JPH0735427A - パルス管冷凍機 - Google Patents

パルス管冷凍機

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JPH0735427A
JPH0735427A JP18127893A JP18127893A JPH0735427A JP H0735427 A JPH0735427 A JP H0735427A JP 18127893 A JP18127893 A JP 18127893A JP 18127893 A JP18127893 A JP 18127893A JP H0735427 A JPH0735427 A JP H0735427A
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JP
Japan
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gas
compressor
pressure
pulse tube
low
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JP18127893A
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Katsuhide Ohira
勝秀 大平
Shinobu Matsuo
忍 松尾
Minoru Nakamura
稔 中村
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 被冷却物に伝わる振動が無く、かつ、潤滑油
によるトラブルの無いパルス管冷凍機を提供する。 【構成】 ガス圧縮機20は高圧ガスを発生し、ロータ
リバルブ4に高圧ガスを供給する。また、ガス圧縮機2
2はロータリバルブ4からの低圧ガスを吸着する。従っ
て、ヒータ28は通電されており、吸着材24を加熱
し、発生した高圧ガスはパルス管冷凍機に供給される。
寒冷を発生した戻りの低圧ガスはガス圧縮機22内部の
吸着材26に吸着される。ヒータ30には通電されてい
ない。また、圧縮機21は圧縮機20が吸着したガスを
全て放出した時点で高圧ガスを発生するように準備中で
あり、ヒータ29は通電、加温中である。圧縮機23は
高圧ガスを放出した後、吸着材27を冷却するためにヒ
ータ31の通電を切っている。このように4個の圧縮機
が一定時間毎にサイクルを繰り返えしてパルス管冷凍機
への高圧ガスの供給が行なわれ、その寒冷発生部8に−
100℃以下の寒冷を発生する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、極低温機器の冷却に適
用されるパルス管冷凍機に関する。
【0002】
【従来の技術】図2は冷媒ガスにヘリウムを使用した従
来のパルス管冷凍機の構造図である。図2において、1
は高圧ヘリウムガスを供給する圧縮機、2は高圧ヘリウ
ムガス配管、3は低圧ヘリウムガス配管、4はヘリウム
ガスの流れを制御するためのガス分配器としてのロータ
リバルブ、5はロータリバルブ4に接続され、高圧ヘリ
ウムガスを冷凍部に送ったり、低圧ヘリウムガスを冷凍
部から戻すためのガス配管である。高圧ガスと低圧ガス
の往復は、ロータリバルブ4で周期的に100回/分程
度行なわれる。6はその一端がガス配管5に接続された
蓄冷器で蓄冷材として銅の金網(100メッシュ〜40
0メッシュ程度)または直径1mm以下の鉛球等が充填さ
れている。
【0003】7は蓄冷器6の他端に接続されたガス配管
である。8は前記ガス配管7に接続された寒冷発生部で
被冷却物をここに取り付けて冷却する。9は寒冷発生部
8に取付けられたセラミックス等多孔質の焼結金属部で
あって、ヘリウムガスの整流作用と排出される低温・低
圧のヘリウムガスの寒冷を充分回収するための熱交換作
用を行なう。
【0004】10はステンレス鋼等熱伝導のよくない材
料で作られたパルス管で焼結金属9に連設されており、
この管10の内部で高圧ヘリウムガスが上部へ移動し、
次に低圧となった時ヘリウムガスは下部へ移動する。1
1はパルス管10の焼結金属部9と反対側の端部に取り
付けられた放熱部で、銅等熱伝導の良い材料で作られて
いる。12は放熱部11に取り付けられた放熱用熱交換
器であり、13は冷媒を供給するための配管である。こ
の冷媒として通常、水が使用されている。
【0005】以上のように構成されたパルス管冷凍機に
おいて、ガス圧縮機1で高圧となったヘリウムガスは高
圧ガス配管2、ロータリバルブ4、ガス配管5、および
蓄冷器6を通って温度−100℃程度に冷却された後、
ガス配管7、焼結金属部9を通ってパルス管10に入
る。この時、最初パルス管内部にあった低圧ヘリウムガ
スはパルス管10下部より入って来た高圧ヘリウムガス
により圧縮されながらパルス管10上部へ移動する。最
初あった低圧ヘリウムガスの圧縮により発生する圧縮熱
は放熱部11を介して外部へ放出される。
【0006】次に、ロータリバルブ4が低圧側に切り替
わると、パルス管10内部のガスは断熱膨張してさらに
温度が下がり、寒冷発生部8の温度も低下して寒冷を発
生する。低圧となったヘリウムガスはガス配管7を通
り、蓄冷器6で寒冷を回収されて常温となる。常温とな
った低圧ヘリウムガスはガス配管5、ロータリバルブ
4、低圧ガス配管3を通ってガス圧縮機1へ戻る。以上
の冷凍サイクルを間欠的に1分間に約100回程度行な
うことにより、−100℃以下の寒冷を継続して発生す
ることができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来のパルス管冷凍機
には解決すべき次の課題があった。即ち、従来のパルス
管冷凍機では冷媒ガスを高圧にするためのガス圧縮機1
が機械駆動式(例えば往復動式、回転式等)であるた
め、機械振動が発生し、寒冷発生部8に取り付けられた
被冷却物に振動が伝達される不具合が発生していた。ま
た、ガス圧縮機に使用される潤滑油が冷媒ガス中に混入
し、低温部においてその潤滑油が固化し、蓄冷器6、配
管等の閉塞を発生することがあった。本発明は、以上の
問題点を解決することができるパルス管冷凍機を提供す
ることを課題としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】蓄冷器、パルス管、ガス
分配器、寒冷発生部及びガス圧縮機を有し、高圧のガス
を作動媒体として用いるパルス管冷凍機における前記課
題を解決するため、本発明においてはガス圧縮機として
ガス吸着材とヒータとを有する複数個のサーマルコンプ
レッサを用いる。このサーマルコンプレッサは、ガス吸
着材の吸着ガス量が温度によって大きく変化する性質を
利用し加圧状態のガス供給を行うようにしたコンプレッ
サである。
【0009】
【作用】本発明によるパルス管冷凍機は前記したように
構成されるので次の作用を有する。すなわち、従来の機
械駆動式のガス圧縮機のかわりにガスの吸着、脱着が温
度により変化する吸着材を密封し、ヒータの温度制御に
より高圧ガスの発生、低圧ガスの吸着を可能としたガス
圧縮機(サーマルコンプレッサ)を複数個設置している
ため、機械的振動の発生が少なく、油分等の固化による
閉塞等の不具合を少なくすることができる。
【0010】
【実施例】以下、本発明によるパルス管冷凍機の一実施
例を図1によって説明する。本実施例は図2に示すパル
ス管冷凍機を以下に説明するように改良したものであっ
て、図1において、図2に示した従来のパルス管冷凍機
におけると同一の部分には同一の符号を付してあり、そ
の重複する説明を省略する。20,21,22,23は
各々4個のガズ圧縮機(サーマルコンプレッサ)を示
す。24,25,26,27は圧縮機に内蔵・密封され
たガス吸着材である。ガス吸着材として例えば、冷媒ガ
スが窒素ガスの場合はモレキュラーシーブス(人工ゼオ
ライト)、水素ガスの場合は水素吸蔵合金等が使用され
る。即ち、吸着材の吸着ガス量が、温度により大きく変
化する性質を利用する。
【0011】28,29,30,31はガス吸着材を加
温し、ガスを放出させるためのヒータである。32,3
3,34,35は止弁で、ガス圧縮機20,21,2
2,23に設置された高圧ガス配管40,41,42,
43に設けられ、高圧ガスの流出を制御する。36,3
7,38,39はガス圧縮機20,21,22,23に
設置された低圧ガス配管44,45,46,47に設け
られ、低圧ガスの流入を制御するための止弁である。
【0012】48は高圧ガス配管2に設けられた高圧バ
ッファータンク、49は低圧ガス配管3に設けられた低
圧バッファータンク、50は高圧バッファータンク48
からの高圧ガスを一定圧力でロータリバルブ4に供給す
る高圧調圧弁である。51は低圧バッファータンク49
の低圧ガスを一定圧力に保持し、ロータリバルブ4から
の低圧ガスをガス圧縮機に送るための低圧調圧弁であ
る。52は高圧ガスの温度を常温近くまで冷却するため
の放熱器である。
【0013】以上のように構成された本実施例によるパ
ルス管冷凍機で、ガス圧縮機20は高圧ガスを発生し、
ロータリバルブ4に高圧ガスを供給する。また、ガス圧
縮機22はロータリバルブ4からの低圧ガスを吸着する
場合を設定する。従って、ヒータ28は通電されてお
り、吸着材24を加熱し、発生した高圧ガスは止弁3
2、高圧ガス配管40、高圧バッファータンク48、放
熱器52、高圧調圧弁50、高圧ガス配管2、ロータリ
バルブ4を通ってパルス管冷凍機に供給される。
【0014】寒冷を発生した戻りの低圧ガスはロータリ
バルブ4、低圧ガス配管3、低圧バッファータンク4
9、低圧調圧弁51、低圧ガス配管46、止弁38を通
って、ガス圧縮機22内部の吸着材26に吸着される。
ヒータ30には通電されていない。また、止弁32,3
8は開、他の止弁33,34,35,36,37,39
は全て閉である。また、圧縮機21は圧縮機20が吸着
したガスを全て放出した時点で高圧ガスを発生するよう
に準備中であり、ヒータ29は通電、加温中である。即
ち、圧縮機21がガスを放出し終った段階で止弁32は
閉となり、かわって止弁33が開となる。
【0015】圧縮機23は高圧ガスを放出した後、吸着
材27を冷却するためにヒータ31の通電を切ってお
り、次の低圧ガス吸着ができるよう準備中である。即
ち、圧縮機22が低圧ガスを吸着し終った段階で止弁3
8は閉となり、かわって止弁39が開となる。4個の圧
縮機が以下のように一定時間を置いてサイクルを繰り返
すことにより、パルス管冷凍機への高圧ガスの供給がス
ムーズに行われる。以上説明した圧縮機20〜23の作
動態様は表1のとおりである。表1の左端の数字は一定
時間毎に切り換えられることを示している。
【0016】
【表1】
【0017】以上、本発明を図示した実施例に基づいて
具体的に説明したが、本発明がこれらの実施例に限定さ
れず特許請求の範囲に示す本発明の範囲内で、その構
成、構造に種々の変更を加えてよいことはいうまでもな
い。例えば、上記実施例では4台のサーマルコンプレッ
サを用いているが、この数は採用するパルス管冷凍機の
容量に応じ適宜の数としてよい。
【0018】
【発明の効果】以上具体的に説明したように、本発明に
よるパルス管冷凍機においては冷媒ガスを高圧にするた
めのガス圧縮機を吸着材とヒータを利用した方式(サー
マルコンプレッサ)にしたため、機械振動が低減すると
共に、潤滑油等の油分が固化することにより起こる蓄冷
器、配管等の閉塞発生が少なくできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例によるパルス管冷凍機の構成
を示す系統図。
【図2】従来のパルス管冷凍機の例を示す系統図。
【符号の説明】
2 高圧ヘリウムガス配管 3 低圧ヘリウムガス配管 4 ガス分配器(ロータリバル
ブ) 5 ガス配管 6 蓄冷器 7 ガス配管 8 寒冷発生部 9 焼結金属部 10 パルス管 11 放熱部 12 放熱用熱交換器 20,21,22,23 ガス圧縮機(サーマルコン
プレッサ) 24,25,26,27 ガス吸着材 28,29,30,31 ヒータ 40,41,42,43 高圧ガス配管 44,45,46,47 低圧ガス配管 48 高圧バッファータンク 49 低圧バッファータンク 50 高圧調圧弁 51 低圧調圧弁 52 放熱器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 蓄冷器、パルス管、ガス分配器、寒冷発
    生部及びガス圧縮機を有し高圧のガスを作動媒体として
    用いるパルス管冷凍機において、前記ガス圧縮機として
    ガス吸着材とヒータとを有する複数個のサーマルコンプ
    レッサを用いたことを特徴とするパルス管冷凍機。
JP18127893A 1993-07-22 1993-07-22 パルス管冷凍機 Pending JPH0735427A (ja)

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JP18127893A JPH0735427A (ja) 1993-07-22 1993-07-22 パルス管冷凍機

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JP18127893A JPH0735427A (ja) 1993-07-22 1993-07-22 パルス管冷凍機

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JPH0735427A true JPH0735427A (ja) 1995-02-07

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ID=16097902

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JP18127893A Pending JPH0735427A (ja) 1993-07-22 1993-07-22 パルス管冷凍機

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000130874A (ja) * 1998-10-28 2000-05-12 Aisin Seiki Co Ltd 蓄冷型冷凍機
DE102005035892A1 (de) * 2005-07-30 2007-02-08 Bruker Biospin Gmbh Magnetresonanzapparatur mit Druckreservoir

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000130874A (ja) * 1998-10-28 2000-05-12 Aisin Seiki Co Ltd 蓄冷型冷凍機
DE102005035892A1 (de) * 2005-07-30 2007-02-08 Bruker Biospin Gmbh Magnetresonanzapparatur mit Druckreservoir
US7279900B2 (en) 2005-07-30 2007-10-09 Bruker Biospin Gmbh Magnetic resonance apparatus with pressure reservoir
DE102005035892B4 (de) * 2005-07-30 2012-07-12 Bruker Biospin Gmbh Magnetresonanzapparatur mit Druckreservoir

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20010109