(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
低温端及び高温端を備えた蓄冷器と、前記蓄冷器の低温端に連通したコールドヘッドと、
低温端及び高温端を備え該低温端にて前記コールドヘッドに連通したパルス管と、
前記蓄冷器の高温端に連通された圧力変動源と、
前記パルス管の高温端にオリフィスを介して連通したバッファと、
前記パルス管の高温端にバッファ側開閉弁を介して連通した補助バッファと、を備え、
前記バッファ側開閉弁は、前記パルス管内の圧力を変動させる過程においては開とされ、前記パルス管内の作動流体を移送させる過程においては閉とされることを特徴とするパルス管冷凍機。
【請求項２】
低温端及び高温端を備えた蓄冷器と、前記蓄冷器の低温端に連通したコールドヘッドと、
低温端及び高温端を備え該低温端にて前記コールドヘッドに連通したパルス管と、
前記蓄冷器の高温端に連結された圧力変動源と、
前記パルス管の高温端に並列配置されたオリフィス及びバッファ側開閉弁を介して連通したバッファと、を備え、
前記バッファ側開閉弁は、前記パルス管内の圧力を変動させる過程においては開とされ、前記パルス管内の作動流体を移送させる過程においては閉とされることを特徴とするパルス管冷凍機。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記圧力変動源は、圧縮機と、前記圧縮機の吐出口に高圧通路で連結した高圧供給用開閉弁と、前記圧縮機の吸入口に低圧通路で連結した低圧供給用開閉弁と、前記高圧供給用開閉弁及び前記低圧供給用開閉弁を前記蓄冷器の高温端に連結する連結通路とを備え、
前記バッファ側開閉弁は、前記高圧供給用開閉弁と前記低圧供給用開閉弁との両方が閉とされる間に開とされ、前記高圧供給用開閉弁と前記低圧供給用開閉弁との一方が開とされる間に閉とされることを特徴とするパルス管冷凍機。
【請求項４】
請求項３において、
前記高圧通路を高圧供給用第２開閉弁を介して前記パルス管の高温端に連通する高圧第２通路と、前記低圧通路を低圧供給用第２開閉弁を介して前記パルス管の高温端に連通する低圧第２連通路とを備えることを特徴とするパルス管冷凍機。
【請求項５】
請求項３において、
前記連結通路を高圧供給用第２開閉弁を介して前記パルス管の高温端に連通する高圧第２連結通路と、前記連結通路を低圧供給用第２開閉弁を介して前記パルス管の高温端に連通する低圧第２連結通路とを備えることを特徴とするパルス管冷凍機。
【請求項６】
請求項３において、
前記連結通路を共用開閉弁を介して前記パルス管の高温端に連通する共用通路を備えることを特徴とするパルス管冷凍機。
【請求項７】
請求項３において、
前記連結通路をオリフィスを介して前記パルス管の高温端に連通するダブルインレット通路を備えることを特徴とするパルス管冷凍機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はパルス管冷凍機に関するものであり、特に、冷凍効率の向上したパルス管冷凍機の構造に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のパルス管冷凍機としては、第５５回１９９６年度秋季低温工学・超電導学会講演概要集第３５頁に記載された如きものがある。これについて、図２０〜図２２を用いて説明する。
【０００３】
図２０は従来のパルス管冷凍機の概略構成図であり、このパルス管冷凍機１１１は、低温端１ａ及び高温端１ｂを備えた蓄冷器１と、蓄冷器１の低温端１ａに連通したコールドヘッド２と、低温端３ａ及び高温端３ｂを備え該低温端３ａにてコールドヘッド２に連通したパルス管３と、蓄冷器１の高温端１ｂに連通された圧力変動源２１と、パルス管３の高温端３ｂにオリフィス４を介して連通したバッファ５とを備えるものである。圧力変動源２１は、圧縮機１０と、圧縮機１０の吐出口１０ａに高圧通路１８で連結した高圧供給用開閉弁１１と、圧縮機１０の吸入口１０ｂに低圧通路１９で連結した低圧供給用開閉弁１２と、高圧供給用開閉弁１１及び低圧供給用開閉弁１２を蓄冷器１の高温端１ｂに連結する連結路２０とを備えるものである。
【０００４】
上記構成のパルス管冷凍機において、図２１及び図２２を参照してその作動を説明する。尚、図２１は、時間の経過に伴う高圧供給用開閉弁１１及び低圧供給用開閉弁１２の開閉状態（太線部分が開の状態、細線部分が閉の状態）と、時間の経過に伴うバッファ５とパルス管３内の作動流体の圧力状態を併記したグラフであり、図２２は、パルス管３の低温端３ａ付近の作動流体の変位と圧力との関係を示す等価ＰＶ線図である。
【０００５】
図２１よりわかるように、このパルス管冷凍機の操作状態及びその操作に伴う内部の作動流体の状態は、時間的に次のａ〜ｆの６つの過程に区分される。各過程毎に詳述すると、
▲１▼過程ａ（圧縮前半過程）
低圧供給用開閉弁１２を閉とし、高圧及び低圧供給用開閉弁１１及び１２を共に閉じた状態を保っている状態。この状態では、バッファ５内の作動流体がオリフィス４を通ってパルス管３内に流入し、パルス管３内の圧力がバッファ圧まで上昇する。
【０００６】
▲２▼過程ｂ（圧縮後半過程）
パルス管３内の圧力が最低圧からバッファ圧にまで上昇したときに高圧供給用開閉弁１１を開にした状態。この状態では、高圧通路１８とパルス管３が連通状態となるので、パルス管３内の圧力がバッファ圧から最高圧にまで上昇する。
【０００７】
▲３▼過程ｃ（高圧移送過程）
高圧供給用開閉弁１１を開に保っている状態。この状態では、パルス管３内の作動流体がオリフィス４を通ってバッファ５に流出し続けると共に、圧縮機１０から高圧供給用開閉弁１１を経て蓄冷器１に流れ込んだ作動流体が該蓄冷器１で冷却されながらパルス管３内に流入する。
【０００８】
▲４▼過程ｄ（膨張前半過程）
高圧供給用開閉弁１１を閉とし、高圧及び低圧供給用開閉弁１１及び１２を共に閉じた状態を保っている状態。この状態では、パルス管３内の作動流体がオリフィス４を通ってバッファ５内に流出し、パルス管３内の圧力が最高圧からバッファ圧にまで低下する。この圧力低下によりパルス管３内の作動流体が断熱膨張し、温度低下する。
【０００９】
▲５▼過程ｅ（膨張後半過程）
パルス管３内の圧力が最高圧からバッファ圧にまで低下したときに低圧供給用開閉弁１２を開にした状態。この状態では、低圧通路１９とパルス管３が連通状態となるので、パルス管３内の圧力がバッファ圧から最低圧にまで下降する。これにより、パルス管３内の作動流体はさらに断熱膨張し、温度低下する。
【００１０】
▲６▼過程ｆ（低圧移送過程）
低圧供給用開閉弁１２を開に保っている状態。この状態では、バッファ５内の作動流体がオリフィス４を通ってパルス管３に流入し続けると共に、パルス管３内の低温の作動流体がコールドヘッド２、蓄冷器１を冷却し、さらに低圧供給用開閉弁１２から圧縮機１０へと流出する。
【００１１】
以上の過程ａ〜ｆを１サイクルとし、これを繰り返すことによりコールドヘッド２において極低温を発生するものである。
【００１２】
上記説明した従来技術は、パルス管冷凍機の運転サイクル中に過程ａ及び過程ｄを設けているのが特徴である。過程ａ、ｄがなく、高圧及び低圧供給用開閉弁１１及び１２を交互に待ち時間なしに開とした場合の等価ＰＶ線図は図２２の点線のようになる。これに対し、過程ａ、ｄを行う場合の等価ＰＶ線図は図２２の実線のようになる。この両者の等価ＰＶ線図を比較して明らかなように、過程ａ、ｄを行う場合のほうが、ＰＶ線図で囲まれた部分の面積が大きい。この面積は、冷凍機の冷凍出力の上限を決定するものであり、作動流体の変位の大きさを保った状態でこの面積を大きくすることにより、変位に伴う熱損失を増大させることなく冷凍能力を大きくすることができるものである。
【００１３】
図２３は、他の従来技術であるパルス管冷凍機の概略構成図である。このパルス管冷凍機１１２は、パルス管３の高温端３ｂとバッファ５とを、バッファ側開閉弁６を介して連通してあるものであり、その他の構成は図１９に示すパルス管冷凍機１１１と同一である。図２４は図２３のパルス管冷凍機を運転する場合の時間の経過に伴う高圧供給用開閉弁１１、低圧供給用開閉弁１２及びバッファ側開閉弁６の開閉状態（太線部分が開の状態、細線部分が閉の状態）と、時間の経過に伴うバッファ５とパルス管３内の作動流体の圧力状態を併記したグラフである。図２４に基づいてこのパルス管冷凍機１１２を運転する際の特徴をバッファ側開閉弁６の開閉動作を中心に説明すると、
▲１▼過程ａ（圧縮前半過程）において、パルス管３内の圧力を最低圧からバッファ圧に昇圧するために、バッファ側開閉弁６を開としてパルス管３とバッファ５とを連通状態とする。
【００１４】
▲２▼過程ｂ（圧縮後半過程）において、パルス管３内の圧力はすでにバッファ圧にまで昇圧されているので、バッファ側開閉弁６を閉とするとともに、高圧供給用開閉弁１１を開とし、パルス管３内圧力を最高圧にまで昇圧する。
【００１５】
▲３▼過程ｃ（高圧移送過程）において、パルス管３内の作動流体をバッファ５に高圧移送するために、バッファ側開閉弁６を開とする。このとき圧縮機１０から高圧供給用開閉弁１１を経て蓄冷器１に流れ込んだ作動流体が蓄冷器１で冷却されながらパルス管３内に流入する。
【００１６】
▲４▼過程ｄ（膨張前半過程）において、高圧側開閉弁１１を閉とし、パルス管３内圧力をバッファ圧にまで降圧させる。この圧力低下によりパルス管３内の作動流体が断熱膨張し、温度低下する。
【００１７】
▲５▼過程ｅ（膨張後半過程）において、パルス管３内の圧力はすでにバッファ圧にまで降圧されているので、バッファ側開閉弁６を閉とするとともに、低圧供給用開閉弁１２を開とし、パルス管３内の圧力を最低圧にまで降圧する。これにより、パルス管３内の作動流体はさらに断熱膨張し、温度低下する。
【００１８】
▲６▼過程ｆ（低圧移送過程）において、バッファ５内の作動流体をパルス管３に低圧移送するために、バッファ側開閉弁６を開とする。このときパルス管３内の低温の作動流体がコールドヘッド２、蓄冷器１を冷却し、さらに低圧供給用開閉弁１２から圧縮機１０へと流出する。
【００１９】
以上の過程ａ〜ｆを１サイクルとし、これを繰り返すことによりコールドヘッド２において極低温を発生するものである。
【００２０】
上記説明したパルス管冷凍機１１２の運転操作における作動流体の等価ＰＶ線図は、図２２の実線で示したものと同一なものとなる。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
パルス管冷凍機の効率化運転のためには、作動流体の高圧移送過程（過程ｃ）及び低圧移送過程（過程ｆ）を、充分時間をかけて行う必要がある。これは、高圧移送過程及び低圧移送過程では、蓄冷器を通過する作動流体の量が他の過程と比較して多いので、蓄冷器での熱損失を低減するために、時間をかけて行う必要があるとの理由に基づく。
【００２２】
このようなパルス管冷凍機の効率化条件に照らし合わせて従来のパルス管冷凍機１１１の運転操作を検討すると、このパルス管冷凍機では、過程ａ及び過程ｄにおいて、パルス管内の作動流体とバッファ内の作動流体は、オリフィス４を経て連通されるので、パルス管内圧力をバッファ圧にまで昇圧又は降圧させるのに比較的長い時間を要する。このため限られたサイクル時間内でパルス管冷凍機の運転を実現しようとすると、過程ａ及び過程ｄに時間を取られてしまい、相対的に過程ｃ及び過程ｆは短い時間で行わなければならない。このため、蓄冷器での熱損失が増加し、効率的なパルス管冷凍機の運転ができないという問題がある。また、従来のパルス管冷凍機１１２では、パルス管内の作動流体とバッファ内の作動流体とをバッファ側開閉弁６で連通しているため、過程ａ及び過程ｄにおいてパルス管内圧力は速やかにバッファ圧にまで昇圧又は降圧するのであるが、この場合、過程ｃ及び過程ｆの時間も短くしなければならない。これは、パルス管内の作動流体とバッファ内の作動流体とを開閉弁で連通しているので、過程ｃ及び過程ｆの時間を長く取ると作動流体の変位が大きくなりすぎて、変位に伴う熱損失が増大するためである。つまり、従来のパルス管冷凍機１１２では、過程ａ及び過程ｄと、過程ｃ及び過程ｆの時間が同程度にせざるを得ない。これに対し、過程ｃ及び過程ｆの時間を長く取るため開度の小さいバッファ側開閉弁を用いた場合、過程ａ及び過程ｄに要する時間も長くなり、パルス管冷凍機１１１の状況と同様になってしまう。このように、従来のパルス管冷凍機ではどのような構成及び運転操作でも、その効率化には限界があった。
【００２３】
故に、本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、パルス管冷凍機において、より効率的な運転を可能にすることを技術的課題とするものである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上記した技術的課題を解決するためになされた請求項１の発明は、低温端及び高温端を備えた蓄冷器と、前記蓄冷器の低温端に連通したコールドヘッドと、低温端及び高温端を備え該低温端にて前記コールドヘッドに連通したパルス管と、前記蓄冷器の高温端に連通された圧力変動源と、前記パルス管の高温端にオリフィスを介して連通したバッファと、前記パルス管の高温端にバッファ側開閉弁を介して連通した補助バッファと、を備え、前記バッファ側開閉弁は、前記パルス管内の圧力を変動させる過程においては開とされ、前記パルス管内の作動流体を移送させる過程においては閉とされることを特徴とするパルス管冷凍機である。
【００２５】
上記発明によれば、パルス管の高温端には、オリフィスを介設したバッファと、開閉弁を介設した補助バッファがそれぞれ連通している。このため、パルス管内の圧力を変動させるためにバッファを利用する過程ａ及び過程ｄにおいてはバッファ側開閉弁を開とさせ、パルス管内の作動流体を移送させるためにバッファを利用する過程ｃ及びｆにおいてはバッファ側開閉弁を閉とさせることが可能である。従って、過程ａ及び過程ｄにおいてはバッファ側開閉弁が開であるのでパルス管内の圧力は速やかに補助バッファ圧にまで昇圧又は降圧し、過程ｃ及び過程ｆにおいてはバッファ側開閉弁が閉であるのでこの過程ｃ及び過程ｆの時間を長くとっても作動流体の変位が大きくなりすぎることはない。よって、過程ａ及び過程ｄを短くし、過程ｃ及び過程ｆを長くとることができ、効率の向上したパルス管冷凍機とすることができるものである。
【００２６】
また、上記技術的課題を解決するために、請求項２において講じた発明は、低温端及び高温端を備えた蓄冷器と、前記蓄冷器の低温端に連通したコールドヘッドと、低温端及び高温端を備え該低温端にて前記コールドヘッドに連通したパルス管と、前記蓄冷器の高温端に連結された圧力変動源と、前記パルス管の高温端に並列配置されたオリフィス及びバッファ側開閉弁を介して連通したバッファと、を備え、前記バッファ側開閉弁は、前記パルス管内の圧力を変動させる過程においては開とされ、前記パルス管内の作動流体を移送させる過程においては閉とされることを特徴とするパルス管冷凍機である。
【００２７】
上記発明によれば、パルス管の高温端には、オリフィス及びバッファ側開閉弁を並列に介設してバッファが連通されている。このため、パルス管内の圧力を変動させるためにバッファを利用する過程ａ及び過程ｄにおいてはバッファ側開閉弁を開とさせ、パルス管内の作動流体を移送させるためにバッファを利用する過程ｃ及びｆにおいてはバッファ側開閉弁を閉とさせることが可能である。従って、過程ａ及び過程ｄにおいてはバッファ側開閉弁が開であるのでパルス管内の圧力は速やかに補助バッファ圧にまで昇圧又は降圧し、過程ｃ及び過程ｆにおいてはバッファ側開閉弁が閉であるのでこの過程ｃ及び過程ｆの時間を長くとっても作動流体の変位が大きくなりすぎることはない。よって、過程ａ及び過程ｄを短くし、過程ｃ及び過程ｆを長くとることができ、効率の向上したパルス管冷凍機とすることができるものである。
【００２８】
また、上記技術的課題を解決するにあたり、請求項３の発明のように、前記圧力変動源は、圧縮機と、前記圧縮機の吐出口に高圧通路で連結した高圧供給用開閉弁と、前記圧縮機の吸入口に低圧通路で連結した低圧供給用開閉弁と、前記高圧供給用開閉弁及び前記低圧供給用開閉弁を前記蓄冷器の高温端に連結する連結通路とを備え、前記バッファ側開閉弁は、前記高圧供給用開閉弁と前記低圧供給用開閉弁との両方が閉とされる間に開とされ、前記高圧供給用開閉弁と前記低圧供給用開閉弁との一方が開とされる間に閉とされることが好ましい。
【００２９】
より好ましくは、請求項４の発明のように、
前記高圧通路を高圧供給用第２開閉弁を介して前記パルス管の高温端に連通する高圧第２通路と、前記低圧通路を低圧供給用第２開閉弁を介して前記パルス管の高温端に連通する低圧第２通路とを備えることである。
【００３０】
これによれば、高圧通路を高圧供給用第２開閉弁を介してパルス管の高温端に連通する高圧第２通路を備えているので、前述の過程ｂ（圧縮後半過程）において高圧供給用第２開閉弁を開とすることにより、高圧通路とパルス管との連通は、高圧通路から高圧供給用開閉弁を経て蓄冷器、コールドヘッドからパルス管低温端側に通じる経路と、高圧通路から高圧供給用第２開閉弁を介設した高圧第２通路を経てパルス管高温端側に通じる経路との２経路が存在し、この過程でパルス管には低温端側と高温端側との両側から圧力がかかる。このようにパルス管にはその両側から高圧が付加されるので、パルス管内の作動流体は過程ｂにおける昇圧中の変位変動が抑えられる。
【００３１】
同様に、低圧通路を低圧供給用第２開閉弁を介してパルス管の高温端に連通する低圧第２通路を備えているので、前述の過程ｅ（膨張後半過程）において低圧供給用第２開閉弁を開とすることにより、低圧通路とパルス管との連通は、低圧通路から低圧供給用開閉弁を経て蓄冷器、コールドヘッドからパルス管高温端側に通じる経路と、低圧通路から低圧供給用第２開閉弁を介設した低圧第２通路を経てパルス管高温端側に通じる経路との２経路が存在し、パルス管には低温端側と高温端側との両側から圧力が除去されるので、パルス管内の作動流体は過程ｅにおける降圧中の変位変動が抑えられる。このため等価ＰＶ線図で囲まれる領域の面積をより大きくすることができ、パルス管冷凍機の効率がより向上するものである。
【００３２】
また、請求項５の発明のように、
前記連結通路を高圧供給用第２開閉弁を介して前記パルス管の高温端に連通する高圧第２連結通路と、前記連結通路を低圧供給用第２開閉弁を介して前記パルス管の高温端に連通する低圧第２通路とを備えるものとしてもよい。
【００３３】
これについての作用及び効果は、請求項４の発明と同様である。
【００３４】
また、請求項６の発明のように、
前記連結通路を共用開閉弁を介して前記パルス管の高温端に連通する共用通路を備えるものとしてもよい。
【００３５】
これによれば、請求項４の発明と同様の作用及び効果を奏するとともに、連結通路を１つの共用開閉弁を介してパルス管の高温端に連通するので、各弁の制御構造が簡略化されるものである。
【００３６】
また、請求項７の発明のように、
前記連結通路をオリフィスを介して前記パルス管の高温端に連通するダブルインレット通路を備えるものとしてもよい。
【００３７】
これによれば、請求項４の発明と同様の作用及び効果を奏するとともに、連結通路とパルス管高温端がオリフィスを介して連通されるので、このオリフィスを制御する必要がなく、より一層弁の制御構造が簡略化されるものである。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３９】
（第１実施形態例）
まず、第１実施形態例について図１〜図３に基づいて説明する。図１は本例に係るパルス管冷凍機の概略構成図である。図において、パルス管冷凍機１０１は、低温端１ａ及び高温端１ｂを備えた蓄冷器１と、蓄冷器１の低温端１ａに連通したコールドヘッド２と、低温端３ａ及び高温端３ｂを備え該低温端３ａにてコールドヘッド２に連通したパルス管３と、蓄冷器１の高温端１ｂに連通された圧力変動源２１と、パルス管３の高温端３ｂにオリフィス４を介して連通したバッファ５とを備えるものである。
【００４０】
またパルス管３の高温端３ｂとオリフィス４とをつなぐ通路２２の途中には分岐通路２３の一端が連結され、該分岐通路２３の他端にはバッファ側開閉弁６を介して補助バッファ７が連通されている。つまり、１つのパルス管冷凍機の中に２つのバッファが配置され、一方のバッファはオリフィスでパルス管高温端に連通され、他方のバッファは開閉弁でパルス管高温端に連通されているものである。
【００４１】
圧力変動源２１は、圧縮機１０と、圧縮機１０の吐出口１０ａに高圧通路１８で連結した高圧供給用開閉弁１１と、圧縮機１０の吸入口１０ｂに低圧通路１９で連結した低圧供給用開閉弁１２と、高圧供給用開閉弁１１及び低圧供給用開閉弁１２を蓄冷器１の高温端１ｂに連結する連結路２０とを備えるものである。
【００４２】
高圧供給用開閉弁１１、低圧供給用開閉弁１２、バッファ側開閉弁６は、制御機構２４によりそれぞれ開閉制御されている。この制御機構２４にはさまざまな形態が考えられ、例えば高圧入口（高圧通路１８に連絡）、低圧入口（低圧通路１９に連絡）、バッファ圧入口（分岐通路２３のバッファ側開閉弁６と補助バッファ７との間の部分に連絡）、蓄冷器側出口（蓄冷器高温端１ｂに連絡）、パルス管側出口（パルス管高温端３ｂに連絡）を持つ３インポート２アウトポートのロータリバルブユニットで、制御機構２４、高圧供給用開閉弁１１、低圧供給用開閉弁１２、バッファ側開閉弁６を併せて構成することによりこれらの開閉弁を機械的に開閉制御してもよいし、高圧供給用開閉弁１１、低圧供給用開閉弁１２、バッファ側開閉弁６を電磁弁とし、制御機構２４によりこれらの電磁弁の開閉を電気的に行っても良い。尚、ロータリバルブユニットで構成する場合は、高低圧切換用ロータとバッファ圧開閉ロータの２ロータ方式とすることにより各弁の開閉タイミングの調整が容易になるものである。
【００４３】
図２は図１のパルス管冷凍機１０１を運転する場合の時間の経過に伴う高圧供給用開閉弁１１、低圧供給用開閉弁１２及びバッファ側開閉弁６の開閉状態（太線部分が開の状態、細線部分が閉の状態）と、時間の経過に伴うバッファ５とパルス管３内の作動流体の圧力状態を併記したグラフ、図３はパルス管３の低温端３ａ付近の作動流体の変位と圧力との関係を示す等価ＰＶ線図である。
【００４４】
上記構成のパルス管冷凍機において、以下に図２に基づいてその作動を説明する。従来技術で説明したのと同様、本例におけるパルス管冷凍機１０１の操作状態及びその操作に伴う内部の作動流体の状態も、時間的にａ〜ｆの６つの過程に区分される。各過程毎に詳述すると、
▲１▼過程ａ（圧縮前半過程）
低圧供給用開閉弁１２を閉とするとともにバッファ側開閉弁６を開とし、高圧及び低圧供給用開閉弁１１及び１２が閉で、バッファ側開閉弁６が開の状態を保っている状態。この状態では、バッファ５内の作動流体がオリフィス４を通ってパルス管３内に流入するとともに、補助バッファ７内の作動流体もバッファ側開閉弁６を通ってパルス管３内に流入する。この場合、圧力損失の少ないバッファ側開閉弁６を介して補助バッファ７とパルス管３が連通状態であるので、パルス管３内の圧力は速やかに最低圧から補助バッファ７の圧力にまで上昇する。
【００４５】
▲２▼過程ｂ（圧縮後半過程）
パルス管３内の圧力が最低圧から補助バッファ圧にまで上昇したときに高圧供給用開閉弁１１を開にするとともにバッファ側開閉弁６を閉にした状態。この状態では、高圧通路１８とパルス管３が連通状態となるともに、バッファ側開閉弁６を閉とすることによりパルス管３と補助バッファ７との連通が遮断されるので、パルス管３内の圧力が補助バッファ圧から最高圧にまで上昇する。
【００４６】
▲３▼過程ｃ（高圧移送過程）
高圧供給用開閉弁１１を開に保っている状態。この状態では、パルス管３内の作動流体がオリフィス４を通ってバッファ５に流出し続けると共に、圧縮機１０から高圧供給用開閉弁１１を経て蓄冷器１に流れ込んだ作動流体が該蓄冷器１で冷却されながらパルス管３内に流入する。
【００４７】
▲４▼過程ｄ（膨張前半過程）
高圧供給用開閉弁１１を閉にするとともにバッファ側開閉弁６を開とし、高圧及び低圧供給用開閉弁１１及び１２が閉で、バッファ側開閉弁６が開の状態を保っている状態。この状態では、パルス管３内の作動流体がオリフィス４を通ってバッファ５内に流入するとともに、バッファ側開閉弁６を通って補助バッファ７内にも流入する。この場合、圧力損失の少ないバッファ側開閉弁６を介してパルス管３と補助バッファ７が連通状態であるので、パルス管３内の圧力は速やかに最高圧から補助バッファ７の圧力にまで低下する。この圧力低下によりパルス管３内の作動流体が断熱膨張し、温度低下する。
【００４８】
▲５▼過程ｅ（膨張後半過程）
パルス管３内の圧力が最高圧からバッファ圧にまで低下したときに低圧供給用開閉弁１２を開にするとともにバッファ側開閉弁６を閉にした状態。この状態では、低圧通路１９とパルス管３が連通状態となるとともに、バッファ側開閉弁６を閉とすることによりパルス管３と補助バッファ７との連通が遮断されるので、パルス管３内の圧力が補助バッファ圧から最低圧にまで下降する。これにより、パルス管３内の作動流体はさらに断熱膨張し、温度低下する。
【００４９】
▲６▼過程ｆ（低圧移送過程）
低圧供給用開閉弁１２を開に保っている状態。この状態では、バッファ５内の作動流体がオリフィス４を通ってパルス管３に流入し続けると共に、パルス管３内の低温の作動流体がコールドヘッド２、蓄冷器１を冷却し、さらに低圧供給用開閉弁１２から圧縮機１０へと流出する。
【００５０】
以上の過程ａ〜ｆを１サイクルとし、これを繰り返すことにより図３の等価ＰＶ線図で示すような状態変化を作動流体に生ぜしめ、コールドヘッド２において極低温を発生するものである。
【００５１】
本例においては、パルス管冷凍機１０１は、低温端１ａ及び高温端１ｂを備えた蓄冷器１と、蓄冷器１の低温端１ａに連通したコールドヘッド２と、低温端３ａ及び高温端３ｂを備え該低温端３ａにてコールドヘッド２に連通したパルス管３と、蓄冷器１の高温端１ｂに連通された圧力変動源２１と、パルス管３の高温端３ｂにオリフィス４を介して連通したバッファ５と、パルス管３の高温端３ｂにバッファ側開閉弁６を介して連通した補助バッファ７とを連通する構成としたので、過程ａ（圧縮前半過程）及び過程ｄ（膨張前半過程）においてバッファ側開閉弁６を開とすることにより、パルス管３内の圧力を速やかに補助バッファ圧にまで昇圧又は降圧させることができる。このため過程ａ及び過程ｄに要する時間を短縮させることができる。また過程ｃ（高圧移送過程）及び過程ｆ（低圧移送過程）においてはバッファ側開閉弁６を閉とすることにより、パルス管内の作動流体はオリフィス４を介してバッファ５のみに連通することとなり、この過程ｃ及び過程ｆを時間をかけて行うことができる。このため過程ａ及び過程ｄによる効果を充分保持しつつ、過程ｃ及び過程ｆにおける熱損失を減少させることができ、パルス管冷凍機の高効率な運転が実現されるものである。
【００５２】
また、圧力変動源２１の構成として、圧縮機１０と、圧縮機１０の吐出口１０ａに高圧通路１８で連結した高圧供給用開閉弁１１と、圧縮機１０の吸入口１０ｂに低圧通路１９で連結した低圧供給用開閉弁１２と、高圧供給用開閉弁１１及び低圧供給用開閉弁１２を蓄冷器１の高温端１０ｂに連結する連結路２０で構成したので、レシプロ型の圧縮機を用いる場合と比較して、高圧供給用開閉弁１１と低圧供給用開閉弁１２とバッファ側開閉弁６とを一つのユニットとして機械的に容易に同期させることができるものである。
【００５３】
（第２実施形態例）
次に、本発明の第２実施形態例について、図４、図５に基づいて説明するが、本例は、パルス管高温端とバッファとの連結構成が第１実施形態例と異なるのみであり、その他の点は第１実施形態例と同一である。以下、相違点を中心に説明する。
【００５４】
図４は、本例におけるパルス管冷凍機１０２の概略構成図、図５は図４のパルス管冷凍機１０２を運転する場合の時間の経過に伴う高圧供給用開閉弁１１、低圧供給用開閉弁１２及びバッファ側開閉弁６の開閉状態（太線部分が開の状態、細線部分が閉の状態）と、時間の経過に伴うバッファ５とパルス管３内の作動流体の圧力状態を併記したグラフである。図４において、バッファ５は、パルス管３の高温端３ｂに、オリフィス４を介設した通路２２で連結しているとともに、通路２２の途中から分岐しバッファ側開閉弁６を介設した分岐通路２３でも連結している。つまり、バッファ５は、パルス管３の高温端３ｂに並列配置されたオリフィス４及びバッファ側開閉弁６を介してそれぞれ連通しているものである。これは、上記第１実施形態例におけるバッファ５と補助バッファ７を１つのバッファで共用した形態である。その他の構成は上記第１実施形態例と同一であるのでその説明を省略する。
【００５５】
上記構成のパルス管冷凍機１０２において、以下に図５に基づいてその作動を説明する。本例におけるパルス管冷凍機１０２の操作状態及びその操作に伴う内部の作動流体の状態も、時間的にａ〜ｆの６つの過程に区分される。各過程毎に詳述すると、
▲１▼過程ａ（圧縮前半過程）
低圧供給用開閉弁１２を閉とするとともにバッファ側開閉弁６を開とし、高圧及び低圧供給用開閉弁１１及び１２が閉で、バッファ側開閉弁６が開の状態を保っている状態。この状態では、バッファ５内の作動流体がオリフィス４を通って通路２２からパルス管３内に流入するとともに、バッファ側開閉弁６を通って分岐通路２３からもパルス管３内に流入する。この場合、圧力損失の少ないバッファ側開閉弁６を介してバッファ５とパルス管３が連通状態であるので、パルス管３内の圧力は速やかに最低圧からバッファ７の圧力にまで上昇する。
【００５６】
▲２▼過程ｂ（圧縮後半過程）
パルス管３内の圧力が最低圧からバッファ圧にまで上昇したときに高圧供給用開閉弁１１を開にするとともにバッファ側開閉弁６を閉にした状態。この状態では、高圧通路１８とパルス管３が連通状態となるともに、バッファ側開閉弁６を閉とすることにより分岐通路２３を経由してのパルス管３とバッファ５との連通が遮断されるので、パルス管３内の圧力がバッファ圧から最高圧にまで上昇する。
【００５７】
▲３▼過程ｃ（高圧移送過程）
高圧供給用開閉弁１１を開に保っている状態。この状態では、パルス管３内の作動流体がオリフィス４を通ってバッファ５に流出し続けると共に、圧縮機１０から高圧供給用開閉弁１１を経て蓄冷器１に流れ込んだ作動流体が該蓄冷器１で冷却されながらパルス管３内に流入する。
【００５８】
▲４▼過程ｄ（膨張前半過程）
高圧供給用開閉弁１１を閉にするとともにバッファ側開閉弁６を開とし、高圧及び低圧供給用開閉弁１１及び１２が閉で、バッファ側開閉弁６が開の状態を保っている状態。この状態では、パルス管３内の作動流体がオリフィス４を通って通路２２からバッファ５内に流入するとともに、バッファ側開閉弁６を通って分岐通路２３からもバッファ５内に流入する。この場合、圧力損失の少ないバッファ側開閉弁６を介してパルス管３とバッファ５が連通状態であるので、パルス管３内の圧力は速やかに最高圧からバッファ５の圧力にまで低下する。この圧力低下によりパルス管３内の作動流体が断熱膨張し、温度低下する。
【００５９】
▲５▼過程ｅ（膨張後半過程）
パルス管３内の圧力が最高圧からバッファ圧にまで低下したときに低圧供給用開閉弁１２を開にするとともにバッファ側開閉弁６を閉にした状態。この状態では、低圧通路１９とパルス管３が連通状態となるとともに、分岐通路２３を経由してのパルス管３とバッファ５との連通が遮断されるので、パルス管３内の圧力が補助バッファ圧から最低圧にまで下降する。これにより、パルス管３内の作動流体はさらに断熱膨張し、温度低下する。
【００６０】
▲６▼過程ｆ（低圧移送過程）
低圧供給用開閉弁１２を開に保っている状態。この状態では、バッファ５内の作動流体がオリフィス４を通ってパルス管３に流入し続けると共に、パルス管３内の低温の作動流体がコールドヘッド２、蓄冷器１を冷却し、さらに低圧供給用開閉弁１２から圧縮機１０へと流出する。
【００６１】
以上の過程ａ〜ｆを１サイクルとし、これを繰り返すことによりコールドヘッド２において極低温を発生するものである。
【００６２】
本例においては、パルス管冷凍機１０２は、低温端１ａ及び高温端１ｂを備えた蓄冷器１と、蓄冷器１の低温端１ａに連通したコールドヘッド２と、低温端３ａ及び高温端３ｂを備え該低温端３ａにてコールドヘッド２に連通したパルス管３と、蓄冷器１の高温端１ｂに連通された圧力変動源２１と、パルス管３の高温端３ｂに並列配置したオリフィス４及びバッファ側開閉弁を介して連通したバッファとを備える構成としたので、過程ａ（圧縮前半過程）及び過程ｄ（膨張前半過程）においてバッファ側開閉弁６を開とすることにより、パルス管３内の圧力を速やかにバッファ圧にまで昇圧又は降圧させることができる。このため過程ａ及び過程ｄに要する時間を短縮させることができる。また過程ｃ（高圧移送過程）及び過程ｆ（低圧移送過程）においてはバッファ側開閉弁６を閉とすることにより、パルス管内の作動流体はオリフィス４を介してバッファ５に連通しているので、この過程ｃ及び過程ｆを時間をかけて行うことができる。このため過程ａ及び過程ｄによる効果を充分保持しつつ、過程ｃ及び過程ｆにおける熱損失を減少させることができ、パルス管冷凍機の高効率な運転が実現されるものである。
【００６３】
また、上記第１実施形態例と異なり、パルス管３の高温端３ｂにオリフィスを介して連通するバッファとバッファ側開閉弁を介して連通する補助バッファを１つのバッファで共用しているので、冷凍機のコンパクト化を図ることができるものである。
【００６４】
（第３実施形態例）
次に、本発明の第３実施形態例について、図６、図７、図８を用いて説明するが、本例は、上記第１実施形態例の構成に、圧力変動源とパルス管高温端とを連結した構成を付加したものであり、以下、本例において付加した構成を中心に説明する。
【００６５】
図６は、本例に係るパルス管冷凍機１０３の概略構成図である。図において、圧縮機１０の吐出口１０ａと高圧供給用開閉弁１１とを結ぶ高圧通路１８の途中には高圧第２通路２５の一端が連絡しており、該高圧第２通路２５はその途中に高圧供給用第２開閉弁１３を介設し、その他端にて分岐通路２３に合流している。また、圧縮機１０の吸入口１０ｂと低圧供給用開閉弁１２とを結ぶ低圧通路１９の途中には低圧第２通路２６の一端が連絡しており、該低圧第２通路２６はその途中に低圧供給用第２開閉弁１４を介設し、その他端にて分岐通路２３に合流している。つまり、高圧通路１８内の高圧の作動流体は、途中に高圧供給用第２開閉弁１３を介設した高圧第２通路から分岐通路２３へ、さらに分岐通路２３からパルス管３の高温端３ｂに連通可能であり、低圧通路１９内の低圧の作動流体は、途中に低圧供給用第２開閉弁１４を介在した低圧第２通路から分岐通路２３へ、さらに分岐通路２３からパルス管３の高温端３ｂに連通可能である。
【００６６】
高圧供給用開閉弁１１、低圧供給用開閉弁１２、高圧供給用第２開閉弁１３、低圧供給用第２開閉弁１４、バッファ側開閉弁６は、それぞれ制御機構２４により開閉制御されるものである。この制御機構２４は、さまざまな形態が考えられ、例えば高圧入口（高圧通路１８に連絡）、低圧入口（低圧通路１９に連絡）、バッファ圧入口（分岐通路２３のバッファ側開閉弁６と補助バッファ７との間の部分に連絡）、蓄冷器側出口（蓄冷器高温端１ｂに連絡）、パルス管側出口（パルス管高温端３ｂに連絡）を持つ３インポート２アウトポートのロータリバルブユニットで、制御機構２４、高圧供給用開閉弁１１、低圧供給用開閉弁１２、高圧供給用第２開閉弁１３、低圧供給用第２開閉弁１４、バッファ側開閉弁６を併せて構成することによりこれらの開閉弁を機械的に開閉制御してもよいし、高圧供給用開閉弁１１、低圧供給用開閉弁１２、高圧供給用第２開閉弁１３、低圧供給用第２開閉弁１４、バッファ側開閉弁６を電磁弁とし、制御機構２４によりこれらの電磁弁の開閉を電気的に行っても良い。
【００６７】
パルス管冷凍機１０３の構成の内、上記説明した部分以外は上記第１実施形態例と同一であるので、その説明を省略する。
【００６８】
図７は図６のパルス管冷凍機１０３を運転する場合の時間の経過に伴う高圧供給用開閉弁１１、低圧供給用開閉弁１２、高圧供給用第２開閉弁１３、低圧供給用第２開閉弁１４、及びバッファ側開閉弁６の開閉状態（太線部分が開の状態、細線部分が閉の状態）と、時間の経過に伴うバッファ５、補助バッファ７、パルス管３内の作動流体の圧力状態を併記したグラフ、図８はパルス管３の低温端３ａ付近の作動流体の変位と圧力との関係を示す等価ＰＶ線図である。
【００６９】
上記構成のパルス管冷凍機１０３において、以下に図７に基づいてその作動を過程ａ〜過程ｆ毎に説明する。
【００７０】
▲１▼過程ａ（圧縮前半過程）
低圧供給用開閉弁１２を閉とするとともにバッファ側開閉弁６を開とし、高圧供給用開閉弁１１、低圧供給用開閉弁１２、高圧供給用第２開閉弁１３、低圧供給用第２開閉弁１４が閉で、バッファ側開閉弁６のみが開の状態を保っている状態。この状態では、バッファ５内の作動流体がオリフィス４を通ってパルス管３内に流入するとともに、補助バッファ７内の作動流体もバッファ側開閉弁６を通ってパルス管３内に流入する。この場合、圧力損失の少ないバッファ側開閉弁６を介して補助バッファ７とパルス管３が連通状態であるので、パルス管３内の圧力は速やかに最低圧から補助バッファ７の圧力にまで上昇する。
【００７１】
▲２▼過程ｂ（圧縮後半過程）
パルス管３内の圧力が最低圧から補助バッファ圧にまで上昇したときに高圧供給用開閉弁１１及び高圧供給用第２開閉弁１３を開にするとともにバッファ側開閉弁６を閉にした状態。この状態では、高圧通路１８とパルス管３が連通状態となるともに、バッファ側開閉弁６を閉とすることによりパルス管３と補助バッファ７との連通が遮断されるので、パルス管３内の圧力が補助バッファ圧から最高圧にまで上昇する。このとき高圧通路１８とパルス管３との連通は、高圧通路１８から高圧供給用開閉弁１１、連結通路２０、蓄冷器１、コールドヘッド２を経てパルス管低温端３ａに通じる経路と、高圧通路１８から高圧第２通路２５、高圧供給用第２開閉弁１３、分岐通路２３を経てパルス管高温端３ｂに通じる経路との２種類がある。このようにパルス管３には低温端３ａと高温端３ｂとの両側から圧力がかかるので、パルス管低温端３ａ付近の作動流体の変位が抑えられる。
【００７２】
▲３▼過程ｃ（高圧移送過程）
高圧供給用第２開閉弁を閉とし、高圧供給用開閉弁１１を開に保っている状態。この状態では、パルス管３内の作動流体がオリフィス４を通ってバッファ５に流出し続けると共に、圧縮機１０から高圧供給用開閉弁１１を経て蓄冷器１に流れ込んだ作動流体が該蓄冷器１で冷却されながらパルス管３内に流入する。
【００７３】
▲４▼過程ｄ（膨張前半過程）
高圧供給用開閉弁１１を閉にするとともにバッファ側開閉弁６を開とし、高圧及び低圧供給用開閉弁１１及び１２が閉で、バッファ側開閉弁６が開の状態を保っている状態。この状態では、パルス管３内の作動流体がオリフィス４を通ってバッファ５内に流入するとともに、バッファ側開閉弁６を通って補助バッファ７内にも流入する。この場合、圧力損失の少ないバッファ側開閉弁６を介してパルス管３と補助バッファ７が連通状態であるので、パルス管３内の圧力は速やかに最高圧から補助バッファ７の圧力にまで低下する。この圧力低下によりパルス管３内の作動流体が断熱膨張し、温度低下する。
【００７４】
▲５▼過程ｅ（膨張後半過程）
パルス管３内の圧力が最高圧から補助バッファ圧にまで低下したときに低圧供給用開閉弁１２及び低圧供給用第２開閉弁１４を開にするとともにバッファ側開閉弁６を閉にした状態。この状態では、低圧通路１９とパルス管３が連通状態となるとともに、バッファ側開閉弁６を閉とすることによりパルス管３と補助バッファ７との連通が遮断されるので、パルス管３内の圧力が補助バッファ圧から最低圧にまで下降する。これにより、パルス管３内の作動流体はさらに断熱膨張し、温度低下する。このとき低圧通路１９とパルス管３との連通は、低圧通路１９から低圧供給用開閉弁１２、連結通路２０、蓄冷器１、コールドヘッド２を経てパルス管低温端３ａに通じる経路と、低圧通路１９から低圧第２通路２６、低圧供給用第２開閉弁１４、分岐通路２３を経てパルス管高温端３ｂに通じる経路との２種類がある。このようにパルス管３には低温端３ａと高温端３ｂとの両側から圧力が除去されるので、パルス管低温端３ａ付近の作動流体の変位が抑えられる。
【００７５】
▲６▼過程ｆ（低圧移送過程）
低圧供給用第２開閉弁１４を閉とし、低圧供給用開閉弁１２を開に保っている状態。この状態では、バッファ５内の作動流体がオリフィス４を通ってパルス管３に流入し続けると共に、パルス管３内の低温の作動流体がコールドヘッド２、蓄冷器１を冷却し、さらに低圧供給用開閉弁１２から圧縮機１０へと流出する。
【００７６】
以上の過程ａ〜ｆを１サイクルとし、これを繰り返すことにより図８の等価ＰＶ線図で示すような状態変化を作動流体に生ぜしめ、コールドヘッド２において極低温を発生するものである。
【００７７】
本例においては、パルス管３の高温端３ｂに、オリフィス４を介設したバッファ５とバッファ側開閉弁６を介設した補助バッファ７とを連通する構成としたので、過程ａ（圧縮前半過程）及び過程ｄ（膨張前半過程）においてバッファ側開閉弁６を開とすることにより、パルス管３内の圧力を速やかに補助バッファ圧にまで昇圧又は降圧させることができる。このため過程ａ及び過程ｄに要する時間を短縮させることができる。また過程ｃ（高圧移送過程）及び過程ｆ（低圧移送過程）においてはバッファ側開閉弁６を閉とすることにより、パルス管内の作動流体はオリフィス４を介してバッファ５に連通しているので、この過程ｃ及び過程ｆを時間をかけて行うことができる。このため過程ａ及び過程ｄによる効果を充分保持しつつ、過程ｃ及び過程ｆにおける熱損失を減少させることができ、パルス管冷凍機の高効率な運転が実現されるものである。
【００７８】
また、過程ｂ（圧縮後半過程）において、高圧通路１８とパルス管３との連通は、高圧通路１８から高圧供給用開閉弁１１、連結通路２０、蓄冷器１、コールドヘッド２を経てパルス管低温端３ａに通じる経路と、高圧通路１８から高圧第２通路２５、高圧供給用第２開閉弁１３、分岐通路２３を経てパルス管高温端３ｂに通じる経路との２種類で構成したので、パルス管３には低温端３ａと高温端３ｂとの両側から圧力がかかる。このようにパルス管３にはその両側から高圧が付加されるので、パルス管低温端３ａ付近の作動流体の昇圧中の変位が抑えられる。これは、図８に示す等価ＰＶ線図上において明瞭に示される。即ち、図８において、過程ｂにおけるパルス管低温端３ａ付近の作動流体は、圧力が増加して位置はほとんど変化しない。このため等価ＰＶ線図で囲まれる領域の面積をより大きくすることができ、パルス管冷凍機の効率がより向上するものである。
【００７９】
同様に、過程ｅ（膨張後半過程）において、低圧通路１９とパルス管３との連通は、低圧通路１９から低圧供給用開閉弁１２、連結通路２０、蓄冷器１、コールドヘッド２を経てパルス管低温端３ａに通じる経路と、低圧通路１９から低圧第２通路２６、低圧供給用第２開閉弁１４、分岐通路２３を経てパルス管高温端３ｂに通じる経路との２種類で構成したので、パルス管３には低温端３ａと高温端３ｂとの両側から圧力が除去されるので、パルス管３内の作動流体は変位の変動が抑えられる。このため図８に示すように、過程ｅにおけるパルス管低温端３ａ付近の作動流体は、圧力が減少しても位置はほとんど変化しない。このため等価ＰＶ線図で囲まれる領域の面積をより大きくすることができ、パルス管冷凍機の効率がより向上するものである。
【００８０】
（第４実施形態例）
次に、本発明の第４実施形態例について、図９、図１０を用いて説明するが、本例は、パルス管高温端とバッファとの連結構成が第３実施形態例と異なるのみであり、その他の点は第３実施形態例と同一である。以下、相違点を中心に説明する。
【００８１】
図９は、本例におけるパルス管冷凍機１０４の概略構成図、図１０は図９のパルス管冷凍機１０４を運転する場合の時間の経過に伴う高圧供給用開閉弁１１、低圧供給用開閉弁１２、高圧供給用第２開閉弁１３、低圧供給用第２開閉弁１４、及びバッファ側開閉弁６の開閉状態（太線部分が開の状態、細線部分が閉の状態）と、時間の経過に伴うバッファ５とパルス管３内の作動流体の圧力状態を併記したグラフである。図９において、バッファ５は、パルス管３の高温端３ｂに、オリフィス４を介設した通路２２で連結しているとともに、通路２２の途中から分岐しバッファ側開閉弁６を介設した分岐通路２３でも連結している。つまり、バッファ５は、パルス管３の高温端３ｂに並列配置されたオリフィス４及びバッファ側開閉弁６を介してそれぞれ連通しているものである。これは、上記第３実施形態例におけるバッファ５と補助バッファ７を１つのバッファで共用した形態である。その他の構成は上記第３実施形態例と同一であるのでその説明を省略する。
【００８２】
上記構成のパルス管冷凍機１０４において、以下に図１０に基づいてその作動を過程ａ〜過程ｆ毎に説明する。
【００８３】
▲１▼過程ａ（圧縮前半過程）
低圧供給用開閉弁１２を閉とするとともにバッファ側開閉弁６を開とし、高圧供給用開閉弁１１、低圧供給用開閉弁１２、高圧供給用第２開閉弁１３、低圧供給用第２開閉弁１４が閉で、バッファ側開閉弁６のみが開の状態を保っている状態。この状態では、バッファ５内の作動流体がオリフィス４を通って通路２２からパルス管３内に流入するとともに、バッファ側開閉弁６を通って分岐通路２３からもパルス管３内に流入する。この場合、圧力損失の少ないバッファ側開閉弁６を介してバッファ５とパルス管３が連通状態であるので、パルス管３内の圧力は速やかに最低圧からバッファ７の圧力にまで上昇する。
【００８４】
▲２▼過程ｂ（圧縮後半過程）
パルス管３内の圧力が最低圧から補助バッファ圧にまで上昇したときに高圧供給用開閉弁１１及び高圧供給用第２開閉弁１３を開にするとともにバッファ側開閉弁６を閉にした状態。この状態では、高圧通路１８とパルス管３が連通状態となるともに、バッファ側開閉弁６を閉とすることにより分岐通路２３を経由してのパルス管３とバッファ５との連通が遮断されるので、パルス管３内の圧力がバッファ圧から最高圧にまで上昇する。このとき高圧通路１８とパルス管３との連通は、高圧通路１８から高圧供給用開閉弁１１、連結通路２０、蓄冷器１、コールドヘッド２を経てパルス管低温端３ａに通じる経路と、高圧通路１８から高圧第２通路２５、高圧供給用第２開閉弁１３、分岐通路２３を経てパルス管高温端３ｂに通じる経路との２種類がある。このようにパルス管３には低温端３ａと高温端３ｂとの両側から圧力がかかるので、パルス管低温端３ａ付近の作動流体の変位が抑えられる。
【００８５】
▲３▼過程ｃ（高圧移送過程）
高圧供給用第２開閉弁１３を閉とし、高圧供給用開閉弁１１を開に保っている状態。この状態では、パルス管３内の作動流体がオリフィス４を通ってバッファ５に流出し続けると共に、圧縮機１０から高圧供給用開閉弁１１を経て蓄冷器１に流れ込んだ作動流体が該蓄冷器１で冷却されながらパルス管３内に流入する。
【００８６】
▲４▼過程ｄ（膨張前半過程）
高圧供給用開閉弁１１を閉にするとともにバッファ側開閉弁６を開とし、高圧及び低圧供給用開閉弁１１及び１２が閉で、バッファ側開閉弁６が開の状態を保っている状態。この状態では、パルス管３内の作動流体がオリフィス４を通って通路２２からバッファ５内に流入するとともに、バッファ側開閉弁６を通って分岐通路２３からもバッファ５内に流入する。この場合、圧力損失の少ないバッファ側開閉弁６を介してパルス管３とバッファ５が連通状態であるので、パルス管３内の圧力は速やかに最高圧からバッファ５の圧力にまで低下する。この圧力低下によりパルス管３内の作動流体が断熱膨張し、温度低下する。
【００８７】
▲５▼過程ｅ（膨張後半過程）
パルス管３内の圧力が最高圧からバッファ圧にまで低下したときに低圧供給用開閉弁１２及び低圧供給用第２開閉弁１４を開にするとともにバッファ側開閉弁６を閉にした状態。この状態では、低圧通路１９とパルス管３が連通状態となるとともに、分岐通路２３を経由してのパルス管３とバッファ５との連通が遮断されるので、パルス管３内の圧力がバッファ圧から最低圧にまで下降する。これにより、パルス管３内の作動流体はさらに断熱膨張し、温度低下する。このとき低圧通路１９とパルス管３との連通は、低圧通路１９から低圧供給用開閉弁１２、連結通路２０、蓄冷器１、コールドヘッド２を経てパルス管低温端３ａに通じる経路と、低圧通路１９から低圧第２通路２６、低圧供給用第２開閉弁１４、分岐通路２３を経てパルス管高温端３ｂに通じる経路との２種類がある。このようにパルス管３には低温端３ａと高温端３ｂとの両側から圧力が除去されるので、パルス管低温端３ａ付近の作動流体の変位が抑えられる。
【００８８】
▲６▼過程ｆ（低圧移送過程）
低圧供給用第２開閉弁１４を閉とし、低圧供給用開閉弁１２を開に保っている状態。この状態では、バッファ５内の作動流体がオリフィス４を通ってパルス管３に流入し続けると共に、パルス管３内の低温の作動流体がコールドヘッド２、蓄冷器１を冷却し、さらに低圧供給用開閉弁１２から圧縮機１０へと流出する。
【００８９】
以上の過程ａ〜ｆを１サイクルとし、これを繰り返すことによりコールドヘッド２において極低温を発生するものである。
【００９０】
本例においては、上記第３実施形態例と同様、過程ｂ（圧縮後半過程）において、高圧通路１８とパルス管３との連通は、高圧通路１８から高圧供給用開閉弁１１、連結通路２０、蓄冷器１、コールドヘッド２を経てパルス管高温端３ａに通じる経路と、高圧通路１８から高圧第２通路２５、高圧供給用第２開閉弁１３、分岐通路２３を経てパルス管高温端３ｂに通じる経路との２種類で構成し、過程ｅ（膨張後半過程）において、低圧通路１９とパルス管３との連通は、低圧通路１９から低圧供給用開閉弁１２、連結通路２０、蓄冷器１、コールドヘッド２を経てパルス管低温端３ａに通じる経路と、低圧通路１９から低圧第２通路２６、低圧供給用第２開閉弁１４、分岐通路２３を経てパルス管高温端３ｂに通じる経路との２種類で構成したので、パルス管３には低温端３ａと高温端３ｂとの両側から圧力変化の影響を受ける。このようにパルス管３にはその両側から圧力変化の影響を受けるので、パルス管３内の作動流体は昇圧又は降圧中の変位変動が抑えられる。このため本例においてもパルス管３内の作動流体の等価ＰＶ線図は第３実施形態例の図８で示したものと同等のものが得られ、パルス管冷凍機の効率がより向上するものである。
【００９１】
（第５実施形態例）
次に、本発明の第５実施形態例について、図１１、図１２を用いて説明するが、本例は、上記第１実施形態例の構成に、上記第３実施形態例とは異なった態様で圧力変動源とパルス管高温端とを連結した構成を付加したものであり、以下、本例において付加した構成を中心に説明する。
【００９２】
図１１は、本例におけるパルス管冷凍機１０５の概略構成図、図１２は図１１のパルス管冷凍機１０５を運転する場合の時間の経過に伴う高圧供給用開閉弁１１、低圧供給用開閉弁１２、高圧供給用第２開閉弁１３、低圧供給用第２開閉弁１４、及びバッファ側開閉弁６の開閉状態（太線部分が開の状態、細線部分が閉の状態）と、時間の経過に伴うバッファ５とパルス管３内の作動流体の圧力状態を併記したグラフである。図１１において、高圧供給用開閉弁１１及び低圧供給用開閉弁１２を蓄冷器１の高温端１ｂに連絡する連結通路２０と、パルス管３の高温端３ｂとオリフィス４とをつなぐ通路２２から分岐した分岐通路２３は、高圧供給用第２開閉弁１３を介設した高圧側連結通路３０で連絡しているとともに、低圧供給用第２開閉弁１４を介設した低圧側連結通路３１でも連絡している。つまり、上記第３実施形態例では、高圧通路１８及び低圧通路１９に直接連通した高圧第２通路２５及び低圧第２通路２６でパルス管高温端３ｂに連通する構成であるのに対し、本例は、連結通路２０を高圧側連結通路３０及び低圧側連結通路３１でパルス管高温端３ｂに連通した構成である。従って、高圧供給用開閉弁１１及び高圧供給用第２開閉弁１３を共に開とした場合には、高圧通路１８は、高圧供給用開閉弁１１、連結通路２０、高圧供給用第２開閉弁１３を介設した高圧側連結通路３０、分岐通路２３、通路２２を経てパルス管３の高温端３ｂに連通され、低圧供給用開閉弁１２及び低圧供給用第２開閉弁１４を共に開とした場合には、低圧通路１９は、低圧供給用開閉弁１２、連結通路２０、低圧供給用第２開閉弁１４を介設した低圧側連結通路３１、分岐通路２３、通路２２を経てパルス管３の高温端３ｂに連通されるものである。
【００９３】
パルス管冷凍機１０５の構成の内、上記説明した部分以外は上記第３実施形態例と同一であるので、その説明を省略する。
【００９４】
上記構成のパルス管冷凍機１０５において、その作動（各開閉弁の制御）について過程ａ〜過程ｆ毎に説明する。
【００９５】
▲１▼過程ａ（圧縮前半過程）
低圧供給用開閉弁１２を閉とするとともにバッファ側開閉弁６を開とし、高圧供給用開閉弁１１、低圧供給用開閉弁１２、高圧供給用第２開閉弁１３、低圧供給用第２開閉弁１４が閉で、バッファ側開閉弁６のみが開の状態を保っている状態。この状態では、バッファ５内の作動流体がオリフィス４を通ってパルス管３内に流入するとともに、補助バッファ７内の作動流体もバッファ側開閉弁６を通ってパルス管３内に流入する。この場合、圧力損失の少ないバッファ側開閉弁６を介して補助バッファ７とパルス管３が連通状態であるので、パルス管３内の圧力は速やかに最低圧から補助バッファ７の圧力にまで上昇する。
【００９６】
▲２▼過程ｂ（圧縮後半過程）
パルス管３内の圧力が最低圧から補助バッファ圧にまで上昇したときに高圧供給用開閉弁１１及び高圧供給用第２開閉弁１３を開にするとともにバッファ側開閉弁６を閉にした状態。この状態では、高圧通路１８とパルス管３が連通状態となるともに、バッファ側開閉弁６を閉とすることによりパルス管３と補助バッファ７との連通が遮断されるので、パルス管３内の圧力が補助バッファ圧から最高圧にまで上昇する。このとき高圧通路１８とパルス管３との連通は、高圧通路１８から高圧供給用開閉弁１１、連結通路２０、蓄冷器１、コールドヘッド２を経てパルス管高低温３ａに通じる経路と、高圧通路１８から高圧供給用開閉弁１１、連結通路２０、高圧供給用第２開閉弁１３を介設した高圧側連結通路３０、分岐通路２３、通路２２を経てパルス管３の高温端３ｂに連通される経路との２経路がある。このようにパルス管３には低温端３ａと高温端３ｂとの両側から圧力がかかるので、パルス管３低温端３ａ付近の作動流体の変位が抑えられる。
【００９７】
▲３▼過程ｃ（高圧移送過程）
高圧供給用第２開閉弁を閉とし、高圧供給用開閉弁１１を開に保っている状態。この状態では、パルス管３内の作動流体がオリフィス４を通ってバッファ５に流出し続けると共に、圧縮機１０から高圧供給用開閉弁１１を経て蓄冷器１に流れ込んだ作動流体が該蓄冷器１で冷却されながらパルス管３内に流入する。
【００９８】
▲４▼過程ｄ（膨張前半過程）
高圧供給用開閉弁１１を閉にするとともにバッファ側開閉弁６を開とし、高圧及び低圧供給用開閉弁１１及び１２が閉で、バッファ側開閉弁６が開の状態を保っている状態。この状態では、パルス管３内の作動流体がオリフィス４を通ってバッファ５内に流入するとともに、バッファ側開閉弁６を通って補助バッファ７内にも流入する。この場合、圧力損失の少ないバッファ側開閉弁６を介してパルス管３と補助バッファ７が連通状態であるので、パルス管３内の圧力は速やかに最高圧から補助バッファ７の圧力にまで低下する。この圧力低下によりパルス管３内の作動流体が断熱膨張し、温度低下する。
【００９９】
▲５▼過程ｅ（膨張後半過程）
パルス管３内の圧力が最高圧から補助バッファ圧にまで低下したときに低圧供給用開閉弁１２及び低圧供給用第２開閉弁１４を開にするとともにバッファ側開閉弁６を閉にした状態。この状態では、低圧通路１９とパルス管３が連通状態となるとともに、バッファ側開閉弁６を閉とすることによりパルス管３と補助バッファ７との連通が遮断されるので、パルス管３内の圧力が補助バッファ圧から最低圧にまで下降する。これにより、パルス管３内の作動流体はさらに断熱膨張し、温度低下する。このとき低圧通路１９とパルス管３との連通は、低圧通路１９から低圧供給用開閉弁１２、連結通路２０、蓄冷器１、コールドヘッド２を経てパルス管低温端３ａに通じる経路と、低圧通路１９から低圧供給用開閉弁１２、連結通路２０、低圧供給用第２開閉弁１４を介設した低圧側連結通路３１、分岐通路２３、通路２２を経てパルス管３の高温端３ｂに連通されるる経路との２経路がある。このようにパルス管３には低温端３ａと高温端３ｂとの両側から圧力が除去されるので、パルス管３低温端３ａ付近の作動流体の変位が抑えられる。
【０１００】
▲６▼過程ｆ（低圧移送過程）
低圧供給用第２開閉弁１４を閉とし、低圧供給用開閉弁１２を開に保っている状態。この状態では、バッファ５内の作動流体がオリフィス４を通ってパルス管３に流入し続けると共に、パルス管３内の低温の作動流体がコールドヘッド２、蓄冷器１を冷却し、さらに低圧供給用開閉弁１２から圧縮機１０へと流出する。
【０１０１】
以上の過程ａ〜ｆを１サイクルとし、これを繰り返すことにより図８の等価ＰＶ線図で示すような状態変化を作動流体に生ぜしめ、コールドヘッド２において極低温を発生するものである。
【０１０２】
本例におけるパルス管の低温端付近の作動流体の等価ＰＶ線図は図８に示すものと同一であるので、その説明を省略する。
【０１０３】
本例において、上記第３実施形態例と異なる作動は、過程ｂ（圧縮後半過程）において、高圧供給用開閉弁１１及び高圧第２開閉弁１３が開となったときに、高圧通路１８とパルス管３の高温端３ｂとの連通が高圧供給用開閉弁１１を介している（第３実施形態例では高圧供給用開閉弁１１を経ずにパルス管高温端３ｂと連通する）ことと、過程ｅ（膨張後半過程）において、低圧供給用開閉弁１１及び低圧第２開閉弁１４が開となったときに、低圧通路１９とパルス管高温端３ｂとの連通が低圧供給用開閉弁１２を介している（第３実施形態例では低圧供給用開閉弁１２を経ずにパルス管高温端３ｂと連通する）ことである。このようにすることにより、上記第３実施形態例と同様の効果があるものである。
【０１０４】
（第６実施形態例）
次に、本発明の第６実施形態例について図１３に基づいて説明するが、本例は、上記第２実施形態例の構成に、上記第４実施形態例とは異なった態様で圧力変動源とパルス管高温端とを連結した構成を付加したものであり、以下、本例において付加した構成を中心に説明する。
【０１０５】
図１３は、本例におけるパルス管冷凍機１０６の概略構成図である。図において、高圧供給用開閉弁１１及び低圧供給用開閉弁１２を蓄冷器１の高温端１ｂに連絡する連結通路２０と、パルス管３の高温端３ｂとオリフィス４とをつなぐ通路２２は、低圧供給用第２開閉弁１４を介設した低圧側連結通路３１により連通可能とされている。また、連結通路２０と、通路２２の途中から分岐した分岐通路２３は、高圧供給用第２開閉弁１３を介設した高圧側連結通路３０により連通可能とされている。従って、高圧供給用開閉弁１１及び高圧供給用第２開閉弁１３を共に開とした場合には、高圧通路１８は、高圧供給用開閉弁１１、連結通路２０、高圧供給用第２開閉弁１３を介設した高圧側連結通路３０、分岐通路２３、通路２２を経てパルス管３の高温端３ｂに連通され、低圧供給用開閉弁１２及び低圧供給用第２開閉弁１４を共に開とした場合には、低圧通路１９は、低圧供給用開閉弁１２、連結通路２０、低圧供給用第２開閉弁１４を介設した低圧側連結通路３１、通路２２を経てパルス管３の高温端３ｂに連通されるものである。
【０１０６】
パルス管冷凍機１０６の構成の内、上記説明した部分以外は上記第４実施形態例と同一であるので、その説明を省略する。
【０１０７】
上記構成のパルス管冷凍機１０６において、その作動（各開閉弁の制御）については、上記第４実施形態例、つまり図１０に示す開閉弁制御と原則的には同一である。わずかに異なるところは、過程ｂ（圧縮後半過程）において、高圧供給用開閉弁１１及び高圧第２開閉弁１３が開となったときに、高圧通路１８とパルス管３の高温端３ｂとの連通が高圧供給用開閉弁１１を介している（第４実施形態例では高圧供給用開閉弁１１を経ずにパルス管高温端３ｂと連通する）ことと、過程ｅ（膨張後半過程）において、低圧供給用開閉弁１１及び低圧第２開閉弁１４が開となったときに、低圧通路１９とパルス管高温端３ｂとの連通が低圧供給用開閉弁１２を介している（第４実施形態例では低圧供給用開閉弁１２を経ずにパルス管高温端３ｂと連通する）ことである。その他の作動及び効果は同一である。またパルス管内圧力、各バッファの圧力も図１０に示すものと同一であり、さらにパルス管の低温端付近の作動流体の等価ＰＶ線図は上記第３実施形態例で説明した図８に示すものと同一であるので、その説明を省略する。
【０１０８】
（第７実施形態例）
次に、本発明の第７実施形態例について、図１４、図１５に基づいて説明するが、本例は、本例は、上記第１実施形態例の構成に、上記第３実施形態例及び上記第５実施形態例とは異なった態様で圧力変動源とパルス管高温端とを連結した構成を付加したものであり、以下、本例において付加した構成を中心に説明する。
【０１０９】
図１４は、本例におけるパルス管冷凍機１０７の概略構成図、図１５は図１４のパルス管冷凍機１０７を運転する場合の時間の経過に伴う高圧供給用開閉弁１１、低圧供給用開閉弁１２、共用開閉弁１７、及びバッファ側開閉弁６の開閉状態（太線部分が開の状態、細線部分が閉の状態）と、時間の経過に伴うバッファ５、補助バッファ７、パルス管３内の作動流体の圧力状態を併記したグラフである。図１４において、高圧供給用開閉弁１１及び低圧供給用開閉弁１２を蓄冷器１の高温端１ｂに連絡する連結通路２０と、パルス管３の高温端３ｂとオリフィス４とをつなぐ通路２２から分岐した分岐通路２３は、共用開閉弁１７を介設した共用通路２７で連絡している。従って、高圧供給用開閉弁１１及び共用開閉弁１７を共に開とした場合には、高圧通路１８は、高圧供給用開閉弁１１、連結通路２０、共用通路２７、共用開閉弁１７、分岐通路２３、通路２２を経てパルス管３の高温端３ｂに連通され、低圧供給用開閉弁１２及び共用開閉弁１７を共に開とした場合には、低圧通路１９は、低圧供給用開閉弁１２、連結通路２０、共用通路２７、共用開閉弁１７、分岐通路２３、通路２２を経てパルス管３の高温端３ｂに連通されるものである。つまり、本例におけるパルス管冷凍機１０７の構成は、上記第５実施形態例におけるパルス管冷凍機１０５における２つの第２通路（高圧第２通路２５及び低圧第２通路２６）と２つの開閉弁（高圧第２開閉弁１３及び低圧第２開閉弁１４）を、１つの通路（共用通路２７）と１つの開閉弁（共用開閉弁１７）で共用した形態である。
【０１１０】
尚、高圧供給用開閉弁１１、低圧供給用開閉弁１２、共用開閉弁１７、バッファ側開閉弁６は、制御機構２４によりそれぞれ開閉制御されるものである。
【０１１１】
その他の構成は上記第５実施形態例と同一であるので、具体的説明は省略する。
【０１１２】
上記構成のパルス管冷凍機１０７において、以下に図１５に基づいてその作動を説明する。本例におけるパルス管冷凍機１０７の操作状態及びその操作に伴う内部の作動流体の状態も前述のパルス管冷凍機同様、時間的にａ〜ｆの６つの過程に区分される。各過程毎に詳述すると、
▲１▼過程ａ（圧縮前半過程）
低圧供給用開閉弁１２を閉とするとともにバッファ側開閉弁６を開とし、高圧供給用開閉弁１１、低圧供給用開閉弁１２、共用開閉弁１７が閉で、バッファ側開閉弁６のみが開の状態を保っている状態。この状態では、バッファ５内の作動流体がオリフィス４を通ってパルス管３内に流入するとともに、補助バッファ７内の作動流体もバッファ側開閉弁６を通ってパルス管３内に流入する。この場合、圧力損失の少ないバッファ側開閉弁６を介して補助バッファ７とパルス管３が連通状態であるので、パルス管３内の圧力は速やかに最低圧から補助バッファ７の圧力にまで上昇する。
【０１１３】
▲２▼過程ｂ（圧縮後半過程）
パルス管３内の圧力が最低圧から補助バッファ圧にまで上昇したときに高圧供給用開閉弁１１及び共用開閉弁１７を開にするとともにバッファ側開閉弁６を閉にした状態。この状態では、高圧通路１８とパルス管３が連通状態となるともに、バッファ側開閉弁６を閉とすることによりパルス管３と補助バッファ７との連通が遮断されるので、パルス管３内の圧力が補助バッファ圧から最高圧にまで上昇する。このとき高圧通路１８とパルス管３との連通は、高圧通路１８から高圧供給用開閉弁１１、連結通路２０、蓄冷器１、コールドヘッド２を経てパルス管低温端３ａに通じる経路と、高圧通路１８から高圧供給用開閉弁１１、連結通路２０、共用通路２７及びその途中に介在された共用開閉弁１７、分岐通路２３を経てパルス管高温端３ｂに通じる経路との２種類がある。このようにパルス管３には低温端３ａと高温端３ｂとの両側から圧力がかかるので、パルス管低温端３ａ付近の作動流体の変位が抑えられる。
【０１１４】
▲３▼過程ｃ（高圧移送過程）
共用開閉弁１７を閉とし、高圧供給用開閉弁１１を開に保っている状態。この状態では、パルス管３内の作動流体がオリフィス４を通ってバッファ５に流出し続けると共に、圧縮機１０から高圧供給用開閉弁１１を経て蓄冷器１に流れ込んだ作動流体が該蓄冷器１で冷却されながらパルス管３内に流入する。
【０１１５】
▲４▼過程ｄ（膨張前半過程）
高圧供給用開閉弁１１を閉にするとともにバッファ側開閉弁６を開とし、高圧及び低圧供給用開閉弁１１及び１２、共用開閉弁１７が閉で、バッファ側開閉弁６が開の状態を保っている状態。この状態では、パルス管３内の作動流体がオリフィス４を通ってバッファ５内に流入するとともに、バッファ側開閉弁６を通って補助バッファ７内にも流入する。この場合、圧力損失の少ないバッファ側開閉弁６を介してパルス管３と補助バッファ７が連通状態であるので、パルス管３内の圧力は速やかに最高圧から補助バッファ７の圧力にまで低下する。この圧力低下によりパルス管３内の作動流体が断熱膨張し、温度低下する。
【０１１６】
▲５▼過程ｅ（膨張後半過程）
パルス管３内の圧力が最高圧から補助バッファ圧にまで低下したときに低圧供給用開閉弁１２及び共用開閉弁１７を開にするとともにバッファ側開閉弁６を閉にした状態。この状態では、低圧通路１９とパルス管３が連通状態となるとともに、バッファ側開閉弁６を閉とすることによりパルス管３と補助バッファ７との連通が遮断されるので、パルス管３内の圧力が補助バッファ圧から最低圧にまで下降する。これにより、パルス管３内の作動流体はさらに断熱膨張し、温度低下する。このとき低圧通路１９とパルス管３との連通は、低圧通路１９から低圧供給用開閉弁１２、連結通路２０、蓄冷器１、コールドヘッド２を経てパルス管低温端３ａに通じる経路と、低圧通路１９から低圧供給用開閉弁１２、連結通路２０、共用通路２７及びその途中に介在した共用開閉弁１７、分岐通路２３を経てパルス管高温端３ｂに通じる経路との２種類がある。このようにパルス管３には低温端３ａと高温端３ｂとの両側から圧力が除去されるので、パルス管低温端３ａ付近の作動流体の変位が抑えられる。
【０１１７】
▲６▼過程ｆ（低圧移送過程）
共用開閉弁１７を閉とし、低圧供給用開閉弁１２を開に保っている状態。この状態では、バッファ５内の作動流体がオリフィス４を通ってパルス管３に流入し続けると共に、パルス管３内の低温の作動流体がコールドヘッド２、蓄冷器１を冷却し、さらに低圧供給用開閉弁１２から圧縮機１０へと流出する。
【０１１８】
以上の過程ａ〜ｆを１サイクルとし、これを繰り返すことにより図８の等価ＰＶ線図で示すような状態変化を作動流体に生ぜしめ、コールドヘッド２において極低温を発生するものである。
【０１１９】
本例においては、上記第３実施形態例と同様の効果を奏するとともに、高圧供給用開閉弁１１及び低圧供給用開閉弁１２を蓄冷器１の高温端１ｂに連絡する連結通路２０と、パルス管３の高温端３ｂとオリフィス４とをつなぐ通路２２から分岐した分岐通路２３は、共用開閉弁１７を介設した共用通路２７で連絡しているので、開閉弁の数が第３及び第５実施形態例よりも少なくてすみ、製造コストの低減及び弁制御の簡便化に寄与するものである。
【０１２０】
（第８実施形態例）
次に、本発明の第７実施形態例について、図１６、図１７に基づいて説明するが、本例は、本例は、上記第２実施形態例の構成に、上記第４実施形態例及び上記第６実施形態例とは異なった態様で圧力変動源とパルス管高温端とを連結した構成を付加したものであり、以下、本例において付加した構成を中心に説明する。
【０１２１】
図１６は、本例におけるパルス管冷凍機１０８の概略構成図、図１７は図１６のパルス管冷凍機１０８を運転する場合の時間の経過に伴う高圧供給用開閉弁１１、低圧供給用開閉弁１２、共用開閉弁１７、及びバッファ側開閉弁６の開閉状態（太線部分が開の状態、細線部分が閉の状態）と、時間の経過に伴うバッファ５、補助バッファ７、パルス管３内の作動流体の圧力状態を併記したグラフである。図１６において、高圧供給用開閉弁１１及び低圧供給用開閉弁１２を蓄冷器１の高温端１ｂに連絡する連結通路２０と、パルス管３の高温端３ｂとオリフィス４とをつなぐ通路２２から分岐した分岐通路２３は、共用開閉弁１７を介設した共用通路２７により連通可能とされている。従って、高圧供給用開閉弁１１及び共用開閉弁１７を共に開とした場合には、高圧通路１８は、高圧供給用開閉弁１１、連結通路２０、共用通路２７、共用開閉弁１７、分岐通路２３、通路２２を経てパルス管３の高温端３ｂに連通され、低圧供給用開閉弁１２及び共用開閉弁１７を共に開とした場合には、低圧通路１９は、低圧供給用開閉弁１２、連結通路２０、共用通路２７、共用開閉弁１７、分岐通路２３、通路２２を経てパルス管３の高温端３ｂに連通されるものである。つまり、本例におけるパルス管冷凍機１０８の構成は、上記第６実施形態例におけるパルス管冷凍機１０６における２つの第２通路（高圧第２通路２５及び低圧第２通路２６）と２つの開閉弁（高圧第２開閉弁１３及び低圧第２開閉弁１４）を、１つの通路（共用通路２７）と１つの開閉弁（共用開閉弁１７）で共用した形態である。
【０１２２】
尚、高圧供給用開閉弁１１、低圧供給用開閉弁１２、共用開閉弁１７、バッファ側開閉弁６は、制御機構２４によりそれぞれ開閉制御されるものである。
【０１２３】
上記構成のパルス管冷凍機１０８において、以下に図１６に基づいてその作動を過程ａ〜過程ｆ毎に説明する。
【０１２４】
▲１▼過程ａ（圧縮前半過程）
低圧供給用開閉弁１２を閉とするとともにバッファ側開閉弁６を開とし、高圧供給用開閉弁１１、低圧供給用開閉弁１２、共用開閉弁１７、が閉で、バッファ側開閉弁６のみが開の状態を保っている状態。この状態では、バッファ５内の作動流体がオリフィス４を通って通路２２からパルス管３内に流入するとともに、バッファ側開閉弁６を通って分岐通路２３からもパルス管３内に流入する。この場合、圧力損失の少ないバッファ側開閉弁６を介してバッファ５とパルス管３が連通状態であるので、パルス管３内の圧力は速やかに最低圧からバッファ７の圧力にまで上昇する。
【０１２５】
▲２▼過程ｂ（圧縮後半過程）
パルス管３内の圧力が最低圧からバッファ圧にまで上昇したときに高圧供給用開閉弁１１及び共用開閉弁１７を開にするとともにバッファ側開閉弁６を閉にした状態。この状態では、高圧通路１８とパルス管３が連通状態となるともに、バッファ側開閉弁６を閉とすることにより分岐通路２３を経由してのパルス管３とバッファ５との連通が遮断されるので、パルス管３内の圧力がバッファ圧から最高圧にまで上昇する。このとき高圧通路１８とパルス管３との連通は、高圧通路１８から高圧供給用開閉弁１１、連結通路２０、蓄冷器１、コールドヘッド２を経てパルス管低温端３ａに通じる経路と、高圧通路１８から高圧供給用開閉弁１１、連結通路２０、共用通路２７及びその途中に介在された共用開閉弁１７、分岐通路２３、通路２２を経てパルス管高温端３ｂに通じる経路との２種類がある。このようにパルス管３には低温端３ａと高温端３ｂとの両側から圧力がかかるので、パルス管低温端３ａ付近の作動流体の変位が抑えられる。
【０１２６】
▲３▼過程ｃ（高圧移送過程）
共用開閉弁１７を閉とし、高圧供給用開閉弁１１を開に保っている状態。この状態では、パルス管３内の作動流体がオリフィス４を通ってバッファ５に流出し続けると共に、圧縮機１０から高圧供給用開閉弁１１を経て蓄冷器１に流れ込んだ作動流体が該蓄冷器１で冷却されながらパルス管３内に流入する。
【０１２７】
▲４▼過程ｄ（膨張前半過程）
高圧供給用開閉弁１１を閉にするとともにバッファ側開閉弁６を開とし、高圧及び低圧供給用開閉弁１１及び１２、共用開閉弁１７が閉で、バッファ側開閉弁６が開の状態を保っている状態。この状態では、パルス管３内の作動流体がオリフィス４を通って通路２２からバッファ５内に流入するとともに、バッファ側開閉弁６を通って分岐通路２３からもバッファ５内に流入する。この場合、圧力損失の少ないバッファ側開閉弁６を介してパルス管３とバッファ５が連通状態であるので、パルス管３内の圧力は速やかに最高圧からバッファ５の圧力にまで低下する。この圧力低下によりパルス管３内の作動流体が断熱膨張し、温度低下する。
【０１２８】
▲５▼過程ｅ（膨張後半過程）
パルス管３内の圧力が最高圧からバッファ圧にまで低下したときに低圧供給用開閉弁１２及び共用開閉弁１７を開にするとともにバッファ側開閉弁６を閉にした状態。この状態では、低圧通路１９とパルス管３が連通状態となるとともに、分岐通路２３を経由してのパルス管３とバッファ５との連通が遮断されるので、パルス管３内の圧力がバッファ圧から最低圧にまで下降する。これにより、パルス管３内の作動流体はさらに断熱膨張し、温度低下する。このとき低圧通路１９とパルス管３との連通は、低圧通路１９から低圧供給用開閉弁１２、連結通路２０、蓄冷器１、コールドヘッド２を経てパルス管低温端３ａに通じる経路と、低圧通路１９から低圧供給用開閉弁１２、連結通路２０、共用通路２７及びその途中に介在された共用開閉弁１７、分岐通路２３、通路２２を経てパルス管高温端３ｂに通じる経路との２種類がある。このようにパルス管３には低温端３ａと高温端３ｂとの両側から圧力が除去されるので、パルス管低温端３ａ付近の作動流体の変位が抑えられる。
【０１２９】
▲６▼過程ｆ（低圧移送過程）
共用開閉弁１７を閉とし、低圧供給用開閉弁１２を開に保っている状態。この状態では、バッファ５内の作動流体がオリフィス４を通ってパルス管３に流入し続けると共に、パルス管３内の低温の作動流体がコールドヘッド２、蓄冷器１を冷却し、さらに低圧供給用開閉弁１２から圧縮機１０へと流出する。
【０１３０】
以上の過程ａ〜ｆを１サイクルとし、これを繰り返すことによりコールドヘッド２において極低温を発生するものである。
【０１３１】
本例においては、上記第４実施形態例と同様の効果を奏するとともに、開閉弁の数が第４及び第６実施形態例よりも少なくてすみ、製造コストの低減及び弁制御の簡便化に寄与するものである。
【０１３２】
（第９実施形態例）
次に、本発明の第９実施形態例について、図１８に基づいて説明する。図１８に示すパルス管冷凍機１０９は、上記第１実施形態例で説明したパルス管冷凍機１０１の構成を原型としたダブルインレット型パルス管冷凍機である。即ち、図１８において、高圧供給用開閉弁１１及び低圧供給用開閉弁１２を蓄冷器１の高温端１ｂに連絡する連結通路２０と、パルス管３の高温端３ｂとオリフィス４とをつなぐ通路２２から分岐した分岐通路２３とは、オリフィス２９を途中に介設したダブルインレット通路２８で連通されている。その他の構成は上記第１実施形態例と同一であるので、説明を省略する。
【０１３３】
上記構成のダブルインレット型パルス管冷凍機１０９において、以下にその作動を説明するが、高圧供給用開閉弁１１、低圧供給用開閉弁１２、バッファ側開閉弁６の開閉動作は上記第１実施形態例で説明した図２の動作と同一であるので、この図２を援用して説明する。
【０１３４】
▲１▼過程ａ（圧縮前半過程）
低圧供給用開閉弁１２を閉とするとともにバッファ側開閉弁６を開とし、高圧及び低圧供給用開閉弁１１及び１２が閉で、バッファ側開閉弁６が開の状態を保っている状態。この状態では、バッファ５内の作動流体がオリフィス４を通ってパルス管３内に流入するとともに、補助バッファ７内の作動流体もバッファ側開閉弁６を通ってパルス管３内に流入する。この場合、圧力損失の少ないバッファ側開閉弁６を介して補助バッファ７とパルス管３が連通状態であるので、パルス管３内の圧力は速やかに最低圧から補助バッファ７の圧力にまで上昇する。
【０１３５】
▲２▼過程ｂ（圧縮後半過程）
パルス管３内の圧力が最低圧から補助バッファ圧にまで上昇したときに高圧供給用開閉弁１１を開にするとともにバッファ側開閉弁６を閉にした状態。この状態では、高圧通路１８とパルス管３が連通状態になるとともに、バッファ側開閉弁６を閉とすることによりパルス管３と補助バッファ７との連通が遮断されるので、パルス管３内の圧力が補助バッファ圧から最高圧にまで上昇する。このとき高圧通路１８とパルス管３との連通は、高圧通路１８から高圧供給用開閉弁１１、連結通路２０、蓄冷器１、コールドヘッド２を経てパルス管低温端３ａに通じる経路と、高圧通路１８から高圧供給用開閉弁１１、連結通路２０、ダブルインレット通路２８及びその途中に介在されたオリフィス２９、分岐通路２３、通路２２を経てパルス管高温端３ｂに通じる経路との２種類がある。このようにパルス管３には低温端３ａと高温端３ｂとの両側から圧力がかかるので、パルス管低温端３ａ付近の作動流体の変位が抑えられる。
【０１３６】
▲３▼過程ｃ（高圧移送過程）
高圧供給用開閉弁１１を開に保っている状態。この状態では、パルス管３内の作動流体がオリフィス４を通ってバッファ５に流出し続けると共に、圧縮機１０から高圧供給用開閉弁１１を経て蓄冷器１に流れ込んだ作動流体が該蓄冷器１で冷却されながらパルス管３内に流入する。
【０１３７】
▲４▼過程ｄ（膨張前半過程）
高圧供給用開閉弁１１を閉にするとともにバッファ側開閉弁６を開とし、高圧及び低圧供給用開閉弁１１及び１２が閉で、バッファ側開閉弁６が開の状態を保っている状態。この状態では、パルス管３内の作動流体がオリフィス４を通ってバッファ５内に流入するとともに、バッファ側開閉弁６を通って補助バッファ７内にも流入する。この場合、圧力損失の少ないバッファ側開閉弁６を介してパルス管３と補助バッファ７が連通状態であるので、パルス管３内の圧力は速やかに最高圧から補助バッファ７の圧力にまで低下する。この圧力低下によりパルス管３内の作動流体が断熱膨張し、温度低下する。
【０１３８】
▲５▼過程ｅ（膨張後半過程）
パルス管３内の圧力が最高圧からバッファ圧にまで低下したときに低圧供給用開閉弁１２を開にするとともにバッファ側開閉弁６を閉にした状態。この状態では、低圧通路１９とパルス管３が連通状態となるとともに、バッファ側開閉弁６を閉とすることによりパルス管３と補助バッファ７との連通が遮断されるので、パルス管３内の圧力が補助バッファ圧から最低圧にまで下降する。これにより、パルス管３内の作動流体はさらに断熱膨張し、温度低下する。このとき低圧通路１９とパルス管３との連通は、低圧通路１９から低圧供給用開閉弁１２、連結通路２０、蓄冷器１、コールドヘッド２を経てパルス管低温端３ａに通じる経路と、低圧通路１９から低圧供給用開閉弁１２、連結通路２０、ダブルインレット通路２８及びその途中に介在されたオリフィス２９、分岐通路２３、通路２２を経てパルス管高温端３ｂに通じる経路との２種類がある。このようにパルス管３には低温端３ａと高温端３ｂとの両側から圧力がかかるので、パルス管低温端３ａ付近の作動流体の変位が抑えられる。
【０１３９】
▲６▼過程ｆ（低圧移送過程）
低圧供給用開閉弁１２を開に保っている状態。この状態では、バッファ５内の作動流体がオリフィス４を通ってパルス管３に流入し続けると共に、パルス管３内の低温の作動流体がコールドヘッド２、蓄冷器１を冷却し、さらに低圧供給用開閉弁１２から圧縮機１０へと流出する。
【０１４０】
以上の過程ａ〜ｆを１サイクルとし、これを繰り返すことにより図３の等価ＰＶ線図で示すような状態変化を作動流体に生ぜしめ、コールドヘッド２において極低温を発生するものである。
【０１４１】
本例においては、連結通路２０をオリフィス２９を介してパルス管３の高温端３ｂに連通するダブルインレット通路２８を備えた構成であるので、オリフィス２９を制御しなくても効率的なパルス管の運転ができるので、弁制御をより一層簡略化することができるものである。
【０１４２】
（第１０実施形態例）
次に、本発明の第１０実施形態例について、図１９に基づいて説明する。図１９に示すパルス管冷凍機１１０は、上記第２実施形態例で説明したパルス管冷凍機１０２の構成を原型としたダブルインレット型パルス管冷凍機である。即ち、図１９において、高圧供給用開閉弁１１及び低圧供給用開閉弁１２を蓄冷器１の高温端１ｂに連絡する連結通路２０と、パルス管３の高温端３ｂとオリフィス４とをつなぐ通路２２から分岐した分岐通路２３とは、オリフィス２９を途中に介在したダブルインレット通路２８で連通されている。その他の構成は上記第２実施形態例と同一であるので、説明を省略する。
【０１４３】
上記構成のダブルインレット型パルス管冷凍機１１０において、以下にその作動を説明するが、高圧供給用開閉弁１１、低圧供給用開閉弁１２、バッファ側開閉弁６の開閉動作は上記第２実施形態例で説明した図５の動作と同一であるので、この図５を援用して説明する。
【０１４４】
▲１▼過程ａ（圧縮前半過程）
低圧供給用開閉弁１２を閉とするとともにバッファ側開閉弁６を開とし、高圧及び低圧供給用開閉弁１１及び１２が閉で、バッファ側開閉弁６が開の状態を保っている状態。この状態では、バッファ５内の作動流体がオリフィス４を通って通路２２からパルス管３内に流入するとともに、バッファ側開閉弁６を通って分岐通路２３からもパルス管３内に流入する。この場合、圧力損失の少ないバッファ側開閉弁６を介してバッファ５とパルス管３が連通状態であるので、パルス管３内の圧力は速やかに最低圧からバッファ７の圧力にまで上昇する。
【０１４５】
▲２▼過程ｂ（圧縮後半過程）
パルス管３内の圧力が最低圧からバッファ圧にまで上昇したときに高圧供給用開閉弁１１を開にするとともにバッファ側開閉弁６を閉にした状態。この状態では、高圧通路１８とパルス管３が連通状態となるともに、バッファ側開閉弁６を閉とすることにより分岐通路２３を経由してのパルス管３とバッファ５との連通が遮断されるので、パルス管３内の圧力がバッファ圧から最高圧にまで上昇する。このとき高圧通路１８とパルス管３との連通は、高圧通路１８から高圧供給用開閉弁１１、連結通路２０、蓄冷器１、コールドヘッド２を経てパルス管低温端３ａに通じる経路と、高圧通路１８から高圧供給用開閉弁１１、連結通路２０、ダブルインレット通路２８及びその途中に介在されたオリフィス２９、分岐通路２３、通路２２を経てパルス管高温端３ｂに通じる経路との２種類がある。このようにパルス管３には低温端３ａと高温端３ｂとの両側から圧力がかかるので、パルス管低温端３ａ付近の作動流体の変位が抑えられる。
【０１４６】
▲３▼過程ｃ（高圧移送過程）
高圧供給用開閉弁１１を開に保っている状態。この状態では、パルス管３内の作動流体がオリフィス４を通ってバッファ５に流出し続けると共に、圧縮機１０から高圧供給用開閉弁１１を経て蓄冷器１に流れ込んだ作動流体が該蓄冷器１で冷却されながらパルス管３内に流入する。
【０１４７】
▲４▼過程ｄ（膨張前半過程）
高圧供給用開閉弁１１を閉にするとともにバッファ側開閉弁６を開とし、高圧及び低圧供給用開閉弁１１及び１２が閉で、バッファ側開閉弁６が開の状態を保っている状態。この状態では、パルス管３内の作動流体がオリフィス４を通って通路２２からバッファ５内に流入するとともに、バッファ側開閉弁６を通って分岐通路２３からもバッファ５内に流入する。この場合、圧力損失の少ないバッファ側開閉弁６を介してパルス管３とバッファ５が連通状態であるので、パルス管３内の圧力は速やかに最高圧からバッファ５の圧力にまで低下する。この圧力低下によりパルス管３内の作動流体が断熱膨張し、温度低下する。
【０１４８】
▲５▼過程ｅ（膨張後半過程）
パルス管３内の圧力が最高圧からバッファ圧にまで低下したときに低圧供給用開閉弁１２を開にするとともにバッファ側開閉弁６を閉にした状態。この状態では、低圧通路１９とパルス管３が連通状態となるとともに、分岐通路２３を経由してのパルス管３とバッファ５との連通が遮断されるので、パルス管３内の圧力が補助バッファ圧から最低圧にまで下降する。これにより、パルス管３内の作動流体はさらに断熱膨張し、温度低下する。このとき低圧通路１９とパルス管３との連通は、低圧通路１９から低圧供給用開閉弁１２、連結通路２０、蓄冷器１、コールドヘッド２を経てパルス管低温端３ａに通じる経路と、低圧通路１９から低圧供給用開閉弁１２、連結通路２０、ダブルインレット通路２８及びその途中に介在されたオリフィス２９、分岐通路２３、通路２２を経てパルス管高温端３ｂに通じる経路との２種類がある。このようにパルス管３には低温端３ａと高温端３ｂとの両側から圧力がかかるので、パルス管低温端３ａ付近の作動流体の変位が抑えられる。
【０１４９】
▲６▼過程ｆ（低圧移送過程）
低圧供給用開閉弁１２を開に保っている状態。この状態では、バッファ５内の作動流体がオリフィス４を通ってパルス管３に流入し続けると共に、パルス管３内の低温の作動流体がコールドヘッド２、蓄冷器１を冷却し、さらに低圧供給用開閉弁１２から圧縮機１０へと流出する。
【０１５０】
以上の過程ａ〜ｆを１サイクルとし、これを繰り返すことによりコールドヘッド２において極低温を発生するものである。
【０１５１】
以上、本発明の好適な実施形態例について説明したが、本発明は上記実施形態例に限定されるべきものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、どのような形態のパルス管冷凍機に適用できるものである。
【０１５２】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、従来と比較して極めて効率の向上したパルス管冷凍機とすることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態例におけるパルス管冷凍機の概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態例におけるパルス管冷凍機の開閉弁の動作状態と圧力の状態を示すグラフである。
【図３】本発明の第１実施形態例におけるパルス管冷凍機内のパルス管低温端付近の作動流体の等価ＰＶ線図である。
【図４】本発明の第２実施形態例におけるパルス管冷凍機の概略構成図である。
【図５】本発明の第２実施形態例におけるパルス管冷凍機の開閉弁の動作状態と圧力の状態を示すグラフである。
【図６】本発明の第３実施形態例におけるパルス管冷凍機の概略構成図である。
【図７】本発明の第３実施形態例におけるパルス管冷凍機の開閉弁の動作状態と圧力の状態を示すグラフである。
【図８】本発明の第３実施形態例におけるパルス管冷凍機内のパルス管低温端付近の作動流体の等価ＰＶ線図である。
【図９】本発明の第４実施形態例におけるパルス管冷凍機の概略構成図である。
【図１０】本発明の第４実施形態例におけるパルス管冷凍機の開閉弁の動作状態と圧力の状態を示すグラフである。
【図１１】本発明の第５実施形態例におけるパルス管冷凍機の概略構成図である。
【図１２】本発明の第５実施形態例におけるパルス管冷凍機の開閉弁の動作状態と圧力の状態を示すグラフである。
【図１３】本発明の第６実施形態例におけるパルス管冷凍機の概略構成図である。
【図１４】本発明の第７実施形態例におけるパルス管冷凍機の概略構成図である。
【図１５】本発明の第７実施形態例におけるパルス管冷凍機の開閉弁の動作状態と圧力の状態を示すグラフである。
【図１６】本発明の第８実施形態例におけるパルス管冷凍機の概略構成図である。
【図１７】本発明の第８実施形態例におけるパルス管冷凍機の開閉弁の動作状態と圧力の状態を示すグラフである。
【図１８】本発明の第９実施形態例におけるパルス管冷凍機の概略構成図である。
【図１９】本発明の第１０実施形態例におけるパルス管冷凍機の概略構成図である。
【図２０】従来技術におけるパルス管冷凍機の概略構成図である。
【図２１】従来技術におけるパルス管冷凍機の開閉弁の動作状態と圧力の状態を示すグラフである。
【図２２】従来技術におけるパルス管冷凍機内のパルス管低温端付近の作動流体の等価ＰＶ線図である。
【図２３】別の従来技術におけるパルス管冷凍機の概略構成図である。
【図２４】別の従来技術におけるパルス管冷凍機の開閉弁の動作状態と圧力の状態を示すグラフである。
【符号の説明】
１・・・蓄冷器、１ａ・・・低温端、１ｂ・・・高温端
２・・・コールドヘッド
３・・・パルス管、３ａ・・・低温端、３ｂ・・・高温端
４・・・オリフィス
５・・・バッファ
６・・・バッファ側開閉弁
７・・・補助バッファ
１０・・・圧縮機、１０ａ・・・吐出口、１０ｂ・・・吸入口
１１・・・高圧供給用開閉弁
１２・・・低圧供給用開閉弁
１３・・・高圧供給用第２開閉弁
１４・・・低圧供給用第２開閉弁
１７・・・共用開閉弁
１８・・・高圧通路
１９・・・低圧通路
２０・・・連結通路
２１・・・圧力変動源
２４・・・制御機構
２５・・・高圧供給用第２通路
２６・・・低圧供給用第２通路
２７・・・共用通路
２８・・・ダブルインレット通路
２９・・・オリフィス
３０・・・高圧第２連結通路
３１・・・低圧第２連結通路
【図１】
0003832038.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003832038.tif 000004
【図４】
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【図５】
0003832038.tif 000006
【図６】
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【図７】
0003832038.tif 000008
【図８】
0003832038.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
0003832038.tif 000012
【図１２】
0003832038.tif 000013
【図１３】
0003832038.tif 000014
【図１４】
0003832038.tif 000015
【図１５】
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【図１６】
0003832038.tif 000017
【図１７】
0003832038.tif 000018
【図１８】
0003832038.tif 000019
【図１９】
0003832038.tif 000020
【図２０】
0003832038.tif 000021
【図２１】
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【図２２】
0003832038.tif 000023
【図２３】
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【図２４】
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