JPH0634214A - パルス管冷凍機 - Google Patents
パルス管冷凍機Info
- Publication number
- JPH0634214A JPH0634214A JP18929492A JP18929492A JPH0634214A JP H0634214 A JPH0634214 A JP H0634214A JP 18929492 A JP18929492 A JP 18929492A JP 18929492 A JP18929492 A JP 18929492A JP H0634214 A JPH0634214 A JP H0634214A
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- Japan
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- pulse tube
- gas
- refrigerator
- regenerator
- low
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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
- 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
- F25B2309/1406—Pulse-tube cycles with pulse tube in co-axial or concentric geometrical arrangements
-
- 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
- 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
- F25B2309/14181—Pulse-tube cycles with valves in gas supply and return lines the valves being of the rotary type
-
- 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
- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/14—Compression machines, plants or systems characterised by the cycle used
- F25B2309/1419—Pulse-tube cycles with pulse tube having a basic pulse tube refrigerator [PTR], i.e. comprising a tube with basic schematic
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 重量と容積をコンパクトにし、冷却性能の高
いパルス管冷凍機を提供することを目的とする。 【構成】 圧縮機１、ガス分配器としてのロータリバル
ブ４、蓄冷器２６、パルス管１０、放熱部１１で構成さ
れるパルス管冷凍機において、蓄冷器２６をパルス管１
０の寒冷発生部８側の周囲に１体に付設している。これ
によって、冷凍機の低温発生部が小型化され装置が軽量
化される。
いパルス管冷凍機を提供することを目的とする。 【構成】 圧縮機１、ガス分配器としてのロータリバル
ブ４、蓄冷器２６、パルス管１０、放熱部１１で構成さ
れるパルス管冷凍機において、蓄冷器２６をパルス管１
０の寒冷発生部８側の周囲に１体に付設している。これ
によって、冷凍機の低温発生部が小型化され装置が軽量
化される。
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２によって説
明する。図２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２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。
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。
【０００４】７は蓄冷器６の他端に接続されたガス配管
である。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。
である。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。
【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部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１
０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部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１
０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。
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。
【００１１】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。
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。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】前記した従来のパルス
管冷凍機においては、蓄冷器６とパルス管１０が別々に
設置されているため、蓄冷器６とパルス管１０を連通す
るガス配管７が必要であり、冷凍機全体の重量、容積が
大きくなる問題点があった。
管冷凍機においては、蓄冷器６とパルス管１０が別々に
設置されているため、蓄冷器６とパルス管１０を連通す
るガス配管７が必要であり、冷凍機全体の重量、容積が
大きくなる問題点があった。
【００１３】また、蓄冷器６、ガス配管７、寒冷発生部
８、焼結金属部９、パルス管１０は極低温（−１００℃
以下）となるため、通常は真空断熱容器内に設置して
（即ち断熱雰囲気にて）使用されるが、図２の構造では
蓄冷器６、パルス管１０、ガス配管７の表面積が大き
く、従って、輻射による侵入熱が大きくなり、冷却性能
が低下する問題点があった。
８、焼結金属部９、パルス管１０は極低温（−１００℃
以下）となるため、通常は真空断熱容器内に設置して
（即ち断熱雰囲気にて）使用されるが、図２の構造では
蓄冷器６、パルス管１０、ガス配管７の表面積が大き
く、従って、輻射による侵入熱が大きくなり、冷却性能
が低下する問題点があった。
【００１４】本発明は、以上の問題点を解決することが
できるパルス管冷凍機を提供することを課題としてい
る。
できるパルス管冷凍機を提供することを課題としてい
る。
【００１５】
【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、この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ガス圧縮
機と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、前記蓄冷器を前記パルス管の外周部
に１体に配設した構成を採用する。
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、この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ガス圧縮
機と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、前記蓄冷器を前記パルス管の外周部
に１体に配設した構成を採用する。
【００１６】
【作用】本発明のパルス管冷凍機では蓄冷器とパルス管
が一体構造となっているため冷凍機の低温発生部が小型
化され、重量も軽減することができる。また、冷凍機の
低温部が小型化されるため、低温部の表面積を小さくで
き、その結果、常温部より入って来る侵入熱（主として
常温部からの輻射熱）を低減でき、冷凍機の性能向上を
図ることができる。
が一体構造となっているため冷凍機の低温発生部が小型
化され、重量も軽減することができる。また、冷凍機の
低温部が小型化されるため、低温部の表面積を小さくで
き、その結果、常温部より入って来る侵入熱（主として
常温部からの輻射熱）を低減でき、冷凍機の性能向上を
図ることができる。
【００１７】
【実施例】本発明を図示した実施例に基いて具体的に説
明する。図１において、図２に示した従来のパルス管冷
凍機におけると同一の部分には同一の符号を付し、その
説明を省略する。
明する。図１において、図２に示した従来のパルス管冷
凍機におけると同一の部分には同一の符号を付し、その
説明を省略する。
【００１８】２６はパルス管１０の外周部に１体に設置
された蓄冷器で蓄冷器２６の上端はガス配管５に接続さ
れており、下端は寒冷発生部８と焼結金属部９の間で構
成されるガス空間２７に開口している。蓄冷材として
は、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。
された蓄冷器で蓄冷器２６の上端はガス配管５に接続さ
れており、下端は寒冷発生部８と焼結金属部９の間で構
成されるガス空間２７に開口している。蓄冷材として
は、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。
【００１９】以上のように構成された本実施例では、ガ
ス圧縮機１で高圧となったヘリウムガスは高圧ガス配管
２、ロータリバルブ４、ガス配管５および蓄冷器２６を
通って温度−１００℃程度に冷却された後、ガス空間２
７、焼結金属部９を通ってパルス管１０に入る。
ス圧縮機１で高圧となったヘリウムガスは高圧ガス配管
２、ロータリバルブ４、ガス配管５および蓄冷器２６を
通って温度−１００℃程度に冷却された後、ガス空間２
７、焼結金属部９を通ってパルス管１０に入る。
【００２０】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空間２７を通り、
蓄冷器２６で寒冷を回収されて常温となる。
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空間２７を通り、
蓄冷器２６で寒冷を回収されて常温となる。
【００２１】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。この時、蓄冷器２６とパルス管１０
の上下方向の温度勾配（即ち、上部は常温、下部は−１
００℃程度）はほぼ同じであるため、蓄冷器の性能が損
われることはない。
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。この時、蓄冷器２６とパルス管１０
の上下方向の温度勾配（即ち、上部は常温、下部は−１
００℃程度）はほぼ同じであるため、蓄冷器の性能が損
われることはない。
【００２２】以上、図１に示す実施例に基いて具体的に
説明したが、これは単に１実施例にすぎず、その具体的
構造や形状については本発明の範囲内で種々変更してよ
いことはいうまでもない。例えば、図示したものではパ
ルス管は１本で構成したものを説明したが、所望直径の
パルス管を複数本採用してもよい。また、以上の説明で
は、作動媒体としてヘリウムガスを用いたものについて
説明したが、ヘリウムガスに限らないことは勿論であ
る。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。
説明したが、これは単に１実施例にすぎず、その具体的
構造や形状については本発明の範囲内で種々変更してよ
いことはいうまでもない。例えば、図示したものではパ
ルス管は１本で構成したものを説明したが、所望直径の
パルス管を複数本採用してもよい。また、以上の説明で
は、作動媒体としてヘリウムガスを用いたものについて
説明したが、ヘリウムガスに限らないことは勿論であ
る。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。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では蓄冷器
とパルス管が一体構造となっているため、冷凍機の低温
発生部が小型化され、重量も軽減することができる。
とパルス管が一体構造となっているため、冷凍機の低温
発生部が小型化され、重量も軽減することができる。
【００２４】また、冷凍機の低温部が小型化されるた
め、低温部の表面積を小さくでき、その結果、常温部よ
り入って来る侵入熱（主として常温部からの輻射熱）を
低減でき、冷凍機の性能向上を図ることができる。
め、低温部の表面積を小さくでき、その結果、常温部よ
り入って来る侵入熱（主として常温部からの輻射熱）を
低減でき、冷凍機の性能向上を図ることができる。
【図１】本発明の第１実施例に係るパルス管冷凍機の系
統図。
統図。
【図２】従来のパルス管冷凍機を示す系統図。
１ 圧縮機 ４ ロータリバルブ ８ 寒冷発生部 ９ 焼結金属部 １０ パルス管 １１ 放熱部 １２ 放熱用熱交換器 ２６ 蓄冷器 ２７ ガス空間
Claims (1)
- 【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、前記蓄冷器を
前記パルス管の外周部に１体に配設したことを特徴とす
るパルス管冷凍機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18929492A JPH0634214A (ja) | 1992-07-16 | 1992-07-16 | パルス管冷凍機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18929492A JPH0634214A (ja) | 1992-07-16 | 1992-07-16 | パルス管冷凍機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0634214A true JPH0634214A (ja) | 1994-02-08 |
Family
ID=16238927
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18929492A Withdrawn JPH0634214A (ja) | 1992-07-16 | 1992-07-16 | パルス管冷凍機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0634214A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0717245A2 (en) * | 1994-12-12 | 1996-06-19 | Hughes Aircraft Company | Concentric pulse tube expander |
| KR101041841B1 (ko) * | 2010-10-06 | 2011-06-17 | 한국기계연구원 | 하이브리드 맥동관 냉동기 |
| CN115371283A (zh) * | 2022-10-24 | 2022-11-22 | 氢合科技(广州)有限公司 | 一种带有多孔换热结构的gm制冷机 |
-
1992
- 1992-07-16 JP JP18929492A patent/JPH0634214A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0717245A2 (en) * | 1994-12-12 | 1996-06-19 | Hughes Aircraft Company | Concentric pulse tube expander |
| EP0717245A3 (ja) * | 1994-12-12 | 1996-07-10 | Hughes Aircraft Co | |
| KR101041841B1 (ko) * | 2010-10-06 | 2011-06-17 | 한국기계연구원 | 하이브리드 맥동관 냉동기 |
| CN115371283A (zh) * | 2022-10-24 | 2022-11-22 | 氢合科技(广州)有限公司 | 一种带有多孔换热结构的gm制冷机 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19991005 |