JP2880155B1 - パルス管冷凍機 - Google Patents
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- F25B2309/1424—Pulse tubes with basic schematic including an orifice and a reservoir
- F25B2309/14241—Pulse tubes with basic schematic including an orifice reservoir multiple inlet pulse tube
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Abstract
【要約】
【課題】 本発明は、装置の小型化を容易に図ることが
でき、かつ、冷却効率及び耐久性を向上させることがで
きる新規な構成のパルス管冷凍機を提供することを課題
とする。 【解決手段】 本発明のパルス管冷凍機は、流体を所定
の周期で圧送・吸引する圧縮機１と、圧縮機１の圧力室
に連通し、蓄冷材が充填された蓄冷器２と、蓄冷器２一
端側に形成される冷却部３を介して蓄冷器２に連通され
たパルス管４と、パルス管４に接続され、所定のタイミ
ングで連通路１ｈを介して圧縮機１の背圧室１ｉと連通
する流路５と、を有して構成されている。
でき、かつ、冷却効率及び耐久性を向上させることがで
きる新規な構成のパルス管冷凍機を提供することを課題
とする。 【解決手段】 本発明のパルス管冷凍機は、流体を所定
の周期で圧送・吸引する圧縮機１と、圧縮機１の圧力室
に連通し、蓄冷材が充填された蓄冷器２と、蓄冷器２一
端側に形成される冷却部３を介して蓄冷器２に連通され
たパルス管４と、パルス管４に接続され、所定のタイミ
ングで連通路１ｈを介して圧縮機１の背圧室１ｉと連通
する流路５と、を有して構成されている。
Description
【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。
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。
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）の近傍で超伝導現象
を生じる、いわゆる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が検討されている。そして、このよ
うな適用に際し、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・膨張を発生させるための流体の圧送・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
冷凍機が注目されている。
展に伴い、液体窒素温度（７７Ｋ）の近傍で超伝導現象
を生じる、いわゆる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が検討されている。そして、このよ
うな適用に際し、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・膨張を発生させるための流体の圧送・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
て、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。
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
て、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８を参照して説明する。図８（ａ）は、いわゆ
る、オリフィス型と呼ばれるパルス管冷凍機１０ａであ
って、流体を所定の周期で圧送・吸引する圧力室を備え
たピストン式圧縮機（以下、単に圧縮機という）１と、
圧縮機１の圧力室に連通し、蓄冷材が充填された蓄冷器
２と、蓄冷器２に直列に配置され、蓄冷器２との接続端
部に形成される冷却部３を介して連通されたパルス管４
と、パルス管４にオリフィス５´を介して接続されたバ
ッファタンク６と、を有して構成されている。
て、図８を参照して説明する。図８（ａ）は、いわゆ
る、オリフィス型と呼ばれるパルス管冷凍機１０ａであ
って、流体を所定の周期で圧送・吸引する圧力室を備え
たピストン式圧縮機（以下、単に圧縮機という）１と、
圧縮機１の圧力室に連通し、蓄冷材が充填された蓄冷器
２と、蓄冷器２に直列に配置され、蓄冷器２との接続端
部に形成される冷却部３を介して連通されたパルス管４
と、パルス管４にオリフィス５´を介して接続されたバ
ッファタンク６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との間に設けられたオリフィス５´は、パルス管４
における流体の変位に伴いバッファタンク６へ流出入す
る流体の流量を調整するものであって、図８（ａ）に示
したオリフィス５を用いる構成の他、所定の流路径を有
する細管（キャピラリ）を用いたキャピラリ型のパルス
管冷凍機も知られている。
ク６との間に設けられたオリフィス５´は、パルス管４
における流体の変位に伴いバッファタンク６へ流出入す
る流体の流量を調整するものであって、図８（ａ）に示
したオリフィス５を用いる構成の他、所定の流路径を有
する細管（キャピラリ）を用いたキャピラリ型のパルス
管冷凍機も知られている。
【０００７】また、図８（ｂ）は、上述したオリフィス
型のパルス管冷凍機１０ａにおいて、圧縮機１と蓄冷器
２の間からパルス管４とオリフィス５´の間に流量調整
バルブ８を有するバイパス流路（ダブルインレットパイ
プ）８を設けたダブルインレット型のパルス管冷凍機１
０ｂであって、パルス管４内の流体の変位に同期するよ
うにパルス管４の他端側（バッファタンク６側）から補
助的に流体を導入することにより、冷却部３における流
体の位相差を理想値（９０゜）に近付け、冷却効率を向
上させるものである。
型のパルス管冷凍機１０ａにおいて、圧縮機１と蓄冷器
２の間からパルス管４とオリフィス５´の間に流量調整
バルブ８を有するバイパス流路（ダブルインレットパイ
プ）８を設けたダブルインレット型のパルス管冷凍機１
０ｂであって、パルス管４内の流体の変位に同期するよ
うにパルス管４の他端側（バッファタンク６側）から補
助的に流体を導入することにより、冷却部３における流
体の位相差を理想値（９０゜）に近付け、冷却効率を向
上させるものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
パルス管冷凍機１０ａ、１０ｂにおいては、オリフィス
５´によりバッファタンク６に流出入する流体の流量を
適切に調整することはできるが、流出入のタイミングを
適切に設定することができず、パルス４管内における流
体の位相を理想値に近付けることが難しいという問題を
有していた。
パルス管冷凍機１０ａ、１０ｂにおいては、オリフィス
５´によりバッファタンク６に流出入する流体の流量を
適切に調整することはできるが、流出入のタイミングを
適切に設定することができず、パルス４管内における流
体の位相を理想値に近付けることが難しいという問題を
有していた。
【０００９】本願発明者は、このような問題を解決する
新規な構成として、先に特開平９−１２６５７１号公報
に記載されるパルス管冷凍機を考案した。このパルス管
冷凍機は、バイパス流路における流体の往復各方向の配
管抵抗を電磁弁等により調整するとともに、バッファタ
ンクに流出入する流体の流量及びタイミングを反転並列
に設けられた２つのリリーフ弁により調整する構成を有
するものである（便宜的に、リリーフバルブ型パルス管
冷凍機という）。
新規な構成として、先に特開平９−１２６５７１号公報
に記載されるパルス管冷凍機を考案した。このパルス管
冷凍機は、バイパス流路における流体の往復各方向の配
管抵抗を電磁弁等により調整するとともに、バッファタ
ンクに流出入する流体の流量及びタイミングを反転並列
に設けられた２つのリリーフ弁により調整する構成を有
するものである（便宜的に、リリーフバルブ型パルス管
冷凍機という）。
【００１０】しかしながら、このようなリリーフバルブ
型パルス管冷凍機においては、リリーフ弁等の流量調整
バルブをバッファタンクの流出入側に付設する構成を有
しているため、パルス管冷凍機が大型化するという問題
を有している。加えて、バルブを有する構成において
は、バルブ自体が摺動機構やパッキン等を用いているた
め、耐久性が低いという問題を有している。
型パルス管冷凍機においては、リリーフ弁等の流量調整
バルブをバッファタンクの流出入側に付設する構成を有
しているため、パルス管冷凍機が大型化するという問題
を有している。加えて、バルブを有する構成において
は、バルブ自体が摺動機構やパッキン等を用いているた
め、耐久性が低いという問題を有している。
【００１１】超伝導デバイスを実用化するための条件の
一つとして、冷凍機を含めた周辺装置の小型化が必須と
されており、バルブ等の極力付設しない構成が強く求め
られている。そこで、本発明は、上述した問題点を解決
し、装置の小型化を容易に図ることができ、かつ、冷却
効率及び耐久性を向上させることができる新規な構成の
パルス管冷凍機を提供することを目的とする。
一つとして、冷凍機を含めた周辺装置の小型化が必須と
されており、バルブ等の極力付設しない構成が強く求め
られている。そこで、本発明は、上述した問題点を解決
し、装置の小型化を容易に図ることができ、かつ、冷却
効率及び耐久性を向上させることができる新規な構成の
パルス管冷凍機を提供することを目的とする。
【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に記載のパルス管冷凍機は、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
の一端側に形成され、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、前記蓄冷器及び前
記パルス管内の圧力が上昇又は下降する所定のタイミン
グのとき、前記パルス管内から変位した前記流体を前記
流体制御手段の背圧室に蓄える背圧室連通管と、を備え
たことを特徴としている。
求項１に記載のパルス管冷凍機は、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
の一端側に形成され、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、前記蓄冷器及び前
記パルス管内の圧力が上昇又は下降する所定のタイミン
グのとき、前記パルス管内から変位した前記流体を前記
流体制御手段の背圧室に蓄える背圧室連通管と、を備え
たことを特徴としている。
【００１３】また、請求項２に記載の発明は、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ピストンは、外周から前記ピス
トンにより区画される前記流体制御手段の前記背圧室に
連通する第１の連通路を有し、前記所定のタイミングの
とき、前記背圧室連通管と前記第１の連通路が連通し
て、前記パルス管内から変位した前記流体を前記背圧室
に蓄えることを特徴としている。
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ピストンは、外周から前記ピス
トンにより区画される前記流体制御手段の前記背圧室に
連通する第１の連通路を有し、前記所定のタイミングの
とき、前記背圧室連通管と前記第１の連通路が連通し
て、前記パルス管内から変位した前記流体を前記背圧室
に蓄えることを特徴としている。
【００１４】また、請求項３に記載の発明は、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単一の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、前記ピストンは、外
周から前記ピストンにより区画される前記流体制御手段
の前記背圧室に連通する第１の連通路を有し、前記所定
のタイミングのとき、前記背圧室連通管と前記第１の連
通路が連通して、前記パルス管内から変位した前記流体
を前記背圧室に蓄えることを特徴としている。
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単一の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、前記ピストンは、外
周から前記ピストンにより区画される前記流体制御手段
の前記背圧室に連通する第１の連通路を有し、前記所定
のタイミングのとき、前記背圧室連通管と前記第１の連
通路が連通して、前記パルス管内から変位した前記流体
を前記背圧室に蓄えることを特徴としている。
【００１５】また、請求項４に記載の発明は、請求項２
又は３記載のパルス管冷凍機において、前記ピストン
は、前記第１又は第２連通路の前記ピストン外周側に、
該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。また、請求項５に記載の発明は、請求項１、２、
３又は４記載のパルス管冷凍機において、前記背圧室連
通管は、前記パルス管から変位する前記流体の流量を所
定値に調整する流量調整手段を有していることを特徴と
している。
又は３記載のパルス管冷凍機において、前記ピストン
は、前記第１又は第２連通路の前記ピストン外周側に、
該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。また、請求項５に記載の発明は、請求項１、２、
３又は４記載のパルス管冷凍機において、前記背圧室連
通管は、前記パルス管から変位する前記流体の流量を所
定値に調整する流量調整手段を有していることを特徴と
している。
【００１６】また、請求項６に記載の発明は、請求項
２、３又は４記載のパルス管冷凍機において、前記第１
の連通路は、前記パルス管から変位する前記流体の流量
を所定値に調整する流量調整手段を有していることを特
徴としている。また、請求項７に記載の発明は、請求項
１、２、３、４、５又は６記載のパルス管冷凍機におい
て、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する第１の
タイミングのとき、前記流体制御手段から前記パルス管
の他端側へ前記流体を供給する第１の流路と、前記蓄冷
器及び前記パルス管内の圧力が上昇する第２のタイミン
グのとき、前記パルス管の他端側から前記流体制御手段
へ前記流体を吸引する第２の流路と、を備えたことを特
徴としている。
２、３又は４記載のパルス管冷凍機において、前記第１
の連通路は、前記パルス管から変位する前記流体の流量
を所定値に調整する流量調整手段を有していることを特
徴としている。また、請求項７に記載の発明は、請求項
１、２、３、４、５又は６記載のパルス管冷凍機におい
て、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する第１の
タイミングのとき、前記流体制御手段から前記パルス管
の他端側へ前記流体を供給する第１の流路と、前記蓄冷
器及び前記パルス管内の圧力が上昇する第２のタイミン
グのとき、前記パルス管の他端側から前記流体制御手段
へ前記流体を吸引する第２の流路と、を備えたことを特
徴としている。
【００１７】さらに、請求項８に記載の発明は、請求項
１、２、３、４、５、６又は７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。そして、請求
項９に記載の発明は、請求項２、３、４、５、６、７又
は８記載のパルス管冷凍機において、前記圧縮機は、リ
ニア圧縮機であることを特徴としている。
１、２、３、４、５、６又は７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。そして、請求
項９に記載の発明は、請求項２、３、４、５、６、７又
は８記載のパルス管冷凍機において、前記圧縮機は、リ
ニア圧縮機であることを特徴としている。
【００１８】すなわち、本発明は、従来構成におけるバ
ッファタンクの内部圧力が、冷凍機内部の圧力変化のほ
ぼ平均値である点、及び、ピストン型圧縮機による流体
の圧縮・膨張動作に関わらず、その背圧室の圧力がほぼ
一定である点に着目し、ピストン式圧縮機の背圧室にバ
ッファタンクの機能を付与するように、所定のタイミン
グでパルス管の他端側と背圧室とを連通する背圧室連通
管及び第１の連通路を設けたことを特徴としている。
ッファタンクの内部圧力が、冷凍機内部の圧力変化のほ
ぼ平均値である点、及び、ピストン型圧縮機による流体
の圧縮・膨張動作に関わらず、その背圧室の圧力がほぼ
一定である点に着目し、ピストン式圧縮機の背圧室にバ
ッファタンクの機能を付与するように、所定のタイミン
グでパルス管の他端側と背圧室とを連通する背圧室連通
管及び第１の連通路を設けたことを特徴としている。
【００１９】そして、冷凍機内部の圧力が上昇及び下降
の各行程の所定（後期）のタイミングのとき、背圧室連
通管及び第１の連通路を連通してパルス管の他端側から
の流体を圧縮機の背圧室に流出入することにより、パル
ス管における流体の位相差を所望値に近づけることがで
きる。特に、圧縮機のピストンに背圧室と背圧室連通管
とを連通する第１の連通路を設けることにより、流量調
整バルブやバッファタンクを個別に付設することなく、
かつ、圧縮機による流体の圧送・吸引のタイミングに同
期して流体の流出入路を開閉制御することができるた
め、簡易かつ小型化された構成で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。
の各行程の所定（後期）のタイミングのとき、背圧室連
通管及び第１の連通路を連通してパルス管の他端側から
の流体を圧縮機の背圧室に流出入することにより、パル
ス管における流体の位相差を所望値に近づけることがで
きる。特に、圧縮機のピストンに背圧室と背圧室連通管
とを連通する第１の連通路を設けることにより、流量調
整バルブやバッファタンクを個別に付設することなく、
かつ、圧縮機による流体の圧送・吸引のタイミングに同
期して流体の流出入路を開閉制御することができるた
め、簡易かつ小型化された構成で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。
【００２０】また、圧縮機のピストンに圧力室とパルス
管の他端側（第１及び第２の流路）とを連通する第２の
連通路を設けることにより、流量調整バルブを付設する
ことなく、圧縮機による流体の圧送・吸引のタイミング
に同期して流路の開閉制御を行うことができるため、簡
易かつ小型化された構成で、一層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。
管の他端側（第１及び第２の流路）とを連通する第２の
連通路を設けることにより、流量調整バルブを付設する
ことなく、圧縮機による流体の圧送・吸引のタイミング
に同期して流路の開閉制御を行うことができるため、簡
易かつ小型化された構成で、一層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。
【００２１】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、パルス管冷凍機のより一層の小型化を図ること
ができる。
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、パルス管冷凍機のより一層の小型化を図ること
ができる。
【００２２】また、ピストンに設けられる第１及び第２
の連通路の外周側に、ピストン外周に沿って溝部を形成
することにより、第１及び第２の連通路の開口位置と、
背圧室連通管及び第１、第２の流路との連通位置を容易
に一致させることができるとともに、ピストン外周にお
ける圧力バランスを均等に保持してシリンダとの接触、
摩擦を防止することができるため、本発明の構成を簡易
に作製、調整することができる。
の連通路の外周側に、ピストン外周に沿って溝部を形成
することにより、第１及び第２の連通路の開口位置と、
背圧室連通管及び第１、第２の流路との連通位置を容易
に一致させることができるとともに、ピストン外周にお
ける圧力バランスを均等に保持してシリンダとの接触、
摩擦を防止することができるため、本発明の構成を簡易
に作製、調整することができる。
【００２３】また、流量調整手段として、背圧室連通管
に流量調整バルブを付設した構成、あるいは所望の流量
を実現する流路径とした構成、また第１の流路を所望の
流量を実現する流路径とした構成を適用することによ
り、パルス管冷凍機の小型化を図りつつ、冷却効率の向
上を図ることができる。また、蓄冷機及びパルス管を冷
却部を基点として同方向に延伸させ、略Ｕ字状に構成す
ることにより、パルス管冷凍機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。
に流量調整バルブを付設した構成、あるいは所望の流量
を実現する流路径とした構成、また第１の流路を所望の
流量を実現する流路径とした構成を適用することによ
り、パルス管冷凍機の小型化を図りつつ、冷却効率の向
上を図ることができる。また、蓄冷機及びパルス管を冷
却部を基点として同方向に延伸させ、略Ｕ字状に構成す
ることにより、パルス管冷凍機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。
【００２４】
【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１を参照して説明する。
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１を参照して説明する。
【００２５】図１に示すように、本実施例のパルス管冷
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、冷却部３と、パルス管
４と、背圧室連通管を構成する流路５と、を有して構成
されている。ここで、蓄冷器２、冷却部３及びパルス管
４の構成は、従来技術（図８）と同等であるため説明を
省略する。
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、冷却部３と、パルス管
４と、背圧室連通管を構成する流路５と、を有して構成
されている。ここで、蓄冷器２、冷却部３及びパルス管
４の構成は、従来技術（図８）と同等であるため説明を
省略する。
【００２６】リニア圧縮機１は、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１ａに
は、ピストン１ｂ-1、１ｂ-2が対向するように挿入さ
れ、ピストン１ｂ-1、１ｂ-2を保持する各々のシャフト
１ｃ-1、１ｃ-2の一端側と他端側が各々板バネ１ｄによ
り外装ケースに支持されている。
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１ａに
は、ピストン１ｂ-1、１ｂ-2が対向するように挿入さ
れ、ピストン１ｂ-1、１ｂ-2を保持する各々のシャフト
１ｃ-1、１ｃ-2の一端側と他端側が各々板バネ１ｄによ
り外装ケースに支持されている。
【００２７】また、シャフト１ｃ-1、１ｃ-2の一端側と
他端側の間に設けられたコイル１ｆがヨーク１ｇの溝の
中に設けられた永久磁石Ｍと対向するように遊挿、保持
されている。また、シリンダ１ａと対向するピストン１
ｂ-1、１ｂ-2間に形成される圧力室１ｅ及びピストン１
ｂ-1、１ｂ-2により区画されるシャフト１ｃ-1、１ｃ-2
側の背圧室１ｉには、流体が充填され、圧力室１ｅは蓄
冷器２の他端側に連通している。
他端側の間に設けられたコイル１ｆがヨーク１ｇの溝の
中に設けられた永久磁石Ｍと対向するように遊挿、保持
されている。また、シリンダ１ａと対向するピストン１
ｂ-1、１ｂ-2間に形成される圧力室１ｅ及びピストン１
ｂ-1、１ｂ-2により区画されるシャフト１ｃ-1、１ｃ-2
側の背圧室１ｉには、流体が充填され、圧力室１ｅは蓄
冷器２の他端側に連通している。
【００２８】次に、ピストン１ｂ-1の具体的な構成につ
いて、図２を参照して説明する。図２（ａ）に示すよう
に、ピストン１ｂ-1には、背圧室１ｉ側とピストン１ｂ
-1の外周側とを連通する連通路１ｈが設けられ、かつ、
連通路１ｈの外周側は、ピストン１ｂ-1の外周に沿って
形成された溝部１ｊ内部底面に設けられている。ここ
で、バッファタンクとして機能する背圧室１ｉに流出入
する流体の流量を調整するための具体的な構成（流量調
整手段）としては、後述する流路５を予め所望の流量を
実現するように流路径あるいは配管長を設定する構成の
他に、図２（ｂ）に示すように、連通路１ｈ中に所定の
流路径の流量調整部８ａを穴加工により形成する構成、
または、図２（ｃ）に示すように、連通路１ｈ中に所定
の流路径の流量調整部８ｂを挿入する構成等を適用する
ことができる。
いて、図２を参照して説明する。図２（ａ）に示すよう
に、ピストン１ｂ-1には、背圧室１ｉ側とピストン１ｂ
-1の外周側とを連通する連通路１ｈが設けられ、かつ、
連通路１ｈの外周側は、ピストン１ｂ-1の外周に沿って
形成された溝部１ｊ内部底面に設けられている。ここ
で、バッファタンクとして機能する背圧室１ｉに流出入
する流体の流量を調整するための具体的な構成（流量調
整手段）としては、後述する流路５を予め所望の流量を
実現するように流路径あるいは配管長を設定する構成の
他に、図２（ｂ）に示すように、連通路１ｈ中に所定の
流路径の流量調整部８ａを穴加工により形成する構成、
または、図２（ｃ）に示すように、連通路１ｈ中に所定
の流路径の流量調整部８ｂを挿入する構成等を適用する
ことができる。
【００２９】次に、流路５と圧縮機１のピストン１ｂ-1
との関係について説明する。流路５は、一端側が圧縮機
１のピストン１ｂ-1側のシリンダ１ａ側壁に貫通し、か
つ、後述する所定のタイミングで前述したピストン１ｂ
-1に設けられた連通路１ｈの外周側（あるいは溝部１
ｊ）と一致して連通するように形成されている。
との関係について説明する。流路５は、一端側が圧縮機
１のピストン１ｂ-1側のシリンダ１ａ側壁に貫通し、か
つ、後述する所定のタイミングで前述したピストン１ｂ
-1に設けられた連通路１ｈの外周側（あるいは溝部１
ｊ）と一致して連通するように形成されている。
【００３０】また、流路５の他端側は、パルス管４の他
端側に接続されている。次に、上述した構成を有するパ
ルス管冷凍機１０における動作について、図３のタイミ
ングチャートを参照して説明する。ここで、図３の上段
は、タイミングｔ１〜ｔ８における冷凍機内部の圧力変
化Ｐ１及び背圧室１ｉ内の圧力変化Ｐ２を示す。
端側に接続されている。次に、上述した構成を有するパ
ルス管冷凍機１０における動作について、図３のタイミ
ングチャートを参照して説明する。ここで、図３の上段
は、タイミングｔ１〜ｔ８における冷凍機内部の圧力変
化Ｐ１及び背圧室１ｉ内の圧力変化Ｐ２を示す。
【００３１】まず、圧縮機１のコイル１ｆに交流電流を
流し、ピストン１ｂ-1、１ｂ-2を互いに接近又は遠ざか
るように同期して所定の周期で往復動作させることによ
り、圧力室１ｅ内の流体を圧縮・膨張させて蓄冷器２の
他端側に所定の振幅を有する流体を圧送、吸引する。こ
のとき、流路５は、冷凍機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において、ピストン１
ｂ-1に設けられた連通路１ｈの外周側の位置と一致して
連通し、圧縮機１による圧送、吸引に伴い変位した流体
が流路５及び連通路１ｈを介して圧縮機１の背圧室１ｉ
に流入する。
流し、ピストン１ｂ-1、１ｂ-2を互いに接近又は遠ざか
るように同期して所定の周期で往復動作させることによ
り、圧力室１ｅ内の流体を圧縮・膨張させて蓄冷器２の
他端側に所定の振幅を有する流体を圧送、吸引する。こ
のとき、流路５は、冷凍機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において、ピストン１
ｂ-1に設けられた連通路１ｈの外周側の位置と一致して
連通し、圧縮機１による圧送、吸引に伴い変位した流体
が流路５及び連通路１ｈを介して圧縮機１の背圧室１ｉ
に流入する。
【００３２】また、冷凍機内部の圧力変化が下降行程の
後期となるタイミングｔ４、ｔ８において、流路５と連
通路１ｈの位置が一致して、圧縮機１による圧送、吸引
に伴い変位した流体が流路５及び連通路１ｈを介して圧
縮機１の背圧室１ｉから流入する。このように、ピスト
ン１ｂ-1に設けられた連通路１ｈと背圧室連通管５との
連通状態を制御することにより、背圧室１ｉにバッファ
タンクと同等の機能を付与することができる。
後期となるタイミングｔ４、ｔ８において、流路５と連
通路１ｈの位置が一致して、圧縮機１による圧送、吸引
に伴い変位した流体が流路５及び連通路１ｈを介して圧
縮機１の背圧室１ｉから流入する。このように、ピスト
ン１ｂ-1に設けられた連通路１ｈと背圧室連通管５との
連通状態を制御することにより、背圧室１ｉにバッファ
タンクと同等の機能を付与することができる。
【００３３】また、圧縮機１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１ｂ-1、１ｂ-2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。さらに、連通路１ｈのピストン外周側の開口部が、
ピストン１ｂ-1の外周に沿って形成された溝部１ｊの底
面に設けられているため、連通路１ｈと流路５の連通位
置を、ピストン１ｂ-1の回転を考慮することなく簡易に
一致させることができるとともに、ピストン外周におけ
る圧力バランスを均等に保持してピストン１ｂ-1とシリ
ンダ１ａの接触、摩擦を防止することができ、本実施例
の構成を容易に作製、調整することができる。
ニア圧縮機１を利用し、ピストン１ｂ-1、１ｂ-2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。さらに、連通路１ｈのピストン外周側の開口部が、
ピストン１ｂ-1の外周に沿って形成された溝部１ｊの底
面に設けられているため、連通路１ｈと流路５の連通位
置を、ピストン１ｂ-1の回転を考慮することなく簡易に
一致させることができるとともに、ピストン外周におけ
る圧力バランスを均等に保持してピストン１ｂ-1とシリ
ンダ１ａの接触、摩擦を防止することができ、本実施例
の構成を容易に作製、調整することができる。
【００３４】（第２の実施例）次に、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４（ａ）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
４（ａ）に示すように、本実施例のパルス管冷凍機１０
は、蓄冷器２及びパルス管４が、冷却部３を基点として
同方向に平行に延在し、かつ、冷却部３を介して相互に
連通され、内部に流体が充填されている。
ス管冷凍機の第２の実施例について、図４（ａ）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
４（ａ）に示すように、本実施例のパルス管冷凍機１０
は、蓄冷器２及びパルス管４が、冷却部３を基点として
同方向に平行に延在し、かつ、冷却部３を介して相互に
連通され、内部に流体が充填されている。
【００３５】流路５は、一端側が圧縮機１のピストン１
ｂ-1側のシリンダ１ａ側壁に貫通した構成を有し、他端
側がパルス管４の他端側に接続されている。ピストン１
ｂ-1は、図２と同等の構成を有し、背圧室１ｉ側とピス
トン１ｂ-1の外周側とを連通する連通路１ｈが設けられ
ている。次に、上述した構成を有するパルス管冷凍機１
０の動作について説明すると、上述した実施例と同様
に、図３のタイミングチャートに示したように、流路５
は、所定のタイミング（ｔ２、ｔ４、ｔ６、ｔ８）で連
通路１ｈと連通し、背圧室１iから流体の流出入が行わ
れる。
ｂ-1側のシリンダ１ａ側壁に貫通した構成を有し、他端
側がパルス管４の他端側に接続されている。ピストン１
ｂ-1は、図２と同等の構成を有し、背圧室１ｉ側とピス
トン１ｂ-1の外周側とを連通する連通路１ｈが設けられ
ている。次に、上述した構成を有するパルス管冷凍機１
０の動作について説明すると、上述した実施例と同様
に、図３のタイミングチャートに示したように、流路５
は、所定のタイミング（ｔ２、ｔ４、ｔ６、ｔ８）で連
通路１ｈと連通し、背圧室１iから流体の流出入が行わ
れる。
【００３６】これにより、背圧室１ｉにバッファタンク
としての機能を付与することができるとともに、蓄冷器
２、冷却部３及びパルス管４をＵ字型に構成することが
できるため、パルス管冷凍機を一層小型化することがで
きる。 （第３の実施例）次に、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４（ｂ）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。
としての機能を付与することができるとともに、蓄冷器
２、冷却部３及びパルス管４をＵ字型に構成することが
できるため、パルス管冷凍機を一層小型化することがで
きる。 （第３の実施例）次に、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４（ｂ）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。
【００３７】図４（ｂ）に示すように、本実施例のパル
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、冷却部
３と、パルス管４と、流路５と、を有して構成されてい
る。ここで、蓄冷器２、冷却部３及びパルス管４の構成
は、従来技術と同等であるため説明を省略する。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１ａ内にピストン１ｂが挿入され、シリンダ１ａの終
端部とピストン１ｂ間に形成される圧力室１ｅ及びピス
トン１ｂにより区画されるシャフト１ｃ側の背圧室１ｉ
には、流体が充填され、圧力室１ｅは蓄冷器２の他端側
に連通している。
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、冷却部
３と、パルス管４と、流路５と、を有して構成されてい
る。ここで、蓄冷器２、冷却部３及びパルス管４の構成
は、従来技術と同等であるため説明を省略する。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１ａ内にピストン１ｂが挿入され、シリンダ１ａの終
端部とピストン１ｂ間に形成される圧力室１ｅ及びピス
トン１ｂにより区画されるシャフト１ｃ側の背圧室１ｉ
には、流体が充填され、圧力室１ｅは蓄冷器２の他端側
に連通している。
【００３８】流路５は、一端側が圧縮機１のピストン１
ｂ側のシリンダ１ａ側壁に貫通した構成を有し、他端側
がパルス管４の他端側に接続されている。ピストン１ｂ
は、図２と同等の構成を有し、背圧室１ｉ側とピストン
１ｂの外周側とを連通する連通路１ｈが設けられてい
る。次に、上述した構成を有するパルス管冷凍機１０の
動作について説明すると、まず、圧縮機１のピストン１
ｂ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。
ｂ側のシリンダ１ａ側壁に貫通した構成を有し、他端側
がパルス管４の他端側に接続されている。ピストン１ｂ
は、図２と同等の構成を有し、背圧室１ｉ側とピストン
１ｂの外周側とを連通する連通路１ｈが設けられてい
る。次に、上述した構成を有するパルス管冷凍機１０の
動作について説明すると、まず、圧縮機１のピストン１
ｂ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。
【００３９】このとき、上述した実施例と同様に、図３
のタイミングチャートに示したように、流路５は、所定
のタイミング（ｔ２、ｔ４、ｔ６、ｔ８）で連通路１ｈ
と連通し、背圧室１iから流体の流出入が行われる。こ
れにより、背圧室１ｉにバッファタンクとしての機能を
付与することができるとともに、圧縮機１が単一のピス
トン１ｂのみを有するシングルピストン型であるため、
パルス管冷凍機をより一層小型化することができる。
のタイミングチャートに示したように、流路５は、所定
のタイミング（ｔ２、ｔ４、ｔ６、ｔ８）で連通路１ｈ
と連通し、背圧室１iから流体の流出入が行われる。こ
れにより、背圧室１ｉにバッファタンクとしての機能を
付与することができるとともに、圧縮機１が単一のピス
トン１ｂのみを有するシングルピストン型であるため、
パルス管冷凍機をより一層小型化することができる。
【００４０】（第４の実施例）次に、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５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５に
示すように、本実施例のパルス管冷凍機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、冷却部３と、パルス管４と、流路
５と、バイパス流路７と、を有して構成されている。こ
こで、蓄冷器２、冷却部３及びパルス管４の構成は、従
来技術と同等であるため説明を省略する。
ス管冷凍機の第４の実施例について、図５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５に
示すように、本実施例のパルス管冷凍機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、冷却部３と、パルス管４と、流路
５と、バイパス流路７と、を有して構成されている。こ
こで、蓄冷器２、冷却部３及びパルス管４の構成は、従
来技術と同等であるため説明を省略する。
【００４１】本実施例は、本発明の特徴を有する圧縮機
１をダブルインレット型のパルス管冷凍機に適用したも
のである。このような構成により、上述したように、圧
縮機１の背圧室１ｉにバッファタンクとしての機能を付
与することができるとともに、パルス管における流体の
変位を所定の位相差に近づけることができ、冷却効率の
向上を図ることができる。
１をダブルインレット型のパルス管冷凍機に適用したも
のである。このような構成により、上述したように、圧
縮機１の背圧室１ｉにバッファタンクとしての機能を付
与することができるとともに、パルス管における流体の
変位を所定の位相差に近づけることができ、冷却効率の
向上を図ることができる。
【００４２】（第５の実施例）次に、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
（ａ）に示すように、本実施例のパルス管冷凍機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、冷却部３と、パルス管
４と、流路５と、第１及び第２の流路を構成するバイパ
ス流路７ａ、７ｂと、を有して構成されている。ここ
で、蓄冷器２、冷却部３及びパルス管４の構成は、従来
技術と同等であるため説明を省略する。
ス管冷凍機の第５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
（ａ）に示すように、本実施例のパルス管冷凍機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、冷却部３と、パルス管
４と、流路５と、第１及び第２の流路を構成するバイパ
ス流路７ａ、７ｂと、を有して構成されている。ここ
で、蓄冷器２、冷却部３及びパルス管４の構成は、従来
技術と同等であるため説明を省略する。
【００４３】リニア圧縮機１は、上述したように、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１ａ内
に、ピストン１ｂ-1、１ｂ-2が対向して挿入されてい
る。ここで、ピストン１ｂ-1、１ｂ-2の具体的な構成に
ついて、図６（ｂ）を参照して説明する。
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１ａ内
に、ピストン１ｂ-1、１ｂ-2が対向して挿入されてい
る。ここで、ピストン１ｂ-1、１ｂ-2の具体的な構成に
ついて、図６（ｂ）を参照して説明する。
【００４４】図６（ｂ）に示すように、ピストン１ｂ-1
には、背圧室１ｉ側とピストン１ｂ -1の外周側とを連通
する連通路１ｈ-1が設けられ、かつ、連通路１ｈ-1の外
周側の開口部は、ピストン１ｂ-1の外周に沿って形成さ
れた溝部１ｊ-1底面に設けられている。また、ピストン
１ｂ-2には、圧力室１ｅ側とピストン１ｂ-2の外周側と
を連通する連通路１ｈ-2が設けられ、かつ、連通路１ｈ
-2の外周側の開口部は、ピストン１ｂ-2の外周に沿って
形成された溝部１ｊ-2底面に設けられている。
には、背圧室１ｉ側とピストン１ｂ -1の外周側とを連通
する連通路１ｈ-1が設けられ、かつ、連通路１ｈ-1の外
周側の開口部は、ピストン１ｂ-1の外周に沿って形成さ
れた溝部１ｊ-1底面に設けられている。また、ピストン
１ｂ-2には、圧力室１ｅ側とピストン１ｂ-2の外周側と
を連通する連通路１ｈ-2が設けられ、かつ、連通路１ｈ
-2の外周側の開口部は、ピストン１ｂ-2の外周に沿って
形成された溝部１ｊ-2底面に設けられている。
【００４５】次に、バイパス流路７ａ、７ｂ及び流路５
と、圧縮機１のピストン１ｂ-1、１ｂ-2との関係につい
て説明する。流路５は、一端側が圧縮機１の他方のピス
トン１ｂ-1側のシリンダ１ａに貫通し、かつ、後述する
所定のタイミングで前述したピストン１ｂ-1に設けられ
た連通路１ｈ-1の外周側の開口部（あるいは溝部１
ｊ-1）と一致して連通するように形成されている。
と、圧縮機１のピストン１ｂ-1、１ｂ-2との関係につい
て説明する。流路５は、一端側が圧縮機１の他方のピス
トン１ｂ-1側のシリンダ１ａに貫通し、かつ、後述する
所定のタイミングで前述したピストン１ｂ-1に設けられ
た連通路１ｈ-1の外周側の開口部（あるいは溝部１
ｊ-1）と一致して連通するように形成されている。
【００４６】また、バイパス流路７ａ、７ｂは、各々一
端側が圧縮機１の一方のピストン１ｂ-2側のシリンダ１
ａに貫通し、かつ、後述する所定のタイミングで前述し
たピストン１ｂ-2に設けられた連通路１ｈ-2の外周側の
開口部（あるいは溝部１ｊ-2）と一致して連通するよう
に形成されている。また、流路５及びバイパス流路７
ａ、７ｂの他端側は、パルス管４の他端側に共通に接続
されている。
端側が圧縮機１の一方のピストン１ｂ-2側のシリンダ１
ａに貫通し、かつ、後述する所定のタイミングで前述し
たピストン１ｂ-2に設けられた連通路１ｈ-2の外周側の
開口部（あるいは溝部１ｊ-2）と一致して連通するよう
に形成されている。また、流路５及びバイパス流路７
ａ、７ｂの他端側は、パルス管４の他端側に共通に接続
されている。
【００４７】次に、上述した構成を有するパルス管冷凍
機１０における動作について、図７のタイミングチャー
トを参照して説明する。ここで、図５の最上段は、タイ
ミングｔ１〜ｔ８における冷凍機内部の圧力変化Ｐ１及
び背圧室１ｉ内の圧力変化Ｐ２を示す。まず、リニア圧
縮機１のコイル１ａに交流電流を流し、ピストン１
ｂ-1、１ｂ -2を所定の周期で往復動作させることによ
り、圧力室１ｅ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。
機１０における動作について、図７のタイミングチャー
トを参照して説明する。ここで、図５の最上段は、タイ
ミングｔ１〜ｔ８における冷凍機内部の圧力変化Ｐ１及
び背圧室１ｉ内の圧力変化Ｐ２を示す。まず、リニア圧
縮機１のコイル１ａに交流電流を流し、ピストン１
ｂ-1、１ｂ -2を所定の周期で往復動作させることによ
り、圧力室１ｅ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。
【００４８】このとき、バイパス流路７ａは、図７のタ
イミングチャートに示すように、圧縮機１により生じる
流体の圧送・吸引に伴って、冷凍機（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１ｂ-2に設けられた
連通路１ｈ-2の外周側開口部の位置と一致して連通し、
圧縮機１の圧力室１ｅの圧力に応じた流体が、連通路１
ｈ-2及びバイパス流路７ａを介してパルス管４の他端側
に供給される。
イミングチャートに示すように、圧縮機１により生じる
流体の圧送・吸引に伴って、冷凍機（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１ｂ-2に設けられた
連通路１ｈ-2の外周側開口部の位置と一致して連通し、
圧縮機１の圧力室１ｅの圧力に応じた流体が、連通路１
ｈ-2及びバイパス流路７ａを介してパルス管４の他端側
に供給される。
【００４９】一方、バイパス流路７ｂは、冷凍機内部の
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１ｂ-2に設けられた連通路１ｈ-2の
外周側開口部の位置と一致して連通し、圧縮機１の圧力
室１ｅの圧力に応じた流体が、バイパス流路７ｂ及び連
通路１ｈ-2を介してパルス管４の他端側から吸引され
る。
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１ｂ-2に設けられた連通路１ｈ-2の
外周側開口部の位置と一致して連通し、圧縮機１の圧力
室１ｅの圧力に応じた流体が、バイパス流路７ｂ及び連
通路１ｈ-2を介してパルス管４の他端側から吸引され
る。
【００５０】また、流路５は、冷凍機内部の圧力変化が
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、ピスト
ン１ｂ-1に設けられた連通路１ｈ-1の外周側開口部の位
置と一致して連通し、圧縮機１による圧送、吸引に伴い
変位した流体が流路５及び連通路１ｈ-1を介して圧縮機
１の背圧室１に流出入する。このとき、バイパス流路７
ａ、７ｂは、連通路１ｈ-2とは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。
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、ピスト
ン１ｂ-1に設けられた連通路１ｈ-1の外周側開口部の位
置と一致して連通し、圧縮機１による圧送、吸引に伴い
変位した流体が流路５及び連通路１ｈ-1を介して圧縮機
１の背圧室１に流出入する。このとき、バイパス流路７
ａ、７ｂは、連通路１ｈ-2とは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、パルス管４の他端側からバイ
パス流路７ａ方向への流体の流れのタイミングと、バイ
パス流路７ｂ方向からパルス管４の他端側への流体の流
れのタイミングと、圧縮機１の背圧室１ｉへの流体の流
出入のタイミングとが適切に設定されるため、冷却効率
を向上させることができる。また、連通路１ｈ-1、１ｈ
-2のピストン外周側の開口部が、ピストン１ｂ-1、１ｂ
-2の外周に沿って形成された溝部１ｊ-1、１ｊ-2の底面
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バイパス流路７ａ、７
ｂの開口位置とを、ピストン１ｂ-1、１ｂ-2の回転を考
慮することなく簡易に一致させることができるととも
に、ピストン外周における圧力バランスを均等に保持し
てピストン１ｂ-1、１ｂ-2とシリンダ１ａの接触、摩擦
を防止することができ、本実施例の構成を容易に作製、
調整することができる。
パス流路７ａ方向への流体の流れのタイミングと、バイ
パス流路７ｂ方向からパルス管４の他端側への流体の流
れのタイミングと、圧縮機１の背圧室１ｉへの流体の流
出入のタイミングとが適切に設定されるため、冷却効率
を向上させることができる。また、連通路１ｈ-1、１ｈ
-2のピストン外周側の開口部が、ピストン１ｂ-1、１ｂ
-2の外周に沿って形成された溝部１ｊ-1、１ｊ-2の底面
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バイパス流路７ａ、７
ｂの開口位置とを、ピストン１ｂ-1、１ｂ-2の回転を考
慮することなく簡易に一致させることができるととも
に、ピストン外周における圧力バランスを均等に保持し
てピストン１ｂ-1、１ｂ-2とシリンダ１ａの接触、摩擦
を防止することができ、本実施例の構成を容易に作製、
調整することができる。
【００５２】なお、本発明は、上述した実施例に示した
構成に限定されるものではなく、実施例を相互に組み合
わせた構成、例えば、第５の実施例の構成を第２及び第
３の実施例（図４）に適用した構成であってもよいこと
はいうまでもない。
構成に限定されるものではなく、実施例を相互に組み合
わせた構成、例えば、第５の実施例の構成を第２及び第
３の実施例（図４）に適用した構成であってもよいこと
はいうまでもない。
【００５３】
【発明の効果】本発明に係るパルス管冷凍機によれば、
ピストン式圧縮機の背圧室にバッファタンクの機能を付
与するように、所定のタイミングでパルス管の他端側と
圧縮機のシリンダ側壁とを連通する背圧室連通管と、圧
縮機のピストン外周と背圧室とを連通する第１の連通路
を設けることにより、流量調整バルブやバッファタンク
を個別に付設することなく、かつ、圧縮機による流体の
圧送・吸引のタイミングに同期して流体の流出入路（背
圧室連通管と第１の連通路との連通状態）を開閉制御す
ることができるため、簡易かつ小型化された構成で冷却
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。
ピストン式圧縮機の背圧室にバッファタンクの機能を付
与するように、所定のタイミングでパルス管の他端側と
圧縮機のシリンダ側壁とを連通する背圧室連通管と、圧
縮機のピストン外周と背圧室とを連通する第１の連通路
を設けることにより、流量調整バルブやバッファタンク
を個別に付設することなく、かつ、圧縮機による流体の
圧送・吸引のタイミングに同期して流体の流出入路（背
圧室連通管と第１の連通路との連通状態）を開閉制御す
ることができるため、簡易かつ小型化された構成で冷却
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。
【００５４】また、流体制御手段として、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。
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。
【図１】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。
示す概略構成図である。
【図２】本実施例のパルス管冷凍機に適用されるピスト
ンの形状を示す概略構成図である。
ンの形状を示す概略構成図である。
【図３】本実施例のパルス管冷凍機の動作制御を示すタ
イミングチャートである。
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２及び第３の
実施例を示す概略構成図である。
実施例を示す概略構成図である。
【図５】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。
示す概略構成図である。
【図６】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。
示す概略構成図である。
【図７】本実施例のパルス管冷凍機の動作制御を示すタ
イミングチャートである。
イミングチャートである。
【図８】従来技術に係るパルス管冷凍機の例を示す概略
構成図である。
構成図である。
１、１´ リニア圧縮機 １ａ シリンダ １ｂ、１ｂ-1、１ｂ-2 ピストン １ｃ、１ｃ-1、１ｃ-2 シャフト １ｄ 弾性部材 １ｅ 圧力室 １ｆ コイル １ｇ ヨーク １ｈ、１ｈ-1、１ｈ-2 連通路 １ｊ、１ｊ-1、１ｊ-2 溝部 １ｉ 背圧室 ２ 蓄冷器 ３ 冷却部 ４ パルス管 ５ 流路 ５´ キャピラリ ６ バッファタンク ７、７ａ、７ｂ バイパス流路 ８ 流量調整バルブ １０、１０ａ、１０ｂ 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 (9)
- 【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、 前記蓄冷器の一端側に形成され、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、 前記蓄冷器及び前記パルス管内の圧力が上昇又は下降す
る所定のタイミングのとき、前記パルス管内から変位し
た前記流体を前記流体制御手段の背圧室に蓄える背圧室
連通管と、を備えたことを特徴とするパルス管冷凍機。 - 【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ピストンは、外周
から前記ピストンにより区画される前記流体制御手段の
前記背圧室に連通する第１の連通路を有し、 前記所定のタイミングのとき、前記背圧室連通管と前記
第１の連通路が連通して、前記パルス管内から変位した
前記流体を前記背圧室に蓄えることを特徴とする請求項
１記載のパルス管冷凍機。 - 【請求項３】前記流体制御手段が、シリンダ内に配置さ
れた単一の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、 前記ピストンは、外周から前記ピストンにより区画され
る前記流体制御手段の前記背圧室に連通する第１の連通
路を有し、 前記所定のタイミングのとき、前記背圧室連通管と前記
第１の連通路が連通して、前記パルス管内から変位した
前記流体を前記背圧室に蓄えることを特徴とする請求項
１記載のパルス管冷凍機。 - 【請求項４】前記ピストンは、前記第１又は第２連通路
の前記ピストン外周側に、該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又は３記載のパルス
管冷凍機。 - 【請求項５】前記背圧室連通管は、前記パルス管から変
位する前記流体の流量を所定値に調整する流量調整手段
を有してい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。 - 【請求項６】前記第１の連通路は、前記パルス管から変
位する前記流体の流量を所定値に調整する流量調整手段
を有している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。 - 【請求項７】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す
る第１のタイミングのとき、前記流体制御手段から前記
パルス管の他端側へ前記流体を供給する第１の流路と、 前記蓄冷器及び前記パルス管内の圧力が上昇する第２の
タイミングのとき、前記パルス管の他端側から前記流体
制御手段へ前記流体を吸引する第２の流路と、を備えた
ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６記載
のパルス管冷凍機。 - 【請求項８】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又は７記載のパルス管冷凍機。 - 【請求項９】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又は８記載の
パルス管冷凍機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9892398A JP2880155B1 (ja) | 1998-04-10 | 1998-04-10 | パルス管冷凍機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9892398A JP2880155B1 (ja) | 1998-04-10 | 1998-04-10 | パルス管冷凍機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2880155B1 true JP2880155B1 (ja) | 1999-04-05 |
| JPH11294883A JPH11294883A (ja) | 1999-10-29 |
Family
ID=14232658
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9892398A Expired - Fee Related JP2880155B1 (ja) | 1998-04-10 | 1998-04-10 | パルス管冷凍機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2880155B1 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102748891A (zh) * | 2011-04-18 | 2012-10-24 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种直线压缩机驱动的行波回路脉冲管制冷机 |
-
1998
- 1998-04-10 JP JP9892398A patent/JP2880155B1/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11294883A (ja) | 1999-10-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |