JP4133889B2 - Pulse tube refrigerator - Google Patents
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Description
本発明は、電子顕微鏡、蛍光X線分析計等の超高感度分析装置の検出部や検出素子、例えばX線探傷装置でX線を検出する半導体等の冷却に用いるパルス管冷凍機に関し、特に電気的ノイズ伝達防止手段を備えたパルス管冷凍機に関する。 The present invention relates to a pulse tube refrigerator used for cooling a detection unit and a detection element of an ultrasensitive analyzer such as an electron microscope and a fluorescent X-ray analyzer, such as a semiconductor that detects X-rays with an X-ray flaw detector, in particular. The present invention relates to a pulse tube refrigerator provided with electrical noise transmission preventing means.
電子顕微鏡、蛍光X線分析計等の超高感度分析装置の検出部や検出素子等の冷却に用いるパルス管冷凍機を備えたシステムは、機械的に運動する部品を有するガス圧縮機やバルブユニットをパルス管冷凍機のコールドヘッドから切り離した状態で配置するとともに、バルブユニットとコールドヘッドとをガス配管を介して配管接続することにより、ガス圧縮機やバルブユニットの機械的振動がコールドヘッドに伝わらない構造とされている。 A system equipped with a pulse tube refrigerator used for cooling a detection unit or a detection element of an ultrasensitive analyzer such as an electron microscope or a fluorescent X-ray analyzer is a gas compressor or valve unit having mechanically moving parts. Are separated from the cold head of the pulse tube refrigerator, and the valve unit and cold head are connected via gas piping, so that mechanical vibrations of the gas compressor and valve unit are transmitted to the cold head. There is no structure.
しかしながら、前記構造を採用しても、ガス圧縮機やバルブユニットにおける機械的な可動部品の運動に起因する微小な電気的ノイズがガス連結管を介してコールドヘッドに伝達するのを阻止することが困難であった。そこで、この微小な電気的ノイズがコールドヘッドに伝わるのを阻止するため、バルブユニットからコールドヘッドに冷媒ガスを供給する経路を形成する器具やガス配管、管継手等をガラスエポキシ樹脂やポリカーボネート等の電気絶縁材料で形成し、微小な電気的ノイズに起因する超感度分析装置の検出精度の低下を防止するようにしたものが知られている(下記特許文献1参照)。
However, even if the above structure is adopted, it is possible to prevent a minute electrical noise caused by the movement of mechanical moving parts in the gas compressor or the valve unit from being transmitted to the cold head via the gas connection pipe. It was difficult. Therefore, in order to prevent this minute electrical noise from being transmitted to the cold head, equipment, gas piping, pipe fittings, etc. that form a path for supplying refrigerant gas from the valve unit to the cold head are made of glass epoxy resin, polycarbonate, etc. There is known one that is formed of an electrically insulating material and prevents a decrease in detection accuracy of a supersensitive analyzer due to minute electrical noise (see
また、図7に示すように、フッ素樹脂、ガラスエポキシ樹脂、ポリカーボネート、セラミック等の電気絶縁材料で形成されたパイプ101の両端に、ばね作用で開閉する密封手段を備えた脱着可能な継手102を設けた管継手100も知られている。
Further, as shown in FIG. 7, a
さらに、前記圧縮機ユニットから前記蓄冷器の高温端までのガス流路に配設した管継手の互いに接合する接合面に電気的に絶縁可能な表面処理を施し、前記微小な電気的ノイズの伝達を防止するようにしたものが提案されている(特願2002−278061号)。 Furthermore, a surface treatment capable of being electrically insulated is applied to the joint surfaces of the pipe joints arranged in the gas flow path from the compressor unit to the high temperature end of the regenerator so that the minute electrical noise is transmitted. Has been proposed (Japanese Patent Application No. 2002-278061).
しかしながら、前記特許2997877号公報や図7に示したものは、コールドヘッドに対する微小な電気的ノイズの影響を防止することは可能であるが、バルブユニットからコールドヘッドに冷媒ガスを供給する経路を形成する器具やガス配管、管継手等がガラスエポキシ樹脂やポリカーボネート等の樹脂からなる電気絶縁材料で形成されているため、次のような問題がある。
a.樹脂の強度からみて金属と比べてはるかに強度が低く、肉厚にしなければならず、耐圧性の点で問題がある。
b.一般に、このような冷凍機では冷媒ガスとしてヘリウムを用いており、樹脂は、その材質から分子量の少ないヘリウムのリークが著しく、気密性の点で問題がある。
c.樹脂はアウトガスが発生するため、冷媒ガスの汚染が著しく、所定の冷却性能を満たさないおそれがあり、性能上の点で問題がある。
d.これらを解消するために、冷媒ガスを供給する経路を形成する器具やコールドヘッド側ガス配管、管継手等の全ての内部にメッキを蒸着するか、あるいは、該器具やコールドヘッド側ガス配管、管継手等の全てをセラミックで成形する等が考えられるが、相当の工数がかかり、製造上、コスト上問題がある。
However, the one shown in Japanese Patent No. 29997877 and FIG. 7 can prevent the influence of minute electrical noise on the cold head, but forms a path for supplying refrigerant gas from the valve unit to the cold head. Since the appliances, gas pipes, pipe joints, and the like are made of an electrically insulating material made of a resin such as glass epoxy resin or polycarbonate, there are the following problems.
a. In view of the strength of the resin, the strength is much lower than that of metal, and the thickness must be increased, which is problematic in terms of pressure resistance.
b. Generally, in such a refrigerator, helium is used as a refrigerant gas, and the leak of helium having a low molecular weight is remarkable due to the material of the resin, which is problematic in terms of airtightness.
c. Since outgas is generated in the resin, the refrigerant gas is significantly contaminated and may not satisfy a predetermined cooling performance, which is problematic in terms of performance.
d. In order to solve these problems, plating is deposited on all the insides of the equipment, the cold head side gas piping, the pipe joint, etc. that form the path for supplying the refrigerant gas, or the equipment, the cold head side gas piping, the pipe It can be considered that all of the joints and the like are formed of ceramic, but it takes considerable man-hours, and there are problems in manufacturing and cost.
さらに、冷却装置の管継手が互いに接合する接合面に電気的に絶縁可能な表面処理を施したものは、同タイプのパルス管冷凍機であっても、機種ごとに異なる部品を用意する必要があり、汎用性に欠けるというきらいがある。 Furthermore, if the joint surface where the pipe joints of the cooling device are joined to each other is subjected to a surface treatment that can be electrically insulated, it is necessary to prepare different parts for each model even for the same type of pulse tube refrigerator. There is a tendency to lack generality.
本発明の第1の目的は、同タイプの他機種にまったく同じ部品で取り付けることができるとともに、冷媒ガスを供給する経路を形成する器具やガス配管、管継手等の耐圧性、気密性、耐アウトガス性等を損なうことなく、パルス管冷凍機のコールドヘッドに対するガス圧縮機やバルブユニット等の機械的な可動部品の運動に起因する微小な電気的ノイズの影響を防止することのできるパルス管冷凍機を提供することにある。 The first object of the present invention is that it can be attached to other models of the same type with exactly the same parts, and the pressure resistance, air tightness, Pulse tube refrigeration that can prevent the influence of minute electrical noise caused by the movement of mechanical moving parts such as gas compressors and valve units on the cold head of pulse tube refrigerators without impairing outgassing properties, etc. Is to provide a machine.
本発明の第2の目的は、第1の目的に加え、ガス連結管等の密封性を保ったまま簡単に脱着できる電気的ノイズ伝達防止手段を備えたパルス管冷凍機を提供することにある。 In addition to the first object, a second object of the present invention is to provide a pulse tube refrigerator provided with an electrical noise transmission preventing means that can be easily detached while maintaining the sealing property of a gas connection tube or the like. .
請求項1の発明は、前記第1の目的を達成するために、圧縮機ユニットに接続されたバルブユニットとパルス管冷凍機のコールドヘッドとを接続するガス連結管に電気的ノイズ伝達防止手段を備えたパルス管冷凍機において、電気的ノイズ伝達防止手段は、冷媒ガスが流れる流路が形成された金属材料から形成され、その表面が電気的に絶縁可能な表面処理が施された金属絶縁体と、前記金属絶縁体の流路と略同一の流路が形成され、前記金属絶縁体をその両側から挟持する金属材料からなる一対のフランジと、前記金属絶縁体を挟持する一対のフランジを締結するボルト及びナットと、前記ボルト及びナットが前記一対のフランジや金属絶縁体と直接接触するのを阻止する電気絶縁性の一対のカラーとからなり、前記一対のフランジの外側端面には、該フランジに形成された流路に連通するとともに、前記ガス連結管が挿入接続されるパイプを設け、電気的ノイズ伝達防止手段が前記ガス連結管の途中に挿入されるようにしたものである。
According to a first aspect of the present invention, in order to achieve the first object, electrical noise transmission preventing means is provided in a gas connecting pipe connecting a valve unit connected to a compressor unit and a cold head of a pulse tube refrigerator. In the provided pulse tube refrigerator, the electrical noise transmission preventing means is formed of a metal material in which a flow path through which a refrigerant gas flows is formed, and the surface of the metal insulator is subjected to a surface treatment capable of being electrically insulated. When the flow path substantially the same flow path of the metal-insulator is formed, a pair of flanges made of a metal material for clamping the metal insulator from both sides, a pair of flanges that sandwich the metal insulator fastening a bolt and nut, the bolt and nut consists of a pair of color electrically insulating to prevent the direct contact with the pair of flanges or metal insulator, the outer of said pair of flanges On the surface, communicates with the flow passage formed in the flange, a pipe in which the gas connection pipe is inserted and connected is provided, electrical noise transfer prevention means is to be inserted in the middle of the gas connecting pipe Is.
請求項2の発明は、前記第2の目的を達成するために、圧縮機ユニットに接続されたバルブユニットとパルス管冷凍機のコールドヘッドとを接続するガス連結管に電気的ノイズ伝達防止手段を備えたパルス管冷凍機において、前記電気的ノイズ伝達防止手段が、冷媒ガスが流れる流路が形成された金属材料から形成され、その表面が電気的に絶縁可能な表面処理が施された金属絶縁体と、前記金属絶縁体の流路と略同一の流路が形成され、前記金属絶縁体をその両側から挟持する金属材料からなる一対のフランジと、前記金属絶縁体を挟持する一対のフランジを締結するボルト及びナットと、前記ボルト及びナットが前記一対のフランジや金属絶縁体と直接接触するのを阻止する電気絶縁性の一対のカラーとからなり、前記一対のフランジの外側端面には、該フランジに形成された流路に連通するとともに、パルス管冷凍機やバルブユニット等に取り付けられた管継手の継手部に接続される密封型かつ脱着可能な継手を設け、電気的ノイズ伝達防止手段が前記管継手に脱着可能に装着されるようにしたものである。
According to a second aspect of the present invention, in order to achieve the second object, electrical noise transmission preventing means is provided in a gas connecting pipe connecting a valve unit connected to the compressor unit and a cold head of the pulse tube refrigerator. In the provided pulse tube refrigerator, the electrical noise transmission preventing means is formed of a metal material in which a flow path through which a refrigerant gas flows is formed, and the surface is electrically insulated so that the surface can be electrically insulated. And a pair of flanges made of a metal material that sandwiches the metal insulator from both sides thereof, and a pair of flanges that sandwich the metal insulator. and bolts and nuts for fastening, the bolt and nut consists of a pair of color electrically insulating to prevent the direct contact with the pair of flanges or metal insulator, said pair of flanges The side end face is provided with a sealed and detachable joint that communicates with a flow path formed in the flange and is connected to a joint portion of a pipe joint attached to a pulse tube refrigerator or a valve unit. The static noise transmission preventing means is detachably attached to the pipe joint .
請求項3の発明は、請求項1または2の発明において、前記電気的に絶縁可能な表面処理をセラミックコーティング加工としたものである。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, the electrically insulating surface treatment is a ceramic coating process.
請求項4の発明は、請求項1または2の発明において、金属絶縁体の金属材料をステンレス材料としたものである。
The invention of
請求項5の発明は、請求項1又は2の発明において、電気的に絶縁可能な表面処理が施される金属材料をアルミニウム材料とし、電気的に絶縁可能な表面処理をタフラム(ULVAC社の登録商標)加工としたものである。
なお、タフラム加工は、アルミニウムの表面に硬質酸化膜を形成し、この酸化膜とポリテトラフルオロエチレンとの複合体を形成する加工技術である。
According to a fifth aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the metal material to be subjected to an electrically insulative surface treatment is an aluminum material, and the electrically insulative surface treatment is Tafram (registered by ULVAC). Trademark) processing.
In addition, the Tafram process is a processing technique in which a hard oxide film is formed on the surface of aluminum and a composite of the oxide film and polytetrafluoroethylene is formed.
請求項1の発明によれば、ガス圧縮機やバルブユニット等の機械的な可動部品の運動に起因する微小な電気的ノイズは、ガス連結管の途中に挿入された電気的に絶縁可能な表面処理が施された金属材料によって阻止され、該ノイズがパルス管冷凍機のコールドヘッドに伝達されることがないので、パルス管冷凍機が使用される超高感度分析装置の測定精度に影響を及ぼすことがない。
また、一対のフランジ11、11を締結するボルト13やナット14は、電気絶縁性のカラーを介在させたことによって、フランジ11、11と当接することがないため、ボルト13やナット14が拾う機械的な可動部品の運動に起因する微小な電気的ノイズがコールドヘッド3a側のフランジ11に伝わるのを阻止することができるので、該ボルト13やナット14が拾う微小な電気的ノイズがコールドヘッドガス連結管8bを介してコールドヘッド3aに伝わることもない。
According to the first aspect of the present invention, the minute electrical noise caused by the movement of the mechanical movable parts such as the gas compressor and the valve unit is an electrically insulative surface inserted in the middle of the gas connecting pipe. Since it is blocked by the processed metal material and the noise is not transmitted to the cold head of the pulse tube refrigerator, it affects the measurement accuracy of the ultrasensitive analyzer in which the pulse tube refrigerator is used. There is nothing.
Further, the
また、請求項1の発明は、電気的ノイズ伝達防止手段に形成された冷媒ガスの流路を金属材料で構成することができるので、圧縮機ユニットあるいはバルブユニットからコールドヘッドに冷媒ガスを供給する経路を形成する器具やガス連結管、管継手等の冷媒ガスが接触する部分のすべてを金属材料から形成することができる。金属材料は、樹脂と比較して、はるかに強度があり、冷媒ガスのリークもなく、また、アウトガスが発生することもないため、該器具やコールドヘッド側ガス配管、管継手等を樹脂等の特別な電気絶縁材料で形成したものに較べ、耐圧性、気密性、性能等にすぐれたパルス管冷凍機を得ることができる。 According to the first aspect of the present invention, since the refrigerant gas flow passage formed in the electrical noise transmission preventing means can be made of a metal material, the refrigerant gas is supplied from the compressor unit or the valve unit to the cold head. All of the parts that contact the refrigerant gas such as instruments, gas connection pipes, and pipe joints that form the path can be formed from a metal material. Since the metal material is much stronger than the resin, there is no leakage of refrigerant gas, and no outgas is generated, so the instrument, cold head side gas piping, pipe fittings, etc. A pulse tube refrigerator excellent in pressure resistance, airtightness, performance, and the like can be obtained as compared with a special electric insulating material.
さらに、請求項1の発明は、ガス連結管の途中に電気的に絶縁可能な表面処理が施された金属絶縁体を備えた電気的ノイズ伝達防止手段を挿入するだけでよいので、同タイプの他機種のパルス管冷凍機にまったく同じ部品で取り付けることが可能となり、コールドヘッド本体やバルブユニット本体に電気的絶縁処理を施すというような改良が必要でないため、製作が容易であり、またコストの低減も図れる。
Furthermore, the invention of
請求項2の発明によれば、請求項1の発明の効果に加え、電気的ノイズ伝達防止手段のフランジに設けた継手を介して、電気的ノイズ伝達防止手段をコールドヘッドやバルブユニット等に取り付けられた管継手に容易に脱着でき、しかも、その脱着に際し、コールドヘッドやバルブユニットやガス連結管に封入された冷媒ガスが漏れることがないので、既に稼動しているパルス管冷凍機に対しても電気的ノイズ伝達防止手段を容易に装着することができるという効果を有する。
According to the invention of
請求項3の発明によれば、請求項1または2の発明の効果に加え、電気的に絶縁可能な表面処理にセラミックコーティングを採用したので、絶縁性については申し分がない。
According to the invention of
請求項4の発明によれば、金属絶縁体の金属材料としてステンレス材料を使用しているので、耐圧強度の面では、他の材料より優位である。
According to the invention of
請求項5の発明によれば、電気的に絶縁可能な表面処理としてタフラム加工を採用したので、他の表面処理に比べ加工が容易であり、また、微小な電気的ノイズの伝達を確実に阻止することができる。 According to the invention of claim 5, since the tuffram processing is adopted as an electrically insulative surface treatment, the processing is easier than other surface treatments, and transmission of minute electric noise is surely prevented. can do.
以下、本発明のパルス管冷凍機の第1の実施の形態を図1〜4に基づいて説明する。図1は本発明のパルス管冷凍機が使用されるシステムの概略全体図である。
パルス管冷凍機が使用されるシステムは、内部に冷媒ガスを充填したガス圧縮機(図示せず)を有する圧縮機ユニット1と、圧縮機ユニット1に圧縮機高圧ガス連結管4及び圧縮機低圧ガス連結管5を介して配管接続されるバルブユニット2と、バルブユニット2にコールドヘッドガス連結管6、7、8を介して接続されるコールドヘッド3aとハウジング3bを有するパルス管冷凍機3とから構成されている。コールドヘッド連結管8の途中には、図2〜4に示す電気的ノイズ伝達防止手段が挿入されている(図1では示さず)。なお、圧縮機高圧ガス連結管4、圧縮機低圧ガス連結管5、コールドヘッドガス連結管6、7、8は、それぞれ、パルス管冷凍機3のガス連結管を構成している。また、図1の1cは、コールドヘッドケーブルである。
Hereinafter, a first embodiment of a pulse tube refrigerator according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic overall view of a system in which the pulse tube refrigerator of the present invention is used.
The system in which the pulse tube refrigerator is used includes a
圧縮機高圧ガス連結管4は、その両端部に管継手4a,4bを備えており、一方の管継手4aは、圧縮ユニット1に形成された高圧側吐出口1a(管継手)に接続され、他方の管継手4bは、バルブユニット2に取り付けた高圧側管継手2aに接続される。ガス圧縮機によって圧縮された冷媒ガスは、圧縮機高圧ガス連結管4を介してバルブユニット2に送られるようになっている。同様に、圧縮機低圧ガス連結管5も、その両端に管継手5a,5bを備えており、一方の管継手5aは、圧縮機ユニット1に形成された低圧側吸引口1b(管継手)に接続され、他方の管継手5bは、バルブユニット2に取り付けた低圧側管継手2bに接続される。パルス管冷凍機3からの低圧の冷媒ガスは、圧縮機低圧ガス連結管5を介してバルブユニットから圧縮機によって吸引されるようになっている。圧縮機高圧ガス連結管4及び圧縮機低圧ガス連結管5は、ステンレス鋼等の金属材料からなるフレキシブルチューブ等の管としてそれぞれ構成されている。
The compressor high-pressure
コールドヘッドガス連結管7は、その両端に管継手7a,7bを備えており、一方の管継手7aは、バルブユニット2に取り付けたバルブユニット管継手2cに接続され、他方の管継手7bは、パルス管冷凍機側に取り付けたコールドヘッド管継手3cに接続される。バルブユニット管継手2cは、比較的短いコールドヘッドガス連結管6を介してバルブユニット2に取り付けられ、コールドヘッド管継手3cは、比較的短いコールドヘッドガス連結管8を介してコールドヘッドに取り付けられている。バルブユニット2からパルス管冷凍機3に送られる圧縮機からの高圧の冷媒ガスと、パルス管冷凍機3からバルブユニット2に戻るパルス管冷凍機で断熱膨張した低圧の冷媒ガスとが、バルブユニット2の切替えによって交互にコールドヘッドガス連結管6,7,8を流れるようになっている。コールドヘッドガス連結管6,7,8は、銅あるいはステンレス鋼等の金属材料から形成されている。
The cold head
圧縮機ユニット1、バルブユニット2、コールドヘッド3aにそれぞれ取り付けられた管継手1a,1b,2a,2b,2c,3cの継手部と、圧縮機高圧ガス連結管4、圧縮機低圧ガス連結管5、コールドヘッドガス連結管7に取り付けられた管継手4a,4b,5a,5b,7a,7bの継手部には、ばね作用によって作動し、管継手が互いに連結されたとき自動的に管継手の流路を開き、管継手の連結が解かれたとき自動的に管継手の流路を閉じる密封手段(図示せず)が設けられている。また、管継手の継手部は、相手側の継手部との脱着を容易にするため、ネジ結合構造とされている。
A joint portion of
コールドヘッドガス連結管8の途中に挿入される電気的ノイズ伝達防止手段は、電気的に絶縁可能な表面処理を施した金属材料からなる絶縁体10(以下、「金属絶縁体10」という)と、金属絶縁体10を両側から挟持する一対のフランジ11,11と、金属絶縁体10を挟持した一対のフランジ11,11を締結するボルト13及びナット14と、ボルト13及びナット14が一対のフランジ11,11や金属絶縁体10と直接接触するのを阻止するカラー12を有している。
The electric noise transmission preventing means inserted in the middle of the cold head
金属絶縁体10は、図3,4に詳細に示すように、適宜の厚さを有する断面略円形状の金属材料から形成されている。金属絶縁体10の中心部には、冷媒ガスが流れる断面略円形状の流路10aが、金属絶縁体10の厚さ方向を貫通して形成されている。金属絶縁体10の厚さ方向の外側両端面には、それぞれ、流路10aの外周を囲むようにシール材、例えばOリング15が挿入される環状の凹溝10c,10cが形成されている。さらに、環状の凹溝10c、10cの外方には、同心円上に略等間隔で配設された複数個、図においては4個の断面円形状のカラー挿入孔10b〜10bが金属絶縁体10の厚さ方向を貫通して形成されている。金属材料としては、ステンレス材料、アルミニウム材料、銅材料等がある。
As shown in detail in FIGS. 3 and 4, the
金属絶縁体10を構成する金属材料の表面には、電気的に絶縁可能な表面処理が施されている。この表面処理は、流路10aや4個のカラー挿入孔10b〜10bや環状凹溝10c,10cも含めて施すことが好ましい。電気的に絶縁可能な表面処理としては、アルミニウム材料の表面に硬質酸化皮膜を形成し、この酸化皮膜とポリテトラフルオロエチレンとの複合体を形成するタフラム(ULVAC社の登録商標)加工やセラミックコーティング加工等がある。電気的に絶縁可能な表面処理としてタフラム加工を施す場合には、金属材料としてアルミニウム材料が採用される。セラミックコーティング加工を施す場合には、耐圧強度等を考慮すると、金属材料はステンレス材料が好ましい。
The surface of the metal material constituting the
金属絶縁体10を両側から挟持する一対のフランジ11,11は、左右対称の同一構造であるので、コールドヘッド3a側のフランジ11について説明する。フランジ11は、適宜の厚さを有する断面略円形状の銅あるいはステンレス鋼等の金属材料から形成されている。フランジ11の外径は、金属絶縁体10の外径にほぼ等しい大きさとされている。フランジ11の中心部には、金属絶縁体10に形成した流路10aと略同一の径を有する断面円形状の流路11aが、該フランジの厚さ方向を貫通して形成されている。さらに、該流路11aの外方には、金属絶縁体10に形成したカラー挿入孔10b〜10bに対応して、複数個、図においては4個のカラー挿入孔11b〜11bが、フランジの厚さ方向を貫通して形成されている。フランジ11に形成したカラー挿入孔11b〜11bは、金属絶縁体10に形成したカラー挿入孔10b〜10bと同一の径及び配置とされており、金属絶縁体10に形成したカラー挿入孔10b〜10bと協働して、4個のカラー挿入孔を形成している。
Since the pair of
さらに、フランジ11の外側端面には、フランジ11に形成した流路11aに連通するとともに、コールドヘッドガス連結管8bが挿入接続される短いパイプ11cが一体に取り付けられている。なお、バルブユニット2側のフランジ11の外側端面にも、同様に、コールドヘッドガス連結管8aが挿入接続される短いパイプ11cが一体に取り付けられている。パイプ11c、11cは、銅あるいはステンレス鋼等の金属材料から形成されている。また、コールドヘッドガス連結管8a、8bは、コールドヘッドガス管8に電気的ノイズ伝達防止手段を挿入するため、コールドヘッドガス管8を2分割したものである。
Further, a
一対のフランジ11,11に形成されたカラー挿入孔11b〜11bと金属絶縁体10に形成されたカラー挿入孔10b〜10bから構成される4個のカラー挿入孔には、それぞれ一対のカラー12,12が挿入されている。一対のカラー12,12は、同一構造であるので、一方のカラー12について説明する。カラー12は、フランジ11に形成されたカラー挿入孔11bと金属絶縁体10に形成したカラー挿入孔10aに挿入される円柱状の挿入部12bと、挿入部12bより大きな径を有し、フランジ11の外側端面に当接する当接面を有する適宜厚さの鍔部12aとから構成されている。
The four collar insertion holes composed of the collar insertion holes 11b to 11b formed in the pair of
カラーの挿入部12bの長さは、フランジ11の厚さと金属絶縁体10の1/2の厚さの和よりわずかに短い大きさとされており、一対のカラー12,12を挿入したとき一対のカラー12,12の端面間に隙間ができるようにされている。カラー12の中心部には、一対のフランジ11,11を締結するボルト13を通すボルト孔12cがカラー12の軸線方向に貫通して形成されている。
The length of the
カラー12は、通常、フッ素樹脂、ガラスエポキシ樹脂、ポリカーボネート、セラミック等の電気絶縁材料から形成されている。なお、前記金属絶縁体10と同様に、電気的に絶縁可能な表面処理を施した金属材料から形成することもできる。このような構造をしたカラー12,12は、ボルト13をカラー12,12のボルト孔12c12cに通して、フランジ11,11をボルト13及びナット14で相互に締結したとき、ボルト13やナット14がフランジ11,11や金属絶縁体10に直接接触するのを阻止するスペーサーとして機能する。
The
また、フランジ11,11を互いに締結するボルト13やナット14は、金属絶縁体10と同様に、電気的に絶縁可能な表面処理を施した金属材料から形成することが好ましい。さらに、ボルト13やナット14に使われるボルト用ワッシャ13、ナット用ワッシャ14a、14b等も電気的に絶縁可能な表面処理を施した金属材料から形成することが好ましい。
Moreover, it is preferable to form the
このように構成された第1の実施の形態のパルス管冷凍機によれば、圧縮機ユニット1やバルブユニット2等の機械的な可動部品の運動に起因する微小な電気的ノイズは、コールドヘッド連結管6,7,8を介して伝達されるが、該微小な電気的ノイズは、コールドヘッドガス連結管8の途中に挿入された電気的ノイズ伝達防止手段9を構成する金属絶縁体10よって阻止されるので、該微小な電気的ノイズがコールドヘッド3aに伝わるのを防止することができる。なお、電気的に絶縁可能な表面処理としてタフラム加工を採用すれば、前記微小な電気的ノイズの伝達を確実に阻止することができる。超高感度分析装置の測定にパルス管冷凍機を使用しても測定精度に影響を及ぼすことがない。
According to the pulse tube refrigerator of the first embodiment configured as described above, a minute electric noise caused by the movement of mechanical movable parts such as the
また、金属絶縁体10を、コールドヘッド3a近くのコールドヘッドガス連結管8に設ければ、圧縮機ユニット1からコールドヘッド連結管8aまでの経路を伝わる微小な電気的ノイズは、金属絶縁体10によってすべて阻止されるので、コールドヘッド3aに対する該微小な電気的ノイズの影響を確実に防止することができる。
Further, if the
一対のフランジ11、11を締結するボルト13やナット14は、電気絶縁性のカラーを介在させたことによって、フランジ11、11と当接することがないため、ボルト13やナット14が拾う機械的な可動部品の運動に起因する微小な電気的ノイズがコールドヘッド3a側のフランジ11に伝わるのを阻止することができるので、該ボルト13やナット14が拾う微小な電気的ノイズがコールドヘッドガス連結管8bを介してコールドヘッド3aに伝わることもない。さらに、ボルト13やナット14やワッシャ13a,14a、14bも電気絶縁性の金属材料から形成すれば、コールドヘッド3aに対する微小な電気的ノイズの影響を一層排除することができる。
The
電気的ノイズ伝達防止手段9に形成された冷媒ガスの流路10a,10bは、金属材料で構成されているので、バルブユニット2からコールドヘッド3aに冷媒ガスを供給する経路を形成する器具やコールドヘッドガス連結管、管継手等の冷媒ガスが接触する部分は、すべて金属材料から形成したものを使用することができる。金属材料は、樹脂と比較して、はるかに強度があり、冷媒ガスのリークもなく、また、アウトガスを発生することもないため、該器具やガス連結管、管継手等を樹脂等の特別な電気絶縁材料で形成したものに較べ、耐圧性、気密性、性能等にすぐれたパルス管冷凍機を得ることができる。なお、金属絶縁体10の金属材料としてステンレス材料を採用すれば、電気的ノイズ伝達防止手段9の耐圧性は、他の材料に比べ優れたものとなる。
Since the refrigerant
さらに、電気的ノイズ伝達防止手段9を構成する金属絶縁体10は、コールドヘッドガス配管8の途中に挿入されるので、同タイプの他機種のパルス管冷凍機のシステムにまったく同じ部品で取り付けることが可能となり、コールドヘッド3aやバルブユニット2に電気的絶縁処理を施すというような改良が必要ないので、製作が容易となり、また、コストの低減も図れる。
Furthermore, since the
次に、本発明のパルス管冷凍機の第2の実施の形態を図5〜6に基づいて説明する。この第2の実施の形態のパルス管冷凍機は、電気的ノイズ伝達防止手段をパルス管冷凍機やバルブユニット等に取り付けられた管継手に脱着できるようにしたものであり、電気的ノイズ伝達防止手段の基本構造やパルス管冷凍機の構造は、第1の実施の形態と同一構造であるので、図5〜6中、第1の実施の形態と同一構造のものは、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。 Next, a second embodiment of the pulse tube refrigerator according to the present invention will be described with reference to FIGS. In the pulse tube refrigerator of the second embodiment, electrical noise transmission preventing means can be attached to and detached from a pipe joint attached to a pulse tube refrigerator, a valve unit, etc. Since the basic structure of the means and the structure of the pulse tube refrigerator are the same as those of the first embodiment, the same reference numerals are given to the same structures as those of the first embodiment in FIGS. Detailed description will be omitted.
この実施の形態の電気的ノイズ伝達防止手段16は、一対のフランジ11,11の外側端面に継手部18,19を取り付けたものである。継手部18は、コールドヘッドガス連結管7に取り付けられた管継手7bの継手部(図示せず)に接続し、継手部19は、コールドヘッド3aに取り付けられた菅継手3cの継手部3c1に接続するようになっている。
The electrical noise transmission preventing means 16 of this embodiment is such that
継手部18は、冷媒ガス流路18aを有し、該冷媒ガス流路18aとフランジ11に形成された冷媒ガス流路11aとを連通する短いパイプ17を介して、コールドヘッドガス連結管7側のフランジ11に一体的に取り付けられている。同様に、継手部19は、冷媒ガス流路19aを有し、該冷媒ガス流路19aとフランジ11に形成された冷媒ガス流路11aとを連通する短いパイプ17を介して、コールドヘッド3a側のフランジ11に一体的に取り付けられている。パイプ17,17は、銅あるいはステンレス鋼等の金属材料から形成されている。
The
該継手部18,19には、ばね作用によって作動し、相手側の管継手3c,2cに連結されたとき自動的に継手部の流路18a,19aを開き、連結が解かれたとき自動的に継手部の流路18a,19aを閉じる密封手段(図示せず)が設けられている。なお、相手側の管継手3c、2cの継手部にも同様の密封手段が設けられていることは、第1の実施の形態で説明したとおりである。
The
また、該継手部18,19は、相手の継手部との脱着を容易にするため、ネジ結合構造とされている。該継手部18,19に形成されるネジ部(図示せず)は、相手の継手部に対応して、雌ネジあるいは雄ネジのいずれかを適宜選択して形成されている。
In addition, the
このように構成された第2の実施の形態のパルス管冷凍機によれば、第1の実施の形態のパルス管冷凍機の作用効果に加え、次のような作用効果を奏する。金属絶縁体10を挟持する一対のフランジ11の両端に密閉型でかつ脱着可能な継手部18,19が設けられており、金属絶縁体10は、継手部18介して、コールドヘッド連絡管に取り付けられた管継手7cに、また、継手部19介して、コールドヘッド3aに取り付けられた管継手3cにそれぞれ容易に脱着でき、しかも、その脱着に際し、コールドヘッド3aやバルブユニット2やガス連結管6,7,8に封入された冷媒ガスが外部に漏れることがないので、既に稼動しているパルス管冷凍機に電気的ノイズ伝達防止手段16を容易に装着することができる。
According to the pulse tube refrigerator of the second embodiment configured as described above, in addition to the operation and effect of the pulse tube refrigerator of the first embodiment, the following operation and effect are provided. Sealed and detachable
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されず種々の設計変更が可能であり、それらはいずれも本発明に含まれる。
例えば、第1の実施の形態では、電気的ノイズ伝達防止手段9をコールドヘッドガス連結管8の途中に挿入したものを示したが、コールドヘッドガス連結管6やコールドヘッドガス連結管7の途中に挿入するようにしてもよい。さらに、圧縮機高圧ガス連結管4や圧縮機低圧ガス連結管5に付加的に挿入してもよい。
The embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various design changes are possible, and any of them can be included in the present invention.
For example, in the first embodiment, the electrical noise transmission preventing means 9 is inserted in the middle of the cold head
また、第2の実施の形態では、電気的ノイズ伝達防止手段16をコールドヘッド3aに取り付けられた管継手3cに接続したものを示したが、バルブユニット2に取り付けられた管継手2cに接続するようにしてもよい。さらに、高圧側管継手2aや低圧側管継手2bに付加的に接続するようにしてもよい。
In the second embodiment, the electrical noise
1 圧縮機ユニット
2 バルブユニット
2c バルブユニット管継手
3 パルス管冷凍機
3a コールドヘッド
3c コールドヘッド管継手
6,7,8 コールドヘッドガス連結管
9 電気的ノイズ伝達防止手段
10 金属絶縁体
11 フランジ
12 カラー
15 Oリング(シール材)
16 電気的ノイズ伝達防止手段
17 パイプ
18,19 継手部
DESCRIPTION OF
16 Electrical noise transmission prevention means 17
Claims (5)
The pulse tube refrigerator according to claim 1 or 2, wherein the metal material of the metal insulator is an aluminum material, and the electrically insulative surface treatment is Tafram processing (registered trademark).
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