JPH1163699A - パルス管冷凍機 - Google Patents
パルス管冷凍機Info
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Abstract
の高温端の排熱に補助冷凍機を用いているため、補助冷
凍機を運転する圧縮機の動力などを必要とし、さらにパ
ルス管および蓄冷器内のガスを圧縮する圧縮機などにも
大きな動力を必要としている。 【解決手段】 パルス管11内のガスを圧縮しパルス管
11の高温端12における発熱を除去した後にガスを膨
張させてパルス管11の低温端14に寒冷熱を得るパル
ス管冷凍機におけるパルス管11内のガスを共鳴管36
の一端を補助冷凍機により冷却するとともに共鳴管36
の他端をヒータ41により加熱して得られる自励振動に
より圧縮および膨張させるようにする。
Description
などに適用されるパルス管冷凍機に関する。
ている従来のパルス管冷凍機の説明図である。図におい
て、本パルス管冷凍機はパルス管の高温端における排熱
をGM冷凍機などの補助冷凍機を用いて行っており、図
における符号1は本パルス管冷凍機へ侵入する熱を低減
する断熱真空容器、2は断熱真空容器1のフランジ部、
3は補助冷凍機の第一段寒冷発生部、4は第一段寒冷発
生部3に取付けられて輻射により侵入する熱を抑制する
シールド板、5は補助冷凍機の作動用ガスを圧縮する圧
縮機、6は補助冷凍機に対する高圧ガスの供給ライン、
7は補助冷凍機に対する低圧ガスの供給ラインである。
8,9はそれぞれ高圧ガスおよび低圧ガスのロータリー
バルブである。
る。11はパルス管で、パルス管11の高温端12は銅
ブロック13により補助冷凍機の第二段寒冷発生部10
と熱的に接続されている。14はパルス管11の低温端
で、導管15によって蓄冷器16の低温端17と接続さ
れている。18は蓄冷器16の高温端で、バイパス弁1
9によりパルス管11の高温端12と接続されている。
蓄冷器16の材料として、例えば磁性蓄冷材であるEr
3 Niなどを用いている。
ガスライン、22は蓄冷器16への高温ガスラインであ
る。23,24はそれぞれ低圧ガス用および高温ガス用
のロータリーバルブで、このロータリーバルブ23,2
4の開閉により蓄冷器16およびパルス管11内の圧力
を調整する。25はパルス管11から流出するガスのバ
ッファ、26は流出するガスの流量をコントロールする
オリフィス、27,28はそれぞれパルス管11と低圧
ガスライン21および高温ガスライン22とを結ぶ導
管、29,30は導管27,28内を流れるガスの流量
をコントロールするバルブである。これらバイパス弁1
9,導管27,28,バルブ29,30はパルス管11
および蓄冷器16を流れるガスの圧力と変位の位相差と
をコントロールする位相制御機構である。
素などの極低温流体、32は極低温流体31を収める容
器、33は極低温流体31の供給管、34は蒸発した極
低温流体31の逃気管、35は膨張して温度の低下した
ガスが流れる導管15に設置されているフィンである。
蒸発した極低温流体31はフィン35の表面で液化して
再び液体となる。
において、パルス管11および蓄冷器16高温側のロー
タリーバルブ24を開にすると、蓄冷器16およびパル
ス管11内のガスが高温ガスによって押され、行き場の
なくなったガスはパルス管11の高温端12で発熱す
る。この発熱を補助冷凍機の第二段寒冷ヘッド10によ
って除去し、次に低圧側のロータリーバルブ23を開く
と、パルス管11の低温端14および蓄冷器16の低温
端17に寒冷熱を与えながらガスが膨張する。
パルス管冷凍機においてはパルス管11の高温端12の
排熱に補助冷凍機を用いているため、補助冷凍機を運転
する圧縮機5の動力などを必要とし、さらにパルス管1
1および蓄冷器16内のガスを圧縮する圧縮機20など
にも大きな動力を必要としている。
凍機は上記課題の解決を目的にしており、パルス管内の
ガスを圧縮し上記パルス管の高温端における発熱を除去
した後に上記ガスを膨張させて上記パルス管の低温端に
寒冷熱を得るパルス管冷凍機における上記パルス管内の
ガスを共鳴管の一端を補助冷凍機により冷却するととも
に上記共鳴管の他端をヒータにより加熱して得られる自
励振動により圧縮および膨張させるようになっている。
ては、パルス管の圧力振動源として共鳴管の両端に温度
差を与えて共鳴管に自励振動を発生させ、この共鳴管の
自励振動をパルス管の圧力振動源として用いており、共
鳴管の低温端を補助冷凍機により冷却し高温端をヒータ
により加熱すると共鳴管の温度差により誘起されて共鳴
管内に自励振動が発生する。このようにパルス管の圧力
振動源として共鳴管を用いることにより、従来例におけ
るパルス管用の大規模な圧縮機が不要になる。
ルス管内のガスを圧縮し上記パルス管の高温端における
発熱を除去した後に上記ガスを膨張させて上記パルス管
の低温端に寒冷熱を得るパルス管冷凍機における上記パ
ルス管内のガスを共鳴管の一端を液体窒素により冷却し
上記共鳴管の他端をヒータにより加熱して得られる自励
振動により圧縮および膨張させるとともに、上記パルス
管の高温端における発熱を液体窒素により除去するよう
になっている。
ては、パルス管の圧力振動源として共鳴管の両端に温度
差を与えて共鳴管に自励振動を発生させ、この共鳴管の
自励振動をパルス管の圧力振動源として用いており、共
鳴管の低温端を液体窒素により冷却し高温端をヒータに
より加熱すると共鳴管の温度差により誘起されて共鳴管
内に自励振動が発生する。さらに、パルス管の高温端の
冷却にも液体窒素を用いており、パルス管の高温端に発
生する熱が液体窒素により排熱される。このように、パ
ルス管の圧力振動源として共鳴管を用いることにより従
来例におけるパルス管用の大規模な圧縮機が不要になる
とともに、パルス管の高温端の冷却に比較的安価に入手
が可能な液体窒素を用いることにより従来例におけるパ
ルス管用の補助冷凍機が不要になる。
るパルス管冷凍機の説明図、図2は本発明の実施の他の
形態に係るパルス管冷凍機の説明図である。図におい
て、これらの実施の形態に係るパルス管冷凍機は極低温
流体の液化などに使用されるもので、図における符号1
は本パルス管冷凍機へ侵入する熱を低減する断熱真空容
器、2は断熱真空容器1のフランジ部、3は補助冷凍機
の第一段寒冷発生部、4は第一段寒冷発生部3に取付け
られて輻射により侵入する熱を抑制するシールド板、5
は補助冷凍機の作動用ガスを圧縮する圧縮機、6は補助
冷凍機に対する高圧ガスの供給ライン、7は補助冷凍機
に対する低圧ガスの供給ラインである。8,9はそれぞ
れ高圧ガスおよび低圧ガスのロータリーバルブである。
る。11はパルス管で、パルス管11の高温端12は銅
ブロック13により補助冷凍機の第二段寒冷発生部10
と熱的に接続されている。14はパルス管11の低温端
で、導管15によって蓄冷器16の低温端17と接続さ
れている。18は蓄冷器16の高温端で、バイパス弁1
9によりパルス管11の高温端12と接続されている。
蓄冷器16の材料として、例えば磁性蓄冷材であるEr
3 Niなどを用いている。
このロータリーバルブ24の開閉により蓄冷器16およ
びパルス管11内の圧力を調整する。25はパルス管1
1から流出するガスのバッファ、26は流出するガスの
流量をコントロールするオリフィスである。これらバイ
パス弁19,バッファ25,オリフィス26は、パルス
管11および蓄冷器16を流れるガスの圧力と変位の位
相差とをコントロールする位相制御機構である。
素などの極低温流体、32は極低温流体31を収める容
器、33は極低温流体31の供給管、34は蒸発した極
低温流体31の逃気管、35は膨張して温度の低下した
ガスが流れる導管15に設置されているフィンである。
蒸発した極低温流体31はフィン35の表面で液化して
再び液体となる。
圧すると、蓄冷器16およびパルス管11内のガスが高
温ガスによって押され、行き場のなくなったガスはパル
ス管11の高温端12で発熱する。この発熱を冷却して
除去し、次にガスを開放すると、パルス管11の低温端
14および蓄冷器16の低温端17に寒冷熱を与えなが
らガスが膨張する。
管冷凍機は図に示すように、パルス管11の圧力振動源
として共鳴管の自励振動を用いるようになっており、共
鳴管の両端に温度差を与えることにより共鳴管に自励振
動を発生させ、この共鳴管の自励振動をパルス管11の
圧力振動源として用いることによってパルス管11の大
規模な圧縮機が不要になり、パルス管冷凍機に必要な所
要動力を低減するようになっている。即ち、図における
符号36は共鳴管、37,38はそれぞれ共鳴管36内
に設置した高温端熱交換器、低温端熱交換器である。3
9はスタックで、ステンレス製の薄い板を重ね合わせた
ものなどが用いられる。40は共鳴管36の低温端熱交
換器38と補助冷凍機の第二段寒冷発生部10とを熱的
に結合する銅など熱の良導体で構成されるブロック、4
1は共鳴管36の高温端熱交換器37を加熱するヒー
タ、42は共鳴管36と蓄冷器16とを継ぐガスの導
管、43はパルス管11および蓄冷器16を流れるガス
の圧力と変位の位相差とをコントロールする位相制御機
構である。
凍機の第二段寒冷発生部10で冷却するとともに、高温
端熱交換器37をヒータ41で加熱して100℃程度に
すると、共鳴管36内に共鳴管36の温度差により誘起
されて自励振動が発生する。このように圧力振動源とし
て共鳴管36を用いることにより、従来例におけるパル
ス管11用の圧縮機20が不要になり、従って圧縮機2
0の動力分だけパルス管冷凍機に必要な所要動力を低減
することができる。
管冷凍機は図に示すように、パルス管11の圧力振動源
として共鳴管36の自励振動を用いるようになってお
り、共鳴管36の両端に温度差を与えることにより共鳴
管36に自励振動を発生させ、この共鳴管36の自励振
動をパルス管11の圧力振動源として用いることによっ
てパルス管11の大規模な圧縮機が不要になり、パルス
管冷凍機に必要な所要動力を低減するようになってい
る。さらに、この共鳴管36の低温端38およびパルス
管11の高温端12の冷却に比較的安価に入手が可能な
液体窒素を用いることによって補助冷凍機も不要にな
り、圧縮機を全く必要としないパルス管冷凍機になって
いる。即ち、図における符号44は常温からの輻射熱を
シールドするための液体窒素槽、45は液体窒素、46
は液体窒素45の供給管、47は蒸発した液体窒素45
の逃気管、48は低温端熱交換器38と液体窒素45と
を熱的に結合する銅など熱の良導体で構成されるブロッ
クである。
は、伝熱材のブロック48により液体窒素45に伝えら
れて排熱される。従って、従来例における補助冷凍機が
不要になり、補助冷凍機用の圧縮機5の動力分だけ、パ
ルス管冷凍機に必要な所要動力を低減することができ
る。また、パルス管11の圧力振動源として共鳴管36
を用いることにより従来例におけるパルス管11用の圧
縮機20も不要になり、圧縮機20の動力分だけパルス
管冷凍機に必要な所要動力を低減することができる。さ
らに、従来例におけるパルス管11用の圧縮機20が不
要になることにより、全く圧縮機を必要としないパルス
管冷凍機を得ることができる。
うに構成されており、パルス管の圧力振動源として共鳴
管の両端に温度差を与えて共鳴管に自励振動を発生さ
せ、この共鳴管の自励振動をパルス管の圧力振動源とし
て用いており、共鳴管の低温端を補助冷凍機により冷却
し高温端をヒータにより加熱すると共鳴管の温度差によ
り誘起されて共鳴管内に自励振動が発生する。このよう
にパルス管の圧力振動源として共鳴管を用いることによ
り、従来例におけるパルス管用の大規模な圧縮機が不要
になるので、この圧縮機の動力分だけパルス管冷凍機に
必要な所要動力を低減することができる。
のように構成されており、パルス管の圧力振動源として
共鳴管の両端に温度差を与えて共鳴管に自励振動を発生
させ、この共鳴管の自励振動をパルス管の圧力振動源と
して用いており、共鳴管の低温端を液体窒素により冷却
し高温端をヒータにより加熱すると共鳴管の温度差によ
り誘起されて共鳴管内に自励振動が発生する。さらに、
パルス管の高温端の冷却にも液体窒素を用いており、パ
ルス管の高温端に発生する熱が液体窒素により排熱され
る。このように、パルス管の圧力振動源として共鳴管を
用いることにより従来例におけるパルス管用の大規模な
圧縮機が不要になるとともに、パルス管の高温端の冷却
に比較的安価に入手が可能な液体窒素を用いることによ
り従来例におけるパルス管用の補助冷凍機が不要になる
ので、パルス管用の大規模な圧縮機および補助冷凍機の
圧縮機用の動力分だけパルス管冷凍機に必要な所要動力
を低減することができる。また、パルス管用の大規模な
圧縮機およびパルス管用の補助冷凍機の圧縮機が不要に
なるので、全く圧縮機を必要としないパルス管冷凍機を
得ることができる。
凍機の断面図である。
冷凍機の断面図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 パルス管内のガスを圧縮し上記パルス管
の高温端における発熱を除去した後に上記ガスを膨張さ
せて上記パルス管の低温端に寒冷熱を得るパルス管冷凍
機において、共鳴管の一端を補助冷凍機により冷却する
とともに上記共鳴管の他端をヒータにより加熱して得ら
れる自励振動により上記パルス管内のガスを圧縮および
膨張させることを特徴とするパルス管冷凍機。 - 【請求項2】 パルス管内のガスを圧縮し上記パルス管
の高温端における発熱を除去した後に上記ガスを膨張さ
せて上記パルス管の低温端に寒冷熱を得るパルス管冷凍
機において、共鳴管の一端を液体窒素により冷却し上記
共鳴管の他端をヒータにより加熱して得られる自励振動
により上記パルス管内のガスを圧縮および膨張させるす
るとともに、上記パルス管の高温端における発熱を液体
窒素により除去することを特徴とするパルス管冷凍機。
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---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP22360397A JP3686222B2 (ja) | 1997-08-20 | 1997-08-20 | パルス管冷凍機 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH1163699A true JPH1163699A (ja) | 1999-03-05 |
JP3686222B2 JP3686222B2 (ja) | 2005-08-24 |
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ID=16800781
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22360397A Expired - Fee Related JP3686222B2 (ja) | 1997-08-20 | 1997-08-20 | パルス管冷凍機 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3686222B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003019088A1 (fr) * | 2001-08-31 | 2003-03-06 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Dispositif de refroidissement |
CN115461582A (zh) * | 2020-04-23 | 2022-12-09 | 住友重机械工业株式会社 | 超导磁铁装置、超低温制冷机及超导磁铁装置的冷却方法 |
-
1997
- 1997-08-20 JP JP22360397A patent/JP3686222B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003019088A1 (fr) * | 2001-08-31 | 2003-03-06 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Dispositif de refroidissement |
JP2003075002A (ja) * | 2001-08-31 | 2003-03-12 | Aisin Seiki Co Ltd | 冷却装置 |
US7272937B2 (en) | 2001-08-31 | 2007-09-25 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Cooling device |
JP4520676B2 (ja) * | 2001-08-31 | 2010-08-11 | アイシン精機株式会社 | 冷却装置 |
CN115461582A (zh) * | 2020-04-23 | 2022-12-09 | 住友重机械工业株式会社 | 超导磁铁装置、超低温制冷机及超导磁铁装置的冷却方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JP3686222B2 (ja) | 2005-08-24 |
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