(57)【要約】【課題】側面入口を有するクライオポンプハウジング中へ２段パルス管冷凍機を取り付けることを可能とし、又、パルス管冷凍機の構成を簡略化し、パルス管の高温端からの排熱を改良して、バルブ機構がクライオポンプハウジングの下又は後ろにあるパルス管冷凍機を提供する。【解決手段】クライオポンプ、パルス管冷凍機用の圧縮機、クライオポンプの真空チャンバ内に位置するパルス管冷凍機を有し、パルス管の高温端がバッファ容積を通して互いに連結され、クライオポンプ真空チャンバハウジングに一体化され、バッファ容積が流量絞りを通してパルス管の高温端に接続された、一体型クライオポンプ及び２段パルス管冷凍システムを提供する。
2005515387.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クライオポンプと、パルス管冷凍機用の圧縮機と、クライオポンプの真空チャンバ内に配置された、一端がクライオポンプ真空チャンバの外側でバルブアセンブリを介して圧縮機に接続され、他端が第１及び第２段パルス管の寒冷ステーションにそれぞれ接続された第１及び第２段熱交換器を有するパルス管冷凍機とを備え、
パルス管の高温端がバッファ容積を介して互いに接続され、
パルス管の高温端がクライオポンプ真空チャンバハウジングに一体化され、
バッファ容積が流量絞りを通ってパルス管の高温端に接続されている一体型クライオポンプ及び２段パルス管冷凍システム。
【請求項２】
クライオポンプと、パルス管冷凍機用の圧縮機と、クライオポンプの真空チャンバ内に配置された、一端がクライオポンプ真空チャンバの外側で開閉弁アセンブリを介して圧縮機に接続され、他端が第１及び第２段パルス管の寒冷ステーションにそれぞれ接続された第１及び第２段熱交換器を有するパルス管冷凍機とを備え、
パルス管の高温端がバッファ容積を介して互いに接続され、
パルス管の高温端がクライオポンプ真空チャンバハウジングに一体化され、
パルス管冷凍システム用の開閉弁アセンブリがクライオポンプ真空チャンバハウジングの底部又は側部にあり、
パルス管冷凍システム用のガス入口がクライオポンプ真空チャンバハウジングの底部又は後部にあり、
クライオポンプ入口がクライオポンプ真空チャンバハウジングの側面上にあり、
バッファ容積が流量絞りを通ってパルス管の高温端に接続されている一体型クライオポンプ及び２段パルス管冷凍システム。
【請求項３】
パルス管冷凍システム用のガス入口がクライオポンプハウジングの底部にある請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
パルス管冷凍システム用のガス入口がクライオポンプハウジングの後部にある請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
熱交換器入口ラインからバッファ容積及びライン中の絞りに至るバイパスラインを更に備えた請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
圧縮機入口及び出口ラインからバッファ容積及びライン中の開閉弁に至るバイパスラインを更に備えた請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
第２段熱交換器が２つの分離されたセクションを有する請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
熱交換器の高温端がクライオポンプ真空チャンバハウジングを貫通して延びている請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
冷凍機がインライン型冷凍機である請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
パルス管冷凍システム用のガス入口がクライオポンプハウジングの底部にある請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
圧縮機入口及び出口ラインからバッファ容積及びライン中の開閉弁に至るバイパスラインが更に備えられている請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
圧縮機から開閉弁を通ってパルス管の高温端に直結されたバイパスラインが更に備えられている請求項９に記載のシステム。
【請求項１３】
第２段熱交換器が２つの分離されたセクションを有する請求項９に記載のシステム。
【請求項１４】
熱交換器の高温端の少なくとも１つがクライオポンプ真空チャンバハウジングに一体化されている請求項９に記載のシステム。
【請求項１５】
熱交換器の高温端がクライオポンプ真空チャンバハウジングに一体化されている請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
第２段熱交換器が２つの分離された部分を有する請求項９に記載のシステム。
【請求項１７】
クライオポンプと、パルス管冷凍機用の圧縮機と、クライオポンプの真空チャンバ内に配置された、高温セクションの高温端がクライオポンプ真空チャンバの外側でバルブアセンブリを介して圧縮機に接続され、高温セクションの寒冷端が第１段パルス管の寒冷ステーション及び熱交換器の寒冷セクションの温端に接続された、高温セクションと寒冷セクションを有する分割ボディ型熱交換器を有するパルス管冷凍機とを備え、
第１段パルス管の高温端がバルブアセンブリに接続され、
第２段パルス管の高温端がバッファ容積に接続され、
パルス管の高温端がクライオポンプ真空チャンバハウジングに一体化されている一体型クライオポンプ及び２段パルス管冷凍システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一体化されたパルス管冷凍機及びクライオポンプに関する。
【０００２】
本願は、２００２年１月８日に出願された米国仮出願番号６０／３４６，６７６の利益を主張する。
【背景技術】
【０００３】
ギフォード−マクマホン（Ｇ−Ｍ）型パルス管冷凍機は、気体の圧縮及び膨張から冷却を由来するＧ−Ｍ冷凍機と同様の冷凍機である。しかしながら、気体の膨張仕事が、固体の膨張ピストン又はディスプレーサによって膨張空間の外に移されるＧ−Ｍシステムと異なり、パルス管冷凍機は、その寒冷端に可動部品を持たず、圧縮可能なディスプレーサとして作用する振動ガス柱（ガスピストンと称する）をパルス管中に有する。パルス管冷凍機の寒冷端の可動部品を排除することで、振動が大幅に減少すると共に、信頼性及び寿命が向上し、１０Ｋまでのクライオポンプで非常に有用な可能性を持つ。
【０００４】
ＧＭ型パルス管冷凍機は、高圧及び低圧ガスラインにより離れた膨張器に接続された圧縮機を持つことによって特徴付けられる。膨張器は、熱交換器及びパルス管を交互に加圧及び減圧して、極低温で冷凍を発生するためのバルブ機構を持つ。
【０００５】
２０Ｋ以下で作動するＧＭ型パルス管冷凍機は、パルス管内の対流循環に関係する熱的損失を避けるために、パルス管の高温端を寒冷端よりも上にする必要があるという欠点を有する。従来の２段ＧＭ型パルス管冷凍機は、典型的に、バルブ機構とパルス管の高温端を頂部に持つ。これは、パルス管の高温端で排除された熱が容易に低圧ガスに移され、更に、圧縮機に戻され排出されることを可能とする。従来の２段パルス管冷凍機は、更に、比較的大きなバッファ容積を必要とする。現在クライオポンプを冷却するのに用いられている２段Ｇ−Ｍ冷凍機は、バッファ容積を必要とせず、どのような向きにも取り付けられる。
【０００６】
多くのクライオポンプは、クライオポンプハウジング上の空間が非常に限られた真空チャンバの下に取り付けられている。バルブ機構をクライオポンプハウジングの上に持つ場合、クライオポンプの適用分野が限定される。従って、側面入口を有するクライオポンプハウジングの後方又は下方にバルブを備えたパルス管冷凍機の向きの任意の選択は非常に望ましい。バッファ容積のサイズを最小化することも望ましい。
【０００７】
パルス管の高温端をバルブから分離すると、パルス管の高温端で排除されるべき熱を取り除く問題が生じる。パルス管冷凍機を組み立てる立場からは、パルス管アセンブリをクライオポンプハウジングから取外せることが魅力的である。パルス管の高温端を真空中としてクライオポンプハウジングから分離すると、それがハウジングに固定されているときよりも高温端を冷却するのが難しくなるという問題を生じる。
【０００８】
非特許文献１は、インライン型のスターリング単一段パルス管を記載しており、従って、パルス管の高温端は、熱交換器入口から離れている。これは２重絞り制御を有する。パルス管の高温端及びバッファからの熱は、パルス管の全長に亘って延びるバッファハウジングを通る伝導によって熱交換器入口のベースに排除される。パルス管の高温端は真空ハウジングに固定されておらず、パルス管アセンブリ全部が容易に取外せる。
【０００９】
クライオポンプハウジングから取外し可能なインライン型パルス管から熱を取り除く他の方法は、圧縮機に戻るガスをパルス管の高温端に向け、そこで熱を取り込み、それを圧縮機に輸送して排除する方法である。
【００１０】
１９９９年１１月２日付けの「パルス管冷凍機」と題するＧao他の特許文献１は、第１及び第２冷凍ステージを含む１０Ｋ以下の極低温を発生することが可能なパルス管冷凍機を記載している。各ステージは、パルス管、及び、該パルス管の低温側に設けられた、関係する熱交換器を含む。各パルス管の高温端は連続したチャンネルで接続され、各パルス管の高温端及び各熱交換器の高温端はバイパスチャンネルによって接続される。各パルス管内で、それぞれ１８０度の異なる位相角で圧力変動が発生されると、作動ガスは、開閉弁によって制御されるように各パルス管の高温端間で移動され、絞り弁によって制御されるように各パルス管と関係する熱交換器の高温端間で移動される。
【００１１】
Ｇao他によって開示された技術は、バッファ容積を必要としないので、クライオポンプの適用分野において魅力的である。
【００１２】
１９９９年１１月２日付けの「パルス管冷凍機」と題するＭatsui他の特許文献２は、ガス入口が底にある必要がある適用分野に従来のパルス管を適用する際に関係する問題を論じている。この特許は、従来配置の要素を接続するために、パイピングを延長して、パルス管の高温端を頂部に保つ解決策を教えている。延長管に関する容積及びパルス管効果によって生じる温度パターンは、このタイプのパルス管の性能を減じさせる。
【００１３】
２００１年３月６日付けの「パルス管冷凍機」と題するKawano, S. 他の特許文献３は、温暖ガス接続の全てが、室温のベース側であるパルス管冷凍機を記載している。冷凍機はベースよりも上にあり、寒冷端は頂部に、パルス管はベースより下にあり、高温端はベース中に固定されている。長い管が熱交換器の寒冷端をパルス管の寒冷端に接続している。
【００１４】
１９９２年４月２８日付けの「多段パルス管冷却器」と題するＣhan，Ｃ．Ｋ．及びＴward，Ｅ．の特許文献４は、後続する、より低温のパルス管冷凍機からの熱の一部が、先行する、より高温のパルス管冷凍機以外のヒートシンクに排除される多段パルス管冷凍機を記載している。これは、第２（第３の可能性もある）段パルス管が、室温で熱を排除することによってなされる。この特許は、各パルス管が単一の絞りとバッファ容積を有し、温暖熱交換器への入口が底部にあり、パルス管の高温端が頂部にある２段パルス管を示している。その上、熱交換器、パルス管及び高温端熱ステーションが、全て、真空空間にある。バッファタンク及び入口管への接続のみが、容積領域を通って延びている。この特許は、高温端熱交換器からどのようにして熱が取り除かれるか教えていないが、上記の発明者の文書は、ベースに戻る熱伝導路を記載している。
【００１５】
２００１年９月２５日付けの「パルス管冷凍機械及びこれを用いたクライオポンプ」と題するMiyamoto, A. 他の特許文献５は、熱交換器への入口が底部にあり、パルス管が寒冷端を上に向けられた第１段パルス管を記載している。単一の冷却パルスは、項部が開かれたカップである。この特許の本質的な教えは、クライオポンプの動作温度領域で少なくとも部分的に凝縮する作動ガスの使用である。９９Ｋと１１５Ｋの間の温度での例が与えられている。これから、及び、他の研究から、高温端が側面又は底部に向けられたときのパルス管中の対流損失は、寒冷ステーションの温度が８０Ｋ以下に冷やされる場合、より重要になることが知られている。
【００１６】
本発明は、既に述べられた多数の異なる制御概念を任意に取り込む。非特許文献２は、第２の絞りの使用、及び、それがどのように単一絞りパルス管の性能を向上するか記載している。非特許文献３は、位相間制御を記載している。これは、２つの同じパルス管間に１つの不動絞りを有する極低温スターリングサイクル冷凍機について検討している。非特許文献４は、単一の相互接続開閉弁を備えた、同一の２重化された１、２及び３段パルス管について検討している。
【００１７】
【特許文献１】米国特許５９７４８０７号明細書
【特許文献２】米国特許５８４５４９８号明細書
【特許文献３】米国特許６１９６００６号明細書
【特許文献４】米国特許５１０７６８３号明細書
【特許文献５】米国特許６２９３１０９号明細書
【非特許文献１】Ｃ．Ｋ．Ｃhan，Ｃ．Ｂ．Ｊaco，Ｊ．Ｒaab，Ｅ．Ｔward，and  Ｍ．Ｗaterman，“Ｍiniature  pulse  tube  cooler”，Ｐroc．7th  Ｉnt’l  Ｃryocooler  Ｃonf．，Ａir  Ｆorce  Ｒeport  ＰＬ-ＣＰ-93-1001(1993)pp．113-124
【非特許文献２】Ｚhu,Ｓ．and  Ｗu，Ｐ．，“Ｄouble  inlet  pulse  tube  refrigerators；an  important  improvement”，Ｃryogenics，vol．30(1990)，p．514
【非特許文献３】Ａ．Ｗatanabe，Ｇ．Ｗ．Ｓwift，and  Ｊ．Ｇ．Ｂrisson，“Ｓuperfluid  orifice  pulse  tube  below  １  Ｋelvin”，Ａdvances  in  Ｃryogenic  Ｅngineering，Ｖol．41Ｂ，pp．1519-1526(1996)
【非特許文献４】Ｊ．Ｌ．Ｇao  and  Ｙ．Ｍatsubara，“Ａn  inter−phase  pulse  tube  refrigerator  for  high  refrigeration  efficiercy”，in  “Ｐroceedings  of  the  16th  Ｉnternational  Ｃryogenic  Ｅngineering  Ｃonference”，Ｔ．Ｈaruyama，Ｔ．Ｍitsui  and  Ｋ．Ｙamafriji，ed．，Ｅisevier  Ｓcience，Ｏxford(1997)，pp．295-298
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明の課題は、側面入口を有するクライオポンプハウジング中へ２段パルス管冷凍機を取り付ける改良された手段を提供することにある。
【００１９】
もう１つの課題は、パルス管冷凍機の構成を簡略化することである。
【００２０】
更にもう１つの課題は、パルス管の高温端からの抜熱を改良して、バルブ機構がクライオポンプハウジングの下又は後ろにあるパルス管冷凍機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は、側面入口を有するクライオポンプハウジングの一体化部分である２段パルス管冷凍機の配置を記載している。熱交換器へのガス入口は、クライオポンプハウジングの底部又は後ろにあり、その結果、少なくとも２段パルス管の高温端が、ガス入口から離れて存在することになる。少なくとも第２段パルス管の高温端での排熱を促進するという課題は、パルス管／熱交換器アセンブリを、パルス管の高温端がハウジング壁を貫通して延びるようにクライオポンプハウジングの一体化された部分として組立てることによって達成される。これは、空気によって冷却されるバッファタンク上のフィン、圧縮機からのガスの循環による冷却、バッファタンクへ流入するガスの循環、又は、クライオポンプハウジングへの伝導による冷却を含むいくつかの異なる方法による高温端の冷却を実用的なものとする。熱交換器及びパルス管をハウジングの一体化部分とすることにより、取外し可能なパルス管に対し、熱交換器とパルス管を取り付ける方法、及び、位相シフトの達成方法のオプションを与える。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、側面入口を有するクライオポンプハウジング中へ２段パルス管冷凍機を取り付けることが可能になる。又、パルス管冷凍機の構成が簡略化される。更に、パルス管の高温端からの排熱を改良して、バルブ機構がクライオポンプハウジングの下又は後ろにあるパルス管冷凍機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１は、位相間制御及びバッファタンクを有する基本的なインライン型２段パルス管冷凍機であるパルス管冷凍機１００の概略を示す。この設計は、図２乃至６に示される第１乃至第５の実施形態に、様々なオプションと共に取り込まれる。第１段パルス管アセンブリは、入口ガス接続口１０５、熱交換器１６０、寒冷ステーション１１５、パルス管１６５、高温ステーション１１７、及び、絞り１４５を含む。第２段パルス管アセンブリは、入口ガス接続口１０６、熱交換器１７０、寒冷ステーション１１６、パルス管１７５、高温ステーション１１９、及び、絞り１５０を含む。ガスは、ガス接続口１０５及び１０６を通って、二つのパルス管アセンブリのそれぞれに１８０度の位相差で循環される。ガスは、絞り１４５、絞り１５０を通って、パルス管の高温端とバッファタンク１８０間を行ったり来たりする。バッファタンク１８０は、各パルス管からの流れの差を補償するようにサイズが決められている。バッファタンクは、各パルス管内で位相の圧力サイクルを有する設計よりも非常に小さい。
【００２４】
図２は、本発明の第１実施形態である、パルス管冷凍機１００の高温ステーション１１７及び１１９がクライオポンプハウジング２１０の頂部の一体化部分であり、その中を延びることができるクライオポンプ及びパルス管冷凍機２００の概略を示す。バッファタンクへのガス接続は、好ましくはハウジング内側の真空空間より外であることが望ましい。熱交換器１６０及び１７０の温端は、クライオポンプハウジング２１０の底部に固定されている。ガス接続口１０５及び１０６は、真空空間よりも外にあり、バルブアセンブリ１１８に接続される。バルブアセンブリ１１８は、圧縮機（図示省略）からガス入口１１０を通って高圧ラインに接続されるバルブ１２０及び１３０と、ガス出口１１１を通って圧縮機の低圧ラインに接続されるバルブ１２５及び１３５を含んでいる。これらのバルブは、交互に開閉して、位相が互いに異なる２つのパルス管を加圧及び減圧する。
【００２５】
バルブは、典型的には単一の回転ディスクに取り込まれており、これはガスを約２Ｈｚで循環させる。２０Ｋ以下で動作するパルス管の動作流体としてヘリウムが使われる。典型的な圧力は３００psig（２．２ＭＰa）及び１００psig（０．８ＭＰa）である。クライオポンプは、典型的には、寒冷ステーション１１６が約１５Ｋ、寒冷ステーション１１５が６０Ｋで動作する。熱交換器１６０及び熱交換器１７０の温暖セクションは、典型的には銅スクリーンで充填されたステンレス鋼管であり、熱交換器１７０の寒冷セクションは、典型的には、鉛玉が充填されている。パルス管１６５及び１７５は、典型的にはステンレス鋼で作られている。部品のサイズは、冷却容量、温度、動作圧力、及び、パルスレートに依存し、当業者によって決定される。
【００２６】
高温ステーション及びバッファタンクから排熱する手段は示されていないが、アルミニウム製のクライオポンプハウジングへの熱伝導、クライオポンプハウジングの外の部品上のフィンを通る空気の循環、圧縮機からのガスの循環、又は、冷却フィンに循環できるように高温ステーション１１７及び１１９からの脈動流の整流であっても良い。水のような独立した冷媒も用いることができる。
【００２７】
図３は、第２実施形態である、第２絞り及びバイパスラインの追加のみが第１実施形態と異なるクライオポンプ及びパルス管冷凍機３００を示す。バイパス１１２は、熱交換器１６０の入口から、パルス管１６５の高温端へ、バッファタンク１８０の内へ、バッファタンク１８０の外へ、パルス管１７５の高温端へ、及び、熱交換器１７０の温端へ戻る。流量絞り１４０は、熱交換器１６０の入口とパルス管１６５の高温端の間にあり、流量絞り１４５は、パルス管１６５の高温端とバッファタンク１８０の間にあり、流量絞り１５０は、バッファタンク１８０とパルス管１７５の高温端間にあり、流量絞り１５５は、パルス管１７５の高温端と熱交換器１７０の温端間にある。バイパス１１２は、真空空間の内側又は外側のいずれにあることもできる。第２絞り及びバイパスラインは、パルス管内の位相シフトを改善し、効率を向上する。全ての絞りは、ニードル弁、オリフィス、多孔プラグ又は絞り管のような受動的装置である。
【００２８】
図４は第３実施形態である、第２実施形態と熱交換器の温端からのバイパスライン中の受動的絞りを開閉弁に置き換えた点でのみ異なるポンプ及びパルス管冷凍機４００を示す。絞り１４０はバルブ５０５で置き換えられ、絞り１５５はバルブ５１０で置き換えられている。バイパスライン中に開閉弁を持つことで、位相シフトのより良い制御が可能となるが、付加的な複雑性の代償を招く。開閉弁５０５及び５１０は、典型的にはバルブアセンブリ１１８中の他の開閉弁のように、同じ回転ディスク中に取り込むことができる。
【００２９】
図５は、第４実施形態である、バイパスラインが開閉弁を通して圧縮機に直結されていることが第３実施形態と異なるクライオポンプ及びパルス管冷凍機５００を示す。バルブ９１０は、高圧ガスをパルス管１６５の高温端に接続し、バルブ９１５は、パルス管１６５の高温端から圧縮機の低圧ラインへのガスの戻りを制御する。バルブ９２０は、高圧ガスをパルス管１７５の高温端に接続し、バルブ９２５はパルス管１７５の高温端から圧縮機の低圧ラインへのガスの戻りを制御する。開閉弁９１０、９１５、９２０及び９２５は、典型的には、バルブアセンブリ１１８中の他の活動弁のように、同じ回転ディスク中に取り込まれる。
【００３０】
図６は、本発明の第５実施形態である、パルス管冷凍機１００の部品が取外し不可能な方法でクライオポンプハウジング２１０の一体部分として配置されているクライオポンプ及びパルス管冷凍機６００の概略を示す。２段パルス管冷凍機の高温ステーション１１７及び１１９は、クライオポンプハウジング２１０の頂部の一体化部分であり、それを貫通して延びることができる。バッファタンクへのガス接続は、好ましくは、真空空間の外側である。熱交換器１６０及び１６５の温端は、クライオポンプハウジング２１０の後方の、クライオポンプ入口２０８と反対側に固定されている。ガス接続口１０５及び１０６は、真空空間の外側にある。この配置では、熱交換器１６０及び熱交換器１６５が水平に取り付けられる。
【００３１】
パイピング１１１は、熱交換器１６０の寒冷端をパルス管１６５の寒冷端に接続する。この設計において、第２段熱交換器（図１中で熱交換器１７０として示される）は、温セクションの熱交換器１６５と、冷セクションの熱交換器１６８に分割され、パイピング１１４によって連結されている。パイピング１１３は、熱交換器１６８の寒冷端とパルス管１７５の寒冷端を接続する。
【００３２】
図２中に示したようなバルブアセンブリが、クライオポンプハウジング２１０の後方に取り付けられている。クライオポンプ及びパルス管冷凍機６００は、従って、クライオポンプハウジングの底部からハウジング上に延びる部品の頂部まで非常に低い高さを有する。
【００３３】
図３、４及び５に示したような交互の位相シフト配置が、第５実施形態にも同様に適用できる。
【００３４】
図７は、本発明の第６実施形態である、クライオポンプハウジングの一体化部分であるときにクライオポンプのためのパルス管冷凍機を設計する際に利用可能な柔軟性を更に示すクライオポンプ及びパルス管冷凍機７００の概略を示す。本実施形態において、第２段パルス管１７５は、高温端を上に向けられ、高温ステーション１１９は、クライオポンプハウジング２１０の頂部を貫通して延びている。第１段パルス管１６５は、水平に向けられ、高温端及び高温ステーション１１７がクライオポンプハウジング２１０の後ろを通って延びる点で先行例と異なる。パルス管１６５の高温端からのガス接続口１０７は、ガス接続口１０５を通るガスの流れを制御するバルブアセンブリの一部とすることができ、当業者によって周知の多数の異なる位相シフト機構を含むことができる。パルス管１６５の高温端をバルブアセンブリに接続することは、熱を取り除き、バッファ容積を接続する他のオプションを与える。第６実施形態に示される配置は、第１及び第２段熱交換器１６３に共通の温熱交換器を有する。パイピング１１１は、熱交換器１６３の寒冷端をパルス管１６５の寒冷端及び熱交換器１６８の温端に接続する。パイピング１１３は、熱交換器１６８の寒冷端をパルス管１７５の寒冷端と接続する。
【００３５】
共通の温熱交換器を有することは、両方のパルス管中の圧力が同じ位相で循環することを意味する。典型的なクライオポンプにおいて、第１段から除去される熱の量は、第２段の２倍以上である。第１段パルス管の高温端から流れるガスの容積も又、第２段の高温端からの約２倍である。その結果、第２段のためのバッファタンク１８０は、パルス管冷凍機１００の位相間制御のためのガスの流れの違いを補償するのに必要なバッファタンクとほぼ同サイズとなる。従って、第６実施形態は、クライオポンプハウジングの頂部上に、ほぼ同じバッファ容積を有するが、熱の排出は約１／３に過ぎない。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】位相間制御及び小さなバッファタンクを備えたインライン型２段パルス管冷凍機の基本設計の概略図
【図２】バルブアセンブリ及び図１の冷凍機がクライオポンプハウジング中に一体化された本発明の実施形態の概略図
【図３】第１の代替的な位相制御機構を有する本発明の実施形態の概略図
【図４】第２の代替的な位相制御機構を取り込んだ実施形態の概略図
【図５】第３の代替的な位相制御機構を取り込んだ実施形態の概略図
【図６】熱交換器の温端への入口ガスラインがクライオポンプハウジングの後ろに来るように、図１の冷凍機がクライオポンプハウジングと一体化された本発明の実施形態の概略図
【図７】第１段パルス管が水平となるように、単一の温熱交換器と単一の入口ラインを備えた２段パルス管冷凍機がクライオポンプハウジングと一体化された本発明の実施形態の概略図
【符号の説明】
【００３７】
１００…パルス管冷凍機
１０５，１０６，１０７…ガス接続口
１１０…ガス入口
１１１…ガス出口
１１２…バイパス
１１５、１１６…寒冷ステーション
１１７、１１９…高温ステーション
１１８…バルブアセンブリ
１２０、１２５、１３０、１３５、５０５、５１０、９１０、９１５、９２０、９２５…バルブ
１４０、１４５、１５０、１５５…絞り
１６０、１６３、１６８、１７０…熱交換器
１６５、１７５…パルス管
１８０…バッファタンク
２００、３００、４００、５００、６００、７００…クライオポンプ及びパルス管冷却器
２１０…クライオポンプハウジング
【図１】
2005515387.tif 000003
【図２】
2005515387.tif 000004
【図３】
2005515387.tif 000005
【図４】
2005515387.tif 000006
【図５】
2005515387.tif 000007
【図６】
2005515387.tif 000008
【図７】
2005515387.tif 000009
【国際調査報告】
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