JP2944329B2 - パルスチューブ冷凍機 - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
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-
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-
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、パルスチューブを利用
して例えば１００Ｋ以下の極低温を実現するパルスチュ
ーブ型の冷凍機に関する。
して例えば１００Ｋ以下の極低温を実現するパルスチュ
ーブ型の冷凍機に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の冷凍機としては、図３に例示し
た構成のパルスチューブ冷凍機が周知であり、１００Ｋ
以下の極低温を実現している。
た構成のパルスチューブ冷凍機が周知であり、１００Ｋ
以下の極低温を実現している。
【０００３】この冷凍機は、パルスチューブ１とリジェ
ネレータ２とを組合わせたもので、パルスチューブ１の
低温端１ａとリジェネレータ２の低温端２ａを吸熱部
（熱交換器）７を介して連通し、圧縮機３から冷却手段
５Ａを経由して前記リジェネレータ２の高温端２ｂ側に
供給されるガスを、このリジェネレータ２および前記吸
熱部７を介し、前記パルスチューブ１の低温端１ａから
高温端１ｂ側に向けて圧入できるようになっている。
ネレータ２とを組合わせたもので、パルスチューブ１の
低温端１ａとリジェネレータ２の低温端２ａを吸熱部
（熱交換器）７を介して連通し、圧縮機３から冷却手段
５Ａを経由して前記リジェネレータ２の高温端２ｂ側に
供給されるガスを、このリジェネレータ２および前記吸
熱部７を介し、前記パルスチューブ１の低温端１ａから
高温端１ｂ側に向けて圧入できるようになっている。
【０００４】したがって、このパルスチューブ冷凍機に
おいては、圧縮機３のピストン３１が降下することによ
り圧縮されたガスは、リジェネレータ２の内部で予冷さ
れ、この内部を通って吸熱部７およびパルスチューブ１
の低温端１ａに流入し、該チューブの中に残留している
ガスを高温端１ｂに向けて圧縮する。
おいては、圧縮機３のピストン３１が降下することによ
り圧縮されたガスは、リジェネレータ２の内部で予冷さ
れ、この内部を通って吸熱部７およびパルスチューブ１
の低温端１ａに流入し、該チューブの中に残留している
ガスを高温端１ｂに向けて圧縮する。
【０００５】上記断熱圧縮を受けたパルスチューブ１の
ガスは、昇温しながら温度勾配のある該チューブ内を移
動する。そして、圧縮されたガスは該チューブの高温端
１ｂに設けた冷却手段５Ｂに入り、ここで放熱（熱交
換）して冷却される。
ガスは、昇温しながら温度勾配のある該チューブ内を移
動する。そして、圧縮されたガスは該チューブの高温端
１ｂに設けた冷却手段５Ｂに入り、ここで放熱（熱交
換）して冷却される。
【０００６】次に、ピストン３１を引き上げると、冷却
手段５Ｂに熱を放出して冷却されたガスがパルスチュー
ブ１内で断熱膨張して温度が低下するので、吸熱部７お
よびリジェネレータ２が冷却される。
手段５Ｂに熱を放出して冷却されたガスがパルスチュー
ブ１内で断熱膨張して温度が低下するので、吸熱部７お
よびリジェネレータ２が冷却される。
【０００７】すなわち、圧縮機３による上記ガスの圧縮
／膨張のサイクルを繰り返すことによって、被冷却物を
冷却する吸熱部７に１００Ｋ以下の極低温が実現できる
ようになっている。
／膨張のサイクルを繰り返すことによって、被冷却物を
冷却する吸熱部７に１００Ｋ以下の極低温が実現できる
ようになっている。
【０００８】また、上記構成のパルスチューブ冷凍機
は、パルスチューブ１の高温端１ｂ側に配した冷却手段
５Ｂにより、該チューブ内の圧縮ガスから熱エネルギー
を放出させるだけのもであるため、断熱膨張でガスが自
冷して得られる寒冷に一定の限界があるとして、これの
性能アップを狙った構成のパルスチューブ冷凍機の構成
が、特開平１−１１４６７０号公報に提案されている。
は、パルスチューブ１の高温端１ｂ側に配した冷却手段
５Ｂにより、該チューブ内の圧縮ガスから熱エネルギー
を放出させるだけのもであるため、断熱膨張でガスが自
冷して得られる寒冷に一定の限界があるとして、これの
性能アップを狙った構成のパルスチューブ冷凍機の構成
が、特開平１−１１４６７０号公報に提案されている。
【０００９】図４は、上記特開平１−１１４６７０号公
報に提案されたパルスチューブ冷凍機の構成であり、こ
の場合はパルスチューブ１の高温端１ｂを小径に絞り、
この上に該チューブ内を上昇するガスを勢い良くその内
部に流入させるガス室８０を薄膜状の弾性体によりバル
ーン状に連設し、このガス室８０の周囲に、同ガス室８
０を液密に包囲する剛体容器製の動力吸収室８１を冠設
し、この動力吸収室８１の内部に作動流体として、ガス
室８０の外面と接する冷却液８２を充満し、さらに、前
記動力吸収室８１の外部には冷却液８２を貯溜する液溜
め８３を装備し、前記動力吸収室８１と液溜め８３とが
オリフィス８５を介挿した連絡流路８４で連通してあ
る。
報に提案されたパルスチューブ冷凍機の構成であり、こ
の場合はパルスチューブ１の高温端１ｂを小径に絞り、
この上に該チューブ内を上昇するガスを勢い良くその内
部に流入させるガス室８０を薄膜状の弾性体によりバル
ーン状に連設し、このガス室８０の周囲に、同ガス室８
０を液密に包囲する剛体容器製の動力吸収室８１を冠設
し、この動力吸収室８１の内部に作動流体として、ガス
室８０の外面と接する冷却液８２を充満し、さらに、前
記動力吸収室８１の外部には冷却液８２を貯溜する液溜
め８３を装備し、前記動力吸収室８１と液溜め８３とが
オリフィス８５を介挿した連絡流路８４で連通してあ
る。
【００１０】そして、前記冷却液８２は、ガス室８０の
冷却を行うと共に、ガス膨張仕事を取り出す役目を担う
もので、非圧縮性の液体、例えば水などが用いられると
開示されている。
冷却を行うと共に、ガス膨張仕事を取り出す役目を担う
もので、非圧縮性の液体、例えば水などが用いられると
開示されている。
【００１１】したがって、上記構成のパルスチューブ冷
凍機においては、圧縮機３のピストン３１を押し下げる
と、パルスチューブ１の内圧は一瞬にして上昇し、その
後リジェネレータ２を通して低温端１ａから該チューブ
内に高圧ガスが緩やかに導入される。この時、該チュー
ブ内のガスは断熱圧縮されて温度が上昇すると共に、内
圧の増加によりガス室８０の容積を拡大する。
凍機においては、圧縮機３のピストン３１を押し下げる
と、パルスチューブ１の内圧は一瞬にして上昇し、その
後リジェネレータ２を通して低温端１ａから該チューブ
内に高圧ガスが緩やかに導入される。この時、該チュー
ブ内のガスは断熱圧縮されて温度が上昇すると共に、内
圧の増加によりガス室８０の容積を拡大する。
【００１２】すなわち、ガス室８０の回りの動力吸収室
８１を充満している冷却液８２は、ガス室８０内のガス
を冷却すると共に、液圧が相対的に上昇した時に連絡流
路８４からオリフィス８５を介して液溜め８３に流出
し、パルスチューブ１内の圧縮ガスが持つエネルギーを
膨張仕事として取り出し、オリフィス８５で熱エネルギ
ーに変換して消散させようとするものである。
８１を充満している冷却液８２は、ガス室８０内のガス
を冷却すると共に、液圧が相対的に上昇した時に連絡流
路８４からオリフィス８５を介して液溜め８３に流出
し、パルスチューブ１内の圧縮ガスが持つエネルギーを
膨張仕事として取り出し、オリフィス８５で熱エネルギ
ーに変換して消散させようとするものである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記特開平１
−１１４６７０号公報に提案されたパルスチューブ式の
極低温冷凍機は、高温端の側に薄膜状の弾性体によるバ
ルーン状のガス室を設けてあるので、圧縮機によりガス
を高圧に圧縮しようとしても、拡縮自在に設けたガス室
により圧力が削がれるので大きな圧縮比を取ることが困
難である。
−１１４６７０号公報に提案されたパルスチューブ式の
極低温冷凍機は、高温端の側に薄膜状の弾性体によるバ
ルーン状のガス室を設けてあるので、圧縮機によりガス
を高圧に圧縮しようとしても、拡縮自在に設けたガス室
により圧力が削がれるので大きな圧縮比を取ることが困
難である。
【００１４】このため、高温端側の温度上昇が小さく、
冷却液との温度差も大きくないので冷却効果は期待した
ほど大きくはならない。
冷却液との温度差も大きくないので冷却効果は期待した
ほど大きくはならない。
【００１５】また、動力吸収室の冷却液によりパルスチ
ューブ内の圧縮ガスが持つエネルギーを膨張仕事として
取り出し、これを動力吸収室と液溜めとを連通するオリ
フィスに通して熱エネルギーに変換して消散させるとし
ているが、これも冷却液体が動力吸収室から液溜め側に
移動しているだけであるから単なる移動に過ぎず、摩擦
を考慮してもオリフィス部において熱エネルギーとして
除去できる量は僅少であり、期待した程の冷却効果は上
がっていない。
ューブ内の圧縮ガスが持つエネルギーを膨張仕事として
取り出し、これを動力吸収室と液溜めとを連通するオリ
フィスに通して熱エネルギーに変換して消散させるとし
ているが、これも冷却液体が動力吸収室から液溜め側に
移動しているだけであるから単なる移動に過ぎず、摩擦
を考慮してもオリフィス部において熱エネルギーとして
除去できる量は僅少であり、期待した程の冷却効果は上
がっていない。
【００１６】また、動力吸収室を充満している冷却液
は、循環したり交換する構成とはなっていないので、冷
却液自体の温度が上昇し、次第に冷却作用を果たさなく
なると云った問題点や、オリフィスを別途冷却する必要
があるなど、構造が複雑な割りには効果が少ないと云っ
た問題点があり、構造が簡単でしかも除熱効果に優れた
パルスチューブ冷凍機の発明が期待されていた。
は、循環したり交換する構成とはなっていないので、冷
却液自体の温度が上昇し、次第に冷却作用を果たさなく
なると云った問題点や、オリフィスを別途冷却する必要
があるなど、構造が複雑な割りには効果が少ないと云っ
た問題点があり、構造が簡単でしかも除熱効果に優れた
パルスチューブ冷凍機の発明が期待されていた。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記従来技術の
課題を解決するためになされたもので、圧縮機とパルス
チューブとリジェネレータとを具備し、パルスチューブ
とリジェネレータとを直結してなるパルスチューブ冷凍
機において、パルスチューブのリジェネレータ連通側低
温発生部および他端の閉塞側高温発生部を、中間部より
熱伝導率の大きい部材で形成したことを特徴とするパル
スチューブ冷凍機と、
課題を解決するためになされたもので、圧縮機とパルス
チューブとリジェネレータとを具備し、パルスチューブ
とリジェネレータとを直結してなるパルスチューブ冷凍
機において、パルスチューブのリジェネレータ連通側低
温発生部および他端の閉塞側高温発生部を、中間部より
熱伝導率の大きい部材で形成したことを特徴とするパル
スチューブ冷凍機と、
【００１８】圧縮機とパルスチューブとリジェネレータ
とを具備し、パルスチューブとリジェネレータとを吸熱
部を介して連結してなるパルスチューブ冷凍機におい
て、パルスチューブの閉塞側高温発生部を、他部位より
熱伝導率の大きい部材で形成したことを特徴とするパル
スチューブ冷凍機と、
とを具備し、パルスチューブとリジェネレータとを吸熱
部を介して連結してなるパルスチューブ冷凍機におい
て、パルスチューブの閉塞側高温発生部を、他部位より
熱伝導率の大きい部材で形成したことを特徴とするパル
スチューブ冷凍機と、
【００１９】パルスチューブの、熱伝導率の大きい部材
で形成した部位内面に、複数の凹凸を有することを特徴
とする前記記載のパルスチューブ冷凍機と、を提供し、
前記従来技術の課題を解決するものである。
で形成した部位内面に、複数の凹凸を有することを特徴
とする前記記載のパルスチューブ冷凍機と、を提供し、
前記従来技術の課題を解決するものである。
【００２０】
【作用】パルスチューブの高温発生部が、熱伝導率の高
い部材によって、あるいは内面に複数の凹凸を有する熱
伝導率の大きい部材によって形成されているため、ガス
を断熱圧縮する際に生じる熱の速やかな放散が可能であ
り、したがって、断熱膨張に移行する時のガスは冷却済
みとなり、断熱膨張時に大きな温度低下が低温発生部に
おいて生じる。
い部材によって、あるいは内面に複数の凹凸を有する熱
伝導率の大きい部材によって形成されているため、ガス
を断熱圧縮する際に生じる熱の速やかな放散が可能であ
り、したがって、断熱膨張に移行する時のガスは冷却済
みとなり、断熱膨張時に大きな温度低下が低温発生部に
おいて生じる。
【００２１】また、中間部は相対的に熱伝導率の低い部
材により形成されているので、ガスを断熱圧縮した時に
生じる熱が、高温発生部から低温発生部に伝導してこの
部分の温度を上昇させることがない。
材により形成されているので、ガスを断熱圧縮した時に
生じる熱が、高温発生部から低温発生部に伝導してこの
部分の温度を上昇させることがない。
【００２２】パルスチューブとリジェネレータとが直結
し、パルスチューブの低温発生部を被冷却体の冷却に用
いるタイプのパルスチューブ冷凍機においては、パルス
チューブのリジェネレータ連通側低温発生部も熱伝導率
の大きい部材により、あるいは内面に複数の凹凸を有す
る熱伝導率の大きい部材により形成されているので、ガ
スが断熱膨張する時に生じる冷熱を効果的に取り出すこ
とが可能であり、
し、パルスチューブの低温発生部を被冷却体の冷却に用
いるタイプのパルスチューブ冷凍機においては、パルス
チューブのリジェネレータ連通側低温発生部も熱伝導率
の大きい部材により、あるいは内面に複数の凹凸を有す
る熱伝導率の大きい部材により形成されているので、ガ
スが断熱膨張する時に生じる冷熱を効果的に取り出すこ
とが可能であり、
【００２３】パルスチューブとリジェネレータとを吸熱
部を介して連結し、この吸熱部で冷却作用を行うタイプ
のパルスチューブ冷凍機においては、パルスチューブの
リジェネレータ連通側低温発生部が熱伝導率の低い部材
により形成されているので、ガスが断熱膨張する時に生
じる冷熱が放散することなく吸熱部に供給される。
部を介して連結し、この吸熱部で冷却作用を行うタイプ
のパルスチューブ冷凍機においては、パルスチューブの
リジェネレータ連通側低温発生部が熱伝導率の低い部材
により形成されているので、ガスが断熱膨張する時に生
じる冷熱が放散することなく吸熱部に供給される。
【００２４】
【実施例】図１は、パルスチューブ１とリジェネレータ
２とが直結された本発明になるパルスチューブ冷凍機の
一構成例であって、パルスチューブ１は中間部１Ｃが金
属としては比較的熱伝導率の小さい薄肉のステンレスパ
イプからなり、リジェネレータ２との連結側の低温発生
部１Ａと他端の閉塞側高温発生部１Ｂとが熱伝導率の大
きい金属、例えば銅パイプにより形成されている。
２とが直結された本発明になるパルスチューブ冷凍機の
一構成例であって、パルスチューブ１は中間部１Ｃが金
属としては比較的熱伝導率の小さい薄肉のステンレスパ
イプからなり、リジェネレータ２との連結側の低温発生
部１Ａと他端の閉塞側高温発生部１Ｂとが熱伝導率の大
きい金属、例えば銅パイプにより形成されている。
【００２５】リジェネレータ２は、内部に蓄熱要素を備
えてガスが透過可能な構造となっており、パルスチュー
ブ１との連通側と対向する側から、圧縮機３で圧縮され
たヘリウムガス（以下、単にガスと記す）が切替弁４を
介して圧入されたり、この切替弁４を介して圧縮機３の
低圧側に還流することができるようになっている。
えてガスが透過可能な構造となっており、パルスチュー
ブ１との連通側と対向する側から、圧縮機３で圧縮され
たヘリウムガス（以下、単にガスと記す）が切替弁４を
介して圧入されたり、この切替弁４を介して圧縮機３の
低圧側に還流することができるようになっている。
【００２６】そして、切替弁４・リジェネレータ２の間
と、パルスチューブ１の高温発生部１Ｂの外周部それぞ
れに冷却手段５Ａ・５Ｂが設けられている。また、低温
発生部１Ａ・高温発生部１Ｂの内面には、軸方向に複数
の溝１１Ａ・１１Ｂが形成され、封入したガスとの熱交
換率を高める工夫がなされている。なお、６は低温発生
部１Ａの外周部に密着して設置した銅パイプであり、フ
ランジ６１がリジェネレータ２の端部に接し、低温発生
部１Ａの熱伝導性を高めている。
と、パルスチューブ１の高温発生部１Ｂの外周部それぞ
れに冷却手段５Ａ・５Ｂが設けられている。また、低温
発生部１Ａ・高温発生部１Ｂの内面には、軸方向に複数
の溝１１Ａ・１１Ｂが形成され、封入したガスとの熱交
換率を高める工夫がなされている。なお、６は低温発生
部１Ａの外周部に密着して設置した銅パイプであり、フ
ランジ６１がリジェネレータ２の端部に接し、低温発生
部１Ａの熱伝導性を高めている。
【００２７】圧縮機３は、ガスを所定の圧力（例えば、
２０ｋｇｆ／ｃｍ2 ）に常時圧縮しておき、切替弁４の
連通方向を所定のサイクル（例えば、１〜１０Ｈｚ）で
交互に切り替えることによって、前記したように圧縮機
３が圧縮したガスをリジェネレータ２・パルスチューブ
１に流入させたり、パルスチューブ１・リジェネレータ
２から圧縮機３の低圧側に還流させたりするものであ
る。
２０ｋｇｆ／ｃｍ2 ）に常時圧縮しておき、切替弁４の
連通方向を所定のサイクル（例えば、１〜１０Ｈｚ）で
交互に切り替えることによって、前記したように圧縮機
３が圧縮したガスをリジェネレータ２・パルスチューブ
１に流入させたり、パルスチューブ１・リジェネレータ
２から圧縮機３の低圧側に還流させたりするものであ
る。
【００２８】したがって、上記本発明になるパルスチュ
ーブ冷凍機においては、圧縮機３で圧縮されて高圧・高
温状態になったガスは、先ず冷却手段５Ａにより所定の
温度（例えば、３００Ｋ）に冷却され、
ーブ冷凍機においては、圧縮機３で圧縮されて高圧・高
温状態になったガスは、先ず冷却手段５Ａにより所定の
温度（例えば、３００Ｋ）に冷却され、
【００２９】リジェネレータ２の内部で予冷され、この
内部を通過し、パルスチューブ１の低温発生部１Ａに流
入し、該チューブに残留しているガスを高温発生部１Ｂ
の側に断熱圧縮して温度が上昇するが、この部分は管外
から冷却手段５Ｂによって冷却されているので、ガスは
速やかに所定の温度（例えば、３２０Ｋ）に冷却され
る。
内部を通過し、パルスチューブ１の低温発生部１Ａに流
入し、該チューブに残留しているガスを高温発生部１Ｂ
の側に断熱圧縮して温度が上昇するが、この部分は管外
から冷却手段５Ｂによって冷却されているので、ガスは
速やかに所定の温度（例えば、３２０Ｋ）に冷却され
る。
【００３０】なお、パルスチューブ１の中間部１Ｃが熱
伝導率の低いステンレス鋼により形成されているので、
ガスを断熱圧縮した時に発生する熱は、高温発生部１Ｂ
から低温発生部１Ａに伝導してこの部分の温度を上昇さ
せることがなく、高温発生部１Ｂに留まっている内に、
上記したように冷却手段５Ｂと熱交換して所定の温度に
冷却される。
伝導率の低いステンレス鋼により形成されているので、
ガスを断熱圧縮した時に発生する熱は、高温発生部１Ｂ
から低温発生部１Ａに伝導してこの部分の温度を上昇さ
せることがなく、高温発生部１Ｂに留まっている内に、
上記したように冷却手段５Ｂと熱交換して所定の温度に
冷却される。
【００３１】このため、切替弁４が切り替わってリジェ
ネレータ２が圧縮機３の低圧側に連通し、パルスチュー
ブ１の内部でガスの急激な断熱膨張が始まると、低温発
生部１Ａで温度が大きく低下し、低温度となったガスは
リジェネレータ２を冷却しながら圧縮機３に戻る。
ネレータ２が圧縮機３の低圧側に連通し、パルスチュー
ブ１の内部でガスの急激な断熱膨張が始まると、低温発
生部１Ａで温度が大きく低下し、低温度となったガスは
リジェネレータ２を冷却しながら圧縮機３に戻る。
【００３２】したがって、上記圧縮機３によるガスの圧
縮／膨張を繰り返すことにより、ガスの温度が次第に低
下し、３０分程度の運転で例えば１００Ｋ以下の極低温
を実現することが可能であるので、銅パイプ６の周囲に
被冷却体（図示せず）を設置しておけば、これを容易に
所望の温度まで冷却することができる。
縮／膨張を繰り返すことにより、ガスの温度が次第に低
下し、３０分程度の運転で例えば１００Ｋ以下の極低温
を実現することが可能であるので、銅パイプ６の周囲に
被冷却体（図示せず）を設置しておけば、これを容易に
所望の温度まで冷却することができる。
【００３３】図２は、パルスチューブ１とリジェネレー
タ２との間に吸熱部７を設けた本発明になるパルスチュ
ーブ冷凍機の一例であり、この場合はパルスチューブ１
の低温発生部１Ａは中間部１Ｃと同質のステンレスパイ
プからなり、閉塞端側の高温発生部１Ｂのみが熱伝導率
の大きい銅パイプで形成され、この銅パイプの内面に複
数のフィン１２Ｂが軸方向に形成されている。
タ２との間に吸熱部７を設けた本発明になるパルスチュ
ーブ冷凍機の一例であり、この場合はパルスチューブ１
の低温発生部１Ａは中間部１Ｃと同質のステンレスパイ
プからなり、閉塞端側の高温発生部１Ｂのみが熱伝導率
の大きい銅パイプで形成され、この銅パイプの内面に複
数のフィン１２Ｂが軸方向に形成されている。
【００３４】このため、圧縮機３で圧縮された高圧・高
温状態のガスが切替弁４を経由し、冷却手段５Ａにより
所定の温度（例えば、３００Ｋ）に冷却され、リジェネ
レータ２の内部で予冷され、この内部を通過し、吸熱部
７を通ってパルスチューブ１の低温発生部１Ａに流入
し、該チューブに残留しているガスを高温発生部１Ｂの
側に断熱圧縮して温度が上昇する。そして、この部分は
管外から冷却手段５Ｂによって冷却されているので、ガ
スは速やかに所定の温度（例えば、３２０Ｋ）に冷却さ
れる。
温状態のガスが切替弁４を経由し、冷却手段５Ａにより
所定の温度（例えば、３００Ｋ）に冷却され、リジェネ
レータ２の内部で予冷され、この内部を通過し、吸熱部
７を通ってパルスチューブ１の低温発生部１Ａに流入
し、該チューブに残留しているガスを高温発生部１Ｂの
側に断熱圧縮して温度が上昇する。そして、この部分は
管外から冷却手段５Ｂによって冷却されているので、ガ
スは速やかに所定の温度（例えば、３２０Ｋ）に冷却さ
れる。
【００３５】パルスチューブ１の中間部１Ｃが熱伝導率
の低いステンレス鋼により形成されているので、この場
合もガスを断熱圧縮した時に発生する熱が高温発生部１
Ｂから低温発生部１Ａに伝導してこの部分の温度を上昇
させることはなく、高温発生部１Ｂに留まっている内
に、冷却手段５Ｂにより所定の温度に冷却される。
の低いステンレス鋼により形成されているので、この場
合もガスを断熱圧縮した時に発生する熱が高温発生部１
Ｂから低温発生部１Ａに伝導してこの部分の温度を上昇
させることはなく、高温発生部１Ｂに留まっている内
に、冷却手段５Ｂにより所定の温度に冷却される。
【００３６】このため、切替弁４が切り替わってリジェ
ネレータ２が圧縮機３の低圧側に連通し、パルスチュー
ブ１の内部でガスの急激な断熱膨張が始まると、低温発
生部１Ａで温度が大きく低下し、温度が低下したガスは
吸熱部７を通りリジェネレータ２を冷却しながら圧縮機
３に戻る。
ネレータ２が圧縮機３の低圧側に連通し、パルスチュー
ブ１の内部でガスの急激な断熱膨張が始まると、低温発
生部１Ａで温度が大きく低下し、温度が低下したガスは
吸熱部７を通りリジェネレータ２を冷却しながら圧縮機
３に戻る。
【００３７】そして、低温発生部１Ａが熱伝導率の低い
ステンレスパイプによって形成されているため、断熱膨
張で生じた冷熱が失われ難く、吸熱部７における冷却作
用が効果的に行われる。
ステンレスパイプによって形成されているため、断熱膨
張で生じた冷熱が失われ難く、吸熱部７における冷却作
用が効果的に行われる。
【００３８】したがって、上記圧縮機３によるガスの圧
縮／膨張を繰り返すことにより、ガスの温度が次第に低
下し、３０分程度の運転で例えば１００Ｋ以下の極低温
を実現することが可能であるので、吸熱部７の周囲に被
冷却体（図示せず）を設置しておけば、これを容易に所
望の温度まで冷却することができる。
縮／膨張を繰り返すことにより、ガスの温度が次第に低
下し、３０分程度の運転で例えば１００Ｋ以下の極低温
を実現することが可能であるので、吸熱部７の周囲に被
冷却体（図示せず）を設置しておけば、これを容易に所
望の温度まで冷却することができる。
【００３９】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨から逸脱
しない範囲で各種の変形実施が可能である。
のではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨から逸脱
しない範囲で各種の変形実施が可能である。
【００４０】例えば、低温発生部１Ａおよび高温発生部
１Ｂの内面に形成した溝１１Ａ・１１Ｂは、軸方向に形
成する他、周方向に形成したり、スパイラル状に形成す
ることも可能である。
１Ｂの内面に形成した溝１１Ａ・１１Ｂは、軸方向に形
成する他、周方向に形成したり、スパイラル状に形成す
ることも可能である。
【００４１】また、圧縮機３で圧縮した高圧・高温状態
のガスをリジェネレータ２に間欠的に圧送し、パルスチ
ューブ１内でガスの圧縮／膨張を繰り返し起こす方法と
しては、切替弁４などを用いることなく、圧縮機３から
配管などでリジェネレータ２に直接連通しても良いし、
切替弁４を例えば２個の開閉弁により連通方向を交互に
切り替えたりすることも可能である。
のガスをリジェネレータ２に間欠的に圧送し、パルスチ
ューブ１内でガスの圧縮／膨張を繰り返し起こす方法と
しては、切替弁４などを用いることなく、圧縮機３から
配管などでリジェネレータ２に直接連通しても良いし、
切替弁４を例えば２個の開閉弁により連通方向を交互に
切り替えたりすることも可能である。
【００４２】また、封入するガスは、液化温度の低く、
化学的に安定したガスであれば良いので、窒素ガス、ア
ルゴンガスなどであっても良い。
化学的に安定したガスであれば良いので、窒素ガス、ア
ルゴンガスなどであっても良い。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、圧縮機と
パルスチューブとリジェネレータとを具備し、パルスチ
ューブとリジェネレータとを直結してなるパルスチュー
ブ冷凍機において、パルスチューブのリジェネレータ連
通側低温発生部および他端の閉塞側高温発生部を、中間
部より熱伝導率の大きい部材で形成したことを特徴とす
るパルスチューブ冷凍機であり、
パルスチューブとリジェネレータとを具備し、パルスチ
ューブとリジェネレータとを直結してなるパルスチュー
ブ冷凍機において、パルスチューブのリジェネレータ連
通側低温発生部および他端の閉塞側高温発生部を、中間
部より熱伝導率の大きい部材で形成したことを特徴とす
るパルスチューブ冷凍機であり、
【００４４】圧縮機とパルスチューブとリジェネレータ
とを具備し、パルスチューブとリジェネレータとを吸熱
部を介して連結してなるパルスチューブ冷凍機におい
て、パルスチューブの閉塞側高温発生部を、他部位より
熱伝導率の大きい部材で形成したことを特徴とするパル
スチューブ冷凍機であり、
とを具備し、パルスチューブとリジェネレータとを吸熱
部を介して連結してなるパルスチューブ冷凍機におい
て、パルスチューブの閉塞側高温発生部を、他部位より
熱伝導率の大きい部材で形成したことを特徴とするパル
スチューブ冷凍機であり、
【００４５】パルスチューブの、熱伝導率の大きい部材
で形成した部位内面に、複数の凹凸を有することを特徴
とする前記記載のパルスチューブ冷凍機であるので、
で形成した部位内面に、複数の凹凸を有することを特徴
とする前記記載のパルスチューブ冷凍機であるので、
【００４６】ガスを断熱圧縮する際に発生する熱の速や
かな放散が、高温発生部を形成する熱伝導率の高い部材
によって行われ、断熱膨張に移行する時のガスは既に冷
却されているため、断熱膨張による大きな温度低下が低
温発生部に起こる。
かな放散が、高温発生部を形成する熱伝導率の高い部材
によって行われ、断熱膨張に移行する時のガスは既に冷
却されているため、断熱膨張による大きな温度低下が低
温発生部に起こる。
【００４７】また、中間部は相対的に熱伝導率の低い部
材により形成されているので、ガスを断熱圧縮した時に
発生する熱が、高温発生部から低温発生部に伝導して温
度を上昇させることがない。
材により形成されているので、ガスを断熱圧縮した時に
発生する熱が、高温発生部から低温発生部に伝導して温
度を上昇させることがない。
【００４８】また、パルスチューブとリジェネレータと
が直結し、パルスチューブの低温発生部を被冷却体の冷
却に用いるタイプのパルスチューブ冷凍機においては、
パルスチューブのリジェネレータ連通側低温発生部も熱
伝導率の大きい部材により形成されているので、ガスが
断熱膨張する時に生じる冷熱を効果的に取り出すことが
可能であり、
が直結し、パルスチューブの低温発生部を被冷却体の冷
却に用いるタイプのパルスチューブ冷凍機においては、
パルスチューブのリジェネレータ連通側低温発生部も熱
伝導率の大きい部材により形成されているので、ガスが
断熱膨張する時に生じる冷熱を効果的に取り出すことが
可能であり、
【００４９】パルスチューブとリジェネレータとを吸熱
部を介して連結し、この吸熱部で冷却作用を行うタイプ
のパルスチューブ冷凍機においては、パルスチューブの
リジェネレータ連通側低温発生部が熱伝導率の低い部材
により形成されているので、ガスが断熱膨張する時に生
じる冷熱が失われ難く、吸熱部における冷却作用が効果
的に行われる。
部を介して連結し、この吸熱部で冷却作用を行うタイプ
のパルスチューブ冷凍機においては、パルスチューブの
リジェネレータ連通側低温発生部が熱伝導率の低い部材
により形成されているので、ガスが断熱膨張する時に生
じる冷熱が失われ難く、吸熱部における冷却作用が効果
的に行われる。
【００５０】いずれにしても、圧縮機を駆動し、ガスの
圧縮／膨張を繰り返すことにより、１００Ｋ以下の極低
温を容易に実現することができる。
圧縮／膨張を繰り返すことにより、１００Ｋ以下の極低
温を容易に実現することができる。
【図１】実施例の説明図である。
【図２】他の実施例の説明図である。
【図３】従来技術の説明図である。
【図４】従来技術の説明図である。
１ パルスチューブ １ａ 低温端 １Ａ 低温発生部 １ｂ 高温端 １Ｂ 高温発生部 １Ｃ 中間部 １１Ａ 溝 １１Ｂ 溝 １２Ｂ フィン ２ リジェネレータ ２ａ 低温端 ２ｂ 高温端 ３ 圧縮機 ３１ ピストン ４ 切替弁 ５Ａ・５Ｂ 冷却手段 ６ 銅パイプ ６１ フランジ ７ 吸熱部 ８０ ガス室 ８１ 動力吸収室 ８２ 冷却液 ８３ 液溜め ８４ 連絡流路 ８５ オリフィス
───────────────────────────────────────────────────── 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 F25B 9/14 510
Claims (3)
- 【請求項１】 圧縮機とパルスチューブとリジェネレー
タとを具備し、パルスチューブとリジェネレータとを直
結してなるパルスチューブ冷凍機において、パルスチュ
ーブのリジェネレータ連通側低温発生部および他端の閉
塞側高温発生部を、中間部より熱伝導率の大きい部材で
形成したことを特徴とするパルスチューブ冷凍機。 - 【請求項２】 圧縮機とパルスチューブとリジェネレー
タとを具備し、パルスチューブとリジェネレータとを吸
熱部を介して連結してなるパルスチューブ冷凍機におい
て、パルスチューブの閉塞側高温発生部を、他部位より
熱伝導率の大きい部材で形成したことを特徴とするパル
スチューブ冷凍機。 - 【請求項３】 パルスチューブの、熱伝導率の大きい部
材で形成した部位内面に、複数の凹凸を有することを特
徴とする請求項１または２記載のパルスチューブ冷凍
機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4250486A JP2944329B2 (ja) | 1992-08-27 | 1992-08-27 | パルスチューブ冷凍機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4250486A JP2944329B2 (ja) | 1992-08-27 | 1992-08-27 | パルスチューブ冷凍機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0674583A JPH0674583A (ja) | 1994-03-15 |
| JP2944329B2 true JP2944329B2 (ja) | 1999-09-06 |
Family
ID=17208581
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4250486A Expired - Lifetime JP2944329B2 (ja) | 1992-08-27 | 1992-08-27 | パルスチューブ冷凍機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2944329B2 (ja) |
-
1992
- 1992-08-27 JP JP4250486A patent/JP2944329B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0674583A (ja) | 1994-03-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |