JP2011002161A - Expansion device for pulse tube refrigerator and pulse tube refrigerator using the same - Google Patents

Expansion device for pulse tube refrigerator and pulse tube refrigerator using the same Download PDF

Info

Publication number
JP2011002161A
JP2011002161A JP2009145555A JP2009145555A JP2011002161A JP 2011002161 A JP2011002161 A JP 2011002161A JP 2009145555 A JP2009145555 A JP 2009145555A JP 2009145555 A JP2009145555 A JP 2009145555A JP 2011002161 A JP2011002161 A JP 2011002161A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pulse tube
heat
tube refrigerator
expander
heat release
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2009145555A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Keiji Oshima
恵司 大嶋
Shin Matsumoto
伸 松本
Masataka Yoshida
将隆 吉田
Yoshinori Mizoguchi
義則 溝口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Systems Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Systems Co Ltd filed Critical Fuji Electric Systems Co Ltd
Priority to JP2009145555A priority Critical patent/JP2011002161A/en
Publication of JP2011002161A publication Critical patent/JP2011002161A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem wherein when a pulse tube refrigerator is mounted to a device requiring ultralow temperature, the size of a heat release fin determined based on required performance of the pulse tube refrigerator becomes a problem because the heat release fin formed integrally with a heat release part becomes a limitation during mounting to an expansion device; thus, make the heat release fins detachable and prevent decline in cooling performance by minimizing reduction in the heat release amount caused by the detachable heat release fins.SOLUTION: The heat release part of the expansion device of the pulse tube refrigerator comprises a heat release part body and the pair of heat release fins opposing to each other across the heat release part body. A heat-conductive substance is applied to a contact face of the heat release part body with the heat release fins, and the pair of heat release fins are fixed to the heat release part body via a fastening member penetrated from one of the heat release fins through the outer face inner side of the heat release part body and reaching the other heat release fin.

Description

本発明は、パルスチューブ冷凍機の膨張機に関する。   The present invention relates to an expander for a pulse tube refrigerator.

パルスチューブ冷凍機は、極低温を必要とする装置に搭載され、液体窒素等に代替する冷却装置として用いられている。
パルスチューブ冷凍機の膨張機は、一般的に放熱部、蓄冷器、低温端部、パルス管によって構成されている。放熱部は、パルスチューブ冷凍機が動作することで発生する作動ガスの熱を膨張機の外部へ放出する機能を有している。そのため、放熱部は櫛型の放熱フィンを設けて放熱量を増加させている。なお、放熱フィンは放熱部に機械加工等によって一体形成され、熱伝導効率の低下を防止している。
The pulse tube refrigerator is mounted on a device that requires extremely low temperature, and is used as a cooling device that replaces liquid nitrogen or the like.
An expander of a pulse tube refrigerator is generally composed of a heat radiating unit, a regenerator, a low temperature end, and a pulse tube. The heat radiating section has a function of releasing the heat of the working gas generated by the operation of the pulse tube refrigerator to the outside of the expander. Therefore, the heat radiating portion is provided with comb-shaped heat radiating fins to increase the heat radiation amount. The radiating fin is integrally formed with the radiating portion by machining or the like to prevent a decrease in heat conduction efficiency.

通常、膨張機の装置への取り付けは、放熱部に設けられたフランジ等を介して行われる。フランジ等は、放熱部と一体形成する場合や、別部品として構成されてボルト等で放熱部に固定する場合がある。   Usually, the expansion machine is attached to the apparatus via a flange or the like provided in the heat radiating section. The flange or the like may be formed integrally with the heat radiating portion, or may be configured as a separate part and fixed to the heat radiating portion with a bolt or the like.

放熱フィンが放熱部に一体形成されている従来技術として特許文献1が知られている。例えば、図8は従来技術の膨張機である。   Patent Document 1 is known as a prior art in which heat radiating fins are integrally formed with a heat radiating portion. For example, FIG. 8 is a prior art expander.

特開平6−300376号公報(第5頁、図1)JP-A-6-300376 (5th page, FIG. 1)

パルスチューブ冷凍機を極低温を必要とする装置に搭載する場合に、パルスチューブ冷凍機の要求性能から決定される放熱フィンの大きさが問題となる。これは、放熱フィンが放熱部と一体形成されていることにより、膨張機の装置への取り付けに際して放熱フィンが制約条件となるためである。   When the pulse tube refrigerator is mounted on a device that requires extremely low temperature, the size of the heat radiation fin determined from the required performance of the pulse tube refrigerator becomes a problem. This is because the heat radiating fins are integrally formed with the heat radiating portion, so that the heat radiating fins become a constraint when the expander is attached to the apparatus.

また、パルスチューブ冷凍機を装置への搭載した場合、放熱フィンと装置の周辺構造等の関係によって放熱フィンの場所ごとにおける冷却性能に大きな差が生じる場合がある。係る場合、作動流体の通過場所による熱の偏りによる冷却性能の低下や、蓄冷器およびパルス管に熱応力によるひずみが発生するとの問題もある。   In addition, when a pulse tube refrigerator is mounted on a device, there may be a large difference in cooling performance at each location of the radiation fin due to the relationship between the radiation fin and the peripheral structure of the device. In such a case, there is a problem that the cooling performance is deteriorated due to the deviation of heat due to the place where the working fluid passes, and that the regenerator and the pulse tube are distorted by thermal stress.

上記課題に鑑みて、放熱フィンを取外し可能にすると共に、放熱フィンを取外し可能としたことによる放熱量の減少を最小限に留めて冷却性能低下を防止するパルスチューブ冷凍機の膨張機を提供することを目的とする。   In view of the above-described problems, an expander for a pulse tube refrigerator that makes it possible to remove heat radiation fins and minimize a decrease in the amount of heat radiation caused by making the heat radiation fins removable to prevent deterioration in cooling performance is provided. For the purpose.

本発明の請求項1に係るパルスチューブ冷凍機の膨張機は、放熱部と蓄冷器と低温端部とパルス管とにより構成されたパルスチューブ冷凍機の膨張機であって、前記放熱部は、放熱部本体と、該放熱部本体を隔てて相対する少なくとも一対の放熱フィンと、で構成され、放熱部本体と放熱フィンとの接触面には高熱伝導物質が塗付され、前記一対の放熱フィンは、一方の放熱フィンから前記放熱部本体の外面内側を貫通して他方の放熱フィンまで達する締結部材により放熱部本体に固定されている、ことを特徴とする。   The expander of the pulse tube refrigerator according to claim 1 of the present invention is an expander of a pulse tube refrigerator composed of a heat dissipator, a regenerator, a low temperature end, and a pulse tube, and the heat dissipator is The heat radiating portion main body and at least a pair of heat radiating fins facing each other across the heat radiating portion main body, and a contact surface between the heat radiating portion main body and the heat radiating fin is coated with a high heat conductive material, and the pair of heat radiating fins Is fixed to the heat radiating part main body by a fastening member that penetrates the outer surface of the heat radiating part main body from one radiating fin to the other radiating fin.

また、本発明の請求項2に係るパルスチューブ冷凍機の膨張機は、請求項1に記載のパルスチューブ冷凍機の膨張機であって、前記締結部材は、一方の放熱フィンから前記放熱部本体の外面内側および他方の放熱フィンを貫通する固定ボルトと、前記他方の放熱フィン側から固定ボルトに螺着されるナットにより構成されていること、を特徴とする。   Moreover, the expander of the pulse tube refrigerator which concerns on Claim 2 of this invention is an expander of the pulse tube refrigerator of Claim 1, Comprising: The said fastening member is the said thermal radiation part main body from one radiation fin. It is characterized by comprising a fixing bolt that penetrates the outer surface inside and the other radiating fin, and a nut that is screwed to the fixing bolt from the other radiating fin side.

また、本発明の請求項3に係るパルスチューブ冷凍機の膨張機は、請求項1に記載のパルスチューブ冷凍機の膨張機であって、前記締結部材は、一方の放熱フィンから前記放熱部本体の外面内側および他方の放熱フィンに達する固定ボルトであって、前記他方の放熱フィンには、前記固定ボルトが螺着されるネジ部がもうけられていること、を特徴とする。   Moreover, the expander of the pulse tube refrigerator which concerns on Claim 3 of this invention is an expander of the pulse tube refrigerator of Claim 1, Comprising: The said fastening member is the said thermal radiation part main body from one radiation fin. A fixing bolt that reaches the inside of the outer surface and the other radiating fin, wherein the other radiating fin is provided with a screw portion to which the fixing bolt is screwed.

また、本発明の請求項4に係るパルスチューブ冷凍機の膨張機は、請求項1に記載のパルスチューブ冷凍機の膨張機であって、前記締結部材は、両方の放熱フィンおよび前記放熱部本体の外面内側を貫通する両端にネジ部を有する固定ボルトと、前記両方の放熱フィン側から固定ボルトに螺着される一対のナットにより構成されていること、を特徴とする。   Moreover, the expander of the pulse tube refrigerator which concerns on Claim 4 of this invention is an expander of the pulse tube refrigerator of Claim 1, Comprising: The said fastening member is both a radiation fin and the said thermal radiation part main body. It is characterized by comprising a fixing bolt having screw parts at both ends penetrating the inside of the outer surface and a pair of nuts screwed to the fixing bolt from both of the radiation fins.

なお、本発明の請求項5に記載のパルスチューブ冷凍機の膨張機は、請求項1または4に記載のパルスチューブ冷凍機の膨張機であって、前記固定ボルトの軸方向内部にヒートパイプを設けていること、を特徴とする。   The expander of the pulse tube refrigerator according to claim 5 of the present invention is the expander of the pulse tube refrigerator according to claim 1 or 4, wherein a heat pipe is provided in the axial direction inside of the fixing bolt. It is characterized by providing.

また、本発明の請求項6に係るパルスチューブ冷凍機の膨張機は、請求項2乃至5のいずれか1項に記載のパルスチューブ冷凍機の膨張機であって、前記放熱部本体は、前記固定ボルトの貫通穴が設けられ、当該貫通穴と前記固定ボルトとで形成される空隙部に高熱伝導性物質を充填したこと、を特徴とする。   The expander of the pulse tube refrigerator according to claim 6 of the present invention is the expander of the pulse tube refrigerator according to any one of claims 2 to 5, wherein the heat dissipating part main body is A through hole of the fixing bolt is provided, and a gap formed by the through hole and the fixing bolt is filled with a high thermal conductivity material.

さらに、請求項7に記載のパルスチューブ冷凍機の膨張機は、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の膨張機と圧縮機と位相制御部とにより構成されていることを特徴とする。   Furthermore, the expander of the pulse tube refrigerator of Claim 7 is comprised by the expander of any one of Claim 1 thru | or 6, a compressor, and a phase control part, It is characterized by the above-mentioned. .

本発明においては、放熱部を放熱部本体と放熱フィンとで構成したことにより、装置への取り付け自由度および放熱フィンの設計自由度が大幅に増加する。
さらに、締結部材の軸方向内部にヒートパイプを設けることで一対の放熱フィン間における放熱量が均一化され、作動ガスの通過場所による熱の偏りによる冷却性能の低下を防止し、蓄冷器およびパルス管に生じる熱応力によるひずみを抑えることができる。
In the present invention, since the heat dissipating part is constituted by the heat dissipating part main body and the heat dissipating fins, the degree of freedom of attachment to the apparatus and the degree of freedom of design of the heat dissipating fins are greatly increased.
Furthermore, by providing a heat pipe inside the fastening member in the axial direction, the amount of heat released between the pair of heat dissipating fins is made uniform, preventing deterioration in cooling performance due to heat bias due to the place where the working gas passes, and the regenerator and pulse Strain due to thermal stress generated in the tube can be suppressed.

パルス管冷凍機の概略構成図である。It is a schematic block diagram of a pulse tube refrigerator. 第1の実施形態に係るパルス管冷凍機の膨張機の概観図である。It is a general-view figure of the expander of the pulse tube refrigerator which concerns on 1st Embodiment. 第1の実勢形態に係る放熱部31Aの固定ボルト314の軸方向断面図である。It is an axial sectional view of fixing bolt 314 of heat radiating part 31A concerning the 1st actual form. 第2の実施形態に係るパルス管冷凍機の放熱フィンを取り外した状態の膨張機の概観図である。It is a general-view figure of the expander of the state which removed the radiation fin of the pulse tube refrigerator which concerns on 2nd Embodiment. 第1の実勢形態に係る変形例であって、放熱部31Aの固定ボルト314の軸方向断面図である。It is a modification which concerns on a 1st actual form, Comprising: It is an axial sectional view of the fixing bolt 314 of the heat radiating part 31A. 第1の実勢形態に係る他の変形例であって、放熱部31Aの固定ボルト314の軸方向断面図である。It is another modification which concerns on a 1st actual form, Comprising: It is an axial sectional view of the fixing bolt 314 of the thermal radiation part 31A. 放熱部本体の断面形状の変形例である。It is a modification of the cross-sectional shape of a thermal radiation part main body. 従来技術の膨張機である。It is a prior art expander.

本発明に係る第1の実施形態について説明する。
まず、パルス管冷凍機について図を参照しつつ説明する。図1はパルス管冷凍機の概略構成図である。
A first embodiment according to the present invention will be described.
First, the pulse tube refrigerator will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a pulse tube refrigerator.

パルス管冷凍機100は、図1に示すように、圧縮機10、接続管20、膨張機30、位相制御部40を備えている。
圧縮機10は、ピストン11とシリンダ12とを備えている。なお、圧縮機10は本発明の主要部ではないので、詳細な説明は省略する。
As shown in FIG. 1, the pulse tube refrigerator 100 includes a compressor 10, a connecting tube 20, an expander 30, and a phase control unit 40.
The compressor 10 includes a piston 11 and a cylinder 12. Since the compressor 10 is not a main part of the present invention, a detailed description is omitted.

膨張機30は、詳しくは放熱部31、蓄冷器32、低温端部33、パルス管34を備えている。
位相制御部40は、詳しくはイナータンスチューブ41とバッファタンク42とを備えている。
Specifically, the expander 30 includes a heat radiating unit 31, a regenerator 32, a low temperature end 33, and a pulse tube 34.
Specifically, the phase control unit 40 includes an inertance tube 41 and a buffer tank 42.

このようなパルス管冷凍機100には流路が形成される。流路内には作動ガス(冷媒ガス)として、例えば、ヘリウムが封入されている。
続いてパルス管冷凍機100の動作原理について説明する。パルス管冷凍機100の運転時に圧縮機10のシリンダ12内でピストン11が往復動作することにより、シリンダ12内の作動ガスが圧縮・膨張される。このような作動ガスは圧縮機10から接続管20、放熱部31、蓄冷器32、低温端部33、パルス管34、イナータンスチューブ41、バッファタンク42まで到達する。作動ガスは、圧縮機10と位相制御部40との間の一連の系の中で往復動流として流れる。
In such a pulse tube refrigerator 100, a flow path is formed. For example, helium is sealed as working gas (refrigerant gas) in the flow path.
Next, the operation principle of the pulse tube refrigerator 100 will be described. When the pulse tube refrigerator 100 is operated, the piston 11 reciprocates in the cylinder 12 of the compressor 10, whereby the working gas in the cylinder 12 is compressed and expanded. Such working gas reaches the connecting pipe 20, the heat radiating unit 31, the regenerator 32, the low temperature end 33, the pulse tube 34, the inertance tube 41, and the buffer tank 42 from the compressor 10. The working gas flows as a reciprocating flow in a series of systems between the compressor 10 and the phase controller 40.

ここで作動ガスは、位相制御部40のイナータンスチューブ41とバッファタンク42との中を、ほぼ正弦波的に圧力振幅を伴って流れることにより、圧力変化と流量変化との間に位相差を発生させることができる。これら流体回路を電気回路に例えると、イナータンスチューブ41はインダクタンス成分と抵抗成分、バッファタンク42はキャパシタンス成分に相当する。このような位相制御部40は、作動ガスの圧力に対する流量の位相差を−90°から+90°まで変化させることができる。   Here, the working gas flows in the inertance tube 41 and the buffer tank 42 of the phase control unit 40 with a pressure amplitude substantially sinusoidally, thereby causing a phase difference between the pressure change and the flow rate change. Can be generated. When these fluid circuits are compared with electric circuits, the inertance tube 41 corresponds to an inductance component and a resistance component, and the buffer tank 42 corresponds to a capacitance component. Such a phase control unit 40 can change the phase difference of the flow rate with respect to the pressure of the working gas from −90 ° to + 90 °.

このようにパルス管冷凍機100の運転時には、パルス管34および位相制御部40による位相制御効果により、パルス管34内で作動ガスの圧力と流量との間に位相差が生じ、この圧力と流量とがなす仕事が低温端部33でのPV仕事となり、低温端部33に寒冷を発生する。この発生寒冷を低温PV仕事と呼ぶ。   As described above, when the pulse tube refrigerator 100 is operated, a phase difference is generated between the pressure and the flow rate of the working gas in the pulse tube 34 due to the phase control effect by the pulse tube 34 and the phase control unit 40, and the pressure and flow rate. The work that is made becomes PV work at the low temperature end portion 33, and cold is generated at the low temperature end portion 33. This generated cold is called low-temperature PV work.

ここで、低温端部33は前記のように蓄冷器32とパルス管34との間に介装されている。パルス管冷凍機100の運転時には、圧縮機10の圧縮工程で送り出された作動ガスは蓄冷器32において低温となってパルス管34に流入し、パルス管34の内部で断熱膨張してこれにより低温端部33で吸熱し、作動ガスが位相制御部40に流出する。また、前記とは逆に作動ガスが位相制御部40からパルス管34を通過して低温端部33に還流する工程では、ほぼ一定体積で変化するため熱の発生または吸収は行わない。つまり低温端部33では発熱がなく吸熱のみなされ、寒冷を発生することとなる。   Here, the low temperature end portion 33 is interposed between the regenerator 32 and the pulse tube 34 as described above. During operation of the pulse tube refrigerator 100, the working gas sent out in the compression process of the compressor 10 becomes a low temperature in the regenerator 32 and flows into the pulse tube 34, and adiabatically expands inside the pulse tube 34, thereby lowering the temperature. Heat is absorbed at the end 33, and the working gas flows out to the phase controller 40. Contrary to the above, in the process where the working gas passes from the phase control unit 40 through the pulse tube 34 and is refluxed to the low temperature end portion 33, heat is not generated or absorbed because it changes at a substantially constant volume. That is, there is no heat generation at the low temperature end portion 33, and only the heat absorption is performed, and cold is generated.

次に、パルス管冷凍機の膨張機について、図を参照しつつ詳細に説明する。図2は、第1の実施形態に係るパルス管冷凍機の膨張機の概観図である。
膨張機30は、放熱部31A、蓄冷器32、低温端部33、パルス管34を備えている。さらに、放熱部31Aは、放熱部本体311A、一対の放熱フィン312,313、固定ボルト314を備えている。なお、図2において放熱フィン312,313は、周辺部位との関係の把握を容易にするためワイヤーフレームにて外形を表示している。また、図3は、放熱部31Aの固定ボルト314の軸方向断面図である。
Next, the expander of the pulse tube refrigerator will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 2 is an overview of the expander of the pulse tube refrigerator according to the first embodiment.
The expander 30 includes a heat radiating portion 31A, a regenerator 32, a low temperature end portion 33, and a pulse tube 34. Further, the heat radiating portion 31A includes a heat radiating portion main body 311A, a pair of heat radiating fins 312 and 313, and a fixing bolt 314. In FIG. 2, the heat dissipating fins 312 and 313 are indicated by a wire frame in order to make it easy to understand the relationship with the peripheral parts. FIG. 3 is a sectional view in the axial direction of the fixing bolt 314 of the heat dissipating part 31A.

放熱部本体311Aは直方体に形成され、相対する1対の面を貫通する固定ボルト314用のボルト穴が4個設けられている。
放熱部本体311Aに取り付けられる一対の放熱フィン312,313は、一方の放熱フィン312には固定ボルト314用のボルト穴が、他方の放熱フィン313には固定ボルト314用のメネジが設けられている。
The heat dissipating part main body 311A is formed in a rectangular parallelepiped, and is provided with four bolt holes for fixing bolts 314 penetrating a pair of opposed surfaces.
The pair of heat radiation fins 312 and 313 attached to the heat radiation portion main body 311A is provided with a bolt hole for the fixing bolt 314 in one heat radiation fin 312 and a female screw for the fixing bolt 314 in the other heat radiation fin 313. .

放熱フィン312,313は、放熱部本体311Aを隔てて相対する位置に配置され、固定ボルト314を一方の放熱フィン312のボルト穴から挿入し、他方の放熱フィン313のメネジにて螺着し、固定ボルト314の軸力により放熱部本体311Aに固定される。つまり、固定ボルト314は放熱フィン312,313の放熱部本体311Aへの締結部材として機能する。   The radiating fins 312 and 313 are arranged at positions facing each other across the radiating portion main body 311A, and the fixing bolt 314 is inserted from the bolt hole of one radiating fin 312 and screwed with the female screw of the other radiating fin 313, It is fixed to the heat dissipating part main body 311A by the axial force of the fixing bolt 314. That is, the fixing bolt 314 functions as a fastening member to the heat dissipating part main body 311A of the heat dissipating fins 312 and 313.

なお、2つの部品の接触面には必ず隙間が生じる。例えば、目視では平面であってもマイクロメートル単位での粗さは存在することからも理解ができる。隙間は空気層となり、2つの部品間における熱伝導効率を低下させる。そのため、2つの部品間における熱伝導効率の低下を防止するため、隙間を埋めて空気層をなくすことが重要となる。そこで、本発明の実施形態においては、図示しないが、放熱部本体311Aと放熱フィン312,313との接触面にはサーマルグリース等の高熱伝導物質が塗付されている。放熱部本体311Aと放熱フィン312,313との接触面に生じる微細な隙間をサーマルグリス等の高熱伝導物質で埋め、放熱部本体311Aと放熱フィン312,313との間の熱伝達効率の低下を防止するためである。   Note that there is always a gap between the contact surfaces of the two parts. For example, it can be understood from the fact that there is roughness in the micrometer unit even if it is a flat surface. The gap becomes an air layer and reduces the heat conduction efficiency between the two parts. Therefore, in order to prevent a decrease in heat conduction efficiency between the two parts, it is important to fill the gap and eliminate the air layer. Therefore, in the embodiment of the present invention, although not shown, a high thermal conductive material such as thermal grease is applied to the contact surface between the heat radiating portion main body 311A and the heat radiating fins 312 and 313. A minute gap generated on the contact surface between the heat dissipating part main body 311A and the heat dissipating fins 312 and 313 is filled with a high thermal conductive material such as thermal grease to reduce the heat transfer efficiency between the heat dissipating part main body 311A and the heat dissipating fins 312 and 313. This is to prevent it.

さらに、放熱部本体311Aのボルト穴と固定ボルト314とで形成される空隙部にサーマルグリース等の高熱伝導物質を充填しても良い。固定ボルト314を介して放熱フィン312,313に熱を伝達することで、放熱量の増大を図ることが可能となるからである。本発明に係る第1の実施形態においては、放熱部31Aを放熱部本体311Aと放熱フィン312と放熱フィン313とで構成することにより、放熱フィン312,313を取り外した状態の膨張機30を装置に組み付けた後、改めて放熱フィン312と放熱フィン313とを放熱部本体311Aに固定することで膨張機30の装置への組み付けが完了する。これにより、装置および膨張機30の組み付け部分をコンパクトに設計することができる。さらに、放熱フィン312,313の設計自由度が大きくなる。なおさらに、引抜き材等で放熱フィン312,313を製作することが可能となり、製造コストを抑制することができる。また、固定ボルト314が放熱部本体311Aの内部を貫通していることにより、固定ボルト314の軸力によって放熱フィン312,313が反るようなことは無い。なお、放熱フィン312,313の大きさ等を任意に決定でき、同じ大きさにする必要はない。例えば、装置に組み付けられたときに周囲の環境によって放熱量に差異が発生する場合には、放熱フィン312,313の大きさを異なる大きさとし、作動ガスを均一に冷却するようにしても良い。   Furthermore, a high thermal conductive material such as thermal grease may be filled in a gap formed by the bolt hole and the fixing bolt 314 of the heat radiating unit main body 311A. This is because heat can be increased by transferring heat to the heat radiation fins 312 and 313 via the fixing bolt 314. In the first embodiment according to the present invention, the heat dissipating part 31A is composed of the heat dissipating part main body 311A, the heat dissipating fins 312 and the heat dissipating fins 313, whereby the expander 30 with the heat dissipating fins 312 and 313 removed is provided as a device. After the assembly, the assembly of the expander 30 to the device is completed by fixing the radiation fin 312 and the radiation fin 313 to the radiation unit body 311A again. Thereby, the assembly | attachment part of an apparatus and the expander 30 can be designed compactly. Furthermore, the degree of freedom in designing the heat radiation fins 312 and 313 is increased. Furthermore, it becomes possible to manufacture the radiation fins 312 and 313 with a drawing material or the like, and the manufacturing cost can be suppressed. Further, since the fixing bolt 314 passes through the inside of the heat radiating portion main body 311A, the heat radiating fins 312 and 313 are not warped by the axial force of the fixing bolt 314. Note that the size and the like of the radiation fins 312 and 313 can be arbitrarily determined and do not need to be the same size. For example, when the amount of heat radiation varies depending on the surrounding environment when assembled in the apparatus, the size of the radiation fins 312 and 313 may be different to cool the working gas uniformly.

次に、本発明に係る第2の実施形態について図を用いて説明する。ただし、第1の実施形態と共通する部分については説明を省略する。
膨張機30は、放熱部31B、蓄冷器32、低温端部33、パルス管34を備えている。図4は、本発明に係る第2の実施形態における放熱フィン312,313を取外した膨張機の概観図である。放熱部31Bは、放熱部本体311B、一対の放熱フィン312,313、固定ボルト314を備えている。なお、図4において、放熱フィン312,313は図2の第1の実施形態の放熱フィンと同一であり、第1の実施形態との差異点は放熱部本体311Bにあるので、放熱フィンを取外した膨張機の概観図としている。
Next, a second embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings. However, description of parts common to the first embodiment is omitted.
The expander 30 includes a heat radiating portion 31B, a regenerator 32, a low temperature end portion 33, and a pulse tube 34. FIG. 4 is a schematic view of the expander with the heat radiation fins 312 and 313 removed in the second embodiment according to the present invention. The heat radiating part 31B includes a heat radiating part main body 311B, a pair of heat radiating fins 312 and 313, and a fixing bolt 314. In FIG. 4, the radiating fins 312 and 313 are the same as the radiating fins of the first embodiment of FIG. 2, and the difference from the first embodiment resides in the radiating portion main body 311B. This is an overview of the expanded machine.

放熱部本体311Bは直方体に形成され、相対する1対の面を貫通する固定ボルト314用のU字状溝が4個設けられている。なお、U字状溝は、固定ボルト314を挿入した際に、放熱部本体311BのU字状溝の開口側の外面よりも固定ボルト314頭部全体が内側に位置するように形成されている。   The heat dissipating part main body 311B is formed in a rectangular parallelepiped, and is provided with four U-shaped grooves for the fixing bolts 314 penetrating a pair of opposed surfaces. The U-shaped groove is formed such that when the fixing bolt 314 is inserted, the entire head of the fixing bolt 314 is located on the inner side of the outer surface of the heat dissipating part main body 311B on the opening side of the U-shaped groove. .

放熱部本体311Bに取り付けられる一対の放熱フィン312,313は、一方の放熱フィン312には固定ボルト314用のボルト穴が、他方の放熱フィン313には固定ボルト314用のメネジが設けられている。   The pair of heat radiation fins 312 and 313 attached to the heat radiation part main body 311B is provided with a bolt hole for the fixing bolt 314 in one heat radiation fin 312 and a female screw for the fixing bolt 314 in the other heat radiation fin 313. .

放熱フィン312,313は、放熱部本体311Bを隔てて相対する位置に配置され、固定ボルト314を一方の放熱フィン312のボルト穴から挿入し、他方の放熱フィン313のメネジにて螺着し、固定ボルト314の軸力により放熱部本体311Bに固定される。   The radiating fins 312 and 313 are arranged at positions facing each other across the radiating portion main body 311B, and the fixing bolt 314 is inserted from the bolt hole of one radiating fin 312 and screwed with the female screw of the other radiating fin 313, It is fixed to the heat radiating portion main body 311B by the axial force of the fixing bolt 314.

なお、図示しないが、放熱部本体311Bと放熱フィン312,313との接触面にはサーマルグリース等の高熱伝導物質が塗付されている。
放熱部本体311Aにおける固定ボルト314用のボルト穴を、放熱部本体311BにおいてはU字状溝とすることで、放熱フィン312と放熱フィン313とを2本の固定ボルト314で仮組した後に放熱部本体311Bに組み付ける事が可能となる。これにより、装置に放熱フィン312,313を取り外した状態の放熱部を組み付けた後に放熱フィン312と放熱フィン313とを組み付ける場合に、放熱フィン312と放熱フィン313とが分離された状態では装置の構造上組み付けが困難な場合でも、放熱フィン312側と放熱部本体311Bの一方のU字状溝の開口側に十分なスペースが確保できれば、組み立てることできる。
Although not shown, a high thermal conductive material such as thermal grease is applied to the contact surface between the heat radiating portion main body 311B and the heat radiating fins 312 and 313.
The bolt holes for the fixing bolts 314 in the heat dissipating part main body 311A are U-shaped grooves in the heat dissipating part main body 311B, so that the heat dissipating fins 312 and the heat dissipating fins 313 are temporarily assembled with the two fixing bolts 314 to dissipate heat. It is possible to assemble the unit main body 311B. As a result, when assembling the heat dissipating fins 312 and 313 after the heat dissipating part with the heat dissipating fins 312 and 313 removed from the apparatus, the heat dissipating fins 312 and the heat dissipating fins 313 are separated from each other. Even if it is difficult to assemble the structure, it can be assembled if a sufficient space can be secured on the radiating fin 312 side and the opening side of one U-shaped groove of the radiating portion main body 311B.

本発明に係る第1および第2の実施形態の変形例について説明する。図5は、第1の実施形態の変形例を示す、放熱部31Aの固定ボルト314の軸方向断面図である。他方の放熱フィン313のメネジをボルト穴とし、放熱フィン312,313を、放熱部本体311Aまたは放熱部本体311Bを隔てて相対する位置に配置し、固定ボルト314を一方の放熱フィン312のボルト穴から挿入し、他方の放熱フィン313側からナット315にて螺着し、固定ボルト314とナット315とにより発生する固定ボルト314の軸力により放熱部本体311Aまたは放熱部本体311Bに固定しても良い。つまり、放熱フィン312,313の放熱部本体311A,311Bへの締結部材として、固定ボルト314とナット315を用いることもできる。固定ボルト314とナット315を用いることで、放熱フィン312,313を共通化することが可能となる。なお、第2の実施形態に同様の変形を施すことができる。   Modifications of the first and second embodiments according to the present invention will be described. FIG. 5 is a cross-sectional view in the axial direction of the fixing bolt 314 of the heat dissipating part 31A, showing a modification of the first embodiment. The female screw of the other heat dissipating fin 313 is used as a bolt hole, the heat dissipating fins 312 and 313 are arranged at positions facing each other across the heat dissipating part main body 311A or the heat dissipating part main body 311B, and the fixing bolt 314 is the bolt hole of one heat dissipating fin 312. Is inserted from the other radiating fin 313 side and screwed with a nut 315 and fixed to the radiating portion main body 311A or the radiating portion main body 311B by the axial force of the fixing bolt 314 generated by the fixing bolt 314 and the nut 315. good. That is, the fixing bolt 314 and the nut 315 can be used as a fastening member to the heat radiating portion main bodies 311A and 311B of the heat radiating fins 312 and 313. By using the fixing bolt 314 and the nut 315, the radiation fins 312 and 313 can be shared. Similar modifications can be made to the second embodiment.

さらに本発明に係る第1および第2の実施形態の他の変形例について説明する。図6は、第1の実施形態の変形例を示す、放熱部31Aの固定ボルト314Aの軸方向断面図である。放熱フィン312,313の固定ボルトが貫通する穴をボルト穴とし、両端にネジ部を有する固定ボルト314Aとし、放熱フィン312,313を、放熱部本体311Aまたは放熱部本体311Bを隔てて相対する位置に配置し、固定ボルト314Aを放熱フィン312,313のボルト穴を貫通させ、放熱フィン312,313の両側からナット315にて螺着し、固定ボルト314Aとナット315とにより発生する固定ボルト314Aの軸力により放熱部本体311Aまたは放熱部本体311Bに固定しても良い。つまり、放熱フィン312,313の放熱部本体311A,311Bへの締結部材として、両端にネジ部を有する固定ボルト314Aと一対のナット315を用いることもできる。なお、第2の実施形態に同様の変形を施すことができる。   Furthermore, other modifications of the first and second embodiments according to the present invention will be described. FIG. 6 is a cross-sectional view in the axial direction of the fixing bolt 314A of the heat radiating part 31A, showing a modification of the first embodiment. The holes through which the fixing bolts of the radiating fins 312 and 313 pass are bolt holes, the fixing bolts 314A have screw portions at both ends, and the radiating fins 312 and 313 are opposed to each other across the radiating portion main body 311A or the radiating portion main body 311B. The fixing bolt 314A is inserted through the bolt holes of the radiation fins 312, 313, screwed with nuts 315 from both sides of the radiation fins 312, 313, and the fixing bolt 314A generated by the fixing bolt 314A and the nut 315 You may fix to the thermal radiation part main body 311A or the thermal radiation part main body 311B with an axial force. That is, fixing bolts 314A having screw portions at both ends and a pair of nuts 315 can be used as fastening members to the heat radiating portion main bodies 311A and 311B of the heat radiating fins 312 and 313. Similar modifications can be made to the second embodiment.

さらに、本発明に係る第1および第2の実施形態の変形例として、放熱部本体311Aまたは放熱部本体311Bは、直方体に限定されるものではない。相対する2つの面を有していれば良い。さらに、相対する2つの面は平面である必要はなく、曲面で合っても良い。ただし、係る場合においては、放熱フィン312,313の放熱部本体との接触面は、放熱部本体311A,311Bの接触面と同一の形状とする。図7に、放熱部本体の断面形状の変形例を示す。また、放熱フィンは一対に限定されることなく、相対する二対以上の面に取り付けることができる。断面が長方形であれば二対としても良く、断面が六角形であれば三対としてもよい。   Furthermore, as a modification of the first and second embodiments according to the present invention, the heat dissipating part main body 311A or the heat dissipating part main body 311B is not limited to a rectangular parallelepiped. What is necessary is just to have two opposing surfaces. Furthermore, the two opposing surfaces do not have to be flat surfaces, but may be curved surfaces. However, in such a case, the contact surfaces of the heat dissipating fins 312 and 313 with the heat dissipating part main body have the same shape as the contact surfaces of the heat dissipating part main bodies 311A and 311B. In FIG. 7, the modification of the cross-sectional shape of a thermal radiation part main body is shown. Moreover, a radiation fin is not limited to a pair, and can be attached to two or more opposing surfaces. If the cross section is rectangular, two pairs may be used, and if the cross section is hexagonal, three pairs may be used.

なおさらに、図示しないが固定ボルト314の内部にヒートパイプを設けても良い。たとえば、放熱フィンごとの周囲の環境によって放熱量が異なる場合には、ヒートパイプにより放熱量の少ない放熱フィンから放熱量の多い放熱フィンに熱が移送されることで、作動ガスの通過場所によらず均一に冷却されることとなる。作動ガスが均一に冷却されることで作動ガスの流れが安定し、冷却性能の低下を防止することができる。さらに、蓄冷器およびパルス管に生じる熱応力によるひずみを抑えることができる。   Furthermore, although not shown, a heat pipe may be provided inside the fixing bolt 314. For example, when the amount of heat radiation varies depending on the surrounding environment of each heat radiation fin, heat is transferred from the heat radiation fin with a small heat radiation amount to the heat radiation fin with a large heat radiation amount by the heat pipe, depending on where the working gas passes. Therefore, it is cooled uniformly. Since the working gas is uniformly cooled, the flow of the working gas is stabilized, and deterioration of the cooling performance can be prevented. Furthermore, distortion due to thermal stress generated in the regenerator and the pulse tube can be suppressed.

なお、上記説明においてボルト穴とは、ボルトの頭部またはナットに対応する座ぐり穴を有するものも含まれるものとする。   In addition, in the said description, what has a counterbore corresponding to the head of a bolt or a nut shall be contained with a bolt hole.

10 圧縮機
20 接続管
30 膨張機
31 放熱部
311 放熱部本体
312,313 放熱フィン
314 固定ボルト
32 蓄冷器
33 低温端部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Compressor 20 Connection pipe 30 Expander 31 Heat radiation part 311 Heat radiation part main body 312,313 Heat radiation fin 314 Fixing bolt 32 Regenerator 33 Low temperature end part

Claims (7)

放熱部と蓄冷器と低温端部とパルス管とにより構成されたパルスチューブ冷凍機の膨張機であって、
前記放熱部は、放熱部本体と、該放熱部本体を隔てて相対する少なくとも一対の放熱フィンと、で構成され、
放熱部本体と放熱フィンとの接触面には高熱伝導物質が塗付され、
前記一対の放熱フィンは、一方の放熱フィンから前記放熱部本体の外面内側を貫通して他方の放熱フィンまで達する締結部材により放熱部本体に固定されている、
ことを特徴とするパルスチューブ冷凍機の膨張機。
An expander of a pulse tube refrigerator composed of a heat radiating unit, a regenerator, a low temperature end and a pulse tube,
The heat dissipating part is composed of a heat dissipating part main body and at least a pair of heat dissipating fins facing each other across the heat dissipating part main body,
A high thermal conductivity material is applied to the contact surface between the heat dissipating part body and the heat dissipating fin,
The pair of heat radiating fins are fixed to the heat radiating unit main body by a fastening member that penetrates the outer surface of the heat radiating unit main body from one radiating fin to the other radiating fin,
An expander for a pulse tube refrigerator.
請求項1に記載のパルスチューブ冷凍機の膨張機であって、
前記締結部材は、一方の放熱フィンから前記放熱部本体の外面内側および他方の放熱フィンを貫通する固定ボルトと、前記他方の放熱フィン側から固定ボルトに螺着されるナットにより構成されていること、
を特徴とするパルスチューブ冷凍機の膨張機。
It is an expander of the pulse tube refrigerator according to claim 1,
The fastening member is composed of a fixing bolt that penetrates from one radiating fin to the inside of the outer surface of the radiating portion main body and the other radiating fin, and a nut that is screwed to the fixing bolt from the other radiating fin side. ,
An expander for a pulse tube refrigerator.
請求項1に記載のパルスチューブ冷凍機の膨張機であって、
前記締結部材は、一方の放熱フィンから前記放熱部本体の外面内側および他方の放熱フィンに達する固定ボルトであって、
前記他方の放熱フィンには、前記固定ボルトが螺着されるネジ部がもうけられていること、
を特徴とするパルスチューブ冷凍機の膨張機。
It is an expander of the pulse tube refrigerator according to claim 1,
The fastening member is a fixing bolt that reaches from one radiating fin to the inside of the outer surface of the radiating portion main body and the other radiating fin,
The other radiating fin is provided with a screw portion to which the fixing bolt is screwed,
An expander for a pulse tube refrigerator.
請求項1に記載のパルスチューブ冷凍機の膨張機であって、
前記締結部材は、両方の放熱フィンおよび前記放熱部本体の外面内側を貫通する両端にネジ部を有する固定ボルトと、前記両方の放熱フィン側から固定ボルトに螺着される一対のナットにより構成されていること、
を特徴とするパルスチューブ冷凍機の膨張機。
It is an expander of the pulse tube refrigerator according to claim 1,
The fastening member is composed of both radiating fins and a fixing bolt having screw portions at both ends penetrating the inside of the outer surface of the radiating portion main body, and a pair of nuts screwed to the fixing bolt from both the radiating fin sides. That
An expander for a pulse tube refrigerator.
請求項1または4に記載のパルスチューブ冷凍機の膨張機であって、
前記締結部材の軸方向内部にヒートパイプを設けていること、
を特徴とするパルスチューブ冷凍機の膨張機。
The expander of the pulse tube refrigerator according to claim 1 or 4,
Providing a heat pipe inside the fastening member in the axial direction;
An expander for a pulse tube refrigerator.
請求項2乃至5のいずれか1項に記載のパルスチューブ冷凍機の膨張機であって、
前記放熱部本体は、前記固定ボルトの貫通穴が設けられ、
当該貫通穴と前記固定ボルトとで形成される空隙部に高熱伝導性物質を充填したこと、
を特徴とするパルスチューブ冷凍機の膨張機。
It is an expander of the pulse tube refrigerator according to any one of claims 2 to 5,
The heat dissipating part main body is provided with a through hole for the fixing bolt,
Filling the gap formed by the through hole and the fixing bolt with a high thermal conductivity material,
An expander for a pulse tube refrigerator.
請求項1乃至4のいずれか1項に記載の膨張機と圧縮機と位相制御部とにより構成されたパルスチューブ冷凍機。     The pulse tube refrigerator comprised by the expander of any one of Claims 1 thru | or 4, the compressor, and the phase control part.
JP2009145555A 2009-06-18 2009-06-18 Expansion device for pulse tube refrigerator and pulse tube refrigerator using the same Pending JP2011002161A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009145555A JP2011002161A (en) 2009-06-18 2009-06-18 Expansion device for pulse tube refrigerator and pulse tube refrigerator using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009145555A JP2011002161A (en) 2009-06-18 2009-06-18 Expansion device for pulse tube refrigerator and pulse tube refrigerator using the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2011002161A true JP2011002161A (en) 2011-01-06

Family

ID=43560257

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009145555A Pending JP2011002161A (en) 2009-06-18 2009-06-18 Expansion device for pulse tube refrigerator and pulse tube refrigerator using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2011002161A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012093699A1 (en) 2011-01-07 2012-07-12 ユニ・チャーム株式会社 Disposable diaper

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012093699A1 (en) 2011-01-07 2012-07-12 ユニ・チャーム株式会社 Disposable diaper

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2906160A1 (en) Thermoelectric device
TWI645155B (en) Heat sink device
KR20090018970A (en) Heat exchanger assembly
JP2005326141A (en) Liquid cooling loop device using pipe and bellows
US11184996B1 (en) Double sided heat exchanger cooling unit
US9772143B2 (en) Thermal module
CN111322782A (en) Large-cold-capacity small Stirling refrigerator
CN107702366B (en) Thermoacoustic cooling device
JP2016161140A (en) Stirling refrigerator
CN110943058B (en) Heat radiator
CN109405382B (en) Anti-impact vibration-reduction heat dissipation system suitable for satellite-borne gas bearing refrigerator
JP2011002161A (en) Expansion device for pulse tube refrigerator and pulse tube refrigerator using the same
CN212409117U (en) Large-cold-capacity small Stirling refrigerator
US20170010026A1 (en) Stirling cryocooler
US11770914B2 (en) Cooling device and method of manufacturing the same
CN201844619U (en) Evaporator used for cooling electronic equipment
US20220155022A1 (en) Heat dissipation device
JP2015021671A (en) Accumulator and accumulator manufacturing method
JP3171613U (en) Fixing structure of heat dissipation unit
TWI541486B (en) Heat pipe structure and manufacturing method thereof
CN110198611B (en) Heat sink device
JP2010025411A (en) Heat exchanger and pulse tube refrigerating machine
JP2006078003A (en) Pulse tube refrigerating machine
JP2005055047A (en) Pulse tube refrigerating machine
TWI806099B (en) Thermal module

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20110422