JPH10148410A - パルス管冷凍機 - Google Patents

パルス管冷凍機

Info

Publication number
JPH10148410A
JPH10148410A JP8309708A JP30970896A JPH10148410A JP H10148410 A JPH10148410 A JP H10148410A JP 8309708 A JP8309708 A JP 8309708A JP 30970896 A JP30970896 A JP 30970896A JP H10148410 A JPH10148410 A JP H10148410A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pulse tube
displacer
pressure
vibration generator
temperature end
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.)
Granted
Application number
JP8309708A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3728833B2 (ja
Inventor
Arata Kono
野 新 河
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.)
Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
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 Aisin Seiki Co Ltd filed Critical Aisin Seiki Co Ltd
Priority to JP30970896A priority Critical patent/JP3728833B2/ja
Priority to US08/975,209 priority patent/US5904046A/en
Publication of JPH10148410A publication Critical patent/JPH10148410A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3728833B2 publication Critical patent/JP3728833B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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 
    • F25B2309/1408—Pulse-tube cycles with pulse tube having U-turn or L-turn type 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 
    • F25B2309/1411—Pulse-tube cycles characterised by control details, e.g. tuning, phase shifting or general control
    • 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 
    • F25B2309/1417—Pulse-tube cycles without any valves in gas supply and return lines
    • 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
    • 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 
    • F25B2309/1424—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
    • 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 
    • F25B2309/1426—Pulse tubes with basic schematic including at the pulse tube warm end a so called warm end expander

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】冷凍効率の高いパルス管冷凍機を提供するこ
と。 【解決手段】振動発生器１と蓄冷器２とコールドヘッド
３とパルス管４とを順次直列に連結するとともに、前記
振動発生器１と前記蓄冷器２との連結部１４と、前記パ
ルス管４の高温端４４との間をディスプレーサ系統５を
介在させて連結する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として極低温冷
凍に用いられているパルス管冷凍機にかかわり、特に冷
凍効率の向上を図れるようにしたパルス管冷凍機に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の冷凍機はパルス管冷凍機
として知られており、基本的に、振動発生器と蓄冷器と
コールドヘッドとパルス管とを順次直列に連結して構成
される。このパルス管冷凍機では、振動発生器によって
冷凍機内に充填された作動流体に振動が引き起こされ、
作動流体の圧力変動と変位との間に適当な位相差が生じ
ることによって、蓄冷器において、コールドヘッドから
振動発生器方向へ向かう熱の流れが発生し、コールドヘ
ッドにおいて冷凍出力が得られる。
【０００３】ところで、このパルス管冷凍機のコールド
ヘッドでの冷凍出力を向上させるためには、パルス管低
温端での作動流体の圧力変動と変位との位相差（圧力が
最大になってから作動流体が最もパルス管高温端側へ変
位するまでの位相差）をほぼ９０度にすることが有効で
あることが知られている（Advances in Cryogenic Engi
neering Vol.35 (1990) P.1191 ）。そこで、従来のパ
ルス管冷凍機では、パルス管高温端に作動流体の圧力変
動と変位との位相差を調節するための系統（以下、位相
調節系統と称する）を設けているものが多く、位相調節
系統の形式としては種々のものが知られている。
【０００４】図３に示したパルス管冷凍機１０３は、位
相調節系統として膨張ピストン系統６を用いたもの（Pr
oceedings of the 5th International Cryocooler Conf
erence (1988) P.127 参照）であり、振動発生器１と蓄
冷器２とコールドヘッド３とパルス管４とを順次直列に
連結するとともに、パルス管高温端４４に膨張ピストン
系統６を連結して構成されている。膨張ピストン系統６
は、シリンダ６１と、シリンダ６１内に往復動可能に配
設されたピストン６２と、一端がピストン６２の背面に
固定され他端がシリンダ６１に固定されてかつピストン
６２の側面とシリンダ６１の内側面との間でクリアラン
スシールを形成するようにピストン６２を支持するばね
５８と、シリンダ６１の周囲に巻回されたコイル５９
と、コイルに５９に直列に接続された図示しない電気抵
抗器とからなっている。ピストン６２は永久磁石からな
っており、コイル５９との間で電磁誘導系を構成してい
る。この膨張ピストン系統６は、ピストン６２の質量
と、ばね５８のばね定数およびピストン６２の背面のシ
リンダ空間６４のガスばね定数とから定まる固有振動数
を有し、かつコイル５９の中をピストン６２が往復動す
ることによりコイル５９に生じる誘導電流をジュール熱
として散逸させることに起因する減衰力がピストン６２
に働き、かつパルス管高温端４４に連結されているシリ
ンダ空間６３とシリンダ空間６４との間の圧力差にピス
トン６２の断面積を乗じただけの強制力がピストン６２
に働くという「減衰のある強制振動系統」を構成してい
る。
【０００５】膨張ピストン系統６において固有振動数を
振動発生器１の運転振動数に一致させた場合は、ピスト
ン６２がパルス管高温端４４から遠ざかりながら振動中
心位置を通過するとき、すなわちピストン６２が速さ最
大でコイル５９に生じる誘導電流の絶対値が最大のと
き、すなわちピストン６２に働く減衰力が最大のとき
に、ピストン６２に働く強制力、すなわちシリンダ空間
６３の圧力からシリンダ空間６４の圧力を引いた値が最
大となって振動する。つまりシリンダ空間６３の圧力が
最大となってからピストン６２がパルス管高温端４４か
ら最も遠ざかるまでの位相差が９０度になる。この場
合、パルス管低温端４３での圧力変動と変位との位相差
はパルス管の容積の効果で一般的に９０度より数１０度
小さくなる。そこでこの膨張ピストン系統６においては
一般的に、固有振動数を振動発生器１の運転振動数より
小さくして、ピストン６２がパルス管高温端４４から遠
ざかりながら振動中心位置を通過する前に、ピストン６
２に働く強制力が最大、すなわちシリンダ空間６３の圧
力からシリンダ空間６４の圧力を引いた値が最大となっ
て振動するようにしている。つまりシリンダ空間６３の
圧力が最大となってからピストン６２がパルス管高温端
４４から最も遠ざかるまでの位相差を９０度より大きい
値にしている。これによりパルス管低温端４３での作動
流体の圧力変動と変位との位相差をほぼ９０度にして、
コールドヘッド３での冷凍出力を向上させている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記したパル
ス管冷凍機１０３では、膨張ピストン系統６において膨
張図示仕事をすべて熱として散逸させているため、振動
発生器１において入力すべき圧縮図示仕事が大きくな
り、冷凍効率を低下させる要因となっている。膨張ピス
トン系統６において散逸させている膨張図示仕事Ｗexp
は、ピストン６２の断面積をＡ、シリンダ空間６３の圧
力振幅をｐ0 、ピストン６２の変位振幅をξ0 、シリン
ダ空間６３の圧力が最大となってからピストン６２がパ
ルス管高温端４４から最も遠ざかるまでの位相差をθと
すると、近似的に Ｗexp ＝πＡｐ0 ξ0 sin θ で表される。ところで、このＷexp と振動発生器１での
圧縮図示仕事Ｗcompとの比Ｗexp ／Ｗcompは、蓄冷器２
において圧力損失により散逸している仕事をＷp、振動
発生器１での放熱温度をＴH 、コールドヘッド３での吸
熱温度をＴC とすると、Ｗcompが近似的に Ｗcomp＝Ｗp ＋（ＴH ／ＴC ）Ｗexp と表されることから、 Ｗexp ／Ｗcomp＝（１−Ｗp ／Ｗcomp）ＴC ／ＴH となる。例としてＷp ／Ｗcomp＝０．２、Ｔc ＝８０
Ｋ、ＴH ＝３２０Ｋの場合について計算すると、Ｗexp
／Ｗcomp＝０．２であり、振動発生器１での圧縮図示仕
事のうち２０％を膨張ピストン系統６において熱として
捨てることになる。さらにＴC がＴH に近い場合には、
Ｗexp ／Ｗcompの比は１に近づき、振動発生器１での圧
縮図示仕事のうちほとんどを膨張ピストン系統６におい
て熱として捨てることになる。
【０００７】故に、本発明は、パルス管低温端４３での
作動流体の圧力変動と変位との位相差をほぼ９０度にす
るとともに、位相調節系統での仕事の散逸をなるべく小
さく抑えた冷凍効率の高いパルス管冷凍機を提供するこ
とを技術的課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記技術的課題を解決す
るために本発明において講じた技術的手段は、振動発生
器と蓄冷器とコールドヘッドとパルス管とを順次直列に
連結するとともに、前記振動発生器と前記蓄冷器との連
結部と、前記パルス管の高温端との間を少なくともディ
スプレーサ系統を介在させて連結してなるパルス管冷凍
機としたことである。
【０００９】上記技術的手段は次のように作用する。振
動発生器と蓄冷器との連結部と、パルス管の高温端との
間に介在させたディスプレーサ系統は、パルス管低温端
での作動流体の圧力変動と変位との間の位相差を９０度
にするとともに、パルス管高温端での作動流体の仕事を
ディスプレーサを介して往復動という運動形態のままで
ほとんど外部に散逸させずに、振動発生器と蓄冷器との
連結部の作動流体の仕事として伝達する。これにより従
来において位相調節系統で散逸させていた仕事を、振動
発生器が行うべき仕事の一部として利用することがで
き、コールドヘッドでの冷凍出力を維持したままで振動
発生器からの仕事の入力が低減でき、冷凍効率の向上を
図ることが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について説明する。
【００１１】（第１実施形態例）図１には本発明の第１
実施形態例に係わるパルス管冷凍機１０１の概略構成が
示されている。
【００１２】パルス管冷凍機１０１は、振動発生器１と
蓄冷器２とコールドヘッド３とパルス管４とを順次直列
に連結するとともに、前記振動発生器１と前記蓄冷器２
との連結部１４と、前記パルス管４の高温端４４との間
をディスプレーサ系統５を介在させて連結して構成され
る。作動流体としてはヘリウム、ネオン、アルゴン、窒
素、空気等、あるいはこれらの混合物が用いられる。
【００１３】振動発生器１は、シリンダ１１と、シリン
ダ１１内に配設されたピストン１２と、ピストン１２を
往復動させるための図示しない駆動源と、ピストン１２
の側面とシリンダ１１の内壁面との間でクリアランスシ
ールを形成するようにピストン１２を支持するための図
示しない機構とからなっている。蓄冷器２は、ステンレ
ス鋼等の熱伝導率の小さい材料で形成された容器２１内
に、ステンレス鋼、りん青銅等のメッシュ等で形成され
た蓄冷材２２を収容したものとなっている。コールドヘ
ッド３は、銅等の熱伝導率の大きい材料で形成されてい
る。パルス管４は、ステンレス鋼等の熱伝導率の小さい
材料で中空容器状に形成されている。位相調節系統のデ
ィスプレーサ系統５は、シリンダ５１と、シリンダ５１
内に往復動可能に配設されたディスプレーサ５２と、一
端がディスプレーサ５２の片面に固定され他端がシリン
ダ５１に固定されてかつディスプレーサ５２の側面とシ
リンダ５１の内壁面との間でクリアランスシールを形成
するようにディスプレーサ５２を支持するばね５８と、
シリンダ５１の周囲に巻回されたコイル５９と、コイル
に５９に直列に接続された図示しない電気抵抗器とから
なっている。ディスプレーサ５２は永久磁石からなって
おり、コイル５９との間で電磁誘導系を構成している。
このディスプレーサ系統５は、ディスプレーサ５２の質
量とばね５８のばね定数とから定まる固有振動数を有
し、かつコイル５９の中をディスプレーサ５２が往復動
することによりコイル５９に生じる誘導電流をジュール
熱として散逸させることに起因する減衰力がディスプレ
ーサ５２に働き、かつパルス管高温端４４に連結されて
いるシリンダ空間５３と、振動発生器１と蓄冷器２との
連結部１４に連結されているシリンダ空間５４との間の
圧力差にディスプレーサ５２の断面積を乗じただけの強
制力がディスプレーサ５２に働くという「減衰のある強
制振動系統」を構成している。シリンダ空間５３とシリ
ンダ空間５４との間の圧力差は、蓄冷器２における流動
抵抗によって生じ、蓄冷器高温端２４から低温端２３に
向かう流速が最大のときにシリンダ空間５４の圧力から
シリンダ空間５３の圧力を引いた値が最大になり、蓄冷
器低温端２３から高温端２４に向かう流速が最大のとき
にシリンダ空間５３の圧力からシリンダ空間５４の圧力
を引いた値が最大になる。この圧力差の最大値は一般的
に運転振動数が数Ｈｚ程度の場合はシリンダ空間５３内
の圧力振幅の数％程度、数１０Ｈｚ程度の場合は圧力振
幅の１０〜２０％程度である。
【００１４】ディスプレーサ系統５において固有振動数
を振動発生器１の運転振動数に一致させた場合は、ディ
スプレーサ５２が速さ最大で振動中心位置をパルス管高
温端４４に向かって通過するとき、すなわち誘導電流の
絶対値が最大、すなわちディスプレーサ５２に働く減衰
力が最大のときに、ディスプレーサ５２に働く強制力が
最大、すなわちシリンダ空間５４の圧力からシリンダ空
間５３の圧力を引いた値が最大となって振動する。シリ
ンダ空間５３の圧力が最大になるのは、シリンダ空間５
４の圧力からシリンダ空間５３の圧力を引いた値が最大
になってからおよそ９０度位相後であり、ディスプレー
サ５２がパルス管高温端４４から最も遠ざかるのは、デ
ィスプレーサ５２が速さ最大で振動中心位置をパルス管
高温端４４に向かって通過してから２７０度位相後であ
る。つまりシリンダ空間５３の圧力が最大となってから
ディスプレーサ５２がパルス管高温端４４から最も遠ざ
かるまでの位相差はおよそ１８０度になる。この場合、
パルス管低温端４３において作動流体の仕事はほとんど
なく冷凍出力はほとんど得られない。そこでこのディス
プレーサ系統５においては、固有振動数を振動発生器１
の運転振動数より大きくして、ディスプレーサ５２がパ
ルス管高温端４４に向かって振動中心位置を通過してか
ら後に強制力が最大、すなわちシリンダ空間５４の圧力
からシリンダ空間５３の圧力を引いた値が最大となって
振動するようにする。これによりシリンダ空間５３の圧
力が最大となってからディスプレーサ５２がパルス管高
温端４４から最も遠ざかるまでの位相差は一般的に１８
０度から数１０度引いた位相となり、パルス管低温端４
３での作動流体の圧力変動と変位との位相差をほぼ９０
度にしてコールドヘッドでの冷凍出力を向上させること
ができる。
【００１５】本発明のディスプレーサ系統５において、
従来のパルス管冷凍機１０３の膨張ピストン系統６にお
ける膨張図示仕事と同様の膨張図示仕事 Ｗexp ＝πＡｐ0 ξ0 sin θ が実現しているとき、ディスプレーサ系統５において散
逸する仕事Ｗout は、シリンダ空間５４とシリンダ空間
５３との圧力差の変動振幅をΔｐ0 として、近似的に Ｗout ＝πＡΔｐ0 ξ0 sin θ で表される。一般的にΔｐ0 はシリンダ空間５３内の圧
力変動の振幅ｐ0 の１０〜２０％程度以下であり、ディ
スプレーサ系統５において散逸させる仕事Ｗoutとディ
スプレーサ系統５における膨張図示仕事Ｗexp との比Ｗ
out ／Ｗexp は Ｗout ／Ｗexp ＝Δｐ0 ／ｐ0 ＜０．２ 程度となり、ディスプレーサ系統５において散逸する仕
事はディスプレーサ系統５における膨張図示仕事と比較
して小さく抑えることができる。ディスプレーサ系統５
での膨張図示仕事の大部分はディスプレーサ５２を介し
て往復動という運動形態のままでほとんど散逸させるこ
となく連結部１４へ伝達でき、振動発生器１が行うべき
仕事の一部として利用することができる。これにより振
動発生器１からの仕事の入力が低減でき、冷凍効率の向
上を図ることができる。
【００１６】（第２実施形態例）図２には本発明の第２
実施形態例に係わるパルス管冷凍機１０２の概略構成が
示されている。前記第１実施形態例のパルス管冷凍機１
０１と異なる点は、振動発生器１が圧縮機ユニット１５
と圧縮機ユニット１５の吐出口に連結された高圧開閉弁
１６と圧縮機ユニット１５の吸入口に連結された低圧開
閉弁１７とからなる点、ディスプレーサ系統５が、シリ
ンダ５１内において、ディスプレーサ５２と伸縮可能な
ベローズ５５とにより区画されパルス管高温端４４に連
結されたシリンダ空間５３と、ディスプレーサ５２と伸
縮可能なベローズ５５とベローズ５５より径の十分小さ
い伸縮可能なベローズ５６により区画され振動発生器１
と蓄冷器２との連結部１４に連結されたシリンダ空間５
４と、ディスプレーサ５２とベローズ５６とにより区画
され圧縮機ユニット１５の吐出口に連結された高圧開閉
弁１８および圧縮機ユニット１５の吸入口に連結された
低圧開閉弁１９とに連結されたシリンダ空間５７とで構
成される点である。
【００１７】前記第１実施形態例のパルス管冷凍機１０
１においてはディスプレーサ５２に働く強制力として蓄
冷器２での流動抵抗に起因するディスプレーサ５２の両
面での圧力差による力が利用されるのであるが、本実施
例のパルス管冷凍機１０２においては圧縮機ユニット１
５の吐出圧と吸入圧との圧力差による力が主として利用
される。パルス管冷凍機１０２においては主として高圧
開閉弁１６と低圧開閉弁１７とを交互に開閉することで
圧力変動を生じさせ、高圧開閉弁１６を開とする数１０
度位相前に高圧開閉弁１８を開としてディスプレーサ５
２をパルス管高温端４４に向かって移動させ、高圧開閉
弁１６を閉とする数１０度位相前に高圧開閉弁１８を閉
とし、低圧開閉弁１７を開とする数１０度位相前に低圧
開閉弁１９を開としてディスプレーサ５２をパルス管高
温端４４から遠ざかる向きに移動させ、低圧開閉弁１７
を閉とする数１０度位相前に低圧開閉弁１９を閉とす
る。これによりパルス管低温端４３での作動流体の圧力
変動と変位との位相差をほぼ９０度にしてコールドヘッ
ドでの冷凍出力を向上させることができる。さらにディ
スプレーサ系統５においてベローズ５６の径をベローズ
５５の径より十分小さくとることによりディスプレーサ
５２がシリンダ空間５７の流体になす仕事はディスプレ
ーサ系統５での膨張図示仕事に対して十分小さくするこ
とができ、ディスプレーサ系統５での膨張図示仕事の大
部分はディスプレーサ５２を介して往復動という運動形
態のままでほとんど散逸させることなく連結部１４へ伝
達でき、振動発生器１が行うべき仕事の一部として利用
することができる。これにより振動発生器１からの仕事
の入力が低減でき、冷凍効率の向上を図ることが可能と
なる。
【００１８】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。上述したパルス管冷凍機はコールドヘ
ッドが１つの単段型であるが２つ以上のコールドヘッド
を有する多段型パルス管冷凍機の位相調節系統として用
いて冷凍効率の向上を図ることが可能である。また従来
の位相調節系統と併用して冷凍効率の向上を図ることも
可能である。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
冷凍効率の高いパルス管冷凍機が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態例に係わるパルス管冷凍
機の概略構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態例に係わるパルス管冷凍
機の概略構成図である。
【図３】従来のパルス管冷凍機の概略構成図である。
【符号の説明】
１ 振動発生器 ２ 蓄冷器 ３ コールドヘッド ４ パルス管 ５ ディスプレーサ系統 ６ 膨張ピストン系統 １１ シリンダ １２ ピストン １４ 振動発生器と蓄冷器との連結部 １５ 圧縮機ユニット １６、１８ 高圧開閉弁 １７、１９ 低圧開閉弁 ２１ 蓄冷器容器 ２２ 蓄冷材 ２３ 蓄冷器低温端 ２４ 蓄冷器高温端 ４３ パルス管低温端 ４４ パルス管高温端 ５１、６１ シリンダ ５２ ディスプレーサ ５３、５４、５７、６３、６４ シリンダ空間 ５５、５６ ベローズ ５８ ばね ５９ コイル ６２ ピストン １０１、１０２、１０３ パルス管冷凍機

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 振動発生器と蓄冷器とコールドヘッドと
    パルス管とを順次直列に連結するとともに、前記振動発
    生器と前記蓄冷器との連結部と、前記パルス管の高温端
    との間を少なくともディスプレーサ系統を介在させて連
    結してなるパルス管冷凍機。
JP30970896A 1996-11-20 1996-11-20 パルス管冷凍機 Expired - Fee Related JP3728833B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP30970896A JP3728833B2 (ja) 1996-11-20 1996-11-20 パルス管冷凍機
US08/975,209 US5904046A (en) 1996-11-20 1997-11-20 Pulse tube refrigerating system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP30970896A JP3728833B2 (ja) 1996-11-20 1996-11-20 パルス管冷凍機

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH10148410A true JPH10148410A (ja) 1998-06-02
JP3728833B2 JP3728833B2 (ja) 2005-12-21

Family

ID=17996339

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP30970896A Expired - Fee Related JP3728833B2 (ja) 1996-11-20 1996-11-20 パルス管冷凍機

Country Status (2)

Country Link
US (1) US5904046A (ja)
JP (1) JP3728833B2 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002081776A (ja) * 2000-08-31 2002-03-22 Univ Nihon パルス管冷凍機
US6434947B2 (en) 2000-03-31 2002-08-20 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Pulse tube refrigerator
JP2006275352A (ja) * 2005-03-28 2006-10-12 Aisin Seiki Co Ltd パルス管型蓄熱機関
JP2011144983A (ja) * 2010-01-13 2011-07-28 Isuzu Motors Ltd 熱音響機関

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6196006B1 (en) 1998-05-27 2001-03-06 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Pulse tube refrigerator
JP3102639B2 (ja) * 1998-07-23 2000-10-23 エルジー電子株式会社 無給油方式の圧縮機一体型脈動管冷凍機
JP2001116378A (ja) * 1999-10-21 2001-04-27 Aisin Seiki Co Ltd パルス管冷凍機
US6256998B1 (en) * 2000-04-24 2001-07-10 Igcapd Cryogenics, Inc. Hybrid-two-stage pulse tube refrigerator
JP2002228289A (ja) 2000-11-30 2002-08-14 Aisin Seiki Co Ltd ロータリ弁ユニット及びパルス管冷凍機
DE10061379C2 (de) * 2000-12-09 2003-07-10 Karlsruhe Forschzent Expander in einer Pulsrohrkühlerstufe
US7347053B1 (en) 2001-01-17 2008-03-25 Sierra Lobo, Inc. Densifier for simultaneous conditioning of two cryogenic liquids
WO2002057693A1 (en) * 2001-01-17 2002-07-25 Sierra Lobo, Inc. Densifier for simultaneous conditioning of two cryogenic liquids
GB0125188D0 (en) * 2001-10-19 2001-12-12 Oxford Magnet Tech A pulse tube refrigerator sleeve
US6484516B1 (en) 2001-12-07 2002-11-26 Air Products And Chemicals, Inc. Method and system for cryogenic refrigeration
US6901755B2 (en) 2002-03-29 2005-06-07 Praxair Technology, Inc. Piston position drift control for free-piston device
JP4193970B2 (ja) * 2002-06-19 2008-12-10 独立行政法人 宇宙航空研究開発機構 圧力振動発生装置
US7201001B2 (en) * 2004-03-23 2007-04-10 Praxair Technology, Inc. Resonant linear motor driven cryocooler system
US6938426B1 (en) * 2004-03-30 2005-09-06 Praxair Technology, Inc. Cryocooler system with frequency modulating mechanical resonator
WO2006075982A1 (en) * 2005-01-13 2006-07-20 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Reduced input power cryogenic refrigerator
US8060437B2 (en) * 2006-10-31 2011-11-15 International Funding Partners Llc Automatic termination of electronic transactions
US20080103966A1 (en) * 2006-10-31 2008-05-01 Chuck Foster System and/or method for dynamic determination of transaction processing fees

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1035788C (zh) * 1992-01-04 1997-09-03 中国科学院低温技术实验中心 多路旁通脉冲管制冷机
US5335505A (en) * 1992-05-25 1994-08-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Pulse tube refrigerator
JP3806185B2 (ja) * 1995-10-31 2006-08-09 アイシン精機株式会社 流体制御機構付蓄熱型冷凍機及び流体制御機構付パルス管型冷凍機

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6434947B2 (en) 2000-03-31 2002-08-20 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Pulse tube refrigerator
JP2002081776A (ja) * 2000-08-31 2002-03-22 Univ Nihon パルス管冷凍機
JP4505590B2 (ja) * 2000-08-31 2010-07-21 学校法人日本大学 パルス管冷凍機
JP2006275352A (ja) * 2005-03-28 2006-10-12 Aisin Seiki Co Ltd パルス管型蓄熱機関
JP2011144983A (ja) * 2010-01-13 2011-07-28 Isuzu Motors Ltd 熱音響機関

Also Published As

Publication number Publication date
US5904046A (en) 1999-05-18
JP3728833B2 (ja) 2005-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3728833B2 (ja) パルス管冷凍機
US6427450B1 (en) Cryocooler motor with split return iron
JPH0788985B2 (ja) 冷凍機
CN109059330B (zh) 一种由弹簧连接压缩机活塞的活塞调相型脉管制冷机
JPH055568A (ja) パルス管式冷凍機
US6079960A (en) Linear compressor with a coaxial piston arrangement
JPS5852151B2 (ja) 熱ガス往復機械
CA2562029A1 (en) Cryocooler system with frequency modulating mechanical resonator
US5642623A (en) Gas cycle refrigerator
JPWO2004088217A1 (ja) パルス管冷凍機
WO2004085935A1 (ja) パルス管冷凍機
Davey et al. Miniature Stirling cycle cooler
WO2005094445A2 (en) Pulser tube cryocooler with mean pressure variations
JPH031053A (ja) 冷凍機
JP2004294001A (ja) パルス管冷凍機
JPH11304271A (ja) 蓄冷型冷凍機およびそれを用いた超電導マグネットシステム
CN108954891B (zh) 基于电涡流阻尼调相的斯特林/脉管复合型制冷机
KR101658737B1 (ko) 맥동관 냉동기용 위상조절장치 및 맥동관 냉동기
JP2007093120A (ja) パルスチューブ冷凍機
US7201001B2 (en) Resonant linear motor driven cryocooler system
JP3104387B2 (ja) スターリング冷凍機
JP2780934B2 (ja) パルス管冷凍機
JP3152742B2 (ja) パルスチューブ冷凍機
Usami et al. Analysis of a high efficiency 4K GM refrigerator operating at a lower pressure ratio
JP2004347175A (ja) パルス管冷凍機

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050401

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20050913

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20050926

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081014

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091014

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091014

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101014

Year of fee payment: 5

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees