JP2002257428A - パルス管冷凍機の熱交換器 - Google Patents
パルス管冷凍機の熱交換器Info
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Abstract
バラツキがなく、製造が容易で、パルス管冷凍機の性能
のコントロールを容易にし、ひいてはパルス管冷凍機の
性能の向上に寄与する熱交換器の熱交換部材を提供する
こと。 【解決手段】 パルス管冷凍機におけるパルス管6の端
部に設けた熱交換器5bの熱交換部材として熱伝導率の
高いブロック材101に作動ガスの流通路102を形成
し、該熱交換部材を、熱交換器本体5b1と一体構造又
はろう付けにより熱交換器本体に溶着して、熱的に一体
構造に形成したことである。
Description
くはパルス管冷凍機におけるパルス管の高温端部又は低
温端部或いは双方に設けた熱交換器の熱交換部材に関す
る。
微鏡等に使用される小型の極低温冷凍機としてパルス管
冷凍機は公知である。図11に公知のダブルインレット
型パルス管冷凍機を示す。
リウム圧縮機1と、蓄冷器2の高温部2aとを作動ガス
が所定の周期で切換え連通される高圧弁3a及び、低圧
弁3bと、蓄冷器2の低温部2bと連通路4及び、熱交
換器5bを介してその低温部が連通しているパルス管6
と、該パルス管6の高温部とバッファタンク8とを熱交
換器5a及びオリフィス7を介して連通させ、前記高圧
弁3a及び低圧弁3bと蓄冷器2の高温部2aへの作動
ガス通路と、前記熱交換器5aとオリフィス7の連通路
とを、オリフィス7’を有するバイパス通路9で連通し
て構成されている。
金網等の蓄冷材が充填されており、熱交換器5a、5b
の内部にはアルミニウム等のパンチングプレート或いは
銅メッシュ10が熱交換部材として積層充填されてい
る。11は整流器である。
された高圧のヘリウムガスは高圧弁3aが開、低圧弁3
bが閉の運転モードになると蓄冷器2に流入し、蓄冷材
で冷却されて温度を下げながら蓄冷器2の低温部2bか
ら連通路4を通って熱交換器5bへ流入しで更に冷却さ
れてパルス管6の低温部へ流入する。
は新に流入された作動ガスにより圧縮されるためにパル
ス管6内の圧力がバッファタンク8内の圧力よりも高く
なり作動ガスはオリフィス7を通ってバッファタンク8
へ流入する。
替わると、パルス管6内の作動ガスは蓄冷器2の低温部
2bから蓄冷器2内を通過して高温部2aから低圧弁3
bを経由して圧縮機1へと回収される。
ィス7を介して連通されているため、圧力変動の位相と
作動ガスの体積変化の位相とが一定の位相差をもって変
化する。この位相差によってパルス管6の低温端におい
て作動ガスの膨張に伴う寒冷が発生し、上記課程が反復
されることにより冷凍機として作用している。ダブルオ
リフィス型パルス冷凍機では前記バイパス通路9に設け
たオリフィス7’を調節することにより前記位相差を自
由に調節している。
bは図11に示すように熱交換部材として、アルミニウ
ムや銅製のパンチングプレート或いは金網(メッシュ)
を熱交換器本体5b1内に1枚ずつ積層充填ているため
次の短所がある。
な熱交換部材は空隙部の容積が多く熱伝導面積が小さい
ので熱伝導性能が悪く、該熱交換部材と熱交換器本体と
が二つの部材が接触した構造であるため、作動ガスと熱
交換器本体5b(5a)間の熱交換性能が悪い。
やメッシュを人手により1枚ずつ熱交換器本体内へ挿入
するため製造に労力と時間がかかり、更に、1枚1枚挿
入するときの押圧力の強さかげんのバラツキと、挿入角
度のズレによるガス流路の変位により熱交換性能と作動
ガスの流動抵抗のバラツキにより冷凍機の性能のコント
ロールが困難である。
換部材の問題点を改良し、品質にバラツキがなく、製造
が容易で、パルス管冷凍機の性能のコントロールを容易
にし、ひいてはパルス管冷凍機の性能の向上に寄与する
熱交換器の熱交換部材を提供することを目的とするもの
である。
機におけるパルス管の端部に設けた熱交換器の熱交換部
材を熱伝導率の高いブロック材に作動ガスの流通路を形
成したことである。
造又はろう付けにより熱交換器本体に溶着されて、熱的
に一体構造に形成されていることである。
路は、円柱状ブロック材の外周壁から中心方向に、或い
は中心部から外周壁方向に放射状にスリットを刻設形成
したことである。
路は、円柱状ブロック材の軸線方向に断面が円形、楕円
形、多角形等の多数の貫通孔を規則的に配列穿設形成し
たことである。
路は、円柱状ブロック材の軸線方向に断面が円弧状の貫
通孔を同心円状に配列穿設形成したことである。
路は、円柱状ブロック材の軸線方向に断面が1対の櫛状
のスリットを刻設形成したことである。
路は、円柱状ブロック材の外周壁から中心方向に放射状
に、かつ、螺旋状に捻転したスリットを刻設形成したこ
とである。
路は、円柱状ブロック材の1端面から他端面の近傍まで
平行な多数のスリットを刻設し、前記他端面の近傍に外
周から前記各スリットに連通する円弧状スリットを刻設
形成したことである。である。
態について図1ないし図10を参照して説明する。な
お、図中同一部品には同一符号を付し説明の重複を省略
する。図1、は本発明の第1の実施形態の熱交換部材を
熱交換器本体に取付けた状態の説明図で(a)図は取付
け部の縦断面図、(b)図は(a)図におけるA−A線
断面図である。この例はパルス管6の低温部に取付けら
れた熱交換器5bを示すものである。
本体5b1に銀ろう付けされており、該本体5b1の外周
壁から中心部まで達する通孔5b2が穿設されており、
作動ガスは熱交換部材10の1端面の中心部から外周面
に向かって拡散し、該1端面の全面から熱交換部材の軸
線方向に流入し熱交換部材と熱交換して該熱交換部材の
他端面からパルス管6内へ流入する形式のものである。
熱交換部材10と熱交換器本体5b1とを鋳造等により
一体構造にすれば熱交換性能をさらに向上できる。
態の詳細説明図であって、銅等の熱伝導率の高い材料の
円柱状ブロック材101に該円柱状ブロック材の外周壁
から中心方向に放射状に複数のスリット102、102・
・・を刻設した構造である。
態の詳細説明図であって、銅等の熱伝導率の高い材料の
円柱状ブロック材101に該円柱状ブロック材の中心部
に設けた貫通孔から外周壁に向かって放射状に複数のス
リット102、102・・・を刻設した構造である。
実施形態の説明図であって、銅等の熱伝導率の高い材料
の円柱状ブロック材101に該円柱状ブロック材の軸線
方向に図4では断面が円形(楕円形も含む)の、図5で
は角型(多角形)の多数の貫通孔103、103、・・、
104、104、・・を規則的に配列穿設した構造であ
る。
態の説明図であって、銅等の熱伝導率の高い材料の円柱
状ブロック材101の軸線方向に断面が円弧状の貫通孔
105、105、・・同心円状に配列穿設した構造であ
る。
あって、銅等の熱伝導率の高い材料の円柱状ブロック材
101の軸線方向に断面が1対の櫛状のスリット106、
10 6、・・を刻設した構造である。
あって、(a)図は正面図、(b)図は(a)図におけ
るC−C線断面図である。該実施形態は、銅等の熱伝導
率の高い材料の円柱状ブロック材101の外周壁から中
心方向に放射状に、かつ、螺旋状に捻転したスリット1
07、107・・を刻設した構造である。この実施形態は
熱交換部材の熱伝導面積を大きくできる。
あって、(a)図は本発明にかかる熱交換部材の正面
図、(b)図は平面図、(c)図は(a)図におけるD
−D断面図、(d)図は右側面図である。銅等の熱伝導
率の高い材料の円柱状ブロック材101の1端面から他
端面の近傍まで平行な多数のスリット108、108、・
・を刻設し、前記他端面の近傍に外周から前記各スリッ
ト108、・・に連通する円弧状スリット109を刻設し
た構造である。
0に示すように熱交換部材10の端面部側方から円弧状
スリット109内へ作動ガスを流入させ、円弧状スリッ
ト109と連通しているスリット108、・・内を通って
パルス管6内へ流入させる形式の構造である。
態においても、熱交換部材10を銅等の高熱伝導率のブ
ロックに作動ガスの流通路を加工しているため、作動ガ
スが熱交換器(5a、5b)の本体(5a1、5b1)へ
の熱伝導により熱交換を行なう熱伝導面積が従来のメッ
シュやパンチングプレートを積層したものに比べて大き
いので熱伝導性能を向上できる。
のブロック材に作動ガスの流通路を加工しているため、
作動ガスが熱交換器(5a、5b)の本体(5a1、5
b1)への熱伝導により熱交換を行なう熱伝導面積が従
来のメッシュやパンチングプレートを積層したものに比
べて大きいので熱交換器の熱伝導性能を向上できる。
はろう付けにより溶着することにより作動ガスと熱交換
器本体間の熱交換性能を向上させることができ冷凍性能
を向上できる。さらに、熱交換部材を機械加工により製
作できるので製作が容易であるとともに、品質にバラツ
キがないのでパルス管冷凍機の性能のコントロールを容
易にし、ひいてはパルス管冷凍機の性能の向上に寄与で
きる。
熱交換器本体内へ取付けた状態の説明図で、(a)図は
取付け部の縦断面図。(b)図は(a)図におけるA−
A線断面図。
詳細説明図で(a)図は正面図。(b)図は(a)図に
おけるB−B線断面図。
平面図
平面図。
平面図。
平面図。
平面図。
説明図で(a)図は正面図。(b)図は(a)図におけ
るC−C線断面図。
説明図で(a)図は正面図。(b)図は平面図。(c)
図は(a)図におけるD−D線断面図。(d)図は右側
面図。
体に取付けた状態の説明図。
説明図。
明図。
フィス 2 蓄冷器 8 バッ
ファタンク 2a 蓄冷器高温部 9 バイ
パス通路 2b 蓄冷器低温部 10 熱交
換部材 3a 高圧弁 101 円柱
状ブロック材 3b 低圧弁 102 スリ
ット 4 連通路 103、104 貫通
孔 5a、5b 熱交換器 105~9 スリ
ット 5a1、5b2 熱交換器本体 11 整
流器 6 パルス管
Claims (8)
- 【請求項1】パルス管冷凍機におけるパルス管の端部に
設けた熱交換器の熱交換部材を熱伝導率の高いブロック
材に作動ガスの流通路を形成していることを特徴とする
パルス管冷凍機の熱交換器。 - 【請求項2】ブロック材に作動ガスの流通路を形成して
なる熱交換部材は、熱交換器本体と一体構造又はろう付
けにより熱交換器本体に溶着されていることを特徴とす
る請求項1記載のパルス管冷凍機の熱交換器。 - 【請求項3】ブロック材に形成した作動ガスの流通路
は、円柱状ブロック材の外周壁から中心方向に、或いは
中心部から外周壁方向に放射状にスリットを刻設形成し
ていることを特徴とする請求項1又は請求項2記載のパ
ルス管冷凍機の熱交換器。 - 【請求項4】ブロック材に形成した作動ガスの流通路
は、円柱状ブロック材の軸線方向に断面が円形、楕円
形、多角形等の多数の貫通孔を規則的に配列穿設形成し
ていることを特徴とする請求項1又は請求項2記載のパ
ルス管冷凍機の熱交換器。 - 【請求項5】ブロック材に形成した作動ガスの流通路
は、円柱状ブロック材の軸線方向に断面が円弧状の貫通
孔を同心円状に配列穿設形成していることを特徴とする
請求項1又は請求項2記載のパルス管冷凍機の熱交換
器。 - 【請求項6】ブロック材に形成した作動ガスの流通路
は、円柱状ブロック材の軸線方向に断面が1対の櫛状の
スリットを刻設形成していることを特徴とする請求項1
又は請求項2記載のパルス管冷凍機の熱交換器。 - 【請求項7】ブロック材に形成した作動ガスの流通路
は、円柱状ブロック材の外周壁から中心方向に放射状
に、かつ、螺旋状に捻転したスリットを刻設形成してい
ることを特徴とする請求項1又は請求項2記載のパルス
管冷凍機の熱交換器。 - 【請求項8】ブロック材に形成した作動ガスの流通路
は、円柱状ブロック材の1端面から他端面の近傍まで平
行な多数のスリットを刻設し、前記他端面の近傍に外周
から前記各スリットに連通する円弧状スリットを刻設形
成していることを特徴とする請求項1又は請求項2記載
のパルス管冷凍機の熱交換器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001058106A JP2002257428A (ja) | 2001-03-02 | 2001-03-02 | パルス管冷凍機の熱交換器 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2001058106A JP2002257428A (ja) | 2001-03-02 | 2001-03-02 | パルス管冷凍機の熱交換器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Family
ID=18917885
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