KR100343737B1

KR100343737B1 - Cooling apparatus for pulstube cyrogenic refrigerator

Info

Publication number: KR100343737B1
Application number: KR1020000043410A
Authority: KR
Inventors: 황동곤
Original assignee: 엘지전자주식회사
Priority date: 2000-07-27
Filing date: 2000-07-27
Publication date: 2002-07-20
Also published as: KR20020009869A

Abstract

본 발명은 맥동관식 극저온 냉동기의 냉각장치에 관한 것으로, 본 발명은 구동모터와 그 구동모터의 가동자에 결합되어 함께 움직이는 피스톤과 그 피스톤이 삽입되어 작동가스가 압축 펌핑되도록 실린더를 갖는 압축부와, 그 압축부의 실린더에 연통되어 작동가스의 압축열을 방열시키는 예냉기 및 그 예냉기에 연통되어 작동가스의 현열을 저장하는 재생기 및 그 재생기에 연통되어 작동가스의 질량유동과 압력맥동의 위상차에 의해 극저온부를 갖는 맥동관과 그 맥동관에 축소 연통되어 작동가스를 팽창시키는 동시에 작동가스가 질량유동과 압력맥동의 위상차를 발생시키는 이너턴스 튜브 및 레저버를 갖는 냉동부로 이루어지되, 상기 예냉기의 외주면에는 예냉기 방열핀이 장착되고, 그 예냉기 방열핀의 외주면에 상기한 이너턴스 튜브의 중간부가 감겨지며, 상기 예냉기 방열핀의 일측에 그 예냉기와 함께 이너턴스 튜브를 냉각시키도록 유로덕트를 갖는 냉각팬이 장착되어 구성됨으로써, 상기 이너턴스 튜브를 흐르는 작동가스를 용이하게 냉각시켜 그 작동가스의 과열에 따른 냉동기의 성능저하를 미연에 방지할 수 있다.The present invention relates to a cooling device of a pulsating tube cryogenic refrigerator, the present invention is coupled to the drive motor and the mover of the drive motor and the compression unit having a cylinder so that the piston and the piston is inserted and the working gas is compressed and pumped together; The precooler communicates with the cylinder of the compression section to dissipate the heat of compression of the working gas, and the regenerator communicates with the precooler and stores the sensible heat of the working gas, and the regenerator communicates with the phase difference between the mass flow of the working gas and the pressure pulsation. By the pulsating tube having a cryogenic portion and the pulsating tube is reduced in communication with the pulsating tube to expand the working gas at the same time the working gas is composed of a refrigeration unit having an inner tube and a reservoir for generating a phase difference between the mass flow and the pressure pulsation, A precooler radiator fin is mounted on the outer circumferential surface, and the middle portion of the inner tube described above on the outer circumferential surface of the precooler radiator fin. And a cooling fan having a flow path duct is mounted on one side of the precooler radiator fin to cool the inner tube together with the precooler, thereby easily cooling the operating gas flowing through the inner tube and operating the gas. Deterioration of the freezer due to overheating can be prevented in advance.

Description

COOLING APPARATUS FOR PULSTUBE CYROGENIC REFRIGERATOR}

본 발명은 맥동관식 극저온 냉동기의 냉각장치에 관한 것으로, 특히 무윤활 맥동관 냉동기를 효과적으로 냉각시킬 수 있는 맥동관식 극저온 냉동기의 냉각장치에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling device for a pulsating tube cryogenic freezer, and more particularly to a cooling device for a pulsating tube cryogenic freezer that can effectively cool a non-lubricated pulsating tube freezer.

일반적으로 극저온 냉동기는 소형 전자부품이나 초전도체 등의 냉각을 위하여 사용되는 저진동 고신뢰성의 냉동기로서, 작동가스를 압축하면서 펌핑시키는 압축부와 그 압축부로부터 펌핑되는 작동가스에 의해 극저온부를 갖는 냉동부로 크게 구성된다.In general, the cryogenic freezer is a low vibration high reliability refrigerator used for cooling small electronic parts or superconductors. The cryogenic freezer is a refrigeration part having a cryogenic part by a compression part for pumping and compressing working gas and a working gas pumped from the compression part. It is composed.

이러한 극저온 냉동기로는 주로 스터링 냉동기(Stirling Refrigerator)나 지엠 냉동기(GM Refrigerator)와 같은 열재생식 냉동기가 널리 알려져 있으나, 최근에는 스터링 냉동기의 변형으로서 냉동부에 구동유니트가 없어 구조적으로 단순하면서도 신뢰성이 우수한 맥동관 냉동기(Pulstube Refrigerator)에 관한 연구가 매우 활발하게 진행되고 있는 실정이다.Such cryogenic freezer is mainly known as a thermal regeneration freezer such as a Stirling Refrigerator or GM Refrigerator, but recently, as a variant of the Stirling Refrigerator, there is no driving unit in the freezer, so it is structurally simple and reliable. The research on the pulse tube refrigerator (Pulstube Refrigerator) is very active.

도 1은 종래 극저온 냉동기중에서 무윤활 맥동관식 극저온 냉동기의 일례를 보인 종단면도이다.Figure 1 is a longitudinal sectional view showing an example of a non-lubricating pulsating tube cryogenic cryo freezer in a conventional cryogenic freezer.

이에 도시된 바와 같이 종래의 무윤활 맥동관 냉동기는, 전술한 바와 같이 작동가스를 압축 펌핑하여 작동가스의 질량유동과 압력맥동을 일으키는 압축부와, 그 압축부에 연통되어 작동가스의 질량유동과 압력맥동에 의해 극저온부가 발생되는 냉동부로 이루어져 있다.As shown in the related art, a conventional non-lubricated pulsating tube refrigerator, as described above, compresses and pumps working gas to generate a mass flow and pressure pulsation of the working gas, and a mass flow of the working gas in communication with the compression part. It consists of a freezing section where the cryogenic section is generated by pressure pulsation.

상기 압축부는 일단에 실린더(1a)가 구비된 케이싱(1)과, 그 케이싱(1)의 내부에 장착되는 리니어 모터(2)와, 그 리니어 모터(2)의 가동자에 결합되어 실린더(1a)에서 왕복운동을 하면서 작동가스를 압축하여 펌핑하는 피스톤(3)과, 그 피스톤(3)의 일측 양단에 결합되어 피스톤(3)의 직진성을 유지하는 판스프링(4A,4B)과, 상기 케이싱(1)의 외측단에 일체로 결합되어 피스톤(3)의 왕복운동에 따른 진동을 제거하는 패시브 밸런서(passive balancer)(5)를 포함하여 이루어져 있다.The compression section is coupled to a casing 1 having a cylinder 1a at one end thereof, a linear motor 2 mounted inside the casing 1, and a mover of the linear motor 2, and coupled to the cylinder 1a. Piston (3) for compressing and pumping the working gas while reciprocating in), plate springs (4A, 4B) coupled to one end of the piston (3) to maintain the straightness of the piston (3), and the casing It comprises a passive balancer (5) integrally coupled to the outer end of (1) to remove the vibration caused by the reciprocating motion of the piston (3).

상기 냉동부는 압축부의 실린더(1a) 선단에 연통되어 작동가스의 온도를 낮추는 예냉기(after cooler)(6)와, 그 예냉기(6)에 연통되어 작동가스의 현열을 저장하는 재생기(7)와, 그 재생기(7)에 연통되어 작동가스의 질량유동 및 압력맥동에 의해 극저온부(냉측 열교환기)(8a)를 갖는 맥동관(8)과, 그 맥동관(8)에 축소 연통되어 작동가스를 팽창시키는 이너턴스 튜브(innertance tube)(9)와, 그 이너턴스 튜브(9)의 끝단에 확장 연통되어 이너턴스 튜브와 함께 작동가스의 위상차를 발생시키는 레저버(reservoir)(10)를 포함하여 이루어져 있다.The refrigerating unit communicates with the tip of the cylinder 1a of the compression unit to reduce the temperature of the working gas, and a regener 7 which communicates with the precooler 6 to store sensible heat of the working gas. And a pulsating tube 8 communicating with the regenerator 7 and having a cryogenic portion (cold-side heat exchanger) 8a by mass flow and pressure pulsation of the working gas, and reduced-communicating operation with the pulsating tube 8. An inner tube 9 which expands the gas and a reservoir 10 which is extended in communication with the end of the inner tube 9 to generate a phase difference of the working gas together with the inner tube. Consists of including.

상기 이너턴스 튜브(9)와 레저버(10)는 냉동기의 전체 크기를 감안하여 출원번호 00-007593(2000,2,17)호에서는, 상기 레저버(10)가 압축부측 패시브 밸런서(5)를 밀봉하도록 케이싱(1)의 일단에 장착되고, 상기 이너턴스 튜브(9)는 그 일단이 맥동관(8)의 끝단에 연통되어 케이싱(1)의 외곽으로 인출된 다음 그 케이싱(1)의 압축부측 외주면에 수회 감긴 후 타단이 레저버(10)에 연통되어 이루어져 있다.In the application number 00-007593 (2000, 2, 17) in consideration of the overall size of the refrigerator, the inner tube 9 and the reservoir 10 have a compression-side side passive balancer 5. It is mounted on one end of the casing (1) to seal the, the inner tube 9, one end thereof is communicated with the end of the pulsating tube (8) and drawn out to the outside of the casing (1) and then of the casing (1) After winding several times on the outer peripheral surface of the compression portion, the other end is made in communication with the reservoir (10).

상기와 같은 종래 무윤활 맥동관 냉동기는 다음과 같이 동작된다.The conventional non-lubricated pulsating tube freezer as described above is operated as follows.

도면중 미설명 부호인 8b는 온측 열교환기, 11은 진공셸이다.In the figure, reference numeral 8b denotes an on-side heat exchanger, and 11 denotes a vacuum shell.

즉, 상기 압축부의 리니어 모터(2)가 피스톤(3)과 함께 구동되어 작동가스를 압축하여 펌핑하게 되는데, 먼저 상기 피스톤(3)의 전진운동시에는 실린더(1a) 내의 작동가스가 냉동부의 예냉기(6) 및 재생기(7)를 거쳐 냉각되면서 맥동관(8)으로 유입되어 그 맥동관(8) 내의 작동가스를 압축시키게 되고, 이후 고압과정 동안 상기 맥동관(8)내의 작동가스는 온측 열교환기(8b)에서 외부로 열을 방출하게 된다.That is, the linear motor 2 of the compression unit is driven together with the piston 3 to compress and pump the working gas. At the time of the forward movement of the piston 3, the working gas in the cylinder 1a is an example of the freezing unit. Cooled through the cold air 6 and the regenerator 7 flows into the pulsating tube 8 to compress the working gas in the pulsating tube 8, the operating gas in the pulsating tube 8 during the high pressure process is on the The heat is emitted to the outside from the heat exchanger (8b).

반면, 상기 피스톤(3)의 후진운동시에는 맥동관(8)내의 작동가스가 재생기(7)를 냉각시키면서 예냉기(6)를 거쳐 실린더(1a)로 반출되므로 상기한 맥동관(8)내의 작동가스가 단열 팽창되어 온도가 저하되고, 이 과정에서 상기 재생기(7)에 연결된 맥동관(8)의 극저온부(냉측 열교환기)(8a)를 통과하는 작동가스가 열을 흡수하여 상기한 극저온부(8a)는 냉동효과를 얻게 된다. 이후, 저압과정 동안 상기 맥동관(8)내의 작동가스는 레저버(10) 및 이너턴스 튜브(9)를 통해 반입되는 작동가스에 의해 단열 압축되어 처음의 온도로 가열되는 일련의 과정을 반복하게 된다.On the other hand, during the backward movement of the piston 3, the working gas in the pulsating tube 8 is carried out to the cylinder 1a through the precooler 6 while cooling the regenerator 7, so that the pulsating tube 8 The working gas is adiabaticly expanded and the temperature is lowered. In this process, the working gas passing through the cryogenic portion (cold-side heat exchanger) 8a of the pulsation tube 8 connected to the regenerator 7 absorbs heat and thus, the cryogenic temperature described above. The part 8a obtains the freezing effect. Thereafter, during the low pressure process, the working gas in the pulsating tube 8 is repeatedly adiabatic compressed by the working gas introduced through the reservoir 10 and the inductance tube 9 and heated to the initial temperature. do.

이러한 일련의 과정중에 상기 맥동관(8)의 극저온부(8a)에서는 온도구배가 발생되어 그 표면온도가 영하 250℃ 이하까지 내려가게 되어 그 극저온부(8a)에 부착되는 소형 전자부품이나 초전도체 소자 등을 극저온으로 냉각시키게 되는 것이었다.During this series of processes, a temperature gradient occurs in the cryogenic section 8a of the pulsating tube 8, and the surface temperature of the pulsation tube 8 is lowered to minus 250 ° C. or less, and thus a small electronic component or a superconductor element attached to the cryogenic section 8a. The back was cooled to cryogenic temperatures.

그러나, 상기와 같이 압축부에 이너턴스 튜브가 감긴 종래의 무윤활 맥동관 냉동기는, 압축부에서 구동모터(2)에서의 모터열과 압축시의 압축열이 발생됨에도 불구하고 상기 이너턴스 튜브(9)가 압축부측 케이싱(1)의 외주면에 밀착되어 감기게 되므로, 그 이너턴스 튜브(9) 내의 작동가스가 상기한 모터열과 압축열에 의해 가열되면서 적정온도 이상으로 상승하여 피스톤의 후진운동시에 고온의 작동가스가 되돌아 옴에 따라 냉동기 성능이 저하되는 문제점이 있었다.However, in the conventional non-lubricated pulsating tube refrigerator in which the inner tube is wound in the compression section as described above, the inner tube 9 is used in spite of the generation of the motor heat in the drive motor 2 and the compression heat at the time of compression. ) Is tightly wound on the outer circumferential surface of the compression-side casing (1), so that the working gas in the inner tube 9 is heated by the motor heat and the compression heat as described above, and rises above the proper temperature, so that the high temperature during the backward movement of the piston There was a problem that the freezer performance is reduced as the working gas of the return.

본 발명은 상기와 같은 종래 무윤활 맥동관 냉동기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 압축부에서 발생되는 열을 용이하게 방열시켜 이너턴스 튜브 내의 작동가스가 적정온도 이상으로 과열되는 것을 방지할 수 있는 맥동관식 극저온 냉동기의 냉각장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above problems with the conventional non-lubricated pulsating tube freezer, and can easily dissipate heat generated from the compression unit to prevent the operating gas in the inner tube from being overheated to an appropriate temperature or more. It is an object of the present invention to provide a cooling device for a pulsating tube cryogenic refrigerator.

도 1은 종래 맥동관식 극저온 냉동기의 일례를 보인 종단면도.1 is a longitudinal sectional view showing an example of a conventional pulsating tube cryogenic freezer.

도 2는 본 발명 맥동관식 극저온 냉동기의 일례를 보인 반단면도.Figure 2 is a half sectional view showing an example of the present invention pulsating tube cryogenic freezer.

도 3은 본 발명 맥동관식 극저온 냉동기의 변형예를 보인 반단면도.Figure 3 is a half sectional view showing a modification of the present invention pulsating tube cryogenic freezer.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **** Description of symbols for the main parts of the drawing **

1 : 케이싱 1a : 실린더1: casing 1a: cylinder

2 : 리니어 모터 3 : 피스톤2: linear motor 3: piston

6 : 예냉기 6a : 예냉기 방열핀6: precooler 6a: precooler radiator fin

8 : 맥동관 8a : 극저온부8: pulse tube 8a: cryogenic part

9 : 이너턴스 튜브 10 : 레저버9: inner tube 10: reservoir

110,220 : 유로덕트 120,230 : 냉각팬110,220: Euro duct 120,230: Cooling fan

130 : 튜브 방열부재 210 : 압축부 방열부재130: tube heat radiation member 210: compression unit heat radiation member

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 구동모터와 그 구동모터의 가동자에 결합되어 함께 움직이는 피스톤과 그 피스톤이 삽입되어 작동가스가 압축 펌핑되도록 실린더를 갖는 압축부와,In order to achieve the object of the present invention, a compression unit having a cylinder coupled to the drive motor and the mover of the drive motor and the piston is inserted and the piston is inserted so that the working gas is compressed and pumped,

그 압축부의 실린더에 연통되어 작동가스의 압축열을 방열시키는 예냉기 및 그 예냉기에 연통되어 작동가스의 현열을 저장하는 재생기 및 그 재생기에 연통되어 작동가스의 질량유동과 압력맥동의 위상차에 의해 극저온부를 갖는 맥동관과 그 맥동관에 축소 연통되어 작동가스를 팽창시키는 동시에 작동가스가 질량유동과 압력맥동의 위상차를 발생시키는 이너턴스 튜브 및 레저버를 갖는 냉동부로 이루어지되,The precooler communicating with the cylinder of the compression section to dissipate the heat of compression of the working gas, the regenerator communicating with the precooler and storing the sensible heat of the working gas, and the retarder communicating with the regenerator, due to the phase difference between the mass flow and the pressure pulsation of the working gas. It consists of a pulsating tube having a cryogenic portion and an inflation tube and reservoir having an inductance tube and a reservoir, which are reduced in communication with the pulsating tube to expand the working gas and at the same time generate a phase difference between mass flow and pressure pulsation.

상기 예냉기의 외주면에는 예냉기 방열핀이 장착되고, 그 예냉기 방열핀의 외주면에 상기한 이너턴스 튜브의 중간부가 감겨지며, 상기 예냉기 방열핀의 일측에 그 예냉기와 함께 이너턴스 튜브를 냉각시키도록 유로덕트를 갖는 냉각팬이 장착되며, 상기 이너턴스 튜브의 외주면에 튜브 방열부재가 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 맥동관식 극저온 냉동기의 냉각장치가 제공된다.A precooler radiator fin is mounted on an outer circumferential surface of the precooler, and an intermediate portion of the inner tube is wound on the outer circumferential surface of the precooler radiator fin, and a channel for cooling the inner tube along with the precooler on one side of the precooler radiator fin. A cooling fan having a duct is mounted, and a cooling device for a pulsating tube cryogenic refrigerator is provided, wherein a tube heat dissipation member is formed on an outer circumferential surface of the inner tube.

이하, 본 발명에 의한 극저온 냉동기의 냉각장치를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the cryogenic freezer cooling apparatus according to the present invention will be described in detail based on the embodiment shown in the accompanying drawings.

도 2는 본 발명 맥동관식 극저온 냉동기의 일례를 보인 반단면도이다.Figure 2 is a half sectional view showing an example of the present invention pulsating tube cryogenic freezer.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 극저온 냉동기의 냉각장치가 구비된 무윤활 맥동관 냉동기는, 작동가스를 압축하여 펌핑하는 압축부와, 그 압축부에 연통되어 펌핑되는 작동가스의 질량유동 및 압력맥동의 위상차에 의해 극저온부가 형성되는 냉동부를 포함하여 구성된다.As shown therein, the non-lubricated pulsating tube refrigerator equipped with the cooling device of the cryogenic freezer according to the present invention includes a compression unit for compressing and pumping a working gas, and a mass flow and pressure of the working gas connected to the compression unit and pumped. It is comprised including the freezing part in which the cryogenic part is formed by the phase difference of a pulsation.

상기 압축부는 일단에 실린더(1a)가 구비된 케이싱(1)과, 그 케이싱(1)의 내부에 장착되는 리니어 모터(2)와, 그 리니어 모터(2)의 가동자에 결합되어 실린더(1a)에서 왕복운동을 하면서 작동가스를 압축하여 펌핑하는 피스톤(3)과, 그 피스톤(3)의 일측 양단에 결합되어 피스톤(3)의 직진성을 유지하는 판스프링(4A,4B)과, 상기 케이싱(1)의 외측단에 일체로 결합되어 피스톤(3)의 왕복운동에 따른 진동을 제거하는 패시브 밸런서(5)를 포함하여 이루어진다.The compression section is coupled to a casing 1 having a cylinder 1a at one end thereof, a linear motor 2 mounted inside the casing 1, and a mover of the linear motor 2, and coupled to the cylinder 1a. Piston (3) for compressing and pumping the working gas while reciprocating in), plate springs (4A, 4B) coupled to one end of the piston (3) to maintain the straightness of the piston (3), and the casing It is integrally coupled to the outer end of the (1) comprises a passive balancer (5) for removing the vibration caused by the reciprocating motion of the piston (3).

상기 냉동부는 압축부의 실린더(1a) 선단에 연통되어 작동가스의 온도를 낮추는 예냉기(6)와, 그 예냉기(6)에 연통되어 작동가스의 현열을 저장하는 재생기(7)와, 그 재생기(7)에 연통되어 작동가스의 질량유동 및 압력맥동에 의해 극저온부(냉측 열교환기)(8a)를 갖는 맥동관(8)과, 상기 맥동관(8)에 축소 연통되어 케이싱(1)의 외곽으로 인출되고 그 중간부가 예냉기 방열핀(6a)의 외주면에 수회 감겨져 작동가스를 팽창시키는 이너턴스 튜브(9)와, 그 이너턴스 튜브(9)의 끝단에 확장 연통되는 동시에 패시브 밸런서(5)를 밀봉하도록 압축부측 케이싱(1)의 단부에 장착되어 이너턴스 튜브(9)와 함께 작동가스의 위상차를 발생시키는 레저버(10)를 포함하여 이루어진다.The refrigerating unit communicates with the tip of the cylinder 1a of the compression unit to lower the temperature of the working gas, a regener 7 that communicates with the precooler 6 and stores sensible heat of the working gas, and a regenerator thereof. The pulsating tube 8 having a cryogenic portion (cold-side heat exchanger) 8a and the pulsating tube 8 in communication with (7) by mass flow and pressure pulsation of the working gas, An inner tube 9 which is drawn outward and whose middle part is wound several times on the outer circumferential surface of the precooler heat dissipation fin 6a and expands the working gas, and is extended in communication with the end of the inner tube 9 and a passive balancer 5 It comprises a reservoir 10 mounted to the end of the compression-side casing (1) to seal the to generate a phase difference of the working gas with the inner tube (9).

상기 예냉기 방열핀(6a)은 축방향으로 나란하게 돌출 형성되고, 상기 예냉기 방열핀(6a)의 외곽에는 이너턴스 튜브(9)와 함께 그 각각의 예냉기 방열핀(6a)이 모두 수용되는 동시에 양측이 반경방향으로 개구되어 입 출구를 갖는 유로덕트(110)가 장착되며, 그 유로덕트(110)의 어느 한 쪽 개구부에는 상기한 예냉기 방열핀(6a)과 함께 이너턴스 튜브(9)를 냉각시키는 냉각팬(120)이 장착된다.The precooler radiator fins 6a are formed to protrude side by side in the axial direction, and both of the precooler radiator fins 6a are housed together with the inner tube 9 at the outer side of the precooler radiator fins 6a. A flow path duct 110 which is opened in the radial direction and has an inlet outlet is mounted, and either opening of the flow path duct 110 cools the inner tube 9 together with the precooler radiator fin 6a described above. The cooling fan 120 is mounted.

상기 이너턴스 튜브(9)의 외주면는 그 이너턴스 튜브(9) 내의 작동가스를 냉각시키기 위한 다수개의 방열핀 또는 히트 파이프와 같은 튜브 방열부재(130)가 형성된다.The outer circumferential surface of the inner tube 9 is formed with a plurality of heat dissipating members 130 such as heat dissipation fins or heat pipes for cooling the working gas in the inner tube 9.

상기 튜브 방열부재(130)는 이너턴스 튜브(9)의 외주면 전체에 형성되거나 또는 도 2에서와 같이 맥동관 연결단에서 감긴부위 사이에만 형성되거나 또는 감긴부위 이후에서 레저버 연결단까지만 형성될 수도 있다.The tube heat dissipation member 130 may be formed on the entire outer circumferential surface of the inductance tube 9, or may be formed only between the portions wound at the pulsating tube connection end as shown in FIG. 2, or may be formed only after the wound part to the reservoir connection end. have.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.In the drawings, the same reference numerals are given to the same parts as in the prior art.

상기와 같은 본 발명에 의한 무윤활 맥동관 냉동기의 일반적인 동작은 종래와 유사하다.The general operation of the non-lubricating pulse tube refrigerator according to the present invention as described above is similar to the conventional.

즉, 상기 압축부의 피스톤(3)이 실린더(1a)내에서 왕복운동을 하면서 작동가스를 압축하여 펌핑하게 되는데, 상기 피스톤(3)의 전진운동시 실린더(1a) 내의 작동가스가 냉동부의 예냉기(6)와 재생기(7)를 거쳐 맥동관(8)으로 유입되어 그 맥동관(8) 내의 작동가스를 압축시키게 되고, 이후 고압과정 동안 상기 맥동관(8)내의 작동가스는 온측 열교환기(8b)에서 외부로 열을 방출하게 되며, 이후 상기 피스톤(3)의 후진운동시 맥동관(8)내의 작동가스가 재생기(7)와 예냉기(6)를 거쳐 실린더(1a)로 반출되면서 상기한 맥동관(8)내의 작동가스가 단열 팽창되어 그 온도가 저하되며, 이후 저압과정 동안 상기 맥동관(8)내의 작동가스는 레저버(10) 및 이너턴스 튜브(9)를 통해 반입되는 작동가스에 의해 단열 압축되어 처음의 온도로 가열되는 일련의 과정을 반복하게 된다.That is, the piston 3 of the compression unit compresses and pumps the working gas while reciprocating in the cylinder 1a. During the forward movement of the piston 3, the working gas in the cylinder 1a is pre-cooled in the freezing unit. (6) and the regenerator (7) flows into the pulsating tube (8) to compress the working gas in the pulsating tube (8), and the working gas in the pulsating tube (8) during the high pressure process is the on-side heat exchanger ( 8b) is discharged to the outside, the working gas in the pulsating tube (8) is carried out to the cylinder (1a) through the regenerator (7) and the precooler (6) during the backward movement of the piston (3). The working gas in one pulsating tube 8 is adiabaticly expanded and its temperature is lowered, and then the operating gas in the pulsating tube 8 is carried in through the reservoir 10 and the inductance tube 9 during the low pressure process. The process of adiabatic compression by gas and heating to the initial temperature is repeated.

이러한 일련의 과정중에 상기 맥동관(8)으로부터 재생기로 반출되는 작동가스는 그 맥동관(8)의 극저온부(냉측 열교환기)(8a)를 통과하면서 극저온부(8a)의 열을 지속적으로 흡수하게 되어 영하 250℃ 이하로 냉각시키게 된다.The working gas carried out from the pulsating tube 8 to the regenerator during this series of processes continuously absorbs the heat of the cryogenic portion 8a while passing through the cryogenic portion (cold side heat exchanger) 8a of the pulsating tube 8. It is cooled down to below 250 ℃.

이때, 상기 예냉기(6)의 외주면에는 예냉기 냉각용 방열핀(6a)이 장착됨과 아울러 별도의 유로덕트(110)를 갖는 냉각팬(120)이 장착되므로, 그 예냉기(6)가 흡입하는 작동가스의 압축열을 용이하게 방열시킬 수 있게 되는 것은 물론, 상기 예냉기 방열핀(6a)의 외주면에 이너턴스 튜브(9)가 감겨져 있어 상기한냉각팬(120)에 의해 예냉기 방열핀(6a)과 함께 이너턴스 튜브(9)도 용이하게 냉각되면서 작동가스가 저온상태를 유지하게 된다.At this time, since the heat dissipation fin 6a for cooling the precooler is mounted on the outer circumferential surface of the precooler 6 and the cooling fan 120 having a separate flow path duct 110 is installed, the precooler 6 is sucked in. In addition, it is possible to easily dissipate the heat of compression of the working gas, and the inner tube 9 is wound around the outer circumferential surface of the precooler radiator fin 6a, and the precooler radiator fin 6a is formed by the cooling fan 120. In addition, the inner tube 9 is also easily cooled while the working gas is kept at a low temperature.

또한, 상기 이너턴스 튜브(9)의 외주면에 방열핀 또는 히트 파이프와 같은 튜브 방열부재(130)가 형성되어 있어 그 이너턴스 튜브(9)의 내부를 흐르는 작동가스의 과열을 방지하게 되므로 냉동기의 성능이 한층 향상된다.In addition, the heat dissipation member 130 such as a heat dissipation fin or a heat pipe is formed on the outer circumferential surface of the inner tube 9 to prevent overheating of the working gas flowing through the inner tube 9. This is further improved.

한편, 본 발명에 의한 변형예가 있는 경우는 다음과 같다.On the other hand, when there is a modification according to the present invention is as follows.

즉, 전술한 일례에서는 예냉기(6)의 외주면에 다수개의 예냉기 방열핀(6a)이 장착되고, 그 예냉기 방열핀(6a)의 일측에만 냉각팬(120)이 장착되는 것이었으나, 본 변형예는 도 3에 도시된 바와 같이 케이싱(1)의 압축부측 외주면에도 다수개의 압축부 방열핀 또는 압축부 방열용 히트 파이프와 같은 압축부 방열부재(210)를 장착하고, 그 압축부 방열부재(210)를 수용하도록 유로덕트(220)를 갖는 냉각팬(230)을 더 부가하여 압축부측에서 발생되는 열을 냉각시키는 것이다.That is, in the above-described example, a plurality of precooler radiator fins 6a are mounted on the outer circumferential surface of the precooler 6, and the cooling fan 120 is mounted only on one side of the precooler radiator fins 6a. As shown in FIG. 3, a compression part heat dissipation member 210, such as a plurality of compression part heat dissipation fins or a compression part heat dissipation heat pipe, is also mounted on the outer peripheral surface of the compression part side of the casing 1, and the compression part heat dissipation member 210 is provided. The cooling fan 230 having the flow path duct 220 is further added to receive the heat to cool the heat generated at the compression unit side.

이 경우에는 상기 이너턴스 튜브(9)의 내부를 흐르는 작동가스를 예냉기측 냉각팬(120)과 튜브 방열부재(130)로 용이하게 냉각시켜 냉동기의 효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 상기 압축부 방열부재(210)와 압축부측 냉각팬(230)을 이용하여 그 압축부측에서 발생되는 열도 용이하게 방열시킬 수 있게 되므로 상기 압축부의 과열에 따른 모터의 성능저하 또는 각 부재의 열변형에 의한 신뢰성 저하 등을 미연에 방지할 수 있다.In this case, the working gas flowing inside the inner tube 9 may be easily cooled by the precooler side cooling fan 120 and the tube heat dissipation member 130, thereby improving the efficiency of the refrigerator, and also compressing the compressor. The heat dissipation member 210 and the compression part side cooling fan 230 can be used to easily dissipate heat generated from the compression part side. Therefore, reliability of the motor due to overheating of the compression part or thermal deformation of each member can be achieved. Deterioration etc. can be prevented beforehand.

본 발명에 의한 무윤활 맥동관 냉동기의 냉각장치는, 예냉기 외주면에 예냉기 방열핀을 장착하고, 그 예냉기 방열핀의 외주면에 이너턴스 튜브의 중간부를 감아 고정시키며, 상기 예냉기 방열핀의 일측에 이너턴스 튜브의 감긴부위를 수용하도록 유로덕트를 갖는 예냉기 냉각팬을 장착하여 그 이너턴스 튜브를 상기한 예냉기 방열핀과 함께 냉각시키고, 상기 이너턴스 튜브의 외주면 전체 또는 일부에 튜브 방열부재를 형성하여 튜브의 작동가스를 냉각시킴으로써, 상기 작동가스의 과열에 따른 냉동기의 성능저하를 미연에 방지할 수 있다.In the cooling device of the non-lubricated pulsating tube refrigerator according to the present invention, a precooler radiator fin is mounted on the outer circumferential surface of the precooler, and the middle part of the inner tube is fixed to the outer circumferential surface of the precooler radiator fin, and the inner side of the precooler radiator fin is fixed. Equipped with a precooler cooling fan having a flow path duct to accommodate the wound portion of the tube, the inner tube is cooled together with the precooler radiating fins, forming a tube radiating member on the whole or part of the outer peripheral surface of the inner tube By cooling the working gas of the tube, it is possible to prevent the deterioration of the refrigerator due to overheating of the working gas.

또한, 상기 케이싱의 압축부측 외주면에 방열부재를 장착하고, 그 방열부재의 외곽에 유로덕트를 갖는 냉각팬을 장착하여 압축부측도 함께 방열시킴으로써, 압축부측 모터의 과열에 따른 성능저하 또는 각 부품의 열변형에 따른 신뢰성 저하 등을 미연에 방지할 수도 있다.In addition, a heat dissipation member is mounted on the outer peripheral surface of the compression part side of the casing, and a cooling fan having a flow path duct is attached to the outer side of the heat dissipation member, and the compression part side is also radiated together, thereby degrading performance due to overheating of the motor on the compression part side or Deterioration in reliability due to thermal deformation can also be prevented.

Claims

A compression unit having a cylinder coupled to the drive motor and the mover of the drive motor and moving together with the cylinder so that the piston is inserted and the working gas is compressed and pumped;

The precooler communicating with the cylinder of the compression section to dissipate the heat of compression of the working gas, the regenerator communicating with the precooler and storing the sensible heat of the working gas, and the retarder communicating with the regenerator, due to the phase difference between the mass flow and the pressure pulsation of the working gas. It consists of a pulsating tube having a cryogenic portion and an inflation tube and reservoir having an inductance tube and a reservoir, which are reduced in communication with the pulsating tube to expand the working gas and at the same time generate a phase difference between mass flow and pressure pulsation.

A precooler radiator fin is mounted on an outer circumferential surface of the precooler, and an intermediate portion of the inner tube is wound on the outer circumferential surface of the precooler radiator fin, and a channel for cooling the inner tube along with the precooler on one side of the precooler radiator fin. Cooling device having a duct is mounted, the cooling device of the pulsating tube cryogenic freezer, characterized in that the tube heat dissipation member is formed on the outer peripheral surface of the inner tube.

The cooling device of the pulsation tube cryogenic refrigerator according to claim 1, wherein a compression unit heat dissipation member is mounted on an outer circumferential surface of the compression unit.

According to claim 2, One side of the compression unit radiating member is provided with a flow path duct having openings on both sides so that the air flow path is formed in a radial direction, and a cooling fan for sucking and discharging air in one opening of the flow path duct is further mounted. Cooling device of the pulsating tube cryogenic freezer, characterized in that consisting of.