JP4279889B2 - Pulse tube refrigerator - Google Patents

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Description

本発明はパルス管冷凍機に係り、特にヘリウム雰囲気下等の非真空雰囲気下で使用されるパルス管冷凍機に関する。   The present invention relates to a pulse tube refrigerator, and more particularly to a pulse tube refrigerator used in a non-vacuum atmosphere such as a helium atmosphere.

近年、パルスチューブ技術とＭＲＩ（磁気共鳴映像法）クライオスタット設計の進歩により、パルス管冷凍機を用いてヘリウムを再凝縮することが可能となっている。また、パルス管冷凍機は単段式のものや多段式のものがあるが、例えば２段式のパルス管冷凍機は、第１段ステージを約４０Ｋに冷却し、第２段ステージでは約４Ｋに冷却を行うことができる。また、パルス管冷凍機は振動が少なくＭＲＩ信号内でのノイズが少ないので、機械的振動を伴うＧＭ冷凍機よりも好まれている。   In recent years, progress in pulse tube technology and MRI (magnetic resonance imaging) cryostat design has made it possible to recondense helium using a pulse tube refrigerator. There are single-stage and multi-stage pulse tube refrigerators. For example, a two-stage pulse tube refrigerator cools the first stage to about 40K, and the second stage has about 4K. Cooling can be performed. Also, pulse tube refrigerators are preferred over GM refrigerators with mechanical vibration because they have less vibration and less noise in the MRI signal.

ところで、通常パルス管冷凍機は、蓄冷器とパルス管が平行に配置された構造を有する。この構造のパルス管冷凍機がＭＲＩ磁石の冷却容器内に実装されると、この冷却容器内に充填されているヘリウムガスがパルス管と蓄冷器の温度差に起因し、パルス管と蓄冷器との間で対流することが知られている。これにより、第１及び第２段ステージで熱損失（対流損失という）が発生し、パルス管冷凍機の冷凍能力に重大な損失をもたらす。   By the way, a normal pulse tube refrigerator has a structure in which a regenerator and a pulse tube are arranged in parallel. When the pulse tube refrigerator having this structure is mounted in the cooling vessel of the MRI magnet, the helium gas filled in the cooling vessel is caused by the temperature difference between the pulse tube and the regenerator, It is known to convection between. As a result, heat loss (referred to as convection loss) occurs in the first and second stage stages, causing a significant loss in the refrigeration capacity of the pulse tube refrigerator.

Stautner他は、従来的な２段４Ｋパルスチューブに対する問題点を説明し、パルスチューブ組立体を囲繞し、チューブまわりに断熱材を含むスリーブ状の解決策を提示している（特許文献１参照）。また、対流損失の問題に対する他の解決策としては、Daniel他により提唱されたものがあり（特許文献２２参照）、この方法ではパルス管及び蓄冷器まわりに断熱スリーブを配設し、これによりヘリウムガスによる対流損失を低減する構成としている。   Stautner et al. Describe the problems with conventional two-stage 4K pulse tubes, and present a sleeve-like solution that surrounds the pulse tube assembly and includes insulation around the tube (see Patent Document 1). . As another solution to the problem of convection loss, there is one proposed by Daniel et al. (See Patent Document 22). In this method, a heat insulating sleeve is provided around the pulse tube and the regenerator, whereby helium. It is configured to reduce convection loss due to gas.

更に、他の方法としては、本出願人が提案した特許文献３に提案した方法がある。このパルス管冷凍機を図１６に示す。同図に示すパルス管冷凍機は２段式のものであり、バルブ機構２、バルブ駆動装置３、コンプレッサ５、１段目蓄冷器７，１段目パルス管１０，２段目蓄冷器２６，及び２段目パルス管４０等を有しており、１段目冷却ステージ３０を例えば４０Ｋに冷却すると共に、２段目冷却ステージ２５を４Ｋ程度に冷却する構成とされている。   Furthermore, as another method, there is a method proposed in Patent Document 3 proposed by the present applicant. This pulse tube refrigerator is shown in FIG. The pulse tube refrigerator shown in the figure is of a two-stage type, and includes a valve mechanism 2, a valve driving device 3, a compressor 5, a first-stage regenerator 7, a first-stage pulse tube 10, a second-stage regenerator 26, The first-stage cooling stage 30 is cooled to, for example, 40K, and the second-stage cooling stage 25 is cooled to about 4K.

ここで、２段目パルス管４０の中央位置に注目すると、蓄冷器７，２６と２段目パルス管４０との間には熱橋（サーマルブリッジ）３１が配設され、蓄冷器７，２６と２段目パルス管４０とを熱的に接続した構成としている（尚、同図に示す例では１個の熱橋３１のみが配設された例を示しているが、この熱橋３１は複数個配設する構成とすることも可能である）。この構成とすることにより、蓄冷器７，２６と２段目パルス管４０の間で熱伝導が行われ、これにより蓄冷器７，２６と２段目パルス管４０の間の温度差が低減される。   Here, paying attention to the center position of the second stage pulse tube 40, a thermal bridge 31 is disposed between the regenerators 7 and 26 and the second stage pulse tube 40, and the regenerators 7 and 26. And the second-stage pulse tube 40 are thermally connected (in the example shown in the figure, only one thermal bridge 31 is shown, but this thermal bridge 31 is It is also possible to adopt a configuration in which a plurality of units are provided. With this configuration, heat conduction is performed between the regenerators 7 and 26 and the second-stage pulse tube 40, thereby reducing the temperature difference between the regenerators 7 and 26 and the second-stage pulse tube 40. The

これにより、パルス管冷凍機が置かれた雰囲気内のガスが蓄冷器７，２６と２段目パルス管４０の間で対流することを抑制でき、対流損失の発生の抑制を望むことができる。尚、図中Ａで示す矢印は、対流が発生したときのガスの流れを参考までに記載したものである。
ＰＣＴ ＷＯ０３／０３６２０７ Ａ２ ＰＣＴ ＷＯ０３／０３６１９０ Ａ１ 特開２００６−２１４７１７ Thereby, it can suppress that the gas in the atmosphere where the pulse tube refrigerator was placed convects between the regenerators 7 and 26 and the second-stage pulse tube 40, and it can be desired to suppress the occurrence of convection loss. In addition, the arrow shown by A in the figure describes the flow of gas when convection occurs for reference.
PCT WO03 / 036207 A2 PCT WO03 / 036190 A1 JP 2006-214717 A

図１６に示したように、蓄冷器７，２６と２段目パルス管４０との間に熱橋３１を設けて熱的に接続することにより、蓄冷器７，２６と２段目パルス管４０との間の温度差を低減でき、よって対流損失の低減を在る程度図ることができる。   As shown in FIG. 16, by providing a thermal bridge 31 between the regenerators 7 and 26 and the second-stage pulse tube 40 and thermally connecting them, the regenerators 7 and 26 and the second-stage pulse tube 40 are connected. Therefore, it is possible to reduce the convection loss.

しかしながら、作動ガス（例えば、ヘリウム）の熱伝導が低いと、２段目パルス管４０内の作動ガスと１段目冷却ステージ３０との温度差は依然として大きく、よって対流損失をパルス管冷凍機の被冷却物に対する冷却に影響を及ぼさない程度まで抑制することが困難であるという問題点があった。   However, when the heat conduction of the working gas (for example, helium) is low, the temperature difference between the working gas in the second stage pulse tube 40 and the first stage cooling stage 30 is still large, and thus the convection loss is reduced in the pulse tube refrigerator. There has been a problem that it is difficult to suppress to an extent that does not affect the cooling of the object to be cooled.

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、非真空雰囲気内での作動でであっても当該雰囲気ガスの対流による対流損失の発生を抑制できる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 an object of the present invention is to provide a pulse tube refrigerator capable of suppressing the occurrence of convection loss due to convection of the atmospheric gas even when operated in a non-vacuum atmosphere. And

上記の課題は、本発明の第１の観点からは、
非真空雰囲気内で用いられるパルス管冷凍機であって、
作動ガスに対し圧力振動を発生させる圧力振動発生機と、
前記圧力振動発生機に高温側が接続された１段目蓄冷器と、
該１段目蓄冷器に高温側が接続された２段目蓄冷器と、
高温側が第１のバッファタンクに接続されると共に、低温側が前記１段目蓄冷器の低温側に接続された１段目パルス管と、
高温側が第２のバッファタンクに接続されると共に、低温側が前記２段目蓄冷器の低温側に接続された２段目パルス管と、
前記１段目蓄冷器と前記１段目パルス管との接続位置に設けられた１段目冷却ステージと、
前記２段目蓄冷器と前記２段目パルス管との接続位置に設けられた２段目冷却ステージと、
前記２段目パルス管の途中位置で前記１段目冷却ステージと対応するステージ対応位置に設けられ、前記２段目パルス管内を流れる前記作動ガスとの熱交換により、前記ステージ対応位置以外の部位に比べて熱交換効率を高めた熱交換部とを有し、
前記熱交換部は、前記ステージ対応位置以外の部位の流路面積に比べ、前記ステージ対応位置の流路面積を小さくした構成としたことを特徴とするパルス管冷凍機により解決することができる。
また、上記発明において、前記熱交換部は、基部に流通孔を形成した構成の単孔プラグであることが望ましい。
また、上記発明において、前記熱交換部の前記パルス管の長手方向に沿った長さをＬとし、前記１段目冷却ステージの厚さをＷとした場合、0.8×Ｗ≦Ｌ≦1.20×Ｗとなるよう設定することが望ましい。
また、上記発明において、前記熱交換部を基部に流通孔を形成した構成の単孔プラグとすると共に、該単孔プラグを挟んだ上下位置に、前記作動ガスの流れを整える整流器を設けることが望ましい。
また、上記発明において、前記非真空雰囲気は、ヘリウム、水素、ネオンの群から選択される少なくも一種のガスを含む雰囲気であることが望ましい。 From the first aspect of the present invention, the above problem is
A pulse tube refrigerator used in a non-vacuum atmosphere,
A pressure vibration generator that generates pressure vibrations for the working gas;
A first stage regenerator having a high temperature side connected to the pressure vibration generator;
A second-stage regenerator having a high-temperature side connected to the first-stage regenerator;
A first stage pulse tube having a high temperature side connected to the first buffer tank and a low temperature side connected to the low temperature side of the first stage regenerator;
A second stage pulse tube having a high temperature side connected to the second buffer tank and a low temperature side connected to the low temperature side of the second stage regenerator;
A first cooling stage provided at a connection position between the first stage regenerator and the first stage pulse tube;
A second stage cooling stage provided at a connection position between the second stage regenerator and the second stage pulse tube ;
Provided the corresponding stage position corresponding to the first stage cooling stage in the middle position before Symbol second stage pulse tube, by heat exchange with the working gas flowing through the second-stage pulse tube, other than the stage corresponding position And a heat exchange part with improved heat exchange efficiency compared to the part ,
The heat exchange unit can be solved by a pulse tube refrigerator characterized in that the channel area at the stage-corresponding position is smaller than the channel area at a part other than the stage-corresponding position .
Moreover, in the said invention, it is desirable that the said heat exchange part is a single hole plug of the structure which formed the through-hole in the base.
In the above invention, when the length of the heat exchanger along the longitudinal direction of the pulse tube is L and the thickness of the first cooling stage is W, 0.8 × W ≦ L ≦ 1.20 × W It is desirable to set so that
In the above invention, the heat exchanging portion may be a single hole plug having a flow hole formed in a base portion, and a rectifier for adjusting the flow of the working gas may be provided at a vertical position sandwiching the single hole plug. desirable.
In the above invention, the non-vacuum atmosphere is preferably an atmosphere containing at least one gas selected from the group consisting of helium, hydrogen, and neon.

本発明によれば、２段目パルス管のステージ対応位置に、ステージ対応位置以外の部位に比べて熱交換効率の高い熱交換部を設けたことにより、この熱交換部において第１冷却ステージと作動ガスとの間及び作動ガスと２段目パルス管との間で良好な熱交換が行われ、ステージ対応位置における２段目パルス管の温度を蓄冷器の温度に近づけることができる。
これにより、パルス管冷凍機を非真空雰囲気内で使用しても、２段目パルス管と蓄冷器との温度差に起因した対流損失が発生することを抑制することができる。 According to the present invention, the heat exchange part having a higher heat exchange efficiency than the part other than the stage corresponding position is provided at the stage corresponding position of the second-stage pulse tube. Good heat exchange is performed between the working gas and between the working gas and the second stage pulse tube, and the temperature of the second stage pulse tube at the stage corresponding position can be brought close to the temperature of the regenerator.
Thereby, even if it uses a pulse tube refrigerator in a non-vacuum atmosphere, it can suppress that the convective loss resulting from the temperature difference of a 2nd-stage pulse tube and a cool storage is generated.

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。   Next, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は本発明の一実施例であるパルス管冷凍機１Ａを示しており、また図２はパルス管冷凍機１ＡをＭＲＩクライオスタットに適用した例を示している。   FIG. 1 shows a pulse tube refrigerator 1A according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows an example in which the pulse tube refrigerator 1A is applied to an MRI cryostat.

先ず、図１を用いてパルス管冷凍機１Ａの構成について説明する。   First, the configuration of the pulse tube refrigerator 1A will be described with reference to FIG.

パルス管冷凍機１Ａは、大略するとバルブ機構２、コンプレッサ５、１段目蓄冷器７，１段目パルス管１０、２段目蓄冷器２６，オリフィス−バッファ組立体２８，及び２段目パルス管４０Ａ等により構成されている。このパルス管冷凍機１Ａはヘリウムガスを作動流体としており、この作動ガスが後述するように蓄冷器７，２６及びパルス管１０，４０Ａ内を流れる途中において断熱膨張を行い寒冷を発生する構成となっている。   The pulse tube refrigerator 1A generally includes a valve mechanism 2, a compressor 5, a first stage regenerator 7, a first stage pulse tube 10, a second stage regenerator 26, an orifice-buffer assembly 28, and a second stage pulse tube. 40A or the like. This pulse tube refrigerator 1A uses helium gas as a working fluid, and the working gas is configured to generate cold by adiabatic expansion while flowing through the regenerators 7 and 26 and the pulse tubes 10 and 40A, as will be described later. ing.

上記した２段目蓄冷器２６の低温側端部及び２段目パルス管４０Ａの低温側端部には、２段目冷却ステージ２５が設けられている。この２段目冷却ステージ２５は、２段目蓄冷器２６及び２段目パルス管４０Ａに熱的に接続されており、パルス管冷凍機１Ａの駆動時には約４Ｋに冷却される。尚、２段目蓄冷器２６と２段目パルス管４０Ａとを接続する連通管１７は、この２段目冷却ステージ２５内に形成されている。   A second-stage cooling stage 25 is provided at the low-temperature side end of the second-stage regenerator 26 and the low-temperature-side end of the second-stage pulse tube 40A. The second stage cooling stage 25 is thermally connected to the second stage regenerator 26 and the second stage pulse tube 40A, and is cooled to about 4K when the pulse tube refrigerator 1A is driven. The communication pipe 17 that connects the second-stage regenerator 26 and the second-stage pulse tube 40 </ b> A is formed in the second-stage cooling stage 25.

２段目蓄冷器２６は、その内部に例えば磁性材よりなる蓄冷材（図示せず）が充填されている。この２段目蓄冷器２６低温端部は、連通管１７を介して２段目パルス管４０Ａの低温側端部に接続されている。   The second-stage regenerator 26 is filled with a regenerator material (not shown) made of, for example, a magnetic material. The low temperature end of the second stage regenerator 26 is connected to the low temperature side end of the second stage pulse tube 40 </ b> A via the communication pipe 17.

１段目パルス管１０は、低温側端部及び高温側端部にそれぞれ整流器９，１１が設けられている。また、１段目パルス管１０の高温側端部は、オリフィス１２を介して第１のバッファタンク１４に接続されている。更に、１段目パルス管１０と第１のバッファタンク１４を接続する配管は、オリフィス１３を介して通路１５に接続されている。   The first-stage pulse tube 10 is provided with rectifiers 9 and 11 at the low temperature side end and the high temperature side end, respectively. Also, the high temperature side end of the first stage pulse tube 10 is connected to the first buffer tank 14 via the orifice 12. Further, the pipe connecting the first stage pulse tube 10 and the first buffer tank 14 is connected to the passage 15 via the orifice 13.

上記した１段目蓄冷器７の低温側端部及び１段目パルス管１０の低温側端部には、１段目冷却ステージ３０が設けられている。この１段目冷却ステージ３０は、１段目蓄冷器７及び１段目パルス管１０に熱的に接続されており、パルス管冷凍機１Ａの駆動時には約４０Ｋに冷却される。尚、１段目蓄冷器７と１段目パルス管１０とを接続する連通路１６は、この１段目冷却ステージ３０内に形成されている。   A first stage cooling stage 30 is provided at the low temperature side end of the first stage regenerator 7 and the low temperature side end of the first stage pulse tube 10. The first stage cooling stage 30 is thermally connected to the first stage regenerator 7 and the first stage pulse tube 10, and is cooled to about 40K when the pulse tube refrigerator 1A is driven. A communication path 16 that connects the first-stage regenerator 7 and the first-stage pulse tube 10 is formed in the first-stage cooling stage 30.

２段目パルス管４０Ａは、後に詳述するように上部４１と下部４２との間に小径部４５を形成した構成とされている。この２段目パルス管４０Ａは、高温側端部及び低温側端部にそれぞれ整流器２２，２４が設けられている。また、２段目パルス管４０Ａの高温側端部は、オリフィス２７を介して第２のバッファタンク２１に接続されている。また、２段目パルス管４０Ａと第２のバッファタンク２１を接続する配管は、オリフィス２０を介して通路１５に接続されている。   The second-stage pulse tube 40A has a configuration in which a small diameter portion 45 is formed between an upper portion 41 and a lower portion 42 as will be described in detail later. This second-stage pulse tube 40A is provided with rectifiers 22 and 24 at the high temperature side end and the low temperature side end, respectively. Further, the high temperature side end of the second stage pulse tube 40 </ b> A is connected to the second buffer tank 21 via the orifice 27. A pipe connecting the second stage pulse tube 40 </ b> A and the second buffer tank 21 is connected to the passage 15 via the orifice 20.

上記した２段目蓄冷器２６の低温側端部及び２段目パルス管４０Ａの低温側端部には、２段目冷却ステージ２５が設けられている。この２段目冷却ステージ２５は、２段目蓄冷器２６及び２段目パルス管４０Ａに熱的に接続されており、パルス管冷凍機１Ａの駆動時には約４Ｋに冷却される。尚、２段目蓄冷器２６と２段目パルス管４０Ａとを接続する連通管１７は、この連通管１７内に形成されている。   A second-stage cooling stage 25 is provided at the low-temperature side end of the second-stage regenerator 26 and the low-temperature-side end of the second-stage pulse tube 40A. The second stage cooling stage 25 is thermally connected to the second stage regenerator 26 and the second stage pulse tube 40A, and is cooled to about 4K when the pulse tube refrigerator 1A is driven. The communication pipe 17 that connects the second-stage regenerator 26 and the second-stage pulse tube 40 </ b> A is formed in the communication pipe 17.

上記の１段目蓄冷器７、１段目パルス管１０、及び２段目パルス管４０Ａの高温側端部は、オリフィス−バッファ組立体２８に取り付けられた高温側フランジ５１（図２参照。図１では図示せず）に固定されている。また、オリフィス−バッファ組立体２８の上部にはバルブ機構２が配設されており、更にその上部にはバルブ駆動装置３が配設されている。   The high temperature side end of the first stage regenerator 7, the first stage pulse tube 10, and the second stage pulse tube 40A is a high temperature side flange 51 attached to the orifice-buffer assembly 28 (see FIG. 2). 1 (not shown). The valve mechanism 2 is disposed above the orifice-buffer assembly 28, and the valve driving device 3 is disposed further above the orifice mechanism.

バルブ機構２は内部にバルブ駆動装置３により駆動される切換弁（図示せず）が設けられている。この切換弁にはコンプレッサ５からの低圧側ガスライン４、コンプレッサ５からの高圧側ガスライン６、及び前記した通路１５が接続されている。そして、バルブ駆動装置３の駆動により、切換弁は低圧側ガスライン４と通路１５とを接続した状態と、高圧側ガスライン６を通路１５に接続した状態とで切換処理を行う。   The valve mechanism 2 is provided with a switching valve (not shown) driven by a valve driving device 3 inside. The switching valve is connected to the low pressure side gas line 4 from the compressor 5, the high pressure side gas line 6 from the compressor 5, and the passage 15 described above. Then, by switching the valve drive device 3, the switching valve performs a switching process between a state in which the low-pressure side gas line 4 and the passage 15 are connected and a state in which the high-pressure side gas line 6 is connected to the passage 15.

図２は、上記構成とされたパルス管冷凍機１ＡをＭＲＩクライオスタットに適用した例を示している。   FIG. 2 shows an example in which the pulse tube refrigerator 1A configured as described above is applied to an MRI cryostat.

パルス管冷凍機１Ａは、ＭＲＩクライオスタットのクライオスタットハウジング６０に設けられたネックチューブ６１内に搭載される。ネックチューブ６１は、大径の上部６１Ａと、それより小径の下部６１Ｂとを有し、この上部６１Ａと下部６１Ｂとの間にはネックチューブ熱ステーション６８が設けられている。このネックチューブ熱ステーション６８は、クライオスタットハウジング６０の放射シールド６４と熱的に接続されている。   The pulse tube refrigerator 1A is mounted in a neck tube 61 provided in a cryostat housing 60 of an MRI cryostat. The neck tube 61 has an upper portion 61A having a large diameter and a lower portion 61B having a smaller diameter, and a neck tube heat station 68 is provided between the upper portion 61A and the lower portion 61B. The neck tube heat station 68 is thermally connected to the radiation shield 64 of the cryostat housing 60.

また、ネックチューブ６１の最下部にはＭＲＩ磁石６７を収納する容器６５が設けられており、この容器６５内にはＭＲＩ磁石６７を冷却する液体ヘリウム６６が装填されている。このため、ネックチューブ６１の液体ヘリウム６６より上部は、ヘリウムガス６２に満たされた状態となり、よってパルス管冷凍機１Ａはヘリウム雰囲気内で使用されることとなる。   A container 65 for storing the MRI magnet 67 is provided at the lowermost part of the neck tube 61, and liquid helium 66 for cooling the MRI magnet 67 is loaded in the container 65. For this reason, the portion above the liquid helium 66 of the neck tube 61 is filled with the helium gas 62, and therefore the pulse tube refrigerator 1A is used in a helium atmosphere.

ネックチューブ６１にパルス管冷凍機１Ａが搭載されると、１段目蓄冷器７，１段目パルス管１０，及び２段目パルス管４０Ａの上部４１はネックチューブ６１の上部６１Ａ内に位置し、２段目蓄冷器２６及び２段目パルス管４０Ａの下部４２は下部６１Ｂに位置した状態となる。また、高温側フランジ５１はＯリング５２によりネックチューブ６１に気密に接合され、よってネックチューブ６１は気密に密封される。   When the pulse tube refrigerator 1A is mounted on the neck tube 61, the upper portions 41 of the first-stage regenerator 7, the first-stage pulse tube 10, and the second-stage pulse tube 40A are located in the upper portion 61A of the neck tube 61. The second stage regenerator 26 and the lower part 42 of the second stage pulse tube 40A are positioned in the lower part 61B. Moreover, the high temperature side flange 51 is airtightly joined to the neck tube 61 by the O-ring 52, and thus the neck tube 61 is hermetically sealed.

この搭載状態において、１段目冷却ステージ３０はネックチューブ熱ステーション６８と熱的に接続した状態となっており、よってネックチューブ熱ステーション６８を介して放射シールド６４は４０Ｋ程度に冷却される。また搭載状態において、２段目冷却ステージ２５は液体ヘリウム６６に近接した位置に位置している。   In this mounted state, the first cooling stage 30 is in a state of being thermally connected to the neck tube heat station 68, so that the radiation shield 64 is cooled to about 40 K through the neck tube heat station 68. In the mounted state, the second cooling stage 25 is located at a position close to the liquid helium 66.

よって、２段目冷却ステージ２５は４Ｋの極低温に冷却されるため、蒸発したヘリウムガスは２段目冷却ステージ２５により冷却されて凝固して滴下する。これにより、ＭＲＩ磁石６７は液体ヘリウム６６に常に浸漬された状態を維持し確実に冷却される。尚、ネックチューブ６１の外部は真空６３とされている。   Therefore, since the second stage cooling stage 25 is cooled to an extremely low temperature of 4K, the evaporated helium gas is cooled by the second stage cooling stage 25, solidifies, and drops. As a result, the MRI magnet 67 is constantly cooled in the liquid helium 66 and is reliably cooled. The outside of the neck tube 61 is a vacuum 63.

上記のようにパルス管冷凍機１Ａをネックチューブ６１に対して搭載する構成とすることにより、メンテナンス等によりパルス管冷凍機１ＡをＭＲＩクライオスタットから取り外す必要が生じたような場合でも、これに容易に対応することができる。   By adopting a configuration in which the pulse tube refrigerator 1A is mounted on the neck tube 61 as described above, even if it becomes necessary to remove the pulse tube refrigerator 1A from the MRI cryostat due to maintenance or the like, this is easily achieved. Can respond.

ここで、パルス管冷凍機１Ａの２段目パルス管４０Ａに設けられた小径部４５について説明する。この小径部４５（請求項に記載の熱交換部に対応する）は、本実施例では２段目パルス管４０Ａに一体的に形成されており、この形成位置は１段目冷却ステージ３０の配設位置に対応する位置（以下、ステージ対応位置という）に設定されている。この小径部４５の断面積Ｓ１（作動ガスが流れる部分の断面積）は、２段目パルス管４０Ａのステージ対応位置以外の位置の断面積Ｓ２（作動ガスが流れる部分の断面積）よりも小さく設定されている（Ｓ１<Ｓ２）。   Here, the small diameter part 45 provided in the second stage pulse tube 40A of the pulse tube refrigerator 1A will be described. The small diameter portion 45 (corresponding to the heat exchanging portion described in claims) is integrally formed with the second-stage pulse tube 40A in this embodiment, and this formation position is the arrangement of the first-stage cooling stage 30. It is set to a position corresponding to the installation position (hereinafter referred to as a stage corresponding position). The cross-sectional area S1 of this small-diameter portion 45 (the cross-sectional area of the portion where the working gas flows) is smaller than the cross-sectional area S2 (the cross-sectional area of the portion where the working gas flows) of the second stage pulse tube 40A other than the position corresponding to the stage. It is set (S1 <S2).

また、小径部４５の長さＬ（２段目パルス管４０Ａの長手方向に対する長さ）は、次のように設定されている。即ち、小径部４５の長さＬは１段目冷却ステージ３０の幅Ｗに対し、0.8×Ｗ≦Ｌ≦1.20×Ｗとなるよう設定されており、特に0.95×Ｗ≦Ｌ≦1.05×Ｗの範囲で設定することが望ましい。 Further, the length L of the small diameter portion 45 (the length with respect to the longitudinal direction of the second-stage pulse tube 40A) is set as follows. That is, the length L of the small diameter portion 45 is set to be 0.8 × W ≦ L ≦ 1.20 × W with respect to the width W of the first cooling stage 30, particularly 0.95 × W ≦ L ≦ 1.05 × W. It is desirable to set a range.

続いて、上記構成とされたパルス管冷凍機１Ａの動作について説明する。   Next, the operation of the pulse tube refrigerator 1A configured as described above will be described.

上記構成とされたパルス管冷凍機１Ａは、バルブ駆動装置３によりバルブ機構２内の切換弁を駆動し、１段目蓄冷器７の高温側端部に接続された通路１５を低圧側ガスライン４又は高圧側ガスライン６に選択的に切換接続する。これにより、１段目パルス管１０内で作動ガスが圧縮と膨張とを繰り返し、その際における断熱膨張によって発生する寒冷によって、１段目蓄冷器７及び１段目パルス管１０の低温側端部に配設された１段目冷却ステージ３０が約４０Ｋ程度に冷却される。   The pulse tube refrigerator 1A having the above-described configuration drives a switching valve in the valve mechanism 2 by the valve driving device 3, and connects the passage 15 connected to the high temperature side end of the first stage regenerator 7 to the low pressure side gas line. 4 or the high pressure side gas line 6 is selectively switched and connected. As a result, the working gas repeatedly compresses and expands in the first stage pulse tube 10, and the cold side generated by adiabatic expansion at that time causes the low-temperature side ends of the first stage regenerator 7 and the first stage pulse tube 10 The first cooling stage 30 disposed in is cooled to about 40K.

また、本実施例に係るパルス管冷凍機１Ａは２段式の構成であるため、コンプレッサ５から高圧側ガスライン６を介して１段目蓄冷器７内に導入された高圧作動ガスは、１段目蓄冷器７の低温側端部から２段目蓄冷器２６の高温側端部に導入される。そして、導入された作動ガスは２段目蓄冷器２６の蓄冷材と熱交換を行いつつ低温側端部に至り、連通管１７を通って２段目パルス管４０Ａの低温側端部に流入する。 Moreover, since the pulse tube refrigerator 1A according to the present embodiment has a two-stage configuration, the high-pressure working gas introduced from the compressor 5 into the first-stage regenerator 7 through the high-pressure side gas line 6 is 1 It is introduced from the low temperature side end of the second stage regenerator 7 to the high temperature side end of the second stage regenerator 26. The introduced working gas reaches the low temperature side end while performing heat exchange with the regenerator material of the second stage regenerator 26, and flows into the low temperature side end of the second stage pulse tube 40 </ b> A through the communication pipe 17. .

これにより、既に２段目パルス管４０Ａに存在している作動ガスが、新たに流入した作動ガスによって押されて高温側端部側に移動を始める。同時に、オリフィス２０を通って２段目パルス管４０Ａの高温側端部に通路１５から作動ガスが流入し、２段目パルス管４０Ａの低温側端部から流入する作動ガスが抑制される。   As a result, the working gas already present in the second-stage pulse tube 40A is pushed by the newly introduced working gas and starts moving toward the high temperature side end. At the same time, the working gas flows from the passage 15 through the orifice 20 into the high temperature side end of the second stage pulse tube 40A, and the working gas flowing from the low temperature side end of the second stage pulse tube 40A is suppressed.

その結果、作動ガスの移動のタイミングが２段目パルス管４０Ａ内における圧力変化のタイミングに対して遅れる。その後、２段目パルス管４０Ａ内の圧力が第２のバッファタンク２１内の圧力よりも高くなって、２段目パルス管４０Ａ内の作動ガスはオリフィス２７を通って第２のバッファタンク２１内に流入する。   As a result, the movement timing of the working gas is delayed with respect to the pressure change timing in the second-stage pulse tube 40A. Thereafter, the pressure in the second-stage pulse tube 40A becomes higher than the pressure in the second buffer tank 21, and the working gas in the second-stage pulse tube 40A passes through the orifice 27 and enters the second buffer tank 21. Flow into.

次に、バルブ駆動装置３によりバルブ機構２が切り換わり、１段目蓄冷器７に接続された通路１５が低圧側ガスライン４に接続されると、１段目蓄冷器７内が減圧し、この減圧に伴って２段目蓄冷器２６内の作動ガスが１段目蓄冷器７に吸入され始める。そうすると、既に２段目パルス管４０Ａに存在している作動ガスが２段目蓄冷器２６に吸入され、２段目パルス管４０Ａ内の作動ガスが低温端部側に移動し始める。   Next, when the valve mechanism 2 is switched by the valve driving device 3 and the passage 15 connected to the first stage regenerator 7 is connected to the low pressure side gas line 4, the inside of the first stage regenerator 7 is depressurized, As the pressure is reduced, the working gas in the second-stage regenerator 26 starts to be sucked into the first-stage regenerator 7. Then, the working gas already present in the second-stage pulse tube 40A is sucked into the second-stage regenerator 26, and the working gas in the second-stage pulse tube 40A starts to move toward the low temperature end.

同時に、オリフィス２０を通って２段目パルス管４０Ａの高温側端部側の作動ガスが通路１５に流出し、２段目パルス管４０Ａの低温側端部から流出する作動ガスが抑制される。その後、第２のバッファタンク２１内の作動ガスがオリフィス２７を通って２段目パルス管４０Ａ内に戻ると共に、２段目パルス管４０Ａ内の作動ガスが２段目蓄冷器２６の低温側端部に流れ込み、図示しない蓄冷材を冷却して温度上昇しつつ高温側端部に移動し、そして１段目蓄冷器７、通路１５、バルブ機構２、低圧側ガスライン４を介してコンプレッサ５に戻る。   At the same time, the working gas on the high temperature side end side of the second stage pulse tube 40A passes through the orifice 20 to the passage 15, and the working gas flowing out from the low temperature side end portion of the second stage pulse tube 40A is suppressed. Thereafter, the working gas in the second buffer tank 21 returns to the second-stage pulse tube 40A through the orifice 27, and the working gas in the second-stage pulse tube 40A moves to the low temperature side end of the second-stage regenerator 26. The cool storage material (not shown) is cooled and moved to the high temperature side end while the temperature rises, and is supplied to the compressor 5 via the first stage cool storage device 7, the passage 15, the valve mechanism 2, and the low pressure side gas line 4. Return.

こうして、上記２段目パルス管４０Ａ内において、１段目パルス管１０によって約４０Ｋ程度に冷却された作動ガスの圧縮・膨張が繰り返され、その際における断熱膨張によって発生した寒冷が２段目蓄冷器２６及び２段目パルス管４０Ａの低温側端部に蓄積される。これにより、２段目蓄冷器２６及び２段目パルス管４０Ａの低温側端部に配設された２段目冷却ステージ２５は、４Ｋ程度に冷却される。従って、図２に示す液体ヘリウム６６が気化しても２段目冷却ステージ２５により凝縮することができ、常にＭＲＩ磁石６７を液体ヘリウム６６内に浸漬させた状態とすることができる。   Thus, in the second-stage pulse tube 40A, the compression / expansion of the working gas cooled to about 40K by the first-stage pulse tube 10 is repeated, and the cold generated by the adiabatic expansion at that time is the second-stage cold storage. Is accumulated at the low temperature side end of the vessel 26 and the second stage pulse tube 40A. As a result, the second stage cooling stage 25 disposed at the low temperature side end of the second stage regenerator 26 and the second stage pulse tube 40A is cooled to about 4K. Therefore, even if the liquid helium 66 shown in FIG. 2 is vaporized, it can be condensed by the second cooling stage 25, and the MRI magnet 67 can always be immersed in the liquid helium 66.

ところで、本実施例に係るパルス管冷凍機１Ａは、前記のように２段目パルス管４０Ａのステージ対応位置に小径部４５が形成された構成とされている。このように２段目パルス管４０Ａにステージ対応位置以外の位置に比べて小径な小径部４５を設けることにより、作動ガスがこの小径部４５を流れるときに乱流が発生する。この作動ガスの乱流により、作動ガスと２段目パルス管４０Ａの小径部４５の形成部位との間には、良好な熱交換が行われる。   Incidentally, the pulse tube refrigerator 1A according to the present embodiment has a configuration in which the small-diameter portion 45 is formed at the stage corresponding position of the second-stage pulse tube 40A as described above. In this way, by providing the second-stage pulse tube 40A with the small-diameter portion 45 having a smaller diameter than the position other than the position corresponding to the stage, turbulence is generated when the working gas flows through the small-diameter portion 45. Due to the turbulent flow of the working gas, good heat exchange is performed between the working gas and the portion where the small diameter portion 45 of the second-stage pulse tube 40A is formed.

また、小径部４５は１段目冷却ステージ３０と熱的に接続されており、２段目パルス管４０Ａの高温側から流入した作動ガスは小径部４５を通過することにより１段目冷却ステージ３０により冷却される。また、上記のように小径部４５は他の部位に比べて熱効率が良好であるため、冷却された作動ガスにより２段目パルス管４０Ａのステージ対応位置をそれ以外の位置に比べてより冷却することができる。
次に、２段目パルス管４０Ａに小径部４５を設けたことによる作用，効果について、図３を用いて説明する。
The small diameter portion 45 is thermally connected to the first stage cooling stage 30, and the working gas flowing from the high temperature side of the second stage pulse tube 40 </ b> A passes through the small diameter section 45, thereby causing the first stage cooling stage 30. It is cooled by. Further, as described above, since the small diameter portion 45 has better thermal efficiency than other portions, the stage corresponding position of the second-stage pulse tube 40A is further cooled by the cooled working gas as compared with other positions. be able to.
Next, the operation and effect of providing the small diameter portion 45 in the second stage pulse tube 40A will be described with reference to FIG.

図３は、１段目蓄冷器７及び２段目蓄冷器２６と、２段目パルス管４０Ａの低温側端部から高温側端部に至る温度を示したものである。縦軸は温度を示し、横軸は１段目蓄冷器７及び２段目蓄冷器２６と、２段目パルス管４０Ａの低温側端部からの長さを示している。図１に示した位置Ｐ０〜Ｐ３は、図３に示した位置Ｐ０〜Ｐ３に対応している。 FIG. 3 shows the temperatures from the low-temperature side end to the high-temperature side end of the first-stage regenerator 7 and the second-stage regenerator 26 and the second-stage pulse tube 40A. The vertical axis represents the temperature, and the horizontal axis represents the length from the first stage regenerator 7 and the second stage regenerator 26 and the low temperature side end of the second stage pulse tube 40A. The positions P0 to P3 shown in FIG. 1 correspond to the positions P0 to P3 shown in FIG.

図中Ａで示す温度分布は、１段目及び２段目蓄冷器７，２６の温度分布である。また、図中Ｂで示す温度分布は、従来例として図１６に示したパルス管冷凍機からサーマルブリッジ３１を取り外したパルス管冷凍機における２段目パルス管４０の温度分布である。また、図中Ｃで示すのは、従来例として図１６に示したパルス管冷凍機における２段目パルス管４０の温度分布である。更に、図中Ｄで示すのは、本実施例に係る２段目パルス管４０Ａに小径部４５を設けた構成のパルス管冷凍機における２段目パルス管４０Ａの温度分布である。
先ず、１段目及び２段目蓄冷器７，２６の温度分布Ａに注目すると、２段目蓄冷器２６の低温側端部である位置Ｐ０では、その温度は約４Ｋとなっている。この位置Ｐ０より高温側端部に向かうに従い、１段目及び２段目蓄冷器７，２６の温度は上昇する。 The temperature distribution indicated by A in the figure is the temperature distribution of the first and second stage regenerators 7 and 26. Further, the temperature distribution indicated by B in the figure is the temperature distribution of the second-stage pulse tube 40 in the pulse tube refrigerator in which the thermal bridge 31 is removed from the pulse tube refrigerator shown in FIG. 16 as a conventional example. Further, C in the figure indicates the temperature distribution of the second-stage pulse tube 40 in the pulse tube refrigerator shown in FIG. 16 as a conventional example. Further, D in the figure indicates the temperature distribution of the second-stage pulse tube 40A in the pulse tube refrigerator having a configuration in which the small-diameter portion 45 is provided in the second-stage pulse tube 40A according to the present embodiment.
First, paying attention to the temperature distribution A of the first stage and second stage regenerators 7, 26, the temperature is about 4K at the position P0 which is the low temperature side end of the second stage regenerator 26. Therefore from this position P0 toward its hot end, the temperature of the first-stage and second-stage regenerator 7,26 increases.

しかしながら、ステージ対応位置に対応する位置Ｐ１〜Ｐ２において、１段目及び２段目蓄冷器７，２６の温度は、略一定の温度（約４０Ｋ）を維持する。これは、ステージ対応位置は１段目冷却ステージ３０が配設された位置であり、この１段目冷却ステージ３０が約４０Ｋの温度に冷却されていることに起因している。そして位置Ｐ２より、更に高温側端部に向かうに従い、１段目及び２段目蓄冷器７，２６の温度は漸次増大する特性を示す。従って、１段目及び２段目蓄冷器７，２６の温度分布Ａは、ステージ対応位置に段部を有したような特性となる。   However, in the positions P1 to P2 corresponding to the stage corresponding positions, the temperatures of the first and second stage regenerators 7 and 26 are maintained at a substantially constant temperature (about 40K). This is because the stage-corresponding position is a position where the first stage cooling stage 30 is disposed, and this first stage cooling stage 30 is cooled to a temperature of about 40K. The temperature of the first and second stage regenerators 7 and 26 gradually increases from the position P2 toward the high temperature side end. Therefore, the temperature distribution A of the first-stage and second-stage regenerators 7 and 26 has a characteristic as having a step portion at the stage corresponding position.

これに対し、従来におけるパルス管冷凍機の２段目パルス管４０の温度特性Ｂ，Ｃに注目すると、サーマルブリッジ３１を設けていない２段目パルス管４０の温度分布Ｂに比べ、サーマルブリッジ３１が設けられた２段目パルス管４０の温度分布Ｃの方が１段目及び２段目蓄冷器７，２６の温度分布Ａに近づいている。よって、サーマルブリッジ３１を設けた方が、設けない構成に比べて２段目パルス管４０の温度分布Ｃを１段目及び２段目蓄冷器７，２６の温度分布Ａに近似させることができ、よって対流損失を低減することができることがわかる。   On the other hand, when attention is paid to the temperature characteristics B and C of the second stage pulse tube 40 of the conventional pulse tube refrigerator, the thermal bridge 31 is compared with the temperature distribution B of the second stage pulse tube 40 in which the thermal bridge 31 is not provided. The temperature distribution C of the second-stage pulse tube 40 provided with is closer to the temperature distribution A of the first-stage and second-stage regenerators 7 and 26. Therefore, the temperature distribution C of the second-stage pulse tube 40 can be approximated to the temperature distribution A of the first-stage and second-stage regenerators 7 and 26 in the case where the thermal bridge 31 is provided, compared to the configuration where the thermal bridge 31 is not provided. Thus, it can be seen that the convection loss can be reduced.

しかしながら、温度分布Ｂ，Ｃを示す従来のパルス管冷凍機は、２段目パルス管４０が低温側端部から高温側端部まで同一構成であったため、その温度分布は一次関数的な略直線的な特性となる。これに対して１段目及び２段目蓄冷器７，２６の温度分布Ａは、上記のようにステージ対応位置に段部を有した特性である。このため、１段目及び２段目蓄冷器７，２６と従来のパルス管冷凍機の２段目パルス管４０は、このステージ対応位置において特に大きな温度差が発生することとなり、これに起因して有効な対流損失の発生抑制が行えなかった。   However, in the conventional pulse tube refrigerator showing the temperature distributions B and C, since the second-stage pulse tube 40 has the same configuration from the low temperature side end to the high temperature side end, the temperature distribution is a substantially linear straight line. Characteristics. On the other hand, the temperature distribution A of the first-stage and second-stage regenerators 7 and 26 is a characteristic having a step portion at the stage corresponding position as described above. For this reason, the first-stage and second-stage regenerators 7 and 26 and the second-stage pulse tube 40 of the conventional pulse-tube refrigerator have a particularly large temperature difference at the stage-corresponding position. Therefore, the generation of effective convection loss could not be suppressed.

これに対して本実施例に係るパルス管冷凍機１Ａは、２段目パルス管４０Ａに小径部４５を設けることにより、２段目パルス管４０Ａのステージ対応位置を他の位置に比べて冷却しうる構成としている。このため、本実施例に係る２段目パルス管４０Ａの温度分布Ｄは、位置Ｐ１〜Ｐ２に対応する部分に、１段目及び２段目蓄冷器７，２６の温度分布Ａと同様に段差を有した温度分布特性となっている。   In contrast, the pulse tube refrigerator 1A according to the present embodiment cools the stage-corresponding position of the second-stage pulse tube 40A compared to other positions by providing the small-diameter portion 45 in the second-stage pulse tube 40A. It has a structure. For this reason, the temperature distribution D of the second-stage pulse tube 40A according to the present embodiment has a level difference in the portion corresponding to the positions P1 to P2 as in the temperature distribution A of the first-stage and second-stage regenerators 7 and 26. It has a temperature distribution characteristic with

このように、２段目パルス管４０Ａに小径部４５を設けることにより、２段目パルス管４０Ａの温度分布Ｄを１段目及び２段目蓄冷器７，２６の温度分布Ａと近似させることができる。よって、パルス管冷凍機１Ａをヘリウム雰囲気等の非真空雰囲気内で使用しても、２段目パルス管４０Ａと１段目及び２段目蓄冷器７，２６との温度差に起因した対流損失の発生を確実に抑制することができ、パルス管冷凍機１Ａの冷凍効率の向上を図ることができる。   Thus, by providing the small-diameter portion 45 in the second-stage pulse tube 40A, the temperature distribution D of the second-stage pulse tube 40A is approximated to the temperature distribution A of the first-stage and second-stage regenerators 7 and 26. Can do. Therefore, even if the pulse tube refrigerator 1A is used in a non-vacuum atmosphere such as a helium atmosphere, the convection loss due to the temperature difference between the second-stage pulse tube 40A and the first-stage and second-stage regenerators 7 and 26. Can be reliably suppressed, and the refrigeration efficiency of the pulse tube refrigerator 1A can be improved.

一方、小径部４５における２段目パルス管４０Ａの温度低下は、小径部４５の長さにより調整することが可能である。即ち、小径部４５を長くすると熱変換効率の高い部位が長く存在することにより、冷却効率も高くなり低温化する。また、上記した説明から明らかなように、小径部４５による冷却は、２段目パルス管４０Ａのステージ対応位置における温度を１段目及び２段目蓄冷器７，２６のステージ対応位置の温度と近似させることが目的である。これを実現しうる小径部４５の長さＬは、本発明者の実験によれば、１段目冷却ステージ３０の幅Ｗに対し、0.8×Ｗ≦Ｌ≦1.20×Ｗとなるよう設定することが望ましく、特に0.95×Ｗ≦Ｌ≦1.05×Ｗの範囲で設定することにより、より高い効果が得られる。   On the other hand, the temperature drop of the second-stage pulse tube 40 </ b> A in the small diameter portion 45 can be adjusted by the length of the small diameter portion 45. That is, when the small-diameter portion 45 is lengthened, a portion having a high heat conversion efficiency is long, so that the cooling efficiency is also increased and the temperature is lowered. Further, as is clear from the above description, the cooling by the small diameter portion 45 is performed by changing the temperature at the stage corresponding position of the second stage pulse tube 40A to the temperature at the stage corresponding position of the first stage and second stage regenerators 7 and 26. The purpose is to approximate. According to the inventor's experiment, the length L of the small-diameter portion 45 capable of realizing this is set so that 0.8 × W ≦ L ≦ 1.20 × W with respect to the width W of the first cooling stage 30. In particular, by setting in the range of 0.95 × W ≦ L ≦ 1.05 × W, a higher effect can be obtained.

図４は、本発明の第２実施例であるパルス管冷凍機１Ｂを示している。尚、図４において、図１及び図２に示した構成と対応する構成については同一符号を付して、その説明を省略する。   FIG. 4 shows a pulse tube refrigerator 1B according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 4, the same reference numerals are given to the components corresponding to those shown in FIGS. 1 and 2, and the description thereof is omitted.

本実施例に係るパルス管冷凍機１Ｂは、小径部４５の高温側に整流器７０を配設すると共に、小径部４５の低温側に整流器７１を配設したことを特徴とするものである。前記したように、小径部４５内では乱流が発生するが、この乱流は熱伝達効率の向上の面からは利益があるが、２段目パルス管４０Ａ内における作動ガスの円滑な流れを維持する面かは不利である。   The pulse tube refrigerator 1B according to the present embodiment is characterized in that a rectifier 70 is disposed on the high temperature side of the small diameter portion 45 and a rectifier 71 is disposed on the low temperature side of the small diameter portion 45. As described above, turbulent flow is generated in the small-diameter portion 45, and this turbulent flow is beneficial from the viewpoint of improving heat transfer efficiency, but the smooth flow of the working gas in the second-stage pulse tube 40A. It is disadvantageous to maintain.

このため本実施例では、小径部４５を挟むように整流器７０，７１を設けることにより、ステージ対応位置における熱伝達効率の向上を図ると共に、ステージ対応位置意外の位置における作動ガスの流れの円滑化を図ったものである。   For this reason, in this embodiment, by providing the rectifiers 70 and 71 so as to sandwich the small diameter portion 45, the heat transfer efficiency at the stage corresponding position is improved and the flow of the working gas at the position other than the stage corresponding position is made smooth. Is intended.

図５は、本発明の第３実施例であるパルス管冷凍機１Ｃを示している。尚、本実施例以降の説明に用いる図５乃至図１５において、図１乃至図４に示した構成と対応する構成についは同一符号を付して、その説明を省略するものとする。   FIG. 5 shows a pulse tube refrigerator 1C according to a third embodiment of the present invention. In FIGS. 5 to 15 used in the description of the embodiment and subsequent examples, the same reference numerals are given to the components corresponding to those shown in FIGS. 1 to 4, and the description thereof will be omitted.

第３実施例に係るパルス管冷凍機１Ｃは、２段目パルス管４０Ｂのステージ対応位置における冷却効率を高める熱交換部として、単孔プラグ８０を設けたことを特徴とするものである。この単孔プラグ８０は、２段目パルス管４０Ｂのステージ対応位置の内部に嵌入された構成とされている。また、単孔プラグ８０は内部に作動ガスが流通する１本の流通孔８１が形成されている。作動ガスは、この流通孔８１を通過する際に乱流を発生し、よって第１実施例と同様に、単孔プラグ８０において２段目パルス管４０Ｂの冷却を行うことができ、対流損失の発生を抑制することができる。   The pulse tube refrigerator 1C according to the third embodiment is characterized in that a single hole plug 80 is provided as a heat exchanging portion for increasing the cooling efficiency at the stage corresponding position of the second-stage pulse tube 40B. This single hole plug 80 is configured to be fitted inside the stage corresponding position of the second stage pulse tube 40B. Further, the single hole plug 80 is formed with one flow hole 81 through which the working gas flows. The working gas generates a turbulent flow when passing through the flow hole 81, and therefore, similarly to the first embodiment, the second-stage pulse tube 40B can be cooled in the single hole plug 80, and convection loss can be reduced. Occurrence can be suppressed.

図６は、本発明の第４実施例であるパルス管冷凍機１Ｄを示している。本実施例に係るパルス管冷凍機１Ｄは、基本構成は第３実施例に係るパルス管冷凍機１Ｃと同一構成であるが、単孔プラグ８０の高温側に整流器７０を配設し、単孔プラグ８０の低温側に整流器７１を配設した構成としている。このように、単孔プラグ８０を挟むように整流器７０，７１を設けることにより、ステージ対応位置における熱伝達効率の向上を図ると共に、ステージ対応位置意外の位置における作動ガスの流れの円滑化を図ることができる。   FIG. 6 shows a pulse tube refrigerator 1D according to the fourth embodiment of the present invention. The pulse tube refrigerator 1D according to the present embodiment has the same basic configuration as the pulse tube refrigerator 1C according to the third embodiment, but a rectifier 70 is disposed on the high temperature side of the single hole plug 80, and the single hole The rectifier 71 is disposed on the low temperature side of the plug 80. As described above, by providing the rectifiers 70 and 71 so as to sandwich the single hole plug 80, the heat transfer efficiency at the stage corresponding position is improved and the flow of the working gas at the position other than the stage corresponding position is facilitated. be able to.

図７は、本発明の第５実施例であるパルス管冷凍機１Ｅを示している。   FIG. 7 shows a pulse tube refrigerator 1E that is the fifth embodiment of the present invention.

本実施例に係るパルス管冷凍機１Ｅは、２段目パルス管４０Ｂのステージ対応位置における冷却効率を高める熱交換部として、多孔プラグ９０を設けたことを特徴とするものである。この多孔プラグ９０は、図７（Ａ）に示すように、２段目パルス管４０Ｂのステージ対応位置の内部に嵌入された構成とされている。

The pulse tube refrigerator 1E according to the present embodiment is characterized in that a porous plug 90 is provided as a heat exchanging portion for increasing the cooling efficiency at the stage corresponding position of the second-stage pulse tube 40B. The porous plug 90, as shown in FIG. 7 (A), that is the fitted configurations within the stage corresponding position of the second stage pulse tube 40B.

図８は、本発明の第６実施例であるパルス管冷凍機１Ｆを示している。   FIG. 8 shows a pulse tube refrigerator 1F according to the sixth embodiment of the present invention.

本実施例に係るパルス管冷凍機１Ｆは、基本構成は第５実施例に係るパルス管冷凍機１Ｅと同一構成であるが、多孔プラグ９０の高温側に整流器７０を配設し、多孔プラグ９０の低温側に整流器７１を配設した構成としている。このように、多孔プラグ９０を挟むように整流器７０，７１を設けることにより、ステージ対応位置における熱伝達効率の向上を図ると共に、ステージ対応位置意外の位置における作動ガスの流れの円滑化を図ることができる。   The basic configuration of the pulse tube refrigerator 1F according to the present embodiment is the same as that of the pulse tube refrigerator 1E according to the fifth embodiment, but a rectifier 70 is disposed on the high temperature side of the porous plug 90, and the porous plug 90 The rectifier 71 is disposed on the low temperature side. Thus, by providing the rectifiers 70 and 71 so as to sandwich the porous plug 90, the heat transfer efficiency at the position corresponding to the stage is improved and the flow of the working gas at a position other than the position corresponding to the stage is made smooth. Can do.

図９は、本発明の第７実施例であるパルス管冷凍機１Ｇを示している。   FIG. 9 shows a pulse tube refrigerator 1G according to a seventh embodiment of the present invention.

本実施例に係るパルス管冷凍機１Ｇは、２段目パルス管４０Ｂのステージ対応位置における冷却効率を高める熱交換部として、メッシュプラグ１２０を設けたことを特徴とするものである。このメッシュプラグ１２０は、２段目パルス管４０Ｂのステージ対応位置の内部に嵌入された構成とされている。作動ガスは、この網目を有したメッシュプラグ１２０を通過する際に乱流を発生し、よって第１実施例と同様に、メッシュプラグ１２０において２段目パルス管４０Ｂの冷却を行うことができ、対流損失の発生を抑制することができる。   The pulse tube refrigerator 1G according to the present embodiment is characterized in that a mesh plug 120 is provided as a heat exchanging portion for increasing the cooling efficiency at the stage corresponding position of the second-stage pulse tube 40B. The mesh plug 120 is configured to be fitted inside the stage corresponding position of the second-stage pulse tube 40B. The working gas generates a turbulent flow when passing through the mesh plug 120 having the mesh, and therefore, similarly to the first embodiment, the second-stage pulse tube 40B can be cooled in the mesh plug 120, Occurrence of convection loss can be suppressed.

図１０は、本発明の第８実施例であるパルス管冷凍機１Ｈを示している。   FIG. 10 shows a pulse tube refrigerator 1H according to an eighth embodiment of the present invention.

本実施例に係るパルス管冷凍機１Ｈは、２段目パルス管４０Ｃのステージ対応位置における冷却効率を高める熱交換部として流通孔１３１を有する連結部材１３０を設けたことを特徴とするものである。   The pulse tube refrigerator 1H according to the present embodiment is characterized in that a connecting member 130 having a flow hole 131 is provided as a heat exchanging portion that increases the cooling efficiency at the stage corresponding position of the second-stage pulse tube 40C. .

本実施例では、２段目パルス管４０Ｃは、上部パルス管４３、下部パルス管４４、及び連結部材１３０とにより構成されている。この上部パルス管４３及び下部パルス管４４は、連結部材１３０の連結部１３２，１３３に連結されている。   In the present embodiment, the second-stage pulse tube 40 </ b> C includes an upper pulse tube 43, a lower pulse tube 44, and a connecting member 130. The upper pulse tube 43 and the lower pulse tube 44 are connected to the connecting portions 132 and 133 of the connecting member 130.

具体的には、連結部材１３０の高温側の連結部１３２には上部パルス管４３の低温側端部が連結され、連結部材１３０の低温側の連結部１３３には下部パルス管４４の高温側端部が連結された構成とされている。   Specifically, the low temperature side end of the upper pulse tube 43 is connected to the high temperature side connection portion 132 of the connection member 130, and the high temperature side end of the lower pulse tube 44 is connected to the low temperature side connection portion 133 of the connection member 130. The parts are connected to each other.

このように本実施例では、上部パルス管４３と下部パルス管４４が分離されているため、連結部材１３０に対して上部パルス管４３及び下部パルス管４４を容易に連結することができる。また作動ガスは、連結部材１３０に形成された流通孔１３１を通過する際に乱流を発生し、よって第１実施例と同様に、流通孔１３１において２段目パルス管４０Ｃの冷却を行うことができ、対流損失の発生を抑制することができる。   As described above, in this embodiment, the upper pulse tube 43 and the lower pulse tube 44 are separated from each other, so that the upper pulse tube 43 and the lower pulse tube 44 can be easily connected to the connecting member 130. Further, the working gas generates a turbulent flow when passing through the flow hole 131 formed in the connecting member 130. Therefore, as in the first embodiment, the second-stage pulse tube 40C is cooled in the flow hole 131. And the occurrence of convection loss can be suppressed.

図１１は、本発明の第９実施例であるパルス管冷凍機１Ｉを示している。   FIG. 11 shows a pulse tube refrigerator 1I according to the ninth embodiment of the present invention.

本実施例に係るパルス管冷凍機１Ｉは、基本構成は第８実施例に係るパルス管冷凍機１Ｈと同一構成であるが、上部パルス管４３の低温側端部に整流器７０を配設し、下部パルス管４４の高温側端部に整流器７１を配設した構成としている。このように、連結部材１３０を挟むように整流器７０，７１を設けることにより、ステージ対応位置における熱伝達効率の向上を図ると共に、ステージ対応位置意外の位置における作動ガスの流れの円滑化を図ることができる。   The basic configuration of the pulse tube refrigerator 1I according to the present embodiment is the same as that of the pulse tube refrigerator 1H according to the eighth embodiment, but a rectifier 70 is disposed at the low temperature side end of the upper pulse tube 43, The rectifier 71 is disposed at the high temperature side end of the lower pulse tube 44. Thus, by providing the rectifiers 70 and 71 so as to sandwich the connecting member 130, the heat transfer efficiency at the stage corresponding position is improved and the flow of the working gas at a position other than the stage corresponding position is made smooth. Can do.

図１２は、本発明の第１０実施例であるパルス管冷凍機１Ｊを示している。   FIG. 12 shows a pulse tube refrigerator 1J according to the tenth embodiment of the present invention.

本実施例に係るパルス管冷凍機１Ｊは、２段目パルス管４０Ｃのステージ対応位置における冷却効率を高める熱交換部として小径部１４１を設けると共に、この小径部１４１を１段目冷却ステージ１４０に形成したことを特徴とするものである。本実施例においても２段目パルス管４０Ｃを上部パルス管４３と下部パルス管４４とにより構成しており、この上部パルス管４３と下部パルス管４４を１段目冷却ステージ１４０に形成された小径部１４１で連結した構成としている。   In the pulse tube refrigerator 1J according to the present embodiment, a small diameter portion 141 is provided as a heat exchanging portion for improving the cooling efficiency at the stage corresponding position of the second stage pulse tube 40C, and the small diameter portion 141 is provided in the first stage cooling stage 140. It is formed. Also in this embodiment, the second-stage pulse tube 40C is composed of the upper pulse tube 43 and the lower pulse tube 44, and the upper pulse tube 43 and the lower pulse tube 44 are formed in the first cooling stage 140 with a small diameter. The parts 141 are connected to each other.

具体的には、上部パルス管４３の低温側は、１段目冷却ステージ１４０に形成された小径部１４１の高温側に連結されている。また、下部パルス管４４の高温側は、１段目冷却ステージ１４０に形成された小径部１４１の低温側に連結されている。   Specifically, the low temperature side of the upper pulse tube 43 is connected to the high temperature side of the small diameter portion 141 formed in the first cooling stage 140. The high temperature side of the lower pulse tube 44 is connected to the low temperature side of the small diameter portion 141 formed in the first cooling stage 140.

本実施例においても、上部パルス管４３と下部パルス管４４が分離されているため、１段目冷却ステージ１４０に対して上部パルス管４３及び下部パルス管４４を容易に連結することができる。また作動ガスは、この小径部１４１を通過する際に乱流を発生し、よって第１実施例と同様に、小径部１４１において２段目パルス管４０Ｃの冷却を行うことができ、対流損失の発生を抑制することができる。   Also in this embodiment, since the upper pulse tube 43 and the lower pulse tube 44 are separated, the upper pulse tube 43 and the lower pulse tube 44 can be easily connected to the first cooling stage 140. In addition, the working gas generates turbulent flow when passing through the small diameter portion 141. Therefore, similarly to the first embodiment, the second stage pulse tube 40C can be cooled in the small diameter portion 141, and convection loss can be reduced. Occurrence can be suppressed.

更に、本実施例では、１段目及び２段目蓄冷器７，２６と２段目パルス管４０Ｄは、ステージ対応位置において１段目冷却ステージ１４０により熱的に接続された構成とされている。よって、１段目及び２段目蓄冷器７，２６と２段目パルス管４０Ｄのステージ対応位置における温度を近づけることができ、対流損失の発生をより確実に抑制することができる。   Furthermore, in the present embodiment, the first and second stage regenerators 7 and 26 and the second stage pulse tube 40D are configured to be thermally connected by the first stage cooling stage 140 at the stage corresponding position. . Therefore, the temperatures at the stage corresponding positions of the first-stage and second-stage regenerators 7 and 26 and the second-stage pulse tube 40D can be brought closer, and the occurrence of convection loss can be more reliably suppressed.

図１３は、本発明の第１１実施例であるパルス管冷凍機１Ｋを示している。   FIG. 13 shows a pulse tube refrigerator 1K that is the eleventh embodiment of the present invention.

本実施例に係るパルス管冷凍機１Ｋは、基本構成は第１０実施例に係るパルス管冷凍機１Ｊと同一構成であるが、小径部１４１の高温側に整流器７０を配設し、小径部１４１の低温側に整流器７１を配設した構成としている。このように、小径部１４１を挟むように整流器７０，７１を設けることにより、ステージ対応位置における熱伝達効率の向上を図ると共に、ステージ対応位置意外の位置における作動ガスの流れの円滑化を図ることができる。   The basic configuration of the pulse tube refrigerator 1K according to the present embodiment is the same as that of the pulse tube refrigerator 1J according to the tenth embodiment, but the rectifier 70 is disposed on the high temperature side of the small diameter portion 141, and the small diameter portion 141 is provided. The rectifier 71 is disposed on the low temperature side. Thus, by providing the rectifiers 70 and 71 so as to sandwich the small-diameter portion 141, it is possible to improve the heat transfer efficiency at the stage corresponding position and to smooth the flow of the working gas at a position other than the stage corresponding position. Can do.

図１４は、本発明の第１２実施例であるパルス管冷凍機１Ｌを示している。   FIG. 14 shows a pulse tube refrigerator 1L that is the twelfth embodiment of the present invention.

本実施例に係るパルス管冷凍機１Ｌは、２段目パルス管４０Ｃのステージ対応位置における冷却効率を高める熱交換部として、１段目冷却ステージ１４０に小径部１４１を設けると共にこの小径部１４１と１段目蓄冷器７とを接続するバイパス通路１５０を設けたことを特徴とするものである。   The pulse tube refrigerator 1L according to the present embodiment is provided with a small-diameter portion 141 in the first-stage cooling stage 140 as a heat exchanging portion for increasing the cooling efficiency at the stage corresponding position of the second-stage pulse tube 40C. A bypass passage 150 for connecting the first stage regenerator 7 is provided.

このように、バイパス通路１５０により小径部１４１と１段目蓄冷器７とを接続することにより、少量の作動ガスがこのバイパス通路１５０を介して流通する。このため、この接続位置における１段目蓄冷器７と２段目パルス管４０Ｅの温度を近似させることが可能となり、対流損失の発生をより確実に抑制することができる。   Thus, by connecting the small diameter portion 141 and the first stage regenerator 7 by the bypass passage 150, a small amount of working gas flows through the bypass passage 150. For this reason, it becomes possible to approximate the temperatures of the first-stage regenerator 7 and the second-stage pulse tube 40E at this connection position, and the occurrence of convection loss can be more reliably suppressed.

図１５は、本発明の第１３実施例であるパルス管冷凍機１Ｍを示している。   FIG. 15 shows a pulse tube refrigerator 1M that is the thirteenth embodiment of the present invention.

本実施例に係るパルス管冷凍機１Ｍは、基本構成は第１２実施例に係るパルス管冷凍機１Ｌと同一構成であるが、小径部１４１の高温側に整流器７０を配設し、小径部１４１の低温側に整流器７１を配設した構成としている。このように、小径部１４１を挟むように整流器７０，７１を設けることにより、ステージ対応位置における熱伝達効率の向上を図ると共に、ステージ対応位置意外の位置における作動ガスの流れの円滑化を図ることができる。   The basic configuration of the pulse tube refrigerator 1M according to the present embodiment is the same as that of the pulse tube refrigerator 1L according to the twelfth embodiment. However, the rectifier 70 is disposed on the high temperature side of the small diameter portion 141, and the small diameter portion 141 is provided. The rectifier 71 is disposed on the low temperature side. Thus, by providing the rectifiers 70 and 71 so as to sandwich the small-diameter portion 141, it is possible to improve the heat transfer efficiency at the stage corresponding position and to smooth the flow of the working gas at a position other than the stage corresponding position. Can do.

以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は上記した特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲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・変更が可能なものである。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and various modifications can be made within the scope of the present invention described in the claims. It can be modified and changed.

即ち、上記した各実施例では、２段目パルス管のステージ対応位置における冷却効率を高める熱交換部として、単孔プラグ８０，多孔プラグ９０，メッシュプラグ１２０，連結部材１３０，小径部１４１を設けた構成を示したが、このプラグ等の熱交換部８０，９０，１２０，１３０，１４１の長さＬは、１段目冷却ステージ３０の幅Ｗに対し、0.8×Ｗ≦Ｌ≦1.20×Ｗとなるよう設定することが望ましく、特に0.95×Ｗ≦Ｌ≦1.05×Ｗの範囲で設定することにより、より高い効果が得られる。   That is, in each of the above-described embodiments, the single hole plug 80, the porous plug 90, the mesh plug 120, the connecting member 130, and the small diameter portion 141 are provided as a heat exchange portion that increases the cooling efficiency at the stage corresponding position of the second stage pulse tube. The length L of the heat exchanging portions 80, 90, 120, 130, 141 such as plugs is 0.8 × W ≦ L ≦ 1.20 × W with respect to the width W of the first cooling stage 30. It is desirable to set so that a higher effect can be obtained by setting in the range of 0.95 × W ≦ L ≦ 1.05 × W.

また、上記した実施例では、パルス管冷凍機１Ａ〜１Ｍをヘリウム雰囲気内に搭載する例を示したが、非真空雰囲気はヘリウム雰囲気に限定されるものではなく、水素、ネオンの群から選択される少なくも一種のガスを含む雰囲気内にパルス管冷凍機１Ａ〜１Ｍを搭載して使用することも可能である。   In the above-described embodiments, the pulse tube refrigerators 1A to 1M are mounted in the helium atmosphere. However, the non-vacuum atmosphere is not limited to the helium atmosphere, and is selected from the group of hydrogen and neon. It is also possible to use the pulse tube refrigerators 1A to 1M mounted in an atmosphere containing at least one kind of gas.

図１は、本発明の第１実施例であるパルス管冷凍機の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a pulse tube refrigerator according to a first embodiment of the present invention. 図２は、本発明の第１実施例であるパルス管冷凍機をＭＲＩクライオスタットに適用した例を示す構成図である。FIG. 2 is a block diagram showing an example in which the pulse tube refrigerator according to the first embodiment of the present invention is applied to an MRI cryostat. 図３は、第１実施例であるパルス管冷凍機の温度特性を従来のパルス管冷凍機の温度特性と比較して示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the temperature characteristics of the pulse tube refrigerator according to the first embodiment in comparison with the temperature characteristics of a conventional pulse tube refrigerator. 図４は、本発明の第２実施例であるパルス管冷凍機の構成図である。FIG. 4 is a block diagram of a pulse tube refrigerator according to the second embodiment of the present invention. 図５は、本発明の第３実施例であるパルス管冷凍機の構成図である。FIG. 5 is a block diagram of a pulse tube refrigerator according to a third embodiment of the present invention. 図６は、本発明の第４実施例であるパルス管冷凍機の構成図である。FIG. 6 is a block diagram of a pulse tube refrigerator according to a fourth embodiment of the present invention. 図７は、本発明の第５実施例であるパルス管冷凍機の構成図である。FIG. 7 is a block diagram of a pulse tube refrigerator that is a fifth embodiment of the present invention. 図８は、本発明の第６実施例であるパルス管冷凍機の構成図である。FIG. 8 is a block diagram of a pulse tube refrigerator that is a sixth embodiment of the present invention. 図９は、本発明の第７実施例であるパルス管冷凍機の構成図である。FIG. 9 is a block diagram of a pulse tube refrigerator according to a seventh embodiment of the present invention. 図１０は、本発明の第８実施例であるパルス管冷凍機の構成図である。FIG. 10 is a block diagram of a pulse tube refrigerator that is an eighth embodiment of the present invention. 図１１は、本発明の第９実施例であるパルス管冷凍機の構成図である。FIG. 11 is a block diagram of a pulse tube refrigerator that is a ninth embodiment of the present invention. 図１２は、本発明の第１０実施例であるパルス管冷凍機の構成図である。FIG. 12 is a block diagram of a pulse tube refrigerator that is a tenth embodiment of the present invention. 図１３は、本発明の第１１実施例であるパルス管冷凍機の構成図である。FIG. 13 is a block diagram of a pulse tube refrigerator that is an eleventh embodiment of the present invention. 図１４は、本発明の第１２実施例であるパルス管冷凍機の構成図である。FIG. 14 is a block diagram of a pulse tube refrigerator that is a twelfth embodiment of the present invention. 図１５は、本発明の第１３実施例であるパルス管冷凍機の構成図である。FIG. 15 is a block diagram of a pulse tube refrigerator that is a thirteenth embodiment of the present invention. 図１６は、従来の一例であるパルス管冷凍機の構成図である。FIG. 16 is a configuration diagram of a conventional pulse tube refrigerator.

符号の説明Explanation of symbols

１Ａ〜１Ｍ パルス管冷凍機
７ １段目蓄冷器
１０ １段目パルス管
１４ 第１のバッファタンク
２１ 第２のバッファタンク
２５ ２段目冷却ステージ
２６ ２段目蓄冷器
３０，１４０ １段目冷却ステージ
４０Ａ〜４０Ｅ ２段目パルス管
４３ 上部パルス管
４４ 下部パルス管
４５，１４１ 小径部
５１ 高温側フランジ
６０ クライオスタットハウジング
６４ 放射シールド
６７ ＭＲＩ磁石
７０，７１ 整流器
８０ 単孔プラグ
８１，９１，１３１ 流通孔
９０ 多孔プラグ
１２０ メッシュプラグ
１３０ 連結部材
１５０ バイパス通路 1A to 1M Pulse tube refrigerator 7 First stage regenerator 10 First stage pulse tube 14 First buffer tank 21 Second buffer tank 25 Second stage cooling stage 26 Second stage regenerator 30, 140 First stage cooling Stages 40A to 40E Second stage pulse tube 43 Upper pulse tube 44 Lower pulse tube 45, 141 Small diameter portion 51 High temperature side flange 60 Cryostat housing 64 Radiation shield 67 MRI magnet 70, 71 Rectifier 80 Single hole plug 81, 91, 131 Flow hole 90 Porous plug 120 Mesh plug 130 Connecting member 150 Bypass passage

Claims (5)

非真空雰囲気内で用いられるパルス管冷凍機であって、
作動ガスに対し圧力振動を発生させる圧力振動発生機と、
前記圧力振動発生機に高温側が接続された１段目蓄冷器と、
該１段目蓄冷器に高温側が接続された２段目蓄冷器と、
高温側が第１のバッファタンクに接続されると共に、低温側が前記１段目蓄冷器の低温側に接続された１段目パルス管と、
高温側が第２のバッファタンクに接続されると共に、低温側が前記２段目蓄冷器の低温側に接続された２段目パルス管と、
前記１段目蓄冷器と前記１段目パルス管との接続位置に設けられた１段目冷却ステージと、
前記２段目蓄冷器と前記２段目パルス管との接続位置に設けられた２段目冷却ステージと、
前記２段目パルス管の途中位置で前記１段目冷却ステージと対応するステージ対応位置に設けられ、前記２段目パルス管内を流れる前記作動ガスとの熱交換により、前記ステージ対応位置以外の部位に比べて熱交換効率を高めた熱交換部とを有し、
前記熱交換部は、前記ステージ対応位置以外の部位の流路面積に比べ、前記ステージ対応位置の流路面積を小さくした構成としたことを特徴とするパルス管冷凍機。 A pulse tube refrigerator used in a non-vacuum atmosphere,
A pressure vibration generator that generates pressure vibrations for the working gas;
A first stage regenerator having a high temperature side connected to the pressure vibration generator;
A second-stage regenerator having a high-temperature side connected to the first-stage regenerator;
A first stage pulse tube having a high temperature side connected to the first buffer tank and a low temperature side connected to the low temperature side of the first stage regenerator;
A second stage pulse tube having a high temperature side connected to the second buffer tank and a low temperature side connected to the low temperature side of the second stage regenerator;
A first cooling stage provided at a connection position between the first stage regenerator and the first stage pulse tube;
A second stage cooling stage provided at a connection position between the second stage regenerator and the second stage pulse tube ;
Provided the corresponding stage position corresponding to the first stage cooling stage in the middle position before Symbol second stage pulse tube, by heat exchange with the working gas flowing through the second-stage pulse tube, other than the stage corresponding position And a heat exchange part with improved heat exchange efficiency compared to the part ,
The pulse tube refrigerator , wherein the heat exchange unit has a configuration in which a flow path area at the stage corresponding position is smaller than a flow path area at a portion other than the stage corresponding position . 前記熱交換部は、基部に流通孔を形成した構成の単孔プラグであることを特徴とする請求項１記載のパルス管冷凍機。 2. The pulse tube refrigerator according to claim 1, wherein the heat exchange part is a single hole plug having a structure in which a flow hole is formed in a base part. 前記熱交換部の前記パルス管の長手方向に沿った長さをＬとし、前記１段目冷却ステージの厚さをＷとした場合、0.8×Ｗ≦Ｌ≦1.20×Ｗとなるよう設定したことを特徴とする請求項１に記載のパルス管冷凍機。 When the length of the heat exchanger along the longitudinal direction of the pulse tube is L and the thickness of the first cooling stage is W, 0.8 × W ≦ L ≦ 1.20 × W is set. The pulse tube refrigerator according to claim 1 . 前記熱交換部を基部に流通孔を形成した構成の単孔プラグとすると共に、該単孔プラグを挟んだ上下位置に、前記作動ガスの流れを整える整流器を設けたことを特徴とする請求項１に記載のパルス管冷凍機。 The single-hole plug having a structure in which a flow hole is formed in a base portion of the heat exchange portion, and a rectifier that adjusts the flow of the working gas is provided at an upper and lower position sandwiching the single-hole plug. 2. The pulse tube refrigerator according to 1. 前記非真空雰囲気は、ヘリウム、水素、ネオンの群から選択される少なくも一種のガスを含む雰囲気であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のパルス管冷凍機。 4. The pulse tube refrigerator according to claim 1 , wherein the non-vacuum atmosphere is an atmosphere containing at least one gas selected from the group consisting of helium, hydrogen, and neon. 5.
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