JP2009264595A - Multistage pulse pipe refrigerating machine - Google Patents

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Hisae Mita
寿江 三田
Meigyo Kyo
名堯 許
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multistage pulse pipe refrigerating machine can reduce the diameter of a high stage-side part of the multistage pulse pipe refrigerating machine including a two stage-type pulse pipe refrigerating machine, and suppress inflow of heat by radiation. <P>SOLUTION: This multistage pulse pipe refrigerating machine 1a includes a first pulse pipe 10 and a first cold storage pipe 7, a second pulse pipe and a second cold storage pipe 8, and a roughly disc-shaped first cooling stage 24a and a roughly disc-shaped second cooling stage 25a. The second pulse pipe is divided into a second pulse pipe high-temperature section 26 and a second pulse pipe low-temperature section 27 corresponding to the first cold storage pipe 7 and the second cold storage pipe 8 successively from a high-temperature side, the second pulse pipe high-temperature section 26 and the second pulse pipe low temperature section 27 are communicated through a first pulse pipe communicating section 30 disposed inside of the first cooling stage 24a. The second pulse pipe low-temperature section 27 is disposed on a position where a center distance between a central shaft of the second pulse pipe low-temperature section 27 and a central shaft of the first cooling stage 24a is shorter than a center distance between a central shaft of the second pulse pipe high-temperature section 26 and a central shaft of the first cooling stage 24a. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、多段式パルス管冷凍機に係り、特に高段側の部分を小径化した多段式パルス管冷凍機及び蓄冷型冷凍機に関する。   The present invention relates to a multi-stage pulse tube refrigerator, and more particularly, to a multi-stage pulse tube refrigerator and a regenerative refrigerator having a small diameter on a high-stage side.

近年、磁気共鳴イメージング（Magnetic Resonance Imaging：ＭＲＩ）装置等の超伝導磁石を備えたシステムにおいて、超伝導磁石を極低温に冷却するために、極低温冷凍機が用いられている。極低温冷凍機として、例えば、ギフォード・マクマホン（Gifford-McMahon：ＧＭ）冷凍機、パルス管冷凍機等の冷凍機が用いられている。これらの冷凍機は、冷媒ガスを断熱膨張させ、その際に発生する冷熱を蓄冷材に蓄冷することによって冷凍冷却を行う蓄冷型冷凍機である。   In recent years, cryogenic refrigerators are used to cool superconducting magnets to cryogenic temperatures in systems equipped with superconducting magnets such as a magnetic resonance imaging (MRI) apparatus. As the cryogenic refrigerator, for example, a refrigerator such as a Gifford-McMahon (GM) refrigerator or a pulse tube refrigerator is used. These refrigerators are regenerative refrigerators that perform refrigerating and cooling by adiabatically expanding refrigerant gas and storing cold heat generated at that time in a regenerator material.

蓄冷型冷凍機は、冷媒ガスが断熱膨張するときに発生した冷熱を蓄冷する蓄冷管を備えた蓄冷型膨張機と、蓄冷型膨張機から冷媒ガスを回収し、回収した冷媒ガスを圧縮し、圧縮した冷媒ガスを再び蓄冷型膨張機に供給する圧縮機とを備える。圧縮機は、回収した冷媒ガスを吸入する吸入側、回収し、圧縮した冷媒ガスを供給するために吐出する吐出側に配管を備える。蓄冷管は、圧縮機の吐出側又は供給側と交互に連通又は遮断される。そして、蓄冷型冷凍機として代表的なものはＧＭ冷凍機及びパルス管冷凍機である。   The regenerative refrigerator is a regenerative expander equipped with a regenerative tube that stores cold heat generated when the refrigerant gas adiabatically expands, collects the refrigerant gas from the regenerator expander, compresses the recovered refrigerant gas, And a compressor that supplies the compressed refrigerant gas to the cold storage type expander again. The compressor includes a pipe on the suction side for sucking the collected refrigerant gas and on the discharge side for discharging the collected and compressed refrigerant gas. The regenerator tube is alternately communicated or cut off with the discharge side or the supply side of the compressor. Typical examples of the regenerative refrigerator are a GM refrigerator and a pulse tube refrigerator.

そのうち、パルス管冷凍機は、振動が少なく信頼性に勝るという点でＧＭ冷凍機より優れている。更に、パルス管冷凍機は、ＧＭ冷凍機におけるディスプレーサのような可動部分を含まないため、冷凍機に含まれる磁性蓄冷材の移動距離が小さく、磁界が擾乱される量が少ない。そのため、ＭＲＩの超伝導磁石冷却システムにおいてパルス管冷凍機が用いられた場合、ＧＭ冷凍機に比べ、ＭＲＩ信号を擾乱するノイズが少ないという大きな利点を有する。従って、パルス管冷凍機は、ＭＲＩや核磁気共鳴（Nuclear Magnetic Resonance：ＮＭＲ）測定装置といった微小磁界測定装置への用途を中心として、開発が進められている。   Of these, the pulse tube refrigerator is superior to the GM refrigerator in that it has less vibration and is more reliable. Furthermore, since the pulse tube refrigerator does not include a movable part such as a displacer in the GM refrigerator, the moving distance of the magnetic regenerator material included in the refrigerator is small, and the amount of disturbance of the magnetic field is small. Therefore, when a pulse tube refrigerator is used in the MRI superconducting magnet cooling system, it has a great advantage that there is less noise that disturbs the MRI signal than the GM refrigerator. Accordingly, pulse tube refrigerators are being developed mainly for use in micro magnetic field measuring devices such as MRI and nuclear magnetic resonance (NMR) measuring devices.

このようなパルス管冷凍機は、冷媒ガスを断熱膨張させるためのパルス管と、断熱膨張によって発生した冷熱を蓄冷する蓄冷管とを備える。ただし、蓄冷管とパルス管を１組（段）用いて構成される１段式冷凍機で極低温を発生させることは困難であり、通常は、複数の蓄冷管及びパルス管より構成される組（段）を用いて極低温を発生させる。具体的には、１段目の蓄冷管、パルス管、冷却ステージを設け、１段目の冷却ステージを例えば４０Ｋ程度の低温に冷却し、更に低温側として２段目の蓄冷管、パルス管、冷却ステージを設け、２段目の冷却ステージを例えば４Ｋの極低温を発生させる。   Such a pulse tube refrigerator includes a pulse tube for adiabatic expansion of refrigerant gas and a regenerator tube for storing cold heat generated by the adiabatic expansion. However, it is difficult to generate cryogenic temperatures with a single-stage refrigerator that is configured using one set (stage) of a regenerator tube and a pulse tube. Usually, a combination of a plurality of regenerator tubes and pulse tubes is used. (Cool) is used to generate cryogenic temperatures. Specifically, a first-stage regenerator tube, a pulse tube, and a cooling stage are provided, the first-stage cooler stage is cooled to a low temperature of about 40K, for example, and the second-stage regenerator tube, pulse tube, A cooling stage is provided, and the second cooling stage generates a cryogenic temperature of 4K, for example.

ここで、図１１を参照し、従来の２段式パルス管冷凍機の例を説明する。図１１は、従来の２段式パルス管冷凍機の構成を模式的に示す図である。図１１に示されるように、パルス管冷凍機１０１は、バルブユニット１０２、バルブ駆動装置１０３、低圧配管１０４、圧縮機１０５、高圧配管１０６、１段目の蓄冷管である第１蓄冷管１０７、１段目のパルス管である第１パルス管１１０、２段目の蓄冷管である第２蓄冷管１０８、２段目のパルス管である第２パルス管１０９、１段目の冷却ステージである第１冷却ステージ１２４、２段目の冷却ステージである第２冷却ステージ１２５を有する。パルス管冷凍機が動作するとき、第１冷却ステージ１２４は例えば４０Ｋに冷却され、第２冷却ステージ１２５は例えば４Ｋに冷却される。   Here, an example of a conventional two-stage pulse tube refrigerator will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a diagram schematically showing a configuration of a conventional two-stage pulse tube refrigerator. As shown in FIG. 11, the pulse tube refrigerator 101 includes a valve unit 102, a valve driving device 103, a low pressure pipe 104, a compressor 105, a high pressure pipe 106, a first cold storage pipe 107 that is a first stage cold storage pipe, A first pulse tube 110 that is a first-stage pulse tube, a second regenerative tube 108 that is a second-stage regenerative tube, a second pulse tube 109 that is a second-stage pulse tube, and a first-stage cooling stage. The first cooling stage 124 includes a second cooling stage 125 that is a second cooling stage. When the pulse tube refrigerator operates, the first cooling stage 124 is cooled to 40K, for example, and the second cooling stage 125 is cooled to 4K, for example.

図１１に示されるような２段式のパルス管冷凍機を用いてヘリウムを液体ヘリウム温度（４．２Ｋ）に冷却する例は、多数開示されている。例えば特許文献１には、１段目の蓄冷管である第１蓄冷管、１段目のパルス管である第１パルス管、２段目の蓄冷管である第２蓄冷管、２段目のパルス管である第２パルス管を備え、２段目の冷却ステージを例えば４Ｋの極低温に冷却することのできる２段式パルス管冷凍機の例が開示されている。
特開２００６−２８４０６１号公報 Many examples of cooling helium to liquid helium temperature (4.2 K) using a two-stage pulse tube refrigerator as shown in FIG. 11 have been disclosed. For example, in Patent Document 1, a first regenerator tube that is a first-stage regenerator tube, a first pulse tube that is a first-stage pulse tube, a second regenerator tube that is a second-stage regenerator tube, a second-stage regenerator tube, An example of a two-stage pulse tube refrigerator that includes a second pulse tube that is a pulse tube and can cool the second cooling stage to a cryogenic temperature of, for example, 4K is disclosed.
JP 2006-284061 A

ところが、２段式又は多段式のパルス管冷凍機を用いてヘリウムを液体ヘリウム温度に冷却する場合、２段目を小径化することができないために、冷却時間がかかるという問題があった。   However, when the helium is cooled to the liquid helium temperature using a two-stage or multi-stage pulse tube refrigerator, the second stage cannot be reduced in diameter, resulting in a problem that cooling time is required.

ここで、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）を参照し、従来の２段式パルス管冷凍機の１段目及び２段目の平面視における構造を説明する。図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、従来の２段式パルス管冷凍機の構成を説明するための図であり、夫々図１１におけるＡ方向から第１冷却ステージ１２４を見た平面図及び図１１におけるＢ方向から第２冷却ステージ１２５を見た平面図である。   Here, with reference to FIG. 12 (a) and FIG.12 (b), the structure in the planar view of the 1st step | paragraph and the 2nd step | paragraph of the conventional 2 step | paragraph type pulse tube refrigerator is demonstrated. 12 (a) and 12 (b) are diagrams for explaining the configuration of a conventional two-stage pulse tube refrigerator, and are plan views of the first cooling stage 124 viewed from the direction A in FIG. 11, respectively. FIG. 12 is a plan view of the second cooling stage 125 viewed from the direction B in FIG. 11.

図１２（ａ）に示されるように、平面視において第１冷却ステージ１２４の上面は円形形状を有し、第１パルス管１１０、第１蓄冷管１０７、第２パルス管１０９の３つの管が接続される。第１冷却ステージ１２４の半径はＲ１０１であり、第１冷却ステージ１２４の中心から第２パルス管１０９及び第１蓄冷管１０７の各々の中心までの距離はＤ１０２及びＤ１０３である。   As shown in FIG. 12A, the upper surface of the first cooling stage 124 in a plan view has a circular shape, and three tubes of the first pulse tube 110, the first regenerator tube 107, and the second pulse tube 109 are formed. Connected. The radius of the first cooling stage 124 is R101, and the distances from the center of the first cooling stage 124 to the centers of the second pulse tube 109 and the first regenerator tube 107 are D102 and D103.

一方、図１２（ｂ）に示されるように、平面視において第２冷却ステージ１２５の上面は円形形状を有し、第２蓄冷管１０８、第２パルス管１０９の２つの管が接続される。第２冷却ステージ１２５は第１冷却ステージ１２４と同心になるように設けられ、第２蓄冷管１０８は第１蓄冷管１０７と同心になるように設けられる。そのため、第２冷却ステージ１２５の中心から第２パルス管１０９及び第２蓄冷管１０８の各々の中心までの距離は、Ｄ１０２及びＤ１０３である。従って、第２冷却ステージ１２５の半径をＲ１０４とすると、Ｒ１０４はＲ１０１に比べてほとんど小さくすることができなかった。即ち、従来の２段式パルス管冷凍機１０１においては、第１冷却ステージ１２４より低温側の部分、即ち第２蓄冷管１０８及び第２パルス管１０９で構成される部分の直径（略第２冷却ステージ１２５の直径Ｒ１０４に等しい）を小さくすることができなかった。   On the other hand, as shown in FIG. 12B, the upper surface of the second cooling stage 125 has a circular shape in plan view, and the two tubes, the second regenerator tube 108 and the second pulse tube 109, are connected. The second cooling stage 125 is provided so as to be concentric with the first cooling stage 124, and the second regenerative tube 108 is provided so as to be concentric with the first regenerative tube 107. Therefore, the distances from the center of the second cooling stage 125 to the centers of the second pulse tube 109 and the second regenerator tube 108 are D102 and D103. Therefore, when the radius of the second cooling stage 125 is R104, R104 cannot be made almost smaller than R101. In other words, in the conventional two-stage pulse tube refrigerator 101, the diameter of the portion on the lower temperature side than the first cooling stage 124, that is, the portion constituted by the second regenerative tube 108 and the second pulse tube 109 (substantially the second cooling temperature). The diameter of the stage 125 (equal to the diameter R104) could not be reduced.

ＭＲＩやＮＭＲなどの装置に搭載される際の２段式パルス管冷凍機の２段目の部分は、極低温に冷却された場合、外部との温度差が大きく、外部からの伝導及び輻射による熱の流入を抑える必要がある。このうち輻射によって移動する熱量は、熱が輻射される部分の外周の面積に比例し、輻射する側の温度の４乗と輻射される側の温度の４乗の差に比例する。従って、輻射による熱侵入を阻止するためには、１段目（高温側）に比べ２段目（低温側）の部分を小径化する必要がある。しかしながら、従来の２段式パルス管冷凍機では、上述したように、第２冷却ステージ１２５の半径Ｒ１０４を第１冷却ステージ１２４の半径Ｒ１０１より小さくすることができないため、輻射による熱侵入を防止することができず、見かけ上の冷凍能力が低下してしまうという問題があった。   The second stage of a two-stage pulse tube refrigerator when mounted on an apparatus such as MRI or NMR has a large temperature difference from the outside when cooled to a very low temperature, and is due to conduction and radiation from the outside. It is necessary to suppress the inflow of heat. Of these, the amount of heat transferred by radiation is proportional to the area of the outer periphery of the portion where heat is radiated, and is proportional to the difference between the fourth power of the radiating temperature and the fourth power of the radiating temperature. Therefore, in order to prevent heat penetration due to radiation, it is necessary to reduce the diameter of the second stage (low temperature side) compared to the first stage (high temperature side). However, in the conventional two-stage pulse tube refrigerator, as described above, the radius R104 of the second cooling stage 125 cannot be made smaller than the radius R101 of the first cooling stage 124, thereby preventing heat intrusion due to radiation. There was a problem that the apparent refrigeration capacity declined.

尤も、第２冷却ステージ１２５には第２蓄冷管１０８と第２パルス管１０９の２本の配管が設けられるだけであり、第１蓄冷管１０７、第１パルス管１１０、及び第２パルス管１０９の３本の管が設けられる第１冷却ステージ１２４に比べると設けられる管の本数は減少するため、第２冷却ステージ１２５の中心を第１冷却ステージ１２４の中心から偏心させることによって、第２冷却ステージ１２５の直径を小さくすることはできる。しかし、パルス管冷凍機を収容する低温容器の形状を軸対称にすることのできないための製造コスト面での不利益、及びパルス管冷凍機を低温容器に取付け取外しする際の不安定性の問題を回避するため、通常は、第２冷却ステージ１２５は第１冷却ステージ１２４と同心に配置される。従って、第２冷却ステージの直径を小さくすることはできず、２段目部分の直径を細くすることができなかった。更に、これらの問題は、２段式パルス管冷凍機のみならず、３段式以上の多段式パルス管冷凍機においても当てはまる問題であった。   However, the second cooling stage 125 is only provided with two pipes, that is, the second regenerative tube 108 and the second pulse tube 109. The first regenerative tube 107, the first pulse tube 110, and the second pulse tube 109 are provided. Since the number of tubes provided is reduced compared to the first cooling stage 124 provided with the three tubes, the second cooling stage 125 is decentered from the center of the first cooling stage 124, so that the second cooling stage 124 is decentered. The diameter of the stage 125 can be reduced. However, there are disadvantages in terms of manufacturing cost because the shape of the cryogenic container that accommodates the pulse tube refrigerator cannot be axisymmetric, and instability problems when attaching and removing the pulse tube refrigerator to the cryogenic container. In order to avoid this, the second cooling stage 125 is normally arranged concentrically with the first cooling stage 124. Therefore, the diameter of the second cooling stage cannot be reduced, and the diameter of the second stage portion cannot be reduced. Furthermore, these problems are applicable not only to a two-stage pulse tube refrigerator but also to a multi-stage pulse tube refrigerator having three or more stages.

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、２段式パルス管冷凍機を含めた多段式パルス管冷凍機の高段側の部分を小径化し、ＭＲＩやＮＭＲなどの装置に搭載される際の輻射による熱流入を抑え、見かけ上の冷凍能力を向上させることができる多段式パルス管冷凍機を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and the high-stage part of a multi-stage pulse tube refrigerator including a two-stage pulse tube refrigerator is reduced in diameter, and is mounted on an apparatus such as MRI or NMR. It is an object of the present invention to provide a multi-stage pulse tube refrigerator that can suppress the heat inflow due to radiation and improve the apparent refrigeration capacity.

上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。   In order to solve the above-described problems, the present invention is characterized by the following measures.

第１の発明に係る多段式パルス管冷凍機は、１段目を構成する第１パルス管及び第１蓄冷管と、２段目を構成する第２パルス管及び第２蓄冷管と、前記第１パルス管及び前記第１蓄冷管の低温側に設けられる略円板形状の第１冷却ステージと、前記第２パルス管及び前記第２蓄冷管の低温側に設けられる略円板形状の第２冷却ステージとを備える多段式パルス管冷凍機において、前記第２パルス管は、高温側から順に、前記第１蓄冷管及び前記第２蓄冷管に対応して第２パルス管高温部と第２パルス管低温部とに分割され、前記第２パルス管高温部と前記第２パルス管低温部とは、前記第１冷却ステージの内部に設けられた第１パルス管連通部を通して連通され、前記第２パルス管低温部は、該第２パルス管低温部の中心軸と前記第１冷却ステージの中心軸との軸間距離が前記第２パルス管高温部の中心軸と前記第１冷却ステージの中心軸との軸間距離より短い位置で設けられることを特徴とする。   A multi-stage pulse tube refrigerator according to a first aspect of the present invention includes a first pulse tube and a first regenerator tube constituting a first stage, a second pulse tube and a second regenerator tube constituting a second stage, A substantially disc-shaped first cooling stage provided on the low temperature side of the one pulse tube and the first regenerator tube, and a substantially disc-shaped second stage provided on the low temperature side of the second pulse tube and the second regenerator tube. In the multistage pulse tube refrigerator having a cooling stage, the second pulse tube corresponds to the first cold storage tube and the second cold storage tube in order from the high temperature side. The second pulse tube high temperature portion and the second pulse tube low temperature portion are communicated through a first pulse tube communication portion provided inside the first cooling stage, and the second pulse tube high temperature portion and the second pulse tube high temperature portion are connected to each other. The pulse tube low temperature portion includes a central axis of the second pulse tube low temperature portion and the first cooling tube. Wherein the center distance between the central axis of the over-di are provided with a short position than the center distance between the center axes of the first cooling stage of the second pulse tube hot section.

第２の発明は、第１の発明に係る多段式パルス管冷凍機において、前記第１パルス管連通部の中ほどに、流路の内径が前記第２パルス管高温部及び前記第２パルス管低温部の内径より小さい連通路が設けられ、前記連通路の前記第２パルス管高温部側及び前記第２パルス管低温部側の各々において、前記第２パルス管高温部及び前記第２パルス管低温部に向かって前記連通路の内径が徐々に増大することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the multistage pulse tube refrigerator according to the first aspect, the inner diameter of the flow path is the second pulse tube high temperature portion and the second pulse tube in the middle of the first pulse tube communication portion. A communication passage smaller than the inner diameter of the low temperature portion is provided, and the second pulse tube high temperature portion and the second pulse tube are respectively provided on the second pulse tube high temperature portion side and the second pulse tube low temperature portion side of the communication passage. The inner diameter of the communication path gradually increases toward the low temperature part.

第３の発明は、第１又は第２の発明に係る多段式パルス管冷凍機において、前記第１パルス管連通部の前記第２パルス管高温部と接続される側及び前記第２パルス管低温部と接続される側の各々に、冷媒ガスの流れを整える整流器を設けることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, there is provided the multistage pulse tube refrigerator according to the first or second aspect, wherein the first pulse tube communicating portion is connected to the second pulse tube high temperature portion and the second pulse tube low temperature. A rectifier for adjusting the flow of the refrigerant gas is provided on each side connected to the unit.

第４の発明は、第１乃至第３の何れか一つの発明に係る多段式パルス管冷凍機において、前記第２蓄冷管は、該第２蓄冷管の中心軸と前記第１冷却ステージの中心軸との軸間距離が前記第１蓄冷管の中心軸と前記第１冷却ステージの中心軸との軸間距離より短い位置で設けられることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the multistage pulse tube refrigerator according to any one of the first to third aspects, the second regenerator tube includes a center axis of the second regenerator tube and a center of the first cooling stage. The distance between the shafts is provided at a position shorter than the distance between the center axis of the first regenerative tube and the center axis of the first cooling stage.

第５の発明は、第１乃至第４の何れか一つの発明に係る多段式パルス管冷凍機において、３段目を構成する第３パルス管及び第３蓄冷管と、前記第３パルス管及び前記第３蓄冷管の低温側に設けられる略円板形状の第３冷却ステージと
を備え、前記第３パルス管は、高温側から順に、前記第１蓄冷管、前記第２蓄冷管及び前記第３蓄冷管に対応して第３パルス管高温部と第３パルス管中温部と第３パルス管低温部とに分割され、前記第３パルス管高温部と前記第３パルス管中温部とは、前記第１冷却ステージの内部に設けられた第２パルス管連通部を通して連通され、前記第３パルス管中温部と前記第３パルス管低温部とは、前記第２冷却ステージの内部に設けられた第３パルス管連通部を通して連通され、前記第３パルス管中温部は、該第３パルス管中温部の中心軸と前記第１冷却ステージの中心軸との軸間距離が前記第３パルス管高温部の中心軸と前記第１冷却ステージの中心軸との軸間距離より短い位置で設けられ、前記第３パルス管低温部は、該第３パルス管低温部の中心軸と前記第２冷却ステージの中心軸との軸間距離が前記第３パルス管中温部の中心軸と前記第２冷却ステージの中心軸との軸間距離より短い位置で設けられることを特徴とする。 A fifth invention is the multi-stage pulse tube refrigerator according to any one of the first to fourth inventions, a third pulse tube and a third regenerator tube constituting the third stage, the third pulse tube, A third cooling stage having a substantially disk shape provided on the low temperature side of the third regenerator tube, and the third pulse tube is arranged in order from the high temperature side, the first regenerator tube, the second regenerator tube, and the second The third pulse tube high temperature portion, the third pulse tube intermediate temperature portion, and the third pulse tube low temperature portion are divided into three cold storage tubes, and the third pulse tube high temperature portion and the third pulse tube intermediate temperature portion are: The third pulse tube intermediate temperature portion and the third pulse tube low temperature portion are provided inside the second cooling stage, and communicated through a second pulse tube communication portion provided inside the first cooling stage. The third pulse tube communicating portion is communicated through the third pulse tube communicating portion, and the third pulse tube intermediate temperature portion is The distance between the center axis of the intermediate temperature portion of the pulse tube and the center axis of the first cooling stage is shorter than the distance between the center axis of the high temperature portion of the third pulse tube and the center axis of the first cooling stage. The third pulse tube low temperature section has an axial distance between a center axis of the third pulse tube low temperature section and a center axis of the second cooling stage, and the third axis of the third pulse tube intermediate temperature section It is characterized by being provided at a position shorter than the distance between the center axis of the two cooling stages.

第６の発明は、第１乃至第５の発明に係る多段式パルス管冷凍機において、前記第３蓄冷管は、該第３蓄冷管の中心軸と前記第２冷却ステージの中心軸との軸間距離が前記第２蓄冷管の中心軸と前記第２冷却ステージの中心軸との軸間距離より短い位置で設けられることを特徴とする。   A sixth aspect of the invention is the multistage pulse tube refrigerator according to the first to fifth aspects of the invention, wherein the third regenerator is an axis between the central axis of the third regenerator and the central axis of the second cooling stage. The inter-space distance is provided at a position shorter than the inter-axis distance between the central axis of the second regenerator tube and the central axis of the second cooling stage.

第７の発明に係る多段式パルス管冷凍機は、１段目を構成する第１パルス管及び第１蓄冷管と、２段目を構成する第２パルス管及び第２蓄冷管と、前記第１パルス管及び前記第１蓄冷管の低温側に設けられる略円板形状の第１冷却ステージと、前記第２パルス管及び前記第２蓄冷管の低温側に設けられる略円板形状の第２冷却ステージとを備える多段式パルス管冷凍機において、前記第２パルス管は、該第２パルス管の中心軸と前記第１冷却ステージの中心軸との軸間距離が前記第１蓄冷管の中心軸と前記第１冷却ステージの中心軸との距離及び前記第２蓄冷管の中心軸と前記第１冷却ステージの中心軸との軸間距離より短い位置で、前記第１冷却ステージを貫通し、前記第２蓄冷管は、該第２蓄冷管の中心軸と前記第１冷却ステージの中心軸との軸間距離が前記第１蓄冷管の中心軸と前記第１冷却ステージの中心軸との軸間距離より短い位置で設けられることを特徴とする。   A multi-stage pulse tube refrigerator according to a seventh aspect of the present invention is a first pulse tube and a first regenerator tube constituting the first stage, a second pulse tube and a second regenerator tube constituting the second stage, A substantially disc-shaped first cooling stage provided on the low temperature side of the one pulse tube and the first regenerator tube, and a substantially disc-shaped second stage provided on the low temperature side of the second pulse tube and the second regenerator tube. In the multistage pulse tube refrigerator having a cooling stage, the second pulse tube has an axial distance between the center axis of the second pulse tube and the center axis of the first cooling stage. Penetrating the first cooling stage at a position shorter than the distance between the shaft and the central axis of the first cooling stage and the distance between the central axis of the second regenerative tube and the central axis of the first cooling stage; The second regenerator tube has a central axis of the second regenerator tube and a center of the first cooling stage. Center distance between which is characterized in that provided in the shorter position than the center distance between the center axes of the first cooling stage of the first regenerator.

本発明によれば、２段式パルス管冷凍機を含めた多段式パルス管冷凍機の高段側の部分を小径化し、ＭＲＩやＮＭＲなどの装置に搭載される際の輻射による熱流入を抑え、見かけ上の冷凍能力を向上させることができる。   According to the present invention, the high-stage part of a multi-stage pulse tube refrigerator including a two-stage pulse tube refrigerator is reduced in diameter to suppress heat inflow due to radiation when mounted on an apparatus such as MRI or NMR. The apparent refrigeration capacity can be improved.

次に、本発明を実施するための最良の形態について図面と共に説明する。
（実施の形態）
図１乃至図３（ｂ）を参照し、本発明の実施の形態に係るパルス管冷凍機を説明する。 Next, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
(Embodiment)
With reference to FIG. 1 thru | or FIG.3 (b), the pulse tube refrigerator which concerns on embodiment of this invention is demonstrated.

始めに、図１及び図２を参照し、本実施の形態に係るパルス管冷凍機の構成を説明する。図１は、本実施の形態に係るパルス管冷凍機の構成を模式的に示す図である。また、図２は、本実施の形態に係るパルス管冷凍機を説明するための図であり、第１パルス管連通部の形成された第１冷却ステージを模式的に示す断面図である。   First, the configuration of the pulse tube refrigerator according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a pulse tube refrigerator according to the present embodiment. FIG. 2 is a view for explaining the pulse tube refrigerator according to the present embodiment, and is a cross-sectional view schematically showing the first cooling stage in which the first pulse tube communicating portion is formed.

図１に示されるように、本実施の形態に係るパルス管冷凍機１は、圧縮機５、バルブユニット２、第１蓄冷管７、第２蓄冷管８、第１パルス管１０、第１冷却ステージ２４、第２冷却ステージ２５、第２パルス管高温部２６、第２パルス管低温部２７を有する。パルス管冷凍機１は、２段式パルス管冷凍機であり、第１蓄冷管７及び第１パルス管１０が１段目を構成し、第２蓄冷管８、第２パルス管高温部２６及び第２パルス管低温部２７が２段目を構成する。   As shown in FIG. 1, a pulse tube refrigerator 1 according to the present embodiment includes a compressor 5, a valve unit 2, a first regenerator tube 7, a second regenerator tube 8, a first pulse tube 10, and a first cooling unit. It has a stage 24, a second cooling stage 25, a second pulse tube high temperature part 26, and a second pulse tube low temperature part 27. The pulse tube refrigerator 1 is a two-stage pulse tube refrigerator, and the first regenerative tube 7 and the first pulse tube 10 constitute the first stage, the second regenerative tube 8, the second pulse tube high-temperature unit 26, and The second pulse tube low temperature section 27 constitutes the second stage.

圧縮機５は、吐出側に高圧配管６、吸入側に低圧配管４を有する。圧縮機１０は、低圧配管４を通してバルブユニット２から冷媒ガスを回収し、回収した冷媒ガスを低圧配管４から吸入し、吸入した冷媒ガスを圧縮し、圧縮した冷媒ガスを高圧配管６に吐出し、高圧配管６を通してバルブユニット２へ冷媒ガスを供給する。   The compressor 5 has a high-pressure pipe 6 on the discharge side and a low-pressure pipe 4 on the suction side. The compressor 10 collects the refrigerant gas from the valve unit 2 through the low-pressure pipe 4, sucks the collected refrigerant gas from the low-pressure pipe 4, compresses the drawn refrigerant gas, and discharges the compressed refrigerant gas to the high-pressure pipe 6. The refrigerant gas is supplied to the valve unit 2 through the high-pressure pipe 6.

バルブユニット２は、バルブ駆動装置３により駆動される切換弁（図示せず）が設けられている。この切換弁には、圧縮機５への低圧配管４、圧縮機５からの高圧配管６、及び配管１５が接続されている。バルブユニット２は、バルブ駆動装置３の駆動により、圧縮機１０の吐出側である高圧配管６、圧縮機１０の吸入側である低圧配管４を交互に配管１５に連通させる。   The valve unit 2 is provided with a switching valve (not shown) that is driven by a valve driving device 3. A low pressure pipe 4 to the compressor 5, a high pressure pipe 6 from the compressor 5, and a pipe 15 are connected to the switching valve. The valve unit 2 causes the high-pressure pipe 6 on the discharge side of the compressor 10 and the low-pressure pipe 4 on the suction side of the compressor 10 to alternately communicate with the pipe 15 by driving the valve driving device 3.

第１蓄冷管７は、１段目に設けられた蓄冷管であり、冷媒ガスであるヘリウムガスが断熱膨張を繰り返して発生する冷熱を蓄冷する。第１蓄冷管７は、高温端側が配管１５を介してバルブユニット２に接続され、低温端側が第１パルス管１０の低温端側に接続されると共に、第２蓄冷管８の高温端側に接続される。第１蓄冷管７は、中心軸に垂直な断面が略円形の内周及び外周を有する管であり、軸方向に沿った伝熱を抑制するため、肉薄の例えばＳＵＳ３０４等のＳＵＳ材で構成され、軸方向に垂直な断面の形状は、例えば外径６０ｍｍ、内径５５ｍｍ、厚さは２．５ｍｍとすることができる。また、その内部に例えばメッシュ状又は球状の蓄冷材（図示せず）が充填される。   The first regenerator tube 7 is a regenerator tube provided in the first stage, and stores cold heat generated by helium gas, which is a refrigerant gas, repeatedly adiabatic expansion. The first regenerator tube 7 has a high temperature end side connected to the valve unit 2 via a pipe 15, a low temperature end side connected to the low temperature end side of the first pulse tube 10, and a high temperature end side of the second regenerative tube 8. Connected. The first regenerator tube 7 is a tube having an inner periphery and an outer periphery whose cross section perpendicular to the central axis has a substantially circular inner periphery and outer periphery, and is made of a thin SUS material such as SUS304 in order to suppress heat transfer along the axial direction. The shape of the cross section perpendicular to the axial direction can be, for example, an outer diameter of 60 mm, an inner diameter of 55 mm, and a thickness of 2.5 mm. Further, for example, a mesh-like or spherical cold storage material (not shown) is filled therein.

第２蓄冷管８は、２段目に設けられた蓄冷管であり、高温端側が第１蓄冷管７の低温端側に接続され、第１の蓄冷管７の低温端側より導入された冷媒ガスであるヘリウムガスが断熱膨張を繰り返して発生する冷熱を蓄冷する。第２蓄冷管８は、中心軸に垂直な断面が略円形の内周及び外周を有する管であり、軸方向に沿った伝熱を抑制するため、肉薄の例えばＳＵＳ３０４等のＳＵＳ材で構成され、その直径は第１蓄冷管７の直径に比べて小さいため、軸方向に垂直な断面の形状は、例えば外径３０ｍｍ、内径２５ｍｍ、厚さは２．５ｍｍとすることができる。また、第２蓄冷管８は、その内部に例えば極低温で高い比熱を有し、メッシュ状又は球状の形状を有する磁性蓄冷材（図示せず）が充填される。   The second regenerator tube 8 is a regenerator tube provided in the second stage, the high temperature end side is connected to the low temperature end side of the first regenerator tube 7, and the refrigerant introduced from the low temperature end side of the first regenerator tube 7. The helium gas, which is a gas, stores cold heat generated by repeated adiabatic expansion. The second regenerator tube 8 is a tube having an inner periphery and an outer periphery whose cross section perpendicular to the central axis is substantially circular, and is made of a thin SUS material such as SUS304 in order to suppress heat transfer along the axial direction. Since the diameter is smaller than the diameter of the first regenerator tube 7, the cross-sectional shape perpendicular to the axial direction can be, for example, an outer diameter of 30 mm, an inner diameter of 25 mm, and a thickness of 2.5 mm. The second regenerator tube 8 is filled with a magnetic regenerator material (not shown) having a high specific heat, for example, at a very low temperature and having a mesh shape or a spherical shape.

第１パルス管１０は、１段目に設けられるパルス管であり、第１蓄冷管７を通して供給される冷媒ガスであるヘリウムガスが断熱膨張を繰り返して冷熱を発生する。第１パルス管１０は、中心軸に垂直な断面が略円形の内周及び外周を有する管であり、中心軸が第１蓄冷管７の中心軸と平行になるように設けられる。第１パルス管１０は、低温端側及び高温端側に夫々冷媒ガスの流れを整える整流器９、１１が設けられる。整流器９、１１は、後述する整流器２９、３１と同様に、金網（メッシュ）の積層体又は金網（メッシュ）とパンチングプレートの積層体が用いられる。第１パルス管１０は、低温端側が第１蓄冷管７の低温端側と接続される。また、第１パルス管１０は、高温端側がオリフィス２２を介して第１バッファ１４に接続される。更に、第１パルス管１０と第１バッファ１４を接続する配管は、オリフィス１３を介して配管１５に接続される。第１パルス管１０は、肉薄の例えばＳＵＳ３０４等のＳＵＳ材で構成され、軸方向に垂直な断面の形状は、例えば外径５０ｍｍ、内径４５ｍｍ、厚さは２．５ｍｍとすることができる。   The first pulse tube 10 is a pulse tube provided in the first stage, and helium gas, which is a refrigerant gas supplied through the first regenerator tube 7, repeats adiabatic expansion to generate cold. The first pulse tube 10 is a tube having a substantially circular inner circumference and outer circumference in a cross section perpendicular to the central axis, and is provided so that the central axis is parallel to the central axis of the first regenerator tube 7. The first pulse tube 10 is provided with rectifiers 9 and 11 for adjusting the flow of the refrigerant gas on the low temperature end side and the high temperature end side, respectively. As with the rectifiers 29 and 31, which will be described later, the rectifiers 9 and 11 are made of a metal mesh (mesh) laminate or a metal mesh (mesh) and punching plate laminate. The first pulse tube 10 is connected to the low temperature end side of the first regenerative tube 7 at the low temperature end side. The first pulse tube 10 is connected to the first buffer 14 through the orifice 22 at the high temperature end side. Further, the pipe connecting the first pulse tube 10 and the first buffer 14 is connected to the pipe 15 via the orifice 13. The first pulse tube 10 is made of a thin SUS material such as SUS304, and the cross-sectional shape perpendicular to the axial direction can be, for example, an outer diameter of 50 mm, an inner diameter of 45 mm, and a thickness of 2.5 mm.

第１冷却ステージ２４は、１段目に設けられる略円板形状の冷却ステージであり、第１蓄冷管７の低温端側及び第１パルス管１０の低温端側に設けられる。第１冷却ステージ２４は、第１蓄冷管７及び第１パルス管１０に熱的に接続されており、パルス管冷凍機１の駆動時には、約４０Ｋに冷却される。第１冷却ステージ２４は、熱伝導率及び比熱が比較的高い材料である銅により形成される。尚、第１蓄冷管７と第１パルス管１０とを接続する連通路１６、及び第１パルス管連通部３０は、第１冷却ステージ２４内に形成される。   The first cooling stage 24 is a substantially disc-shaped cooling stage provided in the first stage, and is provided on the low temperature end side of the first regenerator tube 7 and the low temperature end side of the first pulse tube 10. The first cooling stage 24 is thermally connected to the first regenerator tube 7 and the first pulse tube 10, and is cooled to about 40K when the pulse tube refrigerator 1 is driven. The first cooling stage 24 is formed of copper, which is a material having a relatively high thermal conductivity and specific heat. The communication path 16 that connects the first regenerative tube 7 and the first pulse tube 10 and the first pulse tube communication portion 30 are formed in the first cooling stage 24.

第２パルス管は、従来と異なり、高温側から順に、第１蓄冷管７及び第２蓄冷管８に対応して、第２パルス管高温部２６と第２パルス管低温部２７の２つの部分に分かれる。また、第２パルス管高温部２６と第２パルス管低温部２７とは、第１冷却ステージ２４の内部に設けられた第１パルス管連通部３０を通して連通される。第２パルス管高温部２６、第２パルス管低温部２７は、２段目に設けられたパルス管であり、第２蓄冷管８を通して供給される冷媒ガスであるヘリウムガスが断熱膨張を繰り返して冷熱を発生する。第２パルス管高温部２６及び第２パルス管低温部２７は、夫々中心軸に垂直な断面が略円形の内周及び外周よりなる管であり、各々の中心軸が第１蓄冷管７、第２蓄冷管８及び第１パルス管の夫々の中心軸と平行になるように設けられる。第２パルス管高温部２６及び第２パルス管低温部２７は、肉薄の例えばＳＵＳ３０４等のＳＵＳ材で構成され、軸方向に垂直な断面の形状は、例えば外径３０ｍｍ、内径２５ｍｍ、厚さは２．５ｍｍとすることができる。   Unlike the prior art, the second pulse tube corresponds to the first regenerative tube 7 and the second regenerative tube 8 in order from the high temperature side, and includes two parts, a second pulse tube high temperature portion 26 and a second pulse tube low temperature portion 27. Divided into The second pulse tube high temperature part 26 and the second pulse tube low temperature part 27 are communicated with each other through a first pulse tube communication part 30 provided inside the first cooling stage 24. The second pulse tube high temperature part 26 and the second pulse tube low temperature part 27 are pulse tubes provided in the second stage, and the helium gas, which is the refrigerant gas supplied through the second regenerator tube 8, repeats adiabatic expansion. Generate cold heat. The second pulse tube high temperature portion 26 and the second pulse tube low temperature portion 27 are tubes each having a substantially circular inner periphery and outer periphery in a cross section perpendicular to the central axis. 2 The regenerator tube 8 and the first pulse tube are provided so as to be parallel to the respective central axes. The second pulse tube high temperature part 26 and the second pulse tube low temperature part 27 are made of thin SUS material such as SUS304, and the cross-sectional shape perpendicular to the axial direction is, for example, an outer diameter of 30 mm, an inner diameter of 25 mm, and a thickness of It can be 2.5 mm.

第２冷却ステージ２５は、２段目に設けられる略円板形状の冷却ステージであり、第２蓄冷管８の低温端側及び第２パルス管低温部２７の低温端側に設けられる。後述されるように、第２冷却ステージ２５は、第１冷却ステージ２４と同心になるように設けられる。第２冷却ステージ２５は、熱伝導率及び比熱が比較的高い材料である銅により形成される。また、第２冷却ステージ２５は、パルス管冷凍機１の駆動時には、約４Ｋに冷却される。尚、第２蓄冷管８と第２パルス管低温部２７とを接続する連通路１７は、第２冷却ステージ２５内に形成される。   The second cooling stage 25 is a substantially disk-shaped cooling stage provided in the second stage, and is provided on the low temperature end side of the second regenerator tube 8 and on the low temperature end side of the second pulse tube low temperature section 27. As will be described later, the second cooling stage 25 is provided so as to be concentric with the first cooling stage 24. The second cooling stage 25 is formed of copper, which is a material having a relatively high thermal conductivity and specific heat. The second cooling stage 25 is cooled to about 4K when the pulse tube refrigerator 1 is driven. A communication path 17 that connects the second regenerator tube 8 and the second pulse tube low temperature section 27 is formed in the second cooling stage 25.

第１パルス管連通部３０は、図２（ａ）に示されるように、第１冷却ステージ２４の内部に設けられる。第１パルス管連通部３０は、その中ほどに、流路の内径が第２パルス管高温部２６及び第２パルス管低温部２７の内径より小さい連通路３０ａを有する。連通路３０ａは、連通路３０ａの高温側（第２パルス管高温部２６側）及び低温側（第２パルス管低温部２７側）の各々において、第２パルス管高温部２６及び第２パルス管低温部２７に向かって、連通路の内径が徐々に増大する接続部３０ｂ、３０ｃを有する。連通路３０ａの内径は、特に限定されるものではないが、例えば第２パルス管高温部２６及び第２パルス管低温部２７の内径を２５ｍｍとするとき、連通路３０ａの内径を３ｍｍとすることができる。   The first pulse tube communication portion 30 is provided inside the first cooling stage 24 as shown in FIG. The first pulse tube communication portion 30 has a communication passage 30 a having an inner diameter of the flow path smaller than the inner diameters of the second pulse tube high temperature portion 26 and the second pulse tube low temperature portion 27 in the middle thereof. The communication passage 30a includes a second pulse tube high temperature portion 26 and a second pulse tube on the high temperature side (second pulse tube high temperature portion 26 side) and the low temperature side (second pulse tube low temperature portion 27 side) of the communication passage 30a. Connection portions 30b and 30c in which the inner diameter of the communication passage gradually increases toward the low temperature portion 27 are provided. The inner diameter of the communication path 30a is not particularly limited. For example, when the inner diameters of the second pulse tube high temperature part 26 and the second pulse tube low temperature part 27 are 25 mm, the inner diameter of the communication path 30a is 3 mm. Can do.

第１パルス管連通部３０の第２パルス管高温部２６の低温端と接続される側、第１パルス管連通部３０の第２パルス管低温部２７の高温端側と接続される側、の夫々には、冷媒ガスの流れを整える整流器２９、３１が設けられる。整流器２９、３１は、図２（ａ）に示されるように、金網（メッシュ）２９ａ、３１ａの積層体を用いることができる。金網（メッシュ）は、冷媒ガスが金網（メッシュ）の細孔を通過することにより、第２パルス管高温部２６及び第２パルス管低温部２７において、中心軸に垂直な断面において冷媒ガスの圧力及び流速を一定に揃えることによって、冷却効率を高めるためのものである。整流器２９、３１として金網（メッシュ）の積層体を用いる場合、特に限定されるものではないが、例えば目の開きが０．１５４ｍｍ、線径が０．１０ｍｍ、の１００メッシュのＳＵＳの細目金網と、目の開きが１．０９ｍｍ、線径が０．５ｍｍ、１６メッシュのＳＵＳの粗目金網とを重ね合わせたものを４組積層したものが用いられる。   The side connected to the low temperature end of the second pulse tube high temperature portion 26 of the first pulse tube communication portion 30 and the side connected to the high temperature end side of the second pulse tube low temperature portion 27 of the first pulse tube communication portion 30. Each is provided with rectifiers 29 and 31 for adjusting the flow of the refrigerant gas. As shown in FIG. 2A, the rectifiers 29 and 31 can be a laminate of wire mesh (mesh) 29a and 31a. In the metal mesh (mesh), when the refrigerant gas passes through the pores of the metal mesh (mesh), the pressure of the refrigerant gas in the cross section perpendicular to the central axis in the second pulse tube high temperature portion 26 and the second pulse tube low temperature portion 27. In addition, the cooling efficiency is improved by keeping the flow rate constant. In the case of using a metal mesh (mesh) laminate as the rectifiers 29 and 31, there is no particular limitation. For example, a 100-mesh SUS fine metal mesh with an opening of 0.154 mm and a wire diameter of 0.10 mm A laminate of four sets of SUS coarse mesh nets having a mesh opening of 1.09 mm, a wire diameter of 0.5 mm, and 16 mesh is used.

また、整流器２９、３１は、図２（ｂ）に示されるように、金網（メッシュ）２９ａ、３１ａとパンチングプレート２９ｂ、３１ｂとの積層体を用いることができる。整流器２９、３１として金網（メッシュ）とパンチングプレートとの積層体を用いる場合、特に限定されるものではないが、例えば目の開きが０．１５４ｍｍ、線径が０．１０ｍｍ、の１００メッシュのＳＵＳの細目金網と、穴径が０．５ｍｍφ、開口率が２３％のパンチングプレートとを重ね合わせたものを４組積層したものを用いることができる。   In addition, as shown in FIG. 2B, the rectifiers 29 and 31 can be a laminate of wire mesh (mesh) 29a and 31a and punching plates 29b and 31b. When a laminated body of a metal mesh (mesh) and a punching plate is used as the rectifiers 29 and 31, there is no particular limitation. For example, a 100 mesh SUS having an eye opening of 0.154 mm and a wire diameter of 0.10 mm. A laminate obtained by laminating four pairs of fine metal meshes and a punching plate having a hole diameter of 0.5 mmφ and an aperture ratio of 23% can be used.

第２パルス管低温部２７の低温端側は、冷媒ガスの流れを整える整流器３２が設けられ、第２蓄冷管８の低温端側と接続される。また、第２パルス管高温部２６の高温端側は、冷媒ガスの流れを整える整流器２８が設けられ、オリフィス２３を介して第２バッファ２１に接続される。更に、第２パルス管高温部２６と第２バッファ２１を接続する配管は、オリフィス１２を介して配管１５に接続される。整流器２８、３２は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示される整流器２９、３１と同様に、金網（メッシュ）の積層体又は金網（メッシュ）とパンチングプレートの積層体が用いられる。   The low temperature end side of the second pulse tube low temperature section 27 is provided with a rectifier 32 that regulates the flow of the refrigerant gas, and is connected to the low temperature end side of the second regenerator tube 8. Further, a rectifier 28 for adjusting the flow of the refrigerant gas is provided on the high temperature end side of the second pulse tube high temperature section 26, and is connected to the second buffer 21 through the orifice 23. Further, the pipe connecting the second pulse tube high temperature section 26 and the second buffer 21 is connected to the pipe 15 via the orifice 12. As for the rectifiers 28 and 32, similarly to the rectifiers 29 and 31 shown in FIGS. 2A and 2B, a laminate of a metal mesh (mesh) or a laminate of a metal mesh (mesh) and a punching plate is used.

更に、本実施の形態において、第２蓄冷管８は、第１蓄冷管７と同心でなく設けられる。具体的には、第２蓄冷管８は、第２蓄冷管８の中心軸が、第１蓄冷管７の中心軸より第１冷却ステージ２４ａの中心軸に近くなるように設けられる。   Further, in the present embodiment, the second regenerator tube 8 is provided not concentrically with the first regenerator tube 7. Specifically, the second regenerator tube 8 is provided such that the central axis of the second regenerator tube 8 is closer to the central axis of the first cooling stage 24 a than the central axis of the first regenerator tube 7.

次に、図３を参照し、本実施の形態に係るパルス管冷凍機１の１段目及び２段目の蓄冷管及びパルス管の平面視における配置について説明する。図３は、本実施の形態に係るパルス管冷凍機を説明するための図であり、図３（ａ）は第１冷却ステージ２４の上面を図１におけるＡ方向から見た平面図であり、図３（ｂ）は第２冷却ステージ２５の上面を図１におけるＢ方向から見た平面図である。   Next, with reference to FIG. 3, the arrangement | positioning in planar view of the 1st-stage | paragraph and the 2nd-stage cold storage tube | pipe of the pulse tube refrigerator 1 which concerns on this Embodiment and a pulse tube is demonstrated. FIG. 3 is a diagram for explaining the pulse tube refrigerator according to the present embodiment, and FIG. 3A is a plan view of the upper surface of the first cooling stage 24 as viewed from the direction A in FIG. FIG. 3B is a plan view of the upper surface of the second cooling stage 25 as viewed from the direction B in FIG.

図３（ａ）に示されるように、平面視において、第１冷却ステージ２４の上面は円形形状を有し、第１パルス管１０、第１蓄冷管７、第２パルス管高温部２６の３つの管が接続される。第１冷却ステージ２４の半径はＲ１であり、第２パルス管高温部２６の半径はＲ２であり、第１蓄冷管７の半径はＲ３であり、第１冷却ステージ２４の中心軸と第２パルス管高温部２６の中心軸との軸間距離はＤ２であり、第１冷却ステージ２４の中心軸と第１蓄冷管７の中心軸との軸間距離はＤ３である。   As shown in FIG. 3A, the upper surface of the first cooling stage 24 has a circular shape in plan view, and the first pulse tube 10, the first regenerator tube 7, and the second pulse tube high-temperature part 26 are three. Two tubes are connected. The radius of the first cooling stage 24 is R1, the radius of the second pulse tube high temperature portion 26 is R2, the radius of the first regenerator tube 7 is R3, the central axis of the first cooling stage 24 and the second pulse. The distance between the center axis of the high temperature tube portion 26 is D2, and the distance between the center axis of the first cooling stage 24 and the center axis of the first regenerator tube 7 is D3.

図３（ｂ）に示されるように、平面視において、第２冷却ステージ２５の上面は円形形状を有し、第２蓄冷管８、第２パルス管低温部２７の２つの管が接続される。第２冷却ステージ２５は、第１冷却ステージ２４と同心になるように設けられる。これは、第１の冷却ステージ２４、第２の冷却ステージ２５が銅よりなり重量があるので、操作性、安定性を考慮し、冷凍機の重心を中心軸に略一致させるためであると共に、パルス管冷凍機１を収容する低温容器を中心軸対称に近い構成にするためである。   As shown in FIG. 3B, in plan view, the upper surface of the second cooling stage 25 has a circular shape, and the two tubes of the second regenerator tube 8 and the second pulse tube cryogenic part 27 are connected. . The second cooling stage 25 is provided so as to be concentric with the first cooling stage 24. This is because the first cooling stage 24 and the second cooling stage 25 are made of copper and have a weight, so that the center of gravity of the refrigerator is substantially aligned with the central axis in consideration of operability and stability. This is because the cryogenic container that accommodates the pulse tube refrigerator 1 has a configuration close to the central axis symmetry.

第２冷却ステージ２５の半径はＲ４であり、第２パルス管低温部２７の半径はＲ５であり、第２蓄冷管８の半径はＲ６であり、第２冷却ステージ２５の中心軸（第１冷却ステージ２４の中心軸）と第２パルス管低温部２７の中心軸との軸間距離はＤ５であり、第２冷却ステージ２５の中心軸と第２蓄冷管８の中心軸との軸間距離はＤ６である。   The radius of the second cooling stage 25 is R4, the radius of the second pulse tube low-temperature part 27 is R5, the radius of the second regenerative tube 8 is R6, and the central axis of the second cooling stage 25 (the first cooling stage). The interaxial distance between the central axis of the stage 24 and the central axis of the second pulse tube low temperature section 27 is D5, and the interaxial distance between the central axis of the second cooling stage 25 and the central axis of the second regenerative tube 8 is D6.

ここで、第２パルス管低温部２７の中心軸を、第２パルス管高温部２６の中心軸に比べ第２冷却ステージ２５の中心軸（第１冷却ステージ２４の中心軸）に近づける場合、Ｄ５＜Ｄ２である。また、第２蓄冷管８の中心軸を、第１蓄冷管７の中心軸に比べ第２冷却ステージ２５の中心軸（第１冷却ステージ２４の中心軸）に近づける場合、Ｄ６＜Ｄ３である。   Here, when the central axis of the second pulse tube low temperature part 27 is closer to the central axis of the second cooling stage 25 (the central axis of the first cooling stage 24) than the central axis of the second pulse tube high temperature part 26, D5 <D2. Further, when the central axis of the second regenerative tube 8 is closer to the central axis of the second cooling stage 25 (the central axis of the first cooling stage 24) than the central axis of the first regenerative tube 7, D6 <D3.

次に、本実施の形態に係るパルス管冷凍機１の冷凍冷却の作用、２段目が小径化される作用、小径化されることによる輻射の低減の作用を説明する。   Next, an operation of refrigeration cooling of the pulse tube refrigerator 1 according to the present embodiment, an operation of reducing the diameter of the second stage, and an operation of reducing radiation by reducing the diameter will be described.

まず、パルス管冷凍機の冷凍冷却を行う作用を説明する。   First, the effect | action which performs the freezing cooling of a pulse tube refrigerator is demonstrated.

最初に、１段目のパルス管である第１パルス管１０において冷熱が発生し、発生した冷熱が１段目の蓄冷管である第１蓄冷管７に蓄冷される作用を説明する。   First, an operation in which cold heat is generated in the first pulse tube 10 that is the first-stage pulse tube, and the generated cold heat is stored in the first cold storage tube 7 that is the first-stage cold storage tube will be described.

バルブユニット２に収容される図示しない切換弁を切換えることにより、配管１５を介し、第１蓄冷管７の高温端側は、高圧配管６又は低圧配管４と切換え連通される。その結果、第１蓄冷管７の低温端側と連通された第１パルス管１０に冷媒ガスが周期的に供給／回収されるため、第１パルス管１０内で冷媒ガスが圧縮と膨張とを繰返し、その際に断熱膨張で発生する冷熱を第１蓄冷管７に蓄冷することにより、第１蓄冷管７の低温端側は冷却される。   By switching a switching valve (not shown) housed in the valve unit 2, the high temperature end side of the first regenerator pipe 7 is switched and communicated with the high pressure pipe 6 or the low pressure pipe 4 via the pipe 15. As a result, since the refrigerant gas is periodically supplied / recovered to the first pulse tube 10 communicated with the low temperature end side of the first regenerator tube 7, the refrigerant gas is compressed and expanded in the first pulse tube 10. By repeatedly storing cold heat generated by adiabatic expansion in the first regenerator tube 7 at that time, the low temperature end side of the first regenerator tube 7 is cooled.

具体的には、まず、第１蓄冷管７を高圧配管６に切換え連通すると共に、オリフィス１３を通して第１パルス管１０の高温端側に冷媒ガスを流入させ、第１パルス管１０の低温端側からの冷媒ガスの流入を抑制する。その後、第１パルス管１０内の圧力が第１バッファ１４内の圧力よりも高くなると、第１パルス管１０内の冷媒ガスがオリフィス２２を通って第１バッファ１４内に流入し、第１パルス管１０内の冷媒ガスが第１パルス管１０の高温端側に移動する。   Specifically, first, the first regenerative tube 7 is switched to and communicated with the high-pressure pipe 6, and the refrigerant gas is introduced into the high-temperature end side of the first pulse tube 10 through the orifice 13. Inflow of refrigerant gas from Thereafter, when the pressure in the first pulse tube 10 becomes higher than the pressure in the first buffer 14, the refrigerant gas in the first pulse tube 10 flows into the first buffer 14 through the orifice 22, and the first pulse The refrigerant gas in the tube 10 moves to the high temperature end side of the first pulse tube 10.

次に、第１蓄冷管７を低圧配管４に切換え連通すると共に、オリフィス１３を通して第１パルス管１０の高温端側から冷媒ガスを流出させ、第１パルス管１０の低温端側からの冷媒ガスの流出を抑制する。その後、第１パルス管１０内の圧力が第１バッファ１４内の圧力よりも低くなると、第１バッファ１４内の冷媒ガスがオリフィス２２を通って第１パルス管１０内に流出し、第１パルス管１０内の冷媒ガスが第１パルス管１０の低温端側に移動する。   Next, the first regenerative tube 7 is switched to and communicated with the low-pressure piping 4, and the refrigerant gas flows out from the high temperature end side of the first pulse tube 10 through the orifice 13, and the refrigerant gas from the low temperature end side of the first pulse tube 10. Suppresses outflow. Thereafter, when the pressure in the first pulse tube 10 becomes lower than the pressure in the first buffer 14, the refrigerant gas in the first buffer 14 flows out into the first pulse tube 10 through the orifice 22, and the first pulse The refrigerant gas in the tube 10 moves to the low temperature end side of the first pulse tube 10.

この結果、第１パルス管１０内の圧力変化と流速変化のタイミングがずれて位相差が大きくなるため、冷媒ガスの圧縮／膨張が繰返されるときに冷凍機が冷熱を発生する仕事量が大きくなり、冷凍能力が向上する。本実施の形態に係るパルス管冷凍機１において、例えば、冷媒ガスとして、例えば０．５〜２．５ＭＰａの圧力を有するヘリウム（Ｈｅ）ガスが用いられ、例えば２Ｈｚ程度の繰返し速度で冷媒ガスの圧縮・膨張を繰返すことによって、第１パルス管１０の低温端側で例えば５０Ｋ程度の低温を得ることができる。   As a result, the timing of the pressure change in the first pulse tube 10 and the timing of the flow velocity change are shifted and the phase difference increases, so that the amount of work in which the refrigerator generates cold when the refrigerant gas compression / expansion is repeated increases. , Refrigeration capacity is improved. In the pulse tube refrigerator 1 according to the present embodiment, for example, helium (He) gas having a pressure of, for example, 0.5 to 2.5 MPa is used as the refrigerant gas. For example, the refrigerant gas has a repetition rate of about 2 Hz. By repeating the compression / expansion, a low temperature of, for example, about 50K can be obtained on the low temperature end side of the first pulse tube 10.

次に、２段目のパルス管である第２パルス管高温部２６及び第２パルス管低温部２７において冷熱が発生し、発生した冷熱が２段目の蓄冷管である第２蓄冷管８に蓄冷される作用を説明する。   Next, cold heat is generated in the second pulse tube high temperature portion 26 and the second pulse tube low temperature portion 27 that are the second-stage pulse tubes, and the generated cold heat is transferred to the second cold storage tube 8 that is the second-stage cold storage tube. The action of storing cold will be described.

バルブユニット２に収容される図示しない切換弁を切換えることにより、配管１５及び第１蓄冷管７を介し、第２蓄冷管８の高温端側は、高圧配管６又は低圧配管４と切換え連通される。その結果、第２蓄冷管８の低温端側と連通された第２パルス管低温部２７及び第２パルス管高温部２６に冷媒ガスが周期的に供給／回収されるため、第２パルス管低温部２７内及び第２パルス管高温部２６内で冷媒ガスが圧縮と膨張とを繰返し、その際に断熱膨張で発生する冷熱を第２蓄冷管８に蓄冷することにより、第２蓄冷管８の低温端側は冷却される。   By switching a switching valve (not shown) accommodated in the valve unit 2, the high temperature end side of the second regenerative tube 8 is switched and communicated with the high pressure piping 6 or the low pressure piping 4 via the piping 15 and the first regenerative tube 7. . As a result, since the refrigerant gas is periodically supplied / recovered to the second pulse tube low temperature portion 27 and the second pulse tube high temperature portion 26 that communicate with the low temperature end side of the second regenerator tube 8, the second pulse tube low temperature The refrigerant gas repeatedly compresses and expands in the part 27 and in the second pulse tube high-temperature part 26, and the cold heat generated by the adiabatic expansion at that time is stored in the second regenerator tube 8, whereby the second regenerator tube 8 The cold end side is cooled.

具体的には、まず、第２蓄冷管８を高圧配管６に切換え連通すると共に、オリフィス１２を通して第２パルス管高温部２６の高温端側に冷媒ガスを流入させ、第２パルス管低温部２７の低温端側からの冷媒ガスの流入を抑制する。その後、第２パルス管低温部２７内及び第２パルス管高温部２６内の圧力が第２バッファ２１内の圧力よりも高くなると、第２パルス管低温部２７内及び第２パルス管高温部２６内の冷媒ガスがオリフィス２３を通って第２バッファ２１内に流入し、第２パルス管低温部２７内及び第２パルス管高温部２６内の冷媒ガスが第２パルス管高温部２６の高温端側に移動する。   Specifically, first, the second regenerative tube 8 is switched and communicated with the high-pressure pipe 6, and the refrigerant gas is caused to flow into the high-temperature end side of the second pulse tube high-temperature portion 26 through the orifice 12, thereby Inflow of the refrigerant gas from the low-temperature end side is suppressed. Thereafter, when the pressure in the second pulse tube low temperature part 27 and the second pulse tube high temperature part 26 becomes higher than the pressure in the second buffer 21, the second pulse tube low temperature part 27 and the second pulse tube high temperature part 26 The refrigerant gas in the refrigerant flows into the second buffer 21 through the orifice 23, and the refrigerant gas in the second pulse tube low temperature portion 27 and the second pulse tube high temperature portion 26 flows to the high temperature end of the second pulse tube high temperature portion 26. Move to the side.

次に、第２蓄冷管８を低圧配管４に切換え連通すると共に、オリフィス１２を通して第２パルス管高温部２６の高温端側から冷媒ガスを流出させ、第２パルス管低温部２７の低温端側からの冷媒ガスの流出を抑制する。その後、第２パルス管低温部２７内及び第２パルス管高温部２６内の圧力が第２バッファ２１内の圧力よりも低くなると、第２バッファ２１内の冷媒ガスがオリフィス２３を通って第２パルス管低温部２７内及び第２パルス管高温部２６内に流出し、第２パルス管低温部２７内及び第２パルス管高温部２６内の冷媒ガスが第２パルス管低温部２７の低温端側に移動する。   Next, the second regenerative tube 8 is switched to and communicated with the low-pressure pipe 4, and the refrigerant gas is allowed to flow out from the high temperature end side of the second pulse tube high temperature portion 26 through the orifice 12, so that the low temperature end side of the second pulse tube low temperature portion 27. The outflow of refrigerant gas from the Thereafter, when the pressure in the second pulse tube low temperature part 27 and the second pulse tube high temperature part 26 becomes lower than the pressure in the second buffer 21, the refrigerant gas in the second buffer 21 passes through the orifice 23 and enters the second state. The refrigerant gas flowing out into the pulse tube low temperature part 27 and the second pulse tube high temperature part 26 flows into the second pulse tube low temperature part 27 and the second pulse tube high temperature part 26, and the refrigerant gas in the second pulse tube low temperature part 27 flows into the low temperature end of the second pulse tube low temperature part 27. Move to the side.

この結果、第２パルス管低温部２７内及び第２パルス管高温部２６内の圧力変化と流速変化のタイミングがずれて位相差が大きくなるため、冷媒ガスの圧縮／膨張が繰返されるときに冷凍機が冷熱を発生する仕事量が大きくなり、冷凍能力が向上する。本実施の形態に係るパルス管冷凍機１において、例えば、冷媒ガスとして、例えば０．５〜２．５ＭＰａの圧力を有するヘリウム（Ｈｅ）ガスが用いられ、例えば２Ｈｚ程度の繰返し速度で冷媒ガスの圧縮・膨張を繰返すことによって、第２パルス管低温部２７の低温端側で例えば４Ｋ程度の低温を得ることができる。   As a result, the timing of the pressure change and the flow velocity change in the second pulse tube low temperature portion 27 and the second pulse tube high temperature portion 26 is shifted and the phase difference increases, so that the refrigerant gas is frozen when the compression / expansion of the refrigerant gas is repeated. The amount of work in which the machine generates cold is increased and the refrigeration capacity is improved. In the pulse tube refrigerator 1 according to the present embodiment, for example, helium (He) gas having a pressure of, for example, 0.5 to 2.5 MPa is used as the refrigerant gas. For example, the refrigerant gas has a repetition rate of about 2 Hz. By repeating the compression / expansion, a low temperature of, for example, about 4K can be obtained on the low temperature end side of the second pulse tube low temperature portion 27.

なお、本実施の形態においては、第２パルス管が、第２パルス管高温部２６と第２パルス管低温部２７とに分割され、第１パルス管連通部３０を通して連通されるため、クランク状に屈曲し、第２パルス管低温部２７の中心軸が、第２パルス管高温部２６の中心軸よりも第１冷却ステージ２４の中心軸に近づくような構造を有する。また、第１パルス管連通部３０の流路の断面積は、第２パルス管高温部２６及び第２パルス管低温部２７の中心軸に垂直な断面の断面積より小さい。更に、第１パルス管連通部３０の第２パルス管高温部２６側及び第２パルス管低温部２７側の各々には、冷媒ガスの流れを整える整流器２９、３１が設けられる。このような連通構造を用いることにより、第２パルス管高温部２６と第２パルス管低温部２７とは、一体のパルス管として機能し、約４Ｋ程度の低温を得ることができる。   In the present embodiment, the second pulse tube is divided into the second pulse tube high temperature portion 26 and the second pulse tube low temperature portion 27 and communicated through the first pulse tube communication portion 30, so that the crank shape And the center axis of the second pulse tube low temperature part 27 is closer to the center axis of the first cooling stage 24 than the center axis of the second pulse tube high temperature part 26. Further, the cross-sectional area of the flow path of the first pulse tube communication portion 30 is smaller than the cross-sectional areas of the cross sections perpendicular to the central axes of the second pulse tube high temperature portion 26 and the second pulse tube low temperature portion 27. Further, rectifiers 29 and 31 for adjusting the flow of the refrigerant gas are provided on the second pulse tube high temperature part 26 side and the second pulse tube low temperature part 27 side of the first pulse tube communication part 30, respectively. By using such a communication structure, the second pulse tube high temperature portion 26 and the second pulse tube low temperature portion 27 function as an integrated pulse tube, and a low temperature of about 4K can be obtained.

次に、２段目が小径化される作用について説明する。   Next, the operation of reducing the diameter of the second stage will be described.

第１冷却ステージ２４及び第２冷却ステージ２５が同心になるように設けられ、従来のように２段目の第２パルス管が高温端側から低温端側まで一体である場合、図１２に示されるように、２段目の冷却ステージである第２冷却ステージ２５の径は、第１冷却ステージ２４の径に比べてそれほど小さくすることはできない。   FIG. 12 shows a case where the first cooling stage 24 and the second cooling stage 25 are provided concentrically and the second pulse tube of the second stage is integrated from the high temperature end side to the low temperature end side as in the prior art. As described above, the diameter of the second cooling stage 25, which is the second cooling stage, cannot be made much smaller than the diameter of the first cooling stage 24.

一方、本実施の形態に係るパルス管冷凍機１においては、第２パルス管を第２パルス管高温部２６と第２パルス管低温部２７とに分割し、第２パルス管低温部２７の中心軸を、第２パルス管高温部２６に比べて第２冷却ステージ２５の中心軸（第１冷却ステージ２４の中心軸）に近づけることにより、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示されるように、Ｄ５＜Ｄ２とすることができる。また、第２パルス管低温部２７の半径は第２パルス管高温部２６の半径と同一であり、Ｒ５＝Ｒ２である。従って、Ｄ５＋Ｒ５＜Ｄ２＋Ｒ２となる。即ち、第２冷却ステージ２５の中心軸（第１冷却ステージの中心軸）を中心とし、第２パルス管低温部２７を内接するような円の半径（Ｄ５＋Ｒ５）は、第１冷却ステージ２４の中心軸を中心とし、第２パルス管高温部２６を内接するような円の半径（Ｄ２＋Ｒ２）より小さくすることができる。   On the other hand, in the pulse tube refrigerator 1 according to the present embodiment, the second pulse tube is divided into a second pulse tube high temperature part 26 and a second pulse tube low temperature part 27, and the center of the second pulse tube low temperature part 27 is divided. 3A and 3B, the shaft is closer to the central axis of the second cooling stage 25 (the central axis of the first cooling stage 24) than the second pulse tube high temperature portion 26. Thus, D5 <D2. The radius of the second pulse tube low temperature part 27 is the same as the radius of the second pulse tube high temperature part 26, and R5 = R2. Therefore, D5 + R5 <D2 + R2. That is, the radius (D5 + R5) of the circle centering on the central axis of the second cooling stage 25 (the central axis of the first cooling stage) and inscribed in the second pulse tube low temperature portion 27 is the center of the first cooling stage 24. It can be made smaller than the radius (D2 + R2) of the circle centering on the axis and inscribed in the second pulse tube high temperature portion 26.

更に、本実施の形態に係るパルス管冷凍機１においては、第２蓄冷管８の中心軸を、第１蓄冷管７の中心軸に比べて第２冷却ステージ２５の中心軸（第１冷却ステージ２４の中心軸）に近づけることにより、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示されるように、Ｄ６＜Ｄ３とすることができる。また、第２蓄冷管８の半径は第１蓄冷管７の半径より小さいため、Ｒ６＜Ｒ３である。従って、Ｄ６＋Ｒ６＜Ｄ３＋Ｒ３となる。即ち、第２冷却ステージ２５の中心軸（第１冷却ステージ２４の中心軸）を中心とし、第２蓄冷管８を内接するような円の半径（Ｄ６＋Ｒ６）は、第１冷却ステージ２４の中心軸を中心とし、第１蓄冷管７を内接するような円の半径（Ｄ３＋Ｒ３）より小さくすることができる。   Furthermore, in the pulse tube refrigerator 1 according to the present embodiment, the central axis of the second cooling storage tube 8 is set to be the central axis of the second cooling stage 25 (the first cooling stage) compared to the central axis of the first cold storage tube 7. By approaching the central axis 24, it is possible to satisfy D6 <D3 as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b). Moreover, since the radius of the 2nd cool storage pipe 8 is smaller than the radius of the 1st cool storage pipe 7, it is R6 <R3. Therefore, D6 + R6 <D3 + R3. That is, the radius (D6 + R6) of the circle centering on the center axis of the second cooling stage 25 (center axis of the first cooling stage 24) and inscribed in the second regenerative tube 8 is the center axis of the first cooling stage 24. Can be made smaller than the radius (D3 + R3) of the circle inscribed in the first regenerator tube 7.

以上の関係と、第１冷却ステージ２４に接続される第１パルス管１０が第２冷却ステージ２５には接続されないことから、第２冷却ステージ２５の半径を第１冷却ステージ２４の半径より小さくすることができる。即ち、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示されるように、Ｒ４＜Ｒ１とすることができる。   Since the above relationship and the first pulse tube 10 connected to the first cooling stage 24 are not connected to the second cooling stage 25, the radius of the second cooling stage 25 is made smaller than the radius of the first cooling stage 24. be able to. That is, as shown in FIGS. 3A and 3B, R4 <R1.

また、前述したように、第２パルス管高温部２６と第２パルス管低温部２７とを第１パルス管連通部３０で連通した場合も、２段目の第２パルス管としての機能は確保されるので、冷凍機の冷凍能力を低下させることなく小型化することができる。   Further, as described above, even when the second pulse tube high-temperature part 26 and the second pulse tube low-temperature part 27 are communicated with each other by the first pulse tube communication part 30, the function as the second pulse tube at the second stage is ensured. Therefore, it is possible to reduce the size without reducing the refrigeration capacity of the refrigerator.

具体的には、第１蓄冷管７の外径を６０ｍｍ、第２蓄冷管８の外径を３０ｍｍ、第１パルス管１０の外径を５０ｍｍ、第２パルス管高温部２６及び第２パルス管低温部２７の外径を３０ｍｍ、としたとき、第１冷却ステージ２４の外径を１３０ｍｍφとし、第２冷却ステージ２５の外径を６０ｍｍφにすることができる。第２パルス管を分割しない場合には、第２冷却ステージ２５の外径は１００ｍｍφより小さくすることができないが、第２パルス管を分割することによって、第２冷却ステージ２５の外径を１００ｍｍφから６０ｍｍφに小径化できる。   Specifically, the outer diameter of the first regenerator tube 7 is 60 mm, the outer diameter of the second regenerator tube 8 is 30 mm, the outer diameter of the first pulse tube 10 is 50 mm, the second pulse tube high temperature section 26 and the second pulse tube. When the outer diameter of the low temperature part 27 is 30 mm, the outer diameter of the first cooling stage 24 can be 130 mmφ, and the outer diameter of the second cooling stage 25 can be 60 mmφ. When the second pulse tube is not divided, the outer diameter of the second cooling stage 25 cannot be made smaller than 100 mmφ. However, by dividing the second pulse tube, the outer diameter of the second cooling stage 25 can be increased from 100 mmφ. The diameter can be reduced to 60 mmφ.

最後に、小径化されることによる輻射の低減の作用を説明する。   Finally, the effect of reducing radiation by reducing the diameter will be described.

絶対温度Ｔｓの表面積Ａ２の放射率ε２の物体が、まわりの温度Ｔａの外部に輻射によって放出する熱量Ｐは、Ｐ∝ε２Ａ２（Ｔｓ ４−Ｔａ ４）と表される。即ち、物体の表面積が小さいほど、輻射熱が小さくなる。 Table object emissivity epsilon 2 of the surface area A 2 of the absolute temperature T s is the amount of heat P is released by the outside radiation temperature T a of around, Parufaipushiron 2 A 2 and (T s 4 -T a 4) Is done. That is, the smaller the surface area of the object, the smaller the radiant heat.

図１に示されるように、２段目の長さをＬとし、２段目部分を収容する低温容器の内径をＲとすると、側周面において外部から低温容器へ輻射により流入する熱量ＰはＰ∝２πＲＬとなるため、第２冷却ステージ２５を小径化するほど、低温容器外部からの輻射熱による熱量の流入は少なくなる。   As shown in FIG. 1, when the length of the second stage is L and the inner diameter of the cryogenic container that accommodates the second stage part is R, the amount of heat P flowing from the outside into the cryogenic container from the outside on the side circumferential surface is Since P∝2πRL, the smaller the diameter of the second cooling stage 25, the smaller the inflow of heat due to radiant heat from the outside of the cryogenic vessel.

以上、本実施の形態に係るパルス管冷凍機によれば、２段式パルス管冷凍機の２段目のパルス管を第２パルス管高温部と第２パルス管低温部とに分割し、第２パルス管低温部を第２パルス管高温部よりも冷却ステージの中心に近づけ、第１蓄冷管より径の細い第２蓄冷管の中心軸を第１蓄冷管の中心軸よりも冷却ステージの中心に近づけることにより、２段式パルス管冷凍機の２段目の部分を小径化し、ＭＲＩやＮＭＲなどの装置に搭載する際の輻射による熱流入を抑え、見かけ上の冷凍能力を向上させることができる。   As described above, according to the pulse tube refrigerator according to the present embodiment, the second-stage pulse tube of the two-stage pulse tube refrigerator is divided into the second pulse tube high temperature part and the second pulse tube low temperature part, The two-pulse tube low-temperature portion is closer to the center of the cooling stage than the second pulse tube high-temperature portion, and the center axis of the second regenerative tube having a diameter smaller than that of the first regenerator tube is the center of the cooling stage than the central axis of the first regenerator tube To reduce the diameter of the second stage of the two-stage pulse tube refrigerator, suppress heat inflow due to radiation when mounted on an apparatus such as MRI or NMR, and improve the apparent refrigeration capacity. it can.

なお、正面視において、第１パルス管及び第２パルス管は、実際は、第１蓄冷管及び第２蓄冷管の後方にあるが、図１に示される正面図では、第１パルス管、第２パルス管、第１蓄冷管、第２蓄冷管の中心軸の配置関係を分かりやすく示すために、第１パルス管、第２パルス管を各々左右の外側にやや移動して示している。従って、実際の配置は、図３に示す平面図に示されるような配置に近い（以下の変形例、実施の形態についても同様）。
（実施の形態の第１の変形例）
次に、図４乃至図５（ｂ）を参照し、本発明の実施の形態の第１の変形例に係るパルス管冷凍機を説明する。 In the front view, the first pulse tube and the second pulse tube are actually behind the first regenerator tube and the second regenerator tube. However, in the front view shown in FIG. The first pulse tube and the second pulse tube are moved slightly to the left and right, respectively, in order to clearly show the arrangement relationship of the central axes of the pulse tube, the first regenerator tube, and the second regenerator tube. Therefore, the actual arrangement is close to the arrangement shown in the plan view shown in FIG. 3 (the same applies to the following modifications and embodiments).
(First Modification of Embodiment)
Next, with reference to FIG. 4 thru | or FIG.5 (b), the pulse tube refrigerator which concerns on the 1st modification of embodiment of this invention is demonstrated.

始めに、図４を参照し、本変形例に係るパルス管冷凍機の構成を説明する。図４は、本変形例に係るパルス管冷凍機の構成を模式的に示す図である。ただし、以下の文中では、先に説明した部分には同一の符号を付し、説明を省略する場合がある（以下の変形例、実施の形態についても同様）。   First, the configuration of the pulse tube refrigerator according to this modification will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram schematically showing the configuration of the pulse tube refrigerator according to this modification. However, in the following text, the same reference numerals are given to the parts described above, and the description may be omitted (the same applies to the following modified examples and embodiments).

本変形例に係るパルス管冷凍機は、第２蓄冷管が、第１蓄冷管と同心に設けられる点で、実施の形態に係るパルス管冷凍機と相違する。   The pulse tube refrigerator according to this modification is different from the pulse tube refrigerator according to the embodiment in that the second regenerator tube is provided concentrically with the first regenerator tube.

図４を参照するに、実施の形態において、第２蓄冷管の中心軸が、第１蓄冷管の中心軸よりも第１冷却ステージの中心軸に近い位置で設けられるのと相違し、本変形例に係るパルス管冷凍機１ａにおける第２蓄冷管８は、第１蓄冷管７と同心に設けられる。   Referring to FIG. 4, in the embodiment, unlike the central axis of the second regenerator tube provided at a position closer to the central axis of the first cooling stage than the central axis of the first regenerator tube, this modification The second regenerator 8 in the pulse tube refrigerator 1 a according to the example is provided concentrically with the first regenerator 7.

図４に示されるように、本変形例に係るパルス管冷凍機１ａは、第２蓄冷管８、第１冷却ステージ２４ａ、第２冷却ステージ２５ａ以外の構成は、実施の形態と同一である。   As shown in FIG. 4, the configuration of the pulse tube refrigerator 1a according to this modification is the same as that of the embodiment except for the second regenerator tube 8, the first cooling stage 24a, and the second cooling stage 25a.

第２蓄冷管８が中心軸に垂直な断面が略円形の内周及び外周を有する管であること、また、第２蓄冷管８の内部にメッシュ状又は球状の形状を有する磁性蓄冷材が充填されることは、実施の形態と同一である。   The second regenerator tube 8 is a tube having a substantially circular inner periphery and outer periphery in a cross section perpendicular to the central axis, and the inside of the second regenerator tube 8 is filled with a magnetic regenerator material having a mesh shape or a spherical shape. This is the same as the embodiment.

しかし、第２蓄冷管８は、図４に示されるように、第２蓄冷管８の中心軸と第１蓄冷管７の中心軸とが一致するように設けられる。そのため、第１冷却ステージ２４ａ及び第２冷却ステージ２５ａは、実施の形態と異なる。   However, as shown in FIG. 4, the second regenerator tube 8 is provided such that the central axis of the second regenerator tube 8 and the central axis of the first regenerator tube 7 coincide with each other. Therefore, the first cooling stage 24a and the second cooling stage 25a are different from the embodiment.

次に、図５を参照し、本変形例に係るパルス管冷凍機１ａの１段目及び２段目の蓄冷管及びパルス管の平面視における配置について説明する。図５は、本変形例に係るパルス管冷凍機を説明するための図であり、図５（ａ）は第１冷却ステージ２４ａを図４におけるＡ方向から見た平面図であり、図５（ｂ）は第２冷却ステージ２５ａの上面を図４におけるＢ方向から見た平面図である。   Next, with reference to FIG. 5, the arrangement of the first-stage and second-stage cold storage tubes and the pulse tube in the plan view of the pulse tube refrigerator 1a according to this modification will be described. FIG. 5 is a view for explaining a pulse tube refrigerator according to this modification. FIG. 5 (a) is a plan view of the first cooling stage 24a as viewed from the direction A in FIG. b) is a plan view of the upper surface of the second cooling stage 25a as viewed from the direction B in FIG.

図５（ａ）に示されるように、平面視において、第１冷却ステージ２４ａの上面は円形形状を有し、第１パルス管１０、第１蓄冷管７、第２パルス管高温部２６の３つの管が接続される。図３（ａ）に示されるのと同様に、第１冷却ステージ２４ａの半径はＲ１であり、第２パルス管高温部２６の半径はＲ２であり、第１蓄冷管７の半径はＲ３であり、第１冷却ステージ２４ａの中心軸と第２パルス管高温部２６の中心軸との軸間距離はＤ２であり、第１冷却ステージ２４ａの中心軸と第１蓄冷管７の中心軸との軸間距離はＤ３である。   As shown in FIG. 5A, in plan view, the upper surface of the first cooling stage 24a has a circular shape, and the first pulse tube 10, the first regenerator tube 7, and the second pulse tube high-temperature part 26 are three. Two tubes are connected. As shown in FIG. 3A, the radius of the first cooling stage 24a is R1, the radius of the second pulse tube high temperature portion 26 is R2, and the radius of the first regenerator tube 7 is R3. The inter-axis distance between the central axis of the first cooling stage 24a and the central axis of the second pulse tube high-temperature part 26 is D2, and the axis between the central axis of the first cooling stage 24a and the central axis of the first regenerative tube 7 The distance is D3.

図５（ｂ）に示されるように、平面視において、第２冷却ステージ２５ａの上面は円形形状を有し、第２蓄冷管８、第２パルス管低温部２７の２つの管が接続される。第２冷却ステージ２５ａは、第１冷却ステージ２４ａと同心になるように設けられる。これは、実施の形態と同様の理由により、パルス管冷凍機１ａを中心軸対称に近い構成にするためである。   As shown in FIG. 5B, in the plan view, the upper surface of the second cooling stage 25a has a circular shape, and the two tubes of the second regenerator tube 8 and the second pulse tube cryogenic part 27 are connected. . The second cooling stage 25a is provided to be concentric with the first cooling stage 24a. This is because the pulse tube refrigerator 1a has a configuration close to the central axis symmetry for the same reason as in the embodiment.

第２冷却ステージ２５ａの半径はＲ７であり、第２パルス管低温部２７の半径はＲ８であり、第２蓄冷管８の半径はＲ９であり、第２冷却ステージ２５ａの中心軸と第２パルス管低温部２７の中心軸との軸間距離はＤ８であり、第２冷却ステージ２５ａの中心軸（第１冷却ステージ２４ａの中心軸）と第２蓄冷管８の中心軸との軸間距離はＤ９である。   The radius of the second cooling stage 25a is R7, the radius of the second pulse tube low-temperature part 27 is R8, the radius of the second regenerator tube 8 is R9, the center axis of the second cooling stage 25a and the second pulse. The distance between the center axis of the low temperature tube portion 27 is D8, and the distance between the center axis of the second cooling stage 25a (the center axis of the first cooling stage 24a) and the center axis of the second regenerator tube 8 is D9.

ここで、第２パルス管低温部２７の中心軸は、第２パルス管高温部２６の中心軸よりも第２冷却ステージ２５ａの中心軸（第１冷却ステージ２４ａの中心軸）に近いため、Ｄ８＜Ｄ２である。また、第２パルス管低温部２７の半径は、第２パルス管高温部２６の半径と等しいため、Ｒ８＝Ｒ２である。また、第２蓄冷管８は第１蓄冷管７と同心であるため、Ｄ９＝Ｄ３である。更に、第２蓄冷管８の半径は第１蓄冷管７の半径より小さいため、Ｒ９＜Ｒ３である。   Here, since the central axis of the second pulse tube low temperature part 27 is closer to the central axis of the second cooling stage 25a (the central axis of the first cooling stage 24a) than the central axis of the second pulse tube high temperature part 26, D8 <D2. Further, since the radius of the second pulse tube low temperature portion 27 is equal to the radius of the second pulse tube high temperature portion 26, R8 = R2. Moreover, since the 2nd cool storage pipe 8 is concentric with the 1st cool storage pipe 7, it is D9 = D3. Further, since the radius of the second regenerator tube 8 is smaller than the radius of the first regenerator tube 7, R9 <R3.

本変形例に係るパルス管冷凍機１の冷凍冷却の作用は、実施の形態と同様である。   The operation of refrigeration cooling of the pulse tube refrigerator 1 according to this modification is the same as that of the embodiment.

次に、２段目が小径化される作用について説明する。   Next, the operation of reducing the diameter of the second stage will be described.

本変形例に係るパルス管冷凍機１ａにおいては、前述したように、Ｄ８＜Ｄ２及びＲ８＝Ｒ２であるため、Ｄ８＋Ｒ８＜Ｄ２＋Ｒ２となる。即ち、第２冷却ステージ２５ａの中心軸（第１冷却ステージ２４ａの中心軸）を中心とし、第２パルス管低温部２７を内接するような円の半径（Ｄ８＋Ｒ８）は、第１冷却ステージ２４ａの中心軸を中心とし、第２パルス管高温部２６を内接するような円の半径（Ｄ２＋Ｒ２）より小さくすることができる。   In the pulse tube refrigerator 1a according to this modification, as described above, since D8 <D2 and R8 = R2, D8 + R8 <D2 + R2. That is, the radius (D8 + R8) of the circle centering on the central axis of the second cooling stage 25a (the central axis of the first cooling stage 24a) and inscribed in the second pulse tube low-temperature part 27 is equal to that of the first cooling stage 24a. It can be made smaller than the radius (D2 + R2) of a circle centering on the central axis and inscribed in the second pulse tube high temperature portion 26.

一方、本変形例に係るパルス管冷凍機１ａにおいては、Ｄ９＝Ｄ３及びＲ９＜Ｒ３であるため、Ｄ９＋Ｒ９＜Ｄ３＋Ｒ３となる。即ち、第２冷却ステージ２５ａの中心軸（第１冷却ステージ２４ａの中心軸）を中心とし、第２蓄冷管８を内接するような円の半径（Ｄ９＋Ｒ９）は、第１冷却ステージ２４ａの中心軸を中心とし、第１蓄冷管７を内接するような円の半径（Ｄ３＋Ｒ３）より小さくすることができる。   On the other hand, in the pulse tube refrigerator 1a according to the present modification, since D9 = D3 and R9 <R3, D9 + R9 <D3 + R3. That is, the radius (D9 + R9) of the circle centering on the central axis of the second cooling stage 25a (the central axis of the first cooling stage 24a) and inscribed in the second regenerative tube 8 is the central axis of the first cooling stage 24a. Can be made smaller than the radius (D3 + R3) of the circle inscribed in the first regenerator tube 7.

以上の関係と、第１冷却ステージ２４ａに接続される第１パルス管１０が第２冷却ステージ２５ａには接続されないことから、第２冷却ステージ２５ａの半径を第１冷却ステージ２４ａの半径より小さくすることができる。即ち、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示されるように、Ｒ７＜Ｒ１とすることができる。   Since the above relationship and the first pulse tube 10 connected to the first cooling stage 24a are not connected to the second cooling stage 25a, the radius of the second cooling stage 25a is made smaller than the radius of the first cooling stage 24a. be able to. That is, as shown in FIGS. 3A and 3B, R7 <R1.

具体的には、第１蓄冷管７の外径を６０ｍｍ、第２蓄冷管８の外径を３０ｍｍ、第１パルス管１０の外径を５０ｍｍ、第２パルス管高温部２６及び第２パルス管低温部２７の外径を３０ｍｍ、としたとき、第１冷却ステージ２４ａの外径を１３０ｍｍφとし、第２冷却ステージ２５ａの外径を９０ｍｍφにすることができる。第２パルス管を分割しない場合には、第２冷却ステージ２５ａの外径は１００ｍｍφより小さくすることができないが、第２パルス管を分割することによって、第２冷却ステージ２５ａの外径を１００ｍｍφから９０ｍｍφに小径化できる。   Specifically, the outer diameter of the first regenerator tube 7 is 60 mm, the outer diameter of the second regenerator tube 8 is 30 mm, the outer diameter of the first pulse tube 10 is 50 mm, the second pulse tube high temperature section 26 and the second pulse tube. When the outer diameter of the low temperature part 27 is 30 mm, the outer diameter of the first cooling stage 24 a can be 130 mmφ and the outer diameter of the second cooling stage 25 a can be 90 mmφ. When the second pulse tube is not divided, the outer diameter of the second cooling stage 25a cannot be made smaller than 100 mmφ. However, by dividing the second pulse tube, the outer diameter of the second cooling stage 25a can be increased from 100 mmφ. The diameter can be reduced to 90 mmφ.

また、第２冷却ステージ２５ａを小径化することによる輻射熱の抑制の効果は、実施の形態と同様である。   Further, the effect of suppressing the radiant heat by reducing the diameter of the second cooling stage 25a is the same as that of the embodiment.

従って、本変形例に係るパルス管冷凍機によれば、２段式パルス管冷凍機の２段目のパルス管を第２パルス管高温部と第２パルス管低温部とに分割し、第２パルス管低温部を第２パルス管高温部よりも冷却ステージの中心に近づけるだけで、第２蓄冷管８の中心軸を第１蓄冷管７の中心軸よりも中心に近づけることをしなくても、２段式パルス管冷凍機の２段目の部分を小径化し、ＭＲＩやＮＭＲなどの装置に搭載する際の輻射による熱流入を抑え、見かけ上の冷凍能力を向上させることができる。
（実施の形態の第２の変形例）
次に、図６乃至図７（ｃ）を参照し、本発明の実施の形態の第２の変形例に係るパルス管冷凍機を説明する。 Therefore, according to the pulse tube refrigerator according to this modification, the second-stage pulse tube of the two-stage pulse tube refrigerator is divided into the second pulse tube high-temperature part and the second pulse tube low-temperature part, and the second The central axis of the second regenerative tube 8 does not have to be closer to the center than the central axis of the first regenerative tube 7 by merely bringing the low temperature portion of the pulse tube closer to the center of the cooling stage than the high temperature portion of the second pulse tube. The diameter of the second stage of the two-stage pulse tube refrigerator can be reduced to suppress heat inflow due to radiation when mounted on an apparatus such as MRI or NMR, thereby improving the apparent refrigeration capacity.
(Second modification of the embodiment)
Next, with reference to FIG. 6 thru | or FIG.7 (c), the pulse tube refrigerator which concerns on the 2nd modification of embodiment of this invention is demonstrated.

始めに、図６を参照し、本変形例に係るパルス管冷凍機の構成を説明する。図６は、本変形例に係るパルス管冷凍機の構成を模式的に示す図である。   First, the configuration of the pulse tube refrigerator according to this modification will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram schematically showing the configuration of the pulse tube refrigerator according to this modification.

本変形例に係るパルス管冷凍機は、３段式パルス管冷凍機である点で、実施の形態に係るパルス管冷凍機と相違する。   The pulse tube refrigerator according to this modification is different from the pulse tube refrigerator according to the embodiment in that it is a three-stage pulse tube refrigerator.

図６を参照するに、実施の形態において、１段目の蓄冷管及びパルス管と、２段目の蓄冷管及びパルス管を有する２段式のパルス管冷凍機であるのと相違し、本変形例に係るパルス管冷凍機１ｂは、１段目及び２段目に加え、３段目の蓄冷管３９及びパルス管４２、４３、４４を有する３段式のパルス管冷凍機である。   Referring to FIG. 6, the embodiment differs from the two-stage pulse tube refrigerator having the first-stage regenerator tube and pulse tube and the second-stage regenerator tube and pulse tube in this embodiment. The pulse tube refrigerator 1b according to the modification is a three-stage pulse tube refrigerator having a third-stage regenerator tube 39 and pulse tubes 42, 43, and 44 in addition to the first and second stages.

図６に示されるように、本変形例に係るパルス管冷凍機１ｂは、圧縮機５、バルブユニット２、第１蓄冷管７、第２蓄冷管８、第１パルス管１０、第１冷却ステージ２４ｂ、第２冷却ステージ２５ｂ、第２パルス管高温部２６、第２パルス管低温部２７を有し、１段目及び２段目の構成は、実施の形態と同様である。   As shown in FIG. 6, the pulse tube refrigerator 1b according to the present modification includes a compressor 5, a valve unit 2, a first regenerator tube 7, a second regenerator tube 8, a first pulse tube 10, and a first cooling stage. 24b, the 2nd cooling stage 25b, the 2nd pulse tube high temperature part 26, and the 2nd pulse tube low temperature part 27, and the structure of the 1st stage and the 2nd stage is the same as that of embodiment.

一方、本変形例に係るパルス管冷凍機１ｂは、３段式のパルス管冷凍機であり、第３蓄冷管３９、第３パルス管高温部４２、第３パルス管中温部４３、第３パルス管低温部４４及び第３冷却ステージ４０が３段目を構成する。   On the other hand, the pulse tube refrigerator 1b according to this modification is a three-stage pulse tube refrigerator, and includes a third regenerator tube 39, a third pulse tube high temperature section 42, a third pulse tube intermediate temperature section 43, and a third pulse. The tube low temperature section 44 and the third cooling stage 40 constitute the third stage.

第３蓄冷管３９は、３段目に設けられた蓄冷管であり、高温端側が第２蓄冷管８の低温端側に接続され、第２の蓄冷管８の低温端側より導入された冷媒ガスであるヘリウムガスが断熱膨張を繰り返して発生する冷熱を蓄冷する。第３蓄冷管３９は、中心軸に垂直な断面が略円形の内周及び外周を有する管であり、その中心軸が第１蓄冷管７の中心軸及び第２蓄冷管８の中心軸と平行になるように設けられる。第３蓄冷管３９は、軸方向に沿った伝熱を抑制するため、その直径は、第２蓄冷管８の直径に比べて更に小さく、肉薄の例えばＳＵＳ３０４等のＳＵＳ材で構成され、軸方向に垂直な断面の形状は、例えば外径２０ｍｍ、内径１５ｍｍ、厚さは２．５ｍｍとすることができる。また、第３蓄冷管３９は、その内部に例えば極低温で高い比熱を有し、メッシュ状又は球状の形状を有する磁性蓄冷材（図示せず）が充填される。   The third regenerator tube 39 is a regenerator tube provided in the third stage, the high temperature end side is connected to the low temperature end side of the second regenerator tube 8, and the refrigerant introduced from the low temperature end side of the second regenerator tube 8. The helium gas, which is a gas, stores cold heat generated by repeated adiabatic expansion. The third regenerator tube 39 is a tube having an inner periphery and an outer periphery whose cross section perpendicular to the central axis is substantially circular, and the central axis is parallel to the central axis of the first regenerator tube 7 and the central axis of the second regenerator tube 8. It is provided to become. In order to suppress heat transfer along the axial direction, the third regenerator tube 39 has a smaller diameter than the diameter of the second regenerator tube 8 and is made of a thin SUS material such as SUS304. For example, the cross-sectional shape perpendicular to the outer diameter may be 20 mm in outer diameter, 15 mm in inner diameter, and 2.5 mm in thickness. The third regenerator tube 39 is filled with a magnetic regenerator material (not shown) having a high specific heat, for example, at a very low temperature and having a mesh shape or a spherical shape.

第３パルス管は、高温側から順に、第１蓄冷管７、第２蓄冷管８及び第３蓄冷管３９に対応して、第３パルス管高温部４２、第３パルス管中温部４３及び第３パルス管低温部４４の３つの部分に分かれる。第３パルス管高温部４２と第３パルス管中温部４３とは、第１冷却ステージ２４ｂの内部に設けられた第２パルス管連通部５１を通して連通され、第３パルス管中温部４３と第３パルス管低温部４４とは、第２冷却ステージ２５ｂの内部に設けられた第３パルス管連通部５２を通して連通される。第３パルス管高温部４２、第３パルス管中温部４３及び第３パルス管低温部４４は、３段目に設けられたパルス管であり、第３蓄冷管３９を通して供給される冷媒ガスであるヘリウムガスが断熱膨張を繰り返して冷熱を発生する。第３パルス管高温部４２、第３パルス管中温部４３及び第３パルス管低温部４４は、夫々中心軸に垂直な断面が略円形の内周及び外周よりなる管であり、各々の中心軸が第１蓄冷管７、第２蓄冷管８及び第３蓄冷管３９の夫々の中心軸と平行になるように設けられる。   The third pulse tube corresponds to the first regenerator tube 7, the second regenerator tube 8, and the third regenerator tube 39 in order from the high temperature side, and corresponds to the third pulse tube high temperature portion 42, the third pulse tube intermediate temperature portion 43, and the third pulse tube. It is divided into three parts of the three-pulse tube low-temperature part 44. The third pulse tube high temperature portion 42 and the third pulse tube intermediate temperature portion 43 are communicated with each other through the second pulse tube communication portion 51 provided inside the first cooling stage 24b, and the third pulse tube intermediate temperature portion 43 and the third pulse tube intermediate temperature portion 43 are connected to the third pulse tube intermediate temperature portion 43. The pulse tube low-temperature part 44 is communicated with a third pulse tube communication part 52 provided inside the second cooling stage 25b. The third pulse tube high temperature section 42, the third pulse tube intermediate temperature section 43, and the third pulse tube low temperature section 44 are pulse tubes provided in the third stage, and are refrigerant gases supplied through the third regenerator tube 39. Helium gas repeats adiabatic expansion and generates cold. The third pulse tube high temperature portion 42, the third pulse tube intermediate temperature portion 43, and the third pulse tube low temperature portion 44 are tubes each having a substantially circular inner periphery and outer periphery in a cross section perpendicular to the center axis. Are provided so as to be parallel to the central axes of the first regenerator tube 7, the second regenerator tube 8, and the third regenerator tube 39.

第３パルス管高温部４２の高温端側及び第３パルス管低温部４４の低温端側の夫々には、整流器４５、５０が設けられる。また、第２パルス管連通部５１の第３パルス管高温部４２側及び第３パルス管中温部４３側並びに第３パルス管連通部５２の第３パルス管中温部４３側及び第３パルス管低温部４４側の各々には、整流器４６、４７、４８、４９が設けられる。整流器４５、４６、４７、４８、４９、５０の構造は、実施の形態における整流器２８、２９、３１、３２と同様である。   Rectifiers 45 and 50 are provided on the high temperature end side of the third pulse tube high temperature section 42 and on the low temperature end side of the third pulse tube low temperature section 44, respectively. Further, the second pulse tube communication portion 51 of the third pulse tube high temperature portion 42 side and the third pulse tube intermediate temperature portion 43 side, and the third pulse tube communication portion 52 of the third pulse tube intermediate temperature portion 43 side and the third pulse tube low temperature. Rectifiers 46, 47, 48, and 49 are provided on each of the unit 44 sides. The structures of the rectifiers 45, 46, 47, 48, 49, 50 are the same as those of the rectifiers 28, 29, 31, 32 in the embodiment.

第３パルス管低温部４４は、低温端側が第３蓄冷管３９の低温端側と接続される。また、第３パルス管高温部４２は、高温端側がオリフィス３４を介して第３バッファ３３に接続される。更に、第３パルス管高温部４２と第３バッファ３３を接続する配管は、オリフィス３５を介して配管１５に接続される。   The low temperature end side of the third pulse tube low temperature section 44 is connected to the low temperature end side of the third regenerator tube 39. The third pulse tube high temperature section 42 is connected to the third buffer 33 via the orifice 34 at the high temperature end side. Further, the pipe connecting the third pulse tube high temperature section 42 and the third buffer 33 is connected to the pipe 15 via the orifice 35.

第３パルス管高温部４２、第３パルス管中温部４３及び第３パルス管低温部４４は、肉薄の例えばＳＵＳ３０４等のＳＵＳ材で構成され、軸方向に垂直な断面の形状は、例えば外径３０ｍｍ、内径２５ｍｍ、厚さは２．５ｍｍとすることができる。   The third pulse tube high temperature section 42, the third pulse tube intermediate temperature section 43, and the third pulse tube low temperature section 44 are made of thin SUS material such as SUS304, and the shape of the cross section perpendicular to the axial direction is, for example, the outer diameter 30 mm, inner diameter 25 mm, and thickness can be 2.5 mm.

第３冷却ステージ４０は、３段目に設けられる略円板形状の冷却ステージであり、第３蓄冷管３９の低温端側及び第３パルス管低温部４４の低温端側に設けられる。第３冷却ステージ４０も、第１冷却ステージ２４ｂ及び第２冷却ステージ２５ｂと同心になるように設けられる。第３冷却ステージ４０は、熱伝導率及び比熱が比較的高い材料である銅により形成される。尚、第３蓄冷管３９と第３パルス管低温部４４とを接続する連通路５３は、この第３冷却ステージ４０内に形成される。   The third cooling stage 40 is a substantially disc-shaped cooling stage provided in the third stage, and is provided on the low temperature end side of the third regenerator tube 39 and on the low temperature end side of the third pulse tube low temperature section 44. The third cooling stage 40 is also provided to be concentric with the first cooling stage 24b and the second cooling stage 25b. The third cooling stage 40 is formed of copper, which is a material having a relatively high thermal conductivity and specific heat. A communication path 53 that connects the third regenerator tube 39 and the third pulse tube low-temperature part 44 is formed in the third cooling stage 40.

また、第２パルス管連通部５１、第３パルス管連通部５２は、実施の形態における第１パルス管連通部３０と同様な構造とすることができる。   Moreover, the 2nd pulse tube communication part 51 and the 3rd pulse tube communication part 52 can be set as the structure similar to the 1st pulse tube communication part 30 in embodiment.

本変形例に係るパルス管冷凍機１ｂは、３段式パルス管冷凍機であるため、パルス管冷凍機の駆動時には、例えば、第１冷却ステージは約８０Ｋに冷却され、第２冷却ステージは約４０Ｋに冷却され、第３冷却ステージは約４Ｋに冷却される。   Since the pulse tube refrigerator 1b according to the present modification is a three-stage pulse tube refrigerator, when the pulse tube refrigerator is driven, for example, the first cooling stage is cooled to about 80K, and the second cooling stage is about Cooled to 40K, the third cooling stage is cooled to about 4K.

更に、本変形例において、第３蓄冷管３９は、第１蓄冷管７又は第２蓄冷管８と同心でなく設けられる。具体的には、第３蓄冷管３９は、第３蓄冷管３９の中心軸が、第２蓄冷管８の中心軸よりも第２冷却ステージ２５ｂの中心軸に近い位置で設けられる。   Further, in the present modification, the third regenerator tube 39 is provided not concentrically with the first regenerator tube 7 or the second regenerator tube 8. Specifically, the third regenerator tube 39 is provided such that the central axis of the third regenerator tube 39 is closer to the central axis of the second cooling stage 25 b than the central axis of the second regenerator tube 8.

次に、図７を参照し、本変形例に係るパルス管冷凍機１ｂの１段目、２段目及び３段目の蓄冷管及びパルス管の平面視における配置について説明する。図７は、本変形例に係るパルス管冷凍機を説明するための図であり、図７（ａ）は第１冷却ステージ２４ｂの上面を図６におけるＡ方向から見た平面図であり、図７（ｂ）は第２冷却ステージ２５ｂの上面を図６におけるＢ方向から見た平面図であり、図７（ｃ）は第３冷却ステージ４０の上面を図６におけるＣ方向から見た平面図である。   Next, with reference to FIG. 7, the arrangement of the first-stage, second-stage, and third-stage cold storage tubes and the pulse tube in the plan view of the pulse tube refrigerator 1b according to this modification will be described. FIG. 7 is a view for explaining a pulse tube refrigerator according to this modification, and FIG. 7 (a) is a plan view of the upper surface of the first cooling stage 24b as viewed from the direction A in FIG. 7 (b) is a plan view of the upper surface of the second cooling stage 25b as viewed from the direction B in FIG. 6, and FIG. 7 (c) is a plan view of the upper surface of the third cooling stage 40 as viewed from the direction C in FIG. It is.

図７（ａ）に示されるように、平面視において、第１冷却ステージ２４ｂの上面は円形形状を有し、第１パルス管１０、第１蓄冷管７、第２パルス管高温部２６及び第３パルス管高温部４２の４つの管が接続される。第１冷却ステージ２４ａ、第２パルス管高温部２６及び第１蓄冷管７の各々の半径は、実施の形態と同様に、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３であり、第３パルス管高温部４２の半径はＲ１０であり、第１冷却ステージ２４ｂの中心軸と第２パルス管高温部２６及び第１蓄冷管７の各々の中心軸との軸間距離は、実施の形態と同様に、Ｄ２及びＤ３であり、第１冷却ステージ２４ｂの中心軸と第３パルス管高温部４２の中心軸との軸間距離はＤ１０である。   As shown in FIG. 7A, in plan view, the upper surface of the first cooling stage 24b has a circular shape, and the first pulse tube 10, the first regenerator tube 7, the second pulse tube high temperature section 26, and the first Four tubes of the three-pulse tube high temperature section 42 are connected. The radii of the first cooling stage 24a, the second pulse tube high temperature part 26, and the first regenerative tube 7 are R1, R2, and R3, respectively, as in the embodiment, and the radius of the third pulse tube high temperature part 42 is R10, and the distance between the center axis of the first cooling stage 24b and the center axis of each of the second pulse tube high temperature section 26 and the first regenerator tube 7 is D2 and D3, as in the embodiment. The inter-axis distance between the central axis of the first cooling stage 24b and the central axis of the third pulse tube high temperature section 42 is D10.

図７（ｂ）に示されるように、平面視において、第２冷却ステージ２５ｂの上面は円形形状を有し、第２蓄冷管８、第２パルス管低温部２７及び第３パルス管中温部４３の３つの管が接続される。第２冷却ステージ２５ｂは、実施の形態と同様に、第１冷却ステージ２４ｂと同心になるように設けられる。第２冷却ステージ２５ｂ、第２パルス管低温部２７及び第２蓄冷管８の各々の半径は、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６であり、第３パルス管中温部４３の半径はＲ１１であり、第２冷却ステージ２５ｂの中心軸と第２パルス管低温部２７及び第２蓄冷管８の各々の中心軸との軸間距離は、実施の形態と同様に、Ｄ５及びＤ６であり、第２冷却ステージ２５ｂの中心軸と第３パルス管中温部４３の中心軸との距離はＤ１１である。   As shown in FIG. 7B, in plan view, the upper surface of the second cooling stage 25b has a circular shape, and the second regenerative tube 8, the second pulse tube low temperature portion 27, and the third pulse tube intermediate temperature portion 43. Are connected. Similar to the embodiment, the second cooling stage 25b is provided to be concentric with the first cooling stage 24b. The radii of the second cooling stage 25b, the second pulse tube low temperature part 27, and the second regenerator tube 8 are R4, R5, and R6, and the radius of the third pulse tube intermediate temperature part 43 is R11. The inter-axis distances between the central axis of the stage 25b and the central axes of the second pulse tube low temperature section 27 and the second regenerator tube 8 are D5 and D6, respectively, as in the embodiment, and the second cooling stage 25b The distance between the central axis and the central axis of the third pulse tube intermediate temperature portion 43 is D11.

更に、図７（ｃ）に示されるように、平面視において、第３冷却ステージ４０の上面は円形形状を有し、第３パルス管低温部４４及び第３蓄冷管３９の２つの管が接続される。第３冷却ステージ４０は、第２冷却ステージ２５ｂと同様に、第１冷却ステージ２４ｂと同心になるように設けられる。即ち、第１冷却ステージ２４ｂ、第２冷却ステージ２５ｂ及び第３冷却ステージ４０は、全て同心になるように設けられる。   Further, as shown in FIG. 7C, the upper surface of the third cooling stage 40 has a circular shape in a plan view, and the two tubes, the third pulse tube low temperature section 44 and the third regenerator tube 39, are connected. Is done. Similar to the second cooling stage 25b, the third cooling stage 40 is provided so as to be concentric with the first cooling stage 24b. That is, the first cooling stage 24b, the second cooling stage 25b, and the third cooling stage 40 are all provided to be concentric.

第３冷却ステージ４０の半径はＲ１２であり、第３パルス管低温部４４の半径はＲ１３であり、第３蓄冷管３９の半径はＲ１４であり、第３冷却ステージ４０の中心軸と第３パルス管低温部４４及び第３蓄冷管３９の各々の中心軸との軸間距離はＤ１３及びＤ１４である。   The radius of the third cooling stage 40 is R12, the radius of the third pulse tube cryogenic portion 44 is R13, the radius of the third regenerator tube 39 is R14, and the third pulse and the central axis of the third cooling stage 40 are connected to the third pulse. The inter-axis distances from the central axes of the tube low temperature section 44 and the third regenerator tube 39 are D13 and D14.

ここで、実施の形態と同様に、Ｄ５＜Ｄ２、Ｄ６＜Ｄ３の関係がある。また、第３パルス管中温部４３の中心軸は、第３パルス管高温部４２の中心軸よりも第２冷却ステージ２５ｂの中心軸（第１冷却ステージ２４ｂの中心軸）に近いため、Ｄ１１＜Ｄ１０である。また、第３パルス管低温部４４の中心軸は、第３パルス管中温部４３の中心軸よりも第３冷却ステージ４０の中心軸（第２冷却ステージ２５ｂの中心軸）に近いため、Ｄ１３＜Ｄ１１である。更に、第３蓄冷管３９の中心軸は、第２蓄冷管８の中心軸よりも第３冷却ステージ４０の中心軸（第２冷却ステージ２５ｂの中心軸）に近いため、Ｄ１４＜Ｄ６である。   Here, as in the embodiment, there is a relationship of D5 <D2 and D6 <D3. Further, since the central axis of the third pulse tube intermediate temperature portion 43 is closer to the central axis of the second cooling stage 25b (the central axis of the first cooling stage 24b) than the central axis of the third pulse tube high temperature portion 42, D11 < D10. Further, since the central axis of the third pulse tube low temperature portion 44 is closer to the central axis of the third cooling stage 40 (the central axis of the second cooling stage 25b) than the central axis of the third pulse tube intermediate temperature portion 43, D13 < D11. Further, since the central axis of the third regenerator tube 39 is closer to the central axis of the third cooling stage 40 (the central axis of the second cooling stage 25b) than the central axis of the second regenerator tube 8, D14 <D6.

本変形例に係るパルス管冷凍機１ｂの１段目及び２段目の冷凍冷却の作用は、実施の形態と同様である。   The operations of the first stage and second stage refrigeration cooling of the pulse tube refrigerator 1b according to this modification are the same as those in the embodiment.

しかし、本変形例に係るパルス管冷凍機１ｂは、３段目の蓄冷管及びパルス管を有する。ここで、３段目の第３パルス管である第３パルス管高温部４２、第３パルス管中温部４３、第３パルス管低温部４４において冷熱が発生し、発生した冷熱が第３蓄冷管に蓄冷される作用を説明する。   However, the pulse tube refrigerator 1b according to this modification has a third-stage regenerator tube and a pulse tube. Here, cold heat is generated in the third pulse tube high temperature portion 42, the third pulse tube intermediate temperature portion 43, and the third pulse tube low temperature portion 44, which are the third pulse tubes in the third stage, and the generated cold heat is the third regenerative tube. Next, the action of storing cold will be described.

バルブユニット２に収容される図示しない切換弁を切換ることにより、配管１５、第１蓄冷管７及び第２蓄冷管８を介し、第３蓄冷管３９の高温側は、高圧配管６又は低圧配管４と切換え連通される。その結果、第３蓄冷管３９の低温端側と連通された第３パルス低温部４４、第３パルス管中温部４３及び第３パルス管高温部４２に冷媒が周期的に供給／回収されるため、第３パルス低温部４４内、第３パルス管中温部４３内及び第３パルス管高温部４２内で冷媒ガスが圧縮と膨張とを繰返し、その際に断熱膨張で発生する冷熱を第３蓄冷管３９に蓄冷することにより、第３蓄冷管３９の低温端側は冷却される。   By switching a switching valve (not shown) accommodated in the valve unit 2, the high temperature side of the third regenerator tube 39 is connected to the high pressure pipe 6 or the low pressure pipe via the pipe 15, the first regenerator pipe 7 and the second regenerator pipe 8. 4 is switched and communicated. As a result, the refrigerant is periodically supplied / recovered to the third pulse low temperature portion 44, the third pulse tube intermediate temperature portion 43, and the third pulse tube high temperature portion 42 that communicate with the low temperature end side of the third regenerator tube 39. The refrigerant gas repeatedly compresses and expands in the third pulse low temperature portion 44, in the third pulse tube intermediate temperature portion 43, and in the third pulse tube high temperature portion 42, and the cold generated by adiabatic expansion at that time is stored in the third cold storage. By storing cold in the pipe 39, the low temperature end side of the third cold storage pipe 39 is cooled.

具体的には、まず、第３蓄冷管３９を高圧配管６に切換え連通すると共に、オリフィス３５を通して第３パルス管高温部４２の高温端側に冷媒ガスを流入させ、第３パルス管低温部４４の低温端側からの冷媒ガスの流入を抑制する。その後、第３パルス管低温部４４内、第３パルス管中温部４３内、第３パルス管高温部４２内の冷媒ガスがオリフィス３４を通って第３バッファ３３内に流入し、第３パルス管低温部４４内、第３パルス管中温部４３内及び第３パルス管高温部４２内の冷媒ガスが第３パルス管高温部４２の高温端側に移動する。   Specifically, first, the third regenerative tube 39 is switched to and communicated with the high-pressure pipe 6, and the refrigerant gas is caused to flow into the high-temperature end side of the third pulse tube high-temperature portion 42 through the orifice 35, so that the third pulse tube low-temperature portion 44. Inflow of the refrigerant gas from the low-temperature end side is suppressed. Thereafter, the refrigerant gas in the third pulse tube low temperature portion 44, the third pulse tube intermediate temperature portion 43, and the third pulse tube high temperature portion 42 flows into the third buffer 33 through the orifice 34, and the third pulse tube The refrigerant gas in the low temperature part 44, the third pulse tube intermediate temperature part 43 and the third pulse tube high temperature part 42 moves to the high temperature end side of the third pulse tube high temperature part 42.

次に、第３蓄冷管３９を低圧配管４に切換え連通すると共に、オリフィス３５を通して第３パルス管高温部４２の高温端側から冷媒ガスを流出させ、第３パルス管低温部４４の低温端側からの冷媒ガスの流出を抑制する。その後、第３パルス管低温部４４内、第３パルス管中温部４３内及び第３パルス管高温部４２内の圧力が第３バッファ３３内の圧力よりも低くなると、第３バッファ３３内の冷媒ガスがオリフィス３４を通って第３パルス管低温部４４内、第３パルス管中温部４３内及び第３パルス管高温部４２内に流出し、第３パルス管低温部４４内、第３パルス管中温部４３内及び第３パルス管高温部４２内の冷媒ガスが第３パルス管低温部４４の低温端側に移動する。   Next, the third regenerator tube 39 is switched to and communicated with the low-pressure pipe 4, and the refrigerant gas is caused to flow out from the high temperature end side of the third pulse tube high temperature portion 42 through the orifice 35, so that the low temperature end side of the third pulse tube low temperature portion 44. The outflow of refrigerant gas from the Thereafter, when the pressure in the third pulse tube low temperature portion 44, the third pulse tube intermediate temperature portion 43, and the third pulse tube high temperature portion 42 becomes lower than the pressure in the third buffer 33, the refrigerant in the third buffer 33 The gas flows through the orifice 34 into the third pulse tube low temperature portion 44, the third pulse tube intermediate temperature portion 43, and the third pulse tube high temperature portion 42, and then into the third pulse tube low temperature portion 44 and the third pulse tube. The refrigerant gas in the intermediate temperature portion 43 and the third pulse tube high temperature portion 42 moves to the low temperature end side of the third pulse tube low temperature portion 44.

この結果、第３パルス管低温部４４内、第３パルス管中温部４３内及び第３パルス管高温部４２内の圧力変化と流速変化のタイミングがずれて位相差が大きくなるため、冷媒ガスの圧縮／膨張が繰返されるときに冷凍機が冷熱を発生する仕事量が大きくなり、冷凍能力が向上する。本変形例に係るパルス管冷凍機１ｂにおいて、例えば、冷媒ガスとして、例えば０．５〜２．５ＭＰａの圧力を有するヘリウム（Ｈｅ）ガスが用いられ、例えば２Ｈｚ程度の繰返し速度で冷媒ガスの圧縮・膨張を繰返すことによって、第３パルス管低温部４４の低温端側で例えば４Ｋ程度の低温を得ることができる。   As a result, the timing difference between the pressure change and the flow velocity change in the third pulse tube low temperature portion 44, the third pulse tube intermediate temperature portion 43, and the third pulse tube high temperature portion 42 is shifted, and the phase difference becomes large. When the compression / expansion is repeated, the amount of work in which the refrigerator generates cold is increased, and the refrigeration capacity is improved. In the pulse tube refrigerator 1b according to this modification, for example, helium (He) gas having a pressure of, for example, 0.5 to 2.5 MPa is used as the refrigerant gas. For example, the refrigerant gas is compressed at a repetition rate of about 2 Hz. By repeating the expansion, a low temperature of, for example, about 4K can be obtained on the low temperature end side of the third pulse tube low temperature portion 44.

また、本変形例においては、３段目の第３冷却ステージ４０を有するため、第１冷却ステージ２４ｂは約４０Ｋの低温に到達する必要はなく、例えば８０Ｋ程度の温度に到達すればよい。また、第２冷却ステージ２５ｂは約４Ｋの極低温に到達する必要はなく、例えば４０Ｋ程度の温度に到達すればよい。その結果、第３冷却ステージ４０は、約４Ｋの極低温に安定して保持される。   In the present modification, since the third cooling stage 40 is provided in the third stage, the first cooling stage 24b does not need to reach a low temperature of about 40K, and may reach a temperature of about 80K, for example. Further, the second cooling stage 25b does not need to reach an extremely low temperature of about 4K, and may reach a temperature of about 40K, for example. As a result, the third cooling stage 40 is stably held at an extremely low temperature of about 4K.

なお、本変形例においては、第３パルス管は、第３パルス管高温部４２、第３パルス管中温部４３及び第３パルス管低温部４４に分割され、第２パルス管連通部５１及び第３パルス管連通部５２を通して連通されるため、クランク状に屈曲し、高温部から低温部の順に中心軸が第１冷却ステージ２４ｂの中心軸に近づくような構造を有する。また、第２パルス管連通部５１及び第３パルス管連通部５２の各々の流路の断面積は、第３パルス管高温部４２、第３パルス管中温部４３及び第３パルス管低温部４４の中心軸に垂直な断面の断面積より小さい。更に、第２パルス管連通部５１の第３パルス管高温部４２側及び第３パルス管中温部４３側、第３パルス管連通部５２の第３パルス管中温部４３側及び第３パルス管低温部４４側と接続される側の各々には、冷媒ガスの流れを整える整流器４６、４７、４８、４９が設けられる。このような連通構造を用いることにより、第３パルス管高温部４２、第３パルス管中温部４３及び第３パルス管低温部４４は、一体のパルス管として機能し、約４Ｋ程度の低温を得ることができる。   In this modification, the third pulse tube is divided into a third pulse tube high temperature portion 42, a third pulse tube intermediate temperature portion 43, and a third pulse tube low temperature portion 44, and the second pulse tube communication portion 51 and the Since it communicates through the three-pulse tube communication part 52, it has a structure in which it is bent in a crank shape and the central axis approaches the central axis of the first cooling stage 24b in order from the high temperature part to the low temperature part. The cross-sectional areas of the flow paths of the second pulse tube communication portion 51 and the third pulse tube communication portion 52 are the third pulse tube high temperature portion 42, the third pulse tube intermediate temperature portion 43, and the third pulse tube low temperature portion 44, respectively. Is smaller than the cross-sectional area of the cross section perpendicular to the central axis. Further, the third pulse tube high temperature portion 42 side and the third pulse tube intermediate temperature portion 43 side of the second pulse tube communication portion 51, the third pulse tube intermediate temperature portion 43 side of the third pulse tube communication portion 52 and the third pulse tube low temperature portion. Rectifiers 46, 47, 48, and 49 for adjusting the flow of the refrigerant gas are provided on each side connected to the unit 44 side. By using such a communication structure, the third pulse tube high temperature section 42, the third pulse tube intermediate temperature section 43, and the third pulse tube low temperature section 44 function as an integral pulse tube, and obtain a low temperature of about 4K. be able to.

次に、本変形例において、２段目及び３段目が小径化される作用について、図７（ａ）、図７（ｂ）、図７（ｃ）、図１３、図１４（ａ）、図１４（ｂ）及び図１４（ｃ）を参照し、従来の３段式パルス管冷凍機１０１ｂの例と比較しながら、説明する。   Next, in the present modification, with respect to the action of reducing the diameters of the second and third stages, FIGS. 7 (a), 7 (b), 7 (c), 13 and 14 (a), With reference to FIG. 14B and FIG. 14C, description will be made while comparing with the example of the conventional three-stage pulse tube refrigerator 101b.

図１３は、従来の３段式パルス管冷凍機の構成を模式的に示す図である。図１３に示されるように、パルス管冷凍機１０１ｂは、バルブユニット１０２、バルブ駆動装置１０３、低圧配管１０４、圧縮機１０５、高圧配管１０６、第１蓄冷管１０７、第１パルス管１１０、第２蓄冷管１０８、第２パルス管１０９、第３蓄冷管１３９、第３パルス管１３６、第１冷却ステージ１２４ｂ、第２冷却ステージ１２５ｂ、第３冷却ステージ１４０を有する。   FIG. 13 is a diagram schematically showing a configuration of a conventional three-stage pulse tube refrigerator. As shown in FIG. 13, the pulse tube refrigerator 101b includes a valve unit 102, a valve driving device 103, a low pressure pipe 104, a compressor 105, a high pressure pipe 106, a first regenerator pipe 107, a first pulse pipe 110, a second pulse pipe. A regenerative tube 108, a second pulse tube 109, a third regenerative tube 139, a third pulse tube 136, a first cooling stage 124 b, a second cooling stage 125 b, and a third cooling stage 140 are provided.

ここで、図１４（ａ）乃至図１４（ｃ）を参照し、従来の３段式パルス管冷凍機の１段目乃至３段目の平面視における構造を説明する。図１４（ａ）乃至図１４（ｃ）は、従来の３段式パルス管冷凍機の構成を説明するための図であり、夫々図１３におけるＡ方向から第１冷却ステージ１２４ｂを見た平面図、図１３におけるＢ方向から第２冷却ステージ１２５ｂを見た平面図及び図１３におけるＣ方向から第３冷却ステージ１４０を見た平面図である。   Here, with reference to FIG. 14A to FIG. 14C, the structure of the conventional three-stage pulse tube refrigerator in the first to third stages in plan view will be described. 14 (a) to 14 (c) are diagrams for explaining the configuration of a conventional three-stage pulse tube refrigerator, and are plan views of the first cooling stage 124b as viewed from the direction A in FIG. FIG. 14 is a plan view of the second cooling stage 125b viewed from the B direction in FIG. 13 and a plan view of the third cooling stage 140 viewed from the C direction in FIG.

図１４（ａ）に示されるように、平面視において第１冷却ステージ１２４ｂの上面は円形形状を有し、第１パルス管１１０、第１蓄冷管１０７、第２パルス管１０９、第３パルス管１３６の４つの管が接続される。第１冷却ステージ１２４ｂの半径はＲ１０１であり、第１冷却ステージ１２４ｂの中心軸から第２パルス管１０９、第１蓄冷管１０７及び第３パルス管１３６の各々の中心軸までの軸間距離はＤ１０２、Ｄ１０３及びＤ１１０である。   As shown in FIG. 14A, the upper surface of the first cooling stage 124b has a circular shape in plan view, and the first pulse tube 110, the first regenerative tube 107, the second pulse tube 109, and the third pulse tube. 136 four tubes are connected. The radius of the first cooling stage 124b is R101, and the distance between the axes from the central axis of the first cooling stage 124b to the central axes of the second pulse tube 109, the first regenerator tube 107, and the third pulse tube 136 is D102. , D103 and D110.

一方、図１４（ｂ）に示されるように、平面視において第２冷却ステージ１２５ｂの上面は円形形状を有し、第２蓄冷管１０８、第２パルス管１０９、第３パルス管１３６の３つの管が接続される。第２冷却ステージ１２５ｂは第１冷却ステージ１２４ｂと同心になるように設けられる。また、第２蓄冷管１０８は第１蓄冷管１０７と同心になるように設けられる。そのため、第２冷却ステージ１２５ｂの中心軸から第２パルス管１０９、第２蓄冷管１０８及び第３パルス管１３６の各々の中心軸までの軸間距離は、Ｄ１０２、Ｄ１０３及びＤ１１０である。従って、第２冷却ステージ１２５ｂの半径をＲ１０４とすると、Ｒ１０４はＲ１０１に比べてほとんど小さくすることができない。   On the other hand, as shown in FIG. 14 (b), the upper surface of the second cooling stage 125b has a circular shape in plan view, and includes the second regenerative tube 108, the second pulse tube 109, and the third pulse tube 136. The tube is connected. The second cooling stage 125b is provided so as to be concentric with the first cooling stage 124b. Further, the second regenerator tube 108 is provided to be concentric with the first regenerator tube 107. Therefore, the inter-axis distances from the central axis of the second cooling stage 125b to the central axes of the second pulse tube 109, the second regenerator tube 108, and the third pulse tube 136 are D102, D103, and D110. Therefore, if the radius of the second cooling stage 125b is R104, R104 cannot be made almost smaller than R101.

更に、図１４（ｃ）に示されるように、平面視において第３冷却ステージ１４０の上面は円形形状を有し、第３蓄冷管１３９、第３パルス管１３６の２つの管が接続される。第３冷却ステージ１４０は第２冷却ステージ１２５ｂと同心になるように設けられる。また、第３蓄冷管１３９は第２蓄冷管１０８と同心になるように設けられる。そのため、第３冷却ステージ１４０の中心軸から第３蓄冷管１３９及び第３パルス管１３６の各々の中心軸までの軸間距離は、Ｄ１０３及びＤ１１０である。従って、第２冷却ステージ１２５の半径をＲ１１２とすると、Ｒ１１２はＲ１０４に比べてほとんど小さくすることができない。   Further, as shown in FIG. 14C, the upper surface of the third cooling stage 140 has a circular shape in plan view, and the two tubes of the third regenerator tube 139 and the third pulse tube 136 are connected. The third cooling stage 140 is provided to be concentric with the second cooling stage 125b. The third regenerator tube 139 is provided so as to be concentric with the second regenerator tube 108. Therefore, the inter-axis distances from the central axis of the third cooling stage 140 to the central axes of the third regenerative tube 139 and the third pulse tube 136 are D103 and D110. Therefore, if the radius of the second cooling stage 125 is R112, R112 cannot be made almost smaller than R104.

以上のように、従来の３段式パルス管冷凍機１０１ｂにおいては、第２冷却ステージ１２５ｂ及び第３冷却ステージ１４０の径は、第１冷却ステージ１２４ｂの径に比べて小さくすることはできない。   As described above, in the conventional three-stage pulse tube refrigerator 101b, the diameters of the second cooling stage 125b and the third cooling stage 140 cannot be made smaller than the diameter of the first cooling stage 124b.

一方、本変形例に係るパルス管冷凍機１ｂにおいて、図７（ａ）及び図７（ｂ）にＤ５＜Ｄ２、Ｒ５＝Ｒ２と示されるように、第２パルス管低温部２７の中心軸を第２パルス管高温部２６の中心軸より第１冷却ステージ２４ｂの中心軸に近づけることができるのは、実施の形態と同様である。   On the other hand, in the pulse tube refrigerator 1b according to the present modification, the central axis of the second pulse tube low-temperature part 27 is set as shown in FIGS. 7A and 7B as D5 <D2, R5 = R2. Similar to the embodiment, the central axis of the second pulse tube high temperature part 26 can be closer to the central axis of the first cooling stage 24b.

また、本変形例に係るパルス管冷凍機１ｂにおいて、図７（ａ）及び図７（ｂ）にＤ６＜Ｄ３、Ｒ６＜Ｒ３と示されるように、第１蓄冷管７より径の細い第２蓄冷管８の中心軸を第１蓄冷管７の中心軸よりも第１冷却ステージ２４ｂの中心軸に近づけることができるのは、実施の形態と同様である。   Further, in the pulse tube refrigerator 1b according to this modification, as shown in FIG. 7 (a) and FIG. 7 (b), D6 <D3, R6 <R3, the second smaller diameter than the first regenerator tube 7. The central axis of the regenerator tube 8 can be made closer to the central axis of the first cooling stage 24b than the central axis of the first regenerator tube 7, as in the embodiment.

更に、本変形例に係るパルス管冷凍機１ｂにおいては、第３パルス管中温部４３の中心軸を第３パルス管高温部４２の中心軸より第１冷却ステージ２４ｂの中心軸に近づけることができ、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示されるように、Ｄ１１＜Ｄ１０とすることができる。また、第３パルス管中温部４３の半径は第３パルス管高温部４２の半径と同一であり、Ｒ１１＝Ｒ１０である。従って、Ｄ１１＋Ｒ１１＜Ｄ１０＋Ｒ１０となり、第２冷却ステージ２５ｂの中心軸を中心とし、第３パルス管中温部４３を内接するような円の半径（Ｄ１１＋Ｒ１１）は、第１冷却ステージ２４ｂの中心軸を中心とし、第３パルス管高温部４２を内接するような円の半径（Ｄ１０＋Ｒ１０）より小さくすることができる。   Furthermore, in the pulse tube refrigerator 1b according to this modification, the central axis of the third pulse tube intermediate temperature portion 43 can be made closer to the central axis of the first cooling stage 24b than the central axis of the third pulse tube high temperature portion 42. As shown in FIGS. 7A and 7B, D11 <D10. The radius of the third pulse tube intermediate temperature portion 43 is the same as the radius of the third pulse tube high temperature portion 42, and R11 = R10. Accordingly, D11 + R11 <D10 + R10, and the radius (D11 + R11) of the circle centering on the central axis of the second cooling stage 25b and inscribed in the third pulse tube intermediate temperature portion 43 is centered on the central axis of the first cooling stage 24b. The radius of the circle (D10 + R10) inscribed in the third pulse tube high-temperature portion 42 can be made smaller.

以上の関係と、第１冷却ステージ２４ｂに接続される第１パルス管１０が第２冷却ステージ２５ｂには接続されないことから、第２冷却ステージ２５ｂの半径を第１冷却ステージ２４ｂの半径より小さくすることができる。即ち、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示されるように、Ｒ４＜Ｒ１とすることができる。   Since the above relationship and the first pulse tube 10 connected to the first cooling stage 24b are not connected to the second cooling stage 25b, the radius of the second cooling stage 25b is made smaller than the radius of the first cooling stage 24b. be able to. That is, as shown in FIGS. 7A and 7B, R4 <R1.

次に、第３パルス管低温部４４の中心軸を第３パルス管中温部４３の中心軸よりも第２冷却ステージ２５ｂの中心軸に近づけることができ、図７（ｂ）及び図７（ｃ）に示されるように、Ｄ１３＜Ｄ１１とすることができる。また、第３パルス管低温部４４の半径は第３パルス管中温部４３の半径と同一であり、Ｒ１３＝Ｒ１１である。従って、Ｄ１３＋Ｒ１３＜Ｄ１１＋Ｒ１１となり、第３冷却ステージ４０の中心軸を中心とし、第３パルス管低温部４４を内接するような円の半径（Ｄ１３＋Ｒ１３）は、第２冷却ステージ２５ｂの中心軸を中心とし、第３パルス管中温部４３を内接するような円の半径（Ｄ１１＋Ｒ１１）より小さくすることができる。   Next, the central axis of the third pulse tube low temperature section 44 can be made closer to the central axis of the second cooling stage 25b than the central axis of the third pulse tube intermediate temperature section 43, and FIGS. 7B and 7C. ), D13 <D11. The radius of the third pulse tube low temperature portion 44 is the same as the radius of the third pulse tube intermediate temperature portion 43, and R13 = R11. Therefore, D13 + R13 <D11 + R11, and the radius (D13 + R13) of the circle centering on the central axis of the third cooling stage 40 and inscribed in the third pulse tube low temperature portion 44 is centered on the central axis of the second cooling stage 25b. The radius can be made smaller than the radius (D11 + R11) of the circle inscribed in the third pulse tube intermediate temperature portion 43.

また、第３蓄冷管３９の中心軸を第２蓄冷管８の中心軸よりも第２冷却ステージ２５ｂの中心軸に近づけることができ、図７（ｂ）及び図７（ｃ）に示されるように、Ｄ１４＜Ｄ６とすることができる。また、第３蓄冷管３９の半径は第２蓄冷管８の半径より小さいため、Ｒ１４＜Ｒ６である。従って、Ｄ１４＋Ｒ１４＜Ｄ６＋Ｒ６となり、第３冷却ステージ４０の中心軸を中心とし、第３蓄冷管３９を内接するような円の半径（Ｄ１４＋Ｒ１４）は、第２冷却ステージ２５ｂの中心軸を中心とし、第２蓄冷管８を内接するような円の半径（Ｄ６＋Ｒ６）より小さくすることができる。   Further, the central axis of the third regenerator tube 39 can be closer to the central axis of the second cooling stage 25b than the central axis of the second regenerator tube 8, as shown in FIGS. 7B and 7C. In addition, D14 <D6. Moreover, since the radius of the 3rd cool storage tube 39 is smaller than the radius of the 2nd cool storage tube 8, it is R14 <R6. Therefore, D14 + R14 <D6 + R6, and the radius (D14 + R14) of the circle centering on the central axis of the third cooling stage 40 and inscribed in the third regenerator tube 39 is centered on the central axis of the second cooling stage 25b. 2 It can be made smaller than the radius (D6 + R6) of the circle inscribed in the regenerator tube 8.

以上の関係と、第２冷却ステージ２５ｂに接続される第２パルス管低温部２７が第３冷却ステージ４０には接続されないことから、第３冷却ステージ４０の半径を第２冷却ステージ２５ｂの半径より小さくすることができる。即ち、図７（ｂ）及び図７（ｃ）に示されるように、Ｒ１２＜Ｒ４とすることができる。   Since the second pulse tube low-temperature part 27 connected to the second cooling stage 25b is not connected to the third cooling stage 40, the radius of the third cooling stage 40 is made larger than the radius of the second cooling stage 25b. Can be small. That is, as shown in FIGS. 7B and 7C, R12 <R4.

具体的には、第１蓄冷管７の外径を６０ｍｍ、第２蓄冷管８の外径を３０ｍｍ、第３蓄冷管３９の外径を２０ｍｍ、第１パルス管１０の外径を５０ｍｍ、第２パルス管高温部２６及び第２パルス管低温部２７の外径を３０ｍｍ、第３パルス管高温部４２、第パルス管中音部４３及び第３パルス管低温部４４の外径を３０ｍｍとしたとき、第１冷却ステージ２４ｂの外径を１５０ｍｍφとし、第２冷却ステージ２５ｂの外径を１２０ｍｍφ、第３冷却ステージ４０の外径を９０ｍｍφにすることができる。第２及び第３パルス管を分割しない場合には、第２冷却ステージ２５ｂの外径は１４０ｍｍφ、第３冷却ステージ４０の外径は１３０ｍｍφより小さくすることができないが、第２及び第３パルス管を分割することによって、第２冷却ステージ２５ｂの外径を１４０ｍｍφから１２０ｍｍφに小径化でき、第３冷却ステージ４０の外径を１３０ｍｍφから９０ｍｍφに小径化できる。   Specifically, the outer diameter of the first regenerator tube 7 is 60 mm, the outer diameter of the second regenerator tube 8 is 30 mm, the outer diameter of the third regenerator tube 39 is 20 mm, the outer diameter of the first pulse tube 10 is 50 mm, The outer diameters of the two-pulse tube high-temperature part 26 and the second pulse-tube low-temperature part 27 were 30 mm, and the third pulse-tube high-temperature part 42, the second pulse-tube middle sound part 43, and the third pulse-tube low-temperature part 44 were 30 mm in outer diameter. At this time, the outer diameter of the first cooling stage 24b can be 150 mmφ, the outer diameter of the second cooling stage 25b can be 120 mmφ, and the outer diameter of the third cooling stage 40 can be 90 mmφ. When the second and third pulse tubes are not divided, the outer diameter of the second cooling stage 25b cannot be smaller than 140 mmφ, and the outer diameter of the third cooling stage 40 cannot be smaller than 130 mmφ. , The outer diameter of the second cooling stage 25b can be reduced from 140 mmφ to 120 mmφ, and the outer diameter of the third cooling stage 40 can be reduced from 130 mmφ to 90 mmφ.

また、前述したように、第３パルス管高温部４２、第３パルス管中温部４３及び第３パルス管低温部４４を第２パルス管連通部５１及び第３パルス管連通部５２で連通しても３段目の第３パルス管としての機能は確保されるので、冷凍機の冷凍能力を低下させることなく小径化することができる。   Further, as described above, the third pulse tube high temperature portion 42, the third pulse tube intermediate temperature portion 43, and the third pulse tube low temperature portion 44 are communicated with each other by the second pulse tube communication portion 51 and the third pulse tube communication portion 52. In addition, since the function as the third pulse tube of the third stage is ensured, the diameter can be reduced without reducing the refrigeration capacity of the refrigerator.

また、第３冷却ステージ４０の半径を小径化することによる輻射熱の抑制の効果は、実施の形態と同様である。   Further, the effect of suppressing the radiant heat by reducing the radius of the third cooling stage 40 is the same as in the embodiment.

従って、本変形例に係るパルス管冷凍機によれば、３段式パルス管冷凍機においても、パルス管を段毎に分割し、高段側の部分を低段側の部分より冷却ステージの中心に近づけ、蓄冷管も高段側ほど径を細くして冷却ステージの中心に近づけることにより、高段側の部分ほど小径化し、ＭＲＩやＮＭＲなどの装置に搭載する際の輻射による熱流入を抑え、見かけ上の冷凍能力を向上させることができる。
（実施の形態の第３の変形例）
次に、図８乃至図９（ｂ）を参照し、本発明の実施の形態の第３の変形例に係るパルス管冷凍機を説明する。 Therefore, according to the pulse tube refrigerator according to this modification, even in the three-stage pulse tube refrigerator, the pulse tube is divided into stages, and the high-stage side portion is centered on the cooling stage from the low-stage side portion. The diameter of the regenerator tube is also narrowed closer to the center of the cooling stage and closer to the center of the cooling stage, so that the diameter of the higher stage is reduced and heat inflow due to radiation when mounted on equipment such as MRI and NMR is suppressed. The apparent refrigeration capacity can be improved.
(Third Modification of Embodiment)
Next, with reference to FIG. 8 thru | or FIG.9 (b), the pulse tube refrigerator which concerns on the 3rd modification of embodiment of this invention is demonstrated.

始めに、図８を参照し、本変形例に係るパルス管冷凍機の構成を説明する。図８は、本変形例に係るパルス管冷凍機の構成を模式的に示す図である。   First, the configuration of the pulse tube refrigerator according to this modification will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a diagram schematically showing the configuration of a pulse tube refrigerator according to this modification.

本変形例に係るパルス管冷凍機は、第２パルス管が分割されない点で、実施の形態に係るパルス管冷凍機と相違する。   The pulse tube refrigerator according to this modification is different from the pulse tube refrigerator according to the embodiment in that the second pulse tube is not divided.

図８を参照するに、実施の形態において、第２パルス管が第１冷却ステージを境界として第２パルス管高温部と第２パルス管低温部とに分割されるのと相違し、本変形例に係るパルス管冷凍機１ｃにおける第２パルス管１９は、一体で設けられる。   Referring to FIG. 8, in the present embodiment, the second pulse tube is different from being divided into a second pulse tube high temperature portion and a second pulse tube low temperature portion with the first cooling stage as a boundary. The second pulse tube 19 in the pulse tube refrigerator 1c according to the above is provided integrally.

図８に示されるように、本変形例に係るパルス管冷凍機１ｃは、第２パルス管１９、第１冷却ステージ２４ｃ、第２冷却ステージ２５ｃ以外の構成は、実施の形態と同一である。   As shown in FIG. 8, the configuration of the pulse tube refrigerator 1c according to this modification is the same as that of the embodiment except for the second pulse tube 19, the first cooling stage 24c, and the second cooling stage 25c.

第２パルス管１９は、２段目に設けられるパルス管であり、第１蓄冷管７を通して供給される冷媒ガスであるヘリウムガスが断熱膨張を繰り返して冷熱を発生すること、中心軸に垂直な断面が略円形の内周及び外周を有する管であること、中心軸が第１蓄冷管７の中心軸と平行になるように設けられることは、実施の形態と同一である。   The second pulse tube 19 is a pulse tube provided in the second stage, and the helium gas that is the refrigerant gas supplied through the first regenerator tube 7 repeats adiabatic expansion to generate cold and is perpendicular to the central axis. It is the same as the embodiment that the cross section is a tube having a substantially circular inner periphery and outer periphery, and that the central axis is provided in parallel with the central axis of the first regenerator tube 7.

しかし、第１蓄冷管７は、図８に示されるように、一体で設けられる。そのため、第１冷却ステージ２４ｃ及び第２冷却ステージ２５ｃは、実施の形態と異なる。   However, the first regenerator tube 7 is provided integrally as shown in FIG. Therefore, the first cooling stage 24c and the second cooling stage 25c are different from the embodiment.

次に、図９を参照し、本変形例に係るパルス管冷凍機１ｃの１段目及び２段目の蓄冷管及びパルス管の平面視における配置について説明する。図９は、本変形例に係るパルス管冷凍機１ｃを説明するための図であり、図９（ａ）は第１冷却ステージ２４ｃを図８におけるＡ方向から見た平面図であり、図９（ｂ）は第２冷却ステージ２５ｃの上面を図８におけるＢ方向から見た平面図である。   Next, with reference to FIG. 9, the arrangement | positioning in planar view of the 1st-stage | paragraph and the 2nd-stage cold storage tube and pulse tube of the pulse tube refrigerator 1c which concerns on this modification is demonstrated. FIG. 9 is a view for explaining a pulse tube refrigerator 1c according to this modification, and FIG. 9A is a plan view of the first cooling stage 24c as viewed from the direction A in FIG. (B) is the top view which looked at the upper surface of the 2nd cooling stage 25c from the B direction in FIG.

図９（ａ）に示されるように、平面視において、第１冷却ステージ２４ｃの上面は円形形状を有し、第１パルス管１０、第１蓄冷管７、第２パルス管１９の３つの管が接続される。図３（ａ）に示されるのと同様に、第１冷却ステージ２４ｃの半径はＲ１であり、第２パルス管１９の半径はＲ２であり、第１蓄冷管７の半径はＲ３であり、第１冷却ステージ２４ｃの中心軸と第２パルス管１９の中心軸との軸間距離はＤ２であり、第１冷却ステージ２４ｃの中心軸と第１蓄冷管７の中心軸との軸間距離はＤ３である。   As shown in FIG. 9A, in plan view, the upper surface of the first cooling stage 24c has a circular shape, and includes three tubes: a first pulse tube 10, a first regenerator tube 7, and a second pulse tube 19. Is connected. As shown in FIG. 3A, the radius of the first cooling stage 24c is R1, the radius of the second pulse tube 19 is R2, the radius of the first regenerator tube 7 is R3, The interaxial distance between the central axis of the first cooling stage 24c and the central axis of the second pulse tube 19 is D2, and the interaxial distance between the central axis of the first cooling stage 24c and the central axis of the first regenerator tube 7 is D3. It is.

図９（ｂ）に示されるように、平面視において、第２冷却ステージ２５ｃの上面は円形形状を有し、第２蓄冷管８、第２パルス管１９の２つの管が接続される。第２冷却ステージ２５ｃは、第１冷却ステージ２４ｃと同心になるように設けられる。これは、実施の形態と同様の理由により、パルス管冷凍機１ｃを中心軸対称に近い構成にするためである。   As shown in FIG. 9B, in plan view, the upper surface of the second cooling stage 25c has a circular shape, and the two tubes, the second regenerator tube 8 and the second pulse tube 19, are connected. The second cooling stage 25c is provided to be concentric with the first cooling stage 24c. This is to make the pulse tube refrigerator 1c close to the central axis symmetry for the same reason as in the embodiment.

第２冷却ステージ２５ｃの半径はＲ１５であり、第２パルス管１９の半径はＲ２であり、第２蓄冷管８の半径はＲ１６であり、第２冷却ステージ２５ｃの中心軸と第２パルス管１９及び第２蓄冷管８の各々の中心軸との軸間距離はＤ２及びＤ１６である。   The radius of the second cooling stage 25c is R15, the radius of the second pulse tube 19 is R2, the radius of the second regenerative tube 8 is R16, the central axis of the second cooling stage 25c and the second pulse tube 19 The distances between the axes of the second regenerator tube 8 and the central axis are D2 and D16.

ここで、第２蓄冷管８の中心軸は、第１蓄冷管７の中心軸よりも第２冷却ステージ２５ｃの中心軸（第１冷却ステージ２４ｃの中心軸）に近いため、Ｄ１６＜Ｄ３である。   Here, since the central axis of the second regenerative tube 8 is closer to the central axis of the second cooling stage 25c (the central axis of the first cooling stage 24c) than the central axis of the first regenerative tube 7, D16 <D3. .

本変形例に係るパルス管冷凍機１ｃの冷凍冷却の作用は、実施の形態と同様である。   The operation of the refrigeration cooling of the pulse tube refrigerator 1c according to this modification is the same as that of the embodiment.

次に、２段目が小径化される作用について説明する。   Next, the operation of reducing the diameter of the second stage will be described.

本変形例に係るパルス管冷凍機１ｃにおいては、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示され、前述したように、Ｄ１６＜Ｄ３であり、第２蓄冷管８の半径は第１蓄冷管７の半径より小さいため、Ｒ１６＜Ｒ３である。従って、Ｄ１６＋Ｒ１６＜Ｄ３＋Ｒ３となり、第２冷却ステージ２５ｃの中心軸を中心とし、第２蓄冷管８を内接するような円の半径（Ｄ１６＋Ｒ１６）は、第１冷却ステージ２４ｃの中心軸を中心とし、第１蓄冷管７を内接するような円の半径（Ｄ３＋Ｒ３）より小さくすることができる。   In the pulse tube refrigerator 1c according to this modification, as shown in FIGS. 9A and 9B, as described above, D16 <D3, and the radius of the second regenerator 8 is the first regenerator. Since it is smaller than the radius of the tube 7, R16 <R3. Therefore, D16 + R16 <D3 + R3, and the radius (D16 + R16) of the circle centering on the central axis of the second cooling stage 25c and inscribed in the second regenerator 8 is centered on the central axis of the first cooling stage 24c. It can be made smaller than the radius (D3 + R3) of the circle that inscribes one regenerator tube 7.

以上の関係と、第１冷却ステージ２４ｃに接続される第１パルス管１０が第２冷却ステージ２５ｃには接続されないことから、第２冷却ステージ２５ｃの半径を第１冷却ステージ２４ｃの半径より小さくすることができる。即ち、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示されるように、Ｒ１５＜Ｒ１とすることができる。   Since the above relationship and the first pulse tube 10 connected to the first cooling stage 24c are not connected to the second cooling stage 25c, the radius of the second cooling stage 25c is made smaller than the radius of the first cooling stage 24c. be able to. That is, as shown in FIGS. 9A and 9B, R15 <R1.

具体的には、第１蓄冷管７の外径を６０ｍｍ、第２蓄冷管８の外径を３０ｍｍ、第１パルス管１０の外径を５０ｍｍ、第２パルス管１９の外径を３０ｍｍ、としたとき、第１冷却ステージ２４ｃの外径を１３０ｍｍφとし、第２冷却ステージ２５ｃの外径を９０ｍｍφにすることができる。第２蓄冷管８が第１の蓄冷管７と同心に設けられる場合には、第２冷却ステージ２５ｃの外径は１００ｍｍφより小さくすることができないが、第２蓄冷管８を第１の蓄冷管７よりも第１冷却ステージ２４ｃの中心に近づけることにより、第２冷却ステージ２５ｃの外径を１００ｍｍφから９０ｍｍφに小径化できる。   Specifically, the outer diameter of the first regenerator tube 7 is 60 mm, the outer diameter of the second regenerator tube 8 is 30 mm, the outer diameter of the first pulse tube 10 is 50 mm, the outer diameter of the second pulse tube 19 is 30 mm, and so on. In this case, the outer diameter of the first cooling stage 24c can be 130 mmφ, and the outer diameter of the second cooling stage 25c can be 90 mmφ. When the second regenerator tube 8 is provided concentrically with the first regenerator tube 7, the outer diameter of the second cooling stage 25c cannot be made smaller than 100 mmφ, but the second regenerator tube 8 is the first regenerator tube. By moving closer to the center of the first cooling stage 24 c than 7, the outer diameter of the second cooling stage 25 c can be reduced from 100 mmφ to 90 mmφ.

また、第２冷却ステージ２５ｃの半径を小径化することによる輻射熱の抑制の効果は、実施の形態と同様である。   The effect of suppressing the radiant heat by reducing the radius of the second cooling stage 25c is the same as that of the embodiment.

従って、本変形例に係るパルス管冷凍機によれば、２段式パルス管冷凍機の２段目の蓄冷管を１段目の蓄冷管よりも冷却ステージの中心に近づけることにより、２段式パルス管冷凍機の２段目の部分を小径化し、輻射による熱流入を抑え、冷凍能力を向上させることができる。
（実施の形態の第４の変形例）
次に、図１０を参照し、本発明の実施の形態の第４の変形例に係るパルス管冷凍機を説明する。 Therefore, according to the pulse tube refrigerator according to this modification, the second-stage regenerator tube of the two-stage pulse tube refrigerator is closer to the center of the cooling stage than the first-stage regenerator tube, so It is possible to reduce the diameter of the second stage of the pulse tube refrigerator, suppress heat inflow due to radiation, and improve the refrigerating capacity.
(Fourth modification of the embodiment)
Next, a pulse tube refrigerator according to a fourth modification of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図１０は、本変形例に係るパルス管冷凍機を説明するための図であり、第１パルス管連通部が形成された第１冷却ステージを模式的に示す断面図である。   FIG. 10 is a view for explaining the pulse tube refrigerator according to the present modification, and is a cross-sectional view schematically showing the first cooling stage in which the first pulse tube communication portion is formed.

本変形例に係るパルス管冷凍機は、第１パルス管連通部がその途中において内径が小さくならない点で、実施の形態に係るパルス管冷凍機と相違する。   The pulse tube refrigerator according to the present modification is different from the pulse tube refrigerator according to the embodiment in that the inner diameter of the first pulse tube communicating portion does not become small in the middle of the pulse tube refrigerator.

図１０を参照するに、実施の形態において、第１パルス管連通部が、第１パルス管連通部の途中位置に、流路の内径が第２パルス管高温部及び第２パルス管低温部の内径より小さい連通路が設けられ、連通路の第２パルス管高温部側及び第２パルス管低温部側の各々において、連通路の内径が連続的に変化するのと相違し、本変形例に係るパルス管冷凍機における第１パルス管連通部３０ｄは、第２パルス管高温部２６側から第２パルス管低温部２７側に至るまで内径が変化せず、一定である。   Referring to FIG. 10, in the embodiment, the first pulse tube communication portion is located in the middle of the first pulse tube communication portion, and the inner diameter of the flow path is between the second pulse tube high temperature portion and the second pulse tube low temperature portion. A communication path smaller than the inner diameter is provided, and the inner diameter of the communication path continuously changes on each of the second pulse tube high temperature part side and the second pulse tube low temperature part side of the communication path. The first pulse tube communicating portion 30d in the pulse tube refrigerator has a constant inner diameter from the second pulse tube high temperature portion 26 side to the second pulse tube low temperature portion 27 side, and is constant.

図１０に示されるように、第１冷却ステージ２４ｄの内部に第２パルス管高温部２６及び第２パルス管低温部２７の内径と等しい内径を有する第１パルス管連通部３０ｄが、第２パルス管高温部２６と第２パルス管低温部２７を連通するように形成される。第２パルス管低温部２７の中心軸は第２パルス管高温部２６の中心軸と平行であり、第２パルス管低温部２７の中心軸は、第２パルス管高温部２６の中心軸より第１冷却ステージ２４ｄの中心軸に近づくため、図１０に示されるように、第１パルス管連通部３０ｄはクランク状に屈曲するように形成される。   As shown in FIG. 10, a first pulse tube communication portion 30d having an inner diameter equal to the inner diameters of the second pulse tube high temperature portion 26 and the second pulse tube low temperature portion 27 is provided inside the first cooling stage 24d. The high temperature tube portion 26 and the second pulse tube low temperature portion 27 are formed to communicate with each other. The central axis of the second pulse tube low temperature part 27 is parallel to the central axis of the second pulse tube high temperature part 26, and the central axis of the second pulse tube low temperature part 27 is higher than the central axis of the second pulse tube high temperature part 26. In order to approach the central axis of one cooling stage 24d, as shown in FIG. 10, the first pulse tube communication portion 30d is formed to be bent in a crank shape.

本変形例では、第２パルス管高温部２６及び第２パルス管低温部２７は、実施の形態と同様に、肉薄の例えばＳＵＳ３０４等のＳＵＳ材で構成され、第２蓄冷管部材２６の軸方向に垂直な断面の形状は、例えば外径３０ｍｍ、内径２５ｍｍ、厚さは２．５ｍｍとすることができる。従って、第１パルス管連通部３０ｄの内径も２５ｍｍとすることができる。   In the present modification, the second pulse tube high-temperature part 26 and the second pulse tube low-temperature part 27 are made of a thin SUS material such as SUS304, as in the embodiment, and the axial direction of the second regenerative tube member 26. For example, the cross-sectional shape perpendicular to the outer diameter can be set to an outer diameter of 30 mm, an inner diameter of 25 mm, and a thickness of 2.5 mm. Accordingly, the inner diameter of the first pulse tube communication portion 30d can also be set to 25 mm.

第１パルス管連通部３０ｄをこのような構造とした場合でも、第２パルス管高温部２６及び第２パルス管低温部２７は一体の第２パルス管として機能するため、本変形例に係る２段式パルス管冷凍機の２段目を小径化し、ＭＲＩやＮＭＲなどの装置に搭載される際の輻射による熱流入を抑え、見かけ上の冷凍能力を向上させる作用については、実施の形態と同様の作用が得られる。   Even when the first pulse tube communication portion 30d has such a structure, the second pulse tube high-temperature portion 26 and the second pulse tube low-temperature portion 27 function as an integrated second pulse tube. The second stage of the stage-type pulse tube refrigerator is reduced in diameter, suppresses heat inflow due to radiation when mounted on an apparatus such as MRI or NMR, and improves the apparent refrigeration capacity as in the embodiment. The following effects can be obtained.

以上、本発明の好ましい実施の形態について記述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。   The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. Can be modified or changed.

本発明の実施の形態に係るパルス管冷凍機の構成を模式的に示す図であるIt is a figure which shows typically the structure of the pulse tube refrigerator which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るパルス管冷凍機を説明するための図であり、第１パルス管連通部の形成された第１冷却ステージを模式的に示す断面図である。It is a figure for demonstrating the pulse tube refrigerator which concerns on embodiment of this invention, and is sectional drawing which shows typically the 1st cooling stage in which the 1st pulse tube communication part was formed. 本発明の実施の形態に係るパルス管冷凍機を説明するための図であり、第１冷却ステージの上面及び第２冷却ステージの上面を示す平面図である。It is a figure for demonstrating the pulse tube refrigerator which concerns on embodiment of this invention, and is a top view which shows the upper surface of a 1st cooling stage, and the upper surface of a 2nd cooling stage. 本発明の実施の形態の第１の変形例に係るパルス管冷凍機の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the pulse tube refrigerator which concerns on the 1st modification of embodiment of this invention. 本発明の実施の形態の第１の変形例に係るパルス管冷凍機を説明するための図であり、第１冷却ステージの上面及び第２冷却ステージの上面を示す平面図である。It is a figure for demonstrating the pulse tube refrigerator which concerns on the 1st modification of embodiment of this invention, and is a top view which shows the upper surface of a 1st cooling stage, and the upper surface of a 2nd cooling stage. 本発明の実施の形態の第２の変形例に係るパルス管冷凍機の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the pulse tube refrigerator which concerns on the 2nd modification of embodiment of this invention. 本発明の実施の形態の第２の変形例に係るパルス管冷凍機を説明するための図であり、第１冷却ステージの上面、第２冷却ステージの上面及び第３冷却ステージの上面を示す平面図である。It is a figure for demonstrating the pulse tube refrigerator which concerns on the 2nd modification of embodiment of this invention, and is a plane which shows the upper surface of a 1st cooling stage, the upper surface of a 2nd cooling stage, and the upper surface of a 3rd cooling stage. FIG. 本発明の実施の形態の第３の変形例に係るパルス管冷凍機の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the pulse tube refrigerator which concerns on the 3rd modification of embodiment of this invention. 本発明の実施の形態の第３の変形例に係るパルス管冷凍機を説明するための図であり、第１冷却ステージの上面及び第２冷却ステージの上面を示す平面図である。It is a figure for demonstrating the pulse tube refrigerator which concerns on the 3rd modification of embodiment of this invention, and is a top view which shows the upper surface of a 1st cooling stage, and the upper surface of a 2nd cooling stage. 本発明の実施の形態の第４の変形例に係るパルス管冷凍機を説明するための図であり、第１パルス管連通部が形成された第１冷却ステージを模式的に示す断面図である。It is a figure for demonstrating the pulse tube refrigerator which concerns on the 4th modification of embodiment of this invention, and is sectional drawing which shows typically the 1st cooling stage in which the 1st pulse tube communication part was formed. . 従来の２段式パルス管冷凍機の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the conventional 2 step | paragraph type pulse tube refrigerator. 従来の２段式パルス管冷凍機を説明するための図であり、第１冷却ステージの上面及び第２冷却ステージの上面を示す平面図である。It is a figure for demonstrating the conventional 2 step | paragraph type pulse tube refrigerator, and is a top view which shows the upper surface of a 1st cooling stage, and the upper surface of a 2nd cooling stage. 従来の３段式パルス管冷凍機の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the conventional 3 step | paragraph type pulse tube refrigerator. 従来の３段式パルス管冷凍機を説明するための図であり、第１冷却ステージの上面、第２冷却ステージの上面及び第３冷却ステージの上面を示す平面図である。It is a figure for demonstrating the conventional three-stage type pulse tube refrigerator, and is a top view which shows the upper surface of a 1st cooling stage, the upper surface of a 2nd cooling stage, and the upper surface of a 3rd cooling stage.

符号の説明Explanation of symbols

１、１ａ、１ｂ、１ｃ パルス管冷凍機
２ バルブユニット
３ バルブ駆動機構
４ 低圧配管
５ 圧縮機
６ 高圧配管
７ 第１蓄冷管
８ 第２蓄冷管
９、１１、２８、２９、３１、３２、４５、４６、４７、４８、４９、５０ 整流器
１０ 第１パルス管
１２、１３、２２、２３、３４、３５ オリフィス
１４ 第１バッファ
１５ 配管
１６、１７、５３ 連通路
２１ 第２バッファ
２４、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ 第１冷却ステージ
２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ 第２冷却ステージ
２６ 第２パルス管高温部
２７ 第２パルス管低温部
２９ａ、３１ａ 金網（メッシュ）
２９ｂ、３１ｂ パンチングプレート
３０、３０ｄ 第１パルス管連通部
３０ａ 連通路
３０ｂ、３０ｃ 接続部
３３ 第３バッファ
３９ 第３蓄冷管
４０ 第３冷却ステージ
４２ 第３パルス管高温部
４３ 第３パルス管中温部
４４ 第３パルス管低温部
５１ 第２パルス管連通部
５２ 第３パルス管連通部

Ｄ２、Ｄ３、Ｄ５、Ｄ６、Ｄ８、Ｄ９、Ｄ１０、Ｄ１１、Ｄ１３、Ｄ１４、Ｄ１６ 軸間距離
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５、Ｒ１６ 半径 1, 1a, 1b, 1c Pulse tube refrigerator 2 Valve unit 3 Valve drive mechanism 4 Low pressure pipe 5 Compressor 6 High pressure pipe 7 First cold storage pipe 8 Second cold storage pipe 9, 11, 28, 29, 31, 32, 45 , 46, 47, 48, 49, 50 Rectifier 10 First pulse tube 12, 13, 22, 23, 34, 35 Orifice 14 First buffer 15 Pipe 16, 17, 53 Communication path 21 Second buffer 24, 24a, 24b 24c, 24d First cooling stage 25, 25a, 25b, 25c Second cooling stage 26 Second pulse tube high temperature part 27 Second pulse tube low temperature part 29a, 31a Wire mesh (mesh)
29b, 31b Punching plates 30, 30d First pulse tube communication portion 30a Communication passages 30b, 30c Connection portion 33 Third buffer 39 Third cold storage tube 40 Third cooling stage 42 Third pulse tube high temperature portion 43 Third pulse tube intermediate temperature portion 44 3rd pulse tube low temperature part 51 2nd pulse tube communication part 52 3rd pulse tube communication part

D2, D3, D5, D6, D8, D9, D10, D11, D13, D14, D16 Axis distance R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11, R12, R13, R14, R15, R16 Radius

Claims (7)

１段目を構成する第１パルス管及び第１蓄冷管と、
２段目を構成する第２パルス管及び第２蓄冷管と、
前記第１パルス管及び前記第１蓄冷管の低温側に設けられる略円板形状の第１冷却ステージと、
前記第２パルス管及び前記第２蓄冷管の低温側に設けられる略円板形状の第２冷却ステージと
を備える多段式パルス管冷凍機において、
前記第２パルス管は、高温側から順に、前記第１蓄冷管及び前記第２蓄冷管に対応して第２パルス管高温部と第２パルス管低温部とに分割され、
前記第２パルス管高温部と前記第２パルス管低温部とは、前記第１冷却ステージの内部に設けられた第１パルス管連通部を通して連通され、
前記第２パルス管低温部は、該第２パルス管低温部の中心軸と前記第１冷却ステージの中心軸との軸間距離が前記第２パルス管高温部の中心軸と前記第１冷却ステージの中心軸との軸間距離より短い位置で設けられることを特徴とする多段式パルス管冷凍機。 A first pulse tube and a first regenerative tube constituting the first stage;
A second pulse tube and a second regenerative tube constituting the second stage;
A substantially disc-shaped first cooling stage provided on the low temperature side of the first pulse tube and the first regenerator tube;
In a multi-stage pulse tube refrigerator comprising a second cooling stage having a substantially disc shape provided on the low temperature side of the second pulse tube and the second regenerator tube,
The second pulse tube is divided into a second pulse tube high temperature portion and a second pulse tube low temperature portion corresponding to the first cold storage tube and the second cold storage tube in order from the high temperature side,
The second pulse tube high temperature part and the second pulse tube low temperature part are communicated with each other through a first pulse tube communication part provided inside the first cooling stage,
The second pulse tube low temperature portion has a distance between the center axis of the second pulse tube low temperature portion and the center axis of the first cooling stage, and the center axis of the second pulse tube high temperature portion and the first cooling stage. A multi-stage pulse tube refrigerator, which is provided at a position shorter than the distance between the center axis and the center axis. 前記第１パルス管連通部の中ほどに、流路の内径が前記第２パルス管高温部及び前記第２パルス管低温部の内径より小さい連通路が設けられ、
前記連通路の前記第２パルス管高温部側及び前記第２パルス管低温部側の各々において、前記第２パルス管高温部及び前記第２パルス管低温部に向かって前記連通路の内径が徐々に増大することを特徴とする請求項１記載の多段式パルス管冷凍機。 In the middle of the first pulse tube communication portion, a communication path having an inner diameter of the flow path smaller than the inner diameters of the second pulse tube high temperature portion and the second pulse tube low temperature portion is provided,
In each of the second pulse tube high temperature part side and the second pulse tube low temperature part side of the communication path, the inner diameter of the communication path gradually increases toward the second pulse tube high temperature part and the second pulse tube low temperature part. The multistage pulse tube refrigerator according to claim 1, wherein the multistage pulse tube refrigerator increases. 前記第１パルス管連通部の前記第２パルス管高温部と接続される側及び前記第２パルス管低温部と接続される側の各々に、冷媒ガスの流れを整える整流器を設けることを特徴とする請求項１又は２記載の多段式パルス管冷凍機。   A rectifier for adjusting the flow of refrigerant gas is provided on each of the side connected to the second pulse tube high temperature part and the side connected to the second pulse tube low temperature part of the first pulse tube communication part. The multi-stage pulse tube refrigerator according to claim 1 or 2. 前記第２蓄冷管は、該第２蓄冷管の中心軸と前記第１冷却ステージの中心軸との軸間距離が前記第１蓄冷管の中心軸と前記第１冷却ステージの中心軸との軸間距離より短い位置で設けられることを特徴とする請求項１乃至３何れか一項に記載の多段式パルス管冷凍機。   In the second regenerative tube, the distance between the central axis of the second regenerative tube and the central axis of the first cooling stage is an axis between the central axis of the first regenerative tube and the central axis of the first cooling stage. The multi-stage pulse tube refrigerator according to any one of claims 1 to 3, wherein the multi-stage pulse tube refrigerator is provided at a position shorter than the distance. ３段目を構成する第３パルス管及び第３蓄冷管と、
前記第３パルス管及び前記第３蓄冷管の低温側に設けられる略円板形状の第３冷却ステージと
を備え、
前記第３パルス管は、高温側から順に、前記第１蓄冷管、前記第２蓄冷管及び前記第３蓄冷管に対応して第３パルス管高温部と第３パルス管中温部と第３パルス管低温部とに分割され、
前記第３パルス管高温部と前記第３パルス管中温部とは、前記第１冷却ステージの内部に設けられた第２パルス管連通部を通して連通され、
前記第３パルス管中温部と前記第３パルス管低温部とは、前記第２冷却ステージの内部に設けられた第３パルス管連通部を通して連通され、
前記第３パルス管中温部は、該第３パルス管中温部の中心軸と前記第１冷却ステージの中心軸との軸間距離が前記第３パルス管高温部の中心軸と前記第１冷却ステージの中心軸との軸間距離より短い位置で設けられ、
前記第３パルス管低温部は、該第３パルス管低温部の中心軸と前記第２冷却ステージの中心軸との軸間距離が前記第３パルス管中温部の中心軸と前記第２冷却ステージの中心軸との軸間距離より短い位置で設けられることを特徴とする請求項１乃至４何れか一項に記載の多段式パルス管冷凍機。
A third pulse tube and a third regenerator tube constituting the third stage;
A substantially disc-shaped third cooling stage provided on the low temperature side of the third pulse tube and the third regenerator tube,
The third pulse tube corresponds to the first regenerator tube, the second regenerator tube, and the third regenerator tube in order from the high temperature side, a third pulse tube high temperature portion, a third pulse tube intermediate temperature portion, and a third pulse. The tube is divided into the cold part and
The third pulse tube high temperature portion and the third pulse tube intermediate temperature portion are communicated through a second pulse tube communication portion provided in the first cooling stage,
The third pulse tube intermediate temperature portion and the third pulse tube low temperature portion are communicated through a third pulse tube communication portion provided in the second cooling stage,
The third pulse tube intermediate temperature portion has an axial distance between the central axis of the third pulse tube intermediate temperature portion and the central axis of the first cooling stage, and the central axis of the third pulse tube high temperature portion and the first cooling stage. At a position shorter than the distance between the center axis of
The third pulse tube low temperature portion has a distance between the center axis of the third pulse tube low temperature portion and the center axis of the second cooling stage, and the center axis of the third pulse tube intermediate temperature portion and the second cooling stage. 5. The multistage pulse tube refrigerator according to claim 1, wherein the multistage pulse tube refrigerator is provided at a position shorter than an inter-axis distance from a central axis of the multi-stage pulse tube refrigerator.
前記第３蓄冷管は、該第３蓄冷管の中心軸と前記第２冷却ステージの中心軸との軸間距離が前記第２蓄冷管の中心軸と前記第２冷却ステージの中心軸との軸間距離より短い位置で設けられることを特徴とする請求項１乃至５何れか一項に記載の多段式パルス管冷凍機。   In the third regenerative tube, the distance between the central axis of the third regenerative tube and the central axis of the second cooling stage is an axis between the central axis of the second regenerative tube and the central axis of the second cooling stage. The multistage pulse tube refrigerator according to any one of claims 1 to 5, wherein the multistage pulse tube refrigerator is provided at a position shorter than the inter-distance. １段目を構成する第１パルス管及び第１蓄冷管と、
２段目を構成する第２パルス管及び第２蓄冷管と、
前記第１パルス管及び前記第１蓄冷管の低温側に設けられる略円板形状の第１冷却ステージと、
前記第２パルス管及び前記第２蓄冷管の低温側に設けられる略円板形状の第２冷却ステージと
を備える多段式パルス管冷凍機において、
前記第２パルス管は、該第２パルス管の中心軸と前記第１冷却ステージの中心軸との軸間距離が前記第１蓄冷管の中心軸と前記第１冷却ステージの中心軸との距離及び前記第２蓄冷管の中心軸と前記第１冷却ステージの中心軸との軸間距離より短い位置で、前記第１冷却ステージを貫通し、
前記第２蓄冷管は、該第２蓄冷管の中心軸と前記第１冷却ステージの中心軸との軸間距離が前記第１蓄冷管の中心軸と前記第１冷却ステージの中心軸との軸間距離より短い位置で設けられることを特徴とする多段式パルス管冷凍機。 A first pulse tube and a first regenerative tube constituting the first stage;
A second pulse tube and a second regenerative tube constituting the second stage;
A substantially disc-shaped first cooling stage provided on the low temperature side of the first pulse tube and the first regenerator tube;
In a multi-stage pulse tube refrigerator comprising a second cooling stage having a substantially disc shape provided on the low temperature side of the second pulse tube and the second regenerator tube,
In the second pulse tube, the distance between the center axis of the second pulse tube and the center axis of the first cooling stage is the distance between the center axis of the first regenerator tube and the center axis of the first cooling stage. And at a position shorter than the distance between the center axis of the second regenerator tube and the center axis of the first cooling stage, penetrating the first cooling stage,
In the second regenerative tube, the distance between the central axis of the second regenerative tube and the central axis of the first cooling stage is an axis between the central axis of the first regenerative tube and the central axis of the first cooling stage. A multi-stage pulse tube refrigerator characterized by being provided at a position shorter than the distance.
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