JPH0634213A - パルス管冷凍機及びその運転方法 - Google Patents
パルス管冷凍機及びその運転方法Info
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- JPH0634213A JPH0634213A JP18929292A JP18929292A JPH0634213A JP H0634213 A JPH0634213 A JP H0634213A JP 18929292 A JP18929292 A JP 18929292A JP 18929292 A JP18929292 A JP 18929292A JP H0634213 A JPH0634213 A JP H0634213A
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- 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
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/14—Compression machines, plants or systems characterised by the cycle used
- F25B2309/1406—Pulse-tube cycles with pulse tube in co-axial or concentric geometrical arrangements
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/14—Compression machines, plants or systems characterised by the cycle used
- F25B2309/1418—Pulse-tube cycles with valves in gas supply and return lines
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- F25B2309/1419—Pulse-tube cycles with pulse tube having a basic pulse tube refrigerator [PTR], i.e. comprising a tube with basic schematic
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- 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
- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/14—Compression machines, plants or systems characterised by the cycle used
- F25B2309/1425—Pulse tubes with basic schematic including several pulse tubes
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ガス圧縮機により圧縮された作動媒体のエネ
ルギーを有効に利用できる高効率でコンパクト化可能な
パルス管冷凍機及びその運転方法を提供することを目的
とする。 【構成】 １０本のパルス管が５本づつ２つの群１００
ａ，１００ｂに分けられ、各パルス管群に対し仕切板２
０で仕切られてそれぞれ蓄冷器６６ａ，６６ｂが外側に
１体に形成されている。２つのパルス管群には、ガス分
配器４４によってガス圧縮機１からの高圧ガスがサイク
ルをずらして間欠的に供給される。更に、一方のパルス
管群から放出される高圧ガスは、他方の低圧となってい
るパルス管群に供給され、その後、ガス圧縮機１からの
高圧ガスが追加される。これによって、高圧ガスのもつ
エネルギーが有効に利用される。
ルギーを有効に利用できる高効率でコンパクト化可能な
パルス管冷凍機及びその運転方法を提供することを目的
とする。 【構成】 １０本のパルス管が５本づつ２つの群１００
ａ，１００ｂに分けられ、各パルス管群に対し仕切板２
０で仕切られてそれぞれ蓄冷器６６ａ，６６ｂが外側に
１体に形成されている。２つのパルス管群には、ガス分
配器４４によってガス圧縮機１からの高圧ガスがサイク
ルをずらして間欠的に供給される。更に、一方のパルス
管群から放出される高圧ガスは、他方の低圧となってい
るパルス管群に供給され、その後、ガス圧縮機１からの
高圧ガスが追加される。これによって、高圧ガスのもつ
エネルギーが有効に利用される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高圧ガスが間欠的に導
入され、内部でガスの圧縮と膨張を繰り返すパルス管を
用いたパルス管冷凍機に関する。
入され、内部でガスの圧縮と膨張を繰り返すパルス管を
用いたパルス管冷凍機に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のパルス管冷凍機を図３によって説
明する。図３において、１は高圧ヘリウムガスを供給す
る圧縮機、２は高圧ヘリウムガス配管、３は低圧ヘリウ
ムガス配管、４はヘリウムガスの流れを制御するための
ガス分配器としてのロータリバルブ、５はロータリバル
ブ４に接続され、高圧ヘリウムガスを後述する冷凍部を
構成する後述のパルス管の方へ送ったり、低圧ヘリウム
ガスを冷凍部から圧縮機１側へ戻すためのガス配管であ
る。
明する。図３において、１は高圧ヘリウムガスを供給す
る圧縮機、２は高圧ヘリウムガス配管、３は低圧ヘリウ
ムガス配管、４はヘリウムガスの流れを制御するための
ガス分配器としてのロータリバルブ、５はロータリバル
ブ４に接続され、高圧ヘリウムガスを後述する冷凍部を
構成する後述のパルス管の方へ送ったり、低圧ヘリウム
ガスを冷凍部から圧縮機１側へ戻すためのガス配管であ
る。
【０００３】このガス配管５を通しての高圧ガスと低圧
ガスの往復は、ロータリバルブ４によって周期的に１０
０回／分程度行なわれる。６はその一端がガス配管５に
接続された蓄冷器で蓄冷材として銅の金網（１００メッ
シュ〜４００メッシュ程度）または直径１mm以下の鉛球
等が充填されている。７は蓄冷器６の他端に接続された
ガス配管である。
ガスの往復は、ロータリバルブ４によって周期的に１０
０回／分程度行なわれる。６はその一端がガス配管５に
接続された蓄冷器で蓄冷材として銅の金網（１００メッ
シュ〜４００メッシュ程度）または直径１mm以下の鉛球
等が充填されている。７は蓄冷器６の他端に接続された
ガス配管である。
【０００４】８は前記ガス配管７に接続された寒冷発生
部で被冷却物を取り付けて冷却する。９は寒冷発生部８
に取り付けられた多孔質の焼結金属部であって、ヘリウ
ムガスの整流作用と排出される低温・低圧のヘリウムガ
スの寒冷を充分回収するための熱交換作用を行なう。
部で被冷却物を取り付けて冷却する。９は寒冷発生部８
に取り付けられた多孔質の焼結金属部であって、ヘリウ
ムガスの整流作用と排出される低温・低圧のヘリウムガ
スの寒冷を充分回収するための熱交換作用を行なう。
【０００５】１０はステンレス鋼等熱伝導のよくない材
料で作られたパルス管で焼結金属９に連設されており、
この管１０に高圧ヘリウムガスが導かれると、管１０の
内部で高圧ヘリウムガスが上部へ移動し、次にロータリ
バルブ４の切り換えによってパルス管１０が低圧ガス管
３へ連通されて低圧となった時ヘリウムガスは下部へ移
動する。
料で作られたパルス管で焼結金属９に連設されており、
この管１０に高圧ヘリウムガスが導かれると、管１０の
内部で高圧ヘリウムガスが上部へ移動し、次にロータリ
バルブ４の切り換えによってパルス管１０が低圧ガス管
３へ連通されて低圧となった時ヘリウムガスは下部へ移
動する。
【０００６】１１はパルス管１０の焼結金属部９と反対
側の端部に取り付けられた放熱部で、銅等熱伝導の良い
材料で作られている。１２は放熱部１１に取り付けられ
た放熱用熱交換器であり、１３は冷媒を供給するための
配管である。この冷媒として通常、水が使用されてい
る。
側の端部に取り付けられた放熱部で、銅等熱伝導の良い
材料で作られている。１２は放熱部１１に取り付けられ
た放熱用熱交換器であり、１３は冷媒を供給するための
配管である。この冷媒として通常、水が使用されてい
る。
【０００７】以上の構成をもつパルス管冷凍機におい
て、ガス圧縮機１で高圧となったヘリウムガスは高圧ヘ
リウムガス配管２、ロータリバルブ４、ガス配管５、お
よび蓄冷器６を通って温度−１００℃程度に冷却された
後、ガス配管７、焼結金属部９を通ってパルス管１０に
入る。
て、ガス圧縮機１で高圧となったヘリウムガスは高圧ヘ
リウムガス配管２、ロータリバルブ４、ガス配管５、お
よび蓄冷器６を通って温度−１００℃程度に冷却された
後、ガス配管７、焼結金属部９を通ってパルス管１０に
入る。
【０００８】この時、最初パルス管１０の内部にあった
低圧ヘリウムガスはパルス管１０下部より入って来た高
圧ヘリウムガスにより圧縮されながらパルス管１０上部
へ移動する。最初あった低圧ヘリウムガスの圧縮により
発生する圧縮熱は放熱部１１を介して外部へ放出され
る。
低圧ヘリウムガスはパルス管１０下部より入って来た高
圧ヘリウムガスにより圧縮されながらパルス管１０上部
へ移動する。最初あった低圧ヘリウムガスの圧縮により
発生する圧縮熱は放熱部１１を介して外部へ放出され
る。
【０００９】次に、ロータリバルブ４が低圧側に切り替
わると、パルス管１０内部のガスは断熱膨張してさらに
温度が下がり、寒冷発生部８の温度も低下して寒冷を発
生する。低圧となったヘリウムガスはガス配管７を通
り、蓄冷器６で寒冷を回収されて常温となる。
わると、パルス管１０内部のガスは断熱膨張してさらに
温度が下がり、寒冷発生部８の温度も低下して寒冷を発
生する。低圧となったヘリウムガスはガス配管７を通
り、蓄冷器６で寒冷を回収されて常温となる。
【００１０】常温となった低圧ヘリウムガスはガス配管
５、ロータリバルブ４、低圧ガス配管３を通ってガス圧
縮機１へ戻る。以上の冷凍サイクルを間欠的に１分間に
約１００回程度行なうことにより、−１００℃以下の寒
冷を発生することができる。
５、ロータリバルブ４、低圧ガス配管３を通ってガス圧
縮機１へ戻る。以上の冷凍サイクルを間欠的に１分間に
約１００回程度行なうことにより、−１００℃以下の寒
冷を発生することができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のパルス管冷
凍機には解決すべき次の課題があった。即ち、従来のパ
ルス管冷凍機では、パルス管内部の高圧ヘリウムガスが
断熱膨張を行ない寒冷を発生しているが、この時、パル
ス管より排出される高圧ヘリウムガスのエネルギーが有
効に利用されていないという問題があった。
凍機には解決すべき次の課題があった。即ち、従来のパ
ルス管冷凍機では、パルス管内部の高圧ヘリウムガスが
断熱膨張を行ない寒冷を発生しているが、この時、パル
ス管より排出される高圧ヘリウムガスのエネルギーが有
効に利用されていないという問題があった。
【００１２】特に、大きな冷凍能力が必要で複数個のパ
ルス管冷凍機を使用する場合、ヘリウムガスを高圧にす
る圧縮機の所要動力が大きくなるため、この未利用のエ
ネルギーは一層大きくなる。また、複数個のパルス管冷
凍機の圧縮機、ロータリバルブ、蓄冷器、パルス管等の
重量、容積が全体として大きくなる。
ルス管冷凍機を使用する場合、ヘリウムガスを高圧にす
る圧縮機の所要動力が大きくなるため、この未利用のエ
ネルギーは一層大きくなる。また、複数個のパルス管冷
凍機の圧縮機、ロータリバルブ、蓄冷器、パルス管等の
重量、容積が全体として大きくなる。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、ガス圧縮機で
圧縮された高圧ガスが間欠的に導かれ内部でガス圧縮と
膨張を繰り返すパルス管、同パルス管と前記ガス圧縮機
の間を流れるガスと熱交換する蓄冷器および前記ガス圧
縮機と前記パルス管を間欠的に連通するガス分配器を有
する高圧ガスを作動媒体とするパルス管冷凍機における
前記課題を解決するため、パルス管と前記蓄冷器を複数
個設けて少くとも１個のパルス管に対し１個の蓄冷器を
連通させると共に、前記ガス分配器は前記複数個の蓄冷
器を相互に連通可能に構成する。
圧縮された高圧ガスが間欠的に導かれ内部でガス圧縮と
膨張を繰り返すパルス管、同パルス管と前記ガス圧縮機
の間を流れるガスと熱交換する蓄冷器および前記ガス圧
縮機と前記パルス管を間欠的に連通するガス分配器を有
する高圧ガスを作動媒体とするパルス管冷凍機における
前記課題を解決するため、パルス管と前記蓄冷器を複数
個設けて少くとも１個のパルス管に対し１個の蓄冷器を
連通させると共に、前記ガス分配器は前記複数個の蓄冷
器を相互に連通可能に構成する。
【００１４】また、本発明は、複数個のパルス管を互い
にサイクルをずらして作動させ、複数個の蓄冷器のうち
高圧ガスを吐出する蓄冷器のガスを既に低圧となってい
る他の蓄冷器へ導いたあと、前記ガス圧縮機から高圧ガ
スを供給するように前記ガス分配器を切り換える運転方
法を採用する。
にサイクルをずらして作動させ、複数個の蓄冷器のうち
高圧ガスを吐出する蓄冷器のガスを既に低圧となってい
る他の蓄冷器へ導いたあと、前記ガス圧縮機から高圧ガ
スを供給するように前記ガス分配器を切り換える運転方
法を採用する。
【００１５】
【作用】パルス管冷凍機の最適作動点（寒冷発生する場
合の熱効率最大の点）は高圧ガスの圧力、パルス管の直
径、１分間のパルス数（即ち、高圧ガスがパルス管中に
１分間に出入りする回数）等に依存するため、寒冷発生
量（冷凍能力）を増大する場合、単に単一のパルス管の
直径を大きくしたり（ガス流量を増加する）、１分間の
パルス数を多くするだけでは効率の良いパルス管冷凍機
が実現できないことが知られている。
合の熱効率最大の点）は高圧ガスの圧力、パルス管の直
径、１分間のパルス数（即ち、高圧ガスがパルス管中に
１分間に出入りする回数）等に依存するため、寒冷発生
量（冷凍能力）を増大する場合、単に単一のパルス管の
直径を大きくしたり（ガス流量を増加する）、１分間の
パルス数を多くするだけでは効率の良いパルス管冷凍機
が実現できないことが知られている。
【００１６】本発明では、最適作動点を有する複数のパ
ルス管から構成され、そのパルス管の直径と数を最適値
に選定することにより高い効率を達成することができ
る。
ルス管から構成され、そのパルス管の直径と数を最適値
に選定することにより高い効率を達成することができ
る。
【００１７】また、この構成によれば複数群の蓄冷器と
パルス管の組をサイクルをずらせて運転することがで
き、一つの組の寒冷発生部から蓄冷器を経て排出される
高圧ガスの一部を他の組の寒冷発生用ガスとして利用す
るという本発明の方法を容易に採用できこれにより圧縮
機の所要動力が大幅に低減できる。
パルス管の組をサイクルをずらせて運転することがで
き、一つの組の寒冷発生部から蓄冷器を経て排出される
高圧ガスの一部を他の組の寒冷発生用ガスとして利用す
るという本発明の方法を容易に採用できこれにより圧縮
機の所要動力が大幅に低減できる。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の実施例及び実施の態様を図面
を参照して具体的に説明する。なお、従来例と同一の構
成部分には同符号を付し、説明を省略する。図１におい
て、４４はヘリウムガスの流れを制御するためのガス分
配器としてのロータリバルブ、５５ａ，５５ｂはロータ
リバルブ４４に接続され、高圧ヘリウムガスを冷凍部に
送ったり、低圧ヘリウムガスを冷凍部から戻すためのガ
ス配管である。
を参照して具体的に説明する。なお、従来例と同一の構
成部分には同符号を付し、説明を省略する。図１におい
て、４４はヘリウムガスの流れを制御するためのガス分
配器としてのロータリバルブ、５５ａ，５５ｂはロータ
リバルブ４４に接続され、高圧ヘリウムガスを冷凍部に
送ったり、低圧ヘリウムガスを冷凍部から戻すためのガ
ス配管である。
【００１９】６６ａ，６６ｂは複数個のパルス管１００
ａ，１００ｂの外側に一体設置され、仕切板２０により
円周方向に２分割された蓄冷器であり、（図１の（ａ）
のＸＹ断面を示す図１の（ｂ）参照）、分割された蓄冷
器の各々の一端はガス配管５５ａ，５５ｂに接続されて
いる。蓄冷器の蓄冷材として銅の金網（１００メッシュ
〜４００メッシュ程度）または直径１mm以下の鉛球等が
充填されている。
ａ，１００ｂの外側に一体設置され、仕切板２０により
円周方向に２分割された蓄冷器であり、（図１の（ａ）
のＸＹ断面を示す図１の（ｂ）参照）、分割された蓄冷
器の各々の一端はガス配管５５ａ，５５ｂに接続されて
いる。蓄冷器の蓄冷材として銅の金網（１００メッシュ
〜４００メッシュ程度）または直径１mm以下の鉛球等が
充填されている。
【００２０】７７ａ，７７ｂは蓄冷器６６ａ，６６ｂの
冷端開口部と寒冷発生部８、焼結金属部９で構成される
空間である。この空間７７ａ，７７ｂは仕切板２０によ
り互いに独立した空間となっている。
冷端開口部と寒冷発生部８、焼結金属部９で構成される
空間である。この空間７７ａ，７７ｂは仕切板２０によ
り互いに独立した空間となっている。
【００２１】１００ａ，１００ｂは複数のパルス管を示
し、図１では一例として全体で１０個のパルス管を示
す。
し、図１では一例として全体で１０個のパルス管を示
す。
【００２２】１０本のパルス管を５本ずつのパルス管群
１００ａ，１００ｂの２グループに分け、パルス管群１
００ａは空間７７ａ、蓄冷器６６ａ、配管５５ａを共有
して、一個のパルス管冷凍機として機能している（説明
の都合上、この組合せを以後、パルス管冷凍機Ａと呼
ぶ）。また、パルス管群１００ｂは空間７７ｂ、蓄冷器
６６ｂ、配管５５ｂを共有して一個のパルス管冷凍機と
して機能している（説明の都合上、この組合せを以後、
パルス管冷凍機Ｂと呼ぶ）。
１００ａ，１００ｂの２グループに分け、パルス管群１
００ａは空間７７ａ、蓄冷器６６ａ、配管５５ａを共有
して、一個のパルス管冷凍機として機能している（説明
の都合上、この組合せを以後、パルス管冷凍機Ａと呼
ぶ）。また、パルス管群１００ｂは空間７７ｂ、蓄冷器
６６ｂ、配管５５ｂを共有して一個のパルス管冷凍機と
して機能している（説明の都合上、この組合せを以後、
パルス管冷凍機Ｂと呼ぶ）。
【００２３】パルス管冷凍機Ａとパルス管冷凍機Ｂはヘ
リウムガス圧縮機１、高圧ヘリウムガス配管２、低圧ヘ
リウムガス配管３、ロータリバルブ４４を共有してい
る。次に、上記構成をもつ本実施例の作用について説明
する。パルス管群１００ａ，１００ｂが寒冷を発生する
ために描く圧力サイクルを表わしたものが図２である。
リウムガス圧縮機１、高圧ヘリウムガス配管２、低圧ヘ
リウムガス配管３、ロータリバルブ４４を共有してい
る。次に、上記構成をもつ本実施例の作用について説明
する。パルス管群１００ａ，１００ｂが寒冷を発生する
ために描く圧力サイクルを表わしたものが図２である。
【００２４】ヘリウムガスの高圧圧力を一例として２１
kg／cm2G、低圧圧力を７kg／cm2Gとした。即ち、パルス
管群１００ａが圧力サイクルａ→ｂ→ｃ→ｄ→ａを描く
場合、パルス管群１００ｂはサイクルｃ→ｄ→ａ→ｂ→
ｃと描くようにロータリバルブ４４によって制御されて
いる。
kg／cm2G、低圧圧力を７kg／cm2Gとした。即ち、パルス
管群１００ａが圧力サイクルａ→ｂ→ｃ→ｄ→ａを描く
場合、パルス管群１００ｂはサイクルｃ→ｄ→ａ→ｂ→
ｃと描くようにロータリバルブ４４によって制御されて
いる。
【００２５】図２において、パルス管群１００ａがａ→
ｂの変化を行なう場合、同時にパルス管群１００ｂがｃ
→ｄと変化する間に排気される高圧ヘリウムガスを空間
部７７ｂ、蓄冷器６６ｂ、ガス配管５５ｂ、ロータリバ
ルブ４４、ガス配管５５ａ、蓄冷器６６ａ、空間部７７
ａの順に経由して供給されることによりパルス管群１０
０ａは図２のＬ点の圧力まで上昇する。
ｂの変化を行なう場合、同時にパルス管群１００ｂがｃ
→ｄと変化する間に排気される高圧ヘリウムガスを空間
部７７ｂ、蓄冷器６６ｂ、ガス配管５５ｂ、ロータリバ
ルブ４４、ガス配管５５ａ、蓄冷器６６ａ、空間部７７
ａの順に経由して供給されることによりパルス管群１０
０ａは図２のＬ点の圧力まで上昇する。
【００２６】Ｌ点以上の高圧ではロータリバルブ４４を
切り換えてヘリウムガス圧縮機１から直接供給される高
圧ヘリウムガスによって昇圧され、２１kg／cm2Gとな
る。また、パルス管群１００ａがｃ→ｄの変化を行なう
場合は逆にパルス管群１００ｂにサイクルが先行してい
るパルス管群１００ａの方の排気高圧ヘリウムガスを供
給し、パルス管群１００ａの方はＭ点まで圧力が下がる
と共にパルス管群１００ｂの圧力はＭ点まで昇圧するこ
とができる。
切り換えてヘリウムガス圧縮機１から直接供給される高
圧ヘリウムガスによって昇圧され、２１kg／cm2Gとな
る。また、パルス管群１００ａがｃ→ｄの変化を行なう
場合は逆にパルス管群１００ｂにサイクルが先行してい
るパルス管群１００ａの方の排気高圧ヘリウムガスを供
給し、パルス管群１００ａの方はＭ点まで圧力が下がる
と共にパルス管群１００ｂの圧力はＭ点まで昇圧するこ
とができる。
【００２７】従って、本実施例によれば１つのロータリ
バルブ４４に対し、２つのパルス管冷凍機Ａ，Ｂを設
け、双方を逆位相の関係となるようにサイクルをずらし
て運転し、一方から排出される高圧のヘリウムガスの一
部を、他方の吸気側へ供給するので他方のパルス管群は
すでに比較的高い初期圧を有していることになり、相応
して圧縮機１に要する動力が節約されるため、著しくエ
ネルギー効率が高まるという利点がある。
バルブ４４に対し、２つのパルス管冷凍機Ａ，Ｂを設
け、双方を逆位相の関係となるようにサイクルをずらし
て運転し、一方から排出される高圧のヘリウムガスの一
部を、他方の吸気側へ供給するので他方のパルス管群は
すでに比較的高い初期圧を有していることになり、相応
して圧縮機１に要する動力が節約されるため、著しくエ
ネルギー効率が高まるという利点がある。
【００２８】また、１本のパルス管で構成される通常の
パルス管冷凍機の場合、その最適作動点（寒冷発生する
場合の熱効率最大の点）は高圧ヘリウムガスの圧力、パ
ルス管の直径、１分間のパルス数（即ち、高圧ガスがパ
ルス管中に１分間に出入りする回数）等に依存するた
め、寒冷発生量（冷凍能力）を増大する場合、単純に単
一のパルス管の直径を大きくしたり、１分間のパルス数
を多くするだけでは寒冷発生量は大きくなっても効率の
良いパルス管冷凍機が実現できないことが知られてい
る。
パルス管冷凍機の場合、その最適作動点（寒冷発生する
場合の熱効率最大の点）は高圧ヘリウムガスの圧力、パ
ルス管の直径、１分間のパルス数（即ち、高圧ガスがパ
ルス管中に１分間に出入りする回数）等に依存するた
め、寒冷発生量（冷凍能力）を増大する場合、単純に単
一のパルス管の直径を大きくしたり、１分間のパルス数
を多くするだけでは寒冷発生量は大きくなっても効率の
良いパルス管冷凍機が実現できないことが知られてい
る。
【００２９】本発明では、最適作動点を有する複数個の
パルス管から構成され、かつ複数個に分割された蓄冷器
をパルス管群の外部に配置したことにより、小型、軽
量、コスト低減を図ることができる。以上、本発明を実
施例によって具体的に説明したが、本発明はこれに限定
されるものではなく、本発明の範囲内で種々変更を加え
てよいことはいうまでもない。
パルス管から構成され、かつ複数個に分割された蓄冷器
をパルス管群の外部に配置したことにより、小型、軽
量、コスト低減を図ることができる。以上、本発明を実
施例によって具体的に説明したが、本発明はこれに限定
されるものではなく、本発明の範囲内で種々変更を加え
てよいことはいうまでもない。
【００３０】例えば、図示した実施例では、パルス管の
まわりに蓄冷器を１体に設置しているが、本発明ではこ
れに限らず別体に構成し、複数個のパルス管に対し複数
個の蓄冷器を組み合わせ複数組のパルス管冷凍機を形成
させたものであってもよい。たゞ、図示のものでは、複
数個に分割された蓄冷器をパルス管群の外部に配置した
ことにより、小型、軽量、コスト低減を図ることができ
る利点をもっている。
まわりに蓄冷器を１体に設置しているが、本発明ではこ
れに限らず別体に構成し、複数個のパルス管に対し複数
個の蓄冷器を組み合わせ複数組のパルス管冷凍機を形成
させたものであってもよい。たゞ、図示のものでは、複
数個に分割された蓄冷器をパルス管群の外部に配置した
ことにより、小型、軽量、コスト低減を図ることができ
る利点をもっている。
【００３１】また、図示した実施例では、パルス管冷凍
機を２組としているが、これを３組以上とし、パルス管
冷凍機から排出される高圧ガスを相互に切り換えて利用
するようにしてもよい。更に、図示した実施例では蓄冷
器１つに対しパルス管５本を組み合せているが、この数
も何ら制限されない。また、前記した説明では、作動媒
体としてヘリウムガスを用いる場合を示したが、作動媒
体はヘリウムガスに限らないことはいうまでもない。ま
た、焼結金属部９は、セラミックス製等の多孔質体で構
成してもよい。
機を２組としているが、これを３組以上とし、パルス管
冷凍機から排出される高圧ガスを相互に切り換えて利用
するようにしてもよい。更に、図示した実施例では蓄冷
器１つに対しパルス管５本を組み合せているが、この数
も何ら制限されない。また、前記した説明では、作動媒
体としてヘリウムガスを用いる場合を示したが、作動媒
体はヘリウムガスに限らないことはいうまでもない。ま
た、焼結金属部９は、セラミックス製等の多孔質体で構
成してもよい。
【００３２】
【発明の効果】本発明は、上記のように構成されるので
次の効果を有する。
次の効果を有する。
【００３３】即ち、最適作動点を有する複数個のパルス
管から構成され、かつ、これらのサイクルをずらして作
動させることによってその排出高圧ガスのエネルギーを
他のパルス管でのガス圧縮に利用することができるの
で、冷凍機をより、小型、軽量、コスト低減を図ること
ができる。
管から構成され、かつ、これらのサイクルをずらして作
動させることによってその排出高圧ガスのエネルギーを
他のパルス管でのガス圧縮に利用することができるの
で、冷凍機をより、小型、軽量、コスト低減を図ること
ができる。
【００３４】また、本発明の運転方法によれば、１つの
ガス分配器によって、複数のパルス管冷凍機における一
つのパルス管冷凍機の高圧ガスの排気を他のパルス管冷
凍機の高圧ガスとして供給するので、従来、パルス管内
部で断熱膨張を行なうために排気していた高圧ガスの一
部を利用することができるため圧縮機で消費される所要
動力が大幅に低減できる。この結果、著しくエネルギー
効率の高いパルス管冷凍機とすることができる。
ガス分配器によって、複数のパルス管冷凍機における一
つのパルス管冷凍機の高圧ガスの排気を他のパルス管冷
凍機の高圧ガスとして供給するので、従来、パルス管内
部で断熱膨張を行なうために排気していた高圧ガスの一
部を利用することができるため圧縮機で消費される所要
動力が大幅に低減できる。この結果、著しくエネルギー
効率の高いパルス管冷凍機とすることができる。
【図１】本発明の第１実施例に係るパルス管冷凍機の構
造図で（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＸＹ線に沿う
断面図。
造図で（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＸＹ線に沿う
断面図。
【図２】図１の実施例におけるパルス管内の圧力を時間
の経過と共に示す線図。
の経過と共に示す線図。
【図３】従来のパルス管冷凍機を示す構造図。
１ ガス圧縮機 ８ 寒冷発生部 ９ 焼結金属部 １１ 放熱部 １２ 放熱用熱交換器 ２０ 仕切板 ６６ａ 蓄冷器 ６６ｂ 蓄冷器 ７７ａ 空間部 ７７ｂ 空間部 １００ａ パルス管群 １００ｂ パルス管群
Claims (2)
- 【請求項１】 ガス圧縮機、同ガス圧縮機で圧縮された
高圧ガスが間欠的に導かれ内部でガス圧縮と膨張を繰り
返すパルス管、同パルス管と前記ガス圧縮機の間を流れ
るガスと熱交換する蓄冷器および前記ガス圧縮機と前記
パルス管を間欠的に連通するガス分配器を有する高圧ガ
スを作動媒体とするパルス管冷凍機において、前記パル
ス管と前記蓄冷器を複数個設けて少くとも１個のパルス
管に対し１個の蓄冷器を連通させると共に、前記ガス分
配器は前記複数個の蓄冷器を相互に連通可能に構成され
ていることを特徴とするパルス管冷凍機。 - 【請求項２】 前記複数個のパルス管を互いにサイクル
をずらして作動させ、前記複数個の蓄冷器のうち高圧ガ
スを吐出する蓄冷器のガスを既に低圧となっている他の
蓄冷器へ導びいたあと、前記ガス圧縮機から高圧ガスを
供給するように前記ガス分配器を切り換えて運転するこ
とを特徴とする請求項１記載のパルス管冷凍機の運転方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4189292A JP2915709B2 (ja) | 1992-07-16 | 1992-07-16 | パルス管冷凍機及びその運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4189292A JP2915709B2 (ja) | 1992-07-16 | 1992-07-16 | パルス管冷凍機及びその運転方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0634213A true JPH0634213A (ja) | 1994-02-08 |
| JP2915709B2 JP2915709B2 (ja) | 1999-07-05 |
Family
ID=16238893
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4189292A Expired - Fee Related JP2915709B2 (ja) | 1992-07-16 | 1992-07-16 | パルス管冷凍機及びその運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2915709B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7147076B2 (en) | 2003-04-02 | 2006-12-12 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Drive system for off-road vehicle |
| US7147075B2 (en) | 2003-04-02 | 2006-12-12 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Engine arrangement for off-road vehicle |
| US7308797B2 (en) | 2003-06-11 | 2007-12-18 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Cryogenic refrigerator |
| US7510235B2 (en) | 2006-03-31 | 2009-03-31 | Honda Motor Co., Ltd. | Body cover structure for seat type vehicle |
| US7717206B2 (en) | 2003-04-02 | 2010-05-18 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Air intake system for off-road vehicle |
| JP2012104781A (ja) * | 2010-11-15 | 2012-05-31 | Railway Technical Research Institute | 車両に搭載されるパルス管冷凍機による高温超電導磁石冷却システム |
-
1992
- 1992-07-16 JP JP4189292A patent/JP2915709B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7147076B2 (en) | 2003-04-02 | 2006-12-12 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Drive system for off-road vehicle |
| US7147075B2 (en) | 2003-04-02 | 2006-12-12 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Engine arrangement for off-road vehicle |
| US7717206B2 (en) | 2003-04-02 | 2010-05-18 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Air intake system for off-road vehicle |
| US7308797B2 (en) | 2003-06-11 | 2007-12-18 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Cryogenic refrigerator |
| US7510235B2 (en) | 2006-03-31 | 2009-03-31 | Honda Motor Co., Ltd. | Body cover structure for seat type vehicle |
| JP2012104781A (ja) * | 2010-11-15 | 2012-05-31 | Railway Technical Research Institute | 車両に搭載されるパルス管冷凍機による高温超電導磁石冷却システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2915709B2 (ja) | 1999-07-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990323 |
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