(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス管と蓄冷管とを備え、冷媒ガスを断熱膨張させて冷熱を発生させる膨張機と、
前記冷媒ガスを吸入し、圧縮した後、吐出する圧縮機と、
前記膨張機と前記圧縮機の吐出側又は吸入側との連通を切替えるためのバルブユニットと
を備えるパルス管冷凍機において、
前記膨張機の一の側及び該一の側と反対側が、前記バルブユニットと接続され、
前記蓄冷管及び前記パルス管は、前記膨張器の前記一の側又は前記反対側の少なくとも一方の側と連通されることを特徴とするパルス管冷凍機。
【請求項２】
前記膨張機と前記バルブユニットとは、ステンレス鋼よりなる固定管を用いて接続されることを特徴とする請求項１記載のパルス管冷凍機。
【請求項３】
前記バルブユニットと前記膨張機の前記一の側とを接続する一の接続管、及び前記バルブユニットと前記膨張機の前記反対側とを接続する他の接続管は、前記膨張機を中心として略対称になるように設けられることを特徴とする請求項１又は２記載のパルス管冷凍機。
【請求項４】
前記蓄冷管及び前記パルス管は、前記膨張機の前記一の側又は前記反対側の何れか一方の側のみを介して前記バルブユニットと連通されることを特徴とする請求項１乃至３何れか一項に記載のパルス管冷凍機。
【請求項５】
パルス管と蓄冷管とを備え、冷媒ガスを断熱膨張させて冷熱を発生させる膨張機と、
前記冷媒ガスを吸入し、圧縮した後、吐出する第１及び第２の圧縮機と、
前記膨張機と前記第１及び第２の圧縮機の吐出側又は吸入側との各々の連通を切替えるために、前記第１及び第２の圧縮機に対応して設けられた第１及び第２のバルブユニットと
を備えるパルス管冷凍機であって、
前記膨張機の一の側が前記第１のバルブユニットと接続され、
前記膨張機の前記一の側と反対側が前記第２のバルブユニットと接続され、
前記蓄冷管及び前記パルス管は、前記膨張器の前記一の側又は前記反対側の少なくとも一方の側と連通され、
前記第１及び第２のバルブユニットは、
前記膨張機と連通される前記第２の圧縮機の前記吐出側から前記吸入側への連通の切換えのタイミングを、前記膨張機と連通される前記第１の圧縮機の前記吐出側から前記吸入側への連通の切換えのタイミングと同期させ、
前記膨張機と連通される前記第２の圧縮機の前記吸入側から前記吐出側への連通の切換えのタイミングを、前記膨張機と連通される前記第１の圧縮機の前記吸入側から前記吐出側への連通の切換えのタイミングと同期させることを特徴とするパルス管冷凍機。
【請求項６】
前記第２の圧縮機の前記吐出側の圧力は、前記第１の圧縮機の前記吐出側の圧力と略等しく、
前記第２の圧縮機の前記吸入側の圧力は、前記第１の圧縮機の前記吸入側の圧力と略等しいことを特徴とする請求項５記載のパルス管冷凍機。
【請求項７】
前記第１のバルブユニットと前記膨張機の前記一の側とを接続する第１の接続管、及び前記第２のバルブユニットと前記膨張機の前記反対側とを接続する第２の接続管は、前記膨張機を中心として略対称になるように設けられることを特徴とする請求項５又は６記載のパルス管冷凍機。
【請求項８】
前記蓄冷管及び前記パルス管は、前記第１のバルブユニット又は前記第２のバルブユニットの何れか一方にのみ連通されることを特徴とする請求項５乃至７何れか一項に記載のパルス管冷凍機。
【請求項９】
パルス管と蓄冷管とを備え、冷媒ガスを断熱膨張させて冷熱を発生させる膨張機と、
前記冷媒ガスを吸入し、圧縮した後、吐出する圧縮機と、
前記膨張機と前記圧縮機の吐出側又は吸入側との連通が互いに逆になるように切替えるための第１及び第２のバルブユニットと
を備えるパルス管冷凍機であって、
前記膨張機に前記第１及び第２のバルブユニットの各々が接続される第１及び第２の接続点は並んで設けられ、
前記蓄冷管及び前記パルス管は、前記膨張器の前記第１の接続点又は前記第２の接続点の何れか一方にのみ連通されることを特徴とするパルス管冷凍機。
【請求項１０】
前記膨張機と前記第１及び第２のバルブユニットとは、ステンレス鋼よりなる固定管を用いて接続されることを特徴とする請求項５乃至９何れか一項に記載のパルス管冷凍機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルス管冷凍機に係り、冷凍機運転時の振動を抑制することのできるパルス管冷凍機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、磁気共鳴イメージング（Magnetic Resonance Imaging：ＭＲＩ）装置等の超伝導磁石を備えたシステムにおいて、超伝導磁石を極低温に冷却するために、極低温冷凍機が用いられている。極低温冷凍機として、例えば、ギフォード・マクマホン（Gifford-McMahon：ＧＭ）冷凍機、パルス管冷凍機等の冷凍機が用いられている。これらの冷凍機は、冷媒ガスを断熱膨張させ、その際に発生する冷熱を蓄冷材に蓄冷することによって冷凍冷却を行う蓄冷型冷凍機である。
【０００３】
蓄冷型冷凍機は、冷媒ガスが断熱膨張するときに発生した冷熱を蓄冷する蓄冷管を備えた蓄冷型膨張機と、蓄冷型膨張機から冷媒ガスを回収し、回収した冷媒ガスを圧縮し、圧縮した冷媒ガスを再び蓄冷型膨張機に供給する圧縮機とを備える。圧縮機は、回収した冷媒ガスを吸入する吸入側、回収し、圧縮した冷媒ガスを供給するために吐出する吐出側に配管を備える。蓄冷管は、圧縮機の吐出側又は供給側と交互に連通又は遮断される。そして、蓄冷型冷凍機として代表的なものはＧＭ冷凍機及びパルス管冷凍機である。
【０００４】
そのうち、パルス管冷凍機は、振動が少なく信頼性に勝るという点でＧＭ冷凍機より優れている。更に、パルス管冷凍機は、ＧＭ冷凍機におけるディスプレーサのような可動部分を含まないため、冷凍機に含まれる磁性蓄冷材の移動距離が小さく、磁界が擾乱される量が少ない。そのため、ＭＲＩの超伝導磁石冷却システムにおいてパルス管冷凍機が用いられた場合、ＧＭ冷凍機に比べ、ＭＲＩ信号を擾乱するノイズが少ないという大きな利点を有する。従って、パルス管冷凍機は、ＭＲＩや核磁気共鳴（Nuclear Magnetic Resonance：ＮＭＲ）測定装置といった微小磁界測定装置への用途を中心として、開発が進められている。
【０００５】
このようなパルス管冷凍機は、冷媒ガスを断熱膨張させるためのパルス管と、断熱膨張によって発生した冷熱を蓄冷する蓄冷管とを備える。ただし、蓄冷管とパルス管を１組（段）用いて構成される１段式冷凍機で４Ｋまでの極低温を発生させることは困難であり、通常は、複数の蓄冷管及びパルス管より構成される組（段）を用いて極低温を発生させる。具体的には、１段目の蓄冷管、パルス管、冷却ステージを設け、１段目の冷却ステージを例えば４０Ｋ程度の低温に冷却し、更に低温側として２段目の蓄冷管、パルス管、冷却ステージを設け、２段目の冷却ステージを例えば４Ｋの極低温に冷却する。
【０００６】
ここで、図１９を参照し、従来の２段式パルス管冷凍機の例を説明する。図１９は、従来の２段式パルス管冷凍機の構成を模式的に示す一部断面を含む正面図である。図１９に示されるように、パルス管冷凍機２００は、圧縮機１１０、バルブユニット１２０、膨張機１４０よりなり、圧縮機１１０は、高圧配管１１１、低圧配管１１２を有し、膨張機１４０は、１段目の蓄冷管、パルス管及び冷却ステージである第１の蓄冷管１４１、第１のパルス管１４２及び第１の冷却ステージ１４５、２段目の蓄冷管、パルス管及び冷却ステージである第２の蓄冷管１４３、第２のパルス管１４４及び第２の冷却ステージ１４６を有する。パルス管冷凍機が動作するとき、第１の冷却ステージ１４５は例えば４０Ｋに冷却され、第２の冷却ステージ１４６は例えば４Ｋに冷却される。
【０００７】
なお、パルス管冷凍機は、パルス管、蓄冷管の中心軸が鉛直方向に沿うように設けられるため、図１９における縦方向、即ちＺ方向は、鉛直方向であり、図１９における横方向、即ちＸ方向は水平方向である。
【０００８】
このように、図１９に示されるような２段式のパルス管冷凍機を用いてヘリウムを液体ヘリウム温度（４．２Ｋ）に冷却する例は、多数開示されている。例えば特許文献１には、１段目の蓄冷管である第１の蓄冷管、１段目のパルス管である第１のパルス管、２段目の蓄冷管である第２の蓄冷管、２段目のパルス管である第２のパルス管を備え、２段目の冷却ステージを例えば４Ｋの極低温に冷却することのできる２段式パルス管冷凍機の例が開示されている。
【特許文献１】特開２００７−３３３２８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、このようなパルス管冷凍機をＭＲＩやＮＭＲの測定装置に用いる場合、次のような問題があった。
【００１０】
上述したようなパルス管冷凍機において、膨張機１４０をバルブユニット１２０を用いて圧縮機１１０の高圧配管１１１及び低圧配管１１２と切換え連通する場合、圧力の変化と同時に膨張機１４０に縦方向（鉛直方向）及び横方向（水平方向）の振動が加わり、このうち横方向（水平方向）の振動に関しては、従来の膨張機１４０の構造の最適化によっては抑制することができないという問題があった。
【００１１】
ＭＲＩ及びＮＭＲの測定装置においては、微小磁界を精密に測定することが要求されるため、上述した膨張機の横方向の振動によってＭＲＩ及びＮＭＲにおける超伝導磁石が振動し、被検体又は被測定試料に加えられる磁界が微小に変動するため、測定に誤差が生ずるという問題があった。
【００１２】
更に、ＭＲＩ及びＮＭＲの測定装置においては、微小磁界を精密に測定するためのセンサが設けられているため、上述した膨張機の横方向（水平方向）の振動によってセンサに振動が加わって応力を受けることにより、測定に誤差が生ずるという問題があった。
【００１３】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、冷凍機運転時のパルス管冷凍機の振動を抑制することのできるパルス管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】
【００１４】
上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。
【００１５】
第１の発明は、パルス管と蓄冷管とを備え、冷媒ガスを断熱膨張させて冷熱を発生させる膨張機と、前記冷媒ガスを吸入し、圧縮した後、吐出する圧縮機と、前記膨張機と前記圧縮機の吐出側又は吸入側との連通を切替えるためのバルブユニットとを備えるパルス管冷凍機において、前記膨張機の一の側及び該一の側と反対側が、前記バルブユニットと接続され、前記蓄冷管及び前記パルス管は、前記膨張器の前記一の側又は前記反対側の少なくとも一方の側と連通されることを特徴とする。
【００１６】
第２の発明は、第１の発明に係るパルス管冷凍機において、前記膨張機と前記バルブユニットとは、ステンレス鋼よりなる固定管を用いて接続されることを特徴とする。
【００１７】
第３の発明は、第１又は第２の発明に係るパルス管冷凍機において、前記バルブユニットと前記膨張機の前記一の側とを接続する一の接続管、及び前記バルブユニットと前記膨張機の前記反対側とを接続する他の接続管は、前記膨張機を中心として略対称になるように設けられることを特徴とする。
【００１８】
第４の発明は、第１乃至第３の何れか一つの発明に係るパルス管冷凍機において、前記蓄冷管及び前記パルス管は、前記膨張機の前記一の側又は前記反対側の何れか一方の側のみを介して前記バルブユニットと連通されることを特徴とする。
【００１９】
第５の発明は、パルス管と蓄冷管とを備え、冷媒ガスを断熱膨張させて冷熱を発生させる膨張機と、前記冷媒ガスを吸入し、圧縮した後、吐出する第１及び第２の圧縮機と、前記膨張機と前記第１及び第２の圧縮機の吐出側又は吸入側との各々の連通を切替えるために、前記第１及び第２の圧縮機に対応して設けられた第１及び第２のバルブユニットとを備えるパルス管冷凍機であって、前記膨張機の一の側が前記第１のバルブユニットと接続され、前記膨張機の前記一の側と反対側が前記第２のバルブユニットと接続され、前記蓄冷管及び前記パルス管は、前記膨張器の前記一の側又は前記反対側の少なくとも一方の側と連通され、前記第１及び第２のバルブユニットは、前記膨張機と連通される前記第２の圧縮機の前記吐出側から前記吸入側への連通の切換えのタイミングを、前記膨張機と連通される前記第１の圧縮機の前記吐出側から前記吸入側への連通の切換えのタイミングと同期させ、前記膨張機と連通される前記第２の圧縮機の前記吸入側から前記吐出側への連通の切換えのタイミングを、前記膨張機と連通される前記第１の圧縮機の前記吸入側から前記吐出側への連通の切換えのタイミングと同期させることを特徴とする。
【００２０】
第６の発明は、第５の発明に係るパルス管冷凍機において、前記第２の圧縮機の前記吐出側の圧力は、前記第１の圧縮機の前記吐出側の圧力と略等しく、前記第２の圧縮機の前記吸入側の圧力は、前記第１の圧縮機の前記吸入側の圧力と略等しいことを特徴とする。
【００２１】
第７の発明は、第５又は第６の発明に係るパルス管冷凍機において、前記第１のバルブユニットと前記膨張機の前記一の側とを接続する第１の接続管、及び前記第２のバルブユニットと前記膨張機の前記反対側とを接続する第２の接続管は、前記膨張機を中心として略対称になるように設けられることを特徴とする。
【００２２】
第８の発明は、第５乃至第７の何れか一つの発明に係るパルス管冷凍機において、前記第１のバルブユニット又は前記第２のバルブユニットの何れか一方にのみ連通されることを特徴とする。
【００２３】
第９の発明は、パルス管と蓄冷管とを備え、冷媒ガスを断熱膨張させて冷熱を発生させる膨張機と、前記冷媒ガスを吸入し、圧縮した後、吐出する圧縮機と、前記膨張機と前記圧縮機の吐出側又は吸入側との連通が互いに逆になるように切替えるための第１及び第２のバルブユニットとを備えるパルス管冷凍機であって、前記膨張機に前記第１及び第２のバルブユニットの各々が接続される第１及び第２の接続点は並んで設けられ、前記蓄冷管及び前記パルス管は、前記膨張器の前記第１の接続点又は前記第２の接続点の何れか一方にのみ連通されることを特徴とする。
【００２４】
第１０の発明は、第５乃至第９の何れか一つの発明に係るパルス管冷凍機において、前記膨張機と前記第１及び第２のバルブユニットとは、ステンレス鋼よりなる固定管を用いて接続されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、冷凍機運転時のパルス管冷凍機の振動を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
次に、本発明を実施するための最良の形態について図面と共に説明する。
（第１の実施の形態）
図１及び図２を参照し、本発明の第１の実施の形態に係るパルス管冷凍機を説明する。
【００２７】
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、本実施の形態に係るパルス管冷凍機を説明するための図であり、パルス管冷凍機の構成を模式的に示す平面図及び一部断面を含む正面図である。また、図１（ｂ）の一部に示される断面図は、図１（ａ）のＡ−Ａ線に伴う断面図である。
【００２８】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示されるように、本実施の形態に係るパルス管冷凍機１００は、圧縮機１０、バルブユニット２０、膨張機４０を有する。パルス管冷凍機１００は、２段式パルス管冷凍機である。
【００２９】
圧縮機１０は、吐出側に高圧配管１１、吸入側に低圧配管１２を有する。圧縮機１０は、低圧配管１２を通して膨張機４０から冷媒ガスを回収し、回収した冷媒ガスを低圧配管１２から吸入し、吸入した冷媒ガスを圧縮し、圧縮した冷媒ガスを高圧配管１１に吐出し、高圧配管１１を通して膨張機４０へ冷媒ガスを供給する。高圧配管１１の圧力はＰＨであり、低圧配管１２の圧力はＰＬである。
【００３０】
バルブユニット２０は、第１の吐出側バルブＶ１、第１の吸入側バルブＶ２、パルス電源を有する。バルブユニット２０は、圧縮機１０と膨張機４０との間に接続され、圧縮機１０の吐出側である高圧配管１１、圧縮機１０の吸入側である低圧配管１２を交互に膨張機４０に連通させる。第１の吐出側バルブＶ１は、圧縮機１０の吐出側である高圧配管１１と膨張機４０とを連通又は遮断する。第１の吸入側バルブＶ２は、圧縮機１０の吸入側である低圧配管１２と膨張機４０とを連通又は遮断する。
【００３１】
膨張機４０は、第１の蓄冷管４１、第１のパルス管４２、第２の蓄冷管４３、第２のパルス管４４、第１の冷却ステージ４５、第２の冷却ステージ４６、フランジ／配管ユニット４９を有する。
【００３２】
第１の蓄冷管４１は、１段目を構成する蓄冷管であり、冷媒ガスであるヘリウムガスが断熱膨張を繰り返して発生する冷熱を蓄冷する。第１の蓄冷管４１は、高温端側がフランジ／配管ユニット４９に接続され、低温端側が第１のパルス管４２の低温端側に接続される。第１のパルス管４２は、第１の蓄冷管４１を通して供給される冷媒ガスであるヘリウムガスが断熱膨張を繰り返して冷熱を発生する。第１のパルス管４２は、高温端側がフランジ／配管ユニット４９に接続され、低温端側が第１の蓄冷管４１の低温端側に接続される。また、第１の蓄冷管４１の低温端側と、第１のパルス管４２の低温端側とは、径の細い第１の連結管４７によって連結される。
【００３３】
第２の蓄冷管４３は、２段目を構成する蓄冷管であり、冷媒ガスであるヘリウムガスが断熱膨張を繰り返して発生する冷熱を蓄冷する。第２の蓄冷管４３は、高温端側が第１の蓄冷管４１の低温端側に接続され、低温端側が第２のパルス管４４の低温端側に接続される。第２のパルス管４４は、第２の蓄冷管４３を通して供給される冷媒ガスであるヘリウムガスが断熱膨張を繰り返して冷熱を発生する。第２のパルス管４４は、高温端側がフランジ／配管ユニット４９に接続され、低温端側が第２の蓄冷管４３の低温端側に接続される。また、第２の蓄冷管４３の低温端側と、第２のパルス管４４の低温端側とは、径の細い第２の連結管４８によって連結される。
【００３４】
第１の冷却ステージ４５は、１段目を構成する冷却ステージであり、第１の蓄冷管４１の低温端側及び第１のパルス管４２の低温端側に設けられる。第１の冷却ステージ４５と、第１の蓄冷管４１の低温端側とは固定接続され、パルス管冷凍機１００の駆動時には、約４０Ｋに冷却される。但し、図１（ｂ）における縦方向の振動を後述するように防止するため、第１の冷却ステージ４５と第１の蓄冷管４１とは細い第１の連結管４７によって接続されるものの、互いに固定されない。従って、第１の連結管４７の第１のパルス管４２側は、第１の冷却ステージ４５の内部に穿設された管路であり、第１の連結管４７の第１の蓄冷管４１側は、第１の蓄冷管４１の低温端側と第１の冷却ステージ４５とを接続する細管である。
【００３５】
第２の冷却ステージ４６は、２段目を構成する冷却ステージであり、第２の蓄冷管４３の低温端側及び第２のパルス管４４の低温端側に設けられる。第２の冷却ステージ４６と、第２の蓄冷管４３の低温端側とは固定接続され、パルス管冷凍機１００の駆動時には、約４Ｋに冷却される。但し、図１（ｂ）における縦方向の振動を後述するように防止するため、第２の冷却ステージ４６と第２の蓄冷管４３とは細い第２の連結管４８によって接続されるものの、互いに固定されない。従って、第２の連結管４８の第２のパルス管４４側は、第２の冷却ステージ４６の内部に穿設された管路であり、第２の蓄冷管４３側が、第２の蓄冷管４３の低温端側と第２の冷却ステージ４６とを接続する細管である。
【００３６】
なお、パルス管冷凍機１００は、第１の蓄冷管４１、第１のパルス管４２、第２の蓄冷管４３及び第２のパルス管４４の中心軸が鉛直方向に沿うように設けられるため、図１（ｂ）における縦方向、即ちＺ方向は、鉛直方向であり、図１（ｂ）における横方向、即ちＸ方向は水平方向である。従って、以下、図１（ｂ）における縦方向（Ｚ方向）を鉛直方向、図１（ｂ）における横方向（Ｘ方向）を水平方向という。
【００３７】
また、第１の蓄冷管４１、第１のパルス管４２、第２の蓄冷管４３及び第２のパルス管４４は、図示しない低温容器中に収容される。
【００３８】
フランジ／配管ユニット４９は、図１（ａ）に示されるように、円筒に近い略軸対称の形状のハウジング５９を有し、図１（ｂ）に示されるように、膨張機４０の上部に設けられる。フランジ／配管ユニット４９は、第１の蓄冷管４１、第１のパルス管４２、第２の蓄冷管４３及び第２のパルス管４４が収容される図示しない低温容器を密閉するフランジとしての機能を有すると共に、第１の蓄冷管４１、第１のパルス管４２、第２の蓄冷管４３及び第２のパルス管４４を、バルブユニット２０を介して圧縮機１０と連通させるための配管ユニットとしての機能を有する。
【００３９】
フランジ／配管ユニット４９は、図１（ｂ）に示されるように、オリフィス５１〜５４、バッファ５５、５６、ハウジング５９を有する。オリフィス５１、５２、バッファ５５は、１段目のパルス管冷凍機を構成し、オリフィス５３、５４、バッファ５６は、２段目のパルス管冷凍機を構成する。また、フランジ／配管ユニット４９は、図１（ｂ）に示されるように、バルブユニット２０を介して圧縮機１０と連通させるための第１のポート３１及び第２のポート３２を有する。
【００４０】
オリフィス５１は、第１のポート３１と第１の蓄冷管４１の高温端側との中間点である第１１の結合点ＣＰ１１と、第１のパルス管４２の高温端側との間に設けられる。また、オリフィス５２は、オリフィス５１と第１のパルス管４２の高温端側との中間点である第１２の結合点ＣＰ１２と、バッファ５５との間に設けられる。これにより、第１のポート３１から第１の蓄冷管４１の高温端側へ流入出する冷媒ガスの一部は、オリフィス５１で流量を制限され、第１のパルス管４２の高温端側へ流入出する。更に、第１のポート３１から第１のパルス管４２の高温端側へ流入出する冷媒ガスの一部は、オリフィス５２で流量を制限され、バッファ５５へ流入出する。
【００４１】
同様に、オリフィス５３は、第１のポート３１と第１の蓄冷管４１の高温端側との中間点である第１３の結合点ＣＰ１３と、第２のパルス管４４の高温端側との間に設けられる。また、オリフィス５４は、オリフィス５３と第２のパルス管４４の高温端側との中間点である第１４の結合点ＣＰ１４と、バッファ５６との間に設けられる。これにより、第１のポート３１から第１の蓄冷管４１を介して第２の蓄冷管４３の高温端側へ流入出する冷媒ガスの一部は、オリフィス５３で流量を制限され、第２のパルス管４４の高温端側へ流入出する。更に、第１のポート３１から第２のパルス管４４の高温端側へ流入出する冷媒ガスの一部は、オリフィス５４で流量を制限され、バッファ５６へ流入出する。
【００４２】
次に、膨張機４０のフランジ／配管ユニット４９とバルブユニット２０の第１の吐出側バルブＶ１及び第１の吸入側バルブＶ２とが接続される構成について説明する。
【００４３】
フランジ／配管ユニット４９は、バルブユニット２０と接続される。フランジ／配管ユニット４９は、略軸対称の円筒形状に近いハウジング５９の側周面に設けられた第１のポート３１及びハウジング５９の側周面の第１のポート３１と反対側に設けられた第２のポート３２において、バルブユニット２０の第１の吐出側バルブＶ１及び第１の吸入側バルブＶ２と、夫々第１の接続管３３及び第２の接続管３４を用いて接続される。なお、第１のポート３１及び第２のポート３２の各々は、本発明における膨張機の一の側及び一の側と反対側の各々に相当し、第１の接続管３３及び第２の接続管３４の各々は、本発明における一の接続管及び他の接続管の各々に相当する。
【００４４】
具体的には、バルブユニット２０は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示されるように、膨張機４０の一の側及び一の側と反対側の２箇所に設けられる第１のポート３１及び第２のポート３２において、膨張機と接続される。従って、第１の吐出側バルブＶ１の吐出側は、膨張機４０の第１のポート３１と接続される。また、バルブユニット２０の第１の吸入側バルブＶ２の吸入側は、第１の吐出側バルブＶ１の吐出側と膨張機４０の第１のポート３１との中間点であって、バルブユニット２０の内部に設けられる第１の結合点ＣＰ１を介して膨張機４０の第１のポート３１と接続される。また、第１の吐出側バルブＶ１の吐出側は、第１の結合点ＣＰ１と膨張機４０の第１のポート３１との中間点であって、バルブユニット２０の内部に設けられる第２の結合点ＣＰ２を介して膨張機４０のフランジ／配管ユニット４９のハウジング５９の第１のポート３１と反対側に設けられる第２のポート３２と接続される。その結果、第１の吸入側バルブＶ２の吸入側は、第１の結合点ＣＰ１及び第２の結合点ＣＰ２を介して第２のポート３２と接続される。
【００４５】
ここで、第２の結合点ＣＰ２は、図１（ａ）に示されるように、バルブユニット２０の内部に設けられるため、第２の結合点ＣＰ２から第１のポート３１への中間点であって、バルブユニット２０の外部への出口を第１のバルブユニットポート３５とすると、第１のポート３１と第１のバルブユニットポート３５との間は、第１の接続管３３を用いて接続される。同様に、第２の結合点ＣＰ２から第２のポート３２への中間点であって、バルブユニット２０の外部への出口を第２のバルブユニットポート３６とすると、第２のポート３２と第２のバルブユニットポート３６との間は、第２の接続管３４を用いて接続される。
【００４６】
第１の接続管３３は、第１のポート３１と第１のバルブユニットポート３５との間を気密に接続するように設けられる。同様に、第２の接続管３４は、第２のポート３２と第２のバルブユニットポート３６との間を気密に接続するように設けられる。第１の接続管３３及び第２の接続管３４の材質は、後述するように膨張機４０の振動を抑制することができるのであれば、特に限定されるものではないが、例えば外径１５ｍｍ、内径１０ｍｍのステンレス鋼よりなる固定管を用いて接続される。なお、第１の接続管３３及び第２の接続管３４は、セルフシール継手ＳＣＣを用い、夫々第１のポート３１及び第２のポート３２に気密且つ分離可能に接続される。
【００４７】
本実施の形態に係るパルス管冷凍機において、第１のポート３１及び第２のポート３２は、図１（ａ）に示されるように、平面視において、第１のポート３１及び第２のポート３２を結ぶ直線が、円筒に近い軸対称中心を有する膨張機４０のフランジ／配管ユニット４９の略中心を通るように設けられる。即ち、水平面内において第１のポート３１及び第２のポート３２を結ぶ直線に沿った方向をＸ方向、Ｘ方向と直交する方向をＹ方向とすると、膨張機４０のフランジ／配管ユニット４９は、その中心を通りＸ方向に直交するＸ面（以下、対称面Ｓ１という）を基準として、第１のポート３１及び第２のポート３２が対称になるように配置される。
【００４８】
一方、バルブユニット２０は、膨張機４０のフランジ／配管ユニット４９からＹ方向に離れた位置に設けられ、矩形形状を有する筐体２５の中心を通る平面であってその平面に対して筐体２５が左右対称となるような対称面が、図１（ａ）に示されるように、Ｓ１と略一致するように設けられる。バルブユニット２０において、第１の吐出側バルブＶ１と第１の吸入側バルブＶ２とは対称面Ｓ１に対して略対称になるように設けられ、第１の結合点ＣＰ１、第２の結合点ＣＰ２がほぼ対称面Ｓ１上に配置されるように設けられ、第１のバルブユニットポート３５及び第２のバルブユニットポート３６とが対称面Ｓ１を中心として略対称になるように設けられる。
【００４９】
更に、第１の接続管３３及び第２の接続管３４は、夫々第１のポート３１と第１のバルブユニットポート３５との間、第２のポート３２と第２のバルブユニットポート３６との間を、対称面Ｓ１を中心として対称になるように設けられる。本実施の形態では、第１の接続管３３は、第１のポート３１からセルフシール継手ＳＣＣを介して正のＸ方向に直進し、所定の曲率でＸＹ面内において屈曲した後、負のＸ方向に直進して第１のバルブユニットポート３５に接続される。同様に、第２の接続管３４は、第２のポート３２からセルフシール継手ＳＣＣを介して負のＸ方向に直進し、所定の曲率でＸＹ面内において屈曲した後、正のＸ方向に直進して第２のバルブユニットポート３６に接続される。このとき、第１の接続管３３及び第２の接続管３４は、対称面Ｓ１に対して対称になるように設けられる。その結果、フランジ／配管ユニット４９、第１のポート３１、第２のポート３２、第１の接続管３３、第２の接続管３４、第１のバルブユニットポート３５、第２のバルブユニットポート３６を含む膨張機４０からバルブユニット２０にかけての配置全体が、対称面Ｓ１を中心として対称になる。
【００５０】
なお、本実施の形態のように、第１の接続管３３と第１のバルブユニットポート３５との間、及び第２の接続管３４と第２のバルブユニットポート３６との間は、セルフシール継手ＳＣＣを介して接続されてもよい。
【００５１】
このように、対称面Ｓ１を中心として対称になるような配置を行い、冷媒ガスが第１のバルブユニットポート３５及び第２のバルブユニットポート３６から夫々第１のポート３１及び第２のポート３２へ流入するタイミングを同期させることによって、膨張機４０に対して加わる水平方向の力を相殺すると共に、鉛直方向から水平方向への捻りの力が加わることを防止することができる。
【００５２】
なお、第１のポート３１、第２のポート３２、第１のバルブユニットポート３５、第２のバルブユニットポート３６は、同じ水平高さに設けられるが、対称面Ｓ１を中心として対称に設けられればよく、第１のバルブユニットポート３５及び第２のバルブユニットポート３６を第１のポート３１及び第２のポート３２と異なる水平高さに配置し、バルブユニット２０の設置高さを任意に設定することが可能である。
【００５３】
本実施の形態に係るパルス管冷凍機において、第１の蓄冷管４１、第１のパルス管４２、第２の蓄冷管４３、第２のパルス管４４は、上述したように、第１のポート３１と接続される。また第１のポート３１は、上述したように、第１の接続管３３及び第１のバルブユニットポート３５を介し、バルブユニット２０の第１の吐出側バルブＶ１及び第１の吸入側バルブＶ２と接続され、圧縮機１０の高圧配管１１及び低圧配管１２と切換え連通される。
【００５４】
しかしながら、本実施の形態に係るパルス管冷凍機において、第１の蓄冷管４１、第１のパルス管４２、第２の蓄冷管４３、第２のパルス管４４は、第２のポート３２とは接続されない。図１（ｂ）の一部断面に示されるように、第２の接続管３４は、第２のポート３２に接続されるものの、第２のポート３２が設けられる部分において、ユニット／配管ユニット４９のハウジング５９を貫通する貫通孔は設けられておらず、第２のポート３２は第１の蓄冷管４１、第１のパルス管４２、第２の蓄冷管４３又は第２のパルス管４４の何れとも接続されない。
【００５５】
次に、本実施の形態に係るパルス管冷凍機の冷熱発生の作用及びその際に水平方向の振動を抑制する作用について説明する。
【００５６】
始めに、パルス管冷凍機の冷熱発生の作用について説明する。
【００５７】
上記構成を有するパルス管冷凍機１００は、バルブユニット２０に収容された第１の吐出側バルブＶ１及び第１の吸入側バルブＶ２を連通させる動作及び遮断させる動作を、互いに逆になるように繰り返す。すると、第１の蓄冷管４１の高温端側は、高圧配管１１又は低圧配管１２と切換え連通される。その結果、第１の蓄冷管４１の低温端側と連通された第１のパルス管４２に冷媒ガスが周期的に供給／回収されるため、第１のパルス管４２内で冷媒ガスが圧縮と膨張とを繰返し、その際に断熱膨張で発生する冷熱を第１の蓄冷管４１に蓄冷することにより、第１の蓄冷管４１の低温端側は冷却される。
【００５８】
また、第１の蓄冷管４１を高圧配管１１に切換え連通すると共に、オリフィス５１を通して第１のパルス管４２の高温端側に冷媒ガスを流入させ、第１のパルス管４２の低温端側からの冷媒ガスの流入を抑制する。その後、第１のパルス管４２内の圧力がバッファ５５内の圧力よりも高くなると、第１のパルス管４２内の冷媒ガスがオリフィス５２を通ってバッファ５５内に流入し、第１のパルス管４２内の冷媒ガスが第１のパルス管４２の高温端側に移動する。
【００５９】
次に、第１の蓄冷管４１を低圧配管１２に切換え連通すると共に、オリフィス５１を通して第１のパルス管４２の高温端側から冷媒ガスを流出させ、第１のパルス管４２の低温端側からの冷媒ガスの流出を抑制する。その後、第１のパルス管４２内の圧力がバッファ５５内の圧力よりも低くなると、バッファ５５内の冷媒ガスがオリフィス５２を通って第１のパルス管４２内に流出し、第１のパルス管４２内の冷媒ガスが第１のパルス管４２の低温端側に移動する。
【００６０】
この結果、第１のパルス管４２内の圧力変化と流速変化のタイミングがずれて位相差が大きくなるため、冷媒ガスの圧縮／膨張が繰返されるときに冷凍機が冷熱を発生する仕事量が大きくなり、冷凍能力が向上する。本実施の形態に係るパルス管冷凍機１００において、冷媒ガスとして、例えばヘリウム（Ｈｅ）ガスを用いることができ、圧縮機１０の高圧配管１１及び低圧配管１２でのヘリウムガスの圧力を、夫々例えば２．５ＭＰａ及び０．５ＭＰａとすることができ、バルブの切換えの繰返し速度を１〜２Ｈｚとすることができる。その結果、１〜２Ｈｚの繰返し速度でヘリウムガスを２．５ＭＰａでの圧縮と０．５ＭＰａでの膨張を繰返すことによって、第１のパルス管４２の低温端側で例えば４０Ｋ程度の低温を得ることができる。
【００６１】
一方、第１の蓄冷管４１の低温端側に接続された第２の蓄冷管４３の高温端側は、第１の蓄冷管４１が高圧配管１１又は低圧配管１２と切換え連通されるのに伴い、第２の蓄冷管４３の低温端側と連通された第２のパルス管４４に冷媒ガスが周期的に供給／回収されるため、第２のパルス管４４内で冷媒ガスが圧縮と膨張とを繰返し、その際に断熱膨張で発生する冷熱を第２の蓄冷管４３に蓄冷することにより、第２の蓄冷管４３の低温端側は冷却される。
【００６２】
また、第２の蓄冷管４３を高圧配管１１に切換え連通すると共に、オリフィス５３を通して第２のパルス管４４の高温端側に冷媒ガスを流入させ、第２のパルス管４４の低温端側からの冷媒ガスの流入を抑制する。その後、第２のパルス管４４内の圧力がバッファ５６内の圧力よりも高くなると、第２のパルス管４４内の冷媒ガスがオリフィス５４を通ってバッファ５６内に流入し、第２のパルス管４４内の冷媒ガスが第２のパルス管４４の高温端側に移動する。
【００６３】
次に、第２の蓄冷管４３を低圧配管１２に切換え連通すると共に、オリフィス５３を通して第２のパルス管４４の高温端側から冷媒ガスを流出させ、第２のパルス管４４の低温端側からの冷媒ガスの流出を抑制する。その後、第２のパルス管４４内の圧力がバッファ５６内の圧力よりも低くなると、バッファ５６内の冷媒ガスがオリフィス５４を通って第２のパルス管４４内に流出し、第２のパルス管４４内の冷媒ガスが第２のパルス管４４の低温端側に移動する。
【００６４】
この結果、第２のパルス管４４内の圧力変化と流速変化のタイミングがずれて位相差が大きくなるため、冷媒ガスの圧縮／膨張が繰返されるときに冷凍機が冷熱を発生する仕事量が大きくなり、冷凍能力が向上する。本実施の形態に係るパルス管冷凍機１００において、冷媒ガスとして、例えばヘリウム（Ｈｅ）ガスを用いることができ、圧縮機１０の高圧配管１１及び低圧配管１２でのヘリウムガスの圧力を、夫々例えば２．５ＭＰａ及び０．５ＭＰａとすることができ、バルブの切換えの繰返し速度を１〜２Ｈｚとすることができる。その結果、１〜２Ｈｚの繰返し速度でヘリウムガスを２．５ＭＰａでの圧縮と０．５ＭＰａでの膨張を繰返すことによって、第２のパルス管４４の低温端側で例えば４Ｋ程度の低温を得ることができる。
【００６５】
次に、図２（ａ）乃至図２（ｄ）を参照し、横方向の振動を抑制する作用について説明する。図２（ａ）乃至図２（ｄ）は、本実施の形態に係るパルス管冷凍機を説明するための図であり、第１の吐出側バルブＶ１及び第１の吸入側バルブＶ２の開度、第１のポート３１及び第２のポート３２の圧力の時間変化を示す図である。
【００６６】
また、比較のために、図１９に示される従来のパルス管冷凍機２００について、高圧配管１１１及び低圧配管１１２の圧力を夫々ＰＨ及びＰＬとし、バルブユニット１２０に含まれる２つのバルブを吐出側バルブＶ１１及び吸入側バルブＶ１２とし、バルブユニット１２０が膨張機１４０に接続されるポートをポート１３１としたときの、第１の吐出側バルブＶ１１及び第１の吸入側バルブＶ１２の開度、ポート１３１の圧力の時間変化を図２０（ａ）乃至図２０（ｃ）に示す。
【００６７】
図２０（ａ）及び図２０（ｂ）に示されるように、図１９に示される従来のパルス管冷凍機２００においては、吐出側バルブＶ１１及び吸入側バルブＶ１２は、所定の時間Ｔ１毎に互いに逆になるように開状態（開度１００％）と閉状態（開度０％）との間で切換えられる。すると、ポート１３１における圧力Ｐ１１は、図２０（ｃ）に示されるように、所定の時間Ｔ１毎に高圧ＰＨから低圧ＰＬとの間で変化する。
【００６８】
一方、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示されるように、第１の吐出側バルブＶ１及び第１の吸入側バルブＶ２は、所定の時間Ｔ１毎に互いに逆になるように開状態（開度１００％）と閉状態（開度０％）との間で切換えられる。すると、第１のポート３１及び第２のポート３２における圧力Ｐ１及びＰ２は、図２（ｃ）及び図２（ｄ）に示されるように、同じタイミングで所定の時間Ｔ１毎に高圧ＰＨから低圧ＰＬとの間で変化する。この周期的な変化においては、Ｐ１がＰＬからＰＨに増大するときにＰ２もＰＬからＰＨに増大し、Ｐ１がＰＨからＰＬに減少するときにＰ２もＰＨからＰＬに減少するため、Ｐ１とＰ２は同位相で変化する。本実施の形態では、例えば繰返し速度を１〜２Ｈｚとすることができ、このときのＴ１を０．２５〜０．５秒とすることができる。また、ＰＨは２．５ＭＰａであり、ＰＬは０．５ＭＰａである。
【００６９】
Ｐ１及びＰ２がＰＬからＰＨに増大するとき、冷媒ガスが第１の接続管３３から第１のポート３１に流入することによって、膨張機４０は図１（ｂ）に示される負のＸ方向に押される。また同時に、冷媒ガスが第２の接続管３４から第２のポート３２に流入することによって、膨張機４０は図１（ｂ）に示される正のＸ方向に押される。これらの正負両Ｘ方向に押される力は略等しいため相殺し、膨張機４０は水平方向に移動しない。
【００７０】
同様に、Ｐ１及びＰ２がＰＨからＰＬに減少するときも、膨張機４０が正負両Ｘ方向に引かれる力が略等しいため相殺し、膨張機４０は水平方向に移動しない。その結果、膨張機４０の水平方向の振動は抑制される。
【００７１】
なお、膨張機４０の鉛直方向の振動については、第１の蓄冷管４１と第１の冷却ステージ４５とが固定されず、第１の連結管４７を用いて接続されること、第２の蓄冷管４３と第２の冷却ステージ４６とが固定されず、第２の連結管４８を用いて接続されること、によって振動が減衰され、振動は抑制される。
【００７２】
以上、本実施の形態に係るパルス管冷凍機によれば、膨張機の一の側及び一の側と反対側がバルブユニットと接続されることにより、各々の接続によって発生する振動を相殺し、膨張機の水平方向の振動を抑制することができる。
（第１の実施の形態の第１の変形例）
次に、図３を参照し、本発明の第１の実施の形態の第１の変形例に係るパルス管冷凍機を説明する。
【００７３】
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、本変形例に係るパルス管冷凍機を説明するための図であり、パルス管冷凍機の構成を模式的に示す平面図及び一部断面を含む正面図である。また、図３（ｂ）の一部に示される断面図は、図３（ａ）のＡ−Ａ線に伴う断面図である。ただし、以下の文中では、先に説明した部分には同一の符号を付し、説明を省略する場合がある（以下の変形例、実施の形態についても同様）。
【００７４】
本変形例に係るパルス管冷凍機は、第２の接続管が、第２のポートを介し、膨張機の内部の配管に接続される点で、第１の実施の形態に係るパルス管冷凍機と相違する。
【００７５】
図３（ａ）及び図３（ｂ）を参照するに、第１の実施の形態において、第２のポートが設けられる部分において、第２の接続管は第２のポートから膨張機の内部の配管に接続されないのと相違し、本変形例に係るパルス管冷凍機１００ａは、膨張機４０ａのフランジ／配管ユニット４９ａにおいて、第２の接続管３４が第２のポート３２から膨張機４０ａの内部の配管３７に接続される。
【００７６】
本変形例において、第１のポート３１が第１の蓄冷管４１、第１のパルス管４２、第２の蓄冷管４３、第２のパルス管４４に接続される構造は、図３（ｂ）に示されるように、第１の実施の形態と同様であり、Ｐ１及びＰ２がＰＬからＰＨに増大するとき、冷媒ガスが第１の接続管３３から第１のポート３１に流入することによって、膨張機４０ａは図３（ｂ）に示される負のＸ方向に押される。また同時に、冷媒ガスが第２の接続管３４から第２のポート３２に流入することによって、膨張機４０ａは図３（ｂ）に示される正のＸ方向に押される。これらの正負両Ｘ方向に押される力は略等しいため相殺し、膨張機４０ａは水平方向に移動しない。また、配管３７の径や長さを調整することによって、膨張機４０ａが第２のポート３２から受ける力を調整することができるため、膨張機４０ａが受ける水平方向の振動を略完全に相殺することができる。
【００７７】
同様に、Ｐ１及びＰ２がＰＨからＰＬに減少するときも、膨張機４０ａが正負両Ｘ方向に引かれる力が略等しいため相殺し、膨張機４０ａは水平方向に移動しない。その結果、膨張機４０ａの水平方向の振動は抑制される。
（第１の実施の形態の第２の変形例）
次に、図４を参照し、本発明の第１の実施の形態の第２の変形例に係るパルス管冷凍機を説明する。
【００７８】
図４（ａ）及び図４（ｂ）は、本変形例に係るパルス管冷凍機を説明するための図であり、パルス管冷凍機の構成を模式的に示す平面図及び一部断面を含む正面図である。また、図４（ｂ）の一部に示される断面図は、図４（ａ）のＡ−Ａ線に伴う断面図である。
【００７９】
本変形例に係るパルス管冷凍機は、第１の蓄冷管、第１のパルス管、第２の蓄冷管及び第２のパルス管が、第２のポートと接続される点で、第１の実施の形態に係るパルス管冷凍機と相違する。
【００８０】
図４（ａ）及び図４（ｂ）を参照するに、第１の実施の形態において、第２の接続管は第２のポートから膨張機の内部の配管に接続されないのと相違し、本変形例に係るパルス管冷凍機１００ｂは、膨張機４０ｂのフランジ／配管ユニット４９ｂにおいて、第１の蓄冷管４１、第１のパルス管４２、第２の蓄冷管４３及び第２のパルス管４４が、第１のポート３１と第１の蓄冷管４１との間の第１５の結合点ＣＰ１５を介し、第２のポート３２と接続される。尚、第１５の結合点ＣＰ１５は、第１１の結合点ＣＰ１１又は第１３の結合点ＣＰ１３と統合することもできる。図４（ｂ）に示されるのは、第１５の結合点Ｃ１５が第１３の結合点ＣＰ１３と統合される例である。
【００８１】
本変形例において、第１のポート３１が第１の蓄冷管４１、第１のパルス管４２、第２の蓄冷管４３、第２のパルス管４４に接続される構造は、図４（ｂ）に示されるように、第１の実施の形態と同様であり、Ｐ１及びＰ２がＰＬからＰＨに増大するとき、冷媒ガスが第１の接続管３３及び第２の接続管３４の両方から流入し、第１５の結合点ＣＰ１５で合流し、第１の蓄冷管４１に流入する。このとき、第１のポート３１及び第２のポート３２を介し、膨張機４０ｂが図４（ｂ）に示される正負両Ｘ方向から押されるが、正負両Ｘ方向から膨張機が押される力が略等しいため相殺し、膨張機４０ｂは水平方向に移動しない。
【００８２】
同様に、Ｐ１及びＰ２がＰＨからＰＬに減少するときも、膨張機４０ｂが正負両Ｘ方向に引かれる力が略等しいため相殺し、膨張機４０ｂは水平方向に移動しない。その結果、膨張機４０ｂの水平方向の振動は抑制される。
（第１の実施の形態の第３の変形例）
次に、図５を参照し、本発明の第１の実施の形態の第３の変形例に係るパルス管冷凍機を説明する。
【００８３】
図５（ａ）及び図５（ｂ）は、本変形例に係るパルス管冷凍機を説明するための図であり、パルス管冷凍機の構成を模式的に示す平面図及び一部断面を含む正面図である。また、図５（ｂ）の一部に示される断面図は、図５（ａ）のＡ−Ａ線に伴う断面図である。
【００８４】
本変形例に係るパルス管冷凍機は、第１の接続管と第２の接続管が、膨張機を中心として略対称になるように配置されない点で、第１の実施の形態に係るパルス管冷凍機と相違する。
【００８５】
図５（ａ）及び図５（ｂ）を参照するに、第１の実施の形態において、第１の接続管及び第２の接続管は、対称面を中心として対称になるように配置されるのと相違し、本変形例に係るパルス管冷凍機１００ｃでは、第２の接続管３４ａが、対称面Ｓ２を中心として第１の接続管３３に対し対称でない。本変形例において、膨張機４０、バルブユニット２０の配置は第１の実施の形態と同様であるが、第２の接続管３４ａは、第１の接続管３３より短い。
【００８６】
本変形例においても、Ｐ１及びＰ２がＰＬからＰＨに増大するとき、膨張機４０は、冷媒ガスが第１の接続管３３から第１のポート３１に流入することによって、図５（ｂ）に示される負のＸ方向に押され、同時に冷媒ガスが第２の接続管３４ａから第２のポート３２に流入することによって、図５（ｂ）に示される正のＸ方向に押される。
【００８７】
ここで、第２の接続管３４ａが第１の接続管３３と対称面Ｓ２に対して非対称であっても、第１の接続管３３、第２の接続管３４ａが第１のポート３１、第２のポート３２の近傍において対称面Ｓ２に対して対称に設けられるのであれば、正負両Ｘ方向に押される力は略等しいため相殺し、膨張機４０は水平方向に移動しない。
【００８８】
同様に、Ｐ１及びＰ２がＰＨからＰＬに減少するときも、膨張機４０が正負両Ｘ方向に引かれる力が略等しいため相殺し、膨張機４０は水平方向に移動しない。その結果、膨張機４０の水平方向の振動は抑制される。
（第１の実施の形態の第４の変形例）
次に、図６を参照し、本発明の第１の実施の形態の第４の変形例に係るパルス管冷凍機を説明する。
【００８９】
図６（ａ）及び図６（ｂ）は、本変形例に係るパルス管冷凍機を説明するための図であり、パルス管冷凍機の構成を模式的に示す平面図及び一部断面を含む正面図である。また、図６（ｂ）の一部に示される断面図は、図６（ａ）のＡ−Ａ線に伴う断面図である。
【００９０】
本変形例に係るパルス管冷凍機は、第１の接続管の途中及び第２の接続管の途中に、固定管でなくフレキ管を用いる点で、第１の実施の形態に係るパルス管冷凍機と相違する。
【００９１】
図６（ａ）及び図６（ｂ）を参照するに、第１の実施の形態において、第１の接続管及び第２の接続管は固定管であるのと相違し、本変形例に係るパルス管冷凍機１００ｄは、第１の接続管３３ｂの途中及び第２の接続管３４ｂの途中に第１のフレキ管３３ｄ及び第２のフレキ管３４ｄを用いる。
【００９２】
第１の接続管３３ｂは、第１のポート３１側から第１のバルブユニットポート３５側へ順に、第１の固定管３３ｃ、第１のフレキ管３３ｄ、第１の固定管３３ｅを有する。同様に、第２の接続管３４ｂは、第２のポート３２側から第２のバルブユニットポート３６側へ順に、第２の固定管３４ｃ、第２のフレキ管３４ｄ、第２の固定管３４ｅを有する。
【００９３】
第１の固定管３３ｃ、第１の固定管３３ｅ、第２の固定管３４ｃ及び第２の固定管３４ｅは、夫々第１の実施の形態における第１の接続管３３、第２の接続管３４と同様に、例えば外径１５ｍｍ、内径１０ｍｍのステンレス鋼よりなる固定管を用いることができる。
【００９４】
一方、第１のフレキ管３３ｄ及び第２のフレキ管３４ｄは、例えば外径１７ｍｍ、内径１０ｍｍのステンレス鋼よりなるフレキシブル管を用いることができる。
【００９５】
本変形例においても、Ｐ１及びＰ２がＰＬからＰＨに増大するとき、第１の接続管３３ｂ及び第２の接続管３４ｂが、その途中に、各々第１のフレキ管３３ｄ及び第２のフレキ管３４ｄを有していても、第１のポート３１、第２のポート３２の近傍においてステンレス鋼よりなる固定管である第１の固定管３３ｃ、第２の固定管３４ｃを用いて接続されるのであれば、膨張機４０が逆の方向から略等しい大きさの力で押されるため、各々の力が互いに相殺される。また、Ｐ１及びＰ２がＰＨからＰＬに減少するとき、同様に膨張機４０が逆の方向から略等しい大きさの力で引かれるため、各々の力が互いに相殺される。その結果、膨張機４０は、水平方向の振動を抑制することができる。
（第２の実施の形態）
次に、図７及び図８を参照し、本発明の第２の実施の形態に係るパルス管冷凍機を説明する。
【００９６】
図７は、本実施の形態に係るパルス管冷凍機を説明するための図であり、パルス管冷凍機の構成を模式的に示す一部断面を含む正面図である。
【００９７】
本実施の形態に係るパルス管冷凍機は、２台の圧縮機及び２台のバルブユニットを備える点で、第１の実施の形態に係るパルス管冷凍機と相違する。
【００９８】
図７を参照するに、第１の実施の形態において、１台の圧縮機及び１台のバルブユニットを備えるのと相違し、本実施の形態に係るパルス管冷凍機１００ｅは、２台の圧縮機である第１の圧縮機１０ａ、第２の圧縮機１０ｂ、及び２台のバルブユニットである第１のバルブユニット２０ａ、第２のバルブユニット２０ｂを有する。
【００９９】
圧縮機１０ａは、第１の実施の形態と同様に、吐出側に高圧配管１１ａ、吸入側に低圧配管１２ａを有し、圧縮機１０ｂも、第１の実施の形態と同様に、吐出側に高圧配管１１ｂ、吸入側に低圧配管１２ｂを有する。圧縮機１０ｂは、圧縮機１０ａと同一の圧縮機であり、高圧配管１１ａ及び高圧配管１１ｂの圧力は等しいＰＨであり、低圧配管１２ａ及び低圧配管１２ｂの圧力は等しいＰＬである。
【０１００】
図７に示されるように、本実施の形態に係るパルス管冷凍機１００ｅは、第１の圧縮機１０ａ、第２の圧縮機１０ｂ、第１のバルブユニット２０ａ、第２のバルブユニット２０ｂ、膨張機４０を有する。膨張機は、第１の実施の形態に係るパルス管冷凍機１００に含まれる膨張機４０と同一である。
【０１０１】
フランジ／配管ユニット４９は、第１の実施の形態と異なり、第１のバルブユニット２０ａ及び第２のバルブユニット２０ｂと接続される。フランジ／配管ユニット４９は、略軸対称の円筒形状に近いハウジング５９の側周面に設けられた第１のポート３１及びハウジング５９の側周面の第１のポート３１と反対側に設けられた第２のポート３２を有し、第１のポート３１において、第１のバルブユニット２０ａの第１の吐出側バルブＶ３及び第１の吸入側バルブＶ４と第１の接続管３３ｆを用いて接続され、第２のポート３２において、第２のバルブユニット２０ｂの第２の吐出側バルブＶ５及び第２の吸入側バルブＶ６と第２の接続管３４ｆを用いて接続される。第１のポート３１及び第２のポート３２の各々が、本発明における膨張機の一の側及び一の側と反対側の各々に相当し、第１の接続管３３ｆ及び第２の接続管３４ｆの各々は、本発明における一の接続管及び他の接続管の各々に相当するのは、第１の実施の形態と同様である。
【０１０２】
具体的には、第１のバルブユニット２０ａの第１の吐出側バルブＶ３の吐出側が、膨張機４０の第１のポート３１と接続される。また、第１のバルブユニット２０ａの第１の吸入側バルブＶ４の吸入側が、第１の吐出側バルブＶ３の吐出側と膨張機４０の第１のポート３１との中間点であって、第１のバルブユニット２０ａの内部に設けられる第３の結合点ＣＰ３を介して膨張機４０の第１のポート３１と接続される。
【０１０３】
また、第２のバルブユニット２０ｂの第２の吐出側バルブＶ５の吐出側が、膨張機４０の第２のポート３２と接続される。また、第２のバルブユニット２０ｂの第２の吸入側バルブＶ６の吸入側が、第２の吐出側バルブＶ５の吐出側と膨張機４０の第２のポート３２との中間点であって、第２のバルブユニット２０ｂの内部に設けられる第４の結合点ＣＰ４を介して膨張機４０の第２のポート３２と接続される。
【０１０４】
ここで、第３の結合点ＣＰ３から第１のポート３１への中間点であって、第１のバルブユニット２０ａの外部への出口を第１のバルブユニットポート３５ａとすると、第１のポート３１と第１のバルブユニットポート３５ａとの間は、第１の接続管３３ｆを用いて接続される。同様に、第４の結合点ＣＰ４から第２のポート３２への中間点であって、第２のバルブユニット２０ｂの外部への出口を第２のバルブユニットポート３６ａとすると、第２のポート３２と第２のバルブユニットポート３６ａとの間は、第２の接続管３４ｆを用いて接続される。
【０１０５】
第１の接続管３３ｆは、第１のポート３１と第１のバルブユニットポート３５ａとの間を気密に接続するように設けられる。同様に、第２の接続管３４ｆは、第２のポート３２と第２のバルブユニットポート３６ａとの間を気密に接続するように設けられる。第１の接続管３３ｆ及び第２の接続管３４ｆの材質は、第１の実施の形態と同様に、例えば外径１５ｍｍ、内径１０ｍｍのステンレス鋼よりなる固定管を用いて接続される。なお、第１の接続管３３ｆ及び第２の接続管３４ｆは、共にセルフシール継手ＳＣＣを用い、夫々第１のポート３１及び第２のポート３２に気密且つ分離可能に接続される。
【０１０６】
本実施の形態に係るパルス管冷凍機１００ｅにおいて、第１のポート３１及び第２のポート３２を結ぶ直線に沿った水平方向をＸ方向とし、Ｘ方向と直交し、蓄冷管及びパルス管の中心軸方向に沿った方向をＺ方向とすると、膨張機４０のフランジ／配管ユニット４９は、その軸対称の中心を通りＸ方向に直交するＸ面である対称面に対し、第１のポート３１及び第２のポート３２が対称になるように配置される。
【０１０７】
一方、第１のバルブユニット２０ａ及び第２のバルブユニット２０ｂは、膨張機４０のフランジ／配管ユニット４９からＸ方向に離れた位置であって、上述した対称面を中心として対称になるような位置に設けられる。この場合、第１のバルブユニットポート３５ａ及び第２のバルブユニットポート３６ａも、この対称面を中心として略対称になるように設けられる。
【０１０８】
更に、第１の接続管３３ｆ及び第２の接続管３４ｆも、夫々第１のポート３１と第１のバルブユニットポート３５ａとの間、第２のポート３２と第２のバルブユニットポート３６ａとの間を、対称面を中心として対称になるように設けられる。本実施の形態では、第１の接続管３３ｆは、第１のポート３１からセルフシール継手ＳＣＣを介して正のＸ方向に直進して第１のバルブユニットポート３５ａに接続される。同様に、第２の接続管３４ｆは、第２のポート３２からセルフシール継手ＳＣＣを介して負のＸ方向に直進して第２のバルブユニットポート３６ａに接続される。その結果、膨張機４０、フランジ／配管ユニット４９、第１のポート３１、第２のポート３２、第１の接続管３３ｆ、第２の接続管３４ｆ、第１のバルブユニットポート３５ａ、第２のバルブユニットポート３６ａの配置が、上述した対称面を中心として対称になる。
【０１０９】
なお、第１のポート３１、第２のポート３２、第１のバルブユニットポート３５ａ、第２のバルブユニットポート３６ａは、同じ水平高さに設けられるが、対称面を中心として対称に設けられればよく、第１のバルブユニットポート３５ａ及び第２のバルブユニットポート３６ａを第１のポート３１及び第２のポート３２と異なる水平高さに配置することが可能である。
【０１１０】
本実施の形態に係るパルス管冷凍機１００ｅにおいては、第１の実施の形態と同様に、第１の蓄冷管４１、第１のパルス管４２、第２の蓄冷管４３、第２のパルス管４４は、第１のポート３１と接続され、第２のポート３２とは接続されない。
【０１１１】
本実施の形態に係るパルス管冷凍機１００ｅの冷熱発生の作用は、第１の実施の形態に係るパルス管冷凍機１００と同様である。
【０１１２】
次に、図８を参照し、本実施の形態に係るパルス管冷凍機１００ｅの水平方向の振動を抑制する作用について説明する。図８（ａ）乃至図８（ｆ）は、本実施の形態に係るパルス管冷凍機を説明するための図であり、第１及び第２の吐出側バルブ並びに第１及び第２の吸入側バルブの開度、第１及び第２のポートの圧力の時間変化を示す図である。
【０１１３】
図８（ａ）及び図８（ｂ）に示されるように、第１の吐出側バルブＶ３及び第１の吸入側バルブＶ４は、所定の時間Ｔ１毎に互いに逆になるように開状態（開度１００％）と閉状態（開度０％）との間で切換えられる。また、第２の吐出側バルブＶ５及び第２の吸入側バルブＶ６は、図８（ｃ）及び図８（ｄ）に示されるように、夫々第１の吐出側バルブＶ３及び第１の吸入側バルブＶ４と同じタイミングで開状態（開度１００％）又は閉状態（開度０％）になるように、第１のバルブユニット２０ａと同一のパルス電源によって切り換えられる。すると、第１のポート３１及び第２のポート３２における圧力Ｐ１及びＰ２は、図８（ｅ）及び図８（ｆ）に示されるように、同じタイミングで所定の時間Ｔ１毎に高圧ＰＨから低圧ＰＬとの間で変化する。この周期的な変化においては、Ｐ１がＰＬからＰＨに増大するときにＰ２もＰＬからＰＨに増大し、Ｐ１がＰＨからＰＬに減少するときにＰ２もＰＨからＰＬに減少するため、Ｐ１とＰ２は同位相で変化する。本実施の形態では、例えば繰返し速度を１〜２Ｈｚとすることができ、このときのＴ１を０．２５〜０．５秒とすることができる。また、ＰＨは２．５ＭＰａであり、ＰＬは０．５ＭＰａである。
【０１１４】
Ｐ１及びＰ２がＰＬからＰＨに増大するとき、冷媒ガスが第１の接続管３３ｆから第１のポート３１を介して膨張機４０内に流入するため、膨張機４０は、水平方向又は鉛直方向に押される。
【０１１５】
ここで、膨張機４０が鉛直方向に押される力が減衰される作用については、第１の実施の形態と同様である。
【０１１６】
また、膨張機４０の水平方向の振動は、以下のように抑制される。
【０１１７】
Ｐ１及びＰ２がＰＬからＰＨに増大するとき、冷媒ガスが第１の接続管３３ｆから第１のポート３１に流入することによって、膨張機４０は図７に示される負のＸ方向に押される。また同時に、冷媒ガスが第２の接続管３４ｆから第２のポート３２に流入することによって、膨張機４０は図７に示される正のＸ方向に押される。これらの膨張機４０が正負両Ｘ方向に押される力は略等しいため相殺し、膨張機４０は水平方向に移動しない。
【０１１８】
同様に、Ｐ１及びＰ２がＰＨからＰＬに減少するときも、膨張機４０が正負両Ｘ方向に引かれる力が略等しいため相殺し、膨張機４０は水平方向に移動しない。その結果、膨張機４０の水平方向の振動は抑制される。
【０１１９】
以上、本実施の形態に係るパルス管冷凍機によれば、膨張機の一の側及び一の側と反対側がバルブユニットと接続されることにより、各々の接続によって発生する振動を相殺し、膨張機の水平方向の振動を抑制することができる。
【０１２０】
なお、本実施の形態において、第１の接続管３３ｆ及び第２の接続管３４ｆをその径が互いに異なるものにする等の調整を行うことにより、第１の圧縮機１０ａ及び第２の圧縮機１０ｂとして異なる圧縮能力を有するものを用い、高圧配管１１ａ及び高圧配管１１ｂを互いに異なる圧力にし、低圧配管１２ａ及び低圧配管１２ｂを互いに異なる圧力にすることもできる。
（第２の実施の形態の第１の変形例）
次に、図９を参照し、本発明の第２の実施の形態の第１の変形例に係るパルス管冷凍機を説明する。
【０１２１】
図９は、本変形例に係るパルス管冷凍機を説明するための図であり、パルス管冷凍機の構成を模式的に示す一部断面を含む正面図である。
【０１２２】
本変形例に係るパルス管冷凍機は、第２の接続管が、第２のポートを介し、膨張機の内部の配管に接続される点で、第２の実施の形態に係るパルス管冷凍機と相違する。
【０１２３】
図９を参照するに、第２の実施の形態において、第２の接続管は第２のポートから膨張機の内部の配管に接続されないのと相違し、本変形例に係るパルス管冷凍機１００ｆは、第２の接続管３４ｆが第２のポート３２から膨張機４０ａの内部の配管３７に接続される。
【０１２４】
本変形例において、第１のポート３１が第１の蓄冷管４１、第１のパルス管４２、第２の蓄冷管４３、第２のパルス管４４に接続される構造は、図９に示されるように、第２の実施の形態と同様である。
【０１２５】
一方、第２の接続管３４ｆは、図９に示されるように、第２のポート３２を介し、配管３７に接続される。
【０１２６】
本変形例において、第１のポート３１及び第２のポート３２の各々に接続される第１の接続管３３ｆ及び第２の接続管３４ｆの内部の圧力であるＰ１及びＰ２がＰＬからＰＨに増大するとき、冷媒ガスが第１の接続管３３ｆから第１のポート３１に流入することによって、膨張機４０ａは図９に示される負のＸ方向に押される。また同時に、冷媒ガスが第２の接続管３４ｆから第２のポート３２に流入することによって、膨張機４０ａは図９に示される正のＸ方向に押される。ここで、配管３７の径や長さを調整することによって、膨張機４０ａが第２のポート３２に流入する冷媒ガスから正のＸ方向に押される力を調整することができる。このとき、膨張機４０ａが正負両Ｘ方向に押される力は略等しいため相殺し、膨張機４０ａは水平方向に移動しない。
【０１２７】
同様に、Ｐ１及びＰ２がＰＨからＰＬに減少するときも、膨張機４０ａが正負両Ｘ方向に引かれる力が略等しいため相殺し、膨張機４０ａは水平方向に移動しない。その結果、膨張機４０ａの水平方向の振動を抑制することができる。
（第２の実施の形態の第２の変形例）
次に、図１０を参照し、本発明の第２の実施の形態の第２の変形例に係るパルス管冷凍機を説明する。
【０１２８】
図１０は、本変形例に係るパルス管冷凍機を説明するための図であり、パルス管冷凍機の構成を模式的に示す一部断面を含む正面図である。
【０１２９】
本変形例に係るパルス管冷凍機は、第１の蓄冷管、第１のパルス管、第２の蓄冷管及び第２のパルス管が、第２のポートと接続される点で、第１の実施の形態に係るパルス管冷凍機と相違する。
【０１３０】
図１０を参照するに、第２の実施の形態において、第２の接続管は第２のポートから膨張機の内部の配管に接続されないのと相違し、本変形例に係るパルス管冷凍機１００ｇは、第１の蓄冷管４１、第１のパルス管４２、第２の蓄冷管４３及び第２のパルス管４４が、第１のポート３１と第１の蓄冷管４１との間の第１５の結合点ＣＰ１５を介し、第２のポート３２と接続される。尚、第１５の結合点ＣＰ１５は、第１１の結合点ＣＰ１１又は第１３の結合点ＣＰ１３と統合することもできる。図１０に示されるのは、第１５の結合点ＣＰ１５が第１３の結合点ＣＰ１３と統合される例である。
【０１３１】
本変形例において、第１のポート３１及び第２のポート３２の各々に接続される第１の接続管３３ｆ及び第２の接続管３４ｆの内部の圧力であるＰ１及びＰ２がＰＬからＰＨに増大するとき、冷媒ガスが第１の接続管３３ｆ及び第２の接続管３４ｆの両方から流入し、第１５の結合点ＣＰ１５で合流し、第１の蓄冷管４１に流入する。このとき、第１のポート３１及び第２のポート３２を介し、膨張機４０ｂが正負両Ｘ方向から押されるが、正負両Ｘ方向から膨張機４０ｂが押される力が略等しいため相殺し、膨張機４０ｂは水平方向に移動しない。
【０１３２】
同様に、Ｐ１及びＰ２がＰＨからＰＬに減少するときも、膨張機４０ｂが正負両Ｘ方向に引かれる力が略等しいため相殺し、膨張機４０ｂは水平方向に移動しない。その結果、水平方向の振動を抑制することができる。
（第２の実施の形態の第３の変形例）
次に、図１１を参照し、本発明の第２の実施の形態の第３の変形例に係るパルス管冷凍機を説明する。
【０１３３】
図１１は、本変形例に係るパルス管冷凍機を説明するための図であり、パルス管冷凍機の構成を模式的に示す一部断面を含む正面図である。
【０１３４】
本変形例に係るパルス管冷凍機は、第１の接続管と第２の接続管が、膨張機を中心として非対称に設けられる点で、第２の実施の形態に係るパルス管冷凍機と相違する。
【０１３５】
図１１を参照するに、第２の実施の形態において、第１の接続管及び第２の接続管は、対称面を中心として互いに対称になるように設けられるのと相違し、本変形例に係るパルス管冷凍機１００ｈは、第１の接続管３３ｇが、膨張機４０のフランジ／配管ユニット４９を中心として第２の接続管３４ｆに対して非対称に設けられる。本変形例において、第１のバルブユニット２０ａは、第１のバルブユニット２０ａと膨張機４０との距離が、第２のバルブユニット２０ｂと膨張機４０との距離より長くなるように設けられるため、第１の接続管３３ｇは、第２の接続管３４ｆより長い。
【０１３６】
本変形例においても、第１のポート３１及び第２のポート３２の各々に接続される第１の接続管３３ｇ及び第２の接続管３４ｆの内部の圧力であるＰ１及びＰ２がＰＬからＰＨに増大するとき、冷媒ガスが第１の接続管３３ｇから第１のポート３１に流入するのと当時に冷媒ガスが第２の接続管３４ｆから第２のポート３２に流入し、膨張機４０が正負両Ｘ方向に押される力は略等しいため相殺し、膨張機４０は水平方向に移動しない。
【０１３７】
同様に、Ｐ１及びＰ２がＰＨからＰＬに減少するときも、膨張機４０が正負両Ｘ方向に引かれる力が略等しいため相殺し、膨張機４０は水平方向に移動しない。その結果、膨張機４０の水平方向の振動を抑制することができる。
（第２の実施の形態の第４の変形例）
次に、図１２を参照し、本発明の第２の実施の形態の第４の変形例に係るパルス管冷凍機を説明する。
【０１３８】
図１２は、本変形例に係るパルス管冷凍機を説明するための図であり、パルス管冷凍機の構成を模式的に示す一部断面を含む正面図である。
【０１３９】
本変形例に係るパルス管冷凍機は、第１の接続管と第２の接続管の途中に、固定管でなくフレキ管を用いる点で、第２の実施の形態に係るパルス管冷凍機と相違する。
【０１４０】
図１２を参照するに、第２の実施の形態において、第１の接続管及び第２の接続管は、固定管であるのと相違し、本変形例に係るパルス管冷凍機１００ｉは、第１の接続管３３ｈの途中にフレキ管を用いる。
【０１４１】
第１の接続管３３ｈは、第１のポート３１側から第１のバルブユニットポート３５ａ側への順に、第１の固定管３３ｉ、第１のフレキ管３３ｊを有する。
【０１４２】
第１の固定管３３ｉは、例えば外径１５ｍｍ、内径１０ｍｍのステンレス鋼よりなる固定管を用いることができる。また、第１のフレキ管３３ｊは、例えば外径１７ｍｍ、内径１０ｍｍのステンレス鋼よりなるフレキシブル管を用いることができる。
【０１４３】
本変形例においても、第１のポート３１及び第２のポート３２の各々に接続される第１の接続管３３ｈ及び第２の接続管３４ｆの内部の圧力であるＰ１及びＰ２がＰＬからＰＨに増大するとき、冷媒ガスが第１の接続管３３ｈから第１のポート３１に流入するのと当時に冷媒ガスが第２の接続管３４ｆから第２のポート３２に流入し、膨張機４０が正負両Ｘ方向に押される力は略等しいため相殺し、膨張機４０は水平方向に移動しない。
【０１４４】
同様に、Ｐ１及びＰ２がＰＨからＰＬに減少するときも、膨張機４０が正負両Ｘ方向に引かれる力が略等しいため相殺し、膨張機４０は水平方向に移動しない。その結果、膨張機４０の水平方向の振動を抑制することができる。
（第２の実施の形態の第５の変形例）
次に、図１３を参照し、本発明の第２の実施の形態の第５の変形例に係るパルス管冷凍機を説明する。
【０１４５】
図１３は、本変形例に係るパルス管冷凍機を説明するための図であり、パルス管冷凍機の構成を模式的に示す一部断面を含む正面図である。
【０１４６】
本変形例に係るパルス管冷凍機は、第１のバルブユニット及び第２のバルブユニットが直接第１のポート及び第２のポートに直結される点で、第２の実施の形態に係るパルス管冷凍機と相違する。
【０１４７】
図１３を参照するに、第２の実施の形態において、第１のバルブユニット及び第２のバルブユニットが、第１の接続管及び第２の接続管を介して第１のポート及び第２のポートと接続されるのと相違し、本変形例に係るパルス管冷凍機１００ｊは、第１のバルブユニット２０ａ及び第２のバルブユニット２０ｂが、夫々第１のポート３１及び第２のポート３２に直結される。
【０１４８】
本変形例においても、第１のバルブユニット２０ａ及び第２のバルブユニット２０ｂが、対称面に対して略対称になるように設けられることによって、Ｐ１及びＰ２がＰＬからＰＨに増大又はＰＨからＰＬに減少するとき、膨張機４０が正負両Ｘ方向に押される又は引かれる力が相殺し、膨張機４０は水平方向に移動せず、膨張機４０の水平方向の振動を抑制することができる。
（第３の実施の形態）
次に、図１４及び図１５を参照し、本発明の第３の実施の形態に係るパルス管冷凍機を説明する。
【０１４９】
図１４は、本実施の形態に係るパルス管冷凍機を説明するための図であり、パルス管冷凍機の構成を模式的に示す一部断面を含む正面図である。
【０１５０】
本実施の形態に係るパルス管冷凍機は、２台のバルブユニットの各々が膨張機に接続される２箇所の接続点が膨張機に並んで設けられる点で、第１の実施の形態に係るパルス管冷凍機と相違する。
【０１５１】
図１４を参照するに、第１の実施の形態において、１台のバルブユニットが膨張機の一の側及び一の側と反対側の２箇所で接続されるのと相違し、本実施の形態に係るパルス管冷凍機１００ｋは、第１のバルブユニット２０ｃ及び第２のバルブユニット２０ｄが膨張機４０ｃに接続される第１のポート３１ａ及び第２のポート３２ａが、膨張機４０ｃに並んで設けられる。本実施の形態においては、膨張機４０ｃのフランジ／配管ユニット４９ｃに第１の蓄冷管４１、第１のパルス管４２、第２の蓄冷管４３及び第２のパルス管４４が設けられる側と反対側を上面側とするとき、上面側に設けられる。
【０１５２】
なお、本発明におけるバルブユニットとは、対応する１つの吐出側バルブ及び１つの吸入側バルブとで構成される１組のバルブ対を意味する。更に、複数のバルブユニットは、一つの筐体に収納されていてもよい。従って、本実施の形態において、第１のバルブユニット２０ｃ及び第２のバルブユニット２０ｄは、筐体２９ａに収納されているが、２つのバルブユニットに相当する。
【０１５３】
図１４に示されるように、本実施の形態に係るパルス管冷凍機１００ｋは、圧縮機１０、第１のバルブユニット２０ｃ、第２のバルブユニット２０ｄ、膨張機４０ｃを有する。膨張機４０ｃは、以下に説明するフランジ／配管ユニット４９ｃ以外の部分は、第１の実施の形態に係るパルス管冷凍機１００に含まれる膨張機４０と同一である。
【０１５４】
圧縮機１０は、第１の実施の形態と同様に、吐出側に高圧配管、吸入側に低圧配管を有し、高圧配管の圧力はＰＨであり、低圧配管の圧力はＰＬである。但し、圧縮機１０は、第１のバルブユニット２０ｃ及び第２のバルブユニット２０ｄの各々に接続されるため、圧縮機１０の高圧配管は高圧配管１１ｃ、１１ｄの２本に分岐し、低圧配管は低圧配管１２ｃ、１２ｄの２本に分岐して接続される。
【０１５５】
フランジ／配管ユニット４９ｃは、第１の実施の形態と異なり、第１のバルブユニット２０ｃ及び第２のバルブユニット２０ｄと接続される。フランジ／配管ユニット４９ｃは、略軸対称の円筒形状に近いハウジング５９ｃの上面側に並んで設けられた第１のポート３１ａ及び第２のポート３２ａを有し、第１のポート３１ａは、第１のバルブユニット２０ｃの第１の吐出側バルブＶ７及び第１の吸入側バルブＶ８と接続され、第２のポート３２ａは、第２のバルブユニット２０ｄの第２の吐出側バルブＶ９及び第２の吸入側バルブＶ１０と接続される。
【０１５６】
具体的には、第１のバルブユニット２０ｃの第１の吐出側バルブＶ７の吐出側が、膨張機４０ｃの第１のポート３１ａと接続される。また、第１のバルブユニット２０ｃの第１の吸入側バルブＶ８の吸入側が、第１の吐出側バルブＶ７の吐出側と膨張機４０ｃの第１のポート３１ａとの中間点であって、第１のバルブユニット２０ｃの内部に設けられる第５の結合点ＣＰ５を介して膨張機４０ｃの第１のポート３１ａと接続される。
【０１５７】
また、第２のバルブユニット２０ｄの第２の吐出側バルブＶ９の吐出側が、膨張機４０ｃの第２のポート３２ａと接続される。また、第２のバルブユニット２０ｄの第２の吸入側バルブＶ１０の吸入側が、第２の吐出側バルブＶ９の吐出側と膨張機４０ｃの第１のポート３１ａとの中間点であって、第２のバルブユニット２０ｄの内部に設けられる第６の結合点ＣＰ６を介して膨張機４０ｃの第２のポート３２ａと接続される。
【０１５８】
なお、第５の結合点ＣＰ５から第１のポート３１ａへの中間点であって、第１のバルブユニット２０ｃの外部への出口を第１のバルブユニットポート３５ｂとし、第６の結合点ＣＰ６から第２のポート３２ａへの中間点であって、第２のバルブユニット２０ｄの外部への出口を第２のバルブユニットポート３６ｂとすると、第１のバルブユニットポート３５ｂ及び第２のバルブユニットポート３６ｂは、セルフシール継手ＳＣＣを用い、第１のポート３１ａ及び第２のポート３２ａの夫々に気密且つ分離可能に接続される。
【０１５９】
なお、本実施の形態において、第１のポート３１ａ及び第２のポート３２ａが並んで設けられるとは、第２のポート３２ａがフランジ／配管ユニット４９ｃのハウジング５９ｃにおいて第２のポート３２ａが第１のポート３１ａの近くに設けられ、第２のポート３２ａに接続されるＳＣＣが略平行になるように設けられることを意味する。
【０１６０】
本実施の形態に係るパルス管冷凍機１００ｋにおいては、第１の実施の形態と同様に、第１の蓄冷管４１、第１のパルス管４２、第２の蓄冷管４３、第２のパルス管４４は、第１のポート３１ａと接続され、第２のポート３２ａとは接続されない。
【０１６１】
本実施の形態に係るパルス管冷凍機１００ｋの冷熱発生の作用は、第１の実施の形態に係るパルス管冷凍機１００と同様である。
【０１６２】
次に、図１５を参照し、本実施の形態に係るパルス管冷凍機１００ｅの水平方向の振動を抑制する作用について説明する。図１５（ａ）乃至図１５（ｆ）は、本実施の形態に係るパルス管冷凍機を説明するための図であり、第１及び第２の吐出側バルブ並びに第１及び第２の吸入側バルブの開度、第１及び第２のポートの圧力の時間変化を示す図である。
【０１６３】
図１５（ａ）及び図１５（ｂ）に示されるように、第１の吐出側バルブＶ７及び第１の吸入側バルブＶ８は、所定の時間Ｔ１毎に互いに逆になるように開状態（開度１００％）と閉状態（開度０％）との間で切換えられる。但し、本実施の形態では、第１の実施の形態と異なり、図１５（ｃ）及び図１５（ｄ）に示されるように、第２の吐出側バルブＶ９は、第１の吸入側バルブＶ８と同じタイミングで開状態（開度１００％）又は閉状態（開度０％）になるように、第１のバルブユニット２０ｃと同一のパルス電源によって切り換えられ、第２の吸入側バルブＶ１０は、第１の吐出側バルブＶ７と同じタイミングで開状態（開度１００％）又は閉状態（開度０％）になるように、第１のバルブユニット２０ａと同一のパルス電源によって切り換えられる。従って、第１のポート３１ａ及び第２のポート３２ａにおける圧力Ｐ１及びＰ２は、図１５（ｅ）及び図１５（ｆ）に示されるように、所定の時間Ｔ１毎に高圧ＰＨから低圧ＰＬとの間を逆位相で周期的に変化する。本実施の形態では、例えば繰返し速度を１〜２Ｈｚとすることができ、このときのＴ１を０．２５〜０．５秒とすることができる。また、ＰＨは２．５ＭＰａであり、ＰＬは０．５ＭＰａである。
【０１６４】
Ｐ１がＰＬからＰＨに増大すると共にＰ２がＰＨからＰＬに減少するとき、冷媒ガスが第１のポート３１ａに流入するため、膨張機４０ｃは図１４に示される負のＺ方向（鉛直方向）に押される。また同時に、冷媒ガスが第２のポート３２ａから流出することによって、膨張機４０ｃは図１４に示される正のＺ方向に引かれる。このとき、膨張機４０ｃを正負両Ｚ方向に押す（又は引く）力は略等しいため相殺し、膨張機４０ｃは鉛直方向に移動しない。
【０１６５】
同様に、Ｐ１がＰＨからＰＬに減少すると共にＰ２がＰＬからＰＨに増大するとき、膨張機４０ｃを正負両Ｚ方向に引く（又は押す）力が略等しいため相殺し、膨張機４０ｃは鉛直方向に移動しない。その結果、膨張機４０ｃの鉛直方向の振動を抑制することができる。
【０１６６】
以上、本実施の形態に係るパルス管冷凍機によれば、２つの逆位相で動作するバルブユニットの各々が膨張機に接続される２つの接続点が並んで設けられることにより、各々の接続によって発生する振動を相殺し、膨張機の鉛直方向の振動を抑制することができる。
（第３の実施の形態の第１の変形例）
次に、図１６を参照し、本発明の第３の実施の形態の第１の変形例に係るパルス管冷凍機を説明する。
【０１６７】
図１６は、本変形例に係るパルス管冷凍機を説明するための図であり、パルス管冷凍機の構成を模式的に示す一部断面を含む正面図である。
【０１６８】
本変形例に係るパルス管冷凍機は、第２のバルブユニットが、第２のポートを介し、膨張機の内部の配管に接続される点で、第３の実施の形態に係るパルス管冷凍機と相違する。
【０１６９】
図１６を参照するに、第３の実施の形態において、第２のバルブユニットは第２のポートから膨張機の内部の配管に接続されないのと相違し、本変形例に係るパルス管冷凍機１００ｌは、第２のバルブユニットポート３６ｂが第２のポート３２ａから膨張機４０ｄの内部の配管３７ａに接続される。
【０１７０】
本変形例において、第１のポート３１ａが第１の蓄冷管４１、第１のパルス管４２、第２の蓄冷管４３、第２のパルス管４４に接続される構造は、図１６に示されるように、第３の実施の形態と同様であり、第１のポート３１ａを介して膨張機４０ｄが受ける鉛直方向の振動も、第１の実施の形態と同様である。
【０１７１】
一方、第２のバルブユニットポート３６ｂは、図１６に示されるように、第２のポート３２ａを介し、配管３７ａに接続される。
【０１７２】
本変形例において、Ｐ１がＰＬからＰＨに増大すると共にＰ２がＰＨからＰＬに減少するとき、冷媒ガスが第１のバルブユニットポート３５ｂから第１のポート３１ａに流入することによって、膨張機４０ｄは図１６に示される負のＺ方向に押される。また同時に、冷媒ガスが第２のポート３２ａから第２のバルブユニットポート３６ｂへ流出することによって、膨張機４０ｄは図１６に示される正のＺ方向に引かれる。ここで、配管３７ａの径や長さを調整することによって、膨張機４０ｄが第２のポート３２ａに流入する冷媒ガスから正のＺ方向に引かれる力を調整することができる。このとき、膨張機４０ｄを負のＺ方向に押す（又は正のＺ方向に引く）力は略等しいため相殺し、膨張機４０ｄは鉛直方向に移動しない。
【０１７３】
同様に、Ｐ１がＰＨからＰＬに減少すると共にＰ２がＰＬからＰＨに増大するときも、膨張機４０ｄを正のＺ方向に引く（又は負のＺ方向に押す）力が略等しいため相殺し、膨張機４０ｄは鉛直方向に移動しない。その結果、膨張機４０ｄの鉛直方向の振動を抑制することができる。
（第３の実施の形態の第２の変形例）
次に、図１７を参照し、本発明の第３の実施の形態の第２の変形例に係るパルス管冷凍機を説明する。
【０１７４】
図１７は、本変形例に係るパルス管冷凍機を説明するための図であり、パルス管冷凍機の構成を模式的に示す一部断面を含む正面図である。
【０１７５】
本変形例に係るパルス管冷凍機は、第１及び第２のバルブユニットが、第１の接続管及び第２の接続管を用いて第１のポート及び第２のポートに接続される点で、第３の実施の形態に係るパルス管冷凍機と相違する。
【０１７６】
図１７を参照するに、第３の実施の形態において、第１のバルブユニットポート及び第２のバルブユニットポートが、第１のポート及び第２のポートに直結されるのと相違し、本変形例に係るパルス管冷凍機１００ｍは、第１のバルブユニットポート３５ｂ及び第２のバルブユニットポート３６ｂが、夫々第１の接続管３３ｋ及び第２の接続管３４ｋを用いて、夫々第１のポート３１ａ及び第２のポート３２ａと接続される。
【０１７７】
本変形例においても、Ｐ１がＰＬからＰＨに増大すると共にＰ２がＰＨからＰＬに減少するときも、膨張機４０ｃを負のＺ方向に押す（又は正のＺ方向に引く）力が略等しいため相殺し、Ｐ１がＰＨからＰＬに減少すると共にＰ２がＰＬからＰＨに増大するときも、膨張機４０ｃを正のＺ方向に引く（又は負のＺ方向に押す）力が略等しいため相殺する。その結果、膨張機４０ｃの鉛直方向の振動を抑制することができる。
（第３の実施の形態の第３の変形例）
次に、図１８を参照し、本発明の第３の実施の形態の第３の変形例に係るパルス管冷凍機を説明する。
【０１７８】
図１８は、本変形例に係るパルス管冷凍機を説明するための図であり、パルス管冷凍機の構成を模式的に示す一部断面を含む正面図である。
【０１７９】
本変形例に係るパルス管冷凍機は、第１及び第２のバルブユニットが、膨張機のフランジ／配管ユニットの上面にではなく側周面に接続される点で、第３の実施の形態に係るパルス管冷凍機と相違する。
【０１８０】
図１８を参照するに、第３の実施の形態において、第１のバルブユニット及び第２のバルブユニットが、膨張機のフランジ／配管ユニットの上面に接続されるのと相違し、本変形例に係るパルス管冷凍機１００ｎは、第１のバルブユニット２０ｃ及び第２のバルブユニット２０ｄが、膨張機４０ｅのフランジ／配管ユニット４９ｅの側周面に並んで設けられる第１のポート３１ｂ及び第２のポート３２ｂに接続される。第１のバルブユニット２０ｃは、第１の接続管３３ｌを介して第１のポート３１ｂに接続され、第２のバルブユニット２０ｄは、第２の接続管３４ｌを介して第２のポート３２ｂに接続される。
【０１８１】
なお、本変形例では、図１８に示されるように、第１のポート３１ｂと第２のポート３２ｂは、フランジ／配管ユニット４９ｅのハウジング５９ｅの側周面において、第１のポート３１ｂよりＺ方向に並んで設けられるが、第２のポート３２ｂは第１のポート３１ｂの近くに設けられればよく、例えばＸ方向及びＺ方向に垂直なＹ方向に並んで設けられるような構成も可能である。
【０１８２】
本変形例においても、Ｐ１がＰＬからＰＨに増大すると共にＰ２がＰＨからＰＬに減少するときも、膨張機４０ｅを負のＸ方向に押す（又は正のＸ方向に引く）力が略等しいため相殺し、Ｐ１がＰＨからＰＬに減少すると共にＰ２がＰＬからＰＨに増大するときも、膨張機４０ｅを正のＸ方向に引く（又は負のＸ方向に押す）力が略等しいため相殺する。その結果、膨張機４０ｅの鉛直方向の振動を抑制することができる。
【０１８３】
以上、本発明の好ましい実施の形態について記述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【０１８４】
特に、本発明は、１段目に相当する第１のパルス管及び第１の蓄冷管、２段目に相当する第２のパルス管及び第２の蓄冷管、を有する２段式パルス管冷凍機を用いるが、パルス管冷凍機の段数は特に２段式に限定されるものではなく、１段式パルス管冷凍機、或いは３段以上の多段式パルス管冷凍機にも適用可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【０１８５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るパルス管冷凍機を説明するための図であり、パルス管冷凍機の構成を模式的に示す平面図及び一部断面を含む正面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るパルス管冷凍機を説明するための図であり、第１の吐出側バルブ及び第１の吸入側バルブの開度、第１のポート及び第２のポートの圧力の時間変化を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の第１の変形例に係るパルス管冷凍機を説明するための図であり、パルス管冷凍機の構成を模式的に示す平面図及び一部断面を含む正面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態の第２の変形例に係るパルス管冷凍機を説明するための図であり、パルス管冷凍機の構成を模式的に示す平面図及び一部断面を含む正面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態の第３の変形例に係るパルス管冷凍機を説明するための図であり、パルス管冷凍機の構成を模式的に示す平面図及び一部断面を含む正面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態の第４の変形例に係るパルス管冷凍機を説明するための図であり、パルス管冷凍機の構成を模式的に示す平面図及び一部断面を含む正面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係るパルス管冷凍機を説明するための図であり、パルス管冷凍機の構成を模式的に示す一部断面を含む正面図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係るパルス管冷凍機を説明するための図であり、第１及び第２の吐出側バルブ並びに第１及び第２の吸入側バルブの開度、第１及び第２のポートの圧力の時間変化を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態の第１の変形例に係るパルス管冷凍機を説明するための図であり、パルス管冷凍機の構成を模式的に示す一部断面を含む正面図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態の第２の変形例に係るパルス管冷凍機を説明するための図であり、パルス管冷凍機の構成を模式的に示す一部断面を含む正面図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態の第３の変形例に係るパルス管冷凍機を説明するための図であり、パルス管冷凍機の構成を模式的に示す一部断面を含む正面図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態の第４の変形例に係るパルス管冷凍機を説明するための図であり、パルス管冷凍機の構成を模式的に示す一部断面を含む正面図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態の第５の変形例に係るパルス管冷凍機を説明するための図であり、パルス管冷凍機の構成を模式的に示す一部断面を含む正面図である。
【図１４】本発明の第３の実施の形態に係るパルス管冷凍機を説明するための図であり、パルス管冷凍機の構成を模式的に示す一部断面を含む正面図である。
【図１５】本発明の第３の実施の形態に係るパルス管冷凍機を説明するための図であり、第１及び第２の吐出側バルブ並びに第１及び第２の吸入側バルブの開度、第１及び第２のポートの圧力の時間変化を示す図である。
【図１６】本発明の第３の実施の形態の第１の変形例に係るパルス管冷凍機を説明するための図であり、パルス管冷凍機の構成を模式的に示す一部断面を含む正面図である。
【図１７】本発明の第３の実施の形態の第２の変形例に係るパルス管冷凍機を説明するための図であり、パルス管冷凍機の構成を模式的に示す一部断面を含む正面図である。
【図１８】本発明の第３の実施の形態の第３の変形例に係るパルス管冷凍機を説明するための図であり、パルス管冷凍機の構成を模式的に示す一部断面を含む正面図である。
【図１９】従来のパルス管冷凍機の構成を模式的に示す一部断面を含む正面図である。
【図２０】従来のパルス管冷凍機を説明するための図であり、吐出側バルブ及び吸入側バルブの開度、ポートの圧力の時間変化を示す図である。
【符号の説明】
【０１８６】
１０、１０ａ、１０ｂ  圧縮機
２０、２０ａ〜２０ｄ  バルブユニット
３１、３１ａ、３１ｂ  第１のポート
３２、３２ａ、３２ｂ  第２のポート
３３、３３ｂ、３３ｆ〜３３ｈ、３３ｋ、３３ｌ  第１の接続管
３３ｃ、３３ｅ、３３ｉ  第１の固定管
３３ｄ、３３ｊ  第１のフレキ管
３４、３４ａ、３４ｂ、３４ｆ、３４ｋ、３４ｌ  第２の接続管
３４ｃ、３４ｅ  第２の固定管
３４ｄ  第２のフレキ管
３５、３５ａ、３５ｂ  第１のバルブユニットポート
３６、３６ａ、３６ｂ  第２のバルブユニットポート
３７、３７ａ  配管
４０、４０ａ〜４０ｅ  膨張機
４１  第１の蓄冷管
４２  第１のパルス管
４３  第２の蓄冷管
４４  第２のパルス管
４９、４９ａ〜４９ｅ  フランジ／配管ユニット
５１〜５４  オリフィス
５５、５６  バッファ
５９、５９ｃ、５９ｅ  ハウジング
１００、１００ａ〜１００ｎ  パルス管冷凍機
ＣＰ１〜ＣＰ６、ＣＰ１１〜ＣＰ１５  結合点
ＳＣＣ  セルフシール継手
【図１】
0005080370.tif 000002
【図２】
0005080370.tif 000003
【図３】
0005080370.tif 000004
【図４】
0005080370.tif 000005
【図５】
0005080370.tif 000006
【図６】
0005080370.tif 000007
【図７】
0005080370.tif 000008
【図８】
0005080370.tif 000009
【図９】
0005080370.tif 000010
【図１０】
0005080370.tif 000011
【図１１】
0005080370.tif 000012
【図１２】
0005080370.tif 000013
【図１３】
0005080370.tif 000014
【図１４】
0005080370.tif 000015
【図１５】
0005080370.tif 000016
【図１６】
0005080370.tif 000017
【図１７】
0005080370.tif 000018
【図１８】
0005080370.tif 000019
【図１９】
0005080370.tif 000020
【図２０】
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