JP2002349981A - パルス管冷凍機 - Google Patents

パルス管冷凍機

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 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へ向かって噴出するとき、或いは、蓄冷器２からの作
動ガスがパルス管５へ流入するとき、パルス管内のガス
の乱れを乱し冷却性能を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、パルス管冷凍機の冷却能力の向上を図ること。 【解決手段】 パルス管冷凍機におけるパルス管５の高
温部５ａ及び／又は低温部５ｂに目の開きおよび線径の
異なる金網（細目金網８ａと粗目金網８ｂ）を積層して
なる整流器８、８’を設置したことによりパルス管内の
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】本発明はパルス管冷凍機凍詳
しくはパルス管冷凍機の整流機構に関する。
【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５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Ｖａ及び、低圧弁Ｖｂ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４
ａ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Ｖａが開、低圧弁Ｖ
ｂ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Ｖａが閉となり低圧弁Ｖｂ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へ向かって噴出するとき、
或いは、蓄冷器２からの作動ガスがパルス管５へ流入す
るとき、熱交換器によってある程度整流されるもののパ
ルス管内のガスの流れを乱し冷却性能を低下させてい
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及び／又は低温部５
ｂに目の開きおよび線径の異なる金網（細目金網８ａと
粗目金網８ｂ）を積層してなる整流器８、８’を設置し
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４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は本発明の実施形態の説明図であって、前
記図５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と低温部５ｂに夫々整流器８、８’を
設置している。
【００１１】整流器８、８’の詳細構造を図２に示す。
本発明にかかる整流器は、細目金網８ａと粗目金網８ｂ
の２種類の金網を積層した構造である。（ａ）図は細目
金網８ａと粗目金網８ｂを積層した状態を示している。
（ｂ）図は細目金網、（ｃ）図は粗目金網をそれぞれ示
している。
【００１２】上記の細目金網８ａは目の開きが０．１７
〜０．４ｍｍ、線径が０．０８〜０．２０ｍｍの６０〜
１００メッシュの金網が使用される。特に目の開きが
０．１７５ｍｍ、線径が０．１４ｍｍ、８０メッシュの
金網が最適である。粗目金網８ｂは目の開きが０．８〜
２．０ｍｍ、線径が０．２〜１．０ｍｍの１２〜２０メ
ッシュの金網が使用される。特に目の開きが０．９９１
ｍｍ、線径が０．６ｍｍ、１６メッシュの金網が最適で
ある。なお、金網材料を高温部側および低温部側の整流
器８’、８に銅或いは銅合金を使用すれば金属の容積比
熱、熱伝導率の点から有利である。
【００１３】図３はパルス管の低温側に本発明の整流器
を設置したときの試験結果である。図３における縦軸は
冷凍能力を示しており、横軸の１は整流器を設置してい
ないとき、２は＃１６金網：１枚と＃８０金網：１枚を
積層したとき、３は＃１６金網：９枚と＃８０金網：１
枚を積層したとき、４は＃１６金網：１枚と＃８０金
網：２枚をセットにしたもの４組積層したとき、５は＃
１６金網：１枚と＃８０金網：１枚をセットにしたもの
６組積層したときである。
【００１４】図４はパルス管の高温側に本発明の整流器
を設置したときの試験結果である。図４における縦軸は
冷凍能力を示しており、横軸の１は整流器を設置してい
ないとき、２は＃１６金網：２枚と＃８０金網：１枚を
積層したとき、３は＃１６金網：１枚と＃８０金網：１
枚をセットにしたもの４組積層したときである。
【００１５】上記図３、図４に示す試験結果から細目金
網８ａと粗目金網８ｂを組み合わせて積層して形成され
た整流器を使用することによりパルス管冷凍機の冷凍性
能を向上させることが確認された。
【００１６】
【発明の効果】本発明はパルス管の高温側及び／又は低
温側へ、細目金網と粗目金網からなる種類の異なる金網
を積層した構造の整流器を設置したことにより作動ガス
が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実施形態の説
明図。
【図２】本発明にかかる整流器の詳細説明図。
【図３】本発明にかかる整流器をパルス管の低温側に設
置したときの試験結果。
【図４】本発明にかかる整流器をパルス管の高温側に設
置したときの試験結果。
【図５】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’ 整流器 ２ｂ 蓄冷器低温部 ８ａ 細目金
網 ３ 蓄冷材 ８ｂ 粗目金
網 ４ａ、４ｂ 熱交換器 Ｃ 冷却端
ブロック ５ パルス管 Ｆ 熱交換
材層 ５ａ パルス管高温部 Ｈ 高温端
ブロック ５ｂ パルス管低温部 Ｖａ 高圧弁 Ｖｂ 低圧弁

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】パルス管（５）の高温部（５ａ）及び／又
    は低温部（５ｂ）に目の開き及び線径が夫々異なる細目
    金網（８ａ）と粗目金網（８ｂ）を積層してなる整流器
    （８、８’）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】細目金網（８ａ）は目の開きが０．１７〜
    ０．４ｍｍ、線径が０．０８〜０．２０ｍｍの６０〜１
    ００メッシュであり、粗目金網（８ｂ）は目の開きが
    ０．８〜２．０ｍｍ、線径が０．２〜１．０ｍｍの１２
    〜２０メッシュの金網であることを特徴とする請求項１
    記載のパルス管冷凍機。
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