TWINBIRD SC-UB04 User manual

Ref. No.: SCDD-090011
TWINBIRD CORPORATION
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取扱説明書 Operation Manual
モデル Model: SC-UB04
名称：
Name:
40W 型 FPSC モジュール H
40W FPSC Module H
ツインバード工業株式会社
SC 事業本部
TWINBIRD CORPORATION
SC Business Operation

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１． 適用分野と輸出規制について
Field of Application and Restriction of Export
この製品はグローバルクーリング Inc 社とのライセンスに基づき弊社で開発製造されたものです。
弊社とグローバルクーリング Inc 社とのライセンスにより、適用分野に一部制限があります。
禁止されている分野：
石油探索と石油テストおよび同分析専用に設計された装置、石油化学テストと同分析専用に設計され
た装置。
※これらの応用範囲での販売、使用は特許侵害を構成する可能性があり、特許侵害者に対し、法的
措置が取られる可能性があります。
※適用分野でご不明な点がございましたら、弊社ＳＣ事業部にお問い合わせください。
This product has been manufactured by Twinbird Corporation under an license agreement with Global
Cooling Inc. Twinbird's agreement with Global Cooling restricts the following field of use, manufacture
and sale.
Prohibited Field:
Equipment specifically designed for petroleum and petrochemical testing and analysis.
* Any sale or use of this product within this prohibited application, without prior explicit, written
approval, may constitute a patent infringement, which could result in legal action against the
infringing party.
輸出規制について
スターリング冷凍機は以下の日本の輸出規制と米国の再輸出規制が適用されます。
日本から輸出される場合は、経済産業大臣の許可が必要となります。
この場合は、米国の再輸出規制は適用除外になります。
輸出先から再輸出する際は、その国の輸出規制に従って下さい。
該当項目：「光検出器の冷却器」
＜貨物＞
輸出令別表１：10 項（２）号
貨物等省令：第９条１項六号ロ（一）
USA REEXPORT CONTROL, CCL; ECCN 6A002 d.2.a
"Cryocoolers for Optical sensors"
もし、輸出を希望する場合は、事前に弊社ＳＣ事業部にお問い合わせください。
なお、この適用は 2008 年 1 月現在であり、法令は改正されることがあります。
The following regulations shall apply to Stirling Cooler and permission for export by the Ministry of
Economy, Trade and Industry is required before exporting Stirling coolers from Japan for abroad.
・Foreign Exchange and Foreign Trade Law-section 1 of article 48.
・Foreign Exchange and Foreign Trade Law-section 1 of article 67.
・Export Trade Control Ordinance-section 2 of article 8.
If you wish to export our Products from Japan for abroad, please contact us prior to exporting.
The above regulations were applied at the time of January 2008. Laws and regulations may be
revised according to the legal revisions.

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２． 警告及び注意 Warning and Caution
(1) FPSC モジュール(Free Piston Stirling Cooler Module)は DC12V 専用です。DC24V あるいは AC100～
240V 等、他の電圧では使用しないでください。故障の原因となります。
The Free Piston Stirling Cooler Module (FPSC Module) must be used with a 12 V DC power source.
Internal damage can result from operating this FPSC Module directly with any input voltage other
than 12 V DC.
(2) 0～40℃の環境でご使用ください。これ以外ですと、故障の原因となります。
The FPSC Module is designed for use in ambient temperatures between 0 - 40 deg. C.
Internal damage could result from operating the FPSC Module outside this temperature range.
(3) 吸熱部の許容温度範囲は-50～+10℃です。冷えすぎないよう吸熱量を調節してください。また、ヒータ
ーなどで加熱しないで下さい。故障の原因となります。
The cold side of the FPSC Module should be maintained between -50 and +10 deg. C. Operation
outside of this temperature range could result in internal damage to the FPSC Module. To avoid the
possibility of damaging to internal parts by
overheating the FPSC Module, do not apply heating
elements directly to the cold side.
(4) 放熱フィンをお取り扱いの際は事故やけがにご注意
ください。また、放熱フィンの変形、破損にご注意くだ
さい。
Use caution when handling the Heat Reject Fin
assembly to prevent damage or injury. Inspect the
Heat Reject Fin assembly for deformity or breakage
before use.
(5) FPSC モジュールから異音が発生したときは、出力設
定電圧を調整して FPSC への出力を抑えてください。
それでも異音が発生する場合は、弊社までお問い合
わせください。
Reduce the output setting of the FPSC Module if
unusual noises are observed coming from inside the pressure vessel. Please contact Twinbird if the
reduced output setting does not eliminate the unusual noises.
(6) FPSC モジュールに強い衝撃を与えないで下さい。故障の原因となります。
Avoid subjecting the FPSC Module to excessive shock. It could cause internal damage.
(7) FPSC モジュールや基板に水をかけないでください。故障の原因となります。
Direct exposure of the FPSC Module and PCB to water could cause electrical failure.
(8) FPSC モジュールや基板をストーブや火気の近くに近づけないで下さい。故障の原因となります。
Direct exposure of the FPSC Module and PCB to fire or excessive heat could cause internal
damage.
SC-UB04 40W 型 FPSC モジュール H
SC-UB04 40W FPSC Module H
吸熱部
Cold Side
駆動基板
Drive PCB
放熱フィン
Heat Reject Fin

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(9) FPSC モジュールを火の中に放り込まないで下さい。内部のガスが膨張し、爆発する恐れがあります。
Warning: Placing the FPSC Module into fire or excessive heat could cause expansion of the
contained gas and explosion.
(10) コードを強く引っ張らないで下さい。断線し、故障の原因となります。
Do not put excessive strain on the electrical cords. It could cause damage to the wire and cause
the FPSC Module stop operating.
(11) FPSC モジュールの放熱フィンや基板の部品は、運転中及び停止直後は高温になっていることがあり
ます。素手で触わらないでください。火傷の恐れがあります。
To avoid the danger of burns, avoid touching the heat reject fin and certain parts on PCB with your
bare hands during or immediately after operation.
(12) FPSC モジュールの吸熱部及びその周辺は、運転中及び停止直後は低温になっています。素手で触
わらないでください。凍傷の恐れがあります。
To avoid the danger of frostbite, avoid touching the cold side and its immediate surroundings with
your bare hands during or immediately after operation.
(13) FPSC モジュールの吸熱部及びその周辺は、霜や露がつかないように断熱してください。また、単体で
の動作確認などで霜や露が付着した場合は、運転を停止させた後にやわらかい布などでふき取ってく
ださい。着霜や結露は冷却能力の低下につながり、融けた霜や露が電源コードや内部の機構部品に
流れ落ちると、電気回路がショートして故障したり、腐食の原因になったりしますので、十分ご注意くだ
さい。
Please provide thermal insulation around cold side to prevent frost and dew condensation. If
conditions require that you need to operate the FPSC Module without thermal insulation, the cold
side may develop a coating frost or water. If this occurs, please clean the cold side with a soft cloth.
Having frost or condensation on the cold side surface can cause an apparent reduction of cooling
capacity. Also, if water drips down on a power cord or inner mechanical parts as it defrosts, it could
cause a short circuit or corrosion.
(14) FPSC モジュールの吸熱部は薄いステンレス板で形成されており、内部は精密構造になっております
ので、熱交換器の取り付けの際など、吸熱部に強い力を加えないで下さい。故障の原因となります。
Failure of the FPSC Module could result from subjecting the cold side to a strong force. It is made
of thin stainless steel sheet surrounding a precision structure.
(15) FPSC 内部に高圧のガスが封入されていますので、廃棄の際は弊社までご相談ください。
The Stirling cooler uses a high pressure gas inside, please contact Twinbird if you intend to scrap
the Stirling cooler.

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３． 仕様 Specification
３．１ 外観 Exterior
吸熱部 排熱部サーミスタ
Cold Side Warm Side Thermistor
放熱フィン
排熱部 Warm Side Heat Reject Fin
（放熱フィンの接している部分）
(The part which heat reject
fin is attached)
ファン 駆動基板 (ESC-040H)
Fan Drive PCB (ESC-040H)
FPSC モジュール
FPSC Module
３．２ 主な仕様 Main Specification
No. 項 目 Item 仕 様 Specification
1 製品寸法 Size 約 (Approximately) W 180 x D 190 x H 280 mm
2 製品質量 Weight 約(Approximately) 3 kg
3 冷媒 Refrigerant ヘリウム(He) Helium
4 冷媒量 Amount of Refrigerant 2.5 g
5 冷媒圧力
Inside Pressure of Stirling Cooler
2.6 Mpa
6 電 源 Power Source DC 12 V for Drive PCB
7 冷却性能
Cooling Capacity
40W 以上
[条件] 吸熱部温度: -23.3℃
周囲温度: 25℃
出力設定電圧: 5V
40 W or Over
[Condition] Cold Side Temperature: -23.3 deg. C
Ambient Temperature: 25 deg. C
Input Voltage to Set Output Voltage: 5V
8 消費電力 Power Consumption 50 ± 10 W
9 使用温度範囲
Ambient Temperature Range to Use
0 ～ 40 ℃
10
吸熱部許容温度範囲
Acceptable Temperature Range at
Cold Side
-50 ～ +10 ℃
11
付属品 （取付済み）
Accessories (attached on FPSC Module)
駆動基板 (Drive PCB)
ESC-040H
-

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３．３ 冷却特性
Graph of Cooling Capacity
吸熱部温度 Cold Side Temperature [℃]
試験条件 Condition
周囲温度 Ambient Temperature： 25℃
冷却性能 Cooling Capacity [W]
-60 -40 -20 0 20
0
10
20
30
40
50
60
70

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３．４ 主要寸法 Main Size
２ ３ ４
６ １ ． ２
１ １ ８
１ １ ８
φ３７．８±０．１
１ ３
４ ０
６ ０
２ ０
３ ２
２ ７ ９
φ １ ４ ０
１ ０ ３（ １ １ ５ ）
１ ６ ± ０ ． ５
１ ８ ９
Ｃ ｏ ｌ ｄ Ｓ ｉ ｄ ｅ
（ コ ー ル ド サ イ ド ）
６ ０ ４ Ｈａｌｌｓ
ｔｏ ｆｉｘ ｍｏｄｕｌｅ
ｂｙ ｓｃｒｅｗ
設置用ネジ穴（４ヶ所）
Ｓ Ｕ Ｓ ３ ０ ４
Ｐ Ｐ
７ ４
Ｔｈｅｒｍｉｓｔｏｒ（サーミスタ）
Ｒｅｊｅｃｔ Ｆｉｎ
（ 放 熱 フ ィ ン ）
（Ａｌｕｍｉｎｕｍ）
φ ３ ． ４
Ｐ Ｃ Ｂ
７
＋ ０ － ０ ． １
１ ７ ５ ． ７
５ ５ （ ５ ５ ）
１ １ ０
（７２．７）
[mm]

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４． 駆動基板の入出力
Pin 仕 様 [SW1 ] DIP SW
電圧上昇速度設定
No. ON OFF
4 1 0
[CN7] WAGO 233-209
・適合電線: 0.08 ～ 0.5 mm2（より線・単線）
28 ～ 20 AWG
・電線むき長さ: 5 ～ 6 mm 3 1 0
出力設定入力 1 2 1 0
入力 DC 1.0～5.0 V 1 1 0
1
出力(CN8) AC 2.0～8.5 V
出力設定入力 2
[SW2 ] DIP SW
排熱部温度上限設定
2(+)
入力 DC 4～20 mA No. ON OFF
3(-) 出力(CN8) AC 2.0～8.5 V 4 1 0
運転/停止信号入力 3 1 0
入力 High Low 2 1 0
4
機能 停止 運転 1 1 0
異常信号出力
出力 High Low
5
状態 異常 正常
警告信号出力 1
出力 High Low
6
状態 警告 正常
警告信号出力 2
出力 High Low
7
状態 警告 正常
8(0V)
9(+5V)
リファレンス出力
・出力電圧: DC 5.0 V (±10%)
・許容出力電流: 50 mA
[CN2] JST B2B-PH-K-E (青)
・適合コネクタ: JST PHR-2
1
2
排熱部サーミスタ
[CN6] JST B2B-PH-K-S (白)
・適合コネクタ: JST PHR-2
1(-)
2(+)
ファン出力
・出力電圧: 電源入力電圧 +0/-0.3 V
・許容出力電流: 500 mA
[CN8] JST S02P-XL-HDB (白)
・適合コネクタ: JST XLP-02V
1
2
FPSC 出力
・出力電圧範囲: AC 2.0～8.5 V (RMS)
・許容出力電流: 7 A (RMS)
[CN1] WAGO 804-102
・適合電線: より線 0.5 ～ 2.5 mm2
20 ～ 12 AWG
単 線 φ 0.8 ～ 2.0 mm
・電線むき長さ: 10 ～ 11 mm
1(+)
2(-)
電源入力
・入力電圧: DC 12 V (±10%)
・最大消費電流: 6 A (RMS)
（12V 入力時）
[TAB] 187 型 (6.3 mm)
- GND
[FG] φ 1.8 mm (穴)
- GND
DIP SW と
設定値の例
1 2 3 4
ON
・・・ ON (1)
・・・ OFF (0)
0 0 0 1

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Input and Output of Drive PCB
Pin Specification [SW1 ] DIP SW
Setting of Output Voltage Change
No. ON OFF
4 1 0
[CN7] WAGO 233-209
Acceptable Wire: 0.08 - 0.5 mm2, 28 - 20 AWG
(Stranded conductor, Solid conductor)
Strip Length: 5 - 6 mm 3 1 0
Setting of Output 1 2 1 0
Input 1.0 ～ 5.0 V DC 1 1 0
1
Output(CN8) 2.0 ～ 8.5 V AC
Setting of output 2
[SW2 ] DIP SW
Setting of Warm Side Temperature Limit
2(+)
Input 4 ～ 20 mA DC No. ON OFF
3(-) Output(CN8) 2.0 ～ 8.5 V AC 4 1 0
Drive / Stop of FPSC 3 1 0
Input High Low 2 1 0
4
Function Stop Drive 1 1 0
Emergency Signal Output
Output High Low
5
Status Emergency Normal
Alarm Signal 1 Output
Output High Low
6
Status Alarm Normal
Alarm Signal 2 Output
Output High Low
7
Status Alarm Normal
8(0V)
9(+5V)
Reference Voltage Output
Output Voltage: DC 5.0 V (±10%)
Output Current Capacity: 50 mA
[CN2] JST B2B-PH-K-E (Blue)
Acceptable Connector: JST PHR-2
1
2
Warm Side Thermistor
[CN6] JST B2B-PH-K-S (White)
Acceptable Connector: JST PHR-2
1(-)
2(+)
Output to Fan
Output Voltage:
Power Source Voltage +0/-0.3 V
Output Current Capacity: 500 mA
[CN8] JST S02P-XL-HDB (White)
Acceptable Connector: JST XLP-02V
1
2
Output to FPSC
Output Voltage Range: 2.0～8.5 V AC (RMS)
Output Current Capacity: 7 A (RMS)
[CN1] WAGO 804-102
Acceptable Wire:
Stranded conductor 0.5 - 2.5 mm2, 20 - 12 AWG
Solid conductor φ 0.8 - 2.0 mm
Strip Length: 10 - 11 mm
1(+)
2(-)
Power Source Input
Input Voltage: 12 V DC (± 10 %)
Maximum Current: 6 A (RMS)
（at 12 V Input）
[TAB] 187 Type (6.3 mm)
- GND
[FG] φ 1.8 mm (Hole)
- GND
Example of
DIP SW and
the Value
1 2 3 4
ON
・・・ ON (1)
・・・ OFF (0)
0 0 0 1

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５． 駆動基板(ESC-040H)の動作 Function of Drive PCB (ESC-040H)
５．１ 動作概要 Outline of Function
この基板は、40W 型フリーピストンスターリングクーラー(FPSC)を接続し、下記の機能を有します。
This PCB is designed to operate in conjunction with a 40W Free Piston Stirling Cooler (FPSC) and has the
following functions.
(1) DC12V を電源入力とし、79.1 Hz の PWM 波形を出力することで FPSC を駆動します。
To drive FPSC with 79.1 Hz PWM output, with power inverted from 12 V DC input power.
(2) FPSC の駆動電圧は、所定の端子に電圧（DC 1～5V）又は、電流（DC4～20mA）を入力することにより
決定されます。
To provide the desired drive voltage to the FPSC, the drive voltage is decided by the input
voltage (1- 5 V DC) or input current (4 - 20 mA DC) to the control terminal.
(3) FPSC 運転開始直後において、FPSC の駆動電圧は DIP SW で設定された速度で段階的に上昇しま
す。
After initial start up of the FPSC, the driving voltage increases in steps at a speed determined by
the DIP switch settings.
(4) FPSC への出力電流が 7A を超えないよう、出力電圧を制限します。
Controls output voltage in order to limit the output current to FPSC to 7A or below.
(5) FPSC が動作中に、ファンモーターへ電圧を供給します。
While FPSC is working, it provides voltage supply to the fan motor.
(6) 次の状態検出時に、所定の端子より異常信号を出力し、FPSC の動作を停止します。
The PCB outputs an emergency signal and stops power output to the FPSC when following
conditions are detected
①排熱側温度センサーの温度が、DIP SW で設定された温度に達した。
When the temperature of the sensor on the warm side reaches the temperature set by the
DIP switch.
②FPSC が接続されていないか、又は、断線した。
When the FPSC is disconnected or the input power wire is cut.
③温度センサーが接続されていないか、又は、断線した。
When the temperature sensor is disconnected or wire is cut.
④入力電源電圧が範囲外である。
The power source voltage is out of allowable range.