JP2003035463A - パルス管冷凍機 - Google Patents
パルス管冷凍機Info
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- 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
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- 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
-
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-
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-
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- 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
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 安価で、迅速にパルス管の低温端を昇温でき
るパルス管冷凍機を提供すること。 【解決手段】 圧縮機１と蓄冷器２とを接続する圧縮機
側配管７と、パルス管３とバッファタンク４とを接続す
るパルス管側配管８とを、連絡通路１０で接続し、この
連絡通路１０にオンオフバルブ１１を介設する。オンオ
フバルブ１１を開き、圧縮機１で圧縮されて５０℃程度
の温度のＨｅガスを、圧縮機側配管７、連絡通路１０、
およびパルス管側配管８を経由してパルス管３に導き、
パルス管の低温端３ａを７０Ｋ程度の温度から迅速に３
００Ｋ程度に昇温する。従来の低温端３ａを加熱するヒ
ータが削除できて、パルス管冷凍機が安価になる。
るパルス管冷凍機を提供すること。 【解決手段】 圧縮機１と蓄冷器２とを接続する圧縮機
側配管７と、パルス管３とバッファタンク４とを接続す
るパルス管側配管８とを、連絡通路１０で接続し、この
連絡通路１０にオンオフバルブ１１を介設する。オンオ
フバルブ１１を開き、圧縮機１で圧縮されて５０℃程度
の温度のＨｅガスを、圧縮機側配管７、連絡通路１０、
およびパルス管側配管８を経由してパルス管３に導き、
パルス管の低温端３ａを７０Ｋ程度の温度から迅速に３
００Ｋ程度に昇温する。従来の低温端３ａを加熱するヒ
ータが削除できて、パルス管冷凍機が安価になる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、パルス管冷凍機に
関する。
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、パルス管冷凍機は、例えば、
半導体製造装置などの真空チャンバの極低温トラップに
用いられている。この場合、上記パルス管の低温端を真
空チャンバ内に配置し、この真空チャンバ内の水分子な
どを、上記低温端およびこの低温端に連結されたパネル
に吸着させている。上記パルス管の低温端にはヒータが
設けられていて、このヒータで上記低温端を昇温して上
記吸着した水分子などを放出して、上記極低温トラップ
を再生している。
半導体製造装置などの真空チャンバの極低温トラップに
用いられている。この場合、上記パルス管の低温端を真
空チャンバ内に配置し、この真空チャンバ内の水分子な
どを、上記低温端およびこの低温端に連結されたパネル
に吸着させている。上記パルス管の低温端にはヒータが
設けられていて、このヒータで上記低温端を昇温して上
記吸着した水分子などを放出して、上記極低温トラップ
を再生している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のパルス管冷凍機は、ヒータを備えるので製造コスト
が高いという問題がある。また、上記ヒータは極低温の
下で発熱してパルス管の低温端を昇温させるので、この
低温端の昇温時間がかかって、極低温トラップの再生時
間が長いという問題がある。
来のパルス管冷凍機は、ヒータを備えるので製造コスト
が高いという問題がある。また、上記ヒータは極低温の
下で発熱してパルス管の低温端を昇温させるので、この
低温端の昇温時間がかかって、極低温トラップの再生時
間が長いという問題がある。
【０００４】そこで、本発明の目的は、安価で、迅速に
パルス管の低温端を昇温できるパルス管冷凍機を提供す
ることにある。
パルス管の低温端を昇温できるパルス管冷凍機を提供す
ることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明のパルス管冷凍機は、圧縮機と、蓄
冷器と、パルス管と、バッファタンクとを直列に接続し
たパルス管冷凍機において、上記圧縮機と蓄冷器との間
から、上記パルス管とバッファタンクとの間に通じる連
絡通路と、上記連絡通路に介設されたオンオフバルブと
を備えることを特徴としている。
め、請求項１の発明のパルス管冷凍機は、圧縮機と、蓄
冷器と、パルス管と、バッファタンクとを直列に接続し
たパルス管冷凍機において、上記圧縮機と蓄冷器との間
から、上記パルス管とバッファタンクとの間に通じる連
絡通路と、上記連絡通路に介設されたオンオフバルブと
を備えることを特徴としている。
【０００６】請求項１のパルス管冷凍機によれば、上記
オンオフバルブが開かれると、上記圧縮機で圧縮された
比較的高温のガスが、上記圧縮機と蓄冷器との間から上
記連絡通路を経て、上記パルス管とバッファタンクとの
間に導かれ、さらに、上記パルス管に導かれる。上記パ
ルス管の低温端は、上記圧縮機からの比較的高温のガス
によって、極低温の下にあっても迅速に昇温される。こ
の結果、上記パルス管冷凍機は、従来におけるようなヒ
ータをパルス管の低温端に設ける必要がないから、製造
コストが安価になる。
オンオフバルブが開かれると、上記圧縮機で圧縮された
比較的高温のガスが、上記圧縮機と蓄冷器との間から上
記連絡通路を経て、上記パルス管とバッファタンクとの
間に導かれ、さらに、上記パルス管に導かれる。上記パ
ルス管の低温端は、上記圧縮機からの比較的高温のガス
によって、極低温の下にあっても迅速に昇温される。こ
の結果、上記パルス管冷凍機は、従来におけるようなヒ
ータをパルス管の低温端に設ける必要がないから、製造
コストが安価になる。
【０００７】請求項２の発明のパルス管冷凍機は、圧縮
機と、蓄冷器と、パルス管と、バッファタンクとを直列
に接続したパルス管冷凍機において、上記圧縮機と蓄冷
器との間から上記バッファタンクに通じる連絡通路と、
上記連絡通路に介設されたオンオフバルブとを備えるこ
とを特徴としている。
機と、蓄冷器と、パルス管と、バッファタンクとを直列
に接続したパルス管冷凍機において、上記圧縮機と蓄冷
器との間から上記バッファタンクに通じる連絡通路と、
上記連絡通路に介設されたオンオフバルブとを備えるこ
とを特徴としている。
【０００８】請求項２のパルス管冷凍機によれば、上記
圧縮機で圧縮されて比較的高温のガスが、上記圧縮機と
蓄冷器との間から上記連絡通路を経て、上記バッファタ
ンクに導かれ、このバッファタンクを経て上記パルス管
に導かれる。上記圧縮機からの比較的高温のガスによっ
て、上記パルス管の低温端は、極低温の下にあっても迅
速に昇温される。この結果、上記パルス管冷凍機は、従
来におけるようなヒータをパルス管の低温端に設ける必
要がないから、製造コストが安価になる。
圧縮機で圧縮されて比較的高温のガスが、上記圧縮機と
蓄冷器との間から上記連絡通路を経て、上記バッファタ
ンクに導かれ、このバッファタンクを経て上記パルス管
に導かれる。上記圧縮機からの比較的高温のガスによっ
て、上記パルス管の低温端は、極低温の下にあっても迅
速に昇温される。この結果、上記パルス管冷凍機は、従
来におけるようなヒータをパルス管の低温端に設ける必
要がないから、製造コストが安価になる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
により詳細に説明する。
により詳細に説明する。
【００１０】図１は、本発明の実施形態のパルス管冷凍
機を示す図である。このパルス管冷凍機は、圧縮機１
と、蓄冷器２と、パルス管３と、バッファタンク４とを
順に直列接続している。上記パルス管３の低温端３ａ
と、上記蓄冷器２の低温端２ａとを接続する配管に、冷
却ヘッド５を形成している。
機を示す図である。このパルス管冷凍機は、圧縮機１
と、蓄冷器２と、パルス管３と、バッファタンク４とを
順に直列接続している。上記パルス管３の低温端３ａ
と、上記蓄冷器２の低温端２ａとを接続する配管に、冷
却ヘッド５を形成している。
【００１１】上記圧縮機１と蓄冷器２とを接続する圧縮
機側配管７と、上記パルス管３とバッファタンク４とを
接続するパルス管側配管８とを、連絡通路１０で接続
し、この連絡通路１０にオンオフバルブ１１を介設して
いる。
機側配管７と、上記パルス管３とバッファタンク４とを
接続するパルス管側配管８とを、連絡通路１０で接続
し、この連絡通路１０にオンオフバルブ１１を介設して
いる。
【００１２】上記パルス管冷凍機は、以下のように動作
する。
する。
【００１３】まず、上記連絡通路のオンオフバルブ１１
を閉じた状態で、上記圧縮機１を起動する。そうする
と、上記圧縮機１の図示しないピストンが圧縮動作し
て、動作ガスとしてのＨｅ（ヘリウム）ガスに圧力変動
を生成する。上記圧縮機１から圧縮機側配管７を介して
蓄冷器の常温端２ｂに送られたＨｅガスは、この蓄冷器
の低温端２ａからパルス管の低温端３ａに送られる。上
記パルス管３は、上記低温端３ａに導かれたＨｅガス
を、常温端３ｂからパルス管側配管８を介してバッファ
タンク４に送る。上記パルス管側配管８およびバッファ
タンク４によって、Ｈｅガスの流れと圧力に位相差が与
えられ、上記パルス管の低温端３ａでＨｅガスが断熱膨
張して冷熱が生じる。この作用を繰り返し、上記蓄冷器
の低温端２ａに冷熱を蓄積して、上記冷却ヘッド５に７
０Ｋ（ケルビン）程度の極低温を発生させる。
を閉じた状態で、上記圧縮機１を起動する。そうする
と、上記圧縮機１の図示しないピストンが圧縮動作し
て、動作ガスとしてのＨｅ（ヘリウム）ガスに圧力変動
を生成する。上記圧縮機１から圧縮機側配管７を介して
蓄冷器の常温端２ｂに送られたＨｅガスは、この蓄冷器
の低温端２ａからパルス管の低温端３ａに送られる。上
記パルス管３は、上記低温端３ａに導かれたＨｅガス
を、常温端３ｂからパルス管側配管８を介してバッファ
タンク４に送る。上記パルス管側配管８およびバッファ
タンク４によって、Ｈｅガスの流れと圧力に位相差が与
えられ、上記パルス管の低温端３ａでＨｅガスが断熱膨
張して冷熱が生じる。この作用を繰り返し、上記蓄冷器
の低温端２ａに冷熱を蓄積して、上記冷却ヘッド５に７
０Ｋ（ケルビン）程度の極低温を発生させる。
【００１４】上記パルス管冷凍機を真空チャンバの極低
温トラップに使用する場合、この極低温トラップの再生
時に、７０Ｋ程度の温度の冷却ヘッド５を３００Ｋ程度
まで昇温させる。すなわち、上記連絡通路のオンオフバ
ルブ１１を開けて、上記圧縮機１で圧縮されて５０℃程
度の温度のＨｅガスを、上記圧縮機側配管７から連絡通
路１０を経て、上記パルス管側配管８に導く。このパル
ス管側配管８に導かれたＨｅガスは、上記パルス管３に
導かれる。上記パルス管の低温端３ａは、上記圧縮機１
から５０℃程度のＨｅガスが導かれるので、７０Ｋ程度
の温度の下にあっても、迅速に３００Ｋ程度に昇温され
る。したがって、このパルス管冷凍機は、従来における
ようなパルス管の低温端に設けられて７０Ｋ程度まで冷
却されたヒータを発熱させ、上記低温端を昇温するより
も、短時間で低温端３ａおよび冷却ヘッド５が昇温でき
る。また、このパルス管冷凍機は、従来におけるヒータ
が削除できるので、安価に製造できる。
温トラップに使用する場合、この極低温トラップの再生
時に、７０Ｋ程度の温度の冷却ヘッド５を３００Ｋ程度
まで昇温させる。すなわち、上記連絡通路のオンオフバ
ルブ１１を開けて、上記圧縮機１で圧縮されて５０℃程
度の温度のＨｅガスを、上記圧縮機側配管７から連絡通
路１０を経て、上記パルス管側配管８に導く。このパル
ス管側配管８に導かれたＨｅガスは、上記パルス管３に
導かれる。上記パルス管の低温端３ａは、上記圧縮機１
から５０℃程度のＨｅガスが導かれるので、７０Ｋ程度
の温度の下にあっても、迅速に３００Ｋ程度に昇温され
る。したがって、このパルス管冷凍機は、従来における
ようなパルス管の低温端に設けられて７０Ｋ程度まで冷
却されたヒータを発熱させ、上記低温端を昇温するより
も、短時間で低温端３ａおよび冷却ヘッド５が昇温でき
る。また、このパルス管冷凍機は、従来におけるヒータ
が削除できるので、安価に製造できる。
【００１５】図２は、他の実施形態のパルス管冷凍機を
示す図である。図１のパルス管冷凍機と同一の部分には
同一の参照番号を付して、詳細な説明を省略する。
示す図である。図１のパルス管冷凍機と同一の部分には
同一の参照番号を付して、詳細な説明を省略する。
【００１６】このパルス管冷凍機は、圧縮機側配管７
と、バッファタンク４のパルス管側配管８に接続されて
いない側とを、連絡通路１３で接続し、この連絡通路１
３にオンオフバルブ１４を介設している。
と、バッファタンク４のパルス管側配管８に接続されて
いない側とを、連絡通路１３で接続し、この連絡通路１
３にオンオフバルブ１４を介設している。
【００１７】７０Ｋ程度に冷却した冷却ヘッド５を昇温
する場合、上記連絡通路のオンオフバルブ１４を開け
る。そうすると、上記圧縮機１で圧縮されて５０℃程度
の温度のＨｅガスが、圧縮機側配管７、連絡通路１３、
バッファタンク４、およびパルス管側配管８を経由し
て、パルス管３に導かれる。このパルス管の低温端３ａ
は、５０℃程度のＨｅガスが導かれるので、７０Ｋ程度
の温度の下にあっても、迅速に３００Ｋ程度に昇温され
る。したがって、このパルス管冷凍機は、従来よりも短
時間で低温端３ａおよび冷却ヘッド５が昇温できる。ま
た、このパルス管冷凍機は、従来のヒータが削除できる
ので、安価に製造できる。
する場合、上記連絡通路のオンオフバルブ１４を開け
る。そうすると、上記圧縮機１で圧縮されて５０℃程度
の温度のＨｅガスが、圧縮機側配管７、連絡通路１３、
バッファタンク４、およびパルス管側配管８を経由し
て、パルス管３に導かれる。このパルス管の低温端３ａ
は、５０℃程度のＨｅガスが導かれるので、７０Ｋ程度
の温度の下にあっても、迅速に３００Ｋ程度に昇温され
る。したがって、このパルス管冷凍機は、従来よりも短
時間で低温端３ａおよび冷却ヘッド５が昇温できる。ま
た、このパルス管冷凍機は、従来のヒータが削除できる
ので、安価に製造できる。
【００１８】上記実施形態のパルス管冷凍機は、極低温
トラップに用いたが、冷却ヘッドを所定の温度に昇温す
る必要があるものであれば、極低温トラップ以外の何に
用いてもよい。
トラップに用いたが、冷却ヘッドを所定の温度に昇温す
る必要があるものであれば、極低温トラップ以外の何に
用いてもよい。
【００１９】
【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１の発
明のパルス管冷凍機によれば、圧縮機と、蓄冷器と、パ
ルス管と、バッファタンクとを直列に接続したパルス管
冷凍機において、上記圧縮機と蓄冷器との間から、上記
パルス管とバッファタンクとの間に通じる連絡通路と、
上記連絡通路に介設されたオンオフバルブとを備えるの
で、上記圧縮機で圧縮された比較的高温のガスを、上記
圧縮機と蓄冷器の間から連絡通路を経て、上記パルス管
とバッファタンクとの間に導き、上記パルス管に導い
て、このパルス管の低温端を迅速に昇温できる。また、
従来におけるようなパルス管の低温端のヒータを削除で
きて、パルス管冷凍機を安価にできる。
明のパルス管冷凍機によれば、圧縮機と、蓄冷器と、パ
ルス管と、バッファタンクとを直列に接続したパルス管
冷凍機において、上記圧縮機と蓄冷器との間から、上記
パルス管とバッファタンクとの間に通じる連絡通路と、
上記連絡通路に介設されたオンオフバルブとを備えるの
で、上記圧縮機で圧縮された比較的高温のガスを、上記
圧縮機と蓄冷器の間から連絡通路を経て、上記パルス管
とバッファタンクとの間に導き、上記パルス管に導い
て、このパルス管の低温端を迅速に昇温できる。また、
従来におけるようなパルス管の低温端のヒータを削除で
きて、パルス管冷凍機を安価にできる。
【００２０】請求項２の発明のパルス管冷凍機によれ
ば、圧縮機と、蓄冷器と、パルス管と、バッファタンク
とを直列に接続したパルス管冷凍機において、上記圧縮
機と蓄冷器との間から上記バッファタンクに通じる連絡
通路と、上記連絡通路に介設されたオンオフバルブとを
備えるので、上記圧縮機で圧縮された比較的高温のガス
を、上記圧縮機と蓄冷器の間から連絡通路を経てバッフ
ァタンクに導き、上記パルス管に導いて、このパルス管
の低温端を迅速に昇温できる。また、従来におけるよう
なパルス管の低温端のヒータを削除できて、パルス管冷
凍機を安価にできる。
ば、圧縮機と、蓄冷器と、パルス管と、バッファタンク
とを直列に接続したパルス管冷凍機において、上記圧縮
機と蓄冷器との間から上記バッファタンクに通じる連絡
通路と、上記連絡通路に介設されたオンオフバルブとを
備えるので、上記圧縮機で圧縮された比較的高温のガス
を、上記圧縮機と蓄冷器の間から連絡通路を経てバッフ
ァタンクに導き、上記パルス管に導いて、このパルス管
の低温端を迅速に昇温できる。また、従来におけるよう
なパルス管の低温端のヒータを削除できて、パルス管冷
凍機を安価にできる。
【図１】 本発明の実施形態のパルス管冷凍機を示す図
である。
である。
【図２】 他の実施形態のパルス管冷凍機を示す図であ
る。
る。
１ 圧縮機
２ 蓄冷器
３ パルス管
４ バッファタンク
５ 冷却ヘッド
７ 圧縮機側配管
８ パルス管側配管
１０ 連絡通路
１１ オンオフバルブ
Claims (2)
- 【請求項１】 圧縮機（１）と、蓄冷器（２）と、パル
ス管（３）と、バッファタンク（４）とを直列に接続し
たパルス管冷凍機において、 上記圧縮機（１）と蓄冷器（２）との間から、上記パル
ス管（３）とバッファタンク（４）との間に通じる連絡
通路（１０）と、 上記連絡通路（１０）に介設されたオンオフバルブ（１
１）とを備えることを特徴とするパルス管冷凍機。 - 【請求項２】 圧縮機（１）と、蓄冷器（２）と、パル
ス管（３）と、バッファタンク（４）とを直列に接続し
たパルス管冷凍機において、 上記圧縮機（１）と蓄冷器（２）との間から上記バッフ
ァタンク（４）に通じる連絡通路（１３）と、 上記連絡通路（１３）に介設されたオンオフバルブ（１
４）とを備えることを特徴とするパルス管冷凍機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001222997A JP2003035463A (ja) | 2001-07-24 | 2001-07-24 | パルス管冷凍機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001222997A JP2003035463A (ja) | 2001-07-24 | 2001-07-24 | パルス管冷凍機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003035463A true JP2003035463A (ja) | 2003-02-07 |
Family
ID=19056401
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001222997A Pending JP2003035463A (ja) | 2001-07-24 | 2001-07-24 | パルス管冷凍機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003035463A (ja) |
-
2001
- 2001-07-24 JP JP2001222997A patent/JP2003035463A/ja active Pending
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