| 【発明の名称】 |
パルス管冷凍機 |
| 【発明者】 |
【氏名】朱 紹偉
【氏名】河野 新
【氏名】野川 正文
【氏名】井上 龍夫
|
| 【要約】 |
【課題】４弁型パルス管冷凍機において、冷凍効率を向上させ、また、一方向流の発生を防止して作動安定性を確保すること。
【解決手段】２次高圧通路１３（２次低圧通路１４）の途中に高圧側シリンダ２１（低圧側シリンダ３１）を介装し、この高圧側シリンダ２１（低圧側シリンダ３１）内の空間を高圧側ピストン２４（低圧側ピストン３４）及びピストンリング２５（ピストンリング３５）によって第１高圧側シリンダ空間２２（第１低圧側シリンダ空間３２）と第２高圧側シリンダ空間２３（第２低圧側シリンダ空間３３）とに気密的に画成する。これにより２次高圧通路１３（２次低圧通路１４）における作動ガスの流通を遮断する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 圧縮機と、前記圧縮機の吐出口に１次高圧通路で連通された第１高圧開閉弁と、前記圧縮機の吸入口に１次低圧通路で連通された第１低圧開閉弁と、低温端および高温端を備え該高温端にて前記第１高圧開閉弁および前記第１低圧開閉弁に連通した蓄冷器と、該蓄冷器の低温端に連通したコールドヘッドと、低温端及び高温端を備え該低温端にて前記コールドヘッドに連通したパルス管と、該パルス管の高温端に連通された第２高圧開閉弁及び第２低圧開閉弁と、一端が前記１次高圧通路に連通し他端が前記第２高圧開閉弁に連通された２次高圧通路と、一端が前記１次低圧通路に連通し他端が前記第２低圧開閉弁に連通された２次低圧通路と、前記２次高圧通路の途中に介装された高圧側シリンダと、前記高圧側シリンダ内の空間を前記１次高圧通路に連通する第１高圧空間と前記第２高圧開閉弁に連通する第２高圧空間とに気密的に画成するとともに前記高圧側シリンダ内を往復動可能に配置された高圧側画成部材と、前記２次低圧通路の途中に介装された低圧側シリンダと、前記低圧側シリンダ内の空間を前記１次低圧通路に連通する第１低圧空間と前記第２低圧開閉弁に連通する第２低圧空間とに気密的に画成するとともに前記低圧側シリンダ内を往復動可能に配置された低圧側画成部材とを具備したパルス管冷凍機。
【請求項２】 請求項１において、一端が前記パルス管の高温端に連通した中圧通路と、前記中圧通路の途中に介装された中圧開閉弁と、前記中圧通路の他端に連通した中圧バッファタンクとを有する中圧ユニットを具備することを特徴とするパルス管冷凍機。
【請求項３】 請求項２において、前記中圧ユニットを複数個具備することを特徴とするパルス管冷凍機。
【請求項４】 請求項１において、一端が前記パルス管の高温端に連通した中圧通路と、前記中圧通路の途中に設けられたオリフィスと、前記中圧通路の他端に連通した中圧バッファタンクとを有する中圧ユニットを具備することを特徴とするパルス管冷凍機。
【請求項５】 請求項１において、前記蓄冷器の高温端と前記パルス管の高温端とはバイパス通路で連通され、該バイパス通路の途中にはオリフィスが形成されていることを特徴とするパルス管冷凍機。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、パルス管冷凍機に関するものであり、特に、４弁型パルス管冷凍機に構造に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、図１１に示すような４弁型パルス管冷凍機が知られている。この４弁型パルス管冷凍機２０１は、圧縮機１と、圧縮機１の吐出口１ａに１次高圧通路２で連通された第１高圧開閉弁４と、圧縮機１の吸入口１ｂに１次低圧通路３で連通された第１低圧開閉弁５と、低温端８ａ及び高温端８ｂを備え、高温端８ｂにて第１高圧開閉弁４が蓄冷器側高圧連通路６で、また第１低圧開閉弁５が蓄冷器側低圧連通路７で連通した蓄冷器８と、蓄冷器８の低温端８ａに連通したコールドヘッド９と、低温端１０ａ及び高温端１０ｂを備え低温端１０ａにてコールドヘッド９に連通したパルス管１０と、パルス管１０の高温端１０ｂに付設された放熱器１５にパルス管側高圧連通路１６で連通された第２高圧開閉弁１１及びパルス管側低圧連通路１７で連通された第２低圧開閉弁１２と、一端が１次高圧通路２に連通し他端が第２高圧開閉弁１１に連通された２次高圧通路１３と、一端が１次低圧通路３に連通し他端が第２低圧開閉弁１２に連通された２次低圧通路１４とを備えてなる。尚、４つの弁（第１高圧開閉弁４、第２高圧開閉弁１１、第１低圧開閉弁５、第２低圧開閉弁１２）で圧縮機１と区画された空間が、作動空間である。
【０００３】図１２は、上記説明のパルス管冷凍機２０１の運転時における、時間経過に伴う第１高圧開閉弁４、第２高圧開閉弁１１、第１低圧開閉弁５、第２低圧開閉弁１２の開閉状態（太線部分が開の状態、細線部分が閉の状態）を示したものである。
【０００４】図１２に示すように第１高圧開閉弁４、第２高圧開閉弁１１、第1低圧開閉弁５、第２低圧開閉弁１２を開閉制御し、これらの開閉タイミングによって作動ガスの圧力変動と動き（変位）との間の位相を制御することによって、パルス管１０内で冷凍出力を発生させ、それをコールドヘッド９を介して取出すものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記説明の従来の４弁型パルス管冷凍機では、その原理上避けられない問題を有する。その問題点とは、冷凍効率が低いことと、作動安定性に欠けることである。
【０００６】冷凍効率が低い主原因は、パルス管冷凍機の運転中に第２高圧開閉弁４を通って圧縮機１から作動空間に流れ込んだ作動ガスの一部が、第２低圧開閉弁１２を通って２次低圧通路１４から再び圧縮機１に戻ってしまうことによる損失のためである。この損失は、圧縮機に余分の仕事をさせることになり、これが冷凍機としての効率の低下につながる。
【０００７】作動安定性に欠ける主原因は、圧縮機１からの作動ガスの流入出が蓄冷器８側とパルス管１０側の両方から行われるため、パルス管１０内でサイクルを越えた一方向流（流路も含めれば循環流）が発生するためである。この一方向流の流れ方向としては、圧縮機１から１次高圧通路２、第１高圧開閉弁４を通って作動空間に流入し、第２低圧開閉弁１２から２次低圧通路１４を通って圧縮機１に戻る流路と、圧縮機１から２次高圧通路１３、第２高圧開閉弁１１を通って作動空間に流入し、第１低圧開閉弁５から１次低圧通路３を通って圧縮機１に戻る流路とがあり、いろいろの条件によってその流れは決まることになるが、いずれにしても、この一方向流が冷凍機の作動中の不安定状態を誘因することになる。
【０００８】故に、本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、パルス管冷凍機において、冷凍効率を向上させ、また、一方向流の発生を防止して作動安定性を確保することを技術的課題とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記技術的課題を解決するためになされた請求項１の発明は、圧縮機と、前記圧縮機の吐出口に１次高圧通路で連通された第１高圧開閉弁と、前記圧縮機の吸入口に１次低圧通路で連通された第１低圧開閉弁と、低温端および高温端を備え該高温端にて前記第１高圧開閉弁および前記第１低圧開閉弁に連通した蓄冷器と、該蓄冷器の低温端に連通したコールドヘッドと、低温端及び高温端を備え該低温端にて前記コールドヘッドに連通したパルス管と、該パルス管の高温端に連通された第２高圧開閉弁及び第２低圧開閉弁と、一端が前記１次高圧通路に連通し他端が前記第２高圧開閉弁に連通された２次高圧通路と、一端が前記１次低圧通路に連通し他端が前記第２低圧開閉弁に連通された２次低圧通路と、前記２次高圧通路の途中に介装された高圧側シリンダと、前記高圧側シリンダ内の空間を前記１次高圧通路に連通する第１高圧空間と前記第２高圧開閉弁に連通する第２高圧空間とに気密的に画成するとともに前記高圧側シリンダ内を往復動可能に配置された高圧側画成部材と、前記２次低圧通路の途中に介装された低圧側シリンダと、前記低圧側シリンダ内の空間を前記１次低圧通路に連通する第１低圧空間と前記第２低圧開閉弁に連通する第２低圧空間とに気密的に画成するとともに前記低圧側シリンダ内を往復動可能に配置された低圧側画成部材とを具備したパルス管冷凍機としたことである。
【００１０】上記発明によれば、２次高圧通路の途中に高圧側シリンダを介装し、この高圧側シリンダ内の空間を高圧側画成部材によって１次高圧通路に連通する第１高圧空間と第２高圧開閉弁に連通する第２高圧空間とに気密的に画成しているので、また、２次低圧通路の途中に低圧側シリンダを介装し、この低圧側シリンダ内の空間を低圧側画成部材によって１次低圧通路に連通する第１低圧空間と第２低圧開閉弁に連通する第２低圧空間とに気密的に画成しているので、作動空間から第２低圧開閉弁を経て２次低圧通路を通り、圧縮機に戻ろうとする一方向流は、２次低圧通路に介装された低圧側シリンダ内の低圧側画成部材によってその流通が遮断される。従って、作動ガスは一方向流を形成することができず、一方向流の発生による作動不安定性を低減することができる。さらに、２次高圧通路から作動空間に入った作動ガスがそのまま２次低圧開閉弁を通って２次低圧通路に侵入して圧縮機に帰還しようとしても、２次低圧通路は低圧側画成部材によってその流通が遮断されているので、圧縮機に戻ることができない。このためパルス管冷凍機の運転中に作動空間内の作動ガスに有効に仕事をさせることができ、冷凍効率の向上が期待できる。
【００１１】この場合、請求項２の発明のように、一端が前記パルス管の高温端に連通した中圧通路と、前記中圧通路の途中に介装された中圧開閉弁と、前記中圧通路の他端に連通した中圧バッファタンクとを有する中圧ユニットを具備することが好ましい。
【００１２】上記発明によれば、パルス管の高温端に中圧ユニットを連通する構成であるので、作動空間内圧力が高圧状態から低圧状態に変化する際または低圧状態から高圧状態に変化する際に中圧ユニットの中圧開閉弁を開成作動させることによって中圧状態にすることができる。このように作動空間内圧力を高圧状態、中圧状態、低圧状態と、または低圧状態、中圧状態、高圧状態と順次変化させることができるので、高圧状態から一気に低圧状態に、また低圧状態から一気に高圧状態に移行させる場合と比較して各圧力変化時における圧力差を減少させることができる。このため圧力差の大きさに比例して大きくなる高圧開閉弁及び低圧開閉弁での弁損失を減少させることができ、圧縮機の仕事効率をより一層向上させることができる。
【００１３】より好ましくは、請求項３の発明のように、前記中圧ユニットを複数個具備することである。
【００１４】上記発明によれば、パルス管の高温端に中圧ユニットを複数個連通させることで、弁開閉時の作動空間内の圧力変化をより木目細かく制御することができ、より弁損失を減少させることができる。
【００１５】また、請求項４の発明は、請求項１の発明において、一端が前記パルス管の高温端に連通した中圧通路と、前記中圧通路の途中に設けられたオリフィスと、前記中圧通路の他端に連通した中圧バッファタンクとを有する中圧ユニットを具備することを特徴とするパルス管冷凍機である。
【００１６】上記発明によれば、パルス管の高温端にオリフィスを介して中圧バッファタンクを連通する構成であるので、パルス管の中で作動ガスを十分に移動させることができ、特に低圧力比で運転するパルス管冷凍機において高出力することができるといった効果を有する。
【００１７】また、請求項５の発明は、請求項１の発明において、前記蓄冷器の高温端と前記パルス管の高温端とはバイパス通路で連通され、該バイパス通路の途中にはオリフィスが形成されていることを特徴とするパルス管冷凍機である。
【００１８】上記発明によれば、蓄冷器の高温端とパルス管の高温端とをバイパス通路で連通しているので、パルス管内の作動ガスの移動範囲を制御することができ、特に極低温の冷凍機において効果を発揮するパルス管冷凍機とすることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施の形態により具体的に説明する。尚、以下の実施形態例において、従来技術と同一部分については同一の符号で示すものとする。
【００２０】（第１実施形態例）図１は、本発明の第１実施形態例における蓄冷型冷凍機であるパルスチューブ冷凍機の概略構成図である。図において、パルスチューブ冷凍機１０１は、圧縮機１と、圧縮機１の吐出口１ａに１次高圧通路２で連通された第１高圧開閉弁４と、圧縮機１の吸入口１ｂに１次低圧通路３で連通された第１低圧開閉弁５と、低温端８ａ及び高温端８ｂを備え、高温端８ｂにて第１高圧開閉弁４に蓄冷器側高圧連通路６で、また、第１低圧開閉弁５に蓄冷器側低圧連通路７で連通した蓄冷器８と、蓄冷器８の低温端８ａに連通したコールドヘッド９と、低温端１０ａ及び高温端１０ｂを備え低温端１０ａにてコールドヘッド９に連通したパルス管１０と、パルス管１０の高温端１０ｂの部分に付設された放熱器１５にパルス管側高圧連通路１６で連通した第２高圧開閉弁１１及びパルス管側低圧連通路１７で連通した第２低圧開閉弁１２と、一端が１次高圧通路２に連通し他端が第２高圧開閉弁１１に連通した２次高圧通路１３と、一端が１次低圧通路３に連通し他端が第２低圧開閉弁１２に連通した２次低圧通路１４とを備えてなる４弁型パルス管冷凍機である。尚、４つの弁（第１高圧開閉弁４、第２高圧開閉弁１１、第１低圧開閉弁５、第２低圧開閉弁１２）で圧縮機１と区画された空間が、作動空間である。
【００２１】また、本例においては、図に示すように蓄冷器側高圧連通路６及び蓄冷器側低圧連通路７は途中で合流して一本の通路で蓄冷器８に接続されているが、連通路６及び７を別々に蓄冷器８に接続してもよい。同様にパルス管側高圧連通路１６及びパルス管側低圧連通路１７は途中で合流して一本の通路でパルス管１０に接続しているが、連通路１６及び１７を別々にパルス管１０に接続してもよい。
【００２２】２次高圧通路１３の途中には高圧側ピストンユニット２０が介装されている。この高圧側ピストンユニット２０は、２次高圧通路１３の途中に介装された高圧側シリンダ２１を備える。高圧側シリンダ２１内には高圧側ピストン２４が該高圧側シリンダ２１内を往復動可能に配設されている。この高圧側ピストン２４にはその外周側面にピストンリング２５が取り付けられており、高圧側シリンダ２１内の空間はこの高圧側ピストン２４及びピストンリング２５によって第１シリンダ高圧空間２２と第２シリンダ高圧空間２３とに区画され、両空間２２、２３内の作動ガスの互いの流通が遮断されている。従って、この高圧側ピストン２４及びピストンリング２５が、本発明の高圧側画成部材に相当する。高圧側ピストン２４の一端面にはスプリング２６が連結されている。このスプリング２６は、他端が高圧側シリンダ２１の内壁に固定されており、高圧側ピストン２４を弾性支持するものである。尚、高圧側ピストン２４及びピストンリング２５により区画される高圧側シリンダ２１内空間のうち、第１シリンダ高圧空間２２は、２次高圧通路１３を経て１次高圧通路２と連通しており、第２シリンダ高圧空間２３は、２次高圧通路１３を経て第２高圧開閉弁１１と連通している。
【００２３】２次低圧通路１４の途中には低圧側ピストンユニット３０が介装されている。この低圧側ピストンユニット３０は、２次低圧通路１４の途中に介装された低圧側シリンダ３１を備える。低圧側シリンダ３１内には低圧側ピストン３４が該低圧側シリンダ３１内を往復動可能に配設されている。この低圧側ピストン３４にはその外周側面にピストンリング３５が取り付けられており、低圧側シリンダ３１内の空間はこの低圧側ピストン３４及びピストンリング３５によって第１シリンダ低圧空間３２と第２シリンダ低圧空間３３とに区画され、両空間３２、３３内の作動ガスの互いの流通が遮断されている。従って、この低圧側ピストン３４及びピストンリング３５が本発明の低圧側画成部材に相当する。低圧側ピストン３４の一端面にはスプリング３６が連結されている。このスプリング３６は、他端が低圧側シリンダ３１の内壁に固定されており、低圧側ピストン３４を弾性支持するものである。尚、低圧側ピストン３４及びピストンリング３５により区画される低圧側シリンダ３１内空間のうち、第１シリンダ低圧空間３２は２次低圧通路１４を経て１次低圧通路３と連通しており、第２シリンダ低圧空間３３は２次低圧通路１４を経て第２低圧開閉弁１２と連通している。
【００２４】図２は、上記説明のパルス管冷凍機１０１の運転時における、時間経過に伴う第１高圧開閉弁４、第２高圧開閉弁１１、第１低圧開閉弁５、第２低圧開閉弁１２の開閉状態（太線部分が開の状態、細線部分が閉の状態）と、時間経過に伴う作動空間内（主にパルス管１０内）の圧力状態を併記したものである。
【００２５】本例におけるパルス管冷凍機１０１においては、運転サイクル中、第２シリンダ高圧空間２３及びそれにつながる２次高圧通路１３の部分は、第１シリンダ高圧空間２２及びそれにつながる２次高圧通路１３の部分とほぼ同レベルの圧力状態にある。第１シリンダ高圧空間２２は、１次高圧通路２に連通してほぼ圧縮機１の吐出圧にまで上昇しているので、上記空間２２、２３及び第２高圧通路１３内は、サイクル中のほぼ最高圧力状態にあることになる。また、第２シリンダ低圧空間３３及びそれにつながる２次低圧通路１４の部分は、第１シリンダ低圧空間３２及びそれにつながる２次低圧通路１４の部分とほぼ同レベルの圧力状態になる。第１シリンダ低圧空間３２は、１次低圧通路３に連通してほぼ圧縮機１の吸入圧にまで下降しているので、上記空間３２、３３及び２次低圧通路１４内は、サイクル中のほぼ最低圧力状態にあることになる。
【００２６】上記状態において、まず第２高圧開閉弁１１を開くと、第２シリンダ高圧空間２３内の高圧の作動ガスが第２高圧開閉弁１１を通って作動空間に流れ込み、作動空間内の圧力が増大する。それに従って第２シリンダ高圧空間２３内の圧力は少し下がってくるため、第１シリンダ高圧空間２２と第２シリンダ高圧空間２３との間で差圧が生じ（第１シリンダ高圧空間２２内の圧力＞第２シリンダ高圧空間２３内の圧力）、この差圧を打ち消けそうとして、高圧側ピストン２４は図示右方に移動する。この高圧側ピストン２４の移動は、上記差圧とスプリング２６の弾性力とが釣り合う位置で停止する。
【００２７】その後第１高圧開閉弁４を開く。すると、第１高圧開閉弁４を通って作動空間に高圧の作動ガスが流れ込み、作動空間の圧力がさらに上昇して最高圧力まで達する。この状態においてパルス管１０内の作動ガスが図示右方向に移動し、パルス管１０から第２高圧開閉弁１１を通って第２シリンダ高圧空間２３に作動ガスが流れ込み、高圧側ピストン２４を元の位置まで戻す。
【００２８】次に第１高圧開閉弁４及び第２高圧開閉弁１１を閉じ、第２低圧開閉弁１２を開く。すると最高圧力状態となっている作動空間から第２低圧開閉弁１２を通って作動ガスが第２シリンダ低圧空間３３に流れ込み、作動空間内の圧力が減少する。それに従って第２シリンダ低圧空間３３の圧力は上昇するため、第１シリンダ低圧空間３２と第２シリンダ低圧空間３３との間で差圧が生じ（第１シリンダ低圧空間３２内の圧力＜第２シリンダ低圧空間３３内の圧力）、この差圧を打ち消そうとして、低圧側ピストン３４は図示左方に移動する。この低圧側ピストン３４の移動は、上記差圧とスプリング３６の弾性力とが釣り合う位置で停止する。
【００２９】その後、第１低圧開閉弁５を開く。すると、作動空間から第１低圧開閉弁５を通って圧縮機１の吸入口１ｂに作動ガスが流れ込み、作動空間の圧力がさらに下降して最低圧力にまで達する。この状態においてパルス管１０内の作動ガスが図示左方向に移動し、これに伴って第２シリンダ低圧空間３３内の作動ガスが第２低圧開閉弁１２を通って作動空間内に流入し、低圧側ピストン３４を元の位置まで戻す。そして第１低圧開閉弁５及び第２低圧開閉弁１２を閉じて１サイクルを終了する。
【００３０】以上のように第１高圧開閉弁４、第２高圧開閉弁１１、第1低圧開閉弁５、第２低圧開閉弁１２を開閉制御し、これらの開閉タイミングによって作動ガスの圧力変動と動き（変位）との間の位相を制御することによって、パルス管１０内で冷凍出力を発生させ、それをコールドヘッド９を介して取出すものである。
【００３１】本例におけるパルス管冷凍機１０１では、従来の４弁型パルス管冷凍機に比べて、冷凍性能が向上することと、動作安定性が向上することの主として二つの利点がある。
【００３２】このうち冷凍機性能が向上する理由は次のようである。従来の４弁型パルス管冷凍機では、上述したようにその構成上圧縮機１から第２高圧開閉弁１１を通ってパルス管１０に流入する作動ガスのうちの多くが、必ず第２低圧開閉弁１２を通って再び圧縮機１に流れ出すという現象によって無駄な圧縮機仕事が発生していたが、本例におけるパルス管冷凍機１０１では高圧側ピストンユニット２０の高圧側ピストン２４及びピストンリング２５で構成される高圧側画成部材、及び、低圧側ピストンユニット３０の低圧側ピストン３４及びピストンリング３５で構成される低圧側画成部材の存在によって作動ガスの流通が遮断されるので、上記現象が起こらなくなり、同じ効率を得るための圧縮機１の吐出流量が低減でき、ひいては圧縮機仕事が低減できる。このため冷凍機としての性能を向上することができるものである。
【００３３】もう一つの利点の動作安定性が向上する理由は、従来の４弁型パルス管冷凍機において発生していた循環流が、本例のパルス管冷凍機１０１においては高圧側ピストンユニット２０の高圧側ピストン２４及びピストンで構成される高圧側画成部材、及び、低圧側ピストンユニット３０の低圧側ピストン３４及びピストンリング３５で構成される低圧側画成部材の存在によって作動ガスの流通が遮断されるので、循環流が発生しなくなるためである。
【００３４】（第２実施形態例）次に、本発明の第２実施形態例について図面に基づいて説明する。
【００３５】図３は、本例におけるパルス管冷凍機１０２である。図において、パルス管冷凍機１０２の構成は、基本的には第１実施形態例で示したパルス管冷凍機１０１と同一であり、異なるところはパルス管側高圧連通路１６に中圧ユニット４０を連通させた点である。その他の構成は上記第１実施形態例で説明したパルス管冷凍機１０１と同一であるので、同一部分を同一符号で示してその具体的説明を省略する。
【００３６】上述のように本例のパルス管冷凍機１０２は、パルス管側高圧連通路１６に中圧ユニット４０が連通されている。中圧ユニット４０は、一端がパルス管側高圧連通路１６に連通した中圧通路４１と、中圧通路４１の途中に介装された中圧開閉弁４２と、中圧通路４１の他端に連通した中圧バッファタンク４３とを有する。中圧バッファタンク４３内の圧力は、圧縮機１の吐出圧力（作動空間での最高圧力）と吸入圧力（作動空間での最低圧力）とのほぼ中間の圧力程度にされている。
【００３７】図４は、上記説明のパルス管冷凍機１０２の運転時における、時間経過に伴う第１高圧開閉弁４、第２高圧開閉弁１１、第１低圧開閉弁５、第２低圧開閉弁１２、中圧開閉弁４２の開閉状態（太線部分が開の状態、細線部分が閉の状態）と、時間経過に伴う作動空間内（主にパルス管１０内）の圧力状態を併記したものである。
【００３８】本例におけるパルス管冷凍機１０２においては、運転サイクル中、第２シリンダ高圧空間２３及びそれにつながる２次高圧通路１３の部分は、第１シリンダ高圧空間２２及びそれにつながる２次高圧通路１３の部分とほぼ同レベルの圧力状態にある。第１シリンダ高圧空間２２は、１次高圧通路２に連通してほぼ圧縮機１の吐出圧にまで上昇しているので、上記空間２２、２３及び２次高圧通路１３内は、サイクル中のほぼ最高圧力状態にあることになる。また、第２シリンダ低圧空間３３及びそれにつながる２次低圧通路１４の部分は、第１シリンダ低圧空間３２及びそれにつながる２次低圧通路１４の部分とほぼ同レベルの圧力状態にある。第１シリンダ低圧空間３２は、１次低圧通路３に連通してほぼ圧縮機１の吸入圧にまで下降しているので、上記空間３２、３３及び２次低圧通路１４内は、サイクル中のほぼ最低圧力状態にあることになる。
【００３９】上記状態において、まず、作動空間内の圧力が最低圧力の状態から中圧開閉弁４２を開くと、中圧バッファタンク４３内の作動ガスが中圧開閉弁４２から作動空間内に流れ込み、作動空間内の圧力が最低圧力から中間圧力付近にまで上昇する。
【００４０】次に、中圧開閉弁４２を閉じた後に第２高圧開閉弁１１を開くと、第２シリンダ高圧空間２３内の高圧の作動ガスが第２高圧開閉弁１１を通って作動空間に流れ込み、作動空間内の圧力がさらに増大する。それに従って第２シリンダ高圧空間２３内の圧力は少し下がってくるため、第１シリンダ高圧空間２２と第２シリンダ高圧空間２３との間で差圧が生じ（第１シリンダ高圧空間２２内の圧力＞第２シリンダ高圧空間２３内の圧力）、この差圧を打ち消けそうとして、高圧側ピストン２４は図示右方に移動する。この高圧側ピストン２４の移動は、上記差圧とスプリング２６の弾性力とが釣り合う位置で停止する。
【００４１】その後、第１高圧開閉弁４を開く。すると、第１高圧開閉弁４を通って作動空間に高圧の作動ガスが流れ込み、作動空間の圧力がさらに上昇して最高圧力まで達する。この状態においてパルス管１０内の作動ガスが図示右方向に移動し、パルス管１０から第２高圧開閉弁１１を通って第２シリンダ高圧空間２３にガスが流れ込み、高圧側ピストン２４を元の位置まで戻す。
【００４２】その後第１高圧開閉弁４及び第２高圧開閉弁１１を閉じ、再び中圧開閉弁４２を開く。すると最高圧力状態である作動空間から中圧バッファタンク４３内へと作動ガスが流れ込み、作動空間内の圧力が最高圧力から中間圧力付近にまで下降する。
【００４３】次に中圧開閉弁４２を閉じ、第２低圧開閉弁１２を開く。すると中間圧力状態である作動空間から第２低圧開閉弁１２を通って作動ガスが第２シリンダ低圧空間３３に流れ込み、作動空間内の圧力が減少する。それに従って第２シリンダ低圧空間３３の圧力は上昇するため、第１シリンダ低圧空間３２と第２シリンダ低圧空間３３との間で差圧が生じ（第１シリンダ低圧空間３２内の圧力＜第２シリンダ低圧空間３３内の圧力）、この差圧を打ち消そうとして、低圧側ピストン３４は図示左方に移動する。この低圧側ピストン３４の移動は、上記差圧とスプリング３６の弾性力とが釣り合う位置で停止する。
【００４４】その後、第１低圧開閉弁５を開く。すると、作動空間から第１低圧開閉弁５を通って圧縮機１の吸入口１ｂに作動ガスが流れ込み、作動空間の圧力がさらに下降して最低圧力にまで達する。この状態においてパルス管１０内の作動ガスが図示左方向に移動し、これに伴って第２シリンダ低圧空間３３内の作動ガスが第２低圧開閉弁１２を通って作動空間内に流入し、低圧側ピストン３４を元の位置まで戻す。そして第１低圧開閉弁５及び第２低圧開閉弁１２を閉じて１サイクルを終了する。
【００４５】以上のように第１高圧開閉弁４、第２高圧開閉弁１１、第1低圧開閉弁５、第２低圧開閉弁１２、中圧開閉弁４２を開閉制御し、これらの開閉タイミングによって作動ガスの圧力変動と動き（変位）との間の位相を制御することによって、パルス管１０内で冷凍出力を発生させ、それをコールドヘッド９を介して取出すものである。
【００４６】本例におけるパルス管冷凍機１０２では、従来の４弁型パルス管冷凍機に比べて冷凍性能が向上すること、動作安定性が向上すること及びその理由は上記第１実施形態例で説明したパルス管冷凍機１０１の場合と基本的に同じであるが、冷凍機性能の面で上記第１実施形態例に示したパルス管冷凍機１０１よりも優れている。その理由は、第２高圧開閉弁１１が開く前に、中圧ユニット４０を利用して作動空間内の圧力を中間圧力近くまで上昇させておくので、第２高圧開閉弁１１を開いた際の開閉弁１１前後の圧力差（作動空間内の圧力と２次高圧通路１３内の圧力との圧力差）が第１実施形態例のときよりも小さくなり、第２高圧開閉弁１１による弁損失（不可逆的な拡散に基づく損失で、弁の開閉を圧力差の大きい条件ｄ得行う程損失量が大きくなり、圧縮機仕事の増大につながる）を減少させることができるためである。尚、第２低圧開閉弁１２による弁損失も同様の理由で減少できる。
【００４７】（第３実施形態例）次に、本発明の第３実施形態例について図面に基づいて説明する。
【００４８】図５は、本例におけるパルス管冷凍機１０３である。図において、パルス管冷凍機１０３の構成は、基本的には第１実施形態例で示したパルス管冷凍機１０１と同一であり、異なるところはパルス管１０の高温端１０ｂに中圧ユニットを複数連通させた点、具体的には、パルス管１０の高温端１０ｂ側と第２高圧開閉弁１１または第２低圧開閉弁１２とを連通するための連通路（パルス管側高圧連通路１６もしくはパルス管側低圧連通路１７）に第1中圧ユニット５０と第２中圧ユニット６０を連通した点である。その他の構成は上記第１実施形態例で説明したパルス管冷凍機１０１と同一であるので、同一部分を同一符号で示してその具体的説明を省略する。
【００４９】上述のように本例のパルス管冷凍機１０３は、パルス管側高圧連通路１６に第１中圧ユニット５０が、パルス管側低圧連通路１７に第２中圧ユニット６０がそれぞれ接続されることによって、これらの中圧ユニット５０、６０がパルス管１０の高温端１０ｂに連通されている。第１中圧ユニット５０は、一端がパルス管側高圧連通路１６に連通した第１中圧通路５１と、第１中圧通路５１の途中に介装された第１中圧開閉弁５２と、第１中圧通路５１の他端に連通した第１中圧バッファタンク５３とを有する。第２中圧ユニット６０は、一端がパルス管側低圧連通路１７に連通した第２中圧通路６１と、第２中圧通路６１の途中に介装された第２中圧開閉弁６２と、第２中圧通路６１の他端に連通した第２中圧バッファタンク６３とを有する。第１中圧バッファタンク５３内及び第２中圧バッファタンク６３内の圧力は、いずれも圧縮機１の吐出圧力（作動空間での最高圧力）よりも小さく、吸入圧力（作動空間での最低圧力）よりも大きい圧力にされている。また、第１中圧バッファタンク５３内の圧力は第２中圧バッファタンク６３内の圧力よりも低くされている。好ましい態様としては、圧縮機１の吐出圧力（作動空間での最高圧力）をＰＨ、吸入圧力（作動空間での最低圧力）をＰＬとした場合、第１中圧バッファタンク５３内の圧力が（ＰＨ＋２ＰＬ）／３、第２中圧バッファタンク６３内の圧力が（２ＰＨ＋ＰＬ）／３となるように、つまり圧力ＰＨと圧力ＰＬとの差分の３等分点にくるように第１及び第２中圧バッファタンク５３及び６３内の圧力を設定する。
【００５０】図６は、上記説明のパルス管冷凍機１０３の運転時における、時間経過に伴う第１高圧開閉弁４、第２高圧開閉弁１１、第１低圧開閉弁５、第２低圧開閉弁１２、第１中圧開閉弁５２、第２中圧開閉弁６２の開閉状態（太線部分が開の状態、細線部分が閉の状態）と、時間経過に伴う作動空間内（主にパルス管１０内）の圧力状態を併記したものである。
【００５１】本例におけるパルス管冷凍機１０３においては、運転サイクル中、第２シリンダ高圧空間２３及びそれにつながる２次高圧通路１３の部分は、第１シリンダ高圧空間２２及びそれにつながる２次高圧通路１３の部分とほぼ同レベルの圧力状態にある。第１シリンダ高圧空間２２は、１次高圧通路２に連通してほぼ圧縮機１の吐出圧にまで上昇しているので、上記空間２２、２３及び２次高圧通路１３内は、サイクル中のほぼ最高圧力状態にあることになる。また、第２シリンダ低圧空間３３及びそれにつながる２次低圧通路１４の部分は、第１シリンダ低圧空間３２及びそれにつながる２次低圧通路１４の部分とほぼ同レベルの圧力状態にある。第１シリンダ低圧空間３２は、１次低圧通路３に連通してほぼ圧縮機１の吸入圧にまで下降しているので、上記空間３２、３３及び２次低圧通路１４内は、サイクル中のほぼ最低圧力状態にあることになる。
【００５２】上記状態において、まず、作動空間内の圧力が最低圧力の状態から第１中圧開閉弁５２を開くと、第１中圧バッファタンク５３内の作動ガスが第１中圧開閉弁５２から作動空間内に流れ込み、作動空間内の圧力が最低圧力から第１中圧バッファタンク５３内の圧力（第１中間圧力）付近にまで上昇する。
【００５３】次に、第１中圧開閉弁５２を閉じた後に第２中圧開閉弁６２を開くと、第２中圧バッファタンク６３内の作動ガスが第２中圧開閉弁６２から作動空間内に流れ込み、作動空間内の圧力が第１中間圧力から第２中圧バッファタンク６３内の圧力（第２中間圧力）付近にまで上昇する。
【００５４】次に、第２中圧開閉弁６２を閉じた後に第２高圧開閉弁１１を開くと、第２シリンダ高圧空間２３内の作動ガスが第２高圧開閉弁を通って作動空間に流れ込み、作動空間内の圧力が増大する。それに従って第２シリンダ高圧空間２３内の圧力は少し下がってくるため、第１シリンダ高圧空間２２と第２シリンダ高圧空間２３との間で差圧が生じ（第１シリンダ高圧空間２２内の圧力＞第２シリンダ高圧空間２３内の圧力）、この差圧を打ち消けそうとして、高圧側ピストン２４は図示右方に移動する。この高圧側ピストン２４の移動は、上記差圧とスプリング２６の弾性力とが釣り合う位置で停止する。
【００５５】その後、第１高圧開閉弁４を開く。すると、第１高圧開閉弁４を通って作動空間に高圧の作動ガスが流れ込み、作動空間の圧力がさらに上昇して最高圧力まで達する。この状態においてパルス管１０内の作動ガスが図示右方向に移動し、パルス管１０から第２高圧開閉弁１１を通って第２シリンダ高圧空間２３にガスが流れ込み、高圧側ピストン２４を元の位置まで戻す。
【００５６】その後第１高圧開閉弁４及び第２高圧開閉弁１１を閉じ、第２中圧開閉弁６２を開く。すると最高圧力状態である作動空間から第２中圧開閉弁６２を通って第２中圧バッファタンク６３内へと作動ガスが流れ込み、作動空間内の圧力が最高圧力から第２中間圧力付近にまで下降する。
【００５７】次に第２中圧開閉弁６２を閉じ、第１中圧開閉弁５２を開く。すると第２中間圧力状態である作動空間から第１中圧開閉弁５２を通って第１中圧バッファタンク５３内へと作動ガスが流れ込み、作動空間内の圧力が第２中間圧力から第１中間圧力付近にまで下降する。
【００５８】次に第１中圧開閉弁５２を閉じ、第２低圧開閉弁１２を開く。すると第１中間圧力状態である作動空間から第２低圧開閉弁１２を通って作動ガスが第２シリンダ低圧空間３３に流れ込み、作動空間内の圧力が下降する。それに従って第２シリンダ低圧空間３３の圧力は上昇するため、第１シリンダ低圧空間３２と第２シリンダ低圧空間３３との間で差圧が生じ（第１シリンダ低圧空間３２内の圧力＜第２シリンダ低圧空間３３内の圧力）、この差圧を打ち消そうとして、低圧側ピストン３４は図示左方に移動する。この低圧側ピストン３４の移動は、上記差圧とスプリング３６の弾性力とが釣り合う位置で停止する。
【００５９】その後、第１低圧開閉弁５を開く。すると、作動空間から第１低圧開閉弁５を通って圧縮機１の吸入口１ｂに作動ガスが流れ込み、作動空間の圧力がさらに下降して最低圧力にまで達する。この状態においてパルス管１０内の作動ガスが図示左方向に移動し、これに伴って第２シリンダ低圧空間３３内の作動ガスが第２低圧開閉弁１２を通って作動空間内に流入し、低圧側ピストン３４を元の位置まで戻す。そして第１低圧開閉弁５及び第２低圧開閉弁１２を閉じて１サイクルを終了する。
【００６０】以上のように第１高圧開閉弁４、第２高圧開閉弁１１、第1低圧開閉弁５、第２低圧開閉弁１２、第１中圧開閉弁５２、第２中圧開閉弁６２を開閉制御し、これらの開閉タイミングによって作動ガスの圧力変動と動き（変位）との間の位相を制御することによって、パルス管１０内で冷凍出力を発生させ、それをコールドヘッド９を介して取出すものである。
【００６１】本例におけるパルス管冷凍機１０３では、従来の４弁型パルス管冷凍機に比べて冷凍性能が向上すること、動作安定性が向上すること及びその理由は上記第１実施形態例で説明したパルス管冷凍機１０１の場合と基本的に同じであるが、冷凍機性能の面で上記第１実施形態例に示したパルス管冷凍機１０１よりも優れていることはもちろんのこと、上記第２実施形態例に示したパルス管冷凍機１０２よりも優れている。その理由は、作動空間内の圧力を最低圧力から最高圧力に上げていく際に、いきなり最高圧力にまで上昇させず、まず第１中圧開閉弁５２を開いて作動空間内圧を第１中間圧力とし、次いで第２中圧開閉弁６２を開いて作動空間内圧を第２中間圧力とし、その後最高圧力に上げていくという段階的な圧力上昇を行っているので、弁を開閉する際の弁損失（不可逆的な拡散に基づく損失で、弁の開閉を圧力差の大きい条件で行う程大きくなり、圧縮機仕事の増大につながる）をより一層減少させることができるためである。尚、第２低圧開閉弁１２による弁損失も同様の理由で減少できる。
【００６２】（第４実施形態例）次に、本発明の第４実施形態例について図面に基づいて説明する。
【００６３】図７は、本例におけるパルス管冷凍機１０４である。図において、パルス管冷凍機１０４の構成は、基本的には第１実施形態例で示したパルス管冷凍機１０１と同一であり、異なるところはパルス管側高圧連通路１６に中圧ユニット７０を接続させた点である。その他の構成は上記第１実施形態例で説明したパルス管冷凍機１０１と同一であるので、同一部分を同一符号で示してその具体的説明を省略する。
【００６４】上述のように本例のパルス管冷凍機１０４は、パルス管側高圧連通路１６に中圧ユニット７０が接続されており、これによりパルス管１０の高温端１０ｂに中圧ユニット７０を連通した構造となっている。この中圧ユニット７０は、一端がパルス管側高圧連通路１６に連通した中圧通路７１と、中圧通路７１の途中に介装されたオリフィスバルブ７２と、中圧通路７１の他端に連通した中圧バッファタンク７３とを有する。中圧バッファタンク７３内の圧力は、圧縮機１の吐出圧力（作動空間での最高圧力）と吸入圧力（作動空間での最低圧力）とのほぼ中間の圧力程度にされている。
【００６５】図8は、上記構成のパルス管冷凍機１０４の運転時における、時間経過に伴う第１高圧開閉弁４、第２高圧開閉弁１１、第１低圧開閉弁５、第２低圧開閉弁１２の開閉状態（太線部分が開の状態、細線部分が閉の状態）と、時間経過に伴う作動空間内（主にパルス管１０内）の圧力状態を併記したものである。
【００６６】本例におけるパルス管冷凍機１０４においては、運転サイクル中、第２シリンダ高圧空間２３及びそれにつながる２次高圧通路１３の部分は、第１シリンダ高圧空間２２及びそれにつながる２次高圧通路１３の部分とほぼ同レベルの圧力状態にある。第１シリンダ高圧空間２２は、１次高圧通路２に連通してほぼ圧縮機１の吐出圧にまで上昇しているので、上記空間２２、２３及び２次高圧通路１３内は、サイクル中のほぼ最高圧力状態にあることになる。また、第２シリンダ低圧空間３３及びそれにつながる２次低圧通路１４の部分は、第１シリンダ低圧空間３２及びそれにつながる２次低圧通路１４の部分とほぼ同レベルの圧力状態にある。第１シリンダ低圧空間３２は、１次低圧通路３に連通してほぼ圧縮機１の吸入圧にまで下降しているので、上記空間３２、３３及び２次低圧通路１４内は、サイクル中のほぼ最低圧力状態にあることになる。
【００６７】上記状態において、まず第２高圧開閉弁１１を開くと、第２シリンダ高圧空間２３内の高圧の作動ガスが第２高圧開閉弁１１を通って作動空間に流れ込み、作動空間内の圧力が増大する。それに従って第２シリンダ高圧空間２３内の圧力は少し下がってくるため、第１シリンダ高圧空間２２と第２シリンダ高圧空間２３との間で差圧が生じ（第１シリンダ高圧空間２２内の圧力＞第２シリンダ高圧空間２３内の圧力）、この差圧を打ち消けそうとして、高圧側ピストン２４は図示右方に移動する。この高圧側ピストン２４の移動は、上記差圧とスプリング２６の弾性力とが釣り合う位置で停止する。
【００６８】その後、第１高圧開閉弁４を開く。すると、第１高圧開閉弁４を通って作動空間に高圧ガスが流れ込み、作動空間の圧力がさらに上昇して最高圧力まで達する。この状態においてパルス管１０内の作動ガスが図示右方向に移動し、パルス管１０から第２高圧開閉弁１１を通って第２シリンダ高圧空間２３にガスが流れ込み、高圧側ピストン２４を元の位置まで戻す。尚、このような最高圧力の状態になるまでに、作動空間内の作動ガスはオリフィスバルブ７２を通って中圧バッファタンク７３に徐々に流れ込む。このため圧力の立ち上がりがゆるやかになり、最高圧力に達するまでに時間がかかる。従って、パルス管１０内の作動ガスの移動時間も長く取れ、その結果パルス管１０内の作動ガスが大きく図示右方向に移動する。
【００６９】その後第１高圧開閉弁４及び第２高圧開閉弁１１を閉じ、第２低圧開閉弁１２を開く。すると最高圧力状態である作動空間から第２低圧開閉弁１２を通って作動ガスが第２シリンダ低圧空間３３に流れ込み、作動空間内の圧力が減少する。それに従って第２シリンダ低圧空間３３の圧力は上昇するため、第１シリンダ低圧空間３２と第２シリンダ低圧空間３３との間で差圧が生じ（第１シリンダ低圧空間３２内の圧力＜第２シリンダ低圧空間３３内の圧力）、この差圧を打ち消そうとして、低圧側ピストン３４は図示左方に移動する。この低圧側ピストン３４の移動は、上記差圧とスプリング３６の弾性力とが釣り合う位置で停止する。
【００７０】その後、第１低圧開閉弁５を開く。すると、作動空間から第１低圧開閉弁５を通って圧縮機１の吸入口１ｂに作動ガスが流れ込み、作動空間の圧力がさらに下降して最低圧力にまで達する。この状態においてパルス管１０内の作動ガスが図示左方向に移動し、これに伴って第２シリンダ低圧空間３３内の作動ガスが第２低圧開閉弁を通って作動空間内に流入し、低圧側ピストン３４を元の位置まで戻す。尚、このような最低圧力の状態になるまでに、中圧バッファタンク７３内の作動ガスはオリフィスバルブ７２を通って作動空間に徐々に流れ込む。このため圧力の立ち下がりがゆるやかになり、最低圧力に達するまでに時間がかかる。従って、パルス管１０内の作動ガスの移動時間も長く取れ、その結果パルス管１０内の作動ガスが大きく図示左方向に移動する。その後第１低圧開閉弁５及び第２低圧開閉弁１２を閉じて１サイクルを終了する。
【００７１】以上のように第１高圧開閉弁４、第２高圧開閉弁１１、第1低圧開閉弁５、第２低圧開閉弁１２を開閉制御し、これらの開閉タイミングによって作動ガスの圧力変動と動き（変位）との間の位相を制御することによって、パルス管１０内で冷凍出力を発生させ、それをコールドヘッド９を介して取出すものである。
【００７２】本例におけるパルス管冷凍機１０４では、従来の４弁型パルス管冷凍機に比べて冷凍性能が向上すること、動作安定性が向上すること及びその理由は上記第１実施形態例で説明したパルス管冷凍機１０１の場合と基本的に同じである。また、冷凍機性能の面で上記第１実施形態例に示したパルス管冷凍機１０１よりも優れている。その理由は上記第２実施形態例において示した場合と同じである。
【００７３】尚、本例に示したパルス管冷凍機１０４は、運転中にパルス管内の作動ガスを大きく移動（変位）させることができる。このため等価Ｐ−Ｖ線図上の容積移動量（Ｖ軸の変位量）を大きくとることができるので、冷凍機の圧力比（圧縮機１の吐出圧と吸入圧との比）が低い場合や冷凍温度が高い場合により性能の向上が望める。
【００７４】（第５実施形態例）次に、本発明の第５実施形態例について図面に基づいて説明する。
【００７５】図９は、本例におけるパルス管冷凍機１０５である。図において、パルス管冷凍機１０５の構成は、基本的には第１実施形態例で示したパルス管冷凍機１０１と同一であり、異なるところは蓄冷器側高圧連通路６とパルス管側高圧連通路１６とをバイパス通路１８で連通することにより蓄冷器８の高温端８ｂとパルス管１０の高温端１０ｂとをこのバイパス通路１８で連通し、バイパス通路１８の途中にバイパス用オリフィスバルブ１９を設けた点である。その他の構成は上記第１実施形態例で説明したパルス管冷凍機１０１と同一であるので、同一部分を同一符号で示してその具体的説明を省略する。
【００７６】尚、上述のように本例のパルス管冷凍機１０５では、バイパス通路１８を蓄冷器側高圧連通路６とパルス管側高圧連通路１６との間に設けたが、蓄冷器８の高温端８ｂとパルス管１０の高温端１０ｂとを直接バイパス通路で連通してもよいし、蓄冷器側低圧連通路７とパルス管側低圧連通路１７との間にバイパス通路を設けてもよい。
【００７７】また、本例のパルス管冷凍機１０５の運転時における時間経過に伴う第１高圧開閉弁４、第２高圧開閉弁１１、第１低圧開閉弁５、第２低圧開閉弁１２の開閉状態と、時間経過に伴う作動空間内の圧力状態は、上記第1実施形態例において説明した図２に示したものと同一である。従って、本例における各開閉弁操作とそのときにおける作動空間の圧力状態の説明は、図２及び上記第１実施形態例で説明した部分を援用し、ここではその具体的説明を省略する。
【００７８】本例におけるパルス管冷凍機１０５では、従来の４弁型パルス管冷凍機に比べて冷凍性能が向上すること、動作安定性が向上すること及びその理由は上記第１実施形態例で説明したパルス管冷凍機１０１の場合と基本的に同じである。尚、本例におけるパルス管冷凍機１０５は、蓄冷器８の高温端８ｂとパルス管１０の高温端１０ｂとをバイパス通路１８で連通しているので、バイパス通路１８内に作動ガスを行き来させることによってパルス管１０内の作動ガスの変位を制御することができる。特に、パルス管１０内の作動ガスの変位を小さくする場合に有効である。このため冷凍機の圧力比（圧縮機１の吐出圧と吸入圧との比）が高い場合、特に極低温冷凍機（圧縮比を高めてかつ作動ガスの変位を小さくし、作動ガスの変位に伴う熱侵入を極力防止した冷凍機）を運転する場合により性能向上が望める。
【００７９】（第６実施形態例）次に、本発明の第６実施形態例について図面に基づいて説明する。
【００８０】図１０は、本例におけるパルス管冷凍機１０６である。図において、パルス管冷凍機１０６の構成は、基本的には第１実施形態例で示したパルス管冷凍機１０１と同一であり、異なるところは、２次高圧通路１３の途中に介装する高圧側ピストンユニットの構造、及び、２次低圧通路１４の途中に介装する低圧側ピストンユニットの構造である。その他の構成は上記第１実施形態例で説明したパルス管冷凍機１０１と同一であるので、同一部分を同一符号で示してその具体的説明を省略する。
【００８１】上述のように本例におけるパルス管冷凍機１０６では、２次高圧通路１３の途中に介装する高圧側ピストンユニット８０及び２次低圧通路１４の途中に介装する低圧側ピストンユニット９０の構造は、上記第１実施形態例におけるパルス管冷凍機１０１において使用した高圧側ピストンユニット２０及び低圧側ピストンユニット３０の構造とは異なっている。本例における高圧側ピストンユニット８０は、２次高圧通路１３の途中に介装された高圧側シリンダ８１を備える。高圧側シリンダ８１内にはダイヤフラム８２が収納されている。このダイヤフラム８２は該シリンダ８１の軸方向に伸縮可能となるようにその軸方向を該シリンダ８１の軸方向と同一となるような状態で設置され、その一端が高圧側シリンダ８１の一方の内壁端面８１ａに連結固定され、その他端が板状のダイヤフラムヘッド８３に固定されている。シリンダ８１の一方の内壁端面８１ａとダイヤフラム８２の一端、及び、ダイヤフラムヘッド８３とダイヤフラム８２の他端とはそれぞれ気密的に連結されているので、ダイヤフラム８２の内部空間８４と外部空間８５とは気密的に区画され、両空間８４、８５内の作動ガスの互いの流通が遮断されている。従って、このダイヤフラム８２及びダイヤフラムヘッド８３が、本発明の高圧側画成部材に相当する。尚、内部空間８４と外部空間８５のうち、外部空間８５は第２高圧通路１３を経て高圧通路２と連通しており、内部空間８４は第２高圧通路１３を経て第２高圧開閉弁１１と連通している。
【００８２】また、低圧側ピストンユニット９０は、第２低圧通路１４の途中に介装された低圧側シリンダ９１を備える。低圧側シリンダ９１内にはダイヤフラム９２が収納されている。このダイヤフラム９２は該シリンダ９１の軸方向に伸縮可能となるようにその軸方向を該シリンダ９１の軸方向と同一となるような状態で設置され、その一端が低圧側シリンダ９１の一方の内壁端面９１ａに連結固定され、その他端が板状のダイヤフラムヘッド９３に固定されている。シリンダ９１の一方の内壁端面９１ａとダイヤフラム９２の一端、及び、ダイヤフラムヘッド９３とダイヤフラム９２の他端とはそれぞれ気密的に連結されているので、ダイヤフラム９２の内部空間９４と外部空間９５とは気密的に区画され、両空間９４、９５内の作動ガスの互いの流通が遮断されている。従って、このダイヤフラム９２及びダイヤフラムヘッド９３が、本発明の低圧側画成部材に相当する。尚、内部空間９４と外部空間９５のうち、外部空間９５は第２低圧通路１４を経て低圧通路３と連通しており、内部空間９４は第２低圧通路１４を経て第２低圧開閉弁１２と連通している。
【００８３】本例のパルス管冷凍機１０６の運転時における、時間経過に伴う第１高圧開閉弁４、第２高圧開閉弁１１、第１低圧開閉弁５、第２低圧開閉弁１２の開閉状態と、時間経過に伴う作動空間内の圧力状態は、上記第1実施形態例において説明した図２に示したものと同一である。従って、本例における各開閉弁操作とそのときにおける作動空間の圧力状態の説明は、図２及び上記第１実施形態例で説明した部分を援用し、ここではその具体的説明を省略する。
【００８４】本例におけるパルス管冷凍機１０６では、従来の４弁型パルス管冷凍機に比べて冷凍性能が向上すること、動作安定性が向上すること及びその理由は上記第１実施形態例で説明したパルス管冷凍機１０１の場合と基本的に同じである。尚、本例におけるパルス管冷凍機１０６では、ダイヤフラム、ダイヤフラムヘッド、シリンダによって確実に作動ガスをシールすることができ、ガス漏れに伴う性能低下を確実に防止することができる。
【００８５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、パルス管冷凍機において、冷凍効率を向上させ、また、一方向流の発生を防止して作動安定性を確保することができるものである。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００００００１１
【氏名又は名称】アイシン精機株式会社
|
| 【出願日】 |
平成１１年３月３０日（１９９９．３．３０） |
| 【代理人】 |
|
| 【公開番号】 |
特開２０００−２８３５８０（Ｐ２０００−２８３５８０Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１０月１３日（２０００．１０．１３） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−９００４７ |
|