JPH07260269A - パルス管冷凍機 - Google Patents
パルス管冷凍機Info
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Abstract
伝達されるのを抑制すること。 【構成】 再生器(6、6′)とパルス管(8、8′)
を内外二重管構造とし、パルス管(8′)内の熱交換部
(16)により再生器(6)への伝熱を可能にする。
Description
動と圧力の変動との位相を調節する位相調節機構を備え
るパルス管冷凍機に関するものである。
等の圧力振動源と、圧力振動源に放熱器、再生器、コー
ルドヘッドを介して結合されるパルス管と、パルス管の
温端部に結合され作動ガスの圧力変動と作動ガスの動き
との間の位相を調節する位相調節機構とを備えたもので
ある。このようなパルス管冷凍機はオリフィス型、ダブ
ルピストン型、ダブルインレット型等に大別されるが、
図3に基づいてダブルインレット型のパルス管冷凍機の
構成について説明する。
シャフト1により往復動する圧縮ピストン2が配設さ
れ、シリンダ3との間で圧縮空間4を形成している。圧
縮空間4は、第1導管11を介して放熱器5、再生器
6、コールドヘッド7、パルス管8及び熱交換器9の順
に連結される。熱交換器9は、第1のオリフィス10付
の第2導管12を介してキャパシタとしてのバッファタ
ンク14に連結される。第1導管11は、第2のオリフ
ィス13付の第3導管15を介して第2導管12に連結
される。ここで、第1、第2のオリフィス10、13は
作動ガスの流れに対する抵抗となる。尚、第1、第2の
オリフィス10、13及びバッファタンク14により位
相調節機構が構成される。
が低温部から中空のパルス管8で隔てられた室温部に存
在し、遠隔操作的即ち間接的に作動ガスの圧力変動と動
きとの位相を調節している。つまり、パルス管8の温端
部とバッファタンク14との間を行き来する作動ガスに
圧縮ピストン2の往復動により直接送られてくる作動ガ
スを混合することで位相調節を行っている。
凍機においては、前述したように、位相調節機構が室温
部に存在し、低温のコールドヘッド7に中空のパルス管
8を介して連結されているので、このパルス管8を通し
て様々な種類の熱が流入する。ここで、この流入熱とし
ては、例えば熱対流によるもの、室温側から低温側への
作動ガスの伝導熱、パルス管7内の作動ガスの圧縮膨脹
に伴う流入熱等が考えられる。これらの様々な種類の流
入熱が冷凍を発生するコールドヘッド7に進入すること
で、冷凍能力が低下する恐れがある。故に、本発明は、
パルス管への流入熱がコールドヘッドに伝わるのを抑制
することを、その技術的課題とする。
を解決するために、基本的には、パルス管を再生器と熱
接触させたことを採用する。
力振動源に放熱器、再生器、コールドヘッドを介して結
合されるパルス管と、パルス管の温端部に結合され作動
ガスの圧力変動と作動ガスの動きとの間の位相を調節す
る位相調節機構とを有し、パルス管は再生器に熱接触し
ていることを特徴とするパルス管冷凍機を提供する。
互いに隣接するように同心状に配置され、パルス管内に
再生器と熱接触するように熱交換部を設けたことであ
る。
せたので、様々な熱がパルス管内へ流入しても、それら
の流入熱は再生器に伝達される。このため、流入熱がコ
ールドヘッドに伝達されるのを抑制でき、その結果、冷
凍能力が向上する。
従来例と同構成部分には図3に用いたものと同符号を記
す。図1を参照する。クランクシャフト1により往復動
する圧縮ピストン2が、シリンダ3内の圧縮空間4の容
積を可変とする。圧縮空間4は導管11を介して放熱器
5、再生器6およびコールドヘッド7に連結され、圧縮
空間4からの作動ガスはこれらの部分を介してパルス管
8内に導入される。パルス管8の温端部は熱交換器(放
熱器)9を有し、この熱交換器9が導管12を介してバ
ッファタンク14に接続される。
内にパルス管8を配する内外二重管方式とする。コール
ドヘッド7が再生器6とパルス管8の上端に両者を作動
ガスの流入出を可能にするよう配す。放熱器9とバッフ
ァタンク14とを連結する第2の導管12に第1のオリ
フィス10を、かつ第1の導管11と第2の導管12と
を連結する第3の導管15に第2のオリフィス13を設
ける。両オリフィス10、13を可変タイプ、たとえ
ば、ニードルバルブとし、両オリフィス10、13が作
動ガスの流れの変化や圧力振動に対する抵抗となり、こ
れらの位相差を作る。パルス管8の内部に、再生器6へ
の伝熱を可能にする熱交換部16を設ける。熱交換部1
6はパルス管8の外周全域に或いは部分的に設けてもよ
い。
機内のヘリウム等の作動ガスの圧力が上がり、作動ガス
は放熱器5、再生器6、コールドヘッド7及びパルス管
8の夫々の位置で振動しながら熱を吐き出す。一方、圧
縮ピストン2が膨脹行程に入ると、冷凍機内のヘリウム
等の作動ガスの圧力が下がり、作動ガスは放熱器5、再
生器6、コールドヘッド7及びパルス管8の夫々の位置
で振動しながら熱を吸い込む。ここで、位相調節機構で
あるバッファタンク14、第1、第2オリフィス10、
13により作動ガスの圧力変化と作動ガスの動きとの位
相を調節することで、主に再生器6の中の作動ガスが現
在の位置から一方に動いた所でその位置に存在する蓄冷
材から熱を吸い、他方に動いてその位置に存在する蓄冷
材に熱を吐くことを実現できる。
スが夫々の位置で往復動しながら蓄冷材に対して熱の吸
い吐きを行うことで、熱は再生器6の中を低温側から高
温側へあたかも熱のバケツリレーの如く汲み上げられて
いく。その結果、再生器6の低温側に連結されるコール
ドヘッド7の温度が下がって冷凍を発生すると共に、高
温側に熱が輸送されて外部に放出される。このように、
位相調節機構を用いて作動ガスの圧力変化と作動ガスの
動きとの位相を調整することにより、効率良く熱を汲み
上げることが可能になる。
から低温側への作動ガスの伝導熱、パルス管7内の作動
ガスの圧縮膨脹に伴う熱等がパルス管8内に流入する
が、その流入熱は熱交換部16を介して隣接する再生器
6に伝達され、コールドヘッド7への伝熱が抑制され
る。ここで、再生器6に伝達された流入熱は、高温側
(放熱器5側)に汲み上げられ、放熱器5にて外部に放
出される。
の変化と圧力変動に対する抵抗となり、作動ガスの動き
と圧力変動との間の位相差範囲の調整を可能にする。以
上示したように、本実施例では、パルス管8を熱交換部
16を介して再生器6と熱接触させたので、前述の如く
パルス管8への流入熱が再生器6に伝達され、コールド
ヘッド7への伝熱が抑制される。その結果、コールドヘ
ッド7における冷凍能力が向上する。又、パルス管8と
再生器6とを互いに隣接するように同心状に配置し、パ
ルス管8の内部に熱交換部16を再生器6と熱接触する
ように配置したので、熱交換部16の長さが略パルス管
8径になることから、パルス管と再生器とを直列に配置
した場合やパルス管と再生器とを所定の間隔をおいて並
列に配置した場合における熱交換部の長さよりも短くで
きる。つまり、熱交換部16の長さが最短となる。その
結果、パルス管8から再生器6への伝熱量が最も多くな
る。又、パルス管8の内部に熱交換部16を配置したの
で、熱交換部を外部に配置する場合と比較して、占有ス
ペースを小にでき、その分冷凍機が小型化する。
機で基本的には図1の例と大差はない。第1の再生器6
と第2の再生器6′とを第1のコールドヘッド7を介し
て縦列に配す。両再生器6、6′の中空部内に第2のパ
ルス管8′を配し、第1の再生器6の外周側に第1のパ
ルス管8を筒状に配す。第1の再生器6は第1のコール
ドヘッド7を介して第2の再生器6′と第1のパルス管
8に連結される。第2のコールドへッド7′を第2の再
生器6′と第2のパルス管8′との結合部に設ける。第
1の導管11を、第1のオリフィス10付の第2の導管
12に第2のオリフィス13付の第3の導管15を介し
て連結し、さらに、第2のパルス管8′を、第3のオリ
フィス10′付の第2の導管12′を用いてバッファタ
ンク14に連結する。第1の導管11を、第4のオリフ
ィス13′を介して第3の導管15′に結合する。第
1、第2のパルス管8、8′の内部に第1の再生器6へ
の伝熱を可能にする熱交換部16を設ける。
に同じなので説明を省略するが、本例では第1のコール
ドヘッド7で70−80K、第2のコールドヘッド7′
で20−30Kの極低温を出力する。
パルス管冷凍機について説明したが、本発明はこれに限
定される必要はなく、オリフィス型、ダブルピストン
型、4バルブ型等の全てのパルス管冷凍機に適用でき
る。
せたので、様々な熱がパルス管内へ流入しても、それら
の流入熱は再生器に伝達される。このため、流入熱がコ
ールドヘッドに伝達されるのを抑制でき、その結果、冷
凍能力が向上する。
Claims (3)
- 【請求項1】 圧力振動源と、前記圧力振動源に放熱
器、再生器、コールドヘッドを介して結合されるパルス
管と、前記パルス管の温端部に結合され作動ガスの圧力
変動と作動ガスの動きとの間の位相を調節する位相調節
機構とを有し、前記パルス管は前記再生器に熱接触して
いることを特徴とするパルス管冷凍機。 - 【請求項2】 前記再生器と前記パルス管とが互いに隣
接するように同心状に配置され、前記パルス管内に前記
再生器と熱接触するように熱交換部が設けられているこ
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】 第1のコールドヘッドを介在させて中空
円筒状の第1の再生器と第2の再生器との中空部に前記
両再生器と同心関係に配された第2のパルス管と、前記
第1の再生器の外周側に配された第1のパルス管と、前
記第1の再生器に第1の放熱器を介して結合される圧力
振動源と、前記第2のパルス管と前記第2の再生器とを
結合する第2のコールドヘッドと、前記第1、第2のパ
ルス管の温端部に結合され作動ガスの圧力変動と作動ガ
スの動きとの間の位相を調節する位相調節機構とを有
し、前記第1、第2のパルス管の少なくとも何れか一方
の内部に熱交換部が第1の再生器と熱接触するように設
けられていることを特徴とするパルス管冷凍機。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP07286094A JP3593713B2 (ja) | 1994-03-18 | 1994-03-18 | パルス管冷凍機 |
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JP07286094A Expired - Fee Related JP3593713B2 (ja) | 1994-03-18 | 1994-03-18 | パルス管冷凍機 |
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2821150A1 (fr) * | 2001-02-17 | 2002-08-23 | Lg Electronics Inc | Refregirateur a tube pulse |
KR100393790B1 (ko) * | 2001-02-13 | 2003-08-02 | 엘지전자 주식회사 | 맥동관 냉동기 |
JP2006189245A (ja) * | 2005-01-04 | 2006-07-20 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | ヘリウム再凝縮用の同軸多段パルス管 |
US7568351B2 (en) | 2005-02-04 | 2009-08-04 | Shi-Apd Cryogenics, Inc. | Multi-stage pulse tube with matched temperature profiles |
CN102645047A (zh) * | 2011-02-22 | 2012-08-22 | 住友重机械工业株式会社 | 超低温脉冲管冷冻机、脉冲管冷冻机的运转方法及回转阀 |
CN105122487A (zh) * | 2013-03-27 | 2015-12-02 | 日本超导体技术公司 | 低温恒温器 |
CN109140814A (zh) * | 2016-11-16 | 2019-01-04 | 浙江大学 | 压缩机与制冷机冷头耦合用π型声学匹配组件及制冷机 |
-
1994
- 1994-03-18 JP JP07286094A patent/JP3593713B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100393790B1 (ko) * | 2001-02-13 | 2003-08-02 | 엘지전자 주식회사 | 맥동관 냉동기 |
FR2821150A1 (fr) * | 2001-02-17 | 2002-08-23 | Lg Electronics Inc | Refregirateur a tube pulse |
JP2006189245A (ja) * | 2005-01-04 | 2006-07-20 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | ヘリウム再凝縮用の同軸多段パルス管 |
US7497084B2 (en) | 2005-01-04 | 2009-03-03 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Co-axial multi-stage pulse tube for helium recondensation |
JP4617251B2 (ja) * | 2005-01-04 | 2011-01-19 | 住友重機械工業株式会社 | ヘリウム再凝縮用の同軸多段パルス管 |
US8418479B2 (en) | 2005-01-04 | 2013-04-16 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Co-axial multi-stage pulse tube for helium recondensation |
US7568351B2 (en) | 2005-02-04 | 2009-08-04 | Shi-Apd Cryogenics, Inc. | Multi-stage pulse tube with matched temperature profiles |
CN102645047A (zh) * | 2011-02-22 | 2012-08-22 | 住友重机械工业株式会社 | 超低温脉冲管冷冻机、脉冲管冷冻机的运转方法及回转阀 |
CN102645047B (zh) * | 2011-02-22 | 2015-03-11 | 住友重机械工业株式会社 | 超低温脉冲管冷冻机、脉冲管冷冻机的运转方法及回转阀 |
CN105122487A (zh) * | 2013-03-27 | 2015-12-02 | 日本超导体技术公司 | 低温恒温器 |
CN109140814A (zh) * | 2016-11-16 | 2019-01-04 | 浙江大学 | 压缩机与制冷机冷头耦合用π型声学匹配组件及制冷机 |
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JP3593713B2 (ja) | 2004-11-24 |
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