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JP3566754B2 - Piston type pulse tube refrigerator using liquid lubricant - Google Patents
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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、ヘリウム、水素、空気等のガスを、ガス圧力源により断熱膨張させることで、冷蔵、冷凍、冷房等の温度領域の需要に供し得ると共に、機械的ガス圧力源として液体潤滑材を用いた機械的ピストンを使用し、かつ、従来のオリフィス型パルスチューブ冷凍機と近似した簡潔構成すると共に、冷媒ガス中に混入した上記液状潤滑材の自動除去機能を備えるようにしたガス冷凍機に関する。
【0002】
【従来の技術】
既知の通りパルスチューブ冷凍機は、従来からあるスターリング冷凍機におけるピストンを、ガスで置換するようにしたもので、近年冷凍効率の向上と最低到達温度の低下が実現されつつあることから、注目を集めるようになって来ている。ここで、上記スターリング冷凍機なるものは、図2の(A)に例示する如き構成を有し、モータ駆動部Aによって圧縮ピストンBを稼動し、これにより室温空間Cを圧縮することで全体の圧力が上昇し、この時発生する熱は室温空間Cの冷却によって、外部へ放出される(圧縮プロセス)ことになる。
【0003】
さらに、膨張ピストンDが、外部である仕事回収部Eへ仕事を行いながら、冷却空間Fを増加させる事により、全体の圧力が低下し、これにより低温空間Fの温度が下降する(膨張プロセス)のであり、次いで、膨張ピストンDが低温空間Fの冷却ガスを、再生熱交換器G(金網、金属粒等)を通して、室温空間C側へ追い出し、同時に圧縮ピストンBも動くため、圧力は一定のままで熱の発生はなく、発生した上記の冷熱は、再生熱交換器Gに蓄えられて、次のプロセスにおけるガスの冷却に用いられる(移動プロセス)のである。
【0004】
このスターリング冷凍機に対し、パルスチューブ冷凍機としては、ピストン型パルスチューブ冷凍機(図2(B))、バルブ型パルスチューブ冷凍機(図2(C))、オリフィス型パルスチューブ冷凍機(図3(A))が知られており、上記ピストン型パルスチューブ冷凍機は、前記スターリング冷凍機における膨張ピストンDの大部分が、ガスピストンHに置換されたもので、これによるときは、ガスピストンHが圧力に応じて伸縮するため、スターリング冷凍機より効率が低下するものの、膨張ピストンD がDよりも軽量化されると共に、低温で動作する部分がなくなることから、高速運転も可能となる。
【0005】
次に、上記のバルブ型パルスチューブ冷凍機は、スターリング冷凍機のモータ駆動部Aと圧縮ピストンB、膨張ピストンDと仕事回収部Eを、夫々高圧ガスI の流入側バルブJ と低圧ガスI の流出側バルブJ と、低圧ガスK の流出側バルブL と高圧ガスK の流入側バルブL とに置換してしまうことにより、すべての駆動部分を排除可能としたものであるが、スターリング冷凍機のように膨張ピストンDによる仕事の回収が無いために効率は低下する欠陥がある。
【0006】
また、前記のオリフィス型パルスチューブ冷凍機は、図3(A)の如くパルス管M側における前記の流出側バルブL と流入側バルブL を、オリフィスバルブNとバッファタンクOに置換したことで、装置全体の簡略化が図られているが、効率の向上は期待できないものとなっている。ここで図中Pは圧縮機で、Q とQ は夫々高圧側圧力容器と低圧側圧力容器を示し、R 、R は冷却水による熱交換器で、Sは低温部、Tは低温側熱交換器である。
【0007】
さら図3(B)に示され従来例は図3(A)オリフィス型パルスチューブ冷凍機において、冷媒ガス圧送源としての圧縮機P、高圧側と低圧側の圧力容器Q、Q、流入側と流出側のバルブJ、J などに替え機械的な圧縮機とか膨張機等による機械的高圧ガス源Uを用いて、冷凍効率の向上を図るようにしたものである。
【0008】
上記の機械的高圧ガス源Uは、シリンダU に内嵌のピストンU を往復動させるが、この際、ピストンU に対して液状潤滑材を用いることなく、固体潤滑材としてのシール材U を用いるようにしている。何故ならば、この種の冷凍機にあっては、使用される冷媒ガス中にオイル等による液状潤滑材が含まれてはならないとされ、このため当該液状潤滑材を用いたときは、上記機械的高圧源Uの出口側にあって、当該オイル成分を除去するための特別な装置を付設するようにしたり、上記の如くシール材U をピストンU に係嵌し、シリンダU とピストンU との間におけるシール状態を保証しようとしている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように構成されているパルスチューブ冷凍機には、各種の利点があり、特にピストン式のオリフィスパルスチューブ冷凍機にあっては、当該利点をいかすことができ、しかも冷凍効率の改善にも役立つのであるが、固体潤滑材によるシール材U を用いた場合には、シール効果の完全性を保証し難く、かつ、当然のことながら耐久性に乏しいこととなり、しかも一般に使用されるオイル潤滑式のフロン冷凍用圧縮機等を利用できないので、高価なものとなる。
【0010】
もちろん、安価な液状潤滑材を用いたピストン式のものを採択すれば、前記の通り冷媒ガス中のオイル成分除去装置を付設しなければならず、このため装置全体が高価となるだけでなく、当該回収オイル成分の再利用にも、別途人手を要することとなる。尚、オイル等の液状潤滑材を使用することから、これが固化しない温度領域において用いられることになるのは、もちろんである。
【0011】
本発明は上記従来技術における難点に鑑み検討されたもので、先ず従来例のように、冷媒ガスを蓄冷器に圧入する以前にあって、オイル成分を除去しようとしていた理由を精査してみると、パルスチューブ冷凍機により極低温を発生させようとするから、オイル成分が当該蓄冷器やパルス管内で凍結してしまうことを避けるため、前記のオイル成分除去の装置が不可欠となってくるわけである。
【0012】
従って、本発明では、液状潤滑材が凍結してしまうことのない温度範囲のパルスチューブ冷凍機を大前提とし、冷媒ガス中に含まれるオイル成分を、そのまま蓄冷器やパルス管、そしてバッファタンクへ送り込んでしまうのである。これにより、蓄冷器内に備えられた多数の細管を束状にしたり、多数の金属網を層状に配置した再生熱交換器の全表面に、当該液状潤滑材を付着させてしまい、この液状潤滑材をも蓄冷材料として活用し、これにより冷凍効率の向上を図ると共に、安価な液状潤滑材を用いたピストン式圧縮機等の直接利用を可能にしようとするのが、第1の目的である。
【0013】
さら本発明は、上記のよう冷媒ガスに含まれて圧送された液状潤滑材を重力圧力差で、しかも蓄冷器、パルス管、バッファタンク等から逆止弁付きのパイプを用いてピストン側に還流させ、これによ液状潤滑材の自動的な再利用を可能にしようとするのが、第2の目的である。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するためシリンダに液状潤滑材を介して稼動するピストンが内嵌され、当該シリンダの上端部とピストンとの間に、ピストン空間の形成された冷媒ガス圧送機と、その上位に設置されて再生熱交換器を内設した蓄冷器の下端部とを、冷媒ガス流通パイプにより連設し、上記蓄冷器の上端部とパルス管の上端部とを低温部により連通すると共に、当該パルス管の室温部である下端部を、オリフィスバルブを介してバッファタンクに連設し、上記蓄冷器の下端部、パルス管の下端部、バッファタンクの下端部中、その全部または一部には、回収された液状潤滑材を、前記冷媒ガス圧送機のシリンダにおける上端部からピストン空間に落入する逆止弁付きの液状潤滑材還流パイプが設けられていることを特徴とする液状潤滑材を用いたピストン式のパルスチューブ冷凍機を提供しようとするものである。
【0015】
【作用】
本発明にあって、冷媒ガス圧送機を稼動させれば、ピストンの往復動により冷媒ガスが蓄冷器内に圧送されるが、この際、シリンダとピストンとの間に施された液状潤滑材が、冷媒ガスと共に蓄冷器の再生熱交換器に流当付着する。
従って、再生熱交換器と、これに付着した液状潤滑材とが蓄冷材料として作用し、このためパルスチューブ冷凍機としての冷凍効率が助長されることとなる。
【0016】
また、蓄冷器内の液状潤滑材は、再生熱交換器などを流下して、蓄冷器の下端部から逆止弁を介して液状潤滑材還流パイプにより、前掲シリンダ内に落流するから、当該液状潤滑材は労せずして再使用される。この際、蓄冷器だけでなく、パルス管やバッファタンクの下端部からも弁止弁を介して前同様にして液状潤滑材をシリンダ内に流下するようにすれば、より一層液状潤滑材の回収率を向上させることができる。
【0017】
【実施例】
本発明を図示の実施例によって詳記すると、図1に示す通り冷媒ガス圧送機1はシリンダ1aと、これに内嵌のピストン1bを有し、シリンダ1aの内周面とピストン1bの外周面との間には、オイル等による既知の液状潤滑材2が供与されており、この際、シリンダ1aの上端部1cと、ピストン1bの上端面1dとの間にピストン空間3が離間形成されている。
【0018】
上記シリンダ1aの上端部1cと、その上位に配設され、かつ、再生熱交換器4aを内設した蓄冷器4の下端部4bとは、冷媒ガス流通パイプ5を介して連結されることにより、シリンダ1aのピストン空間3と蓄冷器4内とが連通している。
【0019】
ここで、上記の再生熱交換器4aとしては、図示のように多数の細管4dを軸線方向へ束状となるよう内設するとか、既知の如く多数の金属網を層状に重積したものを使用でき、これにより冷媒ガス中に飛散した液状潤滑材2を捕集することが可能であり、もちろん、この際、液状潤滑材2が付着しても、冷媒ガスの流路が閉塞しないように、当該再生熱交換器4aを設計しておくことになる。
【0020】
次に、上記蓄冷器4の上端部4cは、既知の低温部6aによって、パルス管6の上端部6bと連設されており、当該パルス管6の下端部6cである室温部側が、オリフィスバルブ7を介してバッファタンク8に連設されており、図中9aは前記冷媒ガス流通パイプ5に臨設した冷媒ガス圧送側冷却熱交換部、9bはパルス管6の下端部6cである室温部に臨設のパルス管冷却熱交換部、6dはガスピストンを示している。
【0021】
上記構成のパルスチューブ冷凍機にあって、本発明に係る実施例では、さらに、蓄冷器4の下端部4bと、パルス管6の下端部6cと、さらに、バッファタンク8の下端部8aとの全部または一部と、前記冷媒ガス圧送機1のシリンダ1aにおける上端部1cとの間に、夫々の液状潤滑材還流パイプ10a、10b、10cが連結されていると共に、これらには各逆止弁11a、11b、11cが介設され、これによって矢印12a、12b、12c方向へ液状潤滑材2が重力および圧力差によって流下するが、前記のピストン空間3における冷媒ガスや、これに含まれた液状潤滑材は逆流しないよう構成されている。
【0022】
上記実施例にあって、冷媒ガス圧送機1を稼動させれば、前記従来例によって説示した如く、低温部6aにあって冷媒ガスの断熱膨張による低温が得られ、これに臨設の低温側熱交換部13により冷凍機としての熱交換が行われることになるが、当該稼動によって、冷媒ガス圧送機1の液状潤滑材2は冷媒ガスと共に冷媒ガス流通パイプ5を介して、蓄冷器4内に圧入される。
【0023】
従って、上記の再生熱交換器4aが蓄冷効果を発揮して、低温部6aにおける冷媒ガスの低温化に貢献するだけでなく、再生熱交換器4aに付着した液状潤滑材2も、蓄冷材料としての作用を果たすこととなる。
【0024】
このようにしてパルスチューブ冷凍機としての稼動が開始されれば、上記の蓄冷器4にあっても、またパルス管6およびバッファタンク8にあっても、夫々冷媒ガスと共に侵入した液状潤滑材2が、重力によって下方へ向け流動することになり、これが各下端部4b、6c、8aに連設されている液状潤滑材還流パイプ10a、10b、10c、そして逆止弁11a、11b、11cを介して、シリンダ1aの上端部1cからピストン空間3内に落流して行く。このため、当該液状潤滑材2は、ピストン1bとシリンダ1aとの間に帰還流入されて、自動的な再使用が実現される。
【0025】
尚、ここで実際上、逆止弁11a、11b、11cを、僅かではあっても冷凍効率の低下に影響のある冷凍ガスが、完全に阻止されることなく流過してしまうことがあるので、これを防止するため、液状潤滑材還流パイプ10a、10b、10cの内径、長さ、配置等を適切に選定したり、さらには、別途流量調節バルブや固定オリフィス等を逆止弁11a、11b、11cに直列となるよう付設しておくことが望ましい。
【0026】
【発明の効果】
本発明は以上のようにして構成することができるので、使用可能な低温領域は限定されるが、液状潤滑材を蓄冷器内にあって蓄冷材料として、その効用を発揮することが可能となり、この結果、冷凍能力を向上することができるだけでなく、液状潤滑材を使用のピストンにより稼動することができることから、安価に生産されているオイル潤滑式のフロン冷凍機用圧縮機等の使用が可能となり、大幅なコストダウンを実現することができる。また、その利用形態に応じて、既知のレシプロ型、ロータリー型、スクロール型などの選択についても、その自由度が幅広くなる。
【0027】
さらに、逆止弁付きの液状潤滑材還流パイプの適切な設置によって、冷媒ガスと共に圧送されることとなる液状潤滑材を、労することなしに冷媒ガス圧送機のシリンダ内に還流できるので、特別な人手を要せずに、液状潤滑材の再使用が効率よく行なわれる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るピストン式のパルスチューブ冷凍機につき、その一実施例を示した一部切欠の全体構成配管図である。
【図2】従来の冷凍機を示し、(A)はスターリング冷凍機、(B)はピストン型パルスチューブ冷凍機、(C)はバルブ型パルスチューブ冷凍機の各縦断全体構成説明図である。
【図3】(A)は従来のオリフィス型パルスチューブ冷凍機、(B)は同じく従来のピストン式オリフィス型パルスチューブ冷凍機を夫々示す一部切欠の全体構成配管図である。
【符号の説明】
1 冷媒ガス圧送機
1a シリンダ
1b ピストン
1c シリンダの上端部
2 液状潤滑材
3 ピストン空間
4 蓄冷器
4a 再生熱交換器
4b 蓄冷器の下端部
4c 蓄冷器の上端部
5 冷媒ガス流通パイプ
6 パルス管
6a 低温部
6b パルス管の上端部
6c パルス管の下端部
7 オリフィスバルブ
8 バッファタンク
10a 液状潤滑材還流パイプ
10b 液状潤滑材還流パイプ
10c 液状潤滑材還流パイプ
11a 逆止弁
11b 逆止弁
11c 逆止弁
[0001]
[Industrial applications]
The present invention can provide gas such as helium, hydrogen, and air by adiabatic expansion using a gas pressure source, so that it can be used for demands in temperature regions such as refrigeration, freezing, and cooling, and uses a liquid lubricant as a mechanical gas pressure source. The present invention relates to a gas refrigerator using a mechanical piston used and having a simple structure similar to a conventional orifice type pulse tube refrigerator and having an automatic removal function of the liquid lubricant mixed in refrigerant gas. .
[0002]
[Prior art]
As is known, the pulse tube refrigerator is configured to replace the piston in a conventional Stirling refrigerator with gas, and attention has been paid to the recent improvements in refrigeration efficiency and the reduction in the minimum temperature reached. They are starting to collect. Here, the above-mentioned Stirling refrigerator has a configuration as illustrated in FIG. 2 (A), and a compression piston B is operated by a motor drive unit A, thereby compressing the room temperature space C to thereby improve the entirety. The pressure increases, and the heat generated at this time is released to the outside by the cooling of the room temperature space C (compression process).
[0003]
Further, the expansion piston D increases the cooling space F while performing work to the external work recovery unit E, thereby lowering the overall pressure, thereby lowering the temperature of the low-temperature space F (expansion process). Then, the expansion piston D expels the cooling gas in the low-temperature space F through the regenerative heat exchanger G (wire mesh, metal particles, etc.) to the room temperature space C side, and at the same time, the compression piston B also moves. As it is, no heat is generated, and the generated cold heat is stored in the regenerative heat exchanger G and used for cooling the gas in the next process (moving process).
[0004]
In contrast to this Stirling refrigerator, as pulse tube refrigerators, a piston type pulse tube refrigerator (FIG. 2 (B)), a valve type pulse tube refrigerator (FIG. 2 (C)), and an orifice type pulse tube refrigerator (FIG. 3 (A)) is known. In the piston type pulse tube refrigerator, most of the expansion piston D in the Stirling refrigerator is replaced with a gas piston H. since H is stretchable in response to the pressure, but more efficient than the Stirling refrigerator decreases, the expansion piston D 1 is lighter than from D, it eliminates the portion operating at low temperatures, it is possible high-speed operation .
[0005]
Next, the above-mentioned valve pulse tube refrigerator, a motor drive unit A and the compression piston B of the Stirling refrigerator, the expansion piston D work and recovery unit E, respectively the high pressure gas inflow side valve J 1 and the low-pressure gas I 1 and the outflow side valve J 2 of I 2, by thus replaced with an inflow side valve L 2 of the outlet-side valve L 1 and the high-pressure gas K 2 of the low-pressure gas K 1, which was made possible eliminates all moving parts However, there is a defect that the efficiency is reduced because the work is not recovered by the expansion piston D as in the Stirling refrigerator.
[0006]
Also, the orifice pulse tube refrigerator, a 3 outflow side valve L 1 and the inflow side valve L 2 as the in pulse tube M side (A), it was replaced with the orifice valve N and the buffer tank O Although the overall device is simplified, improvement in efficiency cannot be expected. Here, P is a compressor, Q 1 and Q 2 are a high pressure side pressure vessel and a low pressure side pressure vessel, respectively, R 1 and R 2 are heat exchangers using cooling water, S is a low temperature part, and T is It is a low-temperature side heat exchanger.
[0007]
Conventional example shown in FIG. 3 (B) to further the 3. In the drawing an orifice pulse tube refrigerator (A), the compressor P as a refrigerant gas pumping source, pressure vessel Q of the high-pressure side and low pressure side 1, Q 2, valve J 1 on the inflow side and the outflow side, J 2 instead, such as using a mechanical high-pressure gas source U by mechanical compressor Toka expander, etc., and to improve the refrigeration efficiency Things.
[0008]
Additional mechanical high pressure gas source U is reciprocates the piston U 2 of fitted into the cylinder U 1, this time, without using a liquid lubricant with respect to the piston U 2, the sealing material as a solid lubricant and to use a U 3. This is because, in this type of refrigerator, it is supposed that the refrigerant gas used should not contain a liquid lubricant such as oil or the like. high pressure source in the outlet side of the U, and Kakarihama or so as to attaching a special device for removing the oil component, the seal member U 3 as described above to the piston U 2, cylinder U 1 and the piston trying to ensure a sealed state between the U 2.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The pulse tube refrigerator configured as described above has various advantages, and in particular, in the piston type orifice pulse tube refrigerator, the advantages can be utilized, and the improvement of the refrigerating efficiency can be achieved. although help, in the case of using the sealing member U 3 by the solid lubricant is difficult to ensure the integrity of the sealing effect, and, of course will be poor in durability, yet oil lubrication commonly used Since a CFC freezing compressor or the like cannot be used, it becomes expensive.
[0010]
Of course, if a piston type using an inexpensive liquid lubricant is adopted, an apparatus for removing oil components in the refrigerant gas must be provided as described above, which not only makes the entire apparatus expensive, Reuse of the recovered oil component also requires extra labor. Since a liquid lubricant such as oil is used, it is needless to say that the lubricant is used in a temperature range where it does not solidify.
[0011]
The present invention has been studied in view of the difficulties in the above prior art, first, as in the prior art, before pressurizing the refrigerant gas into the regenerator, and closely examine the reason for trying to remove the oil component. However, since an extremely low temperature is to be generated by a pulse tube refrigerator, the device for removing the oil component is indispensable to avoid the oil component from being frozen in the regenerator or the pulse tube. is there.
[0012]
Therefore, in the present invention, a pulse tube refrigerator having a temperature range in which the liquid lubricant does not freeze is a major premise, and the oil component contained in the refrigerant gas is directly transferred to the regenerator, the pulse tube, and the buffer tank. It is sent. As a result, the liquid lubricating material adheres to the entire surface of the regenerative heat exchanger in which a large number of thin tubes provided in the regenerator are bundled or a large number of metal nets are arranged in layers. The first object is to utilize the material as a regenerative material, thereby improving the refrigeration efficiency, and enabling direct use of a piston-type compressor or the like using an inexpensive liquid lubricant. .
[0013]
The present invention in further, the liquid lubricant contained in the refrigerant gas is pumped as described above in gravity and pressure differential, yet the regenerator, the pulse tube, by using a check valve with a pipe from the buffer tank or the like piston refluxed to the side, it is to try to allow automatic re-use of the liquid lubricant This ensures that the second object.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a refrigerant gas pump having a piston space formed between a piston that operates through a liquid lubricant in a cylinder and a piston space between an upper end of the cylinder and the piston. The lower end of the regenerator provided with the regenerative heat exchanger installed above it is connected to the lower end of the regenerator by a refrigerant gas distribution pipe, and the upper end of the regenerator and the upper end of the pulse tube are connected by the low temperature part. At the same time, the lower end of the pulse tube at room temperature is connected to the buffer tank through an orifice valve, and the lower end of the regenerator, the lower end of the pulse tube, the lower end of the buffer tank, all or In part, there is provided a liquid lubricant recirculation pipe with a check valve that drops the collected liquid lubricant from the upper end of the cylinder of the refrigerant gas pump into the piston space. Liquid It is intended to provide a piston type pulse tube refrigerator with lubricant.
[0015]
[Action]
In the present invention, when the refrigerant gas pump is operated, the refrigerant gas is pressure-fed into the regenerator by the reciprocating motion of the piston. At this time, the liquid lubricant applied between the cylinder and the piston is Then, the refrigerant flows and adheres to the regenerative heat exchanger of the regenerator together with the refrigerant gas.
Therefore, the regenerative heat exchanger and the liquid lubricant adhering thereto act as a cold storage material, which promotes the refrigeration efficiency of the pulse tube refrigerator.
[0016]
In addition, the liquid lubricant in the regenerator flows down through the regenerative heat exchanger and the like, and flows down from the lower end of the regenerator to the above-described cylinder by the liquid lubricant recirculation pipe via a check valve, so that The liquid lubricant is reused without effort. At this time, if the liquid lubricant is allowed to flow down into the cylinder from the lower end of the pulse tube or the buffer tank as well as from the lower end of the pulse tube as well as the regenerator, the liquid lubricant can be further recovered. Rate can be improved.
[0017]
【Example】
The present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiment. As shown in FIG. 1, a refrigerant gas pump 1 has a cylinder 1a and a piston 1b fitted therein, and an inner peripheral surface of the cylinder 1a and an outer peripheral surface of the piston 1b. A known liquid lubricating material 2 such as oil is provided between the piston and the piston. At this time, a piston space 3 is formed between the upper end 1c of the cylinder 1a and the upper end 1d of the piston 1b. I have.
[0018]
The upper end portion 1c of the cylinder 1a and the lower end portion 4b of the regenerator 4 disposed above and having a regenerative heat exchanger 4a therein are connected via a refrigerant gas flow pipe 5. , The piston space 3 of the cylinder 1a communicates with the inside of the regenerator 4.
[0019]
Here, as the regenerative heat exchanger 4a, as shown in the figure, a number of thin tubes 4d are internally provided so as to be bundled in the axial direction, or a known structure in which a number of metal nets are stacked in layers. It can be used, and thereby, the liquid lubricant 2 scattered in the refrigerant gas can be collected. Of course, at this time, even if the liquid lubricant 2 adheres, the flow path of the refrigerant gas is not blocked. The regenerative heat exchanger 4a is designed.
[0020]
Next, the upper end portion 4c of the regenerator 4 is connected to the upper end portion 6b of the pulse tube 6 by a known low temperature portion 6a, and the lower end portion 6c of the pulse tube 6 at the room temperature side is an orifice valve. In the drawing, 9a is a cooling gas exchange side cooling heat exchange section provided on the refrigerant gas distribution pipe 5 and 9b is a room temperature section which is a lower end 6c of the pulse tube 6. An additional pulse tube cooling heat exchange unit, 6d indicates a gas piston.
[0021]
In the pulse tube refrigerator having the above-described configuration, in the embodiment according to the present invention, the lower end 4b of the regenerator 4, the lower end 6c of the pulse tube 6, and the lower end 8a of the buffer tank 8 are further connected. Liquid lubricant return pipes 10a, 10b, and 10c are connected between the whole or a part and an upper end 1c of the cylinder 1a of the refrigerant gas pump 1, and each of these pipes has a check valve. 11a, 11b and 11c are interposed, whereby the liquid lubricant 2 flows down in the directions of arrows 12a, 12b and 12c due to gravity and pressure difference, but the refrigerant gas in the piston space 3 and the liquid contained therein The lubricant is configured not to flow back.
[0022]
In the above embodiment, when the refrigerant gas pump 1 is operated, a low temperature is obtained in the low temperature section 6a by the adiabatic expansion of the refrigerant gas, as described in the above-described conventional example, and the low temperature side heat is provided to this. The heat exchange as the refrigerator is performed by the exchange unit 13, and by the operation, the liquid lubricant 2 of the refrigerant gas pumping device 1 enters the regenerator 4 together with the refrigerant gas through the refrigerant gas distribution pipe 5. Press-fit.
[0023]
Therefore, the regenerative heat exchanger 4a exhibits a cool storage effect, not only contributing to lowering the temperature of the refrigerant gas in the low temperature section 6a, but also the liquid lubricant 2 attached to the regenerative heat exchanger 4a as a cool storage material. Function is achieved.
[0024]
When the operation as a pulse tube refrigerator is started in this way, the liquid lubricant 2 that has entered with the refrigerant gas, regardless of whether it is in the regenerator 4 or the pulse tube 6 and the buffer tank 8, respectively. Flows downward by gravity, and this flows through the liquid lubricant return pipes 10a, 10b, 10c connected to the lower ends 4b, 6c, 8a and the check valves 11a, 11b, 11c. Then, it flows down into the piston space 3 from the upper end 1c of the cylinder 1a. Therefore, the liquid lubricant 2 is fed back between the piston 1b and the cylinder 1a, and automatic reuse is realized.
[0025]
Note that, in practice, the refrigeration gas which has a slight effect on the reduction of the refrigeration efficiency may flow through the check valves 11a, 11b and 11c without being completely blocked. In order to prevent this, the inner diameter, length, arrangement, and the like of the liquid lubricant return pipes 10a, 10b, and 10c are appropriately selected, and further, a flow control valve and a fixed orifice are separately provided with check valves 11a and 11b. , 11c is desirably provided in series.
[0026]
【The invention's effect】
Since the present invention can be configured as described above, the usable low-temperature region is limited, but it is possible to exhibit the effect of the liquid lubricant as a cold storage material in the cold storage, As a result, not only can the refrigeration capacity be improved, but it can also be operated by a piston using liquid lubricant, making it possible to use inexpensively produced oil-lubricated compressors for CFC refrigerators. Thus, a significant cost reduction can be realized. In addition, the degree of freedom in selecting a known reciprocating type, a rotary type, a scroll type, or the like is widened according to the usage mode.
[0027]
In addition, by properly installing a liquid lubricant return pipe with a check valve, the liquid lubricant that is to be pumped together with the refrigerant gas can be returned into the cylinder of the refrigerant gas pump without any effort. The liquid lubricant can be efficiently reused without requiring any extra labor.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partially cutaway overall configuration piping diagram showing an embodiment of a piston type pulse tube refrigerator according to the present invention.
FIG. 2 shows a conventional refrigerator, in which (A) is a Stirling refrigerator, (B) is a piston-type pulse tube refrigerator, and (C) is an explanatory view of the entire longitudinal section of a valve-type pulse tube refrigerator.
FIG. 3 (A) is a conventional orifice type pulse tube refrigerator, and FIG. 3 (B) is a partially cutaway general configuration piping diagram showing a conventional piston type orifice type pulse tube refrigerator.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 refrigerant gas pump 1a cylinder 1b piston 1c upper end of cylinder 2 liquid lubricant 3 piston space 4 regenerator 4a regenerative heat exchanger 4b lower end of regenerator 4c upper end of regenerator 5 refrigerant gas distribution pipe 6 pulse tube 6a Low temperature section 6b Upper end section of pulse tube 6c Lower end section of pulse tube 7 Orifice valve 8 Buffer tank 10a Liquid lubricant return pipe 10b Liquid lubricant return pipe 10c Liquid lubricant return pipe 11a Check valve 11b Check valve 11c Check valve

Claims (1)

シリンダに液状潤滑材を介して稼動するピストンが内嵌され、当該シリンダの上端部とピストンとの間に、ピストン空間の形成された冷媒ガス圧送機と、その上位に設置されて再生熱交換器を内設した蓄冷器の下端部とを、冷媒ガス流通パイプにより連設し、上記蓄冷器の上端部とパルス管の上端部とを低温部により連通すると共に、当該パルス管の室温部である下端部を、オリフィスバルブを介してバッファタンクに連設し、上記蓄冷器の下端部、パルス管の下端部、バッファタンクの下端部中、その全部または一部には、回収された液状潤滑材を、前記冷媒ガス圧送機のシリンダにおける上端部からピストン空間に落入する逆止弁付きの液状潤滑材還流パイプが設けられていることを特徴とする液状潤滑材を用いたピストン式のパルスチューブ冷凍機。A piston, which operates through a liquid lubricant, is fitted into the cylinder, a refrigerant gas pump having a piston space formed between the upper end of the cylinder and the piston, and a regenerative heat exchanger installed above the refrigerant gas pump. And the lower end of the regenerator with the inside is connected by a refrigerant gas flow pipe, and the upper end of the regenerator and the upper end of the pulse tube are communicated by the low temperature part, and the room is the room temperature part of the pulse tube. The lower end portion is connected to the buffer tank via an orifice valve, and the liquid lubricant recovered in all or a part of the lower end portion of the regenerator, the lower end portion of the pulse tube, and the lower end portion of the buffer tank is provided. A piston lug using a liquid lubricant characterized by being provided with a liquid lubricant return pipe with a check valve that falls into the piston space from the upper end of the cylinder of the refrigerant gas pump. Over blanking refrigerator.
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