JP2002106992A - パルス管冷凍機の位相調整手段 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パルス管冷凍機の性能、冷凍能力を向上せし
めるための位相調整手段としてのキャピラリチューブの
改良。 【解決手段】 圧縮機４０と、熱交換器５０と、コール
ドヘッド部分３２と、パルス管３０と、該パルス管の先
端部３４に接続するキャピラリチューブ１０と、バッフ
ァタンク２０とからなる冷凍装置であり、冷凍チャンバ
６０の内部に被冷却物が収納されコールドヘッドによっ
て冷却される。キャピラリチューブは、パルス管の先端
３４に接続するキャピラリチューブＡ部分１２と、バッ
ファタンクに接続する側のキャピラリチューブＢ部分１
４との内径の異なるＡ、Ｂ２部分から構成される。そし
て、キャピラリチューブＡ部分の内径よりもＢ部分の内
径が大である点に特徴がある。この改良キャピラリチュ
ーブを用いると、位相調整が容易なうえに冷却効率が極
めて高い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高温超伝導現象が
認められる窒素温度域の冷凍手段の一つであるパルス管
冷凍機に関し、更に詳しくは、位相調整手段としてのキ
ャピラリチューブを改良してパルス管冷凍機の冷凍能力
を向上せしめる技術に係わる。

【０００２】

【従来技術とその問題点】パルス管冷凍機は、圧縮機、
パルス管、蓄冷器及び位相調整器を構成要部とするもの
である。パルス管冷凍機のパルス管の先端部に設けられ
るキャピラリとバッファタンクとを含む位相調整手段
は、パルス管冷凍機の冷凍能力を決定する重要な部分で
ある。そして、位相調整により変位と圧力との位相差を
９０度（π／２）に近づけると、冷却効率が向上するこ
とは理論的にも経験的にも知られている。

【０００３】これとは別に、パルス管冷凍機の冷凍機能
を高める手段の一つに、使用する熱交換器の形状、構
造、材質等を適切なものとすることが挙げられる。蓄冷
器の高温側及び低温側にそれぞれ熱交換器が設けられる
が、熱交換効率を高めることによっても、冷凍効率は改
善できる。もっとも、パルス管に封じた作業ガスの管内
流速分布と熱交換状況が作業ガスの粘性や慣性によって
影響され、熱交換器の設計は一般に難しい。

【０００４】そこで、位相調整による冷凍効率を高める
手段に課題を絞ると、パルス管において、その圧力と変
位とが９０度の位相差を保つようにすることが、既述し
たように理想である。パルス管冷凍機は、圧縮器にリニ
アモータを使用してレシプロカルに動くピストンによ
り、パルス管内に封じた作業ガスに圧縮膨張を繰り返さ
せて強制振動を発生させ、パルス管の端部に設けた蓄冷
器の高温及び低温の熱交換器（熱源）を動作させ、ガス
の膨張時の放熱作用を利用して、低温の蓄冷器から熱を
さらに汲み上げるヒートポンプ機能を備えている。

【０００５】したがって、この冷凍機は位相調整によっ
てその冷凍能力が左右される。従来から、パルス管冷凍
機では、圧力と変位との位相差を９０度に近づける努力
が払われて来た。経験的には、オリフィスバルブを位相
調整手段とする場合では９０度に到達せしめることは期
待できないものの、キャピラリチューブを位相調整手段
とする場合では９０度の位相差を達成できる可能性があ
ると云われている。ここで注意すべきことは、細いチュ
ーブ内に封じられているガスは流体としての粘性抵抗を
有し、しかも慣性をも有するため、細いチューブ内の挙
動は複雑であり、キャピラリの長さや径によって粘性抵
抗と慣性とが変化するため、種々の工夫が計られてき
た。

【０００６】これらの従来技術として図５（ａ）乃至
（ｃ）に示す例が挙げられる。図５（ａ）はバルブ付き
オリフィスを設けた位相調整手段である。パルス管先端
とバッファタンクとを連結する細いチューブにおいてバ
ルブを設けることにより、そのバルブの絞り具合を変え
てオリフィスの有効径を変化せしめ、位相を適当に調整
するものである。この方法は効果的と思われるにも拘わ
らず、バルブ付きオリフィスでは位相差を９０度に到達
せしめることは困難のようである。現在までバルブ付き
オリフィスを用いて位相差を９０度に到達せしめたとの
報告はない。

【０００７】図５（ｂ）は、キャピラリチューブを使用
した位相調整装置である。この装置はキャピラリの径と
長さが最適条件を満足したとき、位相差を理想値に到達
できる期待がある。ただし、キャピラリチューブの内径
や長さが少し変わると位相は変化するので、汎用性を欠
く。しかもキャピラリチューブに止まらず、パルス管の
形状や封入ガスが異なる場合、同一パルス管であっても
運転条件が変更された場合に、直ちにキャピラリチュー
ブの成績が適応できない欠点がある。冷凍機の大型化の
ような設備規模を拡張する際に、設計仕様を変更せざる
を得ないため、小型試験設備の実績が直接反映できず、
一般に好まれない位相調整装置である。図５（ｃ）は、
キャピラリチューブとバルブ付きオリフィスとを設けた
ダブルインレット型位相調整手段である。前掲図５
（ａ）及び（ｂ）の長所をそれぞれ取り込んだ仕様のよ
うに見えるが、実際には実用性に欠ける。試験実績によ
れば、到達温度は５０Ｋ程度と単一チューブの位相調整
器（６０Ｋ）に較べ低温到達性能が優れているにも拘わ
らず、温度が安定せず、突如温度上昇・冷却能力の低下
が起こる等の問題点を孕んでいる。その上、オリフィス
バルブがパルス管や蓄冷器の外部に配置される例が多い
ことから、冷凍機としての冷凍能力を低下させ、運転コ
ストが高くなる不利を伴う。

【０００８】これらの設備の不備を補う目的で、図４
（ａ）〜（ｄ）に示すようなキャピラリチューブとバッ
ファタンクとからなる位相調整手段が提案されている。

【０００９】図４（ａ）はバッファタンクの圧力を容易
に調節することができ、ひいては位相差を所望の値に容
易に近づけることが可能であると、予測される機構を有
する。

【００１０】また、図４（ｂ）は、パルス管先端と該蓄
冷器の熱交換器とをオリフィスバルブの付されていない
第２のキャピラリチューブにより連結して、その第２の
キャピラリチューブにより補助的位相調整を行うことを
特徴とする。圧縮機の熱交換器とパルス管先端とに２本
のキャピラリを配備したものであるが、複数のキャピラ
リチューブが相互に位相調整を補完する機能を備える効
果がある。

【００１１】更に、図４（ｃ）は、チャンバと、蓄冷器
と、該チャンバ内に置かれたパルス管と、該パルス管に
接続するキャピラリ及びバッファタンクを含む位相調整
手段と、該チャンバ外に設けられた圧縮機とにより、該
チャンバ内を冷却する装置において、位相調整手段が該
パルス管の先端に接続する複数のキャピラリと、キャピ
ラリと同数のバッファタンクと、から構成されるマルチ
バッファ型のものである。

【００１２】また更に、図４（ｄ）は、位相調整手段
が、該パルス管の先端に接続する複数の内径を異にする
キャピラリと、夫々のキャピラリの他端が接続する単一
のバッファタンクと、から構成されることを特徴とする
マルチキャピラリ型のパルス管冷凍機と云うべきもので
ある。この装置は径や長さを変更したキャピラリを複数
設けることにより位相調整の選択に多面性を持たせ得る
効果がある。

【００１３】以上述べたように、図４に示されたパルス
管冷凍機の位相調整手段は、実用機としてほぼ完成の域
に達したものと云える。

【００１４】ところが、バッファタンクやキャピラリチ
ューブを製作している過程で新たな技術上の知見を得、
本発明者等は、冷凍能力を向上せしめ得る新たな位相調
整手段を設けたパルス管冷凍機を開発するに至った。

【００１５】本発明者は、位相調整手段としてのキャピ
ラリチューブを、パルス管に接続する側のキャピラリチ
ューブＡ部分とバッファタンクに接続する側のキャピラ
リチューブＢ部分とにおいて、その内径を前者に対し後
者を大きくするキャピラリチューブを使用すると、冷凍
能力を一層高めることが可能となることが判明し、換言
すれば作動ガスの変位と圧力との位相差を実質的に９０
度となし得ること知見し、本発明を完成したものであ
る。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】熱交換器の伝熱量を増
やし、パルス管内の熱損失を低減して、冷凍能力を向上
せしめることを前提として、位相調整が容易にでき、し
かも設計的に設備規模に広く適用可能であるうえに、到
達温度が低い、ヒートポンプとしての効率（蓄冷熱量／
運転における消費エネルギー量）が高い等の熱力学的効
用と、運転調整のし易さを課題として、パルス管冷凍機
の位相調整手段の改良を試みるものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、圧縮
機と、蓄冷器と、パルス管と、該パルス管に接続する位
相調整手段と、からなる冷凍装置において、位相調整手
段が、バッファタンクと、キャピラリチューブとからな
り、該キャピラリチューブはパルス管に接続する側のキ
ャピラリチューブＡと該バッファタンクに接続する側の
キャピラリチューブＢとから構成され、しかも該キャピ
ラリチューブＡの内径よりも該キャピラリチューブＢの
内径が大であることを特徴とする。

【００１８】従来技術ではキャピラリチューブの径を意
図的に変化せしめる技術は全く知られていない。

【００１９】パルス管冷凍機は、通常の運転において冷
凍効率が不充分のうえに、温度が不安定であって、しか
も充分な位相差を生じさせるための調整が難しいもので
あったが、キャピラリチューブの内径を、パルス管先端
側からバッファタンク側に至る間において、拡張するこ
とにより、バッファタンクの位相差を９０度近傍にまで
高めることや位相差そのものを適宜調整できる機能を備
えるものである。内径を変化せしめる位置は、キャピラ
リチューブのパルス管先端に近い場合でも、バッファタ
ンク近傍（キャピラリチューブ端部）でも構わない。も
っとも、キャピラリチューブの中央部分科ややバッファ
タンクに寄った位置がバランスからみて好ましい。

【００２０】ここで、キャピラリチューブＡ及びキャピ
ラリチューブＢの各々の内径は、前者ではパルス管の先
端部分のキャピラリチューブＡの取付け部分で、また後
者キャピラリチューブＢの内径はバッファタンクに繋ぐ
部分における位置でそれぞれ決められる。

【００２１】キャピラリチューブＡよりもキャピラリチ
ューブＢの内径の比率が７％以上大である（換言すると
後者の断面積が約１５％以上大である）こと、好ましく
は後者の断面積が前者よりも約３０％以上大であるこ
と、更に好ましくは後者の断面積が前者よりも６０％以
上大であることである。

【００２２】キャピラリチューブＡ及びキャピラリチュ
ーブＢの各々の長さは、位相調整に際し、大きな影響は
ない。設計上キャピラリチューブＡ部分をＢ部分よりも
１．５〜５倍程度長めに配置すると、取付け等の作業性
がよい。

【００２３】この発明は、冷却能力が向上することと運
転に際しての経済性に利点がある。なお、位相調整手段
のキャピラリチューブは、キャピラリチューブＡとキャ
ピラリチューブＢとは、その材質が同一でも異なっても
構わない。作動ガスに対し耐用性と耐熱性を備えれば充
分である。

【００２４】請求項２の発明は、請求項１に記載のパル
ス管冷凍機の位相調整手段が、１つ又は複数のキャピラ
リチューブＡと１つ又は複数のキャピラリチューブＢ
と、１つ又は複数のバッファタンクと、から構成される
ことが特徴である。この発明は、例えば、１本のキャピ
ラリチューブＡ部分に複数（例えば２〜４本）のキャピ
ラリチューブＢを分岐するように配備することができ
る。また、例えば、２本程度のキャピラリチューブＡの
各チューブに例えば１〜４本のキャピラリチューブＢを
分岐するように、または分岐しないように配備するもの
である。前記の各例示においてバッファタンクは１個
（この場合はキャピラリチューブＢの各々が単一のバッ
ファタンクに連結している）でも複数個（キャピラリチ
ューブＢの各々に同数のバッファタンクがそれぞれ連結
される場合もある）でも構わない。この位相調整装置は
径や長さを変更したキャピラリチューブを複数設けるこ
とにより、単一又は複数のバッファタンクとの組合せと
相俟って、位相調整の選択（設計及び稼働）に多面性を
持たせ得る効果がある。

【００２５】請求項３の発明は、圧縮機と、蓄冷器と、
パルス管と、該パルス管に接続するキャピラリチューブ
と、該キャピラリチューブに接続するバッファタンク
と、からなる冷凍装置において、該キャピラリチューブ
が、前記パルス管に接続する側のキャピラリチューブＡ
から前記バッファタンクに接続する側のキャピラリチュ
ーブＢへと、その内径を徐々に、無段階的に増加せしめ
た円錐台状或いはトランペット型形状を備えてなるパル
ス管冷凍機の位相調整手段である。

【００２６】この発明は、キャピラリチューブＡから前
記バッファタンクに接続する側のキャピラリチューブＢ
へと、その内径が徐々に、無段階的に、変化（増加）す
る点に特徴がある。内径が急激に変化しないため作動ガ
スの流動に無理がなく、乱流の発生や渦の形成のような
現象が抑えられて、キャピラリの中心と壁周辺とに大き
な位相ずれが発生する懼れがない利点がある。

【００２７】請求項４の発明は、チャンバと、蓄冷器
と、該チャンバ内に置かれたパルス管と、該パルス管に
接続する位相調整手段と該チャンバ外に設けられた圧縮
機と、該圧縮機の熱交換器とにより、該チャンバ内を冷
却冷凍する装置において、位相調整手段が、該パルス管
の先端に接続する複数のキャピラリチューブＡと、夫々
のキャピラリチューブＢの他端が接続する単一のバッフ
ァタンクと、から構成されることを特徴とする。

【００２８】この位相調整装置は径や長さを変更したキ
ャピラリチューブと容量の大きい１個のバッファタンク
とを設けることにより位相調整を施すものである。

【００２９】この発明の位相調整手段は、パルス管の先
端に接続する複数のキャピラリと、夫々のキャピラリの
他端が接続する単一のバッファタンクとから構成される
ことを特徴とするマルチキャピラリ型のパルス管冷凍機
と云うべきものである。この装置も径や長さを変更した
キャピラリを複数設けることにより位相調整の選択に多
面性を持たせ得る効果がある。

【００３０】

【作用】パルス管冷凍機は、リニアモータを使用してレ
シプロカルに動くピストンにより、強制振動を発生さ
せ、パルス管内に封じた作業ガスに圧縮膨張を繰り返さ
せ、パルス管の端部に設けた蓄冷器の高温及び低温の熱
交換器（熱源）を動作させ、ガスの膨張時の放熱作用を
利用して、低温の蓄冷器から熱をさらに汲み上げる機能
を備えている。そして、パルス管冷凍機において、その
冷凍機能を高めるには、圧力と変位とが９０度の位相差
を保つようにすることが理想である。

【００３１】この発明のパルス管冷凍機は位相調整が多
面的であるため、簡単に圧力と変位とがほぼ９０度の位
相差となるように、言い換えると冷却効率を最適化する
ことが可能である。

【００３２】本発明の位相調整器は、冷凍機の低温側に
おける作業ガスの圧力振幅（Ｐ）と変位（Ｖ）とによっ
て表されるＰＶ仕事がその性能を決めると言っても過言
でない。この状況を模式的に図６のグラフで表示する
と、作業ガスが静的状態にあると、位相差はなく、圧縮
や膨張に伴いガス変位と圧力振幅の関係はサークルを描
く。これに対し、リニアモータ等により作業ガスを動的
にレシプロカルに圧縮・膨張する場合は傾斜した楕円状
の変化を伴う。作業ガスの変化量（歪量）に対し圧力振
幅の変化量が大きくなると、傾斜角度が大きくなり、こ
れは位相差が大きくなることに対応する。

【００３３】本発明のパルス管冷凍機において、キャピ
ラリチューブの内径を細くすることはＰＶ仕事の圧力振
幅（Ｐ）を稼ぐことになる。バッファタンク側のキャピ
ラリチューブＢの内径を太くすることはＰＶ仕事の位相
を稼ぐこととなる。このことが、単一太さの内径からな
るキャピラリチューブの場合に比べて、本発明の位相調
整が優れる所以である。なお、注意すべきは、キャピラ
リチューブ径を細くし過ぎると、圧力振幅は稼げるもの
の、位相差が低減することから、冷凍機としての性能は
低くなる。また、キャピラリチューブ径を太くし過ぎる
と、位相は稼げても、圧力振幅が低下し、冷凍機の冷凍
能力が劣ることとなる。

【００３４】

【実施例】図面を参照して本発明を具体的に説明する。

【００３５】図１は、本発明請求項１の概略を示す図面
である。図面から明らかな通り、圧縮機４０と、熱交換
器５０と、蓄冷器（コールドヘッド部分３２）と、パル
ス管３０と、該パルス管の先端部３４に接続するキャピ
ラリチューブ１０と、バッファタンク２０とからなる冷
凍装置であり、冷凍チャンバ６０の内部に被冷却物（例
えば超伝導フィルタ回路）が収納されコールドヘッド部
分３２によって冷却される。この実施例において、キャ
ピラリチューブ１０は、パルス管の先端３４に接続する
キャピラリチューブＡ部分１２と、バッファタンクに接
続する側のキャピラリチューブＢ部分１４との内径の異
なる２部分から構成される。そして、キャピラリチュー
ブＡ部分１２の内径よりもキャピラリチューブＢ部分１
４の内径が大である点に特徴がある。

【００３６】このように、キャピラリチューブＢ部分１
４の内径が太いと、調整範囲が極めて広範囲となる効用
がある。従来の位相調整手段はその機能において、キャ
ピラリチューブとしての径と長さが決められると調整範
囲が狭く、多様な運転条件に追従できる範囲に限度があ
るが、上記の改良によって、適用範囲が広がる。つま
り、バッファタンクの圧力を容易に変動可能としたもの
であるともいえる。

【００３７】請求項２の発明を図示したものが図２であ
る。この図２の例では、パルス管３０と、そのパルス管
先端３４に接続する１本のキャピラリチューブＡ部分１
２と、２本のキャピラリチューブＢ部分と接続する２個
のバッファタンク２０（２０）とから構成されている。
この発明では、１本のキャピラリチューブＡ部分を所望
の位置で分岐させている。図の例では分岐の数は２個で
あるが、更に増設することも可能である。また、２個の
バッファタンクはそれぞれのキャピラリチューブＢ部分
により連結されている。

【００３８】本発明では，分岐し、更に内径を変えたキ
ャピラリチューブを設けた点に特徴があり、位相調整が
簡単であるにも拘わらず、位相調整装置が簡略化されて
おり、しかも熱効率が高い。つまり、低温到達能力を備
えているうえに、冷凍機の運転効率（冷凍能力）も優れ
ている利点がある。

【００３９】この位相調整装置は、径や長さを変更した
キャピラリチューブＢ部分と、単一又は複数からなる容
量の同一または異なるバッファタンクとをそれぞれ設け
ることにより位相調整の選択に多面性を持たせ得る効果
がある。従って、実際の設備に容易に適用できる上に、
運転条件の変更に便宜性をもつ。更に、設備設計におい
て設備規模の変更にも対処できる利点がある。

【００４０】なお、本発明の請求項４に相当する図面は
省略しているが、図２において比較的大容量の１個のバ
ッファタンク２０にそれぞれのキャピラリチューブＢ部
分１４を接続すればよい。これは、従来技術である図４
（ｄ）の単一バッファタンクに、本発明の図２のマルチ
キャピラリチューブＢ部分を応用したものと言える。図
３は、本発明の請求項３に相当するものである。

【００４１】キャピラリチューブとして、トランペット
型のもの図３（ａ）及び円錐台状のもの（図３、ｂ）の
例を示している。これらはいずれも無段階的に内径が増
加する特徴を有する。例えば、図３（ａ）のキャピラリ
チューブの場合、パルス管側の内径が１．８ｍｍであ
り、バッファタンク側の内径は３．５ｍｍであり、細い
Ａ部分は略１６００ｍｍで、喇叭状に広がるＢ部分は略
４００ｍｍである。また、図３（ｂ）のキャピラリチュ
ーブの場合、パルス管側の内径が１．５ｍｍであり、バ
ッファタンク側の内径は２．５ｍｍであり、キャピラリ
チューブの全長は２０００ｍｍである。

【００４２】その結果、作動ガスの流動に無理がなく、
乱流の発生や渦の形成のような現象が抑えられて、キャ
ピラリの中心と壁周辺とに大きな位相ずれが発生する懼
れがなかった。

【００４３】更に、図３（ｃ）は３段階で内径が変化し
たキャピラリチューブの実施例である。もっとも細いキ
ャピラリチューブＡ部分はパルス管側に接続され、この
部分の内径は１．６ｍｍで、その長さは５００ｍｍであ
る。キャピラリチューブの中間部分は、内径が１．８ｍ
ｍで、長さは１５００ｍｍであり、バッファタンク側に
繋ぐキャピラリチューブＢ部分は内径が２．１ｍｍで、
長さは５００ｍｍである。このような多段階のチューブ
の場合も無段階と同様な位相調整を容易に為し得る。

【００４４】本発明から、キャピラリチューブの内径に
変化を持たせ、特にパルス管側が細く、バッファタンク
側が太いものとすることにより、位相調整が効果的とな
ることが明らかとなった。これに対し、従来技術でも位
相調整器として種々シミュレーションが試みられてお
り、集中定数による等価電気回路が実用的であるとされ
てきた。ところが、本発明の組合わせキャピラリチュー
ブの試験結果は、従来の集中定数による等価電気回路に
よる結果とは全く異なるものである。従来の集中定数に
よれば、キャピラリチューブの内径の大小関係は、何れ
の側がパルス管側（又はバッファタンク側）となっても
同一の結果を予測させるものである。

【００４５】然るに、実際には、本発明で知見したよう
に、パルス管側を細く、バッファタンク側を太いものと
しない限り、位相調整においてパルス管の冷凍能力を高
めることは不可能である。

【００４６】

【発明の効果】請求項１の発明は、位相調整手段が、バ
ッファタンクと、キャピラリチューブとからなり、該キ
ャピラリチューブはパルス管に接続する側のキャピラリ
チューブＡと該バッファタンクに接続する側のキャピラ
リチューブＢとから構成され、しかも該キャピラリチュ
ーブＡの内径よりも該キャピラリチューブＢの内径が大
であることを特徴とする。

【００４７】従来技術ではキャピラリチューブの径を意
図的に変化せしめる技術は全く知られていない。

【００４８】パルス管冷凍機は、通常の運転において冷
凍効率が不充分のうえに、温度が不安定であって、しか
も充分な位相差を生じさせるための調整が難しいもので
あったが、キャピラリチューブの内径を、パルス管先端
側からバッファタンク側に至る間において、拡張するこ
とにより、バッファタンクの位相差を９０度近傍にまで
高めることや位相差そのものを適宜調整できる機能を備
えるものである。更に運転に際しての経済性にも利点が
ある。

【００４９】請求項２の発明は、、請求項１に記載のパ
ルス管冷凍機の位相調整手段が、１つ又は複数のキャピ
ラリチューブＡと１つ又は複数のキャピラリチューブＢ
と、１つ又は複数のバッファタンクと、から構成される
ことが特徴である。この位相調整装置は径や長さを変更
したキャピラリチューブを複数設けることにより、単一
又は複数のバッファタンクとの組合せと相俟って、位相
調整の選択（設計及び稼働）に多面性を持たせ得る効果
がある。

【００５０】請求項３の発明は、キャピラリチューブ
が、パルス管に接続する側のキャピラリチューブＡから
バッファタンクに接続する側のキャピラリチューブＢへ
と、その内径を徐々に増加せしめた円錐台状乃至トラン
ペット型形状を有するパルス管冷凍機の位相調整手段で
ある。この発明は、作動ガスの流動に無理がなく、乱流
の発生や渦の形成のような現象が抑えられて、キャピラ
リの中心と壁周辺とに大きな位相ずれが発生する懼れが
ない。更に、この発明は低温到達能力を備えているうえ
に、冷凍機の運転効率（冷凍能力）も優れている効果を
有する。

【００５１】請求項４の発明の位相調整手段は、パルス
管の先端に接続する複数のキャピラリと、夫々のキャピ
ラリの他端が接続する単一のバッファタンクとから構成
されることを特徴とするマルチキャピラリ型のパルス管
冷凍機である。この装置も径や長さを変更したキャピラ
リを複数設けることにより位相調整の選択に多面性を持
たせ得る効果がある。

【００５２】本発明のパルス管冷凍機の位相調整手段
は、径や長さを変更したキャピラリチューブと単一又は
複数ののバッファタンクとを設け他ものであって、位相
調整の選択に多面性を持たせ得る効果がある。設計や組
み付けが容易であり、運転操作が簡便であるうえに、設
備規模の変化に順応し易い利点をも備えている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例である内径の異なる部分からな
るキャピラリチューブとバッファタンクとからなる位相
調整手段を備えたパルス管冷凍機の概略図である。

【図２】本発明の実施例であるダブルキャピラリチュー
ブＢ部分を有し、２個のバッファタンクを有する位相調
整手段を備えたパルス管冷凍機の概略図である。

【図３】本発明の実施例であるキャピラリチューブの模
式的縦断面図であって、内径が徐々に変化するトランペ
ット型（ａ）及び円錐台形（ｂ）の構造、及び内径が３
段階に変化する構造を備えたものである。

【図４】従来技術であるマルチキャピラリ型パルス管冷
凍機の概略図（ａ、ｂ、ｃ及びｄ）である。

【図５】従来のパルス管冷凍機の例を示す概略図（ａ、
ｂ及びｃ）である。

【図６】位相調整におけるガス変位と圧力振幅との関係
（つまりＰＶ仕事量）を模式的に表示したグラフであ
る。

【符号の説明】

１０ キャピラリチューブ １２ キャピラリチューブＡ部分 １４ キャピラリチューブＢ部分 ２０ バッファタンク ３０ パルス管 ３２ コールドヘッド ３４ パルス管先端部分 ４０ 圧縮機 ５０ 熱交換器 ６０ 冷凍チャンバ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機と、蓄冷器と、パルス管と、該パル
   ス管に接続する位相調整手段と、からなる冷凍装置にお
   いて、 位相調整手段が、バッファタンクと、キャピラリチュー
   ブとからなり、 該キャピラリチューブはパルス管に接続する側のキャピ
   ラリチューブＡと該バッファタンクに接続する側のキャ
   ピラリチューブＢとから構成され、しかも該キャピラリ
   チューブＡの内径よりも該キャピラリチューブＢの内径
   が大であることを特徴とするパルス管冷凍機の位相調整
   手段。
2. 【請求項２】位相調整手段が、１つ又は複数のキャピラ
   リチューブＡと、１つ又は複数のキャピラリチューブＢ
   と、１つ又は複数のバッファタンクと、から構成されて
   なる請求項１に記載のパルス管冷凍機の位相調整手段。
3. 【請求項３】圧縮機と、蓄冷器と、パルス管と、該パル
   ス管に接続するキャピラリチューブと、該キャピラリチ
   ューブに接続するバッファタンクと、からなる冷凍装置
   において、 該キャピラリチューブが、前記パルス管に接続する側の
   キャピラリチューブＡから前記バッファタンクに接続す
   る側のキャピラリチューブＢへと、その内径を徐々に、
   無段階的に増加せしめた円錐台状乃至トランペット型形
   状を備えてなるパルス管冷凍機の位相調整手段。
4. 【請求項４】チャンバと、蓄冷器と、該チャンバ内に置
   かれたパルス管と、該パルス管に接続する位相調整手段
   と該チャンバ外に設けられた圧縮機と、該圧縮機の熱交
   換器とにより、該チャンバ内を冷却冷凍する装置におい
   て、 位相調整手段が、該パルス管の先端に接続する複数のキ
   ャピラリチューブＡと、夫々のキャピラリチューブＢの
   他端が接続する単一のバッファタンクと、から構成され
   ることを特徴とするマルチキャピラリ型のパルス管冷凍
   機の位相調整手段。