of the present invention, the cryogenic refrigerator (R) has a compressor (4) at one end through a regenerator (9).
And a pulse tube (14) connected to the pulse tube (1).
Cold generation means (8) having a buffer section (19) connected to the other end of 4) via an inertance pipe (17).
And a pulse tube refrigerator equipped with Then, the inertance pipe (17) and the buffer section (19) are arranged outside the housing (1).

【0013】こうすれば、極低温冷凍機(R)をなすパ
ルス管冷凍機の高温部であるイナータンス管(17)及
びバッファ部(19)を筺体(1)の外側で効率よく冷
却することができ、その分、冷凍機(R)の性能を向上
させて冷却システムの消費電力を低減すること等ができ
る。
With this arrangement, the inertance tube (17) and the buffer section (19), which are the high temperature section of the pulse tube refrigerator forming the cryogenic refrigerator (R), can be efficiently cooled outside the housing (1). Accordingly, the performance of the refrigerator (R) can be improved and the power consumption of the cooling system can be reduced.

【0014】請求項3の発明では、極低温冷凍機(R)
は、寒冷発生手段としてディスプレーサ型膨張機(3
5)を備えたスターリング冷凍機とする。そして、上記
膨張機(35)の高温部(38)を筺体(1)の外側に
配置する。このことにより、極低温冷凍機(R)である
スターリング冷凍機の膨張機(35)の高温部(38)
を筺体(1)の外側で効率よく冷却することができ、冷
凍機(R)の性能を向上させて冷却システムの消費電力
を低減すること等ができる。
According to a third aspect of the present invention, a cryogenic refrigerator (R)
Is a displacer type expander (3
A Stirling refrigerator equipped with 5). And the high temperature part (38) of the said expander (35) is arrange | positioned outside the housing (1). As a result, the high temperature section (38) of the expander (35) of the Stirling refrigerator, which is a cryogenic refrigerator (R),
Can be efficiently cooled outside the housing (1), the performance of the refrigerator (R) can be improved, and the power consumption of the cooling system can be reduced.

【0015】請求項4の発明では、筺体(1)内に、少
なくとも寒冷発生手段(8),(35)の極低温部(1
5)と被冷却体(2)とが開口部(21)から嵌挿され
て真空断熱状態で収容される真空チャンバ(23)を設
け、この真空チャンバ(23)の開口部(21)が、上
記筺体(1)の一部からなる蓋部(12)により閉塞さ
れている構造とする。
According to the fourth aspect of the present invention, at least the cryogenic portion (1) of the cold generating means (8), (35) is provided in the housing (1).
5) and the object to be cooled (2) are inserted from the opening (21) to provide a vacuum chamber (23) in which the vacuum chamber (23) is housed in a vacuum-insulated state. It is structured to be closed by a lid (12) that is a part of the housing (1).

【0016】この構造によれば、真空チャンバ(23)
を閉塞する蓋部(12)が筺体(1)の一部をなしてい
るので、その蓋部(12)と筺体(1)壁部との兼用に
より冷却システムの小型化及び軽量化を図ることができ
る。
According to this structure, the vacuum chamber (23)
Since the lid (12) for closing the housing forms a part of the housing (1), the cooling system can be reduced in size and weight by using the lid (12) and the wall of the housing (1). Can be.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】(実施形態1)図1は本発明の実
施形態1に係る極低温冷却システム(S)の全体構成を
示し、この冷却システム(S)は、例えば屋外仕様の赤
外線監視カメラのセンサ冷却用として用いられている。
(Embodiment 1) FIG. 1 shows the entire configuration of a cryogenic cooling system (S) according to Embodiment 1 of the present invention. It is used for cooling sensor of camera.

【0018】図1において、(1)は矩形体の密閉状筺
体であって、この筺体(1)の内部には、極低温レベル
の設定温度に冷却保持された状態で正常に作動する、例
えば高温超電導材料を含む上記センサ等からなる被冷却
体(2)と、各種の電装部品(図示せず)とが収容され
ている。
In FIG. 1, (1) is a rectangular sealed housing, which normally operates inside the housing (1) while being cooled and maintained at a cryogenic level set temperature. A cooled body (2) made of the above-mentioned sensor or the like containing a high-temperature superconducting material and various electric components (not shown) are housed therein.

【0019】(R)は上記被冷却体(2)に対し寒冷を
付与して上記極低温レベルの設定温度に冷却保持するた
めのスターリング型パルス管冷凍機からなる極低温冷凍
機である。この冷凍機(R)の構成について図4により
説明すると、この冷凍機(R)は公知のダブルピストン
型圧縮機(4)を備えている。すなわち、この圧縮機
(4)は密閉状のケーシング(5)を有し、図示しない
が、このケーシング(5)内には円筒状のシリンダが配
置され、このシリンダ内には1対の対向するピストンが
往復動して互いに接離可能に嵌挿され、両ピストン間に
圧縮空間が区画されてヘリウム等の作動ガスが充填され
ている。各ピストンはケーシング(5)に対しピストン
スプリングを介して往復動可能に弾性支持され、各ピス
トンにはそれぞれリニアモータが駆動連結されており、
両リニアモータの駆動コイルに同期して交流を供給する
ことにより、両ピストンを所定の運転周波数で互いに接
離するように逆方向に同期して往復動させて、圧縮空間
に所定周期で変化するガス圧を発生させるようになされ
ている。(6)は圧縮機(4)のケーシング(5)にお
いて圧縮空間に対応する部分の周囲に突設された放熱フ
ィンで、上記圧縮空間で圧縮された作動ガスの放熱を行
うものである。
(R) is a cryogenic refrigerator composed of a Stirling type pulse tube refrigerator for applying cold to the object to be cooled (2) and keeping the temperature at the cryogenic level. The configuration of the refrigerator (R) will be described with reference to FIG. 4. The refrigerator (R) includes a known double-piston compressor (4). That is, the compressor (4) has a closed casing (5). Although not shown, a cylindrical cylinder is disposed in the casing (5), and a pair of opposed cylinders is disposed in the cylinder. The pistons reciprocate and are fitted so as to be able to approach and separate from each other, a compression space is defined between the two pistons, and a working gas such as helium is filled. Each piston is elastically supported reciprocally via a piston spring with respect to the casing (5), and a linear motor is drive-coupled to each piston.
By supplying alternating current synchronously to the drive coils of both linear motors, both pistons are reciprocated synchronously in opposite directions so as to approach and separate from each other at a predetermined operating frequency, and change in a compression space at a predetermined cycle. It is adapted to generate gas pressure. (6) radiating fins protruding around a portion corresponding to the compression space in the casing (5) of the compressor (4) and radiating the working gas compressed in the compression space.

【0020】上記圧縮機(4)の圧縮空間には連結管
(7)の一端が接続され、この連結管(7)の他端は寒
冷発生部(8)に接続されている。この寒冷発生部
(8)は、一端部(下端部)が上記連結管(7)の他端
に連結された蓄冷器(9)(再生式熱交換器)を備えて
いる。この蓄冷器(9)は、両端が開口された上下方向
に延びる筒体(10)の内部に金属製メッシュ等からな
る蓄冷材(図示せず)を充填してなるもので、上記筒体
(10)は円板からなる蓋部(12)上に筒体(10)
の下端部を蓋部(12)上面に対し気密状に接合一体化
した状態で立設され、筒体(10)の内部は蓋部(1
2)に貫通形成した連通路(図示せず)を介して上記連
結管(7)に連通しており、圧縮機(4)の圧縮空間の
ガス圧の低下により後述のパルス管(14)から作動ガ
スが圧縮空間に回収されるときに、その作動ガスの寒冷
を蓄冷器(9)の蓄冷材に熱交換により蓄冷する一方、
逆に圧縮空間のガス圧の増大により圧縮空間から作動ガ
スがパルス管(14)に供給されるときにその作動ガス
に対し上記蓄冷材に蓄冷した寒冷を熱交換により与える
ようになっている。
One end of a connecting pipe (7) is connected to the compression space of the compressor (4), and the other end of the connecting pipe (7) is connected to a cold generating section (8). The cold generating section (8) includes a regenerator (9) (regeneration heat exchanger) having one end (lower end) connected to the other end of the connection pipe (7). The regenerator (9) is formed by filling a regenerator (not shown) made of a metal mesh or the like into a vertically extending tubular body (10) having both ends opened. 10) is a cylindrical body (10) on a lid (12) made of a disc.
The lower end of the cylindrical body (10) is erected on the upper surface of the lid (12) in an air-tight manner and integrated with the upper surface of the lid (12).
It communicates with the connection pipe (7) through a communication passage (not shown) penetrating through 2). When the working gas is recovered in the compression space, the cold of the working gas is stored in the cold storage material of the cool storage (9) by heat exchange,
Conversely, when the working gas is supplied from the compression space to the pulse tube (14) due to an increase in the gas pressure in the compression space, the working gas is given a cold stored in the cold storage material by heat exchange.

【0021】上記蓄冷器(9)の側方には、蓄冷器
(9)と平行に上下方向に延びるパルス管(14)が配
置されている。このパルス管(14)は、蓄冷器(9)
の筒体(10)と略同じ長さで筒体(10)よりも小径
の所定内径を有する管材からなり、その下端部を上記円
板状蓋部(12)上に対し気密状に接合一体化した状態
で立設されている。
On the side of the regenerator (9), a pulse tube (14) extending in the vertical direction in parallel with the regenerator (9) is arranged. This pulse tube (14) is a regenerator (9)
A tubular member having a predetermined inner diameter substantially the same length as the cylindrical body (10) and having a smaller inner diameter than the cylindrical body (10), and the lower end thereof is integrally joined to the disc-shaped lid (12) in an airtight manner. It stands upright.

【0022】そして、上記蓄冷器(9)の筒体(10)
上端部とパルス管(14)の上端部との間には熱伝導率
の高い材料からなる極低温部としてのコールドヘッド
(15)が掛け渡されていて、このコールドヘッド(1
5)により蓄冷器(9)及びパルス管(14)の各上端
部同士が連結されて一体的に固定され、このコールドヘ
ッド(15)に上記被冷却体(2)が伝熱するように接
触している。コールドヘッド(15)内には、筒体(1
0)の内部とパルス管(14)の内部とを連通する膨張
空間(図示せず)が貫通形成されている。
The cylinder (10) of the regenerator (9)
A cold head (15) as a cryogenic part made of a material having high thermal conductivity is bridged between the upper end and the upper end of the pulse tube (14).
The upper ends of the regenerator (9) and the pulse tube (14) are connected and fixed integrally by 5), and the cold body (2) is brought into contact with the cold head (15) so as to transfer heat. are doing. Inside the cold head (15), there is a cylinder (1).
An expansion space (not shown) that communicates the inside of the pulse tube (14) with the inside of the pulse tube (14) is formed through.

【0023】上記パルス管(14)下側の蓋部(12)
下面には所定の内径を有する細管からなるイナータンス
管(17)の一端部が取付固定され、このイナータンス
管(17)の内部はパルス管(14)の下端部と蓋部
(12)に貫通形成した連通路(図示せず)を介して連
通されている。そして、イナータンス管(17)の他端
部はバッファ部(19)内の密閉状のバッファ空間(図
示せず)に接続されており、イナータンス管(17)に
より作動ガス圧の位相を制御して、パルス管(14)内
に作動ガスによる仮想的なピストンを形成し、この仮想
ピストンを圧縮機(4)からのガス圧によりパルス管
(14)内で往復動させて作動ガスをコールドヘッド
(15)内の膨張空間で膨張させることにより、そのコ
ールドヘッド(15)に極低温レベルの寒冷を発生さ
せ、その寒冷により上記被冷却体(2)を同様の極低温
レベルの設定温度に冷却保持するようになされている。
The lid (12) below the pulse tube (14)
One end of an inertance tube (17) made of a thin tube having a predetermined inner diameter is attached and fixed to the lower surface, and the inside of the inertance tube (17) is formed to penetrate the lower end of the pulse tube (14) and the lid (12). The communication is made through a communication path (not shown). The other end of the inertance pipe (17) is connected to a sealed buffer space (not shown) in the buffer section (19), and the phase of the working gas pressure is controlled by the inertance pipe (17). A virtual piston is formed by the working gas in the pulse tube (14), and the virtual piston is reciprocated in the pulse tube (14) by the gas pressure from the compressor (4) to transfer the working gas to the cold head ( By causing the cold head (15) to expand at the extremely low temperature level by expanding in the expansion space in the 15), the cold body (2) is cooled and held at the same extremely low level setting temperature by the cold. It has been made to be.

【0024】そして、本発明の特徴として、上記蓄冷器
(9)、パルス管(14)、コールドヘッド(15)及
び被冷却体(2)は上記筺体(1)の内部に収容され、
上記圧縮機(4)は筺体(1)の外側に配置されてい
る。すなわち、図3にも示すように、上記筺体(1)の
底壁には上記蓋部(12)よりも小径の円形孔からなる
開口部(21)が貫通形成され、この開口部(21)周
りの底壁上面には、上端が閉塞された有底円筒状の真空
チャンバ(23)が筺体(1)内に位置するように突設
されている。このことで、真空チャンバ(23)は筺体
(1)の底壁に一体に形成されている。そして、真空チ
ャンバ(23)内には上記蓄冷器(9)、パルス管(1
4)、コールドヘッド(15)及び被冷却体(2)が開
口部(21)から嵌挿されて真空断熱状態で収容され、
その蓄冷器(9)の筒体(10)及びパルス管(14)
の各下端部を固定支持せしめた蓋部(12)を筺体
(1)の一部として開口部(21)周りの底壁下面にボ
ルト(25)及びナット(26)により締結固定するこ
とで、その開口部(21)が蓋部(12)により気密状
に閉塞されて真空チャンバ(23)が密閉されるように
なっている。
As a feature of the present invention, the regenerator (9), the pulse tube (14), the cold head (15) and the object to be cooled (2) are housed inside the housing (1).
The compressor (4) is arranged outside the housing (1). That is, as shown in FIG. 3, an opening (21) formed of a circular hole having a diameter smaller than that of the lid (12) is formed through the bottom wall of the housing (1), and the opening (21) is formed. On the upper surface of the surrounding bottom wall, a bottomed cylindrical vacuum chamber (23) whose upper end is closed is protrudingly provided so as to be located in the housing (1). Thus, the vacuum chamber (23) is formed integrally with the bottom wall of the housing (1). In the vacuum chamber (23), the regenerator (9) and the pulse tube (1) are placed.
4) the cold head (15) and the object to be cooled (2) are fitted through the opening (21) and housed in a vacuum insulated state;
The cylinder (10) and the pulse tube (14) of the regenerator (9)
The cover (12) having the lower ends fixedly supported by the bolts (25) and the nuts (26) is fixed to the lower surface of the bottom wall around the opening (21) as a part of the housing (1) by fastening. The opening (21) is hermetically closed by the lid (12) so that the vacuum chamber (23) is sealed.

【0025】また、上記筺体(1)の下側には上記圧縮
機(4)が配置され、この圧縮機(4)は筺体(1)の
底壁下面の前端部に突設したブラケット(27)を介し
て取り付けた圧縮機放熱用ブロック(31),(31)
に固定支持されている。よって圧縮機(4)は筺体
(1)の外側に配置されている。
The compressor (4) is disposed below the housing (1). The compressor (4) is provided with a bracket (27) protruding from the front end of the lower surface of the bottom wall of the housing (1). ) Compressor heat dissipation block (31), (31)
Is fixedly supported. Therefore, the compressor (4) is arranged outside the housing (1).

【0026】さらに、上記イナータンス管(17)及び
バッファ部(19)も筺体(1)の外側に配置されてい
る。イナータンス管(17)は、筺体(1)底壁の蓋部
(12)から垂下した後に圧縮機(4)の後側に延び
て、図2に示すように、その大半部が圧縮機(4)後側
の空間にまとめられて配置されている。一方、バッファ
部(19)は圧縮機(4)の中央部の下側に配置されて
いる。
Further, the inertance pipe (17) and the buffer section (19) are also arranged outside the housing (1). The inertance pipe (17) extends to the rear side of the compressor (4) after hanging from the lid (12) of the bottom wall of the housing (1), and as shown in FIG. ) They are arranged together in the rear space. On the other hand, the buffer section (19) is arranged below the center of the compressor (4).

【0027】また、図2及び図3に示すように、筺体
(1)の前面には筺体(1)内の電装部品等の放熱を行
うための放熱フィン(30)が一体的に取り付けられて
いる。この筺体(1)前面の放熱フィン(30)は、筺
体(1)の前面下端よりも圧縮機(4)の前側まで延
び、この放熱フィン(30)に対し圧縮機(4)におけ
るケーシング(5)の両端部が上記放熱用ブロック(3
1)を介して伝熱可能に接触しており、圧縮機(4)の
ケーシング(5)の発熱を放熱フィン(30)により放
熱するようにしている。
As shown in FIGS. 2 and 3, a radiation fin (30) for dissipating heat of electric components and the like in the housing (1) is integrally attached to a front surface of the housing (1). I have. The radiating fins (30) on the front surface of the housing (1) extend from the lower end of the front surface of the housing (1) to the front side of the compressor (4). ) Are located at both ends of the heat dissipation block (3).
The contact is made so as to be able to conduct heat via 1), and the heat generated by the casing (5) of the compressor (4) is radiated by the radiating fins (30).

【0028】また、上記圧縮機(4)におけるケーシン
グ(5)の左右中央部(放熱フィン(6),(6),
…)の前側には、圧縮機(4)を強制的に冷却する冷却
手段としての冷却ファン(33)が配設されている。こ
の冷却ファン(33)は、上記筺体(1)前面の放熱フ
ィン(30)の一部を切り欠いてその切欠き内に収容固
定されており、この冷却ファン(33)の作動により空
気を後側に送って圧縮機(4)をイナータンス管(1
7)及びバッファ部(19)と共に強制的に冷却するよ
うにしている(尚、図1及び図2において冷却ファン
(33)からの空気の流れを矢符にて示している)。
In the compressor (4), the center of the casing (5) in the left and right direction (radiation fins (6), (6),
..), A cooling fan (33) is disposed as cooling means for forcibly cooling the compressor (4). The cooling fan (33) cuts out a part of the radiating fin (30) on the front surface of the housing (1) and is housed and fixed in the notch. The compressor (4) to the inertance pipe (1).
7) and the buffer section (19) are forcibly cooled (the flow of air from the cooling fan (33) is indicated by arrows in FIGS. 1 and 2).

【0029】次に、上記実施形態の極低温冷却システム
(S)の作動について説明する。その冷凍機(R)が運
転されると、筺体(1)の外側に配置されている圧縮機
(4)の両リニアモータの駆動コイルに所定周波数の交
流が同期して通電される。この通電に伴い、両ピストン
が各々の中立位置から互いに接離するように同期して逆
向きに往復動し、両ピストンの接離により圧縮空間の容
積が増減変化し、この圧縮空間内に所定周期の圧力波が
生じる。この圧縮空間は連結管(7)、蓄冷器(9)及
びコールドヘッド(15)を介してパルス管(14)の
一端部が接続され、このパルス管(14)の他端にはイ
ナータンス管(17)を介してバッファ部(19)が接
続されているので、イナータンス管(17)により作動
ガス圧の位相が制御されて、パルス管(14)内に作動
ガスによる仮想的なピストンが形成され、この仮想ピス
トンが圧縮機(4)からのガス圧によりパルス管(1
4)内で圧縮空間(11)の圧力波と同じ周期で往復動
して作動ガスがコールドヘッド(15)内の膨張空間で
膨張し、この作動ガスの膨張により寒冷が生じてコール
ドヘッド(15)が極低温レベルに冷却され、そのコー
ルドヘッド(15)に伝熱可能に配置された被冷却体
(2)が同じ極低温レベルの設定温度に保持される。
Next, the operation of the cryogenic cooling system (S) of the above embodiment will be described. When the refrigerator (R) is operated, alternating current of a predetermined frequency is synchronously energized to drive coils of both linear motors of the compressor (4) disposed outside the housing (1). With this energization, both pistons reciprocate in the opposite direction in synchronization with each other so as to move toward and away from the neutral position, and the volume of the compression space increases and decreases due to the contact and separation of both pistons. A periodic pressure wave is generated. One end of a pulse tube (14) is connected to this compression space via a connecting tube (7), a regenerator (9) and a cold head (15), and the other end of the pulse tube (14) is connected to an inertance tube ( Since the buffer section (19) is connected via the (17), the phase of the working gas pressure is controlled by the inertance pipe (17), and a virtual piston is formed in the pulse pipe (14) by the working gas. , This virtual piston is driven by the gas pressure from the compressor (4) to generate a pulse tube (1).
In 4), the working gas reciprocates in the same cycle as the pressure wave in the compression space (11), and expands in the expansion space in the cold head (15). ) Is cooled to the cryogenic level, and the object to be cooled (2) arranged to be able to conduct heat to the cold head (15) is maintained at the same cryogenic level set temperature.

【0030】そのとき、上記圧縮機(4)の前側に位置
する冷却ファン(33)が作動し、この冷却ファン(3
3)の作動により空気が圧縮機(4)のケーシング
(5)周りの放熱フィン(6),(6),…に送られて
圧縮機(4)が冷却される。このように、圧縮機(4)
が筺体(1)の外側に配置されて冷却ファン(33)か
らの空気により強制的に冷却されるので、その圧縮機
(4)は筺体(1)外の環境温度と同じ条件下で冷却さ
れることとなる。従って、同じ圧縮機を筺体内部に収納
して、その内部に設けた冷却ファンにより冷却する場合
に比べ、低い温度で圧縮機(4)を冷却することがで
き、その圧縮機(4)の冷却効率を高めて圧縮機(4)
の性能や寿命を向上させ、冷凍機(R)延いては冷却シ
ステム(S)の信頼性の向上を図ることができる。
At this time, the cooling fan (33) located in front of the compressor (4) operates, and this cooling fan (3)
By the operation of 3), air is sent to the radiation fins (6), (6),... Around the casing (5) of the compressor (4) to cool the compressor (4). Thus, the compressor (4)
Is arranged outside the housing (1) and is forcibly cooled by air from the cooling fan (33), so that the compressor (4) is cooled under the same conditions as the environmental temperature outside the housing (1). The Rukoto. Therefore, the compressor (4) can be cooled at a lower temperature as compared with the case where the same compressor is housed inside the housing and cooled by the cooling fan provided therein, and the compressor (4) is cooled. Compressor with increased efficiency (4)
Of the refrigerator (R) and thus the cooling system (S) can be improved in reliability and performance.

【0031】また、上記極低温冷凍機(R)(パルス管
冷凍機)の蓄冷器(9)、パルス管(14)及びコール
ドヘッド(15)のみが筺体(1)内に収容され、イナ
ータンス管(17)及びバッファ部(19)も筺体
(1)の外側に配置されて、これらが上記圧縮機(4)
と共に冷却ファン(33)の送風空気により冷却される
ので、そのイナータンス管(17)及びバッファ部(1
9)を筺体(1)の外側で効率よく冷却することがで
き、その分、極低温冷凍機(R)の性能をさらに向上さ
せて冷却システム(S)の消費電力を低減すること等が
できる。
Further, only the regenerator (9), the pulse tube (14) and the cold head (15) of the cryogenic refrigerator (R) (pulse tube refrigerator) are accommodated in the housing (1), and the inertance tube is provided. (17) and the buffer section (19) are also arranged outside the housing (1), and these are the compressor (4).
Is cooled by the blowing air of the cooling fan (33), so that the inertance pipe (17) and the buffer section (1).
9) can be efficiently cooled outside the housing (1), and accordingly, the performance of the cryogenic refrigerator (R) can be further improved, and the power consumption of the cooling system (S) can be reduced. .

【0032】さらに、筺体(1)内に真空チャンバ(2
3)が設けられていて、この真空チャンバ(23)内に
上記極低温冷凍機(R)の蓄冷器(9)、パルス管(1
4)及びコールドヘッド(15)並びに被冷却体(2)
が収容されているので、それら蓄冷器(9)、パルス管
(14)、コールドヘッド(15)及び被冷却体(2)
が真空断熱されて外部からの熱侵入が抑えられ、冷凍機
(R)及び被冷却体(2)の性能が良好に維持される。
そして、上記蓄冷器(9)、パルス管(14)、コール
ドヘッド(15)及び被冷却体(2)は筺体(1)底壁
の開口部(21)から嵌挿されて収容され、この開口部
(21)は筺体(1)の一部からなる蓋部(12)によ
り閉塞されているので、その蓋部(12)と筺体(1)
壁部との兼用により冷却システム(S)の小型化及び軽
量化を図ることができる。
Further, a vacuum chamber (2) is provided in the housing (1).
3) is provided, and a regenerator (9) and a pulse tube (1) of the cryogenic refrigerator (R) are provided in the vacuum chamber (23).
4) Cold head (15) and object to be cooled (2)
, The regenerator (9), the pulse tube (14), the cold head (15), and the object to be cooled (2)
Is thermally insulated in a vacuum, heat intrusion from the outside is suppressed, and the performance of the refrigerator (R) and the object to be cooled (2) is well maintained.
Then, the regenerator (9), the pulse tube (14), the cold head (15) and the object to be cooled (2) are accommodated by being inserted from the opening (21) of the bottom wall of the housing (1). Since the portion (21) is closed by the lid (12) which is a part of the housing (1), the lid (12) and the housing (1) are closed.
The cooling system (S) can be reduced in size and weight by being shared with the wall.

【0033】(実施形態2)図5は実施形態2を示し
(尚、図1〜図4と同じ部分については同じ符号を付し
てその詳細な説明は省略する)、上記実施形態1では、
極低温冷凍機(R)としてパルス管冷凍機を用いたのに
対し、ディスプレーサ型膨張機を備えたスターリング冷
凍機に変えたものである。
(Embodiment 2) FIG. 5 shows Embodiment 2 (note that the same parts as those in FIGS. 1 to 4 are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted).
A pulse tube refrigerator is used as the cryogenic refrigerator (R), but a Stirling refrigerator equipped with a displacer type expander is used.

【0034】すなわち、この実施形態では、極低温冷凍
機(R)の圧縮機(4)は上記実施形態1と同様のダブ
ルピストン型圧縮機であり、この圧縮機(4)に連結管
(7)を介して寒冷発生手段としてのディスプレーサ型
膨張機(35)が接続されている。
That is, in this embodiment, the compressor (4) of the cryogenic refrigerator (R) is a double piston type compressor similar to that of the first embodiment, and a connecting pipe (7) is connected to the compressor (4). ) Is connected to a displacer type expander (35) as a cold generation means.

【0035】上記膨張機(35)は上下方向に延びる円
筒状シリンダ(36)を有し、このシリンダ(36)の
先端側(上端側)の開口は極低温部であるコールドヘッ
ド(15)により、また基端側(同下端側)の開口はフ
ランジ部(37)によりそれぞれ閉塞され、上記コール
ドヘッド(15)に被冷却体(2)が伝熱可能に接触し
ている。図示しないが、シリンダ(36)内にはその内
部空間を先端側(コールドヘッド(15)側)の膨張空
間と基端側の作動空間とに区画する中空円筒状のフリー
ディスプレーサが往復動可能に嵌挿され、このディスプ
レーサの内部空間に蓄冷材が収容されている。この蓄冷
材はディスプレーサ両端の連通孔によりそれぞれ膨張空
間及び作動空間に連通されている。ディスプレーサの基
端部はフランジ部(37)に対し作動空間に臨むディス
プレーサスプリングを介して往復動可能に弾性支持され
ている。
The expander (35) has a vertically extending cylindrical cylinder (36), and the opening at the tip (upper end) of the cylinder (36) is formed by a cold head (15), which is a cryogenic part. The openings on the base end side (the lower end side) are closed by flange portions (37), and the object to be cooled (2) is in heat contact with the cold head (15). Although not shown, a hollow cylindrical free displacer that partitions the internal space into an expansion space on the distal end side (cold head (15) side) and a working space on the proximal end side is reciprocally movable in the cylinder (36). The cool storage material is housed in the inner space of the displacer. The cold storage material is communicated with the expansion space and the working space through communication holes at both ends of the displacer. The base end of the displacer is resiliently supported on the flange portion (37) via a displacer spring facing the working space so as to reciprocate.

【0036】そして、膨張機(35)の作動空間はフラ
ンジ(33)に貫通形成したガス孔(図示せず)及び連
結管(7)を介して圧縮機(4)の圧縮空間に接続され
ており、圧縮機(4)からのガス圧により膨張機(3
5)のディスプレーサをシリンダ(36)内で往復動さ
せて作動ガスを膨張空間で膨張させることにより、コー
ルドヘッド(15)に極低温レベルの寒冷を発生させ、
その寒冷により上記被冷却体(2)を同様の極低温レベ
ルの設定温度に冷却保持するようにしている。
The working space of the expander (35) is connected to the compression space of the compressor (4) through a gas hole (not shown) formed through the flange (33) and the connecting pipe (7). And the expander (3) is operated by the gas pressure from the compressor (4).
By causing the displacer of 5) to reciprocate in the cylinder (36) to expand the working gas in the expansion space, the cold head (15) generates cryogenic-level cold,
Due to the cold, the object to be cooled (2) is cooled and maintained at a similar cryogenic level.

【0037】上記膨張機(35)のシリンダ(36)の
うち、作動空間周りの部分は高温部(38)とされ、こ
のシリンダ(36)の高温部(38)には、作動空間内
の作動ガスを冷却するための放熱フィン(41),(4
1),…が突設されている。
A portion of the cylinder (36) of the expander (35) around the working space is a high-temperature portion (38), and the high-temperature portion (38) of the cylinder (36) has an operating portion in the working space. Radiation fins (41), (4) for cooling gas
1), ... are protrudingly provided.

【0038】そして、上記膨張機(35)のシリンダ
(36)において作動空間(36)周りの高温部(3
8)上端(高温部(38)とそれ以外の部分との境界部
分)に蓋部(12)が一体に突設されており、膨張機
(35)においては、そのシリンダ(36)の高温部
(38)が筺体(1)の外側に配置され、高温部(3
8)以外のシリンダ(36)は被冷却体(2)と共に真
空チャンバ(23)内に収容されており、この真空チャ
ンバ(23)内の真空によりシリンダ(36)及び被冷
却体(2)を断熱するようにしている。その他の構成は
上記実施形態1(図1〜図4参照)と同様である。
Then, in the cylinder (36) of the expander (35), the high-temperature portion (3) around the working space (36).
8) A lid (12) is integrally provided at the upper end (boundary portion between the high-temperature portion (38) and other portions), and in the expander (35), the high-temperature portion of the cylinder (36) is provided. (38) is arranged outside the housing (1), and the high-temperature part (3
The cylinder (36) other than 8) is housed in the vacuum chamber (23) together with the cooled object (2), and the cylinder (36) and the cooled object (2) are moved by the vacuum in the vacuum chamber (23). They are insulated. Other configurations are the same as those of the first embodiment (see FIGS. 1 to 4).

【0039】したがって、この実施形態においては、冷
凍機(R)の運転に伴って、その圧縮機(4)における
両ピストンの接離により圧縮空間内に所定周期の圧力波
が生じると、この圧縮空間に連結管(7)を介して連通
している膨張機(35)では、ディスプレーサが圧縮空
間の圧力波と同じ周期で往復動してその膨張空間でのガ
スの膨張により寒冷が生じ、このディスプレーサの往復
動の繰返しによりシリンダ(36)先端のコールドヘッ
ド(15)が極低温レベルに冷却され、そのコールドヘ
ッド(15)からの寒冷の伝熱により被冷却体(2)が
同じ極低温レベルの設定温度に保持される。
Therefore, in this embodiment, when a pressure wave of a predetermined cycle is generated in the compression space due to the contact and separation of the two pistons in the compressor (4) with the operation of the refrigerator (R), this compression In the expander (35) communicating with the space through the connecting pipe (7), the displacer reciprocates at the same cycle as the pressure wave in the compression space, and the gas expands in the expansion space to generate cold. The cold head (15) at the tip of the cylinder (36) is cooled to a cryogenic level by repetitive reciprocation of the displacer, and the object to be cooled (2) is kept at the same cryogenic level by the cold heat transfer from the cold head (15). Is maintained at the set temperature.

【0040】そして、上記圧縮機(4)、連結管
(7)、膨張機(35)のシリンダ(36)の高温部
(38)が筺体(1)の外側に配置され、高温部(3
8)以外のシリンダ(36)、その先端のコールドヘッ
ド(15)及び被冷却体(2)が筺体(1)内の真空チ
ャンバ(23)に収容されているので、上記実施形態1
と同様に、圧縮機(4)を筺体(1)の外側で冷却ファ
ン(33)からの空気により強制的に冷却して、その圧
縮機(4)の冷却効率を高めて圧縮機(4)の性能や寿
命を向上させ、冷凍機(R)や冷却システム(S)の信
頼性の向上を図ることができる。
The compressor (4), the connecting pipe (7), and the high temperature section (38) of the cylinder (36) of the expander (35) are arranged outside the housing (1).
Since the cylinder (36) other than 8), the cold head (15) at the tip thereof, and the object to be cooled (2) are housed in the vacuum chamber (23) in the housing (1), the first embodiment described above is used.
Similarly to the above, the compressor (4) is forcibly cooled by the air from the cooling fan (33) outside the housing (1) to increase the cooling efficiency of the compressor (4) and to increase the compressor (4). Of the refrigerator (R) and the cooling system (S) can be improved.

【0041】さらに、上記膨張機(35)のシリンダ
(36)の高温部(38)も圧縮機(4)と共に冷却フ
ァン(33)の送風空気により冷却されるので、その高
温部(38)を筺体(1)の外側で効率よく冷却するこ
とができ、その分、極低温冷凍機(R)の性能をさらに
向上させて冷却システム(S)の消費電力を低減するこ
と等ができる。
Further, the high temperature section (38) of the cylinder (36) of the expander (35) is also cooled by the air blown by the cooling fan (33) together with the compressor (4). Cooling can be efficiently performed outside the housing (1), and accordingly, the performance of the cryogenic refrigerator (R) can be further improved and the power consumption of the cooling system (S) can be reduced.

【0042】さらにまた、筺体(1)の真空チャンバ
(23)内に膨張機(35)の高温部(38)以外のシ
リンダ(36)がコールドヘッド(15)及び被冷却体
(2)と共に筺体(1)底壁の開口部(21)から嵌挿
されて収容され、この開口部(21)は筺体(1)の一
部からなる蓋部(12)により閉塞されているので、そ
の蓋部(12)と筺体(1)壁部との兼用により冷却シ
ステム(S)の小型化及び軽量化を図ることができる。
Furthermore, a cylinder (36) other than the high-temperature section (38) of the expander (35) is provided in the vacuum chamber (23) of the housing (1) together with the cold head (15) and the cooled object (2). (1) The bottom wall has an opening (21) fitted and accommodated therein, and this opening (21) is closed by a lid (12) that is a part of the housing (1). The cooling system (S) can be reduced in size and weight by using the (12) and the wall of the housing (1) together.

【0043】尚、上記各実施形態では、冷凍機(R)と
して圧縮機(4)を蓄冷器(9)を介してパルス管(1
4)に接続したパルス管冷凍機や、膨張機(35)にフ
リーディスプレーサを用いたスターリング冷凍機を用い
ているが、その他、ギフォード・マクマホンサイクルを
有するGM冷凍機等を用いることもできる。
In each of the above embodiments, the compressor (4) as the refrigerator (R) is connected to the pulse tube (1) via the regenerator (9).
Although a pulse tube refrigerator connected to 4) and a Stirling refrigerator using a free displacer for the expander (35) are used, a GM refrigerator having a Gifford McMahon cycle can also be used.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明に
よると、圧縮機及び寒冷発生手段からなる極低温冷凍機
を備え、被冷却体を極低温レベルの設定温度に冷却する
極低温冷却システムにおいて、寒冷発生手段の少なくと
も極低温部と被冷却体とを筺体の内部に収容する一方、
圧縮機は筺体の外側に配置して、この圧縮機を強制的に
冷却するようにしたことにより、圧縮機を筺体内部に収
納している場合よりも低い温度で冷却して圧縮機の冷却
効率を高めることができ、冷凍機及び冷却システムの信
頼性の向上を図ることができる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, there is provided a cryogenic refrigerator comprising a compressor and a cold generating means for cooling a body to be cooled to a set temperature at a cryogenic level. In the system, at least the cryogenic portion of the cold generation means and the object to be cooled are housed inside the housing,
By placing the compressor outside the housing and forcibly cooling this compressor, the compressor is cooled at a lower temperature than when the compressor is housed inside the housing, and the cooling efficiency of the compressor is reduced. And the reliability of the refrigerator and the cooling system can be improved.

【0045】請求項2の発明では、極低温冷凍機は、パ
ルス管を有するパルス管冷凍機とし、その高温部である
イナータンス管及びバッファ部を筺体の外側に配置し
た。また、請求項3の発明では、極低温冷凍機は、ディ
スプレーサ型膨張機を備えたスターリング冷凍機とし、
その膨張機の高温部を筺体の外側に配置した。従って、
これらの発明によれば、パルス管冷凍機のイナータンス
管及びバッファ部や、スターリング冷凍機の膨張機の高
温部をそれぞれ筺体の外側で効率よく冷却することがで
き、冷凍機の性能を向上させて冷却システムの消費電力
の低減等を図ることができる。
According to the second aspect of the present invention, the cryogenic refrigerator is a pulse tube refrigerator having a pulse tube, and an inertance tube and a buffer portion, which are high-temperature portions thereof, are arranged outside the housing. In the invention of claim 3, the cryogenic refrigerator is a Stirling refrigerator having a displacer type expander,
The high temperature part of the expander was arranged outside the housing. Therefore,
According to these inventions, the inertance tube and the buffer portion of the pulse tube refrigerator and the high temperature portion of the expander of the Stirling refrigerator can be efficiently cooled outside the housing, respectively, and the performance of the refrigerator is improved. The power consumption of the cooling system can be reduced.

【0046】請求項4の発明によると、筺体内に、少な
くとも寒冷発生手段の極低温部と被冷却体とが開口部か
ら嵌挿されて真空断熱状態で収容される真空チャンバを
設け、この真空チャンバの開口部を筺体の一部からなる
蓋部により閉塞するようにしたことにより、真空チャン
バを閉塞する蓋部と筺体壁部との兼用により冷却システ
ムの小型化及び軽量化を図ることができる。
According to the fourth aspect of the present invention, a vacuum chamber is provided in the housing in which at least the cryogenic portion of the cold generating means and the object to be cooled are inserted through the opening and housed in a vacuum insulated state. Since the opening of the chamber is closed by the lid that is a part of the housing, the cooling system can be reduced in size and weight by using the lid for closing the vacuum chamber and the housing wall. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態1に係る極低温冷却システム
の構成を概略的に示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a configuration of a cryogenic cooling system according to a first embodiment of the present invention.

【図2】極低温冷却システムの側面図である。FIG. 2 is a side view of the cryogenic cooling system.

【図3】筺体の底面図である。FIG. 3 is a bottom view of the housing.

【図4】冷凍機の構成を示す正面図である。FIG. 4 is a front view showing a configuration of the refrigerator.

【図5】実施形態2に係る冷凍機の構成を示す図4相当
図である。
FIG. 5 is a view corresponding to FIG. 4, showing a configuration of a refrigerator according to a second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

(S) 極低温冷却システム (R) 極低温冷凍機 (1) 筺体 (2) 被冷却体 (4) 圧縮機 (8) 寒冷発生部(寒冷発生手段) (9) 蓄冷器 (12) 蓋部 (14) パルス管 (15) コールドヘッド(極低温部) (17) イナータンス管 (19) バッファ部 (21) 開口部 (23) 真空チャンバ (33) 冷却ファン(冷却手段) (35) 膨張機(寒冷発生手段) (38) 高温部 (S) Cryogenic cooling system (R) Cryogenic refrigerator (1) Housing (2) Object to be cooled (4) Compressor (8) Cold generation unit (cold generation means) (9) Cold storage unit (12) Lid (14) Pulse tube (15) Cold head (cryogenic part) (17) Inertance tube (19) Buffer part (21) Opening part (23) Vacuum chamber (33) Cooling fan (cooling means) (35) Expander ( (38) High temperature part

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 外島 隆造 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 Fターム(参考) 5C022 AA01 AB39 AB67 AC64  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Takazo Toshima 1304 Kanaokacho, Sakai-shi, Osaka Daikin Industries, Ltd. Sakai Seisakusho Kanaoka Factory F-term (reference) 5C022 AA01 AB39 AB67 AC64

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 作動ガスを圧縮する圧縮機(4)と、該
圧縮機(4)により圧縮された作動ガスを膨張させて極
低温レベルの寒冷を発生させる寒冷発生手段(8),
(35)とからなる極低温冷凍機(R)を備えてなり、
被冷却体(2)を極低温レベルの設定温度に冷却するよ
うにした極低温冷却システムであって、 上記寒冷発生手段(8),(35)の少なくとも極低温
部(15)と被冷却体(2)とが筺体(1)の内部に収
容され、 上記筺体(1)の外側に上記圧縮機(4)が配置されて
おり、 上記圧縮機(4)を強制的に冷却する冷却手段(33)
が設けられていることを特徴とする極低温冷却システ
ム。
1. A compressor (4) for compressing a working gas, and a cold generating means (8) for expanding a working gas compressed by the compressor (4) to generate a cryogenic level of cold.
(35) comprising a cryogenic refrigerator (R) comprising:
A cryogenic cooling system for cooling a cooled object (2) to a set temperature at a cryogenic level, wherein at least a cryogenic portion (15) of the cold generating means (8), (35) and a cooled object are provided. (2) is housed inside the housing (1), the compressor (4) is arranged outside the housing (1), and cooling means (forcibly cooling the compressor (4)) 33)
A cryogenic cooling system characterized in that a cryogenic cooling system is provided.
【請求項2】 請求項1の極低温冷却システムにおい
て、 極低温冷凍機(R)は、一端部が蓄冷器(9)を介して
圧縮機(4)に接続されたパルス管(14)と、 上記パルス管(14)の他端部にイナータンス管(1
7)を介して接続されたバッファ部(19)とを有する
寒冷発生手段(8)を備えたパルス管冷凍機であり、 上記イナータンス管(17)及びバッファ部(19)が
筺体(1)の外側に配置されていることを特徴とする極
低温冷却システム。
2. The cryogenic cooling system according to claim 1, wherein the cryogenic refrigerator (R) includes a pulse tube (14) having one end connected to a compressor (4) via a regenerator (9). The inertance tube (1) is connected to the other end of the pulse tube (14).
7) A pulse tube refrigerator provided with a cold generation means (8) having a buffer unit (19) connected via the above (7), wherein the inertance tube (17) and the buffer unit (19) are provided in the housing (1). A cryogenic cooling system, which is disposed outside.
【請求項3】 請求項1の極低温冷却システムにおい
て、 極低温冷凍機(R)は、寒冷発生手段としてディスプレ
ーサ型膨張機(35)を備えたスターリング冷凍機であ
り、 上記膨張機(35)の高温部(38)が筺体(1)の外
側に配置されていることを特徴とする極低温冷却システ
ム。
3. The cryogenic cooling system according to claim 1, wherein the cryogenic refrigerator (R) is a Stirling refrigerator having a displacer type expander (35) as a cold generating means, and the expander (35). A cryogenic cooling system, characterized in that the high-temperature section (38) is disposed outside the housing (1).
【請求項4】 請求項1〜3のいずれか1つの極低温冷
却システムにおいて、 筺体(1)内に、少なくとも寒冷発生手段(8),(3
5)の極低温部(15)と被冷却体(2)とが開口部
(21)から嵌挿されて真空断熱状態で収容される真空
チャンバ(23)が設けられており、 上記真空チャンバ(23)の開口部(21)は、上記筺
体(1)の一部からなる蓋部(12)により閉塞されて
いることを特徴とする極低温冷却システム。
4. The cryogenic cooling system according to claim 1, wherein at least the cold generating means (8), (3) is provided in the housing (1).
A vacuum chamber (23) is provided in which the cryogenic part (15) and the object to be cooled (2) of (5) are fitted through the opening (21) and housed in a vacuum-insulated state. The cryogenic cooling system according to claim 23, wherein the opening (21) of (23) is closed by a lid (12) which is a part of the housing (1).
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