JP2006284061A - Pulse pipe refrigerating machine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve heat exchanging efficiency and to reduce costs in a pulse pipe refrigerating machine provided with a heat exchanger on an end portion of a pulse pipe. <P>SOLUTION: In this pulse pipe refrigerating machine having pressure vibration generators 21, 23A, 23B generating pressure vibration to a helium gas, cold storage units 22A, 22B of first and second stages, pulse pipes 26A, 26B of first and second stages, and phase control mechanisms 28A, 28B, 27a-27d, a cooling stage member 50 functioned as the heat exchanger, is mounted on a connection part of the cold storage unit 22B of the second stage and the pulse pipe 26B of the second stage. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明はパルス管冷凍機に係り、特にパルス管の端部に熱交換器が配設されるパルス管冷凍機に関する。   The present invention relates to a pulse tube refrigerator, and more particularly to a pulse tube refrigerator in which a heat exchanger is disposed at an end of a pulse tube.

一般に、パルス管冷凍機は、圧力振動発生器、蓄冷器、パルス管、位相制御機構等により構成されている。このパルス管冷凍機は、ＧＭ冷凍機やスターリング冷凍機に比べて静粛性に優れているため、核磁気共鳴診断装置（ＮＭＲ）や電子顕微鏡等の各種検査・分析器の冷却装置として適用が期待されている。   In general, the pulse tube refrigerator includes a pressure vibration generator, a regenerator, a pulse tube, a phase control mechanism, and the like. This pulse tube refrigerator is superior in quietness compared to GM refrigerators and Stirling refrigerators, so it is expected to be applied as a cooling device for various inspection / analyzers such as nuclear magnetic resonance diagnostic equipment (NMR) and electron microscopes. Has been.

図８に公知のダブルインレット型パルス管冷凍機を示す。同図において、ヘリウム圧縮機１，高圧弁３ａ，及び高圧弁３ｂは圧力振動発生器を構成する。高圧弁３ａはヘリウム圧縮機１の高圧ガスの出力側に配設されており、また低圧弁３ｂはヘリウム圧縮機１のガス回収側に配設されている。この圧力振動発生器は、蓄冷器２の高温部２ａに接続されている。そして、高圧弁３ａ,低圧弁３ｂは所定の周期で切り換えさせる構成とされており、よってヘリウム圧縮機１で生成される高圧のヘリウムガスは、所定の周期で蓄冷器２に供給される構成とされている。   FIG. 8 shows a known double inlet type pulse tube refrigerator. In the figure, the helium compressor 1, the high pressure valve 3a, and the high pressure valve 3b constitute a pressure vibration generator. The high pressure valve 3 a is disposed on the high pressure gas output side of the helium compressor 1, and the low pressure valve 3 b is disposed on the gas recovery side of the helium compressor 1. This pressure vibration generator is connected to the high temperature part 2 a of the regenerator 2. The high-pressure valve 3a and the low-pressure valve 3b are configured to be switched at a predetermined cycle. Therefore, the high-pressure helium gas generated by the helium compressor 1 is supplied to the regenerator 2 at a predetermined cycle. Has been.

蓄冷器２及びパルス管６の各上端部は、ステンレス製のハウジング１２により支持されている。また、蓄冷器２及びパルス管６の各下端部は、接続路４により接続された構成とされている。具体的には、パルス管６の下端部には熱交換器５ｂが設けられており、この熱交換器５ｂと蓄冷器２の低温部２ｂとが接続路４により接続された構成とされている。   The upper ends of the regenerator 2 and the pulse tube 6 are supported by a stainless steel housing 12. Further, the lower ends of the regenerator 2 and the pulse tube 6 are connected by a connection path 4. Specifically, a heat exchanger 5 b is provided at the lower end portion of the pulse tube 6, and the heat exchanger 5 b and the low temperature portion 2 b of the regenerator 2 are connected by a connection path 4. .

また、パルス管６の高温側（上端側）には、熱交換器５ａ及びオリフィス７ａを介してバッファタンク８が接続されている。更に、圧力振動発生器と蓄冷器２とを接続する配管と、パルス管６とバッファタンク８とを接続する配管との間にはバイパス通路９が設けられており、このバイパス通路９にはオリフィス７ｂが配設されている。   A buffer tank 8 is connected to the high temperature side (upper end side) of the pulse tube 6 through a heat exchanger 5a and an orifice 7a. Further, a bypass passage 9 is provided between a pipe connecting the pressure vibration generator and the regenerator 2 and a pipe connecting the pulse tube 6 and the buffer tank 8. 7b is provided.

尚、蓄冷器２内には銅、ステンレス鋼製金網等の蓄冷材が充填されており、熱交換器５ａ、５ｂの内部にはアルミニウム等のパンチングプレート或いは銅メッシュ１０が熱交換部材として積層充填されている。１１は整流器である。   The regenerator 2 is filled with a regenerator material such as copper or stainless steel wire mesh, and the heat exchangers 5a and 5b are filled with a punching plate such as aluminum or a copper mesh 10 as a heat exchange member. Has been. 11 is a rectifier.

上記のパルス管冷凍機は、高圧弁３ａが開弁すると共に低圧弁３ｂが閉弁して運転モードになると、圧縮機１で圧縮された高圧のヘリウムガスが蓄冷器２に流入する。蓄冷器２に流入したヘリウムガスは、蓄冷器２内に配設された蓄冷材で冷却されて温度を下げながら、蓄冷器２の低温部２ｂから接続路４を通って熱交換器５ｂへ流入し、更に冷却されてパルス管６の低温側へ流入する。   In the above-described pulse tube refrigerator, when the high pressure valve 3a is opened and the low pressure valve 3b is closed to enter the operation mode, the high pressure helium gas compressed by the compressor 1 flows into the regenerator 2. The helium gas that has flowed into the regenerator 2 is cooled by the regenerator material disposed in the regenerator 2, and flows into the heat exchanger 5b from the low temperature portion 2b of the regenerator 2 through the connection path 4 while lowering the temperature. Then, it is further cooled and flows into the low temperature side of the pulse tube 6.

パルス管６内に既に存在していた低圧ガスは新に流入された作動ガスにより圧縮されるため、パルス管６内の圧力はバッファタンク８内の圧力よりも高くなる。このため、パルス管６内の作動ガスはオリフィス７ａを通ってバッファタンク８へ流入する。   Since the low-pressure gas already existing in the pulse tube 6 is compressed by the newly introduced working gas, the pressure in the pulse tube 6 becomes higher than the pressure in the buffer tank 8. For this reason, the working gas in the pulse tube 6 flows into the buffer tank 8 through the orifice 7a.

次に、高圧弁３ａが閉弁し低圧弁３ｂが開弁すると、パルス管６内の作動ガスは蓄冷器２の低温部２ｂ内に流入し、蓄冷器２内を通過して高温部２ａから低圧弁３ｂを経由して圧縮機１へと回収される。   Next, when the high pressure valve 3a is closed and the low pressure valve 3b is opened, the working gas in the pulse tube 6 flows into the low temperature portion 2b of the regenerator 2 and passes through the regenerator 2 from the high temperature portion 2a. It is recovered to the compressor 1 via the low pressure valve 3b.

前記したように、パルス管６の高温側と蓄冷器２の高温部２ａ側とは、オリフィス７ｂを有したバイパス通路９により接続されている。このため、圧力変動の位相と作動ガスの体積変化の位相は、一定の位相差をもって変化する。この位相差によってパルス管６の低温端において作動ガスの膨張に伴う寒冷が発生し、上記の工程が繰り返し実施されることにより冷凍機として作用する。上記のダブルオリフィス型パルス冷凍機では、バイパス通路９に設けたオリフィス７ｂを調節することにより前記位相差の調節を行うことができる。   As described above, the high temperature side of the pulse tube 6 and the high temperature portion 2a side of the regenerator 2 are connected by the bypass passage 9 having the orifice 7b. For this reason, the phase of the pressure fluctuation and the phase of the volume change of the working gas change with a certain phase difference. Due to this phase difference, cold accompanying the expansion of the working gas is generated at the low temperature end of the pulse tube 6, and the above process is repeatedly performed to act as a refrigerator. In the double orifice type pulse refrigerator, the phase difference can be adjusted by adjusting the orifice 7 b provided in the bypass passage 9.

また、冷却効率及び熱伝達特性を向上させるため、パルス管６の上端部及び下端部には熱交換器５ａ，５ｂが配設されているが、特に下端部に配設された熱交換器５ｂは、図９に拡大して示すように、熱交換器５ｂ内にアルミニウムや銅製の金網１０（メッシュ）を積層した構成とされていた。   In order to improve cooling efficiency and heat transfer characteristics, heat exchangers 5a and 5b are disposed at the upper and lower ends of the pulse tube 6, but the heat exchanger 5b disposed particularly at the lower end. As shown in an enlarged view in FIG. 9, the heat exchanger 5b has a structure in which a metal mesh 10 (mesh) made of aluminum or copper is laminated.

一方、他の構成の熱交換器としては、特許文献１に開示されたものが知られている。図１０（図９に示した構成と対応する構成には、同一符号を付している）は、特許文献１に開示されたパルス冷凍機に設けられた熱交換器５ｃを示している。   On the other hand, what was disclosed by patent document 1 is known as a heat exchanger of another structure. FIG. 10 (a configuration corresponding to the configuration shown in FIG. 9 is given the same reference numeral) shows a heat exchanger 5c provided in the pulse refrigerator disclosed in Patent Document 1.

この熱交換器５ｃは、図中上下方向に多数形成された縦スリット１４と、この縦スリット１４の下端部と接続し図中横方向に延在する円弧状スリット１５とを有した熱交本体部１３を内設している。また、熱交換器５ｃに形成された接続孔１６を介して円弧状スリット１５は、接続路４と接続した構成とされている。この熱交換器５ｃは、ヘリウムガスが熱交本体部１３に形成された縦スリット１４を通過する過程において、ヘリウムガスと熱交本体部１３との間で熱交換が行われる構成とされていた。
特開２００２−２５７４２８号公報 The heat exchanger 5c is a heat exchanger main body having a plurality of vertical slits 14 formed in the vertical direction in the figure and an arcuate slit 15 connected to the lower end of the vertical slit 14 and extending in the horizontal direction in the figure. A portion 13 is provided. The arcuate slit 15 is connected to the connection path 4 via a connection hole 16 formed in the heat exchanger 5c. The heat exchanger 5c is configured such that heat exchange is performed between the helium gas and the heat exchange main body 13 in the process in which helium gas passes through the vertical slit 14 formed in the heat exchange main body 13. .
JP 2002-257428 A

ところで、パルス管冷凍機において冷却特性を高めるためには、作動ガスのパルス管６内における断熱膨張により発生した寒冷を効率よく取り出すことが重要であり、このためパルス管６の低温側に配設された熱交換器５ｂにおける熱交換特性を高めることが重要となる。   By the way, in order to improve the cooling characteristics in the pulse tube refrigerator, it is important to efficiently extract the cold generated by the adiabatic expansion of the working gas in the pulse tube 6, and for this reason, it is disposed on the low temperature side of the pulse tube 6. It is important to improve the heat exchange characteristics of the heat exchanger 5b.

しかしながら、図９に示した従来の熱交換器５ｂでは、銅メッシュ１０を熱交換器５ｂのハウジングにロウ付け等により固定する必要があり、この場合にはロウ付け部での熱抵抗が大きくなり、これにより熱交換器５ｂの熱交換特性が低下してしまうという問題点があった。また、アルミニウムや銅製の金網１０による熱交換では、熱交換面積と死容積との比率が低く死容積が大きくなるため、これによっても熱交換器５ｂの熱交換特性が低下してしまう。   However, in the conventional heat exchanger 5b shown in FIG. 9, it is necessary to fix the copper mesh 10 to the housing of the heat exchanger 5b by brazing or the like. In this case, the thermal resistance at the brazing portion increases. As a result, there is a problem that the heat exchange characteristics of the heat exchanger 5b deteriorate. Moreover, in the heat exchange by the metal mesh 10 made of aluminum or copper, the ratio between the heat exchange area and the dead volume is low and the dead volume is large, which also deteriorates the heat exchange characteristics of the heat exchanger 5b.

また、図１０に示した熱交換器５ｃは、パルス管６内に配設された熱交本体部１３に設けられた縦スリット１４を介して熱交換を行うため熱交換面積が広くなり、よって熱交換面積と死容積との比率を高くすることができる。よって、図９に示した熱交換器５ｂに比べて熱交換特性を高めることができる。   In addition, since the heat exchanger 5c shown in FIG. 10 performs heat exchange through the longitudinal slit 14 provided in the heat exchange main body 13 disposed in the pulse tube 6, the heat exchange area is widened. The ratio between the heat exchange area and the dead volume can be increased. Therefore, heat exchange characteristics can be improved as compared with the heat exchanger 5b shown in FIG.

しかしながら、熱交換器５ｃでは、熱交本体部１３に図中上下方向に多数の縦スリット１４を形成すると共に、下端部にこの縦スリット１４の下端部と接続するよう円弧状スリット１５とを形成する必要があり、熱交本体部１３の構成が複雑で製造効率が悪く、製造コストが上昇してしまうという問題点があった。また、寒冷の取り出し部位（即ち、被冷却対象との熱的な接続位置）がパルス管６の下端部に限定されるため、被冷却対象の冷却に制約を受けるという問題点もあった。   However, in the heat exchanger 5c, a number of vertical slits 14 are formed in the heat exchanger main body 13 in the vertical direction in the figure, and an arcuate slit 15 is formed at the lower end so as to be connected to the lower end of the vertical slit 14. There is a problem that the configuration of the heat exchanger main body 13 is complicated, the manufacturing efficiency is poor, and the manufacturing cost increases. In addition, since the cold extraction site (that is, the thermal connection position with the object to be cooled) is limited to the lower end portion of the pulse tube 6, there is a problem that the cooling of the object to be cooled is restricted.

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、熱交換効率が高くかつ低コストを図りうる熱交換器を有したパルス管冷凍機を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a pulse tube refrigerator having a heat exchanger with high heat exchange efficiency and low cost.

上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。   In order to solve the above-described problems, the present invention is characterized by the following measures.

請求項１記載の発明は、
作動ガスに対し圧力振動を発生させる圧力振動発生器と、
該圧力変動源と接続された蓄冷器と、
該蓄冷器と接続されるパルス管と、
該パルス管と接続する位相制御機構とを有するパルス管冷凍機において、
前記蓄冷器と前記パルス管とが接続される部位に熱交換器を設けたことを特徴とするものである。 The invention according to claim 1
A pressure vibration generator for generating a pressure vibration for the working gas;
A regenerator connected to the pressure fluctuation source;
A pulse tube connected to the regenerator;
In a pulse tube refrigerator having a phase control mechanism connected to the pulse tube,
A heat exchanger is provided at a site where the regenerator and the pulse tube are connected.

上記発明によれば、パルス管の内部ではなく、蓄冷器とパルス管とが接続される部位に熱交換器を設けたことにより、熱交換を行うスペースを大きく取ることが可能となり、冷却効率を高めることができる。また、パルス管の下端部に比べて比較的広い範囲で冷却処理を行うことができるため、使用性を高めることができる。   According to the above invention, the heat exchanger is provided not at the inside of the pulse tube but at the portion where the regenerator and the pulse tube are connected, so that a large space for heat exchange can be taken, and the cooling efficiency is improved. Can be increased. Moreover, since the cooling process can be performed in a relatively wide range as compared with the lower end portion of the pulse tube, usability can be improved.

また、請求項２記載の発明は、
請求項１記載のパルス管冷凍機において、
前記熱交換器は、
前記蓄冷器が接続される蓄冷器接続部と、
前記パルス管が接続されるパルス管接続部と、
前記蓄冷器接続部と前記パルス管接続部との間で前記作動ガスが流通しうるよう接続する複数の流通路が形成されステージ部材とを有することを特徴とするものである。 The invention according to claim 2
The pulse tube refrigerator according to claim 1, wherein
The heat exchanger is
A regenerator connection to which the regenerator is connected;
A pulse tube connection to which the pulse tube is connected;
A plurality of flow passages are formed between the regenerator connection portion and the pulse tube connection portion so that the working gas can flow therethrough, and a stage member is provided.

上記発明によれば、ステージ部材に形成された複数の流通路により蓄冷器接続部とパルス管接続部とが接続される。このため、蓄冷器接続部とパルス管接続部との間で作動ガスが流通する際、作動ガスがステージ部材と触れる接触面積を単一の通路とした場合に比べ、広く取ることができる。これにより、作動ガスとステージ部材との間における熱交換効率を高めることができ、よってステージ部材を効率よく冷却することができる。   According to the above invention, the regenerator connecting portion and the pulse tube connecting portion are connected by the plurality of flow passages formed in the stage member. For this reason, when working gas distribute | circulates between a cool storage connection part and a pulse tube connection part, it can take widely compared with the case where the contact area which a working gas contacts with a stage member is made into a single channel | path. Thereby, the heat exchange efficiency between working gas and a stage member can be raised, and a stage member can be cooled efficiently.

また、請求項３記載の発明は、
請求項２記載のパルス管冷凍機において、
前記流通路がスリットであることを特徴とするものである。 The invention according to claim 3
In the pulse tube refrigerator according to claim 2,
The flow path is a slit.

上記発明によれば、スリットは形成が容易であるため、流通路を容易かつ低コストで形成することができる。   According to the above invention, since the slit is easy to form, the flow passage can be formed easily and at low cost.

また、請求項４記載の発明は、
請求項３記載のパルス管冷凍機において、
前記ステージ部材を気密に覆う蓋体部を設けると共に、
該蓋体に前記蓄冷器接続部と前記パルス管接続部を前記スリットと対向するよう設けたことを特徴とするものである。 The invention according to claim 4
The pulse tube refrigerator according to claim 3,
While providing a lid that covers the stage member in an airtight manner,
The regenerator connecting portion and the pulse tube connecting portion are provided on the lid so as to face the slit.

上記発明によれば、蓋体部に蓄冷器接続部及びパルス管接続部を設け、スリットをステージ部材に設けた構成したため、それぞれ独立した蓋体部とステージ部材に別個に蓄冷器接続部及びパルス管接続部とスリットとを形成できる。このため、蓄冷器接続部，パルス管接続部，及びスリットを同一部材に形成する構成に比べ、蓄冷器接続部，パルス管接続部，及びスリットの形成を容易かつ低コストに行うことができる。   According to the above invention, since the regenerator connecting part and the pulse tube connecting part are provided in the lid part and the slit is provided in the stage member, the regenerator connecting part and the pulse are separately provided in the independent lid part and the stage member, respectively. A pipe connection part and a slit can be formed. For this reason, compared with the structure which forms a cool storage connection part, a pulse tube connection part, and a slit in the same member, formation of a cool storage device connection part, a pulse tube connection part, and a slit can be performed easily and at low cost.

また、請求項５記載の発明は、
請求項３または４記載のパルス管冷凍機において、
前記スリットは、前記ステージ部材に一体的に形成されていることを特徴とするものである。 The invention according to claim 5
In the pulse tube refrigerator according to claim 3 or 4,
The slit is formed integrally with the stage member.

上記発明によれば、ロウ付け等により板材をステージ部材に接合してスリットを形成する構成に比べてスリットの熱抵抗を小さくできるため、スリットを設けても熱交換器の熱交換効率を高めることができる。   According to the above invention, the thermal resistance of the slit can be reduced as compared with the configuration in which the slit is formed by joining the plate material to the stage member by brazing or the like, so that the heat exchange efficiency of the heat exchanger is improved even if the slit is provided Can do.

上述の如く本発明によれば、熱交換器の熱交換効率を高めることができると共に冷却処理領域を広く取ることが可能となるためパルス管冷凍機の使用性を高めることができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to increase the heat exchange efficiency of the heat exchanger, and it is possible to increase the cooling processing area, so that the usability of the pulse tube refrigerator can be improved.

次に、本発明を実施するための最良の形態について図面と共に説明する。   Next, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

図１及び第２図は、本発明を実施しうるパルス管冷却機２０Ａ，２０Ｂを示している。図１に示すパルス管冷却機２０Ａは二段式のダブルインレットタイプのパルス管冷却機であり、図２に示すパルス管冷却機２０Ｂは二段式の４バルブタイプのパルス管冷却機である。先ず、図１を参照しては二段式のダブルインレットタイプのパルス管冷却機２０Ａについて説明する。   1 and 2 show pulse tube coolers 20A and 20B in which the present invention can be implemented. A pulse tube cooler 20A shown in FIG. 1 is a two-stage double inlet type pulse tube cooler, and a pulse tube cooler 20B shown in FIG. 2 is a two-stage four-valve type pulse tube cooler. First, a two-stage double inlet type pulse tube cooler 20A will be described with reference to FIG.

パルス管冷却機２０Ａは二段式であるため、蓄冷器として第１段目蓄冷器２２Ａと第２段目蓄冷器２２Ｂとを有しており、またパルス管として第１段目パルス管２６Ａと第２段目パルス管２６Ｂとを有している。第１段目蓄冷器２２Ａの高温部３０ａ，第１段目パルス管２６Ａの上端部，及び第２段目パルス管２６Ｂの上端部は、フランジ３２に支持された構成とされている。   Since the pulse tube cooler 20A is a two-stage type, it has a first-stage regenerator 22A and a second-stage regenerator 22B as regenerators, and a first-stage pulse tube 26A as a pulse tube. A second stage pulse tube 26B. The high temperature portion 30a of the first stage regenerator 22A, the upper end portion of the first stage pulse tube 26A, and the upper end portion of the second stage pulse tube 26B are configured to be supported by the flange 32.

第１段目蓄冷器２２Ａと第２段目蓄冷器２２Ｂは、直接に接続された構成とされている。即ち、第１段目蓄冷器２２Ａの低温部３０ｂは、第２段目蓄冷器２２Ｂの高温部３１ａに接続された構成とされている。第１段目蓄冷器２２Ａの低温部３０ｂと第１段目パルス管２６Ａの下端部は接続路２４Ａにより接続されている。また、第２段目蓄冷器２２Ｂの低温部３１ｂと第２段目パルス管２６Ｂの下端部は、第２の接続路２４Ｂにより接続されている。   The first-stage regenerator 22A and the second-stage regenerator 22B are configured to be directly connected. That is, the low temperature part 30b of the first stage regenerator 22A is connected to the high temperature part 31a of the second stage regenerator 22B. The low temperature part 30b of the first stage regenerator 22A and the lower end part of the first stage pulse tube 26A are connected by a connection path 24A. The low temperature part 31b of the second stage regenerator 22B and the lower end part of the second stage pulse tube 26B are connected by a second connection path 24B.

また、ヘリウム圧縮機２１、高圧弁２３ａ，及び低圧弁２３ｂは圧力振動発生器を構成する。高圧弁２３ａはヘリウム圧縮機２１の高圧ガスの出力側に配設されており、また低圧弁２３ｂはヘリウム圧縮機２１のガス回収側に配設されている。   Further, the helium compressor 21, the high pressure valve 23a, and the low pressure valve 23b constitute a pressure vibration generator. The high pressure valve 23 a is disposed on the high pressure gas output side of the helium compressor 21, and the low pressure valve 23 b is disposed on the gas recovery side of the helium compressor 21.

この圧力振動発生器は、第１段目蓄冷器２２Ａの高温部３０ａに接続されている。そして、高圧弁２３ａ，低圧弁２３ｂは所定の周期で切り換えられる構成とされており、よってヘリウム圧縮機２１で生成される高圧の作動ガス（本実施例では、ヘリウムガス）は、所定の周期で第１段目蓄冷器２２Ａに供給される。   This pressure vibration generator is connected to the high temperature part 30a of the first stage regenerator 22A. The high-pressure valve 23a and the low-pressure valve 23b are configured to be switched at a predetermined cycle. Therefore, the high-pressure working gas (helium gas in this embodiment) generated by the helium compressor 21 is changed at a predetermined cycle. It is supplied to the first stage regenerator 22A.

第１段目パルス管２６Ａの高温側（上端側）と第１のバッファタンク２８Ａは配管３５ｂにより接続されており、この配管３５ｂにはオリフィス２７ａが配設されている。また、圧力振動発生器と第１段目蓄冷器２２Ａとを接続する配管３５ａと第１段目パルス管２６Ａの高温側との間には第１のバイパス通路２９Ａが設けられており、この第１のバイパス通路２９Ａにはオリフィス２７ｂが配設されている。   The high temperature side (upper end side) of the first stage pulse tube 26A and the first buffer tank 28A are connected by a pipe 35b, and an orifice 27a is provided in the pipe 35b. A first bypass passage 29A is provided between the pipe 35a connecting the pressure vibration generator and the first stage regenerator 22A and the high temperature side of the first stage pulse pipe 26A. One bypass passage 29A is provided with an orifice 27b.

一方、第２段目パルス管２６Ｂの高温側（上端側）と第２のバッファタンク２８Ｂは配管３５ｃにより接続されており、この配管３５ｃにはオリフィス２７ｃが配設されている。また、配管３５ａと第２段目パルス管２６Ｂの高温側との間には第２のバイパス通路２９Ｂが設けられており、この第２のバイパス通路２９Ｂにはオリフィス２７ｄが配設されている。   On the other hand, the high temperature side (upper end side) of the second stage pulse tube 26B and the second buffer tank 28B are connected by a pipe 35c, and an orifice 27c is provided in the pipe 35c. Further, a second bypass passage 29B is provided between the pipe 35a and the high temperature side of the second stage pulse tube 26B, and an orifice 27d is provided in the second bypass passage 29B.

上記のパルス管冷却機２０Ａは、高圧弁２３ａが開弁すると共に低圧弁２３ｂが閉弁して運転モードになると、ヘリウム圧縮機２１で圧縮された高圧のヘリウムガスが配管３５ａを介して第１段目蓄冷器２２Ａに流入する。第１段目蓄冷器２２Ａに流入したヘリウムガスは、第１段目蓄冷器２２Ａ内に配設された蓄冷材で冷却されて温度を下げながら、第１段目蓄冷器２２Ａの低温部３０ｂからその一部が接続路２４Ａを通って第１段目パルス管２６Ａの低温側（下端部側）へ流入する。   In the pulse tube cooler 20A, when the high pressure valve 23a is opened and the low pressure valve 23b is closed to enter the operation mode, the high pressure helium gas compressed by the helium compressor 21 is first supplied through the pipe 35a. It flows into the stage regenerator 22A. The helium gas that has flowed into the first-stage regenerator 22A is cooled by the regenerator material disposed in the first-stage regenerator 22A to lower the temperature, and from the low temperature portion 30b of the first-stage regenerator 22A. A part thereof flows into the low temperature side (lower end side) of the first stage pulse tube 26A through the connection path 24A.

第１段目パルス管２６Ａ内に既に存在していた低圧のヘリウムガスは新に流入されたヘリウムガスにより圧縮されるため、第１段目パルス管２６Ａ内の圧力は第１のバッファタンク２８Ａ内の圧力よりも高くなる。このため、第１段目パルス管２６Ａ内のヘリウムガスはオリフィス２７ａを通って第１のバッファタンク２８Ａへ流入する。   Since the low-pressure helium gas already present in the first stage pulse tube 26A is compressed by the newly introduced helium gas, the pressure in the first stage pulse tube 26A is in the first buffer tank 28A. Higher than the pressure. For this reason, the helium gas in the first stage pulse tube 26A flows into the first buffer tank 28A through the orifice 27a.

次に、高圧弁２３ａが閉弁し低圧弁２３ｂが開弁すると、第１段目パルス管２６Ａ内のヘリウムガスは第１段目蓄冷器２２Ａの低温部３０ｂ内に流入し、第１段目蓄冷器２２Ａ内を通過して高温部３０ａから低圧弁２３ｂを経由してヘリウム圧縮機２１へと回収される。   Next, when the high pressure valve 23a is closed and the low pressure valve 23b is opened, the helium gas in the first stage pulse tube 26A flows into the low temperature part 30b of the first stage regenerator 22A, and the first stage It passes through the regenerator 22A and is recovered from the high temperature portion 30a to the helium compressor 21 via the low pressure valve 23b.

前記のように第１段目パルス管２６Ａの高温側と配管３５ａは、オリフィス２７ｂを有した第１のバイパス通路２９Ａで接続されている。このため、圧力変動の位相とヘリウムガス（作動ガス）の体積変化の位相は、一定の位相差をもって変化する。この位相差によって第１段目パルス管２６Ａの低温端（下端部）においてヘリウムガスの膨張に伴う寒冷が発生する。   As described above, the high temperature side of the first stage pulse tube 26A and the pipe 35a are connected by the first bypass passage 29A having the orifice 27b. For this reason, the phase of pressure fluctuation and the phase of volume change of helium gas (working gas) change with a certain phase difference. Due to this phase difference, cold accompanying the expansion of the helium gas occurs at the low temperature end (lower end) of the first stage pulse tube 26A.

一方、高圧弁２３ａが開弁し低圧弁２３ｂが閉弁した運転モードにおいて、ヘリウム圧縮機２１から配管３５ａを介して第１段目蓄冷器２２Ａに流入したヘリウムガスの内、第１段目パルス管２６Ａに流入しなかったヘリウムガスは、第１段目蓄冷器２２Ａから第２段目蓄冷器２２Ｂに流入する。   On the other hand, in the operation mode in which the high pressure valve 23a is opened and the low pressure valve 23b is closed, the first stage pulse of the helium gas flowing from the helium compressor 21 into the first stage regenerator 22A through the pipe 35a. The helium gas that has not flowed into the pipe 26A flows from the first-stage regenerator 22A into the second-stage regenerator 22B.

この際、前記のように第１段目蓄冷器２２Ａの低温部３０ｂには第１段目パルス管２６Ａで冷却されたヘリウムガスが流入するため、低温部３０ｂは冷却されている。よって、第１段目蓄冷器２２Ａから第２段目蓄冷器２２Ｂに流入するヘリウムガスは、第１段目パルス管２６Ａにより冷却された上で第２段目蓄冷器２２Ｂの高温部３１ａに流入する。   At this time, as described above, the helium gas cooled by the first stage pulse tube 26A flows into the low temperature part 30b of the first stage regenerator 22A, so the low temperature part 30b is cooled. Therefore, the helium gas flowing into the second stage regenerator 22B from the first stage regenerator 22A is cooled by the first stage pulse tube 26A and then flows into the high temperature portion 31a of the second stage regenerator 22B. To do.

第２段目蓄冷器２２Ｂに流入したヘリウムガスは、第２段目蓄冷器２２Ｂ内に配設された蓄冷材で冷却されて更に温度を下げながら低温部３１ｂに至り、続いて冷却ステージ部材５０を通って第２段目パルス管２６Ｂの低温側（下端部）へ流入する。第２段目パルス管２６Ｂ内に既に存在していた低圧のヘリウムガスは、新に流入されたヘリウムガスにより圧縮されるため、第２段目パルス管２６Ｂ内の圧力は第２のバッファタンク２８Ｂ内の圧力よりも高くなる。このため、第２段目パルス管２６Ｂ内の作動ガスはオリフィス２７ｃを通って第２のバッファタンク２８Ｂへ流入する。   The helium gas flowing into the second-stage regenerator 22B is cooled by the regenerator material disposed in the second-stage regenerator 22B and reaches the low temperature part 31b while further lowering the temperature, and then the cooling stage member 50 And flows into the low temperature side (lower end) of the second stage pulse tube 26B. Since the low-pressure helium gas already existing in the second-stage pulse tube 26B is compressed by the newly introduced helium gas, the pressure in the second-stage pulse tube 26B is set at the second buffer tank 28B. Higher than the pressure inside. Therefore, the working gas in the second stage pulse tube 26B flows into the second buffer tank 28B through the orifice 27c.

次に、高圧弁２３ａが閉弁し低圧弁２３ｂが開弁すると、第２段目パルス管２６Ｂ内のヘリウムガスは第２段目蓄冷器２２Ｂの低温部３０ｂ内に流入する。この第２段目蓄冷器２２Ｂの低温部３０ｂ内に流入したヘリウムガスは、更に第１段目蓄冷器２２Ａ内を通過して高温部３０ａから低圧弁２３ｂを経由してヘリウム圧縮機２１へと回収される。   Next, when the high pressure valve 23a is closed and the low pressure valve 23b is opened, the helium gas in the second stage pulse tube 26B flows into the low temperature part 30b of the second stage regenerator 22B. The helium gas that has flowed into the low temperature section 30b of the second stage regenerator 22B further passes through the first stage regenerator 22A, and passes from the high temperature section 30a to the helium compressor 21 via the low pressure valve 23b. Collected.

また、前記のように第２段目パルス管２６Ｂの高温側と配管３５ａは、オリフィス２７ｄを有した第２のバイパス通路２９Ｂで接続されている。このため、第２段目パルス管２６Ｂにおいても圧力変動の位相とヘリウムガス（作動ガス）の体積変化の位相は、一定の位相差をもって変化する。この位相差によって第２段目パルス管２６Ｂの低温端（下端部）においてヘリウムガスの膨張に伴う寒冷が発生する。   Further, as described above, the high temperature side of the second stage pulse tube 26B and the pipe 35a are connected by the second bypass passage 29B having the orifice 27d. Therefore, also in the second-stage pulse tube 26B, the phase of pressure fluctuation and the phase of volume change of helium gas (working gas) change with a constant phase difference. Due to this phase difference, cold accompanying the expansion of helium gas occurs at the low temperature end (lower end) of the second stage pulse tube 26B.

上記の二段式のダブルインレット型パルス冷凍機２０Ａでは、第１のバッファタンク２８Ａ、第２のバッファタンク２８Ｂ、及びオリフィス２７ａ〜２７ｄが位相制御機構を構成する。そしてこの位相制御機構を構成する第１のバイパス通路２９Ａ，２９Ｂに設けたオリフィス２７ｂ，２７ｄを調節することにより、前記位相差の調節を行うことができ、これにより効率の高い冷却を行うことができる。更に、第１段目蓄冷器２２Ａ及び第１段目パルス管２６Ａで冷却されたヘリウムガスが、第２段目蓄冷器２２Ｂ及び第２段目パルス管２６Ｂで更に冷却される構成とされているため、第２段目パルス管２６Ｂの冷却側における温度を極低温（例えば４Ｋ程度）とすることができる。   In the two-stage double inlet pulse refrigerator 20A described above, the first buffer tank 28A, the second buffer tank 28B, and the orifices 27a to 27d constitute a phase control mechanism. Then, the phase difference can be adjusted by adjusting the orifices 27b and 27d provided in the first bypass passages 29A and 29B constituting the phase control mechanism, thereby achieving highly efficient cooling. it can. Further, the helium gas cooled by the first stage regenerator 22A and the first stage pulse tube 26A is further cooled by the second stage regenerator 22B and the second stage pulse tube 26B. Therefore, the temperature on the cooling side of the second stage pulse tube 26B can be made extremely low (for example, about 4K).

続いて、図２を用いて二段式の４バルブタイプのパルス管冷却機２０Ｂについて説明する。尚、図２において、図１に示したパルス管冷却機２０Ａと同一構成については同一符号を付してその説明を省略する。   Next, a two-stage four-valve type pulse tube cooler 20B will be described with reference to FIG. In FIG. 2, the same components as those of the pulse tube cooler 20A shown in FIG.

二段式の４バルブタイプのパルス管冷却機２０Ｂでは、第１段目パルス管２６Ａの高温側に２本の配管３５ｄ，３５ｅが接続されると共に、第２段目パルス管２６Ｂの高温側にも２本の配管３５ｆ，３５ｇが接続されている。第１段目パルス管２６Ａに接続した配管３５ｄは、オリフィス２７ｅ，高圧弁３３ａを介してヘリウム圧縮機２１の供給側（高圧側）に接続されている。また、第２段目パルス管２６Ｂに接続した配管３５ｇは、オリフィス２７ｆ，高圧弁３４ａを介してヘリウム圧縮機２１の供給側（高圧側）に接続されている。   In the two-stage four-valve type pulse tube cooler 20B, two pipes 35d and 35e are connected to the high temperature side of the first stage pulse tube 26A, and the high temperature side of the second stage pulse tube 26B. Also, two pipes 35f and 35g are connected. The pipe 35d connected to the first stage pulse tube 26A is connected to the supply side (high pressure side) of the helium compressor 21 via the orifice 27e and the high pressure valve 33a. The pipe 35g connected to the second stage pulse tube 26B is connected to the supply side (high pressure side) of the helium compressor 21 via the orifice 27f and the high pressure valve 34a.

また、第１段目パルス管２６Ａの高温側に接続された他方の配管３５ｅは、オリフィス２７ｅ，高圧弁３３ａを介してヘリウム圧縮機２１の供給側（高圧側）に接続されている。更に、第２段目パルス管２６Ｂの高温側に接続された他方の配管３５ｆは、オリフィス２７ｄ，低圧弁３４ｂを介してヘリウム圧縮機２１のガス回収側（低圧側）に接続されている。   The other pipe 35e connected to the high temperature side of the first stage pulse tube 26A is connected to the supply side (high pressure side) of the helium compressor 21 via the orifice 27e and the high pressure valve 33a. Further, the other pipe 35f connected to the high temperature side of the second stage pulse tube 26B is connected to the gas recovery side (low pressure side) of the helium compressor 21 via the orifice 27d and the low pressure valve 34b.

このように、４バルブタイプのパルス管冷却機２０Ｂでは、各蓄冷器２２Ａ，２６Ｂの高温側の夫々にヘリウム圧縮機２１の高圧側に接続された配管３５ｄ，３５ｇと、ヘリウム圧縮機２１の低圧側に接続された配管３５ｅ，３５ｆが接続されている。また、各配管３５ｄ〜３５ｇには、オリフィス２７ｂ，２７ｄ，２７ｅ，２７ｆ、高圧弁３３ａ，３４ａ、及び低圧弁３３ｂ，３４ｂが配設されており、各配管３５ｄ〜３５ｇ内のヘリウムガスの流れを制御しうる構成とされている。   Thus, in the 4-valve type pulse tube cooler 20B, the pipes 35d and 35g connected to the high pressure side of the helium compressor 21 on the high temperature side of the regenerators 22A and 26B, respectively, and the low pressure of the helium compressor 21 Pipings 35e and 35f connected to the side are connected. In addition, orifices 27b, 27d, 27e, and 27f, high pressure valves 33a and 34a, and low pressure valves 33b and 34b are disposed in the respective pipes 35d to 35g, and the flow of helium gas in each of the pipes 35d to 35g is determined. It is set as the structure which can be controlled.

この４バルブタイプのパルス管冷却機２０Ｂでは、第１のバッファタンク２８Ａ、第２のバッファタンク２８Ｂ、オリフィス２７ａ〜２７ｆ、及び各種弁３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂが位相制御機構を構成する。そして各オリフィス２７ｂ，２７ｄ，２７ｅ，２７ｆ及び弁３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂを調整することにより、第１段目蓄冷器２２Ａと第１段目パルス管２６Ａとの間における圧力変動の位相とヘリウムガス（作動ガス）の体積変化の位相、及び第２段目蓄冷器２２Ｂと第２段目パルス管２６Ｂとの間における圧力変動の位相とヘリウムガスの体積変化の位相を一定の位相差に制御することが可能となり、よって各パルス管２６Ａ，２６Ｂにおいて高効率の冷却を行うことができる。   In the four-valve type pulse tube cooler 20B, the first buffer tank 28A, the second buffer tank 28B, the orifices 27a to 27f, and the various valves 33a, 33b, 34a, and 34b constitute a phase control mechanism. By adjusting the orifices 27b, 27d, 27e, and 27f and the valves 33a, 33b, 34a, and 34b, the phase of the pressure fluctuation between the first-stage regenerator 22A and the first-stage pulse tube 26A and helium are adjusted. The phase of the volume change of the gas (working gas) and the phase of the pressure fluctuation between the second stage regenerator 22B and the second stage pulse tube 26B and the phase of the volume change of the helium gas are controlled to a constant phase difference. Therefore, highly efficient cooling can be performed in each of the pulse tubes 26A and 26B.

続いて、本発明の要部となる冷却ステージ部材５０について説明する。前記したように、冷却ステージ部材５０は第２段目蓄冷器２２Ｂの低温部３１ｂと第２段目パルス管２６Ｂの下端部とを接続するものである。この冷却ステージ部材５０は、図３に示すように、大略すると冷却ステージ本体５１と蓋体５２とにより構成されており、後述するように熱交換器として機能するものである。   Then, the cooling stage member 50 used as the principal part of this invention is demonstrated. As described above, the cooling stage member 50 connects the low temperature part 31b of the second stage regenerator 22B and the lower end part of the second stage pulse tube 26B. As shown in FIG. 3, the cooling stage member 50 includes a cooling stage main body 51 and a lid 52, and functions as a heat exchanger as will be described later.

冷却ステージ本体５１及び蓋体５２は、共に熱伝導率の大きい銅等の材質から形成されている。冷却ステージ本体５１は円盤状の部材であり、また蓋体５２は冷却ステージ本体５１を覆うよう装着される構成とされている。また、冷却ステージ本体５１には、複数のスリット５３が形成されている。本実施例では、このスリット５３は直線状の溝により構成されている。   The cooling stage body 51 and the lid body 52 are both made of a material such as copper having a high thermal conductivity. The cooling stage main body 51 is a disk-shaped member, and the lid body 52 is mounted so as to cover the cooling stage main body 51. A plurality of slits 53 are formed in the cooling stage body 51. In this embodiment, the slit 53 is constituted by a linear groove.

一方、蓋体５２には冷管接続孔５４及びパルス管接続孔５５が穿設されている。この冷管接続孔５４には第２段目蓄冷器２２Ｂが接続され、またパルス管接続孔５５には第２段目パルス管２６Ｂ（低温側）が接続される。この冷管接続孔５４及びパルス管接続孔５５の配設位置は、蓋体５２を冷却ステージ本体５１に装着した状態において、各接続孔５４，５５がスリット５３と対向するよう構成されている。従って、蓋体５２を冷却ステージ本体５１に装着した状態を平面視すると、図４に示すように、各接続孔５４，５５を介して冷却ステージ本体５１に形成されたスリット５３が覗視しうる。   On the other hand, a cold tube connection hole 54 and a pulse tube connection hole 55 are formed in the lid 52. The second-stage regenerator 22B is connected to the cold tube connection hole 54, and the second-stage pulse tube 26B (low temperature side) is connected to the pulse tube connection hole 55. The arrangement positions of the cold tube connection hole 54 and the pulse tube connection hole 55 are configured such that the connection holes 54 and 55 face the slit 53 in a state where the lid 52 is mounted on the cooling stage main body 51. Accordingly, when the state in which the lid 52 is mounted on the cooling stage main body 51 is viewed in plan, the slit 53 formed in the cooling stage main body 51 can be viewed through the connection holes 54 and 55 as shown in FIG. .

また、蓋体５２を冷却ステージ本体５１に装着した状態で、冷却ステージ本体５１の天面の内、スリット５３が形成されていない部分は、蓋体５２の天板の内側面に気密に接した状態なる。尚、冷却ステージ本体５１と蓋体５２の接合は、両者５１，５２が気密に接合しうる方法であれば特にその方法を限定されるものではない。   In addition, with the lid 52 attached to the cooling stage main body 51, the portion of the top surface of the cooling stage main body 51 where the slit 53 is not formed is in airtight contact with the inner side surface of the top plate of the lid 52. State. Note that the method for joining the cooling stage main body 51 and the lid 52 is not particularly limited as long as both the methods 51 and 52 can be joined in an airtight manner.

前記したように、運転モードにおいて第２段目蓄冷器２２Ｂと第２段目パルス管２６Ｂとの間はヘリウムガスが双方向に流通するが、本実施例では冷却ステージ本体５１に形成されたスリット５３を通り、ヘリウムガスは第２段目蓄冷器２２Ｂと第２段目パルス管２６Ｂとの間で流通する構成となる。即ち、スリット５３は、第２段目蓄冷器２２Ｂと第２段目パルス管２６Ｂとの間でヘリウムガスを流通させる流通路として機能する。   As described above, helium gas flows in both directions between the second-stage regenerator 22B and the second-stage pulse tube 26B in the operation mode, but in this embodiment, the slit formed in the cooling stage main body 51. 53, helium gas flows between the second stage regenerator 22B and the second stage pulse tube 26B. That is, the slit 53 functions as a flow path for flowing helium gas between the second-stage regenerator 22B and the second-stage pulse tube 26B.

図５は、スリット５３を拡大して示す図である。スリット５３の幅（図５に矢印Ｗで示す）は0.1ｍｍ〜1.5ｍｍに設定することができ、またスリット５３の高さ（図５に矢印Ｈで示す）は1.0ｍｍ〜10.0ｍｍに設定することができる。また、スリット５３の加工性及び後述する熱交換特性の面からは、スリット５３の幅Ｗは0.15ｍｍ〜0.50に設定することが望ましく、またスリット５３の高さは4.5ｍｍ程度にすることが望ましい。   FIG. 5 is an enlarged view showing the slit 53. The width of the slit 53 (indicated by the arrow W in FIG. 5) can be set to 0.1 mm to 1.5 mm, and the height of the slit 53 (indicated by the arrow H in FIG. 5) is set to 1.0 mm to 10.0 mm. be able to. Further, from the viewpoint of workability of the slit 53 and heat exchange characteristics described later, the width W of the slit 53 is preferably set to 0.15 mm to 0.50, and the height of the slit 53 is preferably about 4.5 mm. .

このスリット５３の加工方法としては切削加工法、エッチング法等も考えられるが、ワイヤカット法を用いるのが望ましい。ワイヤカット法を用いた場合、スリット５３（溝）を容易かつ低コストで形成することができる。   As a method of processing the slit 53, a cutting method, an etching method, and the like can be considered, but it is preferable to use a wire cutting method. When the wire cut method is used, the slit 53 (groove) can be formed easily and at low cost.

上記構成とされた冷却ステージ部材５０は、図１及び図２に示したように第２段目蓄冷器２２Ｂと第２段目パルス管２６Ｂとが接続される部位に配設される。よって、第２段目蓄冷器２２Ｂの低温部３１ｂと第２段目パルス管２６Ｂの低温側は冷却ステージ部材５０により接続される。具体的には、第２段目蓄冷器２２Ｂと第２段目パルス管２６Ｂとの間で、ヘリウムガスは冷却ステージ部材５０内のスリット５３を通り流通する。   As shown in FIGS. 1 and 2, the cooling stage member 50 configured as described above is disposed at a site where the second stage regenerator 22B and the second stage pulse tube 26B are connected. Therefore, the low temperature part 31b of the second stage regenerator 22B and the low temperature side of the second stage pulse tube 26B are connected by the cooling stage member 50. Specifically, helium gas flows through the slit 53 in the cooling stage member 50 between the second stage regenerator 22B and the second stage pulse tube 26B.

スリット５３は複数の溝の集合体であるため、第２段目蓄冷器２２Ｂと第２段目パルス管２６Ｂとの間でヘリウムガスが流通する際、ヘリウムガスが冷却ステージ本体５１と触れる面積は、従来の連通路４（図８参照）に比べて広く取ることができる。これにより、作動ガスとステージ部材との間における熱交換効率を高めることができ、よってステージ部材を効率よく冷却することが可能となる。   Since the slit 53 is an aggregate of a plurality of grooves, when helium gas flows between the second-stage regenerator 22B and the second-stage pulse tube 26B, the area where the helium gas contacts the cooling stage body 51 is as follows. In comparison with the conventional communication path 4 (see FIG. 8), it can be made wider. Thereby, the heat exchange efficiency between a working gas and a stage member can be improved, and it becomes possible to cool a stage member efficiently.

このように本実施例では、従来（図８参照）のようにパルス管６の低温側に熱交換器５ｂを設けるのではなく、第２段目蓄冷器２２Ｂと第２段目パルス管２６Ｂとが接続される部位に熱交換器として機能する冷却ステージ部材５０を設けたことを特徴としている。これにより、冷却ステージ部材５０の設計の自由度が高まり、熱交換を行うスペースを大きく取ることが可能となり、冷却効率を高めることができる。また、従来のようにパルス管６パルス管の下端部で被冷却対象を冷却する構成に比べ、比較的広い範囲で冷却処理を行うことができるため、パルス管冷却機２０Ａ，２０Ｂの使用性を高めることができる。   Thus, in this embodiment, the heat exchanger 5b is not provided on the low temperature side of the pulse tube 6 as in the prior art (see FIG. 8), but the second stage regenerator 22B, the second stage pulse tube 26B, The cooling stage member 50 which functions as a heat exchanger is provided in the site | part to which is connected. Thereby, the freedom degree of design of the cooling stage member 50 increases, it becomes possible to take a space for heat exchange, and cooling efficiency can be improved. Moreover, since the cooling process can be performed in a relatively wide range as compared with the conventional configuration in which the object to be cooled is cooled at the lower end of the pulse tube 6 pulse tube, the usability of the pulse tube coolers 20A and 20B Can be increased.

また本実施例では、冷却ステージ部材５０を冷却ステージ本体５１と蓋体５２のふたつの部材により構成し、蓋体５２に各接続孔５４，５５を設け、冷却ステージ本体５１にスリット５３を設けた構成としたため、スリット５３及び各接続孔５４，５５を同一部材に形成する構成に比べ、スリット５３及び各接続孔５４，５５の形成を容易かつ低コストに行うことができる。   Further, in this embodiment, the cooling stage member 50 is constituted by two members, a cooling stage main body 51 and a lid body 52, the connection holes 54 and 55 are provided in the lid body 52, and the slit 53 is provided in the cooling stage main body 51. Since it was set as the structure, compared with the structure which forms the slit 53 and each connection hole 54, 55 in the same member, formation of the slit 53 and each connection hole 54, 55 can be performed easily and at low cost.

更に、本実施例ではスリット５３はワイヤカット法により冷却ステージ本体５１に一体的に形成されている。このため、従来のようにロウ付け等により板材をステージ部材に接合してスリットを形成する構成に比べ、スリット５３の熱抵抗を小さくできるため、スリット５３を設けても冷却ステージ部材５０の熱交換効率を高めることができる。   Further, in this embodiment, the slit 53 is formed integrally with the cooling stage main body 51 by a wire cutting method. For this reason, the thermal resistance of the slit 53 can be reduced as compared with the conventional structure in which the slit is formed by joining the plate material to the stage member by brazing or the like. Efficiency can be increased.

図６及び図７は、本発明の他実施例を示している。前記した実施例では、第２段目蓄冷器２２Ｂと第２段目パルス管２６Ｂとの間でヘリウムガスを流通させる流通路として直線状のスリット５３を用いた例を示した。これに対し、図６に示す実施例では、第２段目蓄冷器２２Ｂと第２段目パルス管２６Ｂを湾曲したスリット５６により接続した構成としたものである。   6 and 7 show another embodiment of the present invention. In the above-described embodiment, an example in which the linear slit 53 is used as a flow path through which helium gas flows between the second-stage regenerator 22B and the second-stage pulse tube 26B is shown. On the other hand, in the embodiment shown in FIG. 6, the second-stage regenerator 22B and the second-stage pulse tube 26B are connected by a curved slit 56.

このように、第２段目蓄冷器２２Ｂと第２段目パルス管２６Ｂを接続するスリットは直線に限定されるものではなく、図６に示した湾曲状としても、また図示しないが波状、ジグザグ状等、種々の形状とすることができる。この構成とした場合には、ヘリウムガスと冷却ステージ本体５１との接触面積を更に広く取ることができるため、更に熱変換効率を高めることができる。   As described above, the slit connecting the second-stage regenerator 22B and the second-stage pulse tube 26B is not limited to a straight line, and may be a curved shape shown in FIG. Various shapes such as a shape can be used. In this configuration, the contact area between the helium gas and the cooling stage main body 51 can be further increased, so that the heat conversion efficiency can be further increased.

また、図７に示す実施例は、溝に代えて複数の連通孔５９により第２段目蓄冷器２２Ｂと第２段目パルス管２６Ｂとを接続したことを特徴とするものである。具体的には、熱伝導性の良好な銅やアルミニウム等からなる本体部５８に複数の連通孔５９を形成した連通部材５７により、第２段目蓄冷器２２Ｂと第２段目パルス管２６Ｂとを接続する。本実施例においても、ヘリウムガスと連通部材５７との接触面積を増大させることができ、ヘリウムガスと連通部材５７との熱交換効率を高めることができる。   The embodiment shown in FIG. 7 is characterized in that the second stage regenerator 22B and the second stage pulse tube 26B are connected by a plurality of communication holes 59 instead of the grooves. Specifically, the second-stage regenerator 22B and the second-stage pulse tube 26B are connected to each other by a communication member 57 in which a plurality of communication holes 59 are formed in a main body 58 made of copper, aluminum or the like having good thermal conductivity. Connect. Also in the present embodiment, the contact area between the helium gas and the communication member 57 can be increased, and the heat exchange efficiency between the helium gas and the communication member 57 can be increased.

尚、本実施例では作動ガスとしてヘリウムを用いたが、窒素、水素等を用いることも可能である。   In this embodiment, helium is used as the working gas, but nitrogen, hydrogen, or the like may be used.

図１は、本発明の一実施例である二段式のダブルインレットタイプのパルス管冷却機を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing a two-stage double inlet type pulse tube cooler which is an embodiment of the present invention. 図２は、本発明の一実施例である二段式の４バルブタイプのパルス管冷却機を示す構成図である。FIG. 2 is a block diagram showing a two-stage four-valve type pulse tube cooler that is an embodiment of the present invention. 図３は、本発明の要部となる熱交換器の近傍を拡大して示す分解斜視図である。FIG. 3 is an exploded perspective view showing, in an enlarged manner, the vicinity of the heat exchanger that is a main part of the present invention. 図４は、本発明の要部となる熱交換器の平面図である。FIG. 4 is a plan view of a heat exchanger as a main part of the present invention. 図５は、冷却ステージ部材に設けられるスリットを拡大して示す図である。FIG. 5 is an enlarged view showing a slit provided in the cooling stage member. 図６は、スリットの変形例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a modified example of the slit. 図７は、スリットに代えて多数の接続孔を有した接続部材を用いた変形例を説明するための図である。FIG. 7 is a view for explaining a modification using a connection member having a large number of connection holes instead of slits. 図８は、従来の一例であるパルス管冷却機の構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram of a conventional pulse tube cooler. 図９は、従来の一例であるパルス管冷却機に設けられていた熱交換器を拡大して示す断面図である（その１）。FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view of a heat exchanger provided in a conventional pulse tube cooler (part 1). 図１０は、従来の一例であるパルス管冷却機に設けられていた熱交換器を拡大して示す断面図である（その２）。FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of a heat exchanger provided in a conventional pulse tube cooler (part 2).

符号の説明Explanation of symbols

２０Ａ，２０Ｂ パルス管冷却機
２１ ヘリウム圧縮機
２２Ａ 第１段目蓄冷器
２２Ｂ 第２段目蓄冷器
２３ａ 高圧弁
２３ｂ 低圧弁
２４Ａ 第１の接続路
２４Ｂ 第２の接続路
２６Ａ 第１段目パルス管
２６Ｂ 第１段目パルス管
２７ａ〜２７ｆ オリフィス
２８Ａ 第１のバッファタンク
２８Ｂ 第２のバッファタンク
２９Ａ 第１のバイパス通路
２９Ｂ 第２のバイパス通路
３２ フランジ
３３ａ，３４ａ 高圧弁
３３ｂ，３４ｂ 低圧弁
５０ 冷却ステージ部材
５１ 冷却ステージ本体
５２ 蓋体
５３，５６ スリット
５４ 蓄冷管接続孔
５５ パルス管接続孔
５７ 接続部材
５８ 本体部
５９ 接続孔 20A, 20B Pulse tube cooler 21 Helium compressor 22A First stage regenerator 22B Second stage regenerator 23a High pressure valve 23b Low pressure valve 24A First connection path 24B Second connection path 26A First stage pulse tube 26B First stage pulse tube 27a to 27f Orifice 28A First buffer tank 28B Second buffer tank 29A First bypass passage 29B Second bypass passage 32 Flange 33a, 34a High pressure valve 33b, 34b Low pressure valve 50 Cooling stage Member 51 Cooling stage main body 52 Lid 53, 56 Slit 54 Regenerator tube connection hole 55 Pulse tube connection hole 57 Connection member 58 Main body 59 Connection hole

Claims (5)

作動ガスに対し圧力振動を発生させる圧力振動発生器と、
該圧力変動源と接続された蓄冷器と、
該蓄冷器と接続されるパルス管と、
該パルス管と接続する位相制御機構とを有するパルス管冷凍機において、
前記蓄冷器と前記パルス管とが接続される部位に熱交換器を設けたことを特徴とするパルス管冷凍機。 A pressure vibration generator for generating a pressure vibration for the working gas;
A regenerator connected to the pressure fluctuation source;
A pulse tube connected to the regenerator;
In a pulse tube refrigerator having a phase control mechanism connected to the pulse tube,
A pulse tube refrigerator, wherein a heat exchanger is provided at a site where the regenerator and the pulse tube are connected. 請求項１記載のパルス管冷凍機において、
前記熱交換器は、
前記蓄冷器が接続される蓄冷器接続部と、
前記パルス管が接続されるパルス管接続部と、
前記蓄冷器接続部と前記パルス管接続部との間で前記作動ガスが流通しうるよう接続する複数の流通路が形成されステージ部材とを有することを特徴とするパルス管冷凍機。 The pulse tube refrigerator according to claim 1, wherein
The heat exchanger is
A regenerator connection to which the regenerator is connected;
A pulse tube connection to which the pulse tube is connected;
A pulse tube refrigerator having a plurality of flow passages connected to allow the working gas to flow between the regenerator connection portion and the pulse tube connection portion, and having a stage member. 請求項２記載のパルス管冷凍機において、
前記流通路がスリットであることを特徴とするパルス管冷凍機。 In the pulse tube refrigerator according to claim 2,
The pulse tube refrigerator, wherein the flow passage is a slit. 請求項３記載のパルス管冷凍機において、
前記ステージ部材を気密に覆う蓋体部を設けると共に、
該蓋体に前記蓄冷器接続部と前記パルス管接続部を前記スリットと対向するよう設けたことを特徴とするパルス管冷凍機。 The pulse tube refrigerator according to claim 3,
While providing a lid that covers the stage member in an airtight manner,
A pulse tube refrigerator, wherein the regenerator connection portion and the pulse tube connection portion are provided on the lid so as to face the slit. 請求項３または４記載のパルス管冷凍機において、
前記スリットは、前記ステージ部材に一体的に形成されていることを特徴とするパルス管冷凍機。 In the pulse tube refrigerator according to claim 3 or 4,
The pulse tube refrigerator, wherein the slit is formed integrally with the stage member.
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