【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クライオスタットに適用して極低温環境を作りだすパルスチューブ冷凍機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
まず、図３に本発明の対象となるパルスチューブ冷凍機の構成原理図を、図４にクライオスタットに適用した冷凍機の構成を示す。各図において、１は圧縮機、２は蓄冷器、３はパルス管、４はイナータンスチューブと呼ばれる位相制御用の細管４ａ（以下、「イナータンスチューブ」と呼称する）とバッファータンク４ｂを組合せた位相制御部、５は圧縮機１から引出したガス導管１ａに接続して蓄冷器２の高温端側に設けた放熱器、６は蓄冷器２の低温端とパルス管３との間に介装したコールドヘッドとして機能する吸熱用の低温側熱交換器（以下「コールドヘッド」と呼称する）、７はパルス管３の高温端に設けてイナータンスチューブ４ａを接続した放熱用の高温側熱交換器であり、冷凍機の系内にはヘリウムガス，窒素ガス，アルゴンガスなどの作動ガスが封入されている。
【０００３】
また、８はクライオスタットの真空容器であり、該真空容器８には前記パルスチューブ冷凍機の蓄冷器２，低温側熱交換器６，パルス管３，高温側熱交換器７、および被冷却物（コールドヘッド６に伝熱的に取付ける）を収容して周囲から熱的に隔離した上で、高温側熱交換器７に接続したイナータンスチューブ（ステンレス製チューブ）４ａを真空容器８から外部に引出してバッファータンク４ｂに接続し、さらに高温側熱交換器７と真空容器８のフランジ（ヒートシンクとして機能する金属ベース）８ａとの間にまたがって銅材で作られた伝熱バー９を付設している。
【０００４】
なお、前記の真空容器８は小形の容器で、例えば通信フィルタの冷却装置として適用する冷凍機では、真空容器８の外形サイズは１３０φ×２５０ｍｍ程度である。また、真空容器８から外部に引出したイナータンスチューブ４ａは、例えばコイル状に巻いて省スペース化を図るようにしている。
かかる構成になるパルスチューブ冷凍機の動作原理はよく知られている通りであり、冷凍機の運転時に圧縮機１のピストン１ａを往復動操作することにより、圧縮機１内で作動ガスが圧縮，膨張を繰り返すとともに、作動ガスは圧縮機１から蓄冷器２，コールドヘッド６，パルス管３，高温側端熱交換器７を通り、位相制御部４のバッファータンクとの間でほぼ正弦波的に圧力振幅を伴って流れる。これにより、作動ガスの圧力変化と流量変化の間に位相差が発生する。これを電気回路に例えると、イナータンスチューブ４ａが電気回路のインダクタンス，抵抗，インピーダンス成分、バッファータンク４ｂはインピーダンス成分に相当する。したがって、イナータンスチューブ４ａの管径，長さおよびバッファータンク４ｂの容積を変えることで、作動ガスの圧力に対する流量の位相差を−９０°〜＋９０°まで変化させることができ、これによりパルス管３内で作動ガスの圧力と流量の間に位相差が生じ、この圧力と流量のなす仕事が低温部でのＰＶ仕事となってコールドヘッド６に寒冷（７０Ｋ程度の極低温）を発生して被冷却部を冷却する。なお、この発生寒冷を低温ＰＶ仕事と呼ぶ。また、低温ＰＶ仕事によりコールドヘッド６で被冷却部から汲み上げた熱は、作動ガスのガス振動によりパルス管３を通じて高温側熱交換器７に熱移送され、ここから伝熱バー９を伝熱して真空容器８のフランジ８ａから系外に放熱される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記した従来のパルスチューブ冷凍機には次記のような問題点がある。
すなわち、従来構成では前記の低温ＰＶ仕事によりコールドヘッド６から汲み上げ、パルス管３を通じて高温側熱交換器７に熱移送された熱を、伝熱バー９を介して系外へ放熱するために、高温側熱交換器７と真空容器８のフランジ８ａとの間に跨がって真空容器８の中に伝熱バー９を付設しているが、この伝熱バー９で高い伝熱性を確保させるためにバーの断面積が比較的大きくなる。
【０００６】
しかも、限られた空間の真空容器８の中でコールドヘッド６に取り付ける被冷却体（図示せず）と伝熱バー９とが干渉（接触）し易く、またこの不要な干渉を避けるには伝熱バー９をコールドヘッド６との間に十分な離間させて被冷却体の設置スペースを確保する必要があることから、結果として真空容器８が大形化する。さらに、冷凍機の運転時にはコールドヘッド６と高温側熱交換器７との間には大きな温度勾配が生じることから、この温度勾配に対応する熱的応力を吸収するためには伝熱バー９に可撓性をもたせる必要があるなど、真空容器８の内部に伝熱バー９を付設した従来構成のパルスチューブ冷凍機では、その組立構造面で様々な制約を受けることになる。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、その目的は前記課題を解決し、真空容器内に伝熱バーを付設することなしに、コールドヘッドから汲み上げた熱を効率よく系外に放熱して支障無く運転できるようにしたパルスチューブ冷凍機を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によれば、作動ガスに往復動流を与える圧縮機と、圧縮機に放熱器を介して接続した蓄冷器と、蓄冷器の低温端にコールドヘッドとして機能する吸熱用の低温側熱交換器を介して接続したパルス管と、イナータンスチューブ（位相制御用の細管）とバッファタンクを組合せてパルス管の高温端に高温側熱交換器を介して接続した位相制御部とから構成され、かつ前記蓄冷器およびパルス管を真空容器内に配置した上で、パルス管の高温端に接続したイナータンスチューブを真空容器から外部に引き出してバッファタンクに接続したパルスチューブ冷凍機において、
前記のイナータンスチューブを、銅ないし銅合金，アルミニウムないしアルミニウム合金，チタンのいずれかの良伝熱性金属材料で作られたチューブを採用して構成するものとする（請求項１）。
【０００９】
上記の構成によれ、パルス管の高温端に接続して真空容器から外部に引出したイナータンスチューブ自身が図４で述べた伝熱バーの役目を果す。すなわち、冷凍機の低温ＰＶ仕事によりコールドヘッド（低温側熱交換器）で吸熱し、ここから作動ガスのガス振動によりパルス管の高温側熱交換器に熱移送された熱は、作動ガスと接する伝熱性の高いイナータンスチューブに伝熱し、真空容器外に引出した配管領域から系外に放熱する。これにより、従来構造で真空容器内に付設していた伝熱バーを排除しても、従来と殆ど同等な冷凍能力を発揮してパルスチューブ冷凍機を支障無く運転できる。なお、この点については後述のように発明者等が行った実機テストからも確認されている。
【００１０】
また、本発明によれば、前記構成を基本とした実施態様として、真空容器から外部に引出したイナータンスチューブの配管領域に放熱フインを取付け（請求項２）、かつこの放熱フインを銅ないし銅合金，アルミニウムないしアルミニウム合金，チタンのいずれかの良伝熱性金属材料で構成する（請求項３）ことで、イナータンスチューブからの放熱性をさらに高めることかできる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図１、図２に示す実施例に基づいて説明する。なお、各実施例の図中で図４に対応する部材には同じ符号を付してその説明は省略する。
〔実施例１〕
図１は、本発明の請求項１に対応する実施例を示すものである。すなわち、図示実施例のパルスチューブ冷凍機の構成は基本的に図４に示した従来のものと同じであるが、従来の構成で真空容器８の内部に付設していた伝熱バー９（図４参照）を排除し、その代わりに高温側熱交換器７に接続して真空容器８から外部に引出し配管したイナータンスチューブ４ａに銅製チューブを採用し、このイナータンスチューブを伝熱体として高温側熱交換器７に生じた熱（低温ＰＶ仕事に対応する熱）系外に放熱するように構成している。ここで、銅の熱伝導率は０．９４ｃａｌ／ｃｍ／ｓｅｃ／ ℃、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）の熱伝導率は０．０３９ｃａｌ／ｃｍ／ｓｅｃ／ ℃であり、イナータンスチューブ４ａとして従来のステンレス鋼製チューブに代えて銅製チューブを採用することにより、従来構成の伝熱バー９と同等な伝熱性を確保できる。なお、イナータンスチューブ４ａの材質としては、細管の加工性，伝熱性，実用性を勘案して、銅合金，アルミニウムないしアルミニウム合金，チタンなどの良伝熱性金属材料を採用して実施することもできる。
【００１２】
ここで、コールドヘッド６に発生する寒冷温度が７０Ｋ，冷凍出力が数Ｗ程度の小型のパルスチューブ冷凍機を供試例として、発明者等はイナータンスチューブ４ａに内径４ｍｍφ，外径６ｍｍφ，長さ３ｍの銅製チューブを採用して組立てたパルスチューブ冷凍機と、イナータンスチューブ４ａをステンレスチューブとして真空容器８内に伝熱バー９を付設した従来構造（図４参照）のパルスチューブ冷凍機とを用意し、双方の冷却性能を比較するために実機テストを行った。表１はその試験結果を示す。
【００１３】
【表１】
上記の表１から判るように、本発明の実施例と従来例に基づくパルスチューブ冷凍機は、同じ冷凍出力で消費電力の差は０．１Ｗ以下であり、冷凍機の性能としては殆ど差異が見られなかった。なお、高温側熱交換器７の温度については、本発明の実施例が６．４Ｋ高くなっているが、最終的にはこの熱はイナータンスチューブ４ａの内壁面とここを流れる作動ガスとで熱交換した上でイナータンスチューブ４ａを伝熱し、真空容器８から引出した配管領域４ａ−１で周囲空気による自然空冷，もしくは強制空冷されて系外に放熱される。これにより、冷凍出力としては従来例と殆ど変わらない結果が得られている。この試験結果から、従来構造で真空容器内に付設した伝熱バー９を排除しても、コールドヘッド７で汲み上げた低温ＰＶ仕事に対応する熱を良伝熱性の材料で作られたイナータンスチューブ４ａを介して系外に放熱することで冷凍能力を低下させることなく運転できることが判明し、本発明が極めて有効であることが実証された。
【００１４】
〔実施例２〕
図２は本発明の請求項２，３に対応する実施例を示すものである。この実施例においては、真空容器７から外部に引出したイナータンスチューブ４ａの配管領域４ａ−１に銅ないし銅合金，アルミニウムないしアルミニウム合金，チタンなどの良伝熱性材料で作られた放熱フィン４ｃを取付けてイナータンスチューブ４ａの放熱面積の拡大化を図っている。
【００１５】
すなわち、真空容器８の内部に配置した高温側熱交換器７の発生熱をイナータンスチューブ４ａを介して効率よく外部へ放熱させるためには、イナータンスチューブ４ａ放熱面積が大きいほど効果がある。かかる点、先記実施例１のようにイナータンスチューブ４ａをそのまま真空容器１から外部に引出し配管した構成のままでは、イナータンスチューブ４ａの管内部では作動ガスが流速２０〜５０ｍ／ｓｅｃ 程度の振動流となつて流れているので、作動ガスと管内壁との間の境界面における熱伝導率は大きくて熱伝達が効率的に行われるが、管の外表面と大気との間の境界面では強制空冷等を行っても熱伝達率が大きく取れない。そこで、図示実施例のようにイナータンスチューブ４ａの外部配管領域４ａ−１に放熱フイン４ｃを取付けて放熱表面積を大きくすることにより、イナータンスチューブ４ａと大気との間の熱交換性が高まり、コールドヘッド７で汲み上げた低温ＰＶ仕事をより効率的に熱に変換して系外に放熱することが可能となる。
【００１６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、作動ガスに往復動流を与える圧縮機と、圧縮機に放熱器を介して接続した蓄冷器と、蓄冷器の低温端にコールドヘッドとして機能する吸熱用の低温側熱交換器を介して接続したパルス管と、イナータンスチューブとバッファタンクを組合せてパルス管の高温端に高温側熱交換器を介して接続した位相制御部とから構成され、かつ前記蓄冷器およびパルス管を真空容器内に配置した上で、パルス管の高温端に接続したイナータンスチューブを真空容器から外部に引き出してバッファタンクに接続したパルスチューブ冷凍機において、前記のイナータンスチューブを、銅ないし銅合金，アルミニウムないしアルミニウム合金，チタンのいずれかの良伝熱性材料で構成したことにより、
真空容器の内部に配置した高温側熱交換器で低温ＰＶ仕事から変換された熱を、従来構成のように真空容器内に伝熱バーを付設することなく、冷凍機の作動ガスを伝熱媒体として良伝熱性材で作られたイナータンスチューブに伝熱させた上で、真空容器外に引き出したをイナータンスチューブの配管領域から大気中へ放熱させることができる。これにより冷凍能力を確保しつつ、真空容器の小型化，被冷却体を配置する有効空間の増大化が図れ、さらにはコスト低減を可能にしたパルスチューブ冷凍機を提供できる。
【００１７】
また、真空容器から外部に引出したイナータンスチューブの配管領域に放熱フインを取り付けることにより、イナータンスチューブと大気の間の熱交換性をさらに高めて冷凍能力の向上化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に対応するパルスチューブ冷凍機の構成図
【図２】本発明の実施例２に対応するパルスチューブ冷凍機の構成図
【図３】パルスチューブ冷凍機の原理構成図
【図４】従来におけるパルスチューブ冷凍機の構成図
【符号の説明】
１ 圧縮機
２ 蓄冷器
３ パルス管
４ 位相制御部
４ａ イナータンスチューブ
４ａ−１ 真空容器外の配管領域
４ｂ バッファータンク
４ｃ 放熱フィン
６ コールドヘッド（低温側熱交換器）
７ 高温側熱交換器
８ 真空容器[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a pulse tube refrigerator for creating a cryogenic environment by applying to a cryostat.
[0002]
[Prior art]
First, FIG. 3 shows a configuration principle diagram of a pulse tube refrigerator to which the present invention is applied, and FIG. 4 shows a configuration of a refrigerator applied to a cryostat. In each figure, 1 is a compressor, 2 is a regenerator, 3 is a pulse tube, 4 is a thin tube 4a for phase control called an inertance tube (hereinafter referred to as "inertance tube") and a buffer tank 4b. A phase control unit 5 is connected to a gas conduit 1 a drawn from the compressor 1 and provided at a high-temperature end of the regenerator 2. A radiator 6 is provided between the low-temperature end of the regenerator 2 and the pulse tube 3. A low-temperature heat exchanger for heat absorption (hereinafter referred to as a “cold head”) functioning as a cold head mounted thereon, and 7 is a high-temperature heat exchanger for heat radiation provided at the high-temperature end of the pulse tube 3 and connected to an inertance tube 4a. A working gas such as helium gas, nitrogen gas, and argon gas is sealed in the refrigerator.
[0003]
Reference numeral 8 denotes a cryostat vacuum vessel. The vacuum vessel 8 includes a regenerator 2, a low-temperature side heat exchanger 6, a pulse tube 3, a high-temperature side heat exchanger 7, and an object to be cooled (the pulse tube refrigerator). (Heat-conductively attached to the cold head 6) and thermally isolated from the surroundings, and an inertance tube (stainless steel tube) 4a connected to the high-temperature side heat exchanger 7 is drawn out of the vacuum vessel 8 to the outside. Connected to the buffer tank 4b, and further provided with a heat transfer bar 9 made of a copper material over the high-temperature side heat exchanger 7 and the flange (metal base functioning as a heat sink) 8a of the vacuum vessel 8. I have.
[0004]
The vacuum vessel 8 is a small vessel. For example, in a refrigerator used as a cooling device for a communication filter, the outer size of the vacuum vessel 8 is about 130 φ × 250 mm. The inertance tube 4a drawn out of the vacuum container 8 is wound, for example, in a coil shape to save space.
The operating principle of the pulse tube refrigerator having such a configuration is well known. When the piston 1a of the compressor 1 is reciprocated during the operation of the refrigerator, the working gas is compressed and compressed in the compressor 1. As the expansion is repeated, the working gas passes from the compressor 1 through the regenerator 2, the cold head 6, the pulse tube 3, the high-temperature end heat exchanger 7, and almost sinusoidally with the buffer tank of the phase control unit 4. It flows with pressure amplitude. As a result, a phase difference occurs between a change in the pressure of the working gas and a change in the flow rate. If this is compared to an electric circuit, the inertance tube 4a corresponds to the inductance, resistance and impedance components of the electric circuit, and the buffer tank 4b corresponds to the impedance component. Therefore, by changing the diameter and length of the inertance tube 4a and the volume of the buffer tank 4b, the phase difference of the flow rate with respect to the pressure of the working gas can be changed from -90 ° to + 90 °. A phase difference occurs between the pressure and the flow rate of the working gas in the working gas 3, and the work performed by the pressure and the flow rate becomes the PV work in the low-temperature part, and generates cold (very low temperature of about 70 K) in the cold head 6. The part to be cooled is cooled. Note that this generated cold is called low-temperature PV work. Further, the heat pumped from the cooled part by the cold head 6 by the low-temperature PV work is heat-transferred to the high-temperature side heat exchanger 7 through the pulse tube 3 by the gas vibration of the working gas, from which the heat transfer bar 9 is transferred. The heat is radiated from the flange 8a of the vacuum vessel 8 to the outside of the system.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the above-mentioned conventional pulse tube refrigerator has the following problems.
That is, in the conventional configuration, in order to radiate heat from the cold head 6 by the low-temperature PV work and heat transferred to the high-temperature side heat exchanger 7 through the pulse tube 3 to the outside of the system through the heat transfer bar 9, A heat transfer bar 9 is provided in the vacuum vessel 8 so as to straddle between the high temperature side heat exchanger 7 and the flange 8a of the vacuum vessel 8, and the heat transfer bar 9 ensures high heat conductivity. Therefore, the cross-sectional area of the bar becomes relatively large.
[0006]
In addition, the cooling target (not shown) attached to the cold head 6 and the heat transfer bar 9 in the limited space of the vacuum vessel 8 easily interfere (contact) with each other. Since the heat bar 9 needs to be sufficiently separated from the cold head 6 to secure an installation space for the object to be cooled, the vacuum vessel 8 becomes large as a result. Furthermore, since a large temperature gradient is generated between the cold head 6 and the high-temperature side heat exchanger 7 during operation of the refrigerator, the heat transfer bar 9 is required to absorb the thermal stress corresponding to the temperature gradient. The pulse tube refrigerator of the conventional configuration in which the heat transfer bar 9 is provided inside the vacuum vessel 8 has various restrictions in terms of the assembly structure, such as the need to have flexibility.
[0007]
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to efficiently radiate heat pumped from a cold head to the outside without providing a heat transfer bar in a vacuum vessel. To provide a pulse tube refrigerator which can be operated without trouble.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, a compressor for giving a reciprocating flow to a working gas, a regenerator connected to the compressor via a radiator, and a cold head at a low-temperature end of the regenerator A pulse tube connected via a low-temperature heat exchanger for heat absorption, an inertance tube (a thin tube for phase control) and a buffer tank are combined and connected to the high-temperature end of the pulse tube via a high-temperature heat exchanger. And a pulse controller connected to the buffer tank by pulling out an inertance tube connected to the high-temperature end of the pulse tube from the vacuum container to the outside, after the regenerator and the pulse tube are arranged in the vacuum container. In the tube refrigerator,
The inertance tube is constituted by adopting a tube made of any one of copper, copper alloy, aluminum, aluminum alloy and titanium, which is a good heat conductive metal material.
[0009]
According to the above configuration, the inertance tube itself connected to the high temperature end of the pulse tube and drawn out of the vacuum vessel serves as the heat transfer bar described in FIG. That is, heat is absorbed by the cold head (low-temperature side heat exchanger) by the low-temperature PV work of the refrigerator, and the heat transferred from this to the high-temperature side heat exchanger of the pulse tube by the gas vibration of the working gas comes into contact with the working gas. Heat is transferred to the inertance tube, which has high heat conductivity, and is radiated to the outside of the system from the piping area drawn out of the vacuum vessel. Thus, even if the heat transfer bar provided in the vacuum vessel in the conventional structure is eliminated, the pulse tube refrigerator can be operated without hindrance by exhibiting a refrigerating capacity almost equivalent to the conventional one. It should be noted that this point has also been confirmed from actual machine tests performed by the inventors as described later.
[0010]
Further, according to the present invention, as an embodiment based on the above configuration, a heat radiation fin is attached to a piping region of an inertance tube drawn out of a vacuum vessel to the outside (claim 2), and the heat radiation fin is made of copper or copper. The heat dissipation from the inertance tube can be further enhanced by using an alloy, aluminum or an aluminum alloy, or a good heat conductive metal material of titanium (claim 3).
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the embodiments shown in FIGS. In the drawings of each embodiment, members corresponding to those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[Example 1]
FIG. 1 shows an embodiment corresponding to claim 1 of the present invention. That is, although the configuration of the pulse tube refrigerator of the illustrated embodiment is basically the same as the conventional one shown in FIG. 4, the heat transfer bar 9 (see FIG. 4), and instead, a copper tube is adopted as the inertance tube 4a connected to the high-temperature side heat exchanger 7 and drawn out from the vacuum vessel 8 to be piped. The heat generated in the side heat exchanger 7 (heat corresponding to low-temperature PV work) is radiated outside the system. Here, the thermal conductivity of copper is 0.94 cal / cm / sec / ° C., the thermal conductivity of stainless steel (SUS304) is 0.039 cal / cm / sec / ° C., and the inertance tube 4a is made of a conventional stainless steel. By adopting a copper tube in place of the tube made of copper, the same heat conductivity as the heat transfer bar 9 of the conventional configuration can be secured. In addition, as a material of the inertance tube 4a, a good heat conductive metal material such as copper alloy, aluminum or aluminum alloy, and titanium may be adopted in consideration of workability, heat conductivity, and practicality of the thin tube. it can.
[0012]
Here, as a test example, a small pulse tube refrigerator having a cold temperature generated in the cold head 6 of 70 K and a refrigerating output of about several W, the inventors of the present invention have provided an inertance tube 4a with an inner diameter of 4 mmφ, an outer diameter of 6 mmφ, and a length of 4 mm. A pulse tube refrigerator assembled using a 3 m-long copper tube; and a pulse tube refrigerator having a conventional structure (see FIG. 4) in which a heat transfer bar 9 is provided in a vacuum vessel 8 using an inertance tube 4a as a stainless steel tube. Was prepared, and an actual machine test was performed to compare the cooling performances of the two. Table 1 shows the test results.
[0013]
[Table 1]
As can be seen from Table 1 above, the pulse tube refrigerators according to the embodiment of the present invention and the conventional example have the same refrigeration output and the difference in power consumption is 0.1 W or less, and there is almost no difference in the performance of the refrigerator. I couldn't see it. The temperature of the high-temperature side heat exchanger 7 is 6.4 K higher in the embodiment of the present invention, but this heat is ultimately generated by the inner wall surface of the inertance tube 4a and the working gas flowing therethrough. After the heat exchange, the inertance tube 4a is transferred, and is cooled by natural air or forced air by ambient air in the piping area 4a-1 drawn from the vacuum vessel 8, and is radiated to the outside of the system. As a result, a result that the refrigeration output is almost the same as that of the conventional example is obtained. From this test result, even if the heat transfer bar 9 attached to the inside of the vacuum vessel in the conventional structure is eliminated, the inertance tube made of a material having good heat conductivity can transfer the heat corresponding to the low-temperature PV work pumped by the cold head 7. By radiating heat to the outside of the system via 4a, it was found that the operation could be performed without reducing the refrigerating capacity, and it was proved that the present invention was extremely effective.
[0014]
[Example 2]
FIG. 2 shows an embodiment corresponding to claims 2 and 3 of the present invention. In this embodiment, radiation fins 4c made of a good heat conductive material such as copper, a copper alloy, an aluminum, an aluminum alloy, or titanium are provided in a piping area 4a-1 of an inertance tube 4a drawn out of a vacuum vessel 7 to the outside. It is attached to increase the heat radiation area of the inertance tube 4a.
[0015]
That is, in order to efficiently radiate the heat generated by the high-temperature side heat exchanger 7 disposed inside the vacuum vessel 8 to the outside through the inertance tube 4a, the effect is larger as the heat radiation area of the inertance tube 4a is larger. In this regard, if the inertance tube 4a is drawn out from the vacuum vessel 1 to the outside as in the first embodiment, the working gas flows at a flow rate of about 20 to 50 m / sec inside the inertance tube 4a. Since it flows in an oscillating flow, the thermal conductivity at the interface between the working gas and the inner wall of the pipe is large and heat transfer is efficient, but the interface between the outer surface of the pipe and the atmosphere is high. However, even if forced air cooling is performed, a large heat transfer coefficient cannot be obtained. Therefore, as shown in the illustrated embodiment, the heat exchange fin 4c is attached to the external piping area 4a-1 of the inertance tube 4a to increase the heat radiation surface area, thereby increasing the heat exchange property between the inertance tube 4a and the atmosphere. The low-temperature PV work pumped by the cold head 7 can be more efficiently converted to heat and released to the outside of the system.
[0016]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a compressor for providing a reciprocating flow to a working gas, a regenerator connected to the compressor via a radiator, and an endothermic functioning as a cold head at a low-temperature end of the regenerator. A pulse tube connected via a low-temperature side heat exchanger for use, and a phase control unit connected to the high-temperature end of the pulse tube via a high-temperature side heat exchanger by combining an inertance tube and a buffer tank, and A pulse tube refrigerator in which the regenerator and the pulse tube are arranged in a vacuum vessel, and an inertance tube connected to a high-temperature end of the pulse tube is drawn out of the vacuum vessel and connected to a buffer tank. By making the tube from copper or copper alloy, aluminum or aluminum alloy, or titanium
The heat converted from the low-temperature PV work by the high-temperature side heat exchanger disposed inside the vacuum vessel is used to transfer the working gas of the refrigerator to the heat transfer medium without providing a heat transfer bar in the vacuum vessel as in the conventional configuration. After the heat is transferred to an inertance tube made of a good heat conductive material, the heat drawn out of the vacuum vessel can be radiated to the atmosphere from the piping region of the inertance tube. This makes it possible to provide a pulse tube refrigerator that can reduce the size of the vacuum vessel, increase the effective space for disposing the object to be cooled, and reduce the cost while securing the refrigerating capacity.
[0017]
Further, by attaching a heat radiation fin to the piping area of the inertance tube drawn out of the vacuum vessel to the outside, the heat exchange between the inertance tube and the atmosphere can be further improved, and the refrigerating capacity can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a pulse tube refrigerator corresponding to a first embodiment of the present invention; FIG. 2 is a configuration diagram of a pulse tube refrigerator corresponding to a second embodiment of the present invention; FIG. 3 is a principle of the pulse tube refrigerator; Configuration diagram [Fig. 4] Configuration diagram of conventional pulse tube refrigerator [Description of symbols]
Reference Signs List 1 compressor 2 regenerator 3 pulse tube 4 phase controller 4a inertance tube 4a-1 piping area 4b outside vacuum vessel 4b buffer tank 4c radiating fin 6 cold head (low-temperature side heat exchanger)
7 High temperature heat exchanger 8 Vacuum container
