JPH04151467A - 極低温冷凍装置 - Google Patents
極低温冷凍装置Info
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- JPH04151467A JPH04151467A JP27448390A JP27448390A JPH04151467A JP H04151467 A JPH04151467 A JP H04151467A JP 27448390 A JP27448390 A JP 27448390A JP 27448390 A JP27448390 A JP 27448390A JP H04151467 A JPH04151467 A JP H04151467A
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
- F25B9/14—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the cycle used, e.g. Stirling cycle
- F25B9/145—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the cycle used, e.g. Stirling cycle pulse-tube cycle
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
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- F25B2309/1408—Pulse-tube cycles with pulse tube having U-turn or L-turn type geometrical arrangements
-
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- F25B2309/14—Compression machines, plants or systems characterised by the cycle used
- F25B2309/1411—Pulse-tube cycles characterised by control details, e.g. tuning, phase shifting or general control
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-
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- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/14—Compression machines, plants or systems characterised by the cycle used
- 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
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（イ） 産業上の利用分野
本発明は、圧縮過程において高圧源のガス状冷媒を蓄冷
器を経てパルスチューブに供給すると共に、膨張過程に
おいて前記パルスチューブのガス状冷媒を前記蓄冷器を
経て低圧源に帰還させてなる極低温冷凍装置に関する。
器を経てパルスチューブに供給すると共に、膨張過程に
おいて前記パルスチューブのガス状冷媒を前記蓄冷器を
経て低圧源に帰還させてなる極低温冷凍装置に関する。
（ロ） 従来の技術
本出願人が特願平１−３３５５６５号で出願した従来の
極低温冷凍装置では、第２図に示すように、圧縮過程に
おいて高圧源（１）のガス状冷媒を制御弁（２）及び蓄
冷器（３）を経てパルスチューブ（４）に供給し更に一
部をオリフィス（５）を通して貯蔵容器（６）に押し込
むと共に、その後の膨張過程において前記パルスチュー
ブ（４）のガス状冷媒を前記蓄冷器（３）及び制御弁（
７）を経て低圧源（８）に帰還させている しかしながらこの種従来の極低温冷凍装置ではガス状冷
媒は、圧縮過程の後半においては前記貯蔵容器（６）の
圧力が上がり流入速度が低下しまた膨張過程の後半にお
いても前記貯蔵容器（６）の圧力が下がり流圧速度が低
下することで、極低温冷凍装置のパルス駆動サイクルに
追従できなくなり、従って極低温冷凍装置の高周波駆動
に限界を生じ冷凍能力を充分にアップできない欠点があ
る。
極低温冷凍装置では、第２図に示すように、圧縮過程に
おいて高圧源（１）のガス状冷媒を制御弁（２）及び蓄
冷器（３）を経てパルスチューブ（４）に供給し更に一
部をオリフィス（５）を通して貯蔵容器（６）に押し込
むと共に、その後の膨張過程において前記パルスチュー
ブ（４）のガス状冷媒を前記蓄冷器（３）及び制御弁（
７）を経て低圧源（８）に帰還させている しかしながらこの種従来の極低温冷凍装置ではガス状冷
媒は、圧縮過程の後半においては前記貯蔵容器（６）の
圧力が上がり流入速度が低下しまた膨張過程の後半にお
いても前記貯蔵容器（６）の圧力が下がり流圧速度が低
下することで、極低温冷凍装置のパルス駆動サイクルに
追従できなくなり、従って極低温冷凍装置の高周波駆動
に限界を生じ冷凍能力を充分にアップできない欠点があ
る。
（ハ）発明が解決しようとする課題
本発明は前述の欠点を解消し、極低温冷凍装置の高周波
駆動を可能として能力アップを図るものである （二）課題を解決するための手段 本発明は、圧縮過程において高圧源のガス状冷媒を蓄冷
器を経てパルスチューブに供給すると共に、膨張過程に
おいて前記パルスチューブのガス状冷媒を前記蓄冷器を
経て低圧源に帰還させてなるしのであって、 前記パルスチューブの高温端部にガス状冷媒の流圧路と
流入路を連通させると共に、前記流圧路と前記流入路に
介設した弁装置を、それぞれ圧縮過程と膨張過程の後半
時点で開成することを特徴とするものである。
駆動を可能として能力アップを図るものである （二）課題を解決するための手段 本発明は、圧縮過程において高圧源のガス状冷媒を蓄冷
器を経てパルスチューブに供給すると共に、膨張過程に
おいて前記パルスチューブのガス状冷媒を前記蓄冷器を
経て低圧源に帰還させてなるしのであって、 前記パルスチューブの高温端部にガス状冷媒の流圧路と
流入路を連通させると共に、前記流圧路と前記流入路に
介設した弁装置を、それぞれ圧縮過程と膨張過程の後半
時点で開成することを特徴とするものである。
（ホ）作用
本発明によれば、ガス状冷媒は圧縮過程においてもまた
膨張過程においてもその速度低下の予想される時点で弁
装置を開成することにより前記弁装置の流入側と流部側
にて圧力変動位相を高周波駆動に対応して最適値に制御
されるようになり、従って極低温冷凍装置の冷凍能力が
アップする。
膨張過程においてもその速度低下の予想される時点で弁
装置を開成することにより前記弁装置の流入側と流部側
にて圧力変動位相を高周波駆動に対応して最適値に制御
されるようになり、従って極低温冷凍装置の冷凍能力が
アップする。
（へ）実施例
次に本発明の一実施例について説明する。
第１図において、（９）は高圧源で、コンプレッサーの
吐出側に接続さねガス状冷媒を安定した高圧力で収容し
ている （］（１）は低圧源で、コンプレッサーの吸入
側に接続されガス状冷媒を安定した低圧力で収容してい
る。（＋１）は放熱用熱交換器で、一端部にて制御弁（
１２）（＋３）を介してそれぞれ高圧源（９）及び低圧
源（１（１）に接続されている。放熱用熱交換器（１１
）は冷却水により冷却される。 （１４）は放熱用熱交
換器（１１）に連通した蓄冷器で、蓄冷材（１５）を収
納している。 （１６）は蓄冷器（１４）に連通した低
温端然交換器、（１７）は低温端熱交換器（１６）に連
通したステンレス鋼製のパルスチューブで、内部で発生
した圧縮熱を高温端部（１８）から冷却用熱交換器（１
９）の冷却媒体に放熱する。
吐出側に接続さねガス状冷媒を安定した高圧力で収容し
ている （］（１）は低圧源で、コンプレッサーの吸入
側に接続されガス状冷媒を安定した低圧力で収容してい
る。（＋１）は放熱用熱交換器で、一端部にて制御弁（
１２）（＋３）を介してそれぞれ高圧源（９）及び低圧
源（１（１）に接続されている。放熱用熱交換器（１１
）は冷却水により冷却される。 （１４）は放熱用熱交
換器（１１）に連通した蓄冷器で、蓄冷材（１５）を収
納している。 （１６）は蓄冷器（１４）に連通した低
温端然交換器、（１７）は低温端熱交換器（１６）に連
通したステンレス鋼製のパルスチューブで、内部で発生
した圧縮熱を高温端部（１８）から冷却用熱交換器（１
９）の冷却媒体に放熱する。
而して前記パルスチューブ（１７）はその高温端部（１
８）に、共通路（２（１）を介して流圧路（２１）と流
入路（２２）を連通させである。また前記流出路（２１
）と前記流入路（２２）は、それぞれ弁装置（２３）（
２４）を介設しこれら弁装置（２３）（２４）を圧縮過
程と膨張過程において適当なタイミングで開成して前記
低圧源（１（１）と前記高圧源（９）に連通ずるように
構成しである。前記弁装置（２３）（２４）は具体的に
はオリフィス（２５）（２６）と電磁弁（２７）＜２８
）とで構成し、前記電磁弁（２７）（２Ｂ）に電気回路
（図示しない）から制御信号を供給して前記制御弁（１
２）（１３）に対して所定時間遅れて開成すべく構成し
である。前記電磁弁（２７）（２８）については、前記
制御弁（１２）（１３）より少許遅れて開成動作するだ
けでもある程度の効果を期待できるが、好ましくは圧縮
過程と膨張過程においてそれぞれの後半時点（中間時点
と終了時点との間の時点）で開成動作させることで所望
の効果が得られるように構成しである。
８）に、共通路（２（１）を介して流圧路（２１）と流
入路（２２）を連通させである。また前記流出路（２１
）と前記流入路（２２）は、それぞれ弁装置（２３）（
２４）を介設しこれら弁装置（２３）（２４）を圧縮過
程と膨張過程において適当なタイミングで開成して前記
低圧源（１（１）と前記高圧源（９）に連通ずるように
構成しである。前記弁装置（２３）（２４）は具体的に
はオリフィス（２５）（２６）と電磁弁（２７）＜２８
）とで構成し、前記電磁弁（２７）（２Ｂ）に電気回路
（図示しない）から制御信号を供給して前記制御弁（１
２）（１３）に対して所定時間遅れて開成すべく構成し
である。前記電磁弁（２７）（２８）については、前記
制御弁（１２）（１３）より少許遅れて開成動作するだ
けでもある程度の効果を期待できるが、好ましくは圧縮
過程と膨張過程においてそれぞれの後半時点（中間時点
と終了時点との間の時点）で開成動作させることで所望
の効果が得られるように構成しである。
前記極低温冷凍装置では、圧縮過程において制御弁（１
２）が開成動作すると高圧源（９）のガス状冷媒は順次
、制御弁（１２）、冷却用熱交換器（１１）、蓄冷器（
１４）、低温端然交換器（１６）等を経てパルスチュー
ブ（１７）に供給されここでパルスチューブ（１７）内
の残留冷媒を圧縮してその圧縮熱を高温端部（１８）で
放熱するようになり、また膨張過程において制御弁（１
３）が開成動作すると低圧源（１（１）の負圧に引かれ
てガス状冷媒は復帰移動してパルスチューブ（１７）内
で断熱膨張し更に低温化して低温端熱交換器（１６）、
蓄冷器（１４）及び制御弁（１３）を経て低圧源（１（
１）に戻り、斯る往復移動サイクルを繰り返すことで、
低温端熱交換器（１６）に極低温が得られるようになる
。
２）が開成動作すると高圧源（９）のガス状冷媒は順次
、制御弁（１２）、冷却用熱交換器（１１）、蓄冷器（
１４）、低温端然交換器（１６）等を経てパルスチュー
ブ（１７）に供給されここでパルスチューブ（１７）内
の残留冷媒を圧縮してその圧縮熱を高温端部（１８）で
放熱するようになり、また膨張過程において制御弁（１
３）が開成動作すると低圧源（１（１）の負圧に引かれ
てガス状冷媒は復帰移動してパルスチューブ（１７）内
で断熱膨張し更に低温化して低温端熱交換器（１６）、
蓄冷器（１４）及び制御弁（１３）を経て低圧源（１（
１）に戻り、斯る往復移動サイクルを繰り返すことで、
低温端熱交換器（１６）に極低温が得られるようになる
。
また前記極低温冷凍装置では、ガス状冷媒は圧縮過程に
おいてもまｆＣ膨張過程において６その流速の低下の予
想される各過程の後半時点で弁装置（２３）（２４）を
開成することにより低圧源（１（１）及び高圧源（９）
が相乗的に作用して前記弁装置（２３）（２４）の流入
側と流圧側にて圧力変動位相が高周波駆動に対応して最
適値に制御されるようになり、従って極低温冷凍装置の
冷凍能力がアップする。
おいてもまｆＣ膨張過程において６その流速の低下の予
想される各過程の後半時点で弁装置（２３）（２４）を
開成することにより低圧源（１（１）及び高圧源（９）
が相乗的に作用して前記弁装置（２３）（２４）の流入
側と流圧側にて圧力変動位相が高周波駆動に対応して最
適値に制御されるようになり、従って極低温冷凍装置の
冷凍能力がアップする。
尚、前記弁装置（２３）（２４）については、それぞれ
開度調整の可能な制御弁（図示しない）で構成するもの
も実施される。斯る制御弁を備えた極低温冷凍装置では
、圧縮と膨張の各過程の後半時点で制御弁を次第に開成
することでこの制御弁の流入側における圧力変動位相を
最適に制御できるようになり、従って極低温冷凍装置の
ガス状冷媒を過不足無く効率的に蓄冷器（１４）に供給
して冷凍能力をアップできる。
開度調整の可能な制御弁（図示しない）で構成するもの
も実施される。斯る制御弁を備えた極低温冷凍装置では
、圧縮と膨張の各過程の後半時点で制御弁を次第に開成
することでこの制御弁の流入側における圧力変動位相を
最適に制御できるようになり、従って極低温冷凍装置の
ガス状冷媒を過不足無く効率的に蓄冷器（１４）に供給
して冷凍能力をアップできる。
（ト）発明の効果
本発明は以上のように構成したから、ガス状冷媒は圧縮
過程においてもまた膨張過程においてもその流速低下の
予想される後半時点で弁装置を開成することにより前記
弁装置の流入側と流圧側の圧力変動位相を最適値に制御
して流速低下を防止できるようになり、従って極低温冷
凍装置の高周波駆動を可能として冷凍能力をアップでき
る。
過程においてもまた膨張過程においてもその流速低下の
予想される後半時点で弁装置を開成することにより前記
弁装置の流入側と流圧側の圧力変動位相を最適値に制御
して流速低下を防止できるようになり、従って極低温冷
凍装置の高周波駆動を可能として冷凍能力をアップでき
る。
第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図は従来例の
構成図である。 （９） 高圧源、（１（１） 低圧源、 （１４）
蓄冷器、（１７） パルスチューブ、（１８）
高温端部、（２１） 流圧路、（２２） 流入路、
（２３）（２４） 弁装置、（２３）（２４） オ
リフィス、（２７）（２８） 電磁弁。 比願人 三洋電機株式会社 代理人 弁理士 西野卓嗣（外２名） 第１図 第２図
構成図である。 （９） 高圧源、（１（１） 低圧源、 （１４）
蓄冷器、（１７） パルスチューブ、（１８）
高温端部、（２１） 流圧路、（２２） 流入路、
（２３）（２４） 弁装置、（２３）（２４） オ
リフィス、（２７）（２８） 電磁弁。 比願人 三洋電機株式会社 代理人 弁理士 西野卓嗣（外２名） 第１図 第２図
Claims (4)
- （１）圧縮過程において高圧源のガス状冷媒を蓄冷器を
経てパルスチューブに供給すると共に、膨張過程におい
て前記パルスチューブのガス状冷媒を前記蓄冷器を経て
低圧源に帰還させてなるものであって、 前記パルスチューブの高温端部にガス状冷媒の流出路と
流入路を連通させると共に、前記流出路と前記流入路に
介設した弁装置を、それぞれ圧縮過程と膨張過程の後半
時点で開成することを特徴とする極低温冷凍装置。 - （２）前記弁装置をオリフィスと電磁弁とで構成したこ
とを特徴とする請求項１記載の極低温冷凍装置。 - （３）前記弁装置を開度調整の可能な制御弁で構成した
ことを特徴とする請求項１記載の極低温冷凍装置。 - （４）前記流出路と前記流入路を、それぞれ前記低圧源
と前記高圧源に連通させたことを特徴とする請求項１記
載の極低温冷凍装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27448390A JPH04151467A (ja) | 1990-10-12 | 1990-10-12 | 極低温冷凍装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27448390A JPH04151467A (ja) | 1990-10-12 | 1990-10-12 | 極低温冷凍装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04151467A true JPH04151467A (ja) | 1992-05-25 |
Family
ID=17542321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27448390A Pending JPH04151467A (ja) | 1990-10-12 | 1990-10-12 | 極低温冷凍装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04151467A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6434947B2 (en) | 2000-03-31 | 2002-08-20 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Pulse tube refrigerator |
| JP2003336921A (ja) * | 2002-04-05 | 2003-11-28 | Ge Medical Systems Global Technology Co Llc | ライドスルーを備えたパルス管冷凍システム |
-
1990
- 1990-10-12 JP JP27448390A patent/JPH04151467A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6434947B2 (en) | 2000-03-31 | 2002-08-20 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Pulse tube refrigerator |
| JP2003336921A (ja) * | 2002-04-05 | 2003-11-28 | Ge Medical Systems Global Technology Co Llc | ライドスルーを備えたパルス管冷凍システム |
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