JP2004239610A - Pulse tube refrigerating machine - Google Patents

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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pulse tube refrigerating machine wherein cold maintenance is enabled without stopping operation of precision physics and chemistry equipment nor rising temperature, a cold storage material 19 can easily be replaced when it is clogged, and cold storage equipment can be maintained efficiently. <P>SOLUTION: Paying attention to filling operation enabled to perform in parallel by using a cold storage equipment cartridge case 35 in the case of directly stuffing a cold storage material 19, a cartridge type cold storage device is adopted as a cartridge type cold storage device 31. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

本発明はパルス管冷凍機にかかるもので、とくにＮＭＲや電子顕微鏡などの精密理化学機器に使用されているパルス管冷凍機における蓄冷材などの収納構造を改善したパルス管冷凍機に関するものである。
The present invention relates to a pulse tube refrigerator, and more particularly to a pulse tube refrigerator having an improved storage structure for a regenerator material in a pulse tube refrigerator used in precision physics and chemistry equipment such as NMR and electron microscopes.

従来から、ＮＭＲや電子顕微鏡などの精密理化学機器において、低温環境の維持にパルス管冷凍機などの極低温冷凍機が多く用いられている。
図４にもとづき概説する。
図４は、従来のパルス管冷凍機１の一例の要部断面図であって、パルス管冷凍機１は、圧縮機２と、高低圧力切替えバルブユニット３と、高温端ブロック４と、低温端ブロック５（冷却端ブロック）と、蓄冷器６と、パルス管７と、蓄冷器低温端用整流器８と、パルス管低温端用整流器９と、パルス管高温端用整流器１０と、を有する。 2. Description of the Related Art Conventionally, cryogenic refrigerators such as pulse tube refrigerators are often used for maintaining low temperature environments in precision physics and chemistry instruments such as NMR and electron microscopes.
An outline will be given based on FIG.
FIG. 4 is a sectional view of a main part of an example of a conventional pulse tube refrigerator 1. The pulse tube refrigerator 1 includes a compressor 2, a high / low pressure switching valve unit 3, a high temperature end block 4, and a low temperature end. It has a block 5 (cooling end block), a regenerator 6, a pulse tube 7, a rectifier 8 for a regenerator low temperature end, a rectifier 9 for a pulse tube low temperature end, and a rectifier 10 for a pulse tube high temperature end.

高温端ブロック４には、作動ガス供給口１１および作動ガス往復口１２を形成してあり、作動ガス供給口１１からヘリウムガスなどの作動ガスないし作業流体をパルス状に供給口空間１３内、さらに蓄冷器６に供給可能としている。作動ガス往復口１２には、オリフィス１４を形成するとともにバッファタンク１５を接続してある。
なお高温端ブロック４は、取付けフランジ１６に取付けボルト１７によりこれを取り付ける。 A working gas supply port 11 and a working gas reciprocating port 12 are formed in the high temperature end block 4, and a working gas or working fluid such as helium gas or a working fluid is pulsed from the working gas supply port 11 into the supply port space 13. It can be supplied to the regenerator 6. An orifice 14 is formed and a buffer tank 15 is connected to the working gas reciprocating port 12.
The high-temperature end block 4 is mounted on a mounting flange 16 by mounting bolts 17.

蓄冷器６は、高温端ブロック４（取付けフランジ１６）と低温端ブロック５との間に設けた蓄冷器ケース１８、およびこの蓄冷器ケース１８に収納した蓄冷材１９からこれを構成する。蓄冷材１９としては、銅材あるいはステンレス材その他金属の繊維あるいはパンチングメタルを採用し、蓄冷器ケース１８内に詰め込んで、所定の密度で充填する。
上記作動ガスがこの蓄冷器６を通過する間に蓄冷材１９との間で熱交換を行って、蓄冷材１９に蓄冷する。 The regenerator 6 comprises a regenerator case 18 provided between the high-temperature end block 4 (mounting flange 16) and the low-temperature end block 5 and a regenerator material 19 stored in the regenerator case 18. As the cold storage material 19, a copper material, a stainless steel material or other metal fibers or a punching metal is adopted, and the cold storage material 19 is packed in the cold storage case 18 and filled with a predetermined density.
While the working gas passes through the regenerator 6, heat exchange is performed with the regenerator material 19 to store the regenerative material in the regenerator material 19.

低温端ブロック５は、高温端ブロック４との間に所定の間隔をあけてこれを対向配置し、かつ、高温端ブロック４との間に蓄冷器６およびパルス管７を並列に配置するとともに、その内部に連通空間２０を形成し、連通空間２０に連通する、蓄冷器６側の蓄冷側空間２１に蓄冷器低温端用整流器８を、パルス管７側のパルス管側空間２２にパルス管低温端用整流器９を設ける。
すなわち蓄冷器低温端用整流器８は、蓄冷側空間２１に蓄冷器低温端整流用部材２３を詰め込んでこれを構成し、パルス管低温端用整流器９は、パルス管側空間２２にパルス管低温端整流用部材２４を詰め込んでこれを構成する。 The low-temperature end block 5 is opposed to the high-temperature end block 4 at a predetermined interval, and the regenerator 6 and the pulse tube 7 are arranged in parallel with the high-temperature end block 4. A communication space 20 is formed therein, and the rectifier 8 for the low temperature end of the regenerator is connected to the regenerator 8 on the side of the regenerator 6 which communicates with the communication space 20. An end rectifier 9 is provided.
That is, the cool storage end rectifier 8 is formed by packing a cool storage end rectifying member 23 in the cool storage side space 21, and the pulse tube cold end rectifier 9 is provided in the pulse tube side space 22 for the pulse tube low end rectification. This is constituted by packing the members 24.

パルス管７は、パルス管低温端用整流器９を介して連通空間２０にこれを連通するとともに、パルス管高温端用整流器１０を介して作動ガス往復口１２にこれを連通する。     The pulse tube 7 communicates with the communication space 20 through the pulse tube low-temperature end rectifier 9 and communicates with the working gas reciprocating port 12 through the pulse tube high-temperature end rectifier 10.

パルス管高温端用整流器１０は、高温端ブロック４に形成したオリフィス側空間２５にパルス管高温端整流用部材２６を詰め込んでこれを構成する。     The pulse tube high-temperature end rectifier 10 is constructed by packing a pulse tube high-temperature end rectifying member 26 into an orifice-side space 25 formed in the high-temperature end block 4.

なお、上記蓄冷器低温端整流用部材２３、パルス管低温端整流用部材２４およびパルス管高温端整流用部材２６は、蓄冷材１９と同じく、ただし、より粗いメッシュの金属繊維あるいはパンチングメタルを採用する。     The regenerator low-temperature rectifying member 23, the pulse tube low-temperature rectifying member 24, and the pulse tube high-temperature rectifying member 26 employ the same material as the regenerator material 19, except that metal fibers or punched metal with a coarser mesh are used.

こうした構成のパルス管冷凍機１において、作動ガス供給口１１から高低圧パルス状の作動ガスを供給口空間１３さらに蓄冷器６に供給し、蓄冷器低温端用整流器８、連通空間２０、パルス管低温端用整流器９を介してパルス管７からパルス管高温端用整流器１０に流し、オリフィス１４の部分で作動ガスの位相を変え、低温端ブロック５の部分を極低温とすることができるものである。     In the pulse tube refrigerator 1 having such a configuration, a high-low pressure pulsed working gas is supplied from the working gas supply port 11 to the supply port space 13 and further to the regenerator 6, the rectifier 8 for the regenerator low-temperature end, the communication space 20, the pulse tube It can flow from the pulse tube 7 to the rectifier 10 for the high-temperature end of the pulse tube via the rectifier 9 for the low-temperature end, change the phase of the working gas at the portion of the orifice 14, and make the portion of the low-temperature end block 5 extremely cold. is there.

しかしながら、従来のパルス管冷凍機１は、蓄冷材１９を蓄冷器ケース１８に直に詰め込んだ一体構造であり、また低温端ブロック５および高温端ブロック４においても同様に、蓄冷器低温端用整流器８は蓄冷側空間２１に蓄冷器低温端整流用部材２３を、パルス管低温端用整流器９はパルス管側空間２２にパルス管低温端整流用部材２４を、およびパルス管高温端用整流器１０はオリフィス側空間２５にパルス管高温端整流用部材２６をそれぞれ直に詰め込んだ一体構造である。     However, the conventional pulse tube refrigerator 1 has an integrated structure in which the regenerator material 19 is directly packed in the regenerator case 18, and the low-temperature end block 5 and the high-temperature end block 4 similarly have a low-temperature end rectifier. Reference numeral 8 denotes a regenerator low-temperature rectifying member 23 in the regenerator-side space 21, a pulse tube low-temperature rectifier 9 a pulse tube low-temperature rectifying member 24 in the pulse tube-side space 22, and a pulse tube high-temperature rectifier 10 in the orifice side. It has an integral structure in which the pulse tube high-temperature end rectifying members 26 are directly packed in the space 25.

したがって、パルス管冷凍機１の運転時、作動ガス中の不純物、たとえば水分その他の液体などが氷結することにより蓄冷材１９、蓄冷器低温端整流用部材２３、パルス管低温端整流用部材２４あるいはパルス管高温端整流用部材２６が目詰まりを起こし、冷却性能が低下する場合がある。この場合には、それぞれの部分を昇温し、氷結した液体分を除去すれば良い。
しかしながら、不純物がたとえば圧縮機２からの油などの場合には、該当部分を昇温してもこれを除去することは困難であり、蓄冷材１９、蓄冷器低温端整流用部材２３、パルス管低温端整流用部材２４あるいはパルス管高温端整流用部材２６を交換する必要がある。
このメンテナンスを実施する場合は、パルス管冷凍機１を冷却対象物（図示せず）から外し、蓄冷材１９、蓄冷器低温端整流用部材２３、パルス管低温端整流用部材２４あるいはパルス管高温端整流用部材２６を新しいものと交換する作業を行うために、パルス管冷凍機１により冷却している精密理化学機器（冷却対象物）の稼動を停止し昇温する必要がある。この昇温により精密理化学機器の運用が妨げられ、稼動効率の低下につながるという問題がある。しかも、新しいものとの交換終了後に再度の冷却操作が必要で、膨大な費用および手間、時間がかかるという問題がある。
さらに、蓄冷材１９、蓄冷器低温端整流用部材２３、パルス管低温端整流用部材２４およびパルス管高温端整流用部材２６は、それぞれの部分に直に詰め込まれているので、その交換作業自体も面倒で効率の悪いものであるという問題がある。 Therefore, when the pulse tube refrigerator 1 is operated, impurities in the working gas, such as moisture and other liquids, freeze to form the cold storage material 19, the cold storage end rectifying member 23, the pulse tube low end rectifying member 24, or the pulse tube. The high-temperature end rectifying member 26 may be clogged, and the cooling performance may be reduced. In this case, the temperature of each part may be raised to remove the frozen liquid.
However, when impurities are oil, for example, from the compressor 2, it is difficult to remove the impurities even if the temperature is raised, and the regenerator material 19, the regenerator low temperature end rectifying member 23, the pulse tube low temperature It is necessary to replace the end rectifying member 24 or the pulse tube high temperature end rectifying member 26.
When performing this maintenance, the pulse tube refrigerator 1 is removed from the object to be cooled (not shown), and the regenerator material 19, the regenerator low temperature end rectification member 23, the pulse tube low temperature end rectification member 24, or the pulse tube high temperature end rectification. In order to perform the work of replacing the member 26 with a new one, it is necessary to stop the operation of the precision physicochemical equipment (the object to be cooled) cooled by the pulse tube refrigerator 1 and raise the temperature. This raises the temperature, which hinders the operation of the precision physics and chemistry equipment, leading to a decrease in operating efficiency. In addition, there is a problem that a re-cooling operation is required after the replacement with a new one, which requires enormous cost, labor and time.
Further, since the regenerator material 19, the regenerator low-temperature rectifying member 23, the pulse tube low-temperature rectifying member 24, and the pulse tube high-temperature rectifying member 26 are directly packed in their respective parts, the replacement operation itself is troublesome. There is a problem that it is inefficient.

なおまた、高温端ブロック４の供給口空間１３に、蓄冷器低温端整流用部材２３、パルス管低温端整流用部材２４あるいはパルス管高温端整流用部材２６などと同様の整流用部材（蓄冷器高温端整流用部材）を直に詰め込むことにより、蓄冷器６の高温端側に連通するように構成する蓄冷器高温端用整流器（図示せず）を設ける場合もあるが、こうした構成のパルス管冷凍機においても同様に、その整流用部材の交換作業が面倒で効率の悪いものであるという問題がある。     In addition, in the supply port space 13 of the high-temperature end block 4, a rectifying member similar to the regenerator low-temperature rectifying member 23, the pulse tube low-temperature rectifying member 24, or the pulse tube high-temperature rectifying member 26 (the regenerator high-temperature rectifying member) is provided. In some cases, a rectifier (not shown) for the regenerator high-temperature end configured to communicate with the high-temperature end side of the regenerator 6 by directly packing the components) is provided. Similarly, there is a problem that the work of replacing the rectifying member is troublesome and inefficient.

特開平６−１２９７２４号公報JP-A-6-129724

本発明は以上のような諸問題にかんがみなされたもので、容易に交換可能なカートリッジ式蓄冷器あるいはカートリッジ式整流器を用いることにより、精密理化学機器の稼動を停止ないし昇温することなく、コールドメンテナンスを可能とするパルス管冷凍機を提供することを課題とする。     SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems. By using a cartridge type regenerator or a cartridge type rectifier that can be easily replaced, cold maintenance can be performed without stopping or raising the temperature of precision physics and chemistry equipment. It is an object of the present invention to provide a pulse tube refrigerator capable of performing the above.

また本発明は、蓄冷材あるいは整流用部材などの目詰まり時に簡単にこれを交換することができるパルス管冷凍機を提供することを課題とする。     Another object of the present invention is to provide a pulse tube refrigerator that can easily replace a cold storage material or a rectifying member when it becomes clogged.

また本発明は、冷却対象物を昇温することなく、蓄冷器、さらには蓄冷器高温端用整流器を効率よくメンテナンスすることができるパルス管冷凍機を提供することを課題とする。     Another object of the present invention is to provide a pulse tube refrigerator capable of efficiently maintaining a regenerator and a rectifier for a regenerator high-temperature end without raising the temperature of an object to be cooled.

すなわち本発明は、蓄冷材を有する蓄冷器、さらには蓄冷器高温端整流用部材を有する蓄冷器高温端用整流器をそれぞれカートリッジ式にすることに着目したもので、所定の間隔をあけて配置した高温端ブロックおよび低温端ブロックと、これら高温端ブロックおよび低温端ブロックの間に配置する蓄冷器ケースおよびこの蓄冷器ケース内に収納する蓄冷材を有する蓄冷器と、上記高温端ブロックおよび上記低温端ブロックの間に配置するパルス管と、上記蓄冷器の低温端との間に連通空間を介してかつ該低温端と並列して上記低温端ブロックに設けるとともにパルス管低温端整流用部材を有して、上記パルス管に連続するパルス管低温端用整流器と、このパルス管低温端用整流器とは反対側で上記パルス管に連続するように上記高温端ブロックに設けるとともにパルス管高温端整流用部材を有するパルス管高温端用整流器と、上記蓄冷器の上記低温端とは反対側で上記蓄冷器に連続するように上記高温端ブロックに設けるとともに蓄冷器高温端整流用部材を有する蓄冷器高温端用整流器と、を有するパルス管冷凍機であって、上記蓄冷器は、上記蓄冷器ケースに装脱可能に設けるとともに上記蓄冷材を収納した蓄冷器カートリッジケースを有するカートリッジ式蓄冷器としたことを特徴とするパルス管冷凍機である。     That is, the present invention focuses on making each of a regenerator having a regenerator material and a regenerator for a regenerator high-temperature end having a regenerator high-temperature end rectifying member a cartridge type, and has a high temperature arranged at a predetermined interval. An end block and a low-temperature end block; a regenerator case disposed between the high-temperature end block and the low-temperature end block; and a regenerator having a regenerator material accommodated in the regenerator case; A pulse tube disposed between the low-temperature end of the regenerator and a pulse tube low-temperature end rectifying member provided in the low-temperature end block through a communication space and in parallel with the low-temperature end, A pulse tube cold end rectifier connected to the pulse tube; and the hot end blower connected to the pulse tube on the opposite side of the pulse tube cold end rectifier. A pulse tube high-temperature end rectifier having a pulse tube high-temperature end rectifying member; and A regenerator having a high-temperature end rectifier having an end rectifying member, wherein the regenerator is removably provided in the regenerator case and includes a regenerator cartridge case containing the regenerator material. A pulse tube refrigerator characterized by having a cartridge type regenerator.

上記蓄冷器高温端用整流器は、上記高温端ブロックに装脱可能に設けるとともに上記蓄冷器高温端整流用部材を収納した蓄冷器高温端用整流器カートリッジケースを有する蓄冷器高温端用カートリッジ式整流器とすることができる。     The regenerator high temperature end rectifier is a regenerator high temperature end cartridge type rectifier having a regenerator high temperature end rectifier cartridge case that is removably mounted on the high temperature end block and houses the regenerator high temperature end rectification member. be able to.

上記蓄冷器カートリッジケースは、上記高温端ブロックとの間にＯリングを設けることができる。     The regenerator cartridge case may be provided with an O-ring between the regenerator cartridge case and the high-temperature end block.

上記カートリッジ式蓄冷器と上記蓄冷器高温端用カートリッジ式整流器とを一体化させることができる。     The cartridge type regenerator and the cartridge type rectifier for the high temperature end of the regenerator can be integrated.

本発明によるパルス管冷凍機は、高温端ブロックおよび低温端ブロックを有する構成において、蓄冷材を有する蓄冷器、あるいは蓄冷器高温端整流用部材を有する蓄冷器高温端用整流器をそれぞれカートリッジ式にしたので、これら蓄冷材などのメンテナンス時に精密理化学機器など冷却対象物の稼動を停止することなく、あるいは昇温をすることなく交換作業を行って、コールドメンテナンスを実現することができるので、昇温の結果再度の冷却を行う必要もなく、交換にともなう費用、手間、時間を大幅に削減することができる。     In the pulse tube refrigerator according to the present invention, in the configuration having the high-temperature end block and the low-temperature end block, the regenerator having the regenerator material or the regenerator having the regenerator high-temperature rectifying member has a cartridge type. , Cold maintenance can be performed without stopping the operation of cooling objects such as precision physics and chemistry equipment during maintenance of these cold storage materials, or by performing replacement work without raising the temperature. There is no need to perform cooling again, and the cost, labor, and time required for replacement can be significantly reduced.

本発明によれば、蓄冷器あるいは蓄冷器高温端用整流器をカートリッジ式としたので、精密理化学機器などの稼動停止および昇温をすることなく、パルス管冷凍機のコールドメンテナンスを行うことができる。
また、冷凍機製作時における充填作業において、蓄冷材や整流用部材を直詰めするような場合、ケースの奥の方から詰める必要があったが、カートリッジケースを用いることにより充填作業を並列化することができ、製作時間を減らすことが可能となる。
According to the present invention, since the regenerator or the rectifier for the high-temperature end of the regenerator is a cartridge type, cold maintenance of the pulse tube refrigerator can be performed without stopping operation of the precision physics and chemistry equipment and raising the temperature.
In addition, in the filling operation at the time of manufacturing the refrigerator, when the regenerative material and the rectifying member were directly packed, it was necessary to pack the cold storage material from the back of the case, but the filling operation is parallelized by using the cartridge case. And the production time can be reduced.

本発明は、この種パルス管冷凍機における、最小限の交換部品である蓄冷器さらには蓄冷器高温端用整流器をカートリッジ式としたので、冷却対象物である精密理化学機器などの稼動停止および昇温をすることなく、コールドメンテナンスを可能として交換作業を能率化することができるパルス管冷凍機を実現した。     According to the present invention, since the regenerator, which is the minimum replacement part, and the rectifier for the high-temperature end of the regenerator in the pulse tube refrigerator of this type are of a cartridge type, the operation of the cooling object, such as precision physicochemical equipment, is stopped and raised. A pulse tube refrigerator that can perform cold maintenance without the need for warming and streamline replacement work has been realized.

つぎに本発明の第１の実施例によるパルス管冷凍機３０を図１および図２にもとづき説明する。ただし、図４と同様の部分には同一符号を付し、その詳述はこれを省略する。
図１は、パルス管冷凍機３０の要部断面図であって、パルス管冷凍機３０は、前述のパルス管冷凍機１（図４）とは、カートリッジ式蓄冷器３１、蓄冷器低温端用カートリッジ式整流器３２、パルス管低温端用カートリッジ式整流器３３およびパルス管高温端用カートリッジ式整流器３４の部分が異なり、他の部分の構成は事実上同一である。 Next, a pulse tube refrigerator 30 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. However, the same parts as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of a pulse tube refrigerator 30. The pulse tube refrigerator 30 is different from the above-described pulse tube refrigerator 1 (FIG. 4) in a cartridge type regenerator 31 and a regenerator low temperature end. The cartridge type rectifier 32, the pulse tube low temperature end cartridge type rectifier 33, and the pulse tube high temperature end cartridge type rectifier 34 are different from each other, and the other parts are substantially the same.

カートリッジ式蓄冷器３１は、前記蓄冷器ケース１８と、蓄冷器カートリッジケース３５と、前記蓄冷材１９と、を有する。
カートリッジ式蓄冷器３１は、その蓄冷器カートリッジケース３５と高温端ブロック４との間に上流側Ｏリング３６を設けて、蓄冷器ケース１８と蓄冷器カートリッジケース３５の上流側部分との間に蓄冷器ケースＯリング３７を設けることにより、蓄冷器ケース１８と蓄冷器カートリッジケース３５との間隙に作動ガスが侵入しないようにしている。 The cartridge-type regenerator 31 includes the regenerator case 18, the regenerator cartridge case 35, and the regenerator material 19.
The cartridge type regenerator 31 is provided with an upstream O-ring 36 between the regenerator cartridge case 35 and the high-temperature end block 4, and cools between the regenerator case 18 and the upstream part of the regenerator cartridge case 35. The provision of the cooler case O-ring 37 prevents the working gas from entering the gap between the cool storage case 18 and the cool storage cartridge case 35.

なお蓄冷器カートリッジケース３５は、熱伝導率の低いベークライトその他のプラスチック材料、あるいはステンレス材料などからこれを構成し、蓄冷器カートリッジケース３５の高温端ブロック４側と低温端ブロック５側との間に温度差を得やすくするようにしている。     The regenerator cartridge case 35 is made of bakelite or other plastic material having a low thermal conductivity, or a stainless steel material. The temperature difference is easily obtained.

蓄冷器低温端用カートリッジ式整流器３２は、蓄冷側空間２１に装脱可能とした蓄冷器低温端用整流器カートリッジケース３８と、蓄冷器低温端用整流器カートリッジケース３８に詰め込んだ前記蓄冷器低温端整流用部材２３と、を有する。
なお蓄冷器低温端用整流器カートリッジケース３８は、熱伝導率の高い銅材その他の金属材料からこれを構成する。
さらに、カートリッジ式蓄冷器３１の蓄冷器カートリッジケース３５と蓄冷器低温端用カートリッジ式整流器３２の蓄冷器低温端用整流器カートリッジケース３８とを一体化構成とし、装脱作業のさらなる容易化を図ることもできる。 The regenerator low-temperature end cartridge rectifier 32 includes a regenerator low-temperature end rectifier cartridge case 38 that can be attached to and detached from the regenerator-side space 21 and the regenerator low-temperature end rectifier cartridge case 38 packed in the regenerator low-end rectifier cartridge case 38. And a member 23.
Note that the rectifier cartridge case 38 for the regenerator low-temperature end is made of a copper material or other metal material having high thermal conductivity.
Further, the regenerator cartridge case 35 of the cartridge regenerator 31 and the regenerator low-temperature rectifier cartridge case 38 of the regenerator cartridge rectifier 32 for the low-temperature end of the regenerator have an integrated configuration to further facilitate the loading / unloading operation. You can also.

パルス管低温端用カートリッジ式整流器３３は、パルス管側空間２２に装脱可能としたパルス管低温端用整流器カートリッジケース３９と、パルス管低温端用整流器カートリッジケース３９に詰め込んだ前記パルス管低温端整流用部材２４と、を有する。
なおパルス管低温端用整流器カートリッジケース３９も、熱伝導率の高い銅材その他の金属材料からこれを構成する。 The pulse tube low-temperature end cartridge rectifier 33 includes a pulse tube low-temperature end rectifier cartridge case 39 that can be attached to and detached from the pulse tube side space 22, and the pulse tube low-temperature end rectifier cartridge case 39 packed in the pulse tube low-temperature end rectifier cartridge case 39. And a diversion member 24.
The rectifier cartridge case 39 for the low-temperature end of the pulse tube is also made of a copper material or other metal material having high thermal conductivity.

パルス管高温端用カートリッジ式整流器３４は、オリフィス側空間２５に装脱可能としたパルス管高温端用整流器カートリッジケース４０と、パルス管高温端用整流器カートリッジケース４０に詰め込んだ前記パルス管高温端整流用部材２６と、を有する。
なお、パルス管高温端用整流器カートリッジケース４０も、熱伝導率の高い銅材その他の金属材料からこれを構成する。
また、パルス管７と高温端ブロック３との間に下流側Ｏリング４１を設け、パルス管高温端用整流器カートリッジケース４０と高温端ブロック４との間に整流器ケースＯリング４２を設けることにより、高温端ブロック４とパルス管高温端用整流器カートリッジケース４０との間隙に作動ガスが侵入しないようにしている。 The pulse tube high temperature end cartridge type rectifier 34 includes a pulse tube high temperature end rectifier cartridge case 40 detachably mounted in the orifice side space 25 and the pulse tube high temperature end rectifier cartridge case 40 packed in the pulse tube high temperature end rectifier cartridge case 40. And a member 26.
The rectifier cartridge case 40 for the high-temperature end of the pulse tube is also made of copper or other metal having high thermal conductivity.
Also, by providing a downstream O-ring 41 between the pulse tube 7 and the high-temperature end block 3 and providing a rectifier case O-ring 42 between the pulse tube high-temperature end rectifier cartridge case 40 and the high-temperature end block 4, The working gas is prevented from entering the gap between the high temperature end block 4 and the rectifier cartridge case 40 for the pulse tube high temperature end.

こうした構成のパルス管冷凍機３０において、コールドメンテナンス、すなわち、昇温操作を行うことなく冷却状態のままでのメンテナンスを実現可能である。
図２は、メンテナンス時の要部断面図であり、精密理化学機器４３に装備したパルス管冷凍機３０のコールドメンテナンス時において、精密理化学機器４３の稼動停止および昇温を行うことなく、パルス管冷凍機３０のみの稼動を停止し、グローブボックス４４内で、取付けボルト１７を外して高温端ブロック４をフランジ１６から取り外し、さらに治具（図示せず）およびグローブ４５を用いて、カートリッジ式蓄冷器３１の蓄冷器カートリッジケース３５を蓄冷材１９とともに蓄冷器ケース１８から引き抜き、あらかじめ準備した新しいものと交換する。
蓄冷器低温端用カートリッジ式整流器３２についても同様に、蓄冷器低温端用整流器カートリッジケース３８を蓄冷器低温端整流用部材２３とともに蓄冷側空間２１から引き抜く。
パルス管低温端用カートリッジ式整流器３３についても同様に、パルス管低温端用整流器カートリッジケース３９をパルス管低温端整流用部材２４とともにパルス管７を通してパルス管側空間２２から引き抜く。
パルス管高温端用カートリッジ式整流器３４についても同様にして、パルス管高温端用整流器カートリッジケース４０をパルス管高温端整流用部材２６とともにオリフィス側空間２５から引き抜く。
かくして、カートリッジ式蓄冷器３１、蓄冷器低温端用カートリッジ式整流器３２、パルス管低温端用カートリッジ式整流器３３およびパルス管高温端用カートリッジ式整流器３４について、あらかじめ準備した新しい蓄冷器カートリッジケース３５および蓄冷材１９、蓄冷器低温端用整流器カートリッジケース３８および蓄冷器低温端整流用部材２３、パルス管低温端用整流器カートリッジケース３９およびパルス管低温端整流用部材２４、さらにはパルス管高温端用整流器カートリッジケース４０およびパルス管高温端整流用部材２６とそれぞれ容易に交換可能である。 In the pulse tube refrigerator 30 having such a configuration, cold maintenance, that is, maintenance in a cooled state without performing a temperature raising operation, can be realized.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part at the time of maintenance. During cold maintenance of the pulse tube refrigerator 30 mounted on the precision physics and chemical equipment 43, the pulse tube refrigeration is performed without stopping the operation of the precision physics and chemistry equipment 43 and without raising the temperature. The operation of only the machine 30 is stopped, the mounting bolts 17 are removed, the high-temperature end block 4 is removed from the flange 16 in the glove box 44, and a cartridge type regenerator is used by using a jig (not shown) and gloves 45. The regenerator cartridge case 31 is pulled out of the regenerator case 18 together with the regenerator material 19 and replaced with a new one prepared in advance.
Similarly, for the regenerator low temperature end cartridge rectifier 32, the regenerator low temperature end rectifier cartridge case 38 is pulled out of the regenerator side space 21 together with the regenerator low temperature end rectifying member 23.
Similarly, the pulse tube low-temperature end rectifier cartridge case 39 is pulled out of the pulse tube side space 22 through the pulse tube 7 together with the pulse tube low-temperature end rectifier member 24.
Similarly, the pulse tube high temperature end rectifier cartridge case 40 is pulled out of the orifice side space 25 together with the pulse tube high temperature end rectifier member 26 with respect to the pulse tube high temperature end cartridge rectifier 34.
Thus, the cartridge regenerator 31, the regenerator low temperature end cartridge type rectifier 32, the pulse tube low temperature end cartridge type rectifier 33, and the pulse tube high temperature end cartridge type rectifier 34 are prepared in advance with a new regenerator cartridge case 35 and a regenerator. Material 19, rectifier cartridge case 38 for regenerator low temperature end, rectifier member 23 for regenerator low temperature end, rectifier cartridge case 39 for pulse tube low temperature end, member 24 for pulse tube low temperature end rectification, and rectifier cartridge case 40 for pulse tube high temperature end And the pulse tube high-temperature end rectifying member 26 can be easily replaced.

つぎに図３は、本発明の第２の実施例によるパルス管冷凍機５０の要部断面図であって、パルス管冷凍機５０は、図１に示したパルス管冷凍機３０（第１の実施例）に蓄冷器高温端用カートリッジ式整流器５１をさらに設けたもので、他の部分の構成は事実上同一である。     Next, FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part of a pulse tube refrigerator 50 according to a second embodiment of the present invention. The pulse tube refrigerator 50 is similar to the pulse tube refrigerator 30 shown in FIG. Example) is further provided with a cartridge type rectifier 51 for a high temperature end of a regenerator, and the configuration of other parts is substantially the same.

蓄冷器高温端用カートリッジ式整流器５１は、蓄冷器低温端用カートリッジ式整流器３２、パルス管低温端用カートリッジ式整流器３３およびパルス管高温端用カートリッジ式整流器３４（図１）と同様に、カートリッジ式としてある。
すなわち、蓄冷器高温端用カートリッジ式整流器５１は、蓄冷器低温端用カートリッジ式整流器３２とは反対側でカートリッジ式蓄冷器３１に連通するもので、高温端ブロック４における供給口空間１３に装脱可能とした蓄冷器高温端用整流器カートリッジケース５２と、蓄冷器高温端用整流器カートリッジケース５２に詰め込んだ蓄冷器高温端整流用部材５３と、を有する。 The cartridge type rectifier 51 for the regenerator high temperature end is similar to the cartridge type rectifier 32 for the regenerator low temperature end, the cartridge type rectifier 33 for the pulse tube low temperature end, and the cartridge type rectifier 34 for the pulse tube high temperature end (FIG. 1). There is.
That is, the cartridge type rectifier 51 for the regenerator high-temperature end communicates with the cartridge type regenerator 31 on the opposite side to the cartridge type rectifier 32 for the regenerator low-temperature end. It has a regenerator high temperature end rectifier cartridge case 52 and a regenerator high temperature end rectifier member 53 packed in the regenerator high temperature end rectifier cartridge case 52.

蓄冷器高温端用整流器カートリッジケース５２は、蓄冷器低温端用整流器カートリッジケース３８、パルス管低温端用整流器カートリッジケース３９、パルス管高温端用整流器カートリッジケース４０と同様に、熱伝導率の高い銅材その他の金属材料からこれを構成する。     The regenerator cartridge case 52 for the high-temperature end of the regenerator has a high thermal conductivity like the rectifier cartridge case 38 for the low-temperature end of the regenerator, the cartridge case 39 for the low-temperature end of the pulse tube, and the rectifier cartridge case 40 for the high-end pulse tube. It is composed of materials and other metallic materials.

蓄冷器高温端整流用部材５３は、蓄冷器低温端整流用部材２３、パルス管低温端整流用部材２４およびパルス管高温端整流用部材２６さらには蓄冷材１９と同じく、ただし、蓄冷材１９より粗いメッシュの金属繊維あるいはパンチングメタルを採用し、蓄冷器高温端用整流器カートリッジケース５２内に詰め込んで、所定の密度で充填する。     The regenerator high temperature end rectifying member 53 is the same as the regenerator low temperature end rectifying member 23, the pulse tube low temperature end rectifying member 24, the pulse tube high temperature end rectifying member 26, and the regenerator material 19, except that the mesh of the mesh is coarser than the regenerator material 19. Fiber or punching metal is used, packed in the rectifier cartridge case 52 for the regenerator high temperature end, and filled at a predetermined density.

こうした構成のパルス管冷凍機５０において、前述のパルス管冷凍機３０（図１）と同様に、高温端ブロック４と取付けフランジ１６とを分離したのち、蓄冷器高温端用整流器カートリッジケース５２を蓄冷器高温端整流用部材５３とともに供給口空間１３から引き抜き、これを新しいものとそっくり交換することにより、コールドメンテナンス、すなわち、昇温操作を行うことなく冷却状態のままでのメンテナンスを実現可能である。
また、早急にコールドメンテナンスを行いたい場合には、蓄冷器高温端用カートリッジ式整流器５１およびパルス管高温端用カートリッジ式整流器３４とともに高温端ブロック４そのものを交換することも可能である。 In the pulse tube refrigerator 50 having such a configuration, similarly to the above-described pulse tube refrigerator 30 (FIG. 1), after the high-temperature end block 4 and the mounting flange 16 are separated, the regenerator cartridge case 52 for the regenerator high-temperature end is cooled. Cold maintenance, that is, maintenance in a cooled state without performing a temperature raising operation, can be realized by pulling out the supply port space 13 together with the container high-temperature end rectifying member 53 and completely replacing the same with a new one.
If it is desired to perform cold maintenance immediately, the high temperature end block 4 itself can be replaced together with the regenerator high temperature end cartridge rectifier 51 and the pulse tube high temperature end cartridge rectifier 34.

なお本発明において、蓄冷器高温端用カートリッジ式整流器５１をカートリッジ式蓄冷器３１と一体化して構成することにより、これらの装脱作業をより簡単にすることができる。
あるいは、蓄冷器高温端用カートリッジ式整流器５１、カートリッジ式蓄冷器３１および蓄冷器低温端用カートリッジ式整流器３２を一体化して構成することにより、これらの装脱作業をさらに簡単にすることができる。
In the present invention, the loading / unloading work of the regenerator high temperature end cartridge type rectifier 51 can be further simplified by integrating the cartridge type rectifier 51 with the cartridge type regenerator 31.
Alternatively, the loading / unloading operation can be further simplified by integrally forming the cartridge type rectifier 51 for the regenerator high temperature end, the cartridge type regenerator 31 and the cartridge type rectifier 32 for the regenerator low temperature end.

本発明の第１の実施例によるパルス管冷凍機３０の要部断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a main part of a pulse tube refrigerator 30 according to a first embodiment of the present invention. 同、メンテナンス時の要部断面図である。It is a principal part sectional view at the same time at the time of maintenance. 本発明の第２の実施例によるパルス管冷凍機５０の要部断面図である。FIG. 5 is a sectional view of a main part of a pulse tube refrigerator 50 according to a second embodiment of the present invention. 従来のパルス管冷凍機１の一例の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of an example of the conventional pulse tube refrigerator 1. FIG.

符号の説明Explanation of reference numerals

１ パルス管冷凍機（図４）
２ 圧縮機
３ 高低圧力切替えバルブユニット
４ 高温端ブロック
５ 低温端ブロック（冷却端ブロック）
６ 蓄冷器
７ パルス管
８ 蓄冷器低温端用整流器
９ パルス管低温端用整流器
１０ パルス管高温端用整流器
１１ 作動ガス供給口
１２ 作動ガス往復口
１３ 供給口空間
１４ オリフィス
１５ バッファタンク
１６ 取付けフランジ
１７ 取付けボルト
１８ 蓄冷器ケース
１９ 蓄冷材
２０ 連通空間
２１ 蓄冷側空間
２２ パルス管側空間
２３ 蓄冷器低温端整流用部材
２４ パルス管低温端整流用部材
２５ オリフィス側空間
２６ パルス管高温端整流用部材
３０ パルス管冷凍機（第１の実施例、図１）
３１ カートリッジ式蓄冷器
３２ 蓄冷器低温端用カートリッジ式整流器
３３ パルス管低温端用カートリッジ式整流器
３４ パルス管高温端用カートリッジ式整流器
３５ 蓄冷器カートリッジケース
３６ 上流側Ｏリング
３７ 蓄冷器ケースＯリング
３８ 蓄冷器低温端用整流器カートリッジケース
３９ パルス管低温端用整流器カートリッジケース
４０ パルス管高温端用整流器カートリッジケース
４１ 下流側Ｏリング
４２ 整流器ケースＯリング
４３ 精密理化学機器（冷却対象物）
４４ グローブボックス
４５ グローブ
５０ パルス管冷凍機（第２の実施例、図３）
５１ 蓄冷器高温端用カートリッジ式整流器
５２ 蓄冷器高温端用整流器カートリッジケース
５３ 蓄冷器高温端整流用部材
1 Pulse tube refrigerator (Fig. 4)
2 Compressor 3 High / low pressure switching valve unit 4 High temperature end block 5 Low temperature end block (cooling end block)
Reference Signs List 6 regenerator 7 pulse tube 8 regenerator rectifier for low temperature end 9 rectifier for low temperature end of pulse tube 10 rectifier for high temperature end of pulse tube 11 working gas supply port 12 working gas reciprocating port 13 supply space 14 orifice 15 buffer tank 16 mounting flange 17 Mounting bolt 18 Cold storage case 19 Cold storage material 20 Communication space 21 Cold storage side space 22 Pulse tube side space 23 Cold storage low temperature end rectification member 24 Pulse tube low temperature end rectification member 25 Orifice side space 26 Pulse tube high temperature end rectification member 30 Pulse tube refrigeration Machine (first embodiment, FIG. 1)
31 cartridge type regenerator 32 regenerator low temperature end cartridge rectifier 33 pulse tube low temperature end cartridge type rectifier 34 pulse tube high temperature end cartridge type rectifier 35 regenerator cartridge case 36 upstream O-ring 37 regenerator case O-ring 38 regenerator Low temperature end rectifier cartridge case 39 Pulse tube low temperature end rectifier cartridge case 40 Pulse tube high temperature end rectifier cartridge case 41 Downstream O-ring 42 Rectifier case O-ring 43 Precision physics and chemistry equipment (object to be cooled)
44 glove box 45 glove 50 pulse tube refrigerator (second embodiment, FIG. 3)
51 Cartridge rectifier for high temperature end of regenerator 52 Cartridge case for rectifier for high temperature end of regenerator 53 Member for rectifying high temperature end of regenerator

Claims (4)

所定の間隔をあけて配置した高温端ブロックおよび低温端ブロックと、
これら高温端ブロックおよび低温端ブロックの間に配置する蓄冷器ケースおよびこの蓄冷器ケース内に収納する蓄冷材を有する蓄冷器と、
前記高温端ブロックおよび前記低温端ブロックの間に配置するパルス管と、
前記蓄冷器の低温端との間に連通空間を介してかつ該低温端と並列して前記低温端ブロックに設けるとともにパルス管低温端整流用部材を有して、前記パルス管に連続するパルス管低温端用整流器と、
このパルス管低温端用整流器とは反対側で前記パルス管に連続するように前記高温端ブロックに設けるとともにパルス管高温端整流用部材を有するパルス管高温端用整流器と、
前記蓄冷器の前記低温端とは反対側で前記蓄冷器に連続するように前記高温端ブロックに設けるとともに蓄冷器高温端整流用部材を有する蓄冷器高温端用整流器と、を有するパルス管冷凍機であって、
前記蓄冷器は、前記蓄冷器ケースに装脱可能に設けるとともに前記蓄冷材を収納した蓄冷器カートリッジケースを有するカートリッジ式蓄冷器としたことを特徴とするパルス管冷凍機。 A high-temperature end block and a low-temperature end block arranged at predetermined intervals,
A regenerator having a regenerator case disposed between the high-temperature end block and the low-temperature end block and a regenerator stored in the regenerator case,
A pulse tube arranged between the high-temperature end block and the low-temperature end block,
A pulse tube low-temperature end rectifying member which is provided in the low-temperature end block through a communication space between the low-temperature end of the regenerator and in parallel with the low-temperature end, and has a pulse tube low-temperature end rectifying member, and is connected to the pulse tube; End rectifier,
A pulse tube hot end rectifier having a pulse tube hot end rectifying member provided on the high temperature end block so as to be continuous with the pulse tube on the opposite side to the pulse tube low temperature end rectifier,
A regenerator for a regenerator high-temperature end provided on the high-temperature end block so as to be continuous with the regenerator on a side opposite to the low-temperature end of the regenerator and a regenerator for a high-temperature end rectifier having a regenerator high-temperature rectifier member. So,
A pulse tube refrigerator, wherein the regenerator is a cartridge type regenerator provided removably in the regenerator case and having a regenerator cartridge case containing the regenerator material. 前記蓄冷器高温端用整流器は、前記高温端ブロックに装脱可能に設けるとともに前記蓄冷器高温端整流用部材を収納した蓄冷器高温端用整流器カートリッジケースを有する蓄冷器高温端用カートリッジ式整流器としたことを特徴とする請求項１記載のパルス管冷凍機。 The regenerator high temperature end rectifier is a regenerator high temperature end cartridge type rectifier having a regenerator high temperature end rectifier cartridge case that is removably provided in the high temperature end block and houses the regenerator high temperature end rectification member. The pulse tube refrigerator according to claim 1, wherein: 前記蓄冷器カートリッジケースは、前記高温端ブロックとの間にＯリングを設けたことを特徴とする請求項１記載のパルス管冷凍機。 The pulse tube refrigerator according to claim 1, wherein the regenerator cartridge case has an O-ring provided between the regenerator cartridge case and the high-temperature end block. 前記カートリッジ式蓄冷器と前記蓄冷器高温端用カートリッジ式整流器とを一体化させたことを特徴とする請求項２記載のパルス管冷凍機。
The pulse tube refrigerator according to claim 2, wherein the cartridge type regenerator and the regenerator high temperature end cartridge type rectifier are integrated.
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