[发明专利]脉冲管冷冻机

说明书

技术领域

本发明涉及脉冲管冷冻机，特别涉及在脉冲管的端部上配设有热交换器的脉冲管冷冻机。

背景技术

一般，脉冲管冷冻机由压力振动发生器、蓄冷器、脉冲管、相位控制机构等构成。该脉冲管冷冻机与GM冷冻机及史特灵冷冻机相比安静性较好，所以期待其作为核磁共振诊断装置(NMR)或电子显微镜等的各种检查分析器的冷却装置使用。

图5中表示公知的双输入型脉冲管冷冻机。在该图中，氦压缩机1、高压阀3a、以及低压阀3b构成压力振动发生器。高压阀3a配设在氦压缩机1的高压气体的输出侧，此外，低压阀3b配设在氦压缩机1的气体回收侧。该压力振动发生器连接在蓄冷器2的高温部2a上。并且，高压阀3a、低压阀3b形成了以规定的周期切换的结构，由此，形成了由氦压缩机1生成的高压的氦气按规定的周期供给到蓄冷器2中的结构。

在蓄冷器2及脉冲管6的各上部，配设有不锈钢制的壳体32。此外，蓄冷器2及脉冲管6的各下端部形成了由连通通路4连通的结构。具体而言，构成为，在脉冲管6的下端部设有热交换器5b，该热交换器5b与蓄冷器2的低温部2b通过连通通路4连通。

此外，在脉冲管6的高温部(上端部)，经由热交换器5a及节流孔7a与缓冲箱8连通。进而，在将压力振动发生器与蓄冷器2连通的配管、和将脉冲管6与缓冲箱8连通的配管之间设有旁路通路9，在该旁路通路9中配设有节流孔7b。

另外，在蓄冷器2内填充有铜、不锈钢制金属网等的蓄冷材料，在热交换器5a、5b的内部中作为热交换部件而层叠填充有铝等的波纹板(パチングプレ一ト)或铜网10。11是整流器。

上述的脉冲管冷冻机如果高压阀3a开阀且低压阀3b闭阀而成为运转模式，则受压缩机1压缩的高压的氦气流入到蓄冷器2中。流入到蓄冷器2中的氦气一边受配设在蓄冷器2内的蓄冷材料冷却而将温度降低，一边从蓄冷器2的低温部2b通过连通通路4流入到热交换器5b中，进一步被冷却而向脉冲管6的低温部流入。

已经存在于脉冲管6内的低压气体被新流入的动作气体压缩，所以脉冲管6内的压力变得比缓冲箱8内的压力高。因此，脉冲管6内的动作气体通过节流孔7a向缓冲箱8流入。

接着，如果高压阀3a闭阀而低压阀3b开阀，则脉冲管6内的动作气体流入到蓄冷器2的低温部2b内，通过蓄冷器2内，从高温部2a经由低压阀3b被向压缩机1回收。

如上所述，脉冲管6的高温侧与蓄冷器2的高温部2a侧通过具有节流孔7b的旁路通路9连通。因此，压力变动的相位与动作气体的体积变化的相位具有一定的相位差而变化。通过该相位差，在脉冲管6的低温端随着动作气体的膨胀而产生寒冷，通过重复实施上述工序而作为冷冻机发挥作用。在上述的双输入型脉冲冷冻机中，通过调节设在旁路通路9中的节流孔7b能够进行上述相位差的调节。

此外，为了提高冷却效率及热传递特性，在脉冲管6的上端部及下端部上配设有热交换器5a、5b，特别是位于设在上端部的壳体32内的热交换器5a如图6放大显示的，形成了在热交换器5a内层叠铝制或铜制的金属网10(mesh)的结构。

另一方面，作为其他结构的热交换器，如专利文献1中公开那样，提出了通过将层叠金属网和多孔板组合，并且将第1多孔板、第1层叠金属网、第2多孔板、以及第2层叠金属网按照该顺序排列设置的结构的热交换器。

【专利文献1】日本专利特开2003-148826号公报

这里，关注以往的脉冲管冷冻机中、特别是脉冲管6与壳体12之间的热交换器5a的热传导特性。在以往的热交换器5a中，由于是仅层叠了波纹板或网眼粗细度相等的网的结构、或者是将多个多孔板和网眼粗细度相等的层叠金属网层叠的结构，所以在氦气从壳体12向脉冲管6流入时，流入的氦气与壳体12的热交换不能良好地进行。因此，有温度较高的氦气流入到脉冲管6中、通过该侵入热量使脉冲管6的冷却效率降低的问题。

此外，在氦气从脉冲管6向壳体12流动的情况下，需要根据节流孔7a及缓冲箱8的特性维持点通过壳体12对氦气的热(冷)进行热交换。但是，根据与上述同样的理由，有该热交换也不能充分地进行的问题。

发明内容

本发明是鉴于上述的问题而做出的，目的是提供一种提高热交换器的热交换特性的脉冲管冷冻机。

为了解决上述问题，在本发明中，其特征在于，采用如下所述的各机构。

技术方案1所述的发明是一种脉冲管冷冻机，具有：

压力振动发生器，对动作气体产生压力振动；

蓄冷器，与该压力变动源连通；