JP2005076896A - パルス管冷凍機およびその運転方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】パルス管冷凍機におけるガスの移動量を小さくすること。
【解決手段】ガス振動源としての圧縮機１と、該圧縮機１に連通した蓄冷器２と、該蓄冷器２に連通したパルス管３と、該パルス管３の高温端に設けたバッファタンク４０（４、５、６）と、該バッファタンク４０と前記パルス管３の間に設けたバルブ７０（７、８、９）と、前記圧縮機１とパルス管３の高温端の間に介挿されたバイパス回路１０とを有するパルス管冷凍機において、前記バイパス回路１０に開閉弁１３を設けたパルス管冷凍機およびその運転方法。
【選択図】 図１
【解決手段】ガス振動源としての圧縮機１と、該圧縮機１に連通した蓄冷器２と、該蓄冷器２に連通したパルス管３と、該パルス管３の高温端に設けたバッファタンク４０（４、５、６）と、該バッファタンク４０と前記パルス管３の間に設けたバルブ７０（７、８、９）と、前記圧縮機１とパルス管３の高温端の間に介挿されたバイパス回路１０とを有するパルス管冷凍機において、前記バイパス回路１０に開閉弁１３を設けたパルス管冷凍機およびその運転方法。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄冷器およびパルス管を連通させ、ガス振動源である圧縮機からの圧力振動で低温部に冷熱を発生させるパルス管冷凍機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のパルス管冷凍機は、図７に示されるような構成となっており、すなわち図７において、９０１は高圧給気バルブ、９０２は低圧排気バルブ、９０３はパルス管、９０４は蓄冷器、９０５、９０６および９０７は圧力切換バルブ、９０８、９０９および９１０は高圧、中圧及び低圧のバッファタンクである。
【０００３】
前記パルス管９０３および蓄冷器９０４内（冷凍機作動空間）が低圧状態から、前記中圧バッファタンクバルブ９０６を開けると前記作動空間内が中圧状態となる。その後前記高圧バッファタンク９０８のバルブを開け、ほぼ同時に高圧給気バルブ９０５を開ける。これにより圧縮機（図示せず）は、バルブでの圧力低下が少ない状態でガスを作動空間内に給気できる。さらに、圧縮機からのガス供給量もバッファタンクが無い状態と比較して節約するものである。
【０００４】
また、さらに中圧バッファタンクバルブ９０６を開けると、前記作動空間内は中圧状態となる。その後、低圧バッファタンクのバルブを開け、ほぼ同時に低圧排気バルブ９０７を開ける。これにより圧縮機は、バルブでの圧力低下が少ない状態でガスを作動空間から排気でき、同様に圧縮機へのガス回収量も節約するものである（例えば特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特許第２５５３８２２号公報（第４頁、第２図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のパルス管冷凍機は、パルス管内のガスの移動量が大きくなり、パルス管常温部から低温部へガスが持ち込むシャトルヒートロスにより、低温部への熱侵入が増大するという問題があった。
【０００７】
すなわち、図７においてパルス管９０３および蓄冷器９０４内の前記冷凍機作動空間が低圧状態から、前記中圧バッファタンクバルブ９０６を開けると作動空間内は中圧状態となる。
【０００８】
このとき、中圧バッファタンク９０９のガスは、前記パルス管９０３の高温端からパルス管低温端を通り、前記蓄冷器９０４に入る。前記パルス管９０３内の仮想ガスピストンは、高温側から低温側に移動しながら冷凍機作動空間の圧力が低圧から中圧に上昇する。
【０００９】
この時、図７の回路図に示される従来のパルス管冷凍機におけるＰＶ線図上では、図４に示されるように（１）〜（２）に移動する。また、高圧バッファタンク９０８のバルブ９０５を開け、ほぼ同時に高圧吸気バルブ９０１を開けると高圧バッファタンク９０８からガスが放出されガスピストンは僅かに低温部に向かって移動し、圧力は中圧から高圧に上昇する（（２）〜（３））。その後、ガスは、前記圧縮機から前記蓄冷器９０４を通り前記パルス管９０３を通って高圧バッファタンク９０８に高圧ガスが回収される。この時ガスピストンは、前記パルス管９０３内を低温部から高温部に向かって移動する（（３）〜（４））。
【００１０】
さらに中圧バッファタンク９０９のバルブ９０６を開けると前記作動空間内は中圧状態となる。作動部のガスは、前記蓄冷器９０４から前記パルス管９０３の低温端からパルス管９０３の高温端を通り、前記中圧バッファタンク９０９に回収される。パルス管内の仮想ガスピストンは、低温側から高温側に移動しながら冷凍機作動空間の圧力が中圧から低圧に下降する（（４）〜（５））。
【００１１】
その後、前記低圧バッファタンク９１０のバルブ９０７を開け、ほぼ同時に低圧排気バルブ９０２を開けると、低圧バッファタンク９１０にガスが回収される。この時ガスピストンは、高温側に向かって移動し、圧力は中圧から低圧に下降する（（５）〜（６））。
【００１２】
さらに、低圧バッファタンク９１０からパルス管９０３、蓄冷器９０４を通り圧縮機に回収される。この時ガスピストンは低圧状態でパルス管９０３の高温部から低温部に向かい移動する。（（６）〜（１））。
これらの工程で冷凍機は１サイクルの仕事を行い、寒冷を発生させる。
【００１３】
しかしながら、上記の工程で特に、（１）〜（２）は、圧力が低圧から中圧に上昇しつつガスピストンが移動しており、ＰＶ線図上では斜めにあがっている。これは、無駄なガスピストンの移動であり、これにより１サイクルでのガスピストンの移動量が大きくなってしまう原因となる。
【００１４】
また、（４）〜（５）の工程も同様に、ガスピストンが移動しつつ圧力が下がっているため、ガスピストンの移動量が大きくなる原因を作っている。
【００１５】
ガスピストンの移動量が大きくなることの弊害は、パルス管内のシャトルヒートロスである。これは、ガス自身が移動することにより、高温のガスのエンタルピーを低温部に持ち込むことが原因となる。とくにパルス管冷凍機の場合は、固体ピストンが無いため、ガスの移動による熱侵入は大きい。
【００１６】
一般的にパルス管冷凍機でパルス管部の常温部から低温部への熱侵入は、熱伝導、輻射および作動流体（ガスピストン）の動きに伴う熱侵入の３つが考えられる。その中の作動流体の動きに伴う熱侵入をモーショナルヒートロスと呼び、この中にはさらに以下の熱侵入が含まれる。
温度の異なるガスピストンとシリンダ壁の間で熱交換を行うことにより熱がパルス管の常温から低温に輸送され、熱侵入となるシャトルヒートロス
パルス管内のガス圧力変動によるパルス管壁との間の熱授受が作動流体の移動と組み合わされることによる熱輸送が起こるポンピングロス
パルス管内の流れの乱れに伴う常温ガスと低温ガスの混合による熱損失
本発明は、上記従来のパルス管冷凍機のガスの移動量が大きい問題点を解決するためのものである。
【００１７】
そこで本発明者は、ガス振動源としての圧縮機と、該圧縮機に連通した蓄冷器と、該蓄冷器に連通したパルス管と、該パルス管の高温端に設けたバッファタンクと、該バッファタンクと前記パルス管の間に設けたバルブと、前記圧縮機とパルス管の高温端の間に介挿されたバイパス回路とを有するパルス管冷凍機において、前記バイパス回路に開閉弁を設けるという本発明の第１の技術的思想に着眼するとともに、前記バッファタンクと前記パルス管の間に設けた前記バルブの開閉状態に応じて前記バイパス回路に設けた開閉弁を開閉するという本発明の第２の技術的思想に着眼し、更に研究開発を重ねた結果、パルス管冷凍機におけるガスの移動量を小さくするという目的を達成する本発明に到達した。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明（請求項１に記載の第１発明）のパルス管冷凍機は、
ガス振動源としての圧縮機と、該圧縮機に連通した蓄冷器と、該圧縮機と該蓄冷器の間に設けた自動開閉弁と、該蓄冷器に連通したパルス管と、該パルス管の高温端に設けたバッファタンクと、該バッファタンクと前記パルス管の間に設けた自動開閉弁と、前記蓄冷器高温端とパルス管の高温端の間に介挿されたバイパス回路とを有するパルス管冷凍機において、
前記バイパス回路に開閉弁を設けた
ものである。
【００１９】
本発明（請求項２に記載の第２発明）のパルス管冷凍機は、
前記第１発明において、
前記バイパス回路に設けた前記開閉弁が、前記圧縮機と前記蓄冷器の間に設けた前記自動開閉弁の開閉状態及び前記バッファタンクと前記パルス管の間に設けた前記開閉弁の開閉状態に応じて開閉する
ものである。
【００２０】
本発明（請求項３に記載の第３発明）のパルス管冷凍機は、
前記第１発明において、
前記バッファタンクが、開閉弁を介して前記パルス管の高温端に接続された少なくとも１個の中圧バッファタンクである
ものである。
【００２１】
本発明（請求項４に記載の第４発明）のパルス管冷凍機は、
前記第３発明において、
前記バッファタンクが、開閉弁を介して前記パルス管の高温端にそれぞれ接続された高圧および低圧のバッファタンクである
ものである。
【００２２】
本発明（請求項５に記載の第５発明）のパルス管冷凍機は、
前記第１発明において、
前記開閉弁は、前記蓄冷器の高温端と前記パルス管の高温端との間に設けられた圧力切換用の自動開閉弁によって構成されている
ものである。
【００２３】
本発明（請求項６に記載の第６発明）のパルス管冷凍機は、
前記第３発明において、
前記開閉弁が、ダブルインレットバルブによって構成され、
前記ダブルインレットバルブと並列に開閉機能のあるバルブが前記バイパス回路に配設されている
ものである。
【００２４】
本発明（請求項７に記載の第７発明）のパルス管冷凍機の運転方法は、
ガス振動源としての圧縮機と、該圧縮機に連通した蓄冷器と、該圧縮機と該蓄冷器との間に設けた自動開閉弁と、該蓄冷器に連通したパルス管と、該パルス管の高温端に設けたバッファタンクと、前記バッファタンクと前記パルス管の間に設けた自動開閉弁と、前記圧縮機と前記パルス管の高温端の間に介挿されたバイパス回路と、該バイパス回路に設けられた開閉弁とを有するパルス管冷凍機において、
前記バッファタンクの前記バルブが開の時に前記バイパス回路に設けられた前記開閉弁を開とし、前記バッファタンクの前記バルブが閉の時に前記バイパス回路に設けられた前記開閉弁を閉とする
ものである。
【００２５】
【発明の作用および効果】
上記構成より成る第１発明のパルス管冷凍機は、ガス振動源としての圧縮機と、該圧縮機に連通した蓄冷器と、該圧縮機と該蓄冷器の間に設けた自動開閉弁と、該蓄冷器に連通したパルス管と、該パルス管の高温端に設けたバッファタンクと、該バッファタンクと前記パルス管の間に設けたバルブと、前記圧縮機とパルス管の高温端の間に介挿されたバイパス回路とを有するパルス管冷凍機において、前記バイパス回路に設けた前記開閉弁を開閉することにより、パルス管冷凍機におけるガスの移動量を小さくすることを可能にするという効果を奏する。
【００２６】
上記構成より成る第２発明のパルス管冷凍機は、前記第１発明において、前記バイパス回路に設けた前記開閉弁が、前記圧縮機と前記蓄冷器の間に設けた前記自動開閉弁の開閉状態及び前記バッファタンクと前記パルス管の間に設けた前記開閉弁の開閉状態に応じて開閉するので、パルス管冷凍機におけるガスの移動量を小さくするという効果を奏する。
【００２７】
上記構成より成る第３発明のパルス管冷凍機は、前記第１発明において、前記バッファタンクが、開閉弁を介して前記パルス管の高温端に接続された少なくとも１個の中圧バッファタンクであるので、前記蓄冷器内のガスは、前記開閉弁および前記バルブを介して前記中圧バッファタンクに入るとともに、前記パルス管内のガスは、前記バルブを介して前記中圧バッファタンクに入るため、前記パルス管のガスピストンの動きが抑制されるという効果を奏する。
【００２８】
上記構成より成る第４発明のパルス管冷凍機は、前記第３発明において、前記バッファタンクが、開閉弁を介して前記パルス管の高温端にそれぞれ接続された高圧および低圧のバッファタンクであるので、前記蓄冷器内のガスは、前記開閉弁および前記バルブを介して前記高圧および低圧のバッファタンクに出入するとともに、前記パルス管内のガスは、前記バルブを介して前記高圧および低圧のバッファタンクに出入するため、前記パルス管のガスピストンの動きが抑制されるという効果を奏する。
【００２９】
上記構成より成る第５発明のパルス管冷凍機は、前記第３発明において、前記開閉弁は、前記蓄冷器の高温端と前記パルス管の高温端との間に設けられた圧力切換用の自動開閉弁によって構成されているので、前記バイパス回路に設けた前記開閉弁が自動開閉することにより、制御をシンプルにしてパルス管冷凍機におけるガスの移動量を小さくすることを可能にするという効果を奏する。
【００３０】
上記構成より成る第６発明のパルス管冷凍機は、前記第１発明において、前記開閉弁を構成するダブルインレットバルブと並列に前記バイパス回路に配設されている開閉機能のある前記バルブを前記中圧バッファタンク用の前記バルブの開閉と同期させて開閉することにより、前記中圧バッファタンクの前記バルブが開の時のガスピストンの移動量が抑えられ、同一のＰＶ仕事でもストロークを減らすことができるので、シャトルヒートロスを抑制するという効果を奏する。
【００３１】
上記構成より成る第７発明のパルス管冷凍機の運転方法は、ガス振動源としての圧縮機と、該圧縮機に連通した蓄冷器と、該圧縮機と該蓄冷器との間に設けた自動開閉弁と、該蓄冷器に連通したパルス管と、該パルス管の高温端に設けたバッファタンクと、前記バッファタンクと前記パルス管の間に設けた自動開閉弁と、前記圧縮機と前記パルス管の高温端の間に介挿されたバイパス回路と、該バイパス回路に設けられた開閉弁とを有するパルス管冷凍機において、前記バッファタンクの前記バルブが開の時に前記バイパス回路に設けられた前記開閉弁を開とし、前記バッファタンクの前記バルブが閉の時に前記バイパス回路に設けられた前記開閉弁を閉とするので、パルス管冷凍機におけるガスの移動量を小さくすることを可能にするという効果を奏する。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態につき、図面を用いて説明する。
【００３３】
（第１実施形態）
本第１実施形態のパルス管冷凍機は、図１ないし図３に示されるようにガス振動源としての圧縮機１と、該圧縮機１に連通した蓄冷器２と、該蓄冷器２に連通したパルス管３と、該パルス管３の高温端に設けたバッファタンク４０と、該バッファタンク４０（４、５、６）と前記パルス管３の間に設けたバルブ７０（７、８、９）と、前記圧縮機１とパルス管３の高温端の間に介挿されたバイパス回路１０とを有するパルス管冷凍機において、前記バイパス回路１０に開閉弁１３を設けたものである。
【００３４】
前記圧縮機１の高圧端と低圧端にそれぞれ接続された回路にそれぞれ開閉弁１１、１２が配設され、前記圧縮機１の高圧端と低圧端にそれぞれ接続された回路の合流点が、前記蓄冷器２の高温端に回路を介して接続されている。
【００３５】
前記バッファタンク４０は、それぞれ並列に配設された回路に接続された中圧のバッファタンク５、高圧のバッファタンク４および低圧のバッファタンク６によって構成され、前記並列回路の合流点は回路を介して前記パルス管の高温端に接続される。
【００３６】
前記開閉弁１３は、前記圧縮機１の高圧端と低圧端にそれぞれ接続された回路の合流点と前記蓄冷器２の高温端とを接続する回路と、前記バッファタンク４０の前記並列回路の合流点と前記パルス管の高温端とを接続する回路とを接続する前記バイパス回路１０に配設されるとともに、前記開閉弁１３に並列に開閉機能のある開閉弁としてのバルブ１３１がさらに配設されている。
【００３７】
前記バイパス回路１０に設けた前記開閉弁１３が、前記バッファタンクと前記パルス管の間に設けた前記バルブの開閉状態に応じて開閉するもので、圧力切換用の自動開閉弁によって構成されている。
【００３８】
前記開閉弁は、前記蓄冷器の高温端と前記パルス管の高温端との間に設けられた圧力切換用の自動開閉弁によって構成され、さらに具体的にはダブルインレットバルブによって構成され、前記パルス管３内に積極的に一方向流を生じさせ、熱侵入を抑えるとともに、蓄冷器の圧力損失の影響の改善、ガスピストンの位相の改善の効果を実現するものである。
【００３９】
本第１実施形態のパルス管冷凍機の運転方法は、ガス振動源としての圧縮機１と、該圧縮機１に連通した蓄冷器２と、該蓄冷器２に連通したパルス管３と、該パルス管３の高温端に設けたバッファタンク４０と、前記バッファタンク４０と前記パルス管３の間に設けたバルブ７０（７、８、９）と、前記圧縮機１と前記パルス管３の高温端の間に介挿されたバイパス回路１０と、該バイパス回路１０に設けられた開閉弁１３とを有するパルス管冷凍機において、前記バッファタンク４０のバルブ７０（７、８、９）が開の時に前記バイパス回路１０に設けられた前記開閉弁１３を開とし、上記バッファタンク４０のバルブ７０（７、８、９）が閉の時に上記バイパス回路１０に設けられた前記開閉弁１３を閉とするものである。
【００４０】
以下、本第１実施形態のパルス管冷凍機の運転方法について、さらに詳細に述べる。中圧バッファタンク５のバルブ８としての圧力切換弁を開けた時に前記パルス管３のガスピストンの移動量を少なくすることが重要である。図１に示される回路が、その一具体例である。
【００４１】
図１において、高温端である前記蓄冷器２の常温部と前記パルス管３の常温部を自動開閉機構のある開閉弁で結ぶものであり、以降バイパス切換弁１３と呼ぶ。
【００４２】
前記パルス管３内および前記蓄冷器２内が低圧状態から前記中圧バッファタンク５の圧力切換弁８を開けると同時に前記バイパス切換弁１３を開ける。例えば従来のように該バイパス切換弁１３が無い場合、前記中圧バッファタンク５のガスは圧力切換弁８を通って前記パルス管３に入り、一部のガスは前記蓄冷器２に入る。その後蓄冷器すなわち冷凍機全体は中圧圧力で安定する。この時、前記パルス管３内のガスピストンは、図４のＰＶ線図における（１）〜（２）に示されるように低温側に移動する。
【００４３】
ところが図１における前記中圧バッファタンク５の前記圧力切換弁８と前記バイパス切換弁１３を同時に開ければ前記中圧バッファタンク５のガスは、前記圧力切換弁８を通って前記パルス管３内に入り、また、前記バイパス切換弁１３を通って前記蓄冷器２内に入る。そのため、図３のＰＶ線図における（１′）〜（２）に示されるように前記パルス管３のガスピストンの動きはほとんど無いのである。
【００４４】
また、前記パルス管３内および前記蓄冷器２内が高圧状態において、前記中圧バッファタンク５の前記圧力切換弁８を開けると同時に前記バイパス切換弁１３を開ける。例えば従来のように前記バイパス切換弁１３が無い場合、前記蓄冷器２内の一部のガスは前記パルス管３側に移動し前記パルス管３から前記圧力切換弁８を通って前記中圧バッファタンク５に入る。その後冷凍機全体は中圧圧力で安定する。この時、パルス管３内のガスピストンは、図４のＰＶ線図における（４）〜（５）に示されるように高温側に移動する。
【００４５】
ところが図１における前記中圧バッファタンク５の前記圧力切換弁８と前記バイパス切換弁１３を同時に開ければ、前記蓄冷器２内のガスは、前記バイパス切換弁１３を通って前記中圧バッファタンク５に入る。また前記パルス管３内のガスは、前記圧力切換弁８を通って前記中圧バッファタンク５に入る。この時、前記パルス管３のガスピストンの動きは、図３のＰＶ線図における（４）〜（５′）に示されるようにほとんど無いのである。
なお、上述の制御時における各バルブの開閉のタイミングチャートは、図２に示されるものとなる。
【００４６】
上記作用を奏する本第１実施形態のパルス管冷凍機は、ガス振動源としての前記圧縮機１と、該圧縮機１に連通した前記蓄冷器２と、該蓄冷器２に連通した前記パルス管３と、該パルス管３の高温端に設けたバッファタンク４０と、該バッファタンク４０と前記パルス管３の間に設けた前記バルブ７０と、前記圧縮機１と前記パルス管３の高温端の間に介挿された前記バイパス回路１０とを有するパルス管冷凍機において、前記バイパス回路１０に設けた前記開閉弁１３を開閉することにより、パルス管冷凍機におけるガスの移動量を小さくすることを可能にするという効果を奏する。
【００４７】
また本第１実施形態のパルス管冷凍機は、前記バイパス回路１０に設けた前記開閉弁１３が、前記バッファタンク４０と前記パルス管３の間に設けた前記バルブ７０の開閉状態に応じて開閉するので、パルス管冷凍機におけるガスの移動量を小さくするという効果を奏する。
【００４８】
さらに本第１実施形態のパルス管冷凍機は、前記バッファタンク４０が、開閉弁８を介して前記パルス管３の高温端に接続された前記中圧バッファタンク５であるので、前記蓄冷器２内のガスは、前記開閉弁１３および前記バルブ８を介して前記中圧バッファタンク５に入るとともに、前記パルス管３内のガスは、前記バルブ８を介して前記中圧バッファタンク５に入るため、前記パルス管３のガスピストンの動きが抑制されるという効果を奏する。
【００４９】
上述のように本第１実施形態のパルス管冷凍機においては、前記バイパス切換弁１３を構成するダブルインレットバルブと並列に開閉機能のある開閉弁１３１を設けて、この開閉弁１３１を前記中圧バッファタンク用切換弁８の開閉と同期させて開閉することにより、前記中圧バッファタンク５の圧力切換弁８が開の時のガスピストンの移動量が抑えられ、ＰＶ線図を図４に示される略平行四辺形（六角形型）から図３に示される略正方形（四角形型）に修正し、同一のＰＶ仕事でもストロークを減らすことができる。パルス管冷凍機の場合、ガスストローク増によるシャトルヒートロスの増加は大きいため、この効果は特に大きい。
【００５０】
本第１実施形態のパルス管冷凍機は、図１に示されるようにバイパス回路１０およびダブルインレットバルブ１３を加えたものであり、該ダブルインレットバルブ１３が、前記パルス管３内に積極的に一方向流を生じさせ、熱侵入を抑えるとともに、前記蓄冷器２の圧力損失の影響の改善、ガスピストンの位相の改善の効果がある。
【００５１】
また本第１実施形態のパルス管冷凍機は、ダブルインレットバルブ１３と並列にバイパス開閉弁１３１を設けることにより、ダブルインレットの効果を保ちつつガスピストンのストローク減少に伴う能力向上を図ることを可能にするものである。
【００５２】
（第２実施形態）
本第２実施形態のパルス管冷凍機は、図５に示されるようにパルス管を２段型としさらに低温を得るための構成とした点が、前記第１実施形態との相違点であり、以下相違点を中心に説明する。
【００５３】
１段パルス管３の常温部と１段蓄冷器２の常温部をバイパス回路１０およびバイパス切換弁１３で接続し、さらに前記１段蓄冷器２の下端に直列に配設された２段蓄冷器２２に接続されている２段パルス管３２の常温部と１段蓄冷器２の常温部とを第２バイパス回路１０２およびバイパス切換弁１３２によって接続したものである。
【００５４】
２段パルス管３２の高温端である常温部には、前記１段パルス管３と同様に高圧バッファタンク４２、中圧バッファタンク５２、低圧バッファタンク６２がそれぞれ圧力切換弁７２、８２、９２を介して並列に接続されている。
【００５５】
本第２実施形態のパルス管冷凍機は、ＰＶ線図を図３の実線で示される略正方形（四角形型）に近づけることが出来、同じＰＶ仕事であっても図４に示される略平行四辺形（六角形型）のＰＶ線図と比較して、ストロークを小さくすることが可能であるので、シャトルヒートロスが減少し冷凍能力を向上させることが出来る。
【００５６】
また、本第２実施形態のパルス管冷凍機は、図５に示されるようにパルス管を２段型としたので、前記第１実施形態に比べてさらに低温を得ることが出来るという利点を有する。
【００５７】
上述の実施形態は、説明のために例示したもので、本発明としてはそれらに限定されるものでは無く、特許請求の範囲、発明の詳細な説明および図面の記載から当業者が認識することができる本発明の技術的思想に反しない限り、変更および付加が可能である。
【００５８】
上述の第１実施形態においては、一例として前記バイパス回路１０に前記開閉弁１３を配設するとともに、該開閉弁１３に並列に開閉機能のある開閉弁としてのバルブ１３１をさらに配設する例について説明したが、本発明としてはそれらに限定されるものでは無く、図６に示されるように前記バイパス回路１０に前記開閉弁１３のみを配設する実施形態を採用することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態のパルス管冷凍機を示す回路図である。
【図２】本第１実施形態のパルス管冷凍機における各バルブの開閉状態を示すタイムチャート図である。
【図３】本第１実施形態のパルス管冷凍機における圧力とガスの動きの相関を示すＰＶ線図である。
【図４】本第１実施形態のパルス管冷凍機の比較対象である従来のパルス管冷凍機における圧力とガスの動きの相関を示すＰＶ線図である。
【図５】本発明の第２実施形態のパルス管冷凍機を示す回路図である。
【図６】本発明の第１実施形態の変形例のパルス管冷凍機を示す回路図である。
【図７】従来のパルス管冷凍機を示す回路図である。
【図８】本発明の比較対象としての従来のパルス管冷凍機を示す回路図である。
【符号の説明】
１ 圧縮機
２ 蓄冷器
３ パルス管
１０ バイパス回路
１３ 開閉弁
４０（４、５、６） バッファタンク
７０（７、８、９） バルブ
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄冷器およびパルス管を連通させ、ガス振動源である圧縮機からの圧力振動で低温部に冷熱を発生させるパルス管冷凍機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のパルス管冷凍機は、図７に示されるような構成となっており、すなわち図７において、９０１は高圧給気バルブ、９０２は低圧排気バルブ、９０３はパルス管、９０４は蓄冷器、９０５、９０６および９０７は圧力切換バルブ、９０８、９０９および９１０は高圧、中圧及び低圧のバッファタンクである。
【０００３】
前記パルス管９０３および蓄冷器９０４内（冷凍機作動空間）が低圧状態から、前記中圧バッファタンクバルブ９０６を開けると前記作動空間内が中圧状態となる。その後前記高圧バッファタンク９０８のバルブを開け、ほぼ同時に高圧給気バルブ９０５を開ける。これにより圧縮機（図示せず）は、バルブでの圧力低下が少ない状態でガスを作動空間内に給気できる。さらに、圧縮機からのガス供給量もバッファタンクが無い状態と比較して節約するものである。
【０００４】
また、さらに中圧バッファタンクバルブ９０６を開けると、前記作動空間内は中圧状態となる。その後、低圧バッファタンクのバルブを開け、ほぼ同時に低圧排気バルブ９０７を開ける。これにより圧縮機は、バルブでの圧力低下が少ない状態でガスを作動空間から排気でき、同様に圧縮機へのガス回収量も節約するものである（例えば特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特許第２５５３８２２号公報（第４頁、第２図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のパルス管冷凍機は、パルス管内のガスの移動量が大きくなり、パルス管常温部から低温部へガスが持ち込むシャトルヒートロスにより、低温部への熱侵入が増大するという問題があった。
【０００７】
すなわち、図７においてパルス管９０３および蓄冷器９０４内の前記冷凍機作動空間が低圧状態から、前記中圧バッファタンクバルブ９０６を開けると作動空間内は中圧状態となる。
【０００８】
このとき、中圧バッファタンク９０９のガスは、前記パルス管９０３の高温端からパルス管低温端を通り、前記蓄冷器９０４に入る。前記パルス管９０３内の仮想ガスピストンは、高温側から低温側に移動しながら冷凍機作動空間の圧力が低圧から中圧に上昇する。
【０００９】
この時、図７の回路図に示される従来のパルス管冷凍機におけるＰＶ線図上では、図４に示されるように（１）〜（２）に移動する。また、高圧バッファタンク９０８のバルブ９０５を開け、ほぼ同時に高圧吸気バルブ９０１を開けると高圧バッファタンク９０８からガスが放出されガスピストンは僅かに低温部に向かって移動し、圧力は中圧から高圧に上昇する（（２）〜（３））。その後、ガスは、前記圧縮機から前記蓄冷器９０４を通り前記パルス管９０３を通って高圧バッファタンク９０８に高圧ガスが回収される。この時ガスピストンは、前記パルス管９０３内を低温部から高温部に向かって移動する（（３）〜（４））。
【００１０】
さらに中圧バッファタンク９０９のバルブ９０６を開けると前記作動空間内は中圧状態となる。作動部のガスは、前記蓄冷器９０４から前記パルス管９０３の低温端からパルス管９０３の高温端を通り、前記中圧バッファタンク９０９に回収される。パルス管内の仮想ガスピストンは、低温側から高温側に移動しながら冷凍機作動空間の圧力が中圧から低圧に下降する（（４）〜（５））。
【００１１】
その後、前記低圧バッファタンク９１０のバルブ９０７を開け、ほぼ同時に低圧排気バルブ９０２を開けると、低圧バッファタンク９１０にガスが回収される。この時ガスピストンは、高温側に向かって移動し、圧力は中圧から低圧に下降する（（５）〜（６））。
【００１２】
さらに、低圧バッファタンク９１０からパルス管９０３、蓄冷器９０４を通り圧縮機に回収される。この時ガスピストンは低圧状態でパルス管９０３の高温部から低温部に向かい移動する。（（６）〜（１））。
これらの工程で冷凍機は１サイクルの仕事を行い、寒冷を発生させる。
【００１３】
しかしながら、上記の工程で特に、（１）〜（２）は、圧力が低圧から中圧に上昇しつつガスピストンが移動しており、ＰＶ線図上では斜めにあがっている。これは、無駄なガスピストンの移動であり、これにより１サイクルでのガスピストンの移動量が大きくなってしまう原因となる。
【００１４】
また、（４）〜（５）の工程も同様に、ガスピストンが移動しつつ圧力が下がっているため、ガスピストンの移動量が大きくなる原因を作っている。
【００１５】
ガスピストンの移動量が大きくなることの弊害は、パルス管内のシャトルヒートロスである。これは、ガス自身が移動することにより、高温のガスのエンタルピーを低温部に持ち込むことが原因となる。とくにパルス管冷凍機の場合は、固体ピストンが無いため、ガスの移動による熱侵入は大きい。
【００１６】
一般的にパルス管冷凍機でパルス管部の常温部から低温部への熱侵入は、熱伝導、輻射および作動流体（ガスピストン）の動きに伴う熱侵入の３つが考えられる。その中の作動流体の動きに伴う熱侵入をモーショナルヒートロスと呼び、この中にはさらに以下の熱侵入が含まれる。
温度の異なるガスピストンとシリンダ壁の間で熱交換を行うことにより熱がパルス管の常温から低温に輸送され、熱侵入となるシャトルヒートロス
パルス管内のガス圧力変動によるパルス管壁との間の熱授受が作動流体の移動と組み合わされることによる熱輸送が起こるポンピングロス
パルス管内の流れの乱れに伴う常温ガスと低温ガスの混合による熱損失
本発明は、上記従来のパルス管冷凍機のガスの移動量が大きい問題点を解決するためのものである。
【００１７】
そこで本発明者は、ガス振動源としての圧縮機と、該圧縮機に連通した蓄冷器と、該蓄冷器に連通したパルス管と、該パルス管の高温端に設けたバッファタンクと、該バッファタンクと前記パルス管の間に設けたバルブと、前記圧縮機とパルス管の高温端の間に介挿されたバイパス回路とを有するパルス管冷凍機において、前記バイパス回路に開閉弁を設けるという本発明の第１の技術的思想に着眼するとともに、前記バッファタンクと前記パルス管の間に設けた前記バルブの開閉状態に応じて前記バイパス回路に設けた開閉弁を開閉するという本発明の第２の技術的思想に着眼し、更に研究開発を重ねた結果、パルス管冷凍機におけるガスの移動量を小さくするという目的を達成する本発明に到達した。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明（請求項１に記載の第１発明）のパルス管冷凍機は、
ガス振動源としての圧縮機と、該圧縮機に連通した蓄冷器と、該圧縮機と該蓄冷器の間に設けた自動開閉弁と、該蓄冷器に連通したパルス管と、該パルス管の高温端に設けたバッファタンクと、該バッファタンクと前記パルス管の間に設けた自動開閉弁と、前記蓄冷器高温端とパルス管の高温端の間に介挿されたバイパス回路とを有するパルス管冷凍機において、
前記バイパス回路に開閉弁を設けた
ものである。
【００１９】
本発明（請求項２に記載の第２発明）のパルス管冷凍機は、
前記第１発明において、
前記バイパス回路に設けた前記開閉弁が、前記圧縮機と前記蓄冷器の間に設けた前記自動開閉弁の開閉状態及び前記バッファタンクと前記パルス管の間に設けた前記開閉弁の開閉状態に応じて開閉する
ものである。
【００２０】
本発明（請求項３に記載の第３発明）のパルス管冷凍機は、
前記第１発明において、
前記バッファタンクが、開閉弁を介して前記パルス管の高温端に接続された少なくとも１個の中圧バッファタンクである
ものである。
【００２１】
本発明（請求項４に記載の第４発明）のパルス管冷凍機は、
前記第３発明において、
前記バッファタンクが、開閉弁を介して前記パルス管の高温端にそれぞれ接続された高圧および低圧のバッファタンクである
ものである。
【００２２】
本発明（請求項５に記載の第５発明）のパルス管冷凍機は、
前記第１発明において、
前記開閉弁は、前記蓄冷器の高温端と前記パルス管の高温端との間に設けられた圧力切換用の自動開閉弁によって構成されている
ものである。
【００２３】
本発明（請求項６に記載の第６発明）のパルス管冷凍機は、
前記第３発明において、
前記開閉弁が、ダブルインレットバルブによって構成され、
前記ダブルインレットバルブと並列に開閉機能のあるバルブが前記バイパス回路に配設されている
ものである。
【００２４】
本発明（請求項７に記載の第７発明）のパルス管冷凍機の運転方法は、
ガス振動源としての圧縮機と、該圧縮機に連通した蓄冷器と、該圧縮機と該蓄冷器との間に設けた自動開閉弁と、該蓄冷器に連通したパルス管と、該パルス管の高温端に設けたバッファタンクと、前記バッファタンクと前記パルス管の間に設けた自動開閉弁と、前記圧縮機と前記パルス管の高温端の間に介挿されたバイパス回路と、該バイパス回路に設けられた開閉弁とを有するパルス管冷凍機において、
前記バッファタンクの前記バルブが開の時に前記バイパス回路に設けられた前記開閉弁を開とし、前記バッファタンクの前記バルブが閉の時に前記バイパス回路に設けられた前記開閉弁を閉とする
ものである。
【００２５】
【発明の作用および効果】
上記構成より成る第１発明のパルス管冷凍機は、ガス振動源としての圧縮機と、該圧縮機に連通した蓄冷器と、該圧縮機と該蓄冷器の間に設けた自動開閉弁と、該蓄冷器に連通したパルス管と、該パルス管の高温端に設けたバッファタンクと、該バッファタンクと前記パルス管の間に設けたバルブと、前記圧縮機とパルス管の高温端の間に介挿されたバイパス回路とを有するパルス管冷凍機において、前記バイパス回路に設けた前記開閉弁を開閉することにより、パルス管冷凍機におけるガスの移動量を小さくすることを可能にするという効果を奏する。
【００２６】
上記構成より成る第２発明のパルス管冷凍機は、前記第１発明において、前記バイパス回路に設けた前記開閉弁が、前記圧縮機と前記蓄冷器の間に設けた前記自動開閉弁の開閉状態及び前記バッファタンクと前記パルス管の間に設けた前記開閉弁の開閉状態に応じて開閉するので、パルス管冷凍機におけるガスの移動量を小さくするという効果を奏する。
【００２７】
上記構成より成る第３発明のパルス管冷凍機は、前記第１発明において、前記バッファタンクが、開閉弁を介して前記パルス管の高温端に接続された少なくとも１個の中圧バッファタンクであるので、前記蓄冷器内のガスは、前記開閉弁および前記バルブを介して前記中圧バッファタンクに入るとともに、前記パルス管内のガスは、前記バルブを介して前記中圧バッファタンクに入るため、前記パルス管のガスピストンの動きが抑制されるという効果を奏する。
【００２８】
上記構成より成る第４発明のパルス管冷凍機は、前記第３発明において、前記バッファタンクが、開閉弁を介して前記パルス管の高温端にそれぞれ接続された高圧および低圧のバッファタンクであるので、前記蓄冷器内のガスは、前記開閉弁および前記バルブを介して前記高圧および低圧のバッファタンクに出入するとともに、前記パルス管内のガスは、前記バルブを介して前記高圧および低圧のバッファタンクに出入するため、前記パルス管のガスピストンの動きが抑制されるという効果を奏する。
【００２９】
上記構成より成る第５発明のパルス管冷凍機は、前記第３発明において、前記開閉弁は、前記蓄冷器の高温端と前記パルス管の高温端との間に設けられた圧力切換用の自動開閉弁によって構成されているので、前記バイパス回路に設けた前記開閉弁が自動開閉することにより、制御をシンプルにしてパルス管冷凍機におけるガスの移動量を小さくすることを可能にするという効果を奏する。
【００３０】
上記構成より成る第６発明のパルス管冷凍機は、前記第１発明において、前記開閉弁を構成するダブルインレットバルブと並列に前記バイパス回路に配設されている開閉機能のある前記バルブを前記中圧バッファタンク用の前記バルブの開閉と同期させて開閉することにより、前記中圧バッファタンクの前記バルブが開の時のガスピストンの移動量が抑えられ、同一のＰＶ仕事でもストロークを減らすことができるので、シャトルヒートロスを抑制するという効果を奏する。
【００３１】
上記構成より成る第７発明のパルス管冷凍機の運転方法は、ガス振動源としての圧縮機と、該圧縮機に連通した蓄冷器と、該圧縮機と該蓄冷器との間に設けた自動開閉弁と、該蓄冷器に連通したパルス管と、該パルス管の高温端に設けたバッファタンクと、前記バッファタンクと前記パルス管の間に設けた自動開閉弁と、前記圧縮機と前記パルス管の高温端の間に介挿されたバイパス回路と、該バイパス回路に設けられた開閉弁とを有するパルス管冷凍機において、前記バッファタンクの前記バルブが開の時に前記バイパス回路に設けられた前記開閉弁を開とし、前記バッファタンクの前記バルブが閉の時に前記バイパス回路に設けられた前記開閉弁を閉とするので、パルス管冷凍機におけるガスの移動量を小さくすることを可能にするという効果を奏する。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態につき、図面を用いて説明する。
【００３３】
（第１実施形態）
本第１実施形態のパルス管冷凍機は、図１ないし図３に示されるようにガス振動源としての圧縮機１と、該圧縮機１に連通した蓄冷器２と、該蓄冷器２に連通したパルス管３と、該パルス管３の高温端に設けたバッファタンク４０と、該バッファタンク４０（４、５、６）と前記パルス管３の間に設けたバルブ７０（７、８、９）と、前記圧縮機１とパルス管３の高温端の間に介挿されたバイパス回路１０とを有するパルス管冷凍機において、前記バイパス回路１０に開閉弁１３を設けたものである。
【００３４】
前記圧縮機１の高圧端と低圧端にそれぞれ接続された回路にそれぞれ開閉弁１１、１２が配設され、前記圧縮機１の高圧端と低圧端にそれぞれ接続された回路の合流点が、前記蓄冷器２の高温端に回路を介して接続されている。
【００３５】
前記バッファタンク４０は、それぞれ並列に配設された回路に接続された中圧のバッファタンク５、高圧のバッファタンク４および低圧のバッファタンク６によって構成され、前記並列回路の合流点は回路を介して前記パルス管の高温端に接続される。
【００３６】
前記開閉弁１３は、前記圧縮機１の高圧端と低圧端にそれぞれ接続された回路の合流点と前記蓄冷器２の高温端とを接続する回路と、前記バッファタンク４０の前記並列回路の合流点と前記パルス管の高温端とを接続する回路とを接続する前記バイパス回路１０に配設されるとともに、前記開閉弁１３に並列に開閉機能のある開閉弁としてのバルブ１３１がさらに配設されている。
【００３７】
前記バイパス回路１０に設けた前記開閉弁１３が、前記バッファタンクと前記パルス管の間に設けた前記バルブの開閉状態に応じて開閉するもので、圧力切換用の自動開閉弁によって構成されている。
【００３８】
前記開閉弁は、前記蓄冷器の高温端と前記パルス管の高温端との間に設けられた圧力切換用の自動開閉弁によって構成され、さらに具体的にはダブルインレットバルブによって構成され、前記パルス管３内に積極的に一方向流を生じさせ、熱侵入を抑えるとともに、蓄冷器の圧力損失の影響の改善、ガスピストンの位相の改善の効果を実現するものである。
【００３９】
本第１実施形態のパルス管冷凍機の運転方法は、ガス振動源としての圧縮機１と、該圧縮機１に連通した蓄冷器２と、該蓄冷器２に連通したパルス管３と、該パルス管３の高温端に設けたバッファタンク４０と、前記バッファタンク４０と前記パルス管３の間に設けたバルブ７０（７、８、９）と、前記圧縮機１と前記パルス管３の高温端の間に介挿されたバイパス回路１０と、該バイパス回路１０に設けられた開閉弁１３とを有するパルス管冷凍機において、前記バッファタンク４０のバルブ７０（７、８、９）が開の時に前記バイパス回路１０に設けられた前記開閉弁１３を開とし、上記バッファタンク４０のバルブ７０（７、８、９）が閉の時に上記バイパス回路１０に設けられた前記開閉弁１３を閉とするものである。
【００４０】
以下、本第１実施形態のパルス管冷凍機の運転方法について、さらに詳細に述べる。中圧バッファタンク５のバルブ８としての圧力切換弁を開けた時に前記パルス管３のガスピストンの移動量を少なくすることが重要である。図１に示される回路が、その一具体例である。
【００４１】
図１において、高温端である前記蓄冷器２の常温部と前記パルス管３の常温部を自動開閉機構のある開閉弁で結ぶものであり、以降バイパス切換弁１３と呼ぶ。
【００４２】
前記パルス管３内および前記蓄冷器２内が低圧状態から前記中圧バッファタンク５の圧力切換弁８を開けると同時に前記バイパス切換弁１３を開ける。例えば従来のように該バイパス切換弁１３が無い場合、前記中圧バッファタンク５のガスは圧力切換弁８を通って前記パルス管３に入り、一部のガスは前記蓄冷器２に入る。その後蓄冷器すなわち冷凍機全体は中圧圧力で安定する。この時、前記パルス管３内のガスピストンは、図４のＰＶ線図における（１）〜（２）に示されるように低温側に移動する。
【００４３】
ところが図１における前記中圧バッファタンク５の前記圧力切換弁８と前記バイパス切換弁１３を同時に開ければ前記中圧バッファタンク５のガスは、前記圧力切換弁８を通って前記パルス管３内に入り、また、前記バイパス切換弁１３を通って前記蓄冷器２内に入る。そのため、図３のＰＶ線図における（１′）〜（２）に示されるように前記パルス管３のガスピストンの動きはほとんど無いのである。
【００４４】
また、前記パルス管３内および前記蓄冷器２内が高圧状態において、前記中圧バッファタンク５の前記圧力切換弁８を開けると同時に前記バイパス切換弁１３を開ける。例えば従来のように前記バイパス切換弁１３が無い場合、前記蓄冷器２内の一部のガスは前記パルス管３側に移動し前記パルス管３から前記圧力切換弁８を通って前記中圧バッファタンク５に入る。その後冷凍機全体は中圧圧力で安定する。この時、パルス管３内のガスピストンは、図４のＰＶ線図における（４）〜（５）に示されるように高温側に移動する。
【００４５】
ところが図１における前記中圧バッファタンク５の前記圧力切換弁８と前記バイパス切換弁１３を同時に開ければ、前記蓄冷器２内のガスは、前記バイパス切換弁１３を通って前記中圧バッファタンク５に入る。また前記パルス管３内のガスは、前記圧力切換弁８を通って前記中圧バッファタンク５に入る。この時、前記パルス管３のガスピストンの動きは、図３のＰＶ線図における（４）〜（５′）に示されるようにほとんど無いのである。
なお、上述の制御時における各バルブの開閉のタイミングチャートは、図２に示されるものとなる。
【００４６】
上記作用を奏する本第１実施形態のパルス管冷凍機は、ガス振動源としての前記圧縮機１と、該圧縮機１に連通した前記蓄冷器２と、該蓄冷器２に連通した前記パルス管３と、該パルス管３の高温端に設けたバッファタンク４０と、該バッファタンク４０と前記パルス管３の間に設けた前記バルブ７０と、前記圧縮機１と前記パルス管３の高温端の間に介挿された前記バイパス回路１０とを有するパルス管冷凍機において、前記バイパス回路１０に設けた前記開閉弁１３を開閉することにより、パルス管冷凍機におけるガスの移動量を小さくすることを可能にするという効果を奏する。
【００４７】
また本第１実施形態のパルス管冷凍機は、前記バイパス回路１０に設けた前記開閉弁１３が、前記バッファタンク４０と前記パルス管３の間に設けた前記バルブ７０の開閉状態に応じて開閉するので、パルス管冷凍機におけるガスの移動量を小さくするという効果を奏する。
【００４８】
さらに本第１実施形態のパルス管冷凍機は、前記バッファタンク４０が、開閉弁８を介して前記パルス管３の高温端に接続された前記中圧バッファタンク５であるので、前記蓄冷器２内のガスは、前記開閉弁１３および前記バルブ８を介して前記中圧バッファタンク５に入るとともに、前記パルス管３内のガスは、前記バルブ８を介して前記中圧バッファタンク５に入るため、前記パルス管３のガスピストンの動きが抑制されるという効果を奏する。
【００４９】
上述のように本第１実施形態のパルス管冷凍機においては、前記バイパス切換弁１３を構成するダブルインレットバルブと並列に開閉機能のある開閉弁１３１を設けて、この開閉弁１３１を前記中圧バッファタンク用切換弁８の開閉と同期させて開閉することにより、前記中圧バッファタンク５の圧力切換弁８が開の時のガスピストンの移動量が抑えられ、ＰＶ線図を図４に示される略平行四辺形（六角形型）から図３に示される略正方形（四角形型）に修正し、同一のＰＶ仕事でもストロークを減らすことができる。パルス管冷凍機の場合、ガスストローク増によるシャトルヒートロスの増加は大きいため、この効果は特に大きい。
【００５０】
本第１実施形態のパルス管冷凍機は、図１に示されるようにバイパス回路１０およびダブルインレットバルブ１３を加えたものであり、該ダブルインレットバルブ１３が、前記パルス管３内に積極的に一方向流を生じさせ、熱侵入を抑えるとともに、前記蓄冷器２の圧力損失の影響の改善、ガスピストンの位相の改善の効果がある。
【００５１】
また本第１実施形態のパルス管冷凍機は、ダブルインレットバルブ１３と並列にバイパス開閉弁１３１を設けることにより、ダブルインレットの効果を保ちつつガスピストンのストローク減少に伴う能力向上を図ることを可能にするものである。
【００５２】
（第２実施形態）
本第２実施形態のパルス管冷凍機は、図５に示されるようにパルス管を２段型としさらに低温を得るための構成とした点が、前記第１実施形態との相違点であり、以下相違点を中心に説明する。
【００５３】
１段パルス管３の常温部と１段蓄冷器２の常温部をバイパス回路１０およびバイパス切換弁１３で接続し、さらに前記１段蓄冷器２の下端に直列に配設された２段蓄冷器２２に接続されている２段パルス管３２の常温部と１段蓄冷器２の常温部とを第２バイパス回路１０２およびバイパス切換弁１３２によって接続したものである。
【００５４】
２段パルス管３２の高温端である常温部には、前記１段パルス管３と同様に高圧バッファタンク４２、中圧バッファタンク５２、低圧バッファタンク６２がそれぞれ圧力切換弁７２、８２、９２を介して並列に接続されている。
【００５５】
本第２実施形態のパルス管冷凍機は、ＰＶ線図を図３の実線で示される略正方形（四角形型）に近づけることが出来、同じＰＶ仕事であっても図４に示される略平行四辺形（六角形型）のＰＶ線図と比較して、ストロークを小さくすることが可能であるので、シャトルヒートロスが減少し冷凍能力を向上させることが出来る。
【００５６】
また、本第２実施形態のパルス管冷凍機は、図５に示されるようにパルス管を２段型としたので、前記第１実施形態に比べてさらに低温を得ることが出来るという利点を有する。
【００５７】
上述の実施形態は、説明のために例示したもので、本発明としてはそれらに限定されるものでは無く、特許請求の範囲、発明の詳細な説明および図面の記載から当業者が認識することができる本発明の技術的思想に反しない限り、変更および付加が可能である。
【００５８】
上述の第１実施形態においては、一例として前記バイパス回路１０に前記開閉弁１３を配設するとともに、該開閉弁１３に並列に開閉機能のある開閉弁としてのバルブ１３１をさらに配設する例について説明したが、本発明としてはそれらに限定されるものでは無く、図６に示されるように前記バイパス回路１０に前記開閉弁１３のみを配設する実施形態を採用することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態のパルス管冷凍機を示す回路図である。
【図２】本第１実施形態のパルス管冷凍機における各バルブの開閉状態を示すタイムチャート図である。
【図３】本第１実施形態のパルス管冷凍機における圧力とガスの動きの相関を示すＰＶ線図である。
【図４】本第１実施形態のパルス管冷凍機の比較対象である従来のパルス管冷凍機における圧力とガスの動きの相関を示すＰＶ線図である。
【図５】本発明の第２実施形態のパルス管冷凍機を示す回路図である。
【図６】本発明の第１実施形態の変形例のパルス管冷凍機を示す回路図である。
【図７】従来のパルス管冷凍機を示す回路図である。
【図８】本発明の比較対象としての従来のパルス管冷凍機を示す回路図である。
【符号の説明】
１ 圧縮機
２ 蓄冷器
３ パルス管
１０ バイパス回路
１３ 開閉弁
４０（４、５、６） バッファタンク
７０（７、８、９） バルブ
Claims (7)
- ガス振動源としての圧縮機と、該圧縮機に連通した蓄冷器と、該圧縮機と該蓄冷器の間に設けた自動開閉弁と、該蓄冷器に連通したパルス管と、該パルス管の高温端に設けたバッファタンクと、該バッファタンクと前記パルス管の間に設けた自動開閉弁と、前記蓄冷器高温端とパルス管の高温端の間に介挿されたバイパス回路とを有するパルス管冷凍機において、
前記バイパス回路に開閉弁を設けた
ことを特徴とするパルス管冷凍機。 - 請求項１において、
前記バイパス回路に設けた前記開閉弁が、前記圧縮機と前記蓄冷器の間に設けた前記自動開閉弁の開閉状態及び前記バッファタンクと前記パルス管の間に設けた前記バルブの開閉状態に応じて開閉する
ことを特徴とするパルス管冷凍機。 - 請求項１において、
前記バッファタンクが、開閉弁を介して前記パルス管の高温端に接続された少なくとも１個の中圧バッファタンクである
ことを特徴とするパルス管冷凍機。 - 請求項３において、
前記バッファタンクが、開閉弁を介して前記パルス管の高温端にそれぞれ接続された高圧および低圧のバッファタンクである
ことを特徴とするパルス管冷凍機。 - 請求項１において、
前記開閉弁は、前記蓄冷器の高温端と前記パルス管の高温端との間に設けられた圧力切換用の自動開閉弁によって構成されている
ことを特徴とするパルス管冷凍機。 - 請求項３において、
前記開閉弁が、ダブルインレットバルブによって構成され、
前記ダブルインレットバルブと並列に開閉機能のあるバルブが前記バイパス回路に配設されている
ことを特徴とするパルス管冷凍機。 - ガス振動源としての圧縮機と、該圧縮機に連通した蓄冷器と、該圧縮機と該蓄冷器との間に設けた自動開閉弁と、該蓄冷器に連通したパルス管と、該パルス管の高温端に設けたバッファタンクと、前記バッファタンクと前記パルス管の間に設けた自動開閉弁と、前記圧縮機と前記パルス管の高温端の間に介挿されたバイパス回路と、該バイパス回路に設けられた開閉弁とを有するパルス管冷凍機において、
前記バッファタンクの前記バルブが開の時に前記バイパス回路に設けられた前記開閉弁を開とし、前記バッファタンクの前記バルブが閉の時に前記バイパス回路に設けられた前記開閉弁を閉とする
ことを特徴とするパルス管冷凍機の運転方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003209780A JP2005076896A (ja) | 2003-08-29 | 2003-08-29 | パルス管冷凍機およびその運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2003209780A JP2005076896A (ja) | 2003-08-29 | 2003-08-29 | パルス管冷凍機およびその運転方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005076896A true JP2005076896A (ja) | 2005-03-24 |
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ID=34402596
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2003209780A Pending JP2005076896A (ja) | 2003-08-29 | 2003-08-29 | パルス管冷凍機およびその運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2005076896A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101852507A (zh) * | 2010-05-25 | 2010-10-06 | 浙江大学 | 一种低温制冷机用压缩机的主动式配气系统及其方法 |
| CN115127249A (zh) * | 2021-03-29 | 2022-09-30 | 同济大学 | 一种模式可调的脉管冷热机 |
-
2003
- 2003-08-29 JP JP2003209780A patent/JP2005076896A/ja active Pending
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