JP2699955B2 - パルス管冷凍機 - Google Patents
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- F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は被冷却物を極低温に
冷却するためのパルス管冷凍機に関し、超伝導体や赤外
線センサ等のセンサ類の冷却に用いて好適なものであ
る。
冷却するためのパルス管冷凍機に関し、超伝導体や赤外
線センサ等のセンサ類の冷却に用いて好適なものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、蓄冷器式閉サイクル冷凍機の１種
であるパルス管冷凍機は、特開平３−２８６９６７号公
報等において、種々提案されている。その基本的構成は
模式的に図１３に示すように、圧縮部１と蓄冷器２を配
管３で連結し、前記蓄冷器２の他端に冷却部８を介し
て、パルス管４の一端（低温端）４ａを連結し、さらに
前記パルス管４の他端（高温端）４ｂに、作動流体の流
量調整用オリフィス部材７、バッファタンク５を配管６
により連結している。
であるパルス管冷凍機は、特開平３−２８６９６７号公
報等において、種々提案されている。その基本的構成は
模式的に図１３に示すように、圧縮部１と蓄冷器２を配
管３で連結し、前記蓄冷器２の他端に冷却部８を介し
て、パルス管４の一端（低温端）４ａを連結し、さらに
前記パルス管４の他端（高温端）４ｂに、作動流体の流
量調整用オリフィス部材７、バッファタンク５を配管６
により連結している。
【０００３】上記構成のパルス管冷凍機はオリフィス部
材７を有することから、オリフィス型パルス管冷凍機と
呼ばれている。また、図１４に示すように上記の構成の
オリフィス型パルス管冷凍機に、配管６と配管３を連通
させるバイパス管１０を設け、このバイパス管１０に第
２のオリフィス部材９を配置したパルス管冷凍機はダブ
ルインレット型パルス管冷凍機と呼ばれている。
材７を有することから、オリフィス型パルス管冷凍機と
呼ばれている。また、図１４に示すように上記の構成の
オリフィス型パルス管冷凍機に、配管６と配管３を連通
させるバイパス管１０を設け、このバイパス管１０に第
２のオリフィス部材９を配置したパルス管冷凍機はダブ
ルインレット型パルス管冷凍機と呼ばれている。
【０００４】図１５はオリフィス型パルス管冷凍機にお
いて、前記オリフィス部材７とバッファタンク５の代わ
りに、第２の圧縮部１１を配置した構成のパルス管冷凍
機であり、ダブルピストン型パルス管冷凍機と呼ばれて
いる。上記の各パルス管冷凍機の内部には、作動流体
（Ｈｅ、Ｎ2 、Ｈ2 、Ａｒ、Ｎｅ等）が高圧（例えば
１、５ＭＰａ）で封入されており、そして作動流体は前
記圧縮部１によって（図１５のダブルピストン型では第
１、第２の両方の圧縮部１、１１によって）膨張と圧縮
を繰り返して、パルス管冷凍機の流体流路内で微小に振
動する。前記オリフィス部材７、９の開度とバッファタ
ンク５の容積を調整することにより、またダブルピスト
ン型では第１、第２の両方の圧縮部１、１１の作動位相
を調整することにより、振動する作動流体の変位と圧力
との位相を制御することができるため、作動流体に仕事
をさせて冷却部８に極低温を生成するものである。
いて、前記オリフィス部材７とバッファタンク５の代わ
りに、第２の圧縮部１１を配置した構成のパルス管冷凍
機であり、ダブルピストン型パルス管冷凍機と呼ばれて
いる。上記の各パルス管冷凍機の内部には、作動流体
（Ｈｅ、Ｎ2 、Ｈ2 、Ａｒ、Ｎｅ等）が高圧（例えば
１、５ＭＰａ）で封入されており、そして作動流体は前
記圧縮部１によって（図１５のダブルピストン型では第
１、第２の両方の圧縮部１、１１によって）膨張と圧縮
を繰り返して、パルス管冷凍機の流体流路内で微小に振
動する。前記オリフィス部材７、９の開度とバッファタ
ンク５の容積を調整することにより、またダブルピスト
ン型では第１、第２の両方の圧縮部１、１１の作動位相
を調整することにより、振動する作動流体の変位と圧力
との位相を制御することができるため、作動流体に仕事
をさせて冷却部８に極低温を生成するものである。
【０００５】ここで、冷凍の原理を簡単に説明する。流
路内の作動流体を便宜的に小さな単位（エレメント）の
集合とみると、エレメントは前記圧縮部１により圧力波
を加えられると、圧力の変動に応じて冷凍機の流路内を
微小に前進、後退する。前進するときは断熱圧縮され温
度が上がる。そこで、熱を管壁に伝えて温度を下げる。
この状態で後退すると断熱膨張になるので温度がさらに
下がる。そこでガスは管壁から熱を奪う。この熱は１つ
手前のエレメントが圧縮時に残したものである。このよ
うに、エレメント間で熱のバケツリレーのように熱の輸
送が行われる。前記蓄冷器２は管壁との熱交換を理想的
に実現しており、最終的に冷却部８に極低温を生成する
ものである。
路内の作動流体を便宜的に小さな単位（エレメント）の
集合とみると、エレメントは前記圧縮部１により圧力波
を加えられると、圧力の変動に応じて冷凍機の流路内を
微小に前進、後退する。前進するときは断熱圧縮され温
度が上がる。そこで、熱を管壁に伝えて温度を下げる。
この状態で後退すると断熱膨張になるので温度がさらに
下がる。そこでガスは管壁から熱を奪う。この熱は１つ
手前のエレメントが圧縮時に残したものである。このよ
うに、エレメント間で熱のバケツリレーのように熱の輸
送が行われる。前記蓄冷器２は管壁との熱交換を理想的
に実現しており、最終的に冷却部８に極低温を生成する
ものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のパルス管冷凍機では、本発明者らの実験、研究によ
ると、次の理由から冷凍能力の低下を引き起こすことが
分かった。すなわち、図１３（ｂ）に示すように、作動
流体の膨張過程において、バッファタンク５からオリフ
ィス部材７を介し、配管６の開口端６ａを通って、パル
ス管４内に作動流体が勢いよく噴出する。このとき、配
管６がパルス管４の軸方向と平行に配置され、配管６の
開口端６ａが冷却部８の方向に向いているので、開口端
６ａから噴出した流体はパルス管４内を通過して最終的
には冷却部８に到達する。このことはバッファタンク５
内の常温の作動流体が冷却部８に熱を運ぶことになり、
パルス管冷凍機の冷凍能力を低下させる要因の１つとな
っていた。
来のパルス管冷凍機では、本発明者らの実験、研究によ
ると、次の理由から冷凍能力の低下を引き起こすことが
分かった。すなわち、図１３（ｂ）に示すように、作動
流体の膨張過程において、バッファタンク５からオリフ
ィス部材７を介し、配管６の開口端６ａを通って、パル
ス管４内に作動流体が勢いよく噴出する。このとき、配
管６がパルス管４の軸方向と平行に配置され、配管６の
開口端６ａが冷却部８の方向に向いているので、開口端
６ａから噴出した流体はパルス管４内を通過して最終的
には冷却部８に到達する。このことはバッファタンク５
内の常温の作動流体が冷却部８に熱を運ぶことになり、
パルス管冷凍機の冷凍能力を低下させる要因の１つとな
っていた。
【０００７】そこで、本発明は上記点に鑑み、バッファ
タンク等の高温側機器から噴出する常温の作動流体がパ
ルス管内を通過して冷却部側に到達することを防止し
て、パルス管冷凍機の冷凍能力を向上させることを目的
とする。
タンク等の高温側機器から噴出する常温の作動流体がパ
ルス管内を通過して冷却部側に到達することを防止し
て、パルス管冷凍機の冷凍能力を向上させることを目的
とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、以下の技術的手段を採用する。請求項１〜４
記載の発明では、パルス管（４）の高温端（４ｂ）に、
高温側機器（５、１１）からの配管（６）を接続すると
ともに、この配管接続部を、配管（６）の開口端（６
ａ）から噴出する作動流体がパルス管（４）の軸方向と
は直角方向の内壁面（４ｃ）に向くように構成したこと
を特徴としている。
するため、以下の技術的手段を採用する。請求項１〜４
記載の発明では、パルス管（４）の高温端（４ｂ）に、
高温側機器（５、１１）からの配管（６）を接続すると
ともに、この配管接続部を、配管（６）の開口端（６
ａ）から噴出する作動流体がパルス管（４）の軸方向と
は直角方向の内壁面（４ｃ）に向くように構成したこと
を特徴としている。
【０００９】これにより、請求項１〜４記載の発明によ
れば、高温側機器（５、１１）からの高温（常温）の作
動流体がパルス管（４）の内壁面（４ｃ）に向って噴出
する。そのため、常温の作動流体が内壁面（４ｃ）に衝
突したり、内壁面（４ｃ）に沿って流れることにより、
常温の作動流体の流れが減衰するので、常温の作動流体
が冷却部（８）に到達するのを防ぐことができる。
れば、高温側機器（５、１１）からの高温（常温）の作
動流体がパルス管（４）の内壁面（４ｃ）に向って噴出
する。そのため、常温の作動流体が内壁面（４ｃ）に衝
突したり、内壁面（４ｃ）に沿って流れることにより、
常温の作動流体の流れが減衰するので、常温の作動流体
が冷却部（８）に到達するのを防ぐことができる。
【００１０】従って、常温のガスが冷却部（８）に熱を
運ぶということがなくなり、冷凍能力の向上を実現でき
る。特に、請求項４記載の発明では、前記配管（６）を
複数の配管（６１、６２）に分岐し、この複数に分岐し
た配管（６１、６２）の開口端（６ａ）から作動流体が
噴出するようにしているから、作動流体の噴出が複数の
流れに分岐されて、より一層効果的に減衰し、上記冷却
部（８）への熱の搬送をより確実に防止できる。
運ぶということがなくなり、冷凍能力の向上を実現でき
る。特に、請求項４記載の発明では、前記配管（６）を
複数の配管（６１、６２）に分岐し、この複数に分岐し
た配管（６１、６２）の開口端（６ａ）から作動流体が
噴出するようにしているから、作動流体の噴出が複数の
流れに分岐されて、より一層効果的に減衰し、上記冷却
部（８）への熱の搬送をより確実に防止できる。
【００１１】請求項５、６記載の発明では、パルス管
（４）の高温端（４ｂ）に、高温側機器（５、１１）か
らの配管（６）を接続するとともに、この配管接続部
を、配管（６）の開口端（６ａ）から噴出する作動流体
がパルス管（４）の高温端（４ｂ）の側端面（４ｄ）に
向くように構成したことを特徴としている。これによ
り、開口端（６ａ）から噴出する常温の作動流体がパル
ス管（４）の側端面（４ｄ）に衝突して減衰するので、
請求項１〜４記載の発明と同様に、常温の作動流体が冷
却部（８）に到達するのを効果的に防ぐことができ、冷
凍能力を向上できる。
（４）の高温端（４ｂ）に、高温側機器（５、１１）か
らの配管（６）を接続するとともに、この配管接続部
を、配管（６）の開口端（６ａ）から噴出する作動流体
がパルス管（４）の高温端（４ｂ）の側端面（４ｄ）に
向くように構成したことを特徴としている。これによ
り、開口端（６ａ）から噴出する常温の作動流体がパル
ス管（４）の側端面（４ｄ）に衝突して減衰するので、
請求項１〜４記載の発明と同様に、常温の作動流体が冷
却部（８）に到達するのを効果的に防ぐことができ、冷
凍能力を向上できる。
【００１２】請求項７、８記載の発明では、パルス管
（４）の高温端（４ｂ）に、パルス管（４）より断面積
の大きい副室（１３）を設け、この副室（１３）に高温
側機器（５、１１）からの配管（６）を接続して、この
配管（６）の開口端（６ａ）から作動流体を前記副室
（１３）内に噴出させることを特徴としている。これに
より、開口端（６ａ）から噴出する常温の作動流体が副
室（１３）内に急膨張しながら噴出して減衰するので、
請求項１〜６記載の発明と同様に、常温の作動流体が冷
却部（８）に到達するのを効果的に防ぐことができ、冷
凍能力を向上できる。
（４）の高温端（４ｂ）に、パルス管（４）より断面積
の大きい副室（１３）を設け、この副室（１３）に高温
側機器（５、１１）からの配管（６）を接続して、この
配管（６）の開口端（６ａ）から作動流体を前記副室
（１３）内に噴出させることを特徴としている。これに
より、開口端（６ａ）から噴出する常温の作動流体が副
室（１３）内に急膨張しながら噴出して減衰するので、
請求項１〜６記載の発明と同様に、常温の作動流体が冷
却部（８）に到達するのを効果的に防ぐことができ、冷
凍能力を向上できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。 （第１実施形態）図１は第１実施形態を示すもので、本
発明をオリフィス型パルス管冷凍機に適用した例を示し
ている。
について説明する。 （第１実施形態）図１は第１実施形態を示すもので、本
発明をオリフィス型パルス管冷凍機に適用した例を示し
ている。
【００１４】１は圧縮部で、図示しないモータ等の駆動
源からの駆動力を伝達してピストン１ａをシリンダ１ｂ
内で往復作動させることにより、高圧（例えば１．５Ｍ
Ｐａ程度）に封入された作動流体（Ｈｅ、Ｎ２、Ｈ２、
Ａｒ、Ｎｅ等）を圧縮、膨張させるものである。２は蓄
冷器で、適宜の蓄冷材を作動流体が流通可能に形態に構
成したものであり、作動流体の冷熱を吸収し蓄冷するも
のである。蓄冷材としてはニッケル、ニッケル−クロム
合金等で不規則な無数の流路が成形された発砲金属、あ
るいはステンレス鋼、ブロンズ等からなる積層金網、も
しくは金属やセラミック等の球充填層を用いて構成され
ている。
源からの駆動力を伝達してピストン１ａをシリンダ１ｂ
内で往復作動させることにより、高圧（例えば１．５Ｍ
Ｐａ程度）に封入された作動流体（Ｈｅ、Ｎ２、Ｈ２、
Ａｒ、Ｎｅ等）を圧縮、膨張させるものである。２は蓄
冷器で、適宜の蓄冷材を作動流体が流通可能に形態に構
成したものであり、作動流体の冷熱を吸収し蓄冷するも
のである。蓄冷材としてはニッケル、ニッケル−クロム
合金等で不規則な無数の流路が成形された発砲金属、あ
るいはステンレス鋼、ブロンズ等からなる積層金網、も
しくは金属やセラミック等の球充填層を用いて構成され
ている。
【００１５】３は第１配管で、圧縮部１と蓄冷器２との
間を結合し、作動流体を流通させるものである。４はパ
ルス管で、ステンレス、チタン、チタン合金等からなる
薄肉金属管であり、その一端の低温端４ａは冷却部（コ
ールドヘッド）８を介して蓄冷器２に連結されている。
このパルス管４では、圧縮部１の圧縮行程、膨張行程の
変化に伴う圧力波が蓄冷器３を通して加えられ、この圧
力波（圧力振幅）によって作動流体が圧縮（前進）、膨
張（後退）を繰り返して変位する。
間を結合し、作動流体を流通させるものである。４はパ
ルス管で、ステンレス、チタン、チタン合金等からなる
薄肉金属管であり、その一端の低温端４ａは冷却部（コ
ールドヘッド）８を介して蓄冷器２に連結されている。
このパルス管４では、圧縮部１の圧縮行程、膨張行程の
変化に伴う圧力波が蓄冷器３を通して加えられ、この圧
力波（圧力振幅）によって作動流体が圧縮（前進）、膨
張（後退）を繰り返して変位する。
【００１６】５はバッファタンクである。６は第２配管
で、パルス管４の高温端４ｂとバッファタンク５との間
を結合し、作動流体を流通させるものである。この第２
配管６の途中にはオリフィス部材７が配してあり、第２
配管６を通る作動流体の流量を調節する役目をする。こ
のオリフィス部材７は、適宜の絞り弁、細管、オリフィ
ス等で構成される。
で、パルス管４の高温端４ｂとバッファタンク５との間
を結合し、作動流体を流通させるものである。この第２
配管６の途中にはオリフィス部材７が配してあり、第２
配管６を通る作動流体の流量を調節する役目をする。こ
のオリフィス部材７は、適宜の絞り弁、細管、オリフィ
ス等で構成される。
【００１７】前記冷却部８は被冷却物（超伝導体等）を
冷却するもので、蓄冷器２のパルス管４側の端部に配さ
れた管状の形状のものである。この冷却部８は銅、イン
ジウム等の熱伝導率の高い金属材料で形成されており、
その外壁面に被冷却物を直接接触させて冷却するように
なっている。なお、蓄冷器２、パルス管４、および冷却
部８は断熱のため、図示しない真空容器の内部に配設さ
れる。
冷却するもので、蓄冷器２のパルス管４側の端部に配さ
れた管状の形状のものである。この冷却部８は銅、イン
ジウム等の熱伝導率の高い金属材料で形成されており、
その外壁面に被冷却物を直接接触させて冷却するように
なっている。なお、蓄冷器２、パルス管４、および冷却
部８は断熱のため、図示しない真空容器の内部に配設さ
れる。
【００１８】第１実施形態では、第２配管６をパルス管
４の高温端４ｂ側の円筒面上に連通させることを特徴と
したものである。より具体的に述べると、図１（ｂ）、
（ｃ）に拡大図示するように、第２配管６とパルス管４
との接続部を、パルス管４の高温端４ｂに、パルス管４
の円筒面の接平面（円筒面の接線方向の平面）に対して
垂直に設け、この接続部をパルス管４の円筒軸中心に向
うように配置した構成となっている。
４の高温端４ｂ側の円筒面上に連通させることを特徴と
したものである。より具体的に述べると、図１（ｂ）、
（ｃ）に拡大図示するように、第２配管６とパルス管４
との接続部を、パルス管４の高温端４ｂに、パルス管４
の円筒面の接平面（円筒面の接線方向の平面）に対して
垂直に設け、この接続部をパルス管４の円筒軸中心に向
うように配置した構成となっている。
【００１９】このような配管接続構成を有することによ
り、圧縮部１のピストン１ａがシリン１ｂ内で上死点か
ら下死点側へ移動することにより、引き起こされる作動
流体の膨張過程において、バッファタンク５からオリフ
ィス部材７を介して第２配管６を通過した作動流体がパ
ルス管４側に勢い良く噴出する。このとき、第２配管６
の開口端（流体噴出口）６ａがパルス管４の高温端４ｂ
の円筒内壁面（換言すれば、パルス管４の軸方向と直角
方向の内壁面）４ｃに向いているので、作動流体が開口
端６ａより噴出した後にパルス管４の反対側の円筒内壁
面４ｃに衝突し、ここで減衰する。その結果として、バ
ッファタンク５からの常温の作動流体がパルス管４を通
り抜け、直接、冷却部８に到達することを良好に防止で
きる。これにより、冷凍能力の向上を達成できる。 （第２実施形態）図２は第２実施形態を示すものであ
り、この図２は第２配管６とパルス管４の接続部分の拡
大図である。本例では、第２配管６の開口端６ａ側部分
をパルス管４の高温端４ｂの円筒面の接平面（円筒面の
接線方向の平面）に対して平行になるように配置してい
る。
り、圧縮部１のピストン１ａがシリン１ｂ内で上死点か
ら下死点側へ移動することにより、引き起こされる作動
流体の膨張過程において、バッファタンク５からオリフ
ィス部材７を介して第２配管６を通過した作動流体がパ
ルス管４側に勢い良く噴出する。このとき、第２配管６
の開口端（流体噴出口）６ａがパルス管４の高温端４ｂ
の円筒内壁面（換言すれば、パルス管４の軸方向と直角
方向の内壁面）４ｃに向いているので、作動流体が開口
端６ａより噴出した後にパルス管４の反対側の円筒内壁
面４ｃに衝突し、ここで減衰する。その結果として、バ
ッファタンク５からの常温の作動流体がパルス管４を通
り抜け、直接、冷却部８に到達することを良好に防止で
きる。これにより、冷凍能力の向上を達成できる。 （第２実施形態）図２は第２実施形態を示すものであ
り、この図２は第２配管６とパルス管４の接続部分の拡
大図である。本例では、第２配管６の開口端６ａ側部分
をパルス管４の高温端４ｂの円筒面の接平面（円筒面の
接線方向の平面）に対して平行になるように配置してい
る。
【００２０】この構成によれば、バッファタンク５より
第２配管６の開口端６ａからパルス管４側に作動流体が
噴出するとき、作動流体がパルス管４の円筒内壁面４ｃ
に沿って流れることになる。このように、パルス管４の
内壁面４ｃに沿って作動流体が流れることにより、噴出
作動流体（噴出ガス）の冷却部８への到達距離を長くと
れることになる。この結果、冷却部８に噴出ガスが到達
することを防止でき、冷凍能力を向上できる。 （第３実施形態）図３は第３実施形態を示し、第２配管
６のうち、パルス管４の高温端４ｂ側内部に挿入される
先端部６ｂをパルス管４の高温端４ｂ側の側端面４ｄの
中心部を垂直に貫通させるとともに、この先端部６ｂを
Ｕ字状に曲げて（先端部６ｂの方向を１８０°反転させ
て）、第２配管６の開口端６ａを前記側端面４ｄに向く
ようにしている。
第２配管６の開口端６ａからパルス管４側に作動流体が
噴出するとき、作動流体がパルス管４の円筒内壁面４ｃ
に沿って流れることになる。このように、パルス管４の
内壁面４ｃに沿って作動流体が流れることにより、噴出
作動流体（噴出ガス）の冷却部８への到達距離を長くと
れることになる。この結果、冷却部８に噴出ガスが到達
することを防止でき、冷凍能力を向上できる。 （第３実施形態）図３は第３実施形態を示し、第２配管
６のうち、パルス管４の高温端４ｂ側内部に挿入される
先端部６ｂをパルス管４の高温端４ｂ側の側端面４ｄの
中心部を垂直に貫通させるとともに、この先端部６ｂを
Ｕ字状に曲げて（先端部６ｂの方向を１８０°反転させ
て）、第２配管６の開口端６ａを前記側端面４ｄに向く
ようにしている。
【００２１】これにより、バッファタンク５より第２配
管６を通って、パルス管４側に噴出する作動流体の方向
を、冷却部８とは反対方向の、側端面４ｄ側へ向けるこ
とができる。そのため、第２配管６を通って、パルス管
４側に噴出する常温の作動流体が、パルス管４の高温端
４ｂの側端面４ｄに衝突することになるため、直接、冷
却部８に常温の作動流体（噴出ガス）が到達するのを防
ぐことができる。 （第４実施形態）図４は上記第３実施形態を変形させた
第４実施形態であり、本例では第２配管６の先端部６ｂ
を側端面４ｄの中心部を垂直に貫通させるとともに、こ
の先端部６ｂをパルス管４の高温端４ｂ側内部において
９０゜曲げて、第２配管６の先端部６ｂの開口端６ａを
パルス管４の高温端４ｂの円筒内壁面４ｃに向けるよう
にしたものである。他の点は第３実施形態と同じであ
り、第３実施形態と同様に、常温の作動流体が直接、冷
却部８に到達するのを防ぐことができる。 （第５実施形態）図５は上記第４実施形態をさらに変形
させた第５実施形態を示すもので、第２配管６の先端部
６ｂをパルス管４の高温端４ｂ側内部において９０゜曲
げた後にさらにこの曲げ部を再度９０゜曲げて、常温の
作動流体の噴出ガスがパルス管４の円筒内壁面４ｃに沿
って流れやすくしたものである。 （第６実施形態）図６に示す第６実施形態は、図３の第
３実施形態を変形したものであり、本例では、第２配管
６の先端部６ｂをパルス管４の高温端４ｂ側の円筒面外
周側より内部に挿入し、この先端部６ｂをパルス管４の
高温端４ｂの側端面４ｄに向けて９０°折り曲げた構成
をとっている。他の点は第３実施形態と同じである。 （第７実施形態）図７、８に示す第７実施形態は、パル
ス管４の高温端４ｂに、パルス管４より断面積の大きい
円形の副室１３を設け、この副室１３の円筒面上に第２
配管６の先端の開口部６ａを垂直方向に配置したことを
特徴とするものである。この構成により、第２配管６の
開口部６ａから噴出する常温の作動流体が副室１３内で
急膨張するとともに、噴出流体の方向が副室１３の円筒
内壁面１３ａの方向に向いているので、作動流体の噴流
を副室１３内で十分減衰させることができ、これによ
り、作動流体の流れが冷却部８に到達するのを防ぐこと
ができる。 （第８実施形態）図９に示す第８実施形態は、上記第７
実施形態を変形したもので、副室１３の円筒内壁面１３
ａの接平面に対して平行になるように第２配管６の先端
部を配置し、第２配管６の開口部６ａから噴出する常温
の作動流体が副室１３の円筒内壁面１３ａに沿って流れ
るようにしたものである。 （第９実施形態）図１０、１１に示す第９実施形態は、
第１実施形態を変形したもので、第１実施形態における
第２配管６の先端側を１８０°対称位置に配置した２つ
の配管６１、６２に分岐したものである。
管６を通って、パルス管４側に噴出する作動流体の方向
を、冷却部８とは反対方向の、側端面４ｄ側へ向けるこ
とができる。そのため、第２配管６を通って、パルス管
４側に噴出する常温の作動流体が、パルス管４の高温端
４ｂの側端面４ｄに衝突することになるため、直接、冷
却部８に常温の作動流体（噴出ガス）が到達するのを防
ぐことができる。 （第４実施形態）図４は上記第３実施形態を変形させた
第４実施形態であり、本例では第２配管６の先端部６ｂ
を側端面４ｄの中心部を垂直に貫通させるとともに、こ
の先端部６ｂをパルス管４の高温端４ｂ側内部において
９０゜曲げて、第２配管６の先端部６ｂの開口端６ａを
パルス管４の高温端４ｂの円筒内壁面４ｃに向けるよう
にしたものである。他の点は第３実施形態と同じであ
り、第３実施形態と同様に、常温の作動流体が直接、冷
却部８に到達するのを防ぐことができる。 （第５実施形態）図５は上記第４実施形態をさらに変形
させた第５実施形態を示すもので、第２配管６の先端部
６ｂをパルス管４の高温端４ｂ側内部において９０゜曲
げた後にさらにこの曲げ部を再度９０゜曲げて、常温の
作動流体の噴出ガスがパルス管４の円筒内壁面４ｃに沿
って流れやすくしたものである。 （第６実施形態）図６に示す第６実施形態は、図３の第
３実施形態を変形したものであり、本例では、第２配管
６の先端部６ｂをパルス管４の高温端４ｂ側の円筒面外
周側より内部に挿入し、この先端部６ｂをパルス管４の
高温端４ｂの側端面４ｄに向けて９０°折り曲げた構成
をとっている。他の点は第３実施形態と同じである。 （第７実施形態）図７、８に示す第７実施形態は、パル
ス管４の高温端４ｂに、パルス管４より断面積の大きい
円形の副室１３を設け、この副室１３の円筒面上に第２
配管６の先端の開口部６ａを垂直方向に配置したことを
特徴とするものである。この構成により、第２配管６の
開口部６ａから噴出する常温の作動流体が副室１３内で
急膨張するとともに、噴出流体の方向が副室１３の円筒
内壁面１３ａの方向に向いているので、作動流体の噴流
を副室１３内で十分減衰させることができ、これによ
り、作動流体の流れが冷却部８に到達するのを防ぐこと
ができる。 （第８実施形態）図９に示す第８実施形態は、上記第７
実施形態を変形したもので、副室１３の円筒内壁面１３
ａの接平面に対して平行になるように第２配管６の先端
部を配置し、第２配管６の開口部６ａから噴出する常温
の作動流体が副室１３の円筒内壁面１３ａに沿って流れ
るようにしたものである。 （第９実施形態）図１０、１１に示す第９実施形態は、
第１実施形態を変形したもので、第１実施形態における
第２配管６の先端側を１８０°対称位置に配置した２つ
の配管６１、６２に分岐したものである。
【００２２】これにより、第１実施形態に対して、第２
配管６から噴出する作動流体の流れを２つに分岐して、
各配管６１、６２からパルス管４内に流れ込む流体（ガ
ス）流量を抑えることができるので、常温の作動流体が
冷却部８に到達するのをより一層効果的に防止できる。
なお、この第９実施形態では、第２配管６を２つに分岐
しているが、もちろん、この分岐は３つ以上であっても
よい。 （第１０実施形態）図１２に示す第１０実施形態は、第
９実施形態を変形したもので、上記の分岐点した２つの
配管６１、６２をパルス管４の高温端４ｂの円筒面の接
平面に対して平行になるように配置したものである。 （他の実施形態）なお、上述した第１〜第１０実施形態
では、オリフィス型のパルス管冷凍機のみについて説明
したが、パルス管４の高温端４ｂに常温の作動流体が噴
出する全タイプのパルス管冷凍機に本発明は同様に適用
できる。
配管６から噴出する作動流体の流れを２つに分岐して、
各配管６１、６２からパルス管４内に流れ込む流体（ガ
ス）流量を抑えることができるので、常温の作動流体が
冷却部８に到達するのをより一層効果的に防止できる。
なお、この第９実施形態では、第２配管６を２つに分岐
しているが、もちろん、この分岐は３つ以上であっても
よい。 （第１０実施形態）図１２に示す第１０実施形態は、第
９実施形態を変形したもので、上記の分岐点した２つの
配管６１、６２をパルス管４の高温端４ｂの円筒面の接
平面に対して平行になるように配置したものである。 （他の実施形態）なお、上述した第１〜第１０実施形態
では、オリフィス型のパルス管冷凍機のみについて説明
したが、パルス管４の高温端４ｂに常温の作動流体が噴
出する全タイプのパルス管冷凍機に本発明は同様に適用
できる。
【００２３】すなわち、図１４に示すダブルインレット
型のパルス管冷凍機、および図１５に示すダブルピスト
ン型のパルス管冷凍機においても、第１〜第１０実施形
態と同様に配管６の先端側の配置構成を改良することに
より、同様の作用効果を発揮できる。
型のパルス管冷凍機、および図１５に示すダブルピスト
ン型のパルス管冷凍機においても、第１〜第１０実施形
態と同様に配管６の先端側の配置構成を改良することに
より、同様の作用効果を発揮できる。
【図１】（ａ）は本発明の第１実施形態を示すパルス管
冷凍機の全体構成図、（ｂ）は（ａ）のＡ部拡大図、
（ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。
冷凍機の全体構成図、（ｂ）は（ａ）のＡ部拡大図、
（ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図２】（ａ）は本発明の第２実施形態を示すパルス管
４と第２配管６との接続部の拡大図、（ｂ）は（ａ）の
Ｃ−Ｃ断面図である。
４と第２配管６との接続部の拡大図、（ｂ）は（ａ）の
Ｃ−Ｃ断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態を示すパルス管４と第２
配管６との接続部の拡大断面図である。
配管６との接続部の拡大断面図である。
【図４】本発明の第４実施形態を示すパルス管４と第２
配管６との接続部の拡大断面図である。
配管６との接続部の拡大断面図である。
【図５】（ａ）は本発明の第５実施形態を示すパルス管
４と第２配管６との接続部の拡大図、（ｂ）は（ａ）の
Ｄ−Ｄ断面図である。
４と第２配管６との接続部の拡大図、（ｂ）は（ａ）の
Ｄ−Ｄ断面図である。
【図６】本発明の第６実施形態を示すパルス管４と第２
配管６との接続部の拡大断面図である。
配管６との接続部の拡大断面図である。
【図７】本発明の第７実施形態を示すパルス管冷凍機の
全体構成図である。
全体構成図である。
【図８】（ａ）は図７のＥ部の拡大断面図、（ｂ）は
（ａ）の側面図である。
（ａ）の側面図である。
【図９】（ａ）は本発明の第８実施形態を示すパルス管
４と第２配管６との接続部の拡大図、（ｂ）は（ａ）の
Ｆ−Ｆ断面図である。
４と第２配管６との接続部の拡大図、（ｂ）は（ａ）の
Ｆ−Ｆ断面図である。
【図１０】本発明の第９実施形態を示すパルス管冷凍機
の全体構成図である。
の全体構成図である。
【図１１】（ａ）は図１０のＧ部の拡大図、（ｂ）は
（ａ）のＨ−Ｈ断面図である。
（ａ）のＨ−Ｈ断面図である。
【図１２】（ａ）は本発明の第１０実施形態を示すパル
ス管４と第２配管６との接続部の拡大図、（ｂ）は
（ａ）のＩ−Ｉ断面図である。
ス管４と第２配管６との接続部の拡大図、（ｂ）は
（ａ）のＩ−Ｉ断面図である。
【図１３】（ａ）は従来のオリフィス型パルス管冷凍機
の全体構成図、（ｂ）は（ａ）のＪ部の拡大断面図、
（ｃ）は（ｂ）の側面図である。
の全体構成図、（ｂ）は（ａ）のＪ部の拡大断面図、
（ｃ）は（ｂ）の側面図である。
【図１４】従来のダブルインレット型パルス管冷凍機の
全体構成図である。
全体構成図である。
【図１５】従来のダブルピストン型パルス管冷凍機の全
体構成図である。
体構成図である。
１、１１：圧縮部、２：蓄冷器、３：第１配管、４：パ
ルス管、５：バッファタンク、６：第２配管、７、９：
オリフィス部材、８：冷却部、１０：バイパス管、１
３：副室。
ルス管、５：バッファタンク、６：第２配管、７、９：
オリフィス部材、８：冷却部、１０：バイパス管、１
３：副室。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鳥居 明人 愛知県日進市米野木町南山500番地１ 株式会社 移動体通信先端技術研究所内 (72)発明者 小原 公和 愛知県日進市米野木町南山500番地１ 株式会社 移動体通信先端技術研究所内
Claims (11)
- 【請求項１】 作動流体を圧縮、膨張させる圧縮部
（１）、 この圧縮部（１）に連結され、前記作動流体の膨張時の
冷熱を蓄冷する蓄冷器（２）、この蓄冷器（２）に連結
され、この蓄冷器（２）を通して加えられる圧力波によ
って前記作動流体が圧縮、膨張を繰り返して変位するパ
ルス管（４）、 および前記蓄冷器（２）のうち、前記パルス管（４）側
端部に形成され、被冷却物を冷却する冷却部（８）を少
なくとも備えたパルス管冷凍機において、 前記パルス管（４）のうち、前記冷却部（８）側に連結
される低温端（４ａ）とは反対側の端部に位置する高温
端（４ｂ）に、高温側機器（５、１１）からの配管
（６）を接続するとともに、この配管接続部を、前記配
管（６）の開口端（６ａ）から噴出する作動流体が前記
パルス管（４）の軸方向とは直角方向の内壁面（４ｃ）
に向くように構成したことを特徴とするパルス管冷凍
機。 - 【請求項２】 前記配管（６）の開口端（６ａ）側部分
が、前記パルス管（４）の円筒面上に配置されているこ
とを特徴とする請求項１に記載のパルス管冷凍機。 - 【請求項３】 前記配管（６）の開口端（６ａ）側部分
が、前記パルス管（４）の円筒面の接平面に対して平行
に配置され、 前記配管（６）の開口端（６ａ）から噴出する作動流体
が前記パルス管（４）の円筒内壁面（４ｃ）に沿って流
れるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のパル
ス管冷凍機。 - 【請求項４】 前記配管（６）を複数の配管（６１、６
２）に分岐し、この複数に分岐した配管（６１、６２）
の開口端（６ａ）から作動流体が噴出するようにしたこ
とを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載
のパルス管冷凍機。 - 【請求項５】 作動流体を圧縮、膨張させる圧縮部
（１）、 この圧縮部（１）に連結され、前記作動流体の膨張時の
冷熱を蓄冷する蓄冷器（２）、 この蓄冷器（２）に連結され、この蓄冷器（２）を通し
て加えられる圧力波によって前記作動流体が圧縮、膨張
を繰り返して変位するパルス管（４）、 および前記蓄冷器（２）のうち、前記パルス管（４）側
端部に形成され、被冷却物を冷却する冷却部（８）を少
なくとも備えたパルス管冷凍機において、 前記パルス管（４）のうち、前記冷却部（８）側に連結
される低温端（４ａ）とは反対側の端部に位置する高温
端（４ｂ）に、高温側機器（５、１１）からの配管
（６）を接続するとともに、この配管接続部を、前記配
管（６）の開口端（６ａ）から噴出する作動流体が前記
パルス管（４）の高温端（４ｂ）の側端面（４ｄ）に向
くように構成したことを特徴とするパルス管冷凍機。 - 【請求項６】 前記配管（６）の開口端（６ａ）側部分
を前記パルス管（４）の高温端（４ｂ）側の内部に挿入
し、この挿入部分（６ｂ）を曲げることにより、前記配
管（６）の開口端（６ａ）から噴出する作動流体が前記
パルス管（４）の高温端（４ｂ）の側端面（４ｄ）に向
くようにしたことを特徴とする請求項５に記載のパルス
管冷凍機。 - 【請求項７】 作動流体を圧縮、膨張させる圧縮部
（１）、 この圧縮部（１）に連結され、前記作動流体の膨張時の
冷熱を蓄冷する蓄冷器（２）、 この蓄冷器（２）に連結され、この蓄冷器（２）を通し
て加えられる圧力波によって前記作動流体が圧縮、膨張
を繰り返して変位するパルス管（４）、 および前記蓄冷器（２）のうち、前記パルス管（４）側
端部に形成され、被冷却物を冷却する冷却部（８）を少
なくとも備えたパルス管冷凍機において、 前記パルス管（４）のうち、前記冷却部（８）側に連結
される低温端（４ａ）とは反対側の端部に位置する高温
端（４ｂ）に、前記パルス管（４）より断面積の大きい
副室（１３）を設け、 この副室（１３）に高温側機器（５、１１）からの配管
（６）を接続して、この配管（６）の開口端（６ａ）か
ら作動流体を前記副室（１３）内に噴出させることを特
徴とするパルス管冷凍機。 - 【請求項８】 前記配管（６）の開口端（６ａ）から噴
出する作動流体が前記副室（１３）の軸方向とは直角方
向の内壁面（１３ａ）に向くようにしたことを特徴とす
る請求項７に記載のパルス管冷凍機。 - 【請求項９】 前記高温側機器として、作動流体の流量
を調整するオリフィス部材（７）を介して前記配管
（６）により前記パルス管（４）の高温端（４ｂ）に連
結されるバッファタンク（５）を備え、オリフィス型パ
ルス管冷凍機として構成されていることを特徴とする請
求項１ないし８のいずれか１つに記載のパルス管冷凍
機。 - 【請求項１０】 前記高温側機器として、作動流体の流
量を調整する第１のオリフィス部材（７）を介して前記
配管（６）により前記パルス管（４）の高温端（４ｂ）
に連結されるバッファタンク（５）を備え、 さらに、前記パルス管（４）の高温端（４ｂ）と前記第
１のオリフィス部材（７）との間の配管（６）に、前記
圧縮部（１）と前記蓄冷器（２）との間の配管（３）を
バイパス管（９）により連結し、 このバイパス管（９）に第２のオリフィス部材（１０）
を備え、ダブルインレット型パルス管冷凍機として構成
されていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれ
か１つに記載のパルス管冷凍機。 - 【請求項１１】 前記高温側機器として、前記パルス管
（４）の高温端（４ｂ）に前記配管（６）により連結さ
れる第２の圧縮部（１１）を備え、ダブルピストン型パ
ルス管冷凍機として構成されていることを特徴とする請
求項１ないし８のいずれか１つに記載のパルス管冷凍
機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7278044A JP2699955B2 (ja) | 1995-10-25 | 1995-10-25 | パルス管冷凍機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7278044A JP2699955B2 (ja) | 1995-10-25 | 1995-10-25 | パルス管冷凍機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09119731A JPH09119731A (ja) | 1997-05-06 |
| JP2699955B2 true JP2699955B2 (ja) | 1998-01-19 |
Family
ID=17591872
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7278044A Expired - Fee Related JP2699955B2 (ja) | 1995-10-25 | 1995-10-25 | パルス管冷凍機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2699955B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11248279A (ja) * | 1998-03-05 | 1999-09-14 | Aisin Seiki Co Ltd | パルス管冷凍機 |
| CN100439817C (zh) * | 2006-01-27 | 2008-12-03 | 中国科学院理化技术研究所 | 脉冲管制冷机直接冷却长波红外探测器件的电子光学装置 |
-
1995
- 1995-10-25 JP JP7278044A patent/JP2699955B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09119731A (ja) | 1997-05-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |