专利名称：脉冲管制冷机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种产生超低温的脉冲管制冷机。
背景技术：
作为先前技术，有如图8(专利文献日本专利特开平9-296963号公报)所示的脉冲管制冷机。该脉冲管制冷机的构造如图8所示，包括压缩机121；低压供给阀122、124、126；高压供给阀123、125、127；第1脉冲管107；第2脉冲管117；第1蓄冷器103和第2蓄冷器13。第1脉冲管107具有高温端107H和低温端107L。在更靠近低温侧的第2脉冲管117则具有高温端117H和低温端117L。
按照该脉冲管制冷机构造，第2脉冲管117的高温端117H被设置在室温部分内，由空气进行冷却。因此，由于第2脉冲管117的体积较大，要想提高制冷回路内制冷气体的压缩比是有极限的，因此，要想提高在第2脉冲管117一端即低温端产生的制冷能力，也是有极限的。
而且，按照该脉冲管制冷机构造，由于大于等于室温的温暖气体从第2脉冲管117的高温端117H流进第2脉冲管117的低温端，因此，从这个意义上说，提高第2脉冲管117低温端117L产生的制冷能力，也是有限度的。
同时，作为先前技术，有如图9所示文献(非专利文献1Cryocoolers11，P189-198 Design and Test of the NIST/Lockheed Martin MinituaturePulse TubeFlight Cryoosooler)中公开的脉冲管制冷机。该脉冲管制冷机如图9所示，包括压缩机209，第1脉冲管201、第2脉冲管203、第1蓄冷器207、第2蓄冷器206和节流孔300、301、302。第1脉冲管201具有高温端201H，低温端201L。更靠近低温侧的第2脉冲管203具有高温端203H和低温端203L。
按照该脉冲管制冷机的构造，第2脉冲管203的高温端203H，与第1脉冲管20的低温端201L连接设置.因此，第2脉冲管203的高温端203H是通过第1脉冲管201产生的制冷进行冷却，而第2脉冲管的高温端203H仅仅设置在第1脉冲管201的低温端201L上，即使制冷气体的气体压缩比再大，第2脉冲管203的低温端203L也得不到良好的制冷效果。
(专利文献1日本专利特开平9-296963号公报)(非专利文献1Cryocoolers 11，P189-198 Design and Test of theNIST/Lockheed Martin Minituature Pulse Tube Flight Cryoosooler)发明内容本发明是鉴于上述实际情况而实施的发明，目的是提供一种有利于提高制冷能力的脉冲管制冷机。
本发明中第，种形态的脉冲管制冷机，包括压力波形发生装置，其使制冷气体产生压力波形；脉冲管，其中流入有压力波形发生装置产生的具备压力彼形的制冷气体，且一端为低温端，另一端为高温端；蓄冷器，其设置在压力波形发生装置和上述脉冲管之间，且对流入脉冲管的制冷气体进行预冷；压力波形相位控制器，其具备与脉冲管高温端相连通的缓冲箱，且对制冷气体的压力波形相位进行控制，从而在上述脉冲管低温端处产生制冷效果真空隔热槽，其具备容纳脉冲管的真空隔热室，该脉冲管制冷机的特征是缓冲箱设置在真空隔热槽的真空隔热室内。
按照本发明中第1种形态的脉冲管制冷机，缓冲箱和脉冲管均设置在真空隔热槽的真空隔热室内。因此，控制了空气热量进入缓冲箱。由此即可保持缓冲箱内的制冷气体处于低温状态。故可以提高制冷回路内制冷气体的压缩比增大脉冲管低温端产生的冷冻量，有利于提高脉冲管制冷机的制冷能力。
按照本发明中第1种形态的脉冲管制冷机，当设置有第1缓冲箱和第2缓冲箱时，可以把低温侧的第2缓冲箱设置在真空隔热槽内。
按照本发明中各种形态，压力波形发生装置用来产生制冷气体的压力波形。例如，用压缩机来产生压力波形。蓄冷器被设置在压力波形发生装置和脉冲管之间，具有对流向脉冲管的制冷气体进行冷却的功能。蓄冷器可以使用金属等热容量较大的材料来制作。
按照本发明中说明书所示各种形态，真空隔热槽的真空隔热室内部保持为高真空状态，从而获得真空隔热。这种状况下的真空状态可达到10-3Torr以下(133×1.0-3pa以下)，更理想的可达到10-4Torr以下(133×10-4pa以下)。
(2)本发明中第2种形态的脉冲管制冷机，包括压力波形发生装置，其使制冷气体产生压力波形脉冲管，其中流入有压力波形发生装置产生的其备压力波形的制冷气体，且一端为低温端，另一端为高温端蓄冷器，其设置在压力波形发生装置和脉冲管之间，且对流入上述脉冲管的制冷气体进行预冷压力波形相位控制器，其具有与脉冲管高温端相连通且其流路内径小于脉冲管内径的惯性管、及通过惯性管与脉冲管高温端相连通的缓冲箱，且对制冷气体的压力波形相位进行控制，从而脉冲管低温端处产生制冷效果；真空隔热槽，其具备容纳上述脉冲管的真空隔热室，该脉冲管制冷机的特征是惯性管设置在真空隔热槽的真空隔热室内。
按照本发明中第2种形态的脉冲管制冷机，脉冲管高温端的制冷气体经过流路内径小于脉冲管内径的惯性管，而对缓冲箱进行流入和流出。此时，制冷气体的压力波形相位受到调整，使脉冲管低温端的制冷能力保持良好状态。惯性管与缓冲箱具备作为调整制冷气体相位和压力增幅用的压力波形相位控制器件的功能作用。从具有调整制冷气体压力波形相位的功能的观点来看，在考虑到与电路的对应性时，惯性管将起到相当于电路中电感器的作用(产生制冷气体相位差的功能)。
按照本发明中第2种形态的脉冲管制冷机，惯性管与脉冲管均配置在真空隔热槽的真空隔热室内。因此，可以控制空气热量进入惯性管。因此，使惯性管内流动的制冷气体保持低温状态。从而可以提高制冷回路内的制冷气体压缩比，有利于增大脉冲管低温端产生的冷冻量，提高脉冲管制冷机的制冷能力。
尤其是惯性管内流动的制冷气体如果为低温，那么，惯性管的流道阻力就小，流动在惯性管内的气体粘性损耗就小。其结果，流向脉冲管高温端的制冷气体相位和气体量就保持良好，从而增大了制冷能力。
按照木发明中第2种形态的脉冲管制冷机，在设置与第1缓冲箱相连通的第1惯性管和与第2缓冲箱相连通的第1惯性管时，可以将低温端的第2惯性管配置在真空隔热槽内。
(3)本发明中第3种形态的脉冲管制冷机，包括压力波形发生装置，其使制冷气体产生压力波形第1脉冲管，其中流入有压力波形发生装置产生的具备压力波形的制冷气体，且一端为低温端，另一端为高温端；第2脉冲管，其中流入有具备压力波形的制冷气体，且其一端为温度低于第1脉冲管低温端的低温端，另一端为高温端蓄冷器，其设置在压力波形发生装置和第1脉冲管以及第2脉冲管之间，对流入第1脉冲管和I或第2脉冲管的制冷气体进行预冷压力波形相位控制器，具有与第1脉冲管高温端相连通，且其流路内径小于第1脉冲管内径的第1惯性管；通过第1惯性管与第1脉冲管高温端相连通的第1缓冲箱；与第2脉冲管高温端相连通，且其流路内径小于第2脉冲管内径的第2惯性管；通过第2惯性管与第2脉冲管高温端相连通的第2缓冲箱；而且，对制冷气体的压力波形相位进行控制，从而产生制冷效果；真空隔热槽，其具备至少容纳第2脉冲管的真空隔热室，该脉冲管制冷机的特征是设置有与第1脉冲管低温端进行热接触、且利用来自第1脉冲管低温端的冷冻效果进行冷却的冷却器件，并使冷却器件与第2惯性管进行热接触。
按照本发明中第3种形态所示的脉冲管制冷机构造，脉冲管的高温端制冷气体经过流道内径小于脉冲管内径的惯性管，对缓冲箱进行流入和流出。此时，制冷气体压力波形相位受到调整，使脉冲管低温端的制冷能力保持良好状态。惯性管与缓冲箱具备作为调整制冷气体相位与压力增幅的压力波形相位控制器件的功能作用。从具有调整制冷气体压力波形相位的功能的观点来看，若考虑与电路的对应性，惯性管将起到相当于电路中电感器的作用。
而且，设置有与第1脉冲管的低温端进行热接触、且通过来自第1脉冲管低温端的冷冻作用而进行冷却的冷却器件。因此，冷却器件是依靠第1脉冲管低温端的冷冻作用得以冷却。
而且，按照本发明中第3种形态的脉冲管制冷机，由于将冷却器件与第2惯性管热接触，第2惯性管依靠来自第1脉冲管低温端的冷冻作用而得到冷却。因此，惯性管内流动的制冷气体可以保持在低温状态，因此可以提高制冷回路内的制冷气体压缩比，增大了在脉冲管低温端处产生的冷冻量，从而有利于提高脉冲管制冷机的制冷能力。
尤其是当惯性管中流动的制冷气体处于为低温时，惯性管的流道阻力变小，惯性管内流动的气体粘性损耗降低，其结果，可使脉冲管高温端流动的制冷气体相位和气体量保持良好状态，因而增大了制冷能力。
冷却器件最好是采用传热性能良好的金属来制作。比如说冷却器件可以由金属板来构成。金属板的形状无特别规定。为提高惯性管的冷却性，可采取增大冷却器件和惯性管间的热接触面积。
(4)本发明中第4种形态的脉冲管制冷机，包括压力波形发生装置，其使制冷气体产生压力波形；第1脉冲管，其中流入有压力波形发生装置产生的其备压力波形的制冷气体，且一端为低温端，另一端为高温端；第2脉冲管，其中流入有具备压力波形的制冷气体，且一端为温度低于第1脉冲管低温端的低温端，另一端为高温端；蓄冷器，其设置在压力波形发生装置和第2脉冲管以及第2脉冲管之间，对流入第1脉冲管和/或第2脉冲管的制冷气体进行预冷；压力波形相位控制器，包括与第1脉冲管高温端相连通，且流路内径小于第1脉冲管内径的第1惯性管；通过第1惯性管与第1脉冲管高温端相连通的第1缓冲箱；与第2脉冲管高温端相连通，且其流路内径小于第2脉冲管内径的第2惯性管；通过第2惯性管与第2脉冲管高温端相连通的第2缓冲箱，且对制冷气体的压力波形相位进行控制，从而产生制冷效果；真空隔热糟，其具备至少容纳第2脉冲管的真空隔热室，该脉冲管制冷机的特征是设置有与第1脉冲管低温端进行热接触，且利用来自第1脉冲管低温端的冷冻效果进行冷却的冷却器件，并使冷却器件与第2缓冲箱进行热接触。
按照本发明中第4种形态的脉冲管制冷机，设置有与第1脉冲管的低温端进行热接触，且通过来自第1脉冲管低温端的冷冻作用进行冷却的冷却器件。因此，冷却器件是依靠第1脉冲管的低温端冷冻作用得以冷却。
而且，按照本发明第4种形态的脉冲管制冷机，通过将冷却器件与第2缓冲箱进行热接触，第2缓冲箱依靠来自第1脉冲管低温端的冷冻作用而得到冷却。因此，第2缓冲箱内的制冷气体可以保持在低温状态。因此，可以提高制冷回路中制冷气体压缩比，增大了在脉冲管低温端处产生的冷冻量，从而有利于提高脉冲管制冷机的制冷能力。
冷却器件是依靠与第1脉冲管低温端进行热接触，且利用来自第1脉冲管低温端的冷冻作用来进行冷却的。作为冷却器件最好采用传热性能好的金属(一般为铝合金、铜合金和铁合金)来制作。冷却器件的形状无特殊限定，比如说可使用金属板。金属板的形状也无特殊规定。为尽可能提高对于第2缓冲箱的冷却性，作为冷却器件和第2缓冲箱之间的热接触面积可以做大一些。
(5)木发明中第5种形态的脉冲管制冷机，包括压力波形发生装置，其使制冷气体产生压力波形第1脉冲管，其中流入有压力波形发生装置产生的具备压力波形的制冷气体，且一端为低温端，另一端为高温端；第2脉冲管，其中流入有具备压力波形的制冷气体，且一端为温度低于第1脉冲管低温端的低温端，另一端为高温端；蓄冷器，其设置在压力波形发生装置和第1脉冲管以及第2脉冲管之间，对流入第1脉冲管和/或第2脉冲管的制冷气体进行预冷；压力彼形相位控制器，包括与第1脉冲管高温端相连通，且流路内径小于第1脉冲管内径的第1惯性管；通过第1惯性管与第1脉冲管高温端相连通的第1缓冲箱；与第2脉冲管高温端相连通，且其流路内径小于第2脉冲管内径的第2惯性管；通过第2惯性管与第2脉冲管高温端相连通的第2缓冲箱，而且，对制冷气体的压力波形相位进行控制，从而产生制冷效果真空隔热槽，其具备至少容纳第2脉冲管的真空隔热室，该脉冲管制冷机的特征是第2惯性管至少有一部分与第1脉冲管的低温端进行热接触。
按照本发明中第5种形态的脉冲管制冷机，第2惯性管与第1脉冲管低温端处于热接触状态。此时，第2惯性管由于受到来自第1脉冲管低温端的冷冻作用，至少一部分受到了冷却。这样，可以使第2惯性管内流动的制冷气体保持在低温状态。从而可以提高制冷回路内制冷气体压缩比，增大了在第2脉冲管低温端处产生的冷冻量，从而有利于提高脉冲管制冷机的制冷能力。
尤其是第2惯性管的流路内径比较小，与第2惯性管流路内径较大时相比，除在第2惯性管外壁一侧流动的制冷气体外，在第2惯性管中心部流动的制冷气体也可有效得到冷却，所以可对第2惯性管内流动的制冷气体整体进行有效地冷却。
按照木发明中第5形态的脉冲管制冷机，比如说可以在第1脉冲管的低温端处把第2惯性管绕制成螺旋形状，以便与第1脉冲管的低温端进行热接触的方式。
(发明的效果)本发明可以提供一种有利于提高脉冲管低温端的制冷能力的脉冲管制冷机。
图1为表示第1实施方式中脉冲管制冷机概念的构成图。
图2为表示第1实施方式中第2惯性管与屏蔽板之间按触部分的构成图。
图3为表示第2实施方式中脉冲管制冷机概念的构成图。
图4为表示第3实施方式中第2缓冲箱与屏蔽板之间接触状态的构成图。
图5为表示第4实施方式中第2缓冲箱周边情况的构成图。
图6为表示第5实施方式中第2缓冲箱周边情况的构成图。
图7为表示第6实施方式中第2惯性管绕制在第1缓冲箱低温端的状态构成图。
图8为表示先前技术中脉冲管制冷机概念的构成图。
图9为表示先前技术中脉冲管制冷机概念的构成图。
具体实施例方式
以下参照附图，对木发明的实施方式加以说明。
(第1实施方式)第1实施方式，如图所示。在图1中，1为线型驱动式压缩机，其可以作为一种压力波形发生装置，能够使气态制冷气体产生压力波形。在压缩机1中，在往返运动的活塞2与活塞3之间的空间构成了压缩部4。压缩部4通过配管5与散热器6的一端6a连通，散热器6的另一端6b与填充了金属丝网等蓄冷材料7的第1蓄冷器8相连。在第1蓄冷器8的低温端8b上，设置有与第2蓄冷器10相接的筒状连接构件9。在第2蓄冷器10的内部，填充有铅或稀土类球状的具备蓄冷功能的蓄冷材料12。第2蓄冷器10保持在比第1蓄冷器8较低的温度下。在连接部件9内部，配置有流路部件11。流路部件11与第1脉冲管14及第2脉冲管20相连通，且其中流有朝向第1脉冲管14的制冷气体及朝向第2脉冲管20的制冷气体。
如图1所示，在上述连接部件9的圆周面即外壁上，设置有供制冷剂流通的配管13的一端13a。配管13的另一端13b与第1热交换器15相连通。第1热交换器15设置在第1脉冲管14的低温端14L处。
第1脉冲管14是一个竖长的金属制管状部件，其内部有一个可让制冷气体流入的中空室。流入的制冷气体具有在压缩部4处产生的压力波形。这里，第1脉冲管14的上端(另一端)处为高温端14H，第1脉冲管14的下端处(一端)为低温端14L。把低温端14L装在下方的目的是为了控制制冷气体的热对流。
如图1所示，第1脉冲管14的高温端14H处连接着第1散热器16的一端。第1散热器16配置在要比真空隔热槽24还要靠外一侧。第1散热器16的另一端与作为第1连通管且其有细长形状的金属制第1惯性管17的一端17a相连接。第1惯性管17具有在电路中相当于电抗器的功能作用。第1惯性管17的内径相对小于第1脉冲管14的内径及第1缓冲箱18的内径。第1惯性管17的另一端17b与第1缓冲管18连接。第1缓冲箱18设有一个大容积的贮藏室18W。
这里第1脉冲管14的制冷气体经过第1惯性管17往返于第1缓冲箱18的内部，对制冷气体的压力波形相位和压力振幅进行调整。因此，第1惯性管17和第1缓冲箱18为使在第1脉冲管14的低温端14L处产生冷冻效果，作为压力波形相位控制器件，对制冷气体压力波形的相位与压力波形振幅进行控制。第1惯性管17和第1缓冲箱18，如图1所示，配置在真空隔热槽1之外。
如图1所示，第2蓄冷器10的低温端10L经配管19，与利用热交换而具有冷却制冷气体功能的第2热交换器30相连通。第2热交换器30设置在第2脉冲管20的低温端20L(温度相对低于第1脉冲管14的低温端14L)。第2脉冲管20为一个长的金属管状部件，其内部有一个竖长的中空室，可使制冷气体流入。这里，第2脉冲管20的长度设定为相对短于第1脉冲管14的长度。同时，第2脉冲管20的内径设定为相对小于第1脉冲管14的内径。因此，第2脉冲管20的容积设定要比第1脉冲管14的容积小。第2脉冲管20的上端为高温20H，第2脉冲管20的下端为低温20L。低温端20L处于下方的目的的是为了控制热对流。
第2脉冲管20的高温端20H处设有具各冷却功能的第2散热器21。第2散热器21经过带有传热性的法兰盘9b，与接触部件9的圆筒部分9a从外而进行热接触。如上所述，在接触部件9的圆筒部9a内面设有流路，该流路中流有在第1脉冲管14的低温端14L处受到冷却的制冷气体。因此，第2散热器21通过利用在接触部件9的圆筒部9a中流动的制冷气体来进行冷却。
换言之，第2脉冲管20的高温端20H与第2散热器21进行热接触，并依靠第2散热器21来进行冷却。其结果，第2脉冲管20的高温端20H就变成为依靠第1脉冲管14低温端14L处产生的冷冻效果来进行冷却。通过第2散热器21、第2脉冲管20的高温端20H保持了较低的温度，即使在流量相同的情况下，也有利于降低第2脉冲管20的制冷气体的体积，缩短了第2脉冲管20的长度。因此，有利于提高制冷回路的压缩比，使第2脉冲管20低温端20L产生的冷冻量比先前技术大幅度增大。
按照本实施方式，如图1所示，设置有屏蔽板25，发挥冷却器件的作用。屏蔽板25为传热性好的金属制品，如图1所示，由于屏蔽板25的部位25m处与第1脉冲管14的低温端14L处于热接触状态，因此，屏蔽板25也受到冷却而处于低温状态。
在作为冷却器件的屏蔽板25上，有一个箱状的屏蔽罩26与之进行热接触。屏蔽罩26配置在屏蔽板25的下侧，并形成屏蔽室26W。屏蔽罩26与真空隔热室24W连通，因此与真空隔热室24W一样，处于高真空状态。
如图2所示，由细长配管构成的金属制第2惯性管22，与屏蔽板25保持热接触状态。第2惯性管22作为第2连通管起到将第2缓冲箱23与第2脉冲管20相连通的作用，并且具有节制气体流量的功能，共内径相对小于第2脉冲管20的内径和第2缓冲箱23的内径。
另外，如图1所示，第2缓冲箱23的上部23u与屏蔽板5保持热接触。第2缓冲箱23配置在屏蔽板25的下方。第2缓冲箱23有一个容积较大的箱室23W，该箱室23的容积相对小于第1缓冲箱18的箱室18W的容积。如上所述，作为冷却器件的屏蔽板25，也要与第2缓冲箱23进行热接触。这样，第2缓冲箱23通过解蔽板25进行冷却，而使第2缓冲箱23内的制冷气体保持在低温状态。
这里，第2脉冲管20的制冷气体经过第2惯性管22，在第2缓冲箱23内部往返流动，使向第2脉冲管20提供的制冷气体的压力波形相位和压力振幅得以调整。因此，第2惯性管22和第2缓冲箱23在第2脉冲管20的低温端20L处产生冷冻效果，所以，起到了控制制冷气体压力波形相位的压力波形相位控制器件的功能作用。
按照本实施的方式，如图1所示，第2缓冲箱23并非配置于空气中，而是配置在真空绝热槽24的真空绝热室24W内。特别是第2缓冲箱设置在真空绝热槽24内的屏蔽罩2的屏蔽室26W内。屏蔽罩2作为防辐射热传导器件，起到控制来自外部热辐射的传导的作用。
因此，要使第2缓冲箱23内的制冷气体能够保持在更低的温度状态，真空绝热槽24的真空绝热室24W内部与真空泵24X连接，保持在高真空状态(10-4Torr以下133X10-4Pa以下)。真空绝热槽24绝热性能良好。
真空绝热槽24的壁体由抑制热传导的高绝热性能的材料所制成。屏蔽罩26设置在真空绝热槽24内部用来控制来自外部的热辐射，其是由热传导性优良的金属为基材制作而成。
按照本实施方式，如图1所示，在屏蔽罩26的屏蔽室26W内，除第2缓冲箱23外，还收容了第2蓄冷器10、第2脉冲管20和第2散热器21，以防止这些器件与空气进行热接触。第1脉冲管14，如图1所示，处于屏蔽罩26的外侧，且被收容在真空绝热槽24之内。
使用时压缩机1的活塞4和5相对设置，以某个频率做往返运动。这样，压缩机1的压缩部4中的制冷气体被活塞4、5以相同的频率压缩，并产生制冷气体(一般为氮气(He))的压力波形。在设定各部件的尺寸时，要保证使第1缓冲箱18和第1惯性管17内气体压力的谐振频率、以及第2缓冲器23和第2惯性管25内气体压力的谐振频率，与活塞5、6的动作频率基本保持一致，这样，第1脉冲管14的低温端14L和第2脉冲管20的低温端20L处获得近似于斯特林循环的压力波形，在第2脉冲管20的低温端20L处可获得近似于理想的冷冻量。
另外，根据不同的运转状况，第1脉冲管14的低温端14L上可获得温度为40～100K的冷冻效果，第2脉冲管20的低温端20L处可获得温度为10～30K的冷冻效果。其空绝热槽24与屏蔽罩26，具有阻止来自真空隔热槽24的传导热的作用。屏蔽罩26的屏蔽室26W的温度一般可达40～100K左右。屏蔽罩26具有防止来自真空绝热槽24的辐射热的作用。
按照本实施方式，依靠第1脉冲管14低温端14L处产生的制冷而达到获得低温的制冷气体，在接触部件9圆筒部9a的内部流动。其结果，接触部件9被冷却，使得与接触构件9进行热接触的第2散热器21的温度也变为低温。然后，与第2散热器21保持热接触的第2脉冲管20的高温端20H处的温度也变为低温，达到与第1脉冲管14低温端14L处几乎相近的温度。
按照本实施方式，由于依靠第2散热器21的作用，使第2脉冲管20高温端20H的温度保持在低温状态，因而有利于降低第2脉冲管20内制冷气体的气体体积。同时第2脉冲管20的长度相对短于先前技术中第2脉冲管长度，有利于实现第2脉冲管20的小型化。
如上所述，按照本实施方式，第2缓冲箱23配置在真空绝热槽24的真空绝热室24W内，因此，可抑制第2缓冲箱23与空气的热接触，使第2缓冲箱23一直保持在低温状态，有利于提高脉冲管制冷机的制冷能力。
特别是如图1中所示，位于真空绝热槽24内，且绝缘性能良好的屏蔽罩26的屏蔽室26W内设置有第2缓冲箱23。这样，可使第2缓冲箱23温度处于更低。从而第2缓冲箱23内的制冷气体也可以保持在低温状态。
因此，按照本实施方式，有利于进一步提高制冷回路内制冷气体的压缩比，增大第2脉冲管20低温端20L处所产生的冷冻量，也有利于提高脉冲管制冷机的制冷能力。
还有，按照本实施方式，对于第2缓冲箱23而进行制冷气体的流入流出的第2惯性管22，与第2缓冲箱23共同设置在真空隔热槽24的真空隔热室24W内。这样不仅可以抑制第2缓冲箱23与空气间的热接触，而且，也可以抑制第2惯性管22与空气间的热接触，使第2惯性管22可一直处于为低温状态。因此，按照本实施方式，将有利于进一步提高制冷回路内制冷气体的压缩比，从而增大第2脉冲管20低温端20L处产生的冷冻量。
尤其是第2惯性管22，如图1所示，由于设置在真空隔热槽24屏蔽罩26的屏蔽室26W内，可使第2惯性管22的温度保持在更低状态，从而第2惯性管22内制冷气体的温度即能保持在更低的状态。因此，按照本实施方式，将有利于进一步提高制冷回路内制冷气体的压缩比，从而增大第2脉冲管20低温端20L处产生的冷冻量。
再有，按照本实施方式，作为冷却器件的屏蔽板25，在第1脉冲管14的低温端14L处受到冷却，且第2惯性管22与屏蔽板25处于热接触的状态。因此，第2惯性管22利用第1脉冲管14低温端14L处产生的冷冻效果，通过屏蔽板25得到冷却。尤其是由于第2惯性管22的流路内径较小，不仅第2惯性管22外部周围一侧流动的制冷气体，而且第2惯性管22中心轴芯一侧流动的制冷气体也可通过屏蔽板25作用而得到冷却。因此，第2惯性管22中流动的整个制冷气体都可得到有效地冷却。
也就是说，依据本实施方式，由于依靠冷却器件屏蔽板25的冷却作用，可以对第2惯性管22内制冷气体进行有效地冷却，因此，可使第2惯性管22中流动的制冷气体处于更低温度状态。这样，将有利于进一步提高制冷回路内制冷气体的压缩比，从而使第2脉冲管20的高温端20H进一步处于低温状态，进一步提高第2脉冲管20低温端20L处产生的冷冻量。
还有，由于第2惯性管22中流动的制冷气体可保持在更低的温度状态，从而，第2惯性管22的流路阻力变小，第2惯性管22内流动的气体粘性损耗得以降低。其结果，可使第2脉冲管20高温端20H中流动的制冷气体相位和气体量保持在良好状态，因而增大了制冷能力。
如上所述，如果第2惯性管22内的制冷气体可以在低温一侧得到冷却，那么，第2缓冲箱23和第2惯性管25中的气体压力谐振频率的峰值可以明朗化。这将有利于进一步提高第2脉冲管20和低温端20L处产生的冷冻量。
并且，按照本实施方式，第2缓冲箱23与屏蔽板25处于热接触状态。且作为冷却器件的屏蔽板25又与第1脉冲管14的低温端14L处于热连通状态。因此，第2缓冲箱23通过屏蔽板25，利用第1脉冲管14低温端14L处产生的制冷作用而受到冷却。因此，可使第2缓冲箱23的制冷气体保持更低的温度。这将有利于进一步提高冷冻回路内制冷气体的压缩比，从而使第2脉冲管20高温端20H进一步处于低温状态，进一步提高第2脉冲管20低温端20L处产生的冷冻量。
如上述之说明，按照本实施方式，有利于提高冷冻回路内制冷气体的压缩比，使第2脉冲管20的容积相对小于先前技术中的第2脉冲管容积。这样就缩短了第2脉冲管20的长度。有利于抑制第2脉冲管20的振动，使脉冲管制冷机适于在振动环境下使用。
按照上述实施方式，如图1所示，设置于第2脉冲管20高温端20H处的第2散热器21与接触部件9进行热接触，但并不局限于此，也可以使第2散热器21直接与第1脉冲管14低温端14L进行热接触。
上述实施方式虽然是适用于二级脉冲管制冷机的例子，但并不局限于此，也可适用于三级以上的脉冲管制冷机。
(第2实施方式)图3显示了第2实施方式。第2实施方式是第1实施方式的变形方式。第2实施方式与第1实施方式基本上构造相同，并起到相同的作用效果。在共有部位上添加了共有的符号。下面仅对其与第1实施方式不同的部分重点加以说明。即在第1实施方式的第1热交换器15和配管13之间，设置有一个副蓄冷器40。并且把作为冷却器件的屏蔽板25接触设置到副蓄冷器40的高温端处。这样。按照第2实施方式，第1脉冲管14低温端14L产生的冷冻温度可以达到很低，且第2脉冲管20高温端20H的温度可以比第1脉冲管14低温端14L的温度还要高的情况下的适用方式。
(第3实施方式)图4表示第3实施方式。第3实施方式是第1实施方式的变形方式。第3实施方式与第1实施方式基本上构造相同，并起到基本相同的作用效果。在共用部位上添加了共用的符号。下面仅对与第1实施方式不同的部分重点加以说明。即如图4所示，第2缓冲箱23与作为冷却器件的屏蔽板25进行热接触，并通过屏蔽板25，利用第1脉冲管14低温端14L处产生的制冷作用而受到冷却。这样，可以使第2缓冲箱23的制冷气体保持在更低的温度。如图4所示，屏蔽板25对着第2缓冲箱23折弯，具有与第2缓冲箱23的外壁面进行热接触，且可促进传热用的法兰盘25r。促进传热用的法兰盘25r是为了增加与第2缓冲箱23之间的接触部分(传热面积)，以提高第2缓冲箱23内制冷气体的冷却性。
(第4实施方式)
图5表示第4实施方式。第4实施方式是第1实施方式的变形方式。第4实施方式第1实施方式基本上构造相同，并起到基本相同的作用效果。在共有部位上添加了共有符号。下面仅对其与第1实施方式不同的部分重点加以说明。即第2缓冲箱23的绝大部分虽然配置在真空隔热槽24的真空隔热室24W内，但只有第2缓冲箱23的一部分(上端部)，如图5所示，从真空隔热槽24中外露出来。但在第2缓冲箱23中，从真空隔热槽24中外露出的都分上配置有隔热性能良好的隔热材料23m。隔热材料23m可以抑制第2缓冲箱内制冷气体的升温。
(第5实施方式)图6表示第5实施方式，第5实施方式是第1实施方式的变形方式。第6实施方式的与第1实施方式基本上构造相同，并起到基本相同的作用效果。在共有部位上添加了共有符号。下面仅对其与第1实施方式不同的部分重点加以说明。即第2缓冲箱23虽然设置在真空隔热槽24的真空隔热室24W内，但只有从第2缓冲箱23中突出的管状部分23X，从真空隔热槽24中外露出来。根据需要，可把供检测第2缓冲箱23内制冷气体的压力、温度等物理量用的传感器等计量仪表23K安装在管状部分23X中。由于计量仪表23K从真空隔热槽24向外露出，有利于计量仪表23K的维护修理。
(第6实施方式)图7表示第6实施方式。第6实施方式是第1实施方式的变形方式。第6实施方式的构造与第1实施方式基本上构造相同，并起到基本相同的作用效果。在共有部位上添加了共有符号。下面仅对其与第1实施方式不同的部分重点加以说明。即第2惯性管22的长度较长时，为有效利用第2惯性管22，可使第2惯性管22的整体或者一部分沿其圆周方向绕制在第1脉冲管14的低温端14L上。利用第1脉冲管14低温端14L处(冷却器件)产生的制冷效果，使第2惯性管22得到有效的冷却。第2惯性管22设置在真空隔热室24W内。
(其他)从上述内容可以归纳出下列技术思想。
附注1在权力要求项1中，脉冲管制冷机的特征是上述缓冲箱通过流路内径相对小于脉冲管内径的惯性管，与上述脉冲管的高温端相连通。
附注2在附注1中，脉冲管制冷机的特征是上述惯性管设置在真空隔热槽的真空隔热室内。
附注3在附注1或附注2中，脉冲管制冷机的特征是上述脉冲管包括第1脉冲管，其中流入有具备压力波形的制冷气体，且一端为低温端，另一端为高温端；第2脉冲管，其中流入有具备压力波形的制冷气体，且其中一端为温度低于上述第1脉冲管低温端的低温端，另一端为高温端。
附注4在附注3中，脉冲管制冷机的特征是上述蓄冷器设置在上述压力波形发生装置和上述第1脉冲管及上述第2脉冲管之间，对流入上述第1脉冲管和/或上述第2脉冲管的制冷气体进行预冷处理。
附注5在附注3中，脉冲管制冷机的特征是上述压力波形相位控制器件具有第1惯性管，其与上述第1脉冲管高温端相连通，且其流路内径小于上述第1脉冲管内径；第1缓冲箱，其通过上述第1惯性管与上述第1脉冲管高温端相连通；第2惯性管，其与上述第2脉冲管高温端相连通，且其流路内径小于第2脉冲管内径；低温一侧的第2缓冲箱，其通过上述第2惯性管与上述第2脉冲管高温端相连通。
附注6；在附注5中，脉冲管制冷机的特征是设置有与上述第1脉冲管的低温端进行热接触，且利用来自上述第1脉冲管低温端的冷冻效果进行冷却的冷却器件，并使上述冷却器件与上述第2惯性管进行热接触。
附注7在附注5或附注6中，脉冲管制冷机的特征是设置有与上述第1脉冲管低温端进行热接触，且利用来自上述第1脉冲管低温端的冷冻效果进行冷却的冷却器件，并使上述冷却器件与上述第2缓冲箱进行热接触。
附注8在附注5～7中，脉冲管制冷机的特征是；上述第2惯性管至少一部分与上述第1脉冲管低温端进行热接触。
产业上的可利用性本发明可以利用于脉冲管制冷机中。
权利要求
1.一种脉冲管制冷机，包括压力波形发生装置，其使制冷气体产生压力波形；脉冲管，其中流入有上述压力波形发生装置产生的具备压力波形的制冷气体、且一端为低温端、另一端为高温端；蓄冷器，其设置在上述压力波形发生装置和上述脉冲管之间、且对流入上述脉冲管的制冷气体进行预冷；压力波形相位控制器，其具备与上述脉冲管高温端相连通的缓冲箱、且对制冷气体的压力波形相位进行控制，从而在上述脉冲管低温端处产生制冷效果；真空隔热槽，其具备容纳上述脉冲管的真空隔热室，该脉冲管制冷机的特征是上述缓冲箱设置在上述真空隔热槽的上述真空隔热室内。
2.一种脉冲管制冷机，包括；压力波形发生装置，其使制冷气体产生压力波形；脉冲管，其中流入有上述压力波形发生装置产生的具备压力波形的制冷气体、且一端为低温端、另一端为高温端。蓄冷器，其设置在上述压力波形发生装置和上述脉冲管之间、且对流入上述脉冲管的制冷气体进行预冷；压力波形相位控制器，其具有与上述脉冲管高温端相连通且其流路内径小于上述脉冲管内径的惯性管、和通过上述惯性管与上述脉冲管高温端相连通的缓冲箱，且其对制冷气体的压力波形相位进行控制，从而在上述脉冲管低温端处产生制冷效果；真空隔热槽，其具备容纳上述脉冲管的真空隔热室，该脉冲管制冷机的特征是上述惯性管设置在上述真空隔热槽的上述真空隔热室内。
3.一种脉冲管制冷机，包括压力波形发生装置，其使制冷气体产生压力波形；第1脉冲管，其中流入有上述压力波形发生装置产生的具备压力波形的制冷气体、且一端为低温端、另一端为高温端；第2脉冲管，其中流入有具备压力波形的制冷气体、且一端为温度低于上述第1脉冲管低温端的低温端、另一端为高温端；蓄冷器，其设置在上述压力波形发生装置和上述第1脉冲管以及上述第2脉冲管之间、且对流入上述第1脉冲管及/或上述第2脉冲管的制冷气体进行预冷；压力波形相位控制器，具有与上述第1脉冲管高温端相连通、且其流路内径小于上述第1脉冲管内径的第1惯性管；通过上述第1惯性管与上述第1脉冲管高温端相连通的第1缓冲箱；与上述第2脉冲管高温端相连通、且其流路内径小于上述第2脉冲管内径的第2惯性管；通过上述第2惯性管与上述第2脉冲管高温端相连通的第2缓冲箱，而且，对制冷气体的压力波形相位进行控制，从而产生制冷效果；真空隔热槽，其具备至少容纳上述第2脉冲管的真空隔热室，该脉冲管制冷机的特征是设置有冷却器件，并使上述冷却器件与上述第2惯性管进行热接触，该冷却器件与上述第1脉冲管低温端进行热接触，且利用来自上述第1脉冲管低温端的冷冻效果来进行冷却。
4.一种脉冲管制冷机，包括压力波形发生装置，其使制冷气体产生压力波形；第1脉冲管，其中流入有上述压力波形发生装置产生的具备压力波形的制冷气体、且一端为低温端、另一端为高温端；第2脉冲管，其中流入有具备压力波形的制冷气体、且一端为温度低干上述第1脉冲管低温端的低温端、另一端为高温端；蓄冷器，其设置在上述压力波形发生装置和上述第1脉冲管以及上述第2脉冲管之间、且对流入上述第1脉冲管及/或上述第2脉冲管的制冷气体进行预冷；压力波形相位控制器，包括与上述第1脉冲管高温端相连通、且其流路内径小于上述第1脉冲管内径的第1惯性管；通过上述第1惯性管与上述第1脉冲管高温端相连通的第1缓冲箱；与上述第2脉冲管高温端相连通、且其流路内径小于上述第2脉冲管内径的第2惯性管；通过上述第2惯性管与上述第2脉冲管高温端相连通的第2缓冲箱，而且，对制冷气体的压力波形相位进行控制，从而产生制冷效果；真空隔热槽，其具备至少容纳上述第2脉冲管的真空隔热室，该脉冲管制冷机的特征是设置有冷却器件，并使上述冷却器件与上述第2缓冲箱进行热接触，该冷却器件与上述第1脉冲管低温端进行热接触，且利用来自上述第1脉冲管低温端的冷冻效果来进行冷却。
5.一种脉冲管制冷机，包括压力波形发生装置，其使制冷气体产生压力波形；第1脉冲管，其中流入有上述压力波形发生装置产生的具备压力波形的制冷气体、且一端为低温端、另一端为高温端；第2脉冲管，其中流入有具备压力波形的制冷气体、且一端为温度低于第1脉冲管低温端的低温端、另一端为高温端；蓄冷器，其设置在上述压力波形发生装置和上述第1脉冲管以及上述第2脉冲管之间、且对流入上述第1脉冲管及上述第2脉冲管的制冷气体进行预冷；压力波形相位控制器，具有与上述第1脉冲管高温端相连通、且其流路内径小于上述第1脉冲管内径的第1惯性管；通过上述第1惯性管与上述第1脉冲管高温端相连通的第1缓冲箱；与上述第2脉冲管高温端相连通、且其流路内径小于上述第2脉冲管内径的第2惯性管；通过上述第2惯性管与上述第2脉冲管高温端相连通的第2缓冲箱，而且，对制冷气体的压力波形相位进行控制，从而产生制冷效果；真空隔热槽，其具备至少容纳上述第2脉冲管的真空隔热室，该脉冲管制冷机的特征是上述第2惯性管至少有一部分与上述第1脉冲管的低温端进行热接触。
全文摘要
本发明提供了一种有利于提高制冷能力的脉冲管制冷机。脉冲管制冷机设置有压力波形发生装置(1)，其使制冷气体产生压力波形；脉冲管(14、20)，其中流入有具有压力波形的制冷气体、且一端为低温端、另一端为高温端；蓄冷器(8、10)，其对将流入到脉冲管(14、20)中的制冷气体进行预冷；压力波形相位控制器，其具有与脉冲管(20)的高温端相连通的缓冲箱(23)，且对制冷气体的压力波形的相位进行控制，从而在脉冲管(20)的低温端处产生制冷效果；真空隔热槽(24)，其具备容纳脉冲管(20)的真空隔热室(24W)。缓冲箱(23)设置在真空隔热槽(24)的真空隔热室(24W)内。
文档编号F25B9/14GK1764811SQ20048000807
公开日2006年4月26日 申请日期2004年3月25日 优先权日2003年3月26日
发明者三田英夫, 山田丰久, 五十岚基仁, 奥富健志, 桑野胜之 申请人:爱信精机株式会社, 东海旅客铁道株式会社