CN110392809B - 脉冲管制冷机及脉冲管制冷机用的回转阀单元 - Google Patents

Abstract

本发明的脉冲管制冷机(10)的回转阀单元具备回转阀(36)及可逆转式马达(38)。回转阀(36)在可逆转式马达(38)正向旋转时按照用于冷却脉冲管制冷机(10)的冷却用阀定时动作，在可逆转式马达(38)反向旋转时按照用于加热脉冲管制冷机(10)的加热用阀定时动作。冷却用阀定时设计成在脉冲管(18)内产生工作气体压力振动，并且相对于工作气体压力振动对脉冲管(18)内的工作气体位移振动赋予第1相位延迟。加热用阀定时设计成在脉冲管(18)内产生工作气体压力振动，并且相对于工作气体压力振动对脉冲管(18)内的工作气体位移振动赋予第2相位延迟。第2相位延迟与第2相位延迟不同。

Description

脉冲管制冷机及脉冲管制冷机用的回转阀单元

技术领域

本发明涉及一种脉冲管制冷机及脉冲管制冷机用的回转阀单元。

背景技术

通常，脉冲管制冷机通过向脉冲管内供应脉动的工作气体压力而被冷却。为了使被冷却的脉冲管制冷机升温(例如，恢复到室温等)，以往，进行了自然升温或者利用电加热器进行了加热。自然升温需要花费时间。电加热器使脉冲管制冷机的结构变得复杂。作为其他方法，提出有在停止制冷运行(即，工作气体的脉动流)之后，通过使工作气体朝向从脉冲管向蓄冷器的一个方向恒定地流通从而使脉冲管制冷机升温的方法。该工作气体的单向流动从压缩机供应并通过脉冲管及蓄冷器后重新返回到压缩机。室温的工作气体在脉冲管制冷机中朝向一个方向循环。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-46426号公报

发明内容

发明要解决的技术课题

本发明的一种实施方式的例示性目的之一在于提供一种用于脉冲管制冷机的新的升温技术。

用于解决技术课题的手段

根据本发明的一种实施方式，脉冲管制冷机具备：蓄冷器，具有蓄冷器高温端及蓄冷器低温端；脉冲管，具有脉冲管高温端及与所述蓄冷器低温端连通的脉冲管低温端；回转阀，为了在所述脉冲管内产生工作气体压力振动，将所述蓄冷器高温端交替连接于压缩机排出口及压缩机吸入口，并且连接于所述脉冲管高温端，以控制所述脉冲管内的工作气体位移振动相对于所述工作气体压力振动的相位延迟，并且能够按照用于冷却所述脉冲管制冷机的冷却用阀定时或用于加热所述脉冲管制冷机的加热用阀定时动作；及可逆转式马达，与所述回转阀连结，以使所述回转阀绕回转阀旋转轴旋转。所述回转阀构成为，在所述可逆转式马达正向旋转时按照所述冷却用阀定时动作，在所述可逆转式马达反向旋转时按照所述加热用阀定时动作。所述冷却用阀定时设计成产生所述工作气体压力振动，并且相对于所述工作气体压力振动对所述工作气体位移振动赋予第1相位延迟。所述加热用阀定时设计成产生所述工作气体压力振动，并且相对于所述工作气体压力振动对所述工作气体位移振动赋予第2相位延迟，所述第2相位延迟与所述第1相位延迟不同。

根据本发明的一种实施方式，脉冲管制冷机具备：蓄冷器，具有蓄冷器高温端及蓄冷器低温端；脉冲管，具有脉冲管高温端及与所述蓄冷器低温端连通的脉冲管低温端；一组阀，为了在所述脉冲管内产生工作气体压力振动，将所述蓄冷器高温端交替连接于压缩机排出口及压缩机吸入口，并且连接于所述脉冲管高温端，以控制所述脉冲管内的工作气体位移振动相对于所述工作气体压力振动的相位延迟，并且能够按照用于冷却所述脉冲管制冷机的冷却用阀定时或用于加热所述脉冲管制冷机的加热用阀定时动作；及转换装置，其构成为切换所述冷却用阀定时与所述加热用阀定时。所述冷却用阀定时设计成产生所述工作气体压力振动，并且相对于所述工作气体压力振动对所述工作气体位移振动赋予第1相位延迟。所述加热用阀定时设计成产生所述工作气体压力振动，并且相对于所述工作气体压力振动对所述工作气体位移振动赋予第2相位延迟，所述第2相位延迟与所述第1相位延迟不同。

根据本发明的一种实施方式，脉冲管制冷机用的回转阀单元具备：回转阀，为了在脉冲管内产生工作气体压力振动，将蓄冷器高温端交替连接于压缩机排出口及压缩机吸入口，并且连接于脉冲管高温端，以控制所述脉冲管内的工作气体位移振动相对于所述工作气体压力振动的相位延迟，并且能够按照用于冷却脉冲管制冷机的冷却用阀定时或用于加热脉冲管制冷机的加热用阀定时动作；及可逆转式马达，与所述回转阀连结，以使所述回转阀绕回转阀旋转轴旋转。所述回转阀构成为，在所述可逆转式马达正向旋转时按照所述冷却用阀定时动作，在所述可逆转式马达反向旋转时按照所述加热用阀定时动作。所述冷却用阀定时设计成产生所述工作气体压力振动，并且相对于所述工作气体压力振动对所述工作气体位移振动赋予第1相位延迟。所述加热用阀定时设计成产生所述工作气体压力振动，并且相对于所述工作气体压力振动对所述工作气体位移振动赋予第2相位延迟，所述第2相位延迟与所述第1相位延迟不同。

另外，将以上构成要件的任意组合、本发明的构成要件或表述方式在方法、装置、系统等之间相互置换的方式也作为本发明的实施方式而有效。

发明效果

根据本发明，能够提供一种用于脉冲管制冷机的新的升温技术。

附图说明

图1是概略的表示实施方式所涉及的脉冲管制冷机的图。

图2是概略地表示另一实施方式所涉及的脉冲管制冷机的图。

图3(a)及图3(b)是例示实施方式所涉及的脉冲管制冷机的时序图的图。

图4(a)表示图3(a)所示的冷却用阀定时的PV图，图4(b)表示脉冲管制冷机的动作。

图5(a)表示图3(b)所示的加热用阀定时的PV图，图5(b)表示脉冲管制冷机的动作。

图6是表示实施方式所涉及的脉冲管制冷机用的回转阀单元的概略立体图。

图7(a)、图7(b)及图7(c)是表示实施方式所涉及的回转阀单元的旋转滑动面的概略俯视图。

图8(a)及图8(b)是表示冷却用阀定时中的流路连接的回转阀的概略剖视图。

图9(a)及图9(b)是表示冷却用阀定时中的流路连接的回转阀的概略剖视图。

图10是表示实施方式所涉及的第1阀转子及第2阀转子的概略立体分解图。

图11是表示实施方式所涉及的第2阀转子的概略立体图。

图12是表示另一实施方式所涉及的阀定子的概略剖视图。

图13(a)及图13(b)是表示又一实施方式所涉及的回转阀的概略剖视图。

具体实施方式

以下，参考附图对本发明的实施方式进行说明。在以下说明及附图中，对相同或等同的构成要件、部件及处理标注相同的符号，并适当省略重复说明。为了便于说明，在附图中适当设定各部的缩尺和形状，除非另有特别说明，其并不作限定性解释。实施方式只是例示，其并不对本发明的范围作任何限定。实施方式中记载的所有特征和其组合并不一定是发明的本质。

在GM制冷机中，一直以来已知有所谓的反向旋转升温。在置换器驱动马达正向旋转时形成制冷循环，而在马达反向旋转时形成升温循环。通过转换马达旋转方向，GM制冷机能够转换制冷和升温。在升温循环中，在膨胀室产生工作气体的绝热压缩，其结果，能够根据所产生的压缩热加热GM制冷机。由于利用压缩热，因此与自然升温相比，能够在短时间内使GM制冷机升温。并且，通过反向旋转升温，无需设置如电加热器那样的附加加热元件即可加热GM制冷机。

但是，在以往的脉冲管制冷机中，即使以与GM制冷机同样地使阀驱动马达的旋转方向反转，脉冲管制冷机中也不会产生压缩热。相反，反而会产生寒冷。这是因为，在脉冲管制冷机中，虽无法获得正向旋转时的程度的冷却效率，但在马达的反向旋转时也会形成制冷循环。这是由于GM制冷机具有固体置换器而脉冲管制冷机则并不具有固体置换器这样的结构上的区别所引起的。因此，到目前为止并没有将GM制冷机中能够实现的反向旋转升温使用于脉冲管制冷机的例子。这种课题并不只存在于具有阀驱动马达的脉冲管制冷机，在使用电磁阀驱动的脉冲管制冷机或其他脉冲管制冷机中也有可能产生。

如以下详细说明，实施方式所涉及的脉冲管制冷机能够实现利用工作气体的压缩热的升温。因此，与自然升温相比，能够在短时间内使脉冲管制冷机升温。无需设置如电加热器那样的附加的加热元件即可加热脉冲管制冷机。

图1是概略的表示实施方式所涉及的脉冲管制冷机的图。

脉冲管制冷机10是所谓的四阀型脉冲管制冷机。因此，脉冲管制冷机10具备：振动流产生源，其具有压缩机12及主压力转换阀14；蓄冷器16；脉冲管18；相位控制机构，其具有副压力转换阀20且任意地具有流量调整要件21。振动流产生源和相位控制机构中共用压缩机12。如图示，脉冲管制冷机10为单级式制冷机。

压缩机12具有：压缩机排出口12a，向蓄冷器16及脉冲管18供给工作气体；及压缩机吸入口12b，从蓄冷器16及脉冲管18回收工作气体。压缩机12构成为对回收过来的低压(PL)的工作气体进行压缩而产生高压(PH)的工作气体。压缩机排出口12a及压缩机吸入口12b分别作为脉冲管制冷机10的高压源及低压源而发挥作用。工作气体还被称为制冷剂气体，例如为氦气。

蓄冷器16具有蓄冷器入口端16a及蓄冷器出口端16b。蓄冷器入口端16a及蓄冷器出口端16b可分别称为蓄冷器高温端及蓄冷器低温端。

脉冲管18具有脉冲管入口端(或低温端热交换器)18a及脉冲管出口端(或高温端热交换器)18b。脉冲管入口端18a通过连通通道28与蓄冷器出口端16b连通。脉冲管入口端18a及脉冲管出口端18b可分别称为脉冲管低温端及脉冲管高温端。

脉冲管制冷机10具备将压缩机12连接于蓄冷器入口端16a的主配管系统32。主配管系统32具备：主供给路32a，其将压缩机排出口12a连接于蓄冷器入口端16a；及主排气路32b，其将压缩机吸入口12b连接于蓄冷器入口端16a。

并且，主配管系统32还具备：主双向流路32c，其为主供给路32a的一部分也为主排气路32b的一部分；及主连接点32d，其位于主压力转换阀14与蓄冷器入口端16a之间。主供给路32a在主连接点32d与主排气路32b汇流。主双向流路32c从主连接点32d向蓄冷器入口端16a延伸。主供给路32a具有位于压缩机排出口12a与主压力转换阀14之间的供给分支点32e。主排气路32b具有位于压缩机吸入口12b与主压力转换阀14之间的排气汇流点32f。

主压力转换阀14配设于主配管系统32。主压力转换阀14构成为将压缩机排出口12a或压缩机吸入口12b选择性地连接于蓄冷器入口端16a，以便对脉冲管18赋予工作气体的压力振动。

主压力转换阀14具有主进气开闭阀V1及主排气开闭阀V2。主进气开闭阀V1在供给分支点32e与主连接点32d之间配设于主供给路32a。主排气开闭阀V2在排气汇流点32f与主连接点32d之间配设于主排气路32b。

主压力转换阀14构成为主进气开闭阀V1及主排气开闭阀V2分别排他性地开放。即，禁止主进气开闭阀V1及主排气开闭阀V2同时打开。主进气开闭阀V1打开时主排气开闭阀V2被关闭。如箭头A1所示，工作气体从压缩机排出口12a通过主供给路32a供给到蓄冷器16。另一方面，主排气开闭阀V2打开时主进气开闭阀V1被关闭。如箭头A2所示，工作气体从蓄冷器16通过主排气路32b回收至压缩机吸入口12b。另外，主进气开闭阀V1及主排气开闭阀V2也可以同时关闭一段时间。

脉冲管制冷机10具备将脉冲管出口端18b连接于压缩机12的副配管系统34。副配管系统34与主配管系统32一同形成包含压缩机12、蓄冷器16及脉冲管18的工作气体的循环路径。

副配管系统34具备：副供给路34a，其将压缩机排出口12a连接于脉冲管出口端18b；及副排气路34b，其将压缩机吸入口12b连接于脉冲管出口端18b。副供给路34a在供给分支点32e从主供给路32a分支。副排气路34b在排气汇流点32f与主排气路32b汇流。

并且，副配管系统34具备：副双向流路34c，其为副供给路34a的一部分也为副排气路34b的一部分；及连接点34d，位于副压力转换阀20与脉冲管出口端18b之间。副供给路34a在连接点34d与副排气路34b汇流。副双向流路34c从连接点34d向脉冲管出口端18b延伸。

流量调整要件21构成为调整在脉冲管18产生的气体活塞的相位。并且，流量调整要件21构成为调整上述循环路径中的循环气体流的直流成分。流量调整要件21例如为可变或固定的节流装置或针阀。流量调整要件21配设于副配管系统34上，具体而言配设于副双向流路34c上。

副压力转换阀20配设于副配管系统34。副压力转换阀20构成为将脉冲管出口端18b选择性地连接于压缩机排出口12a或压缩机吸入口12b，以便对脉冲管18赋予相对于工作气体的压力振动具有相位延迟的气体位移振动。

副压力转换阀20具有副进气开闭阀V3及副排气开闭阀V4。副进气开闭阀V3在供给分支点32e与连接点34d之间配设于副供给路34a。副排气开闭阀V4在排气汇流点32f与连接点34d之间配设于副排气路34b。

副压力转换阀20构成为副进气开闭阀V3及副排气开闭阀V4分别排他性地开放。即，禁止副进气开闭阀V3及副排气开闭阀V4同时打开。副进气开闭阀V3打开时副排气开闭阀V4被关闭。如箭头A3所示，工作气体从压缩机排出口12a通过副供给路34a供给至脉冲管18。另一方面，副排气开闭阀V4打开时副进气开闭阀V3被关闭。如箭头A4所示，工作气体从脉冲管18通过副排气路34b回收至压缩机吸入口12b。另外，副进气开闭阀V3及副排气开闭阀V4也可以同时关闭一段时间。

如此，脉冲管制冷机10具备一组阀，该一组阀包含：主进气开闭阀V1，其将蓄冷器高温端(即，蓄冷器入口端16a)连接于压缩机排出口12a；主排气开闭阀V2，其将蓄冷器高温端连接于压缩机吸入口12b；副进气开闭阀V3，其将脉冲管高温端(即，脉冲管出口端18b)连接于压缩机排出口12a；及副排气开闭阀，其将脉冲管高温端连接于压缩机吸入口12b。该一组阀为了在脉冲管18内产生工作气体压力振动而将蓄冷器高温端交替连接于压缩机排出口12a及压缩机吸入口12b，并且连接于脉冲管高温端，以控制脉冲管18内的工作气体位移振动相对于工作气体压力振动的相位延迟。该一组阀在脉冲管制冷机10的运行中以相同周期进行转换，由此四个开闭阀(V1～V4)周期性地改变开闭状态。四个开闭阀(V1～V4)分别以不同的相位打开或关闭。

并且，该一组阀(V1～V4)的详细内容将在后面进行叙述，其可以按照用于冷却脉冲管制冷机10的冷却用阀定时或用于加热脉冲管制冷机10的加热用阀定时进行动作。

上述一组阀(V1～V4)也可以采用回转阀的形式。即，一组阀(V1～V4)也可以构成为通过阀盘(或阀转子)相对于阀主体(或阀定子)的旋转滑动准确地转换阀(V1～V4)。由此，主压力转换阀14及副压力转换阀20也可以彼此同步地被驱动。此时，脉冲管制冷机10具备与回转阀36连结的可逆转式马达38，其使回转阀36绕回转阀旋转轴旋转。可逆转式马达38机械性地与回转阀36连结。回转阀36构成为，在可逆转式马达38正向旋转时按照冷却用阀定时动作，在可逆转式马达38反向旋转时按照加热用阀定时动作。

脉冲管制冷机10也可以具备控制可逆转式马达38的旋转方向的马达控制部40。马达控制部40也可以构成为按照使用者的输入来转换可逆转式马达38的旋转方向。例如，马达控制部40也可以具备由使用者操作的转换开关。通过该转换开关的操作，可逆转式马达38的旋转方向反转(从正向旋转转换为反向旋转或从反向旋转转换为正向旋转)。

脉冲管制冷机10用的回转阀单元包含回转阀36和可逆转式马达38。回转阀单元也可以包含马达控制部40。回转阀单元可以一体地搭载于脉冲管制冷机10的冷头(包含蓄冷器16及脉冲管18的结构物)。或者，回转阀单元也可以和冷头分体设置并通过配管与冷头(蓄冷器16及脉冲管18)连接。

图2是概略地表示另一实施方式所涉及的脉冲管制冷机10的图。图2所示的脉冲管制冷机10除了阀结构与图1所示的脉冲管制冷机10的结构不同以外，其他结构与图1所示的脉冲管制冷机10的结构相同。

脉冲管制冷机10中的一组阀(V1～V4)也可以采用多个可单独控制的阀的形式。各阀(V1～V4)也可以是电磁开闭阀。一组阀(V1～V4)可以按照用于冷却脉冲管制冷机10的冷却用阀定时或用于加热脉冲管制冷机10的加热用阀定时进行动作。

图2所示的脉冲管制冷机10具备控制一组阀(V1～V4)中的各个阀的打开或关闭的阀控制部42，从而代替图1所示的可逆转式马达38及马达控制部40。各阀(V1～V4)分别与阀控制部42电连接。在阀控制部42的控制下，一组阀(V1～V4)按照冷却用阀定时或加热用阀定时中的任一定时进行动作。

阀控制部42具备转换装置44，该转换装置44构成为切换冷却用阀定时与加热用阀定时。转换装置44也可以构成为根据使用者的输入来转换冷却用阀定时与加热用阀定时。例如，转换装置44也可以具备由使用者操作的转换开关。通过操作该转换开关，从上述两个阀定时的其中一个改变为另一个。

在图1及图2中示出的结构中，主进气开闭阀V1构成为在预先设定的主进气开始时刻打开并在主进气结束时刻关闭。主排气开闭阀V2构成为在预先设定的主排气开始时刻打开并在主排气结束时刻关闭。副进气开闭阀V3构成为在预先设定的副进气开始时刻打开并在副进气结束时刻关闭。副排气开闭阀V4构成为在预先设定的副排气开始时刻打开并在副排气结束时刻关闭。

冷却用阀定时设计成在脉冲管18内产生工作气体压力振动并且相对于工作气体压力振动对脉冲管18内的工作气体位移振动赋予第1相位延迟。为此，副压力转换阀20例如构成为副进气开闭阀V3在主进气开闭阀V1开放之前开放且在副排气开闭阀V4开放之前关闭。副进气开闭阀V3也可以在主进气开闭阀V1关闭之前关闭或与主进气开闭阀V1同时关闭。并且，副压力转换阀20构成为副排气开闭阀V4在主排气开闭阀V2开放之前开放且在副进气开闭阀V3开放之前关闭。副排气开闭阀V4也可以在主排气开闭阀V2关闭之前关闭或与主排气开闭阀V2同时关闭。

冷却用阀定时的第1相位延迟由各阀(V1～V4)的开闭动作时刻来确定。第1相位延迟主要由主进气开始时刻与副进气开始时刻之间的相位差和/或主排气开始时刻与副排气开始时刻之间的相位差来确定。

在冷却用阀定时中，副进气开始时刻相对于主进气开始时刻可以提前例如选自0°至40°的范围的相位(例如，约20°)。同样地，副排气开始时刻也可以相对于主排气开始时刻提前例如选自0°至40°的范围的相位(例如，约20°)。

加热用阀定时设计成在脉冲管18内产生工作气体压力振动，并且相对于工作气体压力振动对脉冲管18内的工作气体位移振动赋予第2相位延迟。因此，副压力转换阀20例如构成为副排气开闭阀V4在主进气开闭阀V1开放之前开放且在副进气开闭阀V3开放之前关闭。副排气开闭阀V4也可以在主进气开闭阀V1关闭之前关闭或与主进气开闭阀V1同时关闭。并且，副压力转换阀20例如构成为副进气开闭阀V3在主排气开闭阀V2开放之前开放且在副排气开闭阀V4开放之前关闭。副进气开闭阀V3也可以在主排气开闭阀V2关闭之前关闭或与主排气开闭阀V2同时关闭。

加热用阀定时的第2相位延迟由各阀(V1～V4)的开闭动作时刻来确定。第2相位延迟主要由主进气开始时刻与副排气开始时刻之间的相位差和/或主排气开始时刻与副进气开始时刻之间的相位差来确定。

在加热用阀定时中，副排气开始时刻相对于主进气开始时刻可以提前例如选自0°至40°的范围的相位(例如，约20°)。同样地，副进气开始时刻也可以相对于主排气开始时刻提前例如选自0°至40°的范围的相位(例如，约20°)。

第2相位延迟与第1相位延迟不同。在此，与第1相位延迟及第2相位延迟各自的值本身相比，更重要的是这两个相位延迟的相位差。第1相位延迟通常设定为对脉冲管制冷机10带来最佳的制冷性能。相对于这种最佳的第1相位延迟，第2相位延迟可以错开选自120°至240°的范围的相位差。第2相位延迟也可以从第1相位延迟错开选自150°至210°的范围的相位差。第2相位延迟也可以从第1相位延迟错开约180°。

如此一来，在脉冲管制冷机10按照加热用阀定时进行动作时形成加热循环，能够根据工作气体的压缩热而使脉冲管制冷机10升温。以下，对这种脉冲管制冷机10的动作例进行进一步说明。

参考图3(a)至图5(b)，对具有上述结构的脉冲管制冷机10的动作进行说明。

图3(a)及图3(b)是例示实施方式所涉及的脉冲管制冷机的时序图的图。图3(a)中示出了冷却用阀定时的一例，图3(b)中示出了加热用阀定时的一例。在图3(a)及图3(b)中，按照时间顺序示出了一个循环的脉冲管制冷机10的阀开闭状态。一个循环对应于360°。图示的时序图能够适用于图1及图2所示的脉冲管制冷机10。

并且，图4(a)表示图3(a)所示的冷却用阀定时的PV图，图4(b)表示脉冲管制冷机的动作。图5(a)表示图3(b)所示的加热用阀定时的PV图，图5(b)表示脉冲管制冷机的动作。保持一定压力的同时周期性地在脉冲管内上下移动的工作气体的动作通常被称为“气体活塞”，经常用于脉冲管制冷机的动作的说明中。在图4(b)及图5(b)中，在脉冲管18内以虚线示出气体活塞46。

在冷却用阀定时中，首先，开始从压缩机12向脉冲管18的高温端供给高压工作气体。图3(a)、图4(a)及图4(b)中示出的A点相当于上述副进气开始时刻。脉冲管18内处于低压(PL)的状态。在A点，副进气开闭阀V3被打开，高压工作气体从压缩机排出口12a通过副进气开闭阀V3流入脉冲管出口端18b。随之，气体活塞46向脉冲管18的低温端移动。相对于气体活塞46的脉冲管入口端18a侧的容积缩小。并且，相对于气体活塞46的脉冲管入口端18a侧的压力为低压(PL)。

接着，高压工作气体通过蓄冷器16供给到脉冲管18。在相当于主进气开始时刻的B点，主进气开闭阀V1被打开，由此，高压工作气体从压缩机排出口12a通过主进气开闭阀V1流入蓄冷器入口端16a。气体被蓄冷器16预冷，并且从蓄冷器出口端16b通过连通通道28流入脉冲管入口端18a。脉冲管18内被升压为高压(PH)，因此气体活塞46在脉冲管18的低温端稍微收缩。之后，如图3(a)所示，副进气开闭阀V3被关闭，接着主进气开闭阀V1被关闭。

接着，气体开始从脉冲管18回收至压缩机12。在相当于副排气开始时刻的C点，副排气开闭阀V4被打开，气体从脉冲管出口端18b通过副排气开闭阀V4向压缩机吸入口12b流出。随之，气体活塞46向脉冲管18的高温端移动。相对于气体活塞46的脉冲管入口端18a侧的容积变大。脉冲管18内处于高压(PH)的状态。

接着，气体从脉冲管18通过蓄冷器16回收至压缩机12。在相当于主排气开始时刻的D点，主排气开闭阀V2被打开，气体在脉冲管18内膨胀而产生寒冷。被冷却的气体从脉冲管18返回蓄冷器16，对蓄冷器16进行冷却。脉冲管18内被减压为低压(PL)，因此气体活塞46在脉冲管18的高温端稍微膨胀。之后，如图3(a)所示，副排气开闭阀V4被关闭，接着主排气开闭阀V2被关闭。

如此，在脉冲管制冷机10按照冷却用阀定时进行动作时，在脉冲管18内产生高压(PH)和低压(PL)的工作气体压力振动。与压力振动同步且具有第1相位延迟地在脉冲管18内产生工作气体的位移振动(即，气体活塞46的往复移动)。气体活塞46位于脉冲管18的高温端时，工作气体在脉冲管18的低温端膨胀而产生寒冷。

通过重复进行这种制冷循环，脉冲管制冷机10对脉冲管18的低温端进行冷却。因此，脉冲管制冷机10能够冷却与脉冲管18的低温端热连接的物体。

另一方面，在例示的加热用阀定时中，基于副进气开闭阀V3及副排气开闭阀V4的吸排气定时从冷却用阀定时中的基于副进气开闭阀V3及副排气开闭阀V4的吸排气定时反转(即，错开180°)。

首先，气体从脉冲管18的高温端回收至压缩机12。在相当于副排气开始时刻的E点(图3(b)、图5(a)及图5(b))，副排气开闭阀V4被打开，气体从脉冲管出口端18b通过副排气开闭阀V4流向压缩机吸入口12b。随之，气体活塞46向脉冲管18的高温端移动。相对于气体活塞46的脉冲管入口端18a侧的容积变大。脉冲管18内处于低压(PL)的状态。

接着，通过蓄冷器16向脉冲管18供给高压工作气体。在相当于主进气开始时刻的F点，主进气开闭阀V1被打开，由此，高压工作气体从压缩机排出口12a通过主进气开闭阀V1流入蓄冷器入口端16a。气体加热蓄冷器16的同时从蓄冷器出口端16b通过连通通道28流入脉冲管入口端18a。脉冲管18内被升压为高压(PH)，此时，在脉冲管18内产生工作气体的绝热压缩，从而产生压缩热。由于脉冲管18内升压，气体活塞46在脉冲管18的高温端稍微收缩。之后，如图3(b)所示，副排气开闭阀V4被关闭，接着主进气开闭阀V1被关闭。

接着，工作气体从压缩机12供给至脉冲管18的高温端。在相当于副进气开始时刻的G点，副进气开闭阀V3被打开，高压工作气体从压缩机排出口12a通过副进气开闭阀V3流入脉冲管出口端18b。随之，气体活塞46向脉冲管18的低温端移动。相对于气体活塞46的脉冲管入口端18a侧的容积缩小。脉冲管18内处于高压(PH)的状态。

接着，气体从脉冲管18通过蓄冷器16回收至压缩机12。在相当于主排气开始时刻的H点，主排气开闭阀V2被打开，被加热的气体从脉冲管入口端18a通过连通通道28返回蓄冷器16，使蓄冷器16升温。脉冲管18内被减压为低压(PL)，因此气体活塞46在脉冲管18的低温端稍微膨胀。之后，如图3(b)所示，副进气开闭阀V3被关闭，接着主排气开闭阀V2被关闭。

如此，在脉冲管制冷机10按照加热用阀定时进行动作时，在脉冲管18内产生高压(PH)和低压(PL)的工作气体压力振动。与压力振动同步且具有第2相位延迟地在脉冲管18内产生工作气体的位移振动(即，气体活塞46的往复移动)。第2相位延迟相对于第1相位延迟错开约180°。在气体活塞46位于脉冲管18的高温端时，工作气体在脉冲管18的低温端被压缩而产生热。

通过重复进行这种升温循环，脉冲管制冷机10能够使脉冲管18的低温端升温。因此，脉冲管制冷机10能够对与脉冲管18的低温端热连接的物体进行加热。

如此，根据实施方式所涉及的脉冲管制冷机10，在一组阀(优选体现为一个回转阀)按照冷却用阀定时进行动作时，位移振动相对于脉冲管18内的工作气体的压力振动具有第1相位延迟。由此，在脉冲管制冷机10形成制冷循环，脉冲管制冷机10被冷却。并且，伴随加热用阀定时的第2相位延迟从第1相位延迟错开选自120°至240°的范围的相位差(例如，约为180°)。若适用这种相移来使一组阀按照加热用阀定时进行动作，则在脉冲管制冷机10形成升温循环，从而能够根据工作气体的压缩热使脉冲管制冷机10升温。

由于利用工作气体的压缩热，因而与使工作气体朝向从脉冲管向蓄冷器的一个方向恒定地流通的公知方法相比，能够有效地在短时间内使脉冲管制冷机10升温。并且，无需追加电加热器等加热元件就能够使脉冲管制冷机10升温至比室温更高的温度。

接着，对图1所示的脉冲管制冷机10的回转阀36的示例性结构进行说明。回转阀36构成为如下，即，在可逆转式马达38正向旋转时按照冷却用阀定时动作，在可逆转式马达38反向旋转时按照加热用阀定时动作。

图6是表示实施方式所涉及的脉冲管制冷机用的回转阀单元的概略立体图。为了便于理解，用虚线表示内部结构的一部分。

回转阀36具备阀定子50和阀转子52。阀定子50固定于容纳回转阀36的阀壳体54或其他静止部。阀壳体54可以与图1所示的蓄冷器16及脉冲管18固定为一体(即，可以搭载于脉冲管制冷机10的冷头)，也可以与蓄冷器16及脉冲管18分体设置。

阀定子50包括第1阀定子50a及第2阀定子50b。第1阀定子50a与第2阀定子50b一同固定于阀壳体54。第1阀定子50a和第2阀定子50b形成为圆筒状，并与回转阀旋转轴(以下，还称为阀旋转轴)56同轴配置。第2阀定子50b以包围第1阀定子50a的方式配置于第1阀定子50a的外侧。第2阀定子50b的内侧圆筒面与第1阀定子50a的外侧圆筒面接触。

如此，阀定子50被分割为两个定子零件。但是，这种分割并非必须，阀定子50也可以是单一的零件。

阀定子50具有蓄冷器端口58及脉冲管端口60。回转阀36通过蓄冷器端口58连接于图1所示的蓄冷器入口端16a，从而与蓄冷器16流体连通。蓄冷器端口58相当于图1所示的主双向流路32c。并且，回转阀36通过脉冲管端口60连接于图1所示的脉冲管出口端18b，从而与脉冲管18流体连通。脉冲管端口60相当于图1所示的副双向流路34c。

蓄冷器端口58及脉冲管端口60在第2阀定子50b的圆筒侧面开口。蓄冷器端口58和脉冲管端口60隔着阀旋转轴56而彼此配置于相反侧。蓄冷器端口58从第2阀定子50b朝向第1阀定子50a贯穿两者的接触面。为了在第2阀定子50b与第1阀定子50a的接触面上通过O型环等密封部件将蓄冷器端口58和脉冲管端口60彼此密封，蓄冷器端口58和脉冲管端口60在阀旋转轴56的方向上位于不同位置。

并且，阀定子50具有高压端口62。回转阀36通过高压端口62连接于图1所示的压缩机排出口12a，从而与压缩机12流体连通。高压端口62相当于图1所示的主供给路32a。高压端口62在第1阀定子50a的底面(即，在阀旋转轴56的方向上与阀转子52相反一侧的面)开口。

阀转子52与可逆转式马达38连结，从而相对于阀定子50绕阀旋转轴56旋转。例如，阀转子52的阀旋转轴56的方向上的一端侧经由曲柄机构等旋转传递机构66与可逆转式马达38的输出轴连结。阀转子52也可以与可逆转式马达38的输出轴直接连结。如箭头R所示，阀转子52能够绕阀旋转轴56正反转。

并且，阀转子52的阀旋转轴56的方向上的另一端侧以相对于阀定子50旋转滑动的方式与阀定子50面接触。阀转子52与阀定子50的面接触保持在阀定子50和阀转子52中流通的工作气体的气密性。换言之，通过阀转子52与阀定子50的接触面压，贯穿阀转子52及阀定子50的旋转滑动面的高压气体流路和低压气体流路彼此被密封。

阀转子52包括第1阀转子52a及第2阀转子52b。第1阀转子52a及第2阀转子52b与可逆转式马达38连结，从而相对于阀定子50绕阀旋转轴56旋转。第1阀转子52a构成为通过旋转将蓄冷器高温端交替连接于压缩机排出口及压缩机吸入口。第2阀转子52b构成为通过旋转将脉冲管高温端交替连接于压缩机排出口及压缩机吸入口。对于回转阀36内部的流路结构，将在后面进行叙述。

第1阀转子52a和第2阀转子52b形成为圆筒状，并且与阀旋转轴56同轴配置。第2阀转子52b以包围第1阀转子52a的方式配置于第1阀转子52a的外侧。第2阀转子52b的内侧圆筒面与第1阀转子52a的外侧圆筒面接触。第2阀转子52b构成为阀旋转轴56的方向上的一端侧封闭且另一端侧开放，从而具有供第1阀转子52a嵌入的凹部。第1阀转子52a的上表面(在阀旋转轴56的方向上与阀定子50相反一侧的面)与第2阀转子52b的封闭的端部接触。

如此，阀转子52被分割为两个转子零件。

阀转子52具有主低压端口64及副低压端口65。回转阀36通过主低压端口64及副低压端口65连接于图1所示的压缩机吸入口12b，从而与压缩机12流体连通。主低压端口64相当于图1所示的主排气路32b。副低压端口65相当于图1所示的副排气路34b。主低压端口64及副低压端口65在第2阀转子52b的上表面开口。图中，主低压端口64包括两个气体出口，但是，气体出口也可以仅有一个。

第1阀转子52a以相对于第1阀定子50a旋转滑动的方式与第1阀定子50a面接触。第1阀转子52a的外径与第1阀定子50a的外径一致。第2阀转子52b以相对于第2阀定子50b旋转滑动的方式与第2阀定子50b面接触。第2阀转子52b的内径及外径与第2阀定子50b的内径及外径一致。另外，第2阀转子52b的外径和第2阀定子50b的外径也可以不同。

第1阀定子50a与第1阀转子52a组合构成图1所示的主压力转换阀14(即，主进气开闭阀V1及主排气开闭阀V2)。第2阀定子50b与第2阀转子52b组合构成图1所示的副压力转换阀20(即，副进气开闭阀V3及副排气开闭阀V4)。

第1阀转子52a和第2阀转子52b通过阀转子连结机构68彼此连结。阀转子连结机构68将第1阀转子52a和第2阀转子52b彼此连结，以便在可逆转式马达38正向旋转时使第1阀转子52a与第2阀转子52b保持第1相对角度并且使两个阀转子绕阀旋转轴56旋转，且在可逆转式马达38反向旋转时使第1阀转子52a与第2阀转子52b保持第2相对角度并且使两个阀转子绕阀旋转轴56旋转。可逆转式马达38的旋转经由旋转传递机构66(或直接)传递至第2阀转子52b，第2阀转子52b的旋转经由阀转子连结机构68传递至第1阀转子52a。如此，第1阀转子52a和第2阀转子52b一体地旋转。

阀转子连结机构68构成为伴随可逆转式马达38的旋转方向的反转改变第1阀转子52a和第2阀转子52b的相对位置。更具体而言，阀转子连结机构68构成为伴随可逆转式马达38的旋转方向的反转切换第1相对角度和第2相对角度。阀转子连结机构68的详细内容将在后面进行叙述。

第2相对角度与第1相对角度不同。第1相对角度设定为使回转阀36赋予冷却用阀定时的第1相位延迟。第2相对角度设定为使回转阀36赋予加热用阀定时的第2相位延迟。第2相对角度可以从第1相对角度偏移选自120°至240°的范围的角度。第2相对角度也可以从第1相对角度偏移选自150°至210°的范围的角度。第2相对角度还可以从第1相对角度偏移约180°。

由此，能够在可逆转式马达38正向旋转时使回转阀36按照冷却用阀定时动作，在可逆转式马达38反向旋转时使回转阀36按照加热用阀定时动作。

下面，参考图7(a)至图9(b)，对回转阀36的流路结构进行说明。

图7(a)、图7(b)及图7(c)是表示实施方式所涉及的回转阀单元的旋转滑动面的概略俯视图。图7(a)中示出了与阀转子52面接触的阀定子50的面，图7(b)及图7(c)中示出了与阀定子50面接触的阀转子52的面。图7(b)表示冷却用阀定时中的第1阀转子52a与第2阀转子52b的相对位置，图7(c)表示加热用阀定时中的第1阀转子52a与第2阀转子52b的相对位置。

并且，图8(a)及图8(b)是表示冷却用阀定时中的流路连接的回转阀36的概略剖视图。图8(a)中示出了主进气开闭阀V1及副进气开闭阀V3打开的状态(即，主排气开闭阀V2及副排气开闭阀V4被关闭的状态)。图8(b)中示出了主排气开闭阀V2及副排气开闭阀V4打开的状态(即，主进气开闭阀V1及副进气开闭阀V3被关闭的状态)。图9(a)及图9(b)是表示加热用阀定时中的流路连接的回转阀36的概略剖视图。图9(a)中示出了主进气开闭阀V1及副排气开闭阀V4打开的状态(即，主排气开闭阀V2及副进气开闭阀V3被关闭的状态)。图9(b)中示出了主排气开闭阀V2及副进气开闭阀V3打开的状态(即，主进气开闭阀V1及副排气开闭阀V4被关闭的状态)。图8(a)至图9(b)表示包含阀旋转轴56的截面。

如图7(a)所示，第1阀定子50a具有第1定子平面70a，第2阀定子50b具有第2定子平面70b。第1定子平面70a为第1阀定子50a的端面，第2定子平面70b为第2阀定子50b的端面。如上述，阀定子50具有将第1阀定子50a及第2阀定子50b分别作为内筒及外筒的双重圆筒结构，因此第1定子平面70a具有圆形区域，第2定子平面70b具有包围第1定子平面70a的圆环区域。第1定子平面70a和第2定子平面70b在阀旋转轴56的方向上位于大致相同的高度，因此第1定子平面70a和第2定子平面70b位于大致相同的平面上。

在第1定子平面70a，开口有高压端口62及蓄冷器端口58。高压端口62位于第1定子平面70a的中心。即，高压端口62沿阀旋转轴56的方向贯穿第1阀定子50a。蓄冷器端口58从第1定子平面70a的外周部朝向第2阀定子50b的圆筒侧面贯穿。即，蓄冷器端口58沿阀旋转轴56的方向进入第1阀定子50a内，之后朝向径向外侧弯曲，开口于第1阀定子50a圆筒侧面。并且，蓄冷器端口58与沿径向贯穿第2阀定子50b的孔相连。

在第2定子平面70b，开口有脉冲管端口60。脉冲管端口60相对于高压端口62(即，阀旋转轴56)位于与蓄冷器端口58相反的一侧。脉冲管端口60从第2定子平面70b沿阀旋转轴56的方向进入第2阀定子50b内，之后朝向径向外侧弯曲而贯穿至第2阀定子50b的圆筒侧面贯穿。

如图7(b)所示，第1阀转子52a具有与第1定子平面70a面接触的第1转子平面72a，第2阀转子52b具有与第2定子平面70b面接触的第2转子平面72b。第1转子平面72a为第1阀转子52a的端面，第2转子平面72b为第2阀转子52b的端面。如上述，阀转子52具有将第1阀转子52a及第2阀转子52b分别作为内筒及外筒的双重圆筒结构，因此第1转子平面72a具有圆形区域，第2转子平面72b具有包围第1转子平面72a的圆环区域。第1阀定子50a和第2阀定子50b在阀旋转轴56的方向上位于大致相同的高度，因此第1阀定子50a和第2阀定子50b位于大致相同的平面上。

在第1转子平面72a，开口有第1转子高压流路74。第1转子高压流路74在第1转子平面72a上划定从第1转子平面72a的中心部朝向径向外侧延伸的矩形状或长圆状的气体入口。该气体入口沿第1转子平面72a的径向延伸。但是，第1转子高压流路74并未到达第1阀转子52a的圆筒侧面。第1转子高压流路74的径向长度与第1定子平面70a上的高压端口62至蓄冷器端口58为止的径向长度大致相等。第1转子高压流路74的外周部和蓄冷器端口58位于以阀旋转轴56为中心的大致相同的圆周上。

第1转子高压流路74的中心部从第1转子平面72a沿阀旋转轴56的方向贯穿至第1阀转子52a的上表面(与第1转子平面72a相反的一侧的端面)(参考图8(a))。第1转子高压流路74始终与高压端口62相连。

并且，在第1转子平面72a，开口有第1转子低压流路76。第1转子平面72a上的阀旋转轴56至第1转子低压流路76为止的径向长度与第1定子平面70a上的阀旋转轴56至蓄冷器端口58为止的径向长度大致相等。第1转子低压流路76和蓄冷器端口58位于以阀旋转轴56为中心的大致相同的圆周上。第1转子低压流路76相对于阀旋转轴56位于与第1转子高压流路74相反的一侧。第1转子低压流路76从第1转子平面72a沿阀旋转轴56的方向贯穿至第1阀转子52a的上表面(参考图8(a))。

在第2转子平面72b，开口有副低压端口65及第2转子高压流路78。副低压端口65、第2转子高压流路78及第2定子平面70b上的脉冲管端口60位于以阀旋转轴56为中心的大致相同的圆周上。副低压端口65沿阀旋转轴56的方向贯穿至第2阀转子52b的上表面。第2转子高压流路78在第2阀转子52b的内部折弯后到达第1转子高压流路74(参考图8(a))。第2转子高压流路78在第1阀转子52a的上表面始终与第1转子高压流路74相连。

如图8(a)所示，主低压端口64从第2阀转子52b的上表面贯穿第2阀转子52b。并且，主低压端口64包含圆弧状的低压槽80。圆弧状的低压槽80形成于第2阀转子52b的与第1阀转子52a接触的面上(即，与第1阀转子52a的上表面对置的第2阀转子52b的面)(用虚线表示)。如图11所示，圆弧状的低压槽80和第1转子低压流路76位于以阀旋转轴56为中心的大致相同的圆周上。第1转子低压流路76通过圆弧状的低压槽80始终与主低压端口64相连。由此，主低压端口64以避开第2转子高压流路78的方式形成于第2阀转子52b。

副低压端口65、第1转子低压流路76、第1转子高压流路74及第2转子高压流路78沿着通过阀旋转轴56的第1阀转子52a的中心线排列成一列。如图7(b)所示，在冷却用阀定时的情况下，副低压端口65与第1转子高压流路74邻接，第2转子高压流路78与第1转子低压流路76邻接。

如上述，第1阀转子52a与第2阀转子52b的角度的相对位置关系在冷却用阀定时和加热用阀定时中不同。对比图7(b)与图7(c)(或图8(a)与图9(a))可知，第2阀转子52b相对于第1阀转子52a旋转180°。如图7(c)所示，在加热用阀定时的情况下，副低压端口65与第1转子低压流路76邻接，第2转子高压流路78与第1转子高压流路74邻接。

如图7(b)所示，第1阀转子52a具有第1圆筒面73a，第2阀转子52b具有第2圆筒面73b。第1圆筒面73a为第1阀转子52a的侧面，第2圆筒面73b为第2阀转子52b的内侧的侧面。第1圆筒面73a与第2圆筒面73b彼此接触。

回转阀36构成为在第1圆筒面73a和第2圆筒面73b上均不存在工作气体流路的出入口。第1阀转子52a的工作气体流路全部从旋转滑动面(即，第1转子平面72a)贯穿至相反侧的面(即，上表面)。第2阀转子52b的工作气体流路从旋转滑动面(即，第2转子平面72b)贯穿至上表面或与第1阀转子52a的接触面。

如此一来，由于不存在工作气体流路，因此无需在第1圆筒面73a与第2圆筒面73b之间设置O型环等密封部件。假设设置有密封部件，则第2阀转子52b相对于第1阀转子52a的相对旋转有可能会给密封部件带来不期望的变形。其结果，有可能会对密封部件的耐久性带来影响。

在一种实施方式中，回转阀36也可以构成为第1圆筒面73a和第2圆筒面73b上存在工作气体流路的出入口。该情况下，也可以在第1圆筒面73a与第2圆筒面73b之间设置O型环等密封部件。

为了提高相对旋转中的滑动性，优选由不同的材料形成第1阀转子52a和第2阀转子52b。同样地，为了良好的滑动，优选由不同的材料形成阀定子50和阀转子52。例如，若由金属材料(例如，铝材料或铁材料)形成两个滑动零件中的一个滑动零件且由树脂材料(例如，工程塑料材料、氟树脂材料)形成另一个滑动零件，则能够获得良好的滑动性。

因此，可以由树脂材料形成第1定子平面70a，由金属材料形成第2定子平面70b，由金属材料形成第1转子平面72a，由树脂材料形成第2转子平面72b。或者，也可以由金属材料形成第1定子平面70a，由树脂材料形成第2定子平面70b，由树脂材料形成第1转子平面72a，由金属材料形成第2转子平面72b。其中，也可以是只有包含转子平面的阀转子的一部分或只有包含定子平面的阀定子的一部分由所希望的材料形成。或者，也可以由所希望的材料形成整个阀定子或整个阀转子。

在回转阀36中，主进气开闭阀V1由高压端口62、第1转子高压流路74及蓄冷器端口58构成。在阀转子52的旋转中，在第1转子高压流路74与蓄冷器端口58重叠时，高压端口62与蓄冷器端口58连通。高压工作气体能够从高压端口62通过第1转子高压流路74流向蓄冷器端口58。这就是主进气开闭阀V1的打开状态(图8(a)及图9(a))。另一方面，在第1转子高压流路74未与蓄冷器端口58重叠时，高压端口62从蓄冷器端口58切断，工作气体无法从高压端口62流入蓄冷器端口58。这就是主进气开闭阀V1的关闭状态(图8(b)及图9(b))。

主排气开闭阀V2由蓄冷器端口58、第1转子低压流路76及主低压端口64构成。在阀转子52的旋转中，在第1转子低压流路76与蓄冷器端口58重叠时，蓄冷器端口58与主低压端口64连通。低压工作气体能够从蓄冷器端口58通过第1转子低压流路76流向主低压端口64。这就是主排气开闭阀V2的打开状态(图8(b)及图9(b))。另一方面，在第1转子低压流路76未与蓄冷器端口58重叠时，蓄冷器端口58从主低压端口64切断，工作气体无法从蓄冷器端口58流向主低压端口64。这就是主排气开闭阀V2的关闭状态(图8(a)及图9(a))。

副进气开闭阀V3由高压端口62、第1转子高压流路74、第2转子高压流路78及脉冲管端口60构成。在阀转子52的旋转中，在第2转子高压流路78与脉冲管端口60重叠时，高压端口62与脉冲管端口60连接。高压工作气体能够从高压端口62通过第1转子高压流路74及第2转子高压流路78流入脉冲管端口60。这就是副进气开闭阀V3的打开状态(图8(a)及图9(a))。另一方面，在第2转子高压流路78未与脉冲管端口60重叠时，高压端口62从脉冲管端口60切断，工作气体无法从高压端口62流入脉冲管端口60。这就是副进气开闭阀V3的关闭状态(图8(b)及图9(b))。

副排气开闭阀V4由脉冲管端口60及副低压端口65构成。在阀转子52的旋转中，在副低压端口65与脉冲管端口60重叠时，脉冲管端口60与副低压端口65连通，低压工作气体能够从脉冲管端口60流向副低压端口65。这就是副排气开闭阀V4的打开状态(图8(b)及图9(b))。另一方面，在副低压端口65未与脉冲管端口60重叠时，脉冲管端口60从副低压端口65切断，工作气体无法从脉冲管端口60流向副低压端口65。这就是副排气开闭阀V4的关闭状态(图8(a)及图9(a))。

最后，参考图10及图11，对阀转子连结机构68的示例性结构进行说明。图10是表示实施方式所涉及的阀转子52的概略立体分解图，图11是表示实施方式所涉及的第2阀转子52b的概略立体图。在图11中，与第2转子平面72b一同示出了为了接收第1阀转子52a而形成于第2阀转子52b的凹部。

阀转子连结机构68具备连结销引导槽82、连结销84及连结销固定孔86。连结销引导槽82形成于第1阀转子52a的上表面88。连结销引导槽82形成为以阀旋转轴56为中心的圆弧状。连结销引导槽82具有第1槽端部82a及第2槽端部82b。第1槽端部82a及第2槽端部82b相当于周向上的连结销引导槽82的两端。连结销引导槽82的中心角的大小相当于第1相对角度与第2相对角度之间的相位差。因此，连结销引导槽82的中心角的大小例如为选自120°至240°的范围或选自150°至210°的范围的角度。在本实施方式中，连结销引导槽82的中心角的大小为大致180°。

连结销84固定并支承于第2阀转子52b。连结销84与阀旋转轴56平行地延伸。连结销84的一端插入到连结销引导槽82，另一端安装于连结销固定孔86。连结销84可以嵌入并固定于连结销固定孔86，也可以带着些许游隙而插入于连结销固定孔86。连结销固定孔86形成于第2阀转子52b。连结销固定孔86形成于第2阀转子52b的与第1阀转子52a的上表面88接触的接触面90上。连结销引导槽82和连结销固定孔86位于以阀旋转轴56为中心的相同的圆周上。连结销固定孔86与圆弧状的低压槽80也位于相同的圆周上。

连结销84在图1及图6所示的可逆转式马达38正向旋转时与连结销引导槽82的第1槽端部82a卡合，以使第1阀转子52a与第2阀转子52b保持第1相对角度。并且，连结销84在可逆转式马达38反向旋转时与连结销引导槽82的第2槽端部82b卡合，以使第1阀转子52a与第2阀转子52b保持第2相对角度。连结销引导槽82形成为如下，即，在可逆转式马达38从正向旋转转换为反向旋转时，将连结销84从第1槽端部82a朝向第2槽端部82b引导，在可逆转式马达38从反向旋转转换为正向旋转时，将连结销84从第2槽端部82b朝向第1槽端部82a引导。

因此，在可逆转式马达38从正向旋转转换为反向旋转时，第2阀转子52b相对于第1阀转子52a以角度方式位移，两个阀转子的相对角度从第1相对角度转换为第2相对角度。并且，在可逆转式马达38从反向旋转转换为正向旋转时，第2阀转子52b相对于第1阀转子52a以角度方式位移，两个阀转子的相对角度从第2相对角度转换为第1相对角度。

如此一来，通过连结销引导槽82与连结销84的组合的比较简单的结构即可转换第1阀转子52a与第2阀转子52b的相对角度。

另外，也可以将连结销引导槽82形成于第2阀转子52b，将连结销84固定并支承于第1阀转子52a。连结销固定孔86也可以形成于第1阀转子52a。

图11中示出了形成于第2阀转子52b的接触面90的圆弧状的低压槽80。圆弧状的低压槽80的中心角也可以大于或等于第1相对角度与第2相对角度之间的相位差。在本实施方式中，圆弧状的低压槽80的中心角为大致270°，比第1相对角度与第2相对角度之间的相位差的大致180°更大。如此一来，即使两个阀转子的相对角度被转换，也能够通过圆弧状的低压槽80使主低压端口64始终与第1转子低压流路76连通。

以上，根据实施例对本发明进行了说明。本发明并不只限于上述实施方式，本领域技术人员可以理解能够进行各种设计改变，能够进行各种变形例，并且这种变形例也在本发明的范围内。

在上述实施方式中，回转阀36的内筒部(第1阀定子50a及第1阀转子52a)构成主压力转换阀14，回转阀36的外筒部(第2阀定子50b及第2阀转子52b)构成副压力转换阀20。但是，也可以由回转阀36的内筒部构成副压力转换阀20，由回转阀36的外筒部构成主压力转换阀14。并且，回转阀36的内部的流路结构并不只限于上述流路结构，也可以采用各种具体结构。

在上述实施方式中，阀转子52被分割为两个零件，并且能够切换这两个零件的相对位置。但是，本发明并不只限于此。图12是表示另一实施方式所涉及的阀定子的概略剖视图。在一种实施方式中，阀定子50被分割为两个零件，并且能够切换这两个零件的相对位置。此时，阀转子52可以是第1阀转子52a和第2阀转子52b一体化的单个零件。回转阀36也可以具备将第1阀定子50a和第2阀定子50b彼此连结的阀定子连结机构92，以便在可逆转式马达38正向旋转时使第1阀定子50a与第2阀定子50b保持第1相对角度，在可逆转式马达38反向旋转时使第1阀定子50a与第2阀定子50b保持第2相对角度(参考图12)。

阀定子连结机构92也可以构成为通过螺栓等紧固件连结第1阀定子50a与第2阀定子50b并且能够转换第1相对角度和第2相对角度。阀定子连结机构92例如可以设为通过手动操作能够从阀定子50卸下并在转换相对角度之后重新安装于阀定子50。

在上述实施方式中，阀转子52被分割为两个零件，作为这两个零件的相对位置，能够切换绕阀旋转轴56的相对角度。但是，本发明并不只限于此。只要能够使用，回转阀36也可以构成为通过第1阀转子52a与第2阀转子52b的旋转轴方向上的相对移动切换冷却用阀定时与加热用阀定时。并且，回转阀36也可以构成为通过第1阀定子50a与第2阀定子50b的旋转轴方向上的相对移动且换冷却用阀定时与加热用阀定时。

图13(a)及图13(b)是表示又一实施方式所涉及的回转阀36的概略剖视图。另外，为了便于说明，图13(a)及图13(b)中省略了回转阀36的内部流路。

在图示的回转阀36中，在第1树脂阀部件被第1金属阀部件包围的情况下，第1树脂阀部件相对于第1金属阀部件沿轴向突出，由此第1树脂阀部件的旋转滑动面位于与第1金属阀部件的旋转滑动面不同的轴向高度。并且，在第2金属阀部件被第2树脂阀部件包围的情况下，第2树脂阀部件相对于第2金属阀部件沿轴向突出，由此第2树脂阀部件的旋转滑动面位于与第2金属阀部件的旋转滑动面不同的轴向高度。

第2金属阀部件配置成与第1树脂阀部件旋转滑动，第1树脂阀部件的直径(例如，外径)小于第2金属阀部件的直径(例如，外径)。并且，第1金属阀部件配置成与第2树脂阀部件旋转滑动，第2树脂阀部件的直径(例如，外径)小于第2金属阀部件的直径(例如，外径)。

其结果，第1树脂阀部件中包含旋转滑动面的部分进入被第2树脂阀部件包围的凹部。在第1树脂阀部件与第2树脂阀部件之间具有沿径向的间隙。第1金属阀部件从第2金属阀部件沿轴向隔着距离而配置。

第1树脂阀部件和/或第2树脂阀部件在回转阀36长期使用时可能会被磨损。但是，由于第1金属阀部件从第2金属阀部件沿轴向隔着距离而配置，因此，即使树脂阀部件被些许磨损，也可以避免第1金属阀部件与第2金属阀部件接触。

例如，在图13(a)所示的回转阀36中，第1阀定子50a由金属材料形成，第2阀定子50b由树脂材料形成。第1阀转子52a由树脂材料形成，第2阀转子52b由金属材料形成。第2阀定子50b相对于第1阀定子50a沿轴向突出。因此，第2定子平面70b的轴向高度比第1定子平面70a的轴向高度高(图中，与第1定子平面70a相比，第2定子平面70b位于上方)。第1阀转子52a相对于第2阀转子52b沿轴向突出。因此，第1转子平面72a的轴向高度比第2转子平面72b的轴向高度高(图中，与第2转子平面72b相比，第1转子平面72a位于下方)。

第1阀转子52a的直径小于第1阀定子50a的直径。因此，第2阀转子52b的内径小于第2阀定子50b的内径。并且，第2阀定子50b的外径小于第2阀转子52b的外径。

因此，第1阀转子52a中包含第1转子平面72a的末端部分进入被第2阀定子50b包围的凹部。在第1阀转子52a与第2阀定子50b之间具有沿径向的间隙94。第2阀转子52b从第1阀定子50a沿轴向隔着距离而配置。间隙94的轴向高度相当于从第1阀定子50a至第2阀转子52b的轴向距离。

在图13(b)所示的回转阀36中，第2阀定子50b由金属材料形成，第1阀定子50a由树脂材料形成。第2阀转子52b由树脂材料形成，第1阀转子52a由金属材料形成。第1阀定子50a相对于第2阀定子50b沿轴向突出。因此，第1定子平面70a的轴向高度比第2定子平面70b的轴向高度高。第2阀转子52b相对于第1阀转子52a沿轴向突出。因此，第2转子平面72b的轴向高度比第1转子平面72a的轴向高度高。

第1阀定子50a的直径小于第1阀转子52a的直径。因此，第2阀定子50b的内径小于第2阀转子52b的内径。并且，第2阀转子52b的外径小于第2阀定子50b的外径。

因此，第1阀定子50a中包含第1定子平面70a的末端部分进入被第2阀转子52b包围的凹部。在第1阀定子50a与第2阀转子52b之间具有沿径向的间隙94。第1阀转子52a从第2阀定子50b沿轴向隔着距离而配置。间隙94的轴向高度相当于从第2阀定子50b至第1阀转子52a的轴向距离。

在一种实施方式中，回转阀也可以具备：第1阀要件，其为能够绕回转阀旋转轴旋转的阀转子或阀定子中的一个；及第2阀要件，其为阀转子或阀定子中的另一个。第1阀要件也可以具备：第1零件，其构成为通过相对于第2阀要件相对旋转，将蓄冷器交替连接于压缩机排出口及压缩机吸入口；及第2零件，其构成为通过相对于第2阀要件的相对旋转，将脉冲管交替连接于压缩机排出口及压缩机吸入口。回转阀也可以具备将第1零件和第2零件彼此连结的连结机构，以变在可逆转式马达正向旋转时使第1零件与第2零件围绕回转阀旋转轴保持第1相对角度，在可逆转式马达反向旋转时使第1零件与第2零件围绕回转阀旋转轴保持第2相对角度。第1相对角度可以设计成冷却脉冲管制冷机，第2相对角度可以设计成加热脉冲管制冷机。连结机构也可以构成为随着可逆转式马达的旋转方向的反转切换第1相对角度和第2相对角度。

第1阀要件可以为阀转子，第2阀要件可移为阀定子，第1零件及第2零件可以分别为第1阀转子及第2阀转子。或者，第1阀要件可以为阀定子，第2阀要件可移为阀转子，第1零件及第2零件可以分别为第1阀定子及第2阀定子。

在上述实施方式中，举例说明了四阀型脉冲管制冷机。但是，本发明并不只限于此。实施方式所涉及的回转阀单元也可以在主动缓冲型或五阀型等其他GM式脉冲管制冷机中采用，或着，只要能够使用，则还可以在其他脉冲管制冷机中采用。并且，实施方式所涉及的回转阀单元的应用并不只限于单级式的脉冲管制冷机，还可以应用于二级或其以上的多级式脉冲管制冷机。

符号说明

V1-主进气开闭阀，V2-主排气开闭阀，V3-副进气开闭阀，V4-副排气开闭阀，10-脉冲管制冷机，12压缩机，12a-压缩机排出口，12b-压缩机吸入口，16-蓄冷器，18-脉冲管，36-回转阀，38-可逆转式马达，44-转换装置，50-阀定子，50a-第1阀定子，50b-第2阀定子，52-阀转子，52a-第1阀转子，52b-第2阀转子，56-阀旋转轴，68-阀转子连结机构，70a-第1定子平面，70b-第2定子平面，72a-第1转子平面，72b-第2转子平面，73a-第1圆筒面，73b-第2圆筒面，82-连结销引导槽，82a-第1槽端部，82b-第2槽端部，84-连结销。

产业上的可利用性

本发明可利用于脉冲管制冷机及脉冲管制冷机用的回转阀单元的领域中。

Claims (9)

1.一种脉冲管制冷机，其特征在于，具备：

蓄冷器，具有蓄冷器高温端及蓄冷器低温端；

脉冲管，具有脉冲管高温端及与所述蓄冷器低温端连通的脉冲管低温端；

回转阀，为了在所述脉冲管内产生工作气体压力振动，将所述蓄冷器高温端交替连接于压缩机排出口及压缩机吸入口，并且连接于所述脉冲管高温端，以控制所述脉冲管内的工作气体位移振动相对于所述工作气体压力振动的相位延迟，并且能够按照用于冷却所述脉冲管制冷机的冷却用阀定时动作或能够按照用于加热所述脉冲管制冷机的加热用阀定时动作；及

可逆转式马达，与所述回转阀连结，以使所述回转阀绕回转阀旋转轴旋转，

所述回转阀具备：

阀定子；

第1阀转子，与所述可逆转式马达连结，从而相对于所述阀定子绕所述回转阀旋转轴旋转，并且构成为通过旋转将所述蓄冷器高温端交替连接于所述压缩机排出口及所述压缩机吸入口；

第2阀转子，与所述可逆转式马达连结，从而相对于所述阀定子绕所述回转阀旋转轴旋转，并且构成为通过旋转将所述脉冲管高温端交替连接于所述压缩机排出口及所述压缩机吸入口；及

阀转子连结机构，将所述第1阀转子和所述第2阀转子彼此连结，以在所述可逆转式马达正向旋转时使所述第1阀转子与所述第2阀转子保持第1相对角度并且使两个阀转子绕所述回转阀旋转轴旋转，且在所述可逆转式马达反向旋转时使所述第1阀转子与所述第2阀转子保持第2相对角度并且使两个阀转子绕所述回转阀旋转轴旋转，

所述第2相对角度与所述第1相对角度不同。

2.根据权利要求1所述的脉冲管制冷机，其特征在于，

所述回转阀构成为，在所述可逆转式马达正向旋转时按照所述冷却用阀定时动作，在所述可逆转式马达反向旋转时按照所述加热用阀定时动作，

所述冷却用阀定时设计成产生所述工作气体压力振动，并且相对于所述工作气体压力振动对所述工作气体位移振动赋予第1相位延迟，

所述加热用阀定时设计成产生所述工作气体压力振动，并且相对于所述工作气体压力振动对所述工作气体位移振动赋予第2相位延迟，所述第2相位延迟与所述第1相位延迟不同。

3.根据权利要求1或2所述的脉冲管制冷机，其特征在于，

所述第2相对角度从所述第1相对角度偏移选自120°至240°的范围的角度。

4.根据权利要求1或2所述的脉冲管制冷机，其特征在于，

所述第2相对角度从所述第1相对角度偏移选自150°至210°的范围的角度。

5.根据权利要求1或2所述的脉冲管制冷机，其特征在于，

所述阀转子连结机构具备：

圆弧状的连结销引导槽，以所述回转阀旋转轴为中心形成于所述第1阀转子和所述第2阀转子中的一个上；及

连结销，固定并支承于所述第1阀转子和所述第2阀转子中的另一个上，并且在所述可逆转式马达正向旋转时与所述连结销引导槽的第1槽端部卡合，以使所述第1阀转子与所述第2阀转子保持所述第1相对角度，且在所述可逆转式马达反向旋转时与所述连结销引导槽的第2槽端部卡合，以使所述第1阀转子与所述第2阀转子保持第2相对角度，

所述连结销引导槽形成为，在所述可逆转式马达从正向旋转转换为反向旋转时，从所述第1槽端部朝向所述第2槽端部引导所述连结销，在所述可逆转式马达从反向旋转转换为正向旋转时，从所述第2槽端部朝向所述第1槽端部引导所述连结销。

6.根据权利要求1或2所述的脉冲管制冷机，其特征在于，

所述第1阀转子具有第1圆筒面，所述第2阀转子具有第2圆筒面，所述第1圆筒面与所述第2圆筒面彼此接触，

所述回转阀构成为，在所述第1圆筒面和所述第2圆筒面上均不存在工作气体流路的出入口。

7.根据权利要求1或2所述的脉冲管制冷机，其特征在于，

所述阀定子具备：第1阀定子，具有由树脂材料形成的第1定子平面；及第2阀定子，具有由金属材料形成的第2定子平面，并且，所述第1阀转子具有由金属材料形成且与所述第1定子平面面接触的第1转子平面，所述第2阀转子具有由树脂材料形成且与所述第2定子平面面接触的第2转子平面，或者

所述阀定子具备：第1阀定子，具有由金属材料形成的第1定子平面；及第2阀定子，具有由树脂材料形成的第2定子平面，所述第1阀转子具有由树脂材料形成且与所述第1定子平面面接触的第1转子平面，所述第2阀转子具有由金属材料形成且与所述第2定子平面面接触的第2转子平面。

8.根据权利要求1或2所述的脉冲管制冷机，其特征在于，

所述回转阀具备一组阀，所述一组阀包含：

主进气开闭阀，将所述蓄冷器高温端连接于所述压缩机排出口；

主排气开闭阀，将所述蓄冷器高温端连接于所述压缩机吸入口；

副进气开闭阀，将所述脉冲管高温端连接于所述压缩机排出口；及

副排气开闭阀，将所述脉冲管高温端连接于所述压缩机吸入口。

9.一种脉冲管制冷机用的回转阀单元，其特征在于，具备：

回转阀，为了在脉冲管内产生工作气体压力振动，将蓄冷器高温端交替连接于压缩机排出口及压缩机吸入口，并且连接于脉冲管高温端，以控制所述脉冲管内的工作气体位移振动相对于所述工作气体压力振动的相位延迟，并且能够按照用于冷却脉冲管制冷机的冷却用阀定时动作或能够按照用于加热脉冲管制冷机的加热用阀定时动作；及

可逆转式马达，与所述回转阀连结，以使所述回转阀绕回转阀旋转轴旋转，

所述回转阀具备：

阀定子；

第1阀转子，与所述可逆转式马达连结，从而相对于所述阀定子绕所述回转阀旋转轴旋转，并且构成为通过旋转将所述蓄冷器高温端交替连接于所述压缩机排出口及所述压缩机吸入口；

第2阀转子，与所述可逆转式马达连结，从而相对于所述阀定子绕所述回转阀旋转轴旋转，并且构成为通过旋转将所述脉冲管高温端交替连接于所述压缩机排出口及所述压缩机吸入口；及

阀转子连结机构，将所述第1阀转子和所述第2阀转子彼此连结，以在所述可逆转式马达正向旋转时使所述第1阀转子与所述第2阀转子保持第1相对角度并且使两个阀转子绕所述回转阀旋转轴旋转，且在所述可逆转式马达反向旋转时使所述第1阀转子与所述第2阀转子保持第2相对角度并且使两个阀转子绕所述回转阀旋转轴旋转，

所述第2相对角度与所述第1相对角度不同。

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