JP2002235962A - パルス管冷凍機 - Google Patents

パルス管冷凍機

Info

Publication number
JP2002235962A
JP2002235962A JP2001034380A JP2001034380A JP2002235962A JP 2002235962 A JP2002235962 A JP 2002235962A JP 2001034380 A JP2001034380 A JP 2001034380A JP 2001034380 A JP2001034380 A JP 2001034380A JP 2002235962 A JP2002235962 A JP 2002235962A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pulse tube
shield
heat exchanger
pulse
tube refrigerator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001034380A
Other languages
English (en)
Inventor
Atsutoshi Ishikawa
敦俊 石川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Heavy Industries Ltd filed Critical Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority to JP2001034380A priority Critical patent/JP2002235962A/ja
Publication of JP2002235962A publication Critical patent/JP2002235962A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • 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
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2309/00Gas cycle refrigeration machines
    • F25B2309/14Compression machines, plants or systems characterised by the cycle used 
    • F25B2309/1408Pulse-tube cycles with pulse tube having U-turn or L-turn type geometrical arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2309/00Gas cycle refrigeration machines
    • F25B2309/14Compression machines, plants or systems characterised by the cycle used 
    • F25B2309/1412Pulse-tube cycles characterised by heat exchanger details
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2309/00Gas cycle refrigeration machines
    • F25B2309/14Compression machines, plants or systems characterised by the cycle used 
    • F25B2309/1421Pulse-tube cycles characterised by details not otherwise provided for
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2309/00Gas cycle refrigeration machines
    • F25B2309/14Compression machines, plants or systems characterised by the cycle used 
    • F25B2309/1424Pulse tubes with basic schematic including an orifice and a reservoir

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来から公知のパルス管冷凍機はバッファタ
ンク7内に閉じこめられた作動ガスがオリフィス6から
パルス管5へ向かって噴出されるとき、作動ガスの噴流
がパルス管内まで達し、パルス管内のガスの乱れを乱
し、冷却性能を著しく低下させていたので作動ガスの噴
流がパルス管内のガスの乱れを起こさないようにして、
パルス管冷凍機の冷却能力の向上を図ることを目的とす
る。 【解決手段】 パルス管5の高温部5aに設けた熱交換
器4aのバッファタンク7からの作動ガスの流入側に遮
蔽体を設置することにより作動ガスの噴流がパルス管内
のガスの乱れを起こさないようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は極低温冷凍機詳しく
はパルス管冷凍機に関する。
【0002】
【従来の技術】核磁気共鳴診断装置(NMR)や電子顕
微鏡等に使用される小型の極低温冷凍機としてパルス管
冷凍機は公知である。図6に公知のオリフィス型パルス
管冷凍機を示す。パルス管冷凍機は圧縮機1と、蓄冷器
2の高温部2aとを所定の周期で切換え連通される高圧
弁11a及び、低圧弁11bと、蓄冷器2の低温部2b
と熱交換器4bを介在させてその低温部5bが連通して
いるパルス管5と、該パルス管5の高温部5aと熱交換
器4a及びオリフィス6を介して連通しているバッファ
タンク7から構成されている。
【0003】なお、蓄冷器2内には銅、ステンレス鋼製
金網等の蓄冷材3が充填されており、熱交換器4a、4
bの内部には銅、アルミニウム等の金網Fが積層充填さ
れている。図中Cは寒冷取り出し部となる冷却端ブロッ
ク、Hは高温端ブロックである。なお、金網Fはパンチ
ングプレートでもよい。
【0004】上記のパルス管冷凍機は、圧縮機1で圧縮
された高圧のヘリウムガスは高圧弁11aが開、低圧弁
11bが閉の状態になると、蓄冷器2に流入し、蓄冷材
3で冷却されて温度を下げながら蓄冷器2の低温部2b
から熱交換器4bで更に冷却されてパルス管5の低温部
5bへ流入する。
【0005】パルス管5内に既に存在していた低圧ガス
は新に流入された作動ガスにより圧縮されるためにパル
ス管5内の圧力がバッファタンク7内の圧力よりも高く
なり作動ガスはオリフィス6を通ってバッファタンク7
へ流入する。
【0006】次に、高圧弁11aが閉となり低圧弁11
bが開に切り替わると、パルス管5内の作動ガスは蓄冷
器2の低温部2bから蓄冷器2内を通過して高温部2a
から低圧弁を通って圧縮機へ回収される。
【0007】パルス管5とバッファタンク7とはオリフ
ィス6を介して連通されているため、圧力変動の位相と
作動ガスの体積変化の位相とが一定の位相差をもって変
化する。この位相差によってパルス管5の低温端5bに
おいて作動ガスの膨張に伴う寒冷が発生し、上記課程が
反復されることにより冷凍機として作用している。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記公知のパルス管冷
凍機はバッファタンク7内に閉じこめられた作動ガスが
オリフィス6からパルス管5へ向かって噴出されると
き、作動ガスの噴流がパルス管内まで達し、そのため
に、パルス管内のガスの乱れを乱し、冷却性能を著しく
低下させていた。本発明は作動ガスの噴流がパルス管内
のガスの乱れを起こさないようにし、パルス管冷凍機の
冷却能力の向上を図ることを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、パルス管冷凍
機におけるパルス管5の高温部5aに設けた熱交換器4
aのバッファタンク7からの作動ガスの流入側に遮蔽体
を設置したことである。また、遮蔽体をパルス管5の低
温部5bに設けた熱交換器4bの蓄冷器2からの作動ガ
ス流入側にも設けたことである。さらに、遮蔽体の構造
を円板状、円柱状、紡錘状としたことである。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明にかかるパルス管冷凍機の
実施形態について図1ないし図5を参照して説明する。
なお、図中同一部品には同一符号を付し説明の重複を省
略する。図1は本発明の第1の実施形態の説明図であっ
て、前記図6に示した公知のパルス管冷凍機において、
パルス管5の高温部5aに設けた熱交換器4aのオリフ
ィス6からの作動ガスが流入する入口部に遮蔽体8を設
置した構造を特徴としている。
【0011】熱交換器4aに遮蔽体8を設置した詳細図
を図3に示す。遮蔽体8は薄い円板を熱交換器4aの熱
交換材層(パンチングプレート層或いは金網層)Fの最
上段層F1に取り付けてもよく、又、円柱体を熱交換材
層Fの上部複数層中に埋設した構造にしてもよい。遮蔽
体8の直径は前記オリフィス6出口下方の流路内径Dと
略同一直径にするのが好ましい。
【0012】図2は本発明の第2の実施形態の説明図で
あって、上記図1の実施形態において、パルス管5の低
温部5bに設けた熱交換器4bの蓄冷器2との連通路9
側にも遮蔽体8’を設置した構造である。遮蔽体8’は
前記熱交換器5aに設置した遮蔽体8と同様な構造でよ
い。
【0013】図4は本発明の第3の実施形態の説明図で
ある。この実施形態は、前記第1および第2実施形態に
おける遮蔽体の構造を紡錘状にしたもので、紡錘状遮蔽
体10は熱交換器4aの熱交換材層F内に埋設されてお
り、紡錘状遮蔽体10’は熱交換器4bの熱交換材層F
内に埋設された構造である。
【0014】図5に紡錘状遮蔽体10、10’を熱交換
材層Fに埋設している状態を示す。紡錘状遮蔽体10の
最大直径はオリフィス6出口下方の流路内径Dと、又、
紡錘状遮蔽体10’の最大直径は流通路9の熱交換器4
b入口部内径D’と夫々略同一直径にするのが好まし
い。紡錘状遮蔽体10、10’の材料は銅又はアルミニ
ウムが好ましい。
【0015】図1に示す本発明の第1の実施形態では、
圧縮機1の作動ガス回路の動作モードが低圧弁11bが
開、高圧弁11aが閉に切り替わったとき、パルス管5
内の作動ガスが流通路9を経由して蓄冷器2に流入し圧
縮機1へと回収される。それに伴って、バッファタンク
7に閉じこめられていた作動ガスはオリフィス6から噴
流となって熱交換器4aへ流入されるが、熱交換器4a
上部の中央部に設けた遮蔽体によってパルス管5の軸心
部へ勢いよく流入しようとする噴流が遮られており、遮
蔽体の周側部から流入する作動ガスは熱交換器およびパ
ルス管の管壁との摩擦により流速が抑制されるためにパ
ルス管5内に乱れのない「ガスピストン」を形成するこ
とが可能となり冷却性能を向上させる。
【0016】上記「ガスピストン」とは便宜上存在する
だけの架空のピストンで、蓄冷式冷凍機のディスプレー
サと同様の働きをし、ガスがある圧力の塊となってパル
ス管内を上下することによりパルス管冷凍機の冷却メカ
ニズムが行なわれると考えられている。
【0017】図2に示す本発明の第2の実施形態は、前
記第1の実施形態におけるパルス管5の高温部5a側の
熱交換器4aに遮蔽体8を設けることの他に、低温部5
b側の熱交換器4bの流通路9の接続口と対面する位置
にも遮蔽体8’を設けることによりさらに乱れのないガ
スピストンを形成させて冷却性能を向上させるものであ
る。
【0018】図4に示す実施形態は遮蔽体の構造を紡錘
状にすることにより作動ガスに整流効果を付与してパル
ス管5の管壁部へ流入させ、乱れのないガスピストンを
形成させて冷却性能を向上させるものである。
【0019】
【発明の効果】本発明はパルス管へ流入する作動ガスの
噴流が遮蔽体によりパルス管の軸心へ勢いよく流入しな
いようにするこによってパルス管内に乱れのないガスピ
ストンを形成させることができ、パルス管冷凍機の冷却
性能を著しく向上できる。なお、上記説明は単段のオリ
フィス型パルス管冷凍機を例にとって説明したが、この
型式以外のパルス管冷凍機に適用できることは云うまで
もない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかるパルス管冷凍機の第1の実施形
態の説明図。
【図2】本発明にかかるパルス管冷凍機の第2の実施形
態の説明図。
【図3】円板ないしは円柱体からなる本発明の遮蔽体と
熱交換材層の詳細説明図。
【図4】本発明にかかるパルス管冷凍機の第3の実施形
態の説明図。
【図5】紡錘状からなる本発明の遮蔽体と熱交換材層の
詳細説明図。
【図6】公知のオリフィス型パルス管冷凍機の説明図。
【符号の説明】
1 圧縮機 6 オリフ
ィス 2 蓄冷器 7 バッフ
ァタンク 2a 蓄冷器高温部 8、8’ 遮蔽体
(円板又は円柱状) 2b 蓄冷器低温部 9 連通路 3 蓄冷材 10、10’ 遮蔽体
(紡錘状) 4a、4b 熱交換器 11a 高圧弁 5 パルス管 11b 低圧弁 5a パルス管高温部 C 冷却端
ブロック 5b パルス管低温部 F 熱交換
材層 H 高温端ブロック

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】パルス管冷凍機におけるパルス管(5)の
    高温部(5a)に設けた熱交換器(4a)のバッファタ
    ンク(7)からの作動ガスの流入側に遮蔽体を設置した
    ことを特徴とするパルス管冷凍機。
  2. 【請求項2】パルス管(5)の低温部(5b)に設けた
    熱交換器(4b)の蓄冷器(2)からの作動ガス流入側
    にも遮蔽体を設置したことを特徴とする請求項1記載の
    パルス管冷凍機。
  3. 【請求項3】遮蔽体は円板又は円柱体(8、8’)であ
    ることを特徴とする請求項1または2記載のパルス管冷
    凍機。
  4. 【請求項4】遮蔽体は紡錘状(10、10’)であるこ
    とを特徴とする請求項1または2記載のパルス管冷凍
    機。
JP2001034380A 2001-02-09 2001-02-09 パルス管冷凍機 Pending JP2002235962A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001034380A JP2002235962A (ja) 2001-02-09 2001-02-09 パルス管冷凍機

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001034380A JP2002235962A (ja) 2001-02-09 2001-02-09 パルス管冷凍機

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002235962A true JP2002235962A (ja) 2002-08-23

Family

ID=18897999

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001034380A Pending JP2002235962A (ja) 2001-02-09 2001-02-09 パルス管冷凍機

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002235962A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102128510A (zh) * 2010-01-20 2011-07-20 住友重机械工业株式会社 脉冲管冷冻机
CN104180568A (zh) * 2013-05-20 2014-12-03 住友重机械工业株式会社 斯特林型脉冲管制冷机及其整流器

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102128510A (zh) * 2010-01-20 2011-07-20 住友重机械工业株式会社 脉冲管冷冻机
CN105485955A (zh) * 2010-01-20 2016-04-13 住友重机械工业株式会社 脉冲管冷冻机
CN104180568A (zh) * 2013-05-20 2014-12-03 住友重机械工业株式会社 斯特林型脉冲管制冷机及其整流器
CN104180568B (zh) * 2013-05-20 2016-09-28 住友重机械工业株式会社 斯特林型脉冲管制冷机及其整流器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4617251B2 (ja) ヘリウム再凝縮用の同軸多段パルス管
US8991196B2 (en) Regenerator, GM refrigerator, and pulse tube refrigerator
US9423160B2 (en) Regenerative refrigerator
JP2011149600A (ja) パルスチューブ冷凍機
US6532748B1 (en) Cryogenic refrigerator
JP2004286430A (ja) パルスチューブ型冷凍装置
CN212362481U (zh) 一种基于gm制冷机冷却的低振动低温磁场测量装置
JP3652623B2 (ja) パルス管冷凍機
JP2002235962A (ja) パルス管冷凍機
JP2011149601A (ja) パルスチューブ冷凍機
CN114739031B (zh) 一种稀释制冷系统
JP6376793B2 (ja) 蓄冷器式冷凍機
US20150168026A1 (en) Regenerative refrigerator
JP5425754B2 (ja) パルスチューブ冷凍機
CN103542655A (zh) 超低温蓄冷器的制造方法及超低温蓄冷器
JP2734893B2 (ja) 極低温冷凍機
US10976080B2 (en) Pulse tube cryocooler and method of manufacturing pulse tube cryocooler
JP2003148826A (ja) パルス管冷凍機
JP3152757B2 (ja) パルスチューブ冷凍機
CN111936802B (zh) 冷却循环制冷剂的热站
JP2007333285A (ja) 蓄冷器式極低温装置
JP2000310458A (ja) パルス管冷凍機
JPH08313095A (ja) 蓄冷式冷凍機
Gao et al. A hybrid two-stage refrigerator operated at temperatures below 4K
JP2004293998A (ja) パルス管冷凍機、及び、その製造方法