(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機（１）（１１）からの高圧冷媒ガスとこの圧縮機（１）（１１）に戻る低圧冷媒ガスとを第１切り換えバルブ（２）（１２）により切り換えて冷熱を発生し、発生した冷熱を蓄冷器（３）（１３）に蓄冷する極低温冷凍機において、
前記蓄冷器（３）（１３）の高温端と接続された第１バッファタンク（７）（１９）、第２バッファタンク（８）（２０）と、
これらの第１バッファタンク（７）（１９）、第２バッファタンク（８）（２０）の接続部にそれぞれ設けられ、かつ前記第１切り換えバルブ（２）（１２）のガス吸入工程、ガス吐出行程に対応する切り換え動作に対応付けられて、第１切り換えバルブ（２）のガス吸入工程に先行して開路し、第１切り換えバルブ（２）のガス吸入工程が終了するまで開路状態を継続する第２切り換えバルブ（９）（２１）、および第１切り換えバルブ（２）のガス吐出工程に先行して開路し、第１切り換えバルブ（２）のガス吐出工程が終了するまで開路状態を継続する第３切り換えバルブ（１０）（２２）と
を含むことを特徴とする極低温冷凍機。
【請求項２】
前記冷却ステージ（５）はディスプレーサ（５）であり、ディスプレーサ（５）を駆動するディスプレーサ駆動機構（６）をさらに含む請求項１に記載の極低温冷凍機。
【請求項３】
前記冷却ステージ（１５）はパルス管（１５）であり、パルス管（１５）の高温端と接続された第３バッファタンク（１７）と、この第３バッファタンク（１７）の接続部に設けられ、かつ流体抵抗を変化させることができる流路抵抗部材（１６）（１８）とをさらに含む請求項１に記載の極低温冷凍機。
【請求項４】
前記流路抵抗部材（１６）は、第１切り換えバルブ（１２）のガス吸入工程の終了とほぼ同時に開路し、所定時間だけ開路状態を継続するバルブ（１８）を介して第３バッファタンク（１７）と接続されている請求項３に記載の極低温冷凍機。
【請求項５】
圧縮機（１１）からの高圧冷媒ガスとこの圧縮機（１１）に戻る低圧冷媒ガスとを第１切り換えバルブ（１２）により切り換えて冷熱を発生し、発生した冷熱を蓄冷器（３）（１３）に蓄冷する極低温冷凍機において、
前記蓄冷器（１３）の高温端と接続された第１バッファタンク（１９）、第２バッファタンク（２０）と、
これらの第１バッファタンク（１９）、第２バッファタンク（２０）の接続部にそれぞれ設けられ、かつ前記第１切り換えバルブ（１２）のガス吸入工程、ガス吐出行程に対応する切り換え動作に対応付けられて、第１切り換えバルブ（１２）のガス吸入工程に先行して開路し、第１切り換えバルブ（１２）のガス吸入工程が終了するまで開路状態を継続する第２切り換えバルブ（２１）、および第１切り換えバルブ（１２）のガス吐出工程に先行して開路し、第１切り換えバルブ（１２）のガス吐出工程が終了するまで開路状態を継続する第３切り換えバルブ（２２）と、
前記パルス管（１５）の高温端に設けられたムービングプラグ（２３）と
を含むことを特徴とする極低温冷凍機。
【請求項６】
前記ムービングプラグ（２３）と圧縮機（１１）との間に介在して、第１切り換えバルブ（１２）のガス吸入工程の途中から第１切り換えバルブ（１２）のガス吐出行程の途中までの間にムービングプラグ（２３）の上部空間と圧縮機（１１）の吐出側とを連通し、次いで、第１切り換えバルブ（１２）のガス吐出工程の途中から第１切り換えバルブ（１２）の吸入工程の途中までの間にムービングプラグ（２３）の上部空間と圧縮機（１１）の吸入側とを連通すべく切り換え動作されるバルブ（２４）をさらに含む請求項５に記載の極低温冷凍機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、超伝導動作を行わせることができる低温などの極低温を生じさせることができる極低温冷凍機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ＳＱＵＩＤなどの超伝導素子を超伝導動作させるための低温などの極低温を生じさせるために、ＧＭ（ギフォード・マクマフォン）冷凍機、パルス管冷凍機などが採用されている。
【０００３】
図７は従来のＧＭ冷凍機を示す概略図である。
【０００４】
このＧＭ冷凍機においては、冷媒ガスを圧縮する圧縮機５１に対して、メインバルブ５２を介して蓄冷器５３を接続し、蓄冷器５３の低温端に対して流路抵抗部材５４を介してディスプレーサ５５を接続し、蓄冷器５３の高温端とディスプレーサ５５の高温端とを接続している。そして、ディスプレーサ５５を動作させるためのディスプレーサ駆動機構５６を有している。
【０００５】
図８はメインバルブ５２の開度の時間変化を示す図である。
【０００６】
したがって、メインバルブ４２を切り換え動作させることにより、圧縮機４１から高圧冷媒ガスを蓄冷器４３に供給する状態と低圧冷媒ガスを圧縮機４１に戻す状態とを選択することができ、ディスプレーサ駆動機構５６によりディスプレーサ５５を動作させることができる。この結果、冷媒ガスの圧縮、膨脹を繰り返して冷熱を発生させることができる。
【０００７】
図９は従来のパルス管冷凍機を示す概略図である。
【０００８】
このパルス管冷凍機においては、冷媒ガスを圧縮する圧縮機７１に対して、メインバルブ７２を介して蓄冷器７３を接続し、蓄冷器７３の低温端に対して流路抵抗部材７４を介してパルス管７５を接続し、パルス管７５の高温端に対してサブバルブ（例えば、オリフィスバルブ）７６を介してバッファタンク７７を接続している。
【０００９】
図１０中（Ａ）はメインバルブ７２の開度の時間変化を示す図、図１０中（Ｂ）はサブバルブ７６の開度の時間変化を示す図である。
【００１０】
したがって、メインバルブ７２を切り換え動作させることにより、圧縮機７１から高圧冷媒ガスを蓄冷器７３に供給する状態と低圧冷媒ガスを圧縮機７１に戻す状態とを選択することができる。そして、この状態選択に起因して、蓄冷器７３および流路抵抗部材７４を通してパルス管７５に圧力波が供給されるので、パルス管７５の高温端部にガスが出入りすることによりパルス管７５の内部においてガスピストン（図９中の破線参照）が往復動し、冷媒ガスの圧縮、膨脹を繰り返して冷熱を発生させることができる（ガスピストンの変位とガス圧の変動とにより、パルス管の低温端部の冷媒ガスに仕事をさせて冷熱を発生させることができる）。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
図７に示す構成のＧＭ冷凍機を採用した場合には、高圧冷媒ガスの供給開始時における蓄冷器５３の内部圧力が小さく、膨脹後の冷媒ガスの還流開始時における蓄冷器５３の内部圧力が大きいので、冷媒ガスの吸排気を行わせるメインバルブにおける圧力損失に起因する仕事損失が大きく、冷凍効率が低いという不都合がある。
【００１２】
図９に示す構成のパルス管冷凍機を採用した場合には、パルス管７５とバッファタンク７７とをサブバルブ７６を介して接続しているので安定性を高めることができるが、サブバルブ７６により受動的に位相を制御しているだけであるから位相差が不充分であるとともに、高圧冷媒ガスの供給開始時における蓄冷器７３の内部圧力が小さく、膨脹後の冷媒ガスの還流開始時における蓄冷器７３の内部圧力が大きいので、冷媒ガスの吸排気を行わせるメインバルブにおける圧力損失に起因する仕事損失が大きく、冷凍効率が低いという不都合がある。
【００１３】
【発明の目的】
この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、冷凍効率が高い極低温冷凍機を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の極低温冷凍機は、圧縮機からの高圧冷媒ガスとこの圧縮機に戻る低圧冷媒ガスとを第１切り換えバルブにより切り換えて冷熱を発生し、発生した冷熱を蓄冷器に蓄冷するものであって、前記蓄冷器の高温端と接続された第１バッファタンク、第２バッファタンクと、これらの第１バッファタンク、第２バッファタンクの接続部にそれぞれ設けられ、かつ前記第１切り換えバルブのガス吸入工程、ガス吐出行程に対応する切り換え動作に対応付けられて、第１切り換えバルブのガス吸入工程に先行して開路し、第１切り換えバルブのガス吸入工程が終了するまで開路状態を継続する第２切り換えバルブ、および第１切り換えバルブのガス吐出工程に先行して開路し、第１切り換えバルブのガス吐出工程が終了するまで開路状態を継続する第３切り換えバルブとを含むものである。
【００１５】
請求項２の極低温冷凍機は、前記冷却ステージとしてディスプレーサを採用し、ディスプレーサを駆動するディスプレーサ駆動機構をさらに含むものである。
【００１６】
請求項３の極低温冷凍機は、前記冷却ステージとしてパルス管を採用し、パルス管の高温端と接続された第３バッファタンクと、この第３バッファタンクの接続部に設けられ、かつ流体抵抗を変化させることができる流路抵抗部材とをさらに含むものである。
【００１７】
請求項４の極低温冷凍機は、前記流路抵抗部材を、第１切り換えバルブのガス吸入工程の終了とほぼ同時に開路し、所定時間だけ開路状態を継続するバルブを介して第３バッファタンクと接続したものである。
【００１８】
請求項５の極低温冷凍機は、圧縮機からの高圧冷媒ガスとこの圧縮機に戻る低圧冷媒ガスとを第１切り換えバルブにより切り換えて冷熱を発生し、発生した冷熱を蓄冷器に蓄冷するものであって、前記蓄冷器の高温端と接続された第１バッファタンク、第２バッファタンクと、これらの第１バッファタンク、第２バッファタンクの接続部にそれぞれ設けられ、かつ前記第１切り換えバルブのガス吸入工程、ガス吐出行程に対応する切り換え動作に対応付けられて、第１切り換えバルブのガス吸入工程に先行して開路し、第１切り換えバルブのガス吸入工程が終了するまで開路状態を継続する第２切り換えバルブ、および第１切り換えバルブのガス吐出工程に先行して開路し、第１切り換えバルブのガス吐出工程が終了するまで開路状態を継続する第３切り換えバルブと、前記パルス管の高温端に設けられたムービングプラグとを含むものである。
【００１９】
請求項６のパルス管冷凍機は、前記ムービングプラグと圧縮機との間に介在して、第１切り換えバルブのガス吸入工程の途中から第１切り換えバルブのガス吐出行程の途中までの間にムービングプラグの上部空間と圧縮機の吐出側とを連通し、次いで、第１切り換えバルブのガス吐出工程の途中から第１切り換えバルブの吸入工程の途中までの間にムービングプラグの上部空間と圧縮機の吸入側とを連通すべく切り換え動作されるバルブをさらに含むものである。
【００２０】
【作用】
請求項１の極低温冷凍機であれば、圧縮機からの高圧冷媒ガスとこの圧縮機に戻る低圧冷媒ガスとを第１切り換えバルブにより切り換えて冷熱を発生し、発生した冷熱を蓄冷器に蓄冷するに当たって、第１切り換えバルブにより高圧冷媒ガスの供給を開始させる前に第２切り換えバルブによって第１バッファタンクと蓄冷器とを連通させて蓄冷器の内部圧力を高め、しかも、第１切り換えバルブによる高圧冷媒ガスの供給工程が終了するまで第２切り換えバルブの開路状態を継続し、逆に、第１切り換えバルブにより低圧冷媒ガスを圧縮機に戻す動作を開始させる前に第３切り換えバルブによって第２バッファタンクと蓄冷器とを連通させて蓄冷器の内部圧力を低下させ、しかも、第１切り換えバルブによる低圧冷媒ガスを圧縮機に戻す動作が終了するまで第３切り換えバルブの開路状態を継続するので、第１切り換えバルブにより上記の何れかの動作を開始させる時点において第１切り換えバルブの両端における圧力差を小さくすることができ、第１切り換えバルブにおける圧力損失を小さくし、仕事損失を小さくすることができ、ひいては冷凍効率を高めることができる。
【００２１】
請求項２の極低温冷凍機であれば、前記冷却ステージとしてディスプレーサを採用し、ディスプレーサを駆動するディスプレーサ駆動機構をさらに含むのであるから、ＧＭ冷凍機の冷凍効率を高めることができる。
【００２２】
請求項３の極低温冷凍機であれば、前記冷却ステージとしてパルス管を採用し、パルス管の高温端と接続された第３バッファタンクと、この第３バッファタンクの接続部に設けられ、かつ流体抵抗を変化させることができる流路抵抗部材とをさらに含むのであるから、パルス管冷凍機の冷凍効率を高めることができる。
【００２３】
請求項４の極低温冷凍機であれば、前記流路抵抗部材を、第１切り換えバルブのガス吸入工程の終了とほぼ同時に開路し、所定時間だけ開路状態を継続するバルブを介して第３バッファタンクと接続しているのであるから、バルブの制御を行うことによって請求項３と同様の作用を達成することができる。
【００２４】
請求項５のパルス管冷凍機であれば、圧縮機からの高圧冷媒ガスとこの圧縮機に戻る低圧冷媒ガスとを第１切り換えバルブにより切り換えて冷熱を発生し、発生した冷熱を蓄冷器に蓄冷するに当たって、第１切り換えバルブにより高圧冷媒ガスの供給を開始させる前に第２切り換えバルブによって第１バッファタンクと蓄冷器とを連通させて蓄冷器の内部圧力を高め、しかも、第１切り換えバルブによる高圧冷媒ガスの供給工程が終了するまで第２切り換えバルブの開路状態を継続し、逆に、第１切り換えバルブにより低圧冷媒ガスを圧縮機に戻す動作を開始させる前に第３切り換えバルブによって第２バッファタンクと蓄冷器とを連通させて蓄冷器の内部圧力を低下させ、しかも、第１切り換えバルブによる低圧冷媒ガスを圧縮機に戻す動作が終了するまで第３切り換えバルブの開路状態を継続するので、第１切り換えバルブにより上記の何れかの動作を開始させる時点において第１切り換えバルブの両端における圧力差を小さくすることができ、第１切り換えバルブにおける圧力損失を小さくし、仕事損失を小さくすることができる。
【００２５】
また、前記パルス管の高温端にムービングプラグを設けているので、冷凍機の内部で発生する循環流を防止し、安定性を高めることができる。
【００２６】
これらの結果、冷凍効率を高めることができるとともに、パルス管冷凍機の性能安定性を高めることができる。
【００２７】
請求項６のパルス管冷凍機であれば、前記ムービングプラグと圧縮機との間に介在して、第１切り換えバルブのガス吸入工程の途中から第１切り換えバルブのガス吐出行程の途中までの間にムービングプラグの上部空間と圧縮機の吐出側とを連通し、次いで、第１切り換えバルブのガス吐出工程の途中から第１切り換えバルブの吸入工程の途中までの間にムービングプラグの上部空間と圧縮機の吸入側とを連通すべく切り換え動作されるバルブをさらに含むのであるから、バルブによってムービングプラグを動作させることにより、請求項５と同様の作用を達成することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、この発明の極低温冷凍機の実施の態様を詳細に説明する。
【００２９】
図１はこの発明の極低温冷凍機の一実施態様としてのＧＭ冷凍機を示す概略図である。
【００３０】
このＧＭ冷凍機は、冷媒ガスを圧縮する圧縮機１と、圧縮機１からの高圧冷媒ガスの供給と圧縮機１への低圧冷媒ガスの吸入とを切り換える第１切り換えバルブ２と、第１切り換えバルブ２に対して高温端が接続された蓄冷器３と、蓄冷器３の低温端に対して第１流路抵抗部材４を介して低温端が接続されたディスプレーサ５と、ディスプレーサ５を駆動するディスプレーサ駆動機構６とを有している。そして、蓄冷器３の高温端とディスプレーサ５の高温端とを接続してディスプレーサ駆動機構６による駆動力を小さくできるようにしている。そして、蓄冷器３の高温端に接続された第１バッファタンク７および第２バッファタンク８と、蓄冷器３と第１バッファタンク７との間に接続された第２切り換えバルブ９と、蓄冷器３と第２バッファタンク８との間に接続された第３切り換えバルブ１０と、各切り換えバルブを制御する制御部（図示せず）とを有している。
【００３１】
図２は制御部による各切り換えバルブの制御を説明する概略図である。
【００３２】
図２中（Ａ）は第１切り換えバルブ２の動作を説明する図であり、ガス吸入工程とガス吐出行程とを示している。ここで、ガス吸入工程は、圧縮機１から高圧冷媒ガスを吐出し、蓄冷器３に導入する工程であり、ガス吐出行程は、蓄冷器３から低圧冷媒ガスを圧縮機１に戻す工程である。
【００３３】
図２中（Ｂ）は第２切り換えバルブ９の動作を説明する図であり、第１切り換えバルブ２のガス吸入工程に先行して開路し、第１切り換えバルブ２のガス吸入工程が終了するまで開路状態を継続する。
【００３４】
図２中（Ｃ）は第３切り換えバルブ１０の動作を説明する図であり、第１切り換えバルブ２のガス吐出工程に先行して開路し、第１切り換えバルブ２のガス吐出工程が終了するまで開路状態を継続する。
【００３５】
上記の構成のＧＭ冷凍機の作用は次のとおりである。
【００３６】
このＧＭ冷凍機においては、従来のＧＭ冷凍機と同様に、第１切り換えバルブ２を制御するとともに、ディスプレーサ駆動機構６によりディスプレーサ５を駆動することによって、冷媒ガスの圧縮、膨脹を反復して冷熱を発生させ、蓄冷器３に蓄冷することができる。
【００３７】
そして、上記の動作を行う間において、各切り換えバルブの動作タイミングが図２に示すように設定されているのであるから、ガス吸入工程を開始する前に第２切り換えバルブ９を通して第１バッファタンク７から高圧冷媒ガスが蓄冷器３に供給されて、蓄冷器３の内部圧力と圧縮機１から吐出される高圧冷媒ガスの圧力との差を小さくすることができ、ひいてはガス吸入工程開始時における圧力差を小さくして圧力損出を小さくし、仕事損失を小さくすることができる。なお、第２切り換えバルブ９はガス吸入工程の終了時点まで開路しているのであるから、第１バッファタンク７の内部圧力は高圧冷媒ガスにより再び上昇され、次の動作に備える。逆に、ガス吐出行程を開始する前に第３切り換えバルブ１０を通して膨脹後の冷媒ガスが第２バッファタンク８に供給されて、蓄冷器３の内部圧力と圧縮機１の吸入側の圧力との差を小さくすることができ、ひいてはガス吐出行程開始時における圧力差を小さくし、仕事損失を小さくすることができる。なお、第３切り換えバルブ１０はガス吐出行程の終了時点まで開路しているのであるから、第２バッファタンク８の内部圧力は圧縮機１の吸入側の圧力により再び低下され、次の動作に備える。
【００３８】
したがって、仕事損失を小さくできることに伴って冷凍効率を高めることができる。
【００３９】
図３はこの発明の極低温冷凍機の他の実施態様としてのパルス管冷凍機を示す概略図である。
【００４０】
このパルス管冷凍機は、冷媒ガスを圧縮する圧縮機１１と、圧縮機１からの高圧冷媒ガスの供給と圧縮機１１への低圧冷媒ガスの吸入とを切り換える第１切り換えバルブ１２と、第１切り換えバルブ１２に対して高温端が接続された蓄冷器１３と、蓄冷器１３の低温端に対して第１流路抵抗部材１４を介して低温端が接続されたパルス管１５と、パルス管１５の高温端に接続された第２流路抵抗部材（例えば、オリフィスバルブ）１６と、第２流路抵抗部材１６を介してパルス管１５に接続された第３バッファタンク１７と、第２流路抵抗部材１６と第３バッファタンク１７との間に接続されてパルス管１５と第３バッファタンク１７との間の流路抵抗を変化させる第４切り換えバルブ１８と、蓄冷器１３の高温端に接続された第１バッファタンク１９および第２バッファタンク２０と、蓄冷器３と第１バッファタンク１９との間に接続された第２切り換えバルブ２１と、蓄冷器１３と第２バッファタンク２０との間に接続された第３切り換えバルブ２２と、各切り換えバルブを制御する制御部（図示せず）とを有している。
【００４１】
図４は制御部による各切り換えバルブの制御を説明する概略図である。
【００４２】
図４中（Ａ）は第１切り換えバルブ２２の動作を説明する図であり、ガス吸入工程とガス吐出行程とを示している。
【００４３】
図４中（Ｂ）は第２切り換えバルブ２１の動作を説明する図であり、第１切り換えバルブ１２のガス吸入工程に先行して開路し、第１切り換えバルブ１２のガス吸入工程が終了するまで開路状態を継続する。
【００４４】
図４中（Ｃ）は第３切り換えバルブ２２の動作を説明する図であり、第１切り換えバルブ１２のガス吐出工程に先行して開路し、第１切り換えバルブ１２のガス吐出工程が終了するまで開路状態を継続する。
【００４５】
図４中（Ｄ）は第４切り換えバルブ１８の動作を説明する図であり、第１切り換えバルブ１２のガス吸入工程が終了とほぼ同時に開路し、所定時間だけ開路状態を継続する。
【００４６】
上記の構成のパルス管冷凍機の作用は次のとおりである。
【００４７】
このパルス管冷凍機においては、従来のパルス管冷凍機と同様に、第１切り換えバルブ２を制御して、蓄冷器１３を通してパルス管１５に圧力波を供給することによって、パルス管１５の内部のガスピストン（図３中の破線参照）により冷媒ガスの圧縮、膨脹を反復して冷熱を発生させ、蓄冷器３に蓄冷することができる。
【００４８】
そして、上記の動作を行う間において、各切り換えバルブの動作タイミングが図２に示すように設定されているのであるから、ガス吸入工程を開始する前に第２切り換えバルブ２１を通して第２バッファタンク１９から高圧冷媒ガスが蓄冷器１３に供給されて、蓄冷器１３の内部圧力と圧縮機１１から吐出される高圧冷媒ガスの圧力との差を小さくすることができ、ひいてはガス吸入工程開始時における圧力差を小さくして圧力損出を小さくし、仕事損失を小さくすることができる。なお、第２切り換えバルブ２１はガス吸入工程の終了時点まで開路しているのであるから、第２バッファタンク１９の内部圧力は高圧冷媒ガスにより再び上昇され、次の動作に備える。逆に、ガス吐出行程を開始する前に第３切り換えバルブ２２を通して膨脹後の冷媒ガスが第３バッファタンク２０に供給されて、蓄冷器１３の内部圧力と圧縮機１１の吸入側の圧力との差を小さくすることができ、ひいてはガス吐出行程開始時における圧力差を小さくし、仕事損失を小さくすることができる。なお、第３切り換えバルブ２２はガス吐出行程の終了時点まで開路しているのであるから、第３バッファタンク２０の内部圧力は圧縮機１１の吸入側の圧力により再び低下され、次の動作に備える。
【００４９】
したがって、仕事損失を小さくできることに伴って冷凍効率を高めることができる。
【００５０】
図５はこの発明の極低温冷凍機のさらに他の実施態様としてのパルス管冷凍機を示す概略図である。
【００５１】
このパルス管冷凍機が図３のパルス管冷凍機と異なる点は、第２流路抵抗部材１６、第１バッファタンク１７および第４切り換えバルブ１８に代えて、パルス管１５の高温端に設けられたムービングプラグ２３と、このムービングプラグ２３の上部空間を圧縮機１１の吐出側、吸入側の一方に接続し、または何れとも接続されないように制御する第５切り換えバルブ２４とを設けた点のみである。
【００５２】
前記ムービングプラグ２３は、パルス管１５の高温端部に内装されたピストンであり、第５切り換えバルブ２４によって圧縮機１１に対する接続状態を制御することによってパルス管１５内のガスピストン（図５中の破線参照）の変位をアクティブに、かつ確実に制御することができる。
【００５３】
図６は制御部による各切り換えバルブの制御を説明する概略図である。
【００５４】
図６中（Ａ）は第１切り換えバルブ１２の動作を説明する図であり、ガス吸入工程とガス吐出行程とを示している。
【００５５】
図６中（Ｂ）は第２切り換えバルブ２１の動作を説明する図であり、第１切り換えバルブ１２のガス吸入工程に先行して開路し、第１切り換えバルブ１２のガス吸入工程が終了するまで開路状態を継続する。
【００５６】
図６中（Ｃ）は第３切り換えバルブ２２の動作を説明する図であり、第１切り換えバルブ１２のガス吐出工程に先行して開路し、第１切り換えバルブ１２のガス吐出工程が終了するまで開路状態を継続する。
【００５７】
図６中（Ｄ）は第５切り換えバルブ２４の動作を説明する図であり、第１切り換えバルブ１２のガス吸入工程の途中から第１切り換えバルブ１２のガス吐出行程の途中までの間にムービングプラグ２３の上部空間と圧縮機１１の吐出側とを連通し、次いで、第１切り換えバルブ１２のガス吐出工程の途中から第１切り換えバルブ１２の吸入工程の途中までの間にムービングプラグ２３の上部空間と圧縮機１１の吸入側とを連通すべく切り換え動作される。
【００５８】
したがって、パルス管１５の高温端部でムービングプラグ２３が隔壁の働きをして、パルス管冷凍機の性能不安定性の原因の１つと考えられている、パルス管冷凍機の内部で発生する循環流を防止することができる。
【００５９】
その他、図３のパルス管冷凍機と同様の作用を達成することができる。
【００６０】
なお、ムービングプラグ２３を圧縮機１１以外の圧力源と接続した場合にも同様の作用を達成することができる。
【００６１】
【発明の効果】
請求項１の発明は、第１切り換えバルブにより何れかの動作を開始させる時点において第１切り換えバルブの両端における圧力差を小さくすることができ、第１切り換えバルブにおける圧力損失を小さくし、仕事損失を小さくすることができ、ひいては冷凍効率を高めることができるという特有の効果を奏する。
【００６２】
請求項２の発明は、請求項１の効果に加え、ＧＭ冷凍機の冷凍効率を高めることができるという特有の効果を奏する。
【００６３】
請求項３の発明は、請求項１の効果に加え、パルス管冷凍機の冷凍効率を高めることができる。
【００６４】
請求項４の発明は、バルブの制御を行うことによって請求項３と同様の効果を奏する。
【００６５】
請求項５の発明は、第１切り換えバルブにより何れかの動作を開始させる時点において第１切り換えバルブの両端における圧力差を小さくすることができ、第１切り換えバルブにおける圧力損失を小さくし、仕事損失を小さくすることができ、しかも冷凍機の内部で発生する循環流を防止し、安定性を高めることができる、ひいては冷凍効率を高めることができるとともに、パルス管冷凍機の性能安定性を高めることができるという特有の効果を奏する。
【００６６】
請求項６の発明は、バルブによってムービングプラグを動作させることにより、請求項５と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の極低温冷凍機の一実施態様としてのＧＭ冷凍機を示す概略図である。
【図２】制御部による各切り換えバルブの制御を説明する概略図である。
【図３】この発明の極低温冷凍機の他の実施態様としてのパルス管冷凍機を示す概略図である。
【図４】制御部による各切り換えバルブの制御を説明する概略図である。
【図５】この発明の極低温冷凍機のさらに他の実施態様としてのパルス管冷凍機を示す概略図である。
【図６】制御部による各切り換えバルブの制御を説明する概略図である。
【図７】従来のＧＭ冷凍機を示す概略図である。
【図８】メインバルブの制御を説明する概略図である。
【図９】従来のパルス管冷凍機を示す概略図である。
【図１０】メインバルブおよびサブバルブの制御を説明する概略図である。
【符号の説明】
１、１１  圧縮機    ２、１２  第１切り換えバルブ
３、１３  蓄冷器    ５  ディスプレーサ
６  ディスプレーサ駆動機構    ７、１９  第１バッファタンク
８、２０  第２バッファタンク    ９、２１  第２切り換えバルブ
１０、２２  第３切り換えバルブ    １５  パルス管
１６  第２流路抵抗部材    １７  第３バッファタンク
１８  第４切り換えバルブ    ２３  ムービングプラグ
２４  第５切り換えバルブ
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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