(57)【要約】【課題】  構成が簡便で、しかもパルス管内のガスの圧力変化が滑らかなＰＷＭ制御パルス管冷凍機のバルブ制御装置を提供する。【解決手段】  パルス管冷凍機のバルブ制御装置において、パルス管２内のガスの圧力制御を行うバルブ３〜６をＰＷＭ制御による電子制御式電磁バルプとし、パルス管２内のガスの圧力の変化を滑らかにする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス管内のガスの圧力制御を行うバルブをＰＷＭ制御による電子制御式電磁バルプとし、前記パルス管内のガスの圧力の変化を滑らかにすることを特徴とするパルス管冷凍機のバルブ制御装置。
【請求項２】
請求項１記載のパルス管冷凍機のバルブ制御装置において、前記電子制御電磁バルプが２レベルスイッチング方式により駆動されることを特徴とするパルス管冷凍機のバルブ制御装置。
【請求項３】
請求項１記載のパルス管冷凍機のバルブ制御装置において、前記電子制御式電磁バルプが３レベルスイッチング方式により駆動されることを特徴とするパルス管冷凍機のバルブ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルス管冷凍機に係り、特に、ＰＷＭ制御パルス管冷凍機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図８は従来のパルス管冷凍機の模式図、図９はそのパルス管冷凍機の動作を示す図、図１０は従来のパルス管冷凍機の出力波形を示す図である。
【０００３】
図８において、１０１は圧縮機、１０２は第１のバルブ（ＣＨ）、１０３は第２のバルブ（ＣＬ）、１０４は冷端熱交換器であり、この冷端熱交換器１０４は、蓄冷管１０５とパルス管１０６からなる。１０７は第３のバルブ（ＢＨ）、１０８は第４のバルブ（ＢＬ）、１０９は第３のバルブ１０７が接続されるアクティブバッファ、１１０は第４のバルブ１０８が接続されるアクティブバッファである。
【０００４】
このパルス管冷凍機の制御は、図９（ａ）に示すようなバルブシーケンスであり、冷端熱交換器１０４でのガス変位は図９（ｂ）に示すように行われる。
【０００５】
パルス管冷凍機については、下記の非特許文献１，２に詳述されている。
【非特許文献１】「熱音響工学の基礎」，富永  昭著，内田老鶴国，ｐｐ．９−２７
【非特許文献２】「低温工学の概論」，荻原  宏康  編者，東京電機大学出版局  ｐｐ．１７２−１８９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のパルス管冷凍機においては、パルス管内のガスの変化は、図１０に示すように、略台形状の変化であり、パルス管内のガスの圧力変化が滑らかではない。
【０００７】
また、圧力変化を滑らかにするために配置しているアクティブバッファやオリフィスは機器点数を増加させることになり、信頼性の低下を招くといった問題があった。
【０００８】
本発明は、上記状況に鑑みて、構成が簡便で、しかもパルス管内のガスの圧力変化が滑らかなパルス管冷凍機のバルブ制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕パルス管冷凍機のバルブ制御装置において、パルス管内のガスの圧力制御を行うバルブをＰＷＭ制御による電子制御式電磁バルプとし、前記パルス管内のガスの圧力の変化を滑らかにすることを特徴とする。
【００１０】
〔２〕上記〔１〕記載のパルス管冷凍機のバルブ制御装置において、前記電子制御電磁バルプが２レベルスイッチング方式により駆動されることを特徴とする。
【００１１】
〔３〕上記〔１〕記載のパルス管冷凍機のバルブ制御装置において、前記電子制御電磁バルプが３レベルスイッチング方式により駆動されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
【００１３】
（１）構成が簡便で、しかもパルス管内のガスの圧力変化を滑らかにすることができる。
【００１４】
（２）電子制御式電磁バルブとしたことにより、バルブの高速動作を図ることができる。
【００１５】
（３）２レベルパルス管冷凍機において、バルブの開閉をＰＷＭ制御することにより、ガス圧力の変化を細やかに行い、圧力の時間変化を正弦波にすることができる。
【００１６】
（４）さらに、３レベルパルス管冷凍機において、パルス管に加える圧力を３レベルにすることにより正弦波の高調波を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明のパルス管冷凍機のバルブ制御装置は、パルス管内のガスの圧力制御を行うバルブをＰＷＭ制御による電子制御式電磁バルプとし、パルス管内のガスの圧力の変化を滑らかにする。
【実施例】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１９】
図１は本発明の第１実施例を示すＰＷＭ制御２レベルパルス管冷凍機の模式図、図２はその２レベルパルス管冷凍機のバルブを制御する２レベルスイッチング回路を示す図、図３はそのＰＷＭ制御２レベルパルス管のバルブの制御と出力波形を示す図である。
【００２０】
これらの図において、１は圧縮機、２はパルス管、３は第１の電磁バルブ、３Ａは第１の電磁バルブ３を制御する第１のスイッチング回路（図７参照）、４は第２の電磁バルブ、４Ａは第２の電磁バルブ４を制御する第２のスイッチング回路（図７参照）、５は第３の電磁バルブ、５Ａは第３の電磁バルブ５を制御する第３のスイッチング回路（図７参照）、６は第４の電磁バルブ、６Ａは第４の電磁バルブ６を制御する第４のスイッチング回路（図７参照）で、７は第１のスイッチング回路３Ａと、第２のスイッチング回路４Ａと、第３のスイッチング回路５Ａと第４のスイッチング回路６Ａとをそれぞれ制御する、ＰＷＭ（パルス幅変調）信号を出力し、そのＰＷＭ信号の分配を行う上位電子式コントローラである。なお、ＰＷＭ信号の生成は、例えば、単相電圧形電流制御方式ＰＭＷインバータ（例えば、「制御用アクチュエータ」，平成５９年１０月２５日初版，発行所産業図書株式会社，ｐｐ．１７６−１８１）等に開示されている。
【００２１】
これらの第１のバルブ〜第４のバルブ３〜６はそれぞれ、図２に示すような、２レベルスイッチング回路方式で駆動される。特に、パルス管２内のガスの圧力変化を滑らかにするために、図３（ａ）に示すような、第１の電磁バルブ３、第２の電磁バルブ４、第３の電磁バルブ５および第４の電磁バルブ６のそれぞれのＰＷＭ制御を行う。そのＰＷＭ制御により、図３（ｂ）に示すような、２レベルパルス管内の圧力波形を生成させることができる。
【００２２】
図４は本発明の第２実施例を示すＰＷＭ制御３レベルパルス管冷凍機の模式図、図５はその３レベルパルス管冷凍機のバルブを制御する３レベルスイッチング回路を示す図、図６はそのＰＷＭ制御３レベルパルス管の制御における出力波形を示す図である。
【００２３】
これらの図において、１１，１２は圧縮機、１３はパルス管、１４は第１の電磁バルブ、１４Ａは第１の電磁バルブ１４を制御する第１のスイッチング回路、１５は第２の電磁バルブ、１５Ａは第２の電磁バルブ１５を制御する第２のスイッチング回路、１６は第３の電磁バルブ、１６Ａは第３の電磁バルブ１６を制御する第３のスイッチング回路、１７は第４の電磁バルブ、１７Ａは第４の電磁バルブ１７を制御する第４のスイッチング回路、１８は第５の電磁バルブ、１８Ａは第５の電磁バルブ１８を制御する第５のスイッチング回路、１９は第６の電磁バルブ、１９Ａは第６の電磁バルブ１９を制御する第６のスイッチング回路、２０は第７の電磁バルブ、２０Ａは第７の電磁バルブ２０を制御する第７のスイッチング回路、２１は第８の電磁バルブ、２１Ａは第８の電磁バルブ２１を制御する第８のスイッチング回路、２２は第１のスイッチング回路１４Ａと第２のスイッチング回路１５Ａと第３のスイッチング回路１６Ａと第４のスイッチング回路１７Ａと第５のスイッチング回路１８Ａと第６のスイッチング回路１９Ａと第７のスイッチング回路２０Ａと第８のスイッチング回路２１Ａとをそれぞれ制御する上位電子式コントローラ、２３は第１のバッファタンク、２４は第２のバッファタンク、２５は第１の一方向バルブ、２６は第２の一方向バルブ、２７は第３の一方向バルブ、２８は第４の一方向バルブである。
【００２４】
これらの第１の電磁バルブ１４〜第８の電磁バルブ２１はそれぞれ、図５に示すような、３レベルスイッチング回路方式で駆動する。特に、パルス管１３内のガスの圧力変化を滑らかにするために、上位電子式コントローラ２２との協働により、図６（ａ）に示すようにＰＷＭ制御を行うようにすることができる。そのＰＷＭ制御により、第１の電磁バルブ１４〜第８の電磁バルブ２１の制御が行われ、図６（ｂ）に示すようなＰＷＭ制御３レベルパルス管内の圧力波形を得ることができる。
【００２５】
図７は本発明の実施例を示すバルブのスイッチング回路図である。
【００２６】
図７において、３１は電源、３２は上位電子式コントローラ７，２２によって制御されるＳＣＲ（スイッチ）、３３はバルブを制御するコイルである。
【００２７】
このように構成したので、電磁バルブを制御するためのコイルは、図２及び図５に示す動作を行わせることができる。また、上位電子式コントローラとの協働により、ＰＷＭ制御を行わせ、図３（ａ）又は図６（ａ）に示すようなパルスをバルブへ供給し、図３（ｂ）又は図６（ｂ）に示すようなパルス管内の出力波形を得ることができる。
【００２８】
本発明においては、バルブを電子制御式電磁バルブとしたことにより、バルブの高速に動作させることができる。
【００２９】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明のパルス管冷凍機のバルブ制御装置は、滑らかなガスの圧力変化を実施できるパルス管冷凍機のバルブ制御装置として利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１実施例を示すＰＷＭ制御２レベルパルス管冷凍機の模式図である。
【図２】本発明の第１実施例を示す２レベルパルス管冷凍機のバルブを制御する２レベルスイッチング回路を示す図である。
【図３】本発明の第１実施例を示す２レベルパルス管冷凍機のＰＷＭ制御２レベルパルス管のバルブの制御及びパルス管冷凍機の出力波形を示す図である。
【図４】本発明の第２実施例を示すＰＷＭ制御３レベルパルス管冷凍機の模式図である。
【図５】本発明の第２実施例を示すＰＷＭ制御３レベルパルス管冷凍機の３レベルパルス管冷凍機のバルブを制御する３レベルスイッチング回路を示す図である。
【図６】本発明の第２実施例を示す３レベルパルス管冷凍機のＰＷＭ制御３レベルパルス管のバルブの制御及びパルス管冷凍機の出力波形を示す図である。
【図７】本発明の実施例を示すバルブのスイッチング回路図である。
【図８】従来のパルス管冷凍機の模式図である。
【図９】従来のパルス管冷凍機の動作を示す図である。
【図１０】従来のパルス管冷凍機の出力波形を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１    圧縮機
２    パルス管
３，１４    第１の電磁バルブ
３Ａ，１４Ａ    第１の電磁バルブを制御する第１のスイッチング回路
４，１５    第２の電磁バルブ
４Ａ，１５Ａ    第２の電磁バルブを制御する第２のスイッチング回路
５，１６    第３の電磁バルブ
５Ａ，１６Ａ    第３の電磁バルブを制御する第３のスイッチング回路
６，１７    第４の電磁バルブ
６Ａ，１７Ａ    第４の電磁バルブを制御する第４のスイッチング回路
７，２２    上位電子式コントローラ
１１，１２    圧縮機
１３    パルス管
１８    第５の電磁バルブ
１８Ａ    第５の電磁バルブを制御する第５のスイッチング回路
１９    第６の電磁バルブ
１９Ａ    第６の電磁バルブを制御する第６のスイッチング回路
２０    第７の電磁バルブ
２０Ａ    第７の電磁バルブを制御する第７のスイッチング回路
２１    第８の電磁バルブ
２１Ａ    第８の電磁バルブを制御する第８のスイッチング回路
２３    第１のバッファタンク
２４    第２のバッファタンク
２５    第１の一方向バルブ
２６    第２の一方向バルブ
２７    第３の一方向バルブ
２８    第４の一方向バルブ
３１    電源
３２    ＳＣＲ（スイッチ）
３３    バルブを制御するコイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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