JP2005207632A - ロータリーバルブおよびそれを用いた冷凍機 - Google Patents

Abstract

【課題】冷凍機等を１つのロータリーバルブで作動圧の切換えを行なうことができ、しかも小型で低コストなロータリーバルブを提供する。
【解決手段】作動ガスの高圧側連通口３と低圧側連通口２および作動部連通口４が設けられたハウジング１と、上記ハウジング１内で回転するロータ５とを備え、上記ロータ５には、上記高圧側連通口３と作動部連通口４を連通させる高圧側流路７と、上記低圧側連通口２と作動部連通口４を連通させる低圧側流路６とが形成され、上記ロータ５の回転により、作動部連通口４に対する高圧側の連通と低圧側の連通とを切換えるロータリーバルブ９であって、上記ハウジング１には、高圧側連通口３，低圧側連通口２および作動部連通口４とを含んでなる連通口の組が複数組設けられ、上記各連通口の組を、それぞれ異なる冷凍機における連通状態の切り換えに対応するようロータ５の回転方向において異なる位置に配置した。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロータリーバルブおよびそれを用いた冷凍機に関するものである。

従来から知られているパルス管冷凍機は、作動ガスの圧縮機と、上記圧縮機からの作動ガスが供給される蓄冷管と、この蓄冷管に連通している低温熱交換器（コールドエンド）と、この低温熱交換器に連なっているパルス管と、さらに上記パルス管に連通されるバッファタンク等から構成されている。このような形式の冷凍機においては、高圧および低圧の作動ガスをロータリーバルブまたは電磁弁等で切換えて、交互に冷凍機に作用させることが行われている。

図９は、上記ロータリーバルブの従来例を示す断面図である。両端が閉塞された筒状のハウジング１に高圧側連通口３，低圧側連通口２および作動部連通口４があけられている。この作動部連通口４は上記冷凍機の蓄冷管あるいはパルス管に接続されている。一方、上記ハウジング１の内面に摺動しながら回転するロータ（回転部材）５がハウジング１内に挿入されている。このロータ５の外周面に溝状の高圧側流路７と低圧側流路６が設けられている。上記高圧側流路７は、高圧側連通口３と作動部連通口４との連通を図り、上記低圧側流路６は、低圧側連通口２と作動部連通口４との連通を図り、これらの連通を交互に行わせるために、高圧側流路７と低圧側流路６とはロータ５の回転軸方向にずらしてあり、同時に円周方向にもずらしてある。

上記高圧側流路７と低圧側流路６は、図９（ｂ）に示すように、ちょうど１８０度の位相差が付与してある。また、ハウジング１の端部には駆動モータ８が取り付けられ、その回転出力でロータ５が回転するようになっている。

上記のようにロータ５が回転されると、高圧側流路７と低圧側流路６とが、高圧側連通口３と作動部連通口４との連通および低圧側連通口２と作動部連通口４との連通を交互に行い、作動ガスを高圧と低圧で交互に冷凍機に作用させている。図において、１９は作動ガスを圧縮する圧縮機である。また、２１は作動ガスが導入されて冷熱を発生させるパルス管，２０は蓄冷管、２４はコールドエンドであり、上記パルス管２１、蓄冷管２０、コールドエンド２４により冷熱を発生させる作動部１３が形成されている。そして、上記圧縮機１９および作動部１３によって冷凍機が構成されている。
特開２００１−９１０７８号公報

しかしながら、上記従来のロータリーバルブでは、ハウジング１側面の１方にだけ高圧側連通口３，低圧側連通口２および作動部連通口４が設けられていることから、ロータ５が１回転することにより、作動部連通口４と高圧側連通口３の連通状態と、作動部連通口４と低圧側連通口２の連通状態との切り換えが１回行なわれるだけである。したがって、１つのロータリーバルブでは、１台の冷凍機の作動圧の切り換えを行なうことができるに過ぎず、少なくとも冷凍機１台ごとに１つのロータリーバルブを必要としていた。

このように、複数台の冷凍機を近接する場所で起動するような場合でも、各々の冷凍機には少なくとも１つずつのロータリーバルブが必要になる。また、ロータリーバルブは、通常、使用される冷凍機に合わせた設計を行ない、そのつど製作する必要があるため、冷凍機が複数になれば、複数個のロータリーバルブを製作する必要が生じ、その製作費用が嵩むという問題がある。また、ロータリーバルブの設置スペースもその個数分だけ確保する必要があるうえ、メンテナンスもロータリーバルブの個数分だけ対応していかなければならない。

一方、ロータ５およびハウジング１を冷凍機の台数分だけ軸方向に延長した設計とすることにより、１つのロータリーバルブで複数台の冷凍機の作動圧の切り換えを行なうようにすることも考えられる。

ところが、このような直列型のロータリーバルブでは、ロータリーバルブ自体の大きさが冷凍機の台数分だけ長くなってしまい、ロータリーバルブ自体が大型化し、装置の小型化や製作コスト節減の要望に叶うものにはならない。また、ハウジング１やロータ５が長くなると、回転抵抗がそれだけ大きくなるため、駆動モータ８もそれに耐えるものにしなければならなくなり、コストを引き上げる要因となる。しかも、ハウジング１やロータ５が長くなると、摺動部分の精度が気密性や摺動抵抗に与える影響が大きくなるため、それだけ精度管理がシビアになり、製作コストやメンテナンスコストを引き上げる要因となる。

さらに、摺動面積が大きくなると、ロータリーバルブからの発熱もそれだけ大きなものとなることから、ロータリーバルブの発熱が冷凍機に与える影響が無視できなくなる。このため、ロータリーバルブを冷凍機に近接したところに配置できなくなり、配置の自由度が少なくなって設計の容易性が損なわれることとなる。しかも、ロータリーバルブを冷凍機から遠ざけた配置にする必要があることから、ロータリーバルブと冷凍機を連結する配管がそれだけ長くなり、配管設備の設置等にコストがかかるうえ、圧力損失も大きくなって圧縮機の設備や動力を増大させる要因となる。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、冷凍機等の作動ガス利用機器複数を１つのロータリーバルブで作動圧の切り換えを行なうことができ、しかも小型で低コストなロータリーバルブおよびそれを用いた冷凍機の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のロータリーバルブは、作動ガスの高圧側連通口と低圧側連通口および作動部連通口が設けられたハウジングと、上記ハウジング内で回転する回転部材とを備え、上記回転部材には、上記高圧側連通口と作動部連通口を連通させる高圧側流路と、上記低圧側連通口と作動部連通口を連通させる低圧側流路とが形成され、上記回転部材の回転により、高圧側流路による作動部連通口と高圧側連通口の連通と、低圧側流路による作動部連通口と低圧側連通口の連通とを切換えるロータリーバルブであって、
上記ハウジングには、高圧側連通口，低圧側連通口および作動部連通口とを含んでなる連通口の組が複数組設けられ、上記各連通口の組は、それぞれ異なる作動ガス利用機器における連通状態の切り換えに対応するよう回転部材の回転方向において異なる位置に配置されていることを要旨とする。

また、上記目的を達成するため、本発明の冷凍機は、作動ガスの高圧側連通口と低圧側連通口および作動部連通口が設けられたハウジングと、上記ハウジング内で回転する回転部材とを備え、上記回転部材には、上記高圧側連通口と作動部連通口を連通させる高圧側流路と、上記低圧側連通口と作動部連通口を連通させる低圧側流路とが形成され、上記回転部材の回転により、高圧側流路による作動部連通口と高圧側連通口の連通と、低圧側流路による作動部連通口と低圧側連通口の連通とを切換えるロータリーバルブを備えた冷凍機であって、
上記ハウジングには、高圧側連通口と低圧側連通口および作動部連通口とを含んでなる連通口の組が複数組設けられ、上記各連通口の組は回転部材の回転方向において異なる位置に配置され、上記各連通口の組はそれぞれ異なる作動ガス利用機器における連通状態の切り換えに対応していることを要旨とする。

すなわち、本発明のロータリーバルブは、上記ハウジングには、高圧側連通口，低圧側連通口および作動部連通口とを含んでなる連通口の組が複数組設けられ、上記各連通口の組は、それぞれ異なる作動ガス利用機器における連通状態の切り換えに対応するよう回転部材の回転方向において異なる位置に配置されている。
また、本発明の冷凍機は、上記ハウジングには、高圧側連通口と低圧側連通口および作動部連通口とを含んでなる連通口の組が複数組設けられ、上記各連通口の組は回転部材の回転方向において異なる位置に配置され、上記各連通口の組はそれぞれ異なる作動ガス利用機器における連通状態の切り換えに対応している。

このため、回転部材が１回転することにより、上記回転部材に設けられた高圧側流路と低圧側流路は、回転部材の回転が進むに従って、ハウジングの回転方向に複数組設けられた連通口の組の各連通口と順次連通し、それぞれの連通口の組において高低圧の切り換えが行なわれる。そして、複数の連通口の組に対応した複数の作動ガス利用機器に対する連通状態の切り換えを行なうことができる。

このように、１つのロータリーバルブで一度に複数の作動ガス利用機器に対する連通状態の切り換えを行なうことができることから、ロータリーバルブの製作コストが大幅に節減できるだけでなく、設置スペースも大幅に小さなものですむようになるうえ、メンテナンスの対応も１つのロータリーバルブの分だけでよいため、メンテナンスコストも大幅に節減できる。また、上記各連通口の組は回転部材の回転方向において異なる位置に配置され、上記各連通口の組はそれぞれ異なる作動ガス利用機器における連通状態の切り換えに対応していることから、回転部材やハウジングの長さ寸法は、作動ガス利用機器１台分を切り換えるロータリーバルブと実質的に変わらないため、ロータリーバルブ自体を大型化することがなく設備の小型化や製作コスト節減に有利であり、回転部材の回転抵抗も大きくならないため、駆動系の機器も小さなものですむためコスト的に有利である。しかも、気密性の確保や摺動抵抗の抑制を考慮しても、摺動部分の精度管理を従来通りに行なえばよいことから、製作コストやメンテナンスコストの面でも有利である。

また、摺動面積も従来のものと変わりない範囲で抑えられ、ロータリーバルブからの発熱が冷凍機に与える影響も無視できる範囲に抑えられることから、特に、作動ガス利用機器として冷凍機を使用した場合に有利である。すなわち、ロータリーバルブを冷凍機に近接したところに配置できるようになって、設備の小型化に有利であるだけでなく、配置の自由度が高くなり、設計の容易性が確保できる。また、ロータリーバルブを冷凍機と近接した配置にできることから、ロータリーバルブと冷凍機を連結する配管がそれだけ短くてすみ、配管設備の設置コスト等が節減できるうえ、圧力損失も小さくなって圧縮機の設備や動力を節減できる。

本発明において、上記作動ガス利用機器は冷凍機であり、各連通口の組は、それぞれ異なる冷凍機に対応して設けられている場合には、複数の冷凍機の作動圧を１つのロータリーバルブで切り換えて運転できるようになる。そして、摺動面積が従来のものと変わりない範囲で抑えられ、ロータリーバルブからの発熱が冷凍機に与える影響も無視できる範囲に抑えられる。このため、ロータリーバルブを冷凍機に近接したところに配置できるようになって、設備の小型化に有利であるだけでなく、配置の自由度が高くなり、設計の容易性が確保できる。また、ロータリーバルブを冷凍機と近接した配置にできることから、ロータリーバルブと冷凍機を連結する配管がそれだけ短くてすみ、配管設備の設置コスト等が節減できるうえ、圧力損失も小さくなって圧縮機の設備や動力を節減できる。

本発明において、上記冷凍機は、上記作動ガスを圧縮する圧縮機と、上記圧縮機からの作動ガスが導入されて冷熱を発生させるパルス管を有する作動部とを含んで構成され、複数の連通口の組は、それぞれ圧縮機と作動部間の連通状態の切り換えに対応している場合には、複数台の冷凍機の圧縮機と作動部間の連通状態の切り換えを行なえるようにできる。そして、複数の冷凍機を一度に運転する状態で、ロータリーバルブを冷凍機に近接したところに配置できるようになって、設備の小型化に有利であるだけでなく、配置の自由度が高くなり、設計の容易性が確保できる。また、ロータリーバルブと各冷凍機を連結する配管がそれだけ短くてすみ、配管設備の設置コスト等が節減できるうえ、圧力損失も小さくなって圧縮機の設備や動力を節減できる。

本発明において、上記冷凍機は、上記作動部に連通するバッファタンクを含んで構成され、複数の連通口の組は、それぞれバッファタンクと作動部間の連通状態の切り換えに対応している場合には、複数台の冷凍機のバッファタンクと作動部間の連通状態の切り換えを行なえるようにできる。そして、複数の冷凍機を一度に運転する状態で、ロータリーバルブを冷凍機に近接したところに配置できるようになって、設備の小型化に有利であるだけでなく、配置の自由度が高くなり、設計の容易性が確保できる。また、ロータリーバルブと各冷凍機を連結する配管がそれだけ短くてすみ、配管設備の設置コスト等が節減できるうえ、圧力損失も小さくなって圧縮機の設備や動力を節減できる。

本発明において、１組の連通口の組は、その高圧側連通口，低圧側連通口および作動部連通口が、ハウジングの周壁に回転軸に沿って列設されている場合には、上記各連通口が略１直線上に列設されているので、各配管を整然と並べてハウジングに接続することができて、配管の取りまわしが良好になり、併せてロータリーバルブの構造簡素化にとっても有効である。さらに、各連通口が上記のように列設されているので、回転部材側の高圧側流路や低圧側流路が上記各連通口を通過するタイミングをそろえることが行ないやすくなり、切換えタイミングの制御が容易になる。また、１直線上に各連通口をあけるものなので、ハウジングや回転部材の機械加工等が簡素化され、製造原価の面でも有利である。

本発明において、上記作動部連通口は高圧側連通口と低圧側連通口との間に配置されている場合には、回転部材側の高圧側流路や低圧側流路が上記各連通口を通過するタイミングをそろえることが行ないやすくなり、切換えタイミングの制御が容易になるうえ、回転部材側の機械加工等が簡素化され、製造原価の面でも有利である。

本発明において、上記ハウジングに形成された各連通口の組は、１つまたは２つ以上の中間圧連通口を含んでなり、上記回転部材には、上記中間圧連通口に対応して中間圧連通口と作動部連通口とを連通させる１つまたは２つ以上の中間圧流路が設けられている場合には、１つの作動部連通口に対し、例えば、低圧側連通口，中間圧連通口，高圧側連通口の順で各連通口を連通させることができる。したがって、作動部連通口に高圧の作動ガスを供給する前に、中間圧連通口から中間圧力の作動ガスを、例えば中圧バッファタンクから作動部連通口に供給して、冷凍機側の作動ガス圧を予備的に昇圧させ、その後、高圧の作動ガスを冷凍機へ供給することができる。したがって、高圧の作動ガスを圧縮機から供給するような場合には、圧縮機にかかる負荷を軽減することができて、効率の高い圧縮機の動作がえられる。同時に、圧縮機の小型化のためにも有効である。このようにして、作動ガスの圧力制御が効果的になされる冷凍機がえられる。そして、高圧と低圧の切り換えの間に中間圧の切り換えを行ない、複数の作動ガス利用機器に対し、同時に作動圧力のきめ細かな制御を行なうことができる。

本発明において、上記中間圧流路は、回転部材の回転方向において低圧側流路と高圧側流路との間に配置されている場合には、例えば、低圧状態，中圧状態，高圧状態のように順を追って作動ガスの切換えを行なうことができ、また、この逆についても順を追った切換えが可能である。

つぎに、本発明を実施するための最良の形態を詳しく説明する。

図１は、本発明のロータリーバルブ９およびそれを用いた冷凍機の一実施例を示す。このロータリーバルブ９は、両端が閉塞された角筒状のハウジング１と、上記ハウジング１内に納められるロータ５（回転部材）とを備えている。上記ハウジング１は、その内部空間が円柱状のロータ５がその内面に摺動しながら回転しうる空間形状に形成され、上記ハウジング１にはロータ５が同軸状に挿入されている。

上記ハウジング１には、その外周壁に、冷凍機等の作動ガス利用機器の作動ガスが連通する高圧側連通口３Ａ，３Ｂ、低圧側連通口２Ａ，２Ｂおよび作動部連通口４Ａ，４Ｂが形成されている。上記高圧側連通口３Ａ，低圧側連通口２Ａ，作動部連通口４Ａ、および高圧側連通口３Ｂ，低圧側連通口２Ｂ，作動部連通口４Ｂは、それぞれ１組の連通口の組としてロータ５の回転軸に沿って列設された状態で形成されている。そして、作動部連通口４Ａ，４Ｂは、高圧側連通口３Ａ，３Ｂと低圧側連通口２Ａ，２Ｂとの間すなわち略中央部に配置されている。

一方、このロータ５の外周面には、溝状の高圧側流路７と低圧側流路６がロータ５の回転軸方向に延びた状態で形成されている。上記高圧側流路７は、高圧側連通口３Ａ，３Ｂと作動部連通口４Ａ，４Ｂとの連通を図るよう高圧側連通口３Ａ，３Ｂと作動部連通口４Ａ，４Ｂの双方に連通する長さに延びている。一方、上記低圧側流路６は、低圧側連通口２Ａ，２Ｂと作動部連通口４Ａ，４Ｂとの連通を図るよう、低圧側連通口２Ａ，２Ｂと作動部連通口４Ａ，４Ｂの双方に連通する長さに延びている。すなわち、高圧側流路７と低圧側流路６とは、高圧側流路７の一端部（図示の下端部）と、低圧側流路６の一端部（図示の上端部）が、軸方向において略同じ位置で重なるように、ロータ５の回転軸方向にずれて配置されている。

また、高圧側流路７と低圧側流路６とは、ロータ５の円周方向にも一定間隔ずれて配置されている。この例では、ロータ５の回転方向における高圧側流路７と低圧側流路６とのずれ角は、１８０°である。なお、ロータ５は、溝状の高圧側流路７や低圧側流路６を形成できる程度に肉厚の円筒状部材で構成してもよい。

そして、上記ロータリーバルブ９では、上記ハウジング１内をロータ５が回転することにより、高圧側流路７による作動部連通口４Ａ，４Ｂと高圧側連通口３Ａ，３Ｂの連通と、低圧側流路６による作動部連通口４Ａ，４Ｂと低圧側連通口２Ａ，２Ｂの連通とが交互に切換えられるようになっている。図において、８はロータ５を回転駆動する駆動モータである。

上記のように、１組の連通口の組が、その高圧側連通口３Ａ，３Ｂ，低圧側連通口２Ａ，２Ｂおよび作動部連通口４Ａ，４Ｂが、それぞれハウジング１の周壁に回転軸に沿って列設されている。上記一方の連通口２Ａ，３Ａ，４Ａおよび他方の連通口２Ｂ，３Ｂ，４Ｂがそれぞれ略１直線上に列設されているので、各配管を整然と並べてハウジング１に接続することができて、配管の取りまわしが良好になり、併せてロータリーバルブ９の構造簡素化にとっても有効である。さらに、各連通口が上記のように列設されているので、ロータ５側の高圧側流路７や低圧側流路６が上記各連通口を通過するタイミングをそろえることが行ないやすくなり、切換えタイミングの制御が容易になる。また、１直線上に各連通口を開けるものなので、ハウジング１やロータ５の機械加工等が簡素化され、製造原価の面でも有利である。

また、上記作動部連通口４Ａ，４Ｂは高圧側連通口３Ａ，３Ｂと低圧側連通口２Ａ，２Ｂとの間に配置されていることから、ロータ５側の高圧側流路７や低圧側流路６が上記各連通口を通過するタイミングをそろえることが行ないやすくなり、切換えタイミングの制御が容易になるうえ、ロータ５側の機械加工等が簡素化され、製造原価の面でも有利である。

そして、上記ロータリーバルブ９では、上記ハウジング１に、高圧側連通口３Ａ，低圧側連通口２Ａおよび作動部連通口４Ａ（高圧側連通口３Ｂ，低圧側連通口２Ｂおよび作動部連通口４Ｂ）とを含んでなる連通口の組が複数組（この例では２組）設けられている。上記各連通口の組は、ロータ５の回転方向において異なる位置に配置されている。

具体的には、一方の連通口の組２Ａ，３Ａ，４Ａは、ハウジング１の一側において列設され、他方の連通口の組２Ｂ，３Ｂ，４Ｂは、ハウジング１の他側において列設されている。すなわち、この例では、２組の連通口の組は、ハウジング１の周壁にロータ５の回転方向において１８０°のずれ角をもって配置されている。上記複数組の連通口の組は、高圧側連通口３Ａ，３Ｂ，低圧側連通口２Ａ，２Ｂおよび作動部連通口４Ａ，４Ｂは、軸方向においてそれぞれ同じ高さ位置に配置されている。このようにすることにより、上記複数組の連通口の組は、いずれも１つのロータ５の同じ高圧側流路７および低圧側流路６によって作動部連通口４Ａ，４Ｂに対する高圧側連通口３Ａ，３Ｂの連通と低圧側連通口２Ａ，２Ｂの連通を切り換えることができる。

そして、上記複数の連通口の組は、それぞれ異なる冷凍機に対応して設けられ、異なる冷凍機における連通状態の切り換えに対応している。このようにすることにより、複数の冷凍機の作動圧を１つのロータリーバルブ９で切り換えて運転できるようになる。また、摺動面積が従来のものと変わりない範囲で抑えられ、ロータリーバルブ９からの発熱が冷凍機に与える影響も無視できる範囲に抑えられる。このため、ロータリーバルブ９を冷凍機に近接したところに配置できるようになって、設備の小型化に有利であるだけでなく、配置の自由度が高くなり、設計の容易性が確保できる。また、ロータリーバルブ９を冷凍機と近接した配置にできることから、ロータリーバルブ９と冷凍機を連結する配管がそれだけ短くてすみ、配管設備の設置コスト等が節減できるうえ、圧力損失も小さくなって圧縮機の設備や動力を節減できる。

上記冷凍機は、上記作動ガスを圧縮する圧縮機１９Ａ，１９Ｂと、上記圧縮機１９Ａ，１９Ｂからの作動ガスが導入される作動部１３Ａ，１３Ｂとを含んで構成されている。上記作動部１３Ａ，１３Ｂは、作動ガスが導入される蓄冷管２０Ａ，２０Ｂと、上記蓄冷管２０Ａ，２０Ｂを介して作動ガスが導入されるパルス管２１Ａ，２１Ｂと、上記蓄冷管２０Ａ，２０Ｂとパルス管２１Ａ，２１Ｂとの間に配置されて冷熱を取り出すコールドエンド２４Ａ，２４Ｂとを含んで構成されている。なお、図示していないが、パルス管２１Ａ，２１Ｂの蓄冷管２０Ａ，２０Ｂと反対側の端部には、作動ガスを一時的に貯留して作動ガスの圧力サイクルをつくりだすためのバッファタンク等が接続される。

そして、一方の連通口の組２Ａ，３Ａ，４Ａは、その作動部連通口４Ａ、一方の作動部１３Ａの蓄冷管２０Ａと作動ガス路を介して接続され、高圧側連通口３Ａは、一方の圧縮機１９Ａの高圧側に高圧ガス路を介して接続され、低圧側連通口２Ａは、上記一方の圧縮機１９Ａの低圧側に低圧ガス路を介して接続されている。一方、他方の連通口の組２Ｂ，３Ｂ，４Ｂも同様に、その作動部連通口４Ｂが、他方の作動部１３Ｂの蓄冷管２０Ｂと作動ガス路を介して接続され、高圧側連通口３Ｂは、他方の圧縮機１９Ｂの高圧側に高圧ガス路を介して接続され、低圧側連通口２Ｂは、上記他方の圧縮機１９Ｂの低圧側に低圧ガス路を介して接続されている。

上記の構成により、図２に示すように、一方の冷凍機に対応して設けられた一方の連通口の組２Ａ，３Ａ，４Ａでは、高圧側流路７による作動部連通口４Ａと高圧側連通口３Ａとの連通が、ロータ５が１回転する毎に１回ずつ行なわれ、これとロータ５半回転分の時間差をおいて、低圧側流路６による作動部連通口４Ａと低圧側連通口２Ａとの連通が、ロータ５が１回転する毎に１回ずつ行なわれ、作動部連通口４Ａに対する高圧側と低圧側の連通の切り換えが行なわれる。

そして、作動部連通口４Ａと高圧側連通口３Ａとが連通することにより、圧縮機１９Ａの高圧側が作動部１３Ａに連通して高圧の作動ガスがパルス管２１Ａに導入され、作動部連通口４Ａと低圧側連通口２Ａとが連通することにより、圧縮機１９Ａの低圧側が作動部１３Ａに連通してパルス管２１Ａ内の作動ガスが圧縮機１９Ａに移動する。このようなパルス管２１Ａ内の圧力サイクルを形成することにより冷熱を発生させてコールドエンド２４Ａで熱交換され利用されるのである。

また、他方の冷凍機に対応して設けられた他方の連通口の組２Ｂ，３Ｂ，４Ｂでは、図２に示すように、上記一方の連通口の組２Ａ，３Ａ，４Ａとはロータ５半回転分の時間差をおいて、高圧側流路７による作動部連通口４Ｂと高圧側連通口３Ｂとの連通と、低圧側流路６による作動部連通口４Ｂと低圧側連通口２Ｂとの連通が切り換えられるのである。このようにして、ロータ５が１回転する毎に、一方の連通口の組２Ａ，３Ａ，４Ａにおける作動部連通口４Ａに対する高低圧の連通状態の切り換えと、他方の連通口の組２Ｂ，３Ｂ，４Ｂにおける作動部連通口４Ｂに対する高低圧の連通状態の切り換えとが、それぞれ１回ずつ行なわれ、一方の連通口の組２Ａ，３Ａ，４Ａと他方の連通口の組２Ｂ，３Ｂ，４Ｂとでそれぞれ冷凍機を稼動することができるのである。

このように、複数の連通口の組が、それぞれ異なる冷凍機の圧縮機１９Ａ，１９Ｂと作動部１３Ａ，１３Ｂ間の連通状態の切り換えに対応しているため、複数台の冷凍機の圧縮機１９Ａ，１９Ｂと作動部１３Ａ，１３Ｂ間の連通状態の切り換えを行なえるようにできる。そして、複数の冷凍機を一度に運転する状態で、ロータリーバルブ９を冷凍機に近接したところに配置できるようになって、設備の小型化に有利であるだけでなく、配置の自由度が高くなり、設計の容易性が確保できる。また、ロータリーバルブと各冷凍機を連結する配管がそれだけ短くてすみ、配管設備の設置コスト等が節減できるうえ、圧力損失も小さくなって圧縮機の設備や動力を節減できる。

図３および図４は、本発明のロータリーバルブ９およびそれを用いた冷凍機の第２実施例を示す。

この例では、ロータリーバルブ９は、上記第１実施例で説明したものと同様である。そして、上記第１実施例では、複数の連通口の組それぞれに圧縮機１９Ａ，１９Ｂと作動部１３Ａ，１３Ｂとを対応させて設けたのに対し、この実施例では、作動部１３Ａ，１３Ｂが複数の連通口の組それぞれに対応して複数設けられ、１つの圧縮機１９を複数の作動部１３Ａ，１３Ｂで共用したものである。

すなわち、一方の連通口の組２Ａ，３Ａ，４Ａの高圧側連通口３Ａと他方の連通口の組２Ｂ，３Ｂ，４Ｂの高圧側連通口３Ｂは、いずれも１つの圧縮機１９の高圧側に接続され、一方の連通口の組２Ａ，３Ａ，４Ａの低圧側連通口２Ａと他方の連通口の組の低圧側連通口２Ｂは、いずれも上記圧縮機１９の低圧側に接続されている。そして、一方の連通口の組２Ａ，３Ａ，４Ａの作動部連通口４Ａは、一方の作動部１３Ａの蓄冷管２０Ａに接続され、他方の連通口の組２Ｂ，３Ｂ，４Ｂの作動部連通口４Ｂは、他方の作動部１３Ｂの蓄冷管２０Ｂに接続されている。

それ以外は、上記第１実施例と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。この実施例でも、上記実施例と同様の作用効果を奏する。

図５は、本発明のロータリーバルブ９およびそれを用いた冷凍機の第３実施例を示す。

この例では、上記冷凍機は、作動部１３Ａ，１３Ｂに連通するバッファタンク（高圧バッファタンク１０Ａ，１０Ｂおよび低圧バッファタンク１４Ａ，１４Ｂ）を含んで構成されている。そして、第１実施例のように、作動部１３Ａ，１３Ｂと圧縮機１９Ａ，１９Ｂとの間で作動圧の切り換えを行なう第１のロータリーバルブ９Ａと、作動部１３Ａ，１３Ｂとバッファタンク（高圧バッファタンク１０Ａ，１０Ｂおよび低圧バッファタンク１４Ａ，１４Ｂ）との間で作動圧の切り換えを行なう第２のロータリーバルブ９Ｂとを備えて構成されている。そして、第２のロータリーバルブ９Ｂにおいて、複数の連通口の組は、それぞれバッファタンク（高圧バッファタンク１０Ａ，１０Ｂおよび低圧バッファタンク１４Ａ，１４Ｂ）と作動部１３Ａ，１３Ｂ間の連通状態の切り換えに対応している。

すなわち、上記第２のロータリーバルブ９Ｂでは、一方の連通口の組２Ｃ，３Ｃ，４Ｃの作動部連通口４Ｃは一方の作動部１３Ａのパルス管２１Ａと接続され、高圧側連通口３Ｃは一方の高圧バッファタンク１０Ａに接続され、低圧側連通口２Ｃは一方の低圧バッファタンク１４Ａに接続されている。また、他方の連通口の組２Ｄ，３Ｄ，４Ｄの作動部連通口４Ｄは他方の作動部１３Ｂのパルス管２１Ｂと接続され、高圧側連通口３Ｄは他方の高圧バッファタンク１０Ｂに接続され、低圧側連通口２Ｄは他方の低圧バッファタンク１４Ｂに接続されている。

そして、第１のロータリーバルブ９Ａによって、作動部１３Ａ，１３Ｂと圧縮機１９Ａ，１９Ｂの間で作動圧の切り換えを行なうとともに、第２のロータリーバルブ９Ｂによって、作動部１３Ａ，１３Ｂとバッファタンク（高圧バッファタンク１０Ａ，１０Ｂおよび低圧バッファタンク１４Ａ，１４Ｂ）の間で作動圧の切り換えを行なうようになっている。

つぎに、上記構成の冷凍機の作用について説明する。

まず、図６（ａ）に示すように、高圧バッファタンク１０Ａが第２のロータリーバルブ９Ｂの作動部連通口４Ｃ、高圧側流路７、高圧側連通口３Ｃを経てパルス管２１Ａに連通すると、高圧バッファタンク１０Ａ内の高圧ガスがパルス管２１内に流入し、パルス管２１のガス圧は高圧バッファタンク１０Ａの圧力近くまで上昇する。

つぎに、両ロータリーバルブ９Ａ，９Ｂのロータ５が回転して、図６（ｂ）に示すように、圧縮機１９Ａの高圧側が、第１のロータリーバルブ９Ａの作動部連通口４Ａ、高圧側流路７、高圧側連通口３Ａを介して作動部１３Ａと連通し、高圧バッファタンク１０Ａに連通する。このとき、圧縮機１９Ａからの高圧ガスは高圧バッファタンク１０Ａのガス圧よりも高くなっているので、作動部１３Ａに流入した高圧ガスは高圧バッファタンク１０Ａに流入する。

ついで、両ロータリーバルブ９Ａ，９Ｂのロータ５が回転すると、図６（ｃ）に示すように、第２のロータリーバルブ９Ｂの作動部連通口４Ｃ、低圧側流路６、低圧側連通口２Ｃを介して作動部１３Ａと低圧側バッファタンク１４Ａが連通する。すると、作動部１３Ａの作動ガスが低圧バッファタンク１４Ａに流入するため、パルス管２１Ａ内のガス圧が低圧バッファタンク１４Ａの圧力まで低下する。すなわち、パルス管２１Ａ内の高圧であった作動ガスが低圧バッファタンク１４Ａの圧力まで低下するので、この過渡期に作動ガスが膨張し温度降下をなしてパルス管２１Ａのコールドエンド２４Ａ側を冷却し、寒冷発生がなされる。

さらに、両ロータリーバルブ９Ａ，９Ｂのロータ５が回転すると、図６（ｄ）に示すように、圧縮機１９Ａの低圧側が、第１のロータリーバルブ９Ａの作動部連通口４Ａ、低圧側流路６、低圧側連通口２Ａを介して作動部１３Ａと連通し、低圧バッファタンク１４Ａに連通する。このとき、パルス管２１Ａで膨張した作動ガスが圧縮機１９Ａの低圧側に排出されるとともに、低圧バッファタンク１４Ａの低圧ガスがパルス管２１Ａに流入する。

以上に述べたような動作によって１サイクルが終了し、両ロータリーバルブ９Ａ，９Ｂによる継続的な圧力の切り換え動作により、作動ガスは連続的に冷凍作用を続行する。上記説明は、第１のロータリーバルブ９Ａおよび第２のロータリーバルブ９Ｂのそれぞれ一方側の圧縮機１９Ａ、作動部１３Ａ、高圧バッファタンク１０Ａ，低圧バッファタンク１４Ａについての圧力切り換え動作だけを説明したが、実際は、他方の圧縮機１９Ｂ、作動部１３Ｂ、高圧バッファタンク１０Ｂ，低圧バッファタンク１４Ｂも、上記一方側のそれとロータ５半回転分の時間差で同様の圧力切り換えが行なわれている。

このようにすることにより、複数台の冷凍機のバッファタンクと作動部１３Ａ，１３Ｂ間の連通状態の切り換えを行なえるようにできる。そして、複数の冷凍機を一度に運転する状態で、ロータリーバルブ９Ａ，９Ｂを冷凍機に近接したところに配置できるようになって、設備の小型化に有利であるだけでなく、配置の自由度が高くなり、設計の容易性が確保できる。また、ロータリーバルブ９Ａ，９Ｂと各冷凍機を連結する配管がそれだけ短くてすみ、配管設備の設置コスト等が節減できるうえ、圧力損失も小さくなって圧縮機の設備や動力を節減できる。

それ以外は、上記第１および第２実施例と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。この実施例でも、上記各実施例と同様の作用効果を奏する。

図７は、本発明のロータリーバルブ９およびそれを用いた冷凍機の第４実施例を示す。

この例では、ロータリーバルブ９は、上記ハウジング１に形成された各連通口の組は、中間圧連通口１１Ａ，１１Ｂを含んでなり、上記ロータ５には、上記中間圧連通口１１Ａ，１１Ｂに対応して中間圧連通口１１Ａ，１１Ｂと作動部連通口４Ａ，４Ｂとを連通させる中間圧流路１２が設けられている。

この例では、上記高圧側流路７、低圧側流路６および中間圧流路１２は、溝状ではなく、ロータ５の表面に連通口と合致する位置に設けられた２つの穴部とロータ５の内部で両穴部を連通させる連通路とによって構成されている。上記ロータ５では、高圧側流路７と１８０°のずれ角をもって低圧側流路６が形成され、上記高圧側流路７および低圧側流路６とそれぞれ９０°のずれ角をもって２つの中間圧流路１２が形成されている。

そして、ロータ５が回転することにより、一方の作動部連通口４Ａに対して高圧側連通口３Ａ→中間圧連通口１１Ａ→低圧側連通口２Ａ→→中間圧連通口１１Ａ→高圧側連通口３Ａの順で各連通口を連通させることができる。これとロータ５半回転分の時間差で、他方の作動部連通口４Ｂに対して高圧側連通口３Ｂ→中間圧連通口１１Ｂ→低圧側連通口２Ｂ→→中間圧連通口１１Ｂ→高圧側連通口３Ｂの順で各連通口を連通させることができる。

そして、図８に示すように、上記ロータリーバルブ９は、作動部１３Ａとバッファタンク（高圧バッファタンク１０Ａ、低圧バッファタンク１４Ａおよび中圧バッファタンク１５Ａ）の間で作動圧の切り換えを行なうようになっている。

つぎに、上記構成の冷凍機の作用について説明する。

ロータ５の回転により、まず、図８（ａ）に示すように、高圧バッファタンク１０Ａが、ロータリーバルブ９の作動部連通口４Ａ，高圧側流路７，高圧側連通口３Ａを介して作動部１３Ａと連通する。ついで、ロータ５が４５°回転すると、図８（ｂ）に示すように、中圧バッファタンク１５Ａが、ロータリーバルブ９の作動部連通口４Ａ，中間圧流路１２，中間圧連通口１１Ａを介して作動部１３Ａと連通する。

つぎに、ロータ５がさらに４５°回転すると、図８（ｃ）に示すように、低圧バッファタンク１４Ａが、ロータリーバルブ９の作動部連通口４Ａ，低圧側流路６，低圧側連通口２Ａを介して作動部１３Ａと連通する。ついで、ロータ５が４５°回転すると、図８（ｄ）に示すように、中圧バッファタンク１５Ａが、ロータリーバルブ９の作動部連通口４Ａ，中間圧流路１２，中間圧連通口１１Ａを介して作動部１３Ａと連通する。

そして、さらにロータ５が４５°回転すると、図８（ａ）の状態に戻り、高圧バッファタンク１０Ａが、ロータリーバルブ９の作動部連通口４Ａ，高圧側流路７，高圧側連通口３Ａを介して作動部１３Ａと連通する。

以上に述べたような動作によって１サイクルが終了し、ロータリーバルブ９による継続的な圧力の切り換え動作により、作動ガスは連続的に冷凍作用を続行する。上記説明は、ロータリーバルブ９の一方側の作動部１３Ａ、高圧バッファタンク１０Ａ，中圧バッファタンク１５Ａ，低圧バッファタンク１４Ａについての圧力切り換え動作だけを説明したが、実際は、他方の作動部１３Ｂ、高圧バッファタンク１０Ｂ，中圧バッファタンク１５Ｂ，低圧バッファタンク１４Ｂも、上記一方側のそれとロータ５半回転分の時間差で同様の圧力切り換えが行なわれている。

このようにすることにより、１つの作動部連通口４Ａに対して上記の順で各連通口を連通させることができる。したがって、作動部連通口４Ａ，４Ｂに高圧の作動ガスを供給する前に、中間圧連通口１１Ａ、１１Ｂから中間圧力の作動ガスを、例えば中圧バッファタンク１５Ａから作動部連通口４Ａに供給して、冷凍機側の作動ガス圧を予備的に昇圧させ、その後、高圧の作動ガスを冷凍機へ供給することができる。これにより、高圧の作動ガスを圧縮機１９から供給するような場合には、圧縮機１９にかかる負荷を軽減することができて、効率の高い圧縮機１９の動作がえられる。同時に、圧縮機１９の小型化のためにも有効である。このようにして、作動ガスの圧力制御が効果的になされる冷凍機が得られる。そして、高圧と低圧の切り換えの間に中間圧の切り換えを行ない、複数の作動ガス利用機器に対し、同時に作動圧力のきめ細かな制御を行なうことができる。

また、上記中間圧連通口１１Ａ、１１Ｂは、ロータの回転方向において低圧側流路６と高圧側流路７との間に配置されている場合には、低圧状態，中圧状態，高圧状態のように順を追って作動ガスの切換えを行なうことができ、また、この逆についても順を追った切換えが可能である。

それ以外は、上記第１〜第３実施例と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。この実施例でも、上記各実施例と同様の作用効果を奏する。

本発明のロータリーバルブは、冷凍機だけでなく、ＰＳＡの切り換えバルブとしても適用することができる。

本発明の一実施例のロータリーバルブおよび冷凍機を示す図であり、（ａ）はロータリーバルブの縦断面を含む図、（ｂ）はロータリーバルブの横断面を含む図である。 上記第１実施例のロータリーバルブおよび冷凍機の作用を説明する図である。 本発明の第２実施例のロータリーバルブおよび冷凍機を示す図であり、（ａ）はロータリーバルブの縦断面を含む図、（ｂ）はロータリーバルブの横断面を含む図である。 上記第２実施例のロータリーバルブおよび冷凍機の作用を説明する図である。 本発明の第３実施例のロータリーバルブおよび冷凍機を示す図である。 上記第３実施例のロータリーバルブおよび冷凍機の作用を説明する図である。 本発明の第４実施例のロータリーバルブを示す図であり、（ａ）はロータリーバルブの縦断面図、（ｂ）はロータリーバルブの横断面図である。 上記第４実施例のロータリーバルブおよび冷凍機の作用を説明する図である。 従来技術を示す図である。

符号の説明

１ ハウジング
２ 低圧側連通口
２Ａ 低圧側連通口（一方）
２Ｂ 低圧側連通口（他方）
２Ｃ 低圧側連通口
２Ｄ 低圧側連通口
３ 高圧側連通口
３Ａ 高圧側連通口（一方）
３Ｂ 高圧側連通口（他方）
３Ｃ 高圧側連通口
３Ｄ 高圧側連通口
４ 作動部連通口
４Ａ 作動部連通口（一方）
４Ｂ 作動部連通口（他方）
４Ｃ 作動部連通口
４Ｄ 作動部連通口
５ ロータ
６ 低圧側流路
７ 高圧側流路
８ 駆動モータ
９ ロータリーバルブ
９Ａ 第１のロータリーバルブ
９Ｂ 第２のロータリーバルブ
１０Ａ 高圧バッファタンク（一方）
１０Ｂ 高圧バッファタンク（他方）
１１ 中間圧連通路
１１Ａ 中間圧連通口
１１Ｂ 中間圧連通口
１２ 中間圧流路
１３ 作動部
１３Ａ 作動部（一方）
１３Ｂ 作動部（他方）
１４Ａ 低圧バッファタンク（一方）
１４Ｂ 低圧バッファタンク（他方）
１５Ａ 中圧バッファタンク（一方）
１５Ｂ 中圧バッファタンク
１９ 圧縮機
１９Ａ 圧縮機（一方）
１９Ｂ 圧縮機（他方）
２０ 蓄冷管
２０Ａ 蓄冷管（一方）
２０Ｂ 蓄冷管（他方）
２１ パルス管
２１Ａ パルス管（一方）
２１Ｂ パルス管（他方）
２４ コールドエンド
２４Ａ コールドエンド（一方）
２４Ｂ コールドエンド（他方）

Claims (9)

1. 作動ガスの高圧側連通口と低圧側連通口および作動部連通口が設けられたハウジングと、上記ハウジング内で回転する回転部材とを備え、上記回転部材には、上記高圧側連通口と作動部連通口を連通させる高圧側流路と、上記低圧側連通口と作動部連通口を連通させる低圧側流路とが形成され、上記回転部材の回転により、高圧側流路による作動部連通口と高圧側連通口の連通と、低圧側流路による作動部連通口と低圧側連通口の連通とを切換えるロータリーバルブであって、
   上記ハウジングには、高圧側連通口，低圧側連通口および作動部連通口とを含んでなる連通口の組が複数組設けられ、上記各連通口の組は、それぞれ異なる作動ガス利用機器における連通状態の切り換えに対応するよう回転部材の回転方向において異なる位置に配置されていることを特徴とするロータリーバルブ。
2. 上記作動ガス利用機器は冷凍機であり、各連通口の組は、それぞれ異なる冷凍機に対応して設けられている請求項１記載のロータリーバルブ。
3. 上記冷凍機は、上記作動ガスを圧縮する圧縮機と、上記圧縮機からの作動ガスが導入されて冷熱を発生させるパルス管を有する作動部とを含んで構成され、複数の連通口の組は、それぞれ圧縮機と作動部間の連通状態の切り換えに対応している請求項２記載のロータリーバルブ。
4. 上記冷凍機は、上記作動部に連通するバッファタンクを含んで構成され、複数の連通口の組は、それぞれバッファタンクと作動部間の連通状態の切り換えに対応している請求項３記載のロータリーバルブ。
5. １組の連通口の組は、その高圧側連通口，低圧側連通口および作動部連通口が、ハウジングの周壁に回転軸に沿って列設されている請求項１〜４のいずれか一項に記載のロータリーバルブ。
6. 上記作動部連通口は高圧側連通口と低圧側連通口との間に配置されている請求項５記載のロータリーバルブ。
7. 上記ハウジングに形成された各連通口の組は、１つまたは２つ以上の中間圧連通口を含んでなり、上記回転部材には、上記中間圧連通口に対応して中間圧連通口と作動部連通口とを連通させる１つまたは２つ以上の中間圧流路が設けられている請求項１〜６のいずれか一項に記載のロータリーバルブ。
8. 上記中間圧流路は、回転部材の回転方向において低圧側流路と高圧側流路との間に配置されている請求項７記載のロータリーバルブ。
9. 作動ガスの高圧側連通口と低圧側連通口および作動部連通口が設けられたハウジングと、上記ハウジング内で回転する回転部材とを備え、上記回転部材には、上記高圧側連通口と作動部連通口を連通させる高圧側流路と、上記低圧側連通口と作動部連通口を連通させる低圧側流路とが形成され、上記回転部材の回転により、高圧側流路による作動部連通口と高圧側連通口の連通と、低圧側流路による作動部連通口と低圧側連通口の連通とを切換えるロータリーバルブを備えた冷凍機であって、
   上記ハウジングには、高圧側連通口と低圧側連通口および作動部連通口とを含んでなる連通口の組が複数組設けられ、上記各連通口の組は回転部材の回転方向において異なる位置に配置され、上記各連通口の組はそれぞれ異なる作動ガス利用機器における連通状態の切り換えに対応していることを特徴とする冷凍機。

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