JP2003532045A - 混成2段パルスチューブ冷凍機 - Google Patents
混成2段パルスチューブ冷凍機Info
- Publication number
- JP2003532045A JP2003532045A JP2001578884A JP2001578884A JP2003532045A JP 2003532045 A JP2003532045 A JP 2003532045A JP 2001578884 A JP2001578884 A JP 2001578884A JP 2001578884 A JP2001578884 A JP 2001578884A JP 2003532045 A JP2003532045 A JP 2003532045A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stage
- pulse tube
- temperature end
- stage pulse
- high temperature
- 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.)
- Granted
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
- F25B2309/1411—Pulse-tube cycles characterised by control details, e.g. tuning, phase shifting or general control
-
- 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
- F25B2309/1418—Pulse-tube cycles with valves in gas supply and return lines
-
- 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
- F25B2309/1424—Pulse tubes with basic schematic including an orifice and a reservoir
-
- 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
- F25B2309/1424—Pulse tubes with basic schematic including an orifice and a reservoir
- F25B2309/14241—Pulse tubes with basic schematic including an orifice reservoir multiple inlet pulse tube
-
- 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)
- Multiple-Way Valves (AREA)
- Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
Abstract
Description
で極低温冷却の要件を満たすことのできる、振動が発生せず寿命が長い信頼でき
る簡素な極低温冷却器を提供するための1つの魅力的な方法である。パルスチュ
ーブ冷却端で冷却効果を生じさせるには、パルスチューブ内部の位相を時間に応
じてガス圧の変動と排気とで切り換える[時間に応じてシフトする]必要がある
。パルスチューブ内部でのガス圧の変動と排気との間のこのような移相は、パル
スチューブ高温端に位置する移相器を用いて質量流量を調節することによって得
られる。
チューブ冷凍機の性能を改善するために数種類の移相器が開発されている。しか
し、多段パルスチューブ冷凍機用の現在の移相器にはいくつかの欠点がある。
冷凍機では、バイパス配管および弁に出入りする質量流量のために圧縮機の大規
模な追加的な仕事が必要になる。この追加的な作業負荷によって機械の全体的な
効率が低下する。多段ダブルインレット4弁パルスチューブ冷凍機では、各段間
の位相相互作用によって熱損失が生じ、各段において冷凍温度が不安定になる。
では、蓄熱器の冷却端を通る質量流量がより多く、蓄熱器の空隙体積とパルスチ
ューブ体積との比がより高いときの移相効果が不十分であるため、蓄熱器の効率
が非常に低い。
発明の目的は、より高温の段で全体的な効率がより高く、より低温の段で蓄熱器
の性能がより高く、かつ位相相互作用損失がより少ない改良された2段パルスチ
ューブ冷凍機を提供することである。
凍機は、圧力波発生装置−圧縮機と、第1段および第2段蓄熱器と、第1段およ
び第2段パルスチューブと、熱交換器と、第1段および第2段パルスチューブ用
の混成移相機構とを有する。第2段移相機構は、少なくとも1つの固定オリフィ
スを使用している。この固定オリフィス移相器は、室温位置で配置されるか、あ
るいは第1段低温端に熱連結されている。第1段移相器は、a)4つの弁、b)
5つの弁、c)2つの能動緩衝器、またはd)3つの能動緩衝器のうちのどれか
を備えている。
の高温端と圧縮機の戻り供給配管との間に、弁が室温で位置決めされる。第2段
パルスチューブの高温端と、適度なガス圧が存在する1つの緩衝器との間に、1
つのオリフィスが室温で位置決めされている。第1の蓄熱器の高温端と第2段パ
ルスチューブの高温端との間に、他のオリフィスが室温で位置決めされている。
ーブの高温端と圧縮機の戻り供給配管との間に弁が室温で位置決めされ、第1段
パルスチューブの高温端と1つの緩衝器との間に1つの能動弁が室温で位置決め
されている。第2段パルスチューブの高温端と、適度なガス圧が存在する1つの
緩衝器との間に、一方のオリフィスが室温で位置決めされている。第1の蓄熱器
の高温端と第2段パルスチューブの高温端との間に、他方のオリフィスが室温で
位置決めされている。
リフィスを含む混成移相機構を有している。この3つの能動弁は、3つの緩衝器
と第1段パルスチューブの高温端との間に室温で位置決めされている。第2段パ
ルスチューブの高温端と、適度なガス圧が存在する1つの緩衝器との間に、一方
のオリフィスが室温で位置決めされている。第1の蓄熱器の高温端と第2段パル
スチューブの高温端との間に、他方のオリフィスが室温で位置決めされている。
結された第2段用のダブル固定オリフィス移相器を有している。第2段パルスチ
ューブの高温端は第1段低温端に熱連結されている。第1段冷却端と第2段パル
スチューブの高温端との間に一方のオリフィスが位置決めされ、第2段パルスチ
ューブの高温端と第1段低温端にある一方の緩衝器との間に他方のオリフィスが
位置決めされている。
ある。
第1のパルスチューブ12および第2のパルスチューブ14と、第2の蓄熱器1
8に連結された第1の蓄熱器16とを備えている。第1のパルスチューブ12は
、高温端熱交換器20および低温端熱交換器22を有しており、第2のパルスチ
ューブ14はそれぞれの高温端熱交換器24および低温端熱交換器26を有して
いる。
端部と第2の蓄熱器18のより高温の端部との間に配管28が連結されている。
第2のパルスチューブ14の低温端熱交換器26と第2の蓄熱器18の低温端と
の間に配管30が連結されている。第1の蓄熱器16の高温端は、オン/オフ弁
36を介して圧縮機32の低圧側に連結されており、第1のパルスチューブ12
の高温端熱交換器20もオン/オフ弁37を介して圧縮機32の低圧入口に連結
されている。圧縮機32の高圧排出口は、弁34を介して第1の蓄熱器16の高
温端に連結され、弁35を介して第1のパルスチューブ12の高温端熱交換器2
0に連結されている。
交換器24に連結されており、第1の蓄熱器16の高温端は、固定オリフィス4
2を介して第2のパルスチューブ14の高温端熱交換器24に連結されている。
ではなく、装置が調整可能な場合、冷凍機の定常動作中には調整されず、また物
理的に変動することもないことを意味する。
膨張によって行われる仕事を増大させることによって全体的に改良されている。
パルスチューブの各端部に出入りする冷媒ガスは、弁34〜37の順序付けられ
た動作によってガス膨張の仕事に影響を与えるように制御される。周期中の各弁
の動作によって、パルスチューブ内部の位相がガス圧の変動と排気との間でシフ
トする。
方形は、単一の動作周期内の、特定の弁が開き、ガスがその弁を通過することが
できる期間を示している。この周期は、各弁34〜37が閉じた状態で開始し、
同じ状態で終了する。
38を第1のパルスチューブ12の高温端熱交換器に連結する第5のオン/オフ
弁44が追加されていることを除いて、物理的構成が図1の構成とほぼ同様であ
る。図3(およびすべての図面)では、本出願のいくつかの実施形態に現われる
同じ要素を指定する場合に類似の参照番号が使用されている。
る。
温端熱交換器20との間の連結部が追加的な緩衝器46、48で置き換えられて
いる。図6は、図5の実施形態に関連する弁タイミング周期を示している。図5
では、3つの緩衝器38、46、48と第1段パルスチューブ12の高温端との
間に3つの能動弁35、37、44が室温で位置決めされている。図6は、単一
の動作周期用の弁タイミングを示している。
が第1段低温端に熱連結されている本発明による実施形態である。さらに、第2
段パルスチューブ14の高温端は第1段パルスチューブ12の低温端に連結され
ている。一方のオリフィス42は第1段パルスチューブ12の低温端と第2段パ
ルスチューブ14の高温端との間に位置決めされている。他方のオリフィス40
は、第2段パルスチューブ14の高温端と第1段パルスチューブ12の低温端に
ある一方の緩衝器38との間に位置決めされている。
の弁44が置き換えられていることを除いて図3の実施形態に類似している。弁
タイミングは図2と同様である。
ーブ14の高温端熱交換器24と圧縮機32のそれぞれ入口および排出口との間
にあるオン/オフ弁52、54で図8のオリフィス42が置き換えられていると
いう点で図8とは異なる。図11は、単一冷凍周期に関する図9の実施形態にお
ける6つの弁用のタイミングシーケンスを示している。
ついて説明する。この説明では、パルスチューブの当業者には理解されるように
、第1のパルスチューブの内部体積は3つの部分、すなわち、第1段パルスチュ
ーブ12の高温端にある高温体積Vh1、パルスチューブ12の低温端にある低
温体積Vc1、およびガスピストンである中間体積Vp1に分割されている。
ように分割されている。図10aは、第1段パルスチューブ12内にVc1で表
わされたガスの圧力および体積の変化を示すPV図であり、図10bは、第2段
パルスチューブ14内の低温ガス体積Vc2に関する類似のPV周期図である。
移相の目的が、PV周期図中の囲まれた領域を増大させることであることが理解
されよう。この囲まれた領域は、冷凍機によって使用できる冷却容量を表してい
る。
サとして(ピストンとして)働く。このガスピストンは、パルスチューブ高温端
に位置する位相制御機構を使用することにより、所望の冷凍周期用の正しい相対
的なタイミングを用いて移動する必要がある。以下に、本発明の混成2段パルス
チューブ冷凍機の熱力学的プロセスについて説明する。
ら開始し、緩衝器からのガスがオリフィス50(01)および40(02)を通
ってパルスチューブに流入する。それによって、パルスチューブ内の圧力が高く
なり、ガスピストンVp1およびVp2がパルスチューブの低温端の方へ移動し
、体積Vc1およびVc2が低減する。
近傍に位置する状態で、まず入口弁52(V5)が開かれ、その後弁35(V3
)が開かれ、パルスチューブ内の圧力が圧縮機の排出口に連結されるこによって
さらに高くなる。ガスピストンはパルスチューブの底部に移動し、したがって、
Vc1およびVc2がゼロになる。
口弁V1が開かれ、パルスチューブ内の圧力が高圧になる。パルスチューブ内の
ガスピストンがパルスチューブの低温端から高温端への移動を開始し、Vc1お
よびVc2が増大する。
じられ、その後V5が閉じられる。したがって、各パルスチューブ内のガスピス
トンは引き続きパルスチューブの低温端から高温端へ移動し続け、Vc1および
Vc2は比較的一定の圧力で増大する。
る。パルスチューブからのガスがオリフィス01および02を通って緩衝器に流
入する。それによって、パルスチューブ内の圧力が低くなり、ガスピストンVp
1およびVp2がパルスチューブの高温端の方へ移動する。Vc1およびVc2
が増大する。
置する状態で、まず出口弁V6が開かれ、その後V4が開かれ、パルスチューブ
内の圧力が、圧縮機の吸入口に連結されることによってさらに低くなる。ガスピ
ストンはパルスチューブの高温頂部に移動する。
V2が開かれ、パルスチューブ内の圧力が低圧になる。パルスチューブ内のガス
ピストンがパルスチューブの高温端から低温端の方への移動を開始する。
れ、その後V6が閉じられる。したがって、パルスチューブ内のガスピストンは
引き続きパルスチューブの高温端から低温端へ移動しこの周期を完了する。
ブ冷凍機の弁動作に関連するタイミング図を用いて検討したときに説明したプロ
セスに類似しており、当業者に容易に理解されよう。
され、かつ本発明の趣旨および範囲から逸脱せずに上記の構成にある変更を加え
ることができるため、上記の説明に含まれるか、あるいは添付の図面に示されて
いるすべての事項が例示的な意味で解釈されるものであり、制限的な意味で解釈
されるものではないことが理解されよう。
、言葉の問題としてその間に属すると言える本発明の範囲のすべて文言をカバー
するものであることも理解されたい。
。
。
積図である。
積図である。
Claims (24)
- 【請求項1】 極低温冷凍機システムで使用される2段パルスチューブ冷凍
機であって、 高温端および低温端を有する第1段蓄熱器と、 前記第1段蓄熱器の前記低温端に連結された高温端、および低温端を有する第
2段蓄熱器と、 高温端、および前記第1段蓄熱器の前記低温端に連結された低温端を有する第
1段パルスチューブと、 高温端、および前記第2段蓄熱器の前記低温端に連結された低温端を有する第
2段パルスチューブと、 オン/オフ弁を備えており、前記第1段パルスチューブ高温端に連結されてい
る第1の位相コントローラと、 固定オリフィスを備えており、前記第2段パルスチューブ高温端に連結されて
いる第2の位相コントローラと、 前記第1段蓄熱器の前記高温端および前記オン/オフ弁を冷媒ガス圧縮機に接
合する連結部とを有する2段パルスチューブ冷凍機。 - 【請求項2】 さらに、前記圧縮機が高圧排出口および低圧入口を有し、前
記連結部は、前記第1の蓄熱器の前記高温端と前記圧縮機の前記高圧排出口との
間にオン/オフ弁V1を備え、かつ前記第1の蓄熱器の前記高温端と前記圧縮機
の前記低圧入口との間にオン/オフ弁V2を備えている、請求項1に記載の2段
パルスチューブ冷凍機。 - 【請求項3】 さらに、前記圧縮機が高圧排出口および低圧入口を有し、前
記第1の位相コントローラは、前記第1段パルスチューブ高温端と前記高圧排出
口との間にオン/オフ弁V3を備え、かつ前記第1段前記パルスチューブ高温端
と前記低圧入口との間にオン/オフ弁V4を備えている、請求項1に記載の2段
パルスチューブ冷凍機。 - 【請求項4】 第1の緩衝器をさらに有しており、前記第1の位相コントロ
ーラは、前記第1段パルスチューブ高温端と前記第1の緩衝器との間にオン/オ
フ弁V5を備えている、請求項3に記載の2段パルスチューブ冷凍機。 - 【請求項5】 第2の緩衝器をさらに有しており、前記第2の位相コントロ
ーラは、前記第1段パルスチューブの前記高温端と前記第2の緩衝器との間に連
結された固定オリフィス(03)を備えている、請求項3に記載の2段パルスチ
ューブ冷凍機。 - 【請求項6】 第1の緩衝器および第2の緩衝器をさらに有しており、前記
第1の位相コントローラは、前記第1の緩衝器と前記第1段パルスチューブの前
記高温端との間に第1のオン/オフ弁を備え、かつ前記第2の緩衝器と前記第1
段パルスチューブの前記高温端との間に第2のオン/オフ弁を備えている、請求
項1に記載の2段パルスチューブ冷凍機。 - 【請求項7】 第3の緩衝器をさらに備えており、前記第1の位相コントロ
ーラは、前記第3の緩衝器と前記第1段パルスチューブの前記高温端との間に第
3のオン/オフ弁を備えている、請求項6に記載の2段パルスチューブ冷凍機。 - 【請求項8】 前記第2の位相コントローラは、第1の固定オリフィス、第
2の固定オリフィス、および緩衝器を備えており、前記緩衝器は、前記第1の固
定オリフィスを通して前記第2段パルスチューブの前記高温端に連結されており
、前記第2の固定オリフィスは、前記第2段パルスチューブの前記高温端を前記
第1の蓄熱器の前記高温端に連結する、請求項1に記載の2段パルスチューブ冷
凍機。 - 【請求項9】 高圧排出口および低圧入口を有する冷媒圧縮機と緩衝器とを
さらに有しており、前記第2の位相コントローラは、前記緩衝器を前記第2段パ
ルスチューブの前記高温端に連結する固定オリフィスと、前記圧縮機の前記排出
口および入口とをそれぞれ前記第2段パルスチューブ高温端とを連結する2つの
オン/オフ弁とを備えている、請求項1に記載の2段パルスチューブ冷凍機。 - 【請求項10】 前記第2段パルスチューブの前記高温端および前記第2の
位相コントローラは、室温で配置される、請求項1に記載の2段パルスチューブ
冷凍機。 - 【請求項11】 前記第2段パルスチューブの前記高温端および前記第2の
位相コントローラは、前記第1段パルスチューブ低温端および前記第1段蓄熱器
低温端に熱連結されている、請求項1に記載の2段パルスチューブ冷凍機。 - 【請求項12】 複数の熱交換器をさらに有しており、熱交換器はそれぞれ
、前記第1段および第2段パルスチューブの各端部に位置されている、請求項1
に記載の2段パルスチューブ冷凍機。 - 【請求項13】 高圧排出口および低圧入口を有する冷媒圧縮機をさらに有
しており、前記第1の位相コントローラは、前記第1段パルスチューブの前記高
温端に連結された2つのオン/オフ弁を備えており、前記2つのオン/オフ弁は
、前記圧縮機排出口および入口に連結されており、前記第2の位相コントローラ
は2つの固定オリフィスを備えており、前記オリフィスはそれぞれ一方の端部が
前記第2段パルスチューブの前記高温端に連結されており、前記オリフィスの一
方は、他方の端部が前記第1段蓄熱器の前記高温端に連結されており、前記オリ
フィスの他方は、他方の端部が緩衝器に連結されている(図1)、請求項1に記
載の2段パルスチューブ冷凍機。 - 【請求項14】 前記緩衝器と前記第1段パルスチューブの前記高温端との
間に連結されたオン/オフ弁をさらに有している(図3)、請求項13に記載の
2段パルスチューブ冷凍機。 - 【請求項15】 極低温冷凍機システムで使用される2段パルスチューブ冷
凍機であって、 高圧排出口および低圧入口を有する冷媒圧縮機と、 高温端および低温端を有する第1段蓄熱器と、 前記第1段蓄熱器の前記低温端に連結された高温端、および低温端を有する第
2段蓄熱器と、 高温端、および前記第1段蓄熱器の前記低温端に連結された低温端を有する第
1段パルスチューブと、 高温端、および前記第2段蓄熱器の前記低温端に連結された低温端を有する第
2段パルスチューブと、 前記第1段蓄熱器の高温端及び前記圧縮機の排出口と入口に接続された2つの
オン/オフ弁と、 複数の緩衝器、およびそれぞれ前記緩衝器を前記第1段パルスチューブの前記
高温端に連結する該緩衝器の数と等しい数のオン/オフ弁と、 前記複数の緩衝器のうちで、第1の固定オリフィスによって前記第2段パルス
チューブの前記高温端に連結された1つの緩衝器と、 前記第2段パルスチューブの前記高温端と前記第1の蓄熱器の前記高温端との
間に連結された第2の固定オリフィスと、を有する(図5)2段パルスチューブ
冷凍機。 - 【請求項16】 さらに、前記圧縮機が高圧排出口および低圧入口を有し、 前記第2段パルスチューブ高温端に連結された前記固定オリフィスは、前記第
2段パルスチューブを緩衝器に連結し、第2の固定オリフィスは、前記第2段パ
ルスチューブ高温端を前記第1の蓄熱器の前記低温端に連結し、 前記第1段蓄熱器の前記高温端を前記冷媒ガス圧縮機に接合する前記連結部は
、前記圧縮機の前記排出口および入口にそれぞれ連結された一対のオン/オフ弁
であり、 前記冷凍機は、前記圧縮機の排出口および入口にそれぞれ連結し、かつ前記第
1段パルスチューブの前記高温端に連結する第2の一対のオン/オフ弁をさらに
有している(図7)、請求項1に記載の2段パルスチューブ冷凍機。 - 【請求項17】 極低温冷凍機システムで使用される2段パルスチューブ冷
凍機であって、 高圧排出口および低圧入口を有する冷媒圧縮機と、 高温端および低温端を有する第1段蓄熱器と、 前記第1段蓄熱器の前記低温端に連結された高温端、および低温端を有する第
2段蓄熱器と、 高温端、および前記第1段蓄熱器の前記低温端に連結された低温端を有する第
1段パルスチューブと、 高温端、および前記第2段蓄熱器の前記低温端に連結された低温端を有する第
2段パルスチューブと、 前記第1段パルスチューブ高温端とそれぞれ前記高圧排出口および低圧入口と
の間に連結された一対のオン/オフ弁と、前記第1段蓄熱器の前記高温端と前記
圧縮機の排出口および入口との間に連結された他の一対のオン/オフ弁とを備え
ている第1の位相コントローラと、 2つの固定オリフィスおよび緩衝器を備えており、前記緩衝器が、前記2つの
固定オリフィスの一方を通して前記第2段パルスチューブの前記高温端に連結さ
れており、前記2つのオリフィスの他方が、前記第1段蓄熱器の前記高温端と前
記第2段パルスチューブの前記高温端とを連結している第2の位相コントローラ
と、 前記緩衝器を前記第1段パルスチューブ高温端に連結する第3の固定オリフィ
スとを有する(図8)2段パルスチューブ冷凍機。 - 【請求項18】 極低温冷凍機システムで使用される2段パルスチューブ冷
凍機であって、 高圧排出口および低圧入口を有する冷媒圧縮機と、 高温端および低温端を有する第1段蓄熱器と、 前記第1段蓄熱器の前記低温端に連結された高温端、および低温端を有する第
2段蓄熱器と、 高温端、および前記第1段蓄熱器の前記低温端に連結された低温端を有する第
1段パルスチューブと、 高温端、および前記第2段蓄熱器の前記低温端に連結された低温端を有する第
2段パルスチューブと、 前記第1段パルスチューブ高温端部とそれぞれ前記高圧排出口および低圧入口
との間に連結された第1の一対のオン/オフ弁と、前記第1段蓄熱器の前記高温
端とそれぞれ前記圧縮機の排出口および入口との間に連結された第2の一対のオ
ン/オフ弁と、前記第2段パルスチューブの前記高温端とそれぞれ前記圧縮機の
排出口および入口との間に連結された第3の一対のオン/オフ弁と、 2つの固定オリフィスおよび緩衝器であって、前記緩衝器が、前記2つの固定
オリフィスの一方を通して前記第2段パルスチューブの前記高温端に連結されて
おり、前記2つのオリフィスの他方が、前記第1段パルスチューブ高温端に連結
されている2つの該固定オリフィスおよび該緩衝器とを有する(図9)2段パル
スチューブ冷凍機。 - 【請求項19】 複数の熱交換器をさらに有しており、熱交換器はそれぞれ
、前記第1段および第2段パルスチューブの各端部に位置している、請求項13
に記載の2段パルスチューブ冷凍機。 - 【請求項20】 複数の熱交換器をさらに有しており、熱交換器はそれぞれ
、前記第1段および第2段パルスチューブの各端部に位置している、請求項14
に記載の2段パルスチューブ冷凍機。 - 【請求項21】 複数の熱交換器をさらに有しており、熱交換器はそれぞれ
、前記第1段および第2段パルスチューブの各端部に位置している、請求項15
に記載の2段パルスチューブ冷凍機。 - 【請求項22】 複数の熱交換器をさらに有しており、熱交換器はそれぞれ
、前記第1段および第2段パルスチューブの各端部に位置している、請求項16
に記載の2段パルスチューブ冷凍機。 - 【請求項23】 複数の熱交換器をさらに有しており、熱交換器はそれぞれ
、前記第1段および第2段パルスチューブの各端部に位置している、請求項17
に記載の2段パルスチューブ冷凍機。 - 【請求項24】 複数の熱交換器をさらに有しており、熱交換器はそれぞれ
、前記第1段および第2段パルスチューブの各端部に位置している、請求項18
に記載の2段パルスチューブ冷凍機。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US09/556,552 | 2000-04-24 | ||
US09/556,552 US6256998B1 (en) | 2000-04-24 | 2000-04-24 | Hybrid-two-stage pulse tube refrigerator |
PCT/US2001/012361 WO2001081839A1 (en) | 2000-04-24 | 2001-04-16 | Hybrid-two-stage pulse tube refrigerator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003532045A true JP2003532045A (ja) | 2003-10-28 |
JP4942897B2 JP4942897B2 (ja) | 2012-05-30 |
Family
ID=24221822
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001578884A Expired - Fee Related JP4942897B2 (ja) | 2000-04-24 | 2001-04-16 | 混成2段パルスチューブ冷凍機 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6256998B1 (ja) |
EP (1) | EP1188025B1 (ja) |
JP (1) | JP4942897B2 (ja) |
DE (1) | DE60127213T2 (ja) |
WO (1) | WO2001081839A1 (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007522431A (ja) * | 2004-02-11 | 2007-08-09 | 住友重機械工業株式会社 | 極低温冷凍機用3トラック式バルブ |
US7568351B2 (en) | 2005-02-04 | 2009-08-04 | Shi-Apd Cryogenics, Inc. | Multi-stage pulse tube with matched temperature profiles |
WO2011115107A1 (ja) * | 2010-03-19 | 2011-09-22 | 住友重機械工業株式会社 | 蓄冷器、gm冷凍機及びパルスチューブ冷凍機 |
JP2013540979A (ja) * | 2011-09-29 | 2013-11-07 | 南京柯▲徳▼超低温技▲術▼有限公司 | 気体流量と位相を自動的に調節する装置を有するパルスチューブ冷凍機 |
JP2013245889A (ja) * | 2012-05-28 | 2013-12-09 | Railway Technical Research Institute | パルス管冷凍機 |
WO2020235554A1 (ja) * | 2019-05-20 | 2020-11-26 | 住友重機械工業株式会社 | パルス管冷凍機、パルス管冷凍機のコールドヘッド |
Families Citing this family (27)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001280726A (ja) * | 2000-03-31 | 2001-10-10 | Aisin Seiki Co Ltd | パルス管冷凍機 |
US7305835B2 (en) * | 2002-01-08 | 2007-12-11 | Shi-Apd Cryogenics, Inc. | Pulse tube cooling by circulation of buffer gas |
US7191600B2 (en) * | 2002-03-05 | 2007-03-20 | Shi-Apd Cryogenics, Inc. | Fast warm up pulse tube |
US6865894B1 (en) | 2002-03-28 | 2005-03-15 | Lockheed Martin Corporation | Cold inertance tube for multi-stage pulse tube cryocooler |
US7276589B2 (en) | 2002-11-26 | 2007-10-02 | Pdl Biopharma, Inc. | Chimeric and humanized antibodies to α5β1 integrin that modulate angiogenesis |
US6813892B1 (en) | 2003-05-30 | 2004-11-09 | Lockheed Martin Corporation | Cryocooler with multiple charge pressure and multiple pressure oscillation amplitude capabilities |
US7093449B2 (en) * | 2003-07-28 | 2006-08-22 | Raytheon Company | Stirling/pulse tube hybrid cryocooler with gas flow shunt |
WO2005072194A2 (en) * | 2004-01-20 | 2005-08-11 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Reduced torque valve for cryogenic refrigerator |
US7062922B1 (en) * | 2004-01-22 | 2006-06-20 | Raytheon Company | Cryocooler with ambient temperature surge volume |
US7631505B2 (en) * | 2004-03-08 | 2009-12-15 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Wearless valve for cryorefrigerator |
US7263838B2 (en) * | 2004-10-27 | 2007-09-04 | Raytheon Corporation | Pulse tube cooler with internal MEMS flow controller |
US7497084B2 (en) * | 2005-01-04 | 2009-03-03 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Co-axial multi-stage pulse tube for helium recondensation |
WO2006075981A1 (en) * | 2005-01-13 | 2006-07-20 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd | Hybrid spool valve for multi-port pulse tube |
DE112005003132B4 (de) * | 2005-01-13 | 2019-08-08 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Kroygener Kühler mit verringerter Eingangsleistung |
US20080245077A1 (en) * | 2005-06-10 | 2008-10-09 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Multiple Rotary Valve For Pulse Tube Refrigerator |
US7434409B2 (en) * | 2005-08-23 | 2008-10-14 | Sunpower, Inc. | Pulse tube cooler having ¼ wavelength resonator tube instead of reservoir |
US7500366B2 (en) * | 2005-12-08 | 2009-03-10 | Shi-Apd Cryogencis, Inc. | Refrigerator with magnetic shield |
US7509814B2 (en) * | 2006-01-18 | 2009-03-31 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Compact integrated buffer for pulse tube refrigerator |
US20070261416A1 (en) * | 2006-05-11 | 2007-11-15 | Raytheon Company | Hybrid cryocooler with multiple passive stages |
JP4763021B2 (ja) * | 2008-03-25 | 2011-08-31 | 住友重機械工業株式会社 | パルス管冷凍機及び蓄冷型冷凍機 |
JP4843067B2 (ja) * | 2009-04-08 | 2011-12-21 | 住友重機械工業株式会社 | パルスチューブ冷凍機 |
JP5165645B2 (ja) * | 2009-07-03 | 2013-03-21 | 住友重機械工業株式会社 | ダブルインレット型パルスチューブ冷凍機 |
JP5172788B2 (ja) * | 2009-07-03 | 2013-03-27 | 住友重機械工業株式会社 | 4バルブ型パルスチューブ冷凍機 |
WO2011158281A1 (ja) * | 2010-06-14 | 2011-12-22 | 住友重機械工業株式会社 | 極低温冷凍機及び冷却方法 |
JP5599766B2 (ja) * | 2011-09-30 | 2014-10-01 | 住友重機械工業株式会社 | 極低温冷凍機 |
CN103968592B (zh) * | 2014-04-08 | 2016-03-09 | 浙江大学 | 一种利用波纹管作为可调气库的脉管制冷机 |
US10126023B2 (en) * | 2015-02-19 | 2018-11-13 | The Aerospace Corporation | Multistage pulse tube coolers |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5845498A (en) * | 1996-04-30 | 1998-12-08 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Pulse tube refrigerator |
JPH11182958A (ja) * | 1997-12-17 | 1999-07-06 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | パルス管冷凍機 |
JP2000074518A (ja) * | 1998-08-27 | 2000-03-14 | Aisin Seiki Co Ltd | 冷却装置 |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3237421A (en) | 1965-02-25 | 1966-03-01 | William E Gifford | Pulse tube method of refrigeration and apparatus therefor |
US4953366A (en) | 1989-09-26 | 1990-09-04 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Acoustic cryocooler |
US5107683A (en) | 1990-04-09 | 1992-04-28 | Trw Inc. | Multistage pulse tube cooler |
CN1035788C (zh) | 1992-01-04 | 1997-09-03 | 中国科学院低温技术实验中心 | 多路旁通脉冲管制冷机 |
US5335505A (en) | 1992-05-25 | 1994-08-09 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Pulse tube refrigerator |
JP2663247B2 (ja) * | 1994-10-21 | 1997-10-15 | 岩谷産業株式会社 | パルス管冷凍機 |
US5515685A (en) | 1995-02-21 | 1996-05-14 | Iwatani Sangyo Kabushiki Kaisha | Pulse tube refrigerator |
JP3625511B2 (ja) * | 1995-02-23 | 2005-03-02 | 株式会社鈴木商館 | ガスサイクル冷凍機 |
JPH0933124A (ja) | 1995-05-12 | 1997-02-07 | Aisin Seiki Co Ltd | 多段型パルス管冷凍機 |
US5647218A (en) | 1995-05-16 | 1997-07-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Cooling system having plural cooling stages in which refrigerate-filled chamber type refrigerators are used |
DE19548273A1 (de) | 1995-12-22 | 1997-06-26 | Spectrospin Ag | NMR-Meßeinrichtung mit Pulsrohrkühler |
JPH10132404A (ja) | 1996-10-24 | 1998-05-22 | Suzuki Shiyoukan:Kk | パルス管冷凍機 |
JP3728833B2 (ja) * | 1996-11-20 | 2005-12-21 | アイシン精機株式会社 | パルス管冷凍機 |
JPH10282200A (ja) | 1997-04-09 | 1998-10-23 | Aisin Seiki Co Ltd | 超電導磁石システムの冷却装置 |
-
2000
- 2000-04-24 US US09/556,552 patent/US6256998B1/en not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-04-16 WO PCT/US2001/012361 patent/WO2001081839A1/en active IP Right Grant
- 2001-04-16 JP JP2001578884A patent/JP4942897B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2001-04-16 EP EP01930536A patent/EP1188025B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-04-16 DE DE60127213T patent/DE60127213T2/de not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5845498A (en) * | 1996-04-30 | 1998-12-08 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Pulse tube refrigerator |
JPH11182958A (ja) * | 1997-12-17 | 1999-07-06 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | パルス管冷凍機 |
JP2000074518A (ja) * | 1998-08-27 | 2000-03-14 | Aisin Seiki Co Ltd | 冷却装置 |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007522431A (ja) * | 2004-02-11 | 2007-08-09 | 住友重機械工業株式会社 | 極低温冷凍機用3トラック式バルブ |
JP2011237170A (ja) * | 2004-02-11 | 2011-11-24 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | パルスチューブ冷凍機及びそれに用いるロータリバルブ |
JP4884986B2 (ja) * | 2004-02-11 | 2012-02-29 | 住友重機械工業株式会社 | 極低温冷凍機用3トラック式バルブ |
US7568351B2 (en) | 2005-02-04 | 2009-08-04 | Shi-Apd Cryogenics, Inc. | Multi-stage pulse tube with matched temperature profiles |
WO2011115107A1 (ja) * | 2010-03-19 | 2011-09-22 | 住友重機械工業株式会社 | 蓄冷器、gm冷凍機及びパルスチューブ冷凍機 |
CN102803867A (zh) * | 2010-03-19 | 2012-11-28 | 住友重机械工业株式会社 | 蓄冷器、gm制冷机及脉冲管制冷机 |
JP5575875B2 (ja) * | 2010-03-19 | 2014-08-20 | 住友重機械工業株式会社 | 蓄冷器、gm冷凍機及びパルスチューブ冷凍機 |
US8991196B2 (en) | 2010-03-19 | 2015-03-31 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Regenerator, GM refrigerator, and pulse tube refrigerator |
CN102803867B (zh) * | 2010-03-19 | 2015-05-20 | 住友重机械工业株式会社 | 蓄冷器、gm制冷机及脉冲管制冷机 |
JP2013540979A (ja) * | 2011-09-29 | 2013-11-07 | 南京柯▲徳▼超低温技▲術▼有限公司 | 気体流量と位相を自動的に調節する装置を有するパルスチューブ冷凍機 |
JP2013245889A (ja) * | 2012-05-28 | 2013-12-09 | Railway Technical Research Institute | パルス管冷凍機 |
WO2020235554A1 (ja) * | 2019-05-20 | 2020-11-26 | 住友重機械工業株式会社 | パルス管冷凍機、パルス管冷凍機のコールドヘッド |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE60127213T2 (de) | 2007-06-28 |
EP1188025B1 (en) | 2007-03-14 |
US6256998B1 (en) | 2001-07-10 |
DE60127213D1 (de) | 2007-04-26 |
JP4942897B2 (ja) | 2012-05-30 |
EP1188025A4 (en) | 2003-08-27 |
WO2001081839A1 (en) | 2001-11-01 |
EP1188025A1 (en) | 2002-03-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4942897B2 (ja) | 混成2段パルスチューブ冷凍機 | |
JPH10132404A (ja) | パルス管冷凍機 | |
US8783045B2 (en) | Reduced input power cryogenic refrigerator | |
JP3832038B2 (ja) | パルス管冷凍機 | |
US6167707B1 (en) | Single-fluid stirling/pulse tube hybrid expander | |
JP2783112B2 (ja) | 極低温冷凍機 | |
CN109556318B (zh) | 一种热声制冷机 | |
CN111174455A (zh) | 跨临界二氧化碳双级压缩制冷和除霜系统及其使用方法 | |
JP2008051408A (ja) | パルス管冷凍機 | |
US10066855B2 (en) | Pulse tube refrigerator | |
US6393845B1 (en) | Pulse tube refrigerator | |
JP2000035253A (ja) | 冷却装置 | |
US7305835B2 (en) | Pulse tube cooling by circulation of buffer gas | |
Kaiser et al. | Thermodynamic analysis of an ideal four-valve pulse tube refrigerator | |
JP3300973B2 (ja) | パルス管冷凍機の駆動方法 | |
JPH06147686A (ja) | 金属水素化物を用いた低温発生装置 | |
Zhu et al. | Numerical simulation of a step-piston type series two-stage pulse tube refrigerator | |
JP2880154B1 (ja) | パルス管冷凍機 | |
Zhu et al. | Pressure ratio effect to warm displacer type pulse tube refrigerator | |
Jeong et al. | Magnetically augmented regeneration in Stirling Cryocooler | |
JPH0147713B2 (ja) | ||
JP2002106992A (ja) | パルス管冷凍機の位相調整手段 | |
JPS5840455A (ja) | 超低温冷凍機 | |
JP2005076896A (ja) | パルス管冷凍機およびその運転方法 | |
CN115420031A (zh) | 一种具有低温辅助调相的脉管制冷机 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20050323 |
|
A625 | Written request for application examination (by other person) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A625 Effective date: 20080219 |
|
A625 | Written request for application examination (by other person) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A625 Effective date: 20080219 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20080311 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20080311 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20080603 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20080610 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20101130 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110128 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20111004 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20111221 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20111221 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20120105 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120228 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120229 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4942897 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150309 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |