JP2862531B1 - パルス管冷凍機 - Google Patents

パルス管冷凍機

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JP2862531B1 JP4782798A JP4782798A JP2862531B1 JP 2862531 B1 JP2862531 B1 JP 2862531B1 JP 4782798 A JP4782798 A JP 4782798A JP 4782798 A JP4782798 A JP 4782798A JP 2862531 B1 JP2862531 B1 JP 2862531B1
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Abstract

【要約】 【課題】 本発明は、冷却効率及び耐久性を向上させる
ことができ、かつ、装置の作製が簡易で、小型化を容易
に図ることができるパルス管冷凍機を提供することを課
題とする。 【解決手段】 パルス管冷凍機１０は、ピストン１ｅに
連通路１ｈが設けられたピストン対向型のリニア圧縮機
１と、蓄冷材内を通過する流体により、冷却部３を冷却
する蓄冷器２と、冷却部３を介して蓄冷器２に連通され
たパルス管４と、細管５を介してパルス管４に接続され
るバッファタンク６と、一端側がリニア圧縮機１のシリ
ンダ１ｃに貫通し、かつ、所定のタイミングでピストン
１ｅに設けられた連通路１ｈの外周側の開口部に連通す
るように形成され、パルス管４の他端側に接続される第
１の流路７ａ及び第２の流路７ｂと、を有して構成され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、パルス管冷凍機に
関し、特に超伝導デバイス等の冷却に適用して良好な冷
却能力を有し、かつ、装置を小型化することができるパ
ルス管冷凍機に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、冷却される部位に振動を発生
するピストン等の駆動機構を設けることなく、パルス管
内の流体（ガス）を圧縮・膨張させつつ変位させ、パル
ス管に連通して設けられた蓄冷器（熱交換器）で熱を奪
うことにより、パルス管と蓄冷器の接続端部に形成され
る冷却部に載置された被冷却物を冷却するパルス管冷凍
機が知られている。
【０００３】一方、近年の超伝導材料に関する研究の進
展に伴い、液体窒素温度（７７Ｋ）の近傍で超電導現象
を生じる高温超伝導物質の存在が注目を集めている。そ
して、このような高温超伝導物質を用いたデバイスの種
々の製品への適用に際し、パルス管及び蓄冷器内に流体
を収容するだけの簡単な構成で、小型化が容易であり、
流体の圧縮・膨張を発生させる流体の圧送・吸引装置を
外付けすることができる等の特徴を有する上述のパルス
管冷凍機が注目され、各種の改良開発が進められてい
る。
【０００４】この種のパルス管冷凍機の基本原理は、蓄
冷器の端部に形成される冷却部に接するガスを膨張させ
て、冷却部に載置された被冷却物から吸熱する行程と、
吸熱したガスを蓄冷器方向に変位させるとともに、圧縮
させて蓄冷器に放熱する行程との一連の熱交換サイクル
を行なうことによって、冷却部から奪った熱を蓄冷器に
蓄熱させつつ、外部方向へ順次運び出す熱流を発生さ
せ、放熱を行ない冷却部を極低温に冷却するものであ
る、と理解されている。
【０００５】従来のパルス管冷凍機の具体構成例につい
て、図１４を参照して説明する。図１４は、いわゆる、
ダブルインレット型と呼ばれるパルス管冷凍機の構成を
示すものである。図１４に示すように、ダブルインレッ
ト型パルス管冷凍機１０ａは、流体を所定の周期で圧送
・吸引する圧力室を備えたリニア圧縮機１と、リニア圧
縮機１の圧力室に連通し、流体が充填された蓄冷器２
と、蓄冷器２に直列に配置され、流体が充填されたパル
ス管４と、蓄冷器２とパルス管４の接続端部に形成され
る冷却部３と、パルス管４に細管（キャピラリ）５を介
して直列に配置されたバッファタンク６と、蓄冷器２の
他端側（リニア圧縮機との接続部）とパルス管４の他端
側とを連通するダブルインレットパイプ（バイパス流
路）７と、ダブルインレットパイプ７を流れる流体の流
量を調整する流量調整バルブ８とを有して構成されてい
る。
【０００６】なお、パルス管４の他端側とバッファタン
ク６とを連通する細管５は、バッファタンク６へ流出入
する流体の流量を調整するものであって、図１４に示し
た細管５を用いる構成の他、オリフィスや流量調整バル
ブを設けた構成も知られている。また、ダブルインレッ
ト型のパルス管冷凍機の他の例としては、図１５に示す
ような構成も知られている。
【０００７】すなわち、図１５に示すように、図１４に
示した構成において、バイパス流路としてのダブルイン
レットパイプ７及び流量調整バルブ８に代えて、バイパ
ス流路の流体の流量を予め所定値とするように流路径が
設定された細管（キャピラリ）７´を設けた構成を有し
ている。図１４、図１５に示したダブルインレット型パ
ルス管冷凍機１０ａ、１０ｂの構成において、ダブルイ
ンレットパイプ７に設けられた流量調整バルブ８を調整
することにより、あるいは、流路径が設定された細管７
により、圧縮機１による流体の圧送・吸引の周期と、パ
ルス管４内の流体の振幅（圧力）周期との位相差を容易
に制御することができるため、冷却動作に理想的な位相
差（９０゜）を持たせることができ、冷却効率を向上さ
せることができる。
【０００８】次に、図１４に示したリニア圧縮機１の構
成について説明する。図１４に示したリニア圧縮機１
は、いわゆるピストン対向型リニア圧縮機と呼ばれるも
ので、円筒状の外装ケース内に２組の圧縮ユニットが対
向して配置されている。そして、外装ケースと一体的に
設けられたシリンダ１ｃには、ピストン１ｄ、１ｅが対
向するように挿入され、ピストン１ｄ、１ｅを保持する
シャフトの一端側と他端側が各々板バネ１ｆにより外装
ケースに支持されている。また、シャフトの一端側と他
端側の間に設けられたコイル１ａがヨーク１ｂの溝の中
に設けられた永久磁石と対向するように遊挿、保持され
ている。そして、シリンダ１ｃと、対向するピストン１
ｄ、１ｅにより構成される圧力室１ｇには、流体が充填
され、蓄冷器３及びパルス管４と連通している。
【０００９】このようなリニア圧縮機１において、コイ
ル１ａに交流電流を流し、板バネ１ｆ等の弾性部材に取
り付けられたピストン１ｄ、１ｅを互いに接近又は遠ざ
かるように往復動作させることにより、圧力室１ｇ内の
流体を圧縮・膨張させて、蓄冷器２及びパルス管４に流
体を圧送、吸引することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上述したようなダブル
インレット型のパルス管冷凍機においては、バイパス路
であるダブルインレットパイプ７あるいは細管７´を設
けたことにより、バイパス路を介して蓄冷器２及びパル
ス管４がループ状に連通された構成となり、リニア圧縮
機１により流体の圧送・吸引を繰り返すと、バイパス路
での流体の往復運動に対する配管抵抗が異なることか
ら、流体の振幅中心が徐々に移動する、いわゆる循環流
が発生して、熱損失が大きくなり、冷却効率が低下する
とともに、動作安定性が劣化する、という問題が知られ
ている。
【００１１】このような問題を解決するためには、バイ
パス流路における流体の往復各方向の配管抵抗をロータ
リーバルブ等の流量調整バルブを用いて調整する必要が
あるが、従来の流量調整バルブは耐久性が低く、かつ、
パルス管冷凍機がバルブの付設により大型化するという
問題を有していた。本発明の目的は、上述した問題点を
解決し、冷却効率及び耐久性を向上させることができ、
かつ、装置の作製が簡易で、小型化を容易に図ることが
できるパルス管冷凍機を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、請
求項１に記載の発明は、内部に流体が収納され、該流体
との間で熱交換を行う蓄冷器と、前記蓄冷器の一方の端
部に形成され、被冷却体を冷却する冷却部と、前記冷却
部に一端側が隣接するとともに、前記蓄冷器内の空間に
連通して前記流体が収納されたパルス管と、前記蓄冷器
の他端側から前記流体の圧送及び吸引を所定の周期で繰
り返すことにより、前記蓄冷器内の前記流体に圧力及び
変位を与える流体制御手段と、前記パルス管の他端側と
前記流体制御手段とを連通する流路手段と、前記パルス
管の他端側に設けられ、前記パルス管内からの変位した
前記流体を蓄えるバッファタンクと、を備え、前記流路
手段は、略同等に構成された第１の流路及び第２の流路
を有し、前記流体制御手段による前記圧送及び吸引に伴
う、前記蓄冷器及び前記パルス管内の圧力が下降行程の
所定のタイミングのとき、前記第１の流路を介して前記
パルス管の他端側へ第１の流量の前記流体を供給し、前
記蓄冷器及び前記パルス管内の圧力が上昇行程の所定の
タイミングのとき、前記第２の流路を介して前記パルス
管の他端側から第２の流量の前記流体を吸引することを
特徴としている。
【００１３】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、前記流体制御手段が、同
一のシリンダ内に一対のピストンが対向して配置され、
該一対のピストンが同一周期で相反する位相で動作する
ことにより、前記一対のピストン間に形成される圧力室
に収納された前記流体を所定の周期で圧縮及び膨張させ
るピストン対向型の圧縮機であって、前記一対のピスト
ンのいずれか一方の外周から前記圧力室に連通する連通
路と、前記シリンダの側壁に前記第１の流路に連通する
第１の開口部と、前記シリンダの側壁に前記第２の流路
に連通する第２の開口部と、を有し、前記蓄冷器及び前
記パルス管内の圧力が下降行程の所定のタイミングのと
き、前記ピストンの外周に設けられた前記連通路の一方
の開口部と前記第１の開口部の位置が一致して、前記第
１の流路を介して前記パルス管の他端側へ前記流体を供
給し、前記蓄冷器及び前記パルス管内の圧力が上昇行程
の所定のタイミングのとき、前記ピストンの外周に設け
られた前記連通路の一方の開口部と前記第２の開口部の
位置が一致して、前記第２の流路を介して前記パルス管
の他端側から前記流体を吸引することを特徴としてい
る。
【００１４】また、請求項３記載の発明は、請求項１記
載のパルス管冷凍機において、前記流体制御手段が、同
一のシリンダ内に一対の第１のピストン及び第２のピス
トンが対向して配置され、該一対のピストンが同一周期
で相反する位相で動作することにより、前記一対のピス
トン間に形成される圧力室に収納された前記流体を所定
の周期で圧縮及び膨張させるピストン対向型の圧縮機で
あって、前記第１のピストンの外周から前記圧力室に連
通する第１の連通路と、前記第２のピストンの外周から
前記圧力室に連通する第２の連通路と、前記シリンダの
側壁に前記第１の流路に連通する第１の開口部と、前記
シリンダの側壁に前記第２の流路に連通する第２の開口
部と、を有し、前記蓄冷器及び前記パルス管内の圧力が
下降行程の所定のタイミングのとき、前記第１のピスト
ンの外周に設けられた前記第１の連通路の一方の開口部
と前記第１の開口部の位置が一致して、前記第１の流路
を介して前記パルス管の他端側へ前記流体を供給し、前
記蓄冷器及び前記パルス管内の圧力が上昇行程の所定の
タイミングのとき、前記第２のピストンの外周に設けら
れた前記第２の連通路の一方の開口部と前記第２の開口
部の位置が一致して、前記第２の流路を介して前記パル
ス管の他端側から前記流体を吸引することを特徴として
いる。
【００１５】また、請求項４記載の発明は、請求項１記
載のパルス管冷凍機において、前記流体制御手段が、シ
リンダ内に配置されたピストンが所定の周期で動作する
ことにより、前記シリンダ内に形成される圧力室に収納
された前記流体を所定の周期で圧縮及び膨張させるピス
トン型の圧縮機であって、前記ピストンの外周から前記
圧力室に連通する連通路と、前記シリンダの側壁に前記
第１の流路に連通する第１の開口部と、前記シリンダの
側壁に前記第２の流路に連通する第２の開口部と、を有
し、前記蓄冷器及び前記パルス管内の圧力が下降行程の
所定のタイミングのとき、前記ピストンの外周に設けら
れた前記連通路の一方の開口部と前記第１の開口部の位
置が一致して、前記第１の流路を介して前記パルス管の
他端側へ前記流体を供給し、前記蓄冷器及び前記パルス
管内の圧力が上昇行程の所定のタイミングのとき、前記
ピストンの外周に設けられた前記連通路の一方の開口部
と前記第２の開口部の位置が一致して、前記第２の流路
を介して前記パルス管の他端側から前記流体を吸引する
ことを特徴としている。
【００１６】そして、請求項５記載の発明は、請求項
１、２、３又は４記載のパルス管冷凍機において、前記
第１の流路は、前記第１の流量を実現する第１の流路径
を有し、前記第２の流路は前記第２の流量を実現する第
２の流路径を有することを特徴としている。また、請求
項６記載の発明は、請求項１、２、３又は４記載のパル
ス管冷凍機において、前記流路手段は、前記第１の流路
及び前記第２の流路に共通の流量制御手段を有し、前記
第１の流路及び前記第２の流路を流れる前記流体の流量
を任意に制御したことを特徴としている。
【００１７】また、請求項７記載の発明は、請求項１、
２、３又は４記載のパルス管冷凍機において、前記流路
手段は、前記第１の流路及び前記第２の流路に個別の流
量制御手段を有し、前記第１の流路及び前記第２の流路
を流れる前記流体の流量を個別かつ任意に制御したこと
を特徴としている。また、請求項８記載の発明は、請求
項２、３又は４記載のパルス管冷凍機において、前記圧
縮機は、前記ピストンに設けられた前記連通路内に流量
制御手段を有し、前記第１の流路及び前記第２の流路を
流れる前記流体の流量を任意に制御したことを特徴とし
ている。
【００１８】そして、請求項９記載の発明は、請求項
１、２、３、４、５、６、７又は８記載のパルス管冷凍
機において、前記蓄冷器及び前記パルス管は、各々の一
端側に形成された前記冷却部から、同方向に略平行に延
在して構成されていることを特徴としている。また、請
求項１０記載の発明は、請求項２、３、４、５、６、
７、８又は９記載のパルス管冷凍機において、前記ピス
トンは、前記外周に設けられた前記連通路の一方の開口
部の位置に、前記外周に沿って延在する溝部を有するこ
とを特徴としている。
【００１９】さらに、請求項１１記載の発明は、請求項
２、３、４、５、６、７、８、９又は１０記載のパルス
管冷凍機において、前記圧縮機は、リニア圧縮機である
ことを特徴としている。このような本発明の構成は、次
のような事実に基づいている。すなわち、本願発明者
は、上記課題を解決するため、ダブルインレット型のパ
ルス管冷凍機における流体の振幅中心の変位と位相差を
観察し、流体の変位と冷却効率との関係を分析、検証し
た。
【００２０】具体的には、図１に示すような装置によっ
て、流体の振幅中心の変位を観察した。図１に示すダブ
ルインレット型パルス管冷凍機１０は、パルス管４を透
明なアクリル材で作製したものであって、パルス管４の
内部に極めて軽い球体４ａが挿入されている。なお、ダ
ブルインレット型パルス管冷凍機１０は、図１４あるい
は図１５に示したようたものと同等の構成を有してい
る。
【００２１】そして、この球体４ａを高速度ビデオカメ
ラ２０及び球体位置自動追尾解析装置３０等の観察装置
を用いることにより、球体の振幅運動の中心位置の変
位、すなわち流体の振幅中心の変位を観察する。同時
に、蓄冷器２及びパルス管４に接続される配管及びバイ
パス流路に設けられた圧力センサＰ１〜Ｐ３により、蓄
冷器２及びパルス管４により構成される冷凍機の内部圧
力の変化を観察する。
【００２２】このような観察結果より、圧縮機１による
流体の圧送・吸引動作に伴うバイパス流路での流体の変
位を把握することができ、図２（ａ）、（ｂ）に示すよ
うに、冷凍機内部の圧力と、パルス管４，バッファタン
ク６及びバイパス流路との合流点における流体の流れと
の関係が判明した。すなわち、ダブルインレット型パル
ス管冷凍機１０においては、圧縮機１のピストンの往復
運動による流体の圧縮、膨張の一周期中に、バイパス流
路を通過する流体がパルス管４側に流出入し、冷却に関
与する時間帯（冷凍機内部の圧力上昇行程前期ｔ１及び
圧力下降行程前期ｔ３）と、バイパス流路を通過する流
体がバッファタンク６側に流出入し、冷却に関与しない
時間帯（冷凍機内部の圧力上昇行程後期ｔ２及び圧力下
降行程後期ｔ４）が存在することを見出した。
【００２３】したがって、バイパス流路を通過する流体
のうち、冷却に関与しない時間帯（ｔ２、ｔ４）の流体
の流れを遮断し、冷却に関与する時間帯（ｔ１、ｔ３）
にのみバイパス流路を連通させ、かつ、循環流の原因と
なるバイパス流路における流体の振幅中心の変位を打ち
消すように、圧縮機１による流体の圧送・吸引を行うこ
とにより冷却効率及び動作特性の安定性を向上させるこ
とができる。
【００２４】本発明は、ダブルインレット型パルス管冷
凍機において、第１の流路及び第２の流路からなる流路
手段（バイパス流路）を設け、図３のタイミングチャー
トに示すように、流体制御手段（圧縮機）による圧送・
吸引動作に伴う、蓄冷器及びパルス管内（冷凍機内部と
総称する）の圧力が、下降行程の所定のタイミング（前
期：ｔ３、ｔ７）のとき、第１の流路を介してパルス管
の他端側へ流体を供給することにより、パルス管からバ
イパス流路を介して圧縮機方向へ流れる流体の振幅中心
の変位を相殺し、また、冷凍機内部の圧力が上昇行程の
所定のタイミング（前期：ｔ１、ｔ５）のとき、第２の
流路を介してパルス管の他端側から流体を吸引すること
により、圧縮機からバイパス流路を介してパルス管方向
へ流れる流体の振幅中心の変位を相殺することができ、
循環流を抑制又は防止することができる。
【００２５】また、冷凍機内部の圧力が上昇行程の所定
のタイミング（後期：ｔ２、ｔ６）及び下降行程の所定
のタイミング（後期：ｔ４、ｔ８）のときには、図２
（ｂ）に示したように、流体はバッファタンクに流出入
し、冷却に関与しない期間となるため、第１及び第２の
流路に圧縮機からの流体の圧送・吸引動作が伝搬しない
遮断状態とすることにより、流体の流れを抑制し、冷却
効率及び動作安定性の向上を図ることができる。
【００２６】また、圧縮機に用いられるピストンに圧力
室及びと流路１，２と連通する連通路を設けることによ
り、圧縮機による流体の圧送・吸引のタイミングに同期
して、上記タイミングチャートに示した流体の制御を行
うことができるため、簡易に循環流を抑制し、冷却効率
を向上させたパルス管冷凍機を実現することができる。
【００２７】また、流体制御手段として、ピストン対向
型のリニア圧縮機を用いることにより、シリンダ−ピス
トン間が無接触の状態で往復運動するため、極めて高い
耐久性を実現することができるとともに、往復運動に伴
う振動を極力抑制することができる。また、流体制御手
段として、単独（シングル）のリニア圧縮機を用いるこ
とにより、極めて高い耐久性を実現することができると
ともに、ピストン対向型に比較して、装置の小型化を図
ることができる。
【００２８】また、流路１、２に流量制御手段を設ける
ことにより、流体の流れを調整することができるため、
循環流を良好に抑制することができる。特に、リニア圧
縮機のピストンに設けられた連通路の一部の流路径を所
定値に設定して、流量制御機能を併用させることによ
り、装置の小型化を図りつつ、循環流を良好に抑制する
ことができる。
【００２９】また、ピストンに設けられる連通路の外周
側の開口部を、ピストン外周に沿って形成された溝部内
に設けることにより、連通路の開口部位置と、シリンダ
側壁に設けられた第１及び第２の流路と連通する開口部
の位置とを簡易に一致させることができるため、本発明
の構成を簡易に作製することができる。また、パルス管
冷凍機を冷却部を基点として略Ｕ字状に構成することに
より、装置を小型化することができるとともに、装置形
状を多様化させることができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るパルス管冷凍
機について、実施例を示して説明する。 （第１の実施例）本発明に係るパルス管冷凍機の第１の
実施例について、図４を参照して説明する。なお、図１
５と同等の構成については、同一の符号を付して、その
説明を省略する。
【００３１】図４に示すように、本実施例のダブルイン
レット型パルス管冷凍機１０は、流体制御手段を構成す
るピストン対向型のリニア圧縮機１と、蓄冷器２と、パ
ルス管４と、冷却部３と、細管５と、バッファタンク６
と、流路手段を構成する第１の流路７ａ及び第２の流路
７ｂと、を有して構成されている。リニア圧縮機１は、
従来技術と同様に、円筒状の外装ケース内に２組の圧縮
ユニットが対向して配置され、外装ケースと一体的に設
けられたシリンダ１ｃ内に、ピストン１ｄ、１ｅが対向
して挿入されている。ピストン１ｄ、１ｅを保持するシ
ャフトは、板バネ１ｆにより外装ケースに支持され、シ
ャフトと一体的に設けられたコイル１ａがヨーク１ｂの
溝の中に設けられた永久磁石と対向するように遊挿、保
持されている。対向するピストン１ｄ、１ｅ間に形成さ
れる圧力室１ｇは、流体が充填され、蓄冷器３の他端側
に連通している。
【００３２】そして、図５に示すように、ピストン１ｅ
には、圧力室１ｇ側とピストン１ｅの外周側とを連通す
る連通路１ｈが設けられ、かつ、外周側の開口部は、ピ
ストン１ｅの外周に沿って形成された溝部１ｉ内に設け
られている。蓄冷器２は、内部に蓄冷材が充填され、こ
の蓄冷材内を流体が熱交換しながら通過することによ
り、一端側に形成される冷却部を所望の低温状態に冷却
する。
【００３３】パルス管４は、一端側が冷却部３を介して
蓄冷器２に直列に接続され、かつ、蓄冷器２と連通され
て内部に流体が充填されている。細管５は、バッファタ
ンク６に流出入する流体の流量を所定値に制限する流路
径を有し、流量調整機能を有している。第１の流路７ａ
及び第２の流路７ｂは、各々一端側がリニア圧縮機１の
一方のピストン１ｅ側のシリンダ１ｃに貫通し、かつ、
所定のタイミングで前述したピストン１ｅに設けられた
連通路１ｈの外周側の開口部（あるいは溝部１ｉ）と一
致して連通するように形成されている。また、第１の流
路７ａ及び第２の流路７ｂの他端側は、パルス管４の他
端側（バッファタンク６側）に、接続されている。
【００３４】ここで、第１の流路７ａ及び第２の流路７
ｂは、所定の流路径を有する細管により構成されてい
る。このようなパルス管冷凍機１０において、リニア圧
縮機１のコイル１ａに交流電流を流し、ピストン１ｄ、
１ｅを所定の周期で往復動作させることにより、圧力室
１ｇ内の流体を圧縮・膨張させて蓄冷器２の他端側から
所定の振幅を有する流体が圧送、吸引される。
【００３５】そして、第１の流路７ａは、図３のタイミ
ングチャートに示したように、リニア圧縮機１により生
じる流体の圧送・吸引に伴って、蓄冷器２及びパルス管
４内部の圧力変化が下降行程の前期となるタイミングｔ
３、ｔ７において、ピストン１ｅに設けられた連通路１
ｈの外周側開口部の位置と一致して連通し、リニア圧縮
機１の圧力室１ｇの圧力に応じた流体が、連通路１ｈ及
び第１の流路７ａを介してパルス管４の他端側に供給さ
れる。
【００３６】一方、第２の流路７ｂは、図３のタイミン
グチャートに示したように、蓄冷器２及びパルス管４内
部の圧力変化が上昇行程の前期となるタイミングｔ１、
ｔ５において、ピストン１ｅに設けられた連通路１ｈの
外周側開口部の位置と一致して連通し、リニア圧縮機１
の圧力室１ｇの圧力に応じた流体が、連通路１ｈ及び第
２の流路７ｂを介してパルス管４の他端側から吸引され
る。
【００３７】また、図３のタイミングチャートに示した
ように、蓄冷器２及びパルス管４内部の圧力変化が上昇
行程の後期となるタイミングｔ２、ｔ６及び下降行程の
後期となるタイミングｔ４、ｔ８においては、ピストン
１ｅに設けられた連通路１ｈの外周側開口部の位置が、
第１の流路７ａ、第２の流路７ｂのいずれとも連通する
ことなく遮断され、流体の供給、吸引は行われない。
【００３８】これにより、図１（ｂ）に示したように、
タイミングｔ３（ｔ７）において、パルス管４の他端側
から第１の流路７ａ方向に流れる流体の流量（第１の流
量）と、タイミングｔ１（ｔ５）において、第２の流路
７ｂ方向からパルス管４の他端側に流れる流体の流量
（第２の流量）とが等しくなるように第１の流路７ａ及
び第２の流路７ｂの抵抗を調整することにより、循環流
が抑制あるいは防止される。
【００３９】また、タイミングｔ２（ｔ６）、ｔ４（ｔ
８）において、バッファタンク６に流出入する流体が遮
断され、冷却に関与しない流体の流れがなくなるため、
冷却効率が向上する。さらに、圧縮機としてピストン対
向型のリニア圧縮機１を利用し、ピストン１ｄ、１ｅを
対向させて同一周期で往復動作させているため、駆動時
の振動を抑制したパルス管冷凍機１０を実現することが
できる。
【００４０】ここで、連通路１ｈの外周側開口部が、ピ
ストン１ｅの外周に沿って形成された溝部の内部底面に
設けられているため、連通路１ｈの開口部位置と、シリ
ンダ側壁を貫通して設けられた第１及び第２の流路７
ａ、７ｂの位置とを、ピストン１ｅの回転方向を厳密に
考慮することなく簡易に一致させることができ、本実施
例の構成を容易に作製することができる。
【００４１】（第２の実施例）本発明に係るパルス管冷
凍機の第２の実施例について、図６を参照して説明す
る。なお、上述した実施例と同等の構成については、同
一の符号を付して、その説明を省略する。図６に示すよ
うに、本実施例のダブルインレット型パルス管冷凍機１
０は、第１の流路７ａの一端側がリニア圧縮機１の一方
のピストン１ｅ側のシリンダ１ｃに貫通し、第２の流路
７ｂの一端側がリニア圧縮機１の他方のピストン１ｄ側
のシリンダ１ｃに貫通した構成を有している。
【００４２】また、ピストン１ｅは、図５に示したよう
に、圧力室１ｇ側とピストン１ｅの外周側とを連通する
連通路１ｈを有し、ピストン１ｄも、ピストン１ｅと略
同等に、圧力室１ｇ側とピストン１ｄの外周側とを連通
する連通路１ｊを有している。そして、第１の流路７ａ
は、所定のタイミングでピストン１ｅに設けられた連通
路１ｈの外周側の開口部と一致して連通するように形成
されている。また、第２の流路７ｂは、所定のタイミン
グでピストン１ｄに設けられた連通路１ｊの外周側の開
口部と一致して連通するように形成されている。
【００４３】このようなパルス管冷凍機１０において、
リニア圧縮機１のピストン１ｄ、１ｅを所定の周期で往
復動作させることにより、所定の振幅を有する流体が圧
送、吸引される。そして、第１の流路７ａは、図３のタ
イミングチャートに示したように、蓄冷器２及びパルス
管４内部の圧力変化が下降行程の前期となるタイミング
ｔ３、ｔ７において、ピストン１ｅに設けられた連通路
１ｈの外周側開口部の位置と一致して連通し、リニア圧
縮機１の圧力室１ｇの圧力に応じた流体が、連通路１ｈ
及び第１の流路７ａを介してパルス管４の他端側に供給
される。
【００４４】一方、第２の流路７ｂは、図３のタイミン
グチャートに示したように、蓄冷器２及びパルス管４内
部の圧力変化が上昇行程の前期となるタイミングｔ１、
ｔ５において、ピストン１ｄに設けられた連通路１ｊの
外周側開口部の位置と一致して連通し、リニア圧縮機１
の圧力室１ｇの圧力に応じた流体が、連通路１ｊ及び第
２の流路７ｂを介してパルス管４の他端側から吸引され
る。
【００４５】また、図３のタイミングチャートに示した
ように、蓄冷器２及びパルス管４内部の圧力変化が上昇
行程の後期となるタイミングｔ２、ｔ６及び下降行程の
後期となるタイミングｔ４、ｔ８においては、ピストン
１ｅ、１ｄに設けられた各々の連通路１ｈ、１ｊの外周
側開口部の位置が、第１の流路７ａ、第２の流路７ｂの
いずれとも連通することなく遮断され、流体の供給、吸
引は行われない。
【００４６】これにより、第１の実施例と同様に、冷却
に関与するタイミングｔ３（ｔ７）、ｔ１（ｔ５）では
各々第１の流路７ａ及び第２の流路７ｂを介して同一流
量の流体が圧送・吸引されることにより、循環流が抑制
又は防止される。また、冷却に関与しないタイミングｔ
２（ｔ６）、ｔ４（ｔ８）では第１の流路７ａ及び第２
の流路７ｂが遮断され、バッファタンクへの無駄な流体
の流出入が阻止されるため、冷却効率が向上する。
【００４７】（第３の実施例）本発明に係るパルス管冷
凍機の第３の実施例について、図７を参照して説明す
る。なお、上述した実施例と同等の構成については、同
一の符号を付して、その説明を省略する。図７に示すよ
うに、本実施例のダブルインレット型パルス管冷凍機１
０は、第１の流路７ａ及び第２の流路７ｂの一端側が、
各々リニア圧縮機１の一方のピストン１ｅ側のシリンダ
１ｃに貫通し、第１の流路７ａ及び第２の流路７ｂの他
端側が、共通に単一の流量調整バルブ８に接続され、流
量調整バルブ８は、単一の流路７´を介してパルス管４
の他端側に接続されている。ここで、流量調整バルブ
は、流量制御手段を構成する。
【００４８】また、ピストン１ｅは、第１の実施例と同
様に、圧力室１ｇ側とピストン１ｅの外周側とを連通す
る連通路１ｈを有している。このようなパルス管冷凍機
１０において、リニア圧縮機１により所定の振幅を有す
る流体が圧送、吸引され、第１の流路７ａは、図３のタ
イミングチャートに示したように、蓄冷器２及びパルス
管４内部の圧力変化が下降行程の前期となるタイミング
ｔ３、ｔ７において、ピストン１ｅに設けられた連通路
１ｈの外周側開口部の位置と一致して連通し、リニア圧
縮機１の圧力室１ｇの圧力に応じた流体が、連通路１
ｈ、第１の流路７ａ及び流路７´を介して、流量調整バ
ルブ８により設定された所定の流量でパルス管４の他端
側に供給される。
【００４９】一方、第２の流路７ｂは、図３のタイミン
グチャートに示したように、蓄冷器２及びパルス管４内
部の圧力変化が上昇行程の前期となるタイミングｔ１、
ｔ５において、ピストン１ｅに設けられた連通路１ｈの
外周側開口部の位置と一致して連通し、リニア圧縮機１
の圧力室１ｇの圧力に応じた流体が、連通路１ｈ及び第
２の流路７ｂ及び流路７´を介して、流量調整バルブ８
により設定される流量でパルス管４の他端側から吸引さ
れる。
【００５０】また、図３のタイミングチャートに示した
ように、蓄冷器２及びパルス管４内部の圧力変化が上昇
行程の後期となるタイミングｔ２、ｔ６及び下降行程の
後期となるタイミングｔ４、ｔ８においては、ピストン
１ｅに設けられた連通路１ｈの外周側開口部の位置が、
第１の流路７ａ、第２の流路７ｂのいずれとも連通する
ことなく遮断され、流体の供給、吸引は行われない。
【００５１】これにより、冷却に関与するタイミングで
は第１の流路７ａ、第２の流路７ｂ及び流路７´を介し
て適切な圧送・吸引が実行され、冷却に関与しないタイ
ミングでは第１の流路７ａ及び第２の流路７ｂが遮断さ
れ、バッファタンクへの無駄な流体の流出入が阻止され
るため、冷却効率が向上する。（第４の実施例）本発明
に係るパルス管冷凍機の第４の実施例について、図８を
参照して説明する。なお、上述した実施例と同等の構成
については、同一の符号を付して、その説明を省略す
る。
【００５２】図８に示すように、本実施例のダブルイン
レット型パルス管冷凍機１０は、第１の流路７ａの一端
側がリニア圧縮機１の一方のピストン１ｅ側のシリンダ
１ｃに貫通し、かつ、第１の流路７ａ中に個別の流量調
整バルブ８ａが接続されている。また、第２の流路７ｂ
の一端側がリニア圧縮機１の他方のピストン１ｄ側のシ
リンダ１ｃに貫通し、かつ、第２の流路７ｂ中に個別の
流量調整バルブ８ｂが接続されている。
【００５３】また、ピストン１ｅは、第２の実施例と同
様に、圧力室１ｇ側とピストン１ｅの外周側とを連通す
る連通路１ｈを有し、ピストン１ｄも、ピストン１ｅと
略同等に、圧力室１ｇ側とピストン１ｄの外周側とを連
通する連通路１ｊを有している。このようなパルス管冷
凍機１０において、リニア圧縮機１により所定の振幅を
有する流体が圧送、吸引され、第１の流路７ａは、図３
のタイミングチャートに示したように、蓄冷器２及びパ
ルス管４内部の圧力変化が下降行程の前期となるタイミ
ングｔ３、ｔ７において、ピストン１ｅに設けられた連
通路１ｈの外周側開口部の位置と一致して連通し、リニ
ア圧縮機１の圧力室１ｇの圧力に応じた流体が、連通路
１ｈ、第１の流路７ａを介して、流量調整バルブ８ａに
より設定された所定の流量でパルス管４の他端側に供給
される。
【００５４】一方、第２の流路７ｂは、図３のタイミン
グチャートに示したように、蓄冷器２及びパルス管４内
部の圧力変化が上昇行程の前期となるタイミングｔ１、
ｔ５において、ピストン１ｄに設けられた連通路１ｊの
外周側開口部の位置と一致して連通し、リニア圧縮機１
の圧力室１ｇの圧力に応じた流体が、連通路１ｊ及び第
２の流路７ｂを介して、流量調整バルブ８ｂにより設定
される流量でパルス管４の他端側から吸引される。
【００５５】また、図３のタイミングチャートに示した
ように、蓄冷器２及びパルス管４内部の圧力変化が上昇
行程の後期となるタイミングｔ２、ｔ６及び下降行程の
後期となるタイミングｔ４、ｔ８においては、ピストン
１ｅ、１ｄに設けられた各々の連通路１ｈ、１ｊの外周
側開口部の位置が、第１の流路７ａ、第２の流路７ｂの
いずれとも連通することなく遮断され、流体の供給、吸
引は行われない。
【００５６】これにより、冷却に関与するタイミングｔ
３（ｔ７）、ｔ１（ｔ５）では第１の流路７ａ及び第２
の流路７ｂを介して圧送・吸引される流体を所定の流量
に微妙に調整することができるため、第１の流路７ａ及
び第２の流路７ｂを介して同一流量の流体が圧送・吸引
され、循環流が抑制又は防止される。また、冷却に関与
しないタイミングｔ２（ｔ６）、ｔ４（ｔ８）では第１
の流路７ａ及び第２の流路７ｂが遮断され、バッファタ
ンクへの無駄な流体の流出入が阻止されるため、冷却効
率が向上する。なお、第３及び第４の実施例において流
量制御手段として示した流量調整バルブ８、８ａ、８ｂ
に代えて、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、ピストン
１ｅ、１ｄに設けられた連通路１ｈ、１ｊに所定の流路
径を有する流量調整部８ｃ、８ｄを設け、所定の流量を
設定する構成であっても良い。ここで、図９（ａ）に示
した流量調整部８ｃは、連通路１ｈ、１ｊの穴加工時に
所定の流量となるように流路径を調整するものであり、
図９（ｂ）に示した流量調整部８ｄは、連通路１ｈ、１
ｊの穴加工後、所定の流量の流路径を有する別部品を連
通路１ｈ、１ｊ内に挿入するものである。
【００５７】（第５の実施例）本発明に係るパルス管冷
凍機の第５の実施例について、図１０を参照して説明す
る。なお、上述した実施例と同等の構成については、同
一の符号を付して、その説明を省略する。図１０に示す
ように、本実施例のダブルインレット型パルス管冷凍機
１０は、蓄冷器２及びパルス管４が、冷却部３を基点と
して並列に接続され、かつ、冷却部３を介して連通さ
れ、内部に流体が充填されている。
【００５８】また、第１の流路７ａの一端側は、リニア
圧縮機１の一方のピストン１ｅ側のシリンダ１ｃに貫通
し、第２の流路７ｂの一端側がリニア圧縮機１の他方の
ピストン１ｄ側のシリンダ１ｃに貫通した構成を有して
いる。ピストン１ｅは、図５に示したように、圧力室１
ｇ側とピストン１ｅの外周側とを連通する連通路１ｈを
有し、ピストン１ｄも、ピストン１ｅと略同等に、圧力
室１ｇ側とピストン１ｄの外周側とを連通する連通路１
ｊを有している。
【００５９】そして、第１の流路７ａは、所定のタイミ
ングでピストン１ｅに設けられた連通路１ｈの外周側の
開口部と一致して連通するように形成され、第２の流路
７ｂは、所定のタイミングでピストン１ｄに設けられた
連通路１ｊの外周側の開口部と一致して連通するように
形成されている。このようなパルス管冷凍機１０におい
て、リニア圧縮機１のピストン１ｄ、１ｅを所定の周期
で往復動作させることにより、所定の振幅を有する流体
が圧送、吸引される。
【００６０】そして、第１の流路７ａは、図３のタイミ
ングチャートに示したように、蓄冷器２及びパルス管４
内部の圧力変化が下降行程の前期となるタイミングｔ
３、ｔ７において、ピストン１ｅに設けられた連通路１
ｈの外周側開口部の位置と一致して連通し、リニア圧縮
機１の圧力室１ｇの圧力に応じた流体が、連通路１ｈ及
び第１の流路７ａを介してパルス管４の他端側に供給さ
れる。
【００６１】一方、第２の流路７ｂは、図３のタイミン
グチャートに示したように、蓄冷器２及びパルス管４内
部の圧力変化が上昇行程の前期となるタイミングｔ１、
ｔ５において、ピストン１ｄに設けられた連通路１ｊの
外周側開口部の位置と一致して連通し、リニア圧縮機１
の圧力室１ｇの圧力に応じた流体が、連通路１ｊ及び第
２の流路７ｂを介してパルス管４の他端側から吸引され
る。
【００６２】また、図３のタイミングチャートに示した
ように、蓄冷器２及びパルス管４内部の圧力変化が上昇
行程の後期となるタイミングｔ２、ｔ６及び下降行程の
後期となるタイミングｔ４、ｔ８においては、ピストン
１ｅ、１ｄに設けられた各々の連通路１ｈ、１ｊの外周
側開口部の位置が、第１の流路７ａ、第２の流路７ｂの
いずれとも連通することなく遮断され、流体の供給、吸
引は行われない。
【００６３】これにより、上述した実施例と同様に、冷
却に関与するタイミングｔ３（ｔ７）、ｔ１（ｔ５）で
は第１の流路７ａ及び第２の流路７ｂを介して同一流量
の流体が圧送・吸引されることにより、循環流が抑制又
は防止され、冷却に関与しないタイミングｔ２（ｔ
６）、ｔ４（ｔ８）では無駄な流体の流れが阻止される
ため、冷却効率が向上するとともに、蓄冷器２、冷却部
３及びパルス管４が、Ｕ字型を有しているため、冷凍機
を小型化することができる。
【００６４】（第６の実施例）本発明に係るパルス管冷
凍機の第６の実施例について、図１１を参照して説明す
る。なお、上述した実施例と同等の構成については、同
一の符号を付して、その説明を省略する。図１１に示す
ように、本実施例のダブルインレット型パルス管冷凍機
１０は、流体制御手段を構成する単一のピストンを有す
るリニア圧縮機１と、蓄冷器２と、パルス管４と、冷却
部３と、細管５と、バッファタンク６と、流路手段を構
成する第１の流路７ａ及び第２の流路７ｂと、を有して
構成されている。
【００６５】リニア圧縮機１は、単一の圧縮ユニットに
設けられたシリンダ１ｃ内にピストン１ｄが挿入されて
いる。シリンダ１ｃとピストン１ｄ間に形成される圧力
室１ｇは、流体が充填され、蓄冷器３の他端側に連通し
ている。そして、図１２に示すように、ピストン１ｄに
は、圧力室１ｇ側とピストン１ｄの外周側とを連通する
Ｔ字状の連通路１ｋが設けられ、かつ、外周側の２の開
口部は、ピストン１ｄの外周に沿って形成された溝部１
ｉ内に設けられている。
【００６６】第１の流路７ａ及び第２の流路７ｂは、各
々一端側がシリンダ１ｃに貫通し、かつ、所定のタイミ
ングで前述したピストン１ｄに設けられた連通路１ｋの
外周側の開口部と一致して連通するように形成されてい
る。ここで、第１の流路７ａ及び第２の流路７ｂは、所
定の流路径を有する細管により構成されている。
【００６７】このようなパルス管冷凍機１０において、
リニア圧縮機１のピストン１ｄを所定の交流周期で往復
動作させることにより、所定の振幅を有する流体が圧
送、吸引される。そして、第１の流路７ａは、図３のタ
イミングチャートに示したように、蓄冷器２及びパルス
管４内部の圧力変化が下降行程の前期となるタイミング
ｔ３、ｔ７において、ピストン１ｄに設けられた連通路
１ｋの外周側開口部の位置と一致して連通し、リニア圧
縮機１の圧力室１ｇの圧力に応じた流体が、連通路１ｋ
及び第１の流路７ａを介してパルス管４の他端側に供給
される。
【００６８】一方、第２の流路７ｂは、図３のタイミン
グチャートに示したように、蓄冷器２及びパルス管４内
部の圧力変化が上昇行程の前期となるタイミングｔ１、
ｔ５において、ピストン１ｄに設けられた連通路１ｋの
外周側開口部の位置と一致して連通し、リニア圧縮機１
の圧力室１ｇの圧力に応じた流体が、連通路１ｋ及び第
２の流路７ｂを介してパルス管４の他端側から吸引され
る。
【００６９】また、図３のタイミングチャートに示した
ように、蓄冷器２及びパルス管４内部の圧力変化が上昇
行程の後期となるタイミングｔ２、ｔ６及び下降行程の
後期となるタイミングｔ４、ｔ８においては、ピストン
１ｄに設けられた連通路１ｋの外周側開口部の位置が、
第１の流路７ａ、第２の流路７ｂのいずれとも連通する
ことなく遮断され、流体の供給、吸引は行われない。
【００７０】これにより、上述した実施例と同様に、冷
却に関与するタイミングｔ３（ｔ７）、ｔ１（ｔ５）で
は第１の流路７ａ及び第２の流路７ｂを介して同一流量
の流体が圧送・吸引されることにより、循環流が抑制又
は防止され、冷却に関与しないタイミングｔ２（ｔ
６）、ｔ４（ｔ８）ではバッファタンクへの無駄な流体
の流出入が阻止されるため、冷却効率が向上するととも
に、リニア圧縮機１が単一のピストン１ｄのみを有する
シングルピストン型であるため、上述した実施例に比較
して、冷凍機を小型化することができる。
【００７１】なお、本実施例においては、ピストン１ｄ
に形成される連通路１ｋとして、ピストン１ｄを直径方
向に貫通する穴と、これに連結し圧力室１ｇ側へ貫通す
る穴とによるＴ字型のものを示したが、本発明はこれに
限定されるものではなく、ピストン１ｄの外周に沿って
溝部１ｉが形成された構成で有れば、図５に示したよう
に、Ｌ字型に貫通するものであっても良いことはいうま
でもない。
【００７２】（第７の実施例）本発明に係るパルス管冷
凍機の第７の実施例について、図１３を参照して説明す
る。なお、上述した実施例と同等の構成については、同
一の符号を付して、その説明を省略する。図１３に示す
ように、本実施例のダブルインレット型パルス管冷凍機
１０は、図１０に示したように、蓄冷器２及びパルス管
４が、冷却部３を基点として並列に接続されたＵ字型を
有している。
【００７３】ピストン１ｄは、図１２に示したように、
圧力室１ｇ側とピストン１ｄの外周側とを連通するＴ字
状の連通路１ｋを有している。第１の流路７ａ及び第２
の流路７ｂは、各々一端側がシリンダ１ｃに貫通し、か
つ、所定のタイミングで前述したピストン１ｄに設けら
れた連通路１ｋの外周側の開口部と一致して連通するよ
うに形成されている。
【００７４】このようなパルス管冷凍機１０において、
リニア圧縮機１のピストン１ｄを所定の交流周期で往復
動作させることにより、所定の振幅を有する流体が圧
送、吸引される。そして、第１の流路７ａは、図３のタ
イミングチャートに示したように、蓄冷器２及びパルス
管４内部の圧力変化が下降行程の前期となるタイミング
ｔ３、ｔ７において、ピストン１ｄに設けられた連通路
１ｋの外周側開口部の位置と一致して連通し、リニア圧
縮機１の圧力室１ｇの圧力に応じた流体が、連通路１ｋ
及び第１の流路７ａを介してパルス管４の他端側に供給
される。
【００７５】一方、第２の流路７ｂは、図３のタイミン
グチャートに示したように、蓄冷器２及びパルス管４内
部の圧力変化が上昇行程の前期となるタイミングｔ１、
ｔ５において、ピストン１ｄに設けられた連通路１ｋの
外周側開口部の位置と一致して連通し、リニア圧縮機１
の圧力室１ｇの圧力に応じた流体が、連通路１ｋ及び第
２の流路７ｂを介してパルス管４の他端側から吸引され
る。
【００７６】また、図３のタイミングチャートに示した
ように、蓄冷器２及びパルス管４内部の圧力変化が上昇
行程の後期となるタイミングｔ２、ｔ６及び下降行程の
後期となるタイミングｔ４、ｔ８においては、ピストン
１ｄに設けられた連通路１ｋの外周側開口部の位置が、
第１の流路７ａ、第２の流路７ｂのいずれとも連通する
ことなく遮断され、流体の供給、吸引は行われない。
【００７７】これにより、上述した実施例と同様に、冷
却に関与するタイミングｔ３（ｔ７）、ｔ１（ｔ５）で
は第１の流路７ａ及び第２の流路７ｂを介して同一流量
の流体が圧送・吸引されることにより、循環流が抑制又
は防止され、冷却に関与しないタイミングｔ２（ｔ
６）、ｔ４（ｔ８）ではバッファタンクへの無駄な流体
の流出入が阻止されるため、冷却効率が向上するととも
に、リニア圧縮機１が単一のピストン１ｄのみを有する
シングルピストン型であり、かつ、蓄冷器２、冷却部３
及びパルス管４が、Ｕ字型を有しているため、上述した
実施例に比較して、冷凍機をさらに小型化することがで
きる。
【００７８】
【発明の効果】本発明に係るパルス管冷凍機によれば、
第１の流路及び第２の流路からなる流路手段を設け、流
体制御手段による圧送・吸引動作に伴う、蓄冷器及びパ
ルス管内（冷凍機内部）の圧力が、下降行程の所定のタ
イミング（前期：ｔ３、ｔ７）のとき、第１の流路を介
してパルス管の他端側へ流体を供給することにより、パ
ルス管からバイパス流路を介して圧縮機方向へ流れる流
体の振幅中心の変位を相殺し、また、冷凍機内部の圧力
が上昇行程の所定のタイミング（前期：ｔ１、ｔ５）の
とき、第２の流路を介してパルス管の他端側から流体を
吸引することにより、圧縮機からバイパス流路を介して
パルス管方向へ流れる流体の振幅中心の変位を相殺する
ことができるため、循環流を抑制することができる。
【００７９】また、冷凍機内部の圧力が上昇行程の所定
のタイミング（後期：ｔ２、ｔ６）及び下降行程の所定
のタイミング（後期：ｔ４、ｔ８）のときには、第１及
び第２の流路に圧縮機からの流体の圧送・吸引動作が伝
搬しない遮断状態とすることにより、流体の流れを抑制
し、冷却効率及び動作安定性の向上を図ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】パルス管冷凍機における流体変位と位相差の計
測装置を示す概略構成図である。
【図２】ダブルインレット用流量調整バルブを通過する
流体の変位の方向と冷凍機内部の圧力との関係を示す図
である。
【図３】本発明に係るパルス管冷凍機の制御方法の基本
原理を示すタイミングチャートである。
【図４】本発明に係るパルス管冷凍機の第１の実施例を
示す概略構成図である。
【図５】本実施例のパルス管冷凍機に適用されるピスト
ンの形状を示す斜視図である。
【図６】本発明に係るパルス管冷凍機の第２の実施例を
示す概略構成図である。
【図７】本発明に係るパルス管冷凍機の第３の実施例を
示す概略構成図である。
【図８】本発明に係るパルス管冷凍機の第４の実施例を
示す概略構成図である。
【図９】本実施例のパルス管冷凍機に適用されるピスト
ンの形状を示す断面図である。
【図１０】本発明に係るパルス管冷凍機の第５の実施例
を示す概略構成図である。
【図１１】本発明に係るパルス管冷凍機の第６の実施例
を示す概略構成図である。
【図１２】本実施例のパルス管冷凍機に適用されるピス
トンの形状を示す斜視図である。
【図１３】本発明に係るパルス管冷凍機の第７の実施例
を示す概略構成図である。
【図１４】従来技術に係るパルス管冷凍機の一例を示す
概略構成図である。
【図１５】従来技術に係るパルス管冷凍機の他の例を示
す概略構成図である。
【符号の説明】
１ リニア圧縮機（流体制御手段） １ａ コイル １ｂ ヨーク １ｃ シリンダ １ｄ、１ｅ ピストン １ｆ 弾性部材 １ｇ 圧力室 １ｈ、１ｊ、１ｋ 連通路 １ｉ 外周溝（溝部） ２ 蓄冷器 ３ 冷却部 ４ パルス管 ５ 流量制御部 ６ バッファタンク ７ ダブルインレットパイプ ７´ 細管（キャピラリ） ７ａ 第１の流路（流路手段） ７ｂ 第２の流路（流路手段） ８ 流量調整バルブ（流量制御手段） １０ パルス管冷凍機 １０ａ、１０ｂ ダブルインレット型パルス管冷凍機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F25B 9/00 311

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】内部に流体が収納され、該流体との間で熱
    交換を行う蓄冷器と、 前記蓄冷器の一方の端部に形成され、被冷却体を冷却す
    る冷却部と、 前記冷却部に一端側が隣接するとともに、前記蓄冷器内
    の空間に連通して前記流体が収納されたパルス管と、 前記蓄冷器の他端側から前記流体の圧送及び吸引を所定
    の周期で繰り返すことにより、前記蓄冷器内の前記流体
    に圧力及び変位を与える流体制御手段と、 前記パルス管の他端側と前記流体制御手段とを連通する
    流路手段と、 前記パルス管の他端側に設けられ、前記パルス管内から
    の変位した前記流体を蓄えるバッファタンクと、を備
    え、 前記流路手段は、略同等に構成された第１の流路及び第
    ２の流路を有し、前記流体制御手段による前記圧送及び
    吸引に伴う、前記蓄冷器及び前記パルス管内の圧力が下
    降行程の所定のタイミングのとき、前記第１の流路を介
    して前記パルス管の他端側へ第１の流量の前記流体を供
    給し、前記蓄冷器及び前記パルス管内の圧力が上昇行程
    の所定のタイミングのとき、前記第２の流路を介して前
    記パルス管の他端側から第２の流量の前記流体を吸引す
    ることを特徴とするパルス管冷凍機。
  2. 【請求項２】前記流体制御手段が、同一のシリンダ内に
    一対のピストンが対向して配置され、該一対のピストン
    が同一周期で相反する位相で動作することにより、前記
    一対のピストン間に形成される圧力室に収納された前記
    流体を所定の周期で圧縮及び膨張させるピストン対向型
    の圧縮機であって、 前記一対のピストンのいずれか一方の外周から前記圧力
    室に連通する連通路と、 前記シリンダの側壁に前記第１の流路に連通する第１の
    開口部と、 前記シリンダの側壁に前記第２の流路に連通する第２の
    開口部と、を有し、 前記蓄冷器及び前記パルス管内の圧力が下降行程の所定
    のタイミングのとき、前記ピストンの外周に設けられた
    前記連通路の一方の開口部と前記第１の開口部の位置が
    一致して、前記第１の流路を介して前記パルス管の他端
    側へ前記流体を供給し、前記蓄冷器及び前記パルス管内
    の圧力が上昇行程の所定のタイミングのとき、前記ピス
    トンの外周に設けられた前記連通路の一方の開口部と前
    記第２の開口部の位置が一致して、前記第２の流路を介
    して前記パルス管の他端側から前記流体を吸引すること
    を特徴とする請求項１記載のパルス管冷凍機。
  3. 【請求項３】前記流体制御手段が、同一のシリンダ内に
    一対の第１のピストン及び第２のピストンが対向して配
    置され、該一対のピストンが同一周期で相反する位相で
    動作することにより、前記一対のピストン間に形成され
    る圧力室に収納された前記流体を所定の周期で圧縮及び
    膨張させるピストン対向型の圧縮機であって、 前記第１のピストンの外周から前記圧力室に連通する第
    １の連通路と、 前記第２のピストンの外周から前記圧力室に連通する第
    ２の連通路と、 前記シリンダの側壁に前記第１の流路に連通する第１の
    開口部と、 前記シリンダの側壁に前記第２の流路に連通する第２の
    開口部と、を有し、 前記蓄冷器及び前記パルス管内の圧力が下降行程の所定
    のタイミングのとき、前記第１のピストンの外周に設け
    られた前記第１の連通路の一方の開口部と前記第１の開
    口部の位置が一致して、前記第１の流路を介して前記パ
    ルス管の他端側へ前記流体を供給し、前記蓄冷器及び前
    記パルス管内の圧力が上昇行程の所定のタイミングのと
    き、前記第２のピストンの外周に設けられた前記第２の
    連通路の一方の開口部と前記第２の開口部の位置が一致
    して、前記第２の流路を介して前記パルス管の他端側か
    ら前記流体を吸引することを特徴とする請求項１記載の
    パルス管冷凍機。
  4. 【請求項４】前記流体制御手段が、シリンダ内に配置さ
    れたピストンが所定の周期で動作することにより、前記
    シリンダ内に形成される圧力室に収納された前記流体を
    所定の周期で圧縮及び膨張させるピストン型の圧縮機で
    あって、 前記ピストンの外周から前記圧力室に連通する連通路
    と、 前記シリンダの側壁に前記第１の流路に連通する第１の
    開口部と、 前記シリンダの側壁に前記第２の流路に連通する第２の
    開口部と、を有し、 前記蓄冷器及び前記パルス管内の圧力が下降行程の所定
    のタイミングのとき、前記ピストンの外周に設けられた
    前記連通路の一方の開口部と前記第１の開口部の位置が
    一致して、前記第１の流路を介して前記パルス管の他端
    側へ前記流体を供給し、前記蓄冷器及び前記パルス管内
    の圧力が上昇行程の所定のタイミングのとき、前記ピス
    トンの外周に設けられた前記連通路の一方の開口部と前
    記第２の開口部の位置が一致して、前記第２の流路を介
    して前記パルス管の他端側から前記流体を吸引すること
    を特徴とする請求項１記載のパルス管冷凍機。
  5. 【請求項５】前記第１の流路は、前記第１の流量を実現
    する第１の流路径を有し、前記第２の流路は前記第２の
    流量を実現する第２の流路径を有することを特徴とする
    請求項１、２、３又は４記載のパルス管冷凍機。
  6. 【請求項６】前記流路手段は、前記第１の流路及び前記
    第２の流路に共通の流量制御手段を有し、 前記第１の流路及び前記第２の流路を流れる前記流体の
    流量を任意に制御したことを特徴とする請求項１、２、
    ３又は４記載のパルス管冷凍機。
  7. 【請求項７】前記流路手段は、前記第１の流路及び前記
    第２の流路に個別の流量制御手段を有し、 前記第１の流路及び前記第２の流路を流れる前記流体の
    流量を個別かつ任意に制御したことを特徴とする請求項
    １、２、３又は４記載のパルス管冷凍機。
  8. 【請求項８】前記圧縮機は、前記ピストンに設けられた
    前記連通路内に流量制御手段を有し、 前記第１の流路及び前記第２の流路を流れる前記流体の
    流量を任意に制御したことを特徴とする請求項２、３又
    は４記載のパルス管冷凍機。
  9. 【請求項９】前記蓄冷器及び前記パルス管は、各々の一
    端側に形成された前記冷却部から、同方向に略平行に延
    在して構成されていることを特徴とする請求項１、２、
    ３、４、５、６、７又は８記載のパルス管冷凍機。
  10. 【請求項１０】前記ピストンは、前記外周に設けられた
    前記連通路の一方の開口部の位置に、前記外周に沿って
    延在する溝部を有することを特徴とする請求項２、３、
    ４、５、６、７、８又は９記載のパルス管冷凍機。
  11. 【請求項１１】前記圧縮機は、リニア圧縮機であること
    を特徴とする請求項２、３、４、５、６、７、８、９又
    は１０記載のパルス管冷凍機。
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