JP2002286314A - 二段式パルス管冷凍機 - Google Patents
二段式パルス管冷凍機Info
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- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 7
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 10
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
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- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
- F25B9/14—Compression 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
- F25B9/145—Compression 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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- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
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-
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 二段目パルス管壁の大部分の表面への室温か
らの熱輻射を遮断して、輻射損失を大幅に減少し、二段
目パルス管の冷凍能力と冷凍効率を向上する。 【解決手段】 二段目パルス管２８の高温側部分を囲む
高温側熱輻射シールド５２を設ける。
らの熱輻射を遮断して、輻射損失を大幅に減少し、二段
目パルス管の冷凍能力と冷凍効率を向上する。 【解決手段】 二段目パルス管２８の高温側部分を囲む
高温側熱輻射シールド５２を設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、二段式パルス管冷
凍機に係り、特に、熱輻射損失を減少し、二段目冷凍能
力と冷凍効率を向上することが可能な、二段式パルス管
冷凍機に関する。
凍機に係り、特に、熱輻射損失を減少し、二段目冷凍能
力と冷凍効率を向上することが可能な、二段式パルス管
冷凍機に関する。
【０００２】
【従来の技術】動作ガスの圧力変化と体積変化との位相
差を利用して、極低温を発生するパルス管冷凍機が、例
えば特開平７−３１０９６１に記載されている。
差を利用して、極低温を発生するパルス管冷凍機が、例
えば特開平７−３１０９６１に記載されている。
【０００３】このパルス管冷凍機の一つに、図１に示す
如く、高圧及び低圧を発生する圧縮機１０と、高圧配管
１２及び低圧配管１４を介して該圧縮機１０に接続さ
れ、高圧及び低圧を交互にコールドヘッド２０に接続さ
せるバルブユニット１６と、上端が室温とされ、下端の
低温部２２Ａを第１の所定温度に冷却する一段目パルス
管２２、該一段目パルス管２２で発生された低温を蓄え
るための、一段目低温部２２Ａと連結部２６で連結され
た一段目蓄冷器２４、上端が室温とされ、下端の低温部
２８Ａを、前記一段目低温部２２Ａよりも低い第２の所
定温度に冷却する二段目パルス管２８、及び該二段目パ
ルス管２８で発生された低温を蓄えるための、二段目低
温部２８Ａと連結部３２で連結された二段目蓄冷器３０
を含むコールドヘッド２０と、前記一段目パルス管２２
及び二段目パルス管２８に供給されるガスの位相を制御
するための、オリフィス４０、４２、バッファタンク４
４、４６によって構成される位相制御機構とを含む二段
式パルス管冷凍機が知られている。
如く、高圧及び低圧を発生する圧縮機１０と、高圧配管
１２及び低圧配管１４を介して該圧縮機１０に接続さ
れ、高圧及び低圧を交互にコールドヘッド２０に接続さ
せるバルブユニット１６と、上端が室温とされ、下端の
低温部２２Ａを第１の所定温度に冷却する一段目パルス
管２２、該一段目パルス管２２で発生された低温を蓄え
るための、一段目低温部２２Ａと連結部２６で連結され
た一段目蓄冷器２４、上端が室温とされ、下端の低温部
２８Ａを、前記一段目低温部２２Ａよりも低い第２の所
定温度に冷却する二段目パルス管２８、及び該二段目パ
ルス管２８で発生された低温を蓄えるための、二段目低
温部２８Ａと連結部３２で連結された二段目蓄冷器３０
を含むコールドヘッド２０と、前記一段目パルス管２２
及び二段目パルス管２８に供給されるガスの位相を制御
するための、オリフィス４０、４２、バッファタンク４
４、４６によって構成される位相制御機構とを含む二段
式パルス管冷凍機が知られている。
【０００４】このような二段式パルス管冷凍機において
は、熱輻射を低減するために、一段目パルス管２２の低
温部２２Ａに、二段目パルス管２８の低温部への熱輻射
を防止するための熱輻射シールド（低温側熱輻射シール
ドと称する）５０が設置される。
は、熱輻射を低減するために、一段目パルス管２２の低
温部２２Ａに、二段目パルス管２８の低温部への熱輻射
を防止するための熱輻射シールド（低温側熱輻射シール
ドと称する）５０が設置される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般的
に二段目パルス管２８の温度勾配は、図２に示す如くで
あり、二段目パルス管壁の大部分（７０％程度）の表面
の温度が、一段目パルス管２２の低温部２２Ａの温度
（３０−７０Ｋ、図では５０Ｋ）より低い。即ち、低温
側熱輻射シールド５０の外にある二段目パルス管壁のか
なりの部分Ａは、該低温側熱輻射シールド５０の温度よ
り低い。従って、この部分に対して、コールドヘッド２
０が収容された真空容器（図示省略）の壁面（室温）か
ら、温度の４乗の差に比例する熱輻射が入射し、二段目
パルス管の温度分布に影響を与えて二段目パルス管２８
の性能を低下させ、冷凍能力と冷凍効率を減少させると
いう問題点を有していた。
に二段目パルス管２８の温度勾配は、図２に示す如くで
あり、二段目パルス管壁の大部分（７０％程度）の表面
の温度が、一段目パルス管２２の低温部２２Ａの温度
（３０−７０Ｋ、図では５０Ｋ）より低い。即ち、低温
側熱輻射シールド５０の外にある二段目パルス管壁のか
なりの部分Ａは、該低温側熱輻射シールド５０の温度よ
り低い。従って、この部分に対して、コールドヘッド２
０が収容された真空容器（図示省略）の壁面（室温）か
ら、温度の４乗の差に比例する熱輻射が入射し、二段目
パルス管の温度分布に影響を与えて二段目パルス管２８
の性能を低下させ、冷凍能力と冷凍効率を減少させると
いう問題点を有していた。
【０００６】本発明は、前記従来の問題点を解消するべ
くなされたもので、二段目パルス管壁の大部分の表面へ
の室温からの熱輻射を遮断して、熱輻射損失及びパルス
管温度分布への影響を大幅に減少し、二段目冷凍能力と
冷凍効率を向上することを課題とする。
くなされたもので、二段目パルス管壁の大部分の表面へ
の室温からの熱輻射を遮断して、熱輻射損失及びパルス
管温度分布への影響を大幅に減少し、二段目冷凍能力と
冷凍効率を向上することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、一段目低温部
を第１の所定温度に冷却する一段目パルス管と、二段目
低温部を、前記一段目低温部より低い第２の所定温度に
冷却する二段目パルス管とを有する二段式パルス管冷凍
機において、前記二段目パルス管の高温側部分を囲む高
温側熱輻射シールドを設けることにより、前記課題を解
決したものである。
を第１の所定温度に冷却する一段目パルス管と、二段目
低温部を、前記一段目低温部より低い第２の所定温度に
冷却する二段目パルス管とを有する二段式パルス管冷凍
機において、前記二段目パルス管の高温側部分を囲む高
温側熱輻射シールドを設けることにより、前記課題を解
決したものである。
【０００８】又、前記高温側熱輻射シールドを、前記一
段目パルス管の一段目低温部に接続するようにしたもの
である。
段目パルス管の一段目低温部に接続するようにしたもの
である。
【０００９】又、前記高温側熱輻射シールドの長さを、
前記二段目パルス管の低温側部分を囲む低温側熱輻射シ
ールドの外側にある二段目パルス管の長さの２／３以下
としたものである。
前記二段目パルス管の低温側部分を囲む低温側熱輻射シ
ールドの外側にある二段目パルス管の長さの２／３以下
としたものである。
【００１０】又、前記高温側熱輻射シールドを、前記二
段目パルス管の低温側部分を囲む低温側熱輻射シールド
に連結したものである。
段目パルス管の低温側部分を囲む低温側熱輻射シールド
に連結したものである。
【００１１】本発明は、又、前記の二段式パルス管冷凍
機を用いた低温装置を提供するものである。
機を用いた低温装置を提供するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の実
施形態を詳細に説明する。
施形態を詳細に説明する。
【００１３】本実施形態は、図１に示した従来例と同様
の二段式パルス管冷凍機において、図３に示す如く、二
段目パルス管２８の高温側部分Ａを囲む長さＬの、管状
の高温側熱輻射シールド５２を設け、該高温側熱輻射シ
ールド５２を、前記低温側熱輻射シールド５０の上面に
ボルト等で連結したものである。
の二段式パルス管冷凍機において、図３に示す如く、二
段目パルス管２８の高温側部分Ａを囲む長さＬの、管状
の高温側熱輻射シールド５２を設け、該高温側熱輻射シ
ールド５２を、前記低温側熱輻射シールド５０の上面に
ボルト等で連結したものである。
【００１４】前記高温側熱輻射シールド５２は、低温側
熱輻射シールド５０と同様に、例えば銅やアルミニウム
等の熱伝導率の良い材料で構成される。この高温側熱輻
射シールド５２は、前記低温側熱輻射シールド５０の上
表面に、十分熱接触させる。
熱輻射シールド５０と同様に、例えば銅やアルミニウム
等の熱伝導率の良い材料で構成される。この高温側熱輻
射シールド５２は、前記低温側熱輻射シールド５０の上
表面に、十分熱接触させる。
【００１５】該高温側熱輻射シールド５２の内表面の半
径は、二段目パルス管２８の外壁面の半径より、例えば
Ｓ＝２ｍｍ大きくすることができる。なお、この間隙Ｓ
は、施工の容易性と熱の放散防止との兼ね合いで決める
ことができる。
径は、二段目パルス管２８の外壁面の半径より、例えば
Ｓ＝２ｍｍ大きくすることができる。なお、この間隙Ｓ
は、施工の容易性と熱の放散防止との兼ね合いで決める
ことができる。
【００１６】前記高温側熱輻射シールド５２の長さＬ
は、例えば低温側熱輻射シールド５０の外側にある二段
目パルス管２８の長さＢの１／２とすることができる。
該高温側熱輻射シールド５２の長さＬは、長すぎると二
段目パルス管２８の上端が室温にならず不具合を生じる
ため、前記長さＢの２／３以下とすることが望ましい。
は、例えば低温側熱輻射シールド５０の外側にある二段
目パルス管２８の長さＢの１／２とすることができる。
該高温側熱輻射シールド５２の長さＬは、長すぎると二
段目パルス管２８の上端が室温にならず不具合を生じる
ため、前記長さＢの２／３以下とすることが望ましい。
【００１７】この高温側熱輻射シールド５２によって、
真空容器の壁面（室温）から二段目パルス管２８の壁に
対する熱輻射及び二段目パルス管温度分布への影響を減
らして、二段目パルス管２８の冷凍能力及び冷凍効率を
向上することができる。
真空容器の壁面（室温）から二段目パルス管２８の壁に
対する熱輻射及び二段目パルス管温度分布への影響を減
らして、二段目パルス管２８の冷凍能力及び冷凍効率を
向上することができる。
【００１８】なお、前記実施形態においては、既にある
低温側熱輻射防止シールド５０に、別体の高温側熱輻射
防止シールド５２を取付けるようにしていたが、始めか
ら、両者を一体で形成することも可能である。
低温側熱輻射防止シールド５０に、別体の高温側熱輻射
防止シールド５２を取付けるようにしていたが、始めか
ら、両者を一体で形成することも可能である。
【００１９】本発明は、二段式パルス冷凍機を使った、
各種超電導磁石装置、各種センサ冷却システム、液化装
置、液化ガス、再凝縮装置、クライオポンプ、ＭＲＩ診
断機器、理化学機器等に適用可能である。
各種超電導磁石装置、各種センサ冷却システム、液化装
置、液化ガス、再凝縮装置、クライオポンプ、ＭＲＩ診
断機器、理化学機器等に適用可能である。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、二段目パルス管壁の大
部分の表面への室温からの熱輻射が遮断され、熱輻射損
失を大幅に減少して、二段目パルス管の冷凍能力と冷凍
効率を向上することができる。更に、外気温の二段目パ
ルス管温度分布への影響が低減され、温度の安定性を高
めることも可能となる。
部分の表面への室温からの熱輻射が遮断され、熱輻射損
失を大幅に減少して、二段目パルス管の冷凍能力と冷凍
効率を向上することができる。更に、外気温の二段目パ
ルス管温度分布への影響が低減され、温度の安定性を高
めることも可能となる。
【図１】従来の二段式パルス管冷凍機の一例の要部構成
を示す断面図
を示す断面図
【図２】従来の問題点を説明するための、二段目パルス
管の温度勾配の例を示す線図
管の温度勾配の例を示す線図
【図３】本発明に係る二段式パルス管冷凍機の実施形態
の要部構成を示す断面図
の要部構成を示す断面図
１０…圧縮機 １６…バルブユニット ２０…コールドヘッド ２２…一段目パルス管 ２２Ａ、２８Ａ…低温部 ２８…二段目パルス管 ５０…低温側熱輻射シールド ５２…高温側熱輻射シールド
Claims (5)
- 【請求項１】一段目低温部を第１の所定温度に冷却する
一段目パルス管と、 二段目低温部を、前記一段目低温部より低い第２の所定
温度に冷却する二段目パルス管とを有する二段式パルス
管冷凍機において、 前記二段目パルス管の高温側部分を囲む高温側熱輻射シ
ールドを設けたことを特徴とする二段式パルス管冷凍
機。 - 【請求項２】前記高温側熱輻射シールドが、前記一段目
パルス管の一段目低温部に接続されていることを特徴と
する請求項１に記載の二段式パルス管冷凍機。 - 【請求項３】前記高温側熱輻射シールドの長さが、前記
二段目パルス管の低温側部分を囲む低温側熱輻射シール
ドの外側にある二段目パルス管の長さの２／３以下であ
ることを特徴とする請求項１又は２に記載の二段式パル
ス管冷凍機。 - 【請求項４】前記高温側熱輻射シールドが、前記二段目
パルス管の低温側部分を囲む低温側熱輻射シールドに連
結されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれ
かに記載の二段式パルス管冷凍機。 - 【請求項５】請求項１乃至４のいずれかに記載の二段式
パルス管冷凍機を用いた低温装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001090626A JP2002286314A (ja) | 2001-03-27 | 2001-03-27 | 二段式パルス管冷凍機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001090626A JP2002286314A (ja) | 2001-03-27 | 2001-03-27 | 二段式パルス管冷凍機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002286314A true JP2002286314A (ja) | 2002-10-03 |
Family
ID=18945388
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001090626A Pending JP2002286314A (ja) | 2001-03-27 | 2001-03-27 | 二段式パルス管冷凍機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002286314A (ja) |
-
2001
- 2001-03-27 JP JP2001090626A patent/JP2002286314A/ja active Pending
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