KR100367617B1 - Pulstube refrigerator - Google Patents
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Abstract
본 발명은 맥동관 냉동기에 관한 것으로, 본 발명은 피스톤의 왕복운동에 의해 유입되는 작동가스의 질량유동과 압력맥동에 의해 극저온부가 형성되는 맥동관과, 상기 맥동관에 연속적으로 연통되어 작동가스의 질량유동과 압력맥동 사이에 위상차를 발생시키도록 직경이 상이하게 형성되는 이너턴스 튜브와, 상기 이너턴스 튜브의 타단에 결합되는 레저버를 포함함으로써, 상기 이너턴스 튜브의 범위내에서도 작동가스의 압력맥동과 질량유동 사이의 위상차가 발생되도록 하여 그 작동가스의 압력맥동과 질량유동 사이의 위상차가 좁게 형성되고 이로 인해 맥동관의 열펌핑율이 증가됨과 아울러 맥동관 냉동기의 냉동능력과 냉동효율이 향상된다.The present invention relates to a pulsating tube refrigerator, the present invention relates to a pulsating tube in which the cryogenic portion is formed by the mass flow and pressure pulsation of the working gas introduced by the reciprocating motion of the piston, and the pulsating tube continuously connected to the By including an inductance tube having a different diameter to generate a phase difference between the mass flow and the pressure pulsation, and a reservoir coupled to the other end of the inner tube, the pressure pulsation of the working gas even within the range of the inner tube The phase difference between the mass flow and the mass flow is generated so that the phase difference between the pressure pulsation and the mass flow of the working gas is narrowed, which increases the heat pumping rate of the pulsating tube and improves the freezing capacity and the freezing efficiency of the pulsating tube refrigerator. .
Description
본 발명은 맥동관 냉동기에 관한 것으로, 특히 피스톤 왕복운동에 의해 야기되는 압력변화와 질량유동율 사이의 위상차를 작게 하여 냉동능력과 냉동효율을 향상시키고자 하는 맥동관 냉동기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pulsating tube refrigerator, and more particularly, to a pulsating tube refrigerator to improve the freezing capacity and the refrigeration efficiency by reducing the phase difference between the pressure change caused by the piston reciprocating motion and the mass flow rate.
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 그 작동가스의 질량유동과 압력맥동을 일으키는 압축부와, 상기 압축부에 연통되어 작동가스의 질량유동과 압력맥동에 의해 극저온부가발생되는 냉동부로 구성되어 있다.As shown in the related art, a conventional non-lubricated pulsating tube refrigerator, as described above, compresses and pumps working gas to cause mass flow and pressure pulsation of the working gas, and a mass flow of working gas connected to the compression part. It consists of a freezing section where the cryogenic section is generated by over-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)을 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 the) and plate springs (4A, 4B) coupled to both ends of the piston (3) to maintain the straightness of the piston (3) have.
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)는 일종의 오리피스 역할을 하도록 맥동관(8)이나 레저버(10)에 비해 작은 직경으로 형성되는 것으로, 그 직경은 맥동관(8)과 레저버(10) 사이에서 모두 동일하게 형성되어 있다.The inner tube 9 is formed to have a smaller diameter than the pulsating tube 8 or the reservoir 10 so as to serve as a kind of orifice, and the diameter is between the pulsating tube 8 and the reservoir 10. It is formed in the same way.
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.
상기와 같은 종래 무윤활 맥동관 냉동기는 다음과 같이 동작된다.The conventional non-lubricated pulsating tube freezer as described above is operated as follows.
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 작동가스의 질량유동과 압력맥동 사이의 위상차가 발생되어 맥동관(8)의 극저온부(8a)에서는 온도구배가 발생되면서 표면온도가 영하 200℃ 이하까지 내려가게 되어 그 극저온부(8a)에 부착되는 소형 전자부품이나 초전도체 소자 등을 극저온으로 냉각시키게 되는 것이었다.In this series of processes, the phase difference between the mass flow and the pressure pulsation of the working gas is generated. As the temperature gradient occurs in the cryogenic section 8a of the pulsating tube 8, the surface temperature drops to below 200 ° C. or lower. The small electronic parts, superconductor elements, etc. attached to the part 8a were cooled to cryogenic temperatures.
그러나, 상기와 같은 종래 맥동관 냉동기에 있어서는, 전술한 바와 같이 작동가스와 맥동관(8) 관벽과의 사이에서 비가역적인 열전달이 발생되고, 이 비가역적 열전달에 의해 작동가스의 압력,온도,속도 사이에는 맥동관 냉동기의 열펌핑을 가능하게 하는 위상차가 존재하게 되며, 이 위상차가 0°일 경우에 작동가스의 엔탈피(enthalpy) 유동은 최대가 되므로 가능한한 작동가스의 질량유동과 압력맥동사이의 위상차를 0°에 가깝게 하여야 냉동기의 효율이 최대가 됨에도 불구하고, 종래와 같이 이너턴스 튜브(9)의 직경이 전체적으로 동일한 직경으로 형성되는 경우에는 상기한 작동가스의 위상차가 이너턴스 튜브(9)의 범위내에서는 발생되지 않아 도 2에 도시된 바와 같이 작동가스의 압력맥동과 질량유동 사이의 위상차가 약 60°정도에 그치게 되고 이로 인해 맥동관 냉동기의 냉동능력과 냉동효율을 향상시키는데 그 만큼 한계가 있었다.However, in the conventional pulsating tube refrigerator as described above, irreversible heat transfer occurs between the working gas and the pulsating tube 8 pipe wall as described above, and the irreversible heat transfer causes pressure, temperature, and velocity of the operating gas. There is a phase difference that enables the heat pumping of the pulsating tube refrigerator, and when the phase difference is 0 °, the enthalpy flow of the working gas is maximized, so that between the mass flow of the working gas and the pressure pulsation as much as possible Although the efficiency of the refrigerator is maximized when the phase difference is close to 0 °, when the diameter of the inductance tube 9 is formed to the same diameter as a whole as in the prior art, the phase difference of the working gas is the inductance tube 9. As shown in FIG. 2, the phase difference between the pressure pulsation and the mass flow of the working gas is only about 60 °. Due to this, there was a limit to improving the freezing capacity and freezing efficiency of the pulse tube freezer.
본 발명은 종래 맥동관 냉동기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 작동가스의 위상차가 좁게 형성되도록 하여 냉동능력과 냉동효율을 향상시킬 수 있는 맥동관 냉동기를 제공하려는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the problems with the conventional pulsating tube freezer, to provide a pulsating tube freezer that can improve the freezing capacity and the freezing efficiency by forming a narrow phase difference of the working gas.
도 1은 종래 맥동관 냉동기의 일례를 보인 종단면도.1 is a longitudinal sectional view showing an example of a conventional pulsating tube refrigerator.
도 2는 종래 맥동관 냉동기에서 작동가스의 질량유동과 압력맥동 사이의 위상차를 보인 그래프.Figure 2 is a graph showing the phase difference between the mass flow and pressure pulsation of the working gas in the conventional pulsating tube refrigerator.
도 3은 본 발명 맥동관 냉동기의 일례를 보인 종단면도.Figure 3 is a longitudinal sectional view showing an example of the present invention pulse tube refrigerator.
도 4는 본 발명 맥동관 냉동기에서 작동가스의 질량유동과 압력맥동 사이의 위상차를 보인 그래프.Figure 4 is a graph showing the phase difference between the mass flow and pressure pulsation of the working gas in the pulsating tube refrigerator of the present invention.
도 5는 본 발명 맥동관 냉동기의 변형예를 보인 종단면도.Figure 5 is a longitudinal sectional view showing a modification of the present invention pulse tube refrigerator.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **** Description of symbols for the main parts of the drawing **
6 : 예냉기 7 : 재생기6: precooler 7: regenerator
8 : 맥동관 10 : 레저버8: pulse tube 10: reservoir
100 : 이너턴스 튜브 110 : 제1 튜브100: inner tube 110: first tube
120 : 제2 튜브 200 : 이너턴스 튜브120: second tube 200: inner tube
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 피스톤의 왕복운동에 의해 유입되는 작동가스의 질량유동과 압력맥동에 의해 극저온부가 형성되는 맥동관과, 상기 맥동관에 연속적으로 연통되어 작동가스의 질량유동과 압력맥동 사이에 위상차를 발생시키도록 직경이 상이하게 형성되는 이너턴스 튜브와, 상기 이너턴스 튜브의 타단에 결합되는 레저버를 포함한 맥동관 냉동기가 제공된다.In order to achieve the object of the present invention, the pulsating tube is formed by the cryogenic portion by the mass flow and pressure pulsation of the working gas introduced by the reciprocating motion of the piston, and the mass flow and pressure of the working gas in continuous communication with the pulsating tube A pulsating tube freezer including an inner tube formed in a different diameter to generate a phase difference between pulsations, and a reservoir coupled to the other end of the inner tube.
이하, 본 발명에 의한 맥동관 냉동기를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the pulsating tube freezer according to the present invention will be described in detail based on the embodiment shown in the accompanying drawings.
도 3은 본 발명 맥동관 냉동기의 일례를 보인 종단면도이고, 도 4는 본 발명 맥동관 냉동기에서 작동가스의 질량유동과 압력맥동 사이의 위상차를 보인 그래프이다.Figure 3 is a longitudinal cross-sectional view showing an example of the pulsating tube refrigerator of the present invention, Figure 4 is a graph showing the phase difference between the mass flow and the pressure pulsation of the working gas in the pulsating tube refrigerator of the present invention.
이에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 맥동관 냉동기는, 작동가스를 압축 펌핑하는 압축부와, 상기 압축부에 연통되어 작동가스의 질량유동과 압력맥동에 의해 극저온부가 발생되는 냉동부로 구성된다.As shown therein, the pulsating tube refrigerator according to the present invention includes a compression unit for compressing and pumping a working gas, and a freezing unit communicating with the compression unit to generate a cryogenic portion by mass flow and pressure pulsation of the working gas.
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 결합되는 피스톤(3)과, 그 피스톤(3)의 일측 양단에 결합되는 판스프링(4A,4B)을 포함하여 이루어진다.The compression section has a casing (1) having a cylinder (1a) at one end, a linear motor (2) mounted inside the casing (1), and a piston (3) coupled to the mover of the linear motor (2). ) And leaf springs 4A and 4B coupled to both ends of one side of the piston 3.
상기 냉동부는 압축부의 실린더(1a) 선단에 연통되는 예냉기(6)와, 그 예냉기(6)에 연통되는 재생기(7)와, 그 재생기(7)에 연통되어 극저온부(냉측 열교환기)(8a)가 형성되는 맥동관(8)과, 그 맥동관(8)에 축소 연통되어 작동가스의 위상차를 발생시키는 이너턴스 튜브(100) 및 레저버(10)를 포함하여 이루어진다.The refrigerating unit is a precooler 6 communicated with the tip of the cylinder 1a of the compression unit, a regenerator 7 communicated with the precooler 6, and a cryogenic part (cold-side heat exchanger) communicated with the regenerator 7. And a pulsation tube 8 on which 8a is formed, and an inductance tube 100 and a reservoir 10 which are reduced in communication with the pulsation tube 8 to generate a phase difference of the working gas.
상기 이너턴스 튜브(100)는 도 3에 도시된 바와 같이 맥동관(8)의 온측열교환기(8b)쪽에 연통되는 제1 튜브(110)와, 상기 제1 튜브(110)에 연통됨과 아울러 레저버(10)에 연통되는 제2 튜브(120)로 이루어진다.As shown in FIG. 3, the inner tube 100 communicates with the first tube 110 connected to the on-side heat exchanger 8b of the pulsating tube 8 and the first tube 110, It consists of a second tube 120 in communication with the burr (10).
상기 제1 튜브(110)는 그 직경(D1)이 제2 튜브(120)의 직경(D2)보다 약 1/2 정도 작게 형성되는 것이 바람직하다.The first tube 110 may have a diameter D1 smaller than about 1/2 of the diameter D2 of the second tube 120.
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 맥동관 냉동기는 다음과 같이 동작된다.Pulsating tube freezer according to the present invention as described above is operated as follows.
먼저, 상기 구동부에 전원이 인가되어 구동모터(2)가 구동되면, 상기피스톤(3)이 구동모터(2)의 가동자(미부호)와 함께 왕복운동을 하면서 실린더 내의 작동가스를 압축하여 펌핑하게 되고, 이 작동가스가 예냉기(6)와 재생기(7)를 거쳐 맥동관(8)으로 유입되어 그 맥동관(8)에 채워져 있던 작동가스를 압축측인 온측열교환기(8b)쪽으로 밀어내게 되며, 이로 인해 맥동관(8)내의 작동가스는 이너턴스 튜브(100)를 거쳐 레저버(10)로 유입된다.First, when power is applied to the driving unit to drive the driving motor 2, the piston 3 pumps by compressing the working gas in the cylinder while reciprocating with the mover (unsigned) of the driving motor 2. The working gas flows into the pulsation tube 8 through the precooler 6 and the regenerator 7 and pushes the working gas filled in the pulsation tube 8 toward the on-side heat exchanger 8b on the compression side. In this way, the working gas in the pulsation tube (8) is introduced into the reservoir (10) via the inner tube (100).
이때, 상기 맥동관(8)에서 이너턴스 튜브(100)로 유입되는 작동가스는 그 이너턴스 튜브(100)가 맥동관(8)에 비해 직경이 작아 유동압력은 강하되고 유동속도는 증가하게 되나 이후 다시 직경이 큰 레저버(10)로 유입되면서 유동압력은 증가하고 유동속도는 감소하게 되면서 질량유동과 압력맥동에 위상차를 갖게 되는데, 특히 상기 이너턴스 튜브(100)가 직경(D1)이 작은 제1 튜브(110)를 거쳐 직경(D2)이 큰 제2 튜브(120)로 이루어짐에 따라 작동가스가 이너턴스 튜브(100)를 거치면서도 상기한 질량유동과 압력맥동 사이의 위상차를 갖게 된다.At this time, the working gas introduced from the pulsating tube 8 into the inertia tube 100 has a smaller diameter than that of the pulsating tube 8, so that the flow pressure drops and the flow rate increases. Thereafter, the flow pressure increases and the flow velocity decreases as it flows back into the large reservoir 10, and thus has a phase difference between mass flow and pressure pulsation. In particular, the inner tube 100 has a small diameter D1. As the second tube 120 having a large diameter D2 is formed through the first tube 110, the working gas has a phase difference between the mass flow and the pressure pulsation while passing through the inner tube 100.
이후, 상기 피스톤(3)의 흡입행정시 맥동관에 채워져 있던 작동가스가 급격하게 실린더로 흡입되면서 그 맥동관의 냉측열교환기쪽이 팽창되면서 극저온으로 냉각됨과 아울러 상기 레저버(10)에 채워져 있던 작동가스가 이너턴스 튜브(100)를 통해 맥동관(8)으로 반입되게 된다.Subsequently, the operation gas filled in the pulsating tube is sucked into the cylinder during the suction stroke of the piston 3 while the cold side heat exchanger side of the pulsating tube is expanded and cooled to cryogenic temperature, and the operation of the reservoir 10 is filled. Gas is introduced into the pulsation tube 8 through the inner tube 100.
이 때에도, 상기 작동가스가 이너턴스 튜브(100)를 통과하면서 직경(D2)이 큰 제2 튜브(120)에서 직경(D1)이 작은 제1 튜브(110)로 이동을 하면서 상기한 질량유동과 압력맥동 사이의 위상차를 발생시키게 된다.In this case, the working gas moves from the second tube 120 having the large diameter D2 to the first tube 110 having the small diameter D1 while passing through the inner tube 100. The phase difference between pressure pulsations is generated.
즉, 상기 이너턴스 튜브(100)가 직경(D1,D2)이 서로 다른 제1 튜브(110)와제2 튜브(120) 또는 그 이상의 다단계 튜브로 배열됨에 따라 상기한 이너턴스 튜브(100)로 유입되는 작동가스의 유동압력과 유동속도가 가변되고, 이로 인해 작동가스의 질량유동과 압력맥동 사이의 위상차가 작아져 맥동관에서의 엔탈피 유동이 증가하면서 열펌핑 효율이 높아지게 되므로 극저온부의 온도가 더욱 낮아지게 된다.That is, the inner tube 100 flows into the inner tube 100 as the first tube 110 and the second tube 120 or the multi-stage tube having different diameters D1 and D2 are arranged. The flow pressure and the flow velocity of the working gas are varied, which results in a smaller phase difference between the mass flow and the pressure pulsation of the working gas, thereby increasing the enthalpy flow in the pulsating tube and increasing the heat pumping efficiency, thereby lowering the temperature of the cryogenic portion. You lose.
도 4는 이너턴스 튜브(100)의 전체길이는 종래와 동일한 상태에서 그 이너턴스 튜브(100)의 절반은 작은 직경(D1)을 갖는 제1 튜브(110) 그리고 나머지 절반은 제1 튜브(110)의 직경(D1) 보다 두 배 정도 큰 직경(D2)을 갖는 제2 튜브(120)를 연결하여 배열한 경우에 대한 작동가스의 질량유동과 압력맥동 사이의 위상차를 보인 그래프로서, 상기와 같은 조건을 갖는 이너턴스 튜브(100)를 장착하게 되면 그 위상차가 약 40°정도로 좁아지게 되어 그 만큼 맥동관 냉동기의 냉동능력과 냉동효율이 향상되게 된다.FIG. 4 shows that the entire length of the inductance tube 100 is the same as in the prior art, and one half of the inner tube 100 has a first diameter 110 having a small diameter D1 and the other half of the first tube 110. A graph showing the phase difference between the mass flow of the working gas and the pressure pulsation when the second tube 120 having the diameter D2 larger than twice the diameter D1 is arranged. When the inductance tube 100 having a condition is mounted, the phase difference is narrowed to about 40 °, thereby improving the freezing capacity and freezing efficiency of the pulsating tube refrigerator.
이를 근거로 하여, 상기 이너턴스 튜브의 직경을 서로 달리 배열하게 되는 경우 작동가스의 압력맥동과 질량유량에 따른 위상차가 좁아지게 되고, 이를 통해 냉동기 효율의 향상을 기대할 수 있다.On the basis of this, when the diameter of the inner tube is arranged differently, the phase difference due to the pressure pulsation and the mass flow rate of the working gas is narrowed, thereby improving the freezer efficiency.
한편, 상기 이너턴스 튜브(100)는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 이너턴스 튜브(200)의 직경이 맥동관(8)에서 레저버(10)까지 일정하게 확관되도록 형성할 수도 있다.Meanwhile, the inner tube 100 may be formed such that the diameter of the inner tube 200 is uniformly expanded from the pulsation tube 8 to the reservoir 10 as shown in FIG. 5.
본 발명에 의한 맥동관 냉동기는, 상기 레저버와 함께 작동가스의 질량유동과 압력맥동 사이에 위상차를 발생시키는 이너턴스 튜브의 직경을 서로 다르게 배열하여 그 이너턴스 튜브의 범위내에서도 작동가스의 압력맥동과 질량유동 사이의 위상차가 발생되도록 함으로써, 상기 작동가스의 압력맥동과 질량유동 사이의 위상차가 좁게 형성되도록 하여 맥동관의 열펌핑율이 증가되고 이를 통해 맥동관 냉동기의 냉동능력과 냉동효율이 향상된다.The pulsating tube refrigerator according to the present invention is arranged with different diameters of the inductance tube which generates a phase difference between the mass flow and the pressure pulsation of the working gas together with the reservoir, so that the pressure pulsation of the working gas is within the range of the inner tube. By causing the phase difference between the mass flow and the mass flow, the phase difference between the pressure pulsation and the mass flow of the working gas is narrowed to increase the heat pumping rate of the pulsating tube, thereby improving the freezing capacity and freezing efficiency of the pulsating tube refrigerator. do.
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