JPH08313094A - Cold storage type refrigerator - Google Patents

Cold storage type refrigerator

Info

Publication number
JPH08313094A
JPH08313094A JP11749795A JP11749795A JPH08313094A JP H08313094 A JPH08313094 A JP H08313094A JP 11749795 A JP11749795 A JP 11749795A JP 11749795 A JP11749795 A JP 11749795A JP H08313094 A JPH08313094 A JP H08313094A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pulse tube
refrigerator
stage
regenerator
cold storage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11749795A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toru Kuriyama
透 栗山
Hideki Nakagome
秀樹 中込
Yasumi Otani
安見 大谷
Tatsuya Yoshino
達哉 吉野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP11749795A priority Critical patent/JPH08313094A/en
Priority to US08/647,741 priority patent/US5711157A/en
Priority to GB9610150A priority patent/GB2301426B/en
Priority to GB9726479A priority patent/GB2318176B/en
Publication of JPH08313094A publication Critical patent/JPH08313094A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/14Compression 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
    • F25B9/145Compression 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2309/00Gas cycle refrigeration machines
    • F25B2309/14Compression machines, plants or systems characterised by the cycle used 
    • F25B2309/1408Pulse-tube cycles with pulse tube having U-turn or L-turn type geometrical arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2309/00Gas cycle refrigeration machines
    • F25B2309/14Compression machines, plants or systems characterised by the cycle used 
    • F25B2309/1411Pulse-tube cycles characterised by control details, e.g. tuning, phase shifting or general control
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2309/00Gas cycle refrigeration machines
    • F25B2309/14Compression machines, plants or systems characterised by the cycle used 
    • F25B2309/1418Pulse-tube cycles with valves in gas supply and return lines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2309/00Gas cycle refrigeration machines
    • F25B2309/14Compression machines, plants or systems characterised by the cycle used 
    • F25B2309/1424Pulse tubes with basic schematic including an orifice and a reservoir
    • F25B2309/14241Pulse tubes with basic schematic including an orifice reservoir multiple inlet pulse tube
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/10Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point with several cooling stages
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25DREFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D19/00Arrangement or mounting of refrigeration units with respect to devices or objects to be refrigerated, e.g. infrared detectors
    • F25D19/006Thermal coupling structure or interface

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)

Abstract

PURPOSE: To provide a cold storage type refrigerator capable of improving the refrigerating capacity of a cooler disposed at the final stage. CONSTITUTION: In a cold storage type refrigerating machine which employs the type of a plurality of expansion stages by providing a plurality of stages of cold storage units, a final cooler 52 for generating the lowest temperature constitutes a pulse tube refrigerating machine, and the high-temperature end of the tube 67 in a pulse tube refrigerating machine is extended substantially to an ambient temperature part.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、蓄冷器を複数段備えて
複数段膨張方式を採用する蓄冷式冷凍機に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a regenerator having a plurality of stages of regenerators and adopting a multistage expansion system.

【0002】[0002]

【従来の技術】周知のように、現在実用化されている超
電導磁石装置の多くは、断熱容器内に超電導コイルと液
体ヘリウムで代表される極低温冷媒とを一緒に収容する
浸漬冷却方式を採用するとともに断熱容器の断熱層中に
設けられたサーマルシールドを極低温冷凍機で冷却する
方式を採用している。また、最近では断熱容器内に収容
された超電導コイルを極低温冷凍機で直接的に冷却する
冷凍機直冷方式の超電導磁石装置も実用化されつつあ
る。このような超電導磁石装置では、小型で、しかも十
分に低い到達温度が得られるなどの理由から、極低温冷
凍機として蓄冷式冷凍機を用いているものが多い。
2. Description of the Related Art As is well known, most of the superconducting magnet devices currently in practical use employ an immersion cooling method in which a superconducting coil and a cryogenic refrigerant represented by liquid helium are housed together in a heat insulating container. In addition, the system uses a cryogenic refrigerator to cool the thermal shield provided in the heat insulating layer of the heat insulating container. Further, recently, a refrigerator direct cooling type superconducting magnet device in which a superconducting coil housed in a heat insulating container is directly cooled by a cryogenic refrigerator is being put into practical use. In many of such superconducting magnet devices, a regenerator is used as a cryogenic refrigerator because of its small size and achieving a sufficiently low ultimate temperature.

【0003】このような蓄冷式冷凍機は、通常、蓄冷器
を複数段備えて複数段膨張方式を採用するとともに冷却
系統全体への高圧ガスの導入および上記冷却系統全体か
らのガス排出を交互に行うガス制御系を常温部に備えて
いる。その代表的なものとしてギフォード・マクマホン
冷凍サイクルを採用した蓄冷式冷凍機を挙げることがで
きる。
[0003] Such a regenerator is usually equipped with a plurality of regenerators and adopts a multi-stage expansion system, and alternately introduces high-pressure gas into the entire cooling system and alternately discharges gas from the entire cooling system. The normal temperature part is equipped with a gas control system. A typical example is a regenerator with a Gifford-McMahon refrigeration cycle.

【0004】図4にはギフォード・マクマホン冷凍サイ
クルを採用した2段膨張式の蓄冷式冷凍機の概略構成が
示されている。この冷凍機は、たとえばヘリウムガスを
冷却するコールドヘッド1とガス制御系2とで構成され
ている。
FIG. 4 shows a schematic structure of a two-stage expansion regenerator with a Gifford-McMahon refrigeration cycle. This refrigerator comprises a cold head 1 for cooling helium gas and a gas control system 2, for example.

【0005】コールドヘッド1では、閉じられたシリン
ダ11内に断熱材で形成されたディスプレーサ12が往
復動自在に収納されている。シリンダ11は、大径の第
1シリンダ14と、この第1シリンダ14に同軸接続さ
れた小径の第2シリンダ15とで構成されている。な
お、第1シリンダ14および第2シリンダ15は、通
常、薄いステンレス鋼板等で形成される。
In the cold head 1, a displacer 12 formed of a heat insulating material is reciprocally housed in a closed cylinder 11. The cylinder 11 is composed of a large-diameter first cylinder 14 and a small-diameter second cylinder 15 coaxially connected to the first cylinder 14. The first cylinder 14 and the second cylinder 15 are usually formed of a thin stainless steel plate or the like.

【0006】第1および第2シリンダ14,15内に
は、第1段および第2段冷却ステージ16,17が設け
られている。すなわち、第1シリンダ14のヘッド壁部
分に圧縮された冷媒ガスを膨張させて寒冷を発生する第
1段冷却ステージ16が設けられ、また第2シリンダ1
5のヘッド壁部分に圧縮された冷媒ガスを膨張させて第
1段冷却ステージ16よりも低温の寒冷を発生する第2
段冷却ステージ17が設けられている。
First and second cooling stages 16 and 17 are provided in the first and second cylinders 14 and 15, respectively. That is, the head wall portion of the first cylinder 14 is provided with the first cooling stage 16 that expands the compressed refrigerant gas to generate cold, and the second cylinder 1
Second, which expands the compressed refrigerant gas in the head wall portion of No. 5 to generate colder temperature lower than that of the first-stage cooling stage 16
A cooling stage 17 is provided.

【0007】ディスプレーサ12は、第1シリンダ14
内を往復動する第1ディスプレーサ18と、第2シリン
ダ15内を往復動する第2ディスプレーサ19とから構
成されている。第1ディスプレーサ18と第2ディスプ
レーサ19とは、連結機構20によって軸方向に連結さ
れている。
The displacer 12 includes a first cylinder 14
The first displacer 18 reciprocates inside and the second displacer 19 reciprocates inside the second cylinder 15. The first displacer 18 and the second displacer 19 are axially connected by a connecting mechanism 20.

【0008】第1ディスプレーサ18の内部には第1段
の蓄冷器を構成するための流体通路21が軸方向に形成
されており、この流体通路21にはたとえば銅で作られ
たメッシュ構造の蓄冷材22が収容されている。同様
に、第2ディスプレーサ19の内部には第2段(最終
段)の蓄冷器を構成するための流体通路23が形成され
ており、この流体通路23にはたとえば鉛あるいはEr
3 Ni等のような磁気相転移に伴う異常磁気比熱等を利
用した磁性蓄冷材からなる蓄冷材24が収容されてい
る。
A fluid passage 21 for constituting a first-stage regenerator is formed in the first displacer 18 in the axial direction, and the fluid passage 21 has a mesh-shaped regenerator made of copper, for example. A material 22 is contained. Similarly, a fluid passage 23 for forming a second-stage (final-stage) regenerator is formed inside the second displacer 19, and the fluid passage 23 is made of, for example, lead or Er.
A regenerator material 24 such as a magnetic regenerator material that utilizes anomalous magnetic specific heat associated with a magnetic phase transition such as Ni is housed.

【0009】第1ディスプレーサ18の外周面上部と第
1シリンダ14の内周面との間および第2ディスプレー
サ19の外周面と第2シリンダ15の内周面との間に
は、それぞれシール装置25,26が装着されている。
A sealing device 25 is provided between the upper outer peripheral surface of the first displacer 18 and the inner peripheral surface of the first cylinder 14, and between the outer peripheral surface of the second displacer 19 and the inner peripheral surface of the second cylinder 15, respectively. , 26 are attached.

【0010】第1ディスプレーサ18の上端は、連結ロ
ッド31、スコッチヨークあるいはクランク軸32等を
介してモータ13の回転軸に連結されている。したがっ
て、モータ13が回転すると、この回転に同期してディ
スプレーサ12が図中実線矢印33で示すように往復動
する。
The upper end of the first displacer 18 is connected to the rotary shaft of the motor 13 via a connecting rod 31, a Scotch yoke, a crank shaft 32, or the like. Therefore, when the motor 13 rotates, the displacer 12 reciprocates in synchronization with this rotation as indicated by a solid arrow 33 in the figure.

【0011】第1シリンダ14の上部側壁にはヘリウム
ガスの導入口34および排出口35が設けてあり、これ
ら導入口34および排出口35は、ガス制御系2に接続
されている。
A helium gas inlet 34 and an outlet 35 are provided on the upper side wall of the first cylinder 14, and the inlet 34 and the outlet 35 are connected to the gas control system 2.

【0012】ガス制御系2は、排出口35を低圧弁3
6,コンプレッサ37,高圧弁38を介して導入口34
に接続している。低圧弁36および高圧弁38は、モー
タ13の回転に同期して後述する関係に開閉制御され
る。このガス制御系2は、シリンダ11を経由するヘリ
ウムガス循環系を構成している。すなわち、低圧(約8
atm)のヘリウムガスをコンプレッサ37で高圧(約
20atm)に圧縮してシリンダ11内に送り込む動作
と、シリンダ11内のヘリウムガスを排気する動作とを
交互に行うようにしている。なお、図中41は、この冷
凍機が取付けられる断熱容器の外壁を示している。
In the gas control system 2, the discharge port 35 is connected to the low pressure valve 3
6, inlet 34 through compressor 37, high pressure valve 38
Connected to The low-pressure valve 36 and the high-pressure valve 38 are controlled to open and close in synchronization with the rotation of the motor 13 in a relationship described later. The gas control system 2 constitutes a helium gas circulation system passing through the cylinder 11. That is, low pressure (about 8
The operation of compressing the helium gas (atm) to a high pressure (about 20 atm) by the compressor 37 and sending it into the cylinder 11 and the operation of exhausting the helium gas in the cylinder 11 are alternately performed. Incidentally, reference numeral 41 in the figure denotes the outer wall of the heat insulating container to which the refrigerator is attached.

【0013】このように構成された蓄冷式冷凍機の冷凍
動作を簡単に説明すると、以下の通りである。寒冷の発
生は第1段冷却ステージ16および第2段冷却ステージ
17で行われる。第1段冷却ステージ16は、熱負荷の
ない理想状態では30K程度まで冷却される。また、第
2段冷却ステージ17は、蓄冷材24として鉛を用いた
場合には8K程度まで、Er3 Ni等のような磁性蓄冷
材を用いた場合には4K程度まで冷却される。したがっ
て、第1ディスプレーサ18の上下端間には常温(30
0K)から30Kまでの温度勾配が生じ、また第2ディ
スプレーサ19の上下端間には30Kから8K(4K)
までの温度勾配が生じる。勿論、第1および第2段冷却
ステージ16,17の温度は熱負荷によって変化する。
The freezing operation of the regenerator having the above structure will be briefly described as follows. Generation of cold is performed in the first cooling stage 16 and the second cooling stage 17. The first cooling stage 16 is cooled to about 30K in an ideal state where there is no heat load. The second cooling stage 17 is cooled to about 8K when lead is used as the regenerator material 24 and to about 4K when a magnetic regenerator material such as Er 3 Ni is used. Therefore, the temperature between the upper and lower ends of the first displacer 18 (30
A temperature gradient from 0K to 30K occurs, and between the upper and lower ends of the second displacer 19 is 30K to 8K (4K).
A temperature gradient up to occurs. Of course, the temperatures of the first and second cooling stages 16 and 17 change depending on the heat load.

【0014】モータ13が回転を開始すると、ディスプ
レーサ12が下死点(図中最上点)と上死点(図中最下
点)との間を往復動する。ディスプレーサ12が上死点
に達した時点で高圧弁38が開き、高圧ヘリウムガスが
コールドヘッド1内に流入し、次にディスプレーサ12
が下死点へと移動する。
When the motor 13 starts rotating, the displacer 12 reciprocates between the bottom dead center (top point in the figure) and the top dead center (bottom point in the figure). When the displacer 12 reaches the top dead center, the high pressure valve 38 opens, the high pressure helium gas flows into the cold head 1, and then the displacer 12
Moves to bottom dead center.

【0015】前述の如く、第1ディスプレーサ18の外
周面と第1シリンダ14の内周面との間および第2ディ
スプレーサ19の外周面と第2シリンダ15の内周面と
の間にはそれぞれシール装置25,26が装着されてい
るので、ディスプレーサ12が下死点に向かうと、高圧
ヘリウムガスが第1ディスプレーサ18に形成された流
体通路21および第2ディスプレーサ19に形成された
流体通路23を通って第1ディスプレーサ18と第1シ
リンダ14のヘッド壁との間に形成された第1段膨張室
39および第2ディスプレーサ19と第2シリンダ15
のヘッド壁との間に形成された第2段膨張室40へと流
れる。この流れに伴って、高圧ヘリウムガスは、蓄冷材
22,24によって冷却され、第1段膨張室39に流れ
込んだ高圧ヘリウムガスは30K程度に、また第2段膨
張室40に流れ込んだ高圧ヘリウムガスはたとえば8K
程度に冷却される。
As described above, a seal is provided between the outer peripheral surface of the first displacer 18 and the inner peripheral surface of the first cylinder 14, and between the outer peripheral surface of the second displacer 19 and the inner peripheral surface of the second cylinder 15, respectively. Since the devices 25 and 26 are mounted, when the displacer 12 moves toward the bottom dead center, the high-pressure helium gas passes through the fluid passage 21 formed in the first displacer 18 and the fluid passage 23 formed in the second displacer 19. The first stage expansion chamber 39 formed between the first displacer 18 and the head wall of the first cylinder 14, the second displacer 19 and the second cylinder 15.
Flow into the second-stage expansion chamber 40 formed between the second head and the head wall. Along with this flow, the high-pressure helium gas is cooled by the regenerator materials 22, 24, the high-pressure helium gas that has flowed into the first-stage expansion chamber 39 reaches approximately 30K, and the high-pressure helium gas that has flowed into the second-stage expansion chamber 40. Is 8K
Cooled to a degree.

【0016】ここで、ディスプレーサ12が下死点に達
すると、高圧弁38が閉じ、低圧弁36が開く。このよ
うに低圧弁36が開くと、第1段膨張室39内および第
2段膨張室40内の高圧ヘリウムガスが断熱膨張して寒
冷を発生する。この寒冷によって第1段冷却ステージ1
6が外部から吸熱し、また第2段冷却ステージ17も外
部から吸熱する。そして、ディスプレーサ12が再び上
死点へと移動すると、これに伴って第1段膨張室39内
および第2段膨張室40内の低温のヘリウムガスが流体
通路21,23内を通過し、この通過の際に蓄冷材2
2,24を冷却する。温度の上昇したヘリウムガスは、
コールドヘッド1から低圧弁36を介してコンプレッサ
37へと排出される。
When the displacer 12 reaches the bottom dead center, the high pressure valve 38 is closed and the low pressure valve 36 is opened. When the low pressure valve 36 is opened in this way, the high pressure helium gas in the first stage expansion chamber 39 and the second stage expansion chamber 40 adiabatically expands to generate cold. This cold causes the first cooling stage 1
6 absorbs heat from the outside, and the second cooling stage 17 also absorbs heat from the outside. Then, when the displacer 12 moves to the top dead center again, the low temperature helium gas in the first-stage expansion chamber 39 and the second-stage expansion chamber 40 passes through the fluid passages 21 and 23 accordingly. Regenerator material 2 when passing
Cool 2, 24. Helium gas whose temperature has risen
It is discharged from the cold head 1 to the compressor 37 via the low pressure valve 36.

【0017】上述したサイクルが繰り返されて冷凍運転
が実行される。このタイプの冷凍機は、断熱容器の断熱
槽内に配置されているサーマルシールドの冷却、超電導
コイルの直接冷却、赤外線センサの冷却、クライオソー
プションポンプの冷却源として使用される。
The above-described cycle is repeated to execute the refrigerating operation. This type of refrigerator is used as a cooling source for a thermal shield arranged inside a heat insulating container of a heat insulating container, a direct cooling of a superconducting coil, a cooling of an infrared sensor, and a cooling source of a cryosorption pump.

【0018】このように構成された従来の蓄冷式冷凍機
にあっては次のような問題のあることが指摘されてい
る。すなわち、シール装置25は常温部と第1段膨張室
39との間においてヘリウムガスが第1シリンダ14と
第1ディスプレーサ18との間の隙間を通して流れるの
を防止し、またシール装置26は第1段膨張室39と第
2段膨張室40との間においてヘリウムガスが第2シリ
ンダ15と第2ディスプレーサ19との間の隙間を通し
て流れるのを防止している。これらのシール装置25,
26では、ヘリウムガスの純度(99.99%)の維持および凍
結による動作不良を防止するために潤滑油を用いること
はできない。
It has been pointed out that the conventional regenerator having the above structure has the following problems. That is, the sealing device 25 prevents the helium gas from flowing through the gap between the first cylinder 14 and the first displacer 18 between the room temperature portion and the first expansion chamber 39, and the sealing device 26 prevents Helium gas is prevented from flowing through the gap between the second cylinder 15 and the second displacer 19 between the stage expansion chamber 39 and the second stage expansion chamber 40. These sealing devices 25,
In No. 26, lubricating oil cannot be used to maintain the purity of helium gas (99.99%) and prevent malfunction due to freezing.

【0019】ここで、第1段膨張室39内の温度が30
K、第2段膨張室40内の温度が10Kである場合を例
にとると、シール装置26の部分で漏れが生じると、3
0Kのヘリウムガスが第2ディスプレーサ19内の蓄冷
材24に接触することなく第2段膨張室40内に入り、
また逆に10Kのヘリウムガスが第1段膨張室39内に
入ることになる。この結果、第1段冷却ステージ16の
温度が下降し、第2段冷却ステージ17の温度が上昇し
てしまうことになる。
Here, the temperature in the first stage expansion chamber 39 is 30
K, if the temperature in the second expansion chamber 40 is 10 K as an example, if a leak occurs in the sealing device 26, it will be 3
0K helium gas enters the second stage expansion chamber 40 without contacting the regenerator material 24 in the second displacer 19,
On the contrary, 10 K of helium gas enters the first stage expansion chamber 39. As a result, the temperature of the first cooling stage 16 drops and the temperature of the second cooling stage 17 rises.

【0020】なお、シール装置25の部分で漏れが生じ
ると、同様の現象が第1シリンダ14の上部空間と第1
段膨張室39との間で生じ、第1段冷却ステージ16の
温度上昇を招く。しかし、シール装置26の方が、極低
温部に位置しているために漏れ低減が困難なこと、第1
段冷却ステージ16に比べて第2段冷却ステージ17で
の寒冷発生量が少ないことなどからその影響が非常に大
きい。
When a leak occurs in the sealing device 25, the same phenomenon occurs in the upper space of the first cylinder 14 and the first space.
It occurs between the stage expansion chamber 39 and the temperature of the first stage cooling stage 16 rises. However, since the sealing device 26 is located in the cryogenic portion, it is difficult to reduce leakage.
Since the amount of cold generated in the second cooling stage 17 is smaller than that in the second cooling stage 16, the influence thereof is very large.

【0021】[0021]

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の蓄
冷式冷凍機にあっては、極低温部に摺動シール要素が設
けられているので、このシール部での漏れによって冷凍
性能が著しく低下し、安定した冷凍性能を保つことが本
質的に困難であった。そこで本発明は、上述した不具合
を解消できる蓄冷式冷凍機を提供することを目的として
いる。
As described above, in the conventional regenerative refrigerator, since the sliding seal element is provided in the cryogenic portion, the refrigerating performance is significantly increased due to the leakage at the seal portion. It was deteriorated and it was essentially difficult to maintain stable refrigeration performance. Therefore, an object of the present invention is to provide a cold storage refrigerator capable of solving the above-mentioned problems.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、複数段の蓄冷器および膨張機を備えた蓄
冷式冷凍機において、少なくとも最低温度を発生させる
最終段が膨張機としてのパルスチューブを備えたパルス
チューブ冷凍機で構成されており、前記パルスチューブ
の高温端が実質的に常温部まで延出していることを特徴
としている。
In order to achieve the above object, the present invention relates to a regenerator having a plurality of stages of regenerators and expanders, in which at least a final stage for generating a minimum temperature is an expander. And a high temperature end of the pulse tube extending substantially to a room temperature portion.

【0023】なお、前記パルスチューブ冷凍機の位相制
御機構を常温部に設けることが好ましい。また、前記パ
ルスチューブの前記高温端側の内部に蓄冷材を収容して
熱侵入抑制部を形成することが好ましい。さらに、前記
パルスチューブの高温端側を前記位相制御機構の動作に
連動して開閉する弁を介して上記位相制御機構に通じさ
せてもよい。また、前記パルスチューブの高温端側を常
温部に設けられたバッファータンクおよび前記蓄冷式冷
凍機の第1段冷却部におけるガス導入排出部の少なくと
も一方に流量絞り要素を介して通じさせてもよい。さら
にまた前記蓄冷式冷凍機の少なくとも1段目は、冷凍サ
イクルがギフォード・マクマホン冷凍サイクル、スター
リング冷凍サイクル、修正型ソルベー冷凍サイクルのい
ずれかに構成されていてもよい。
The phase control mechanism of the pulse tube refrigerator is preferably provided in the room temperature section. Further, it is preferable that a heat storage suppressing portion is formed by accommodating a regenerator material inside the high temperature end side of the pulse tube. Further, the high temperature end side of the pulse tube may be communicated with the phase control mechanism through a valve that opens and closes in conjunction with the operation of the phase control mechanism. Further, the high temperature end side of the pulse tube may be connected to at least one of a buffer tank provided at a room temperature portion and a gas introduction / exhaust portion in the first stage cooling portion of the regenerative refrigerator via a flow restricting element. . Furthermore, the refrigeration cycle of at least the first stage of the cold-storage refrigerator may be any one of the Gifford-McMahon refrigeration cycle, the Stirling refrigeration cycle, and the modified Solvay refrigeration cycle.

【0024】[0024]

【作用】冷却系統における最終段冷却部がパルスチュー
ブ冷凍機に構成されている。パルスチューブ冷凍機は、
可動部分が全く存在していないので、摺動シール要素も
必要としない。したがって、摺動シール要素の存在によ
って起こる冷凍能力の低下を防止することが可能とな
る。
The function of the final stage cooling unit in the cooling system is the pulse tube refrigerator. Pulse tube refrigerator
No sliding sealing elements are required either, since there are no moving parts. Therefore, it becomes possible to prevent the reduction of the refrigerating capacity caused by the presence of the sliding seal element.

【0025】また、パルスチューブ冷凍機におけるパル
スチューブの高温端を実質的に常温部に位置させる構成
を採用しているので、パルスチューブ冷凍機で必要な位
相制御、つまり圧力変化位相とガスの変位位相との間に
所定の位相差を持たせるための機構を容易に設けること
ができる。つまり、パルスチューブ冷凍機の位相制御機
構を常温部に配置しているので、操作性、メンテナンス
の容易性、信頼性等が向上する。
Further, since the high temperature end of the pulse tube in the pulse tube refrigerator is located substantially at the room temperature portion, the phase control required in the pulse tube refrigerator, that is, the pressure change phase and the gas displacement is performed. A mechanism for providing a predetermined phase difference with the phase can be easily provided. That is, since the phase control mechanism of the pulse tube refrigerator is arranged in the room temperature portion, operability, ease of maintenance, reliability, etc. are improved.

【0026】[0026]

【実施例】以下、図面を参照しながら実施例を説明す
る。図1には本発明の一実施例に係る蓄冷式冷凍機の概
略構成が示されている。なお、この図では図4と同一機
能部分が同一符号で示されている。したがって、重複す
る部分の詳しい説明は省略する。
Embodiments will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of a cold storage refrigerator according to an embodiment of the present invention. In this figure, the same functional parts as those in FIG. 4 are indicated by the same reference numerals. Therefore, detailed description of the overlapping portions will be omitted.

【0027】この蓄冷式冷凍機は、2段膨張式を採用し
たもので、コールドヘッド1aと、ガス制御系2aとで
構成されている。なお、ガス制御系2はコールドヘッド
1a内に配置することが可能であるが、説明の都合上図
1においてはコールドヘッド1aの外に描いている。
This cold storage type refrigerator adopts a two-stage expansion type and is composed of a cold head 1a and a gas control system 2a. Although the gas control system 2 can be arranged inside the cold head 1a, it is drawn outside the cold head 1a in FIG. 1 for convenience of explanation.

【0028】コールドヘッド1aは、第1段冷却部51
と、これに直列に接続された第2段冷却部52とで構成
されている。第1段冷却部51は第4図に示した従来の
ものと同じギフォード・マクマホン冷凍サイクルを採用
しており、また第2段冷却部52はパルスチューブ冷凍
サイクルを採用している。
The cold head 1a includes a first stage cooling section 51.
And a second-stage cooling section 52 connected in series to this. The first-stage cooling unit 51 employs the same Gifford-McMahon refrigeration cycle as shown in FIG. 4, and the second-stage cooling unit 52 employs a pulse tube refrigeration cycle.

【0029】第2段冷却部52は次のように構成されて
いる。すなわち、シリンダ14のヘッド壁にシリンダ1
4内に通じる関係に配管61の一端側を接続し、この配
管61の他端側を第2段の蓄冷器62の一方の接続口に
接続している。第2段の蓄冷器62は、断熱材で形成さ
れた容器63と、この容器63内に収容されたEr3
i等からなる磁気相転移に伴う異常磁気比熱等を利用し
た磁性蓄冷材64とで構成されている。そして、第2段
の蓄冷器62の他方の接続口は、第2段冷却ステージ6
5を構成する吸熱管66を介してパルスチューブ67の
一端側に接続されている。
The second stage cooling section 52 is constructed as follows. That is, the cylinder 1 is attached to the head wall of the cylinder 14.
4 is connected to one end side of the pipe 61, and the other end side of the pipe 61 is connected to one connection port of the second stage regenerator 62. The second-stage regenerator 62 includes a container 63 formed of a heat insulating material, and Er 3 N contained in the container 63.
and a magnetic regenerator material 64 that utilizes anomalous magnetic specific heat associated with the magnetic phase transition. The other connection port of the second-stage regenerator 62 is connected to the second-stage cooling stage 6
It is connected to one end side of a pulse tube 67 via a heat absorption tube 66 that constitutes the No. 5.

【0030】このパルスチューブ67は、吸熱管66よ
り大径に形成されてシリンダ14の軸心線と平行に第1
段冷却ステージ16と同程度のレベルまで上方に向けて
延びたパルスチューブ本体68と、このパルスチューブ
本体68より小径に形成されて一端側がパルスチューブ
本体68の上端部に通じるとともに他端側が断熱容器の
外壁41を気密に貫通して外部、つまり常温部まで延び
た細管69とで構成されている。そして、パルスチュー
ブ本体68と細管69との境界部分は熱伝導部材70を
介して第1段冷却ステージ16に熱的に接続されてい
る。また、細管69内には、鉛の粒などからなる蓄冷材
71が収容されおり、常温部からパルスチューブ本体6
8内へ熱が侵入するのを抑制している。
The pulse tube 67 has a diameter larger than that of the heat absorbing tube 66 and is parallel to the axial center line of the cylinder 14.
A pulse tube main body 68 extending upward to the same level as that of the stage cooling stage 16, and a diameter smaller than the pulse tube main body 68, one end of which communicates with the upper end of the pulse tube main body 68 and the other end of which is a heat insulating container. And a thin tube 69 that extends to the outside, that is, to a room temperature portion. The boundary between the pulse tube body 68 and the thin tube 69 is thermally connected to the first cooling stage 16 via the heat conducting member 70. Further, a regenerator material 71 made of lead particles or the like is housed in the thin tube 69, and the pulse tube main body 6 is kept from the room temperature portion.
The heat is prevented from entering the inside of No. 8.

【0031】一方、ガス制御系2aは、排出口35を低
圧弁36,コンプレッサ37,高圧弁38を介して導入
口34に接続し、さらにコンプレッサ37のガス吐出端
を補助高圧弁72を介して細管69における常温部に突
出している端部に接続し、またコンプレッサ37のガス
吸込端を補助低圧弁73を介して細管69における常温
部に突出している端部に接続している。なお、低圧弁3
6、高圧弁38は、モータ13の回転に同期し、第シリ
ンダ14内に形成される第1膨張室の体積(体積変化0
〜Vmax )との関連において図2に示す関係に開閉制御
される。また、補助高圧弁72および補助低圧弁73
は、第2段冷却部52を構成しているパルスチューブ冷
凍機における圧力変化位相とガスの変位位相との間に所
定の位相差を設定するためのもので、モータ13の回転
に同期して同様に図2に示す関係に開閉制御される。
On the other hand, the gas control system 2a connects the discharge port 35 to the introduction port 34 via the low pressure valve 36, the compressor 37 and the high pressure valve 38, and further, the gas discharge end of the compressor 37 via the auxiliary high pressure valve 72. It is connected to the end of the thin tube 69 protruding to the room temperature portion, and the gas suction end of the compressor 37 is connected to the end of the thin tube 69 protruding to the room temperature portion via the auxiliary low pressure valve 73. The low pressure valve 3
6. The high-pressure valve 38 synchronizes with the rotation of the motor 13 and the volume of the first expansion chamber formed in the cylinder 14 (volume change 0
.About.Vmax), the opening / closing control is performed in the relationship shown in FIG. In addition, the auxiliary high pressure valve 72 and the auxiliary low pressure valve 73
Is for setting a predetermined phase difference between the pressure change phase and the gas displacement phase in the pulse tube refrigerator constituting the second stage cooling unit 52, and is synchronized with the rotation of the motor 13. Similarly, the opening / closing control is performed in the relationship shown in FIG.

【0032】次に、上記のように構成された蓄冷式冷凍
機の動作を説明する。第1段冷却部51の第1段冷却ス
テージ16における寒冷の発生は、図4に示される従来
のものと同様にギフォード・マクマホン冷凍サイクルに
よる。
Next, the operation of the regenerator having the above-described structure will be described. The generation of cold in the first cooling stage 16 of the first cooling unit 51 is due to the Gifford-McMahon refrigeration cycle as in the conventional one shown in FIG.

【0033】一方、第2段冷却部52の第2段冷却ステ
ージ65における寒冷の発生は、パルスチューブ67を
膨張機とするパルスチューブ冷凍サイクルによる。すな
わち、低圧弁36および高圧弁38の開閉によってコー
ルドヘッド1a内に作られる高・低圧の圧力波によりパ
ルスチューブ67の低温端、つまり吸熱管66との境界
部分に寒冷を発生する。
On the other hand, the generation of cold in the second cooling stage 65 of the second cooling section 52 is due to the pulse tube refrigeration cycle using the pulse tube 67 as an expander. That is, cold is generated at the low temperature end of the pulse tube 67, that is, at the boundary with the heat absorbing tube 66 by the high and low pressure pressure waves created in the cold head 1 a by opening and closing the low pressure valve 36 and the high pressure valve 38.

【0034】この実施例では、パルスチューブ67内で
の圧力変化の位相とガスの変位位相との間に所定の位相
差を設けて第2段冷却ステージ65での寒冷発生量を増
大させるために、細管69の常温部に突出している部分
から高圧のヘリウムガスを供給、排出するための補助高
圧弁72および補助低圧弁73を設けている。この補助
高圧弁72および補助低圧弁73は、ディスプレーサ1
8の往復動に連動して開閉制御される。具体的には、図
2に示すように、補助高圧弁72は高圧弁38より早い
タイミングで、また補助低圧弁73は低圧弁36より早
いタイミングで開閉制御される。このような制御によっ
て第2段冷却ステージ65での寒冷発生量を増大させる
ことができる。
In this embodiment, in order to increase the amount of cold generation in the second cooling stage 65 by providing a predetermined phase difference between the phase of pressure change in the pulse tube 67 and the displacement phase of gas. An auxiliary high-pressure valve 72 and an auxiliary low-pressure valve 73 for supplying and discharging high-pressure helium gas from the portion of the thin tube 69 protruding to the room temperature portion are provided. The auxiliary high pressure valve 72 and the auxiliary low pressure valve 73 are the displacer 1
Opening / closing control is performed in conjunction with the reciprocating movement of 8. Specifically, as shown in FIG. 2, the auxiliary high pressure valve 72 is controlled to open and close at a timing earlier than the high pressure valve 38, and the auxiliary low pressure valve 73 is controlled to open and close at a timing earlier than the low pressure valve 36. By such control, the amount of cold generation in the second cooling stage 65 can be increased.

【0035】また、この実施例では、補助高圧弁72を
介して常温のヘリウムガスがパルスチューブ本体68に
流入するのを防止するために、細管69内に蓄冷材71
を収容し、この蓄冷材71によって常温部からの熱侵入
を抑制して第1段冷却ステージ16の温度と同程度の温
度のヘリウムガスがパルスチューブ本体68の高温端に
流入するようにしている。
Further, in this embodiment, in order to prevent the helium gas at room temperature from flowing into the pulse tube body 68 via the auxiliary high pressure valve 72, the regenerator material 71 is placed in the thin tube 69.
The cold storage material 71 suppresses heat invasion from the room temperature portion and allows helium gas having a temperature similar to that of the first cooling stage 16 to flow into the high temperature end of the pulse tube main body 68. .

【0036】このように、本実施例に係る蓄冷式冷凍機
では、冷却系統の最終段に位置する第2段冷却部52を
パルスチューブ冷凍機に構成している。パルスチューブ
冷凍機は、可動部分が全く存在していないので、摺動シ
ール要素も必要としない。したがって、摺動シール要素
の存在によって起こる冷凍能力の低下を防止することが
可能となる。
As described above, in the regenerator of the present embodiment, the second-stage cooling unit 52 located at the final stage of the cooling system is a pulse tube refrigerator. The pulse tube refrigerator also does not require a sliding seal element since there are no moving parts. Therefore, it becomes possible to prevent the reduction of the refrigerating capacity caused by the presence of the sliding seal element.

【0037】また、パルスチューブ冷凍機におけるパル
スチューブ67の高温端を実質的に常温部に位置させる
構成を採用しているので、パルスチューブ冷凍機で必要
な位相制御機構を容易に設けることができ、パルスチュ
ーブ67での寒冷発生量を増大させることができるの
で、冷凍性能を大幅に向上させることができる。つま
り、上記位相制御機構を常温部に設けたことにより、弁
などの操作性、信頼性、メンテナンスの容易性等が格段
に向上する。
Further, since the high temperature end of the pulse tube 67 in the pulse tube refrigerator is located substantially at the room temperature portion, the phase control mechanism required for the pulse tube refrigerator can be easily provided. Since the amount of cold generation in the pulse tube 67 can be increased, the refrigeration performance can be significantly improved. That is, by providing the phase control mechanism in the room temperature section, the operability, reliability, easiness of maintenance of the valve and the like are remarkably improved.

【0038】なお、上述した実施例では、熱伝導部材7
0を用いてパルスチューブ本体68と細管69との境界
部分の温度を第1段冷却ステージ16とほぼ同じ温度に
しているが、熱伝導部材70を省略することもできる。
また、パルスチューブ67を大径なパルスチューブ本体
68と細管69とで構成しているが、パルスチューブ全
体を同一径としたり、また蓄冷材を収容することなく、
その高温端を常温部に突出させ、補助高圧弁および補助
低圧弁に接続するようにしてもよい。
In the above embodiment, the heat conducting member 7
Although the temperature of the boundary portion between the pulse tube main body 68 and the thin tube 69 is set to almost the same temperature as that of the first stage cooling stage 16 by using 0, the heat conduction member 70 may be omitted.
Further, although the pulse tube 67 is composed of the large-diameter pulse tube main body 68 and the thin tube 69, the entire pulse tube has the same diameter, and the cool storage material is not accommodated.
The high temperature end may be projected to the room temperature portion and connected to the auxiliary high pressure valve and the auxiliary low pressure valve.

【0039】図3には本発明の別の実施例に係る蓄冷式
冷凍機の概略構成が示されている。なお、この図では図
1および図4と同一機能部分が同一符号で示されてい
る。したがって、重複する部分の詳しい説明は省略す
る。
FIG. 3 shows a schematic structure of a cold storage type refrigerator according to another embodiment of the present invention. In this figure, the same functional portions as those in FIGS. 1 and 4 are indicated by the same reference numerals. Therefore, detailed description of the overlapping portions will be omitted.

【0040】この実施例に係る蓄冷式冷凍機が図1に示
されるものと異なる点は、第2段冷却部52を構成して
いるパルスチューブ冷凍機の位相制御機構の構成にあ
る。すなわち、細管69の常温部に突出している部分を
流量調整弁81を介して第1段冷却部51におけるガス
導入・排出部、つまりシリンダ14の上部空間に通じさ
せるとともにオリフィス弁82を介して常温部に設けら
れたバッファータンク83に通じさせている。
The cold storage refrigerator according to this embodiment differs from that shown in FIG. 1 in the configuration of the phase control mechanism of the pulse tube refrigerator constituting the second stage cooling section 52. That is, the portion of the thin tube 69 projecting to the normal temperature portion is communicated with the gas introduction / exhaust portion of the first-stage cooling unit 51, that is, the upper space of the cylinder 14 via the flow rate adjusting valve 81, and the normal temperature is obtained via the orifice valve 82. It is communicated with a buffer tank 83 provided in the section.

【0041】このような構成を採用することによって、
第2段冷却部52はダブルインレット型のパルスチュー
ブ冷凍機となり、寒冷の発生量を増大させることが可能
となる。したがって、図1に示す実施例と同様の効果を
発揮させることができる。
By adopting such a configuration,
The second-stage cooling unit 52 is a double-inlet type pulse tube refrigerator, which makes it possible to increase the amount of cold generation. Therefore, the same effect as the embodiment shown in FIG. 1 can be exhibited.

【0042】なお、本実施例において、流量調整バルブ
81およびオリフィス弁82をこれらと同等の流動抵抗
を持つ細管などの流量絞り要素に置代えることもでき
る。また、本実施例においても、熱伝導部材70を省略
することができる。また、パルスチューブ67を大径な
パルスチューブ本体68と細管69とで構成している
が、パルスチューブ全体を同一径としたり、また蓄冷材
を収容することなく、その高温端を常温部に突出させ、
シリンダ14の上部空間およびバッファータンク83に
通じさせてもよい。また、いずれか一方のみに通じさせ
るようにしてもよい。
In the present embodiment, the flow rate adjusting valve 81 and the orifice valve 82 may be replaced with a flow restricting element such as a thin tube having a flow resistance equivalent to these. Further, also in this embodiment, the heat conduction member 70 can be omitted. Further, although the pulse tube 67 is composed of the large diameter pulse tube main body 68 and the thin tube 69, the pulse tube 67 has the same diameter as a whole, and the high temperature end thereof is projected into the room temperature portion without accommodating the regenerator material. Let
It may be communicated with the upper space of the cylinder 14 and the buffer tank 83. Alternatively, only one of them may be connected.

【0043】また、図1および図3に示す実施例では、
容器63内に磁性蓄冷材64等の蓄冷材を直接収容して
いるが、蓄冷材を収容した容器を容器63内に収容し、
両容器間にシール材を介在させてもよい。この場合に
は、シール材が静止しているので、漏れ量も少なく、冷
凍性能に影響を与えることはない。
Further, in the embodiment shown in FIGS. 1 and 3,
Although the regenerator material such as the magnetic regenerator material 64 is directly accommodated in the container 63, the container accommodating the regenerator material is accommodated in the container 63,
You may interpose a sealing material between both containers. In this case, since the sealing material is stationary, the leak amount is small and the refrigerating performance is not affected.

【0044】また、上記各実施例では、第1段冷却部5
1にギフォード・マクマホン冷凍サイクルを採用してい
るが、最終段以外の冷却部にスターリング冷凍サイクル
や修正型ソルベー冷凍サイクルを採用することもでき
る。また、上記各実施例では、冷却部を2段設けて冷却
系統を構成しているが、3段以上設けてもよい。
In each of the above embodiments, the first stage cooling unit 5
Although the Gifford-McMahon refrigeration cycle is adopted in 1, the Stirling refrigeration cycle and the modified Solvay refrigeration cycle can be adopted in the cooling section other than the final stage. Further, in each of the above-described embodiments, the cooling system is configured by providing two stages of cooling units, but three or more stages may be provided.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
最終段冷却部を可動部分が全く存在しない、つまり摺動
シール要素を必要としないパルスチューブ冷凍機に構成
しているので、摺動シール要素の存在によって起こる冷
凍能力の低下を防止でき、冷凍能力を向上させることが
できる。また、パルスチューブ冷凍機におけるパルスチ
ューブの高温端を実質的に常温部に位置させる構成を採
用しているので、パルスチューブ冷凍機で必要な位相制
御機構を容易に設けることができ、好ましい位相差設定
を図れるので、なお一層冷凍能力を向上させることがで
きる。
As described above, according to the present invention,
Since the final stage cooling unit is configured as a pulse tube refrigerator that has no moving parts at all, that is, it does not require a sliding seal element, it is possible to prevent the reduction of the refrigeration capacity caused by the presence of the sliding seal element, and Can be improved. Further, since the configuration is adopted in which the high temperature end of the pulse tube in the pulse tube refrigerator is located substantially at the room temperature portion, the phase control mechanism required in the pulse tube refrigerator can be easily provided, and the preferred phase difference Since the setting can be achieved, the refrigerating capacity can be further improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例に係る蓄冷式冷凍機の概略構
成図
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a cold storage refrigerator according to an embodiment of the present invention.

【図2】同冷凍機に組込まれた位相制御用弁の開閉タイ
ミングを示す図
FIG. 2 is a diagram showing opening / closing timings of a phase control valve incorporated in the refrigerator.

【図3】本発明の別の実施例に係る蓄冷式冷凍機の概略
構成図
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a cold storage refrigerator according to another embodiment of the present invention.

【図4】従来の蓄冷式冷凍機の概略構成図FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a conventional regenerative refrigerator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a…コールドヘッド 2,2a…ガス制御系 51…ギフォード・マクマホン冷凍サイクルを採用した
第1段冷却部 52…パルスチューブ冷凍サイクルを採用した第2段冷
却部 16…第1段冷却ステージ 62…蓄冷器 64…磁性蓄冷材 65…第2段冷却ステージ 66…吸熱管 67…パルスチューブ 68…パルスチューブ本体 69…細管 71…蓄冷材 72…補助高圧弁 73…補助低圧弁 81…流量調整弁 82…オリフィス弁 83…バッファータンク
1a ... Cold head 2, 2a ... Gas control system 51 ... Gifford McMahon refrigeration cycle first stage cooling unit 52 ... Pulse tube refrigeration cycle second stage cooling unit 16 ... First cooling stage 62 ... Cold storage Container 64 ... Magnetic regenerator material 65 ... Second cooling stage 66 ... Endothermic tube 67 ... Pulse tube 68 ... Pulse tube body 69 ... Thin tube 71 ... Regenerator material 72 ... Auxiliary high pressure valve 73 ... Auxiliary low pressure valve 81 ... Flow control valve 82 ... Orifice valve 83 ... Buffer tank

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉野 達哉 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Tatsuya Yoshino 1 Komukai Toshiba-cho, Kouki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Incorporated Toshiba Research and Development Center

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複数段の蓄冷器および膨張機を備えた蓄冷
式冷凍機において、 少なくとも最低温度を発生させる最終段は膨張機として
のパルスチューブを備えたパルスチューブ冷凍機で構成
されており、前記パルスチューブの高温端は実質的に常
温部まで延出していることを特徴とする蓄冷式冷凍機。
1. A regenerator having a plurality of stages of regenerator and expander, wherein at least a final stage for generating a minimum temperature is composed of a pulse tube refrigerator having a pulse tube as an expander, The regenerator according to claim 1, wherein the high temperature end of the pulse tube extends substantially to a room temperature portion.
【請求項2】前記パルスチューブ冷凍機の位相制御機構
を常温部に備えたことを特徴とする請求項1に記載の蓄
冷式冷凍機。
2. The regenerator according to claim 1, wherein a phase control mechanism of the pulse tube refrigerator is provided in a room temperature section.
【請求項3】前記パルスチューブは、前記高温側の内部
に蓄冷材が収容されて熱侵入抑制部が形成されているこ
とを特徴とする請求項1または2に記載の蓄冷式冷凍
機。
3. The cold storage refrigerator according to claim 1, wherein the pulse tube has a heat storage suppression portion formed therein by storing a cold storage material inside the high temperature side.
【請求項4】前記パルスチューブの高温端側は、前記位
相制御機構の動作に連動して開閉する弁を介して上記位
相制御機構に通じていることを特徴とする請求項2に記
載の蓄冷式冷凍機。
4. The cool storage according to claim 2, wherein the high temperature end side of the pulse tube communicates with the phase control mechanism through a valve that opens and closes in conjunction with the operation of the phase control mechanism. Refrigerator.
【請求項5】前記パルスチューブの高温端側は、常温部
に設けられたバッファータンクおよび前記蓄冷式冷凍機
の第1段冷却部におけるガス導入排出部の少なくとも一
方に流量絞り要素を介して通じていることを特徴とする
請求項1に記載の蓄冷式冷凍機。
5. The high temperature end side of the pulse tube communicates with at least one of a buffer tank provided at a room temperature part and a gas introduction / exhaust part in the first stage cooling part of the regenerative refrigerator via a flow restricting element. The cold storage refrigerator according to claim 1, wherein the refrigerator is a cold storage refrigerator.
【請求項6】前記蓄冷式冷凍機の少なくとも1段目は、
冷凍サイクルがギフォード・マクマホン冷凍サイクル、
スターリング冷凍サイクル、修正型ソルベー冷凍サイク
ルのいずれかに構成されていることを特徴とする請求項
1に記載の蓄冷式冷凍機。
6. At least the first stage of the regenerative refrigerator is
Gifford McMahon refrigeration cycle,
The regenerative refrigerator according to claim 1, which is configured as either a Stirling refrigeration cycle or a modified Solvay refrigeration cycle.
JP11749795A 1995-05-16 1995-05-16 Cold storage type refrigerator Pending JPH08313094A (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11749795A JPH08313094A (en) 1995-05-16 1995-05-16 Cold storage type refrigerator
US08/647,741 US5711157A (en) 1995-05-16 1996-05-15 Cooling system having a plurality of cooling stages in which refrigerant-filled chamber type refrigerators are used
GB9610150A GB2301426B (en) 1995-05-16 1996-05-15 A refrigerator having a plurality of cooling stages
GB9726479A GB2318176B (en) 1995-05-16 1996-05-15 A refrigerator having a plurality of cooling stages

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11749795A JPH08313094A (en) 1995-05-16 1995-05-16 Cold storage type refrigerator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH08313094A true JPH08313094A (en) 1996-11-29

Family

ID=14713206

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11749795A Pending JPH08313094A (en) 1995-05-16 1995-05-16 Cold storage type refrigerator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH08313094A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100386578C (en) * 2006-04-28 2008-05-07 浙江大学 Pulse tube refrigerator with cold end gas storage
CN112639378A (en) * 2018-09-07 2021-04-09 住友重机械工业株式会社 Cryogenic refrigerator

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100386578C (en) * 2006-04-28 2008-05-07 浙江大学 Pulse tube refrigerator with cold end gas storage
CN112639378A (en) * 2018-09-07 2021-04-09 住友重机械工业株式会社 Cryogenic refrigerator
CN112639378B (en) * 2018-09-07 2022-09-09 住友重机械工业株式会社 Cryogenic refrigerator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5711157A (en) Cooling system having a plurality of cooling stages in which refrigerant-filled chamber type refrigerators are used
US5642623A (en) Gas cycle refrigerator
US20130000326A1 (en) Regenerator, gm refrigerator, and pulse tube refrigerator
JPH0781754B2 (en) refrigerator
US5387252A (en) Cryogenic refrigerator
US6532748B1 (en) Cryogenic refrigerator
JPH03117855A (en) Chiller type cryogenic refrigerator
JP2831809B2 (en) Cryogenic refrigeration equipment
JPH08313094A (en) Cold storage type refrigerator
JP3152757B2 (en) Pulse tube refrigerator
JPH031053A (en) Refrigerating machine
JPH0936442A (en) Superconducting magnet
JPH11304271A (en) Cold storage type refrigerating machine and superconducting magnet using it
JPH0933126A (en) Cooling system and superconduction magnet device
JP2941575B2 (en) Cryogenic refrigerator and operating method thereof
JPH08313095A (en) Cold storage type refrigerating machine
JP2766341B2 (en) Cryogenic refrigerator
US5697219A (en) Cryogenic refrigerator
JP2777198B2 (en) refrigerator
JP2723342B2 (en) Cryogenic refrigerator
JP3152742B2 (en) Pulse tube refrigerator
JP2567196B2 (en) How to operate a cryogenic refrigerator
GB2318176A (en) A refrigerator having a plurality of cooling stages
JPH0399162A (en) Cryogenic refrigerator
JPH02302563A (en) Ultra-cryo freezer