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JPH06185817A - Pulse tube refrigerator - Google Patents

Pulse tube refrigerator

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Publication number
JPH06185817A
JPH06185817A JP4353710A JP35371092A JPH06185817A JP H06185817 A JPH06185817 A JP H06185817A JP 4353710 A JP4353710 A JP 4353710A JP 35371092 A JP35371092 A JP 35371092A JP H06185817 A JPH06185817 A JP H06185817A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pulse tube
heat exchanger
temperature heat
compression chamber
piston
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP4353710A
Other languages
Japanese (ja)
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JP2915228B2 (en
Inventor
Kazuhiko Kawajiri
和彦 川尻
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP4353710A priority Critical patent/JP2915228B2/en
Publication of JPH06185817A publication Critical patent/JPH06185817A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2915228B2 publication Critical patent/JP2915228B2/en
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    • F25B2309/1408Pulse-tube cycles with pulse tube having U-turn or L-turn type geometrical arrangements
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Abstract

PURPOSE:To obtain a pulse tube refrigerator having a small size and high performance without necessity of a buffer tank. CONSTITUTION:A first communication tube 24 communicates a compressing chamber 5 with a pulse tube 1 via a heat accumulator 2 and a low temperature heat exchanger 8. Further, since second communication tubes 22, 23 communicate a buffer chamber 10 with the tube 1 via an ambient temperature heat exchanger 9, operation gas flows between the chamber 10 and the chamber 5 via the tube 1. Accordingly, a conventional buffer tank can be eliminated.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、極低温生成に用いら
れるパルスチューブ冷凍機に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pulse tube refrigerator used for cryogenic production.

【0002】[0002]

【従来の技術】図20は、例えば文献「リニアーコンプ
レッサを用いたパルスチューブ冷凍機(4)−総合特性
評価−」(著者:松原洋一、他7名、雑誌名:第46回
低温工学超電導学会講演概要集、1991年)に示され
た従来のパルスチューブ冷凍機を示す断面図である。図
において、1はパルスチューブ、2はパルスチューブ1
に連通された蓄熱器である。3は蓄熱器2に連通されて
いる圧縮機シリンダであり、この圧縮機シリンダ3内に
はピストン4が往復運動自在に支持されている。5はピ
ストン4の上面とシリンダ3で形成された圧縮空間であ
り、蓄熱器2に連通されている。これにより、圧縮空間
5、蓄熱器2及びパルスチューブ1は互いに連通され
て、作動空間が形成される。作動空間には作動ガスが封
入されている。また、6はパルスチューブ1の蓄熱器2
と反対側にオリフィス7を介して連通されたバッファタ
ンクである。パルスチューブ1は蓄熱器2側の端部に低
温熱交換器8を備え、バッファタンク6側の端部に常温
熱交換器9を備えている。さらに、ピストン4はその下
側のバッファ空間10にアルミニウム等の非磁性及び非
磁化材料から成る軽量のスリーブ11を備えている。ス
リーブ11には導電体が巻き付けられていて、巻き付け
られた導電体はコイル12を形成している。コイル12
は環状間隙13内に上下方向(軸線方向)に移動自在に
設けられている。環状間隙13内には電機子磁界(永久
磁界)が存在していて、この電機子磁界の力線はコイル
12の移動方向を横切る方向(半径方向)に延びてい
る。この場合、永久磁界は外側と内側に磁極を持つ環状
永久磁石14、ヨーク15で得られる。環状永久磁石1
4とヨーク15は一体となって閉磁気回路(すなわち閉
磁力線回路)を構成する。以上述べたスリーブ11、コ
イル12、環状間隙13、環状永久磁石14、ヨーク1
5は全体としてピストン駆動用リニアモータ16を構成
している。また、ピストン4はバネ17を介してシリン
ダ3内に往復動可能に設けられ、バネ17はピストン4
の静止時の固定位置及び運転時の中立位置を設定する。
2. Description of the Related Art FIG. 20 shows, for example, a document "Pulse Tube Refrigerator Using Linear Compressor (4) -Comprehensive Characteristic Evaluation-" (Author: Yoichi Matsubara, 7 others, Journal: 46th Society of Low Temperature Engineering Superconductivity Society). It is sectional drawing which shows the conventional pulse tube refrigerator shown in the lecture summary, 1991). In the figure, 1 is a pulse tube, 2 is a pulse tube 1
It is a heat storage device communicated with. Reference numeral 3 denotes a compressor cylinder communicating with the heat storage device 2, and a piston 4 is reciprocally supported in the compressor cylinder 3. Reference numeral 5 is a compression space formed by the upper surface of the piston 4 and the cylinder 3, and is in communication with the heat storage device 2. As a result, the compression space 5, the heat storage device 2 and the pulse tube 1 are communicated with each other to form a working space. A working gas is enclosed in the working space. Further, 6 is a heat storage device 2 of the pulse tube 1.
The buffer tank is connected to the opposite side via the orifice 7. The pulse tube 1 has a low temperature heat exchanger 8 at the end on the heat storage 2 side and a room temperature heat exchanger 9 at the end on the buffer tank 6 side. Further, the piston 4 is provided with a lightweight sleeve 11 made of a non-magnetic and non-magnetizable material such as aluminum in the buffer space 10 below the piston 4. A conductor is wound around the sleeve 11, and the wound conductor forms the coil 12. Coil 12
Is provided in the annular gap 13 so as to be vertically movable (axial direction). An armature magnetic field (permanent magnetic field) exists in the annular gap 13, and the force lines of the armature magnetic field extend in the direction (radial direction) transverse to the moving direction of the coil 12. In this case, the permanent magnetic field is obtained by the annular permanent magnet 14 and the yoke 15 which have magnetic poles on the outer and inner sides. Ring permanent magnet 1
4 and the yoke 15 integrally form a closed magnetic circuit (that is, a closed magnetic force line circuit). The sleeve 11, the coil 12, the annular gap 13, the annular permanent magnet 14, and the yoke 1 described above.
Reference numeral 5 constitutes a piston driving linear motor 16 as a whole. The piston 4 is reciprocally provided in the cylinder 3 via a spring 17, and the spring 17 serves as a piston 4.
Set the fixed position when the vehicle is stationary and the neutral position when driving.

【0003】次に、従来のパルスチューブ冷凍機の動作
について説明する。コイル12に系の共振周波数に等し
い交流電流を流すと、交流電流と環状永久磁石14の作
る半径方向の磁場とが相互に作用してコイル12に軸線
方向に周期的なローレンツ力が働く。これによりピスト
ン4及びバネ17から成る系が共振状態となり、ピスト
ン4は軸線方向に振動する。ピストン4の振動は、圧縮
空間5、蓄熱器2、パルスチューブ1から成る作動空間
内に封入された作動ガスに周期的な圧力変化をもたら
す。
Next, the operation of the conventional pulse tube refrigerator will be described. When an alternating current equal to the resonance frequency of the system is passed through the coil 12, the alternating current and the radial magnetic field produced by the annular permanent magnet 14 interact with each other to cause a periodic Lorentz force on the coil 12 in the axial direction. As a result, the system including the piston 4 and the spring 17 is brought into a resonance state, and the piston 4 vibrates in the axial direction. The vibration of the piston 4 causes a periodic pressure change in the working gas enclosed in the working space composed of the compression space 5, the heat storage device 2, and the pulse tube 1.

【0004】図21は図20に示す従来のパルスチュー
ブ冷凍機のピストン4のストロークと運転周波数が一定
の場合の冷却特性を示す図である。図において、縦軸は
低温熱交換器8の無負荷時の温度であり、横軸はオリフ
ィス7の開度を示している。この図から明らかなよう
に、オリフィス7の開度が大きい方が低温熱交換器8の
温度は低下する。また、バッファタンク6の容積Vbが
大きい方が低温熱交換器8の温度は低下する。従って、
ピストン4の振動で圧縮空間5、蓄熱器2及びパルスチ
ューブ1から成る作動空間内に封入された作動ガスに周
期的な圧力変化をもたらした状態で、オリフィス7の開
度を適当に設定すると、低温熱交換器8が極低温に冷却
される。
FIG. 21 is a diagram showing the cooling characteristics when the stroke and operating frequency of the piston 4 of the conventional pulse tube refrigerator shown in FIG. 20 are constant. In the figure, the vertical axis represents the temperature of the low temperature heat exchanger 8 when there is no load, and the horizontal axis represents the opening of the orifice 7. As is clear from this figure, the larger the opening of the orifice 7, the lower the temperature of the low temperature heat exchanger 8. Further, the larger the volume Vb of the buffer tank 6, the lower the temperature of the low temperature heat exchanger 8. Therefore,
When the vibration of the piston 4 causes a periodic pressure change in the working gas enclosed in the working space composed of the compression space 5, the heat storage device 2 and the pulse tube 1, when the opening degree of the orifice 7 is appropriately set, The low temperature heat exchanger 8 is cooled to an extremely low temperature.

【0005】以下図22,図23に基づいて、その原理
について説明する。図22(a)乃至(d)は従来のパ
ルスチューブ冷凍機の冷却動作を説明する図である。図
において、18はパルスチューブ1内の作動ガスに対し
仮想的に設定した境界であり、境界18内の作動ガスは
断熱変化すると仮定する。この作動ガスは境界18内に
封入された状態で断熱ガスピストン19を形成してい
る。そして、オリフィス7を適当に開口すると、パルス
チューブ1内の作動ガスの圧力変動と、オリフィス7を
経てバッファタンク6に出入りする作動ガスの移動とに
適度な位相差が生じる。
The principle will be described below with reference to FIGS. 22 and 23. 22 (a) to 22 (d) are views for explaining the cooling operation of the conventional pulse tube refrigerator. In the figure, 18 is a boundary virtually set for the working gas in the pulse tube 1, and it is assumed that the working gas in the boundary 18 undergoes adiabatic change. This working gas forms the adiabatic gas piston 19 while being enclosed in the boundary 18. When the orifice 7 is appropriately opened, an appropriate phase difference is generated between the pressure fluctuation of the working gas in the pulse tube 1 and the movement of the working gas flowing in and out of the buffer tank 6 via the orifice 7.

【0006】図22(a)から(b)の行程において、
ピストン4は下死点の位置から上昇する。従って、圧縮
空間5内の作動ガスが圧縮されて蓄熱器2内に流れこ
む。蓄熱器2内に流れこんだ作動ガスは蓄熱器2で半サ
イクル前に蓄えられた冷熱により予冷され、低温熱交換
器8を経てパルスチューブ1内の低温側空間20に流入
する。これにより、流入した作動ガスの圧力が上昇する
ので断熱ガスピストン19が上昇してパルスチューブ1
内の常温空間21は図22(a)より小さく、低温空間
20は図22(a)より大きくなる。
In the process of FIG. 22 (a) to (b),
The piston 4 rises from the bottom dead center position. Therefore, the working gas in the compression space 5 is compressed and flows into the heat storage device 2. The working gas flowing into the heat storage device 2 is pre-cooled by the cold heat stored in the heat storage device 2 half a cycle before, and flows into the low temperature side space 20 in the pulse tube 1 via the low temperature heat exchanger 8. As a result, the pressure of the working gas that has flowed in rises, so that the adiabatic gas piston 19 rises and the pulse tube 1
The room temperature space 21 therein is smaller than that in FIG. 22A, and the low temperature space 20 is larger than that in FIG. 22A.

【0007】次に、図22(b)から(c)の行程にお
いて、ピストン4が上死点の位置のままで、パルスチュ
ーブ1内の常温空間21の作動ガスが常温熱交換器9及
びオリフィス7を経て、バッファタンク6に流入する。
従って、常温空間21内の作動ガスの圧力が低下して断
熱ガスピストン19が図22(b)より上方向に移動す
るので、パルスチューブ1内の常温空間21は図22
(b)より小さく、低温空間20は図22(b)より大
きくなる。
Next, in the strokes of FIGS. 22 (b) to 22 (c), the working gas in the room temperature space 21 in the pulse tube 1 remains in the position of the top dead center and the working gas in the room temperature space 21 has the room temperature heat exchanger 9 and the orifice. It flows into the buffer tank 6 via 7.
Therefore, the pressure of the working gas in the room temperature space 21 is lowered and the adiabatic gas piston 19 moves upward from FIG. 22 (b).
22 (b), the low temperature space 20 becomes larger than FIG. 22 (b).

【0008】次いで、図22(c)から(d)の行程に
おいて、ピストン4が上死点の位置から下降するのでパ
ルスチューブ1内の低温空間20の作動ガスの一部が低
温熱交換器8を経て蓄熱器2内に流入する。蓄熱器2内
に流入した作動ガスは蓄熱器2に冷熱を与えながら圧縮
空間5内に流入する。従って、パルスチューブ1内の常
温空間21は図22(c)より大きく、低温空間20は
図22(c)より小さくなる。
Next, in the strokes of FIGS. 22 (c) to 22 (d), since the piston 4 descends from the position of the top dead center, part of the working gas in the low temperature space 20 in the pulse tube 1 is in the low temperature heat exchanger 8. And then flows into the heat storage device 2. The working gas flowing into the heat storage device 2 flows into the compression space 5 while applying cold heat to the heat storage device 2. Therefore, the room temperature space 21 in the pulse tube 1 is larger than that in FIG. 22C, and the low temperature space 20 is smaller than that in FIG. 22C.

【0009】続いて、図22(d)から(a)の行程に
おいて、ピストン4が下死点の位置のままで、バッファ
タンク6内の作動ガスが、オリフィス7及び常温熱交換
器9を経てパルスチューブ1内の常温空間21に流入す
る。従って、常温空間21内の作動ガスの圧力が上昇す
るのでパルスチューブ1内の常温空間21は図22
(d)より大きく、低温空間20は図22(d)より小
さくなる。
Subsequently, in the strokes of FIGS. 22D to 22A, the working gas in the buffer tank 6 passes through the orifice 7 and the room temperature heat exchanger 9 while the piston 4 remains at the bottom dead center position. It flows into the room temperature space 21 in the pulse tube 1. Therefore, the pressure of the working gas in the room temperature space 21 rises, so that the room temperature space 21 in the pulse tube 1 is not heated.
It is larger than (d), and the low temperature space 20 is smaller than that in FIG. 22 (d).

【0010】以上の行程をP−V線図として表したもの
が図23である。図23(a)はパルスチューブ1内の
低温空間20のP−V線図、図23(b)はパルスチュ
ーブ1内のガスピストン19のP−V線図、図23
(c)はパルスチューブ1内の常温空間21のP−V線
図である。図23(a)〜(c)において、状態I,I
I,III 及び状態IVはそれぞれ図22(a),図22
(b),図22(c)及び図22(d)に相当する。こ
れらの図から明らかなように、パルスチューブ1内の低
温空間20では膨張仕事、パルスチューブ1内のガスピ
ストン19は可逆断熱仕事、パルスチューブ1内の常温
空間21では圧縮仕事をしている。そして、低温空間に
おける膨張仕事により冷熱が発生して、低温熱交換器8
から冷熱として取り出される。
FIG. 23 shows the above process as a P-V diagram. 23A is a P-V diagram of the low temperature space 20 in the pulse tube 1, and FIG. 23B is a P-V diagram of the gas piston 19 in the pulse tube 1.
(C) is a P-V diagram of the room temperature space 21 in the pulse tube 1. 23A to 23C, states I and I
I, III and state IV are shown in FIG. 22 (a) and FIG. 22 respectively.
It corresponds to (b), FIG. 22 (c) and FIG. 22 (d). As is clear from these figures, the low temperature space 20 in the pulse tube 1 performs expansion work, the gas piston 19 in the pulse tube 1 performs reversible adiabatic work, and the room temperature space 21 in the pulse tube 1 performs compression work. Then, cold heat is generated by the expansion work in the low temperature space, and the low temperature heat exchanger 8
Is taken out as cold heat from.

【0011】図24は、例えば文献「パルス管式冷凍機
による30Kから20K領域の生成」(著者:石崎嘉
宏、松井隆行、雑誌名:第47回低温工学超電導学会講
演概要集、1992年)に開示された従来のパルスチュ
ーブ冷凍機の他の実施例を示す断面図である。図におい
て、29はコンロッドであり、コンロッド29はピスト
ン4とクランクアーム31に固定されたピン30を連結
している。32はクランク軸である。そして、コンロッ
ド29、ピン30、クランクアーム31、クランク軸3
2はクランク機構33を構成している。50は膨張機シ
リンダであり、この膨張機シリンダ50内には膨張ピス
トン51が往復運動自在に支持されている。52は膨張
空間であり、膨張空間52はパルスチューブ1内に連通
管22を介して連通されている。53はコンロッドであ
り、コンロッド53は膨張ピストン51とクランクアー
ム55に固定されたピン54を連結している。56はク
ランク軸である。そして、コンロッド53、ピン54、
クランクアーム55、クランク軸56はクランク機構5
7を構成している。
FIG. 24 is shown in, for example, a document "Generation of 30K to 20K Region by Pulse Tube Refrigerator" (Author: Yoshihiro Ishizaki, Takayuki Matsui, Journal Name: 47th Annual Conference of Low Temperature Engineering Superconductivity Society, 1992). It is sectional drawing which shows the other Example of the conventional pulse tube refrigerator disclosed. In the figure, 29 is a connecting rod, and the connecting rod 29 connects the piston 4 and the pin 30 fixed to the crank arm 31. 32 is a crankshaft. Then, the connecting rod 29, the pin 30, the crank arm 31, the crank shaft 3
Reference numeral 2 constitutes a crank mechanism 33. Reference numeral 50 denotes an expander cylinder, and an expansion piston 51 is reciprocally supported in the expander cylinder 50. Reference numeral 52 is an expansion space, and the expansion space 52 is communicated with the pulse tube 1 via a communication pipe 22. 53 is a connecting rod, and the connecting rod 53 connects the expansion piston 51 and the pin 54 fixed to the crank arm 55. Reference numeral 56 is a crankshaft. Then, the connecting rod 53, the pin 54,
The crank arm 55 and the crank shaft 56 are the crank mechanism 5.
Make up 7.

【0012】次に、従来のパルスチューブ冷凍機の他の
実施例の動作について説明する。先ず、図示しない回転
モータを駆動してクランク軸32とクランク軸56とを
一定の位相差で回転する。これにより、ピストン4と膨
張ピストン51が一定の位相差で運動するので、圧縮空
間5、蓄熱器2、パルスチューブ1、膨張空間52から
成る作動空間内に封入された作動ガスが周期的に圧力変
化する。この場合、パルスチューブ1内では図20に示
す従来の実施例と同様な作動ガスの動作で低温熱交換器
8が極低温に冷却されて冷熱が得られる。そして、図2
4に示す実施例の場合、断熱ガスピストン19とピスト
ン4の位相差とストロークを任意に制御することができ
る。図25は断熱ガスピストン19とピストン4の位相
差と冷却性能との関係を示す図であり、図から明らかな
ように最適な位相差が存在する。従って、図24に示す
従来のパルスチューブ冷凍機は図20に示す従来のパル
スチューブ冷凍機より高い冷却性能を有する。
Next, the operation of another embodiment of the conventional pulse tube refrigerator will be described. First, a rotation motor (not shown) is driven to rotate the crankshaft 32 and the crankshaft 56 with a constant phase difference. As a result, the piston 4 and the expansion piston 51 move with a constant phase difference, so that the working gas enclosed in the working space composed of the compression space 5, the heat storage device 2, the pulse tube 1, and the expansion space 52 is periodically pressurized. Change. In this case, in the pulse tube 1, the low temperature heat exchanger 8 is cooled to an extremely low temperature by the operation of the working gas similar to the conventional embodiment shown in FIG. And FIG.
In the case of the embodiment shown in FIG. 4, the phase difference and stroke of the adiabatic gas piston 19 and the piston 4 can be controlled arbitrarily. FIG. 25 is a diagram showing the relationship between the phase difference between the adiabatic gas piston 19 and the piston 4 and the cooling performance, and as is clear from the figure, there is an optimum phase difference. Therefore, the conventional pulse tube refrigerator shown in FIG. 24 has higher cooling performance than the conventional pulse tube refrigerator shown in FIG.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】従来のパルスチューブ
冷凍機は以上のように構成されているので、作動ガス用
のバッファタンク6が必要であり、さらに、バッファタ
ンク6は高い冷却性能を得るために容量を大型化する必
要がある。従ってパルスチューブ冷凍機が大型化すると
いう問題点がある。
Since the conventional pulse tube refrigerator is constructed as described above, the buffer tank 6 for the working gas is required, and the buffer tank 6 is required to obtain high cooling performance. It is necessary to increase the capacity. Therefore, there is a problem that the pulse tube refrigerator becomes large in size.

【0014】また、さらに高い冷却性能を得るために
は、図24に示すように圧縮機のほかにパルスチューブ
の常温熱交換器側に膨張ピストン51とそれを駆動する
クランク機構などが必要となる。従って、パルスチュー
ブ冷凍機が大型化するという問題点があった。
Further, in order to obtain higher cooling performance, as shown in FIG. 24, in addition to the compressor, an expansion piston 51 and a crank mechanism for driving the expansion piston 51 are required on the side of the pulse tube at the room temperature heat exchanger. . Therefore, there is a problem that the pulse tube refrigerator becomes large in size.

【0015】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、バッファタンクや、膨張ピスト
ンを駆動するクランク機構を必要とせずにコンパクトで
高性能なパルスチューブ冷凍機を提供することを目的と
している。
The present invention has been made to solve the above problems, and provides a compact and high performance pulse tube refrigerator without the need for a buffer tank or a crank mechanism for driving an expansion piston. Is intended.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係るパ
ルスチューブ冷凍機は、パルスチューブの一端が冷熱を
発生する低温熱交換器を介して蓄熱器に設けられ、ま
た、パルスチューブの他端が常温熱交換器に設けられて
いる。圧縮機はシリンダ内に摺動自在に支持されたピス
トン及び前記シリンダで形成された圧縮室を備えてい
て、さらに、圧縮機はピストンを往復運動する駆動手段
を備えている。また、圧縮機には圧縮室の容積変化に反
比例して容積変化するバッファ室が備えられている。第
1の連通管は、蓄熱器及び低温熱交換器を介して圧縮室
とパルスチューブとを連通している。そして、第2の連
通管は常温熱交換器を介してバッファ室とパルスチュー
ブとを連通した。これにより、作動ガスがパルスチュー
ブを介してバッファ室と圧縮室間を流れるようにしたも
のである。
According to another aspect of the pulse tube refrigerator of the present invention, one end of the pulse tube is provided in the heat storage device via a low temperature heat exchanger that generates cold heat. The end is provided in the room temperature heat exchanger. The compressor includes a piston slidably supported in a cylinder and a compression chamber formed by the cylinder, and the compressor further includes drive means for reciprocating the piston. Further, the compressor is provided with a buffer chamber whose volume changes in inverse proportion to the volume change of the compression chamber. The first communication tube communicates the compression chamber with the pulse tube via the heat storage device and the low temperature heat exchanger. Then, the second communication pipe communicated the buffer chamber with the pulse tube through the room temperature heat exchanger. This allows the working gas to flow between the buffer chamber and the compression chamber via the pulse tube.

【0017】また、請求項2の発明に係るパルスチュー
ブ冷凍機は、圧縮機の駆動手段にリニアモータを使用し
て、このリニアモータでピストンを摺動するものであ
る。さらに、請求項3の発明に係るパルスチューブ冷凍
機は、圧縮機の駆動手段にクランク機構を使用して、こ
のクランク機構でピストンを摺動するものである。
In the pulse tube refrigerator according to the second aspect of the invention, a linear motor is used as the driving means of the compressor, and the piston is slid by the linear motor. Furthermore, in the pulse tube refrigerator according to the invention of claim 3, a crank mechanism is used as a driving means of the compressor, and the piston is slid by the crank mechanism.

【0018】そして、請求項4の発明に係るパルスチュ
ーブ冷凍機は、第2の連通管を介してバッファ室と常温
熱交換器に開口率を調整自在なオリフィスバルブを設け
たものである。また、請求項5の発明に係るパルスチュ
ーブ冷凍機は、圧縮機に所定の位相差で往復運動する一
対のピストンを同軸上に対向して設けて一対のピストン
間に圧縮室を形成し、かつ、圧縮室の容積変化に反比例
して容積変化が変化する第1,第2のバッファ室を形成
し、さらに、圧縮室を蓄熱器及び低温熱交換器を介して
パルスチューブの一端に連通し、かつ、第1,第2のバ
ッファ室のいずれか一方を第2の連通管を介してパルス
チューブの他端に連通したものである。
In the pulse tube refrigerator according to the invention of claim 4, the buffer chamber and the room temperature heat exchanger are provided with the orifice valve capable of adjusting the opening ratio through the second communicating pipe. Further, in the pulse tube refrigerator according to the invention of claim 5, a pair of pistons that reciprocate with a predetermined phase difference are provided on the compressor so as to be coaxially opposed to each other, and a compression chamber is formed between the pair of pistons. , Forming first and second buffer chambers whose volume change changes in inverse proportion to the volume change of the compression chamber, and further connecting the compression chamber to one end of the pulse tube via a heat storage device and a low temperature heat exchanger, Moreover, one of the first and second buffer chambers is connected to the other end of the pulse tube via the second communication tube.

【0019】さらに、請求項6の発明に係るパルスチュ
ーブ冷凍機は、請求項5の発明の第1,第2のバッファ
室を互いに連通したものである。そして、請求項7の発
明に係るパルスチューブ冷凍機は、請求項5の発明の一
対のピストンの駆動手段にリニアモータを使用して、こ
のリニアモータで一対のピストンを摺動するものであ
る。
Further, in the pulse tube refrigerator according to the invention of claim 6, the first and second buffer chambers of the invention of claim 5 are communicated with each other. The pulse tube refrigerator according to the invention of claim 7 uses a linear motor as the driving means for the pair of pistons of the invention of claim 5, and the pair of pistons are slid by the linear motor.

【0020】また、請求項8の発明に係るパルスチュー
ブ冷凍機は、請求項5の発明の一対のピストンの駆動手
段にクランク機構を使用して、このクランク機構で一対
のピストンを摺動するものである。さらに、請求項9の
発明に係るパルスチューブ冷凍機は、請求項1の発明の
ピストンに同軸上に膨張ピストンを形成して膨張ピスト
ンで形成された膨張室を第2の連通管を介してパルスチ
ューブに連通したものである。
Further, the pulse tube refrigerator according to the invention of claim 8 uses a crank mechanism as a driving means for the pair of pistons according to the invention of claim 5, and slides the pair of pistons by the crank mechanism. Is. Further, in the pulse tube refrigerator according to the invention of claim 9, an expansion piston is formed coaxially with the piston of the invention of claim 1, and the expansion chamber formed by the expansion piston is pulsed through the second communication pipe. It is connected to the tube.

【0021】そして、請求項10の発明に係るパルスチ
ューブ冷凍機は、請求項9の発明の膨張ピストンを弾性
部材を介してピストンに同軸上に連結したものである。
また、請求項11の発明に係るパルスチューブ冷凍機
は、蓄熱器とパルスチューブとの連通部を折曲げて、蓄
熱器とパルスチューブとを平行に配設したものである。
In the pulse tube refrigerator according to the invention of claim 10, the expansion piston of the invention of claim 9 is coaxially connected to the piston via an elastic member.
In the pulse tube refrigerator according to the invention of claim 11, the communication portion between the heat storage device and the pulse tube is bent, and the heat storage device and the pulse tube are arranged in parallel.

【0022】さらに、請求項12の発明に係るパルスチ
ューブ冷凍機は、蓄熱器の外側に同軸上にパルスチュー
ブを配設したものである。そして、請求項13の発明に
係るパルスチューブ冷凍機は、パルスチューブの外周に
同軸上に蓄熱器を配設したものである。
Further, in the pulse tube refrigerator according to the twelfth aspect of the invention, the pulse tube is coaxially arranged outside the heat accumulator. The pulse tube refrigerator according to the thirteenth aspect of the present invention has a heat accumulator coaxially arranged on the outer periphery of the pulse tube.

【0023】また、請求項14の発明に係るパルスチュ
ーブ冷凍機は、第1の連通管及び第2の連通管を連通す
る第3の連通管を配設したものである。さらに、請求項
15の発明に係るパルスチューブ冷凍機は、弾性部材に
連結された膨張ピストンを膨張シリンダ内に摺動自在に
支持し、圧縮室の容積変化に対して所定の位相差で容積
変化するバッファ室を膨張シリンダと膨張ピストンで形
成したバッファ手段を備え、さらに常温熱交換器を介し
て第2の連通管でバッファ室とパルスチューブとを連通
したものである。
The pulse tube refrigerator according to the fourteenth aspect of the present invention is provided with a third communication pipe that connects the first communication pipe and the second communication pipe. Further, in the pulse tube refrigerator according to the invention of claim 15, the expansion piston connected to the elastic member is slidably supported in the expansion cylinder, and the volume change with a predetermined phase difference with respect to the volume change of the compression chamber. The buffer chamber is provided with a buffer means formed of an expansion cylinder and an expansion piston, and the buffer chamber and the pulse tube are communicated with each other by a second communication pipe via a room temperature heat exchanger.

【0024】そして、請求項16の発明に係るパルスチ
ューブ冷凍機は、請求項9又は請求項10のピストンと
膨張ピストンをそれぞれ圧縮機に一対設けたものであ
る。また、請求項17の発明に係るパルスチューブ冷凍
機は、請求項15のピストンを圧縮機に一対設けたもの
である。
According to the sixteenth aspect of the pulse tube refrigerator, a pair of the piston and the expansion piston of the ninth or tenth aspect are provided in the compressor, respectively. In the pulse tube refrigerator according to the invention of claim 17, a pair of pistons according to claim 15 is provided in the compressor.

【0025】[0025]

【作用】請求項1の発明におけるパルスチューブ冷凍機
は、パルスチューブの一端が冷熱を発生する低温熱交換
器を介して蓄熱器に設けられ、また、パルスチューブの
他端が常温熱交換器に設けられている。圧縮機はシリン
ダ内に摺動自在に支持されたピストン及び前記シリンダ
で形成された圧縮室を備えていて、さらに、圧縮機はピ
ストンを往復運動する駆動手段を備えている。また、圧
縮機には圧縮室の容積変化に反比例して容積変化するバ
ッファ室が備えられている。第1の連通管は、蓄熱器及
び低温熱交換器を介して圧縮室とパルスチューブとを連
通している。そして、第2の連通管は常温熱交換器を介
してバッファ室とパルスチューブとを連通して、作動ガ
スがパルスチューブを介してバッファ室と圧縮室間を流
れるようにした。従って、バッファ室が従来のバッファ
タンクに相当するのでバッファタンクを除去することが
できる。
In the pulse tube refrigerator according to the first aspect of the present invention, one end of the pulse tube is provided in the regenerator via the low temperature heat exchanger that generates cold heat, and the other end of the pulse tube is in the room temperature heat exchanger. It is provided. The compressor includes a piston slidably supported in a cylinder and a compression chamber formed by the cylinder, and the compressor further includes drive means for reciprocating the piston. Further, the compressor is provided with a buffer chamber whose volume changes in inverse proportion to the volume change of the compression chamber. The first communication tube communicates the compression chamber with the pulse tube via the heat storage device and the low temperature heat exchanger. The second communication pipe communicates the buffer chamber with the pulse tube via the room temperature heat exchanger so that the working gas flows between the buffer chamber and the compression chamber via the pulse tube. Therefore, since the buffer chamber corresponds to the conventional buffer tank, the buffer tank can be removed.

【0026】また、請求項2の発明におけるパルスチュ
ーブ冷凍機は、圧縮機の駆動手段にリニアモータを使用
して、このリニアモータでピストンを往復運動するの
で、ピストンをスムーズに直線上に移動させることがで
きる。
Further, in the pulse tube refrigerator according to the second aspect of the present invention, since the linear motor is used as the driving means of the compressor and the piston is reciprocated by this linear motor, the piston is smoothly moved in a straight line. be able to.

【0027】さらに、請求項3の発明におけるパルスチ
ューブ冷凍機は、圧縮機の駆動手段にクランク機構を使
用して、このクランク機構でピストンを摺動する。これ
により、断熱ガスピストンとピストンの位相差とストロ
ークを任意に設定することができる。
Further, in the pulse tube refrigerator according to the invention of claim 3, a crank mechanism is used as a driving means of the compressor, and the piston is slid by the crank mechanism. As a result, the phase difference and stroke between the adiabatic gas piston and the piston can be set arbitrarily.

【0028】そして、請求項4の発明におけるパルスチ
ューブ冷凍機は、常温熱交換器と第2の連通管間に開口
率を調整可能なオリフィスバルブを設けた。従って、作
動ガスの流量調整を容易に行うことができる。
In the pulse tube refrigerator according to the invention of claim 4, an orifice valve capable of adjusting the opening ratio is provided between the room temperature heat exchanger and the second communicating pipe. Therefore, the flow rate of the working gas can be easily adjusted.

【0029】また、請求項5の発明におけるパルスチュ
ーブ冷凍機は、圧縮機に所定の位相差で往復運動する一
対のピストンを同軸上に対向して設けて一対のピストン
間に圧縮室を形成し、かつ、圧縮室の容積変化に反比例
して容積変化が変化する第1,第2のバッファ室を形成
し、さらに、圧縮室を蓄熱器及び低温熱交換器を介して
パルスチューブの一端に連通し、かつ、第1,第2のバ
ッファ室のいずれか一方を第2の連通管を介してパルス
チューブの他端に連通した。このように、圧縮機のピス
トンを2気筒にすることにより低振動化を図ることがで
きる。
Further, in the pulse tube refrigerator according to the invention of claim 5, a pair of pistons that reciprocate with a predetermined phase difference are provided in the compressor so as to coaxially face each other, and a compression chamber is formed between the pair of pistons. In addition, the first and second buffer chambers whose volume change changes in inverse proportion to the volume change of the compression chamber are formed, and the compression chamber communicates with one end of the pulse tube through the heat storage device and the low temperature heat exchanger. In addition, one of the first and second buffer chambers was communicated with the other end of the pulse tube via the second communication tube. In this way, the vibration of the compressor can be reduced by making the piston of the compressor two cylinders.

【0030】さらに、請求項6の発明におけるパルスチ
ューブ冷凍機は、第1,第2のバッファ室を互いに連通
した。この場合も請求項5と同様に低振動化を図ること
ができる。そして、請求項7の発明におけるパルスチュ
ーブ冷凍機は、一対のピストンの駆動手段にリニアモー
タを使用して、このリニアモータで一対のピストンを往
復運動するので、一対のピストンをスムーズに直線移動
させることができる。
Further, in the pulse tube refrigerator according to the invention of claim 6, the first and second buffer chambers are communicated with each other. Also in this case, it is possible to reduce the vibration as in the fifth aspect. In the pulse tube refrigerator according to the invention of claim 7, a linear motor is used as a driving means for the pair of pistons, and the pair of pistons are reciprocally moved by the linear motor. Therefore, the pair of pistons can be smoothly linearly moved. be able to.

【0031】また、請求項8の発明におけるパルスチュ
ーブ冷凍機は、一対のピストンの駆動手段にクランク機
構を使用して、このクランク機構で一対のピストンを摺
動するので、断熱ガスピストンと一対のピストンの位相
差とストロークを任意に設定することができる。
Further, in the pulse tube refrigerator according to the invention of claim 8, a crank mechanism is used as a driving means for the pair of pistons, and the pair of pistons are slid by this crank mechanism. The phase difference and stroke of the piston can be set arbitrarily.

【0032】さらに、請求項9の発明におけるパルスチ
ューブ冷凍機は、ピストンに同軸上に膨張ピストンを形
成して膨張ピストンで形成された膨張室を第2の連通管
を介してパルスチューブの他端に連通した。従って、従
来必要であった膨張ピストン用のクランク機構を除去し
て、高い冷却効果を得ることができる。
Further, in the pulse tube refrigerator according to the invention of claim 9, an expansion piston is formed coaxially with the piston, and the expansion chamber formed by the expansion piston is connected to the other end of the pulse tube via the second communicating pipe. Communicated with. Therefore, it is possible to obtain a high cooling effect by removing the crank mechanism for the expansion piston, which has been conventionally required.

【0033】そして、請求項10の発明におけるパルス
チューブ冷凍機は、膨張ピストンはバネを介してピスト
ンに同軸上に連結されているので、請求項9の作用に加
えて、膨張ピストンのストロークやピストンに対する位
相差を任意に制御することができる。
In the pulse tube refrigerator according to the invention of claim 10, the expansion piston is coaxially connected to the piston via a spring. Therefore, in addition to the operation of claim 9, the stroke of the expansion piston and the piston The phase difference with respect to can be controlled arbitrarily.

【0034】また、請求項11の発明におけるパルスチ
ューブ冷凍機は、蓄熱器とパルスチューブとの連通部を
折曲げて、蓄熱器とパルスチューブとを平行に配設し
た。従って、パルスチューブ冷凍機の高さを低くするこ
とができる。
In the pulse tube refrigerator according to the invention of claim 11, the communication portion between the regenerator and the pulse tube is bent, and the regenerator and the pulse tube are arranged in parallel. Therefore, the height of the pulse tube refrigerator can be reduced.

【0035】さらに、請求項12の発明におけるパルス
チューブ冷凍機は、蓄熱器の外側に同軸上にパルスチュ
ーブを配設した。従って、パルスチューブ冷凍機の高さ
を低くすることができる。そして、請求項13の発明に
おけるパルスチューブ冷凍機は、パルスチューブの外周
に同軸上に蓄熱器を配設した。従って、パルスチューブ
冷凍機の高さを低くすることができる。
Furthermore, in the pulse tube refrigerator according to the twelfth aspect of the invention, the pulse tube is coaxially arranged outside the heat accumulator. Therefore, the height of the pulse tube refrigerator can be reduced. In the pulse tube refrigerator according to the thirteenth aspect of the invention, the heat accumulator is coaxially arranged on the outer circumference of the pulse tube. Therefore, the height of the pulse tube refrigerator can be reduced.

【0036】また、請求項14の発明におけるパルスチ
ューブ冷凍機は、第1の連通管及び第2の連通管を連通
する第3の連通管を配設したので、高い冷却能力を得る
ことができる。さらに、請求項15の発明におけるパル
スチューブ冷凍機は、弾性部材に連結された膨張ピスト
ンを膨張シリンダ内に摺動自在に支持し、圧縮室の容積
変化に反比例して容積変化するバッファ室を膨張シリン
ダと膨張ピストンで形成したバッファ手段を備え、さら
に、第2の連通管でバッファ室とパルスチューブとを連
通した。従って、請求項9の作用に加えて、膨張ピスト
ンのストロークやピストンに対する位相差を任意に制御
することができる。
Further, in the pulse tube refrigerator according to the fourteenth aspect of the invention, since the third communication pipe that connects the first communication pipe and the second communication pipe is arranged, a high cooling capacity can be obtained. . Further, in the pulse tube refrigerator according to the invention of claim 15, the expansion piston connected to the elastic member is slidably supported in the expansion cylinder, and the buffer chamber whose volume changes in inverse proportion to the volume change of the compression chamber is expanded. A buffer means formed of a cylinder and an expansion piston was provided, and the buffer chamber and the pulse tube were communicated with each other by a second communication pipe. Therefore, in addition to the effect of the ninth aspect, the stroke of the expansion piston and the phase difference with respect to the piston can be arbitrarily controlled.

【0037】そして、請求項16の発明におけるパルス
チューブ冷凍機は、請求項9又は請求項10のピストン
と膨張ピストンをそれぞれ圧縮機に一対設けた。従っ
て、膨張ピストン用のクランク機構を除去して高い冷却
効果を得ることができ、さらに、低振動化を図ることが
できる。
In the pulse tube refrigerator according to the sixteenth aspect of the present invention, a pair of the piston and the expansion piston according to the ninth or tenth aspect are provided in the compressor. Therefore, the crank mechanism for the expansion piston can be removed to obtain a high cooling effect, and further the vibration can be reduced.

【0038】また、請求項17の発明におけるパルスチ
ューブ冷凍機は、請求項15のピストンを圧縮機に一対
設けた。従って、膨張ピストン用のクランク機構を除去
して高い冷却効果を得ることができ、さらに、低振動化
を図ることができる。
In the pulse tube refrigerator according to the invention of claim 17, a pair of pistons according to claim 15 is provided in the compressor. Therefore, the crank mechanism for the expansion piston can be removed to obtain a high cooling effect, and further the vibration can be reduced.

【0039】[0039]

【実施例】【Example】

実施例1.以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図1において図20に示す従来のパルスチューブ
冷凍機と同一類似部材については同一符号を付して説明
を省略する。図1において、22は常温熱交換器9とオ
リフィス7を連通する連通管、23はオリフィス7とバ
ッファ空間10を連通する連通管、24は蓄熱器2と圧
縮空間5を連通する連通管である。
Example 1. An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In Fig. 1, the same members as those of the conventional pulse tube refrigerator shown in Fig. 20 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. In FIG. 1, 22 is a communication pipe that connects the room temperature heat exchanger 9 and the orifice 7, 23 is a communication pipe that connects the orifice 7 and the buffer space 10, and 24 is a communication pipe that connects the heat storage device 2 and the compression space 5. .

【0040】以下、本実施例の動作について説明する。
コイル12に系の共振周波数に等しい交流電流を流す
と、交流電流と環状永久磁石14の作る半径方向の磁場
とが相互に作用してコイル12に軸線方向に周期的なロ
ーレンツ力が働く。これにより、ピストン4及びバネ1
7から成る系が共振状態となりピストン4は軸線方向に
振動する。ピストン4の振動は、圧縮空間5、蓄熱器
2、パルスチューブ1から成る作動空間内に封入された
作動ガスに周期的な圧力変化をもたらす。
The operation of this embodiment will be described below.
When an alternating current equal to the resonance frequency of the system is passed through the coil 12, the alternating current and the radial magnetic field produced by the annular permanent magnet 14 interact with each other to cause a periodic Lorentz force on the coil 12 in the axial direction. Thereby, the piston 4 and the spring 1
The system composed of 7 is brought into resonance, and the piston 4 vibrates in the axial direction. The vibration of the piston 4 causes a periodic pressure change in the working gas enclosed in the working space composed of the compression space 5, the heat storage device 2, and the pulse tube 1.

【0041】この状態で、オリフィス7の開度を適当に
設定すると、パルスチューブ1内の作動ガスは常温熱交
換器9、連通管22、オリフィス7、連通管23を経て
パルスチューブ1内とバッファ空間10間を往復流動す
る。この場合、バッファ空間10はピストン4の振動で
容積が変化するので、バッファ空間10は、常温熱交換
器9、パルスチューブ1、低温熱交換器8、蓄熱器2、
連通管24、圧縮空間5から成る作動空間に対して、逆
位相で同一容積変化する。従って、前記作動空間内の作
動ガスの圧力変動がほとんどなくなるまで、作動空間内
の作動ガスは作動空間内とバッファ空間10との間をオ
リフィス7を介して往復流動することができる。このよ
うに、バッファ空間10とパルスチューブ1とを連通す
ることにより、従来必要であったバッファタンクを除去
することができる。そして、オリフィス7を適当に開口
することにより従来のパルスチューブ冷凍機と同様の動
作で低温熱交換器8に冷熱を発生することができる。
In this state, when the opening degree of the orifice 7 is appropriately set, the working gas in the pulse tube 1 passes through the room temperature heat exchanger 9, the communicating pipe 22, the orifice 7 and the communicating pipe 23 to the inside of the pulse tube 1 and the buffer. It reciprocates between the spaces 10. In this case, since the volume of the buffer space 10 changes due to the vibration of the piston 4, the buffer space 10 includes the room temperature heat exchanger 9, the pulse tube 1, the low temperature heat exchanger 8, the heat storage device 2,
The same volume changes in the opposite phase with respect to the working space including the communication pipe 24 and the compression space 5. Therefore, the working gas in the working space can reciprocate through the orifice 7 between the working space and the buffer space 10 until the pressure fluctuation of the working gas in the working space is almost eliminated. By thus connecting the buffer space 10 and the pulse tube 1 to each other, it is possible to remove the buffer tank that has been conventionally required. Then, by appropriately opening the orifice 7, it is possible to generate cold heat in the low temperature heat exchanger 8 by the same operation as in the conventional pulse tube refrigerator.

【0042】実施例2.実施例1では圧縮機が単気筒の
場合について説明したが、図2に示す実施例2のように
2気筒にしてもよい。以下図2に基づいて実施例2を説
明する。図2において図1のパルスチューブ冷凍機と同
一類似部材については同一符号を付して説明を省略す
る。図2において3a及び4aはそれぞれ第1の圧縮機
シリンダ及び第1のピストンであり、第1の圧縮機3a
及び第1のピストンは実施例1の圧縮機3及びピストン
4と同様に構成されている。また、16aは第1のリニ
アモータであり、第1のリニアモータ16aは第1のス
リーブ11a、第1のコイル12a、第1の環状間隙1
3a、第1の環状永久磁石14a、第1のヨーク15a
から成り、実施例1のリニアモータ16と同様に構成さ
れている。さらに、10a及び17aはそれぞれ第1の
バッファ空間及び第1のバネであり、これらは実施例1
のバッファ空間10及びバネ17に相当する。
Example 2. In the first embodiment, the case where the compressor has a single cylinder has been described, but the compressor may have two cylinders as in the second embodiment shown in FIG. The second embodiment will be described below with reference to FIG. 2, the same members as those of the pulse tube refrigerator of FIG. 1 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. In FIG. 2, 3a and 4a are a first compressor cylinder and a first piston, respectively.
The first piston and the first piston are configured similarly to the compressor 3 and the piston 4 of the first embodiment. Further, 16a is a first linear motor, and the first linear motor 16a includes the first sleeve 11a, the first coil 12a, and the first annular gap 1
3a, the first annular permanent magnet 14a, the first yoke 15a
And is configured similarly to the linear motor 16 of the first embodiment. Further, 10a and 17a are the first buffer space and the first spring, respectively, which are the first embodiment.
Corresponding to the buffer space 10 and the spring 17.

【0043】さらに、実施例2のパルスチューブ冷凍機
は第2の圧縮機シリンダ36、第2のピストン4a及び
第2のリニアモータ16bを備えている。これらの第2
の圧縮機シリンダ3b、ピストン4b及びリニアモータ
16bは第1の圧縮機シリンダ3a、ピストン4a及び
リニアモータ16aと同様に構成されている。また、1
0b及び17bは、それぞれ第2のバッファ空間及び第
2のバネであり、これらは第1のバッファ空間10a及
び第1のバネ17aと同様に構成されている。但し、第
2のバッファ空間10bには連通管23が連通されてい
ない点で第1のバッファ空間10aと相異する。
Further, the pulse tube refrigerator of the second embodiment is equipped with the second compressor cylinder 36, the second piston 4a and the second linear motor 16b. These second
The compressor cylinder 3b, the piston 4b and the linear motor 16b are configured similarly to the first compressor cylinder 3a, the piston 4a and the linear motor 16a. Also, 1
Reference numerals 0b and 17b denote a second buffer space and a second spring, respectively, which are configured similarly to the first buffer space 10a and the first spring 17a. However, it differs from the first buffer space 10a in that the communication pipe 23 is not communicated with the second buffer space 10b.

【0044】次に動作について説明する。尚、第1のピ
ストン4aの振動に基づいた圧縮空間5及び第1のバッ
ファ空間10aの容積変化は実施例1のバッファ空間1
0及びバッファ空間10の容積変化と同一になるように
設定されている。従って、低温熱交換器8に冷熱を発生
する動作は実施例1と同様なので説明を省略して、第
1,第2のピストン4a,4bの運動に基づく圧縮空間
5の容積変化について説明する。
Next, the operation will be described. In addition, the volume change of the compression space 5 and the first buffer space 10a based on the vibration of the first piston 4a is determined by the buffer space 1 of the first embodiment.
0 and the volume change of the buffer space 10 are set to be the same. Therefore, the operation of generating cold heat in the low-temperature heat exchanger 8 is the same as that in the first embodiment, and therefore the description thereof is omitted, and the volume change of the compression space 5 based on the movement of the first and second pistons 4a and 4b will be described.

【0045】先ず、第1のピストン4aと第2のピスト
ン4bの運動を正弦波で仮定し、その位相差をαとする
と、圧縮空間5の容積Vcの変化は次式で表される。
First, assuming that the motion of the first piston 4a and the second piston 4b is a sine wave and the phase difference between them is α, the change in the volume Vc of the compression space 5 is expressed by the following equation.

【0046】 Vc=V1{1−sin(θ)}/2+V2{1−sin(θ−α)}/2 ‥‥‥(1) Vc:圧縮空間5の容積 V1:第1のピストン4aによる圧縮空間5の容積変化 V2:第2のピストン4bによる圧縮空間5の容積変化 θ:クランク角 α:位相差Vc = V1 {1-sin (θ)} / 2 + V2 {1-sin (θ−α)} / 2 (1) Vc: Volume of the compression space 5 V1: Compression by the first piston 4a Volume change of space 5 V2: Volume change of compression space 5 by the second piston 4b θ: Crank angle α: Phase difference

【0047】式(1)は次のように書き換えられる。Equation (1) can be rewritten as follows.

【0048】 Vc=(V1+V2)/2−Asin(θ+β) ‥‥‥(2) A:定数 β:第1のピストン4aの運動に対する圧縮空間5の容
積変化の位相差
Vc = (V1 + V2) / 2−Asin (θ + β) (2) A: Constant β: Phase difference of volume change of the compression space 5 with respect to the movement of the first piston 4a.

【0049】Aとβはそれぞれ次式で表される。A and β are respectively expressed by the following equations.

【0050】 A={〔V1+V2cos(α)〕2 +〔V2sin(α)〕2 0.5 /2 ‥‥‥(3)A = {[V1 + V2cos (α)] 2 + [V2sin (α)] 2 } 0.5 / 2 (3)

【0051】 β=−tan-1〔(V2sin(α))/(V1+V2cos(α))〕 ‥‥‥(4)Β = −tan −1 [(V2sin (α)) / (V1 + V2cos (α))] (4)

【0052】一方、パルスチューブ1が連通された第1
のバッファ空間10aの容積変化は次式で表される。
On the other hand, the pulse tube 1 is connected to the first
The volume change of the buffer space 10a is expressed by the following equation.

【0053】 Vb=Vb0+V1{1+sin(θ)}/2 ‥‥‥(5) Vb:第1のバッファ空間10aの容積 Vb0:第1のバッファ空間10aの死容積Vb = Vb0 + V1 {1 + sin (θ)} / 2 (5) Vb: Volume of the first buffer space 10a Vb0: Dead volume of the first buffer space 10a

【0054】式(1)〜(5)から、第1のピストン4
aによる圧縮空間5の容積変化V1と第2のピストン4
bによる圧縮空間5の容積変化V2とこれらの位相差α
を適当に変えることで、圧縮空間5と第1のバッファ空
間10aの容積変化の位相差βを任意に制御することが
できる。これにより、圧縮空間5と第1のバッファ空間
10aの容積変化が実施例1と同様になり、実施例1と
同様に低温熱交換器8に冷熱が発生する。尚、一対のピ
ストン4a,4bを使用して2気筒にすることにより、
パルスチューブ冷凍機の低振動化を図ることができる。
From the equations (1) to (5), the first piston 4
Volume change V1 of compression space 5 due to a and second piston 4
volume change V2 of the compression space 5 due to b and their phase difference α
By appropriately changing, the phase difference β of the volume change between the compression space 5 and the first buffer space 10a can be controlled arbitrarily. As a result, the volume changes of the compression space 5 and the first buffer space 10a become similar to those in the first embodiment, and cold heat is generated in the low temperature heat exchanger 8 as in the first embodiment. In addition, by using a pair of pistons 4a and 4b to form two cylinders,
The vibration of the pulse tube refrigerator can be reduced.

【0055】実施例3.実施例2においては第1のバッ
ファ空間10aと第2のバッファ空間10bは遮蔽され
ていたが、図3に示す実施例3のように第1のバッファ
空間10a及び第2のバッファ空間10bを連通管43
を介して互いに連通させてもよい。
Example 3. Although the first buffer space 10a and the second buffer space 10b are shielded in the second embodiment, the first buffer space 10a and the second buffer space 10b communicate with each other as in the third embodiment shown in FIG. Tube 43
May be communicated with each other via.

【0056】実施例4.次に、図4に基づいてこの発明
の実施例4を説明する。図4において図1のパルスチュ
ーブ冷凍機と同一類似部材については同一符号を付して
説明を省略する。図4において、34a,34bは図1
におけるバネ17と同じ作用をするバネであり、58は
膨張機シリンダ、59は膨張ピストンである。膨張ピス
トン59はピストン4に同軸上に形成され膨張機シリン
ダ58内に往復運動自在に支持されている。60は膨張
室、61はオリフィス7と膨張室60を連通する連通管
である。
Example 4. Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4, the same members as those of the pulse tube refrigerator of FIG. 1 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. In FIG. 4, 34a and 34b are shown in FIG.
Is a spring having the same function as the spring 17 in FIG. 1, 58 is an expander cylinder, and 59 is an expansion piston. The expansion piston 59 is formed coaxially with the piston 4 and is supported in the expander cylinder 58 so as to be reciprocally movable. Reference numeral 60 is an expansion chamber, and 61 is a communication pipe that connects the orifice 7 and the expansion chamber 60.

【0057】次に動作について説明する。膨張ピストン
59は圧縮機のピストン4と一体的に運動する。従っ
て、実施例4のパルスチューブ冷凍機は図24に示す従
来のパルスチューブ冷凍機の他の実施例の2つのピスト
ン4,51の位相差が180°の場合に相当する。これ
により、実施例4のパルスチューブ冷凍機は従来の他の
実施例と同様の動作により低温熱交換器8に冷熱が発生
する。尚、実施例4のパルスチューブ冷凍機は実施例1
のパルスチューブ冷凍機より高い冷却性能を有する。
Next, the operation will be described. The expansion piston 59 moves in unison with the piston 4 of the compressor. Therefore, the pulse tube refrigerator of the fourth embodiment corresponds to the case where the phase difference between the two pistons 4, 51 of the other embodiment of the conventional pulse tube refrigerator shown in FIG. 24 is 180 °. Thereby, in the pulse tube refrigerator of the fourth embodiment, cold heat is generated in the low temperature heat exchanger 8 by the same operation as the other conventional embodiments. The pulse tube refrigerator of the fourth embodiment is the same as that of the first embodiment.
It has higher cooling performance than that of the pulse tube refrigerator.

【0058】実施例5.また、図5に基づいてこの発明
の実施例5を説明する。図5において図4のパルスチュ
ーブ冷凍機と同一類似部材については同一符号を付して
説明を省略する。図5において、62は膨張ピストン5
9とピストン4とに連結されたバネであり、膨張ピスト
ン59とピストン4は同軸上に支持されている。
Example 5. A fifth embodiment of the present invention will be described based on FIG. 5, the same members as those of the pulse tube refrigerator of FIG. 4 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. In FIG. 5, 62 is the expansion piston 5
9 is a spring connected to the piston 4, and the expansion piston 59 and the piston 4 are coaxially supported.

【0059】次に動作について説明する。実施例5にお
いて、ピストン4と膨張ピストン59の動作が図4の実
施例4と同様であれば、低温熱交換器8に冷熱を発生す
る動作も実施例4と同じなので、その説明は省略し、2
つのピストン4,59の動作について説明する。
Next, the operation will be described. In the fifth embodiment, if the operations of the piston 4 and the expansion piston 59 are similar to those of the fourth embodiment of FIG. 4, the operation of generating cold heat in the low temperature heat exchanger 8 is also the same as that of the fourth embodiment, and therefore the description thereof is omitted. Two
The operation of the two pistons 4, 59 will be described.

【0060】今、ピストン4がリニアモータ16により
強制的に次式で表される正弦波運動をしていると仮定す
る。
It is now assumed that the piston 4 is forcibly moved by the linear motor 16 in a sinusoidal motion represented by the following equation.

【0061】 Xc =Xc0sin(ωt) ‥‥‥(6) Xc :ピストン4の位置 Xc0:ピストン4の運動振幅 t:時間 ω:運転周波数X c = X c0 sin (ωt) (6) X c : Position of piston 4 X c0 : Motion amplitude of piston 4 t: Time ω: Operating frequency

【0062】一方、図6は膨張ピストン59の運動を説
明するための説明図であり、図において、64はピスト
ン4に、65は膨張ピストン59に、66は圧縮機シリ
ンダ3に、67はバネ62に、68は膨張ピストンに作
用する減衰にそれぞれ相当する。この時、膨張ピストン
59の運動方程式は次式で表される。
On the other hand, FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the movement of the expansion piston 59. In the figure, 64 is the piston 4, 65 is the expansion piston 59, 66 is the compressor cylinder 3, and 67 is the spring. Reference numerals 62 and 68 correspond to damping acting on the expansion piston. At this time, the equation of motion of the expansion piston 59 is expressed by the following equation.

【0063】 me (d2 e /dt2 )+Ce (dxe /dt)+ke (Xe −Xc )=0 ‥‥‥(7) Ce :膨張ピストン59に作用する減衰 ke :バネ62のバネ定数 me :膨張ピストン59の質量 Xe :膨張ピストン59の位置 したがって、膨張ピストン59の運動は次式で表され、[0063] m e (d 2 X e / dt 2) + C e (dx e / dt) + k e (X e -X c) = 0 ‥‥‥ (7) C e: attenuation k acting on the expansion piston 59 e: spring constant m e of the spring 62: the mass of the expansion piston 59 X e: position Thus, movement of the expansion piston 59 of the expansion piston 59 is represented by the following formula,

【0064】 Xe =Xe0sin(ωt−α) ‥‥‥(8) Xe0:膨張ピストン59の振幅 α:位相差 ここで、Xe0とαはそれぞれ次式で表される。X e = X e0 sin (ωt−α) (8) X e0 : amplitude of expansion piston 59 α: phase difference Here, X e0 and α are represented by the following equations, respectively.

【0065】 Xe0=〔ke /(−me ω2 cosα−Ce sinα+ke cosα)〕Xc0 ‥‥‥(9)X e0 = [k e / (-m e ω 2 cos α-C e sin α + k e cos α)] X c0 (9)

【0066】 tanα=Ce /(me ω2 −ke ) ‥‥‥(10)[0066] tanα = C e / (m e ω 2 -k e) ‥‥‥ (10)

【0067】式(8),(9),(10)から、ピスト
ン4をリニアモータ16で駆動し、膨張ピストン59の
質量me やバネ62のバネ定数ke を適当に設定するこ
とにより、膨張ピストン59のストロークやピストン4
に対する位相差を任意に制御することができる。従っ
て、実施例4と同様に低温熱交換器8に冷熱が発生す
る。
From equations (8), (9) and (10), the piston 4 is driven by the linear motor 16 and the mass m e of the expansion piston 59 and the spring constant k e of the spring 62 are set appropriately. Stroke of expansion piston 59 and piston 4
The phase difference with respect to can be controlled arbitrarily. Therefore, cold heat is generated in the low temperature heat exchanger 8 as in the fourth embodiment.

【0068】実施例6.次に、図7に基づいてこの発明
の実施例6を説明する。図7において図1のパルスチュ
ーブ冷凍機と同一類似部材については同一符号を付して
説明を省略する。図7において、64は反動室、69は
膨張シリンダ58と膨張ピストン59に連結されている
バネである。
Example 6. Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7, the same members as those of the pulse tube refrigerator of FIG. 1 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. In FIG. 7, 64 is a reaction chamber, and 69 is a spring connected to the expansion cylinder 58 and the expansion piston 59.

【0069】次に動作について説明する。実施例6にお
いてピストン4と膨張ピストン59の動作が実施例4の
場合と同様であれば、低温熱交換器8に冷熱を発生する
動作は同じなのでその説明は省略して、2つのピストン
4,59の動作について説明する。
Next, the operation will be described. If the operations of the piston 4 and the expansion piston 59 in the sixth embodiment are the same as those in the fourth embodiment, the operation of generating cold heat in the low temperature heat exchanger 8 is the same, and therefore the description thereof is omitted and the two pistons 4, The operation of 59 will be described.

【0070】先ず、実施例6のパルスチューブ冷凍機は
実施例4と同様にピストン4がリニアモータ16で強制
的に式(6)で表される正弦波運動をしていると仮定す
る。
First, in the pulse tube refrigerator of the sixth embodiment, it is assumed that the piston 4 is forcibly moved by the linear motor 16 in the sinusoidal motion represented by the equation (6), as in the fourth embodiment.

【0071】図8は膨張ピストン59の運動を説明する
ための説明図であり、図において、70は膨張ピストン
59に、71は膨張機シリンダ58に、72はバネ69
に、73は膨張ピストンに作用する減衰にそれぞれ相当
し、74は作動ガス圧力変動により膨張ピストン59に
作用する加振力Fである。この時、膨張ピストン59の
運動方程式は次式で表される。
FIG. 8 is an explanatory view for explaining the movement of the expansion piston 59. In the figure, 70 is the expansion piston 59, 71 is the expander cylinder 58, and 72 is the spring 69.
Further, reference numeral 73 corresponds to the damping acting on the expansion piston, and 74 is the exciting force F acting on the expansion piston 59 due to the fluctuation of the working gas pressure. At this time, the equation of motion of the expansion piston 59 is expressed by the following equation.

【0072】 me (d2 e /dt2 )+Ce (dXe /dt)+ke e =F ‥‥‥(11) F:膨張ピストン59に作用する加振力M e (d 2 X e / dt 2 ) + C e (dX e / dt) + k e X e = F (11) F: Exciting force acting on the expansion piston 59

【0073】膨張ピストン59の運動は、このように単
純な1自由度の強制振動で表される。作動ガス圧力変動
はピストン4の運動により発生し、従って、作動ガス圧
力変動も正弦波となり、加振力Fを正弦波で仮定し、次
式で表す。
The motion of the expansion piston 59 is thus represented by simple forced vibration with one degree of freedom. The working gas pressure fluctuation is generated by the movement of the piston 4, so that the working gas pressure fluctuation also becomes a sine wave, and the exciting force F is assumed to be a sine wave and is expressed by the following equation.

【0074】 F=F0 sinωt ‥‥‥(12) F0 :加振力Fの振幅 振幅Xe0と加振力Fに対する位相差αはそれぞれ次式で
表される。
F = F 0 sin ωt (12) F 0 : Amplitude of Excitation Force F The amplitude X e0 and the phase difference α with respect to the excitation force F are respectively expressed by the following equations.

【0075】 Xe0=(F0 /ke )/(〔{1−(ω/ωn 2 2 +(2ζω/ωn 2 0.5 ) ‥‥(13)X e0 = (F 0 / k e ) / ([{1- (ω / ω n ) 2 } 2 + (2ζω / ω n ) 2 ] 0.5 ) (13)

【0076】 tanα=(2ζω/ωn )/〔1−(ω/ωn 2 〕 ‥‥(14)Tan α = (2ζω / ω n ) / [1- (ω / ω n ) 2 ] ... (14)

【0077】 ωn =(k/me 0.5 ‥‥(15)Ω n = (k / m e ) 0.5 (15)

【0078】 ζ=Ce /〔2(me e 0.5 〕 ‥‥(16)Ζ = C e / [2 (m e k e ) 0.5 ] (16)

【0079】ここで、ωn は膨張ピストン59の運動の
固有振動数であり、ζは減衰比である。膨張ピストン5
9の振幅Xe0及び位相差αはそれぞれ図9(a)及び図
9(b)で示される。ここで、位相差α(加振力F、す
なわち、作動ガスの圧力変動に対する位相差)は図9
(b)から明らかなように、膨張ピストン59の質量m
e とバネ72のバネ定数ke を適当に調整することで、
ピストン4及び膨張ピストン59のそれぞれのストロー
クと位相差を任意に制御することができる。従って、実
施例4と同様に低温熱交換器8に冷熱を発生させること
ができる。
Here, ω n is the natural frequency of the motion of the expansion piston 59, and ζ is the damping ratio. Expansion piston 5
The amplitude X e0 and the phase difference α of 9 are shown in FIGS. 9A and 9B, respectively. Here, the phase difference α (excitation force F, that is, the phase difference with respect to the pressure fluctuation of the working gas) is shown in FIG.
As is clear from (b), the mass m of the expansion piston 59
The spring constant k e of e and the spring 72 by appropriately adjusting,
The strokes and phase differences of the piston 4 and the expansion piston 59 can be controlled arbitrarily. Therefore, cold heat can be generated in the low-temperature heat exchanger 8 as in the fourth embodiment.

【0080】実施例7.図1に示す実施例1では、パル
スチューブ1の下端に低温熱交換器8を介して同軸上に
蓄熱器2を配設したが、これに限らず、図10に示す実
施例7のようにパルスチューブ1を低温熱交換器8から
折り曲げた状態に設けてもよい。この場合、実施例7は
実施例1と同様の効果を奏する。
Example 7. In Example 1 shown in FIG. 1, the heat storage device 2 is coaxially arranged at the lower end of the pulse tube 1 via the low temperature heat exchanger 8, but the present invention is not limited to this, and as in Example 7 shown in FIG. The pulse tube 1 may be provided in a state of being bent from the low temperature heat exchanger 8. In this case, the seventh embodiment has the same effect as the first embodiment.

【0081】実施例8.また、図11に示すようにパル
スチューブ1の上端に低温熱交換器8を設け、さらにパ
ルスチューブ1の外周に蓄熱器2を設けてもよい。この
場合、パルスチューブ1の下端に常温熱交換器9及びオ
リフィス7を介してバッファ空間10に連通することに
より実施例1と同様の効果を奏する。
Example 8. Further, as shown in FIG. 11, the low temperature heat exchanger 8 may be provided on the upper end of the pulse tube 1, and the heat accumulator 2 may be provided on the outer periphery of the pulse tube 1. In this case, the same effect as that of the first embodiment is achieved by connecting the lower end of the pulse tube 1 to the buffer space 10 via the room temperature heat exchanger 9 and the orifice 7.

【0082】実施例9.さらに、図12に示すように蓄
熱器2をパルスチューブ1の内部に配設して、さらに、
パルスチューブ1の下端に常温熱交換器9及びオリフィ
ス7を介してバッファ空間10に連通することにより実
施例1と同様の効果を奏する。
Example 9. Furthermore, as shown in FIG. 12, the heat storage device 2 is disposed inside the pulse tube 1, and
By connecting the lower end of the pulse tube 1 to the buffer space 10 via the room temperature heat exchanger 9 and the orifice 7, the same effect as that of the first embodiment is achieved.

【0083】実施例10.また、図1,図10,図1
1,図12に示す実施例1,7,8,9では圧縮空間5
の体積とバッファ空間10の体積とを対応させて変える
ように構成し、さらにパルスチューブ1を常温熱交換器
9、オリフィス7及び連通管23を介してバッファ空間
10に連通するように構成したが、図13〜16に示す
実施例10のように常温熱交換器9とオリフィス26間
の作動ガス空間、及び蓄熱器2と圧縮空間5間の作動ガ
ス空間を連通管25,27及びオリフィス26を介して
連通させてDouble inlet型パルスチューブ
冷凍機としてもよい。
Example 10. In addition, FIG. 1, FIG.
1, the compression space 5 in the embodiments 1, 7, 8, and 9 shown in FIG.
And the volume of the buffer space 10 are correspondingly changed, and the pulse tube 1 is further connected to the buffer space 10 through the room temperature heat exchanger 9, the orifice 7 and the communication pipe 23. 13 to 16, the working gas space between the room temperature heat exchanger 9 and the orifice 26 and the working gas space between the heat accumulator 2 and the compression space 5 are connected by the communication pipes 25 and 27 and the orifice 26. A double inlet type pulse tube refrigerator may be connected to communicate with each other.

【0084】次に動作について説明する。実施例10に
おいて低温熱交換器8に冷熱を発生する動作は実施例1
の場合と基本的には同様であり、文献「リニアーコンプ
レッサを用いたパルスチューブ冷凍機(2)−パルス管
性能−」(著者:谷田広士等、雑誌名:第46回低温工
学超電導学会講演概要集、1991年)によると、Do
uble inlet型にすることにより、さらに、高
い冷却性能が得られる効果がある。
Next, the operation will be described. In the tenth embodiment, the operation of generating cold heat in the low temperature heat exchanger 8 is the same as in the first embodiment.
This is basically the same as in the case of the above, and the document "Pulse tube refrigerator using linear compressor (2) -Pulse tube performance-" (Author: Hiroshi Yata et al., Journal name: The 46th Society of Low Temperature Engineering Superconductivity Society Lecture Summary Shu, 1991)
The double inlet type has the effect of further increasing the cooling performance.

【0085】実施例11.図1に示す実施例1では、ピ
ストン4の駆動機構にリニアモータ16を使用した場合
を示したが、図17に示すようにリニアモータ16の代
わりにクランク機構33を使用してもよい。この場合も
実施例1と同様の効果を奏する。図において、28はピ
ストン4に固定されたピン、29はピン28とクランク
アーム31に固定されたピン30を連結するコンロッ
ド、32はクランク軸である。そして、ピン28、コン
ロッド29、ピン30、クランクアーム31、クランク
軸32はクランク機構33を構成する。クランク機構3
3はクランク軸32を回転モータ(図示せず。)で回転
駆動するとピストン4がシリンダ3内を往復運動して実
施例1と同様の効果を奏する。
Example 11. Although the linear motor 16 is used for the drive mechanism of the piston 4 in the first embodiment shown in FIG. 1, a crank mechanism 33 may be used instead of the linear motor 16 as shown in FIG. Also in this case, the same effect as that of the first embodiment is obtained. In the figure, 28 is a pin fixed to the piston 4, 29 is a connecting rod connecting the pin 28 and a pin 30 fixed to a crank arm 31, and 32 is a crankshaft. The pin 28, connecting rod 29, pin 30, crank arm 31, and crank shaft 32 form a crank mechanism 33. Crank mechanism 3
When the crankshaft 32 is rotationally driven by a rotary motor (not shown), the piston 3 reciprocates in the cylinder 3 to achieve the same effect as that of the first embodiment.

【0086】実施例12.前記実施例2では、第1のピ
ストン4aと第2のピストン4bの駆動機構にリニアモ
ータ16a,16bを用いた場合を示したが、図18に
示すようにリニアモータ16a,16bの代わりにクラ
ンク機構を用いてもよい。この場合、実施例2と同様の
効果を奏する。図において33a及び33bはそれぞれ
第1,第2のクランク機構であり、第1,第2のクラン
ク機構33a,33bは図17に示すクランク機構33
と同様に構成されている。第1のクランク機構33aは
ピン28a、コンロッド29a、ピン30a、クランク
アーム31a及びクランク軸32aから構成されてい
て、図示しない回転モータでクランク軸32aが回転さ
れると、第1のピストン4aは第1の圧縮機シリンダ3
a内を往復運動する。また、第2のクランク機構33b
はピン28b、コンロッド29b、ピン30b、クラン
クアーム31b及びクランク軸32bから構成されてい
て、図示しない回転モータでクランク軸32bが回転さ
れると、第2のピストン4bは第2の圧縮機シリンダ3
b内を往復運動する。これにより、図2に示す実施例2
と同様の効果を奏する。
Example 12 In the second embodiment, the case where the linear motors 16a and 16b are used for the drive mechanism of the first piston 4a and the second piston 4b is shown. However, as shown in FIG. 18, instead of the linear motors 16a and 16b, cranks are used. A mechanism may be used. In this case, the same effect as that of the second embodiment is obtained. In the figure, 33a and 33b are respectively first and second crank mechanisms, and the first and second crank mechanisms 33a and 33b are the crank mechanisms 33 shown in FIG.
Is configured similarly to. The first crank mechanism 33a includes a pin 28a, a connecting rod 29a, a pin 30a, a crank arm 31a, and a crank shaft 32a. When the crank shaft 32a is rotated by a rotary motor (not shown), the first piston 4a moves to the first piston 4a. 1 compressor cylinder 3
Reciprocate in a. In addition, the second crank mechanism 33b
Is composed of a pin 28b, a connecting rod 29b, a pin 30b, a crank arm 31b and a crank shaft 32b. When the crank shaft 32b is rotated by a rotary motor (not shown), the second piston 4b causes the second compressor cylinder 3 to rotate.
Reciprocate in b. As a result, the second embodiment shown in FIG.
Has the same effect as.

【0087】実施例13.実施例12においては第1の
バッファ空間10aと第2のバッファ空間10bは遮蔽
されていたが、図19に示す実施例13のように第1の
バッファ空間10a及び第2のバッファ空間10bを連
通管43を介して互いに連通させてもよい。この場合も
実施例12と同様の効果を奏することができる。
Example 13 Although the first buffer space 10a and the second buffer space 10b are shielded in the twelfth embodiment, the first buffer space 10a and the second buffer space 10b communicate with each other as in the thirteenth embodiment shown in FIG. They may be communicated with each other via the pipe 43. Also in this case, the same effect as that of the twelfth embodiment can be obtained.

【0088】実施例14.なお、実施例1〜13では、
オリフィス7に開度が可変のオリフィスバルブを用いた
場合を示したが、開度一定のオリフィスや、キャピラリ
チューブのようなものでも良く、また、オリフィスが無
くても同様の効果を奏する。
Example 14 In addition, in Examples 1 to 13,
The case where an orifice valve with a variable opening is used for the orifice 7 has been shown, but an orifice with a constant opening or a capillary tube may be used, and the same effect can be obtained without the orifice.

【0089】実施例15.また、実施例4,5では、ピ
ストン4,59がそれぞれ1つの短気筒の場合を示した
が、ピストン4,59をそれぞれ一対設けて実施例2に
示すような2気筒対向にしても良い。この場合、実施例
4,5と同様に高い冷却能力を得て、さらに低振動化が
得られる。
Example 15. Further, in the fourth and fifth embodiments, the case where each of the pistons 4 and 59 is one short cylinder has been shown, but a pair of pistons 4 and 59 may be provided so as to oppose the two cylinders as shown in the second embodiment. In this case, high cooling capacity can be obtained as in the case of Examples 4 and 5, and further low vibration can be obtained.

【0090】実施例16.また、実施例6では、ピスト
ンが1つの短気筒の場合を示したが、実施例2に示すよ
うな2気筒対向型のピストンを設けてもよい。この場
合、実施例6と同様に高い冷却能力を得て、さらに低振
動化が得られる。
Example 16. Further, in the sixth embodiment, the case where the number of pistons is one is shown as a short cylinder, but a two-cylinder opposed type piston as shown in the second embodiment may be provided. In this case, as in the case of the sixth embodiment, a high cooling capacity can be obtained, and the vibration can be further reduced.

【0091】[0091]

【発明の効果】以上のように、請求項1の発明によれ
ば、圧縮機はシリンダ内に摺動自在に支持されたピスト
ン及び前記シリンダで形成された圧縮室を備えていて、
圧縮機には圧縮室の容積変化に反比例して容積変化する
バッファ室が備えられている。そして、第1の連通管で
蓄熱器及び低温熱交換器を介して圧縮室とパルスチュー
ブとを連通し、第2の連通管で常温熱交換器を介してバ
ッファ室とパルスチューブとを連通して、作動ガスがパ
ルスチューブを介してバッファ室と圧縮室間を流れるよ
うに構成したので、従来必要であったバッファタンクを
除去することができる。従って、パルスチューブ冷凍機
の小型を図ることができる。
As described above, according to the invention of claim 1, the compressor is provided with the piston slidably supported in the cylinder and the compression chamber formed by the cylinder,
The compressor is provided with a buffer chamber whose volume changes in inverse proportion to the volume change of the compression chamber. The first communication pipe communicates the compression chamber with the pulse tube via the heat storage device and the low temperature heat exchanger, and the second communication pipe communicates the buffer chamber with the pulse tube via the room temperature heat exchanger. Since the working gas is configured to flow between the buffer chamber and the compression chamber via the pulse tube, it is possible to remove the buffer tank that has been conventionally required. Therefore, the pulse tube refrigerator can be downsized.

【0092】また、請求項2の発明によれば、圧縮機の
駆動手段にリニアモータを使用するように構成したの
で、リニアモータでピストンを往復運動してピストンを
スムーズに直線上に移動させ、ピストン運動による振動
の低減を図ることができる。
Further, according to the invention of claim 2, since the linear motor is used as the driving means of the compressor, the piston is reciprocated by the linear motor to smoothly move the piston on a straight line. Vibration due to piston movement can be reduced.

【0093】さらに、請求項3の発明によれば、圧縮機
の駆動手段にクランク機構を使用するように構成したの
で、断熱ガスピストンとピストンの位相差とストローク
を任意に設定することができる。従って、所望の冷却能
力を得ることができる。
Further, according to the third aspect of the present invention, since the crank mechanism is used as the drive means of the compressor, the phase difference and stroke of the adiabatic gas piston and the piston can be set arbitrarily. Therefore, a desired cooling capacity can be obtained.

【0094】そして、請求項4の発明によれば、常温熱
交換器と第2の連通管間に開口率を調整可能なオリフィ
スバルブを設けるように構成したので、作動ガスの流量
調整を容易に行うことができる。従って、オリフィスバ
ルブを調整して最適な冷却能力を得ることができる。
Further, according to the invention of claim 4, since the orifice valve capable of adjusting the opening ratio is provided between the room temperature heat exchanger and the second communication pipe, the flow rate of the working gas can be easily adjusted. It can be carried out. Therefore, the orifice valve can be adjusted to obtain the optimum cooling capacity.

【0095】また、請求項5の発明によれば、圧縮機に
所定の位相差で往復運動する一対のピストンを同軸上に
対向して設けて一対のピストン間に圧縮室を形成し、か
つ、圧縮室の容積変化に反比例して容積変化が変化する
第1,第2のバッファ室を形成した。さらに、圧縮室を
蓄熱器及び低温熱交換器を介してパルスチューブの一端
に連通し、かつ、第1,第2のバッファ室のいずれか一
方を第2の連通管を介してパルスチューブの他端に連通
した。このように、圧縮機のピストンを2気筒に構成し
たので、低振動化を図ることができる。
According to the invention of claim 5, a pair of pistons which reciprocate with a predetermined phase difference are provided on the compressor so as to coaxially face each other to form a compression chamber between the pair of pistons, and The first and second buffer chambers whose volume change changes in inverse proportion to the volume change of the compression chamber were formed. Further, the compression chamber is connected to one end of the pulse tube via the heat storage device and the low temperature heat exchanger, and one of the first and second buffer chambers is connected to the other end of the pulse tube via the second communication pipe. Connected to the end. Since the piston of the compressor has two cylinders in this way, low vibration can be achieved.

【0096】さらに、請求項6の発明によれば、第1,
第2のバッファ室を互いに連通するように構成したの
で、低振動化を図ることができる。
Furthermore, according to the invention of claim 6,
Since the second buffer chambers are configured to communicate with each other, low vibration can be achieved.

【0097】そして、請求項7の発明によれば、一対の
ピストンの駆動手段にリニアモータを使用するように構
成したので、リニアモータで一対のピストンを往復運動
して一対のピストンをスムーズに直線移動させ、低振動
化を図ることができる。
According to the invention of claim 7, since the linear motor is used as the driving means for the pair of pistons, the linear motor reciprocates the pair of pistons to smoothly move the pair of pistons linearly. It can be moved to reduce vibration.

【0098】また、請求項8の発明によれば、一対のピ
ストンの駆動手段にクランク機構を使用するように構成
したので、断熱ガスピストンと一対のピストンの位相差
とストロークを任意に設定することができる。従って、
最適な冷却能力を得ることができる。
Further, according to the invention of claim 8, since the crank mechanism is used for the driving means of the pair of pistons, the phase difference and stroke of the adiabatic gas piston and the pair of pistons can be arbitrarily set. You can Therefore,
Optimal cooling capacity can be obtained.

【0099】さらに、請求項9の発明によれば、ピスト
ンに同軸上に膨張ピストンを形成して膨張ピストンで形
成された膨張室を第2の連通管を介してパルスチューブ
の他端に連通するように構成したので、膨張ピストン用
のクランク機構を除去して、高い冷却効果を得ることが
できる。従って、高性能でコンパクトなパルスチューブ
冷凍機を得ることができる。
Further, according to the invention of claim 9, an expansion piston is formed coaxially with the piston, and the expansion chamber formed by the expansion piston is communicated with the other end of the pulse tube through the second communication tube. With this configuration, the crank mechanism for the expansion piston can be removed and a high cooling effect can be obtained. Therefore, a high-performance and compact pulse tube refrigerator can be obtained.

【0100】そして、請求項10の発明によれば、膨張
ピストンは弾性部材を介してピストンに同軸上に連結す
るように構成したので、請求項9の効果に加えて膨張ピ
ストンのストロークやピストンに対する位相差を任意に
制御することができる。従って、最適な冷却能力を得る
ことができる。
According to the invention of claim 10, since the expansion piston is configured to be coaxially connected to the piston via the elastic member, in addition to the effect of claim 9, the stroke of the expansion piston and the piston The phase difference can be controlled arbitrarily. Therefore, the optimum cooling capacity can be obtained.

【0101】また、請求項11の発明によれば、蓄熱器
とパルスチューブとの連通部を折曲げて、蓄熱器とパル
スチューブとを平行に配設するように構成したので、パ
ルスチューブ冷凍機の高さを低くすることができる。従
って、パルスチューブ冷凍機のコンパクト化を図ること
ができる。
According to the eleventh aspect of the invention, since the communication portion between the heat storage device and the pulse tube is bent and the heat storage device and the pulse tube are arranged in parallel, the pulse tube refrigerator The height of can be lowered. Therefore, the pulse tube refrigerator can be made compact.

【0102】さらに、請求項12の発明によれば、蓄熱
器の外側に同軸上にパルスチューブを配設するように構
成したので、パルスチューブ冷凍機の高さを低くするこ
とができる。従って、パルスチューブ冷凍機のコンパク
ト化を図ることができる。
Further, according to the twelfth aspect of the invention, since the pulse tube is arranged coaxially outside the heat accumulator, the height of the pulse tube refrigerator can be reduced. Therefore, the pulse tube refrigerator can be made compact.

【0103】そして、請求項13の発明によれば、パル
スチューブの外周に同軸上に蓄熱器を配設するように構
成したので、パルスチューブ冷凍機の高さを低くするこ
とができる。従って、パルスチューブ冷凍機のコンパク
ト化を図ることができる。
According to the thirteenth aspect of the invention, since the heat accumulator is coaxially arranged on the outer circumference of the pulse tube, the height of the pulse tube refrigerator can be reduced. Therefore, the pulse tube refrigerator can be made compact.

【0104】また、請求項14の発明によれば、第1の
連通管及び第2の連通管を連通する第3の連通管を配設
するように構成したので、冷却性能を高めることができ
る。従って、コンパクトで高性能のパルスチューブ冷凍
機を得ることができる。
According to the fourteenth aspect of the invention, since the third communication pipe that connects the first communication pipe and the second communication pipe is arranged, the cooling performance can be improved. . Therefore, a compact and high-performance pulse tube refrigerator can be obtained.

【0105】さらに、請求項15の発明によれば、弾性
部材に連結された膨張ピストンを膨張シリンダ内に摺動
自在に支持し、圧縮室の容積変化に反比例して容積変化
するバッファ室を膨張シリンダと膨張ピストンで形成し
たバッファ手段を備え、さらに、第2の連通管でバッフ
ァ室とパルスチューブとを連通するように構成したの
で、膨張ピストン用のクランク機構を除去して、高い冷
却効果を得ることができる。また、膨張ピストンのスト
ロークやピストンに対する位相差を任意に制御すること
ができる。従って、高性能でコンパクトなパルスチュー
ブ冷凍機を得ることができる。
Further, according to the fifteenth aspect of the invention, the expansion piston connected to the elastic member is slidably supported in the expansion cylinder, and the buffer chamber whose volume changes in inverse proportion to the volume change of the compression chamber is expanded. Since the buffer means formed by the cylinder and the expansion piston is provided, and the buffer chamber and the pulse tube are connected by the second communication pipe, the crank mechanism for the expansion piston is removed, and a high cooling effect is obtained. Obtainable. Further, the stroke of the expansion piston and the phase difference with respect to the piston can be controlled arbitrarily. Therefore, a high-performance and compact pulse tube refrigerator can be obtained.

【0106】そして、請求項16の発明によれば、請求
項9又は請求項10のピストンと膨張ピストンをそれぞ
れ圧縮機に一対設けるように構成したので、従来必要で
あった膨張ピストン用のクランク機構を除去して高い冷
却効果を得ることができ、さらに、低振動化を図ること
ができる。
According to the sixteenth aspect of the present invention, since the piston and the expansion piston of the ninth or tenth aspect are provided in the compressor respectively, a crank mechanism for the expansion piston, which is conventionally required. Can be removed to obtain a high cooling effect, and further low vibration can be achieved.

【0107】また、請求項17の発明によれば、請求項
15のピストンを圧縮機に一対設けるように構成したの
で、従来必要であった膨張ピストン用のクランク機構を
除去して高い冷却効果を得ることができ、さらに、低振
動化を図ることができる。
Further, according to the seventeenth aspect of the invention, since the pair of pistons of the fifteenth aspect is provided in the compressor, the crank mechanism for the expansion piston, which has been conventionally required, is eliminated to achieve a high cooling effect. In addition, it is possible to obtain low vibration.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係るパルスチューブ冷凍機の実施例1
の断面図である。
FIG. 1 is a first embodiment of a pulse tube refrigerator according to the present invention.
FIG.

【図2】本発明に係るパルスチューブ冷凍機の実施例2
の断面図である。
FIG. 2 is a second embodiment of the pulse tube refrigerator according to the present invention.
FIG.

【図3】本発明に係るパルスチューブ冷凍機の実施例3
の断面図である。
FIG. 3 is a third embodiment of the pulse tube refrigerator according to the present invention.
FIG.

【図4】本発明に係るパルスチューブ冷凍機の実施例4
の断面図である。
FIG. 4 is a fourth embodiment of the pulse tube refrigerator according to the present invention.
FIG.

【図5】本発明に係るパルスチューブ冷凍機の実施例5
の断面図である。
FIG. 5 is a fifth embodiment of the pulse tube refrigerator according to the present invention.
FIG.

【図6】本発明に係るパルスチューブ冷凍機の実施例5
の動作を説明する説明図である。
FIG. 6 is a fifth embodiment of the pulse tube refrigerator according to the present invention.
It is an explanatory view for explaining the operation of.

【図7】本発明に係るパルスチューブ冷凍機の実施例6
の断面図である。
FIG. 7 is a sixth embodiment of the pulse tube refrigerator according to the present invention.
FIG.

【図8】本発明に係るパルスチューブ冷凍機の実施例6
の動作を説明した説明図である。
FIG. 8 is a sixth embodiment of the pulse tube refrigerator according to the present invention.
It is explanatory drawing explaining the operation | movement of.

【図9】図9(a)は実施例6の膨張ピストンの振幅
(Xe0)を説明した説明図であり、図9(b)は実施例
6の膨張ピストンの位相差(α)を説明した説明図であ
る。
9 (a) is an explanatory diagram illustrating the amplitude (X e0 ) of the expansion piston of the sixth embodiment, and FIG. 9 (b) illustrates the phase difference (α) of the expansion piston of the sixth embodiment. FIG.

【図10】本発明に係るパルスチューブ冷凍機の実施例
7の断面図である。
FIG. 10 is a sectional view of a pulse tube refrigerator according to a seventh embodiment of the present invention.

【図11】本発明に係るパルスチューブ冷凍機の実施例
8の断面図である。
FIG. 11 is a sectional view of an eighth embodiment of the pulse tube refrigerator according to the present invention.

【図12】本発明に係るパルスチューブ冷凍機の実施例
9の断面図である。
FIG. 12 is a sectional view of a pulse tube refrigerator according to a ninth embodiment of the present invention.

【図13】本発明に係るパルスチューブ冷凍機の実施例
10の断面図である。
FIG. 13 is a sectional view of a pulse tube refrigerator according to a tenth embodiment of the present invention.

【図14】本発明に係るパルスチューブ冷凍機の実施例
10の断面図である。
FIG. 14 is a sectional view of a pulse tube refrigerator according to a tenth embodiment of the present invention.

【図15】本発明に係るパルスチューブ冷凍機の実施例
10の断面図である。
FIG. 15 is a sectional view of a pulse tube refrigerator according to a tenth embodiment of the present invention.

【図16】本発明に係るパルスチューブ冷凍機の実施例
10の断面図である。
FIG. 16 is a sectional view of a pulse tube refrigerator according to a tenth embodiment of the present invention.

【図17】本発明に係るパルスチューブ冷凍機の実施例
11の断面図である。
FIG. 17 is a sectional view of an eleventh embodiment of a pulse tube refrigerator according to the present invention.

【図18】本発明に係るパルスチューブ冷凍機の実施例
12の断面図である。
FIG. 18 is a sectional view of a twelfth embodiment of the pulse tube refrigerator according to the present invention.

【図19】本発明に係るパルスチューブ冷凍機の実施例
13の断面図である。
FIG. 19 is a sectional view of a pulse tube refrigerator according to a thirteenth embodiment of the present invention.

【図20】従来のパルスチューブ冷凍機の断面図であ
る。
FIG. 20 is a sectional view of a conventional pulse tube refrigerator.

【図21】従来のパルスチューブ冷凍機の低温熱交換器
の無負荷時の温度とオリフィスの開度の関係を説明した
グラフ図である。
FIG. 21 is a graph illustrating the relationship between the temperature of a low temperature heat exchanger of a conventional pulse tube refrigerator when there is no load and the opening of the orifice.

【図22】図22(a)乃至(d)はそれぞれ従来のパ
ルスチューブ冷凍機の動作を説明した説明図である。
22 (a) to 22 (d) are explanatory views for explaining the operation of the conventional pulse tube refrigerator.

【図23】図23(a)乃至(c)はそれぞれ従来のパ
ルスチューブ冷凍機の圧力と体積の関係を説明するP−
V線図である。
23 (a) to 23 (c) are views for explaining the relationship between pressure and volume of a conventional pulse tube refrigerator, respectively.
It is a V diagram.

【図24】従来のパルスチューブ冷凍機の他の実施例の
断面図である。
FIG. 24 is a cross-sectional view of another embodiment of the conventional pulse tube refrigerator.

【図25】従来のパルスチューブ冷凍機の他の実施例の
位相差と冷却性能の関係を説明した説明図である。
FIG. 25 is an explanatory diagram illustrating the relationship between the phase difference and the cooling performance of another example of the conventional pulse tube refrigerator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 パルスチューブ 2 蓄熱器 3 圧縮機シリンダ 3a 第1の圧縮機シリンダ 3b 第2の圧縮機シリンダ 4 ピストン 4a 第1のピストン 4b 第2のピストン 5 圧縮空間(圧縮室) 7 オリフィス 8 低温熱交換器 9 常温熱交換器 10 バッファ空間(バッファ室) 10a 第1のバッファ空間(第1のバッファ室) 10b 第2のバッファ空間(第2のバッファ室) 16 リニアモータ 16a 第1のリニアモータ 16b 第2のリニアモータ 22〜24,25,27,43,61 連通管 33 クランク機構 33a 第1のクランク機構 33b 第2のクランク機構 59 膨張ピストン 60 膨張室 61 連通管 1 pulse tube 2 heat accumulator 3 compressor cylinder 3a first compressor cylinder 3b second compressor cylinder 4 piston 4a first piston 4b second piston 5 compression space (compression chamber) 7 orifice 8 low temperature heat exchanger 9 Room temperature heat exchanger 10 Buffer space (buffer chamber) 10a 1st buffer space (1st buffer chamber) 10b 2nd buffer space (2nd buffer chamber) 16 Linear motor 16a 1st linear motor 16b 2nd Linear motors 22 to 24, 25, 27, 43, 61 communication pipe 33 crank mechanism 33a first crank mechanism 33b second crank mechanism 59 expansion piston 60 expansion chamber 61 communication pipe

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 冷熱を発生する低温熱交換器を介して蓄
熱器が一端に設けられると共に常温熱交換器が他端に設
けられたパルスチューブと、シリンダ内に摺動自在に支
持されたピストン及び前記シリンダで形成された圧縮室
を備えると共に前記ピストンを往復運動する駆動手段を
備え、かつ、前記圧縮室の容積変化に反比例して容積変
化するバッファ室を備えた圧縮機と、前記蓄熱器及び低
温熱交換器を介して前記圧縮室とパルスチューブとを連
通する第1の連通管と、作動ガスがパルスチューブを介
して前記バッファ室と圧縮室間を流れるように、前記常
温熱交換器を介してバッファ室とパルスチューブとを連
通する第2の連通管とを備えたことを特徴とするパルス
チューブ冷凍機。
1. A pulse tube having a heat accumulator at one end and a room temperature heat exchanger at the other end via a low-temperature heat exchanger for generating cold heat, and a piston slidably supported in a cylinder. And a compressor having a compression chamber formed by the cylinder, a drive unit for reciprocating the piston, and a buffer chamber that changes in volume in inverse proportion to a change in volume of the compression chamber; And a first communication pipe that communicates the compression chamber with the pulse tube via the low temperature heat exchanger, and the normal temperature heat exchanger so that the working gas flows between the buffer chamber and the compression chamber via the pulse tube. A pulse tube refrigerator, comprising: a second communication pipe that connects the buffer chamber and the pulse tube via the.
【請求項2】 冷熱を発生する低温熱交換器を介して蓄
熱器が一端に設けられると共に常温熱交換器が他端に設
けられたパルスチューブと、シリンダ内に摺動自在に支
持されたピストンと及び前記シリンダで形成された圧縮
室を備えると共に前記ピストンを往復運動するリニアモ
ータを備え、かつ、前記圧縮室の容積変化に反比例して
容積変化するバッファ室を備えた圧縮機と、前記蓄熱器
及び低温熱交換器を介して前記圧縮室とパルスチューブ
とを連通する第1の連通管と、作動ガスがパルスチュー
ブを介して前記バッファ室と圧縮室間を流れるように、
前記常温熱交換器を介してバッファ室とパルスチューブ
とを連通する第2の連通管とを備えたことを特徴とする
パルスチューブ冷凍機。
2. A pulse tube having a heat accumulator at one end and a room temperature heat exchanger at the other end via a low temperature heat exchanger for generating cold heat, and a piston slidably supported in the cylinder. And a compressor having a compression chamber formed of the cylinder and having a linear motor that reciprocates the piston, and a buffer chamber that changes in volume in inverse proportion to a change in volume of the compression chamber; A first communication pipe that communicates the compression chamber and the pulse tube via a container and a low-temperature heat exchanger, so that the working gas flows between the buffer chamber and the compression chamber via the pulse tube,
A pulse tube refrigerator, comprising: a second communication tube that connects the buffer chamber and the pulse tube via the room temperature heat exchanger.
【請求項3】 冷熱を発生する低温熱交換器を介して蓄
熱器が一端に設けられると共に常温熱交換器が他端に設
けられたパルスチューブと、シリンダ内に摺動自在に支
持されたピストン及び前記シリンダで形成された圧縮室
を備えると共に前記ピストンを往復運動するクランク機
構を備え、かつ、前記圧縮室の容積変化に反比例して容
積変化するバッファ室を備えた圧縮機と、前記蓄熱器及
び低温熱交換器を介して前記圧縮室とパルスチューブと
を連通する第1の連通管と、作動ガスがパルスチューブ
を介して前記バッファ室と圧縮室間を流れるように、前
記常温熱交換器を介してバッファ室とパルスチューブと
を連通する第2の連通管とを備えたことを特徴とするパ
ルスチューブ冷凍機。
3. A pulse tube having a heat accumulator at one end and a room temperature heat exchanger at the other end via a low temperature heat exchanger for generating cold heat, and a piston slidably supported in the cylinder. And a compressor having a compression chamber formed by the cylinder and having a crank mechanism that reciprocates the piston, and a buffer chamber that changes in volume in inverse proportion to a change in volume of the compression chamber, and the heat storage unit. And a first communication pipe that communicates the compression chamber with the pulse tube via the low temperature heat exchanger, and the normal temperature heat exchanger so that the working gas flows between the buffer chamber and the compression chamber via the pulse tube. A pulse tube refrigerator, comprising: a second communication pipe that connects the buffer chamber and the pulse tube via the.
【請求項4】 冷熱を発生する低温熱交換器を介して蓄
熱器が一端に設けられると共に常温熱交換器が他端に設
けられたパルスチューブと、シリンダ内に摺動自在に支
持されたピストン及び前記シリンダで形成された圧縮室
を備えると共に前記ピストンを往復運動する駆動手段を
備え、かつ、前記圧縮室の容積変化に反比例して容積変
化するバッファ室を備えた圧縮機と、前記蓄熱器及び低
温熱交換器を介して前記圧縮室とパルスチューブとを連
通する第1の連通管と、作動ガスがパルスチューブを介
して前記バッファ室と圧縮室間を流れるように、前記常
温熱交換器を介してバッファ室とパルスチューブとを連
通する第2の連通管と、該第2の連通管を介して前記バ
ッファ室と常温熱交換器間に設けられ、開口率を調整自
在なオリフィスバルブとを備えたことを特徴とするパル
スチューブ冷凍機。
4. A pulse tube having a heat accumulator at one end and a room temperature heat exchanger at the other end via a low temperature heat exchanger for generating cold heat, and a piston slidably supported in the cylinder. And a compressor having a compression chamber formed by the cylinder, a drive unit for reciprocating the piston, and a buffer chamber that changes in volume in inverse proportion to a change in volume of the compression chamber; And a first communication pipe that communicates the compression chamber with the pulse tube via the low temperature heat exchanger, and the normal temperature heat exchanger so that the working gas flows between the buffer chamber and the compression chamber via the pulse tube. A second communication pipe that communicates the buffer chamber with the pulse tube via a valve, and an orifice valve that is provided between the buffer chamber and the room temperature heat exchanger via the second communication pipe and has an adjustable opening ratio. A pulse tube refrigerator, which is equipped with a tube.
【請求項5】 冷熱を発生する低温熱交換器を介して蓄
熱器が一端に設けられると共に常温熱交換器が他端に設
けられたパルスチューブと、シリンダ内に摺動自在に対
向して支持された一対のピストン間に形成された圧縮室
を備えると共に前記一対のピストンを所定の位相差で往
復運動する駆動手段を備え、かつ、前記圧縮室の容積変
化に反比例して容積変化する第1,第2のバッファ室を
備えた圧縮機と、前記蓄熱器及び低温熱交換器を介して
前記圧縮室とパルスチューブとを連通する第1の連通管
と、作動ガスがパルスチューブを介して前記第1,第2
のバッファ室のいずれか一方と圧縮室間を流れるよう
に、前記常温熱交換器を介して前記一方のバッファ室と
パルスチューブとを連通する第2の連通管とを備えたこ
とを特徴とするパルスチューブ冷凍機。
5. A pulse tube having a heat accumulator provided at one end and a room temperature heat exchanger provided at the other end via a low temperature heat exchanger for generating cold heat, and slidably opposed to and supported in a cylinder. A compression chamber formed between the pair of pistons, and a drive means for reciprocating the pair of pistons with a predetermined phase difference; and a volume change in inverse proportion to a volume change of the compression chamber. , A compressor provided with a second buffer chamber, a first communication pipe for communicating the compression chamber with a pulse tube via the heat accumulator and a low temperature heat exchanger, and a working gas with the pulse tube connected via a pulse tube. First and second
A second communication pipe for communicating the one buffer chamber with the pulse tube via the room temperature heat exchanger so as to flow between any one of the buffer chambers and the compression chamber. Pulse tube refrigerator.
【請求項6】 冷熱を発生する低温熱交換器を介して蓄
熱器が一端に設けられると共に常温熱交換器が他端に設
けられたパルスチューブと、シリンダ内に摺動自在に対
向して支持された一対のピストン間に形成された圧縮室
を備えると共に前記一対のピストンを所定の位相差で往
復運動する駆動手段を備え、かつ、前記圧縮室の容積変
化に反比例して容積変化する第1,第2のバッファ室を
備えた圧縮機と、前記蓄熱器及び低温熱交換器を介して
前記圧縮室とパルスチューブとを連通する第1の連通管
と、作動ガスがパルスチューブを介して前記第1,第2
のバッファ室のいずれか一方と圧縮室間を流れるよう
に、前記常温熱交換器を介して前記一方のバッファ室と
パルスチューブとを連通する第2の連通管と、第1,第
2のバッファ室を連通する第3の連通管とを備えたこと
を特徴とするパルスチューブ冷凍機。
6. A pulse tube having a heat accumulator provided at one end and a room temperature heat exchanger provided at the other end via a low temperature heat exchanger for generating cold heat, and slidably opposed to and supported in a cylinder. A compression chamber formed between the pair of pistons, and a drive means for reciprocating the pair of pistons with a predetermined phase difference; and a volume change in inverse proportion to a volume change of the compression chamber. , A compressor provided with a second buffer chamber, a first communication pipe for communicating the compression chamber with a pulse tube via the heat accumulator and a low temperature heat exchanger, and a working gas with the pulse tube connected via a pulse tube. First and second
Second buffer pipe for communicating the one buffer chamber with the pulse tube via the room temperature heat exchanger so as to flow between any one of the buffer chambers and the compression chamber, and the first and second buffers. A pulse tube refrigerator comprising: a third communication pipe that communicates with the chamber.
【請求項7】 前記駆動手段はリニアモータであること
を特徴とする請求項5又は6のパルスチューブ冷凍機。
7. The pulse tube refrigerator according to claim 5, wherein the driving means is a linear motor.
【請求項8】 前記駆動手段はクランク機構であること
を特徴とする請求項5又は6のパルスチューブ冷凍機。
8. The pulse tube refrigerator according to claim 5, wherein the driving means is a crank mechanism.
【請求項9】 冷熱を発生する低温熱交換器を介して蓄
熱器が一端に設けられると共に常温熱交換器が他端に設
けられたパルスチューブと、シリンダ内に摺動自在に支
持されたピストンと前記シリンダとで形成された圧縮室
を備えると共に前記ピストンを往復運動する駆動手段を
備え、かつ、前記ピストンに同軸上に膨張ピストンを形
成して該膨張ピストンで形成されると共に前記圧縮室の
容積変化に反比例して容積変化する膨張室を備えた圧縮
機と、前記蓄熱器及び低温熱交換器を介して前記圧縮室
とパルスチューブとを連通する第1の連通管と、作動ガ
スがパルスチューブを介して前記膨張室と圧縮室間を流
れるように、前記常温熱交換器を介して膨張室とパルス
チューブとを連通する第2の連通管とを備えたことを特
徴とするパルスチューブ冷凍機。
9. A pulse tube having a heat accumulator at one end and a room temperature heat exchanger at the other end via a low temperature heat exchanger for generating cold heat, and a piston slidably supported in the cylinder. A compression chamber formed by the cylinder and the cylinder, and driving means for reciprocating the piston, and an expansion piston formed coaxially with the piston to form the expansion piston and the compression chamber A compressor provided with an expansion chamber whose volume changes in inverse proportion to the volume change, a first communication pipe for connecting the compression chamber and the pulse tube through the heat storage device and the low temperature heat exchanger, and a working gas pulsed. A pulse tube provided with a second communication tube that connects the expansion chamber and the pulse tube through the normal temperature heat exchanger so that the expansion tube and the compression chamber flow through the tube. Move refrigerator.
【請求項10】 冷熱を発生する低温熱交換器を介して
蓄熱器が一端に連通されると共に常温熱交換器が他端に
連通されたパルスチューブと、シリンダ内に摺動自在に
支持されたピストンと前記シリンダとで形成された圧縮
室を備えると共に前記ピストンを往復運動する駆動手段
を備え、かつ、前記ピストンに弾性部材を介して同軸上
に連結された膨張ピストンで形成されると共に前記圧縮
室の容積変化に対して所定の位相差で容積変化する膨張
室を備えた圧縮機と、前記蓄熱器及び低温熱交換器を介
して前記圧縮室とパルスチューブとを連通する第1の連
通管と、作動ガスがパルスチューブを介して前記膨張室
と圧縮室間を流れるように、前記常温熱交換器を介して
膨張室とパルスチューブとを連通する第2の連通管とを
備えたことを特徴とするパルスチューブ冷凍機。
10. A pulse tube in which a heat accumulator is connected to one end and a room temperature heat exchanger is connected to the other end via a low temperature heat exchanger that generates cold heat, and slidably supported in a cylinder. A compression chamber formed by a piston and the cylinder; a drive means for reciprocating the piston; and an expansion piston coaxially connected to the piston via an elastic member A compressor provided with an expansion chamber whose volume changes with a predetermined phase difference with respect to the volume change of the chamber, and a first communication pipe that connects the compression chamber and the pulse tube via the heat storage device and the low temperature heat exchanger. And a second communication pipe that communicates the expansion chamber and the pulse tube through the room temperature heat exchanger so that the working gas flows between the expansion chamber and the compression chamber through the pulse tube. Features and Pulse tube refrigerator.
【請求項11】 冷熱を発生する低温熱交換器が一端に
設けられると共に常温熱交換器が他端に設けられたパル
スチューブと、前記低温熱交換器を介してパルスチュー
ブの一端に設けられると共に該パルスチューブに平行に
配置された蓄熱器と、シリンダ内に摺動自在に支持され
たピストン及び前記シリンダで形成された圧縮室を備え
ると共に前記ピストンを往復運動する駆動手段を備え、
かつ、前記圧縮室の容積変化に反比例して容積変化する
バッファ室を備えた圧縮機と、前記蓄熱器及び低温熱交
換器を介して前記圧縮室とパルスチューブとを連通する
第1の連通管と、作動ガスがパルスチューブを介して前
記バッファ室と圧縮室間を流れるように、前記常温熱交
換器を介してバッファ室とパルスチューブとを連通する
第2の連通管とを備えたことを特徴とするパルスチュー
ブ冷凍機。
11. A pulse tube having a low temperature heat exchanger for generating cold heat at one end and a room temperature heat exchanger at the other end; and a pulse tube provided at one end of the pulse tube via the low temperature heat exchanger. A heat storage device arranged in parallel with the pulse tube, a piston slidably supported in a cylinder, and a compression chamber formed by the cylinder, and a driving means for reciprocating the piston,
A first communication pipe for communicating the compression chamber with the pulse tube via the heat storage device and the low temperature heat exchanger, and a compressor having a buffer chamber whose volume changes in inverse proportion to the volume change of the compression chamber. And a second communication pipe that communicates the buffer chamber and the pulse tube through the normal temperature heat exchanger so that the working gas flows between the buffer chamber and the compression chamber through the pulse tube. Characteristic pulse tube refrigerator.
【請求項12】 冷熱を発生する低温熱交換器が一端に
設けられると共に常温熱交換器が他端に設けられたパル
スチューブと、前記低温熱交換器を介してパルスチュー
ブの一端に設けられると共に該パルスチューブの内部に
同軸上に配設された蓄熱器と、シリンダ内に摺動自在に
支持されたピストン及び前記シリンダで形成された圧縮
室を備えると共に前記ピストンを往復運動する駆動手段
を備え、かつ、前記圧縮室の容積変化に反比例して容積
変化するバッファ室を備えた圧縮機と、前記蓄熱器及び
低温熱交換器を介して前記圧縮室とパルスチューブとを
連通する第1の連通管と、作動ガスがパルスチューブを
介して前記バッファ室と圧縮室間を流れるように、前記
常温熱交換器を介してバッファ室とパルスチューブとを
連通する第2の連通管とを備えたことを特徴とするパル
スチューブ冷凍機。
12. A pulse tube having a low temperature heat exchanger for generating cold heat at one end and a room temperature heat exchanger at the other end; and a pulse tube provided at one end of the pulse tube via the low temperature heat exchanger. A heat storage unit arranged coaxially inside the pulse tube, a piston slidably supported in a cylinder, and a compression chamber formed by the cylinder, and a driving means for reciprocating the piston. And a first communication that connects the compression chamber and the pulse tube via the heat storage device and the low-temperature heat exchanger, and a compressor that includes a buffer chamber that changes in volume in inverse proportion to the change in volume of the compression chamber. A second communication for communicating the buffer chamber with the pulse tube through the room temperature heat exchanger so that the working gas flows between the tube and the compression chamber through the pulse tube. A pulse tube refrigerator having a tube.
【請求項13】 冷熱を発生する低温熱交換器が一端に
設けられると共に常温熱交換器が他端に設けられたパル
スチューブと、前記低温熱交換器を介してパルスチュー
ブの一端に設けられると共に該パルスチューブの外周に
同軸上に配設された蓄熱器と、シリンダ内に摺動自在に
支持されたピストン及び前記シリンダで形成された圧縮
室を備えると共に前記ピストンを往復運動する駆動手段
を備え、かつ、前記圧縮室の容積変化に反比例して容積
変化するバッファ室を備えた圧縮機と、前記蓄熱器及び
低温熱交換器を介して前記圧縮室とパルスチューブとを
連通する第1の連通管と、作動ガスがパルスチューブを
介して前記バッファ室と圧縮室間を流れるように、前記
常温熱交換器を介してバッファ室とパルスチューブとを
連通する第2の連通管とを備えたことを特徴とするパル
スチューブ冷凍機。
13. A pulse tube having a low temperature heat exchanger for generating cold heat at one end and a room temperature heat exchanger at the other end, and a pulse tube provided at one end of the pulse tube via the low temperature heat exchanger. A heat accumulator arranged coaxially on the outer circumference of the pulse tube, a piston slidably supported in a cylinder, a compression chamber formed by the cylinder, and a driving means for reciprocating the piston. And a first communication that connects the compression chamber and the pulse tube via the heat storage device and the low-temperature heat exchanger, and a compressor that includes a buffer chamber that changes in volume in inverse proportion to the change in volume of the compression chamber. A second communication for communicating the buffer chamber with the pulse tube through the room temperature heat exchanger so that the working gas flows between the tube and the compression chamber through the pulse tube. A pulse tube refrigerator having a tube.
【請求項14】 冷熱を発生する低温熱交換器を介して
蓄熱器が一端に設けられると共に常温熱交換器が他端に
設けられたパルスチューブと、シリンダ内に摺動自在に
支持されたピストン及び前記シリンダで形成された圧縮
室を備えると共に前記ピストンを往復運動する駆動手段
を備え、かつ、前記圧縮室の容積変化に反比例して容積
変化するバッファ室を備えた圧縮機と、前記蓄熱器及び
低温熱交換器を介して前記圧縮室とパルスチューブとを
連通する第1の連通管と、作動ガスがパルスチューブを
介して前記バッファ室と圧縮室間を流れるように、前記
常温熱交換器を介してバッファ室とパルスチューブとを
連通する第2の連通管と、第1の連通管及び第2の連通
管を連通する第3の連通管とを備えたことを特徴とする
パルスチューブ冷凍機。
14. A pulse tube having a heat accumulator at one end and a room temperature heat exchanger at the other end via a low temperature heat exchanger for generating cold heat, and a piston slidably supported in a cylinder. And a compressor having a compression chamber formed by the cylinder, a drive unit for reciprocating the piston, and a buffer chamber that changes in volume in inverse proportion to a change in volume of the compression chamber; And a first communication pipe that communicates the compression chamber with the pulse tube via the low temperature heat exchanger, and the normal temperature heat exchanger so that the working gas flows between the buffer chamber and the compression chamber via the pulse tube. Pulse tube refrigeration characterized by comprising a second communication pipe that communicates the buffer chamber with the pulse tube via the second communication pipe, and a third communication pipe that communicates the first communication pipe and the second communication pipe. Machine.
【請求項15】 冷熱を発生する低温熱交換器を介して
蓄熱器が一端に設けられると共に常温熱交換器が他端に
設けられたパルスチューブと、シリンダ内に摺動自在に
支持されたピストンと前記シリンダとで形成された圧縮
室を備えると共に前記ピストンを往復運動する駆動手段
を備えた圧縮機と、弾性部材に連結された膨張ピストン
を膨張シリンダ内に摺動自在に支持し、該膨張シリンダ
と膨張ピストンで形成すると共に前記圧縮室の容積変化
に対して所定の位相差で容積変化するバッファ室を備え
たバッファ手段と、前記蓄熱器及び低温熱交換器を介し
て前記圧縮室とパルスチューブとを連通する第1の連通
管と、作動ガスがパルスチューブを介して前記バッファ
室と圧縮室間を流れるように、前記常温熱交換器を介し
てバッファ室とパルスチューブとを連通する第2の連通
管とを備えたことを特徴とするパルスチューブ冷凍機。
15. A pulse tube having a heat accumulator at one end and a room temperature heat exchanger at the other end via a low temperature heat exchanger for generating cold heat, and a piston slidably supported in the cylinder. A compressor having a compression chamber formed by a cylinder and the cylinder, and a drive means for reciprocating the piston, and an expansion piston connected to an elastic member slidably supported in the expansion cylinder, and the expansion A buffer means formed of a cylinder and an expansion piston and having a buffer chamber whose volume changes with a predetermined phase difference with respect to the volume change of the compression chamber; and a pulse with the compression chamber via the heat accumulator and a low temperature heat exchanger. A first communication pipe communicating with the tube and a buffer chamber and a valve via the room temperature heat exchanger so that the working gas flows between the buffer chamber and the compression chamber via a pulse tube. A pulse tube refrigerator, comprising: a second communication tube that communicates with the tube.
【請求項16】 前記ピストンを前記圧縮機のシリンダ
内に対向して一対設け、一対のピストン間に前記圧縮室
を形成し、かつ、一対のピストンを所定の位相差で往復
運動する駆動手段を備えたことを特徴とする請求項9又
は10のパルスチューブ冷凍機。
16. A drive means for providing a pair of the pistons in a cylinder of the compressor so as to face each other, forming the compression chamber between the pair of pistons, and reciprocating the pair of pistons with a predetermined phase difference. The pulse tube refrigerator according to claim 9, wherein the pulse tube refrigerator is provided.
【請求項17】 冷熱を発生する低温熱交換器を介して
蓄熱器が一端に設けられると共に常温熱交換器が他端に
設けられたパルスチューブと、シリンダ内に摺動自在に
対向して支持された一対のピストン間に形成された圧縮
室を備えると共に前記一対のピストンを所定の位相差で
往復運動する駆動手段を備えた圧縮機と、弾性部材に連
結された膨張ピストンを膨張シリンダ内に摺動自在に支
持し、該膨張シリンダと膨張ピストンで形成すると共に
前記圧縮室の容積変化に対して所定の位相差で容積変化
するバッファ室を備えたバッファ手段と、前記蓄熱器及
び低温熱交換器を介して前記圧縮室とパルスチューブと
を連通する第1の連通管と、作動ガスがパルスチューブ
を介して前記バッファ室と圧縮室間を流れるように、前
記常温熱交換器を介してバッファ室とパルスチューブと
を連通する第2の連通管とを備えたことを特徴とするパ
ルスチューブ冷凍機。
17. A pulse tube having a heat accumulator at one end and a room temperature heat exchanger at the other end via a low temperature heat exchanger for generating cold heat, and slidably opposed to and supported in a cylinder. A compressor provided with a compression chamber formed between a pair of pistons and a drive means for reciprocating the pair of pistons with a predetermined phase difference; and an expansion piston connected to an elastic member in an expansion cylinder. Buffer means slidably supported and formed by the expansion cylinder and the expansion piston and having a volume change with a predetermined phase difference with respect to the volume change of the compression chamber, the heat storage device and the low temperature heat exchange A first communication pipe that communicates the compression chamber with the pulse tube via a pressure vessel, and the normal temperature heat exchanger so that the working gas flows between the buffer chamber and the compression chamber via the pulse tube. Then, the pulse tube refrigerator is provided with a second communication tube for communicating the buffer chamber with the pulse tube.
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