JP2002106993A - Ｇｍ型パルス管冷凍機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ＧＭ型パルス管冷凍機において、コンパクト
化を図ることができ、かつ上記開閉弁損失を極力押えて
冷凍効率を向上させること。 【解決手段】 少なくとも３つ以上の冷凍部１１０、１
２０、１３０と、各冷凍部に接続された共通バッファタ
ンク１５０と、共通バッファタンクと冷凍部の各パルス
管の高温端１１３Ｈ、１２３Ｈ、１３３Ｈとの間にそれ
ぞれ介装されたバッファ側開閉弁１１６、１２６、１３
６と、各冷凍部の各パルス管の高温端同士を連通若しく
は遮断させるための連通用開閉弁Ｖ１２、Ｖ２３，Ｖ３
１とを具備してＧＭ型パルス管冷凍機を構成する。冷凍
部を３つ持つので、それぞれの冷凍部の運転位相差を１
２０°にすることができ、高低圧開閉弁が開く際に冷凍
部の圧力をより高圧又は低圧に近づけておくことで、高
低圧開閉弁間の圧力差を減じる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＧＭ（ギホード・
マクマホン）型パルス管冷凍機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＧＭ型パルス管冷凍機は、比較的簡単な
構造で極低温を発生させるための非常に重要な冷凍機の
一つである。このようなＧＭ型パルス管冷凍機では、コ
ンプレッサの高圧ラインから供給される高圧作動ガス
が、高圧開閉弁を通って蓄冷器及びパルス管に流れる。
パルス管の低温端側で作動ガスは膨張し、その後、蓄冷
器を通って低圧開閉弁からコンプレッサの低圧ラインに
帰還する。

【０００３】特許第２５５３８２２号には、パルス管の
高温端側に高圧ガス溜めと低圧ガス溜めとを開閉弁を介
して連結した、いわゆるアクティブバッファ型のＧＭ型
パルス管冷凍機が開示されている。このアクティブバッ
ファ型パルス管冷凍機は、高圧開閉弁（低圧開閉弁）を
開く前に高圧ガス溜め（低圧ガス溜め）とパルス管とを
連通させてパルス管内を高圧（低圧）としておくこと
で、高圧開閉弁（低圧開閉弁）を開いたときの圧力差を
無くし、この圧力差に基づく損失（開閉弁損失）を防止
して冷凍効率を向上させるものである。

【０００４】しかしながら、上記したアクティブバッフ
ァ型パルス管冷凍機は、パルス管高温端側に複数のバッ
ファタンクが連結されてなるので、コンパクト化を図る
ことができないという問題がある。

【０００５】特開平１０−１３２４０４号公報には、イ
ンターフェージング（ｉｎｔｅｒｐｈａｓｉｎｇ）方式
のパルス管冷凍機が開示されている。このパルス管冷凍
機は、一つの冷凍機に二つの蓄冷器及びパルス管を備え
た二つの冷凍部を設け、各冷凍部のパルス管高温端側を
ＯＮ−ＯＦＦバルブやオリフィスで連結した構成であ
る。このパルス管冷凍機は、バッファタンクを省略する
ことができるので、コンパクト化が図れるという利点が
ある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たインターフェージング方式のパルス管冷凍機は、アク
ティブバッファ型のパルス管冷凍機と比べて理論的な冷
凍効率は劣るといった問題がある。その理由は、二つの
パルス管の高温端側を連通させているので、高圧開閉弁
又は低圧開閉弁が開く直前におけるパルス管内圧力は、
互いのパルス管内圧力（一方のパルス管内圧力は低圧、
他方のパルス管内圧力は高圧）に影響されてほぼ中圧と
なっている。このため、高圧開閉弁（低圧開閉弁）を開
くとき、開閉弁の上流側（高圧開閉弁では高圧、低圧開
閉弁では低圧）と下流側（中圧）とで圧力差が有り、こ
の圧力差に基づく開閉弁損失が発生するためである。

【０００７】故に、本発明は、上記実情に鑑みてなされ
たものであり、ＧＭ型パルス管冷凍機において、コンパ
クト化を図ることができ、かつ上記開閉弁損失を極力押
えて冷凍効率を向上させることを技術的課題とするもの
である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記技術的課題を解決す
るためになされた請求項１の発明は、圧縮機及び該圧縮
機の高圧吐出口に接続された高圧開閉弁並びに該圧縮機
の低圧吸入口に接続された低圧開閉弁を有する圧力振動
発生装置と、低温端及び高温端を有する蓄冷器及び低温
端及び高温端を有するパルス管を備え該蓄冷器の高温端
側で前記高圧開閉弁及び前記低圧開閉弁に接続し、前記
蓄冷器の低温端にコールドヘッドを介して前記パルス管
の低温端が連通された冷凍部とを備えるＧＭ型パルス管
冷凍機において、少なくとも３つ以上の前記冷凍部と、
前記冷凍部の各パルス管の高温端に接続された共通バッ
ファタンクと、該共通バッファタンクと前記冷凍部の各
パルス管の高温端との間にそれぞれ介装され前記共通バ
ッファタンクと前記各冷凍部とを連通若しくは遮断させ
るためのバッファ側開閉弁と、前記各冷凍部同士を連通
若しくは遮断させるための連通用開閉弁とを具備してな
ることを特徴とするＧＭ型パルス管冷凍機とすることで
ある。

【０００９】上記請求項１の発明によれば、ＧＭ型パル
ス管冷凍機は、少なくとも３つ以上の冷凍部を持つ。こ
れらの各冷凍部の各パルス管の高温端には、バッファ側
開閉弁を介して共通バッファタンクが接続されている。
また、各冷凍部は、各冷凍部同士を連通若しくは遮断さ
せるための連通用開閉弁によって接続されている。

【００１０】冷凍部を少なくとも３つ以上持つので、そ
れぞれの冷凍部の運転位相差を１８０°未満、例えば冷
凍部が３つの場合は各冷凍部の位相差を１２０°に、冷
凍部が４つの場合は各冷凍部の位相差を９０°にするこ
とができる。このため、各連通用開閉弁の開閉作動によ
って各冷凍部を連通させることにより、冷凍部内を様々
な圧力に調整することができる。例えば、冷凍部が３つ
（第１冷凍部、第２冷凍部、第３冷凍部）あり、同一時
点において、第１冷凍部の圧力が低圧、第２冷凍部の圧
力が中圧、第３冷凍部の圧力が高圧である場合、第１冷
凍部と第２冷凍部とを連通用開閉弁で連通することによ
り、両冷凍部を低中圧状態とすることができる。同様
に、第２冷凍部と第３冷凍部とを連通用開閉弁で連通す
ることにより、両冷凍部を高中圧状態とすることができ
る。このようにして冷凍部を低中圧状態とした後に、そ
の冷凍部に接続する低圧開閉弁を開くようにすれば、低
圧開閉弁を開く際の圧力差が低中圧と低圧との差分とな
り、従来（中圧と低圧との差分）よりも圧力差を小さく
することができる。同様に、冷凍部を高中圧状態とした
後に、その冷凍部に接続する高圧開閉弁を開くようにす
れば、高圧開閉弁を開く際の圧力差が高圧と高中圧との
差分となり、従来（高圧と中圧との差分）よりも圧力差
を小さくすることができる。また、ある冷凍部で中圧が
必要となる場合には、その冷凍部に接続されたバッファ
側開閉弁を開くことにより中圧状態を実現することがで
きる。このようにして、高低圧開閉弁が開く際の圧力差
を減じ、特開平１０−１３２４０４号公報に記載のイン
ターフェージング方式のパルス管冷凍機において発生す
る開閉弁損失よりも少ない開閉弁損失でパルス管冷凍機
を運転することができる。また、本発明のＧＭ型パルス
管冷凍機は、バッファタンクは共通バッファタンクのみ
であり、特許第２５５３８２２号に記載されたアクティ
ブバッファ型のＧＭ型パルス管冷凍機のような、２つの
バッファタンク（高圧ガス溜め及び低圧ガス溜め）を備
えるものと比較して、バッファタンクの数を減少させる
ことができる。

【００１１】以上のように、請求項１の発明によれば、
バッファタンクの数を減少させるととともに、開閉弁損
失を極力抑えることができるので、パルス管冷凍機のコ
ンパクト化を図ることができ、かつ冷凍効率を向上させ
ることができるものである。

【００１２】また、請求項２の発明は、請求項１の発明
において、前記各冷凍部のうちのいずれか一つの冷凍部
内の圧力を低圧状態から高圧状態とする場合に、前記各
冷凍部のうちのいずれか一つの冷凍部のパルス管の高温
端に接続されたバッファ側開閉弁を開き、次いで、前記
いずれか一つの冷凍部とそれ以外の冷凍部で圧力状態が
中圧状態よりも高い冷凍部とを連通若しくは遮断させる
ための連通用開閉弁を開き、次いで、前記いずれか一つ
の冷凍部の蓄冷器の高温端に接続された高圧開閉弁を開
くように前記バッファ側開閉弁及び前記連通用開閉弁を
開閉作動させることを特徴としている。

【００１３】上記請求項２の発明によれば、一つの冷凍
部内の圧力を低圧状態から高圧状態とする場合に、その
冷凍部のパルス管の高温端に接続されたバッファ側開閉
弁を開く。すると、その冷凍部と共通バッファタンクと
がそのバッファ側開閉弁を介して連通し、その冷凍部の
圧力が中圧となる。次いで、その冷凍部とその冷凍部以
外の冷凍部で圧力状態が中圧状態よりも高い冷凍部とを
連通若しくは遮断させるための連通用開閉弁を開く。す
ると、その冷凍部と圧力状態が中圧状態よりも高い冷凍
部とがその連通用開閉弁を介して連通し、その冷凍部の
圧力が高中圧となる。次いで、その冷凍部の蓄冷器の高
温端に接続された高圧開閉弁を開く。すると、その冷凍
部の圧力が高圧となる。

【００１４】上記のようにバッファ側開閉弁及び連通用
開閉弁を開閉作動させることにより、高圧開閉弁を開く
前に、それに通じる冷凍部内の圧力が高中圧状態となっ
ている。この状態で高圧開閉弁が開くので、高圧開閉弁
が開く際の圧力差を従来よりも減少することができる。
このため、冷凍効率を確実に高めることができる。

【００１５】また、請求項３の発明は、請求項１又は２
の発明において、前記各冷凍部のうちのいずれか一つの
冷凍部内の圧力を高圧状態から低圧状態とする場合に、
前記各冷凍部のうちのいずれか一つの冷凍部のパルス管
の高温端に接続されたバッファ側開閉弁を開き、次い
で、前記いずれか一つの冷凍部とそれ以外の冷凍部で圧
力状態が中圧状態よりも低い冷凍部とを連通若しくは遮
断させるための連通用開閉弁を開き、次いで、前記いず
れか一つの冷凍部の蓄冷器の高温端に接続された低圧開
閉弁を開くように前記バッファ側開閉弁及び前記連通用
開閉弁を開閉作動させることを特徴としている。

【００１６】上記請求項３の発明によれば、一つの冷凍
部内の圧力を高圧状態から低圧状態とする場合に、その
冷凍部のパルス管の高温端に接続されたバッファ側開閉
弁を開く。すると、その冷凍部と共通バッファタンクと
がそのバッファ側開閉弁を介して連通し、その冷凍部の
圧力が中圧となる。次いで、その冷凍部のパルス管の高
温端とその冷凍部以外の冷凍部で圧力状態が中圧状態よ
りも低い冷凍部のパルス管の高温端とを接続する接続通
路の途中に介装された連通用開閉弁を開く。すると、そ
の冷凍部と圧力状態が中圧状態よりも低い冷凍部とがそ
の連通用開閉弁を介して連通し、その冷凍部の圧力が低
中圧となる。次いで、その冷凍部の蓄冷器の高温端に接
続された低圧開閉弁を開く。すると、その冷凍部の圧力
が低圧となる。

【００１７】上記のようにバッファ側開閉弁及び連通用
開閉弁を開閉作動させることにより、低圧開閉弁を開く
前に、それに通じる冷凍部内の圧力が低中圧状態となっ
ている。この状態で低圧開閉弁が開くので、低圧開閉弁
が開く際の圧力差を従来よりも減少することができる。
このため、冷凍効率を確実に高めることができる。

【００１８】また、請求項４の発明は、請求項２の発明
において、前記各冷凍部のうちのいずれか一つの冷凍部
内の圧力が低圧状態である場合から前記バッファ側開閉
弁を開く前に、前記いずれか一つの冷凍部とそれ以外の
冷凍部で中圧状態の冷凍部とを連通若しくは遮断させる
ための連通用開閉弁を開くように前記連通用開閉弁を開
閉作動させることを特徴としている。

【００１９】上記請求項４の発明によれば、一つの冷凍
部内の圧力が低圧状態である場合からバッファ側開閉弁
を開く前に、その冷凍部とそれ以外の冷凍部で中圧状態
の冷凍部とを連通若しくは遮断させるための連通用開閉
弁を開く。すると、その冷凍部の圧力は、中低圧状態と
なる。その後にバッファ側開閉弁を開く。すると、その
冷凍部の圧力は中圧状態となる。

【００２０】上記のように連通用開閉弁を開閉作動させ
ることにより、バッファ側開閉弁を開く前に、それに通
じる冷凍部内の圧力が低中圧状態となっている。この状
態でバッファ側開閉弁が開くので、該バッファ側開閉弁
が開く際の圧力差を小さくすることができる。このた
め、バッファ側開閉弁側で生じる開閉弁損失をも小さく
することができ、冷凍効率をより高めることができる。

【００２１】また、請求項５の発明は、請求項３の発明
において、前記各冷凍部のうちのいずれか一つの冷凍部
内の圧力が高圧状態である場合から前記バッファ側開閉
弁を開く前に、前記いずれか一つの冷凍部とそれ以外の
冷凍部で中圧状態の冷凍部とを連通若しくは遮断させる
ための連通用開閉弁を開くように前記連通用開閉弁を開
閉作動させることを特徴としている。

【００２２】上記請求項５の発明によれば、一つの冷凍
部内の圧力が高圧状態である場合からバッファ側開閉弁
を開く前に、その冷凍部のパルス管の高温端とそれ以外
の冷凍部で中圧状態の冷凍部のパルス管の久遠端とを接
続する接続通路の途中に介装された連通用開閉弁を開
く。すると、その冷凍部の圧力は中高圧状態となる。

【００２３】上記のように連通用開閉弁を開閉作動させ
ることにより、バッファ側開閉弁を開く前に、それに通
じる冷凍部内の圧力が高中圧状態となっている。この状
態でバッファ側開閉弁が開くので、該バッファ側開閉弁
が開く際の圧力差を小さくすることができる。このた
め、バッファ側開閉弁側で生じる開閉弁損失をも小さく
することができ、冷凍効率をより高めることができる。

【００２４】また、上記技術的課題を解決するためにな
された請求項６の発明は、圧縮機及び該圧縮機の高圧吐
出口に接続された高圧開閉弁並びに該圧縮機の低圧吸入
口に接続された低圧開閉弁を有する圧力振動発生装置
と、低温端及び高温端を有する蓄冷器及び低温端及び高
温端を有するパルス管を備え該蓄冷器の高温端側で前記
高圧開閉弁及び前記低圧開閉弁に接続し、前記蓄冷器の
低温端にコールドヘッドを介して前記パルス管の低温端
が連通された冷凍部とを備えるＧＭ型パルス管冷凍機に
おいて、少なくとも３つ以上の前記冷凍部と、該各冷凍
部のうちの隣り合う冷凍部を連通若しくは遮断させるた
めの連通用開閉弁とを具備してなることを特徴とするＧ
Ｍ型パルス管冷凍機とすることである。

【００２５】上記請求項６の発明によれば、ＧＭ型パル
ス管冷凍機は、少なくとも３つ以上の冷凍部を持つ。こ
れらの各冷凍部は、各冷凍部同士を連通若しくは遮断さ
せるための連通用開閉弁によって接続されている。

【００２６】冷凍部を少なくとも３つ以上持つので、そ
れぞれの冷凍部の運転位相差を１８０°未満、例えば冷
凍部が３つの場合は各冷凍部の位相差を１２０°に、冷
凍部が４つの場合は各冷凍部の位相差を９０°にするこ
とができる。このため、各連通用開閉弁の開閉作動によ
って各冷凍部を連通させることにより、冷凍部内を様々
な圧力に調整することができる。例えば、冷凍部が３つ
（第１冷凍部、第２冷凍部、第３冷凍部）あり、同一時
点において、第１冷凍部の圧力が低圧、第２冷凍部の圧
力が中圧、第３冷凍部の圧力が高圧である場合、第１冷
凍部と第２冷凍部とを連通用開閉弁で連通することによ
り、両冷凍部を低中圧状態とすることができる。同様
に、第２冷凍部と第３冷凍部とを連通用開閉弁で連通す
ることにより、両冷凍部を高中圧状態とすることができ
る。このようにして冷凍部を低中圧状態とした後に、そ
の冷凍部に接続する低圧開閉弁を開くようにすれば、低
圧開閉弁を開く際の圧力差が低中圧と低圧との差分とな
り、従来（中圧と低圧との差分）よりも圧力差を小さく
することができる。同様に、冷凍部を高中圧状態とした
後に、その冷凍部に接続する高圧開閉弁を開くようにす
れば、高圧開閉弁を開く際の圧力差が高圧と高中圧との
差分となり、従来（高圧と中圧との差分）よりも圧力差
を小さくすることができる。また、ある冷凍部で中圧が
必要となる場合には、その冷凍部に接続されたバッファ
側開閉弁を開くことにより中圧状態を実現することがで
きる。このようにして、高低圧開閉弁が開く際の圧力差
を減じ、特開平１０−１３２４０４号公報に記載の相互
輸送（ｉｎｔｅｒ ｐｈａｓｅ）方式のパルス管冷凍機
において発生する開閉弁損失よりも少ない開閉弁損失で
パルス管冷凍機を運転することができる。また、本発明
のＧＭ型パルス管冷凍機は、バッファタンクは共通バッ
ファタンクのみであり、特許第２５５３８２２号に記載
されたアクティブバッファ型のＧＭ型パルス管冷凍機の
ような、２つのバッファタンク（高圧ガス溜め及び低圧
ガス溜め）を備えるものと比較して、バッファタンクの
数を減少させることができる。

【００２７】以上のように、請求項６の発明によれば、
バッファタンクの数を減少させるととともに、開閉弁損
失を極力抑えることができるので、パルス管冷凍機のコ
ンパクト化を図ることができ、かつ冷凍効率を向上させ
ることができるものである。

【００２８】また、請求項７の発明は、請求項６の発明
において、前記各冷凍部のうちのいずれか一つの冷凍部
内の圧力を低圧状態から高圧状態とする場合に、前記い
ずれか一つの冷凍部とそれ以外の冷凍部で前記いずれか
一つの冷凍部よりも高い圧力状態の冷凍部とを連通若し
くは遮断させるための連通用開閉弁を開き、次いで、前
記いずれか一つの冷凍部の蓄冷器の高温端に接続された
高圧開閉弁を開くように前記連通用開閉弁を開閉作動さ
せることを特徴としている。

【００２９】上記請求項７の発明によれば、一つの冷凍
部内の圧力を低圧状態から高圧状態とする場合に、その
冷凍部とその冷凍部以外の冷凍部で圧力状態がその冷凍
部よりも高い冷凍部とを連通若しくは遮断させるための
連通用開閉弁を開く。すると、その冷凍部と圧力状態が
上昇する。このようにしてその冷凍部の圧力を高めた後
に、その冷凍部の蓄冷器の高温端に接続された高圧開閉
弁を開く。すると、その冷凍部の圧力が高圧となる。

【００３０】上記のように連通用開閉弁を開閉作動させ
ることにより、高圧開閉弁を開く前に、それに通じる冷
凍部内の圧力を高めることができる。この状態で高圧開
閉弁が開くので、高圧開閉弁が開く際の圧力差を減少す
ることができる。このため、冷凍効率を確実に高めるこ
とができる。

【００３１】また、請求項８の発明は、請求項６または
７の発明において、前記各冷凍部のうちのいずれか一つ
の冷凍部内の圧力を高圧状態から低圧状態とする場合
に、前記いずれか一つの冷凍部とそれ以外の冷凍部で前
記いずれか一つの冷凍部のよりも低い圧力状態の冷凍部
とを連通若しくは遮断させるための連通用開閉弁を開
き、次いで、前記いずれか一つの冷凍部の蓄冷器の高温
端に接続された低圧開閉弁を開くように前記連通用開閉
弁を開閉作動させることを特徴としている。

【００３２】上記請求項８の発明によれば、一つの冷凍
部内の圧力を高圧状態から低圧状態とする場合に、その
冷凍部とその冷凍部以外の冷凍部で圧力状態がその冷凍
部よりも低い冷凍部とを連通若しくは遮断させるための
連通用開閉弁を開く。すると、その冷凍部と圧力状態が
降下する。このようにしてその冷凍部の圧力を低くした
後に、その冷凍部の蓄冷器の高温端に接続された低圧開
閉弁を開く。すると、その冷凍部の圧力が低圧となる。

【００３３】上記のように連通用開閉弁を開閉作動させ
ることにより、低圧開閉弁を開く前に、それに通じる冷
凍部内の圧力を低くすることができる。この状態で低圧
開閉弁が開くので、低圧開閉弁が開く際の圧力差を減少
することができる。このため、冷凍効率を確実に高める
ことができる。

【００３４】また、上記技術的課題を解決するためにな
された請求項９の発明は、圧縮機及び該圧縮機の高圧吐
出口に接続された高圧開閉弁並びに該圧縮機の低圧吸入
口に接続された低圧開閉弁を有する圧力振動発生装置
と、低温端及び高温端を有する蓄冷器及び低温端及び高
温端を有するパルス管を備え該蓄冷器の高温端側で前記
高圧開閉弁及び前記低圧開閉弁に接続し、前記蓄冷器の
低温端にコールドヘッドを介して前記パルス管の低温端
が連通された冷凍部とを備えるＧＭ型パルス管冷凍機に
おいて、２つの冷凍部と、各冷凍部の各パルス管の高温
端に接続された共通バッファタンクと、該共通バッファ
タンクと前記各冷凍部の各パルス管の高温端との間にそ
れぞれ介装され前記共通バッファタンクと前記各冷凍部
とを連通若しくは遮断させるためのバッファ側開閉弁
と、前記各冷凍部同士を連通若しくは遮断させるための
連通用開閉弁とを具備してなることを特徴とするＧＭ型
パルス管冷凍機とすることである。

【００３５】上記請求項９の発明の構成を採ることによ
っても、冷凍効率を向上させ、かつコンパクトにパルス
管冷凍機を構成することができる。

【００３６】尚、上記「高圧状態」、「高中圧状態」、
「中圧状態」、「低中圧状態」、「低圧状態」とは、圧
力レベルを相対的に表した用語として使用している。上
記に示した順に圧力は高く（即ち、高圧状態＞高中圧状
態＞中圧状態＞低中圧状態＞低圧状態）なっている。ま
た、上記「共通バッファタンク」は、その内部の圧力が
中圧状態である。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施の形態により
具体的に説明する。

【００３８】（第１実施形態例）図１は、本発明の第１
実施形態例に係るＧＭ型パルス管冷凍機の構成概略図で
ある。尚、本例は、請求項１〜５に係る発明に対応して
いる。図において、ＧＭ型パルス管冷凍機１０１は、圧
力振動発生装置１７０と、第１冷凍部１１０と、第２冷
凍部１２０と、第３冷凍部１３０と、共通バッファタン
ク１５０とを備えて構成されている。

【００３９】圧力振動発生装置１７０は、第１高圧開閉
弁１７１ａ、第１低圧開閉弁１７１ｂ、第２高圧開閉弁
１７２ａ、第２低圧開閉弁１７２ｂ、第３高圧開閉弁１
７３ａ、第３低圧開閉弁１７３ｂ、及び、コンプレッサ
（圧縮機）１７５を備えて構成されている。

【００４０】コンプレッサ１７５は、高圧吐出口１７５
ａ及び低圧吸入口１７５ｂを備え、低圧吸入口１７５ｂ
から吸入された作動ガスを内部で圧縮し、高圧吐出口１
７５ａから吐出する。従って、高圧吐出口１７５ａから
は高圧（例えば２．０ＭＰａ）が提供され、低圧吸入口
１７５ｂからは低圧（例えば０．８ＭＰａ）が提供され
る。また、高圧吐出口１７５ａには高圧配管１７６の一
端が、低圧吸入口１７５ｂには低圧配管１７７の一端
が、それぞれ接続されている。高圧配管１７６の他端は
図に示すように３方に分岐され、それぞれの端部が第１
高圧開閉弁１７１ａ、第２高圧開閉弁１７２ａ、第３高
圧開閉弁１７３ａの入力側Ａに接続している。従って、
各高圧開閉弁１７１ａ、１７２ａ、１７３ａは、高圧配
管１７６を通ってコンプレッサ１７５の高圧吐出口１７
５ａに接続した構成となっている。同様に、低圧配管１
７７の他端も図に示すように３方に分岐され、それぞれ
の端部が第１低圧開閉弁１７１ｂ、第２低圧開閉弁１７
２ｂ、第３低圧開閉弁１７３ｂの入力側Ａに接続してい
る。従って、各低圧開閉弁１７１ｂ、１７２ｂ、１７３
ｂは、低圧配管１７７を通ってコンプレッサ１７５の低
圧吸入口１７５ｂに接続した構成となっている。

【００４１】第１高圧開閉弁１７１ａの出力側Ｂに連通
した通路と第１低圧開閉弁１７１ｂの出力側Ｂに連通し
た通路は、図に示すようにその先で合流し、一つの通路
１６１となって第１冷凍部１１０に連通している。同様
に、第２高圧開閉弁１７２ａの出力側Ｂに連通した通路
と第２低圧開閉弁１７２ｂの出力側Ｂに連通した通路
は、その先で合流し、一つの通路１６２となって第２冷
凍部１２０に連通している。同様に、第３高圧開閉弁１
７３ａの出力側Ｂに連通した通路と第３低圧開閉弁１７
３ｂの出力側Ｂに連通した通路はその先で合流し、一つ
の通路１６３となって第３冷凍部１３０に連通してい
る。

【００４２】第１冷凍部１１０は、第１蓄冷器１１１、
第１コールドヘッド１１２、第１パルス管１１３、第１
放熱器１１４を備えて構成されている。同様に、第２冷
凍部１２０は、第２蓄冷器１２１、第２コールドヘッド
１２２、第２パルス管１２３、第２放熱器１２４を備え
て構成されている。同様に、第３冷凍部１３０は、第３
蓄冷器１３１、第３コールドヘッド１３２、第３パルス
管１３３、第３放熱器１３４を備えて構成されている。

【００４３】各蓄冷器１１１、１２１、１３１は、円筒
状の蓄冷管及び該蓄冷管内に充填された蓄冷材とを備え
て構成されている。第１蓄冷器１１１は、その一端が第
１蓄冷器低温端１１１Ｌと、他端が第１蓄冷器高温端１
１１Ｈとされ、通路１６１によって、第１蓄冷器高温端
１１１Ｈが第１高圧開閉弁１７１ａ及び第１低圧開閉弁
１７１ｂと接続している。第２蓄冷器１２１は、その一
端が第２蓄冷器低温端１２１Ｌと、その他端が第２蓄冷
器高温端１２１Ｈとされ、通路１６２によって、第２蓄
冷器高温端１１２Ｈが第２高圧開閉弁１７２ａ及び第２
低圧開閉弁１７２ｂと接続している。第３蓄冷器１３１
は、その一端が第３蓄冷器低温端１３１Ｌと、その他端
が第３蓄冷器高温端１３１Ｈとされ、通路１６３によっ
て、第３蓄冷器高温端１３１Ｈが第３高圧開閉弁１７３
ａ及び第３低圧開閉弁１７３ｂと接続している。このよ
うに、各蓄冷器の各高温端側は、それぞれ異なった高圧
開閉弁及び低圧開閉弁に接続されている。

【００４４】各コールドヘッド１１２、１２２、１３２
は、銅等の良熱伝導性の材質で形成されている。第１コ
ールドヘッド１１２は第１蓄冷器低温端１１１Ｌに、第
２コールドヘッド１２２は第２蓄冷器低温端１２１Ｌ
に、第３コールドヘッド１３２は第３蓄冷器低温端１３
１Ｌに、それぞれ取付けられている。

【００４５】各パルス管１１３、１２３、１３３は、ス
テンレス鋼等で作製された円筒状の中空管で構成されて
いる。第１パルス管１１３は、その一端が第１パルス管
低温端１１３Ｌと、他端が第１パルス管高温端１１３Ｈ
とされており、第１パルス管低温端１１３Ｌ側で第１コ
ールドヘッド１１２と連結している。また、第１コール
ドヘッド１１２の内部には図示せぬ通路が設けられてい
る。従って、第１蓄冷器１１１と第１パルス管１１３と
は、第１コールドヘッド１１２内の通路を経て連通され
る。第２パルス管１２３は、その一端が第２パルス管低
温端１２３Ｌと、他端が第２パルス管高温端１２３Ｈと
されており、第２パルス管低温端１２３Ｌ側で第２コー
ルドヘッド１２２と連結している。また、第２コールド
ヘッド１２２の内部には図示せぬ通路が設けられてい
る。従って、第２蓄冷器１２１と第２パルス管１２３と
は、第２コールドヘッド１２２内の通路を経て連通され
る。第３パルス管１３３は、その一端が第３パルス管低
温端１３３Ｌと、他端が第３パルス管高温端１３３Ｈと
されており、第３パルス管低温端１３３Ｌ側で第３コー
ルドヘッド１３２と連結している。また、第３コールド
ヘッド１３２の内部には図示せぬ通路が設けられてい
る。従って、第３蓄冷器１３１と第３パルス管１３３と
は、第３コールドヘッド１３２内の通路を経て連通され
る。

【００４６】第１放熱器１１４は、第１パルス管高温端
１１３Ｈに取付けられている。第２放熱器１２４は、第
２パルス管高温端１２３Ｈに取付けられている。第３放
熱器１３４は、第３パルス管高温端１３３Ｈに取付けら
れている。これらの放熱器は、各パルス管高温端での熱
を外部に放散するためのものである。

【００４７】第１パルス管高温端１１３Ｈ側には、第１
バッファ側連通路１１５の一端が取付けられている。第
１バッファ側連通路１１５の途中には、第１バッファ側
開閉弁１１６が介装されている。第２パルス管高温端１
２３Ｈ側には、第２バッファ側連通路１２５の一端が取
付けられている。第２バッファ側連通路１２５の途中に
は、第２バッファ側開閉弁１２６が介装されている。第
３パルス管高温端１３３Ｈ側には、第３バッファ側連通
路１３５の一端が取付けられている。第３バッファ側連
通路１３５の途中には、第３バッファ側開閉弁１３６が
介装されている。これらのバッファ側連通路の他端は、
いずれも共通バッファタンク１５０に連通している。従
って、各冷凍部の各パルス管の高温端側は、各バッファ
側開閉弁を介して共通バッファタンク１５０にそれぞれ
接続している構成とされ、各バッファ側開閉弁の開閉作
動によって、各冷凍部と共通バッファタンク１５０とを
連通若しくは遮断するようになっている。尚、共通バッ
ファタンク１５０の圧力は、上記高圧と上記低圧との間
の圧力であり、好ましくは上記高圧と上記低圧の中間の
圧力、例えば１．４ＭＰａである。

【００４８】また、図に示すように、各冷凍部の各パル
ス管の高温端側同士は、循環通路１６０によって接続さ
れている。この循環通路１６０は、第１バッファ側連通
路１１５における第１パルス管高温端１１３Ｈと第１バ
ッファ側開閉弁１１６との間の部分である交点Ｐ１、第
２バッファ側連通路１２５における第２パルス管高温端
１２３Ｈと第２バッファ側開閉弁１２６との間の部分で
ある交点Ｐ２、第３バッファ側連通路１３５における第
３パルス管高温端１３３Ｈと第３バッファ側開閉弁１３
６との間の部分である交点Ｐ３を、それぞれ連通するよ
うに、各バッファ側連通路と連結され、さらに交点Ｐ１
と交点Ｐ３とが連通されて閉ループ状の通路とされてい
る。また、循環通路における交点Ｐ１と交点Ｐ２の間、
即ち第１パルス管高温端１１３Ｈと第２パルス管高温端
１２３Ｈとの間の部分には、第１−第２連通用開閉弁Ｖ
１２が介装され、交点Ｐ２と交点Ｐ３との間、即ち第２
パルス管高温端１２３Ｈと第３パルス管高温端１３３Ｈ
との間の部分には、第２−第３連通用開閉弁Ｖ２３が介
装され、交点Ｐ３と交点Ｐ１との間、即ち第３パルス管
高温端１３３Ｈと第１パルス管高温端１１３Ｈとの間の
部分には、第３−第１連通用開閉弁Ｖ３１が介装されて
いる。開閉弁Ｖ１２は、第１冷凍部１１０と第２冷凍部
１２０とを連通若しくは遮断させるための開閉弁であ
る。開閉弁Ｖ２３は、第２冷凍部１２０と第３冷凍部１
３０とを連通若しくは遮断させるための開閉弁である。
Ｖ３１は、第３冷凍部１３０と第１冷凍部１１０とを連
通若しくは遮断させるための開閉弁である。従って、各
冷凍部の各パルス管高温端同士は、各連通用開閉弁を介
して循環通路によって接続された構成とされている。

【００４９】第１高圧開閉弁１７１ａ、第１低圧開閉弁
１７１ｂ、第２高圧開閉弁１７２ａ、第２低圧開閉弁１
７２ｂ、第３高圧開閉弁１７３ａ、第３低圧開閉弁１７
３ｂ、第１バッファ側開閉弁１１６、第２バッファ側開
閉弁１２６、第３バッファ側開閉弁１３６、第１−第２
連通用開閉弁Ｖ１２、第２−第３連通用開閉弁Ｖ２３、
第３−第１連通用開閉弁Ｖ３１は、電磁弁であっても、
ロータリー弁であっても良い。電磁弁である場合には、
電磁駆動させるための制御手段が必要である。ロータリ
ー弁である場合には、ロータリー弁を駆動させるための
駆動手段が必要である。実験段階等で開閉弁の開閉タイ
ミングを変更させる機会が多い場合等には、電磁弁で構
成するのが良い。量産段階であり、開閉弁の開閉タイミ
ングをある程度固定する場合には、ロータリー弁とする
のが良い。本発明では特に開閉弁の種類を問わない。

【００５０】図２は、各開閉弁の開閉タイミングを示し
たタイミングチャートと各冷凍部内の圧力変化を示した
グラフを併記した図である。尚、図２において、上欄の
縦軸は各開閉弁の符号を、下欄の縦軸は圧力を、横軸は
１サイクル当たりの時間（１周期）を３６０度とした場
合の角度を表している。また、下欄のグラフにおいて、
極太線は第１冷凍部１１０の圧力変化を、太線は第２冷
凍部１２０の圧力変化を、細線は第３冷凍部１３０の圧
力変化を示す。以下、これらの図に基づいて本例におけ
るパルス管冷凍機１０１の作動を、各時間経過毎に区切
って説明する。

【００５１】以下に説明する作動では、各冷凍部内の圧
力変化は１２０°の位相差を持って推移する。また、初
期状態において、第１冷凍部１１０の圧力は低圧ＰＬ、
第２冷凍部の圧力は高圧ＰＨ、第３冷凍部の圧力は中圧
ＰＭとなっている。高圧ＰＨは高圧配管１７６内の圧力
に等しく、低圧ＰＬは低圧配管１７７の圧力に等しく、
中圧ＰＭは共通バッファタンク１５０の圧力に等しいも
のとし、さらに共通バッファタンク１５０の圧力は常に
ＰＭであるとする。また、中高圧ＰＭＨは高圧ＰＨと中
圧ＰＭとの間の圧力であり、中低圧ＰＭＬは中圧ＰＭと
低圧ＰＬとの間の圧力とする。従って、各圧力状態は、
ＰＨ＞ＰＭＨ＞ＰＭ＞ＰＭＬ＞ＰＬとなる。

【００５２】（１）０° 初期状態、即ち図２における時間０°のときは、第１冷
凍部内の圧力は低圧ＰＬ、第２冷凍部内の圧力は高圧Ｐ
Ｈ、第３冷凍部内の圧力は中圧ＰＭである。

【００５３】（２）０°〜３０° Ａ．第１冷凍部 ０°の時点で第１低圧開閉弁１７１ｂは開いており、０
°を過ぎた直後に第１バッファ側開閉弁１１６が適当な
開度をもって開く。このため、共通バッファタンク１５
０から第１バッファ側開閉弁１１６を通って作動ガスが
第１冷凍部１１０に流れ込むが、第１冷凍部１１０から
第１低圧開閉弁１７１ｂを通って低圧配管１７７へ作動
ガスが流出するので、作動ガスの低圧移送は起こるが圧
力は変化せず、低圧ＰＬのままである。

【００５４】Ｂ．第２冷凍部 ０°の時点で第２高圧開閉弁１７２ａ及び第２バッファ
側開閉弁１２６が閉じるとともに、第２−第３連通用開
閉弁Ｖ２３が開く。このため、第２冷凍部１２０は第２
−第３連通用開閉弁Ｖ２３を介して第３冷凍部１３０と
連通する。この時点での第２冷凍部１２０内の圧力は高
圧ＰＨ、第３冷凍部１３０内の圧力は中圧ＰＭであり、
ＰＨ＞ＰＭであるので、第２冷凍部１２０内の作動ガス
が第２−第３連通用開閉弁Ｖ２３を通って第３冷凍部１
３０に流入し、第２冷凍部１２０内の圧力は高圧ＰＨか
ら中高圧ＰＭＨに降下する。

【００５５】Ｃ．第３冷凍部 上記に説明したように、第２冷凍部１２０からの作動ガ
スが第３冷凍部１３０に流れ込むので、第３冷凍部１３
０内の圧力は中圧ＰＭから中高圧ＰＭＨに上昇する。

【００５６】（３）３０°〜６０° Ａ．第１冷凍部 第１低圧開閉弁１７１ｂ及び第１バッファ側開閉弁１１
６が開いたままの状態である。従って、作動ガスの低圧
移送は起こるが圧力は変化せず、低圧ＰＬのままであ
る。

【００５７】Ｂ．第２冷凍部 ３０°の時点で、第２−第３連通用開閉弁Ｖ２３が閉
じ、第２バッファ側開閉弁１２６が開く。従って、第２
冷凍部１２０は第２バッファ側開閉弁１２６を介して共
通バッファタンク１５０と連通する。この時点での第２
冷凍部１２０内の圧力は中高圧ＰＭＨ、共通バッファタ
ンク１５０の圧力はＰＭであり、ＰＭＨ＞ＰＭであるの
で、第２冷凍部１２０内の作動ガスが第２バッファ側開
閉弁１２６を通って共通バッファタンク１５０に流出
し、第２冷凍部１２０内の圧力は中高圧ＰＭＨから中圧
ＰＭに降下する。

【００５８】Ｃ．第３冷凍部 ３０°の時点で、上記したように第２−第３連通用開閉
弁Ｖ２３が閉じるとともに、第３高圧開閉弁１７３ａが
開く。従って、第３冷凍部１３０は第３高圧開閉弁１７
３ａを高圧配管１７６と連通する。この時点での第３冷
凍部１３０の圧力は中高圧ＰＭＨ、高圧配管１７６の圧
力はＰＨであり、ＰＭＨ＜ＰＨであるので、高圧配管１
７６からの作動ガスが第３高圧開閉弁１７３ａを通って
第３冷凍部１３０に流入し、第３冷凍部１３０内の圧力
は中高圧ＰＭＨから高圧ＰＨに上昇する。

【００５９】（４）６０°〜９０° Ａ．第１冷凍部 ６０°の時点で、第１低圧開閉弁１７６ｂ及び第１バッ
ファ側開閉弁１１６が閉じるとともに、第１−第２連通
用開閉弁Ｖ１２が開く。従って、第１冷凍部１１０は第
１−第２連通用開閉弁Ｖ１２を介して第２冷凍部１２０
と連通する。この時点での第１冷凍部１１０の圧力は低
圧ＰＬ、第２冷凍部１２０の圧力は中圧ＰＭであり、Ｐ
Ｌ＜ＰＭであるので、第２冷凍部１２０からの作動ガス
が第１−第２連通用開閉弁Ｖ１２を通って第１冷凍部１
１０に流入し、第１冷凍部１１０内の圧力は低圧ＰＬか
ら中低圧ＰＭＬに上昇する。

【００６０】Ｂ．第２冷凍部 上記に説明したように、第２冷凍部１２０の作動ガスが
第１冷凍部１１０に流れ込むので、第２冷凍部１２０内
の圧力は中圧ＰＭから中低圧ＰＭＬに下降する。

【００６１】Ｃ．第３冷凍部 第３高圧開閉弁１７３ａが開いた状態を維持していると
ともに、６０°をわずかに過ぎた時点で第３バッファ側
開閉弁１３６が適当な開度をもって開く。このため、第
３冷凍部１３０から第３バッファ側開閉弁１３６を通っ
て作動ガスが共通バッファタンク１５０に流れ込むが、
高圧配管１７６から第３高圧開閉弁１７３ａを通って第
３冷凍部１３０へ作動ガスが流入するので、作動ガスの
高圧移送は起こるが圧力は変化せず、高圧ＰＨのままで
ある。

【００６２】（５）９０°〜１２０° Ａ．第１冷凍部 ９０°の時点で、第１−第２連通用開閉弁Ｖ１２が閉じ
るとともに、第１バッファ側開閉弁１１６が開く。従っ
て、第１冷凍部１１０は第１バッファ側開閉弁１１６を
介して共通バッファタンク１５０と連通する。この時点
での第１冷凍部１１０内の圧力は中低圧ＰＭＬ、共通バ
ッファタンク１５０内の圧力は中圧ＰＭであり、ＰＭＬ
＜ＰＭであるので、共通バッファタンク１５０内の作動
ガスが第１冷凍部１１０に流入し、第１冷凍部１１０内
の圧力は中低圧ＰＭＬから中圧ＰＭに上昇する。

【００６３】Ｂ．第２冷凍部 ９０°の時点で、上記したように第１−第２連通用開閉
弁Ｖ１２が閉じるとともに、第２低圧開閉弁１７２ｂが
開く。従って、第２冷凍部１２０は、第２低圧開閉弁１
７２ｂを介して低圧配管１７７と連通する。この時点で
の第２冷凍部１２０内の圧力は中低圧ＰＭＬ、低圧配管
１７７の圧力は低圧ＰＬであり、ＰＭＬ＞ＰＬであるの
で、第２冷凍部１２０内の作動ガスが第２低圧開閉弁１
７２ｂを通って低圧配管１７７に流出し、第２冷凍部１
２０内の圧力は中低圧ＰＭＬから低圧ＰＬに下降する。

【００６４】Ｃ．第３冷凍部 第３高圧開閉弁１７３ａ及び第３バッファ側開閉弁１３
６が開いた状態を維持している。従って、第３冷凍部１
３０内の作動ガスの高圧移送は起こるが圧力は変化せ
ず、高圧ＰＨのままである。

【００６５】（６）１２０°〜１５０° Ａ．第１冷凍部 １２０°の時点で、第１バッファ側開閉弁１１６が閉じ
るとともに、第３−第１１連通用開閉弁Ｖ３１が開く。
従って、第１冷凍部１１０は、第３−第１連通用開閉弁
Ｖ３１を介して第３冷凍部１３０と連通する。この時点
での第１冷凍部１１０の圧力は中圧ＰＭ、第３冷凍部１
３０の圧力は高圧ＰＨであり、ＰＭ＜ＰＨであるので、
第３冷凍部１３０からの作動ガスが第３−第１連通用開
閉弁Ｖ３１を通って第１冷凍部１１０に流入し、第１冷
凍部１１０内の圧力が中圧ＰＭから中高圧ＰＭＨに上昇
する。

【００６６】Ｂ．第２冷凍部 第２低圧開閉弁１７２ｂが開いた状態を維持していると
ともに、１２０°をわずかに過ぎた時点で第２バッファ
側開閉弁１２６が適当な開度をもって開く。このため、
共通バッファタンク１５０から第２バッファ側開閉弁１
２６を通って作動ガスが第２冷凍部１２０に流れ込む
が、第２冷凍部１２０から第２低圧開閉弁１７２ｂを通
って低圧配管１７７へ作動ガスが流出するので、作動ガ
スの低圧移送は起こるが圧力は変化せず、低圧ＰＬのま
まである。

【００６７】Ｃ．第３冷凍部 １２０°の時点で、第３高圧開閉弁１７３ａ及び第３バ
ッファ側開閉弁１３６が閉じるとともに、上記したよう
に第３−第１連通用開閉弁Ｖ３１が開く。従って、第３
冷凍部１３０の作動ガスが第３−第１連通用開閉弁Ｖ３
１を通って第１冷凍部１１０に流入するので、第３冷凍
部１３０内の圧力は高圧ＰＨから中高圧ＰＭＨに下降す
る。

【００６８】（７）１５０°〜１８０° Ａ．第１冷凍部 １５０°の時点で、第３−第１連通用開閉弁Ｖ３１が閉
じるとともに、第１高圧開閉弁１７１ａが開く。従っ
て、第１冷凍部１１０は第１高圧開閉弁１７１ａを介し
て高圧配管１７６と連通する。この時点での第１冷凍部
１１０の圧力は中高圧ＰＭＨ、高圧配管１７６の圧力は
ＰＨであり、ＰＭＨ＜ＰＨであるので、高圧配管１７６
からの作動ガスが第１高圧開閉弁１７１ａを通って第１
冷凍部１１０に流入し、第１冷凍部１１０内の圧力はＰ
ＭＨからＰＨに上昇する。

【００６９】Ｂ．第２冷凍部 第２低圧開閉弁１７２ｂ及び第２バッファ側開閉弁１２
６が開いたままの状態である。従って、作動ガスの低圧
移送は起こるが圧力は変化せず、低圧ＰＬのままであ
る。

【００７０】Ｃ．第３冷凍部 上記したように１５０°の時点で第３−第１連通用開閉
弁Ｖ３１が閉じるとともに、第３バッファ側開閉弁１３
６が開く。従って、第３冷凍部１３０は第３バッファ側
開閉弁１３６を介して共通バッファタンク１５０と連通
する。この時点での第３冷凍部１３０内の圧力は中高圧
ＰＭＨ、共通バッファタンク１５０内の圧力はＰＭであ
り、ＰＭＨ＞ＰＭであるので、第３冷凍部１３０内の作
動ガスが第３バッファ側開閉弁１３６を通って共通バッ
ファタンク１５０に流出し、第３冷凍部１３０内の圧力
は中高圧ＰＭＨから中圧ＰＭに下降する。

【００７１】（８）１８０°〜２１０° Ａ．第１冷凍部 第１高圧開閉弁１７１ａが開いた状態を維持していると
ともに、１８０°をわずかに過ぎた時点で第１バッファ
側開閉弁１１６が適当な開度をもって開く。このため、
第１冷凍部１１０から第１バッファ側開閉弁１１６を通
って作動ガスが共通バッファタンク１５０に流れ込む
が、高圧配管１７６から第１高圧開閉弁１７１ａを通っ
て第１冷凍部１１０へ作動ガスが流入するので、作動ガ
スの高圧移送は起こるが圧力は変化せず、高圧ＰＨのま
まである。

【００７２】Ｂ．第２冷凍部 １８０°の時点で、第２低圧開閉弁１７２ｂ及び第２バ
ッファ側開閉弁１２６が閉じるとともに、第２−第３連
通用開閉弁Ｖ２３が開く。従って、第２冷凍部１２０は
第２−第３連通用開閉弁Ｖ２３を介して第３冷凍部１３
０と連通する。この時点での第２冷凍部１１０の圧力は
低圧ＰＬ、第３冷凍部１３０の圧力は中圧ＰＭであり、
ＰＬ＜ＰＭであるので、第３冷凍部１３０からの作動ガ
スが第２−第３連通用開閉弁Ｖ２３を通って第２冷凍部
１２０に流入し、第２冷凍部１２０内の圧力は低圧ＰＬ
から中低圧ＰＭＬに上昇する。

【００７３】Ｃ．第３冷凍部 上記に説明したように、第３冷凍部１３０の作動ガスが
第２冷凍部１２０に流れ込むので、第３冷凍部１３０内
の圧力は中圧ＰＭから中低圧ＰＭＬに下降する。

【００７４】（９）２１０°〜２４０° Ａ．第１冷凍部 第１高圧開閉弁１７１ａ及び第１バッファ側開閉弁１１
６が開いた状態を維持している。従って、第１冷凍部１
１０内の作動ガスの高圧移送は起こるが圧力は変化せ
ず、高圧ＰＨのままである。

【００７５】Ｂ．第２冷凍部 ２１０°の時点で、第２−第３連通用開閉弁Ｖ２３が閉
じるとともに、第２バッファ側開閉弁１２６が開く。従
って、第２冷凍部１２０は第２バッファ側開閉弁１２６
を介して共通バッファタンク１５０と連通する。この時
点での第２冷凍部１２０内の圧力は中低圧ＰＭＬ、共通
バッファタンク１５０内の圧力は中圧ＰＭであり、ＰＭ
Ｌ＜ＰＭであるので、共通バッファタンク１５０内の作
動ガスが第２冷凍部１２０に流入し、第２冷凍部１２０
内の圧力は中低圧ＰＭＬから中圧ＰＭに上昇する。

【００７６】Ｃ．第３冷凍部 ２１０°の時点で、上記したように第２−第３連通用開
閉弁Ｖ２３が閉じるとともに、第３低圧開閉弁１７３ｂ
が開く。従って、第３冷凍部１３０は、第３低圧開閉弁
１７３ｂを介して低圧配管１７７と連通する。この時点
での第３冷凍部１３０内の圧力は中低圧ＰＭＬ、低圧配
管１７７の圧力は低圧ＰＬであり、ＰＭＬ＞ＰＬである
ので、第３冷凍部１３０内の作動ガスが第３低圧開閉弁
１７３ｂを通って低圧配管１７７に流出し、第３冷凍部
１３０内の圧力は中低圧ＰＭＬから低圧ＰＬに下降す
る。

【００７７】（１０）２４０°〜２７０° Ａ．第１冷凍部 ２４０°の時点で、第１高圧開閉弁１７１ａ及び第１バ
ッファ側開閉弁１１６が閉じるとともに、第１−第２連
通用開閉弁Ｖ１２が開く。従って、第１冷凍部１１０
は、第１−第２連通用開閉弁Ｖ１２を介して第２冷凍部
１２０と連通する。この時点における第１冷凍部１１０
の圧力は高圧ＰＨ、第２冷凍部１２０の圧力は中圧ＰＭ
であり、ＰＨ＞ＰＭであるので、第１冷凍部１１０の作
動ガスが第１−第２連通用開閉弁Ｖ１２を通って第２冷
凍部１１０に流入し、第１冷凍部１１０内の圧力は高圧
ＰＨから中高圧ＰＭＨに下降する。

【００７８】Ｂ．第２冷凍部 ２４０°の時点で、第２バッファ側開閉弁１２６が閉じ
るとともに、上記したように第１−第２連通用開閉弁Ｖ
１２が開く。従って、第１冷凍部１１０からの作動ガス
が第１−第２連通用開閉弁Ｖ２１を通って第２冷凍部１
２０に流入し、第２冷凍部１２０内の圧力が中圧ＰＭか
ら中高圧ＰＭＨに上昇する。

【００７９】Ｃ．第３冷凍部 第３低圧開閉弁１７３ｂが開いた状態を維持していると
ともに、２４０°をわずかに過ぎた時点で第３バッファ
側開閉弁１３６が適当な開度をもって開く。このため、
共通バッファタンク１５０から第３バッファ側開閉弁１
３６を通って作動ガスが第３冷凍部１３０に流れ込む
が、第３冷凍部１３０から第３低圧開閉弁１７３ｂを通
って低圧配管１７７へ作動ガスが流出するので、作動ガ
スの低圧移送は起こるが圧力は変化せず、低圧ＰＬのま
まである。

【００８０】（１１）２７０°〜３００° Ａ．第１冷凍部 ２７０°のの時点で第１−第２連通用開閉弁Ｖ１２が閉
じるとともに、第１バッファ側開閉弁１１６が開く。従
って、第１冷凍部１１０は第１バッファ側開閉弁１１６
を介して共通バッファタンク１５０と連通する。この時
点での第１冷凍部１１０内の圧力は中高圧ＰＭＨ、共通
バッファタンク１５０内の圧力はＰＭであり、ＰＭＨ＞
ＰＭであるので、第１冷凍部１１０内の作動ガスが第１
バッファ側開閉弁１１６を通って共通バッファタンク１
５０に流出し、第１冷凍部１１０内の圧力は中高圧ＰＭ
Ｈから中圧ＰＭに下降する。

【００８１】Ｂ．第２冷凍部 上記したように２７０°の時点で第１−第２連通用開閉
弁Ｖ１２が閉じるとともに、第２高圧開閉弁１７２ａが
開く。従って、第２冷凍部１２０は第２高圧開閉弁１７
２ａを介して高圧配管１７６と連通する。この時点での
第２冷凍部１２０の圧力は中高圧ＰＭＨ、高圧配管１７
６の圧力はＰＨであり、ＰＭＨ＜ＰＨであるので、高圧
配管１７６からの作動ガスが第２高圧開閉弁１７２ａを
通って第２冷凍部１２０に流入し、第２冷凍部１２０内
の圧力は中高圧ＰＭＨから高圧ＰＨに上昇する。

【００８２】Ｃ．第３冷凍部 第３低圧開閉弁１７３ｂ及び第３バッファ側開閉弁１３
６が開いたままの状態である。従って、作動ガスの低圧
移送は起こるが圧力は変化せず、低圧ＰＬのままであ
る。

【００８３】（１２）３００°〜３３０° Ａ．第１冷凍部 ３００°の時点で、第１バッファ側開閉弁１１６が閉じ
るとともに、第３−第１連通用開閉弁Ｖ３１が開く、従
って、第１冷凍部１１０は、第３−第１連通用開閉弁Ｖ
３１を介して第３冷凍部１３０と連通する。この時点で
の第１冷凍部１１０の圧力は中圧ＰＭ、第３冷凍部１３
０の圧力は低圧ＰＬであり、ＰＭ＞ＰＬであるので、第
１冷凍部１１０の作動ガスが第３冷凍部１３０に流れ込
み、第１冷凍部１３０内の圧力は中圧ＰＭから中低圧Ｐ
ＭＬに下降する。

【００８４】Ｂ．第２冷凍部 第２高圧開閉弁１７２ａが開いた状態を維持していると
ともに、３００°をわずかに過ぎた時点で第２バッファ
側開閉弁１２６が適当な開度をもって開く。このため、
第２冷凍部１２０から第２バッファ側開閉弁１２６を通
って作動ガスが共通バッファタンク１５０に流れ込む
が、高圧配管１７６から第２高圧開閉弁１７２ａを通っ
て第２冷凍部１２０へ作動ガスが流入するので、作動ガ
スの高圧移送は起こるが圧力は変化せず、高圧ＰＨのま
まである。

【００８５】Ｃ．第３冷凍部 ３００°の時点で、第３低圧開閉弁１７３ｂ及び第３バ
ッファ側開閉弁１３６が閉じるとともに、上記したよう
に第３−第１連通用開閉弁Ｖ３１が開く。従って、第１
冷凍部１１０からの作動ガスが第３−第１連通用開閉弁
Ｖ３１を通って第３冷凍部１３０に流入し、第３冷凍部
１３０内の圧力は低圧ＰＬから中低圧ＰＭＬに上昇す
る。

【００８６】（１３）３３０°〜３６０° Ａ．第１冷凍部 ３３０°の時点で、第３−第１連通用開閉弁Ｖ３１が閉
じるとともに、第１低圧開閉弁１７１ｂが開く。従っ
て、第１冷凍部１１０は、第１低圧開閉弁１７１ｂを介
して低圧配管１７７と連通する。この時点での第１冷凍
部１３０内の圧力は中低圧ＰＭＬ、低圧配管１７７の圧
力は低圧ＰＬであり、ＰＭＬ＞ＰＬであるので、第１冷
凍部１１０内の作動ガスが第１低圧開閉弁１７１ｂを通
って低圧配管１７７に流出し、第１冷凍部１１０内の圧
力は中低圧ＰＭＬから低圧ＰＬに下降する。

【００８７】Ｂ．第２冷凍部 第２高圧開閉弁１７２ａ及び第２バッファ側開閉弁１２
６が開いた状態を維持している。従って、第２冷凍部１
２０内の作動ガスの高圧移送は起こるが圧力は変化せ
ず、高圧ＰＨのままである。

【００８８】Ｃ．第３冷凍部 上記したように３３０°の時点で、第３−第１連通用開
閉弁Ｖ３１が閉じるとともに、第３バッファ側開閉弁１
３６が開く。従って、第３冷凍部１３０は第３バッファ
側開閉弁１３６を介して共通バッファタンク１５０と連
通する。この時点での第３冷凍部１３０内の圧力は中低
圧ＰＭＬ、共通バッファタンク１５０内の圧力は中圧Ｐ
Ｍであり、ＰＭＬ＜ＰＭであるので、共通バッファタン
ク１５０内の作動ガスが第３冷凍部１２０に流入し、第
３冷凍部１３０内の圧力は中低圧ＰＭＬから中圧ＰＭに
上昇する。

【００８９】上記（１）〜（１３）の過程を１サイクル
とし、このサイクルを繰り返し行うことによって、各冷
凍部の各コールドヘッドにおいて寒冷を発生する。

【００９０】上記作動において、第１高圧開閉弁１７１
ａが開くのは１８０°のときであるが、このとき第１冷
凍部１１０の圧力はＰＨＭであるので、開閉弁１７１ａ
が開く際の圧力差ΔＰＨ１は、ＰＨ−ＰＨＭである。同
様に、第２高圧開閉弁１７２ａが開くのは２７０°のと
きであるが、このとき第２冷凍部１２０の圧力はＰＭＨ
であるので、開閉弁１７２ａが開く際の圧力差ΔＰＨ２
も、ＰＨ−ＰＭＨである。同様に、第３高圧開閉弁１７
３ａが開くのは３０°のときであるが、このとき第３冷
凍部１３０の圧力はＰＭＨであるので、開閉弁１７３ａ
が開く際の圧力差ΔＰＨ３も、ＰＨ−ＰＭＨである。つ
まり、いずれの高圧開閉弁も、それが開く際の圧力差
は、ＰＨ−ＰＭＨである。一方、特開平１０−１３２４
０４号公報に示された技術においては、高圧開閉弁が開
く際の圧力差ΔＰＨ０はＰＨ−ＰＭである。ＰＭＨ＞Ｐ
Ｍであるから、ΔＰＨ１＝ΔＰＨ２＝ΔＰＨ３＜ΔＰＨ
０となり、本例における高圧開閉弁が開く際の圧力差
は、従来よりも小さいことがわかる。従って、高圧開閉
弁が開く際の圧力差に基づく損失（開閉弁損失）を低減
することができる。

【００９１】また、上記作動において、第１低圧開閉弁
１７１ｂが開くのは３３０°のときであるが、このとき
第１冷凍部１１０の圧力はＰＭＬであるので、開閉弁１
７１ｂが開く際の圧力差ΔＰＬ１は、ＰＭＬ−ＰＬであ
る。同様に、第２低圧開閉弁１７２ｂが開くのは９０°
のときであるが、このとき第２冷凍部１２０の圧力はＰ
ＭＬであるので、開閉弁１７２ｂが開く際の圧力差ΔＰ
Ｌ２も、ＰＭＬ−ＰＬである。同様に、第３低圧開閉弁
１７３ｂが開くのは２１０°のときであるが、このとき
第３冷凍部１３０の圧力はＰＭＬであるので、開閉弁１
７３ｂが開く際の圧力差ΔＰＬ３も、ＰＭＬ−ＰＬであ
る。つまり、いずれの低圧開閉弁も、それが開く際の圧
力差は、ＰＭＬ−ＰＬである。一方、特開平１０−１３
２４０４号公報に示された技術においては、低圧開閉弁
が開く際の圧力差ΔＰＬ０はＰＭ−ＰＬである。ＰＭＬ
＜ＰＭであるから、ΔＰＬ１＝ΔＰＬ２＝ΔＰＬ３＜Δ
ＰＬ０となり、本例における低圧開閉弁が開く際の圧力
差は、従来よりも小さいことがわかる。従って、低圧開
閉弁が開く際の圧力差に基づく損失を低減することがで
きる。

【００９２】以上のように、本例のパルス管冷凍機１０
１は、少なくとも３つ以上の冷凍部１１０、１２０、１
３０と、各冷凍部１１０、１２０、１３０の各パルス管
１１３、１２３、１３３の高温端１１３Ｈ、１２３Ｈ、
１３３Ｈに接続された共通バッファタンク１５０と、共
通バッファタンク１５０と冷凍部の各パルス管の高温端
１１３Ｈ、１２３Ｈ、１３３Ｈとの間にそれぞれ介装さ
れ共通バッファタンク１５０と各冷凍部１１０、１２
０、１３０とを連通若しくは遮断させるためのバッファ
側開閉弁１１６、１２６、１３６と、各冷凍部の各パル
ス管の高温端同士を連通若しくは遮断させるための連通
用開閉弁Ｖ１２、Ｖ２３，Ｖ３１とを具備してなる。冷
凍部を３つ持つので、それぞれの冷凍部の運転位相差を
１２０°にすることができる。このため、各連通用開閉
弁の開閉作動によって各冷凍部を連通させることによ
り、冷凍部内を様々な圧力に調整することができ、上記
例から明らかなように、冷凍部１１０、１２０、１３０
に接続された高圧開閉弁１７１ａ、１７２ａ、１７３ａ
を開く前に、その冷凍部に接続されたバッファ側開閉弁
及び連通用開閉弁を開閉作動させて、その冷凍部を高中
圧状態ＰＨＭとすることができる。この状態で、その冷
凍部に接続された高圧開閉弁を開くことにより、高圧開
閉弁が開く際の圧力差を少なくすることができる。同様
に、冷凍部１１０、１２０、１３０に接続された低圧開
閉弁１７１ｂ、１７２ｂ、１７３ｂを開く前に、その冷
凍部に接続されたバッファ側開閉弁及び連通用開閉弁を
開閉作動させることで、その冷凍部を低中圧状態ＰＬＭ
とすることができる。この状態で、その冷凍部に接続さ
れた低圧開閉弁を開くことにより、低圧開閉弁が開く際
の圧力差を少なくすることができる。このようにして、
高低圧開閉弁及び低圧開閉弁が開く際の圧力差を減じ、
特開平１０−１３２４０４号公報に記載のインターフェ
ージング方式のパルス管冷凍機において発生する開閉弁
損失よりも少ない開閉弁損失でパルス管冷凍機を運転す
ることができる。また、本例のＧＭ型パルス管冷凍機１
０１は、バッファタンクは共通バッファタンク１５０の
みであり、特許第２５５３８２２号に記載されたアクテ
ィブバッファ型のＧＭ型パルス管冷凍機のような、２つ
のバッファタンク（高圧ガス溜め及び低圧ガス溜め）を
備えるものと比較して、バッファタンクの数を減少させ
ることができる。

【００９３】また、本例では、各冷凍部のうちのいずれ
か一つの冷凍部、例えば第1冷凍部１１０内の圧力を低
圧状態から高圧状態とする場合（図２において６０°〜
１８０°の間）に、９０°の時点で第１冷凍部１１０の
パルス管１１３の高温端１１３Ｈに接続されたバッファ
側開閉弁１１６を開き、第１冷凍部１１０内の圧力を中
圧状態とする。次いで、１２０°の時点で、第１冷凍部
１１０とそれ以外の冷凍部で圧力状態が中圧状態よりも
高い冷凍部、本例では高圧状態の第3冷凍部１３０とを
連通若しくは遮断させるための連通用開閉弁Ｖ３１を開
き、第1冷凍部１１０の圧力を高中圧状態とする。次い
で、１５０°の時点で、第1冷凍部１１０の蓄冷器１１
１の高温端１１１Ｈに接続された第1高圧開閉弁１７１
ａを開いて第1冷凍部を高圧状態とするように、バッフ
ァ側開閉弁及び連通用開閉弁を開閉作動させている。こ
のため、高圧開閉弁を開く前に、冷凍部内の圧力を確実
に高中圧とすることができ、高圧開閉弁を開いたときの
圧力差を減らすことができる。よって、高圧開閉弁を開
くときの開閉弁損失が減少され、冷凍効率を確実に高め
ることができる。

【００９４】また、本例では、各冷凍部のうちのいずれ
か一つの冷凍部、例えば第2冷凍部１２０内の圧力を高
圧状態から低圧状態とする場合（図２において０°〜１
２０°の間）に、３０°の時点で第2冷凍部１２０のパ
ルス管１２３の高温端１２３Ｈに接続されたバッファ側
開閉弁１２６を開き、第2冷凍部１２０内の圧力を中圧
状態とする。次いで、６０°の時点で、第2冷凍部１２
０とそれ以外の冷凍部で圧力状態が中圧状態よりも低い
冷凍部、本例では低圧状態の第1冷凍部１１０とを連通
若しくは遮断させるための連通用開閉弁Ｖ１２を開き、
第2冷凍部１２０の圧力を低中圧状態とする。次いで、
９０°の時点で、第2冷凍部１２０の蓄冷器１２１の高
温端１２１Ｈに接続された低圧開閉弁１７２ｂを開いて
第2冷凍部１２０を低圧状態とするように、バッファ側
開閉弁及び連通用開閉弁を開閉作動させている。このた
め、低圧開閉弁を開く前に、冷凍部内の圧力を確実に低
中圧とすることができ、低圧開閉弁を開いたときの圧力
差を減らすことができる。よって、低圧開閉弁を開くと
きの開閉弁損失が減少され、冷凍効率を確実に高めるこ
とができる。

【００９５】また、本例では、各冷凍部のうちのいずれ
か一つの冷凍部、例えば第3冷凍部１３０内の圧力が低
圧状態である場合（図２において２４０°〜３００°）
から、その冷凍部１３０に通じるバッファ側開閉弁１３
６を開く（図２において３３０°の時点）前、つまり、
図２において２４０°〜３３０°の間、具体的には３０
０°の時点で、第3冷凍部１３０とそれ以外の冷凍部で
中圧状態の冷凍部、具体的には第１冷凍部１１０とを連
通若しくは遮断するための連通用開閉弁Ｖ３１を開き、
予め第３冷凍部１３０内の圧力を低中圧にしておくよう
に連通用開閉弁を開閉作動させている。このため、バッ
ファ側開閉弁１３６を開く際の圧力差が中圧と低中圧と
の差分となり、バッファ側開閉弁を開く際の開閉弁損失
も小さくすることができる。よって、冷凍効率をより高
めることができる。

【００９６】また、本例では、各冷凍部のうちのいずれ
か一つの冷凍部、例えば第１冷凍部１１０内の圧力が高
圧状態である場合（図２において１８０°〜２４０°）
から、その冷凍部１１０に通じるバッファ側開閉弁１１
６を開く（図２において２７０°の時点）前、つまり、
図２において１８０°〜２７０°の間、具体的には２４
０°の時点で、第１冷凍部１１０とそれ以外の冷凍部で
中圧状態の冷凍部、具体的には第２冷凍部１２０とを連
通若しくは遮断するための連通用開閉弁Ｖ１２を開き、
予め第１冷凍部１１０内の圧力を高中圧状態にしておく
ように連通用開閉弁を開閉作動させている。このためバ
ッファ側開閉弁１１６を開く際の圧力差が高圧と中圧と
の差分となり、バッファ側開閉弁を開く際の開閉弁損失
も小さくすることができる。よって、冷凍効率をより高
めることができる。

【００９７】（第２実施形態例）図３は、本発明の第２
実施形態例にかかるＧＭ型パルス管冷凍機の構成概略図
である。上記第１実施形態例にかかるＧＭ型パルス管冷
凍機が３つの冷凍部及び一つのバッファタンクを備える
構成であるのに対し、本例のパルス管冷凍機１０２は、
４つの冷凍部を備えた構成となっている。それ以外の部
分については基本的には第１実施形態例のパルス管冷凍
機１０１と同一であるので、同一部分については同一符
号で表してその具体的説明を省略し、以下、相違点を中
心に説明する。

【００９８】図３において、パルス管冷凍機１０２は、
第４冷凍部１４０を備える。この第４冷凍部１４０は、
第４蓄冷器１４１、第４コールドヘッド１４２、第４パ
ルス管１４３、第４放熱器１４４を備えて構成されてい
る。第４蓄冷器１４１は、円筒状の蓄冷管及び該蓄冷管
内に充填された蓄冷材とを備えて構成されており、その
一端が第４蓄冷器低温端１４１Ｌと、他端が第４蓄冷器
高温端１４１Ｈとされている。そして、通路１６４によ
って、第４蓄冷器高温端１４１Ｈが第４高圧開閉弁１７
４ａ及び第４圧開閉弁１７４ｂと連通している。第４コ
ールドヘッド１４２は第４蓄冷器低温端１４１Ｌに取付
けられている。第４パルス管１４３は、ステンレス鋼等
で作製された円筒状の中空管で構成されており、その一
端が第４パルス管低温端１４３Ｌと、他端が第４パルス
管高温端１４３Ｈとされている。そして、第４パルス管
低温端１４３Ｌ側で第４コールドヘッド１４２と連結し
ている。また、第４コールドヘッド１４２の内部には図
示せぬ通路が設けられている。従って、第４蓄冷器１４
１と第４パルス管１４３とは、第４コールドヘッド１４
２内の通路を経て連通される。第４放熱器１４４は、第
４パルス管高温端１４３Ｈに取付けられている。この放
熱器１４４は、第４パルス管高温端１４３Ｈでの熱を外
部に放散するためのものである。

【００９９】第４パルス管高温端１４３Ｈ側には、第４
バッファ側連通路１４５の一端が取付けられている。第
４バッファ側連通路１４５の途中には、第４バッファ側
開閉弁１４６が介装されている。第４バッファ側連通路
１４５の他端は、共通バッファタンク１５０に連通して
いる。従って、第４冷凍部１４０の第４パルス管１４３
の高温端１４３Ｈ側は、第４バッファ側開閉弁１４６を
介して共通バッファタンク１５０に連通している構成と
されている。

【０１００】また、図に示すように、各冷凍部の各パル
ス管の高温端側同士は、循環通路１６０によって連通さ
れている。この循環通路１６０は、第１バッファ側連通
路１１５における第１パルス管高温端１１３Ｈと第１バ
ッファ側開閉弁１１６との間の部分である交点Ｐ１、第
２バッファ側連通路１２５における第２パルス管高温端
１２３Ｈと第２バッファ側開閉弁１２６との間の部分で
ある交点Ｐ２、第３バッファ側連通路１３５における第
３パルス管高温端１３３Ｈと第３バッファ側開閉弁１３
６との間の部分である交点Ｐ３、第４バッファ側連通路
１４５における第４パルス管高温単１４３Ｈと第４バッ
ファ側開閉弁１４６との間の部分である交点Ｐ４を、そ
れぞれ連通するように、各バッファ側連通路と連結さ
れ、さらに交点Ｐ１と交点Ｐ４とが連通されて閉ループ
状の通路とされている。また、循環通路における交点Ｐ
１と交点Ｐ２の間、即ち第１パルス管高温端１１３Ｈと
第２パルス管高温端１２３Ｈとの間の部分には、第１−
第２連通用開閉弁Ｖ１２が介装され、交点Ｐ２と交点Ｐ
３との間、即ち第２パルス管高温端１２３Ｈと第３パル
ス管高温端１３３Ｈとの間の部分には、第２−第３連通
用開閉弁Ｖ２３が介装され、交点Ｐ３と交点Ｐ４との
間、即ち第３パルス管高温端１３３Ｈと第４パルス管高
温端１１４Ｈとの間の部分には、第３−第４連通用開閉
弁Ｖ３４が介装され、交点Ｐ４と交点Ｐ１との間、即ち
第４パルス管高温単１４３Ｈと第１パルス管高温単１１
３Ｈとの間の部分には、第４−第１連通用開閉弁Ｖ４１
が、それぞれ介装されている。従って、各冷凍部の各パ
ルス管高温端同士は、各連通用開閉弁を介して循環通路
によってそれぞれ連通された構成とされている。

【０１０１】その他の構成については、上記第１実施形
態例と同一であるので、同一部分については同一符号で
表し、その説明を省略する。

【０１０２】本例に示すパルス管冷凍機１０２も、上記
第１実施形態例で示したパルス管冷凍機と同様の作用効
果を奏する。

【０１０３】（第３実施形態例）図４は、本発明の第３
実施形態例にかかるＧＭ型パルス管冷凍機の構成概略図
である。上記第１実施形態例におけるパルス管冷凍機が
３つの冷凍部を備える構成であるのに対し、本例のパル
ス管冷凍機１０３は、４つの冷凍部を備え、かつ共通バ
ッファタンク及びそれに通じる配管及び開閉弁を省略し
た構成となっている。以下、相違点を中心に説明し、上
記第１実施形態例に示したパルス管冷凍機と同一構成の
部分については、同一符号で示し、その具体的説明を省
略する。尚、本例は、請求項６〜８の発明に対応してい
る。

【０１０４】図４において、ＧＭ型パルス管冷凍機１０
３は、圧力振動発生装置１７０と、第１冷凍部１１０
と、第２冷凍部１２０と、第３冷凍部蓄冷器１３０と、
第４冷凍部１４０とを備えて構成されている。

【０１０５】圧力振動発生装置１７０は、第１高圧開閉
弁１７１ａ、第１低圧開閉弁１７１ｂ、第２高圧開閉弁
１７２ａ、第２低圧開閉弁１７２ｂ、第３高圧開閉弁１
７３ａ、第３低圧開閉弁１７３ｂ、第４高圧開閉弁１７
４ａ、第４低圧開閉弁１７４ｂ及び、コンプレッサ１７
５を備えて構成されている。

【０１０６】コンプレッサ１７５の高圧吐出口１７５ａ
にその一端が接続された高圧配管１７６の他端は図に示
すように４方に分岐され、それぞれの端部が第１高圧開
閉弁１７１ａ、第２高圧開閉弁１７２ａ、第３高圧開閉
弁１７３ａ、第４高圧開閉弁１７４ａの入力側Ａに連通
している。同様に、コンプレッサ１７５の低圧吸入口１
７５ｂにその一端が接続された低圧配管１７７の他端も
図に示すように４方に分岐され、それぞれの端部が第１
低圧開閉弁１７１ｂ、第２低圧開閉弁１７２ｂ、第３低
圧開閉弁１７３ｂ、第４低圧開閉弁１７４ｂの入力側Ａ
に連通している。

【０１０７】第４高圧開閉弁１７４ａの出力側Ｂに連通
した通路と第４低圧開閉弁１７４ｂの出力側Ｂに連通し
た通路は、図に示すようにその先で合流し、一つの通路
１６４となって第４冷凍部１４０に連通している。その
他の各高低圧開閉弁と各冷凍部との接続構成は、上記第
1実施形態例と同一である。

【０１０８】第４冷凍部１４０は、第４蓄冷器１４１、
第４コールドヘッド１４２、第４パルス管１４３、第４
放熱器１４４を備えて構成されている。第４蓄冷器１４
１は、円筒状の蓄冷管及び該蓄冷管内に充填された蓄冷
材とを備えて構成されており、その一端が第４蓄冷器低
温端１４１Ｌと、他端が第４蓄冷器高温端１４１Ｈとさ
れている。そして、通路１６４によって、第４蓄冷器高
温端１４１Ｈが第４高圧開閉弁１７４ａ及び第４低圧開
閉弁１７４ｂと連通している。第４コールドヘッド１４
２は第４蓄冷器低温端１４１Ｌに取付けられている。第
４パルス管１４３は、ステンレス鋼等で作製された円筒
状の中空管で構成されており、その一端が第４パルス管
低温端１４３Ｌと、他端が第４パルス管高温端１４３Ｈ
とされている。そして、第４パルス管低温端１４３Ｌ側
で第４コールドヘッド１４２と連結している。また、第
４コールドヘッド１４２の内部には図示せぬ通路が設け
られている。従って、第４蓄冷器１４１と第４パルス管
１４３とは、第４コールドヘッド１４２内の通路を経て
連通される。第４放熱器１４４は、第４パルス管高温端
１４３Ｈに取付けられている。この放熱器１４４は、第
４パルス管高温端１４３Ｈでの熱を外部に放散するため
のものである。その他の各冷凍部の構成は、上記第１実
施形態例と同一である。

【０１０９】また、図に示すように、各冷凍部の各パル
ス管の高温端側同士は、循環通路１６０によって連通さ
れている。また、循環通路における、第１パルス管高温
端１１３Ｈと第２パルス管高温端１２３Ｈとの間の部分
には、第１−第２連通用開閉弁Ｖ１２が介装され、第２
パルス管高温端１２３Ｈと第３パルス管高温端１３３Ｈ
との間の部分には、第２−第３連通用開閉弁Ｖ２３が介
装され、第３パルス管高温端１３３Ｈと第４パルス管高
温端１１４Ｈとの間の部分には、第３−第４連通用開閉
弁Ｖ３４が介装され、第４パルス管高温単１４３Ｈと第
１パルス管高温単１１３Ｈとの間の部分には、第４−第
１連通用開閉弁Ｖ４１が介装されている。従って、開閉
弁Ｖ１２は、隣り合った第１冷凍部１１０と第２冷凍部
１２０とを連通若しくは遮断させるための開閉弁であ
り、開閉弁Ｖ２３は、隣り合った第２冷凍部１２０と第
３冷凍部１３０とを連通若しくは遮断させるための開閉
弁であり、開閉弁Ｖ３４は、隣り合った第３冷凍部１３
０と第４冷凍部１４０とを連通若しくは遮断させるため
の開閉弁であり、開閉弁Ｖ４１は、隣り合った第４冷凍
部１４０と第１冷凍部１１０とを連通若しくは遮断させ
るための開閉弁である。

【０１１０】また、図から明らかなように、本例におけ
るパルス管冷凍機１０３は、上記第1実施形態例で示し
たパルス管冷凍機１０１と異なり、共通バッファタンク
を具備していない。したがって、共通バッファタンクに
つながる各バッファ側連通路及びバッファ側開閉弁も具
備していない。その他の構成については、上記第１実施
形態例と同一であるので、同一部分については同一符号
で表し、その説明を省略する。

【０１１１】図５は、各開閉弁の開閉タイミングを示し
たタイミングチャートと各冷凍部内の圧力変化を示した
グラフを併記した図である。尚、図４において、上欄の
縦軸は各開閉弁の符号を、下欄の縦軸は圧力を、横軸は
１サイクル当たりの時間（１周期）を３６０度とした場
合の角度を表している。また、下欄のグラフにおいて、
極太線は第１冷凍部１１０の圧力変化を、太線は第２冷
凍部１２０の圧力変化を、細線は第３冷凍部１３０の圧
力変化を、極太点線は第４冷凍部１４０の圧力変化を、
それぞれ示す。以下、これらの図に基づいて本例におけ
るパルス管冷凍機１０２の作動を説明する。

【０１１２】以下に説明する作動では、各冷凍部内の圧
力変化は９０°の位相差を持って推移する。また、初期
状態において、第１冷凍部１１０及び第４冷凍部１４０
の圧力は低圧ＰＬ、第２冷凍部１２０及び第３冷凍部１
３０の圧力は高圧ＰＨとなっている。高圧ＰＨは高圧配
管１７６内の圧力に等しく、低圧ＰＬは低圧配管１７７
の圧力に等しいとする。

【０１１３】（１）０° 初期状態、即ち図２における時間０°のときは、第１冷
凍部１１０内及び第４冷凍部１４０内の圧力は低圧Ｐ
Ｌ、第２冷凍部１２０内及び第３冷凍部１３０内の圧力
は高圧ＰＨである。

【０１１４】（２）０°〜９０° Ａ．第１冷凍部 ０°の時点で第４−第１連通用開閉弁Ｖ４１が閉じると
ともに、第１低圧開閉弁１７１ｂ及び第1−第２連通用
開閉弁Ｖ１２が開く。このため、第１−第２連通用開閉
弁Ｖ１２を介して第１冷凍部１１０と第２冷凍部１２０
が連通する。この時点での第１冷凍部１１０の圧力は低
圧ＰＬ、第２冷凍部１２０の圧力はＰＨであり、ＰＬ＜
ＰＨであるので、第２冷凍部１２０からの高圧の作動ガ
スが第１−第２連通用開閉弁Ｖ１２を通って第１冷凍部
１１０に流れ込むが、第１冷凍部１１０から第１低圧開
閉弁１７１ｂを通って低圧配管１７７へ作動ガスが流出
するので、作動ガスの低圧移送は起こるが圧力は変化せ
ず、低圧ＰＬのままである。

【０１１５】Ｂ．第２冷凍部 ０°の時点で第２低圧開閉弁１７２ａ及び第２−第３連
通用開閉弁Ｖ２３が閉じるとともに、上記のように第１
−第２連通用開閉弁Ｖ１２が開き、第２冷凍部１２０内
の作動ガスが第１−第２連通用開閉弁Ｖ１２を通って第
１冷凍部１１０に流入する。このため、第２冷凍部１２
０内の圧力は高圧ＰＨから低圧ＰＬに降下する。

【０１１６】Ｃ．第３冷凍部 ０°の時点で上記のように第２−第３連通用開閉弁Ｖ２
３が閉じるとともに、第３高圧開閉弁１７３ａ及び第３
−第４連通用開閉弁Ｖ３４が開く。このため、第３−第
４連通用開閉弁Ｖ３４を介して第３冷凍部１３０と第４
冷凍部１４０が連通する。この時点での第３冷凍部の圧
力は高圧ＰＨ、第４冷凍部の圧力は低圧ＰＬであり、Ｐ
Ｈ＞ＰＬであるので、第３冷凍部１３０からの高圧の作
動ガスが第３−第４連通用開閉弁Ｖ３４を通って第４冷
凍部１４０に流れ込むが、高圧配管１７６から第３高圧
開閉弁１７３ａを通って第３冷凍部１３０へ作動ガスが
流出するので、作動ガスの高圧移送は起こるが圧力は変
化せず、高圧ＰＨのままである。

【０１１７】Ｄ．第４冷凍部 ０°の時点で第４低圧開閉弁１７４ｂ及び第４−第１連
通用開閉弁Ｖ４１が閉じると共に、上記のように第３−
第４連通用開閉弁Ｖ３４が開き、第３冷凍部１３０内の
作動ガスが第３−第４連通用開閉弁Ｖ３４を通って第４
冷凍部１４０に流入する。このため、第４冷凍部１４０
内の圧力は低圧ＰＬから高圧ＰＨに上昇する。

【０１１８】（３）９０°〜１８０° Ａ．第１冷凍部 ９０°の時点で、第１低圧開閉弁１７１ｂ及び第１−第
２連通用開閉弁Ｖ１２が閉じるとともに、第４−第１連
通用開閉弁Ｖ４１が開く。このため、第４冷凍部１４０
と第１冷凍部１１０が第４−第１連通用開閉弁Ｖ４１を
介して連通する。この時点での第１冷凍部１４０内の圧
力は低圧ＰＬ、第４冷凍部１４０内の圧力は高圧ＰＨで
あり、ＰＬ＜ＰＨであるので、第４冷凍部１４０内の作
動ガスが第４−第１連通用開閉弁Ｖ４１を通って第１冷
凍部１１０に流入し、第１冷凍部１１０内の圧力は低圧
ＰＬから高圧ＰＨに上昇する。

【０１１９】Ｂ．第２冷凍部 ９０°の時点で上記のように第1−第２連通用開閉弁Ｖ
１２が閉じるとともに、第２低圧開閉弁１７２ｂ及び第
２−第３連通用開閉弁Ｖ２３が開く。このため、第２−
第３連通用開閉弁Ｖ２３を介して第２冷凍部１２０と第
３冷凍部１３０が連通する。この時点での第２冷凍部１
２０内の圧力は低圧ＰＬ、第３冷凍部１３０内の圧力は
高圧ＰＨであり、ＰＬ＜ＰＨであるので、第３冷凍部１
３０からの高圧の作動ガスが第２−第３連通用開閉弁Ｖ
２３を通って第２冷凍部１２０に流れ込むが、第２冷凍
部１２０から第２低圧開閉弁１７２ｂを通って低圧配管
１７７へ作動ガスが流出するので、作動ガスの低圧移送
は起こるが圧力は変化せず、低圧ＰＬのままである。

【０１２０】Ｃ．第３冷凍部 ９０°の時点で第３高圧開閉弁１７３ａ及び第３−第４
連通用開閉弁Ｖ３４が閉じるとともに、上記のように第
２−第３連通用開閉弁が開き、第３冷凍部１３０内の作
動ガスが第２−第３連通用開閉弁Ｖ２３を通って第２冷
凍部１２０に流入する。このため第３冷凍部１３０内の
圧力は高圧ＰＨから低圧ＰＬに降下する。

【０１２１】Ｄ．第４冷凍部 ９０°の時点で上記したように第３−第４連通用開閉弁
Ｖ３４が閉じるとともに、第４高圧開閉弁１７４ａ及び
第４−第１連通用開閉弁Ｖ４１が開く。このため、第４
冷凍部１４０内の作動ガスが第４−第１連通用開閉弁Ｖ
４１を通って第１冷凍部１１０に流れ込むが、高圧配管
１７６から第４高圧開閉弁１７４ａを通って第４冷凍部
１４０へ作動ガスが流出するので、作動ガスの高圧移送
は起こるが圧力は変化せず、高圧ＰＨのままである。

【０１２２】（４）１８０°〜２７０° Ａ．第１冷凍部 １８０°の時点で第４−第１連通用開閉弁Ｖ４１が閉じ
るとともに、第１高圧開閉弁１７１ａ及び第１−第２連
通用開閉弁Ｖ１２が開く。このため、第１−第２連通用
開閉弁Ｖ１２を介して第１冷凍部１１０と第２冷凍部１
２０が連通する。この時点での第１冷凍部１１０の圧力
は高圧ＰＨ、第２冷凍部１２０の圧力は低圧ＰＬであ
り、ＰＨ＞ＰＬであるので、第１冷凍部１１０からの高
圧の作動ガスが第１−第２連通用開閉弁Ｖ１２を通って
第２冷凍部１２０に流れ込むが、高圧配管１７６から第
１高圧開閉弁１７１ａを通って第１冷凍部１１０へ作動
ガスが流出するので、作動ガスの高圧移送は起こるが圧
力は変化せず、高圧ＰＨのままである。

【０１２３】Ｂ．第２冷凍部 １８０°の時点で第２低圧開閉弁１７２ｂ及び第２−第
３連通用開閉弁Ｖ２３が閉じると共に、上記のように第
１−第２連通用開閉弁Ｖ１２が開き、第１冷凍部１３０
内の作動ガスが第１−第２連通用開閉弁Ｖ１２を通って
第２冷凍部１２０に流入する。このため、第２冷凍部１
２０内の圧力は低圧ＰＬから高圧ＰＨに上昇する。

【０１２４】Ｃ．第３冷凍部 １８０°の時点で上記のように第２−第３連通用開閉弁
Ｖ２３が閉じるとともに、第３低圧開閉弁１７３ｂ及び
第３−第４連通用開閉弁Ｖ３４が開く。このため、第３
−第４連通用開閉弁Ｖ３４を介して第３冷凍部１３０と
第４冷凍部１４０が連通する。この時点での第３冷凍部
１１０の圧力は低圧ＰＬ、第４冷凍部１４０の圧力は高
圧ＰＨであり、ＰＬ＜ＰＨであるので、第４冷凍部１４
０からの高圧の作動ガスが第３−第４連通用開閉弁Ｖ３
４を通って第３冷凍部１３０に流れ込むが、第３冷凍部
１３０から第３低圧開閉弁１７３ｂを通って低圧配管１
７７へ作動ガスが流出するので、作動ガスの低圧移送は
起こるが圧力は変化せず、低圧ＰＬのままである。

【０１２５】Ｄ．第４冷凍部 １８０°の時点で第４高圧開閉弁１７４ａ及び第４−第
１連通用開閉弁Ｖ４１が閉じるとともに、上記のように
第３−第４連通用開閉弁Ｖ３４が開き、第４冷凍部１４
０内の作動ガスが第３−第４連通用開閉弁Ｖ３４を通っ
て第３冷凍部１３０に流入する。このため、第４冷凍部
１４０内の圧力は高圧ＰＨから低圧ＰＬに降下する。

【０１２６】（３）２７０°〜３６０° Ａ．第１冷凍部 ２７０°の時点で第１高圧開閉弁１７１ａ及び第３−第
４連通用開閉弁Ｖ３４が閉じるとともに、第４−第１連
通用開閉弁Ｖ４１が開く。このため、第１冷凍部１１０
と第４冷凍部１４０が第４−第１連通用開閉弁Ｖ４１を
介して連通する。この時点での第１冷凍部１１０内の圧
力は高圧ＰＨ、第４冷凍部１４０内の圧力は低圧ＰＬで
あり、ＰＨ＞ＰＬであるので、第１冷凍部１１０内の作
動ガスが第４−第１連通用開閉弁Ｖ４１を通って第４冷
凍部１４０に流入し、第１冷凍部１１０内の圧力は高圧
ＰＨから低圧ＰＬに降下する。

【０１２７】Ｂ．第２冷凍部 ２７０°の時点で第１−第２連通用開閉弁Ｖ１２が閉じ
るとともに、第２高圧開閉弁１７２ａ及び第２−第３連
通用開閉弁Ｖ２３が開く。このため、第２冷凍部１２０
と第３冷凍部１３０が第２−第３連通用開閉弁Ｖ２３を
介して連通する。この時点での第２冷凍部１２０内の圧
力は高圧ＰＨ、第３冷凍部１３０内の圧力は低圧ＰＬで
あり、ＰＨ＞ＰＬであるので、第２冷凍部１２０内の作
動ガスが第２−第３連通用開閉弁Ｖ２３を通って第３冷
凍部１３０に流れ込むが、高圧配管１７６から第２高圧
開閉弁１７２ａを通って第２冷凍部１２０へ作動ガスが
流出するので、作動ガスの高圧移送は起こるが圧力は変
化せず、高圧ＰＨのままである。

【０１２８】Ｃ．第３冷凍部 ２７０°の時点で、第３低圧開閉弁１７３ｂ及び第３−
第４連通用開閉弁Ｖ３４が閉じるとともに、上記したよ
うに第２−第３連通用開閉弁Ｖ２３が開く。このため、
第２冷凍部１２０内の作動ガスが第２−第３連通用開閉
弁Ｖ２３を通って第３冷凍部１３０に流れ込み、第３冷
凍部１３０の圧力は低圧ＰＬから高圧ＰＨに上昇する。

【０１２９】Ｄ．第４冷凍部 ２７０°の時点で上記のように第３−第４連通用開閉弁
Ｖ３４が閉じるとともに、第４低圧開閉弁１７２４及び
第４−第１連通用開閉弁Ｖ４１が開く。このため、第１
冷凍部１１０からの高圧の作動ガスが第４−第１連通用
開閉弁Ｖ４１を通って第４冷凍部１４０に流れ込むが、
第４冷凍部１４０から第４低圧開閉弁１７４ｂを通って
低圧配管１７７へ作動ガスが流出するので、作動ガスの
低圧移送は起こるが圧力は変化せず、低圧ＰＬのままで
ある。

【０１３０】上記（１）〜（５）の過程を１サイクルと
し、このサイクルを繰り返し行うことによって、各冷凍
部の各コールドヘッドにおいて寒冷を発生する。

【０１３１】上記作動において、第１高圧開閉弁１７１
ａが開くのは１８０°のときであるが、このとき第１冷
凍部１１０の圧力は高圧ＰＨとなっており、開閉弁１７
１ａが開く際の圧力差ΔＰＨ１は、ほぼ０である。同様
に、第２高圧開閉弁１７２ａが開くのは２７０°のとき
であるが、このとき第２冷凍部１２０の圧力は高圧ＰＨ
となっており、開閉弁１７２ａが開く際の圧力差ΔＰＨ
２も、ほぼ０である。同様に、第３高圧開閉弁１７３ａ
が開くのは０°のときであるが、このとき第３冷凍部１
３０の圧力はＰＨとなっており、開閉弁１７３ａが開く
際の圧力差ΔＰＨ３も、ほぼ０である。同様に、第４高
圧開閉弁１７４ａが開くのは９０°のときであるが、こ
のとき第４冷凍部１４０の圧力はＰＨとなっており、開
閉弁１７４ａが開く際の圧力差ΔＰＨ４も、ほぼ０であ
る。つまり、いずれの高圧開閉弁も、それが開く際の圧
力差を、ほぼ０とすることができる。従って、高圧開閉
弁が開く際の圧力差に基づく損失を低減することができ
る。

【０１３２】また、上記作動において、第１低圧開閉弁
１７１ｂが開くのは０°のときであるが、このとき第１
冷凍部１１０の圧力はＰＬとなっており、開閉弁１７１
ｂが開く際の圧力差ΔＰＬ１は、ほぼ０である。同様
に、第２低圧開閉弁１７２ｂが開くのは９０°のときで
あるが、このとき第２冷凍部１２０の圧力はＰＬとなっ
ており、開閉弁１７２ｂが開く際の圧力差ΔＰＬ２も、
ほぼ０である。同様に、第３低圧開閉弁１７３ｂが開く
のは１８０°のときであるが、このとき第３冷凍部１３
０の圧力はＰＬとなっており、開閉弁１７３ｂが開く際
の圧力差ΔＰＬ３も、ほぼ０である。同様に、第４低圧
開閉弁１７４ｂが開くのは２７０°のときであるが、こ
のとき第４冷凍部１４０の圧力はＰＬとなっており、開
閉弁１７４ｂが開く際の圧力差ΔＰＬ４も、ほぼ０であ
る。つまり、いずれの低圧開閉弁も、それが開く際の圧
力差は、ほぼ０である。従って、低圧開閉弁が開く際の
圧力差に基づく損失を低減することができる。

【０１３３】以上のように、本例のパルス管冷凍機１０
３は、４つの冷凍部１１０、１２０、１３０、１４０
と、各冷凍部１１０、１２０、１３０、１４０のうちの
隣り合った冷凍部を連通若しくは遮断させるための連通
用開閉弁Ｖ１２、Ｖ２３，Ｖ３４、Ｖ４１とを具備して
なる。冷凍部を４つ持つので、それぞれの冷凍部の運転
位相差を９０°にすることができる。このため、各連通
用開閉弁の開閉作動によって各冷凍部を連通させること
により、冷凍部内を様々な圧力に調整することができ、
上記例から明らかなように、冷凍部１１０、１２０、１
３０、１４０に接続された高圧開閉弁１７１ａ、１７２
ａ、１７３ａ、１７４ａを開く前に、その冷凍部に接続
された連通用開閉弁を開閉作動させることで、その冷凍
部を高圧状態ＰＨとすることができる。この状態で、そ
の冷凍部に接続された高圧開閉弁を開くことにより、高
圧開閉弁が開く際の圧力差をほぼ０にすることができ
る。同様に、冷凍部１１０、１２０、１３０、１４０に
接続された低圧開閉弁１７１ｂ、１７２ｂ、１７３ｂ、
１７４ｂを開く前に、その冷凍部に接続された連通用開
閉弁を開閉作動させることで、その冷凍部を低圧状態Ｐ
Ｌとすることができる。この状態で、その冷凍部に接続
された低圧開閉弁を開くことにより、低圧開閉弁が開く
際の圧力差をほぼ０とすることができる。このようにし
て、高低圧開閉弁及び低圧開閉弁が開く際の圧力差を減
じ、特開平１０−１３２４０４号公報に記載の相互輸送
（ｉｎｔｅｒ ｐｈａｓｅ）方式のパルス管冷凍機にお
いて発生する開閉弁損失よりも少ない開閉弁損失でパル
ス管冷凍機を運転することができる。また、本例のＧＭ
型パルス管冷凍機１０３は、バッファタンクを持たない
構成であり、特許第２５５３８２２号に記載されたアク
ティブバッファ型のＧＭ型パルス管冷凍機のような、２
つのバッファタンク（高圧ガス溜め及び低圧ガス溜め）
を備えるものと比較して、バッファタンクの数を減少さ
せることができる。よって、コンパクト化を図れるとと
もに、冷凍効率の向上したパルス管冷凍機とすることが
できる。

【０１３４】また、本例では、各冷凍部のうちのいずれ
か一つの冷凍部、例えば第1冷凍部１１０内の圧力を低
圧状態から高圧状態とする場合（図５において９０°〜
１８０°の間）に、９０°の時点で第１冷凍部１１０と
それ以外の冷凍部で圧力状態が第１冷凍部１１０よりも
高い冷凍部、本例では高圧状態の第４冷凍部１４０とを
連通若しくは遮断させるための連通用開閉弁Ｖ４１を開
き、第1冷凍部１１０の圧力を高圧状態とする。次い
で、１８０°の時点で、第1冷凍部１１０の蓄冷器１１
１の高温端１１１Ｈに接続された第1高圧開閉弁１７１
ａを開くように、連通用開閉弁を開閉作動させている。
このため、高圧開閉弁を開く前に、冷凍部内の圧力が高
圧状態になっており、高圧開閉弁を開いたときの圧力差
をほぼ０にすることができる。よって、高圧開閉弁を開
くときの開閉弁損失が減少され、冷凍効率を確実に高め
ることができる。

【０１３５】また、本例では、各冷凍部のうちのいずれ
か一つの冷凍部、例えば第2冷凍部１２０内の圧力を高
圧状態から低圧状態とする場合（図２において０°〜９
０°の間）に、０°の時点で第2冷凍部１２０とそれ以
外の冷凍部で圧力状態が第２冷凍部１２０よりも低い冷
凍部、本例では低圧状態の第1冷凍部１１０とを連通若
しくは遮断させるための連通用開閉弁Ｖ１２を開き、第
2冷凍部１２０の圧力を低圧状態とする。次いで、９０
°の時点で、第2冷凍部１２０の蓄冷器１２１の高温端
１２１Ｈに接続された低圧開閉弁１７２ｂを開くよう
に、連通用開閉弁を開閉作動させている。このため、低
圧開閉弁を開く前に、冷凍部内の圧力が低圧状態となっ
ており、低圧開閉弁を開いたときの圧力差をほぼ０にす
ることができる。よって、低圧開閉弁を開くときの開閉
弁損失が減少され、冷凍効率を確実に高めることができ
る。

【０１３６】（第４実施形態例）図６は、本発明の第３
実施形態例にかかるＧＭ型パルス管冷凍機の構成概略図
である。上記第３実施形態例にかかるＧＭ型パルス管冷
凍機１０３が４つの冷凍部を備える構成であるのに対
し、本例のパルス管冷凍機１０４は、３つの冷凍部を備
えた構成となっている。従って、基本的な構成はほとん
ど第３実施形態例のパルス管冷凍機１０３と同一であ
り、異なる部分は連通用開閉弁Ｖ４１がＶ３１になって
いるのみである。従って、第３実施形態例のパルス管冷
凍機と同一部分については同一符号で表してその具体的
説明を省略し、以下、本例のパルス管冷凍機の作動につ
いて説明する。

【０１３７】図７は、各開閉弁の開閉タイミングを示し
たタイミングチャートと各冷凍部内の圧力変化を示した
グラフを併記した図である。尚、図６において、上欄の
縦軸は各開閉弁の符号を、下欄の縦軸は圧力を、横軸は
１サイクル当たりの時間（１周期）を３６０度とした場
合の角度を表している。また、下欄のグラフにおいて、
極太線は第１冷凍部１１０の圧力変化を、太線は第２冷
凍部１２０の圧力変化を、細線は第３冷凍部１３０の圧
力変化を示す。以下、これらの図に基づいて本例におけ
るパルス管冷凍機１０１の作動を、各時間経過毎に区切
って説明する。

【０１３８】以下に説明する作動では、各冷凍部内の圧
力変化は１２０°の位相差を持って推移する。また、初
期状態において、第１冷凍部１１０の圧力は低圧ＰＬ、
第２冷凍部の圧力は高圧ＰＨ、第３冷凍部の圧力は中圧
ＰＭとなっている。高圧ＰＨは高圧配管１７６内の圧力
に等しく、低圧ＰＬは低圧配管１７７の圧力に等しく、
中圧ＰＭは共通バッファタンク１５０の圧力に等しいも
のとし、さらに共通バッファタンク１５０の圧力は常に
ＰＭであるとする。また、中高圧ＰＭＨは高圧ＰＨと中
圧ＰＭとの間の圧力であり、中低圧ＰＭＬは中圧ＰＭと
低圧ＰＬとの間の圧力とする。従って、各圧力状態は、
ＰＨ＞ＰＭＨ＞ＰＭ＞ＰＭＬ＞ＰＬとなる。

【０１３９】（１）０° 初期状態、即ち図２における時間０°のときは、第１冷
凍部１１０内の圧力は低圧ＰＬ、第２冷凍部１２０内の
圧力は高圧ＰＨ、第３冷凍部１３０内の圧力は中圧ＰＭ
である。

【０１４０】（２）０°〜３０° Ａ．第１冷凍部 ０°の時点で第１低圧開閉弁１７１ｂは開いている。従
って、第１冷凍部１１０内の圧力は低圧ＰＬである。

【０１４１】Ｂ．第２冷凍部 ０°の時点で第２−第３連通用開閉弁Ｖ２３が開いてい
る。この時点での第２冷凍部１２０内の圧力は高圧Ｐ
Ｈ、第３冷凍部１３０内の圧力は中圧ＰＭであり、ＰＨ
＞ＰＭであるので、第２冷凍部１２０内の作動ガスが第
２−第３連通用開閉弁Ｖ２３を通って第３冷凍部１３０
に流入し、第２冷凍部１２０内の圧力は高圧ＰＨから中
高圧ＰＭＨに降下する。

【０１４２】Ｃ．第３冷凍部 上記に説明したように、第２冷凍部１２０からの作動ガ
スが第３冷凍部１３０に流れ込むので、第３冷凍部１３
０内の圧力は中圧ＰＭから中高圧ＰＭＨに上昇する。

【０１４３】（３）３０°〜６０° Ａ．第１冷凍部 第１低圧開閉弁１７１ｂが開いたままの状態である。ま
た、３０°の時点で第１−第２連通用開閉弁が開く。こ
の時点での第１冷凍部１１０の圧力は低圧ＰＬ、第２冷
凍部１２０の圧力は高中圧ＰＭＨであるので、第２冷凍
部１２０内の作動ガスが第１冷凍部１１０に流れ込む
が、第１冷凍部１１０内の作動ガスが第１低圧開閉弁１
７１ｂから低圧配管１７７に流れるので、作動ガスの低
圧移送は起こるが圧力は変化せず、低圧ＰＬのままであ
る。

【０１４４】Ｂ．第２冷凍部 ３０°の時点で、第２−第３連通用開閉弁Ｖ２３が閉
じ、上記のように第１−第２連通用開閉弁Ｖ１２が開
く。従って、第２冷凍部１２０は第１−第２連通用開閉
弁Ｖ１２を介して第１冷凍部１１０と連通し、第２冷凍
部１２０内の作動ガスが第１冷凍部１１０に流れ込み、
第２冷凍部１２０の圧力が高中圧ＰＭＨから中圧ＰＭに
降下する。

【０１４５】Ｃ．第３冷凍部 ３０°の時点で、上記したように第２−第３連通用開閉
弁Ｖ２３が閉じるとともに、第３高圧開閉弁１７３ａが
開く。従って、第３冷凍部１３０は第３高圧開閉弁１７
３ａを高圧配管１７６と連通する。この時点での第３冷
凍部１３０の圧力は中高圧ＰＭＨ、高圧配管１７６の圧
力はＰＨであり、ＰＭＨ＜ＰＨであるので、高圧配管１
７６からの作動ガスが第３高圧開閉弁１７３ａを通って
第３冷凍部１３０に流入し、第３冷凍部１３０内の圧力
はＰＭＨからＰＨに上昇する。

【０１４６】（４）６０°〜９０° Ａ．第１冷凍部 ６０°の時点で、第１低圧開閉弁１７６ｂが閉じる。ま
たこのとき第１−第２連通用開閉弁Ｖ１２が開いている
ので、第１冷凍部１１０は第１−第２連通用開閉弁Ｖ１
２を介して第２冷凍部１２０と連通している。この時点
での第１冷凍部１１０の圧力は低圧ＰＬ、第２冷凍部１
２０の圧力は中圧ＰＭであり、ＰＬ＜ＰＭであるので、
第２冷凍部１２０からの作動ガスが第１−第２連通用開
閉弁Ｖ１２を通って第１冷凍部１１０に流入し、第１冷
凍部１１０内の圧力は低圧ＰＬから中低圧ＰＭＬに上昇
する。

【０１４７】Ｂ．第２冷凍部 上記に説明したように、第２冷凍部１２０の作動ガスが
第１冷凍部１１０に流れ込むので、第２冷凍部１２０内
の圧力は中圧ＰＭから中低圧ＰＭＬに下降する。

【０１４８】Ｃ．第３冷凍部 第３高圧開閉弁１７３ａが開いた状態を維持している。
このため、第３冷凍部１３０は高圧ＰＨを維持する。

【０１４９】（５）９０°〜１２０° Ａ．第１冷凍部 ９０°の時点で、第１−第２連通用開閉弁Ｖ１２が閉じ
るとともに、第３−第１連通用開閉弁Ｖ３１が開く。従
って、第１冷凍部１１０は第３−第１連通用開閉弁Ｖ３
１を介して第３冷凍部と連通している。この時点での第
１冷凍部１１０の圧力は低中圧ＰＬＭ、第３冷凍部１３
０の圧力は高圧ＰＨであり、ＰＬＭ＜ＰＨであるので、
第３冷凍部１３０から作動ガスが第３−第１連通用開閉
弁Ｖ３１を通って第１冷凍部１１０に流れ込み、第１冷
凍部１１０内の圧力は低中圧ＰＬＭから中圧ＰＭに上昇
する。

【０１５０】Ｂ．第２冷凍部 ９０°の時点で、上記したように第１−第２連通用開閉
弁Ｖ１２が閉じるとともに、第２低圧開閉弁１７２ｂが
開く。従って、第２冷凍部１２０は、第２低圧開閉弁１
７２ｂを介して低圧配管１７７と連通する。この時点で
の第２冷凍部１２０内の圧力は中低圧ＰＭＬ、低圧配管
１７７の圧力は低圧ＰＬであり、ＰＭＬ＞ＰＬであるの
で、第２冷凍部１２０内の作動ガスが第２低圧開閉弁１
７２ｂを通って低圧配管１７７に流出し、第２冷凍部１
２０内の圧力は中低圧ＰＭＬから低圧ＰＬに下降する。

【０１５１】Ｃ．第３冷凍部 第３高圧開閉弁１７３ａが開いた状態を維持していると
ともに、上記したように９０°の時点で第３−第１連通
用開閉弁Ｖ３１が開く。。従って、第３冷凍部１３０内
の作動ガスが第１冷凍部１１０に流れ込むが、高圧配管
１７６から第３高圧開閉弁１７３ａを通って作動ガスが
第３冷凍部１３０に流入するため、作動ガスの高圧移送
は起こるが圧力は変化せず、高圧ＰＨのままである。

【０１５２】（６）１２０°〜１５０° Ａ．第１冷凍部 １２０°の時点においては、第３−第１連通用開閉弁Ｖ
３１が開いている。この時点における第１冷凍部１１０
の圧力は中圧ＰＭ、第３冷凍部１３０の圧力は高圧ＰＨ
であり、ＰＭ＜ＰＨであるので、第３冷凍部１３０から
の作動ガスが第３−第１連通用開閉弁Ｖ３１を通って第
１冷凍部１１０に流入し、第１冷凍部１１０内の圧力が
中圧ＰＭから中高圧ＰＭＨに上昇する。

【０１５３】Ｂ．第２冷凍部 第２低圧開閉弁１７２ｂが開いた状態を維持している。
このため、第２冷凍部１２０は低圧ＰＬを維持する。

【０１５４】Ｃ．第３冷凍部 １２０°の時点で、第３高圧開閉弁１７３ａが閉じると
ともに、上記したように第３−第１連通用開閉弁Ｖ３１
が開く。従って、第３冷凍部１３０の作動ガスが第３−
第１連通用開閉弁Ｖ３１を通って第１冷凍部１１０に流
入するので、第３冷凍部１３０内の圧力は高圧ＰＨから
中高圧ＰＭＨに下降する。

【０１５５】（７）１５０°〜１８０° Ａ．第１冷凍部 １５０°の時点で、第３−第１連通用開閉弁Ｖ３１が閉
じるとともに、第１高圧開閉弁１７１ａが開く。従っ
て、第１冷凍部１１０は第１高圧開閉弁１７１ａを介し
て高圧配管１７６と連通する。この時点での第１冷凍部
１１０の圧力は中高圧ＰＭＨ、高圧配管１７６の圧力は
ＰＨであり、ＰＭＨ＜ＰＨであるので、高圧配管１７６
からの作動ガスが第１高圧開閉弁１７１ａを通って第１
冷凍部１１０に流入し、第１冷凍部１１０内の圧力はＰ
ＭＨからＰＨに上昇する。

【０１５６】Ｂ．第２冷凍部 第２低圧開閉弁１７２ｂが開いた状態を維持していると
ともに、１５０°の時点で第２−第３連通用開閉弁Ｖ２
３が開く。この時点における第２冷凍部１２０の圧力は
低圧ＰＬ，第３冷凍部１３０の圧力は中圧ＰＭであり、
ＰＬ＜ＰＭであるので、第３冷凍部１３０から第２−第
３連通用開閉弁Ｖ２３を通って作動ガスが流れ込むが、
第２冷凍部１２０から第２低圧開閉弁１７２ｂを通って
低圧配管１７７に作動ガスが流出するので、作動ガスの
低圧移送は起こるが圧力は変化せず、低圧ＰＬのままで
ある。

【０１５７】Ｃ．第３冷凍部 上記したように１５０°の時点で第３−第１連通用開閉
弁Ｖ３１が閉じるとともに、第２−第３連通用開閉弁Ｖ
２３が開く。従って、第３冷凍部１３０内の作動ガスが
第２−第３連通用開閉弁Ｖ２３を通って第２冷凍部１２
０に流出し、第３冷凍部１３０内の圧力は中高圧ＰＭＨ
から中圧ＰＭに下降する。

【０１５８】（８）１８０°〜２１０° Ａ．第１冷凍部 第１高圧開閉弁１７１ａが開いた状態を維持している。
このため、第１冷凍部１１０は高圧ＰＨを維持する。

【０１５９】Ｂ．第２冷凍部 １８０°の時点で、第２低圧開閉弁１７２ｂが閉じる。
またこのとき第２−第３連通用開閉弁Ｖ２３が開いてい
るので、第２冷凍部１２０は第２−第３連通用開閉弁Ｖ
２３を介して第３冷凍部１３０と連通している。この時
点での第２冷凍部１２０の圧力は低圧ＰＬ、第３冷凍部
１３０の圧力は中圧ＰＭであり、ＰＬ＜ＰＭであるの
で、第３冷凍部１３０からの作動ガスが第２−第３連通
用開閉弁Ｖ２３を通って第２冷凍部１２０に流入し、第
２冷凍部１２０内の圧力は低圧ＰＬから中低圧ＰＭＬに
上昇する。

【０１６０】Ｃ．第３冷凍部 上記に説明したように、第３冷凍部１３０の作動ガスが
第２冷凍部１２０に流れ込むので、第３冷凍部１３０内
の圧力は中圧ＰＭから中低圧ＰＭＬに下降する。

【０１６１】（９）２１０°〜２４０° Ａ．第１冷凍部 第１高圧開閉弁１７１ａが開いた状態を維持していると
ともに、２１０°の時点で第１−第２連通用開閉弁Ｖ１
２が開く。この時点における第１冷凍部１１０の圧力は
高圧ＰＨ、第２冷凍部１２０の圧力は低中圧ＰＭＬであ
り、ＰＨ＞ＰＭＬであるので、第１冷凍部内の作動ガス
が第１−第２連通用開閉弁Ｖ１２を通って第２冷凍部１
２０に流れ込むが、高圧配管１７６から第１高圧開閉弁
１７１ａを通って作動ガスが第１冷凍部１１０に流入す
るため、作動ガスの高圧位相は起こるが圧力は変化せ
ず、高圧ＰＨのままである。

【０１６２】Ｂ．第２冷凍部 ２１０°の時点で、第２−第３連通用開閉弁Ｖ２３が閉
じるとともに、上記したように第１−第２連通用開閉弁
Ｖ１２が開く。従って、第１冷凍部１１０内の作動ガス
が第１−第２連通用開閉弁Ｖ１２を通って第２冷凍部１
２０に流れ込み、第２冷凍部の圧力は低中圧ＰＭＬから
中圧ＰＭに上昇する。

【０１６３】Ｃ．第３冷凍部 ２１０°の時点で、上記したように第２−第３連通用開
閉弁Ｖ２３が閉じるとともに、第３低圧開閉弁１７３ｂ
が開く。従って、第３冷凍部１３０は、第３低圧開閉弁
１７３ｂを介して低圧配管１７７と連通する。この時点
での第３冷凍部１３０内の圧力は中低圧ＰＭＬ、低圧配
管１７７の圧力は低圧ＰＬであり、ＰＭＬ＞ＰＬである
ので、第３冷凍部１３０内の作動ガスが第３低圧開閉弁
１７３ｂを通って低圧配管１７７に流出し、第３冷凍部
１３０内の圧力は中低圧ＰＭＬから低圧ＰＬに下降す
る。

【０１６４】（１０）２４０°〜２７０° Ａ．第１冷凍部 第１−第２連通用開閉弁Ｖ１２が開いた状態のまま、２
４０°の時点で第１高圧開閉弁１７１ａが閉じる。従っ
て、第１冷凍部１１０は、第１−第２連通用開閉弁Ｖ１
２を介して第２冷凍部１２０と連通する。この時点にお
ける第１冷凍部１１０の圧力は高圧ＰＨ、第２冷凍部１
２０の圧力は中圧ＰＭであり、ＰＨ＞ＰＭであるので、
第１冷凍部１１０の作動ガスが第１−第２連通用開閉弁
Ｖ１２を通って第２冷凍部１１０に流入し、第１冷凍部
１１０内の圧力は高圧ＰＨから中高圧ＰＭＨに下降す
る。

【０１６５】Ｂ．第２冷凍部 ２４０°の時点においては、上記したように第１−第２
連通用開閉弁Ｖ１２が開いている。従って、第１冷凍部
１１０からの作動ガスが第１−第２連通用開閉弁Ｖ２１
を通って第２冷凍部１２０に流入し、第２冷凍部１２０
内の圧力が中圧ＰＭから中高圧ＰＭＨに上昇する。

【０１６６】 Ｃ．第３冷凍部第３低圧開閉弁１７３ｂが開いた状態を
維持している。このため第３冷凍部１３０は低圧ＰＬを
維持する。

【０１６７】（１１）２７０°〜３００° Ａ．第１冷凍部 ２７０°のの時点で第１−第２連通用開閉弁Ｖ１２が閉
じるとともに、第３−第１連通用開閉弁Ｖ３１が開く。
従って、第１冷凍部１１０は第３−第１連通用開閉弁Ｖ
３１を介して第３冷凍部１３０と連通する。この時点で
の第１冷凍部１１０内の圧力は中高圧ＰＭＨ、第３冷凍
部の圧力はＰＬであり、ＰＭＨ＞ＰＬであるので、第１
冷凍部１１０内の作動ガスが第３−第１連通用開閉弁Ｖ
３１を通って第３冷凍部１３０に流出し、第１冷凍部１
１０内の圧力は中高圧ＰＭＨから中圧ＰＭに下降する。

【０１６８】Ｂ．第２冷凍部 上記したように２７０°の時点で第１−第２連通用開閉
弁Ｖ１２が閉じるとともに、第２高圧開閉弁１７２ａが
開く。従って、第２冷凍部１２０は第２高圧開閉弁１７
２ａを介して高圧配管１７６と連通する。この時点での
第２冷凍部１２０の圧力は中高圧ＰＭＨ、高圧配管１７
６の圧力はＰＨであり、ＰＭＨ＜ＰＨであるので、高圧
配管１７６からの作動ガスが第２高圧開閉弁１７２ａを
通って第２冷凍部１２０に流入し、第２冷凍部１２０内
の圧力はＰＭＨからＰＨに上昇する。

【０１６９】Ｃ．第３冷凍部 第３低圧開閉弁１７３ｂが開いた状態を維持していると
ともに、２７０°の時点で上記のように第３−第１連通
用開閉弁Ｖ３１が開く。従って、第１冷凍部１１０内の
作動ガスが第３−第１連通用開閉弁Ｖ３１を通って第３
冷凍部１３０に流れ込むが、第３冷凍部１３０から第３
低圧開閉弁１７３ｂを通って低圧配管１７７に作動ガス
が流出するため、作動ガスの低圧移送は起こるが圧力は
変化せず、低圧ＰＬのままである。

【０１７０】（１２）３００°〜３３０° Ａ．第１冷凍部 ３００°の時点で、第３−第１連通用開閉弁Ｖ３１が開
いている。この時点での第１冷凍部１１０の圧力は中圧
ＰＭ、第３冷凍部１３０の圧力は低圧ＰＬであり、ＰＭ
＞ＰＬであるので、第１冷凍部１１０の作動ガスが第３
冷凍部１３０に流れ込み、第１冷凍部１３０内の圧力は
中圧ＰＭから中低圧ＰＭＬに下降する。

【０１７１】Ｂ．第２冷凍部 第２高圧開閉弁１７２ａが開いた状態を維持している。
このため第２冷凍部１２０は高圧ＰＨを維持する。

【０１７２】Ｃ．第３冷凍部 ３００°の時点で、第３低圧開閉弁１７３ｂが閉じる。
またこのとき第３−第１連通用開閉弁Ｖ３１が開いてお
り、上記のように第１冷凍部１１０内の作動ガスが第３
冷凍部に流れ込むので、第３冷凍部１３０の圧力は低圧
ＰＬから中低圧ＰＭＬに上昇する。

【０１７３】（１３）３３０°〜３６０° Ａ．第１冷凍部 ３３０°の時点で、第３−第１連通用開閉弁Ｖ３１が閉
じるとともに、第１低圧開閉弁１７１ｂが開く。従っ
て、第１冷凍部１１０は、第１低圧開閉弁１７１ｂを介
して低圧配管１７７と連通する。この時点での第１冷凍
部１３０内の圧力は中低圧ＰＭＬ、低圧配管１７７の圧
力は低圧ＰＬであり、ＰＭＬ＞ＰＬであるので、第１冷
凍部１１０内の作動ガスが第１低圧開閉弁１７１ｂを通
って低圧配管１７７に流出し、第１冷凍部１１０内の圧
力は中低圧ＰＭＬから低圧ＰＬに下降する。

【０１７４】Ｂ．第２冷凍部 第２高圧開閉弁１７２ａが開いた状態を維持していると
ともに、３３０°の時点で第２−第３連通用開閉弁Ｖ２
３が開く。この時点における第２冷凍部１２０の圧力は
高圧ＰＨ、第３冷凍部１３０の圧力は低中圧ＰＭＬであ
り、ＰＨ＜ＰＭＬであるので、第３冷凍部１３０内の作
動ガスが第２−第３連通用開閉弁Ｖ２３を通って第２冷
凍部１２０に流れ込むが、高圧配管１７６から第２高圧
開閉弁１７２ａを通って作動ガスが第２冷凍部１２０に
流入するため、作動ガスの高圧移送は起こるが圧力は変
化せず、高圧ＰＨのままである。

【０１７５】Ｃ．第３冷凍部 上記したように３３０°の時点で、第３−第１連通用開
閉弁Ｖ３１が閉じるとともに、第２−第３連通用開閉弁
Ｖ２３が開く。従って、上記のように第３冷凍部１３０
内の作動ガスが第２−第３連通用開閉弁Ｖ２３を通って
第２冷凍部１２０に流れ込むが、第３冷凍部１３０の圧
力は低中圧ＰＭＬから中圧に上昇する。

【０１７６】上記（１）〜（１３）の過程を１サイクル
とし、このサイクルを繰り返し行うことによって、各冷
凍部の各コールドヘッドにおいて寒冷を発生する。

【０１７７】上記作動において、第１高圧開閉弁１７１
ａが開くのは１５０°のときであるが、このとき第１冷
凍部１１０の圧力はＰＨＭであるので、開閉弁１７１ａ
が開く際の圧力差ΔＰＨ１は、ＰＨ−ＰＨＭである。同
様に、第２高圧開閉弁１７２ａが開くのは２７０°のと
きであるが、このとき第２冷凍部１２０の圧力はＰＭＨ
であるので、開閉弁１７２ａが開く際の圧力差ΔＰＨ２
も、ＰＨ−ＰＭＨである。同様に、第３高圧開閉弁１７
３ａが開くのは３０°のときであるが、このとき第３冷
凍部１３０の圧力はＰＭＨであるので、開閉弁１７３ａ
が開く際の圧力差ΔＰＨ３も、ＰＨ−ＰＭＨである。つ
まり、いずれの高圧開閉弁も、それが開く際の圧力差
は、ＰＨ−ＰＭＨである。このように、本例においても
高圧開閉弁が開く際の圧力差に基づく損失（開閉弁損
失）を低減することができる。

【０１７８】また、上記作動において、第１低圧開閉弁
１７１ｂが開くのは３３０°のときであるが、このとき
第１冷凍部１１０の圧力はＰＭＬであるので、開閉弁１
７１ｂが開く際の圧力差ΔＰＬ１は、ＰＭＬ−ＰＬであ
る。同様に、第２低圧開閉弁１７２ｂが開くのは９０°
のときであるが、このとき第２冷凍部１２０の圧力はＰ
ＭＬであるので、開閉弁１７２ｂが開く際の圧力差ΔＰ
Ｌ２も、ＰＭＬ−ＰＬである。同様に、第３低圧開閉弁
１７３ｂが開くのは２１０°のときであるが、このとき
第３冷凍部１３０の圧力はＰＭＬであるので、開閉弁１
７３ｂが開く際の圧力差ΔＰＬ３も、ＰＭＬ−ＰＬであ
る。つまり、いずれの低圧開閉弁も、それが開く際の圧
力差は、ＰＭＬ−ＰＬである。このように、本例におい
ても低圧開閉弁が開く際の圧力差に基づく損失を低減す
ることができる。

【０１７９】以上のように、本例のパルス管冷凍機１０
４は、３つの冷凍部１１０、１２０、１３０、と、各冷
凍部１１０、１２０、１３０のうちの隣り合った冷凍部
を連通若しくは遮断させるための連通用開閉弁Ｖ１２、
Ｖ２３，Ｖ３１とを具備してなる。冷凍部を３つ持つの
で、それぞれの冷凍部の運転位相差を１２０°にするこ
とができる。このため、各連通用開閉弁の開閉作動によ
って各冷凍部を連通させることにより、冷凍部内を様々
な圧力に調整することができ、上記例から明らかなよう
に、冷凍部１１０、１２０、１３０に接続された高圧開
閉弁１７１ａ、１７２ａ、１７３ａを開く前に、その冷
凍部に接続された連通用開閉弁を開閉作動させること
で、その冷凍部を高中圧状態ＰＭＨとすることができ
る。この状態で、その冷凍部に接続された高圧開閉弁を
開くことにより、高圧開閉弁が開く際の圧力差を従来と
比較して小さくすることができる。同様に、冷凍部１１
０、１２０、１３０に接続された低圧開閉弁１７１ｂ、
１７２ｂ、１７３ｂを開く前に、その冷凍部に接続され
た連通用開閉弁を開閉作動させることで、その冷凍部を
低中圧状態ＰＭＬとすることができる。この状態で、そ
の冷凍部に接続された低圧開閉弁を開くことにより、低
圧開閉弁が開く際の圧力差を従来と比較して小さくする
ことができる。このようにして、高低圧開閉弁及び低圧
開閉弁が開く際の圧力差を減じ、特開平１０−１３２４
０４号公報に記載のインターフェージング方式のパルス
管冷凍機において発生する開閉弁損失よりも少ない開閉
弁損失でパルス管冷凍機を運転することができる。ま
た、本例のＧＭ型パルス管冷凍機１０３は、バッファタ
ンクを持たない構成であり、特許第２５５３８２２号に
記載されたアクティブバッファ型のＧＭ型パルス管冷凍
機のような、２つのバッファタンク（高圧ガス溜め及び
低圧ガス溜め）を備えるものと比較して、バッファタン
クの数を減少させることができる。よって、コンパクト
化を図れるとともに、冷凍効率の向上したパルス管冷凍
機とすることができる。

【０１８０】また、本例では、各冷凍部のうちのいずれ
か一つの冷凍部、例えば第1冷凍部１１０内の圧力を低
圧状態から高圧状態とする場合（図５において６０°〜
１８０°の間）に、９０°の時点で第１冷凍部１１０と
それ以外の冷凍部で圧力状態が第１冷凍部１１０よりも
高い冷凍部、本例では高圧状態の第３冷凍部１３０とを
連通若しくは遮断させるための連通用開閉弁Ｖ３１を開
き、第1冷凍部１１０の圧力を高中圧状態とする。次い
で、１５０°の時点で、第1冷凍部１１０の蓄冷器１１
１の高温端１１１Ｈに接続された第1高圧開閉弁１７１
ａを開くように、連通用開閉弁を開閉作動させている。
このため、高圧開閉弁を開く前に、冷凍部内の圧力が高
中圧状態になっており、高圧開閉弁を開いたときの圧力
差を小さくすることができる。よって、高圧開閉弁を開
くときの開閉弁損失が減少され、冷凍効率を確実に高め
ることができる。

【０１８１】また、本例では、各冷凍部のうちのいずれ
か一つの冷凍部、例えば第2冷凍部１２０内の圧力を高
圧状態から低圧状態とする場合（図２において０°〜１
２０°の間）に、３０°の時点で第2冷凍部１２０とそ
れ以外の冷凍部で圧力状態が第２冷凍部１２０よりも低
い冷凍部、本例では低圧状態の第1冷凍部１１０とを連
通若しくは遮断させるための連通用開閉弁Ｖ１２を開
き、第2冷凍部１２０の圧力を低中圧状態とする。次い
で、９０°の時点で、第2冷凍部１２０の蓄冷器１２１
の高温端１２１Ｈに接続された低圧開閉弁１７２ｂを開
くように、連通用開閉弁を開閉作動させている。このた
め、低圧開閉弁を開く前に、冷凍部内の圧力が低圧状態
となっており、低圧開閉弁を開いたときの圧力差を小さ
くすることができる。よって、低圧開閉弁を開くときの
開閉弁損失が減少され、冷凍効率を確実に高めることが
できる。

【０１８２】（第５実施形態例）図８は、本例のパルス
管冷凍機を示す構成概略図、図９は、図８におけるパル
ス管冷凍機の各開閉弁の開閉タイミングを示したタイミ
ングチャートと各冷凍部内の圧力変化を示したグラフを
併記した図である。図に示す通り、本例のパルス管冷凍
機は、冷凍部が二つ（第１冷凍部１１０及び第２冷凍部
１２０）で、かつバッファタンクが一つの構成（共通バ
ッファタンク１５０）である。各要素の基本的な構成は
上記第１実施形態例で示した、冷凍部が三つでバッファ
タンクが一つの構成と同一であるので、同一部分につい
て同一符号で示し、その具体的説明を省略する。

【０１８３】このようなパルス管冷凍機においては、共
通バッファタンク１５０内の圧力を高圧ＰＨ又は低圧Ｐ
Ｌとして運転する。従って、まず、共通バッファタンク
１５０内の圧力を高圧ＰＨとして運転する場合について
説明する。

【０１８４】以下に説明する作動では、各冷凍部内の圧
力変化は１８０°の位相差を持って推移する。また、初
期状態において、第１冷凍部１１０の圧力は低圧ＰＬ、
第２冷凍部の圧力は高圧ＰＨとなっている。

【０１８５】（１）０° 初期状態、即ち図９における時間０°のときは、第１冷
凍部１１０内の圧力は低圧ＰＬ、第２冷凍部１２０内の
圧力は高圧ＰＨである。

【０１８６】（２）０°〜６０° Ａ．第１冷凍部 第１低圧開閉弁１７１ｂが開いている状態である。従っ
て、第１冷凍部１１０は低圧ＰＬのままである。

【０１８７】Ｂ．第２冷凍部 第２高圧開閉弁１７２ａが開いている状態であるととも
に、０°の時点で第２バッファ側開閉弁１２６が開く。
従って、第２冷凍部１２０内の作動ガスが第２バッファ
側開閉弁１２６を通って共通バッファタンク１５０に流
れ込み、共通バッファタンク１５０内の圧力が高圧ＰＨ
となる。尚、第２高圧開閉弁１７２ａが開いたままであ
るので、第２冷凍部１２０内では作動ガスの高圧移送は
起こるが圧力は変化せず、高圧ＰＨのままである。

【０１８８】（３）６０°〜１２０° Ａ．第１冷凍部 ６０°の時点で第１低圧開閉弁１７１ｂが閉じるととも
に、第１−第２連通用開閉弁Ｖ１２が開く。このため、
第１冷凍部１１０と第２冷凍部１２０が連通し、第２冷
凍部１２０内の作動ガスが第１冷凍部１１０に流れ込
み、第１冷凍部１１０の圧力は低圧ＰＬから中圧ＰＭに
上昇する。

【０１８９】Ｂ．第２冷凍部 ６０°の時点で第２高圧開閉弁１７２ａ及び第２バッフ
ァ側開閉弁１２６が閉じるとともに、上記のように第１
−第２連通用開閉弁Ｖ１２が開くので、第２冷凍部１２
０内の作動ガスが第１冷凍部１１０内に流れ込み、第２
冷凍部１２０内の圧力は高圧ＰＨから中圧ＰＭにまで下
降する。

【０１９０】（４）１２０°〜１５０° Ａ．第１冷凍部 １２０°の時点で、第１−第２連通用開閉弁Ｖ１２が閉
じるとともに、第１バッファ側開閉弁１１６が開く。こ
のため、第１冷凍部１１０と共通バッファタンク１５０
とが連通し、共通バッファタンク１５０内の作動ガスが
第１冷凍部１１０内に流れ込み、第１冷凍部１１０内の
圧力は中圧ＰＭから高中圧第ＰＭＨに上昇する。

【０１９１】Ｂ．第２冷凍部 上記のように１２０°の時点で第１−第２連通用開閉弁
Ｖ１２が閉じるとともに、第２低圧開閉弁１７２ｂが開
く。このため、第２冷凍部１２０内の作動ガスが第２低
圧開閉弁１７２ｂを通って低圧配管１７７に流れ込み、
第２冷凍部１２０内の圧力は中圧ＰＭから低中圧ＰＭＬ
に下降する。

【０１９２】（５）１５０°〜１８０° Ａ．第１冷凍部 １５０°の時点で、第１−第２連通用開閉弁Ｖ１２を閉
じるとともに、第１高圧開閉弁１７１ａを開く。このた
め、高圧配管１７６内の作動ガスが第１高圧開閉弁１７
１ａを通って第１冷凍部１１０内に流れ込み、第１冷凍
部１１０内の圧力が中高圧ＰＭＨから高圧ＰＨに上昇す
る。

【０１９３】Ｂ．第２冷凍部 第２低圧開閉弁１７２ｂが開いたままである。従って、
第２冷凍部１２０内の作動ガスが第２低圧開閉弁１７２
ｂから低圧配管１７７に流れ、第２冷凍部１２０内の圧
力は中低圧ＰＭＬから低圧ＰＬにまで下降する。

【０１９４】（６）１８０°〜２４０° Ａ．第１冷凍部 １８０°の時点で、第１バッファ側開閉弁１１６が開
く。このため、第1冷凍部１１０内の作動ガスが第1バッ
ファ側開閉弁１１６を通って共通バッファタンク１５０
に流れ、共通バッファタンク１５０が高圧ＰＨとなる。
尚、第１高圧開閉弁１７１ａは開いたままであるので、
第１冷凍部１１０では上述のように作動ガスの高圧移送
は起こるが圧力は変化せず、高圧ＰＨのままである。

【０１９５】Ｂ．第２冷凍部 第２低圧開閉弁１７２ｂが開いた状態を維持している。
このため、第２冷凍部１２０内の圧力は低圧ＰＬのまま
である。

【０１９６】（７）２４０°〜３００° Ａ．第１冷凍部 ２４０°の時点で第１高圧開閉弁１７１ａ及び第１バッ
ファ側開閉弁１１６が閉じるとともに、第1−第２連通
用開閉弁Ｖ１２が開く。このため、第１冷凍部１１０と
第２冷凍部１２０とが第１−第２連通用開閉弁Ｖ１２を
介して連通され、第１冷凍部１１０内の高圧の作動ガス
が第２冷凍部１２０内に流れ込み、第１冷凍部１１０内
の圧力が高圧ＰＨから中圧ＰＭに下降する。

【０１９７】Ｂ．第２冷凍部 ２４０°の時点で第２低圧開閉弁１７２ｂが閉じるとと
もに、上述のように第１−第２連通用開閉弁Ｖ１２が開
く。従って、第１冷凍部１１０から作動ガスが第２冷凍
部１２０内に流れ込み、第２冷凍部１２０内の圧力は低
圧ＰＬから中圧ＰＭに上昇する。

【０１９８】（８）３００°〜３３０° Ａ．第１冷凍部 ３００°の時点で第１−第２連通用開閉弁Ｖ１２が閉じ
るとともに、第１低圧開閉弁１７１ｂが開く。従って、
第１冷凍部１１０内の作動ガスが第１低圧開閉弁１７１
ｂを通って低圧配管１７７に流れ、第１冷凍部１１０内
の圧力は中圧ＰＭから中低圧ＰＭＬに下降する。

【０１９９】Ｂ．第２冷凍部 ３００°の時点で上述したように第１−第２連通用開閉
弁Ｖ１２が閉じるとともに、第２バッファ側開閉弁１２
６が開く。従って、第２冷凍部１２０は第２バッファ側
開閉弁１２６を介して共通バッファタンク１５０と連通
し、共通バッファタンク１５０から作動ガスが第２冷凍
部１２０に流れ込み、第２冷凍部１２０内の圧力は中圧
ＰＭから中高圧ＰＭＨに上昇する。

【０２００】（９）３３０°〜３６０° Ａ．第１冷凍部 第１高圧開閉弁１７１ａが開いたままの状態である。従
って、第１冷凍部１１０内の作動ガスが第１低圧開閉弁
１７１ｂを通って低圧配管１７７に流れ、第１冷凍部１
１０内の圧力は中低圧ＰＭＬから低圧ＰＬに下降する。

【０２０１】Ｂ．第２冷凍部 ３３０°の時点で第２バッファ側開閉弁が閉じるととも
に、第２高圧開閉弁１７２ａが開く。従って、高圧配管
１７６内の作動ガスが第２高圧開閉弁１７２ａを通って
第２冷凍部１２０に流れ込み、第２冷凍部１２０内の圧
力は中高圧ＰＭＨから高圧ＰＨに上昇する。

【０２０２】上記（１）〜（９）の過程を１サイクルと
し、このサイクルを繰り返し行うことによって、各冷凍
部の各コールドヘッドにおいて寒冷を発生する。

【０２０３】上記作動において、第１高圧開閉弁１７１
ａが開くのは１５０°のときであるが、このとき第１冷
凍部１１０の圧力はＰＨＭであるので、開閉弁１７１ａ
が開く際の圧力差ΔＰＨ１は、ＰＨ−ＰＨＭである。同
様に、第２高圧開閉弁１７２ａが開くのは３３０°のと
きであるが、このとき第２冷凍部１２０の圧力はＰＭＨ
であるので、開閉弁１７２ａが開く際の圧力差ΔＰＨ２
も、ＰＨ−ＰＭＨである。このように、本例における高
圧開閉弁が開く際の圧力差は、従来よりも小さいことが
わかる。従って、高圧開閉弁が開く際の圧力差に基づく
損失（開閉弁損失）を低減することができる。

【０２０４】また、上記例では、共通バッファタンク１
５０を高圧としたが、共通バッファタンク１５０を低圧
とすることもできる。共通バッファタンク１５０を低圧
とした場合には、各冷凍部内を共通バッファタンク１５
０と連通して一旦中低圧を作っておき、その後に低圧開
閉弁を開いて低圧状態とすることにより、低圧開閉弁を
開く際の開閉弁損失を低減することができる。

【０２０５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ＧＭ型パルス管冷凍機において、コンパクト化を図るこ
とができ、かつ上記開閉弁損失を極力押えて冷凍効率を
向上させ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、ＧＭ型パル
ス管冷凍機の構成概略図である。

【図２】本発明の第１実施形態例におけるＧＭ型パルス
管冷凍機の運転中の、各開閉弁の開閉作動を示すタイミ
ングチャートと各冷凍部内の圧力変化を併記したグラフ
である。

【図３】本発明の第２実施形態例における、ＧＭ型パル
ス管冷凍機の構成概略図である。

【図４】本発明の第３実施形態例における、ＧＭ型パル
ス管冷凍機の構成概略図である。

【図５】本発明の第３実施形態例におけるＧＭ型パルス
管冷凍機の運転中の、各開閉弁の開閉作動を示すタイミ
ングチャートと各冷凍部内の圧力変化を併記したグラフ
である。

【図６】本発明の第４実施形態例における、ＧＭ型パル
ス管冷凍機の構成概略図である。

【図７】本発明の第４実施形態例におけるＧＭ型パルス
管冷凍機の運転中の、各開閉弁の開閉作動を示すタイミ
ングチャートと各冷凍部内の圧力変化を併記したグラフ
である。

【図８】本発明の第５実施形態例における、ＧＭ型パル
ス管冷凍機の構成概略図である。

【図９】本発明の第5実施形態例におけるＧＭ型パルス
管冷凍機の運転中の、各開閉弁の開閉作動を示すタイミ
ングチャートと各冷凍部内の圧力変化を併記したグラフ
である。

【符号の説明】

１０１、１０２、１０３、１０４、１０５・・・ＧＭ型
パルス管冷凍機 １１０・・・第１冷凍部 １１１・・・第１蓄冷器、１１１Ｈ・・・高温端、１１
１Ｌ・・・低温端 １１３・・・第１パルス管、１１３Ｈ・・・高温端、１
１３Ｌ・・・低温端 １１６・・・第１バッファ側開閉弁 １２０・・・第２冷凍部 １２１・・・第２蓄冷器、１２１Ｈ・・・高温端、１２
１Ｌ・・・低温端 １２３・・・第２パルス管、１２３Ｈ・・・高温端、１
２３Ｌ・・・低温端 １２６・・・第２バッファ側開閉弁 １３０・・・第３冷凍部 １３１・・・第３蓄冷器、１３１Ｈ・・・高温端、１３
１Ｌ・・・低温端 １３３・・・第３パルス管、１３３Ｈ・・・高温端、１
３３Ｌ・・・低温端 １３６・・・第３バッファ側開閉弁 １４０・・・第４冷凍部 １４１・・・第４蓄冷器、１４１Ｈ・・・高温端、１４
１Ｌ・・・低温端 １４３・・・第４パルス管、１４３Ｈ・・・高温端、１
４３Ｌ・・・低温端 １４６・・・第４バッファ側開閉弁 １５０・・・共通バッファタンク １６０・・・循環通路 １７０・・・圧力振動発生装置 １７１ａ・・・第１高圧開閉弁、１７１ｂ・・・第１低
圧開閉弁 １７２ａ・・・第２高圧開閉弁、１７２ｂ・・・第２低
圧開閉弁 １７３ａ・・・第３高圧開閉弁、１７３ｂ・・・第３低
圧開閉弁 １７４ａ・・・第４高圧開閉弁、１７４ｂ・・・第４低
圧開閉弁 １７５・・・コンプッレッサ（圧縮機）、１７５ａ・・
・高圧吐出口、１７５ｂ・・・低圧吸入口 １７６・・・高圧配管 １７７・・・低圧配管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 龍夫 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイシ ン精機株式会社内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機及び該圧縮機の高圧吐出口に接続
   された高圧開閉弁並びに該圧縮機の低圧吸入口に接続さ
   れた低圧開閉弁を有する圧力振動発生装置と、低温端及
   び高温端を有する蓄冷器及び低温端及び高温端を有する
   パルス管を備え該蓄冷器の高温端側で前記高圧開閉弁及
   び前記低圧開閉弁に接続し、前記蓄冷器の低温端にコー
   ルドヘッドを介して前記パルス管の低温端が連通された
   冷凍部とを備えるＧＭ型パルス管冷凍機において、 少なくとも３つ以上の前記冷凍部と、前記冷凍部の各パ
   ルス管の高温端に接続された共通バッファタンクと、該
   共通バッファタンクと前記冷凍部の各パルス管の高温端
   との間にそれぞれ介装され前記共通バッファタンクと前
   記各冷凍部とを連通若しくは遮断させるためのバッファ
   側開閉弁と、前記各冷凍部同士を連通若しくは遮断させ
   るための連通用開閉弁とを具備してなることを特徴とす
   るＧＭ型パルス管冷凍機。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記各冷凍部のうちのいずれか一つの冷凍部内の圧力を
   低圧状態から高圧状態とする場合に、前記各冷凍部のう
   ちのいずれか一つの冷凍部のパルス管の高温端に接続さ
   れたバッファ側開閉弁を開き、次いで、前記いずれか一
   つの冷凍部とそれ以外の冷凍部で圧力状態が中圧状態よ
   りも高い冷凍部とを連通若しくは遮断する連通用開閉弁
   を開き、次いで、前記いずれか一つの冷凍部の蓄冷器の
   高温端に接続された高圧開閉弁を開くように前記バッフ
   ァ側開閉弁及び前記連通用開閉弁を開閉作動させること
   を特徴とするＧＭ型パルス管冷凍機。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、 前記各冷凍部のうちのいずれか一つの冷凍部内の圧力を
   高圧状態から低圧状態とする場合に、前記各冷凍部のう
   ちのいずれか一つの冷凍部のパルス管の高温端に接続さ
   れたバッファ側開閉弁を開き、次いで、前記いずれか一
   つの冷凍部とそれ以外の冷凍部で圧力状態が中圧状態よ
   りも低い冷凍部とを連通若しくは遮断する連通用開閉弁
   を開き、次いで、前記いずれか一つの冷凍部の蓄冷器の
   高温端に接続された低圧開閉弁を開くように前記バッフ
   ァ側開閉弁及び前記連通用開閉弁を開閉作動させること
   を特徴とするＧＭ型パルス管冷凍機。
4. 【請求項４】 請求項２において、 前記各冷凍部のうちのいずれか一つの冷凍部内の圧力が
   低圧状態である場合から前記バッファ側開閉弁を開く前
   に、前記いずれか一つの冷凍部とそれ以外の冷凍部で中
   圧状態の冷凍部とを連通若しくは遮断するための連通用
   開閉弁を開くように前記連通用開閉弁を開閉作動させる
   ことを特徴とするＧＭ型パルス管冷凍機。
5. 【請求項５】 請求項３において、 前記各冷凍部のうちのいずれか一つの冷凍部内の圧力が
   高圧状態である場合から前記バッファ側開閉弁を開く前
   に、前記いずれか一つの冷凍部とそれ以外の冷凍部で中
   圧状態の冷凍部とを連通若しくは遮断させるための連通
   用開閉弁を開くように前記連通用開閉弁を開閉作動させ
   ることを特徴とするＧＭ型パルス管冷凍機。
6. 【請求項６】 圧縮機及び該圧縮機の高圧吐出口に接続
   された高圧開閉弁並びに該圧縮機の低圧吸入口に接続さ
   れた低圧開閉弁を有する圧力振動発生装置と、低温端及
   び高温端を有する蓄冷器及び低温端及び高温端を有する
   パルス管を備え該蓄冷器の高温端側で前記高圧開閉弁及
   び前記低圧開閉弁に接続し、前記蓄冷器の低温端にコー
   ルドヘッドを介して前記パルス管の低温端が連通された
   冷凍部とを備えるＧＭ型パルス管冷凍機において、 少なくとも３つ以上の前記冷凍部と、該各冷凍部のうち
   の隣り合う冷凍部を連通若しくは遮断させるための連通
   用開閉弁とを具備してなることを特徴とするＧＭ型パル
   ス管冷凍機。
7. 【請求項７】 請求項６において、 前記各冷凍部のうちのいずれか一つの冷凍部内の圧力を
   低圧状態から高圧状態とする場合に、前記いずれか一つ
   の冷凍部とそれ以外の冷凍部で前記いずれか一つの冷凍
   部よりも高い圧力状態の冷凍部とを連通若しくは遮断さ
   せるための連通用開閉弁を開き、次いで、前記いずれか
   一つの冷凍部の蓄冷器の高温端に接続された高圧開閉弁
   を開くように前記連通用開閉弁を開閉作動させることを
   特徴とするＧＭ型パルス管冷凍機。
8. 【請求項８】 請求項６または７において、 前記各冷凍部のうちのいずれか一つの冷凍部内の圧力を
   高圧状態から低圧状態とする場合に、前記いずれか一つ
   の冷凍部とそれ以外の冷凍部で前記いずれか一つの冷凍
   部のよりも低い圧力状態の冷凍部とを連通若しくは遮断
   させるための連通用開閉弁を開き、次いで、前記いずれ
   か一つの冷凍部の蓄冷器の高温端に接続された低圧開閉
   弁を開くように前記連通用開閉弁を開閉作動させること
   を特徴とするＧＭ型パルス管冷凍機。
9. 【請求項９】 圧縮機及び該圧縮機の高圧吐出口に接続
   された高圧開閉弁並びに該圧縮機の低圧吸入口に接続さ
   れた低圧開閉弁を有する圧力振動発生装置と、低温端及
   び高温端を有する蓄冷器及び低温端及び高温端を有する
   パルス管を備え該蓄冷器の高温端側で前記高圧開閉弁及
   び前記低圧開閉弁に接続し、前記蓄冷器の低温端にコー
   ルドヘッドを介して前記パルス管の低温端が連通された
   冷凍部とを備えるＧＭ型パルス管冷凍機において、 ２つの冷凍部と、各冷凍部の各パルス管の高温端に接続
   された共通バッファタンクと、該共通バッファタンクと
   前記各冷凍部の各パルス管の高温端との間にそれぞれ介
   装され前記共通バッファタンクと前記各冷凍部とを連通
   若しくは遮断させるためのバッファ側開閉弁と、前記各
   冷凍部同士を連通若しくは遮断させるための連通用開閉
   弁とを具備してなることを特徴とするＧＭ型パルス管冷
   凍機。