(57)【要約】【課題】小型化の可能なロータリーバルブ。【解決手段】  本発明によるロータリーバルブにおいて、固定シートの摺動面には、高圧の冷媒を蓄冷管側に供給し、低圧の冷媒を蓄冷管側から排出するための、複数の第１のポートと、高圧の冷媒をパルス管側に供給し、低圧の冷媒をパルス管側から排出するための、複数の第２のポートと、が設けられ、複数の第１のポートは、固定シートの摺動面の中心から同一半径位置にある第１のトラック領域内に、固定シートの摺動面の中心に対して回転対称となるように配置され、複数の第２のポートは、固定シートの摺動面の中心から同一半径位置にある、前記第１のトラック領域とは異なる第２のトラック領域内に、固定シートの摺動面の中心に対して回転対称となるように配置される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つのパルス管と蓄冷管とを有するマルチバルブ型パルスチューブ冷凍機用のロータリーバルブであって、
当該ロータリーバルブは、固定シートの摺動面に対して、回転ディスクの摺動面が面接触したまま回転することにより、冷媒の流路を切り替えることでき、
前記固定シートの摺動面には、
高圧の冷媒を前記蓄冷管側に供給し、低圧の冷媒を前記蓄冷管側から排出するための、複数の第１のポートと、
前記高圧の冷媒を前記パルス管側に供給し、前記低圧の冷媒を前記パルス管側から排出するための、複数の第２のポートと、
が設けられ、
前記複数の第１のポートは、前記固定シートの摺動面の中心から同一半径位置にある第１のトラック領域内に、前記固定シートの摺動面の中心に対して回転対称となるように配置され、
前記複数の第２のポートは、前記固定シートの摺動面の中心から同一半径位置にある、前記第１のトラック領域とは異なる第２のトラック領域内に、前記固定シートの摺動面の中心に対して回転対称となるように配置されることを特徴とするロータリーバルブ。
【請求項２】
前記回転ディスクの摺動面には、前記高圧の冷媒が流通する第１の開口と、前記低圧の冷媒が流通する第２の開口とが設置されることを特徴とする請求項１に記載のロータリーバルブ。
【請求項３】
前記回転ディスクの１回転は、前記パルスチューブ冷凍機の２回以上の冷却サイクルに相当することを特徴とする請求項１または２に記載のロータリーバルブ。
【請求項４】
前記第１のポートは、前記固定シートの摺動面の円周方向に沿って第１の全長を有し、
前記第２のポートは、前記固定シートの摺動面の円周方向に沿って第２の全長を有し、
前記第１の全長は、前記第２の全長と同等以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載のロータリーバルブ。
【請求項５】
前記回転ディスクの摺動面が前記固定シートの摺動面に対して回転した際に、
前記第１の開口は、前記第１のポートと連通される前に、前記第２のポートと連通され、および／または
前記第２の開口は、前記第１のポートと連通される前に、前記第２のポートと連通されることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一つに記載のロータリーバルブ。
【請求項６】
前記回転ディスクの摺動面が前記固定シートの摺動面に対して回転した際に、
前記第１の開口が前記第１のポートと連通される時間は、前記第１の開口が前記第２のポートと連通される時間よりも長く、および／または
前記第２の開口が前記第１のポートと連通される時間は、前記第２の開口が前記第２のポートと連通される時間よりも長いことを特徴とする請求項２乃至５のいずれか一つに記載のロータリーバルブ。
【請求項７】
前記パルスチューブ冷凍機は、単一のパルス管を有する単段式パルスチューブ冷凍機であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一つに記載のロータリーバルブ。
【請求項８】
前記パルスチューブ冷凍機は、第１段および第２段のパルス管を有し、
前記複数の第２のポートのうちの一つは、前記高圧の冷媒を前記第１段パルス管側に供給し、前記低圧の冷媒を前記第１段パルス管側から排出するための第１段パルス管用ポートであり、
前記複数の第２のポートのうちの別の一つは、前記高圧の冷媒を前記第２段パルス管側に供給し、前記低圧の冷媒を前記第２段パルス管側から排出するための第２段パルス管用ポートであることを特徴とする請求項２乃至６のいずれか一つに記載のロータリーバルブ。
【請求項９】
前記第１段パルス管用ポートは、前記固定シートの摺動面の円周方向に沿って第３の全長を有し、
前記第２段パルス管用ポートは、前記固定シートの摺動面の円周方向に沿って第４の全長を有し、
前記第４の全長は、前記第３の全長と同等以上であることを特徴とする請求項８に記載のロータリーバルブ。
【請求項１０】
前記回転ディスクの摺動面が前記固定シートの摺動面に対して回転した際に、
前記第１の開口は、前記第１段パルス管用ポートと連通される前に、前記第２段パルス管用ポートと連通され、および／または
前記第２の開口は、前記第１段パルス管用ポートと連通される前に、前記第２段パルス管用ポートと連通されることを特徴とする請求項８または９に記載のロータリーバルブ。
【請求項１１】
前記回転ディスクの摺動面が前記固定シートの摺動面に対して回転した際に、
前記第１の開口が前記第２段パルス管用ポートと連通される時間は、前記第１の開口が前記第１段パルス管用ポートと連通される時間よりも長く、および／または
前記第２の開口が前記第２段パルス管用ポートと連通される時間は、前記第２の開口が前記第１段パルス管用ポートと連通される時間よりも長いことを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか一つに記載のロータリーバルブ。
【請求項１２】
前記マルチバルブ型パルスチューブ冷凍機は、さらに、第３段のパルス管を有し、
前記複数の第２のポートのうちの一つは、前記高圧の冷媒を前記第３段パルス管側に供給し、前記低圧の冷媒を前記第３段パルス管側から排出するための第３段パルス管用ポートであることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか一つに記載のロータリーバルブ。
【請求項１３】
前記第３段パルス管用ポートは、前記固定シートの摺動面の円周方向に沿って第５の全長を有し、
前記第５の全長は、前記第４の全長と同等以上であることを特徴とする請求項１２に記載のロータリーバルブ。
【請求項１４】
前記回転ディスクの摺動面が前記固定シートの摺動面に対して回転した際に、
前記第１の開口は、前記第２段パルス管用ポートと連通される前に、前記第３段パルス管用ポートと連通され、および／または
前記第２の開口は、前記第２段パルス管用ポートと連通される前に、前記第３段パルス管用ポートと連通されることを特徴とする請求項１２または１３に記載のロータリーバルブ。
【請求項１５】
前記回転ディスクの摺動面が前記固定シートの摺動面に対して回転した際に、
前記第１の開口が前記第３段パルス管用ポートと連通される時間は、前記第１の開口が前記第２段パルス管用ポートと連通される時間よりも長く、および／または
前記第２の開口が前記第３段パルス管用ポートと連通される時間は、前記第２の開口が前記第２段パルス管用ポートと連通される時間よりも長いことを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか一つに記載のロータリーバルブ。
【請求項１６】
少なくとも一つのパルス管と、蓄冷管と、ロータリーバルブとを有するマルチバルブ型パルスチューブ冷凍機であって、
前記ロータリーバルブは、固定シートの摺動面に対して、回転ディスクの摺動面が面接触したまま回転することにより、冷媒の流路を切り替えることでき、
前記固定シートの摺動面には、
高圧の冷媒を前記蓄冷管に供給し、低圧の冷媒を前記蓄冷管から排出するための、複数の第１のポートと、
前記高圧の冷媒を前記パルス管側に供給し、前記低圧の冷媒を前記パルス管側から排出するための、複数の第２のポートと、
が設けられ、
前記複数の第１のポートは、前記固定シートの摺動面の中心から同一半径位置にある第１のトラック領域内に、前記固定シートの摺動面の中心に対して回転対称となるように配置され、
前記複数の第２のポートは、前記固定シートの摺動面の中心から同一半径位置にある、前記第１のトラック領域とは異なる第２のトラック領域内に、前記固定シートの摺動面の中心に対して回転対称となるように配置されることを特徴とするマルチバルブ型パルスチューブ冷凍機。
【請求項１７】
前記回転ディスクの摺動面には、前記高圧の冷媒が流通する第１の開口と、前記低圧の冷媒が流通する第２の開口とが設置されることを特徴とする請求項１６に記載のパルスチューブ冷凍機。
【請求項１８】
前記回転ディスクの１回転は、当該パルスチューブ冷凍機の２回以上の冷却サイクルに相当することを特徴とする請求項１６または１７に記載のパルスチューブ冷凍機。
【請求項１９】
前記第１のポートは、前記固定シートの摺動面の円周方向に沿って第１の全長を有し、
前記第２のポートは、前記固定シートの摺動面の円周方向に沿って第２の全長を有し、
前記第１の全長は、前記第２の全長と同等以上であることを特徴とする請求項１６乃至１８のいずれか一つに記載のパルスチューブ冷凍機。
【請求項２０】
前記回転ディスクの摺動面が前記固定シートの摺動面に対して回転した際に、
前記第１の開口は、前記第１のポートと連通される前に、前記第２のポートと連通され、および／または
前記第２の開口は、前記第１のポートと連通される前に、前記第２のポートと連通されることを特徴とする請求項１７乃至１９のいずれか一つに記載のパルスチューブ冷凍機。
【請求項２１】
前記回転ディスクの摺動面が前記固定シートの摺動面に対して回転した際に、
前記第１の開口が前記第１のポートと連通される時間は、前記第１の開口が前記第２のポートと連通される時間よりも長く、および／または
前記第２の開口が前記第１のポートと連通される時間は、前記第２の開口が前記第２のポートと連通される時間よりも長いことを特徴とする請求項１７乃至２０のいずれか一つに記載のパルスチューブ冷凍機。
【請求項２２】
当該パルスチューブ冷凍機は、単一のパルス管を有する単段式パルスチューブ冷凍機であることを特徴とする請求項１６乃至２１のいずれか一つに記載のパルスチューブ冷凍機。
【請求項２３】
当該パルスチューブ冷凍機は、第１段および第２段のパルス管を有し、
前記複数の第２のポートのうちの一つは、前記高圧の冷媒を前記第１段パルス管に供給し、前記低圧の冷媒を前記第１段パルス管から排出するための第１段パルス管用ポートであり、
前記複数の第２のポートのうちの別の一つは、前記高圧の冷媒を前記第２段パルス管に供給し、前記低圧の冷媒を前記第２段パルス管から排出するための第２段パルス管用ポートであることを特徴とする請求項１７乃至２１のいずれか一つに記載のパルスチューブ冷凍機。
【請求項２４】
前記第１段パルス管用ポートは、前記固定シートの摺動面の円周方向に沿って第３の全長を有し、
前記第２段パルス管用ポートは、前記固定シートの摺動面の円周方向に沿って第４の全長を有し、
前記第４の全長は、前記第３の全長と同等以上であることを特徴とする請求項２３に記載のパルスチューブ冷凍機。
【請求項２５】
前記回転ディスクの摺動面が前記固定シートの摺動面に対して回転した際に、
前記第１の開口は、前記第１段パルス管用ポートと連通される前に、前記第２段パルス管用ポートと連通され、および／または
前記第２の開口は、前記第１段パルス管用ポートと連通される前に、前記第２段パルス管用ポートと連通されることを特徴とする請求項２３または２４に記載のパルスチューブ冷凍機。
【請求項２６】
前記回転ディスクの摺動面が前記固定シートの摺動面に対して回転した際に、
前記第１の開口が前記第２段パルス管用ポートと連通される時間は、前記第１の開口が前記第１段パルス管用ポートと連通される時間よりも長く、および／または
前記第２の開口が前記第２段パルス管用ポートと連通される時間は、前記第２の開口が前記第１段パルス管用ポートと連通される時間よりも長いことを特徴とする請求項２３乃至２５のいずれか一つに記載のパルスチューブ冷凍機。
【請求項２７】
当該パルスチューブ冷凍機は、さらに、第３段のパルス管を有し、
前記複数の第２のポートのうちの一つは、前記高圧の冷媒を前記第３段パルス管に供給し、前記低圧の冷媒を前記第３段パルス管から排出するための第３段パルス管用ポートであることを特徴とする請求項２３乃至２６のいずれか一つに記載のパルスチューブ冷凍機。
【請求項２８】
前記第３段パルス管用ポートは、前記固定シートの摺動面の円周方向に沿って第５の全長を有し、
前記第５の全長は、前記第４の全長と同等以上であることを特徴とする請求項２７に記載のパルスチューブ冷凍機。
【請求項２９】
前記回転ディスクの摺動面が前記固定シートの摺動面に対して回転した際に、
前記第１の開口は、前記第２段パルス管用ポートと連通される前に、前記第３段パルス管用ポートと連通され、および／または
前記第２の開口は、前記第２段パルス管用ポートと連通される前に、前記第３段パルス管用ポートと連通されることを特徴とする請求項２７または２８に記載のパルスチューブ冷凍機。
【請求項３０】
前記回転ディスクの摺動面が前記固定シートの摺動面に対して回転した際に、
前記第１の開口が前記第３段パルス管用ポートと連通される時間は、前記第１の開口が前記第２段パルス管用ポートと連通される時間よりも長く、および／または
前記第２の開口が前記第３段パルス管用ポートと連通される時間は、前記第２の開口が前記第２段パルス管用ポートと連通される時間よりも長いことを特徴とする請求項２７乃至２９のいずれか一つに記載のパルスチューブ冷凍機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルスチューブ冷凍機のロータリーバルブに関し、特に、マルチバルブ型パルスチューブ冷凍機のロータリーバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、極低温環境が必要となる装置、例えば、核磁気共鳴診断装置（ＭＲＩ）等を冷却する際に、パルスチューブ冷凍機が使用されている。
【０００３】
パルスチューブ冷凍機では、圧縮機により圧縮された作動流体である冷媒ガス（例えば、ヘリウムガス）が蓄冷管およびパルス管に流入する動作と、作動流体がパルス管および蓄冷管から流出され、圧縮機に回収される動作を繰り返すことで、蓄冷管およびパルス管の低温端に寒冷が形成される。また、これらの低温端に、被冷却対象を熱的に接触させることで、被冷却対象から熱を奪うことができる。
【０００４】
特に、マルチバルブ型パルスチューブ冷凍機は、高い冷却効率を有するという特徴を有し、様々な分野での適用が期待されている。
【０００５】
なお、マルチバルブ型パルスチューブ冷凍機では、所定のタイミングで冷媒ガスを適正な部位および方向に流通させるため、複数のバルブを相互に関連付けて、これらを所定のタイミングで開閉する必要がある。そのため、通常の場合、各バルブの機能を統合させた部材として、ロータリーバルブが使用される（例えば特許文献１）。
【０００６】
ロータリーバルブは、回転体である回転ディスクと、静止状態にある固定シートとを備える。回転ディスクの略円形の平坦面（摺動面）には、圧縮機の高圧側および低圧側に連通された複数の穴（溝）が開口されている。また、固定シートの略円形の平坦面（摺動面）には、蓄冷管およびパルス管に連通された複数のポートが開口されている。従って、固定シートの摺動面を回転ディスクの摺動面に押し付けた状態で、回転ディスクを回転させた際、両摺動面の相対位置（より具体的には穴とポートの相対位置）が第１の所定の関係になると、圧縮機から蓄冷管および／またはパルス管までの高圧冷媒ガスの供給流路が形成される。また、両摺動面の相対位置（より具体的には穴とポートの相対位置）が第２の所定の関係になると、蓄冷管および／またはパルス管から圧縮機への低圧冷媒ガスの排出流路が形成される。このように、ロータリーバルブは、回転ディスクを回転させることにより冷媒ガスの流路を交互に切り換えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−５２２４３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に示すような通常のロータリーバルブにおいて、固定シートの摺動面には、高圧冷媒ガスを蓄冷管に導入するための複数の第１ポートと、高圧冷媒ガスを第１段パルス管に導入するための第２ポートと、低圧冷媒ガスを第１段パルス管から排出するための第３ポートと、高圧冷媒ガスを第２段パルス管に導入するための第４ポートと、低圧冷媒ガスを第１段パルス管から排出するための第５ポートとが設けられる。このうち、複数の第１ポートは、固定シートの摺動面の中心からの距離（すなわち半径）が等しい第１の円周（トラック）上に設置される。また、第２ポートおよび第４ポートは、固定シートの摺動面の中心からの距離（すなわち半径）が等しい第２の円周（トラック）上に設置される。さらに、第３ポートおよび第５ポートは、固定シートの摺動面の中心からの距離（すなわち半径）が等しい第３の円周（トラック）上に設置される。
【０００９】
換言すれば、固定シートの摺動面は、第１のポート、第２および第４のポート、ならびに第３および第５のポートの、それぞれのための３つの異なるトラックを有する必要がある。なお、例えば、蓄冷管用の第１ポートの長さ（摺動面の半径方向における長さ）は、例えば１０ｍｍ程度であり、この第１のトラックの摺動面の中心からの距離（半径）は、約２０ｍｍ程度である。
【００１０】
しかしながら、このような構成では、固定シートの摺動面の直径を、３トラック分未満まで狭めることは物理的に不可能である。このため、固定シートおよび回転ディスクの摺動面は、必然的に大きな直径を有することになり、従って、ロータリーバルブも必然的に大型化してしまう。なお、ロータリーバルブが大きくなると、パルスチューブ冷凍機内でのロータリーバルブの設置位置が限定される他、回転ディスクの回転に必要なトルクが大きくなるという問題がある。また、ロータリーバルブが大きくなると、両摺動面の摩耗によって生じる摩耗粉の量が増加するという問題がある。
【００１１】
本発明は、このような背景に鑑みなされたものであり、本発明では、小型化の可能なロータリーバルブ、およびそのようなロータリーバルブを有するマルチバルブ型パルスチューブ冷凍機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】
【００１２】
本発明では、少なくとも一つのパルス管と蓄冷管とを有するマルチバルブ型パルスチューブ冷凍機用のロータリーバルブであって、
当該ロータリーバルブは、固定シートの摺動面に対して、回転ディスクの摺動面が面接触したまま回転することにより、冷媒の流路を切り替えることでき、
前記固定シートの摺動面には、
高圧の冷媒を前記蓄冷管側に供給し、低圧の冷媒を前記蓄冷管側から排出するための、複数の第１のポートと、
前記高圧の冷媒を前記パルス管側に供給し、前記低圧の冷媒を前記パルス管側から排出するための、複数の第２のポートと、
が設けられ、
前記複数の第１のポートは、前記固定シートの摺動面の中心から同一半径位置にある第１のトラック領域内に、前記固定シートの摺動面の中心に対して回転対称となるように配置され、
前記複数の第２のポートは、前記固定シートの摺動面の中心から同一半径位置にある、前記第１のトラック領域とは異なる第２のトラック領域内に、前記固定シートの摺動面の中心に対して回転対称となるように配置されることを特徴とするロータリーバルブが提供される。
【００１３】
なお、本発明によるロータリーバルブにおいて、前記回転ディスクの摺動面には、前記高圧の冷媒が流通する第１の開口と、前記低圧の冷媒が流通する第２の開口とが設置されても良い。
【００１４】
また、本発明によるロータリーバルブにおいて、前記回転ディスクの１回転は、前記パルスチューブ冷凍機の２回以上の冷却サイクルに相当しても良い。
【００１５】
また、本発明によるロータリーバルブにおいて、前記第１のポートは、前記固定シートの摺動面の円周方向に沿って第１の全長を有し、
前記第２のポートは、前記固定シートの摺動面の円周方向に沿って第２の全長を有し、
前記第１の全長は、前記第２の全長と同等以上であっても良い。
【００１６】
また、本発明によるロータリーバルブにおいて、前記回転ディスクの摺動面が前記固定シートの摺動面に対して回転した際に、
前記第１の開口は、前記第１のポートと連通される前に、前記第２のポートと連通され、および／または
前記第２の開口は、前記第１のポートと連通される前に、前記第２のポートと連通されても良い。
【００１７】
また、本発明によるロータリーバルブにおいて、前記回転ディスクの摺動面が前記固定シートの摺動面に対して回転した際に、
前記第１の開口が前記第１のポートと連通される時間は、前記第１の開口が前記第２のポートと連通される時間よりも長く、および／または
前記第２の開口が前記第１のポートと連通される時間は、前記第２の開口が前記第２のポートと連通される時間よりも長くても良い。
【００１８】
また、本発明によるロータリーバルブにおいて、前記パルスチューブ冷凍機は、単一のパルス管を有する単段式パルスチューブ冷凍機であっても良い。
【００１９】
あるいは、本発明によるロータリーバルブにおいて、前記パルスチューブ冷凍機は、第１段および第２段のパルス管を有し、
前記複数の第２のポートのうちの一つは、前記高圧の冷媒を前記第１段パルス管側に供給し、前記低圧の冷媒を前記第１段パルス管側から排出するための第１段パルス管用ポートであり、
前記複数の第２のポートのうちの別の一つは、前記高圧の冷媒を前記第２段パルス管側に供給し、前記低圧の冷媒を前記第２段パルス管側から排出するための第２段パルス管用ポートであっても良い。
【００２０】
この場合、前記第１段パルス管用ポートは、前記固定シートの摺動面の円周方向に沿って第３の全長を有し、
前記第２段パルス管用ポートは、前記固定シートの摺動面の円周方向に沿って第４の全長を有し、
前記第４の全長は、前記第３の全長と同等以上であっても良い。
【００２１】
また、本発明によるロータリーバルブにおいて、前記回転ディスクの摺動面が前記固定シートの摺動面に対して回転した際に、
前記第１の開口は、前記第１段パルス管用ポートと連通される前に、前記第２段パルス管用ポートと連通され、および／または
前記第２の開口は、前記第１段パルス管用ポートと連通される前に、前記第２段パルス管用ポートと連通されても良い。
【００２２】
また、本発明によるロータリーバルブにおいて、前記回転ディスクの摺動面が前記固定シートの摺動面に対して回転した際に、
前記第１の開口が前記第２段パルス管用ポートと連通される時間は、前記第１の開口が前記第１段パルス管用ポートと連通される時間よりも長く、および／または
前記第２の開口が前記第２段パルス管用ポートと連通される時間は、前記第２の開口が前記第１段パルス管用ポートと連通される時間よりも長くても良い。
【００２３】
さらに、本発明によるロータリーバルブにおいて、前記マルチバルブ型パルスチューブ冷凍機は、さらに、第３段のパルス管を有し、
前記複数の第２のポートのうちの一つは、前記高圧の冷媒を前記第３段パルス管側に供給し、前記低圧の冷媒を前記第３段パルス管側から排出するための第３段パルス管用ポートであっても良い。
【００２４】
この場合、前記第３段パルス管用ポートは、前記固定シートの摺動面の円周方向に沿って第５の全長を有し、
前記第５の全長は、前記第４の全長と同等以上であっても良い。
【００２５】
また、本発明によるロータリーバルブにおいて、前記回転ディスクの摺動面が前記固定シートの摺動面に対して回転した際に、
前記第１の開口は、前記第２段パルス管用ポートと連通される前に、前記第３段パルス管用ポートと連通され、および／または
前記第２の開口は、前記第２段パルス管用ポートと連通される前に、前記第３段パルス管用ポートと連通されても良い。
【００２６】
また、本発明によるロータリーバルブにおいて、前記回転ディスクの摺動面が前記固定シートの摺動面に対して回転した際に、
前記第１の開口が前記第３段パルス管用ポートと連通される時間は、前記第１の開口が前記第２段パルス管用ポートと連通される時間よりも長く、および／または
前記第２の開口が前記第３段パルス管用ポートと連通される時間は、前記第２の開口が前記第２段パルス管用ポートと連通される時間よりも長くても良い。
【００２７】
さらに、本発明では、少なくとも一つのパルス管と、蓄冷管と、ロータリーバルブとを有するマルチバルブ型パルスチューブ冷凍機であって、
前記ロータリーバルブは、固定シートの摺動面に対して、回転ディスクの摺動面が面接触したまま回転することにより、冷媒の流路を切り替えることでき、
前記固定シートの摺動面には、
高圧の冷媒を前記蓄冷管に供給し、低圧の冷媒を前記蓄冷管から排出するための、複数の第１のポートと、
前記高圧の冷媒を前記パルス管側に供給し、前記低圧の冷媒を前記パルス管側から排出するための、複数の第２のポートと、
が設けられ、
前記複数の第１のポートは、前記固定シートの摺動面の中心から同一半径位置にある第１のトラック領域内に、前記固定シートの摺動面の中心に対して回転対称となるように配置され、
前記複数の第２のポートは、前記固定シートの摺動面の中心から同一半径位置にある、前記第１のトラック領域とは異なる第２のトラック領域内に、前記固定シートの摺動面の中心に対して回転対称となるように配置されることを特徴とするマルチバルブ型パルスチューブ冷凍機が提供される。
【００２８】
ここで、本発明によるマルチバルブ型パルスチューブ冷凍機において、前記回転ディスクの摺動面には、前記高圧の冷媒が流通する第１の開口と、前記低圧の冷媒が流通する第２の開口とが設置されても良い。
【００２９】
また、本発明によるマルチバルブ型パルスチューブ冷凍機において、前記回転ディスクの１回転は、当該パルスチューブ冷凍機の２回以上の冷却サイクルに相当しても良い。
【００３０】
また、本発明によるマルチバルブ型パルスチューブ冷凍機において、前記第１のポートは、前記固定シートの摺動面の円周方向に沿って第１の全長を有し、
前記第２のポートは、前記固定シートの摺動面の円周方向に沿って第２の全長を有し、
前記第１の全長は、前記第２の全長と同等以上であっても良い。
【００３１】
また、本発明によるマルチバルブ型パルスチューブ冷凍機において、前記回転ディスクの摺動面が前記固定シートの摺動面に対して回転した際に、
前記第１の開口は、前記第１のポートと連通される前に、前記第２のポートと連通され、および／または
前記第２の開口は、前記第１のポートと連通される前に、前記第２のポートと連通されても良い。
【００３２】
また、本発明によるマルチバルブ型パルスチューブ冷凍機において、前記回転ディスクの摺動面が前記固定シートの摺動面に対して回転した際に、
前記第１の開口が前記第１のポートと連通される時間は、前記第１の開口が前記第２のポートと連通される時間よりも長く、および／または
前記第２の開口が前記第１のポートと連通される時間は、前記第２の開口が前記第２のポートと連通される時間よりも長くても良い。
【００３３】
また、当該パルスチューブ冷凍機は、単一のパルス管を有する単段式パルスチューブ冷凍機であっても良い。
【００３４】
あるいは、当該パルスチューブ冷凍機は、第１段および第２段のパルス管を有し、
前記複数の第２のポートのうちの一つは、前記高圧の冷媒を前記第１段パルス管に供給し、前記低圧の冷媒を前記第１段パルス管から排出するための第１段パルス管用ポートであり、
前記複数の第２のポートのうちの別の一つは、前記高圧の冷媒を前記第２段パルス管に供給し、前記低圧の冷媒を前記第２段パルス管から排出するための第２段パルス管用ポートであっても良い。
【００３５】
この場合、前記第１段パルス管用ポートは、前記固定シートの摺動面の円周方向に沿って第３の全長を有し、
前記第２段パルス管用ポートは、前記固定シートの摺動面の円周方向に沿って第４の全長を有し、
前記第４の全長は、前記第３の全長と同等以上であっても良い。
【００３６】
また、本発明によるパルスチューブ冷凍機において、前記回転ディスクの摺動面が前記固定シートの摺動面に対して回転した際に、
前記第１の開口は、前記第１段パルス管用ポートと連通される前に、前記第２段パルス管用ポートと連通され、および／または
前記第２の開口は、前記第１段パルス管用ポートと連通される前に、前記第２段パルス管用ポートと連通されても良い。
【００３７】
また、本発明によるパルスチューブ冷凍機において、前記回転ディスクの摺動面が前記固定シートの摺動面に対して回転した際に、
前記第１の開口が前記第２段パルス管用ポートと連通される時間は、前記第１の開口が前記第１段パルス管用ポートと連通される時間よりも長く、および／または
前記第２の開口が前記第２段パルス管用ポートと連通される時間は、前記第２の開口が前記第１段パルス管用ポートと連通される時間よりも長くても良い。
【００３８】
さらに、当該パルスチューブ冷凍機は、さらに、第３段のパルス管を有し、
前記複数の第２のポートのうちの一つは、前記高圧の冷媒を前記第３段パルス管に供給し、前記低圧の冷媒を前記第３段パルス管から排出するための第３段パルス管用ポートであっても良い。
【００３９】
この場合、前記第３段パルス管用ポートは、前記固定シートの摺動面の円周方向に沿って第５の全長を有し、
前記第５の全長は、前記第４の全長と同等以上であっても良い。
【００４０】
また、本発明によるパルスチューブ冷凍機において、前記回転ディスクの摺動面が前記固定シートの摺動面に対して回転した際に、
前記第１の開口は、前記第２段パルス管用ポートと連通される前に、前記第３段パルス管用ポートと連通され、および／または
前記第２の開口は、前記第２段パルス管用ポートと連通される前に、前記第３段パルス管用ポートと連通されても良い。
【００４１】
また、本発明によるパルスチューブ冷凍機において、前記回転ディスクの摺動面が前記固定シートの摺動面に対して回転した際に、
前記第１の開口が前記第３段パルス管用ポートと連通される時間は、前記第１の開口が前記第２段パルス管用ポートと連通される時間よりも長く、および／または
前記第２の開口が前記第３段パルス管用ポートと連通される時間は、前記第２の開口が前記第２段パルス管用ポートと連通される時間よりも長くても良い。
【発明の効果】
【００４２】
本発明では、小型化の可能なロータリーバルブ、およびそのようなロータリーバルブを有するマルチバルブ型パルスチューブ冷凍機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】従来の４バルブ型パルスチューブ冷凍機を概略的に示した図である。
【図２】従来の４バルブ型パルスチューブ冷凍機に使用されるロータリーバルブの摺動面を概略的に示した図である。
【図３】本発明の第１の実施例による４バルブ型パルスチューブ冷凍機の一例を概略的に示した図である。
【図４】図３に示した４バルブ型パルスチューブ冷凍機の作動の際の、６つのバルブの開閉状態を時系列的に示した図である。
【図５】本発明によるロータリーバルブの摺動面を概略的に示した図である。
【図６】トラック領域の概念を説明するため、固定シートの摺動面を模式的に示した図である。
【図７】本発明の第２の実施例による４バルブ型パルスチューブ冷凍機の一例を概略的に示した図である。
【図８】図７に示した４バルブ型パルスチューブ冷凍機の作動の際の、８つのバルブの開閉状態を時系列的に示した図である。
【図９】本発明による第２のロータリーバルブの摺動面を概略的に示した図である。
【図１０】本発明の第３の実施例による４バルブ型パルスチューブ冷凍機の一例を概略的に示した図である。
【図１１】図１０に示した４バルブ型パルスチューブ冷凍機の作動の際の、４つのバルブの開閉状態を時系列的に示した図である。
【図１２】本発明による第３のロータリーバルブの摺動面を概略的に示した図である。
【図１３】本発明による第４のロータリーバルブの摺動面を概略的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、図面を参照して、本発明を詳しく説明する。
【００４５】
まず最初に、図１を参照して、従来の典型的な４バルブ型パルスチューブ冷凍機の構成について、簡単に説明する。
【００４６】
図１には、従来の２段式の４バルブ型パルスチューブ冷凍機の概略構成図を示す。従来の２段式の４バルブ型パルスチューブ冷凍機１０は、圧縮機１２、第１段および第２段の蓄冷管４０、８０、第１段および第２段のパルス管５０、９０、第１および第２の配管５６、８６、オリフィスＯ３〜Ｏ６、ならびに開閉バルブＶａ１〜Ｖａ６等を備える。
【００４７】
第１段蓄冷管４０は、高温端４２および低温端４４を有し、第２段蓄冷管８０は、高温端４４（第１段の低温端４４に相当）および低温端８４を有する。第１段パルス管５０は、高温端５２および低温端５４を有し、第２段パルス管９０は、高温端９２および低温端９４を有する。第１段および第２段のパルス管５０、９０の各高温端５２、９２および低温端５４、９４には、熱交換器が設置されている。第１段蓄冷管４０の低温端４４は、第１の配管５６を介して、第１段パルス管５０の低温端５４と接続される。また、第２段蓄冷管８０の低温端８４は、第２の配管８６を介して、第２段パルス管９０の低温端９４と接続される。
【００４８】
なお、通常の場合、開閉バルブＶａ１〜Ｖａ６の機能は、ロータリーバルブと呼ばれる単一の部材で代替される。ロータリーバルブは、圧縮機１２と、蓄冷管４０およびパルス管５０、９０との間に配置される。
【００４９】
図２には、そのようなロータリーバルブＲ１を構成する固定シートおよび回転ディスクの摺動面の一例を模式的に示す。図２の左側には、固定シートＲ１０の円形摺動面Ｒ１２の上面図が示されている。また図２の右側には、回転ディスクＲ５０の円形摺動面Ｒ５２の上面図が示されている。ロータリーバルブＲ１の作動時には、固定シートＲ１０の円形摺動面Ｒ１２と、回転ディスクＲ５０の円形摺動面Ｒ５２とは、面接触される。
【００５０】
回転ディスクＲ５０は、圧縮機１２の側に設けられ、固定シートＲ１０は、蓄冷管４２、４４およびパルス管５０、９０の側に設置される。すなわち、圧縮機１２からの高圧冷媒ガスは、まず回転ディスクＲ５０の方に供給され、その後、固定シートＲ１０を介して、蓄冷管４２、４４およびパルス管５０、９０の方に供給される。逆に、蓄冷管４２、４４およびパルス管５０、９０からの低圧冷媒ガスは、固定シートＲ１０の側から、回転ディスクＲ５０を介して、圧縮機１２の方に戻される。
【００５１】
固定シートＲ１０の摺動面Ｒ１２には、高圧冷媒ガスを、それぞれ、第１蓄冷管４０、第１段パルス管５０、および第２段パルス管９０の方に供給するためのポートＲ１５、Ｒ１７、およびＲ１８が設けられている。さらに、固定シートＲ１０の摺動面Ｒ１２には、それぞれ、第１段パルス管５０および第２段パルス管９０から、低圧の冷媒ガスを圧縮機１２の方に戻すためのポートＲ２７およびＲ２８が設けられている。
【００５２】
図２において、蓄冷管４０、８０用の２つのポートＲ１５は、円形摺動面Ｒ１２の中心から同一半径で描かれた軌跡上にある。この軌跡のことを、以下、「トラック」（第１のトラックＴＡ１）と称する。換言すれば、２つのポートＲ１５は、第１のトラックＴＡ１上にある。同様に、ポートＲ１７およびＲ１８は、第２のトラックＴＡ２上にある。さらに、ポートＲ２７およびＲ２８は、第３のトラックＴＡ３上にある。なお、３つのトラックＴＡ１〜ＴＡ３の直径は、
第２のトラックＴＡ２の直径＜第１のトラックＴＡ１の直径＜
第３のトラックＴＡ３の直径
の関係にある。
【００５３】
一方、回転ディスクＲ５０の摺動面Ｒ５２には、固定シートＲ１０の円形摺動面Ｒ１２に形成された各ポートに対応する配置で、合計３つの穴（溝）Ｒ５７、Ｒ５８が開口さられている。穴Ｒ５７は、圧縮機１２側からの高圧冷媒ガスの流通路に対応し、穴Ｒ５８は、圧縮機１２への低圧冷媒ガスの流通路に相当する。
【００５４】
ロータリーバルブＲ１の作動時には、回転ディスクＲ５０が矢印Ｆ１の方向に回転する。この際、固定シートＲ１０の摺動面Ｒ１２に設けられた各ポートが、所定のタイミングで回転ディスクＲ５０の摺動面Ｒ５２に設けられた３つの穴Ｒ５７、Ｒ５８と連通／遮断され、これにより、所定の流通路が形成される。また、このようなロータリーバルブＲ１の動作により、図１の各バルブＶ１〜Ｖ６の開閉動作に相当する動作を行うことができる。
【００５５】
ここで、従来のロータリーバルブＲ１では、固定シートＲ１０の摺動面Ｒ１２に、少なくとも３つのトラック、すなわち、高圧冷媒ガスを蓄冷管４０、８０に供給するためのポートＲ１５が設置される第１のトラックＴＡ１、高圧冷媒ガスを第１および第２パルス管５０、９０に供給するためのポートＲ１７、Ｒ１８が配置される第２のトラックＴＡ２、ならびに低圧冷媒ガスを第１および第２パルス管５０、９０から排気するためのポートＲ２７、Ｒ２８が配置される、第３のトラックＴＡ３が必要となる。
【００５６】
従って、固定シートＲ１０の摺動面Ｒ１２の寸法は、３つのトラックＴＡ１〜ＴＡ３の配置による制限を受け、あまり小さくすることはできない。また、このため、ロータリーバルブＲ１の小型化には、限界がある。
【００５７】
次に、図３〜図５を参照して、本発明について説明する。
【００５８】
（第１の実施例）
図３は、本発明の第１の実施例による４バルブ型パルスチューブ冷凍機の一例を概略的に示した図である。このパルスチューブ冷凍機２００は、２段式の構造となっている。
【００５９】
図３に示すように、パルスチューブ冷凍機２００は、圧縮機２１２、第１段および第２段の蓄冷管２４０、２８０、第１段および第２段パルス管２５０、２９０、第１および第２の配管２５６、２８６、オリフィス２６０、２６１、ならびに開閉バルブＶ１〜Ｖ６等を備える。
【００６０】
第１段蓄冷管２４０は、高温端２４２および低温端２４４を有し、第２段蓄冷管２８０は、高温端２４４（第１段の低温端２４４に相当）および低温端２８４を有する。第１段パルス管２５０は、高温端２５２および低温端２５４を有し、第２段パルス管２９０は、高温端２９２および低温端２９４を有する。第１段および第２段のパルス管２５０、２９０の各高温端２５２、２９２および低温端２５４、２９４には、熱交換器が設置されている。第１段蓄冷管２４０の低温端２４４は、第１の配管２５６を介して、第１段パルス管２５０の低温端２５４と接続される。また、第２段蓄冷管２８０の低温端２８４は、第２の配管２８６を介して、第２段パルス管２９０の低温端２９４と接続される。
【００６１】
圧縮機２１２の高圧側（吐出側）の冷媒用流路は、Ａ点で、３方向に分岐されており、第１〜第３の冷媒供給路Ｈ１〜Ｈ３が構成される。第１の冷媒供給路Ｈ１は、圧縮機２１２の高圧側〜開閉バルブＶ１が設置された第１の高圧側配管２１５Ａ〜共通配管２２０〜第１段の蓄冷管２４０で構成される。第２の冷媒供給路Ｈ２は、圧縮機２１２の高圧側〜開閉バルブＶ３が接続された第２の高圧側配管２２５Ａ〜オリフィス２６０が設置された共通配管２３０〜第１段パルス管２５０で構成される。第３の冷媒供給路Ｈ３は、圧縮機２１２の高圧側〜開閉バルブＶ５が接続された第３の高圧側配管２３５Ａ〜オリフィス２６１が設置された共通配管２９９〜第２段パルス管２９０で構成される。
【００６２】
一方、圧縮機２１２の低圧側（吸込側）の冷媒用流路は、第１〜第３の冷媒回収路Ｌ１〜Ｌ３の、３方向に分岐されている。第１の冷媒回収路Ｌ１は、第１段の蓄冷管２４０〜共通配管２２０〜開閉バルブＶ２が設置された第１の低圧側配管２１５Ｂ〜Ｂ点〜圧縮機２１２の経路で構成される。第２の冷媒回収路Ｌ２は、第１段パルス管２５０〜オリフィス２６０が設置された共通配管２３０〜開閉バルブＶ４が設置された第２の低圧側配管２２５Ｂ〜Ｂ点〜圧縮機２１２の経路で構成される。第３の冷媒回収路Ｌ３は、第２段パルス管２９０〜オリフィス２６１が設置された共通配管２９９〜開閉バルブＶ６が設置された第３の低圧側配管２３５Ｂ〜Ｂ点〜圧縮機２１２の経路で構成される。
【００６３】
次に、このように構成された４バルブ型パルスチューブ冷凍機２００の動作について、簡単に説明する。
【００６４】
図４は、パルスチューブ冷凍機２００の作動中の、６つの開閉バルブＶ１〜Ｖ６の開閉状態を時系列的に示した図である。パルスチューブ冷凍機２００の作動時には、６つの開閉バルブＶ１〜Ｖ６の開閉状態は、以下のように周期的に変化する。
【００６５】
（第１過程：時間０〜ｔ１）
まず、時間ｔ＝０において、開閉バルブＶ５のみが開にされる。これにより、圧縮機２１２から、第３の冷媒供給路Ｈ３を介して、すなわち第３の高圧側配管２３５Ａ〜共通配管２９９〜高温端２９２の経路で、第２段パルス管２９０に高圧冷媒ガスが供給される。その後、時間ｔ＝ｔ１において、開閉バルブＶ５が開状態のまま、開閉バルブＶ３が開にされる。これにより、圧縮機２１２から、第２の冷媒供給路Ｈ２を介して、すなわち第２の高圧側配管２２５Ａ〜共通配管２３０〜高温端２５２の経路で、第１段パルス管２５０に高圧冷媒ガスが供給される。
【００６６】
（第２過程：時間ｔ２〜ｔ３）
次に、時間ｔ＝ｔ２において、開閉バルブＶ５、Ｖ３が開いた状態で、開閉バルブＶ１が開にされる。これにより、高圧冷媒ガスは、圧縮機２１２から、第１の冷媒供給路Ｈ１を介して、すなわち第１の高圧側配管２１５Ａ〜共通配管２２０〜高温端２４２の経路で、第１段および第２段の蓄冷管２４０、２８０に導入される。冷媒ガスの一部は、第１の配管２５６を介して、第１段パルス管２５０に、低温端２５４の側から流入する。また冷媒ガスの他の一部は、第２段の蓄冷管２８０を通り、第２の配管２８６を介して、第２段パルス管２９０に、低温端２９４の側から流入する。
【００６７】
（第３過程：時間ｔ３〜ｔ５）
次に、時間ｔ＝ｔ３において、開閉バルブＶ１が開状態のまま、開閉バルブＶ３が閉にされ、その後、時間ｔ＝ｔ４において、開閉バルブＶ５も閉にされる。圧縮機２１２からの冷媒ガスは、第１の冷媒供給路Ｈ１のみを介して、第１段蓄冷管２４０に流入するようになる。冷媒ガスは、その後、両パルス管２５０および２９０内に、低温端２５４および２９４の側から流入する。
【００６８】
（第４過程：時間ｔ＝ｔ５）
時間ｔ＝ｔ５において、全ての開閉バルブＶ１〜Ｖ６が閉にされる。第１段および第２段パルス管２５０、２９０の圧力上昇のため、第１段および第２段パルス管２５０、２９０内の冷媒ガスは、両パルス管の高温端２５２、２９２の側に設置されたリザーバ（図示されていない）の方に移動する。
【００６９】
（第５過程：時間ｔ５〜ｔ７）
その後、時間ｔ＝ｔ５において、開閉バルブＶ６が開かれ、第２段パルス管２９０内の冷媒ガスは、第３の冷媒回収路Ｌ３を通って圧縮機２１２に戻る。その後、時間ｔ＝ｔ６において、開閉バルブＶ４が開かれ、第１段パルス管２５０内の冷媒ガスは、第２の冷媒回収路Ｌ２を通って圧縮機２１２に戻る。これにより、両パルス管２５０、２９０の圧力が低下する。
【００７０】
（第６過程：時間ｔ７〜ｔ８）
次に、時間ｔ＝ｔ７において、開閉バルブＶ６、Ｖ４が開状態のまま、開閉バルブＶ２が開かれる。これにより、両パルス管２５０、２９０、および第２段蓄冷管２８０内の冷媒ガスの大部分は、第１段の蓄冷管２４０を通り、第１の冷媒回収路Ｌ１を介して、圧縮機２１２に戻るようになる。
【００７１】
（第７過程：時間ｔ８〜ｔ１０）
次に、時間ｔ＝ｔ８において、開閉バルブＶ２が開いた状態で、開閉バルブＶ４が閉止され、その後、時間ｔ＝ｔ９において、開閉バルブＶ６も閉にされる。その後、時間ｔ＝ｔ１０において、開閉バルブＶ２が閉止され、１サイクルが完了する。
【００７２】
以上のサイクルを１サイクルとして、サイクルを繰り返すことにより、第１段パルス管２５０の低温端２５４、および第２段パルス管２９０の低温端２９４に寒冷が発生し、被冷却対象を冷却させることができる。
【００７３】
なお、図４のタイミング図では、各開閉バルブの開状態の時間長さは、開閉バルブＶ１＞開閉バルブＶ５＞開閉バルブＶ３、および開閉バルブＶ２＞開閉バルブＶ６＞開閉バルブＶ４の順となっている。ただし、これは一例であって、各開閉バルブの開状態の時間長さとして、別の組み合わせを採用しても良いことは、当業者には明らかである。
【００７４】
（ロータリーバルブ）
次に、図５を参照して、図４に示したタイミングで、各バルブＶ１〜Ｖ６の操作を行うためのロータリーバルブの構成について説明する。
【００７５】
図５には、ロータリーバルブ３００を構成する固定シート３１０および回転ディスク３６０の模式的な上面図を示す。図５の左側には、固定シート３１０の円形摺動面３１２が示されており、右側には、固定シート３１０の円形摺動面３１２と面接触される、回転ディスク３６０の円形摺動面３６２が示されている。
【００７６】
図５の左側に示すように、固定シート３１０の摺動面３１２には、２つのポート３１５と、一つのポート３１７と、一つのポート３１８とが設けられている。図５の例では、ポート３１５は、実質的に円形であり、ポート３１７および３１８は、摺動面３１２の円周方向に沿って延伸した略長円状の形状を有する。なお、ポート３１８の幅Ｗ２（摺動面３１２の円周方向の長さ）は、ポート３１７の幅Ｗ１（摺動面３１２の円周方向の長さ）よりも大きい。
【００７７】
２つのポート３１５は、回転ディスク３６０を介して供給される、第１の冷媒供給路Ｈ１からの高圧冷媒ガスを蓄冷管２４０、２８０の方に供給するとともに、蓄冷管２４０、２８０の低圧冷媒ガスを、回転ディスク３６０を介して、第１の低圧側配管Ｌ１の方に排出する役割を有する。以下、２つのポート３１５を、「蓄冷管用ポート」３１５と称する。ポート３１７は、回転ディスク３６０を介して供給される、第２の冷媒供給路Ｈ２からの高圧冷媒ガスを第１段パルス管２５０の方に供給するとともに、第１段パルス管２５０の低圧冷媒ガスを、回転ディスク３６０を介して、第２の低圧側配管Ｌ２の方に排出する役割を有する。以下、このポート３１７を、「第１段パルス管用ポート」３１７と称する。また、ポート３１８は、回転ディスク３６０を介して供給される、第３の冷媒供給路Ｈ３からの高圧冷媒ガスを第２段パルス管２９０の方に供給するとともに、第２段パルス管２９０の低圧冷媒ガスを、回転ディスク３６０を介して、第３の低圧側配管Ｌ３の方に排出する役割を有する。以下、このポート３１８を、「第２段パルス管用ポート」３１８と称する。
【００７８】
ここで、図５に示されているように、２つの蓄冷管用ポート３１５は、いずれも固定シート３１０の円形摺動面３１２の中心から同一半径上にある。以下、この蓄冷管用ポート３１５を通る同一半径の軌跡を、トラックＴ１と称する。同様に、第１段パルス管用ポート３１７と、第２段パルス管用ポート３１８は、いずれも固定シート３１０の円形摺動面３１２の中心から同一半径上にある。以下、これらのポート３１７、３１８を通る同一半径の軌跡を、トラックＴ２と称する。
【００７９】
図５から明らかなように、２つのポート３１５は、摺動面３１２の中心に対して、実質的に回転対称な位置に設置されている。同様に、ポート３１７および３１８は、摺動面３１２の中心に対して、実質的に回転対称な位置に設置されている。
【００８０】
一方、図５の右側に示すように、回転ディスク３６０の円形摺動面３６２は、円形摺動面３６２の中心を通って半径方向に延在する、一つの長穴３６５と、摺動面３６２の外周端から中心に向かって延在する、２つの小穴３６７とを有する。小穴３６７は、円形摺動面３６２の中心に対して回転対称となるようにして、円形摺動面３６２内に設けられる。長穴３６５は、高圧冷媒ガスの流通路に相当するため、以降、「高圧流路開口」３６５と称する。また、２つの小穴３６７は、低圧冷媒ガスの流通路に相当するため、以降、「低圧流路開口」３６７と称する。
【００８１】
なお、図５の例では、回転ディスク３６０の摺動面３６２の中心には、高圧冷媒ガス用の通路が開口されており、この通路は、「高圧流路開口」３６５と連通されている。また、回転ディスク３６０の摺動面３６２の外側には、低圧冷媒ガス用の空間が形成されており、「低圧流路開口」３６７は、この空間と連通されている。
【００８２】
ロータリーバルブ３００の作動時には、回転ディスク３６０の摺動面３６２が固定シート３１０の摺動面３１２に対して回転する。この際に、回転ディスク３６０の摺動面３６２に設けられた高圧流路開口３６５、および低圧流路開口３６７が固定シート３１０の摺動面３１２に設けられた各ポート３１５、３１７、３１８を通過すると、丁度、図４に示すようなタイミングで冷媒ガスの流通が行われる。換言すれば、回転ディスク３６０の摺動面３６２の高圧流路開口３６５、および低圧流路開口３６７と、固定シート３１０の摺動面３１２の各ポート３１５、３１７、３１８とは、回転ディスク３６０が図５の矢印Ｆ２で示す方向に回転した際に、図４に示すようなタイミングで、冷媒ガスの流通が行われる相対位置関係となるように、寸法および配置が定められる。
【００８３】
以下、前述の図４を参照して、ロータリーバルブ３００の回転ディスク３６０の回転角（位相角）αと、図３に示した各バルブＶ１〜Ｖ６の開閉の関係について説明する。なお、図４には、第２の横軸として、位相角αが示されていることに留意する必要がある。
【００８４】
（位相角α＝０゜〜９０゜）
まず、回転ディスク３６０の高圧流路開口３６５が固定シート３１０の第２段パルス管用ポート３１８に連通されると、高圧冷媒ガスが第２段パルス管２９０に導入される。これは、図４において、バルブＶ５が開いた状態（時間ｔ＝０）に相当する。さらに回転ディスク３６０が回転すると（α＝α１）、今度は、回転ディスク３６０の高圧流路開口３６５が固定シート３１０の第１段パルス管用ポート３１７とも連通されるようになり、高圧冷媒ガスが第１段パルス管２５０に導入される。これは、図４において、バルブＶ３が開いた状態（時間ｔ＝ｔ１）に相当する。さらに回転ディスク３６０が回転すると（α＝α２）、回転ディスク３６０の高圧流路開口３６５は、蓄冷管用ポート３１５とも連通されるようになり、高圧冷媒ガスが蓄冷管２４０に導入される。これは、バルブＶ１が開いた状態（時間ｔ＝ｔ２）に相当する。
【００８５】
その後、さらに回転ディスク３６０の摺動面３６２が回転すると、まず、位相角α＝α３において、高圧流路開口３６５が第１段パルス管用ポート３１７と連通されなくなり、さらに、位相角α＝α４において、高圧流路開口３６５が第２段パルス管用ポート３１８と連通されなくなる。従って、第１段パルス管２５０への高圧冷媒ガスの供給、および第２段パルス管２９０への高圧冷媒ガスの供給が停止される（バルブＶ３、Ｖ５の閉止に相当）。さらに、位相角α＝α５（９０゜）になると、蓄冷管２４０への高圧冷媒ガスの供給も停止される（バルブＶ１の閉止に相当）。
【００８６】
（位相角α＝９０゜〜１８０゜）
一方、位相角α＝α５（９０゜）では、回転ディスク３６０の低圧流路開口３６７が固定シート３１０の第２段パルス管用ポート３１８に連通され、これにより第２段パルス管２９０からの低圧冷媒ガスの排出が開始される。（バルブＶ６の開に相当）。また、位相角α＝α６およびα＝α７では、それぞれ、回転ディスク３６０の低圧流路開口３６７が固定シート３１０の第１段パルス管用ポート３１７、および蓄冷管用ポート３１５と順次連通される（それぞれ、バルブＶ４、Ｖ２の開に相当）。これにより、第１段パルス管２５０からの低圧冷媒ガスの排出、および蓄冷管２４０、２８０からの低圧冷媒ガスの排出が開始される。
【００８７】
次に、位相角α＝α８では、回転ディスク３６０の低圧流路開口３６７が固定シート３１０の第１段パルス管用ポート３１７と連通されなくなり、第１段パルス管２５０からの低圧冷媒ガスの排出が停止される（開閉バルブＶ４の閉止に相当）。また、位相角α＝α９では、回転ディスク３６０の低圧流路開口３６７が固定シート３１０の第２段パルス管用ポート３１８とも連通されなくなり、第２段パルス管２９０からの低圧冷媒ガスの排出が停止される（開閉バルブＶ６の閉止に相当）。
【００８８】
最後に、位相角α＝α１０（１８０゜）では、回転ディスク３６０の低圧流路開口３６７が固定シート３１０の蓄冷管用ポート３１５と連通されなくなり、蓄冷管２４０、２８０からの低圧冷媒ガスの排出が停止する（開閉バルブＶ２の閉止に相当）。
【００８９】
回転ディスク３６０が１８０゜回転すると、以上のような冷却サイクルが１回行われる。従って、図５に示したロータリーバルブ３００の場合、回転ディスク３６０の１回転が、冷却サイクルの２サイクル分に相当する。
【００９０】
ここで、前述のように、従来のロータリーバルブＲ１では、固定シートＲ１０の摺動面Ｒ１２に、少なくともＴＡ１〜ＴＡ３の３つのトラックが必要である。従って、ロータリーバルブＲ１の寸法を小さくすることには、限界がある。
【００９１】
これに対して、本発明によるロータリーバルブ３００では、固定シート３１０の摺動面３１２におけるトラックの数は、２つに低減されている。従って、固定シート３１０の摺動面３１２の直径を小さくすることができる。また、これにより、ロータリーバルブ３００を小型化することが可能となり、さらにはロータリーバルブ３００を回転させる際に必要となるトルクが低減される。また、固定シート３１０の摺動面３１２、および回転ディスク３６０の摺動面３６２が小さくなるため、両摺動面３１２、３６２の摩耗によって生じる摩耗粉の発生量を有意に抑制することができるという効果が得られる。
【００９２】
さらに、本発明におけるロータリーバルブ３００では、２つのポート３１５は、固定シートの摺動面３１２の中心に対して、実質的に回転対称な位置に設置される。また、ポート３１７および３１８は、摺動面３１２の中心に対して、実質的に回転対称な位置に設置される。
【００９３】
従って、本発明によるロータリーバルブでは、回転ディスクの回転中に、双方の摺動面が安定に面接触され、両者の間に隙間が生じたり、逆に双方が極度に強接触されたりすることが抑制される。また、これにより、ロータリーバルブの安定な動作が可能となるとともに、摺動面の摩耗による摩耗粉の発生が有意に抑制される。さらに、このようなロータリーバルブを備えるマルチバルブ型パルス管冷凍機では、長期にわたって、安定な冷却特性を維持することができる。
【００９４】
なお、図５に示した各ポートと各穴の形状および相対的な位置関係は、一例であって、図５に示すものとは異なる形状および相対的な位置関係にも、本発明が適用できることは、当業者には明らかである。すなわち、本発明において重要なことは、
（ｉ）従来別個に設けられていた、高圧冷媒ガスをパルス管５０、９０に供給するためのポートＲ１７、Ｒ１８用の第２のトラックＴＡ２と、低圧冷媒ガスをパルス管５０、９０から排出するためのポートＲ２７、Ｒ２８用の第３のトラックＴＡ３とを一つに統合して、総トラック数を２つ（Ｔ１、Ｔ２）に抑制したこと、ならびに
（ｉｉ）それぞれのトラックＴ１、Ｔ２において、配置される複数のポートを回転対称となる位置に配置したこと
であり、この思想が維持される限り、その他の構成も本発明の範囲に属する。
【００９５】
また、図５を参照して示した上記記載では、回転ディスク３６０の１回転が冷却サイクルの２回分に相当する、いわゆる「１回転２サイクル方式」について説明した。しかしながら、本発明は、このような方式に限定されるものではなく、本発明では、「１回転３サイクル方式」など、他の方式とすることも可能である。
【００９６】
ここで、本願において、２つの蓄冷管用ポート３１５のそれぞれの中心は、必ずしも、摺動面３１２の中心から同一距離にあるトラックＴ１の「線」上にある必要はないことに留意する必要がある。同様に、第１段パルス管用ポート３１７と、第２段パルス管用ポート３１８のそれぞれの中心は、必ずしも、摺動面３１２の中心から同一距離にあるトラックＴ２の「線」上にある必要はない。この意味では、「トラック」は、線ではなく、ある領域を有する概念である。そのため、本願では、「トラック」を「トラック領域」とも称する場合がある。
【００９７】
以下、そのような「トラック」または「トラック領域」の概念について説明する。
【００９８】
図６は、「トラック領域」の概念を示すために描かれた、固定シート３１０の摺動面３１２の模式図である。なお、図には、明確化のため、蓄冷管用ポート３１５は、示されていない。
【００９９】
「トラック領域」（第１のトラックＴ１）は、以下のようにして定義される。
【０１００】
まず、第１段パルス管用ポート３１７と、第２段パルス管用ポート３１８のうち、摺動面３１２の半径方向の寸法が大きい方を選定する（この場合、第２段パルス管用ポート３１８）。次に、選定されたポートが丁度含まれるようにして、摺動面３１２の中心Ｘを中心とする同心円Ｌ１、Ｌ２を描く（ただしＬ１＜Ｌ２）。
【０１０１】
このようにして得られた同心円Ｌ１とＬ２で囲まれた領域（図のハッチ部分）が「トラック領域」となる。そして、図６のように、摺動面３１２の半径方向の寸法が小さい方のポート（この場合、第１段パルス管用ポート３１７）の中心（摺動面３１２の半径方向の中心）が、この「トラック領域」内にあれば、両ポートは、同一トラック（第２のトラックＴ２）上にあるといえる。
【０１０２】
蓄冷管用ポート３１５についても同様の方法により、「トラック領域」（第１のトラックＴ１）を定めることができ、複数の蓄冷管用ポート３１５が同一トラック（第１のトラックＴ１）上にあるかどうかを判断することができる。
【０１０３】
（第２の実施例）
次に、図７〜図９を参照して、本発明の第２の実施例について説明する。
【０１０４】
図７は、本発明の第２の実施例による４バルブ型パルスチューブ冷凍機の一例を概略的に示した図である。このパルスチューブ冷凍機２０１は、３段式の構造となっている。なお、図７において、前述の図３と同様の部材には、図３のものと同じ参照番号が付されている。
【０１０５】
３段式のパルスチューブ冷凍機２０１は、前述の２段式のパルスチューブ冷凍機２００と同様の構成を有する。ただし、３段式のパルスチューブ冷凍機２０１は、さらに第３段蓄冷管４４０および第３段パルス管４２０を有する。
【０１０６】
第３段蓄冷管４４０は、高温端２８４（第２段蓄冷管２８０の低温端に相当する）および低温端４４４を有する。第３段パルス管４２０は、高温端４２２および低温端４２４を有し、各高温端４２２、４２４には、熱交換器が設置されている。第３段蓄冷管４４０の低温端４４４は、第３の配管４１６を介して、第３段パルス管４２０の低温端４２４と接続される。
【０１０７】
圧縮機２１２の高圧側（吐出側）の冷媒用流路は、図３のような第１〜第３の冷媒供給路Ｈ１〜Ｈ３の他、第４の冷媒供給路Ｈ４を有する。また、圧縮機２１２の低圧側（吸込側）の冷媒用流路は、図３のような第１〜第３の冷媒回収路Ｌ１〜Ｌ３の他、第４の冷媒回収路Ｌ４を有する。
【０１０８】
第４の冷媒供給路Ｈ４は、圧縮機２１２の高圧側〜開閉バルブＶ７が接続された第４の高圧側配管２４５Ａ〜オリフィス４５０が設置された共通配管４５５〜第３段パルス管４２０で構成される。第４の冷媒回収路Ｌ４は、第３段パルス管４２０〜オリフィス４５０が設置された共通配管４５５〜開閉バルブＶ８が設置された第４の低圧側配管２４５Ｂ〜Ｂ点〜圧縮機２１２の経路で構成される。
【０１０９】
次に、このように構成された４バルブ型パルスチューブ冷凍機２０１の動作について、簡単に説明する。
【０１１０】
図８は、パルスチューブ冷凍機２０１の作動中の、８つの開閉バルブＶ１〜Ｖ８の開閉状態を時系列的に示した図である。パルスチューブ冷凍機２０１の作動時には、８つの開閉バルブＶ１〜Ｖ８の開閉状態は、以下のように周期的に変化する。
【０１１１】
（第１過程：時間０〜ｔ３）
まず、時間ｔ＝０において、開閉バルブＶ７のみが開にされる。これにより、圧縮機２１２から、第４の冷媒供給路Ｈ４を介して、すなわち第４の高圧側配管２４５Ａ〜共通配管４５５〜高温端４２２の経路で、第３段パルス管４２０に高圧冷媒ガスが供給される。その後、時間ｔ＝ｔ１において、開閉バルブＶ７が開状態のまま、開閉バルブＶ５が開にされる。これにより、圧縮機２１２から、第３の冷媒供給路Ｈ３を介して、すなわち第３の高圧側配管２３５Ａ〜共通配管２９９〜高温端２９２の経路で、第２段パルス管２９０に高圧冷媒ガスが供給される。
【０１１２】
次に、時間ｔ＝ｔ２において、開閉バルブＶ７、Ｖ５が開いた状態で、開閉バルブＶ３が開にされる。これにより、高圧冷媒ガスは、圧縮機２１２から、第２の冷媒供給路Ｈ２を介して、すなわち第２の高圧側配管２２５Ａ〜共通配管２３０〜高温端２５２の経路で、第１段パルス管２５０に供給される。
【０１１３】
次に、時間ｔ＝ｔ３において、開閉バルブＶ７、Ｖ５、Ｖ３が開いた状態で、開閉バルブＶ１が開にされる。これにより、高圧冷媒ガスは、第１段〜第３段の蓄冷管２４０、２８０、４４０に導入される。冷媒ガスの一部は、第１の配管２５６を介して、第１段パルス管２５０に、低温端２５４の側から流入する。また冷媒ガスの別の一部は、第２段の蓄冷管２８０を通り、第２の配管２８６を介して、第２段パルス管２９０に、低温端２９４の側から流入する。冷媒ガスのさらに別の一部は、第３段の蓄冷管４４０を通り、第３の配管４１６を介して、第３段パルス管４２０に、低温端４２４の側から流入する。
【０１１４】
（第２過程：時間ｔ４〜ｔ７）
次に、時間ｔ＝ｔ４において、開閉バルブＶ１、Ｖ５、Ｖ７が開状態のまま、開閉バルブＶ３が閉にされ、その後、開閉バルブＶ５、Ｖ７も順次閉にされる（時間ｔ＝ｔ５、およびｔ＝ｔ６）これに対応して、圧縮機２１２からの冷媒ガスは、第１の冷媒供給路Ｈ１のみを介して、第１段蓄冷管２４０に流入するようになる。冷媒ガスは、その後、３つのパルス管２５０、２９０、４２０内に、低温端２５４、２９４、４２４の側から流入する。
【０１１５】
時間ｔ＝ｔ７では、全ての開閉バルブＶ１〜Ｖ８が閉にされる。第１段〜第３段パルス管２５０、２９０、４２０の圧力上昇のため、第１段〜第３段パルス管２５０、２９０、４２０内の冷媒ガスは、両パルス管の高温端２５２、２９２、４２２の側に設置されたリザーバ（図示されていない）の方に移動する。
【０１１６】
（第３過程：時間ｔ７〜ｔ１０）
その後、時間ｔ＝ｔ７において、開閉バルブＶ８が開かれ、第３段パルス管４２０内の冷媒ガスは、第４の冷媒回収路Ｌ４を通って圧縮機２１２に戻る。その後、時間ｔ＝ｔ８において、開閉バルブＶ６が開かれ、第２段パルス管２９０内の冷媒ガスは、第３の冷媒回収路Ｌ３を通って圧縮機２１２に戻る。これにより、両パルス管４２０、２９０の圧力が低下する。その後、時間ｔ＝ｔ９において、開閉バルブＶ４が開かれ、第１段パルス管２５０内の冷媒ガスは、第２の冷媒回収路Ｌ２を通って圧縮機２１２に戻る。これにより、第１段パルス管２５０の圧力が低下する。
【０１１７】
さらに、時間ｔ＝ｔ１０において、開閉バルブＶ８、Ｖ６、Ｖ４が開状態のまま、開閉バルブＶ２が開かれる。これにより、各パルス管４２０、２９０、２５０、および蓄冷管２４０、２８０、４４０内の冷媒ガスの大部分は、第１段の蓄冷管２４０を通り、第１の冷媒回収路Ｌ１を介して、圧縮機２１２に戻るようになる。
【０１１８】
（第４過程：時間ｔ１１〜ｔ１４）
次に、時間ｔ＝ｔ１１において、開閉バルブＶ２、Ｖ６、Ｖ８が開いた状態で、開閉バルブＶ４が閉止され、その後、開閉バルブＶ６、Ｖ８が順次閉止される（時間ｔ＝ｔ１２およびｔ＝ｔ１３）。
【０１１９】
最後に、時間ｔ＝ｔ１４において、開閉バルブＶ２が閉止され、１サイクルが完了する。
【０１２０】
以上のサイクルの繰り返しにより、第１段パルス管２５０の低温端２５４、第２段パルス管２９０の低温端２９４、および第３段パルス管４２０の低温端４２４、に寒冷が発生し、被冷却対象を冷却させることができる。
【０１２１】
なお、図８のタイミング図では、各開閉バルブの開状態の時間長さは、開閉バルブＶ１＞開閉バルブＶ７＞開閉バルブＶ５＞開閉バルブＶ３、および開閉バルブＶ２＞開閉バルブＶ８＞開閉バルブＶ６＞開閉バルブＶ４の順となっている。ただし、これは一例であって、各開閉バルブの開状態の時間長さとして、別の組み合わせを採用しても良いことは、当業者には明らかである。
【０１２２】
（第２のロータリーバルブ）
次に、図９を参照して、図８に示したタイミングで、各バルブＶ１〜Ｖ８の操作を行うための第２のロータリーバルブの構成について説明する。
【０１２３】
図９には、第２のロータリーバルブ９００を構成する固定シート９１０の摺動面９１２、および回転ディスク９６０の摺動面９６２の模式的な上面図を示す。図９の左側には、固定シート９１０の円形摺動面９１２が示されており、右側には、固定シート９１０の円形摺動面９１２と面接触される、回転ディスク９６０の円形摺動面９６２が示されている。
【０１２４】
図９の左側に示すように、固定シート９１０の摺動面９１２には、ポート９１５、９１７、９１８、および９１９が設けられている。図９の例では、ポート９１５およびポート９１７は、実質的に円形であり、ポート９１８および９１９は、摺動面９１２の円周方向に沿って延伸した略長円状の形状を有する。なお、図９の例では、ポート９１９の幅Ｓ３（摺動面９１２の円周方向の長さ）は、ポート９１８の幅Ｓ２（摺動面９１２の円周方向の長さ）よりも大きい。また、ポート９１８の幅Ｓ２は、ポート９１７の直径（Ｓ１）よりも大きい。さらに、ポート９１５の直径は、ポート９１９の幅Ｓ３よりも大きい。
【０１２５】
３つのポート９１５は、第１の冷媒供給路Ｈ１からの高圧冷媒ガスを蓄冷管２４０、２８０、４４０の方に供給するとともに、蓄冷管２４０、２８０、４４０の低圧冷媒ガスを第１の低圧側配管Ｌ１の方に排出する役割を有する。以下、３つのポート９１５を、「蓄冷管用ポート」９１５と称する。ポート９１７は、第２の冷媒供給路Ｈ２からの高圧冷媒ガスを第１段パルス管２５０の方に供給するとともに、第１段パルス管２５０の低圧冷媒ガスを第２の低圧側配管Ｌ２の方に排出する役割を有する。以下、このポート９１７を、「第１段パルス管用ポート」９１７と称する。また、ポート９１８は、第３の冷媒供給路Ｈ３からの高圧冷媒ガスを第２段パルス管２９０の方に供給するとともに、第２段パルス管２９０の低圧冷媒ガスを第３の低圧側配管Ｌ３の方に排出する役割を有する。以下、このポート９１８を、「第２段パルス管用ポート」９１８と称する。さらに、ポート９１９は、第４の冷媒供給路Ｈ４からの高圧冷媒ガスを第３段パルス管４２０の方に供給するとともに、第３段パルス管４２０の低圧冷媒ガスを第４の低圧側配管Ｌ４の方に排出する役割を有する。以下、このポート９１９を、「第３段パルス管用ポート」９１９と称する。
【０１２６】
ここで、図９に示されているように、３つの蓄冷管用ポート９１５は、いずれもトラックＴ１上にある。換言すれば、３つの蓄冷管用ポート９１５の中心は、トラック領域Ｔ１に含まれている。同様に、第１段パルス管用ポート９１７と、第２段パルス管用ポート９１８と、第３段パルス管用ポート９１９とは、いずれもトラックＴ２上にある。換言すれば、３つのポート９１７、９１８、９１９の中心は、トラック領域Ｔ２に含まれている。
【０１２７】
一方、図９の右側に示すように、回転ディスク９６０の円形摺動面９６２は、一つの高圧流路開口９６５と、３つの低圧流路開口９６７とを有する。高圧流路開口９６５は、円形摺動面９６２の中心を通り、３方向に延在する３つの羽根状部９６５Ａを有する。羽根状部９６５Ａは、相互に角度β＝１２０゜となるように半径方向に沿って延伸する。３つの低圧流路開口９６７は、円形摺動面９６２において、円形摺動面９６２の中心に対してほぼ回転対称となるようにして、高圧流路開口９６５の各羽根状部９６５Ａの間に設けられる。
【０１２８】
ロータリーバルブ９００の作動時には、回転ディスク９６０の摺動面９６２が固定シート９１０の摺動面９１２に対して回転する。この際に、回転ディスク９６０の摺動面９６２に設けられた高圧流路開口９６５、および低圧流路開口９６７が固定シート９１０の摺動面９１２に設けられた各ポート９１５、９１７、９１８、９１９を通過すると、丁度、図８に示すようなタイミングで冷媒ガスの流通が行われる。換言すれば、回転ディスク９６０の摺動面９６２の高圧流路開口９６５、および低圧流路開口９６７と、固定シート９１０の摺動面９１２の各ポート９１５、９１７、９１８、９１９とは、回転ディスク９６０が回転した際に、図８に示すようなタイミングで、冷媒ガスの流通が行われる相対位置関係となるように、寸法および配置が定められる。
【０１２９】
なお、ロータリーバルブ９００の回転ディスク９６０の摺動面９６２が、図９の矢印Ｆ３で示す方向に回転した際に、固定シート９１０の各ポートと回転ディスク９６０の各開口との相対位置関係により、図８に示すような関係（すなわち、回転角（位相角）αと各バルブＶ１〜Ｖ８の関係）が得られることは、当業者には明らかである。そのため、ここでは、回転角と各バルブの開閉タイミングの関係については、これ以上説明しない。ただし、図９に示したロータリーバルブの構成は、「１回転３サイクル方式」に相当することに留意する必要がある。
【０１３０】
第２の実施例においても、第１の実施例の場合と同様の効果が得られ、すなわち摺動面の直径の低減、およびロータリーバルブの小型化が可能となることは明らかであろう。
【０１３１】
（第３の実施例）
次に本発明の第３の実施例による４バルブ型パルスチューブ冷凍機について説明する。
【０１３２】
図１０は、本発明の第３の実施例による４バルブ型パルスチューブ冷凍機の一例を概略的に示した図である。第３の実施例による４バルブ型パルスチューブ冷凍機２０２は、単段式である。図１０において、図３の部材と同様の部材には、図３の部材と同様の参照符号が付されている。
【０１３３】
図１０に示すように、本発明の第３の実施例による４バルブ型パルスチューブ冷凍機２０２は、圧縮機２１２、蓄冷管２４０、パルス管２５０、およびこれらに接続された各配管類を備える。なお、各部材については、既に図３を参照して説明しているため、ここではこれ以上説明しない。
【０１３４】
図１１は、パルスチューブ冷凍機２０２の作動中の、４つの開閉バルブＶ１〜Ｖ４の開閉状態を時系列的に示した図である。以下、各過程について説明する。
【０１３５】
（第１過程：時間０〜ｔ３）
まず、時間ｔ＝０において、開閉バルブＶ３のみが開にされる。これにより、圧縮機１２１２から、第２の冷媒供給路Ｈ２を通り、パルス管２５０に高圧の冷媒ガスが供給される。次に、時間ｔ＝ｔ１において、開閉バルブＶ３が開状態のまま、開閉バルブＶ１が開にされる。これにより、圧縮機２１２から、第１の冷媒供給路Ｈ１を通り、蓄冷管２４０に高圧の冷媒ガスが供給される。また、蓄冷管２４０に流入した冷媒ガスは、蓄冷管２４０内に設置された蓄冷材で冷却される。冷却された冷媒ガスは、第１の配管２５６を介して、パルス管２５０に流入する。この際に、冷媒ガスは、低温端２５４に設置された熱交換器で熱交換される。
【０１３６】
次に、時間ｔ＝ｔ２において、開閉バルブＶ１が開状態のまま、開閉バルブＶ３が閉にされる。これにより、パルス管２５０への高圧冷媒ガスの供給が停止される。次に、時間ｔ＝ｔ３において、開閉バルブＶ１が閉にされると、蓄冷管２４０への高圧ガスの供給が停止される。
【０１３７】
（第２過程：時間ｔ３〜ｔ６）
次に、時間ｔ＝ｔ３において、開閉バルブＶ４が開にされる。これにより、パルス管１５０内の冷媒ガスは、第２の冷媒回収路Ｌ２を経由して、圧縮機２１２に戻される。
【０１３８】
時間ｔ＝ｔ４では、開閉バルブＶ４が開状態のまま、開閉バルブＶ２が開にされる。これにより、蓄冷管２４０からの低圧冷媒ガスが圧縮機２１２に戻される。
【０１３９】
次に、時間ｔ＝ｔ５において、開閉バルブＶ４が閉にされる。これにより、第２の冷媒回収路Ｌ２を通る経路が遮断される。さらに、時間ｔ＝ｔ６において、開閉バルブＶ２が閉にされると、蓄冷管２４０からの第１の冷媒回収路Ｌ１を通る経路が遮断される。
【０１４０】
以上の過程を１サイクルとして、サイクルが繰り返されることにより、パルス管２５０の低温端２５４に設置された被冷却対象が冷却される。
【０１４１】
（第３のロータリーバルブ）
次に、図１２を参照して、図１１に示したタイミングで、各バルブＶ１〜Ｖ４の開閉に相当する操作を行うためのロータリーバルブの構成について説明する。
【０１４２】
図１２には、第３のロータリーバルブ１０００を構成する固定シート１０１０の摺動面１０１２、および回転ディスク１０６０の摺動面１０６２の模式的な上面図を示す。図１２の左側には、固定シート１０１０の円形摺動面１０１２が示されており、右側には、固定シート１０１０の円形摺動面１０１２と面接触される、回転ディスク１０６０の円形摺動面１０６２が示されている。
【０１４３】
図１２の左側に示すように、固定シート１０１０の摺動面１０１２には、ポート１０１５、および１０１７がそれぞれ２つずつ設けられている。図１２の例では、ポート１０１５は、実質的に円形であり、ポート１０１７は、摺動面１０１２の円周方向に沿って延伸した略長円状の形状を有する。なお、ポート１０１５の直径Ｕ１は、ポート１０１７の幅Ｕ２（摺動面１０１２の円周方向の長さ）よりも大きい。
【０１４４】
２つのポート１０１５は、第１の冷媒供給路Ｈ１からの高圧冷媒ガスを蓄冷管２４０の方に供給するとともに、蓄冷管２４０の低圧冷媒ガスを第１の低圧側配管Ｌ１の方に排出する役割を有する。以下、２つのポート１０１５を、「蓄冷管用ポート」１０１５と称する。ポート１０１７は、第２の冷媒供給路Ｈ２からの高圧冷媒ガスをパルス管２５０の方に供給するとともに、パルス管２５０の低圧冷媒ガスを第２の低圧側配管Ｌ２の方に排出する役割を有する。以下、このポート１０１７を、「パルス管用ポート」１０１７と称する。
【０１４５】
ここで、図１２に示されているように、２つの蓄冷管用ポート１０１５は、いずれもトラックＴ１上にある。換言すれば、２つの蓄冷管用ポート１０１５の中心は、トラック領域Ｔ１に含まれている。同様に、２つのパルス管用ポート１０１７は、いずれもトラックＴ２上にある。換言すれば、２つのパルス管用ポート１０１７の中心は、トラック領域Ｔ２に含まれている。
【０１４６】
また、図１２から明らかなように、２つのポート１０１５は、摺動面１０１２の中心に対して、実質的に回転対称な位置に設置されている。同様に、２つのポート１０１７は、摺動面１０１２の中心に対して、実質的に回転対称な位置に設置されている。
【０１４７】
一方、図１２の右側に示すように、回転ディスク１０６０の円形摺動面１０６２は、円形摺動面１０６２の中心を通って半径方向に延在する一つの長穴１０６５と、摺動面１０６２の外周端から中心に向かって延在する、２つの小穴１０６７とを有する。小穴１０６７は、円形摺動面１０６２の中心に対してほぼ回転対称となるようにして、円形摺動面１０６２内に設けられる。長穴１０６５は、高圧冷媒ガスの流通路に相当するため、以降、「高圧流路開口」１０６５と称する。また、２つの小穴１０６７は、低圧冷媒ガスの流通路に相当するため、以降、「低圧流路開口」１０６７と称する。
【０１４８】
ロータリーバルブ１０００の作動時には、回転ディスク１０６０の摺動面１０６２が固定シート１０１０の摺動面１０１２に対して回転する。この際に、回転ディスク１０６０の摺動面１０６２に設けられた高圧流路開口１０６５、および低圧流路開口１０６７が固定シート１０１０の摺動面１０１２に設けられた各ポート１０１５、１０１７を通過すると、丁度、図１１に示すようなタイミングで冷媒ガスの流通が行われる。換言すれば、回転ディスク１０６０の摺動面１０６２の高圧流路開口１０６５、および低圧流路開口１０６７と、固定シート１０１０の摺動面１０１２の各ポート１０１５、１０１７とは、回転ディスク１０６０が回転した際に、図１１に示すようなタイミングで、冷媒ガスの流通が行われる相対位置関係となるように、寸法および配置が定められる。
【０１４９】
なお、ロータリーバルブ１０００の回転ディスク１０６０の摺動面１０６２が、図１２の矢印Ｆ４で示す方向に回転した際に、固定シート１０１０の各ポートと回転ディスク１０６０の各開口との相対位置関係により、図１１に示すような関係（すなわち、回転角（位相角）αと各バルブＶ１〜Ｖ４の関係）が得られることは、前述の記載から明らかである。そのため、ここでは、回転角と各バルブの開閉タイミングの関係については、これ以上説明しない。ただし、図１２に示したロータリーバルブの構成は、「１回転２サイクル方式」に相当することに留意する必要がある。
【０１５０】
第３の実施例においても、第１および第２の実施例の場合と同様に、摺動面の直径の低減、およびロータリーバルブの小型化が可能となることは明らかであろう。
【０１５１】
（第４のロータリーバルブ）
図１３には、図１１に示したタイミングで、各バルブＶ１〜Ｖ４の開閉に相当する操作を行うための、さらに別のロータリーバルブ（第４のロータリーバルブ）１１００を示す。
【０１５２】
図１３には、第４のロータリーバルブ１１００を構成する固定シート１１１０の摺動面１１１２、および回転ディスク１１６０の摺動面１１６２の模式的な上面図を示す。図１３の左側には、固定シート１１１０の円形摺動面１１１２が示されており、右側には、固定シート１１１０の円形摺動面１１１２と面接触される、回転ディスク１１６０の円形摺動面１１６２が示されている。
【０１５３】
図１３の左側に示すように、固定シート１１１０の摺動面１１１２には、ポート１１１５、および１１１７がそれぞれ３つずつ設けられている。図１３の例では、ポート１１１５は、実質的に円形であり、ポート１１１７は、摺動面１１１２の円周方向に沿って延伸した略長円状の形状を有する。なお、ポート１１１５の直径Ｕ３は、ポート１１１７の幅Ｕ４（摺動面１１１２の円周方向の長さ）よりも大きい。
【０１５４】
３つのポート１１１５は、蓄冷管用ポートであり、第１の冷媒供給路Ｈ１からの高圧冷媒ガスを蓄冷管２４０の方に供給するとともに、蓄冷管２４０の低圧冷媒ガスを第１の低圧側配管Ｌ１の方に排出する役割を有する。３つのポート１１１７は、パルス管用ポートであり、第２の冷媒供給路Ｈ２からの高圧冷媒ガスをパルス管２５０の方に供給するとともに、パルス管２５０の低圧冷媒ガスを第２の低圧側配管Ｌ２の方に排出する役割を有する。
【０１５５】
ここで、図１３に示されているように、３つの蓄冷管用ポート１１１５は、いずれもトラックＴ１上にある。換言すれば、３つの蓄冷管用ポート１１１５の中心は、トラック領域Ｔ１に含まれている。同様に、３つのパルス管用ポート１１１７は、いずれもトラックＴ２上にある。換言すれば、２つのパルス管用ポート１１１７の中心は、トラック領域Ｔ２に含まれている。
【０１５６】
また、図１３から明らかなように、３つのポート１１１５は、摺動面１１１２の中心に対して、実質的に回転対称な位置に設置されている。同様に、３つのポート１１１７は、摺動面１１１２の中心に対して、実質的に回転対称な位置に設置されている。
【０１５７】
一方、図１３の右側に示すように、回転ディスク１１６０の円形摺動面１１６２は、一つの高圧流路開口１１６５と、３つの低圧流路開口１１６７とを有する。高圧流路開口１１６５は、円形摺動面１１６２の中心を通り、３方向に延在する３つの羽根状部１１６５Ａを有する。羽根状部１１６５Ａは、相互に角度β＝１２０゜となるように半径方向に沿って延伸する。３つの低圧流路開口１１６７は、円形摺動面１１６２の中心に対してほぼ回転対称となるようにして、高圧流路開口１１６５の各羽根状部１１６５Ａの間に設けられる。
【０１５８】
ロータリーバルブ１１００の作動時には、回転ディスク１１６０の摺動面１１６２が固定シート１１１０の摺動面１１１２に対して回転する。この際に、回転ディスク１１６０の摺動面１１６２に設けられた高圧流路開口１１６５、および低圧流路開口１１６７が固定シート１１１０の摺動面１１１２に設けられた各ポート１１１５、１１１７を通過すると、丁度、図１１に示すようなタイミングで冷媒ガスの流通が行われる。換言すれば、回転ディスク１１６０の摺動面１１６２の高圧流路開口１１６５、および低圧流路開口１１６７と、固定シート１１１０の摺動面１１１２の各ポート１１１５、１１１７とは、回転ディスク１１６０が回転した際に、図１１に示すようなタイミングで、冷媒ガスの流通が行われる相対位置関係となるように、寸法および配置が定められる。
【０１５９】
なお、ロータリーバルブ１１００の回転ディスク１１６０の摺動面１１６２が、図１３の矢印Ｆ５で示す方向に回転した際に、固定シート１１１０の各ポートと回転ディスク１１６０の各開口との相対位置関係により、図１１に示すような関係（すなわち、回転角（位相角）αと各バルブＶ１〜Ｖ４の関係）が得られることは、当業者には明らかである。そのため、ここでは、回転角と各バルブの開閉タイミングの関係については、これ以上説明しない。ただし、図１３に示したロータリーバルブの構成は、「１回転３サイクル方式」に相当することに留意する必要がある。
【産業上の利用可能性】
【０１６０】
本発明は、マルチバルブ型パルスチューブ冷凍機に適用することができる。
【符号の説明】
【０１６１】
１０      従来の４バルブ型パルスチューブ冷凍機
１２      圧縮機
１５Ａ    第１の高圧側配管
１５Ｂ    第１の低圧側配管
２０      共通配管
２５Ａ    第２の高圧側配管
２５Ｂ    第２の低圧側配管
３０      共通配管
３５Ａ    第３の高圧側配管
３５Ｂ    第３の低圧側配管
４０      第１段蓄冷管
５０      第１段パルス管
８０      第２段蓄冷管
９０      第２段パルス管
５６      第１の配管
８６      第２の配管
９９      共通配管
２００    第１の実施例による４バルブ型パルスチューブ冷凍機
２０１    第２の実施例による４バルブ型パルスチューブ冷凍機
２０２    第３の実施例による４バルブ型パルスチューブ冷凍機
２１２    圧縮機
２１５Ａ  第１の高圧側配管
２１５Ｂ  第１の低圧側配管
２２０    共通配管
２２５Ａ  第２の高圧側配管
２２５Ｂ  第２の低圧側配管
２３０    共通配管
２３５Ａ  第３の高圧側配管
２３５Ｂ  第３の低圧側配管
２４０    第１段蓄冷管
２４５Ａ  第４の高圧側配管
２４５Ｂ  第４の低圧側配管
２５０    第１段パルス管
２５６    第１の配管
２６０、２６１  オリフィス
２８０    第２段蓄冷管
２８６    第２の配管
２９０    第２段パルス管
２９９    共通配管
３００    ロータリーバルブ
３１０    固定シート
３１２    固定シートの摺動面
３１５    蓄冷管用ポート
３１７    第１段パルス管用ポート
３１８    第２段パルス管用ポート
３６０    回転ディスク
３６２    回転ディスクの摺動面
３６５    高圧流路開口
３６７    低圧流路開口
４１６    第３の配管
４２０    第３段パルス管
４４０    第３段蓄冷管
４５０    オリフィス
４５５    共通配管
９００    ロータリーバルブ
９１０    固定シート
９１２    固定シートの摺動面
９１５    蓄冷管用ポート
９１７    第１段パルス管用ポート
９１８    第２段パルス管用ポート
９１９    第３段パルス管用ポート
９６０    回転ディスク
９６２    回転ディスクの摺動面
９６５    高圧流路開口
９６７    低圧流路開口
１０００  ロータリーバルブ
１０１０  固定シート
１０１２  固定シートの摺動面
１０１５  蓄冷管用ポート
１０１７  パルス管用ポート
１０６０  回転ディスク
１０６２  回転ディスクの摺動面
１０６５  高圧流路開口
１０６７  低圧流路開口
１１００  ロータリーバルブ
１１１０  固定シート
１１１２  固定シートの摺動面
１１１５  蓄冷管用ポート
１１１７  パルス管用ポート
１１６０  回転ディスク
１１６２  回転ディスクの摺動面
１１６５  高圧流路開口
１１６７  低圧流路開口
Ｈ１      第１の冷媒供給路
Ｈ２      第２の冷媒供給路
Ｈ３      第３の冷媒供給路
Ｈ４      第４の冷媒供給路
Ｌ１      第１の冷媒回収路
Ｌ２      第２の冷媒回収路
Ｌ３      第３の冷媒回収路
Ｌ４      第４の冷媒回収路
Ｏ３〜Ｏ６  オリフィス
Ｒ１      従来のロータリーバルブ
Ｒ１０    固定シート
Ｒ１２    固定シートの摺動面
Ｒ１５    蓄冷管用ポート
Ｒ１７    第１段パルス用高圧冷媒ガスのポート
Ｒ１８    第２段パルス用高圧冷媒ガスのポート
Ｒ２７    第１段パルス用低圧冷媒ガスのポート
Ｒ２８    第２段パルス用低圧冷媒ガスのポート
Ｒ５０    回転ディスク
Ｒ５２    回転ディスクの摺動面
Ｒ５７    高圧冷媒ガス用の開口
Ｒ５８    低圧冷媒ガス用の開口
ＴＡ１、ＴＡ２、ＴＡ３  トラック
Ｔ１、Ｔ２  トラック
Ｖ１〜Ｖ８  開閉バルブ
Ｖａ１〜Ｖａ６  開閉バルブ。
【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】
2011094834.tif 000009
【図８】
2011094834.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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