JP2010175118A - 冷凍機 - Google Patents

Abstract

【課題】作動ガスの流れを適正に制御することにより、高い性能が発揮できるパルス管冷凍機を提供することを解決すべき課題とする。
【解決手段】圧力振動源１１及び１２と蓄冷器２と熱交換器５１、５２とパルス管３と位相制御器４１、４２とを連通させたパルス管冷凍機であって、蓄冷器２に接続された第１熱交換器５１パルス管３に接続された第２熱交換器５２との間を連通する外筒部材６１とその内部空間内に配設され作動ガスの流れ方向を変化させるガイド部材６２とを備える接続部材６を有することにある。異径の部材間を接続する接続部材の内部空間内に作動ガスの流れを変化させるガイド部材を設けることにより、作動ガスの流れを径方向に均等に流すことが可能になる。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷凍機に関する。

従来から、パルス管冷凍機、ＧＭ冷凍機、スターリング冷凍機、熱音響装置（特許文献１）などのように、作動ガスの圧力振動により冷凍作用を発現する冷凍機が知られている。特に、パルス管冷凍機はＧＭ冷凍機やスターリング冷凍機と比較して静粛性に優れている。パルス管冷凍機は圧力振動源と蓄冷器とパルス管と位相制御器とを有するものが知られている。

ここでパルス管冷凍機を構成する部材であるパルス管と蓄冷器とは筒状の部材であり、直列に接続されているが、その断面積は異なることが普通である。パルス管と蓄冷器との間には熱交換器が配置されることがある。例えば、図８に示すように、蓄冷器２とパルス管３とを比較すると、蓄冷器２の方がパルス管３よりも一般的に径が大きい。ここで、蓄冷器２の低温端２２には蓄冷器２と同程度の径をもつ第１熱交換器５１が接続され、パルス管３の低温端３２にはパルス管３と同程度の径をもつ第２熱交換器５２が接続される。蓄冷器２とパルス管３とはそれぞれに接続された第１及び第２熱交換器５１及び５２を介してテーパ状の接続部材９１にて接続される。

特開２００７−２３７０２０号公報

異径の第１及び第２熱交換器５１及び５２を接続する接続部材９１はその内面がテーパ状となった内部空間をもつ。接続部材９１の両端部はそれぞれ第１及び第２熱交換器５１及び５２の断面形状に対応する形状となっている。パルス管冷凍機においては蓄冷器２とパルス管３との間を作動ガスが周期的に移動している。

ここで、蓄冷器２側からパルス管３側に作動ガスが移動する場合（図面左方から右方へ移動）には蓄冷器２の中央付近Ａに存在する作動ガスはそのまま移動して第２熱交換器５２及びパルス管３内に移動しようとするが、蓄冷器２の周辺部Ｂに存在する作動ガスの流れは接続部材９３の内面により縮径方向に曲げられながらパルス管３側へと移動する。その場合に、蓄冷器２内の作動ガス流れが全体的に均等に曲げられれば良いが、内面による作動ガスへの作用は周辺部Ｂの方に偏って進行することになり第２熱交換器５２及びパルス管３内の作動ガスの分布が周辺部に集中することになる。つまり、蓄冷器２の中央付近Ａの作動ガスはパルス管３内の中央付近Ｃに僅かに圧縮されて移動するのに対し、蓄冷器２の周辺部Ｂの作動ガスは大きく圧縮されてパルス管３の周辺部Ｄに移動することになって、作動ガスは周辺部Ｄ側に偏ることになる。その結果として、周辺部Ｄ付近の作動ガス流速が中央付近Ｃの作動ガス流速に比べて速くなる。

反対に、パルス管３側から蓄冷器２側に作動ガスが移動する場合（図面右方から左方へ移動）にはパルス管３内の作動ガスはそのまま移動して第１熱交換器５１及び蓄冷器２の中央付近Ａに移動しようとするため、周辺部Ｂにはあまり移動しない。そのため、第１熱交換器５１及び蓄冷器２内の作動ガスの分布が中央部Ａに集中することになる。つまり、パルス管３の中央付近Ｃの作動ガスは蓄冷器２内の中央付近Ｃに僅かに拡径方向に拡散して移動するのに対し、パルス管３の周辺部Ｄの作動ガスは大きく拡散して蓄冷器２の周辺部Ｂに移動することになって、作動ガスは中央付近Ａ側に偏ることになる。その結果として、中央部Ａの作動ガス流速が周辺部Ｂの作動ガス流速よりも速くなる。

このように径の異なる２つの部材間を接続した上で作動ガスの移動を周期的に行うと、作動ガスの流れが特定の部位に集中する。そのため、熱交換器、蓄冷器、及びパルス管の設計の自由度が減少し、性能を十分に発揮させることができなかった。

本発明は上記実情に鑑み完成したものであり、作動ガスの流れを適正に制御することにより、高い性能が発揮できる冷凍機を提供することを解決すべき課題とする。

上記課題を解決する請求項１に係る冷凍機の特徴は、作動ガスに圧力振動を付与する圧力振動源と蓄冷材が充填された蓄冷器と熱交換器とパルス管と位相制御器とを連通させた冷凍機であって、
前記圧力振動源と前記蓄冷器と前記熱交換器と前記パルス管と前記位相制御器とのうち、前記作動ガスの流れに直交する断面積に相違がある２つの部材の間のうちの１つを連通するように接続する部材であり、一端部の断面形状が前記２つの部材のうちの一方の部材の断面形状に、他端部の断面形状が前記２つの部材のうちの他方の部材の断面形状に対応する内部空間をもつ外筒部材と、
前記外筒部材の前記内部空間内に配設され前記内部空間内における前記作動ガスの流れ方向を変化させるガイド部材と、
を備える接続部材を有することにある。

上記課題を解決する請求項２に係る冷凍機の特徴は、請求項１において、前記圧力振動源と前記蓄冷器と前記熱交換器と前記パルス管と前記位相制御器とはこの順に連通、接続されており、
前記接続部材は前記蓄冷器と前記パルス管との間に介設されることにある。

上記課題を解決する請求項３に係る冷凍機の特徴は、請求項１又は２において、前記熱交換器が前記作動ガスの流れ方向に直交する断面が異なる部材の間に介設されているときに、前記熱交換器は一方の部材の断面形状に対応する第１熱交換器と他方の部材の断面形状に対応する第２熱交換器とをもち、
前記接続部材は前記第１熱交換器と前記第２熱交換器との間に介設されることにある。

上記課題を解決する請求項４に係る冷凍機の特徴は、請求項１又は２において、前記熱交換器が前記作動ガスの流れ方向に直交する断面が異なる部材の間に介設されているときに、前記熱交換器は一方の部材の断面形状に対応する第１熱交換器と他方の部材の断面形状に対応する第２熱交換器と前記第１熱交換器の断面積及び前記第２熱交換器の断面積の間の大きさの断面積をもち前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器の間を直列に連通・接続する１又は２以上の中間熱交換器とをもち、
前記接続部材は前記第１熱交換器、前記第２熱交換器、そして前記中間熱交換器のそれぞれの接続部分に介設されることにある。

上記課題を解決する請求項５に係る冷凍機の特徴は、請求項１〜４の何れか１項において、前記接続部材の前記内部空間は前記一方の部材及び前記他方の部材のうちの前記作動ガスの流れに直交する断面の断面積が大きい方から小さい方に向けて縮径される内面にて区画されるテーパ状空間であり、
前記ガイド部材の形状は前記内面と同様に縮径される薄板からなる漏斗状であることにある。

上記課題を解決する請求項６に係る冷凍機の特徴は、請求項５において、前記ガイド部材は、前記作動ガスの流れ方向に直交する断面が漸増する大きさをもつ複数の漏斗状部材であり、前記内部空間内にて入れ子状に配置されていることにある。

上記課題を解決する請求項７に係る冷凍機の特徴は、請求項６において、前記ガイド部材は複数の部材からなり、前記接続部材における前記作動ガスの流れ方向に直交する断面において相似形であり、それらは相似の中心をもつように入れ子状に配置されていることにある。

上記課題を解決する請求項８に係る冷凍機の特徴は、請求項５〜７の何れか１項において、前記ガイド部材が区画する前記内部空間の各領域の前記一端部側における前記作動ガスの流れに直交する断面の断面積と前記他端部側における断面の断面積との比はすべて等しいことにある。

請求項１に係る発明においては、異径の部材間を接続する接続部材の内部空間内に作動ガスの流れを変化させるガイド部材を設けることにより、作動ガスの流れを適正に制御することが可能になる。例えば、請求項２に係る発明のように、接続部材の位置を蓄冷器とパルス管との間に介設することにより、蓄冷器及びパルス管の性能を充分に発揮させることができる。また、請求項３に係る発明のように、異径の部材のそれぞれについて熱交換器を設け、その熱交換器の間に接続部材を介設することにより、熱交換器の性能を充分に発揮させることができる。また、請求項４に係る発明のように、熱交換器として、順次、径が変化する複数個の組み合わせである、第１熱交換器、１以上の中間熱交換器、第２熱交換器をこの順で配置し、それぞれの間に接続部材を介設することにより、接続する２つの部材の径が大きく異なる場合であってもそれぞれの部材の性能を充分に発揮させることができる。

請求項５に係る発明においては、接続部材の内部空間として断面積が大きい方から小さい方に向けて縮径される内面をもつテーパ状空間をもつものを採用し、その内部空間内にその内面と同様に縮径される薄板からなる漏斗状のガイド部材を配することにより、内部空間内を流れる作動ガスを内部空間の形状にあわせて均等になるように曲げることが可能になって、作動ガスの流れ（流速）を均一に近づけることが可能になり、接続対象である２つの部材のそれぞれについて、本来の性能を充分に発揮させることが可能になる。

請求項６に係る発明においては、作動ガスの流れに直交する方向における断面積が漸増する漏斗状部材を複数、入れ子状に配置することにより、接続部材の内部空間内を流れる作動ガスの流れをより均一にすることが可能になる。

請求項７にかかる発明においては、作動ガスの流れに直交する方向における断面形状が相似形であり、相似の中心をもつように配置した複数の部材からなるガイド部材を採用することにより、複数の部材のそれぞれについて同じ比率で作動ガスの流れを集中又は拡散させることが可能になって性能を充分に発揮させることが可能になる。

請求項８にかかる発明においては、ガイド部材が区画する内部空間の各領域について、一端部側における作動ガスの流れに直交する断面の断面積と他端部側における断面の断面積との比をすべて等しくしたことにより、異径の部材間を接続する場合に作動ガスの流れを均一にすることが可能になる。

実施例１に係るパルス管冷凍機の全体模式図（ａ）、接続部材の拡大模式図（ｂ）、接続部材のｃ−ｃ模式断面図（ｃ）、接続部材のｄ−ｄ模式断面図（ｄ）、接続部材のｅ−ｅ模式断面図（ｅ）である。 実施例２に係るパルス管冷凍機の全体模式図（ａ）、接続部材の拡大模式図（ｂ）、接続部材のｃ−ｃ模式断面図（ｃ）である。 実施例３に係るパルス管冷凍機の接続部材の拡大模式図である。 変形例に係るパルス管冷凍機の接続部材の拡大模式図である。 変形例に係るパルス管冷凍機の接続部材の拡大模式図である。 変形例に係るパルス管冷凍機の接続部材の全体模式図である。 変形例に係るパルス管冷凍機の接続部材の全体模式図である。 従来のパルス管冷凍機の全体模式図（ａ）、接続部材の拡大模式図（ｂ）である。

本発明の冷凍機について以下、パルス管冷凍機としての実施形態に基づき詳細に説明する。本実施形態のパルス管冷凍機は圧力振動源と蓄冷器と熱交換器とパルス管と位相制御器とを有する。これらの部材を接続する順番としては圧力振動源と蓄冷器とパルス管と位相制御器との順を挙げることができ、熱交換器をそれらの部材の間に設けることができる。

圧力振動源は作動ガスに対して圧力振動を付与する部材であり、ピストン、シリンダなどにより直接、作動ガスに圧力振動を付与する手段や、圧力の異なる２つの圧力源を用意し、その圧力源に対して交互に切り替えることにより圧力振動を付与する手段などが挙げられる。圧力の異なる２つの圧力源としてはポンプの入り口（低圧源）と出口（高圧源）との組み合わせなどを利用できる。

蓄冷器は蓄冷材が充填されている部材である。蓄冷材としては金属製の多孔質体、メッシュなどが挙げられる。熱交換器は作動ガスと自身との間で熱交換を行う部材であり、金属製の多孔質体、メッシュの積層体・巻回体などが挙げられる。熱交換器は蓄冷器の端部や、後述するパルス管の端部などに接続されることで更に効率よく冷凍機を作動させることができる。熱交換器は圧力振動源、蓄冷器、パルス管、位相制御器のそれぞれの端部の端部に対して配設することができる。配設する熱交換器は接続する部材の径と同程度の径にすることが望ましい。例えば、内径が異なる、蓄冷器及びパルス管が接続されている場合、両者に熱交換器を配設する際には、蓄冷器の径に合わせて設けた第１熱交換器とパルス管の径に合わせて設けた第２熱交換器とをそれぞれ接続した上で、第１熱交換器と第２熱交換器との間を後述する接続部材にて接続する構成が採用できる。第１熱交換器と第２熱交換器との間に中間の径をもつ１以上の中間熱交換器を介設することができる。中間熱交換器を設けた場合には、第１熱交換器及び中間熱交換器の間、第２熱交換器及び中間熱交換器の間、中間熱交換器が２以上ある場合にはそれら中間熱交換器の間を後述する接続部材にて接続する。蓄冷器及び熱交換器は両端部のそれぞれから出入りする作動ガスとの間で熱の遣り取りを行う。

パルス管中に作動ガスが圧力変動しながら適正な位相で移動することによりパルス管の両端部に高温端と低温端とが生じる。位相制御器は作動ガスの圧力変動に応じて適正な位相にて作動ガスを移動させる手段である。例えば、オリフィスとそのオリフィスにて接続されるバッファタンクとの組み合わせからなる基本構成をもつものが挙げられる。また、いわゆるディスプレーサ（ピストンとシリンダとの組み合わせ）を採用することができる。

ここで、これらの部材間を接続する必要があるが、その場合に断面形状（径、断面積など）の相違がある場合がある。その場合には、接続部材にて接続する。接続部材は作動ガスが流通する内部空間を区画する外筒部材をもち、その内部空間の一端部及び他端部はそれぞれ接続される部材の断面形状に対応させている。内部空間の形状は作動ガスが滑らかに流通するように断面積が漸増（漸減）するように拡径（縮径）する形状、例えば、円筒状の部材間を接続する場合にはテーパ状、である。内部空間内にはガイド部材が配置されている。ガイド部材は内部空間内を流通する作動ガスの流れを制御する部材である。ガイド部材の形状としては特に限定しない。作動ガスの流れを制御する方向に沿った形状をもつ部材が例示できる。例えば、大きな断面積をもつ部材（一端部側）から小さな断面積をもつ部材（他端部側）に向けての作動ガスの流れを均等に縮小する目的で配設するガイド部材の形状としては、一端部側から他端部側に向けて縮径される薄板からなる漏斗状の部材が挙げられる。この漏斗状の部材であるガイド部材により、何も無い場合にはあまり圧縮されない中央付近の作動ガスについても縮径方向（中心部方向）に集められることになる。その結果、周辺部の作動ガスは外筒部材により縮径方向に集められ、中央付近の作動ガスはガイド部材により縮径方向に集められることになって、外筒部材だけの場合と比べて作動ガスを均等に移動させることができる。反対に他端部側から一端部側に流れる作動ガスは漏斗状のガイド部材により拡径方向に付勢されて拡がることになる。そのため、作動ガスの流れが反対になった場合においても均等に移動させることができる。この漏斗状の部材は複数個、入れ子状に組み合わせることができる。断面の大きさが異なる複数の部材を組み合わせることにより、更に均等に作動ガスを移動させることができる。特にガイド部材としては作動ガスの流れ方向に直交する断面の形状が相似形である複数の部材を相似の中心をもつように入れ子状に配置するものであることが望ましい。例えば、断面が円形の漏斗状（円錐台状）を同心となるように配置したものが挙げられる。このような漏斗状のガイド部材を採用すると、ガイド部材は内部空間内を複数の領域に区画することになる。この複数の領域は接続部材の一端部側における断面の断面積と他端部側における断面の断面積との比はすべて等しいことが望ましい。例えば、テーパ状の内部空間に２つの漏斗状の部材からなるガイド部材（径が小さい方から第１部材、第２部材とする）が同心状に配置されている場合を例として説明する。ガイド部材により区画される複数の領域は、第１部材の内部の領域、第２部材と第１部材とにて挟まれる部分の領域、外筒部材と第２部材とで挟まれる部分の領域の３つの領域である。この３つの領域について一端部側における断面積と他端部側における断面の断面積との比が全て等しいことが望ましい。具体的には（第１領域の一端部側の断面積）：（第１領域の他端部側の断面積）＝（第２領域の一端部側の断面積）：（第２領域の他端部側の断面積）＝（第３領域の一端部側の断面積）：（第３領域の他端部側の断面積）であることが望ましい。これらの比が等しいことで移動前における作動ガスの分布を保ったまま一方の部材から他方の部材に移動させることができる。

異径の部材間を接続する接続部材として外筒部材とその内部空間に配設されたガイド部材からなる接続部材を採用することにより、接続部材内での作動ガスの流れを適正化することができる。例えば、両端部における断面形状が異なる接続部材において、その断面形状の相違に応じて均等に作動ガスが分布されるように制御することも可能である。

（実施例１）
本発明のパルス管冷凍機について実施例に基づき以下詳細に説明する。なお、本実施例にて用いる図面は模式図であり、その縮尺や細部の構造については必ずしも正確でない場合がある。本実施例のパルス管冷凍機は、図１（ａ）に示すように、圧力振動源１１及び１２と蓄冷器２とパルス管３と位相制御器４１及び４２と熱交換器５と接続部材６とを有する。圧力振動源１１及び１２と蓄冷器２とパルス管３と位相制御器４１及び４２とはこの順に直列に接続されており、内外の間は気密状態に保たれている。内部には作動ガスが充填されている。圧力振動源１１及び１２と蓄冷器２の高温端２１との間は配管７１により連通するように接続される。蓄冷器２とパルス管３との間には熱交換器５及び接続部材６が介設されており、熱交換器５は蓄冷器２の低温端２２側に設けられた第１熱交換器５１とパルス管３の低温端３２側に設けられた第２熱交換器５２とをもつ。接続部材６は第１熱交換器５１及び第２熱交換器５２の間を接続する。パルス管３の高温端３１と位相制御器４１及び４２との間は配管７２により連通するように接続される。

圧力振動源１１及び１２はシリンダ１１とピストン１２と図示しない動力源とをもつ。ピストン１２はシリンダ１１内にて摺動可能に配されており、動力源によりシリンダ１１内を往復運動させられることにより、作動ガスが配管７１を介してシリンダ１１内と蓄冷器２内との間を移動する。

蓄冷器２には蓄冷材が充填されている。低温端２２には後述する第１熱交換器５１が接続される。第１熱交換器５１は蓄冷器２とほぼ同径である。パルス管３は低温端３２に第２熱交換器５２が接続される。パルス管３は蓄冷器２よりも径が小さい。位相制御器４１及び４２はオリフィス４１とバッファタンク４２とをもつ。オリフィス４１とバッファタンク４２とは配管７３により連通するように接続される。

接続部材６は、図１（ｂ）に示すように、、第１熱交換器５１に接続される一端部側６１１と第２熱交換器５２に接続される他端部側６１２とをもつ外筒部材６１とガイド部材６２とをもつ。外筒部材６１は一端部側６１１が第１熱交換器５１とほぼ同径であり、他端部側６１２が第２熱交換器５２と同径（一端部側６１１よりも径が小さい）である。外筒部材６１は一端部側６１１と他端部側６１２との間の径が漸減するテーパ状の内面にて区画される内部空間６１ａ及び６１ｂをもつ。ガイド部材６２は薄板から形成され、外筒部材６１と同様に一端部側６１１から他端部側６１２に向けて縮径される漏斗状の部材である。ガイド部材６２は、図１（ｃ）に示すように、支持部材６３により外筒部材６１の内面に固定される。支持部材６３は作動ガスの流れを妨げない形状をもつ。

ガイド部材６２は、本実施例のパルス管冷凍機を運転するにあたり、外筒部材６１内での位置が変動しないことが望ましい。内部空間６１ａ及び６１ｂはガイド部材６２により第１領域６１ａ及び第２領域６１ｂに区画される。ガイド部材６２は第１領域６１ａ及び第２領域６１ｂの一端部側６１１の断面積（図１（ｄ））と他端部側６１２の断面積（図１（ｅ））との比が等しくなるようにしている。例えば、外筒部材６１内における作動ガスの流れ方向（作動ガス全体の大きな流れを基準とする）に直交する断面における外筒部材６１及びガイド部材６２の断面を円形とし、その断面における、外筒部材６１の径とガイド部材６２の径との比がガイド部材６２の両端部で等しくなるようにすることで断面積の比を等しくしている。

上記構成を有する本実施例のパルス管冷凍機は、径の異なる蓄冷器２及びパルス管３の間を接続する接続部材６を採用したことにより、以下の作用効果が発揮できる。まず、作動ガスが蓄冷器２からパルス管３に移動する場合においては蓄冷器２内の中央付近Ａの作動ガスは接続部材６のガイド部材６２により縮径方向に付勢されてパルス管３の中央付近Ｄに移動する。蓄冷器２の周辺部Ｂの作動ガスは接続部材６の内面とガイド部材６２の外面との間を通じて縮径方向に付勢されパルス管３の周辺部Ｄに移動する。作動ガスは蓄冷器２内での位置によりガイド部材６２により案内されてパルス管３での位置が決定される。ここで、ガイド部材６２の両端部の径の比が、外筒部材６１の内面の両端部の径の比と等しくされているため、蓄冷器２の中央付近Ａと周辺部Ｂとの径方向における比とパルス管３の中央付近Ｃと周辺部Ｄとの比は同じ大きさになり、蓄冷器２内の作動ガスはそのままの分布を保ったままパルス管３内に移動する。

反対に、作動ガスがパルス管３から蓄冷器２に移動する場合においてはパルス管３内の中央付近Ｃの作動ガスは接続部材６のガイド部材６２により拡径方向に付勢されて蓄冷器２の中央付近Ａに移動する。パルス管３の周辺部Ｄの作動ガスは接続部材６の内面とガイド部材６２の外面との間を通じて縮拡径方向に付勢され蓄冷器２の周辺部Ｂに移動する。作動ガスはパルス管３内での位置によりガイド部材６２により案内されて蓄冷器２での位置が決定される。ここで、ガイド部材６２の両端部の径の比が、外筒部材６１の内面の両端部の径の比と等しくされているため、蓄冷器２の中央付近Ａと周辺部Ｂとの径方向における比とパルス管３の中央付近Ｃと周辺部Ｄとの比は同じ大きさになり、蓄冷器２内の作動ガスはそのままの分布を保ったままパルス管３内に移動する。

以上説明したように、蓄冷器２及びパルス管３の間にて作動ガスが移動する場合に、作動ガスの径方向における分布を保ったままにすることができる。そのため、作動ガスの移動（振動）が行われても、径方向における作動ガス分布を保つことが可能になるので、蓄冷器２に接続された熱交換器５１と、パルス管３に接続された第２熱交換器５２との双方共に、径方向における作動ガス分布がいつも同じようになって、熱交換器５１及び５２がもつ熱交換能を充分に発揮させることが可能になる。

（実施例２）
本実施例のパルス管冷凍機は接続部材６に代えて接続部材６ａを用いた以外は実施例１のパルス管冷凍機と同様の構成をもつ。接続部材６ａは内部空間内に作動ガスの流れ方向に直交する断面が漸増する大きさをもつ２つの漏斗状部材６５及び６６からなるガイド部材が採用されている。漏斗状部材６５及び６６は作動ガスの流れ方向の長さは同一であり且つこの順で径が小さくなっており、入れ子状に配置されている。その配置は図２（ｃ）に示すように同心円状（すなわち、相似の中心を有している）に配置している。

このような構成を採用することにより、径方向における作動ガス分布を更に均等にすることができる。すなわち、２つの漏斗状部材６５及び６６により、内部空間が３つの領域６４ａ、６４ｂ、６４ｃに区画されることで、それぞれの領域の作動ガスをそのままの分布を保ったまま移動させることが可能になる。具体的には、図２（ｂ）に示すように、蓄冷器２内の領域Ａ、Ｂ、Ｃに存する作動ガスは、漏斗状部材６５及び６６にて区画された領域６４ａ、６４ｂ、６４ｃを通じてパルス管３に移動する。実施例１のガイド部材に比べて漏斗状部材の数を増やし、接続部材６ａの外筒部材６４内の内部空間を細かい領域に区画したことにより作動ガスの流れを更に精密に制御することが可能になる。

（実施例３）
本実施例のパルス管冷凍機は接続部材６に代えて接続部材６ｂを用いた以外は実施例１のパルス管冷凍機と同様の構成をもつ。接続部材６ｂは内部空間内に作動ガスの流れ方向の略中央付近に中間熱交換器５３をもち、中間熱交換器５３の両端部のそれぞれを第１熱交換器５１及び第２熱交換器５２に接続する実施例１の接続部材６とほぼ同様の部材（作動ガスの流れ方向の長さが短い以外は同じ構成：外筒部材６１１及び６１２、ガイド部材６２１及び６２２）とをもつ。中間熱交換器５３をもつことにより熱交換能が向上すると共に、部材間の径の相違が大きい場合でも円滑に熱交換しながら作動ガスを流すことができる。また、中間熱交換器５３を設けたため、熱交換能を向上させることができる。

（変形例）
本変形例のパルス管冷凍機は、実施例１のパルス管冷凍機において、第１熱交換器５１を省略したり（図４）、第２熱交換器５２を省略したり（図５）することができる。また、第１熱交換器５１、接続部材６、そして第２熱交換器５２からなる組み合わせと大きさ以外ほぼ同様の構成をもつ組み合わせを、圧力振動源１１及び１２と蓄冷器２との間に設けたり（図６）、パルス管３と位相制御器４１及び４２との間に設けたり（図７）することができる。

これらの構成のように、必要に応じて熱交換器を適正に部位に配設することにより、冷凍機の冷凍能力を向上することができる。

１１…圧力振動源（シリンダ） １２…圧力振動源（ピストン）
２…蓄冷器 ２１…高温端 ２２…低温端
３…パルス管 ３１…高温端 ３２…低温端
４１…位相制御器（オリフィス） ４２…位相制御器（バッファタンク）
５１、５４、５６…第１熱交換器 ５２、５５、５７…第２熱交換器 ５３…中間熱交換器
６、６ａ、６ｂ…接続部材 ６１、６４、６１１、６１２…外筒部材 ６２、６５、６６、６２１、６２２…ガイド部材（漏斗状部材） ６３、６７、６３１、６３２…支持部材
７１、７２、７３…配管
９１…接続部材

Claims (8)

1. 作動ガスに圧力振動を付与する圧力振動源と蓄冷材が充填された蓄冷器と熱交換器とパルス管と位相制御器とを連通させた冷凍機であって、
   前記圧力振動源と前記蓄冷器と前記熱交換器と前記パルス管と前記位相制御器とのうち、前記作動ガスの流れに直交する断面積に相違がある２つの部材の間のうちの１つを連通するように接続する部材であり、一端部の断面形状が前記２つの部材のうちの一方の部材の断面形状に、他端部の断面形状が前記２つの部材のうちの他方の部材の断面形状に対応する内部空間をもつ外筒部材と、
   前記外筒部材の前記内部空間内に配設され前記内部空間内における前記作動ガスの流れ方向を変化させるガイド部材と、
   を備える接続部材を有することを特徴とする冷凍機。
2. 前記圧力振動源と前記蓄冷器と前記熱交換器と前記パルス管と前記位相制御器とはこの順に連通、接続されており、
   前記接続部材は前記蓄冷器と前記パルス管との間に介設される請求項１に記載の冷凍機。
3. 前記熱交換器が前記作動ガスの流れ方向に直交する断面が異なる部材の間に介設されているときに、前記熱交換器は一方の部材の断面形状に対応する第１熱交換器と他方の部材の断面形状に対応する第２熱交換器とをもち、
   前記接続部材は前記第１熱交換器と前記第２熱交換器との間に介設される請求項１又は２に記載の冷凍機。
4. 前記熱交換器が前記作動ガスの流れ方向に直交する断面が異なる部材の間に介設されているときに、前記熱交換器は一方の部材の断面形状に対応する第１熱交換器と他方の部材の断面形状に対応する第２熱交換器と前記第１熱交換器の断面積及び前記第２熱交換器の断面積の間の大きさの断面積をもち前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器の間を直列に連通・接続する１又は２以上の中間熱交換器とをもち、
   前記接続部材は前記第１熱交換器、前記第２熱交換器、そして前記中間熱交換器のそれぞれの接続部分に介設される請求項１又は２に記載の冷凍機。
5. 前記接続部材の前記内部空間は前記一方の部材及び前記他方の部材のうちの前記作動ガスの流れに直交する断面の断面積が大きい方から小さい方に向けて縮径される内面にて区画されるテーパ状空間であり、
   前記ガイド部材の形状は前記内面と同様に縮径される薄板からなる漏斗状である請求項１〜４の何れか１項に記載の冷凍機。
6. 前記ガイド部材は、前記作動ガスの流れ方向に直交する断面が漸増する大きさをもつ複数の漏斗状部材であり、前記内部空間内にて入れ子状に配置されている請求項５に記載の冷凍機。
7. 前記ガイド部材は複数の部材からなり、前記接続部材における前記作動ガスの流れ方向に直交する断面において相似形であり、それらは相似の中心をもつように入れ子状に配置されている請求項６に記載の冷凍機。
8. 前記ガイド部材が区画する前記内部空間の各領域の前記一端部側における前記作動ガスの流れに直交する断面の断面積と前記他端部側における断面の断面積との比はすべて等しい請求項５〜７の何れか１項に記載の冷凍機。

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