JPH09236347A - 極低温発生装置 - Google Patents
極低温発生装置Info
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- JPH09236347A JPH09236347A JP4285196A JP4285196A JPH09236347A JP H09236347 A JPH09236347 A JP H09236347A JP 4285196 A JP4285196 A JP 4285196A JP 4285196 A JP4285196 A JP 4285196A JP H09236347 A JPH09236347 A JP H09236347A
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- F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
- F25B9/14—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the cycle used, e.g. Stirling cycle
- F25B9/145—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the cycle used, e.g. Stirling cycle pulse-tube cycle
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- F25B2309/14—Compression machines, plants or systems characterised by the cycle used
- F25B2309/1408—Pulse-tube cycles with pulse tube having U-turn or L-turn type geometrical arrangements
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- F25B2309/14—Compression machines, plants or systems characterised by the cycle used
- F25B2309/1418—Pulse-tube cycles with valves in gas supply and return lines
- F25B2309/14181—Pulse-tube cycles with valves in gas supply and return lines the valves being of the rotary type
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- Thermal Sciences (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 極低温装置に使用する高低圧切替ロータリバ
ルブユニットのロータ弁子を回転させる回転駆動力を減
少させること。 【構成】 ロータリバルブユニット３０を、高圧空間を
内部に有した高圧側ハウジング３７と、内部に低圧空間
を有した低圧側ハウジング３４、３５と、高圧空間内に
配され駆動手段により回転駆動可能なロータリ弁子３８
と、低圧空間内にロータリ弁子と対面して配されたバル
ブプレート３９と、低圧空間からロータリ弁子３８とバ
ルブプレート３９との対向面にかけてバルブプレート内
に穿設された低圧通路５２と、バルブプレート３９内に
穿設され一端面が対向面に開口し他端が蓄冷器に連通す
るメイン通路４８と、高圧空間から対向面にかけてロー
タリ弁子３８内に穿設されメイン通路４８に連通する高
圧通路５０と、ロータリ弁子３８に形成され低圧通路５
２とメイン通路４８とを連通する連通路５１と、ロータ
リ弁子３８をバルブプレート３９から離間する方向に付
勢するスプリング４０を備えたものとしたこと。
ルブユニットのロータ弁子を回転させる回転駆動力を減
少させること。 【構成】 ロータリバルブユニット３０を、高圧空間を
内部に有した高圧側ハウジング３７と、内部に低圧空間
を有した低圧側ハウジング３４、３５と、高圧空間内に
配され駆動手段により回転駆動可能なロータリ弁子３８
と、低圧空間内にロータリ弁子と対面して配されたバル
ブプレート３９と、低圧空間からロータリ弁子３８とバ
ルブプレート３９との対向面にかけてバルブプレート内
に穿設された低圧通路５２と、バルブプレート３９内に
穿設され一端面が対向面に開口し他端が蓄冷器に連通す
るメイン通路４８と、高圧空間から対向面にかけてロー
タリ弁子３８内に穿設されメイン通路４８に連通する高
圧通路５０と、ロータリ弁子３８に形成され低圧通路５
２とメイン通路４８とを連通する連通路５１と、ロータ
リ弁子３８をバルブプレート３９から離間する方向に付
勢するスプリング４０を備えたものとしたこと。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、極低温発生装置に係
り、より詳細には、ギホード・マクマホン冷凍機、バル
ブタイプのパルス管冷凍機等に代表される、作動流体の
高低圧をバルブにより切り替える極低温発生装置の高低
圧切り替え機構に関するものである。
り、より詳細には、ギホード・マクマホン冷凍機、バル
ブタイプのパルス管冷凍機等に代表される、作動流体の
高低圧をバルブにより切り替える極低温発生装置の高低
圧切り替え機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の、作動流体の高低圧をバルブによ
り切り替える極低温発生装置について、パルス管冷凍機
を例にとり説明する。
り切り替える極低温発生装置について、パルス管冷凍機
を例にとり説明する。
【０００３】図２は、従来のパルス管冷凍機である。図
において、圧縮機１は高圧吐出口１ａ及び低圧吸入口１
ｂを有している。高圧吐出口１ａ側には高圧配管２が連
結され、低圧吸入口１ｂ側には低圧配管３が連結され
る。高圧配管２は高圧バルブ４を、低圧配管３は低圧バ
ルブ５を経て、各々第１導管７に連通し、第１導管７の
他端は蓄冷器８の一端に連通している。また、６はバル
ブ開閉制御部である。蓄冷器８の他端はコールドヘッド
９に連結され、コールドヘッド９はさらにパルス管１０
の一端に連結している。パルス管１０の他端は第２導管
１１に連通しており、第２導管１１は第１オリフィス１
２を経てバッファタンク１３に連通している。また１４
は、第１導管７と第２導管１１とを、第２オリフィス１
５を介して連通するバイパス配管であり、通称ダブルイ
ンレット通路と呼ばれる。
において、圧縮機１は高圧吐出口１ａ及び低圧吸入口１
ｂを有している。高圧吐出口１ａ側には高圧配管２が連
結され、低圧吸入口１ｂ側には低圧配管３が連結され
る。高圧配管２は高圧バルブ４を、低圧配管３は低圧バ
ルブ５を経て、各々第１導管７に連通し、第１導管７の
他端は蓄冷器８の一端に連通している。また、６はバル
ブ開閉制御部である。蓄冷器８の他端はコールドヘッド
９に連結され、コールドヘッド９はさらにパルス管１０
の一端に連結している。パルス管１０の他端は第２導管
１１に連通しており、第２導管１１は第１オリフィス１
２を経てバッファタンク１３に連通している。また１４
は、第１導管７と第２導管１１とを、第２オリフィス１
５を介して連通するバイパス配管であり、通称ダブルイ
ンレット通路と呼ばれる。
【０００４】上記構成のパルス管冷凍機において、高圧
バルブ４が開となり、低圧バルブ５が閉となると、高圧
状態の作動ガスが第１導管７を経て蓄冷器８に侵入する
とともに、一部がバイパス配管１４から第２オリフィス
１５、第１オリフィス１２を経てバッファタンク１３に
侵入する。蓄冷器８に侵入した高圧の作動ガスは、コー
ルドヘッド９、パルス管１０、第２導管１１、第１オリ
フィス１２を経てバッファタンク１３に侵入する。この
状態から高圧バルブ４が閉となり、低圧バルブ５が開と
なると、バッファタンク１３内の高圧の作動ガスは、パ
ルス管１０、コールドヘッド９、蓄冷器８、第１導管
７、低圧バルブ５を経て圧縮機１の低圧吸入口１ｂに帰
還するとともに、その一部がバイパス配管１４から低圧
バルブ５を経て低圧吸入口１ｂに帰還する。また、パル
ス管１０、コールドヘッド９、蓄冷器８内の高圧ガス
は、第１導管７から低圧バルブ５を経て低圧吸入口１ｂ
に帰還する。
バルブ４が開となり、低圧バルブ５が閉となると、高圧
状態の作動ガスが第１導管７を経て蓄冷器８に侵入する
とともに、一部がバイパス配管１４から第２オリフィス
１５、第１オリフィス１２を経てバッファタンク１３に
侵入する。蓄冷器８に侵入した高圧の作動ガスは、コー
ルドヘッド９、パルス管１０、第２導管１１、第１オリ
フィス１２を経てバッファタンク１３に侵入する。この
状態から高圧バルブ４が閉となり、低圧バルブ５が開と
なると、バッファタンク１３内の高圧の作動ガスは、パ
ルス管１０、コールドヘッド９、蓄冷器８、第１導管
７、低圧バルブ５を経て圧縮機１の低圧吸入口１ｂに帰
還するとともに、その一部がバイパス配管１４から低圧
バルブ５を経て低圧吸入口１ｂに帰還する。また、パル
ス管１０、コールドヘッド９、蓄冷器８内の高圧ガス
は、第１導管７から低圧バルブ５を経て低圧吸入口１ｂ
に帰還する。
【０００５】上記一連の動作中、バッファタンク１３に
侵入する作動ガスは、第１オリフィス１２及び第２オリ
フィス１５により流量が制御されるため、作動ガスの圧
力変化と位置変化に位相ずれが生じる。また、バッファ
タンク１３から排出される作動ガスも、第１オリフィス
１２及び第２オリフィス１５により流量が制御されるた
め、、作動ガスの圧力変化と位置変化に位相ずれが生じ
る。このように、作動ガスの圧力変動と変移変動との位
相差を生ぜしめることで、作動ガスの熱がコールドヘッ
ド９から蓄冷器８側へと汲み出され、コールドヘッド９
において極低温を発生する。
侵入する作動ガスは、第１オリフィス１２及び第２オリ
フィス１５により流量が制御されるため、作動ガスの圧
力変化と位置変化に位相ずれが生じる。また、バッファ
タンク１３から排出される作動ガスも、第１オリフィス
１２及び第２オリフィス１５により流量が制御されるた
め、、作動ガスの圧力変化と位置変化に位相ずれが生じ
る。このように、作動ガスの圧力変動と変移変動との位
相差を生ぜしめることで、作動ガスの熱がコールドヘッ
ド９から蓄冷器８側へと汲み出され、コールドヘッド９
において極低温を発生する。
【０００６】上記構成のパルス管冷凍機の内、圧縮機
１、高圧配管２、低圧配管３、高圧バルブ４、低圧バル
ブ５、バルブ開閉制御部６で作動ガスの圧力振動源６０
を構成し、第１オリフィス１２、第２オリフィス１５、
バファタンク１３で作動ガスの位相調節機構１６を構成
する。
１、高圧配管２、低圧配管３、高圧バルブ４、低圧バル
ブ５、バルブ開閉制御部６で作動ガスの圧力振動源６０
を構成し、第１オリフィス１２、第２オリフィス１５、
バファタンク１３で作動ガスの位相調節機構１６を構成
する。
【０００７】高圧バルブ４、低圧バルブ５、バルブ開閉
制御部６は、通常一体のロータリバルブユニットで構成
されることが多い。従来のロータリバルブユニットの構
成を、図３に示す。
制御部６は、通常一体のロータリバルブユニットで構成
されることが多い。従来のロータリバルブユニットの構
成を、図３に示す。
【０００８】図３において、ロータリバルブユニット１
７は、ロータリバルブ１８と、バルブ駆動用モータ１９
とで構成してある。ロータリバルブ１８は、バルブ駆動
用モータ１９で回転駆動されるロータリ弁子２０と、ロ
ータリ弁子２０に対向する状態に配置したバルブプレー
ト２１とで構成される。ロータリ弁子２０は、図４に示
すように、円板の対称箇所を所定角度の扇面形状に切り
欠いた形状に形成してあり、その中央部に第１低圧ガス
通路２２を形成するとともに、扇形状に残っている２つ
の突出片部分でのバルブプレート２１との摺動面にそれ
ぞれ円弧状の長溝２３を形成し、各長溝２３と第１低圧
通路２２はロータリ弁子２０の内部で連通している。一
方バルブプレート２１には、その中心部から側面にかけ
て第２低圧通路２４が形成され、またその中心部から偏
心した位置に蓄冷器側と連通するメイン通路２５が形成
されている。また、ロータリ弁子２０が収容されている
ハウジング２６の側部には、圧縮機の高圧吐出口と連通
する高圧連通孔２７が設けられる。またバルブプレート
２１に設けられた第２低圧通路２４は、圧縮機の低圧吸
入口に連通している。
７は、ロータリバルブ１８と、バルブ駆動用モータ１９
とで構成してある。ロータリバルブ１８は、バルブ駆動
用モータ１９で回転駆動されるロータリ弁子２０と、ロ
ータリ弁子２０に対向する状態に配置したバルブプレー
ト２１とで構成される。ロータリ弁子２０は、図４に示
すように、円板の対称箇所を所定角度の扇面形状に切り
欠いた形状に形成してあり、その中央部に第１低圧ガス
通路２２を形成するとともに、扇形状に残っている２つ
の突出片部分でのバルブプレート２１との摺動面にそれ
ぞれ円弧状の長溝２３を形成し、各長溝２３と第１低圧
通路２２はロータリ弁子２０の内部で連通している。一
方バルブプレート２１には、その中心部から側面にかけ
て第２低圧通路２４が形成され、またその中心部から偏
心した位置に蓄冷器側と連通するメイン通路２５が形成
されている。また、ロータリ弁子２０が収容されている
ハウジング２６の側部には、圧縮機の高圧吐出口と連通
する高圧連通孔２７が設けられる。またバルブプレート
２１に設けられた第２低圧通路２４は、圧縮機の低圧吸
入口に連通している。
【０００９】上記構成のロータリバルブユニット１７に
おいて、バルブ駆動用モータ１９の回転により、ロータ
リ弁子２０が回転する。このとき、バルブプレート２１
のメイン通路２５がロータリ弁子２０に覆われていない
状態であるときは、メイン通路２５は、高圧連通孔２７
からの高圧作動ガスで満たされた空間と連通する。この
ため高圧の作動ガスをメイン通路２５から蓄冷器に供給
する。また、メイン通路２５がロータリ弁子２０に覆わ
れ、円弧状の長溝２３とメイン通路２５とが対面した場
合、圧縮機の低圧吸入口と連通した第２低圧通路２４が
第１低圧通路２２を経てメイン通路２５と連通するた
め、蓄冷器側から高圧の作動ガスがロータリバルブ１８
に流れ込み、第２低圧通路２４から圧縮機に帰還する。
おいて、バルブ駆動用モータ１９の回転により、ロータ
リ弁子２０が回転する。このとき、バルブプレート２１
のメイン通路２５がロータリ弁子２０に覆われていない
状態であるときは、メイン通路２５は、高圧連通孔２７
からの高圧作動ガスで満たされた空間と連通する。この
ため高圧の作動ガスをメイン通路２５から蓄冷器に供給
する。また、メイン通路２５がロータリ弁子２０に覆わ
れ、円弧状の長溝２３とメイン通路２５とが対面した場
合、圧縮機の低圧吸入口と連通した第２低圧通路２４が
第１低圧通路２２を経てメイン通路２５と連通するた
め、蓄冷器側から高圧の作動ガスがロータリバルブ１８
に流れ込み、第２低圧通路２４から圧縮機に帰還する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従来のロータリバルブ
ユニットは、図３に示すように、ロータリ弁子２０が収
容されたハウジング２６内の空間は、圧縮機の高圧吐出
口と連通されているため、常時高圧状態である。従っ
て、ロータリ弁子２０は、強い圧力で常時バルブプレー
ト２１に押し付けられる。そのため、ロータリ弁子２０
を駆動するため非常に大きい駆動力が必要となり、その
ためモータ等の駆動手段が大型化、ひいては装置の大型
化を招いていた。また、このような非常に大きな圧力で
ロータリ弁子２０がバルブプレート２１に押し付けられ
ながら回転するため、ロータリ弁子２０の摩耗が激し
く、ロータリバルブの耐久性を著しく劣化させる要因と
なる。
ユニットは、図３に示すように、ロータリ弁子２０が収
容されたハウジング２６内の空間は、圧縮機の高圧吐出
口と連通されているため、常時高圧状態である。従っ
て、ロータリ弁子２０は、強い圧力で常時バルブプレー
ト２１に押し付けられる。そのため、ロータリ弁子２０
を駆動するため非常に大きい駆動力が必要となり、その
ためモータ等の駆動手段が大型化、ひいては装置の大型
化を招いていた。また、このような非常に大きな圧力で
ロータリ弁子２０がバルブプレート２１に押し付けられ
ながら回転するため、ロータリ弁子２０の摩耗が激し
く、ロータリバルブの耐久性を著しく劣化させる要因と
なる。
【００１１】故に、本発明は、上記実情に鑑みてなされ
たものであり、ロータリ弁子とバルブプレートとの接触
圧力を緩和して、ロータリ弁子の駆動トルクを減少し、
さらにロータリ弁子の摩耗を防止してロータリバルブの
耐久性を向上させることを技術的課題とするものであ
る。
たものであり、ロータリ弁子とバルブプレートとの接触
圧力を緩和して、ロータリ弁子の駆動トルクを減少し、
さらにロータリ弁子の摩耗を防止してロータリバルブの
耐久性を向上させることを技術的課題とするものであ
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記技術的課題を解決す
るために、本発明の請求項１において講じた技術的手段
は、圧力振動源と、蓄冷器と、コールドヘッドと、位相
調節機構とを直列接続し、前記圧力振動源から供給され
る作動ガスの圧力変動と変移変動との位相差を前記位相
調節機構により調節することにより前記蓄冷器の両端に
温度差を生ぜしめ、前記コールドヘッドにおいて極低温
を発生する極低温発生装置において、前記圧力振動源
は、高圧吐出口及び低圧吸入口を有する圧縮機と、前記
高圧吐出口に連通する高圧空間を内部に有した高圧側ハ
ウジングと、前記低圧吸入口に連通する低圧空間を内部
に有した低圧側ハウジングと、前記高圧空間内に配され
駆動手段により回転駆動可能なロータリ弁子と、前記低
圧空間内に前記ロータリ弁子と対面して配されたバルブ
プレートと、前記低圧空間から前記ロータリ弁子と前記
バルブプレートとの対向面にかけて前記バルブプレート
内に穿設された低圧通路と、前記バルブプレート内に穿
設され一端面が前記対向面に開口し他端が前記蓄冷器に
連通するメイン通路と、前記高圧空間から前記対向面に
かけて前記ロータリ弁子内に穿設され前記メイン通路に
連通する高圧通路と、前記ロータリ弁子に形成され前記
低圧通路と前記メイン通路とを連通する連通路と、前記
ロータリ弁子を前記バルブプレートから離間する方向に
付勢する弾性体と、を備えたロータリバルブユニットと
を有することを特徴とする、極低温発生装置としたこと
である。
るために、本発明の請求項１において講じた技術的手段
は、圧力振動源と、蓄冷器と、コールドヘッドと、位相
調節機構とを直列接続し、前記圧力振動源から供給され
る作動ガスの圧力変動と変移変動との位相差を前記位相
調節機構により調節することにより前記蓄冷器の両端に
温度差を生ぜしめ、前記コールドヘッドにおいて極低温
を発生する極低温発生装置において、前記圧力振動源
は、高圧吐出口及び低圧吸入口を有する圧縮機と、前記
高圧吐出口に連通する高圧空間を内部に有した高圧側ハ
ウジングと、前記低圧吸入口に連通する低圧空間を内部
に有した低圧側ハウジングと、前記高圧空間内に配され
駆動手段により回転駆動可能なロータリ弁子と、前記低
圧空間内に前記ロータリ弁子と対面して配されたバルブ
プレートと、前記低圧空間から前記ロータリ弁子と前記
バルブプレートとの対向面にかけて前記バルブプレート
内に穿設された低圧通路と、前記バルブプレート内に穿
設され一端面が前記対向面に開口し他端が前記蓄冷器に
連通するメイン通路と、前記高圧空間から前記対向面に
かけて前記ロータリ弁子内に穿設され前記メイン通路に
連通する高圧通路と、前記ロータリ弁子に形成され前記
低圧通路と前記メイン通路とを連通する連通路と、前記
ロータリ弁子を前記バルブプレートから離間する方向に
付勢する弾性体と、を備えたロータリバルブユニットと
を有することを特徴とする、極低温発生装置としたこと
である。
【００１３】上記技術的手段によれば、ロータリバルブ
ユニット内に、ロータリ弁子をバルブプレートから離間
する方向に付勢する付勢部材を設けた。ロータリ弁子は
高圧空間内に、バルブプレートは低圧空間内に配置され
ているため、圧力差によりロータリ弁子はバルブプレー
トに押し付けられる。このときロータリ弁子をバルブプ
レートから離間する方向に付勢する付勢部材の付勢力と
上記押し付け力の一部が相殺され、押し付け力が緩和さ
れるものである。
ユニット内に、ロータリ弁子をバルブプレートから離間
する方向に付勢する付勢部材を設けた。ロータリ弁子は
高圧空間内に、バルブプレートは低圧空間内に配置され
ているため、圧力差によりロータリ弁子はバルブプレー
トに押し付けられる。このときロータリ弁子をバルブプ
レートから離間する方向に付勢する付勢部材の付勢力と
上記押し付け力の一部が相殺され、押し付け力が緩和さ
れるものである。
【００１４】上記技術的課題を解決するために、本発明
の請求項２において講じた技術的手段のように、前記圧
力振動源は、前記ロータリ弁子と前記バルブプレートと
の間に環状のベアリングを設けてなることを特徴とす
る、請求項１に記載の極低温発生装置とするのが好まし
い。ロータリ弁子とバルブプレートとの間にベアリング
を設ければ、ベアリング部分にかかる押し付け力は、ロ
ータリ弁子の回転に対する摩擦抵抗力とはならないた
め、ロータリ弁子の回転駆動力をより一層低減できる。
の請求項２において講じた技術的手段のように、前記圧
力振動源は、前記ロータリ弁子と前記バルブプレートと
の間に環状のベアリングを設けてなることを特徴とす
る、請求項１に記載の極低温発生装置とするのが好まし
い。ロータリ弁子とバルブプレートとの間にベアリング
を設ければ、ベアリング部分にかかる押し付け力は、ロ
ータリ弁子の回転に対する摩擦抵抗力とはならないた
め、ロータリ弁子の回転駆動力をより一層低減できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態例につい
て、図面とともに説明するが、極低温装置全体の構成
は、従来技術において説明したパルス管冷凍機やギホー
ドマクマホン冷凍機と同様であるので説明を省略し、ロ
ータリバルブユニットの構成のみを説明する。
て、図面とともに説明するが、極低温装置全体の構成
は、従来技術において説明したパルス管冷凍機やギホー
ドマクマホン冷凍機と同様であるので説明を省略し、ロ
ータリバルブユニットの構成のみを説明する。
【００１６】図１は、本発明の第１実施形態例であるロ
ータリバルブユニットの断面図である。図において、ロ
ータリバルブユニット３０は、ロータリ弁子３８を回転
駆動させる駆動部３１及び、ロータリバルブ３２で構成
される。駆動部３１は、第１ハウジング３３、第１ハウ
ジング３３とシール部材を介して連結された円筒状の第
２ハウジング３４、第１ハウジング３１と第２ハウジン
グ３４の内部に配置されたモータ３５より成る。ロータ
リバルブ３２は、第３ハウジング３６、第３ハウジング
３６とシール部材を介して連結された第４ハウジング３
７、第３ハウジング３６及び第４ハウジング３７の内部
に配置されたロータリ弁子３８、バルブプレート３９、
スプリング４０、ベアリング４１より成る。
ータリバルブユニットの断面図である。図において、ロ
ータリバルブユニット３０は、ロータリ弁子３８を回転
駆動させる駆動部３１及び、ロータリバルブ３２で構成
される。駆動部３１は、第１ハウジング３３、第１ハウ
ジング３３とシール部材を介して連結された円筒状の第
２ハウジング３４、第１ハウジング３１と第２ハウジン
グ３４の内部に配置されたモータ３５より成る。ロータ
リバルブ３２は、第３ハウジング３６、第３ハウジング
３６とシール部材を介して連結された第４ハウジング３
７、第３ハウジング３６及び第４ハウジング３７の内部
に配置されたロータリ弁子３８、バルブプレート３９、
スプリング４０、ベアリング４１より成る。
【００１７】モータ３５の一端はプレート４２に固着さ
れ、このプレート４２は螺子４３により第３ハウジング
３６に螺合固定されている。ロータリ弁子３８の中心部
にはストッパ５６で底部を封止された有底孔が、バルブ
プレート３９の中心部には後述する低圧通路５２が形成
されており、この有底溝及び低圧通路５２内に、モータ
３５の回転駆動を伝達するシャフト４４が挿入され、シ
ャフト４４とロータリ弁子３８はキー溝の噛み合いによ
り、軸方向に移動可能であり、かつ同軸回転可能に固着
されている。従って、ロータリ弁子３９は、モータ３５
が回転すると、シャフト４４により回転力が伝達され、
シャフト４４と同軸的に回転する。
れ、このプレート４２は螺子４３により第３ハウジング
３６に螺合固定されている。ロータリ弁子３８の中心部
にはストッパ５６で底部を封止された有底孔が、バルブ
プレート３９の中心部には後述する低圧通路５２が形成
されており、この有底溝及び低圧通路５２内に、モータ
３５の回転駆動を伝達するシャフト４４が挿入され、シ
ャフト４４とロータリ弁子３８はキー溝の噛み合いによ
り、軸方向に移動可能であり、かつ同軸回転可能に固着
されている。従って、ロータリ弁子３９は、モータ３５
が回転すると、シャフト４４により回転力が伝達され、
シャフト４４と同軸的に回転する。
【００１８】第４ハウジング３７には、その図示上部か
らロータリ弁子３８が収容される内部空間５３にかけ
て、高圧導入路４５が形成されている。また第１ハウジ
ング３３には、その図示右側からモータ３５が収容され
る内部空間５４にかけて、低圧導入路４６が形成されて
いる。高圧導入路４５の外部開口端４５ａは図示せぬ圧
縮機の高圧吐出口に連通している。低圧導入路４６の外
部開口端４６ａは図示せぬ圧縮機の低圧吸入口に連通し
ている。このため内部空間５３は圧縮機の高圧吐出口に
連通することになり、高圧空間と、内部空間５４は圧縮
機の低圧吸入口に連通することになり、低圧空間とな
る。
らロータリ弁子３８が収容される内部空間５３にかけ
て、高圧導入路４５が形成されている。また第１ハウジ
ング３３には、その図示右側からモータ３５が収容され
る内部空間５４にかけて、低圧導入路４６が形成されて
いる。高圧導入路４５の外部開口端４５ａは図示せぬ圧
縮機の高圧吐出口に連通している。低圧導入路４６の外
部開口端４６ａは図示せぬ圧縮機の低圧吸入口に連通し
ている。このため内部空間５３は圧縮機の高圧吐出口に
連通することになり、高圧空間と、内部空間５４は圧縮
機の低圧吸入口に連通することになり、低圧空間とな
る。
【００１９】第３ハウジング３６の内部に収容されたバ
ルブプレート３９は、ピン４７により第３ハウジング３
６内に位置決めされて固定されている。バルブプレート
３９の図示左側には、ロータリ弁子３８がバルブプレー
ト３９と対面する形で配置しており、両者間で対向面５
５を形成している。バルブプレート３９には、対向面５
５から第３ハウジング３６にかけて第１メイン通路４８
が形成されており、第３ハウジング３６には、前記第１
メイン通路４８との対面部から図示上部にかけて第２メ
イン通路４９が形成されている。第２メイン通路４９の
外部開口端４９ａは、図示せぬ蓄冷器に連通している。
ルブプレート３９は、ピン４７により第３ハウジング３
６内に位置決めされて固定されている。バルブプレート
３９の図示左側には、ロータリ弁子３８がバルブプレー
ト３９と対面する形で配置しており、両者間で対向面５
５を形成している。バルブプレート３９には、対向面５
５から第３ハウジング３６にかけて第１メイン通路４８
が形成されており、第３ハウジング３６には、前記第１
メイン通路４８との対面部から図示上部にかけて第２メ
イン通路４９が形成されている。第２メイン通路４９の
外部開口端４９ａは、図示せぬ蓄冷器に連通している。
【００２０】バルブプレート３９にはさらに、モータ３
５が収容されている低圧空間５４から対向面５５側にか
けて、前述した低圧通路５２が形成されている。また、
第４ハウジング３７の内部に収容されたロータリ弁子３
８は、その収容されている高圧空間５３側から対向面５
５側にかけて、高圧通路５０が形成されると共に、バル
ブプレート３９に形成された低圧通路５２と、対向面５
５にて連通する連通路５１が形成されている。ここで、
ロータリ弁子３８ 回転中心から高圧通路５０までの距
離は、回転中心から連通路５１までの距離と等しく設定
されており、またこれらの距離は、バルブプレート３９
の中心から第１メイン通路４８との距離とも等しい。従
って、ロータリ弁子３８が回転して、ある瞬間には高圧
通路５０と第１メイン通路４８とが連通状態となり、ま
たある瞬間には低圧通路５２、連通路５１と第１メイン
通路４８とが連通状態となる。
５が収容されている低圧空間５４から対向面５５側にか
けて、前述した低圧通路５２が形成されている。また、
第４ハウジング３７の内部に収容されたロータリ弁子３
８は、その収容されている高圧空間５３側から対向面５
５側にかけて、高圧通路５０が形成されると共に、バル
ブプレート３９に形成された低圧通路５２と、対向面５
５にて連通する連通路５１が形成されている。ここで、
ロータリ弁子３８ 回転中心から高圧通路５０までの距
離は、回転中心から連通路５１までの距離と等しく設定
されており、またこれらの距離は、バルブプレート３９
の中心から第１メイン通路４８との距離とも等しい。従
って、ロータリ弁子３８が回転して、ある瞬間には高圧
通路５０と第１メイン通路４８とが連通状態となり、ま
たある瞬間には低圧通路５２、連通路５１と第１メイン
通路４８とが連通状態となる。
【００２１】ロータリ弁子３８とバルブプレート３９と
の間には、環状のベアリング４１が配されている。また
ロータリ弁子３８の環状ベアリング４１に当接する部分
の一部には、環状の有底溝が形成されており、この溝内
にはスプリング４０が配置されている。
の間には、環状のベアリング４１が配されている。また
ロータリ弁子３８の環状ベアリング４１に当接する部分
の一部には、環状の有底溝が形成されており、この溝内
にはスプリング４０が配置されている。
【００２２】上記構成のロータリバルブユニットにおい
て、圧縮機の高圧吐出口から高圧の作動ガスが高圧導入
路４５の外部開口端４５ａよりロータリバルブユニット
３０に侵入し、さらに、高圧導入路４５に連通している
高圧空間５３に侵入する。また、圧縮機の低圧吸入口は
第１ハウジング３３の低圧導入路４６とその外部開口端
４６ａにおいて連通しており、さらに低圧導入路はモー
タ３５が収容されている低圧空間５４と連通しているた
め、低圧空間５４は常時低圧状態である。この状態にお
いて、モータ３５が駆動し、モータ３５に連結している
シャフト４４及びシャフト４４に連結しているロータリ
弁子３８が回転する。ロータリ弁子３８が回転し、図１
に示す状態である場合、ロータリ弁子３８の高圧通路５
０とバルブプレート３９の第１メイン通路とが連通状態
となる。高圧通路５０は高圧空間５３と連通しているた
め、高圧の作動ガスが高圧通路５０、第１メイン通路４
８、第２メイン通路４９を経て蓄冷器に導入される。こ
の状態からロータリ弁子３８がさらに回転し、バルブプ
レート３９の低圧通路５２、ロータリ弁子３８の連通路
５１、バルブプレートの第１メイン通路４８とが連通状
態となった場合、低圧通路５２は常時低圧空間５４と連
通しているため、蓄冷器内の高圧ガスは、第２メイン通
路４９、第１メイン通路４８、連通路５１、低圧通路５
２を経て低圧空間５４に侵入する。
て、圧縮機の高圧吐出口から高圧の作動ガスが高圧導入
路４５の外部開口端４５ａよりロータリバルブユニット
３０に侵入し、さらに、高圧導入路４５に連通している
高圧空間５３に侵入する。また、圧縮機の低圧吸入口は
第１ハウジング３３の低圧導入路４６とその外部開口端
４６ａにおいて連通しており、さらに低圧導入路はモー
タ３５が収容されている低圧空間５４と連通しているた
め、低圧空間５４は常時低圧状態である。この状態にお
いて、モータ３５が駆動し、モータ３５に連結している
シャフト４４及びシャフト４４に連結しているロータリ
弁子３８が回転する。ロータリ弁子３８が回転し、図１
に示す状態である場合、ロータリ弁子３８の高圧通路５
０とバルブプレート３９の第１メイン通路とが連通状態
となる。高圧通路５０は高圧空間５３と連通しているた
め、高圧の作動ガスが高圧通路５０、第１メイン通路４
８、第２メイン通路４９を経て蓄冷器に導入される。こ
の状態からロータリ弁子３８がさらに回転し、バルブプ
レート３９の低圧通路５２、ロータリ弁子３８の連通路
５１、バルブプレートの第１メイン通路４８とが連通状
態となった場合、低圧通路５２は常時低圧空間５４と連
通しているため、蓄冷器内の高圧ガスは、第２メイン通
路４９、第１メイン通路４８、連通路５１、低圧通路５
２を経て低圧空間５４に侵入する。
【００２３】上記動作を繰り返すことにより、蓄冷器内
に導入する作動ガスの高低圧の切替が行われる。
に導入する作動ガスの高低圧の切替が行われる。
【００２４】図１において、高圧空間５３はロータリ弁
子３８側に位置し、低圧空間５４はバルブプレート３９
側に位置する。従って、高圧と低圧との差圧分の圧力で
ロータリ弁子３８はバルブプレート３９に押し付けられ
る。このときロータリ弁子３８の有底溝内に配置された
スプリング４０により、ロータリ弁子３８はバルブプレ
ート３９から離間する方向に付勢されているため、この
スプリング４０による付勢力と差圧による押し付け力と
がある程度相殺される。この結果、ロータリ弁子３８が
バルブプレート３９に押し付けられる力が緩和され、ロ
ータリ弁子３８の回転トルクを大幅に減少することがで
きる。
子３８側に位置し、低圧空間５４はバルブプレート３９
側に位置する。従って、高圧と低圧との差圧分の圧力で
ロータリ弁子３８はバルブプレート３９に押し付けられ
る。このときロータリ弁子３８の有底溝内に配置された
スプリング４０により、ロータリ弁子３８はバルブプレ
ート３９から離間する方向に付勢されているため、この
スプリング４０による付勢力と差圧による押し付け力と
がある程度相殺される。この結果、ロータリ弁子３８が
バルブプレート３９に押し付けられる力が緩和され、ロ
ータリ弁子３８の回転トルクを大幅に減少することがで
きる。
【００２５】また、ロータリ弁子３８とバルブプレート
３９との間には、ベアリング４１が配されている。従っ
て、バルブプレート３９にかかる、ロータリ弁子３８か
らの押し付け力の大部分は、このベアリング４１を介し
て伝達される。ベアリング４１を介して伝達された押し
付け力は、ロータリ弁子３８が回転する際の摩擦力には
影響しない。そのため、ロータリ弁子３８の回転トルク
を一層大幅に減少することができる。
３９との間には、ベアリング４１が配されている。従っ
て、バルブプレート３９にかかる、ロータリ弁子３８か
らの押し付け力の大部分は、このベアリング４１を介し
て伝達される。ベアリング４１を介して伝達された押し
付け力は、ロータリ弁子３８が回転する際の摩擦力には
影響しない。そのため、ロータリ弁子３８の回転トルク
を一層大幅に減少することができる。
【００２６】以上、本発明の１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もので
はない。例えば、実施形態例においては図１に示すよう
に、スプリング４０の一端がベアリング４１に当接して
いる構成としたが、これに限定されることはなく、シャ
フト４４の先端面とロータリ弁子３８とで囲まれる空間
Ｈ内にスプリングを配置しても、同様の効果が得られ
る。また、スプリング４４の代わりに、ゴム、樹脂等の
弾性体を配置しても、同様の効果が得られ、本発明の趣
旨を逸脱しない限りにおいて、適用可能である。
したが、本発明は、上記実施形態例に限定されるもので
はない。例えば、実施形態例においては図１に示すよう
に、スプリング４０の一端がベアリング４１に当接して
いる構成としたが、これに限定されることはなく、シャ
フト４４の先端面とロータリ弁子３８とで囲まれる空間
Ｈ内にスプリングを配置しても、同様の効果が得られ
る。また、スプリング４４の代わりに、ゴム、樹脂等の
弾性体を配置しても、同様の効果が得られ、本発明の趣
旨を逸脱しない限りにおいて、適用可能である。
【００２７】
【発明の効果】請求項１の発明は、以下の如く効果を有
する。
する。
【００２８】ロータリ弁子をバルブプレートから離間す
る方向に付勢する付勢部材をロータリバルブユニット内
に配置した。これにより、ロータリ弁子側の圧力とバル
ブプレート側の圧力の差に基づき両者が押し付けられる
力を、付勢部材の付勢力である程度相殺させることがで
きる。このため、正味の押し付け力が減少し、ロータリ
弁子を駆動する駆動手段の駆動トルクを減少させること
が可能となり、駆動手段の小型化、ひいてはロータリバ
ルブユニットまたはそのロータリバルブユニットを使用
する極低温発生装置の小型化に寄与する。
る方向に付勢する付勢部材をロータリバルブユニット内
に配置した。これにより、ロータリ弁子側の圧力とバル
ブプレート側の圧力の差に基づき両者が押し付けられる
力を、付勢部材の付勢力である程度相殺させることがで
きる。このため、正味の押し付け力が減少し、ロータリ
弁子を駆動する駆動手段の駆動トルクを減少させること
が可能となり、駆動手段の小型化、ひいてはロータリバ
ルブユニットまたはそのロータリバルブユニットを使用
する極低温発生装置の小型化に寄与する。
【００２９】請求項２の発明は、以下の如く効果を有す
る。
る。
【００３０】ロータリ弁子とバルブプレートとの間に、
環状のベアリングを設けた。これにより、ロータリ弁子
側の圧力とバルブプレート側の圧力の差に基づき両者が
押し付けられる力の大部分をベアリングが受けることに
なる。ベアリングにかかる押し付け力は、ロータリ弁子
が回転するときの回転摩擦抵抗に寄与しない。このた
め、実際に回転摩擦抵抗に寄与するのは直接ロータリ弁
子とバルブプレートが接触している部分のみにかかる押
し付け力のみとなり、より一層ロータリ弁子を駆動させ
るときの駆動トルクを減少できる。
環状のベアリングを設けた。これにより、ロータリ弁子
側の圧力とバルブプレート側の圧力の差に基づき両者が
押し付けられる力の大部分をベアリングが受けることに
なる。ベアリングにかかる押し付け力は、ロータリ弁子
が回転するときの回転摩擦抵抗に寄与しない。このた
め、実際に回転摩擦抵抗に寄与するのは直接ロータリ弁
子とバルブプレートが接触している部分のみにかかる押
し付け力のみとなり、より一層ロータリ弁子を駆動させ
るときの駆動トルクを減少できる。
【図１】本発明の実施例における、ロータリバルブユニ
ットの部分断面図である。
ットの部分断面図である。
【図２】パルス管冷凍機の全体概略図である。
【図３】従来技術における、ロータリバルブユニットの
断面図である。
断面図である。
【図４】従来技術における、ロータリ弁子及びバルブプ
レートの斜視図である。
レートの斜視図である。
１ 圧縮機 １ａ 高圧吐出口 １ｂ 低圧吸入口 ８ 蓄冷器 ９ コールドヘッド １２ 第１オリフィス １３ バッファタンク １５ 第２オリフィス １６ 位相調節機構 ３０ ロータリバルブユニット ３１ 駆動部 ３２ ロータリバルブ ３３ 第１ハウジング（低圧側ハウジング） ３４ 第２ハウジング（低圧側ハウジング） ３５ モータ ３６ 第３ハウジング ３７ 第４ハウジング（高圧側ハウジング） ３８ ロータリ弁子 ３９ バルブプレート ４０ スプリング（付勢部材） ４１ ベアリング ４４ シャフト ４８ 第１メイン通路（メイン通路） ５０ 高圧通路 ５１ 連通路 ５２ 低圧通路 ５３ 高圧空間 ５４ 低圧空間 ５５ 対向面 ５６ ストッパ ６０ 圧力振動源
Claims (2)
- 【請求項１】 圧力振動源と、蓄冷器と、コールドヘッ
ドと、位相調節機構とを直列接続し、前記圧力振動源か
ら供給される作動ガスの圧力変動と変移変動との位相差
を前記位相調節機構で調節することにより前記蓄冷器の
両端に温度差を生ぜしめ、前記コールドヘッドにおいて
極低温を発生する極低温発生装置において、 前記圧力振動源は、高圧吐出口及び低圧吸入口を有する
圧縮機と、 前記高圧吐出口に連通する高圧空間を内部に有した高圧
側ハウジングと、前記低圧吸入口に連通する低圧空間を
内部に有した低圧側ハウジングと、前記高圧空間内に配
され駆動手段により回転駆動可能なロータリ弁子と、前
記低圧空間内に前記ロータリ弁子と対面して配されたバ
ルブプレートと、前記低圧空間から前記ロータリ弁子と
前記バルブプレートとの対向面にかけて前記バルブプレ
ート内に穿設された低圧通路と、前記バルブプレート内
に穿設され一端面が前記対向面に開口し他端が前記蓄冷
器に連通するメイン通路と、前記高圧空間から前記対向
面にかけて前記ロータリ弁子内に穿設され前記メイン通
路に連通する高圧通路と、前記ロータリ弁子に形成され
前記低圧通路と前記メイン通路とを連通する連通路と、
前記ロータリ弁子を前記バルブプレートから離間する方
向に付勢する弾性体と、を備えたロータリバルブユニッ
トとを有することを特徴とする、極低温発生装置。 - 【請求項２】 前記圧力振動源は、前記ロータリ弁子と
前記バルブプレートとの間に環状のベアリングを設けて
なることを特徴とする、請求項１または２に記載の極低
温発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04285196A JP3635767B2 (ja) | 1996-02-29 | 1996-02-29 | 極低温発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04285196A JP3635767B2 (ja) | 1996-02-29 | 1996-02-29 | 極低温発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09236347A true JPH09236347A (ja) | 1997-09-09 |
| JP3635767B2 JP3635767B2 (ja) | 2005-04-06 |
Family
ID=12647527
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04285196A Expired - Fee Related JP3635767B2 (ja) | 1996-02-29 | 1996-02-29 | 極低温発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3635767B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1304516A3 (en) * | 2001-10-19 | 2003-11-05 | Oxford Magnet Technology Limited | Rotary valve |
| JP2007527985A (ja) * | 2004-03-08 | 2007-10-04 | 住友重機械工業株式会社 | 極低温冷凍機用磨耗のないバルブ |
| JP2012052720A (ja) * | 2010-08-31 | 2012-03-15 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 極低温冷凍機 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6636356B2 (ja) | 2016-02-18 | 2020-01-29 | 住友重機械工業株式会社 | 極低温冷凍機 |
-
1996
- 1996-02-29 JP JP04285196A patent/JP3635767B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1304516A3 (en) * | 2001-10-19 | 2003-11-05 | Oxford Magnet Technology Limited | Rotary valve |
| US6694749B2 (en) | 2001-10-19 | 2004-02-24 | Oxford Magnet Technology Ltd. | Rotary valve |
| JP2007527985A (ja) * | 2004-03-08 | 2007-10-04 | 住友重機械工業株式会社 | 極低温冷凍機用磨耗のないバルブ |
| JP2012052720A (ja) * | 2010-08-31 | 2012-03-15 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 極低温冷凍機 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3635767B2 (ja) | 2005-04-06 |
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