JP2003329327A - パルス管冷凍機 - Google Patents
パルス管冷凍機Info
- Publication number
- JP2003329327A JP2003329327A JP2002136098A JP2002136098A JP2003329327A JP 2003329327 A JP2003329327 A JP 2003329327A JP 2002136098 A JP2002136098 A JP 2002136098A JP 2002136098 A JP2002136098 A JP 2002136098A JP 2003329327 A JP2003329327 A JP 2003329327A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pulse tube
- discs
- regenerator
- cooling
- working gas
- 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
Links
Classifications
-
- 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
-
- 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
- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/14—Compression machines, plants or systems characterised by the cycle used
- F25B2309/1408—Pulse-tube cycles with pulse tube having U-turn or L-turn type geometrical arrangements
-
- 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
- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/14—Compression machines, plants or systems characterised by the cycle used
- F25B2309/1412—Pulse-tube cycles characterised by heat exchanger details
-
- 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
- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/14—Compression machines, plants or systems characterised by the cycle used
- F25B2309/1421—Pulse-tube cycles characterised by details not otherwise provided for
-
- 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
- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/14—Compression machines, plants or systems characterised by the cycle used
- F25B2309/1425—Pulse tubes with basic schematic including several pulse tubes
-
- 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
- F25B9/10—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point with several cooling stages
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 パルス管の冷却ブロックの温度が迅速に下降
できるパルス管冷凍機を提供すること。 【解決手段】 パルス管シリンダ２７の先端に外嵌する
キャップ状の冷却ヘッド２５内に、複数の銅製の多孔円
板３２を積層して配置すると共に、多孔円板３２の外周
面と冷却ヘッド２５の内側面とを密着させる。複数の多
孔円板３２の間に複数のスペーサ３２を配置して複数の
空間を形成する。低温の作動ガスが多孔円板３２の孔と
空間とを交互に通過して乱流を生成するので、作動ガス
と多孔円板３２とは良好な効率で熱交換する。多孔円板
３２と冷却ヘッド２５は面接触していて接触面積が従来
よりも大きいので、多孔円板３２から冷却ヘッド２５に
良好な効率で冷熱が伝達されて、冷却ヘッド２５の温度
が迅速に下降する。
できるパルス管冷凍機を提供すること。 【解決手段】 パルス管シリンダ２７の先端に外嵌する
キャップ状の冷却ヘッド２５内に、複数の銅製の多孔円
板３２を積層して配置すると共に、多孔円板３２の外周
面と冷却ヘッド２５の内側面とを密着させる。複数の多
孔円板３２の間に複数のスペーサ３２を配置して複数の
空間を形成する。低温の作動ガスが多孔円板３２の孔と
空間とを交互に通過して乱流を生成するので、作動ガス
と多孔円板３２とは良好な効率で熱交換する。多孔円板
３２と冷却ヘッド２５は面接触していて接触面積が従来
よりも大きいので、多孔円板３２から冷却ヘッド２５に
良好な効率で冷熱が伝達されて、冷却ヘッド２５の温度
が迅速に下降する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、パルス管冷凍機に
関する。
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、パルス管冷凍機は、圧縮機
と、蓄冷器と、パルス管と、バッファタンクとを順に接
続し、上記圧縮機の吸引側と吐出側とを上記蓄冷器に切
換バルブで交互に切り換え連通して、この蓄冷器を経て
パルス管に作動ガスのパルスを送出している。上記バッ
ファタンクで上記作動ガスのパルスの位相を調整する。
上記パルス管の上記蓄冷器に接続された側の低温端の近
傍で、作動ガスの温度が下降し、この温度が下降した作
動ガスから得た冷熱を、上記パルス管の低温端に設けた
冷却ブロックに蓄積している。
と、蓄冷器と、パルス管と、バッファタンクとを順に接
続し、上記圧縮機の吸引側と吐出側とを上記蓄冷器に切
換バルブで交互に切り換え連通して、この蓄冷器を経て
パルス管に作動ガスのパルスを送出している。上記バッ
ファタンクで上記作動ガスのパルスの位相を調整する。
上記パルス管の上記蓄冷器に接続された側の低温端の近
傍で、作動ガスの温度が下降し、この温度が下降した作
動ガスから得た冷熱を、上記パルス管の低温端に設けた
冷却ブロックに蓄積している。
【０００３】図４は、従来のパルス管冷凍機が備えるパ
ルス管の低温端付近を示した断面図である。このパルス
管の低温端には、パルス管シリンダ１２７の端部に外嵌
するキャップ状の冷却ブロック１２５と、この冷却ブロ
ック１２５内に配置されて作動ガスと熱交換するスクリ
ーン１３１と、上記冷却ブロック１２５の底部に形成さ
れて、パルス管シリンダ１２７内部に連通すると共に冷
却ブロック１２５の側面に開口する連通路と、この連通
路の開口に一端が接続されて図示しない蓄冷器に他端が
接続された接続配管１０６とが設けられている。上記ス
クリーンは、略円形に切り出した銅メッシュを複数枚重
ね合わせてなり、上記温度が下降した作動ガスと熱交換
して得た冷熱を、上記冷却ブロックに伝達している。
ルス管の低温端付近を示した断面図である。このパルス
管の低温端には、パルス管シリンダ１２７の端部に外嵌
するキャップ状の冷却ブロック１２５と、この冷却ブロ
ック１２５内に配置されて作動ガスと熱交換するスクリ
ーン１３１と、上記冷却ブロック１２５の底部に形成さ
れて、パルス管シリンダ１２７内部に連通すると共に冷
却ブロック１２５の側面に開口する連通路と、この連通
路の開口に一端が接続されて図示しない蓄冷器に他端が
接続された接続配管１０６とが設けられている。上記ス
クリーンは、略円形に切り出した銅メッシュを複数枚重
ね合わせてなり、上記温度が下降した作動ガスと熱交換
して得た冷熱を、上記冷却ブロックに伝達している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のパルス管冷凍機は、上記スクリーンは冷熱を冷却ブ
ロックに伝達し難いので、上記冷却ブロックの温度が下
降し難いという問題がある。なぜならば、上記スクリー
ンを形成する略円形の銅メッシュは、その外周が、銅メ
ッシュを構成する銅線の断面および側面からなり、この
銅線の断面および側面は上記冷却ブロックの内側面に点
接触または線接触するので、上記スクリーンと冷却ブロ
ックとの接触面積が非常に小さくて冷熱の伝達量が少な
いからである。
来のパルス管冷凍機は、上記スクリーンは冷熱を冷却ブ
ロックに伝達し難いので、上記冷却ブロックの温度が下
降し難いという問題がある。なぜならば、上記スクリー
ンを形成する略円形の銅メッシュは、その外周が、銅メ
ッシュを構成する銅線の断面および側面からなり、この
銅線の断面および側面は上記冷却ブロックの内側面に点
接触または線接触するので、上記スクリーンと冷却ブロ
ックとの接触面積が非常に小さくて冷熱の伝達量が少な
いからである。
【０００５】そこで、この発明の目的は、パルス管の冷
却ブロックの温度が迅速に下降でき、かつ、到達温度が
低く、冷却能力の大きなパルス管冷凍機を提供すること
にある。
却ブロックの温度が迅速に下降でき、かつ、到達温度が
低く、冷却能力の大きなパルス管冷凍機を提供すること
にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明のパルス管冷凍機は、圧縮機と、蓄
冷器と、パルス管と、バッファタンクとを順に接続し、
上記パルス管の上記蓄冷器に接続された側の端部に冷却
ブロックを備えるパルス管冷凍機において、上記冷却ブ
ロックの内側に、多孔円板を複数個積層した状態で配置
すると共に、上記多孔円板の外周面を上記冷却ブロック
の内側面に密着させたことを特徴としている。
め、請求項１の発明のパルス管冷凍機は、圧縮機と、蓄
冷器と、パルス管と、バッファタンクとを順に接続し、
上記パルス管の上記蓄冷器に接続された側の端部に冷却
ブロックを備えるパルス管冷凍機において、上記冷却ブ
ロックの内側に、多孔円板を複数個積層した状態で配置
すると共に、上記多孔円板の外周面を上記冷却ブロック
の内側面に密着させたことを特徴としている。
【０００７】請求項１のパルス管冷凍機によれば、この
パルス管冷凍機の動作が開始されると、上記圧縮機で圧
縮された作動ガスのパルスが、蓄冷器とパルス管とバッ
ファタンクに送出されて、上記パルス管の上記蓄冷器に
接続する側の端部近傍で、作動ガスの温度が下降して低
温になる。この低温になった作動ガスが上記積層された
複数の多孔円板の孔を通過する際、この多孔円板と熱交
換をして多孔円板の温度が下降する。この温度が下降し
た多孔円板の外周面と冷却ブロックの内側面との密着部
を介して、上記多孔円板から冷脚ブロックに向って冷熱
が伝達される。ここにおいて、上記多孔円板の外周面は
上記冷却ブロックの内側面に密着されて面接触している
ので、この多孔円板と冷却ブロックとの接触面積は、従
来のスクリーンと冷却ブロックとが点および線接触して
なる接触面積よりも、大幅に大きくなる。したがって、
上記多孔円板と冷却ブロックの間の冷熱の伝達性能が従
来よりも良いので、上記多孔円板が作動ガスと熱交換し
て得た冷熱が、冷却ブロックに迅速かつ効率的に伝わっ
て、冷却ブロックの温度が従来よりも迅速に下降し、か
つ、到達温度が低くなり、冷却能力が大きくなる。
パルス管冷凍機の動作が開始されると、上記圧縮機で圧
縮された作動ガスのパルスが、蓄冷器とパルス管とバッ
ファタンクに送出されて、上記パルス管の上記蓄冷器に
接続する側の端部近傍で、作動ガスの温度が下降して低
温になる。この低温になった作動ガスが上記積層された
複数の多孔円板の孔を通過する際、この多孔円板と熱交
換をして多孔円板の温度が下降する。この温度が下降し
た多孔円板の外周面と冷却ブロックの内側面との密着部
を介して、上記多孔円板から冷脚ブロックに向って冷熱
が伝達される。ここにおいて、上記多孔円板の外周面は
上記冷却ブロックの内側面に密着されて面接触している
ので、この多孔円板と冷却ブロックとの接触面積は、従
来のスクリーンと冷却ブロックとが点および線接触して
なる接触面積よりも、大幅に大きくなる。したがって、
上記多孔円板と冷却ブロックの間の冷熱の伝達性能が従
来よりも良いので、上記多孔円板が作動ガスと熱交換し
て得た冷熱が、冷却ブロックに迅速かつ効率的に伝わっ
て、冷却ブロックの温度が従来よりも迅速に下降し、か
つ、到達温度が低くなり、冷却能力が大きくなる。
【０００８】請求項２の発明のパルス管冷凍機は、上記
複数の多孔円板の間に、スペーサを設けたことを特徴と
している。
複数の多孔円板の間に、スペーサを設けたことを特徴と
している。
【０００９】請求項２のパルス管冷凍機によれば、上記
スペーサによって、上記複数の多孔円板が互いに所定間
隔をおいて配置されて、上記複数の多孔円板の間に空間
が形成される。このパルス管冷凍機が起動すると、作動
ガスは、上記多孔円板の孔と上記空間とを交互に通過し
て、作動ガスの流れに乱流が生じる。この乱流によっ
て、作動ガスと多孔円板との熱交換効率が向上する。そ
の結果、冷却ブロックが多孔円板を介して作動ガスから
受け取る冷熱量が増加して、上記冷却ブロックが迅速に
冷却され、かつ、到達温度が低くなり、冷却能力が大き
くなる。
スペーサによって、上記複数の多孔円板が互いに所定間
隔をおいて配置されて、上記複数の多孔円板の間に空間
が形成される。このパルス管冷凍機が起動すると、作動
ガスは、上記多孔円板の孔と上記空間とを交互に通過し
て、作動ガスの流れに乱流が生じる。この乱流によっ
て、作動ガスと多孔円板との熱交換効率が向上する。そ
の結果、冷却ブロックが多孔円板を介して作動ガスから
受け取る冷熱量が増加して、上記冷却ブロックが迅速に
冷却され、かつ、到達温度が低くなり、冷却能力が大き
くなる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
により詳細に説明する。図１は、本実施の形態のパルス
管冷凍機における断面図である。
により詳細に説明する。図１は、本実施の形態のパルス
管冷凍機における断面図である。
【００１１】このパルス管冷凍機は、第１蓄冷器１と、
この第１蓄冷器１の先端部に連通して直列に設けられた
第２蓄冷器２と、先端が連通管５によって第１蓄冷器１
の先端部に連通された第１パルス管３と、先端が連通管
６によって第２蓄冷器２の先端部に連通された第２パル
ス管４とを有している。そして、第１蓄冷器１，第１パ
ルス管３および第２パルス管４の基端部は、バルブ室７
の端面に取り付けられたフランジ８に挿入されて固定さ
れており、バルブ室７はモータ室９に固定されている。
上記第１蓄冷器１内にはメッシュ状の蓄冷材１０（一部
のみ図示）が積層されて充填され、上記第２蓄冷器２内
には球状の蓄冷材１１（一部のみ図示）が充填されてい
る。上記第１パルス管３は、パルス管シリンダ２８と、
このパルス管シリンダ２８の先端に外嵌する冷却ブロッ
クとしての冷却ヘッド２４とを備える。上記第２パルス
管４は、パルス管シリンダ２７と、このパルス管シリン
ダ２７の先端に外嵌する冷却ブロックとしての冷却ヘッ
ド２５とを備える。
この第１蓄冷器１の先端部に連通して直列に設けられた
第２蓄冷器２と、先端が連通管５によって第１蓄冷器１
の先端部に連通された第１パルス管３と、先端が連通管
６によって第２蓄冷器２の先端部に連通された第２パル
ス管４とを有している。そして、第１蓄冷器１，第１パ
ルス管３および第２パルス管４の基端部は、バルブ室７
の端面に取り付けられたフランジ８に挿入されて固定さ
れており、バルブ室７はモータ室９に固定されている。
上記第１蓄冷器１内にはメッシュ状の蓄冷材１０（一部
のみ図示）が積層されて充填され、上記第２蓄冷器２内
には球状の蓄冷材１１（一部のみ図示）が充填されてい
る。上記第１パルス管３は、パルス管シリンダ２８と、
このパルス管シリンダ２８の先端に外嵌する冷却ブロッ
クとしての冷却ヘッド２４とを備える。上記第２パルス
管４は、パルス管シリンダ２７と、このパルス管シリン
ダ２７の先端に外嵌する冷却ブロックとしての冷却ヘッ
ド２５とを備える。
【００１２】図２は、上記第２パルス管４の先端近傍を
示した拡大断面図である。この第２パルス管４の先端に
は、上記パルス管シリンダ２７の先端に外嵌するキャッ
プ状の冷却ヘッド２５の内側に、銅からなる複数の多孔
円板３２が積層した状態で配置されている。図３は、上
記多孔円板３２を示す平面図である。この複数の多孔円
板３２は、外周面が冷却ヘッド２５の内側面に密着する
ように配置されていると共に、樹脂からなる複数の環状
のスペーサ３３によって厚み方向に隔てられている。こ
れによって、上記冷却ヘッド２５の内側に、複数の多孔
円板３２で隔てられた複数の空間が形成されている。上
記冷却ヘッド２５の底部には、上記パルス管シリンダ２
７内に連通すると共に冷却ベッド２５の側面に開口する
連通路を備え、この連通路の開口に上記連通管６が接続
されている。
示した拡大断面図である。この第２パルス管４の先端に
は、上記パルス管シリンダ２７の先端に外嵌するキャッ
プ状の冷却ヘッド２５の内側に、銅からなる複数の多孔
円板３２が積層した状態で配置されている。図３は、上
記多孔円板３２を示す平面図である。この複数の多孔円
板３２は、外周面が冷却ヘッド２５の内側面に密着する
ように配置されていると共に、樹脂からなる複数の環状
のスペーサ３３によって厚み方向に隔てられている。こ
れによって、上記冷却ヘッド２５の内側に、複数の多孔
円板３２で隔てられた複数の空間が形成されている。上
記冷却ヘッド２５の底部には、上記パルス管シリンダ２
７内に連通すると共に冷却ベッド２５の側面に開口する
連通路を備え、この連通路の開口に上記連通管６が接続
されている。
【００１３】上記第１パルス管３の先端の冷却ヘッド２
４内にも、第２パルス管４の冷却ヘッド２５と同様に、
複数の銅製多孔円板が外周面を冷却ヘッド２５の内側面
に密着すると共にスペーサを用いて所定間隔に配置され
ている。
４内にも、第２パルス管４の冷却ヘッド２５と同様に、
複数の銅製多孔円板が外周面を冷却ヘッド２５の内側面
に密着すると共にスペーサを用いて所定間隔に配置され
ている。
【００１４】上記バルブ室７には、ロータとステータと
で構成される切換弁１２が設けられており、モータ室９
に設けられた駆動モータ１３によって切換弁１２の上記
ロータを回転駆動することによって、第１蓄冷器１の基
端部が、通路１４を介して、導入口１５を有する高圧室
１６と排出口１７を有する低圧室１８とに切り換え連通
される。尚、駆動モータ１３は高圧室１６内に収納され
ており、導入口１５は圧縮機１９の吐出口に接続されて
おり、排出口１７は圧縮機１９の吸入口に接続されてい
る。
で構成される切換弁１２が設けられており、モータ室９
に設けられた駆動モータ１３によって切換弁１２の上記
ロータを回転駆動することによって、第１蓄冷器１の基
端部が、通路１４を介して、導入口１５を有する高圧室
１６と排出口１７を有する低圧室１８とに切り換え連通
される。尚、駆動モータ１３は高圧室１６内に収納され
ており、導入口１５は圧縮機１９の吐出口に接続されて
おり、排出口１７は圧縮機１９の吸入口に接続されてい
る。
【００１５】また、上記第１パルス管３の基端部は、第
１流路抵抗２０が介設された流路によって通路１４に連
通されている。さらに、第１パルス管３の基端部は、第
２路抵抗２１が介設された流路によってバッファタンク
２２に連通されている。なお、図１では省略されている
が、第２パルス管４の基端部も同様に、流路抵抗が介設
された流路によって通路１４とバッファタンク２２とに
連通されている。
１流路抵抗２０が介設された流路によって通路１４に連
通されている。さらに、第１パルス管３の基端部は、第
２路抵抗２１が介設された流路によってバッファタンク
２２に連通されている。なお、図１では省略されている
が、第２パルス管４の基端部も同様に、流路抵抗が介設
された流路によって通路１４とバッファタンク２２とに
連通されている。
【００１６】上記構成を有するパルス管冷凍機は、上記
駆動モータ１３によって切換弁１２を回転して、第１蓄
冷器１の基端部を高圧室１６と低圧室１８とに切り換え
接続することによって、第１パルス管３内で作動ガスが
圧縮と膨張とを繰り返し、その際における断熱膨張によ
って発生する冷熱によって、第１蓄冷器１の先端部に設
けられた冷却ステージ２３および第１パルス管３の先端
部に設けられた冷却ヘッド２４が、３０Ｋから８０Ｋ程
度に冷却される。
駆動モータ１３によって切換弁１２を回転して、第１蓄
冷器１の基端部を高圧室１６と低圧室１８とに切り換え
接続することによって、第１パルス管３内で作動ガスが
圧縮と膨張とを繰り返し、その際における断熱膨張によ
って発生する冷熱によって、第１蓄冷器１の先端部に設
けられた冷却ステージ２３および第１パルス管３の先端
部に設けられた冷却ヘッド２４が、３０Ｋから８０Ｋ程
度に冷却される。
【００１７】さらに、本パルス管冷凍機の蓄冷器は２段
に構成されているため、上記高圧室１６から第１蓄冷器
１内に導入された高圧作動ガスは、第１蓄冷器１の先端
から第２蓄冷器２の基端部に導入される。そして、第２
蓄冷器２の蓄冷材１１と熱交換を行いつつ先端部に至
り、連通管６を通って第２パルス管４の先端部に流入す
る。そうすると、既に第２パルス管４に存在している作
動ガスが、新たに流入した作動ガスによって押されて基
端側に移動を始める。同時に、第１流路抵抗を通って第
２パルス管４の基端部に作動ガスが流入し、第２パルス
管４の先端部から流入する作動ガスが抑制される。その
結果、作動ガスの移動のタイミングが第２パルス管４内
における圧力変化のタイミングに対して遅れる。その
後、第２パルス管４内の圧力がバッファタンク２２内の
圧力よりも高くなって、基端側の作動ガスが第２流路抵
抗を通ってバッファタンク２２内に流入し、第２パルス
管４内のガスが基端側に移動する。
に構成されているため、上記高圧室１６から第１蓄冷器
１内に導入された高圧作動ガスは、第１蓄冷器１の先端
から第２蓄冷器２の基端部に導入される。そして、第２
蓄冷器２の蓄冷材１１と熱交換を行いつつ先端部に至
り、連通管６を通って第２パルス管４の先端部に流入す
る。そうすると、既に第２パルス管４に存在している作
動ガスが、新たに流入した作動ガスによって押されて基
端側に移動を始める。同時に、第１流路抵抗を通って第
２パルス管４の基端部に作動ガスが流入し、第２パルス
管４の先端部から流入する作動ガスが抑制される。その
結果、作動ガスの移動のタイミングが第２パルス管４内
における圧力変化のタイミングに対して遅れる。その
後、第２パルス管４内の圧力がバッファタンク２２内の
圧力よりも高くなって、基端側の作動ガスが第２流路抵
抗を通ってバッファタンク２２内に流入し、第２パルス
管４内のガスが基端側に移動する。
【００１８】次に、上記第１蓄冷器１が低圧室１８に切
り替え接続されると、上記第１蓄冷器１内の減圧に伴っ
て第２蓄冷器２内の作動ガスが第１蓄冷器１に吸入され
始める。そうすると、既に第２パルス管４に存在してい
る作動ガスが、第２蓄冷器２に吸入され、第２パルス管
４内の作動ガスが低温端側に移動し始める。同時に、第
１流路抵抗を通って第２パルス管４の基端側の作動ガス
が流出し、第２パルス管４の先端部から流出する作動ガ
スが抑制される。その後、バッファタンク２２内の作動
ガスが第２流路抵抗を通って第２パルス管４内に戻ると
共に、第２パルス管４内の作動ガスが第２蓄冷器２の低
温端側に流れ込み、蓄冷材１１を冷却して温度上昇しつ
つ高温端側に移動し、第１蓄冷器１を介して圧縮機１９
の吸入口に戻る。
り替え接続されると、上記第１蓄冷器１内の減圧に伴っ
て第２蓄冷器２内の作動ガスが第１蓄冷器１に吸入され
始める。そうすると、既に第２パルス管４に存在してい
る作動ガスが、第２蓄冷器２に吸入され、第２パルス管
４内の作動ガスが低温端側に移動し始める。同時に、第
１流路抵抗を通って第２パルス管４の基端側の作動ガス
が流出し、第２パルス管４の先端部から流出する作動ガ
スが抑制される。その後、バッファタンク２２内の作動
ガスが第２流路抵抗を通って第２パルス管４内に戻ると
共に、第２パルス管４内の作動ガスが第２蓄冷器２の低
温端側に流れ込み、蓄冷材１１を冷却して温度上昇しつ
つ高温端側に移動し、第１蓄冷器１を介して圧縮機１９
の吸入口に戻る。
【００１９】こうして、上記第２パルス管４内におい
て、第１パルス管３によって３０Ｋから８０Ｋ程度に冷
却された作動ガスの圧縮・膨張が繰り返され、その際に
おける断熱膨張によって発生した冷熱が、第２パルス管
４の先端部の冷却ヘッド２５および第２蓄冷器２の先端
部の冷却ステージ２６に蓄積される。そして、上記冷却
ヘッド２５および冷却ステージ２６の温度が４Ｋ程度に
下降する。
て、第１パルス管３によって３０Ｋから８０Ｋ程度に冷
却された作動ガスの圧縮・膨張が繰り返され、その際に
おける断熱膨張によって発生した冷熱が、第２パルス管
４の先端部の冷却ヘッド２５および第２蓄冷器２の先端
部の冷却ステージ２６に蓄積される。そして、上記冷却
ヘッド２５および冷却ステージ２６の温度が４Ｋ程度に
下降する。
【００２０】ここで、本実施の形態においては、第２パ
ルス管４の先端の冷却ヘッド２５の内側に、複数の多孔
円板３２が積層した状態で、互いに所定間隔で隔てられ
て配置されている。したがって、上記断熱膨張で温度が
下降した作動ガスが、多孔円板３２の孔と、この多孔円
板３２の間の空間とを交互に通過して、乱流を生成しな
がら冷却ヘッドの内側を流れる。このとき、上記作動ガ
スの乱流によって、作動ガスと多孔円板３２とは良好な
効率で熱交換する。上記作動ガスと熱交換して冷熱を得
た多孔円板３２は、この多孔円板３２の外周面と冷却ヘ
ッド２５の内側面との密着部分を介して、冷却ヘッド２
５に冷熱を伝える。上記多孔円板３２の外周面と冷却ヘ
ッド２５の内側面とは面接触しているので、従来の銅メ
ッシュからなるスクリーンと冷却ブロックとの接触面積
よりも大幅に大きい接触面積を有する。したがって、作
動ガスと熱交換する多孔円板３２と冷却ヘッド２５との
冷熱の伝達性能が従来よりも大幅に向上しているので、
上記多孔円板３２から冷却ヘッド２５に冷熱が迅速に伝
達されて、上記冷却ヘッド２５の温度が従来よりも短時
間で下降する。その結果、本実施形態のパルス管冷凍機
は、起動後、迅速に冷却ヘッド２５に極低温を得ること
ができ、かつ、この冷却ヘッド２５の到達温度が低くで
きて、冷却能力が大きくできる。
ルス管４の先端の冷却ヘッド２５の内側に、複数の多孔
円板３２が積層した状態で、互いに所定間隔で隔てられ
て配置されている。したがって、上記断熱膨張で温度が
下降した作動ガスが、多孔円板３２の孔と、この多孔円
板３２の間の空間とを交互に通過して、乱流を生成しな
がら冷却ヘッドの内側を流れる。このとき、上記作動ガ
スの乱流によって、作動ガスと多孔円板３２とは良好な
効率で熱交換する。上記作動ガスと熱交換して冷熱を得
た多孔円板３２は、この多孔円板３２の外周面と冷却ヘ
ッド２５の内側面との密着部分を介して、冷却ヘッド２
５に冷熱を伝える。上記多孔円板３２の外周面と冷却ヘ
ッド２５の内側面とは面接触しているので、従来の銅メ
ッシュからなるスクリーンと冷却ブロックとの接触面積
よりも大幅に大きい接触面積を有する。したがって、作
動ガスと熱交換する多孔円板３２と冷却ヘッド２５との
冷熱の伝達性能が従来よりも大幅に向上しているので、
上記多孔円板３２から冷却ヘッド２５に冷熱が迅速に伝
達されて、上記冷却ヘッド２５の温度が従来よりも短時
間で下降する。その結果、本実施形態のパルス管冷凍機
は、起動後、迅速に冷却ヘッド２５に極低温を得ること
ができ、かつ、この冷却ヘッド２５の到達温度が低くで
きて、冷却能力が大きくできる。
【００２１】上記実施形態において、上記第１蓄冷器１
および第１パルス管３と、第２蓄冷器２および第２パル
ス管４とを有する２段のパルス管冷凍機を例にして説明
したが、蓄冷器およびパルス管を一段のみ備えるパルス
管冷凍機にも本発明は適用可能である。
および第１パルス管３と、第２蓄冷器２および第２パル
ス管４とを有する２段のパルス管冷凍機を例にして説明
したが、蓄冷器およびパルス管を一段のみ備えるパルス
管冷凍機にも本発明は適用可能である。
【００２２】また、上記実施の形態において、第１段お
よび第２段のパルス管のいずれのパルス管にも本発明を
適用したが、被冷却物を冷却する最終段のパルス管のみ
に本発明を適用してもよい。
よび第２段のパルス管のいずれのパルス管にも本発明を
適用したが、被冷却物を冷却する最終段のパルス管のみ
に本発明を適用してもよい。
【００２３】
【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１の発
明のパルス管冷凍機によれば、圧縮機と、蓄冷器と、パ
ルス管と、バッファタンクとを順に接続し、上記パルス
管の上記蓄冷器に接続された側の端部に冷却ブロックを
備えるパルス管冷凍機において、上記冷却ブロックの内
側に、多孔円板を複数個積層した状態で配置すると共
に、上記多孔円板の外周面を上記冷却ブロックの内側面
に密着させたので、上記多孔円板の外周面と冷却ブロッ
クの内側面は面接触して接触面積が比較的大きいから、
上記多孔円板が作動ガスと熱交換して得た冷熱を冷却ブ
ロックに良好な効率で伝達できて、冷却ブロックの温度
が迅速に下降することができる。
明のパルス管冷凍機によれば、圧縮機と、蓄冷器と、パ
ルス管と、バッファタンクとを順に接続し、上記パルス
管の上記蓄冷器に接続された側の端部に冷却ブロックを
備えるパルス管冷凍機において、上記冷却ブロックの内
側に、多孔円板を複数個積層した状態で配置すると共
に、上記多孔円板の外周面を上記冷却ブロックの内側面
に密着させたので、上記多孔円板の外周面と冷却ブロッ
クの内側面は面接触して接触面積が比較的大きいから、
上記多孔円板が作動ガスと熱交換して得た冷熱を冷却ブ
ロックに良好な効率で伝達できて、冷却ブロックの温度
が迅速に下降することができる。
【００２４】請求項２の発明のパルス管冷凍機によれ
ば、上記複数の多孔円板の間に、スペーサを設けたの
で、上記複数の多孔円板の間に複数の空間を形成し、作
動ガスが上記多孔円板の孔と上記空間とを交互に通過す
る際に作動ガスの乱流を生成して、作動ガスと多孔円板
との熱交換効率を向上することができ、その結果、冷却
ブロックを迅速に冷却でき、到達温度が低くできて、冷
却能力を大きくできる。
ば、上記複数の多孔円板の間に、スペーサを設けたの
で、上記複数の多孔円板の間に複数の空間を形成し、作
動ガスが上記多孔円板の孔と上記空間とを交互に通過す
る際に作動ガスの乱流を生成して、作動ガスと多孔円板
との熱交換効率を向上することができ、その結果、冷却
ブロックを迅速に冷却でき、到達温度が低くできて、冷
却能力を大きくできる。
【図１】 本実施の形態のパルス管冷凍機における断面
図である。
図である。
【図２】 第２パルス管４の先端近傍を示した拡大断面
図である。
図である。
【図３】 多孔円板３２を示す平面図である。
【図４】 従来のパルス管冷凍機のパルス管の低温端付
近を示した断面図である。
近を示した断面図である。
１ 第１蓄冷器
２ 第２蓄例器
３ 第１パルス管
４ 第２パルス管
１９ 圧縮機
２２ バッファタンク
２４ 冷却ヘッド
２５ 冷却ヘッド
３２ 多孔円板
３３ スペーサ
Claims (2)
- 【請求項１】 圧縮機（１９）と、蓄冷器（１，２）
と、パルス管（３，４）と、バッファタンク（２２）と
を順に接続し、上記パルス管（３，４）の上記蓄冷器
（１，２）に接続された側の端部に冷却ブロック（２
４，２５）を備えるパルス管冷凍機において、 上記冷却ブロック（２５）の内側に、多孔円板（３２）
を複数個積層した状態で配置すると共に、上記多孔円板
（３２）の外周面を上記冷却ブロック（２５）の内側面
に密着させたことを特徴とするパルス管冷凍機。 - 【請求項２】 請求項１に記載のパルス管冷凍機におい
て、 上記複数の多孔円板（３２）の間に、スペーサ（３３）
を設けたことを特徴とするパルス管冷凍機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002136098A JP2003329327A (ja) | 2002-05-10 | 2002-05-10 | パルス管冷凍機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002136098A JP2003329327A (ja) | 2002-05-10 | 2002-05-10 | パルス管冷凍機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003329327A true JP2003329327A (ja) | 2003-11-19 |
Family
ID=29698247
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002136098A Pending JP2003329327A (ja) | 2002-05-10 | 2002-05-10 | パルス管冷凍機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003329327A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011149600A (ja) * | 2010-01-20 | 2011-08-04 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | パルスチューブ冷凍機 |
| JP2011179808A (ja) * | 2010-02-03 | 2011-09-15 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | パルスチューブ冷凍機 |
| CN110470072A (zh) * | 2019-04-29 | 2019-11-19 | 上海理工大学 | 一种非金属多孔微通道脉管制冷机 |
-
2002
- 2002-05-10 JP JP2002136098A patent/JP2003329327A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011149600A (ja) * | 2010-01-20 | 2011-08-04 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | パルスチューブ冷凍機 |
| JP2011179808A (ja) * | 2010-02-03 | 2011-09-15 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | パルスチューブ冷凍機 |
| CN110470072A (zh) * | 2019-04-29 | 2019-11-19 | 上海理工大学 | 一种非金属多孔微通道脉管制冷机 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106052190B (zh) | 一种主动回热式弹热制冷系统 | |
| JP4147697B2 (ja) | パルス管冷凍機 | |
| CN106766527A (zh) | 一种具有双制冷系统的冰箱 | |
| JP2511604B2 (ja) | 寒剤冷凍装置 | |
| US5609034A (en) | Cooling system | |
| JP2003329327A (ja) | パルス管冷凍機 | |
| JP2877094B2 (ja) | 極低温冷凍機及びその制御方法 | |
| JP2609327B2 (ja) | 冷凍機 | |
| WO2003001127A1 (en) | Cold storage type freezing machine | |
| JP2001272126A (ja) | パルス管冷凍機およびパルス管冷凍機を用いた超電導磁石装置 | |
| JPH10115472A (ja) | パルスチュ−ブ冷凍機 | |
| JPH07318181A (ja) | 極低温冷凍機 | |
| JP2986724B2 (ja) | 蓄冷形冷凍機 | |
| JP3271346B2 (ja) | 冷凍機の再生器及びその製造方法 | |
| JP2004270677A (ja) | 圧縮機用シリンダ組立体、圧縮機、及び圧縮機が適用された冷媒循環回路を有する装置 | |
| JPH05312426A (ja) | 極低温冷凍機 | |
| JP2002243294A (ja) | クライオポンプ | |
| JP3271370B2 (ja) | 極低温冷凍機 | |
| JP2002286311A (ja) | 極低温冷凍機 | |
| JPH0861798A (ja) | 冷却装置 | |
| US20050005613A1 (en) | Pulse tube refrigerator | |
| JP2005283026A (ja) | 蓄冷式冷凍機 | |
| JP2014163614A (ja) | 極低温冷凍機 | |
| JP2003075001A (ja) | パルス管冷凍機 | |
| CN100398939C (zh) | 一种换热器型绝热放气膨胀制冷机 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Effective date: 20040329 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 |
|
| A521 | Written amendment |
Effective date: 20040819 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20040819 |