JP2000220902A - Cooling system - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低温部にあるピストンリングの摺動による摩
擦熱と、作動媒体がピストンリングとシリンダー壁の間
からリークすることにより、冷却装置の冷却効率が低下
してしまう。
【解決手段】 常温部にピストンリング11、14a、
14bがあるスターリング冷凍機A1と、スターリング
冷凍機A1の作動媒体を圧力源としたパルス管冷凍機B
1の寒冷部にジュール・トムソン回路C1を熱接触す
る。
(57) [Problem] To reduce the cooling efficiency of a cooling device due to frictional heat caused by sliding of a piston ring in a low temperature part and leakage of a working medium from between a piston ring and a cylinder wall. SOLUTION: A piston ring 11, 14a,
Stirling refrigerator A1 having 14b and pulse tube refrigerator B using the working medium of Stirling refrigerator A1 as a pressure source
The Joule-Thompson circuit C1 is brought into thermal contact with the cold part 1.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、超伝導磁石を冷却
する冷却装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cooling device for cooling a superconducting magnet.
【0002】[0002]
【従来の技術】本発明に関する蓄冷式の冷凍機による冷
却装置としては、例えば特公平3−49021公報に開
示されているものがある。2. Description of the Related Art A cooling device using a regenerative refrigerator according to the present invention is disclosed, for example, in Japanese Patent Publication No. 3-49021.
【0003】図8において、901は予冷冷凍機の3段
ピストン、902はこの3段ピストン901の第1段シ
リンダー、903は第2段シリンダー、904は第3段
シリンダー、905は第1段シリンダーのヘッドを形成
する第1段予冷熱交換器、906は第2段シリンダーの
ヘッドを形成する第2段予冷熱交換器、907は第3段
シリンダーのヘッドを形成する第3段予冷熱交換器、9
08は第1段予冷熱交換器905を介して第1段シリン
ダー902に連通する第1段蓄冷器、909は一方の口
が第1段予冷熱交換器905を介して第1段シリンダー
902に連通し、他方の口が第2段予冷熱交換器906
を介して第2段シリンダー903に連通する第2蓄冷
器、910は一方の口が第2段予冷熱交換器906を介
して第2段シリンダー903に連通し、他方の口が第3
段予冷熱交換器907を介して第3段シリンダー904
に連通する第3段蓄冷器、911は第1向流型熱交換
器、912は第2向流型熱交換器、913は第3向流型
熱交換器、914は第4向流型熱交換器で、これらの向
流型熱交換器の高圧回路と予冷熱交換器とは911、9
05、912、906、913、907、914の順に
配管を介して連通し、915は第4向流型熱交換器91
4の高圧回路出口と配管を介して連通するジュール・ト
ムソン弁、916は圧縮ピストン、918は圧縮ピスト
ンの圧縮シリンダーのヘッドを形成する放熱器である。In FIG. 8, reference numeral 901 denotes a three-stage piston of a precooling refrigerator, 902 denotes a first-stage cylinder of the three-stage piston 901, 903 denotes a second-stage cylinder, 904 denotes a third-stage cylinder, and 905 denotes a first-stage cylinder. The first stage pre-cooling heat exchanger forming the head of the second stage, 906 is the second stage pre-cooling heat exchanger forming the head of the second stage cylinder, and 907 is the third stage pre-cooling heat exchanger forming the head of the third stage cylinder , 9
08 is a first-stage regenerator communicating with the first-stage cylinder 902 via the first-stage pre-cooling heat exchanger 905, and 909 is connected to the first-stage cylinder 902 via one port via the first-stage pre-cooling heat exchanger 905. The other port is connected to the second stage pre-cooling heat exchanger 906
The second regenerator 910 communicates with the second-stage cylinder 903 via the second stage, and one port thereof communicates with the second-stage cylinder 903 via the second-stage precooling heat exchanger 906, and the other port has the third port.
Third stage cylinder 904 via stage pre-cooling heat exchanger 907
911 is a first countercurrent heat exchanger, 912 is a second countercurrent heat exchanger, 913 is a third countercurrent heat exchanger, and 914 is a fourth countercurrent heat exchanger. The high-pressure circuit and the pre-cooling heat exchanger of these countercurrent heat exchangers are 911, 9
05, 912, 906, 913, 907, and 914 in this order via piping, and 915 is the fourth countercurrent heat exchanger 91.
A Joule-Thomson valve which communicates with the high pressure circuit outlet of No. 4 via a pipe, 916 is a compression piston, and 918 is a radiator forming the head of the compression cylinder of the compression piston.
【0004】圧縮ピストン916と3段ピストン901
が約90°の位相差で往復運動すると、予冷熱交換器9
05、906、907に寒冷が発生し、ここで高圧の冷
媒が冷却され、又向流型熱交換器911、912、91
3、914の順に低圧回路を流れる冷媒と熱交換して冷
却され、ジュール・トムソン弁915でジュール・トム
ソン膨張して冷媒の一部が液化し、この液化した冷媒で
被冷却体を冷却して、気化した冷媒は向流型熱交換器9
14、913、912、911の順に低圧回路を通って
高圧回路を流れる冷媒と熱交換して、向流型熱交換器9
11から出て行く。A compression piston 916 and a three-stage piston 901
Reciprocates with a phase difference of about 90 °, the pre-cooling heat exchanger 9
05, 906, and 907, where the high-pressure refrigerant is cooled and the countercurrent heat exchangers 911, 912, and 91 are cooled.
The refrigerant is cooled by exchanging heat with the refrigerant flowing through the low-pressure circuit in the order of 3, 914, is expanded by Joule-Thomson by the Joule-Thomson valve 915, part of the refrigerant is liquefied, and the liquefied refrigerant cools the object to be cooled. The vaporized refrigerant is transferred to the countercurrent heat exchanger 9
14, 913, 912, and 911 exchange heat with the refrigerant flowing through the high-pressure circuit through the low-pressure circuit in the order of the counter-current heat exchanger 9
Go out of 11.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来のも
のはスターリング冷凍機の多段の膨張ピストン901の
低温部に、ピストンリング931、932が設けられて
いるため、膨張ピストン901の往復運動にともなう摺
動による摩擦熱が発生し、膨張部933、934、93
5で発生する冷凍能力が低下する。However, in the conventional apparatus, since the piston rings 931 and 932 are provided in the low temperature portion of the multi-stage expansion piston 901 of the Stirling refrigerator, the sliding caused by the reciprocation of the expansion piston 901 is performed. Generates frictional heat, and the expanded portions 933, 934, 93
5, the refrigeration capacity generated decreases.
【0006】ピストンリング931、932は一般に充
填材入りの樹脂が使用され、熱収縮が大きい。冷凍機が
作動している時は、ピストンリング931、932は低
温環境下に置かれるので、熱収縮でピストンリング外
径、内径、高さが小さくなる。この結果、膨張部933
内の約80Kの冷媒がピストンリング931を通過し約
30Kの膨張空間934に流入するため、膨張空間93
5で発生する冷凍能力が低下する。The piston rings 931 and 932 are generally made of a resin containing a filler, and have a large heat shrinkage. When the refrigerator is operating, the piston rings 931 and 932 are placed in a low-temperature environment, so that the outer diameter, the inner diameter, and the height of the piston rings become smaller due to heat shrinkage. As a result, the expansion section 933 is formed.
Since the refrigerant of about 80K passes through the piston ring 931 and flows into the expansion space 934 of about 30K, the expansion space 93
5, the refrigeration capacity generated decreases.
【0007】また、膨張ピストン901の、ピストンの
長さが長くなり、膨張ピストン901の先端が第3段シ
リンダー904の内面に当たり、膨張空間935で発生
する冷凍能力が低下する。Further, the length of the expansion piston 901 becomes longer, and the tip of the expansion piston 901 comes into contact with the inner surface of the third-stage cylinder 904, so that the refrigerating capacity generated in the expansion space 935 is reduced.
【0008】膨張空間934は、予冷熱交換器906、
蓄冷器909、908、放熱器918を介して常温に設
けられた圧縮空間936に連通しているため、予冷熱交
換器906、蓄冷器909、908、放熱器918の死
容積と流路抵抗によって、膨張空間934のPV線図
は、細くなり冷凍能力は低下する。The expansion space 934 includes a pre-cooling heat exchanger 906,
Because it communicates with the compression space 936 provided at normal temperature via the cool storages 909, 908 and the radiator 918, the dead volume and the flow path resistance of the pre-cooling heat exchanger 906, the cool storages 909, 908, and the radiator 918 , The PV diagram of the expansion space 934 becomes thinner, and the refrigerating capacity decreases.
【0009】膨張空間935は、予冷熱交換器907、
蓄冷器910、909、908、放熱器918を介して
常温に設けられた圧縮空間936に連通しているため、
同様の理由で、膨張空間935のPV線図はさらに細く
なり、冷凍能力もさらに低くなる。The expansion space 935 includes a pre-cooling heat exchanger 907,
Since it communicates with the compression space 936 provided at room temperature through the cool storages 910, 909, 908 and the radiator 918,
For the same reason, the PV diagram of the expansion space 935 becomes thinner, and the refrigeration capacity becomes lower.
【0010】前述した冷凍能力の低下によって、ジュー
ル・トムソン弁915に流入する第2冷媒のガス温度が
高くなり、ジュール・トムソン弁915通過後に生成さ
れる第2冷媒液の液量が少なくなり、冷却装置の冷凍能
力が低下するといった不具合が生じる。Due to the decrease in the refrigerating capacity, the gas temperature of the second refrigerant flowing into the Joule-Thomson valve 915 increases, and the amount of the second refrigerant liquid generated after passing through the Joule-Thomson valve 915 decreases, Problems such as a decrease in the refrigerating capacity of the cooling device occur.
【0011】本発明の目的は、低温部にピストンリング
が不要なスターリング冷凍機と、低温部に可動部及び低
温環境下に置かれるピストンリングの不要なパルス管冷
凍機の作動媒体を共有し、各温度レベルでの冷凍能力を
増大させるとともに、冷凍機の寒冷部にジュール・トム
ソン回路を熱接触させた冷却装置を構成し、冷却装置の
冷凍能力を向上させることを目的とする。An object of the present invention is to share a working medium of a Stirling refrigerator which does not require a piston ring in a low temperature part, and a movable part in a low temperature part and a working medium of a pulse tube refrigerator which does not require a piston ring placed in a low temperature environment, It is an object of the present invention to increase the refrigerating capacity at each temperature level and to configure a cooling device in which a Joule-Thompson circuit is brought into thermal contact with a cold part of the refrigerator to improve the refrigerating capacity of the cooling device.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、作動
媒体を圧縮するスターリング圧縮部と、該スターリング
圧縮部と連通し作動媒体から熱量を放熱するスターリン
グ放熱器と、該スターリング放熱器と連通し作動媒体の
冷凍を蓄冷するスターリング蓄冷器と、該スターリング
蓄冷器と連通し作動媒体を膨張するスターリング膨張部
から構成されるスターリング冷凍機と、作動媒体の冷凍
を蓄冷するパルス管蓄冷器と、該パルス管蓄冷器と連通
したパルス管と、該パルス管と連通し作動媒体から熱量
を放熱するパルス管放熱器から構成されるパルス管冷凍
機において、前記スターリング冷凍機と前記パルス管冷
凍機の作動空間を連通し、前記スターリング冷凍機で発
生する圧力変動を前記パルス管冷凍機の圧力源としたこ
とを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a Stirling compressing section for compressing a working medium, a Stirling radiator communicating with the Stirling compressing section and radiating heat from the working medium; A Stirling regenerator that cools the refrigeration of the working medium, a Stirling refrigerator that communicates with the Stirling regenerator and includes a Stirling expansion unit that expands the working medium, and a pulse tube regenerator that cools the refrigeration of the working medium. A pulse tube refrigerating device comprising a pulse tube communicating with the pulse tube regenerator and a pulse tube radiator communicating with the pulse tube and radiating heat from a working medium, wherein the Stirling refrigerator and the pulse tube refrigerator are And the pressure fluctuation generated in the Stirling refrigerator is used as a pressure source of the pulse tube refrigerator.
【0013】請求項1の発明では、スターリング冷凍機
の膨張ピストンのピストンリングは、常温部に設けられ
る。パルス管冷凍機の圧力源は、スターリング冷凍機の
スターリング膨張部で発生した圧力を圧力源としてお
り、スターリング冷凍機のスターリング膨張部で発生す
る冷凍より低い温度の冷凍が得られ、低温部にはピスト
ンあるいは、ピストンリング等の可動部品がない。その
ため低温部でのピストンリングの往復運動に伴なう摺動
による摩擦熱やピストンリングからの漏れがなくなる。According to the first aspect of the invention, the piston ring of the expansion piston of the Stirling refrigerator is provided at a room temperature. The pressure source of the pulse tube refrigerator uses the pressure generated in the Stirling expansion part of the Stirling refrigerator as a pressure source, and a refrigeration at a lower temperature than the refrigeration generated in the Stirling expansion part of the Stirling refrigerator is obtained. There are no moving parts such as pistons or piston rings. Therefore, frictional heat due to sliding caused by the reciprocating motion of the piston ring in the low temperature portion and leakage from the piston ring are eliminated.
【0014】またパルス管冷凍機の圧力源は、スターリ
ング冷凍機の冷凍を発生している膨張部の圧力を圧力源
とするため、圧力源が常温部にある場合より温度の低い
作動媒体がパルス管冷凍機の作動空間に流入するため、
パルス管の低温端での冷凍は増大する。Further, since the pressure source of the pulse tube refrigerator is the pressure of the expansion part of the Stirling refrigerator that generates freezing, the working medium having a lower temperature than that of the case where the pressure source is at the normal temperature part is pulsed. To flow into the working space of the tube refrigerator,
Refrigeration at the cold end of the pulse tube increases.
【0015】請求項2の発明は、前記パルス管冷凍機の
パルス管放熱器に連通し、可変空間を可能にするフェー
ズシフターを配設したことを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, there is provided a phase shifter which communicates with a pulse tube radiator of the pulse tube refrigerator and enables a variable space.
【0016】請求項2の発明では、パルス管冷凍機のパ
ルス管放熱器に連通した可変空間を可能にするフェーズ
シフターを配設することにより、パルス管冷凍機が冷凍
を発生するのに最適になるように調整することができ
る。According to the second aspect of the present invention, a phase shifter which enables a variable space communicating with the pulse tube radiator of the pulse tube refrigerator is provided, so that the pulse tube refrigerator can optimally generate refrigeration. Can be adjusted to
【0017】請求項3の発明は、前記フェーズシフター
の駆動部を前記スターリング冷凍機の駆動部と共有した
ことを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, the drive unit of the phase shifter is shared with the drive unit of the Stirling refrigerator.
【0018】請求項3の発明では、フェーズシフターの
駆動部とスターリング冷凍機の駆動部を共有することに
より、駆動部の構成の単純化とコンパクト化をすること
ができる。According to the third aspect of the present invention, by sharing the drive of the phase shifter and the drive of the Stirling refrigerator, the structure of the drive can be simplified and made compact.
【0019】請求項4の発明は、冷媒を圧送する圧縮機
と、該圧縮機の吐出側から被冷却体を冷却するための冷
却用熱交換器に冷媒を供給する高圧回路と、前記冷却用
熱交換器から前記圧縮機の吸入側に連通する低圧回路
と、前記高圧回路と前記低圧回路の間に配設され、前記
高圧回路を流れる冷媒と前記低圧回路を流れる冷媒とが
熱交換する向流型熱交換器と、前記高圧回路に配設され
た予冷熱交換器と、前記高圧回路に配設され冷媒を液化
するジュール・トムソン弁と、該ジュール・トムソン弁
で液化した冷媒が前記冷却用熱交換器に流入するように
構成されたジュール・トムソン回路で、前記スターリン
グ冷凍機と上記パルス管冷凍機の寒冷部に熱接触し、冷
凍を受け取るようにしたことを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a compressor for pumping refrigerant, a high-pressure circuit for supplying refrigerant from a discharge side of the compressor to a cooling heat exchanger for cooling a body to be cooled, A low-pressure circuit communicating from a heat exchanger to the suction side of the compressor; and a low-pressure circuit disposed between the high-pressure circuit and the low-pressure circuit, for exchanging heat between the refrigerant flowing through the high-pressure circuit and the refrigerant flowing through the low-pressure circuit. A flow heat exchanger, a pre-cooling heat exchanger disposed in the high-pressure circuit, a Joule-Thomson valve disposed in the high-pressure circuit to liquefy the refrigerant, and the refrigerant liquefied by the Joule-Thomson valve cools the refrigerant. The Stirling refrigerator and the cold part of the pulse tube refrigerator are in thermal contact with a Joule-Thomson circuit configured to flow into the heat exchanger for receiving refrigeration.
【0020】請求項4の発明では、スターリング冷凍機
とパルス管冷凍機の寒冷部にジュール・トムソン回路が
熱接触しており、スターリング冷凍機とパルス管冷凍機
の常温から低温までの幅広い温度から寒冷を受け取るこ
とができるので、効率良く冷媒を冷却することができ、
ジュール・トムソン弁での液化量が増大する。According to the fourth aspect of the invention, the Joule-Thomson circuit is in thermal contact with the cold part of the Stirling refrigerator and the pulse tube refrigerator. Because it can receive cold, it can efficiently cool the refrigerant,
Liquefaction at the Joule-Thomson valve increases.
【0021】請求項5の発明は、前記ジュール・トムソ
ン回路の高圧回路から分岐して、前記スターリング冷凍
機と前記パルス管冷凍機の寒冷部に熱接触する分岐回路
を設けたことを特徴とする。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a branch circuit which branches from the high voltage circuit of the Joule-Thomson circuit and makes thermal contact with the cold section of the Stirling refrigerator and the pulse tube refrigerator. .
【0022】請求項5の発明では、ジュール・トムソン
回路に分岐回路を設けることにより、ジュール・トムソ
ン回路の向流型熱交換器の高圧回路を流れる冷媒が、低
圧回路を流れる冷媒によって良好に冷却されるので、冷
却効率が向上する。According to the fifth aspect of the present invention, the branch circuit is provided in the Joule-Thomson circuit, so that the refrigerant flowing in the high-pressure circuit of the countercurrent heat exchanger of the Joule-Thomson circuit is favorably cooled by the refrigerant flowing in the low-pressure circuit. Therefore, the cooling efficiency is improved.
【0023】[0023]
【発明の実施の形態】本発明に係る冷却装置を各具体的
な実施例により詳細に説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The cooling device according to the present invention will be described in detail with reference to specific examples.
【0024】第1実施例 図1は本発明の第1実施例で、一段膨張のスターリング
冷凍機A1と、パルス管冷凍機B1と、ジュール・トム
ソン回路C1とから構成される。First Embodiment FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention, which comprises a one-stage expansion Stirling refrigerator A1, a pulse tube refrigerator B1, and a Joule-Thomson circuit C1.
【0025】スターリング圧縮部1は、順次、スターリ
ング放熱器2、流路3、流路4、スターリング蓄冷器
5、流路7を介して、スターリング膨張部8に連通して
いる。スターリング圧縮部1は、圧縮シリンダー9、圧
縮ピストン10、ピストンリング11から成る。スター
リング蓄冷器5は、膨張ピストン12内に設けられ、ス
ターリング膨張部8は、膨張シリンダー13、ピストン
リング14a、14bから構成される。ロッド15、1
6は駆動部に接続される。The Stirling compression section 1 is connected to the Stirling expansion section 8 via the Stirling radiator 2, the flow path 3, the flow path 4, the Stirling regenerator 5, and the flow path 7 in order. The Stirling compression unit 1 includes a compression cylinder 9, a compression piston 10, and a piston ring 11. The Stirling regenerator 5 is provided in an expansion piston 12, and the Stirling expansion unit 8 includes an expansion cylinder 13 and piston rings 14 a and 14 b. Rod 15, 1
6 is connected to the drive unit.
【0026】ピストンリング14a、14b、11は常
温部に配設され、圧縮ピストン10と膨張ピストン12
とは、膨張ピストン12の方が圧縮ピストンより位相に
して60°から120°進むようにしてある。このよう
にして1段膨張のスターリング冷凍機A1が構成され
る。The piston rings 14a, 14b, 11 are disposed at a room temperature, and the compression piston 10 and the expansion piston 12
Means that the expansion piston 12 advances from 60 ° to 120 ° in phase with the compression piston. Thus, a one-stage expansion Stirling refrigerator A1 is configured.
【0027】スターリング膨張部8は、流路17、パル
ス管蓄冷器18、熱交換器19、流路20、パルス管2
1の低温端に連通している。パルス管21の高温端は、
パルス管放熱器34を介して、流路22と流路28に連
通され、流路22はフェーズシフター30の空間23に
連通し、流路28は絞り弁29を介してバッファタンク
31に連通している。空間23は、ピストン24、ピス
トンリング25、シリンダー26から構成され、ロッド
27は駆動部に接続されている。このようにしてパルス
管冷凍機B1が構成されている。The Stirling expansion section 8 includes a flow path 17, a pulse tube regenerator 18, a heat exchanger 19, a flow path 20, and a pulse tube 2.
1 communicates with the low-temperature end. The hot end of the pulse tube 21 is
The flow path 22 communicates with the flow path 28 via the pulse tube radiator 34, the flow path 22 communicates with the space 23 of the phase shifter 30, and the flow path 28 communicates with the buffer tank 31 via the throttle valve 29. ing. The space 23 includes a piston 24, a piston ring 25, and a cylinder 26, and the rod 27 is connected to a driving unit. Thus, the pulse tube refrigerator B1 is configured.
【0028】尚、バッファタンク31と絞り弁29は設
けなくても良い。その場合、構成が単純になるが、フェ
ーズシフター30の空間23の容積が大きくなる。また
フェーズシフター30を設けず、バッファタンク31、
絞り弁29だけを設けても良い。この場合も、パルス管
冷凍機には機械的な可動部が無くなる。The buffer tank 31 and the throttle valve 29 need not be provided. In that case, the configuration is simple, but the volume of the space 23 of the phase shifter 30 is large. Also, without providing the phase shifter 30, the buffer tank 31,
Only the throttle valve 29 may be provided. Also in this case, the pulse tube refrigerator has no mechanical movable parts.
【0029】スターリング冷凍機A1とパルス管冷凍機
B1には、共有した作動媒体が封入される。スターリン
グ冷凍機A1の圧縮ピストン10と膨張ピストン12の
往復動によって膨張部8で約70Kの冷凍を発生する。
パルス管冷凍機B1の熱交換器19と、パルス管21の
低温端では、約15Kの冷凍を発生する。A shared working medium is sealed in the Stirling refrigerator A1 and the pulse tube refrigerator B1. Refrigeration of about 70K is generated in the expansion section 8 by the reciprocating motion of the compression piston 10 and the expansion piston 12 of the Stirling refrigerator A1.
The heat exchanger 19 of the pulse tube refrigerator B1 and the low temperature end of the pulse tube 21 generate about 15K of refrigeration.
【0030】ジュール・トムソン回路C1は、基本的に
圧縮機50、第1向流型熱交換器51、52、第2向流
型熱交換器53、予冷熱交換器54、55a、55b、
ジュール・トムソン弁56、冷却用熱交換器である液溜
57から構成される。The Joule-Thompson circuit C1 basically includes a compressor 50, first countercurrent heat exchangers 51 and 52, a second countercurrent heat exchanger 53, precooling heat exchangers 54, 55a and 55b,
It comprises a Joule-Thomson valve 56 and a liquid reservoir 57 which is a heat exchanger for cooling.
【0031】予冷熱交換器54、55a、55bは、そ
れぞれスターリング冷凍機A1のスターリング膨張部
8、パルス管冷凍機B1の熱交換器19、パルス管21
の低温端に熱接触している。第1向流型熱交換器51、
52、第2向流型熱交換器53では、それぞれ高圧側流
路51a、52a、53aと低圧側流路51b、52
b、53bとが熱交換するようにしてある。タンク6
0、制御弁58、59は回路内の冷媒が余剰のときに、
タンク60に冷媒を送りこみ、不足の時には、タンク6
0より圧縮機50の低圧側に供給する。57aは冷媒の
液相、57bは冷媒のガス相である。The precooling heat exchangers 54, 55a and 55b are respectively composed of the Stirling expansion section 8 of the Stirling refrigerator A1, the heat exchanger 19 of the pulse tube refrigerator B1 and the pulse tube 21.
Is in thermal contact with the low temperature end of A first countercurrent heat exchanger 51,
52, in the second counter-flow heat exchanger 53, the high-pressure channels 51a, 52a, 53a and the low-pressure channels 51b, 52, respectively.
b and 53b exchange heat. Tank 6
0, the control valves 58 and 59 operate when the refrigerant in the circuit is excessive.
The refrigerant is sent to the tank 60, and when there is a shortage, the tank 6
0 is supplied to the low pressure side of the compressor 50. 57a is a refrigerant liquid phase, and 57b is a refrigerant gas phase.
【0032】スターリング膨張部8で発生した圧力変動
は、前記パルス管冷凍機B1の圧力源として利用され
る。即ち、スターリング膨張部8の作動媒体は、パルス
管蓄冷器18内に流入、流出し、熱交換器19とパルス
管55の低温端で約15Kの冷凍を発生する。フェーズ
シフター30と絞り29、バッファタンク31は、熱交
換器19とパルス管21の低温端で作動媒体が冷凍を発
生させるように、変位を作り出す。The pressure fluctuation generated in the Stirling expansion section 8 is used as a pressure source for the pulse tube refrigerator B1. That is, the working medium of the Stirling expansion unit 8 flows into and out of the pulse tube regenerator 18 and generates about 15K of refrigeration at the low-temperature ends of the heat exchanger 19 and the pulse tube 55. The phase shifter 30, the throttle 29, and the buffer tank 31 create displacement such that the working medium causes refrigeration at the cold ends of the heat exchanger 19 and the pulse tube 21.
【0033】前記ジュール・トムソン回路C1の圧縮機
50より吐出した冷媒は、第1向流型熱交換器51、5
2、第2向流型熱交換器53の高圧側流路51a、52
a、53aを流れる際、低圧側流路51b、52b、5
3bを流れる低圧、低温の冷媒で冷却され、温度は順次
低くなる。The refrigerant discharged from the compressor 50 of the Joule-Thomson circuit C1 is supplied to the first countercurrent heat exchangers 51, 5
2. High-pressure side flow paths 51a, 52 of the second counter-current heat exchanger 53
a, 53a, the low pressure side flow paths 51b, 52b, 5b
It is cooled by a low-pressure, low-temperature refrigerant flowing through 3b, and the temperature gradually decreases.
【0034】予冷熱交換器54、55a、55bを流れ
る冷媒は、それぞれスターリング冷凍機A1のスターリ
ング膨張部8、パルス管冷凍機B1の熱交換器55a、
パルス管21の低温端で発生している冷凍で冷却され
る。ジュール・トムソン弁56で、高圧から低圧に等エ
ンタルピー膨張する際、ガスの一部が液化し、ミストと
なって液溜57のガス相57bに流入し、液は液相57
aに溜まり、被冷却体61を冷却する。ガス相57bの
冷媒は第2向流型熱交換器53の低圧側流路53bに流
入する。The refrigerant flowing through the pre-cooling heat exchangers 54, 55a and 55b is supplied to the Stirling expansion section 8 of the Stirling refrigerator A1 and the heat exchangers 55a and 55a of the pulse tube refrigerator B1, respectively.
It is cooled by the freezing generated at the low temperature end of the pulse tube 21. When the Joule-Thomson valve 56 undergoes isenthalpy expansion from a high pressure to a low pressure, a part of the gas is liquefied and becomes mist and flows into the gas phase 57b of the liquid reservoir 57, and the liquid is converted into the liquid phase 57b.
a, and cools the object to be cooled 61. The refrigerant in the gas phase 57b flows into the low-pressure side channel 53b of the second counter-flow heat exchanger 53.
【0035】本実施例によれば、1段膨張のスターリン
グ冷凍機A1の膨張ピストン12のピストンリング14
a、14bは常温部に設けられており、パルス管冷凍機
B1の圧力源は、スターリング冷凍機A1のスターリン
グ膨張部8で発生した圧力を圧力源としているので、パ
ルス管冷凍機B1では、スターリング冷凍機A1のスタ
ーリング膨張部8で発生する冷凍より低い温度の冷凍が
得られ、低温部にはピストンあるいはピストンリング等
の可動部品がない。そのため、低温部でピストンリング
14a、14bの往復運動に伴なう摺動による摩擦熱、
及びピストンリング14a、14bからの漏れがなくな
り、パルス管21の低温端、パルス管冷凍機B1の蓄冷
器18の低温端に設けた熱交換器19で発生する冷凍量
は、従来の冷凍機より増大する。According to this embodiment, the piston ring 14 of the expansion piston 12 of the one-stage expansion Stirling refrigerator A1 is used.
a and 14b are provided at a normal temperature part, and the pressure source of the pulse tube refrigerator B1 uses the pressure generated in the Stirling expansion unit 8 of the Stirling refrigerator A1 as a pressure source. Freezing at a lower temperature than the freezing generated in the Stirling expansion section 8 of the refrigerator A1 is obtained, and there is no movable part such as a piston or a piston ring in the low temperature section. Therefore, frictional heat due to sliding caused by reciprocation of the piston rings 14a and 14b in the low temperature portion,
And the amount of refrigeration generated in the heat exchanger 19 provided at the low-temperature end of the pulse tube 21 and the low-temperature end of the regenerator 18 of the pulse tube refrigerator B1 is smaller than that of the conventional refrigerator. Increase.
【0036】また、パルス管冷凍機B1の圧力源は、ス
ターリング冷凍機A1の冷凍を発生しているスターリン
グ膨張部8の圧力を圧力源とするため、圧力源が常温部
にある場合より温度の低い作動媒体がパルス管冷凍機B
1の作動空間に流入するため、パルス管21の低温端で
発生する、冷凍量が増大する。Since the pressure source of the pulse tube refrigerator B1 is the pressure of the Stirling expansion section 8 which generates the freezing of the Stirling refrigerator A1, the temperature is higher than when the pressure source is at room temperature. Low working medium is pulse tube refrigerator B
Since it flows into the first working space, the amount of refrigeration generated at the low-temperature end of the pulse tube 21 increases.
【0037】さらにスターリング冷凍機A1は、約70
Kの温度付近において、他の冷凍サイクルより効率が高
い。即ち、本発明では、各温度で、効率の高い冷凍サイ
クルの冷凍機を組み合わせいるので、本発明の冷凍機
と、ジュール・トムソン回路C1を組み合わせた本発明
の冷却装置の冷却効率は良好になる。Further, the Stirling refrigerator A1 has a capacity of about 70
Around the temperature of K, the efficiency is higher than other refrigeration cycles. That is, in the present invention, since the refrigerator of the refrigeration cycle with high efficiency is combined at each temperature, the cooling efficiency of the cooling device of the present invention combining the refrigerator of the present invention and the Joule-Thomson circuit C1 is improved. .
【0038】前記冷凍機にジュール・トムソン回路C1
を組みあわせた冷却装置では、前述したようにパルス管
冷凍機B1で発生する冷凍量が従来の冷凍機より増大す
るため、ジュール・トムソン弁56を通過する冷媒の液
化量が増大し、冷却装置の冷却能力も従来の冷却装置よ
り増大する。The refrigerator has a Joule-Thomson circuit C1.
As described above, since the amount of refrigeration generated in the pulse tube refrigerator B1 is larger than that of the conventional refrigerator, the liquefied amount of the refrigerant passing through the Joule-Thomson valve 56 increases, and the cooling device The cooling capacity of the conventional cooling device is also increased.
【0039】尚、本実施例では、パルス管冷凍機B1は
1段であるが、多段でも良い。この場合、構造が複雑に
なるが、パルス管冷凍機B1が発生する冷凍量が増大す
る。また、パルス管冷凍機B1は、複数個設けてもよ
い。この場合、温度の異なった冷凍を得ることができ
る。又、冷凍機の構成は複雑になるが、冷却装置の冷却
能力はさらに増大する。In this embodiment, the pulse tube refrigerator B1 has one stage, but may have multiple stages. In this case, although the structure is complicated, the amount of refrigeration generated by the pulse tube refrigerator B1 increases. Further, a plurality of pulse tube refrigerators B1 may be provided. In this case, refrigeration at different temperatures can be obtained. Further, the configuration of the refrigerator becomes complicated, but the cooling capacity of the cooling device further increases.
【0040】第2実施例 図2は本発明の第2実施例で、図1のフェーズシフター
30が無く、その代わりにスターリング冷凍機A1の膨
張シリンダー13の常温部にフェーズシフターの機能を
持たせたものである。Second Embodiment FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention, in which the phase shifter 30 shown in FIG. 1 is not provided, and instead, a function of a phase shifter is provided in the room temperature portion of the expansion cylinder 13 of the Stirling refrigerator A1. It is a thing.
【0041】スターリング圧縮部1は順次スターリング
放熱器2、流路3、4、スターリング蓄冷器5、流路7
を介してスターリング膨張部8に連通している。ロッド
15、16は駆動部に接続されており、ピストンリング
14a、14b、14c、11は常温部に配設されてい
る。圧縮ピストン10と膨張ピストン12aとの動き
は、膨張ピストン12aの方が圧縮ピストンより、位相
にして60°から120°進むようにしてある。このよ
うにしてスターリング冷凍機A2が構成される。The Stirling compressor 1 includes a Stirling radiator 2, channels 3 and 4, a Stirling regenerator 5, and a channel 7.
Through the Stirling expansion portion 8. The rods 15, 16 are connected to a drive unit, and the piston rings 14a, 14b, 14c, 11 are disposed at a room temperature portion. The movement between the compression piston 10 and the expansion piston 12a is such that the expansion piston 12a leads the phase from the compression piston by 60 ° to 120 °. Thus, the Stirling refrigerator A2 is configured.
【0042】パルス管冷凍機B1は、スターリング膨張
部8、流路17、パルス管蓄冷器18、熱交換器19、
流路20、パルス管21の低温端に連通している。パル
ス管21の高温端は、パルス管放熱器34を介して、流
路22と流路28に連通され、流路22はバルブ35を
配設し、フェーズシフターの機能を有する空間23に連
通している。流路28は絞り弁29を介してバッファタ
ンク31に連通する。フェーズシフターの空間23は、
凸型の膨張ピストン12aの径の細い側に設けたピスト
ンリング14b、太い側に設けたピストンリング14c
と、凸型の膨張シリンダー13とで形成される。The pulse tube refrigerator B1 includes a Stirling expansion section 8, a flow path 17, a pulse tube regenerator 18, a heat exchanger 19,
The flow path 20 and the low temperature end of the pulse tube 21 communicate with each other. The high-temperature end of the pulse tube 21 is connected to a flow path 22 and a flow path 28 via a pulse tube radiator 34, and the flow path 22 is provided with a valve 35 and communicates with a space 23 having a phase shifter function. ing. The flow path 28 communicates with the buffer tank 31 via a throttle valve 29. The space 23 of the phase shifter
Piston ring 14b provided on the narrow side of convex expansion piston 12a, piston ring 14c provided on the thick side
And a convex expansion cylinder 13.
【0043】その他の構成は図1の第1実施例と同様で
ある。本発明ではフェーズシフター30を設置しなくて
も良いことから、構成が単純になると言った長所があ
る。The other structure is the same as that of the first embodiment shown in FIG. In the present invention, there is an advantage that the configuration is simplified because the phase shifter 30 does not need to be installed.
【0044】第3実施例 図3は、本発明の第3実施例で、分岐回路C32を有す
ることを特徴とする。即ち、スターリング冷凍機A3
と、パルス管冷凍機B3と、ジュール・トムソン回路C
3とから冷却装置が構成される。Third Embodiment FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention, which has a branch circuit C32. That is, the Stirling refrigerator A3
, Pulse tube refrigerator B3, and Joule-Thomson circuit C
3 constitutes a cooling device.
【0045】スターリング圧縮部101は、順次、スタ
ーリング放熱器102、スターリング蓄冷器103、熱
交換器104、流路105を介してスターリング膨張部
106に連通している。スターリング圧縮部101は、
圧縮シリンダー107、圧縮ピストン108、ピストン
リング109から構成される。スターリング膨張部10
6は、膨張シリンダー110、ピストンリング111か
ら構成される。ロッド112、113は駆動部に接続さ
れ、ピストンリング109、111は常温部に配設され
る。The Stirling compression section 101 communicates with a Stirling expansion section 106 via a Stirling radiator 102, a Stirling regenerator 103, a heat exchanger 104, and a flow path 105 in this order. The Stirling compression unit 101
It comprises a compression cylinder 107, a compression piston 108, and a piston ring 109. Stirling expansion part 10
6 includes an expansion cylinder 110 and a piston ring 111. The rods 112 and 113 are connected to a driving unit, and the piston rings 109 and 111 are disposed at a room temperature part.
【0046】圧縮ピストン108と膨張ピストン114
の動きは、膨張ピストン114が圧縮ピストン108よ
り位相にして60°から120°進むようにしてある。
このようにしてスターリング冷凍機A3が構成される。The compression piston 108 and the expansion piston 114
Is such that the expansion piston 114 leads the compression piston 108 in phase by 60 ° to 120 °.
Thus, the Stirling refrigerator A3 is configured.
【0047】スターリング膨張部106は、流路117
を通り、パルス管蓄冷器118の高温端に連通する。パ
ルス管蓄冷器の低温端は、熱交換器119に連通し、順
次、流路120、パルス管121の低温端に連通する。
パルス管121の高温端は、パルス管放熱器134、流
路122と流路128に連通し、流路122は、フェー
ズシフター130の空間123に連通する。流路128
は絞り弁129を介してバッファタンク131に連通
し、空間123は、ピストン124、ピストンリング1
25、シリンダー126から形成され、ロッド127は
駆動部に接続されている。このようにしてパルス管冷凍
機B3が構成される。The Stirling expansion section 106 has a flow path 117
And communicates with the high-temperature end of the pulse tube regenerator 118. The low-temperature end of the pulse tube regenerator communicates with the heat exchanger 119, and sequentially communicates with the flow path 120 and the low-temperature end of the pulse tube 121.
The high temperature end of the pulse tube 121 communicates with the pulse tube radiator 134, the flow path 122 and the flow path 128, and the flow path 122 communicates with the space 123 of the phase shifter 130. Channel 128
Communicates with a buffer tank 131 through a throttle valve 129, and a space 123 is formed by a piston 124, a piston ring 1
25, a cylinder 126 is formed, and a rod 127 is connected to the drive unit. Thus, the pulse tube refrigerator B3 is configured.
【0048】スターリング冷凍機A3の圧縮ピストン1
08と膨張ピストン114の往復運動によってスターリ
ング膨張部106で約70Kの冷凍が発生する。パルス
管冷凍機B3の熱交換器119とパルス管121の低温
端では、約13Kの冷凍が発生する。Compression piston 1 of Stirling refrigerator A3
08 and the reciprocating motion of the expansion piston 114 generates about 70K of freezing in the Stirling expansion section 106. Refrigeration of about 13K occurs at the heat exchanger 119 of the pulse tube refrigerator B3 and the low temperature end of the pulse tube 121.
【0049】ジュール・トムソン回路C3は、主回路C
31と分岐回路C32とから構成される。主回路C31
はに圧縮機150、第1向流型熱交換器151、15
2、第2向流型熱交換器153、予冷熱交換器154
a、154b、155a、155b、ジュール・トムソ
ン弁156、冷却用熱交換器である液溜157から構成
される。The Joule-Thomson circuit C3 is composed of a main circuit C
31 and a branch circuit C32. Main circuit C31
The compressor 150, the first countercurrent heat exchangers 151, 15
2, the second countercurrent heat exchanger 153, the pre-cooling heat exchanger 154
a, 154b, 155a, 155b, a Joule-Thomson valve 156, and a liquid reservoir 157, which is a cooling heat exchanger.
【0050】予冷熱交換器154a、154b、155
a、155bは、それぞれスターリング冷凍機A3の熱
交換器104、スターリング膨張部106、パルス管冷
凍機B3の熱交換器119、パルス管121の低温端に
熱接触している。第1向流型熱交換器151、152、
第2向流型熱交換器153では、それぞれ高圧側流路1
51a、152a、153aと低圧側流路151b、1
52b、153bとが熱交換する。Pre-cooling heat exchangers 154a, 154b, 155
a and 155b are in thermal contact with the heat exchanger 104 of the Stirling refrigerator A3, the Stirling expansion unit 106, the heat exchanger 119 of the pulse tube refrigerator B3, and the low-temperature end of the pulse tube 121, respectively. First countercurrent heat exchangers 151, 152,
In the second countercurrent heat exchanger 153, each of the high-pressure side channels 1
51a, 152a, 153a and the low-pressure side passages 151b, 1
52b and 153b exchange heat.
【0051】分岐回路C32は圧縮機150の吐出口よ
り分岐し、寒冷伝達用熱交換器171、172を介して
予冷熱交換器155aの高圧側流路の入口の合流点P1
で主回路C31に合流する。寒冷伝達用熱交換器171
は、スターリング冷凍機A3のスターリング蓄冷器10
3の高温側から低温側まで連続して熱接触し、寒冷伝達
用熱交換器172は、パルス管冷凍機B3のパルス管蓄
冷器118の高温端から低温端まで連続して熱接触す
る。尚、点線で示すように第1向流型熱交換器152の
低圧側流路の入口の合流点Q1で主回路C31に合流し
ても良い。The branch circuit C32 branches from the discharge port of the compressor 150, and via the heat exchangers 171 and 172 for transmitting cold, the junction P1 at the inlet of the high pressure side flow path of the precooling heat exchanger 155a.
To join the main circuit C31. Heat exchanger 171 for cold transmission
Is the Stirling regenerator 10 of the Stirling refrigerator A3.
No. 3 is continuously in thermal contact from the high temperature side to the low temperature side, and the cold transfer heat exchanger 172 is in continuous thermal contact from the high temperature end to the low temperature end of the pulse tube regenerator 118 of the pulse tube refrigerator B3. Note that, as shown by the dotted line, the flow may merge with the main circuit C31 at the junction Q1 at the inlet of the low-pressure side flow path of the first countercurrent heat exchanger 152.
【0052】タンク160、制御弁158、159は回
路内の冷媒が余剰の時に、タンク160に冷媒を送り込
み、不足の時には、タンク160より圧縮機150の低
圧側に供給する。157aは冷媒の液相、157bは冷
媒のガス相である。The tank 160 and the control valves 158 and 159 feed the refrigerant into the tank 160 when the refrigerant in the circuit is excessive, and supply the refrigerant to the low pressure side of the compressor 150 from the tank 160 when the refrigerant is insufficient. 157a is the liquid phase of the refrigerant, and 157b is the gas phase of the refrigerant.
【0053】圧縮機150から圧送される高圧の冷媒の
一部は、分岐回路C32に分流するので、第1向流型熱
交換器151、152は、高圧側流路151a、152
aを流れる冷媒の流量は、低圧側流路151b、152
bを流れる流量より分岐回路C32に流れる分だけ少な
くなる。Since a part of the high-pressure refrigerant pumped from the compressor 150 is diverted to the branch circuit C32, the first counter-current heat exchangers 151 and 152 are connected to the high-pressure side channels 151a and 152.
The flow rate of the refrigerant flowing through the low pressure side flow paths 151b, 152
The flow rate becomes smaller than the flow rate flowing through the branch circuit C32 by the amount flowing into the branch circuit C32.
【0054】したがって、高圧側流路151a、152
aを流れる冷媒は、低圧側流路151b、152bを流
れる冷媒によって、従来の分岐回路の無い場合より低い
温度に冷却され、さらに予冷熱交換器154a、154
bと予冷熱交換器155a、155bでそれぞれ約70
K、約13Kまで冷却される。Therefore, the high pressure side flow paths 151a, 152
is cooled by the refrigerant flowing through the low-pressure side flow paths 151b and 152b to a lower temperature than in the case where there is no conventional branch circuit, and the pre-cooling heat exchangers 154a and 154 are further cooled.
b and the pre-cooling heat exchangers 155a and 155b
K, cooled to about 13K.
【0055】分岐回路C32に分流した冷媒は、寒冷伝
達用熱交換器171でスターリング冷凍機A3のスター
リング蓄冷器103内を流動している作動媒体で、常温
から約70Kまで連続して冷却される。これは特定の低
い温度だけで冷却するより効率良く冷却される。The refrigerant diverted to the branch circuit C32 is continuously cooled from room temperature to about 70K by the working medium flowing in the Stirling regenerator 103 of the Stirling refrigerator A3 in the cold transfer heat exchanger 171. . This is more efficient than cooling only at certain lower temperatures.
【0056】同様に寒冷伝達用熱交換器172を流れる
冷媒はパルス管冷凍機B3のパルス管蓄冷器118内を
流動している作動媒体で、約70Kから約13Kまで連
続して冷却され、合流点P1で主回路C31を流れる冷
媒と合流して、第2向流型熱交換器153の高圧側流路
153aに流入し、そこで低圧側流路153bを流れる
低圧の冷媒でさらに冷却され、ジュール・トムソン弁1
56に流入する。Similarly, the refrigerant flowing through the cold-transfer heat exchanger 172 is the working medium flowing in the pulse tube regenerator 118 of the pulse tube refrigerator B3, and is continuously cooled from about 70K to about 13K. At the point P1, the refrigerant merges with the refrigerant flowing through the main circuit C31 and flows into the high-pressure side flow path 153a of the second counter-current heat exchanger 153, where it is further cooled by the low-pressure refrigerant flowing through the low-pressure side flow path 153b.・ Thomson valve 1
It flows into 56.
【0057】ジュール・トムソン弁156では、冷媒は
等エントロピー膨張し、一部が液化して、ミストとなっ
て液溜157のガス相157bに流入し、冷媒液は液相
157aに貯まり、被冷却体161を冷却する。ガス相
157bの冷媒は、第2向流型熱交換器の低圧側流路1
53bに流入する。In the Joule-Thomson valve 156, the refrigerant expands isentropically, and a part of the refrigerant liquefies and becomes mist, flows into the gas phase 157b of the liquid reservoir 157, and the refrigerant liquid is stored in the liquid phase 157a and cooled. The body 161 is cooled. The refrigerant in the gas phase 157b is supplied to the low-pressure side flow path 1 of the second countercurrent heat exchanger.
53b.
【0058】このように主回路C31の冷媒が、従来よ
りも低い温度に冷却されるだけでなく、分岐回路を流れ
る冷媒も効率良く冷却される。第2向流型熱交換器15
3の高圧側流路153aに流入する温度も従来より低
く、ジュール・トムソン弁156に流入する冷媒の温度
も従来より低くなることから、冷媒の液化率が向上す
る。As described above, not only the refrigerant in the main circuit C31 is cooled to a lower temperature than in the conventional case, but also the refrigerant flowing in the branch circuit is efficiently cooled. Second countercurrent heat exchanger 15
Also, the temperature of the refrigerant flowing into the high-pressure side flow path 153a is lower than before, and the temperature of the refrigerant flowing into the Joule-Thomson valve 156 is also lower than before, so that the liquefaction rate of the refrigerant is improved.
【0059】本実施例では、スターリング冷凍機A3の
膨張ピストン114のピストンリング111は常温部に
設けられており、パルス管冷凍機B3の圧力源は、スタ
ーリング冷凍機A3のスターリング膨張部で発生した圧
力を圧力源とするので、パルス管冷凍機B3では、スタ
ーリング冷凍機A3のスターリング膨張部106で発生
する冷凍より低い温度の冷凍が得られ、低温部にはピス
トンあるいは、ピストンリング等の可動部品がない。In this embodiment, the piston ring 111 of the expansion piston 114 of the Stirling refrigerator A3 is provided at a normal temperature portion, and the pressure source of the pulse tube refrigerator B3 is generated at the Stirling expansion portion of the Stirling refrigerator A3. Since the pressure is used as the pressure source, the pulse tube refrigerator B3 can obtain refrigeration at a lower temperature than the refrigeration generated in the Stirling expansion unit 106 of the Stirling refrigerator A3, and a movable part such as a piston or a piston ring is provided in the low temperature part. There is no.
【0060】そのため、低温部でのピストンリングの往
復運動に伴なう摺動による摩擦熱、及びピストンリング
からの漏れが無くなり、パルス管121の低温端、パル
ス管冷凍機B3のパルス管蓄冷器118の低温端に設け
た熱交換器119で発生する冷凍量は、従来の冷凍機よ
り増大する。Therefore, frictional heat due to sliding caused by reciprocation of the piston ring in the low-temperature portion and leakage from the piston ring are eliminated, and the low-temperature end of the pulse tube 121 and the pulse tube regenerator of the pulse tube refrigerator B3. The amount of refrigeration generated in the heat exchanger 119 provided at the low-temperature end of 118 is larger than that of the conventional refrigerator.
【0061】第4実施例 図4は、本発明の第4実施例で、ジュール・トムソン回
路C4に分岐回路C42を設け、向流型熱交換器の温度
範囲に応じて、その向流型熱交換器に対応した分岐回路
C42の寒冷伝達用熱交換器271、272a、272
b、273、274a、274bを流れる冷媒の流量を
最適にしたことと、ジュール・トムソン回路を単純にし
たことを特徴とする。Fourth Embodiment FIG. 4 shows a fourth embodiment of the present invention, in which a branch circuit C42 is provided in a Joule-Thomson circuit C4, and the countercurrent heat exchanger is provided according to the temperature range of the countercurrent heat exchanger. Cold transfer heat exchangers 271, 272a, 272 of branch circuit C42 corresponding to the heat exchangers
b, 273, 274a, and 274b are characterized by optimizing the flow rate of the refrigerant flowing therethrough and by simplifying the Joule-Thomson circuit.
【0062】すなわち図3の第3実施例の分岐回路C3
2をさらに熱交換が良好になるような回路にし、主回路
の予冷熱交換器を無くして構成を単純にしている。その
他の構成は、図3の第3実施例と同様である。That is, the branch circuit C3 of the third embodiment shown in FIG.
2 is a circuit for further improving the heat exchange, and the configuration is simplified by eliminating the pre-cooling heat exchanger of the main circuit. Other configurations are the same as those of the third embodiment in FIG.
【0063】ジュール・トムソン回路C4は主回路C4
1と分岐回路C42から構成される。主回路C41は、
基本的に圧縮機250、第1向流型熱交換器251、2
52、第2向流型熱交換器253、ジュール・トムソン
弁256、冷却用熱交換器である液溜257から構成さ
れる。The Joule-Thompson circuit C4 is a main circuit C4
1 and a branch circuit C42. The main circuit C41 is
Basically, the compressor 250, the first countercurrent heat exchangers 251, 2
52, a second countercurrent heat exchanger 253, a Joule-Thomson valve 256, and a liquid reservoir 257 as a cooling heat exchanger.
【0064】第1向流型熱交換器251、252、第2
向流型熱交換器253は、それぞれ高圧側流路251
a、252a、253aと低圧側流路251b、252
b、253bとが熱交換するようにしてある。The first countercurrent heat exchangers 251 and 252, the second
The counter-flow heat exchangers 253 each include a high-pressure side flow path 251.
a, 252a, 253a and the low pressure side flow passages 251b, 252
b and 253b exchange heat.
【0065】分岐回路C42は、圧縮機250の吐出口
より分岐し、絞り270、寒冷伝達用熱交換器271、
272a、272b、273、274a、274bを介
して第1向流型熱交換器252の高圧側流路252aの
出口の合流点P2で合流する。そして第1向流型熱交換
器251の高圧側流路251aの出口から分岐し、絞り
275を介して寒冷伝達用熱交換器272aの出口の合
流点R2で合流する。尚、点線で示すように第1向流型
熱交換器252の低圧側流路252bの入口の合流点Q
2で合流してもよい。また合流点R2も第1向流型熱交
換器251の高圧側流路251aの出口の温度とほぼ等
しい温度の分岐回路C42に合流すれば良い。The branch circuit C42 branches from the discharge port of the compressor 250, and has a throttle 270, a heat exchanger 271 for cold transmission,
Through the 272a, 272b, 273, 274a, and 274b, they merge at the junction P2 at the outlet of the high-pressure side flow path 252a of the first countercurrent heat exchanger 252. Then, it branches from the outlet of the high-pressure side flow path 251a of the first counter-flow heat exchanger 251 and joins via the throttle 275 at the junction R2 of the outlet of the cold transfer heat exchanger 272a. In addition, as shown by the dotted line, the merging point Q at the inlet of the low-pressure side flow path 252b of the first counter-flow heat exchanger 252
2 may be joined. Also, the junction R2 may be joined to the branch circuit C42 having a temperature substantially equal to the temperature of the outlet of the high-pressure side flow path 251a of the first countercurrent heat exchanger 251.
【0066】尚、絞り275は、絞り276でも、ある
いは寒冷伝達用熱交換器272b、273、274a、
274bの途中でも、前記寒冷伝達用熱交換器272
b、273、274a、274bの流路自体に絞りの抵
抗を持たせても良い。また、絞り270も寒冷伝達用熱
交換器271、272aの途中、あるいは寒冷伝達用熱
交換器271、272aの流路自体に絞りの抵抗を持た
せても良い。It should be noted that the throttle 275 can be replaced by the throttle 276 or the heat exchangers 272b, 273, 274a for cold transmission.
In the middle of 274b, the heat exchanger 272 for transmitting cold
b, 273, 274a, and 274b may have a restriction resistance in the flow path itself. Also, the throttle 270 may have resistance of the throttle in the middle of the cold transfer heat exchangers 271, 272a or in the flow passage itself of the cold transfer heat exchangers 271, 272a.
【0067】前記第1向流型熱交換器252の高圧側流
路252aの冷媒流量が寒冷伝達用熱交換器273を流
れている冷媒流量に対して流れ過ぎる場合には、合流点
P2と高圧側流路252a入口の間に絞りを設ければ良
い。同様に第1向流型熱交換器251の高圧側流路25
1aの冷媒流量が寒冷伝達用熱交換器271を流れてい
る冷媒流量に対して流れ過ぎの場合には、分岐点M2と
分岐点N2の間の高圧側流路251aに絞りを設ければ
良い。また分岐点N2は、高圧側流路251aの途中、
高圧側流路252aの途中に設けても良い。If the flow rate of the refrigerant in the high-pressure side flow path 252a of the first counter-flow heat exchanger 252 is too large for the flow rate of the refrigerant flowing through the heat exchanger 273 for transmitting cold, the junction point P2 A throttle may be provided between the inlets of the side flow paths 252a. Similarly, the high-pressure side flow path 25 of the first countercurrent heat exchanger 251
When the flow rate of the refrigerant 1a is too large for the flow rate of the refrigerant flowing through the heat exchanger 271 for cold transfer, a throttle may be provided in the high-pressure side flow path 251a between the branch point M2 and the branch point N2. . The branch point N2 is located in the middle of the high-pressure side flow path 251a.
It may be provided in the middle of the high pressure side channel 252a.
【0068】寒冷伝達用熱交換器271は、スターリン
グ冷凍機A4の蓄冷器103の高温側から低温側まで連
続して熱接触しており、寒冷伝達用熱交換器272a
は、スターリング膨張部106に熱接触している。寒冷
伝達用熱交換器273は、パルス管蓄冷器172の高温
端から低温端まで連続して熱接触しており、寒冷伝達用
熱交換器274a、274bはそれぞれパルス管冷凍機
B4の熱交換器119とパルス管121の低温端に熱接
触している。The cold transfer heat exchanger 271 is in continuous thermal contact from the high temperature side to the low temperature side of the regenerator 103 of the Stirling refrigerator A4.
Are in thermal contact with the Stirling expansion 106. The cold transfer heat exchanger 273 is in continuous thermal contact from the high temperature end to the low temperature end of the pulse tube regenerator 172, and the cold transfer heat exchangers 274a and 274b are respectively the heat exchangers of the pulse tube refrigerator B4. 119 is in thermal contact with the low temperature end of the pulse tube 121.
【0069】図5に示すように冷媒がヘリウムの場合、
温度が約10Kでは、高い圧力の方が低い圧力より定圧
比熱が高く、温度が低くなればなるほどこの特性は顕著
になる。この特性をジュール・トムソン回路C4の主回
路C41に適応すると、主回路C41の向流型熱交換器
251、252、253の高圧側流路251a、252
a、253aを流れる冷媒は、約10Kまでは温度が低
くなるにつれて、向流型熱交換器251、252、25
3の低圧側流路251b、252b、253bを流れる
冷媒より少なくすることで良好に熱交換することができ
る。When the refrigerant is helium as shown in FIG.
At a temperature of about 10K, the constant pressure specific heat is higher at higher pressures than at lower pressures, and this characteristic becomes more pronounced at lower temperatures. When this characteristic is applied to the main circuit C41 of the Joule-Thomson circuit C4, the high-pressure side flow passages 251a, 252 of the countercurrent heat exchangers 251, 252, 253 of the main circuit C41.
a, 253a, as the temperature decreases up to about 10K, the countercurrent heat exchangers 251, 252, 25
The heat exchange can be favorably performed by reducing the amount of the refrigerant flowing through the low-pressure side flow paths 251b, 252b, and 253b of the third flow path.
【0070】分岐回路C42には、圧縮機250の吐出
側と第1向流型熱交換器251の高圧側流路251aの
出口にそれぞれ分岐点M2、分岐点N2が設けてあるの
で、第1向流型熱交換器252の高圧側流路252aを
流れる冷媒流量は、第1向流型熱交換器251の高圧側
流路251aを流れる流量より少なくなる。The branch circuit C42 is provided with a branch point M2 and a branch point N2 at the discharge side of the compressor 250 and at the outlet of the high-pressure side flow path 251a of the first countercurrent heat exchanger 251, respectively. The flow rate of the refrigerant flowing through the high-pressure flow path 252a of the countercurrent heat exchanger 252 is smaller than the flow rate of the refrigerant flowing through the high-pressure flow path 251a of the first countercurrent heat exchanger 251.
【0071】即ち低圧側流路252bと低圧側流路25
1bを流れる冷媒流量は同一であるので、第1向流型熱
交換器252の冷媒流量の差より大きくなり、またその
冷媒流量の差は絞り270、絞り275によって適切に
調整することができるので、第1向流型熱交換器25
1、252の高圧側流路251a、252aを流れる冷
媒は、良好に冷却される。That is, the low pressure side flow path 252 b and the low pressure side flow path 25
Since the flow rate of the refrigerant flowing through 1b is the same, it becomes larger than the difference in the flow rate of the refrigerant in the first counter-flow heat exchanger 252, and the difference in the flow rate of the refrigerant can be appropriately adjusted by the throttles 270 and 275. , First countercurrent heat exchanger 25
The refrigerant flowing through the high-pressure side flow passages 251a and 252a of the first and second 252 is cooled well.
【0072】そのため、ジュール・トムソン弁256の
入口の冷媒の温度も、さらに低くなり、冷却装置の冷却
効率が向上する。Therefore, the temperature of the refrigerant at the inlet of the Joule-Thomson valve 256 is further lowered, and the cooling efficiency of the cooling device is improved.
【0073】第5実施例 図6は本発明の第5実施例で、図4の第4実施例の分岐
点M2を無くし、構成を単純化したことを特徴とする。
その他の構成は図4と同様である。Fifth Embodiment FIG. 6 shows a fifth embodiment of the present invention, which is characterized in that the branch point M2 of the fourth embodiment in FIG. 4 is eliminated and the configuration is simplified.
Other configurations are the same as those in FIG.
【0074】ジュール・トムソン回路C5の分岐回路C
52は、第1向流型熱交換器351の高圧側流路351
aの出口から分岐し、絞り375を介して寒冷伝達用熱
交換器371、372a、372b、373、374
a、374bを通って第1向流型熱交換器352の高圧
側流路352aの出口の合流点P3で合流する。Branch circuit C of Joule-Thomson circuit C5
52 is a high-pressure side flow path 351 of the first countercurrent heat exchanger 351.
a from the outlet of a, and through the throttle 375, the heat exchangers 371, 372a, 372b, 373, 374 for cold transmission.
a and 374b to merge at the junction P3 at the outlet of the high-pressure side flow path 352a of the first counter-flow heat exchanger 352.
【0075】寒冷伝達用熱交換器371は、それぞれス
ターリング冷凍機A5のスターリング蓄冷器103の途
中から低温まで連続して熱接触しており、寒冷伝達用熱
交換器372a、372bはそれぞれスターリング冷凍
機A5の熱交換器104、スターリング膨張部106に
熱接触している。The cold transfer heat exchanger 371 is in continuous thermal contact with the Stirling regenerator 103 of the Stirling refrigerator A5 from midway to a low temperature, and the cold transfer heat exchangers 372a and 372b are respectively Stirling refrigerators. A5 is in thermal contact with heat exchanger 104 and Stirling expansion 106.
【0076】寒冷伝達用熱交換器373は、パルス管冷
凍機B5のパルス管蓄冷器118の高温端から低温端ま
で連続して熱接触しており、寒冷伝達用熱交換器374
a、374bはそれぞれパルス管冷凍機B5の熱交換器
119、パルス管121の低温端に熱接触している。The cold transfer heat exchanger 373 is in continuous thermal contact from the high temperature end to the low temperature end of the pulse tube regenerator 118 of the pulse tube refrigerator B5.
a and 374b are in thermal contact with the heat exchanger 119 of the pulse tube refrigerator B5 and the low temperature end of the pulse tube 121, respectively.
【0077】第6実施例 図7は本発明の第6実施例で、ジュール・トムソン回路
C6を図3の第3実施例の分岐回路C32と、図4の第
4実施例の分岐回路C42を組み合わせたもので、冷却
装置の冷却効率を良好にすることを特徴とする。その他
の構成は図4の第4実施例と同一である。Sixth Embodiment FIG. 7 shows a sixth embodiment of the present invention, in which a Joule-Thomson circuit C6 includes a branch circuit C32 of the third embodiment of FIG. 3 and a branch circuit C42 of the fourth embodiment of FIG. The combination is characterized by improving the cooling efficiency of the cooling device. Other configurations are the same as those of the fourth embodiment in FIG.
【0078】ジュール・トムソン回路C6は、主回路C
61と分岐回路C62とから構成される。主回路C61
は、圧縮機450、第1向流型熱交換器451、45
2、第2向流型熱交換器453、予冷熱交換器454、
455、ジュール・トムソン弁456、液溜457から
構成される。The Joule-Thompson circuit C6 includes a main circuit C
61 and a branch circuit C62. Main circuit C61
Are the compressor 450, the first countercurrent heat exchangers 451 and 45
2, the second countercurrent heat exchanger 453, the pre-cooling heat exchanger 454,
455, a Joule-Thomson valve 456, and a liquid reservoir 457.
【0079】予冷熱交換器454、455は、スターリ
ング冷凍機A6のスターリング膨張部106、パルス管
冷凍機B6のパルス管121の低温端に熱接触してい
る。第1向流型熱交換器451、452、第2向流型熱
交換器453は、それぞれ高圧側流路451a、452
a、453aと、低温側流路451b、452b、45
3bとが熱交換するようにしてある。The pre-cooling heat exchangers 454 and 455 are in thermal contact with the low temperature end of the Stirling expansion section 106 of the Stirling refrigerator A6 and the pulse tube 121 of the pulse tube refrigerator B6. The first counter-current heat exchangers 451 and 452 and the second counter-current heat exchanger 453 include high-pressure side flow passages 451a and 452, respectively.
a, 453a and the low temperature side flow paths 451b, 452b, 45
3b exchanges heat.
【0080】分岐回路C62は、圧縮機450の吐出口
より分岐し、順次絞り470、寒冷伝達用熱交換器47
1、472、473、474を介して第1向流型熱交換
器452の高圧側流路452aの出口の合流点P4で合
流し、予冷熱交換器454の出口から分岐し、絞り47
5を介して、寒冷伝達用熱交換器472の出口の合流点
R4で合流する。The branch circuit C62 branches from the discharge port of the compressor 450, and sequentially restricts 470 and the heat exchanger 47 for transmitting cold.
1, 472, 473, and 474, merge at the junction P4 at the outlet of the high-pressure side flow path 452a of the first counter-current heat exchanger 452, branch from the outlet of the pre-cooling heat exchanger 454, and
5 via a junction point R4 at the outlet of the heat exchanger 472 for cold transmission.
【0081】尚、点線で示すように第1向流型熱交換器
452の低圧側流路452bの入口の合流点Q4で合流
しても良い。また、合流点R4も予冷熱交換器454の
出口の温度とほぼ等しい温度の分岐回路C62に合流す
れば良い。絞り475は、絞り476でも、あるい寒冷
伝達用熱交換器473、474の途中でも、寒冷伝達用
熱交換器473、474に流路抵抗をあたえ、絞りの作
用を持たせても良い。絞り470も寒冷伝達用熱交換器
471、472の途中、あるいは寒冷伝達用熱交換器4
71、472に流路抵抗をあたえ絞りの作用を持たせて
も良い。As shown by a dotted line, the first and second heat exchangers 452 may join at the junction Q4 at the inlet of the low-pressure side flow path 452b. Also, the junction R4 may be joined to the branch circuit C62 having a temperature substantially equal to the temperature of the outlet of the precooling heat exchanger 454. The restrictor 475 may provide a flow path resistance to the cold transfer heat exchangers 473 and 474 either at the stop 476 or in the middle of the cold transfer heat exchangers 473 and 474 to have the function of the restrictor. The throttle 470 is also provided in the middle of the cold transfer heat exchangers 471 and 472 or in the cold transfer heat exchanger 4.
The flow path resistance may be given to 71 and 472 to give a flow path resistance.
【0082】また、第1向流型熱交換器452の高圧側
流路452aの冷媒流量が寒冷伝達用熱交換器473を
流れている冷媒流量に対して流れ過ぎの場合には、合流
点P4と高圧側流路452aの入口の間に絞りを設けれ
ば良い。If the flow rate of the refrigerant in the high-pressure side flow path 452a of the first counter-flow type heat exchanger 452 is too large relative to the flow rate of the refrigerant flowing in the cold transfer heat exchanger 473, the confluence point P4 A throttle may be provided between the inlet and the inlet of the high-pressure side channel 452a.
【0083】同様に向流型熱交換器451の高圧側流路
451aの冷媒流量が寒冷伝達用熱交換器471を流れ
ている冷媒流量に対して流れ過ぎの場合には、分岐点M
4と分岐点N4の間の高圧側流路451aに絞りを設け
れば良い。また、分岐点N4は、高圧側流路451aの
途中、又は高圧側流路452aの途中に設けても良い。Similarly, when the flow rate of the refrigerant in the high-pressure side flow path 451a of the counter-flow type heat exchanger 451 is too large relative to the flow rate of the refrigerant flowing in the cold transfer heat exchanger 471, the branch point M
A throttle may be provided in the high-pressure side flow path 451a between the branch 4 and the branch point N4. Further, the branch point N4 may be provided in the middle of the high-pressure side flow path 451a or in the middle of the high-pressure side flow path 452a.
【0084】いずれの実施例においてもパルス管冷凍機
は1段以上、何段でもよく、またパルス管冷凍機を多数
台設置しても良い。またパルス管冷凍機は、フェーズシ
フターの可変空間か、絞り弁とバッファを組み合わせた
物、あるいは切り換え弁とバッファを組み合わせたも
の、長細い管とバッファを組み合わせたもの等いずれの
パルス管冷凍機でも良い。In any of the embodiments, the number of pulse tube refrigerators may be one or more, or any number of stages, and a plurality of pulse tube refrigerators may be provided. In addition, the pulse tube refrigerator can be any pulse tube refrigerator such as a variable space of a phase shifter, a combination of a throttle valve and a buffer, a combination of a switching valve and a buffer, or a combination of a long and thin tube and a buffer. good.
【0085】[0085]
【発明の効果】本発明によれば、パルス管冷凍機とスタ
ーリング冷凍機の低温部にピストンリングが無いため、
摺動による摩擦熱によっての冷凍能力の低下を防ぐこと
ができ、またピストンリングの熱収縮が少ないため、ピ
ストンリングとシリンダの間からの作動媒体の漏れが少
なくなる。According to the present invention, since there is no piston ring in the low temperature part of the pulse tube refrigerator and the Stirling refrigerator,
A decrease in refrigeration capacity due to frictional heat due to sliding can be prevented, and the thermal contraction of the piston ring is small, so that leakage of the working medium from between the piston ring and the cylinder is reduced.
【0086】さらにスターリング冷凍機とパルス管冷凍
機の常温から低温までの幅広い温度範囲から寒冷を受け
取ることができるので、冷却効率が高い冷却装置とな
る。[0086] Further, since cooling can be received from a wide temperature range from room temperature to low temperature of the Stirling refrigerator and the pulse tube refrigerator, a cooling device with high cooling efficiency can be obtained.
【図1】第1実施例を具現化した、冷却装置の概念図で
ある。FIG. 1 is a conceptual diagram of a cooling device embodying a first embodiment.
【図2】第2実施例を具現化した、冷却装置の概念図で
ある。FIG. 2 is a conceptual diagram of a cooling device embodying a second embodiment.
【図3】第3実施例を具現化した、冷却装置の概念図で
ある。FIG. 3 is a conceptual diagram of a cooling device embodying a third embodiment.
【図4】第4実施例を具現化した、冷却装置の概念図で
ある。FIG. 4 is a conceptual diagram of a cooling device that embodies a fourth embodiment.
【図5】冷媒(ヘリウム)の定圧比熱のグラフである。FIG. 5 is a graph showing the specific heat at a constant pressure of a refrigerant (helium).
【図6】第5実施例を具現化した、冷却装置の概念図で
ある。FIG. 6 is a conceptual diagram of a cooling device embodying a fifth embodiment.
【図7】第6実施例を具現化した、冷却装置の概念図で
ある。FIG. 7 is a conceptual diagram of a cooling device embodying a sixth embodiment.
【図8】従来の冷却装置を示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory view showing a conventional cooling device.
A1…スターリング冷凍機 B1…パルス管冷凍機 C1…ジュール・トムソン回路 C11a…高圧回路 C11b…低圧回路 1…スターリング圧縮部 2…スターリング放熱器 3…流路 4…流路 5…スターリング蓄冷器 7…流路 8…スターリング膨張部 9…圧縮シリンダー 10…圧縮ピストン 11…ピストンリング 12…膨張ピストン 13…膨張シリンダー 14a、14b…ピストンリング 15、16…ロッド 17…流路 18…パルス管蓄冷器 19…熱交換器 20…流路 21…パルス管 22…流路 23…空間 24…ピストン 25…ピストンリング 26…シリンダー 27…ロッド 28…流路 29…絞り弁 30…フェーズシフター 31…バッファタンク 34…パルス管放熱器 35…バルブ 50…圧縮機 51、52…第1向流型熱交換器 53…第2向流型熱交換器 51a、52a、53a…高圧側流路 51b、52b、53b…低圧側流路 54、55a、55b…予冷熱交換器 56…ジュール・トムソン弁 57…液溜(冷却用熱交換器) 57a…冷媒の液相 58b…冷媒のガス相 58、59…制御弁 60…タンク 61…被冷却体 A1: Stirling refrigerator B1: Pulse tube refrigerator C1: Joule-Thomson circuit C11a: High-pressure circuit C11b: Low-pressure circuit 1: Stirling compression section 2: Stirling radiator 3: Flow path 4: Flow path 5: Stirling regenerator 7: Channel 8 Stirling expansion part 9 Compression cylinder 10 Compression piston 11 Piston ring 12 Expansion piston 13 Expansion cylinder 14a, 14b Piston ring 15, 16 Rod 17 Flow channel 18 Pulse tube regenerator 19 Heat exchanger 20 ... flow path 21 ... pulse tube 22 ... flow path 23 ... space 24 ... piston 25 ... piston ring 26 ... cylinder 27 ... rod 28 ... flow path 29 ... throttle valve 30 ... phase shifter 31 ... buffer tank 34 ... pulse Pipe radiator 35 ... valve 50 ... compressor 51, 52 ... first countercurrent type Heat exchanger 53: Second counter-flow heat exchanger 51a, 52a, 53a: High-pressure side channel 51b, 52b, 53b: Low-pressure side channel 54, 55a, 55b: Pre-cooling heat exchanger 56: Joule-Thomson valve 57 ... Liquid reservoir (cooling heat exchanger) 57a ... Refrigerant liquid phase 58b ... Refrigerant gas phase 58,59 ... Control valve 60 ... Tank 61 ... Cooled object
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三澤 秀雄 愛知県刈谷市朝日町2丁目1番地 アイシ ン精機株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Hideo Misawa 2-1-1 Asahi-cho, Kariya-shi, Aichi Pref. Aisin Seiki Co., Ltd.
Claims (5)
と、該スターリング圧縮部と連通し作動媒体から熱量を
放熱するスターリング放熱器と、該スターリング放熱器
と連通し作動媒体の冷凍を蓄冷するスターリング蓄冷器
と、該スターリング蓄冷器と連通し作動媒体を膨張する
スターリング膨張部から構成されるスターリング冷凍機
と、作動媒体の冷凍を蓄冷するパルス管蓄冷器と、該パ
ルス管蓄冷器と連通したパルス管と、該パルス管と連通
し作動媒体から熱量を放熱するパルス管放熱器から構成
されるパルス管冷凍機において、前記スターリング冷凍
機と前記パルス管冷凍機の作動空間を連通し、前記スタ
ーリング冷凍機で発生する圧力変動を前記パルス管冷凍
機の圧力源としたことを特徴とする冷却装置。1. A Stirling compressor for compressing a working medium, a Stirling radiator communicating with the Stirling compressor and radiating heat from the working medium, and a Stirling cool storage communicating with the Stirling radiator to cool refrigeration of the working medium. A Stirling refrigerator including a Stirling expansion unit that communicates with the Stirling regenerator and expands the working medium, a pulse tube regenerator that cools the refrigeration of the working medium, and a pulse tube that communicates with the pulse tube regenerator And a pulse tube radiator comprising a pulse tube radiator communicating with the pulse tube and radiating heat from the working medium, wherein the Stirling refrigerator communicates with the working space of the pulse tube refrigerator. A pressure fluctuation generated in the cooling device is used as a pressure source of the pulse tube refrigerator.
連通し、可変空間を可能にするフェーズシフターを配設
したことを特徴とする請求項1記載の冷却装置。2. The cooling device according to claim 1, further comprising a phase shifter which communicates with a pulse tube radiator of the pulse tube refrigerator and enables a variable space.
ターリング冷凍機の駆動部と共有したことを特徴とする
請求項2記載の冷却装置。3. The cooling device according to claim 2, wherein a drive unit of the phase shifter is shared with a drive unit of the Stirling refrigerator.
出側から被冷却体を冷却するための冷却用熱交換器に冷
媒を供給する高圧回路と、前記冷却用熱交換器から前記
圧縮機の吸入側に連通する低圧回路と、前記高圧回路と
前記低圧回路の間に配設され、前記高圧回路を流れる冷
媒と前記低圧回路を流れる冷媒とが熱交換する向流型熱
交換器と、前記高圧回路に配設された予冷熱交換器と、
前記高圧回路に配設され冷媒を液化するジュール・トム
ソン弁と、該ジュール・トムソン弁で液化した冷媒が前
記冷却用熱交換器に流入するように構成されたジュール
・トムソン回路で前記スターリング冷凍機と上記パルス
管冷凍機の寒冷部に熱接触し、冷凍を受け取るようにし
たことを特徴とする請求項1、2、3記載の冷却装置。4. A compressor for pumping refrigerant, a high-pressure circuit for supplying refrigerant from a discharge side of the compressor to a cooling heat exchanger for cooling an object to be cooled, and A low-pressure circuit communicating with the suction side of the compressor, and a counter-flow heat exchanger disposed between the high-pressure circuit and the low-pressure circuit, for exchanging heat between the refrigerant flowing through the high-pressure circuit and the refrigerant flowing through the low-pressure circuit. And a pre-cooling heat exchanger disposed in the high-pressure circuit,
A Joule-Thomson valve disposed in the high-pressure circuit for liquefying the refrigerant, and the Stirling refrigerator in a Joule-Thomson circuit configured so that the refrigerant liquefied by the Joule-Thomson valve flows into the cooling heat exchanger. 4. The cooling device according to claim 1, wherein the cooling device is in thermal contact with a cold part of the pulse tube refrigerator to receive refrigeration.
から分岐して、前記スターリング冷凍機と前記パルス管
冷凍機の寒冷部に熱接触する分岐回路を設けたことを特
徴とする請求項4記載の冷却装置。5. The branch circuit according to claim 4, further comprising a branch circuit branching from the high-pressure circuit of the Joule-Thomson circuit and thermally contacting the cold section of the Stirling refrigerator and the pulse tube refrigerator. Cooling system.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11019863A JP2000220902A (en) | 1999-01-28 | 1999-01-28 | Cooling system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11019863A JP2000220902A (en) | 1999-01-28 | 1999-01-28 | Cooling system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000220902A true JP2000220902A (en) | 2000-08-08 |
Family
ID=12011070
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11019863A Pending JP2000220902A (en) | 1999-01-28 | 1999-01-28 | Cooling system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000220902A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007333273A (en) * | 2006-06-14 | 2007-12-27 | Taiyo Nippon Sanso Corp | Dilution refrigerator |
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| CN106885390A (en) * | 2017-01-19 | 2017-06-23 | 中国科学院理化技术研究所 | Cryogenic Refrigeration System with Pulse Tube Expander |
| US20240263871A1 (en) * | 2022-05-23 | 2024-08-08 | Zhejiang University | A hydrogen or helium throttling liquefaction system using direct current flow from the cold and hot ends of the regenerative cryocoolers |
-
1999
- 1999-01-28 JP JP11019863A patent/JP2000220902A/en active Pending
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| US12504225B2 (en) * | 2022-05-23 | 2025-12-23 | Zhejiang University | Hydrogen or helium throttling liquefaction system using direct current flow from the cold and hot ends of the regenerative cryocoolers |
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