(57)【要約】【課題】極低温冷凍機のバルブステータとバルブロータとの間に作用する押付力の変動を抑制する。【解決手段】極低温冷凍機は、内部に低圧ガス室４２を定めるハウジング３０と、ハウジング３０との間に変動圧ゾーン８４および高圧ゾーン８０を定めるバルブステータ３４ｂと、バルブロータ３４ａと、高圧ゾーン８０をシールするよう高圧ゾーン８０に隣接配置され、第１面積Ａ１を囲む第１シール部材７４と、変動圧ゾーン８４をシールするよう変動圧ゾーン８４に隣接配置され、第１面積Ａ１より大きい第２面積Ａ２を囲む第２シール部材７６と、変動圧ゾーン８４をシールするよう変動圧ゾーン８４に隣接配置され、第２面積Ａ２より大きい第３面積Ａ３を囲む第３シール部材７８と、を備える。【選択図】図４
2017215095.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に低圧ガス室を定めるハウジングと、
前記低圧ガス室において前記ハウジングに固定されたバルブステータであって、前記ハウジングとの間に変動圧ゾーンおよび高圧ゾーンを定めるバルブステータと、
前記低圧ガス室において前記バルブステータに対しバルブ回転軸まわりに回転可能であるよう前記ハウジングに支持されたバルブロータであって、バルブロータ回転の一周期の一部において前記高圧ゾーンを前記変動圧ゾーンに連通しかつ当該一周期の他の一部において前記低圧ガス室を前記変動圧ゾーンに連通するよう構成されたバルブロータと、
前記ハウジングと前記バルブステータとの間で前記バルブ回転軸まわりに延在する第１シール部材であって、前記高圧ゾーンをシールするよう前記高圧ゾーンに隣接配置され、第１面積を囲む第１シール部材と、
前記ハウジングと前記バルブステータとの間で前記バルブ回転軸まわりに延在する第２シール部材であって、前記変動圧ゾーンをシールするよう前記変動圧ゾーンに隣接配置され、前記第１面積より大きい第２面積を囲む第２シール部材と、
前記ハウジングと前記バルブステータとの間で前記バルブ回転軸まわりに延在する第３シール部材であって、前記変動圧ゾーンをシールするよう前記変動圧ゾーンに隣接配置され、前記第２面積より大きい第３面積を囲む第３シール部材と、を備えることを特徴とする極低温冷凍機。
【請求項２】
前記バルブステータは、前記ハウジングとの間に前記変動圧ゾーン、一定圧ゾーン、および前記高圧ゾーンを定め、
前記第１シール部材は、前記一定圧ゾーンから前記高圧ゾーンをシールするよう配置され、前記第２シール部材は、前記一定圧ゾーンから前記変動圧ゾーンをシールするよう配置されていることを特徴とする請求項１に記載の極低温冷凍機。
【請求項３】
前記ハウジングは、前記一定圧ゾーンを前記低圧ガス室に連通する低圧導入路を備えることを特徴とする請求項２に記載の極低温冷凍機。
【請求項４】
前記バルブステータは、
前記第１面積を定めるよう前記バルブ回転軸から第１半径を有する第１ステータ円周面と、
前記第２面積を定めるよう前記バルブ回転軸から前記第１半径より大きい第２半径を有し、前記第１ステータ円周面に接続された第２ステータ円周面と、
前記第３面積を定めるよう前記バルブ回転軸から前記第２半径より大きい第３半径を有し、前記第２ステータ円周面に接続された第３ステータ円周面と、を備え、
前記第１シール部材は、前記ハウジングと前記第１ステータ円周面との間で前記バルブ回転軸まわりに延在し、
前記第２シール部材は、前記ハウジングと前記第２ステータ円周面との間で前記バルブ回転軸まわりに延在し、
前記第３シール部材は、前記ハウジングと前記第３ステータ円周面との間で前記バルブ回転軸まわりに延在することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の極低温冷凍機。
【請求項５】
前記第３半径と前記第２半径との差が前記バルブステータの最大半径の１０％以下であることを特徴とする請求項４に記載の極低温冷凍機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、極低温冷凍機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ギフォード・マクマホン（Gifford-McMahon；ＧＭ）冷凍機に代表される極低温冷凍機は、作動ガス（冷媒ガスともいう）の膨張機と圧縮機を有する。膨張機はたいてい、駆動手段によって軸方向に往復移動するディスプレーサとこれに内蔵された蓄冷器を有する。ディスプレーサは、その往復移動を案内するシリンダに収容されている。シリンダに対するディスプレーサの相対移動により両者の間に形成される可変容積が、作動ガスの膨張室として用いられる。膨張室の容積変化と圧力変化とを適切に同期させることによって、膨張機は寒冷を発生させることができる。
【０００３】
そのため、極低温冷凍機は、膨張室の圧力を制御するためのバルブ部を備える。バルブ部は、圧縮機から膨張機への高圧作動ガス供給と膨張機から圧縮機への低圧作動ガス回収とを交互に切り替えるよう構成されている。バルブ部には通例ロータリバルブ機構が用いられる。ロータリバルブ機構のバルブステータとバルブロータはそれらの接触面からのガスリークが防止されまたは最小化されるように互いに押し付けられている。この押付のために、接触面とバルブステータの背面との差圧が利用されうる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２４１７９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、バルブステータとバルブロータの接触面に生じるガス圧は、バルブ回転の一周期の間に変動する。それにより、押付のための差圧も変動しうる。例えば、高圧作動ガス供給の局面で差圧は最小となり、低圧作動ガス回収の局面で差圧が最大となりうる。差圧の変動に応じて、バルブステータとバルブロータとの押付力も変動する。
【０００６】
本発明のある態様の例示的な目的のひとつは、極低温冷凍機のバルブステータとバルブロータとの間に作用する押付力の変動を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある態様によると、極低温冷凍機は、内部に低圧ガス室を定めるハウジングと、前記低圧ガス室において前記ハウジングに固定されたバルブステータであって、前記ハウジングとの間に変動圧ゾーンおよび高圧ゾーンを定めるバルブステータと、前記低圧ガス室において前記バルブステータに対しバルブ回転軸まわりに回転可能であるよう前記ハウジングに支持されたバルブロータであって、バルブロータ回転の一周期の一部において前記高圧ゾーンを前記変動圧ゾーンに連通しかつ当該一周期の他の一部において前記低圧ガス室を前記変動圧ゾーンに連通するよう構成されたバルブロータと、前記ハウジングと前記バルブステータとの間で前記バルブ回転軸まわりに延在する第１シール部材であって、前記高圧ゾーンをシールするよう前記高圧ゾーンに隣接配置され、第１面積を囲む第１シール部材と、前記ハウジングと前記バルブステータとの間で前記バルブ回転軸まわりに延在する第２シール部材であって、前記変動圧ゾーンをシールするよう前記変動圧ゾーンに隣接配置され、前記第１面積より大きい第２面積を囲む第２シール部材と、前記ハウジングと前記バルブステータとの間で前記バルブ回転軸まわりに延在する第３シール部材であって、前記変動圧ゾーンをシールするよう前記変動圧ゾーンに隣接配置され、前記第２面積より大きい第３面積を囲む第３シール部材と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、極低温冷凍機のバルブステータとバルブロータとの間に作用する押付力の変動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ある実施形態に係る極低温冷凍機を概略的に示す図である。
【図２】図１に示す極低温冷凍機に使用されうる例示的なバルブ部の要部を概略的に示す分解斜視図である。
【図３】図３（ａ）および図３（ｂ）は、図２に示すバルブ部の動作を例示する図である。
【図４】ある実施形態に係るバルブ部とその周辺構造を概略的に示す図である。
【図５】ある実施形態に係るバルブ部とその周辺構造を概略的に示す図である。
【図６】図４および図５に示すバルブステータの概略上面図である。
【図７】他の実施形態に係るバルブ部とその周辺構造を概略的に示す図である。
【図８】他の実施形態に係るバルブ部とその周辺構造を概略的に示す図である。
【図９】他の実施形態に係るバルブ部とその周辺構造を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、以下に述べる構成は例示であり、本発明の範囲を何ら限定するものではない。
【００１１】
図１は、ある実施形態に係る極低温冷凍機１０を概略的に示す図である。極低温冷凍機１０は、作動ガスを圧縮する圧縮機１２と、作動ガスを断熱膨張により冷却する膨張機１４とを備える。作動ガスは例えばヘリウムガスである。膨張機１４はコールドヘッドとも呼ばれる。膨張機１４には作動ガスを予冷する蓄冷器１６が備えられている。極低温冷凍機１０は、圧縮機１２と膨張機１４とを各々が接続する第１管１８ａと第２管１８ｂを含むガス配管１８を備える。図示される極低温冷凍機１０は、単段式のＧＭ冷凍機である。
【００１２】
知られているように、第１高圧を有する作動ガスが圧縮機１２の吐出口１２ａから第１管１８ａを通じて膨張機１４に供給される。膨張機１４における断熱膨張により、作動ガスは第１高圧からそれより低い第２高圧に減圧される。第２高圧を有する作動ガスは、膨張機１４から第２管１８ｂを通じて圧縮機１２の吸入口１２ｂに回収される。圧縮機１２は、回収された第２高圧を有する作動ガスを圧縮する。こうして作動ガスは再び第１高圧に昇圧される。一般に第１高圧及び第２高圧はともに大気圧よりかなり高い。説明の便宜上、第１高圧及び第２高圧はそれぞれ単に高圧及び低圧とも呼ばれる。通例、高圧は例えば２〜３ＭＰａであり、低圧は例えば０．５〜１．５ＭＰａである。高圧と低圧との差圧は例えば１．２〜２ＭＰａ程度である。
【００１３】
膨張機１４は、膨張機可動部分２０と膨張機静止部分２２とを備える。膨張機可動部分２０は、膨張機静止部分２２に対し軸方向（図１における上下方向）に往復移動可能であるよう構成されている。膨張機可動部分２０の移動方向を図１に矢印Ａで示す。膨張機静止部分２２は、膨張機可動部分２０を軸方向に往復移動可能に支持するよう構成されている。また、膨張機静止部分２２は、膨張機可動部分２０を高圧ガス（第１高圧ガス及び第２高圧ガスを含む）とともに収容する気密容器として構成されている。
【００１４】
膨張機可動部分２０は、ディスプレーサ２４と、その往復移動を駆動するディスプレーサ駆動軸２６とを含む。ディスプレーサ２４には蓄冷器１６が内蔵されている。ディスプレーサ２４は、蓄冷器１６を包囲するディスプレーサ部材２４ａを有する。ディスプレーサ部材２４ａの内部空間に蓄冷材が充填され、それによりディスプレーサ２４内に蓄冷器１６が形成されている。ディスプレーサ２４は、例えば、軸方向に延在する実質的に円柱状の形状を有する。ディスプレーサ部材２４ａは、軸方向において実質的に一様な外径及び内径を有する。よって、蓄冷器１６も、軸方向に延在する実質的に円柱状の形状を有する。
【００１５】
膨張機静止部分２２は、大まかに、シリンダ２８及び駆動機構ハウジング（以下単にハウジングともいう）３０からなる二部構成を有する。膨張機静止部分２２の軸方向上部がハウジング３０であり、膨張機静止部分２２の軸方向下部がシリンダ２８であり、これらは相互に堅く結合されている。シリンダ２８は、ディスプレーサ２４の往復移動を案内するよう構成されている。シリンダ２８は、ハウジング３０から軸方向に延在する。シリンダ２８は、軸方向において実質的に一様な内径を有し、よって、シリンダ２８は、軸方向に延在する実質的に円筒の内面を有する。この内径は、ディスプレーサ部材２４ａの外径よりわずかに大きい。
【００１６】
また、膨張機静止部分２２は、冷却ステージ３２を含む。冷却ステージ３２は、軸方向においてハウジング３０と反対側でシリンダ２８の末端に固定されている。冷却ステージ３２は、膨張機１４が生成する寒冷を他の物体に伝導するために設けられている。その物体は冷却ステージ３２に取り付けられ、極低温冷凍機１０の動作時に冷却ステージ３２によって冷却される。
【００１７】
本書では説明の便宜上、軸方向、径方向、周方向との用語が使用される。軸方向は、矢印Ａで図示されるように、膨張機静止部分２２に対する膨張機可動部分２０の移動方向を表す。径方向は軸方向に垂直な方向（図において横方向）を表し、周方向は軸方向を囲む方向を表す。膨張機１４のある要素が軸方向に関して冷却ステージ３２に相対的に近いことを「下」、相対的に遠いことを「上」と呼ぶことがある。よって、膨張機１４の高温部及び低温部はそれぞれ軸方向において上部及び下部に位置する。こうした表現は、膨張機１４の要素間の相対的な位置関係の理解を助けるために用いられるにすぎず、現場で設置されるときの膨張機１４の配置とは関係しない。例えば、膨張機１４は、冷却ステージ３２を上向きにハウジング３０を下向きにして設置されてもよい。あるいは、膨張機１４は、軸方向を水平方向に一致させるようにして設置されてもよい。
【００１８】
また、ロータリバルブ機構についても、軸方向、径方向、周方向との用語が使用される。この場合、軸方向は、ロータリバルブ機構の回転軸の方向を表す。ロータリバルブ回転軸方向は、膨張機軸方向に直交する。
【００１９】
極低温冷凍機１０の動作時において、蓄冷器１６は、軸方向において一方側（図において上側）に蓄冷器高温部１６ａを有し反対側（図において下側）に蓄冷器低温部１６ｂを有する。このように蓄冷器１６は軸方向に温度分布を有する。蓄冷器１６を包囲する膨張機１４の他の構成要素（例えばディスプレーサ２４及びシリンダ２８）も同様に軸方向温度分布を有し、従って膨張機１４はその動作時に軸方向一方側に高温部を有し軸方向他方側に低温部を有する。高温部は、例えば室温程度の温度を有する。低温部は、極低温冷凍機１０の用途により異なるが、例えば約１００Ｋから約１０Ｋの範囲に含まれるある温度に冷却される。冷却ステージ３２は、シリンダ２８の低温部を外包するようにシリンダ２８に固着されている。
【００２０】
膨張機１４における作動ガスの流路構成を説明する。膨張機１４は、バルブ部３４、ハウジングガス流路３６、上部ガス室３７、ディスプレーサ上部ガス流路３８、ディスプレーサ下部ガス流路３９、ガス膨張室４０、及び低圧ガス室４２を備える。高圧ガスは、第１管１８ａからバルブ部３４、ハウジングガス流路３６、上部ガス室３７、ディスプレーサ上部ガス流路３８、蓄冷器１６、ディスプレーサ下部ガス流路３９を経てガス膨張室４０に流入する。ガス膨張室４０からの戻りガスは、ディスプレーサ下部ガス流路３９、蓄冷器１６、ディスプレーサ上部ガス流路３８、上部ガス室３７、ハウジングガス流路３６、バルブ部３４を経て低圧ガス室４２に受け入れられる。
【００２１】
詳細は後述するが、バルブ部３４は、ディスプレーサ２４の往復移動と同期してガス膨張室４０の圧力を制御するよう構成されている。バルブ部３４は、高圧ガスをガス膨張室４０に供給するための供給路の一部として機能するとともに、低圧ガスをガス膨張室４０から排出するための排出路の一部として機能する。バルブ部３４は、ディスプレーサ２４が下死点またはその近傍を通過するとき低圧ガスの排出を終了し高圧ガスの供給を開始するよう構成されている。バルブ部３４は、ディスプレーサ２４が上死点またはその近傍を通過するとき高圧ガスの供給を終了し低圧ガスの排出を開始するよう構成されている。このように、バルブ部３４は、ディスプレーサ２４の往復移動と同期して作動ガスの供給機能と排出機能とを切り替えるよう構成されている。
【００２２】
ハウジングガス流路３６は、膨張機静止部分２２と上部ガス室３７との間のガス流通のためにハウジング３０に貫通形成されている。ハウジングガス流路３６は、ハウジング３０に形成され、上部ガス室３７に開口している。ハウジングガス流路３６は、バルブ部３４から始まり上部ガス室３７で終端する。つまり、ハウジングガス流路３６の一端はバルブ部３４のガス通路に接続され、ハウジングガス流路３６の他端は上部ガス室３７に接続されている。
【００２３】
上部ガス室３７は、蓄冷器高温部１６ａの側で膨張機静止部分２２とディスプレーサ２４との間に形成されている。より詳しくは、上部ガス室３７は、軸方向においてハウジング３０とディスプレーサ２４とに挟まれ、周方向にシリンダ２８に囲まれている。上部ガス室３７は、低圧ガス室４２に隣接する。上部ガス室３７は室温室とも呼ばれる。上部ガス室３７は膨張機可動部分２０と膨張機静止部分２２との間に形成された可変容積である。
【００２４】
ディスプレーサ上部ガス流路３８は、蓄冷器高温部１６ａを上部ガス室３７に連通するよう形成されたディスプレーサ部材２４ａの少なくとも１つの開口である。ディスプレーサ下部ガス流路３９は、蓄冷器低温部１６ｂをガス膨張室４０に連通するよう形成されたディスプレーサ部材２４ａの少なくとも１つの開口である。ディスプレーサ２４とシリンダ２８とのクリアランスを封じるシール部４４が、ディスプレーサ部材２４ａの側面に設けられている。シール部４４は、ディスプレーサ上部ガス流路３８を周方向に囲むようディスプレーサ部材２４ａに取り付けられていてもよい。
【００２５】
ガス膨張室４０は、蓄冷器低温部１６ｂの側でシリンダ２８とディスプレーサ２４との間に形成されている。ガス膨張室４０は上部ガス室３７と同様に膨張機可動部分２０と膨張機静止部分２２との間に形成された可変容積であり、シリンダ２８に対するディスプレーサ２４の相対移動によってガス膨張室４０の容積は上部ガス室３７の容積と相補的に変動する。シール部４４が設けられているので、上部ガス室３７とガス膨張室４０との直接のガス流通（つまり蓄冷器１６を迂回するガス流れ）はない。
【００２６】
低圧ガス室４２は、ハウジング３０の内部に画定されている。第２管１８ｂがハウジング３０に接続されており、それにより低圧ガス室４２が第２管１８ｂを通じて圧縮機１２の吸入口１２ｂに連通している。そのため、低圧ガス室４２は常に低圧に維持される。
【００２７】
膨張機１４の駆動構成を説明する。図１に示されるように、ディスプレーサ駆動軸２６は、ディスプレーサ２４から上部ガス室３７を貫通して低圧ガス室４２へと突き出している。膨張機静止部分２２は、ディスプレーサ駆動軸２６を軸方向に移動可能に支持する一対の駆動軸ガイド４６ａ、４６ｂを備える。駆動軸ガイド４６ａ、４６ｂはそれぞれ、ディスプレーサ駆動軸２６を囲むようにハウジング３０に設けられている。軸方向下側の駆動軸ガイド４６ｂまたはハウジング３０の下端部は気密に構成されており、そのため低圧ガス室４２は上部ガス室３７から隔離されている。低圧ガス室４２と上部ガス室３７との直接のガス流通はない。
【００２８】
膨張機１４は、ディスプレーサ２４を駆動する駆動機構４８を備える。駆動機構４８は、低圧ガス室４２に収容されており、モータ４８ａ及びスコッチヨーク機構４８ｂを含む。ディスプレーサ駆動軸２６はスコッチヨーク機構４８ｂの一部を形成する。また、スコッチヨーク機構４８ｂは、モータ４８ａの出力軸と平行に延在するとともに当該出力軸から偏心したクランクピン４９を備える。ディスプレーサ駆動軸２６はスコッチヨーク機構４８ｂによって軸方向に駆動されるようスコッチヨーク機構４８ｂに連結されている。したがって、モータ４８ａの回転によりディスプレーサ２４の軸方向往復移動が駆動される。駆動軸ガイド４６ａ、４６ｂは、スコッチヨーク機構４８ｂを挟んで軸方向に異なる位置にある。
【００２９】
バルブ部３４は、駆動機構４８に連結され、ハウジング３０に収容されている。バルブ部３４は、ロータリバルブの形式をとる。バルブ部３４は、ロータバルブ樹脂部材（以下、単にバルブロータともいう）３４ａ及びステータバルブ金属部材（以下、単にバルブステータともいう）３４ｂを備える。つまり、バルブロータ３４ａは樹脂材料（例えば、エンジニアリングプラスチック材料、フッ素樹脂材料）で形成され、バルブステータ３４ｂは、金属（例えばアルミ材または鉄材）で形成されている。なお逆に、バルブロータ３４ａが金属で形成され、バルブステータ３４ｂが樹脂で形成されてもよい。バルブロータ３４ａおよびバルブステータ３４ｂはそれぞれ、バルブディスクおよびバルブ本体と呼ばれることもある。
【００３０】
バルブロータ３４ａおよびバルブステータ３４ｂはともに、低圧ガス室４２に配設されている。バルブロータ３４ａは、モータ４８ａの回転により回転するようモータ４８ａの出力軸に連結されている。バルブロータ３４ａは、バルブステータ３４ｂに対し回転摺動するようバルブステータ３４ｂと面接触している。バルブステータ３４ｂは、ハウジング３０に固定されている。バルブステータ３４ｂは、第１管１８ａからハウジング３０に入る高圧ガスを受け入れるよう構成されている。
【００３１】
上記の構成をもつ極低温冷凍機１０の動作を説明する。ディスプレーサ２４がシリンダ２８の下死点またはその近傍の位置に移動するとき、バルブ部３４は、圧縮機１２の吐出口１２ａをガス膨張室４０に接続するよう切り替わる。極低温冷凍機１０の吸気工程が開始される。高圧ガスが、バルブ部３４からハウジングガス流路３６、上部ガス室３７、ディスプレーサ上部ガス流路３８を通じて蓄冷器高温部１６ａに入る。ガスは蓄冷器１６を通過しながら冷却され、蓄冷器低温部１６ｂからディスプレーサ下部ガス流路３９を通じてガス膨張室４０に入る。ガスがガス膨張室４０に流入する間、ディスプレーサ２４はシリンダ２８の上死点に向けて移動する。それによりガス膨張室４０の容積が増加される。こうしてガス膨張室４０は高圧ガスで満たされる。
【００３２】
ディスプレーサ２４がシリンダ２８の上死点またはその近傍の位置に移動するとき、バルブ部３４は、圧縮機１２の吸入口１２ｂをガス膨張室４０に接続するよう切り替わる。吸気工程は終了され排気工程が開始される。高圧ガスはガス膨張室４０で膨張し冷却される。膨張したガスは、ガス膨張室４０からディスプレーサ下部ガス流路３９を通じて蓄冷器１６に入る。ガスは蓄冷器１６を通過しながら冷却する。ガスは、蓄冷器１６からハウジングガス流路３６、バルブ部３４、低圧ガス室４２を経て圧縮機１２に戻る。ガスがガス膨張室４０から流出する間、ディスプレーサ２４はシリンダ２８の下死点に向けて移動する。それによりガス膨張室４０の容積が減少され、ガス膨張室４０から低圧ガスが排出される。排気工程が終了すると再び吸気工程が開始される。
【００３３】
以上が極低温冷凍機１０における１回の冷却サイクルである。極低温冷凍機１０は冷却サイクルを繰り返すことで、冷却ステージ３２を所望の温度に冷却する。よって、極低温冷凍機１０は、冷却ステージ３２に熱的に結合された物体を極低温に冷却することができる。
【００３４】
図２は、図１に示す極低温冷凍機１０に使用されうる例示的なバルブ部３４の要部を概略的に示す分解斜視図である。図２に示す一点鎖線は、バルブ回転軸Ｙを表す。
【００３５】
バルブステータ３４ｂはバルブ回転軸Ｙに垂直なステータ平面５０を有し、バルブロータ３４ａは同じくバルブ回転軸Ｙに垂直なロータ平面５２を有する。バルブロータ３４ａがバルブステータ３４ｂに対し回転するとき、ロータ平面５２はステータ平面５０に対し回転摺動する。ステータ平面５０とロータ平面５２が面接触することにより、冷媒ガスの漏れが防止される。
【００３６】
バルブステータ３４ｂは、ハウジング３０内にバルブステータ固定ピン５４で固定される。バルブステータ固定ピン５４は、バルブステータ３４ｂのステータ平面５０と回転軸方向反対側に位置するバルブステータ端面５１に係合し、バルブステータ３４ｂの回転を規制する。
【００３７】
バルブロータ３４ａは、図１に示すロータ軸受５６により回転可能に支持されている。バルブロータ３４ａのロータ平面５２と回転軸方向反対側に位置するバルブロータ端面５８には、クランクピン４９と係合する係合穴（図示せず）が形成されている。モータ４８ａがクランクピン４９を回転させることにより、バルブロータ３４ａはスコッチヨーク機構４８ｂと同期して回転する。また、バルブロータ３４ａは、ロータ平面５２をバルブロータ端面５８に接続するロータ外周面６０を備える。ロータ外周面６０は、ロータ軸受５６に支持されるとともに、低圧ガス室４２に面している。
【００３８】
バルブステータ３４ｂは、高圧ガス流入口６２およびステータ凹部６４を有する。高圧ガス流入口６２は、ステータ平面５０の中心部に開口され、バルブステータ３４ｂの中心部を回転軸方向に貫通するよう形成されている。高圧ガス流入口６２は、バルブ回転軸Ｙを中心とする円形状の輪郭をステータ平面５０上に定める。高圧ガス流入口６２は、第１管１８ａを通じて圧縮機１２の吐出口１２ａに連通される。ステータ凹部６４は、ステータ平面５０において高圧ガス流入口６２に対し径方向外側に開口されている。ステータ凹部６４は、高圧ガス流入口６２を中心とした円弧状に形成されている。ステータ凹部６４の深さはバルブステータ３４ｂの回転軸方向長さより短く、ステータ凹部６４はバルブステータ３４ｂを貫通していない。
【００３９】
バルブステータ３４ｂは、ステータ凹部６４をハウジングガス流路３６につなぐようバルブステータ３４ｂに貫通形成されている連通路６６を有する。よってステータ凹部６４は、連通路６６およびハウジングガス流路３６を経て最終的にガス膨張室４０に連通される。連通路６６は一端がステータ凹部６４に開口され他端がステータ側面６７に開口している。連通路６６のステータ凹部６４側の部分は回転軸方向に延びており、これに対し直交するよう連通路６６のハウジングガス流路３６側の部分は径方向に延びている。ステータ側面６７は、バルブ回転軸Ｙまわりに延在するバルブステータ３４ｂの外周面であり、ステータ平面５０をバルブステータ端面５１に接続する。
【００４０】
極低温冷凍機１０の吸気工程においてはステータ凹部６４および連通路６６を高圧ガスが流れる一方、排気工程においてはガス膨張室４０からの低圧戻りガスがステータ凹部６４および連通路６６を流れる。
【００４１】
バルブロータ３４ａは、ロータ凹部６８と、第２ロータ凹部としての低圧ガス流出口７０とを有する。ロータ平面５２は、ロータ凹部６８の周囲でステータ平面５０に面接触する。同様に、ロータ平面５２は、低圧ガス流出口７０の周囲でステータ平面５０に面接触する。
【００４２】
ロータ凹部６８は、ロータ平面５２に開口され、長円状に形成されている。ロータ凹部６８は、ロータ平面５２の中心部から径方向外側へと延在する。ロータ凹部６８の深さはバルブロータ３４ａの回転軸方向長さより短く、ロータ凹部６８はバルブロータ３４ａを貫通していない。ロータ凹部６８はロータ平面５２上で高圧ガス流入口６２に対応する場所に位置しており、ロータ凹部６８は高圧ガス流入口６２に常時連通している。
【００４３】
ロータ凹部６８は、バルブロータ３４ａの回転の一周期の一部（例えば吸気工程）において高圧ガス流入口６２をステータ凹部６４に連通し、当該一周期の残部（例えば排気工程）において高圧ガス流入口６２をステータ凹部６４とは不通とするようバルブロータ３４ａに形成されている。ロータ凹部６８および高圧ガス流入口６２からなる二区域、または、ロータ凹部６８、高圧ガス流入口６２、およびステータ凹部６４からなる三区域は、互いに連通してバルブ部３４内に高圧領域（または高圧流路）を形成する。バルブロータ３４ａは、高圧領域を密封し低圧周囲環境（すなわち低圧ガス室４２）から隔離するようバルブステータ３４ｂに隣接配置されている。このようにして、バルブ部３４に吸気バルブが構成される。
【００４４】
低圧ガス流出口７０は、ロータ平面５２上でロータ凹部６８と径方向反対側に開口され、バルブロータ３４ａを回転軸方向に貫通するよう形成されている。低圧ガス流出口７０は、バルブロータ３４ａのロータ平面５２からバルブロータ端面５８まで貫通する。低圧ガス流出口７０は、低圧ガス室４２と連通する低圧流路を形成する。低圧ガス流出口７０は、バルブステータ３４ｂのステータ凹部６４と概ね同一円周上に位置するよう形成されている。低圧ガス流出口７０は、高圧ガス流入口６２がステータ凹部６４から不通となる期間の少なくとも一部（例えば排気工程）においてステータ凹部６４を低圧ガス室４２に連通するようバルブロータ３４ａに形成されている。このようにして、バルブ部３４に排気バルブが構成される。
【００４５】
図３（ａ）および図３（ｂ）は、図２に示すバルブ部３４の動作を例示する図である。図３（ａ）および図３（ｂ）はバルブ部３４をバルブロータ３４ａ側から透過して見た様子を示し、高圧ガス流入口６２、ステータ凹部６４、ロータ凹部６８、および低圧ガス流出口７０の相対位置を示す。バルブロータ３４ａはバルブステータ３４ｂに対しバルブ回転方向Ｒ（図において反時計回り）に回転する。バルブステータ３４ｂの高圧ガス流入口６２およびステータ凹部６４を破線で図示し、バルブロータ３４ａのロータ凹部６８および低圧ガス流出口７０を実線で図示する。
【００４６】
図３（ａ）には吸気工程の開始時点の様子が示されている。ロータ凹部６８がステータ凹部６４に接している。これにより、高圧ガス流入口６２がロータ凹部６８を通じてステータ凹部６４と流体的に連絡される。ステータ平面５０上で高圧領域の面積が、斜線を付して図示するように、比較的大きくなる。斜線部の外側の領域は、バルブロータ３４ａおよびバルブステータ３４ｂが低圧ガス室４２に配設されているため、概ね低圧であると考えられる。このようにして、吸気工程においては高圧領域の面積が拡大し、ステータ平面５０に作用する平均圧力が比較的高くなる。
【００４７】
図３（ｂ）には排気工程の開始時点の様子が示されている。低圧ガス流出口７０がステータ凹部６４に接している。ロータ凹部６８はステータ凹部６４から流体的に隔離されている。よって、ステータ平面５０上で高圧領域の面積は、斜線を付して図示するように、ロータ凹部６８に限定され、比較的小さくなる。斜線部の外側の領域は、概ね低圧であると考えられる。このようにして、排気工程においては高圧領域の面積が縮小し、ステータ平面５０に作用する平均圧力が比較的低くなる。
【００４８】
このようにステータ平面５０に作用する圧力がバルブ回転に伴い変化するのに対し、ステータ平面５０とは反対側に位置するバルブステータ端面５１に作用する圧力は、変化しない。バルブステータ端面５１には高圧が常時作用する。
【００４９】
したがって、バルブステータ３４ｂに作用する差圧（つまり、ステータ平面５０とバルブステータ端面５１の圧力差）は、吸気工程において減少し、排気工程において増加する。この差圧は、バルブステータ３４ｂをバルブロータ３４ａに押し付けるように作用する。よって、バルブステータ３４ｂとバルブロータ３４ａとの間に作用する押付力も同様に、吸気工程において減少し、排気工程において増加する。
【００５０】
図４および図５は、ある実施形態に係るバルブ部３４とその周辺構造を概略的に示す図である。理解のために、図４には吸気工程における作動ガス流路構成を破線で示し、図５には排気工程における作動ガス流路構成を破線で示す。また、図６は、図４および図５に示すバルブステータ３４ｂの概略上面図である。
【００５１】
図４から図６に示される実施形態に係るバルブ部３４はバルブステータ３４ｂが３段構造を有する点で、図２に示す無段のバルブステータ３４ｂを有するバルブ部３４と異なる。バルブステータ３４ｂのガス流路構造、ハウジング３０への固定などその他のバルブステータ３４ｂの特徴は、図４から図６に示すバルブステータ３４ｂと図２に示すバルブステータ３４ｂとで同様であってもよい。よって、図４から図６に示すバルブステータ３４ｂの内部には、破線で示すように、高圧ガス流入口６２、ステータ凹部６４、および連通路６６が形成されている。また、図４および図５に示すバルブロータ３４ａは、図２に示すバルブロータ３４ａとで同様であってもよい。よって、図４および図５に示すバルブロータ３４ａの内部には、破線で示すように、ロータ凹部６８と低圧ガス流出口７０が形成されている。
【００５２】
ハウジング３０は、バルブステータ３４ｂを受け入れる３段構造のステータ受入凹面７１を備える。上述のハウジングガス流路３６に加えて、ハウジング３０には、高圧ガス入口７２と低圧導入路７３が形成されている。
【００５３】
高圧ガス入口７２は、バルブステータ３４ｂとステータ受入凹面７１との間のクリアランスに圧縮機１２（図１参照）の吐出口１２ａから圧力（すなわち高圧）を導入するためにハウジング３０に貫通形成されている。高圧ガス入口７２の一端は第１管１８ａに接続され、高圧ガス入口７２の他端はステータ受入凹面７１に開口している。高圧ガス入口７２はバルブステータ端面５１に向かって開口している。
【００５４】
低圧導入路７３は、バルブステータ３４ｂとステータ受入凹面７１との間のクリアランスに低圧ガス室４２から圧力（すなわち低圧）を導入するためにハウジング３０に貫通形成されている。低圧導入路７３の一端は低圧ガス室４２に接続され、低圧導入路７３の他端はステータ受入凹面７１に開口している。
【００５５】
バルブステータ３４ｂとステータ受入凹面７１との間には、３段構造の各段に対応して３つのシール部材、すなわち、第１シール部材７４、第２シール部材７６、および第３シール部材７８が設けられている。これらシール部材によって、バルブステータ３４ｂとステータ受入凹面７１との間のクリアランスが、高圧ゾーン８０、低圧ゾーン８２、変動圧ゾーン８４へと仕切られている。シール部材は、バルブステータ３４ｂまたはステータ受入凹面７１に形成されたシール部材収容溝に収められていてもよい。シール部材は、リング状のシール部材、例えばＯリングである。
【００５６】
このようにして、バルブステータ３４ｂは、バルブ回転軸Ｙの方向（図４および図５において左右方向）に低圧ガス室４２、変動圧ゾーン８４、高圧ゾーン８０の順に配置されるようにハウジング３０との間に変動圧ゾーン８４および高圧ゾーン８０を定める。より具体的には、バルブステータ３４ｂは、バルブ回転軸Ｙの方向に低圧ガス室４２、変動圧ゾーン８４、一定圧ゾーン、高圧ゾーン８０の順に配置されるようにハウジング３０との間に変動圧ゾーン８４、一定圧ゾーン、および高圧ゾーン８０を定める。一定圧ゾーンは、低圧ゾーン８２であってもよい。
【００５７】
バルブロータ３４ａは、低圧ガス室４２においてバルブステータ３４ｂに対しバルブ回転軸Ｙまわりに回転可能であるようハウジング３０に支持されている。バルブロータ３４ａは、バルブ回転軸Ｙの方向において変動圧ゾーン８４に対し低圧ガス室４２の側に配設されている。バルブロータ３４ａは、バルブロータ回転の一周期の一部（例えば吸気工程）において高圧ゾーン８０を変動圧ゾーン８４に連通しかつ当該一周期の他の一部（例えば排気工程）において低圧ガス室４２を変動圧ゾーン８４に連通するよう構成されている。
【００５８】
第１シール部材７４は、ハウジング３０とバルブステータ３４ｂとの間でバルブ回転軸Ｙまわりに延在する。第１シール部材７４は、第１面積Ａ１を囲む。第１面積Ａ１は、バルブ回転軸Ｙに垂直な平面による断面における面積である（後述する第２面積Ａ２および第３面積Ａ３についても同様である）。第１シール部材７４は、高圧ゾーン８０をシールするよう高圧ゾーン８０に隣接配置されている。第１シール部材７４は、低圧ゾーン８２から高圧ゾーン８０をシールするよう構成されている。
【００５９】
第２シール部材７６は、ハウジング３０とバルブステータ３４ｂとの間でバルブ回転軸Ｙまわりに延在する。第２シール部材７６は、第１面積Ａ１より大きい第２面積Ａ２を囲む。第２シール部材７６は、バルブ回転軸Ｙの方向に第１シール部材７４とバルブロータ３４ａとの間に配設されている。第２シール部材７６は、変動圧ゾーン８４をシールするよう変動圧ゾーン８４に隣接配置されている。第２シール部材７６は、低圧ゾーン８２から変動圧ゾーン８４をシールするよう構成されている。
【００６０】
第３シール部材７８は、ハウジング３０とバルブステータ３４ｂとの間でバルブ回転軸Ｙまわりに延在する。第３シール部材７８は、第２面積Ａ２より大きい第３面積Ａ３を囲む。第３シール部材７８は、バルブ回転軸Ｙの方向に第２シール部材７６とバルブロータ３４ａとの間に配設されている。第３シール部材７８は、変動圧ゾーン８４をシールするよう変動圧ゾーン８４に隣接配置されている。第３シール部材７８は、低圧ガス室４２から変動圧ゾーン８４をシールするよう構成されている。
【００６１】
上述のステータ平面５０およびバルブステータ端面５１に加えて、バルブステータ３４ｂは、ステータ受入凹面７１に面するとともにステータ平面５０をバルブステータ端面５１に接続するステータ外周面を備える。ステータ外周面は、３つの段部を有する。具体的には、バルブステータ３４ｂは、第１ステータ円周面８６、第１ステータ段部８８、第２ステータ円周面９０、第２ステータ段部９２、第３ステータ円周面９４を備える。バルブステータ３４ｂの外形はバルブ回転軸Ｙを中心とする軸対称の形状を有するので、第１ステータ円周面８６、第１ステータ段部８８、第２ステータ円周面９０、第２ステータ段部９２、第３ステータ円周面９４はいずれもバルブ回転軸Ｙと同軸である。
【００６２】
第１ステータ円周面８６は、第１面積Ａ１を定めるようバルブ回転軸Ｙから第１半径Ｒ１を有する。第１ステータ円周面８６は、バルブステータ端面５１を第１ステータ段部８８に接続するようバルブ回転軸Ｙの方向に延びている。第１シール部材７４は、ハウジング３０と第１ステータ円周面８６との間でバルブ回転軸Ｙまわりに延在する。第１ステータ円周面８６とステータ受入凹面７１とに挟まれて第１シール部材７４が装着されている。
【００６３】
第１ステータ段部８８は、第１ステータ円周面８６から径方向外側に広がる平坦な円環領域である。第１ステータ段部８８は、バルブ回転軸Ｙと垂直な平面に平行であり、ステータ平面５０とは反対側に向けられている。第１ステータ段部８８は、第１ステータ円周面８６を第２ステータ円周面９０に接続する。第１ステータ段部８８の面積は、第２面積Ａ２と第１面積Ａ１の差に等しい。
【００６４】
第２ステータ円周面９０は、第２面積Ａ２を定めるようバルブ回転軸Ｙから第２半径Ｒ２を有する。第２半径Ｒ２は、第１半径Ｒ１より大きい。第２ステータ円周面９０は、第１ステータ段部８８を第２ステータ段部９２に接続するようバルブ回転軸Ｙの方向に延びている。第２シール部材７６は、ハウジング３０と第２ステータ円周面９０との間でバルブ回転軸Ｙまわりに延在する。第２ステータ円周面９０とステータ受入凹面７１とに挟まれて第２シール部材７６が装着されている。
【００６５】
第２ステータ段部９２は、第２ステータ円周面９０から径方向外側に広がる平坦な円環領域である。第２ステータ段部９２は、バルブ回転軸Ｙと垂直な平面に平行であり、ステータ平面５０とは反対側に向けられている。第２ステータ段部９２は、第２ステータ円周面９０を第３ステータ円周面９４に接続する。第２ステータ段部９２の面積は、第３面積Ａ３と第２面積Ａ２の差に等しい。
【００６６】
第３ステータ円周面９４は、第３面積Ａ３を定めるようバルブ回転軸Ｙから第３半径Ｒ３を有する。第３半径Ｒ３は、第２半径Ｒ２より大きい。第３ステータ円周面９４は、第２ステータ段部９２をステータ平面５０に接続するようバルブ回転軸Ｙの方向に延びている。第３シール部材７８は、ハウジング３０と第３ステータ円周面９４との間でバルブ回転軸Ｙまわりに延在する。第３ステータ円周面９４とステータ受入凹面７１とに挟まれて第３シール部材７８が装着されている。
【００６７】
ハウジング３０の高圧ガス入口７２は、高圧ゾーン８０を第１管１８ａに接続する。したがって、圧縮機１２（図１参照）の吐出口１２ａから高圧ゾーン８０に高圧が導入される。また、高圧ガス入口７２から高圧ゾーン８０を通じてバルブステータ３４ｂの高圧ガス流入口６２へと高圧が導入される。
【００６８】
ハウジング３０の低圧導入路７３は、低圧ゾーン８２を低圧ガス室４２に接続する。低圧導入路７３は、バルブ回転軸Ｙの方向において第１シール部材７４と第２シール部材７６との間で（例えば第１ステータ段部８８に向かって）開口している。したがって、低圧ガス室４２から低圧ゾーン８２に低圧が導入される。
【００６９】
上述のようにバルブステータ３４ｂのステータ凹部６４がステータ平面５０に開口している。連通路６６がステータ凹部６４から変動圧ゾーン８４へと延びている。連通路６６は、バルブ回転軸Ｙの方向において第２シール部材７６と第３シール部材７８との間で第２ステータ円周面９０上に開口している。また、ハウジングガス流路３６は、変動圧ゾーン８４をシリンダ２８（図１参照）の内部空間（最終的にはガス膨張室４０）に接続する。ハウジングガス流路３６は、バルブ回転軸Ｙの方向において第２シール部材７６と第３シール部材７８との間で（例えば第２ステータ円周面９０上の連通路６６に向かって）開口している。
【００７０】
このようにして、変動圧ゾーン８４は、バルブ部３４からガス膨張室４０に至る作動ガス流路の途中に位置する。よって、図４にて破線の矢印で示すように、吸気工程においては高圧ゾーン８０から、高圧ガス流入口６２、ロータ凹部６８、ステータ凹部６４、および連通路６６を通じて、変動圧ゾーン８４に高圧が導入される。一方、排気工程においては、低圧ガス室４２から、低圧ガス流出口７０、ステータ凹部６４、および連通路６６を通じて、変動圧ゾーン８４に低圧が導入される。言い換えれば、ガス膨張室４０と同じ圧力が変動圧ゾーン８４が導入される。
【００７１】
図３（ａ）を参照して説明したように、吸気工程においては、ステータ平面５０とバルブステータ端面５１の差圧が減少し、それに起因する押付力Ｆ１（図４参照）が比較的小さくなる。ところが、上述のように、吸気工程において変動圧ゾーン８４に高圧が導入される。そのため、第２ステータ段部９２に高圧が作用し、それにより、押付力Ｆ１を補助する押付力Ｆ２が付加される。したがって、図４から図６に示される実施形態に係るバルブ部３４によると、図２に示すバルブ部３４とは異なり、押付力の低下を少なくとも部分的に補償することができる。
【００７２】
一方、図３（ｂ）を参照して説明したように、排気工程においては、ステータ平面５０とバルブステータ端面５１の差圧が増加し、それに起因する押付力Ｆ１’（図５参照）が比較的大きくなる。上述のように、このとき変動圧ゾーン８４には低圧が導入される。第２ステータ段部９２に低圧が作用するので、補助する押付力Ｆ２は生じない。したがって、図４から図６に示される実施形態に係るバルブ部３４によると、図２に示すバルブ部３４とは異なり、吸気工程と排気工程とで押付力の変動が抑制される。
【００７３】
以上に説明したように、この実施形態によると、バルブ部３４は、バルブステータ３４ｂに作用する差圧を利用してバルブステータ３４ｂをバルブロータ３４ａに押し付けるよう構成されている。バルブ部３４には第２シール部材７６とそれより大型の第３シール部材７８が設けられている。第２シール部材７６と第３シール部材７８によって両者の間には、ガス膨張室４０と共通の圧力をもつ変動圧ゾーン８４が定められている。変動圧ゾーン８４においてバルブステータ３４ｂは、変動圧を受けるようステータ平面５０と反対側を向く面（例えば第２ステータ段部９２）を有する。こうした構成により、極低温冷凍機１０のバルブ部３４の回転の一周期におけるバルブステータ３４ｂとバルブロータ３４ａとの間に作用する押付力の変動を抑制することができる。
【００７４】
また、バルブ部３４には第２シール部材７６より小型の第１シール部材７４が設けられている。第１シール部材７４と第２シール部材７６によって両者の間に低圧ゾーン８２が定められている。低圧ゾーン８２においてバルブステータ３４ｂは、低圧を受けるようステータ平面５０と反対側を向く面（例えば第１ステータ段部８８）を有する。したがって、低圧ゾーン８２は、バルブステータ３４ｂのバルブロータ３４ａへの押付力を低減する効果をもつ。これにより、バルブロータ３４ａをバルブステータ３４ｂに対し回転摺動させるための力（つまり、バルブ部３４の摺動トルク）を低減することができる。これは、バルブ部３４を駆動するための駆動源（例えば、図１に示すモータ４８ａ）の小型化に役立つ。
【００７５】
上述のようにバルブステータ３４ｂが３段構造を有するとともに３つのシール部材が設けられていることにより、バルブステータ３４ｂとバルブロータ３４ａとの間に作用する押付力の変動を抑制するとともに、バルブ部３４の摺動トルクを低減することができる。
【００７６】
バルブステータ３４ｂは差圧の作用によりバルブ回転軸Ｙの方向にわずかに変位しうる。吸気工程と排気工程とで差圧が異なる場合、バルブステータ３４ｂの位置が両者でわずかに異なりうる。第１シール部材７４、第２シール部材７６、および第３シール部材７８はそれぞれ、第１ステータ円周面８６、第２ステータ円周面９０、および第３ステータ円周面９４とステータ受入凹面７１との間に装着されている。これらの径方向隙間の大きさはバルブステータ３４ｂの軸方向変位によって変化しないので、シール部材によるシール性も吸気工程と排気工程とで保持される。
【００７７】
第３半径Ｒ３と第２半径Ｒ２との差がバルブステータ３４ｂの最大半径（例えば第３半径Ｒ３）の１０％以下であってもよい。第３半径Ｒ３と第２半径Ｒ２との差がバルブステータ３４ｂの最大半径の１％以上であってもよい。このようにすれば、押付力Ｆ１を補助する押付力Ｆ２の微調整が可能となる。
【００７８】
以上、本発明を実施例にもとづいて説明した。本発明は上記実施形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。
【００７９】
図７に示されるように、第１ステータ段部８８は、傾斜面であってもよい。また、第２ステータ段部９２は、傾斜面であってもよい。このように、第１ステータ段部８８および第２ステータ段部９２の少なくとも一方は、平坦面でなくてもよい。このようにすれば、段部が平坦な場合に比べて、バルブステータ３４ｂにおける応力集中を緩和することができる。
【００８０】
図８に示されるように、第２シール部材７６が第１ステータ段部８８に設けられてもよい。この場合、第２シール部材７６は、ハウジング３０と第１ステータ段部８８との間でバルブ回転軸Ｙまわりに延在する。第１ステータ段部８８とステータ受入凹面７１とに挟まれて第２シール部材７６が装着されている。このようにすれば、変動圧ゾーン８４が第１ステータ段部８８へと拡張される。よって、上述の補助力を、第２ステータ段部９２だけでなく、第１ステータ段部８８にも作用させることができる。上述の実施形態と同様に、極低温冷凍機１０のバルブ部３４の回転の一周期におけるバルブステータ３４ｂとバルブロータ３４ａとの間に作用する押付力の変動を抑制することができる。
【００８１】
なお、第３シール部材７８が第２ステータ段部９２に設けられてもよい。
【００８２】
図９に示されるように、第２シール部材７６が第１ステータ段部８８に設けられる場合には、バルブステータ３４ｂが２段構造を有してもよい。この場合、バルブステータ３４ｂは、第２ステータ段部９２および第３ステータ円周面９４を有しない。このようにしても、第１ステータ段部８８と変動圧ゾーン８４を利用して補助力を発生することができる。上述の実施形態と同様に、極低温冷凍機１０のバルブ部３４の回転の一周期におけるバルブステータ３４ｂとバルブロータ３４ａとの間に作用する押付力の変動を抑制することができる。
【００８３】
ある実施形態においては、一定圧ゾーンは、低圧ゾーンに限られない。一定圧ゾーンは、高圧と低圧の中間圧など他の任意の一定圧に保持されるよう構成されていてもよい。
【００８４】
ある実施形態においては、バルブ回転軸Ｙに垂直な平面による断面におけるバルブステータ３４ｂの外形は円形に限られず、他の形状であってもよい。
【００８５】
ある実施形態においては、連通路６６は、バルブ回転軸Ｙの方向において第２シール部材７６と第３シール部材７８との間で第３ステータ円周面９４上に開口していてもよい。
【００８６】
上記においては、単段式のＧＭ冷凍機に言及して実施の形態を説明した。本発明はこれに限られず、実施の形態に係るバルブ構成は、二段式または多段式のＧＭ冷凍機、または、パルス管冷凍機などその他の極低温冷凍機に適用可能である。
【符号の説明】
【００８７】
１０  極低温冷凍機、  ３０  ハウジング、  ３４ａ  バルブロータ、  ３４ｂ  バルブステータ、  ４２  低圧ガス室、  ４４  シール部、  ７３  低圧導入路、  ７４  第１シール部材、  ７６  第２シール部材、  ７８  第３シール部材、  ８０  高圧ゾーン、  ８４  変動圧ゾーン、  ８６  第１ステータ円周面、  ９０  第２ステータ円周面、  ９４  第３ステータ円周面。
【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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