JP2015004509A - リニア駆動を利用した極低温冷凍機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の極低温冷凍機は、第一段と、第二段と、第一段および第二段に高圧のガスを導入し、かつ、第一段および第二段からそのガスを排出するガス制御バルブとを備える。第一段の第1のディスプレーサに接続された第1のリニアモータと、第二段の第2のディスプレーサに接続された第2のリニアモータとにより、第一段および第二段の互いに独立した制御を行う。
【選択図】図1E
Description
[態様1]
第一段と、第二段と、前記第一段および第二段に対して互いに独立した制御を行う手段と、を備える、極低温冷凍機。
[態様2]
態様1において、前記互いに独立した制御が、ストローク長さ、当該冷凍機のサイクルレート、ディスプレーサの速度、および前記ディスプレーサの位置に対するバルブ動作のタイミングのうちの少なくとも1つの変数を制御することを含む、極低温冷凍機。
135 第二段
10,20,110,115,210,215,310b,315b ガス制御バルブ
30,150,250 第1のディスプレーサ
140a,240a 第1のリニアモータ
40,155,255 第2のディスプレーサ
140b,240b 第2のリニアモータ
100,200,300 極低温冷凍機
50,105,205a,205b,305a,305b 冷凍シリンダ
なお、本発明は、実施の態様として以下の内容を含む。
[態様1]
第一段と、第二段と、前記第一段および第二段に対して互いに独立した制御を行う手段と、を備える、極低温冷凍機。
[態様2]
態様1において、前記互いに独立した制御が、ストローク長さ、当該冷凍機のサイクルレート、ディスプレーサの速度、および前記ディスプレーサの位置に対するバルブ動作のタイミングのうちの少なくとも1つの変数を制御することを含む、極低温冷凍機。
[態様3]
第一段と、
第二段と、
前記第一段および第二段に高圧のガスを導入し、前記第一段および第二段から当該ガスを排出するガス制御バルブと、
を備え、
前記第一段の第1のディスプレーサに接続された第1のリニアモータと、前記第二段の第2のディスプレーサに接続された第2のリニアモータとが、前記第一段および第二段の互いに独立して制御する、極低温冷凍機。
[態様4]
態様3において、前記リニアモータが、(i)前記第一段の第1のディスプレーサを第1のストロークで動作させ、(ii)前記第二段の第2のディスプレーサを第2のストロークで動作させる、極低温冷凍機。
[態様5]
態様3において、前記第一段および第二段に高圧のガスを導入する第1のガス制御バルブと、前記第一段および第二段から当該ガスを排出する第2のガス制御バルブとを備える、極低温冷凍機。
[態様6]
態様3において、前記リニアモータが、前記第一段の第1のディスプレーサを第1のストローク長さで駆動し、前記第二段の第2のディスプレーサを第2のストローク長さで駆動する、極低温冷凍機。
[態様7]
態様3において、前記リニアモータが、前記第一段の第1のディスプレーサを第1のストローク変位プロファイルで駆動し、前記第二段の第2のディスプレーサを第2のストローク変位プロファイルで駆動する、極低温冷凍機。
[態様8]
態様3において、前記リニアモータが、前記第一段の第1のディスプレーサを第1のストローク速度で駆動し、前記第二段の第2のディスプレーサを第2のストローク速度で駆動する、極低温冷凍機。
[態様9]
態様3において、さらに、第1のリニアモータと第2のリニアモータとによって生じる振動を除去する防振装置を備える、極低温冷凍機。
[態様10]
態様9において、前記防振装置が能動型の防振装置である、極低温冷凍機。
[態様11]
態様3において、さらに、前記それぞれのリニアモータを制御するために前記第1のディスプレーサおよび前記第2のディスプレーサのうちの少なくとも1つの位置を測定する位置センサ、を備える、極低温冷凍機。
[態様12]
態様3において、さらに、前記第一段から導入される作動流体を備え、
前記第一段の作動流体が前記第二段の作動流体に対して遮断されている、極低温冷凍機。
[態様13]
態様3において、前記第1のリニアモータおよび前記第2のリニアモータが電磁式のモータである、極低温冷凍機。
[態様14]
態様3において、ギフォード−マクマホン方式の二段式冷凍機である、極低温冷凍機。[態様15]
第一段の冷凍シリンダと、
前記第一段の冷凍シリンダ内で往復動し、前記第一段の冷凍シリンダの両端部の間で冷媒ガスを往復させる第1のディスプレーサと、
前記往復される冷媒ガスを冷却する第1の蓄冷材と、
前記第1のディスプレーサに動作可能に接続され、前記第1のディスプレーサを往復動に駆動する第1のリニアモータと、
第二段の冷凍シリンダと、
前記第二段の冷凍シリンダの両端部の間で冷媒ガスを往復させる第2のディスプレーサと、
前記冷媒ガスを冷却する第2の蓄冷材と、
前記第2のディスプレーサに動作可能に接続され、前記第2のディスプレーサを往復動に駆動する第2のリニアモータと、
前記第1のディスプレーサの位置または前記第2のディスプレーサの位置を測定する少なくとも1つの位置センサと、
前記第一段の冷凍シリンダおよび第二段の冷凍シリンダに高圧のガスを導入し、前記第一段の冷凍シリンダおよび第二段の冷凍シリンダから当該冷媒ガスを排出する複数のガス制御バルブと、
前記少なくとも1つの位置センサ、前記第1のリニアモータおよび前記第2のリニアモータに動作可能に接続され、前記第1のリニアモータおよび前記第2のリニアモータを互いに独立して制御するコントローラと、
を備える、極低温冷凍機。
[態様16]
態様15において、前記コントローラが、前記位置センサからの出力に応答して、往復動中の前記第1のディスプレーサおよび前記第2のディスプレーサのストロークのパラメータを制御する、極低温冷凍機。
[態様17]
態様15において、前記コントローラが、前記位置センサからの出力に応答して、往復動中の前記第1のディスプレーサおよび前記第2のディスプレーサのストロークのパラメータを互いに独立して制御する、極低温冷凍機。
[態様18]
態様115において、前記第2のリニアモータが、前記第1のディスプレーサを同軸で通り抜けて配置されている前記第2のディスプレーサに接続されている、極低温冷凍機。[態様19]
態様15において、前記第2のリニアモータが、前記第1のディスプレーサに隣接して配置された出力シャフトによって前記第2のディスプレーサに接続されている、極低温冷凍機。
[態様20]
態様15において、前記コントローラが、前記第1のリニアモータを制御することによって第一段の温度を制御する、極低温冷凍機。
[態様21]
態様15において、前記コントローラが、前記第一段と独立して前記第2のリニアモータを制御することによって第二段の温度を制御する、極低温冷凍機。
[態様22]
態様15において、前記コントローラが、前記第1のリニアモータと独立して前記第2のリニアモータのストロークプロファイルおよびストローク長さを可変制御することにより、第二段の温度を制御する、極低温冷凍機。
[態様23]
態様15において、さらに、振動を除去する防振装置を備える、極低温冷凍機。
[態様24]
態様23において、前記防振装置が能動型の防振装置である、極低温冷凍機。
[態様25]
態様15において、前記コントローラが、前記第1のディスプレーサまたは前記第2のディスプレーサの、ストローク長さ、ストローク速度およびストローク位相の少なくとも1つを変化させる、極低温冷凍機。
[態様26]
態様15において、前記第1のリニアモータおよび前記第2のリニアモータが電磁式のモータである、極低温冷凍機。
[態様27]
態様26において、ギフォード−マクマホン方式の二段式冷凍機である、極低温冷凍機。
[態様28]
二段の極低温冷凍機を動作させる方法であって、
少なくとも2つのディスプレーサを、互いに同一のまたは異なる冷凍シリンダ内に備え、前記それぞれのリニアモータでディスプレーサを駆動する過程と、
前記少なくとも2つのディスプレーサにバルブでガスを導入したりガスを排出したりする過程と、
前記少なくとも2つのディスプレーサの前記それぞれのリニアモータを互いに独立して制御することで温度を制御する過程と、
を含む、二段の極低温の冷凍機の動作方法。
[態様29]
態様28において、さらに、前記二段の極低温冷凍機に由来する振動または前記二段の極低温の冷凍機に生じる振動を除去する過程、を含む、二段の極低温の冷凍機の動作方法。
[態様30]
態様29において、さらに、前記振動を能動的に除去する過程、を含む、二段の極低温の冷凍機の動作方法。
[態様31]
態様29において、さらに、前記振動を受動的に除去する過程、を含む、二段の極低温の冷凍機の動作方法。
[態様32]
態様28において、さらに、少なくとも1つのディスプレーサのストロークのパラメータが別のディスプレーサと異なるように、当該少なくとも1つのディスプレーサを当該別のディスプレーサとは独立して制御する過程、を含む、二段の極低温の冷凍機の動作方法。
[態様33]
態様28において、さらに、少なくとも1つのディスプレーサの速度が別のディスプレーサと異なるように、当該少なくとも1つのディスプレーサを当該別のディスプレーサとは独立して制御する過程、を含む、二段の極低温の冷凍機の動作方法。
[態様34]
態様28において、さらに、少なくとも1つのディスプレーサの位相が別のディスプレーサと異なるように、当該少なくとも1つのディスプレーサを当該別のディスプレーサとは独立して制御する過程、を含む、二段の極低温の冷凍機の動作方法。
[態様35]
態様28において、さらに、少なくとも1つのディスプレーサの往復動のパラメータを別のディスプレーサとは独立して変化させて、前記二段の温度を互いに独立して制御する過程、を含む、二段の極低温の冷凍機の動作方法。
[態様36]
態様28において、さらに、前記2つのディスプレーサのうちの少なくとも1つのディスプレーサの位置を検出する過程、を含む、二段の極低温の冷凍機の動作方法。
[態様37]
態様36において、さらに、前記ディスプレーサのうちの少なくとも1つのディスプレーサの位置に応答して、前記二段を互いに独立して制御する過程、を含む、二段の極低温の冷凍機の動作方法。
[態様38]
態様28において、前記冷凍機が極低温排気面を冷却する、二段の極低温の冷凍機の動作方法。
[態様39]
態様28において、前記冷凍機が半導体を冷却する、二段の極低温の冷凍機の動作方法。
[態様40]
態様28において、前記ディスプレーサが電磁式のモータによって制御される、二段の極低温の冷凍機の動作方法。
[態様41]
態様28において、前記極低温の冷凍機が、ギフォード−マクマホン方式の二段式冷凍機である、二段の極低温の冷凍機の動作方法。
Claims (39)
- 第一段と、
第二段と、
前記第一段および第二段に高圧のガスを導入し、前記第一段および第二段から当該ガスを排出するガス制御バルブと、
を備え、
前記第一段の第1のディスプレーサに接続された第1のリニアモータと、前記第二段の第2のディスプレーサに接続された第2のリニアモータとが、前記第一段および第二段の互いに独立して制御する、極低温冷凍機。 - 請求項1において、前記リニアモータが、(i)前記第一段の第1のディスプレーサを第1のストロークで動作させ、(ii)前記第二段の第2のディスプレーサを第2のストロークで動作させる、極低温冷凍機。
- 請求項1において、前記第一段および第二段に高圧のガスを導入する第1のガス制御バルブと、前記第一段および第二段から当該ガスを排出する第2のガス制御バルブとを備える、極低温冷凍機。
- 請求項1において、前記リニアモータが、前記第一段の第1のディスプレーサを第1のストローク長さで駆動し、前記第二段の第2のディスプレーサを第2のストローク長さで駆動する、極低温冷凍機。
- 請求項1において、前記リニアモータが、前記第一段の第1のディスプレーサを第1のストローク変位プロファイルで駆動し、前記第二段の第2のディスプレーサを第2のストローク変位プロファイルで駆動する、極低温冷凍機。
- 請求項1において、前記リニアモータが、前記第一段の第1のディスプレーサを第1のストローク速度で駆動し、前記第二段の第2のディスプレーサを第2のストローク速度で駆動する、極低温冷凍機。
- 請求項1において、さらに、第1のリニアモータと第2のリニアモータとによって生じる振動を除去する防振装置を備える、極低温冷凍機。
- 請求項7において、前記防振装置が能動型の防振装置である、極低温冷凍機。
- 請求項1において、さらに、前記それぞれのリニアモータを制御するために前記第1のディスプレーサおよび前記第2のディスプレーサのうちの少なくとも1つの位置を測定する位置センサ、を備える、極低温冷凍機。
- 請求項1において、さらに、前記第一段から導入される作動流体を備え、
前記第一段の作動流体が前記第二段の作動流体に対して遮断されている、極低温冷凍機。 - 請求項1において、前記第1のリニアモータおよび前記第2のリニアモータが電磁式のモータである、極低温冷凍機。
- 請求項1において、ギフォード−マクマホン方式の二段式冷凍機である、極低温冷凍機。
- 第一段の冷凍シリンダと、
前記第一段の冷凍シリンダ内で往復動し、前記第一段の冷凍シリンダの両端部の間で冷媒ガスを往復させる第1のディスプレーサと、
前記往復される冷媒ガスを冷却する第1の蓄冷材と、
前記第1のディスプレーサに動作可能に接続され、前記第1のディスプレーサを往復動に駆動する第1のリニアモータと、
第二段の冷凍シリンダと、
前記第二段の冷凍シリンダの両端部の間で冷媒ガスを往復させる第2のディスプレーサと、
前記冷媒ガスを冷却する第2の蓄冷材と、
前記第2のディスプレーサに動作可能に接続され、前記第2のディスプレーサを往復動に駆動する第2のリニアモータと、
前記第1のディスプレーサの位置または前記第2のディスプレーサの位置を測定する少なくとも1つの位置センサと、
前記第一段の冷凍シリンダおよび第二段の冷凍シリンダに高圧のガスを導入し、前記第一段の冷凍シリンダおよび第二段の冷凍シリンダから当該冷媒ガスを排出する複数のガス制御バルブと、
前記少なくとも1つの位置センサ、前記第1のリニアモータおよび前記第2のリニアモータに動作可能に接続され、前記第1のリニアモータおよび前記第2のリニアモータを互いに独立して制御するコントローラと、
を備える、極低温冷凍機。 - 請求項13において、前記コントローラが、前記位置センサからの出力に応答して、往復動中の前記第1のディスプレーサおよび前記第2のディスプレーサのストロークのパラメータを制御する、極低温冷凍機。
- 請求項13において、前記コントローラが、前記位置センサからの出力に応答して、往復動中の前記第1のディスプレーサおよび前記第2のディスプレーサのストロークのパラメータを互いに独立して制御する、極低温冷凍機。
- 請求項13において、前記第2のリニアモータが、前記第1のディスプレーサを同軸で通り抜けて配置されている前記第2のディスプレーサに接続されている、極低温冷凍機。
- 請求項13において、前記第2のリニアモータが、前記第1のディスプレーサに隣接して配置された出力シャフトによって前記第2のディスプレーサに接続されている、極低温冷凍機。
- 請求項13において、前記コントローラが、前記第1のリニアモータを制御することによって第一段の温度を制御する、極低温冷凍機。
- 請求項13において、前記コントローラが、前記第一段と独立して前記第2のリニアモータを制御することによって第二段の温度を制御する、極低温冷凍機。
- 請求項13において、前記コントローラが、前記第1のリニアモータと独立して前記第2のリニアモータのストロークプロファイルおよびストローク長さを可変制御することにより、第二段の温度を制御する、極低温冷凍機。
- 請求項13において、さらに、振動を除去する防振装置を備える、極低温冷凍機。
- 請求項21において、前記防振装置が能動型の防振装置である、極低温冷凍機。
- 請求項13において、前記コントローラが、前記第1のディスプレーサまたは前記第2のディスプレーサの、ストローク長さ、ストローク速度およびストローク位相の少なくとも1つを変化させる、極低温冷凍機。
- 請求項13において、前記第1のリニアモータおよび前記第2のリニアモータが電磁式のモータである、極低温冷凍機。
- 請求項24において、ギフォード−マクマホン方式の二段式冷凍機である、極低温冷凍機。
- 二段の極低温冷凍機を動作させる方法であって、
少なくとも2つのディスプレーサを、互いに同一のまたは異なる冷凍シリンダ内に備え、前記それぞれのリニアモータでディスプレーサを駆動する過程と、
前記少なくとも2つのディスプレーサにバルブでガスを導入したりガスを排出したりする過程と、
前記少なくとも2つのディスプレーサの前記それぞれのリニアモータを互いに独立して制御することで温度を制御する過程と、
を含む、二段の極低温の冷凍機の動作方法。 - 請求項26において、さらに、前記二段の極低温冷凍機に由来する振動または前記二段の極低温の冷凍機に生じる振動を除去する過程、を含む、二段の極低温の冷凍機の動作方法。
- 請求項27において、さらに、前記振動を能動的に除去する過程、を含む、二段の極低温の冷凍機の動作方法。
- 請求項27において、さらに、前記振動を受動的に除去する過程、を含む、二段の極低温の冷凍機の動作方法。
- 請求項26において、さらに、少なくとも1つのディスプレーサのストロークのパラメータが別のディスプレーサと異なるように、当該少なくとも1つのディスプレーサを当該別のディスプレーサとは独立して制御する過程、を含む、二段の極低温の冷凍機の動作方法。
- 請求項26において、さらに、少なくとも1つのディスプレーサの速度が別のディスプレーサと異なるように、当該少なくとも1つのディスプレーサを当該別のディスプレーサとは独立して制御する過程、を含む、二段の極低温の冷凍機の動作方法。
- 請求項26において、さらに、少なくとも1つのディスプレーサの位相が別のディスプレーサと異なるように、当該少なくとも1つのディスプレーサを当該別のディスプレーサとは独立して制御する過程、を含む、二段の極低温の冷凍機の動作方法。
- 請求項26において、さらに、少なくとも1つのディスプレーサの往復動のパラメータを別のディスプレーサとは独立して変化させて、前記二段の温度を互いに独立して制御する過程、を含む、二段の極低温の冷凍機の動作方法。
- 請求項26において、さらに、前記2つのディスプレーサのうちの少なくとも1つのディスプレーサの位置を検出する過程、を含む、二段の極低温の冷凍機の動作方法。
- 請求項34において、さらに、前記ディスプレーサのうちの少なくとも1つのディスプレーサの位置に応答して、前記二段を互いに独立して制御する過程、を含む、二段の極低温の冷凍機の動作方法。
- 請求項26において、前記冷凍機が極低温排気面を冷却する、二段の極低温の冷凍機の動作方法。
- 請求項26において、前記冷凍機が半導体を冷却する、二段の極低温の冷凍機の動作方法。
- 請求項26において、前記ディスプレーサが電磁式のモータによって制御される、二段の極低温の冷凍機の動作方法。
- 請求項26において、前記極低温の冷凍機が、ギフォード−マクマホン方式の二段式冷凍機である、二段の極低温の冷凍機の動作方法。
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