专利名称：超低温脉冲管冷冻机、脉冲管冷冻机的运转方法及回转阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及超低温脉冲管冷冻机、脉冲管冷冻机的运转方法及回转阀。
背景技术：
脉冲管冷冻机一般通过使用多端口的回转阀来实现冷冻能力的最佳性能。这种多端口的回转阀在阀座上具有阀盘，通常在阀座内具有与蓄冷器连接的一个以上的端口，通过同一端口相对蓄冷器流入和流出气体。专利文献I公开了通过缓冲压(Pb)的气体进行推压的阀盘。该阀盘具有与脉冲管缓冲容积连接的包括马达5的外壳内容积的环绕阀盘90的空间98。在这种回转阀中，通 过I个端口控制向缓冲器的流入气体和流出气体，缓冲器的压力高于冷冻机系统的平均压力(冷冻机的高压侧压力与低压侧压力的平均压力)。因此，对阀盘的作用力很大，驱动阀所需要的转矩也变大。专利文献I :日本特表2008-544199
发明内容
本发明的目的在于提供一种降低了驱动转矩的超低温脉冲管冷冻机用回转阀及使用这种回转阀的脉冲管冷冻机。本发明的脉冲管冷冻机，具有脉冲管、蓄冷器和回转阀，其特征在于，所述回转阀包括阀座,具有滑动面；阀盘，通过与该阀座的滑动面接触的同时相对旋转来切换冷媒的流路；以及，缓冲器，通过缓冲气体将所述阀盘向所述阀座推压，所述缓冲气体的压力低于冷冻机系统的平均压力。而且，也可以还具备缓冲气体流路，所述缓冲气体流路具有缓冲气体流入流路，从所述缓冲器向所述蓄冷器流入气体；以及，缓冲气体流出流路，从所述蓄冷器向所述缓冲器流出气体，所述缓冲气体流入流路的流路阻力，小于所述缓冲气体流出流路的流路阻力。而且，也可以所述缓冲气体流入流路的截面面积的最小值，大于所述缓冲气体流出流路的截面面积的最小值。而且，也可以在所述缓冲气体流出流路上设置流路阻力部件。而且，也可以为，所述阀座滑动面，具备高压端口，与压缩机的高压侧连接；低压端口，与所述压缩机的低压侧连接；蓄冷器端口，与所述蓄冷器连接；以及，脉冲管端口，与上述脉冲管连接，所述阀盘，具备高压气体流路，连接所述高压端口、和所述蓄冷器端口或所述脉冲管端口 ；低压气体流路，连接所述低压端口、和所述蓄冷器端口或所述脉冲管端口 ；缓冲气体流入流路，从所述缓冲器向所述蓄冷器流入气体；以及，缓冲气体流出流路，从所述蓄冷器向所述缓冲器流出气体。而且，也可以为，所述缓冲器以包围阀盘的方式配置，所述缓冲气体流路是设置于所述阀盘的外缘的开口。另外，也可以为，在所述阀盘旋转I周期间所述缓冲气体流出流路与所述蓄冷器连接的时间，长于在所述阀盘旋转I周期间所述缓冲气体流入流路与所述蓄冷器连接的时间。另外，本发明的旋转阀，具备阀座，所述阀座具备高压端口，与压缩机的高压侧连接；低压端口，与上述压缩机的低压侧连接；以及，蓄冷器端口，与超低温冷冻机的蓄冷器连接，和阀盘，所述阀盘具备高压气体流路，连接所述高压端口和所述蓄冷器端口 ；低压气体流路，连接所述低压端口和所述蓄冷器端口 ；以及，缓冲气体流路，连接缓冲器和所述蓄冷器端口，其特征在于，所述缓冲气体的压力低于冷冻机系统的平均压力。
另外，本发明的脉冲管冷冻机的运转方法，所述脉冲管冷冻机具有脉冲管、蓄冷器和回转阀，其特征在于，所述回转阀包括阀座,具有滑动面；阀盘，通过与该阀座的滑动面接触的同时相对旋转来切换冷媒的流路；以及，缓冲器，将所述阀盘向所述阀座推压，缓冲气体的压力低于冷冻机系统的平均压力地进行运转。而且，也可以具有缓冲气体流入工序，从所述缓冲器向所述蓄冷器流入气体；和缓冲气体流出工序，从所述蓄冷器向所述缓冲器流出气体，所述缓冲气体流入工序比所述缓冲气体流出工序长。发明的效果根据本发明的回转阀，通过使缓冲压力小于冷冻机系统的平均压力的压力，从而使向阀座推压阀盘的作用力变小，能够降低回转阀的驱动转矩。
图I是表示本发明的第I实施例的2级式4阀型脉冲管冷冻机的结构的图。图2表示第I实施例的阀内部构造的剖面图，包括阀座170、阀盘171、及包围阀盘的缓冲器180。图3(a)是构成第I实施例的回转阀的阀座的滑动面的俯视图。图3(b)是构成第I实施例的回转阀的阀盘的滑动面的俯视图。图4是表示第I实施例的脉冲管冷冻机动作中的回转阀的开闭状态的时序图。图5是表示本发明第2实施例的3级4阀式脉冲管冷冻机200_1的结构图。图6 (a)表示构成第2实施例的回转阀的阀座的滑动面的俯视图。图6 (b)表示构成第2实施例的回转阀的阀盘的滑动面的俯视图。图7是表示第2实施例的脉冲管冷冻机动作中的回转阀的开闭状态的时序图。图8是表示本发明第3实施例的单级4阀式脉冲管冷冻机300-1的结构图。图9(a)表示构成第3实施例的回转阀的阀座的滑动面的俯视图，旋转I周提供2个冷却循环。图9(b)表示构成第3实施例的回转阀的阀盘的滑动面的俯视图，旋转I周提供2个冷却循环。
图10(a)表示构成第3实施例的回转阀的阀座的滑动面的俯视图，旋转I周提供3个冷却循环。图10(b)表示构成第3实施例的回转阀的阀盘的滑动面的俯视图，旋转I周提供3个冷却循环。图11是表示第3实施例的脉冲管冷冻机动作中的回转阀的开闭状态的时序图。图12是表示本发明的第4实施例的2级式4阀型脉冲管冷冻机的结构的图。
具体实施方式
本发明的超低温脉冲管冷冻机的冷头包括阀机构，该阀机构通常由回转阀盘和阀座构成。在阀上存在分散的端口，根据不同的端口的周期性配置，通过压缩机供给的工作流体，可以流入和流出蓄冷器和冷头的工作容积。本发明的脉冲管冷冻机具有回转阀，在从压缩机的高压侧向蓄冷器供给气体之前，从缓冲器向蓄冷器供给气体。另外，在从蓄冷器向压缩机的低压侧排出气体之前，从蓄冷器向缓冲器排放气体。上述阀盘通过缓冲器内的气体的压力向阀座推压。另外，阀座包括用于向蓄冷器流动的端口 ；和用于向多个脉冲管流动的端口。上述阀座具有配置于单一的轨道上的通向上述蓄冷器的端口和通向脉冲管的多个端口，回转阀每回转一周存在多个冷却循环。另外，通过各自的阀控制从缓冲器向蓄冷器的流入气体和从蓄冷器向缓冲器的流出气体，并且，从缓冲器向蓄冷器的气体流入工序长于从蓄冷器向缓冲器的流出工序，或者从缓冲器向蓄冷器的气体流入的流路的阻力小于从蓄冷器向缓冲器的流出的流路的阻力。本发明可以适用于4阀式GM型多级脉冲管冷冻机。下面，参照
本发明的实施例。(第I实施例)图I是表示本发明的第I实施例的2级式4阀型脉冲管冷冻机的结构的图。高压气体Ph从压缩机112通过第I高压配管115A、第2高压配管125A和第3高压配管135A流入阀VI、V3、V5。低压气体Pl从阀V2、V4、V6分别通过第I低压配管115B、第2低压配管125B和第3低压配管135B返回压缩机112。阀Vl控制通过共同配管128流入第I蓄冷器120 (Rl)的气流。阀V2控制通过共同配管128从第I蓄冷器120 (Rl)流出的气流。阀V3控制通过共同配管138和第I流路阻力部件160流入第I级脉冲管130 (PTl)的气流。阀V4控制通过共同配管138和第I流路阻力部件160从第I级脉冲管130 (PTl)流出的气流。阀V5控制通过共同配管158和第2流路阻力部件162流入第2级脉冲管150 (PT2)的气流。阀V6控制通过共同配管158和第2流路阻力部件162从第2级脉冲管150 (PT2)流出的气流。阀Vll控制从缓冲器180流入蓄冷器的气流。阀V12控制从蓄冷器向缓冲器180流出的气流。第I蓄冷器120 (Rl)、第I级脉冲管130 (PTl)、第2级脉冲管150 (PT2)的入口端部的温度接近周围温度(室温)，而第I级脉冲管130 (PTl)、第2级脉冲管150 (PT2)的其他端部使第I蓄冷器120 (Rl)、第2蓄冷器140 (R2)和第I配管136、第2配管146变冷。残留在脉冲管内的气体看作为气体活塞而发挥作用。流向第I级脉冲管130 (PTl)、第2级脉冲管150 (PT2)的高温端的气体控制气体活塞的动作，在低温侧端部生产冷却。流过之后的气体向低温侧端部脉动的结果，在本实施例的2级脉冲管冷冻机中冷却为IOK以下的超低温。
流路阻力部件160、162优选为可控制开口的大小。在制造工序中为了最适当冷却而能够调整开口的大小。一旦确定了流路的最佳尺寸，则能组装入这些阀V3、V4、V5、V6中的端口内。图2表示第I实施例的回转阀内部构造的剖面图，包括阀座170、阀盘171、及包围阀盘的缓冲器180，该回转阀的详细结构参照图3(a)、图3(b)如下进行说明。图3(a)是构成第I实施例的回转阀的阀座的滑动面的俯视图。图3 (a)中170为固定型阀座，具有滑动面，所述滑动面上具有2个端口 128'，用于将高压冷媒供给至所述蓄冷器且从所述蓄冷器排出低压冷媒；端口 138'、158'，用于将高压冷媒供给至所述脉冲管且从所述脉冲管排出低压冷媒；阀座中央端口 151，设置在所述阀座的中央，用于将高压冷媒供给至所述蓄冷器或者所述脉冲管；以及，环形槽153，为低压气体流路，所述环形槽153位于配置端口 12V、13V、15V的轨道、与所述中央端口 151之间。另外，还具备孔154，是与环形槽153连通的另一个低压气体流路，从环形槽153沿从阀座170的中心指向阀座170外边缘的半径贯穿至阀座170外缘。所述端口 12V与端口 13V、15V配置在位于距离所述阀座170的滑动面中心相同半径位置的轨道区域上。由于从压缩机流向蓄冷器的气体流量多于从压缩机流向脉冲管的气体流量，因此，所述端口 128'的大小大于所述端口 138'、158'的大小。所述端口 138'为第I级脉冲管130 (PTl)用端口，所述端口15V为第2级脉冲管150 (PT2)用端口。所述端口 13V的大小小于所述端口 15V的大小。并且，2个所述端口 128'在所述阀座170的滑动面上间隔180度角度配置，所述端口13V、15V在所述阀座170的滑动面上也间隔180度角度配置。图3(b)是构成第I实施例的回转阀的阀盘的滑动面的俯视图。171为阀盘，阀盘171具有通过在向阀座170的滑动面推压的同时旋转来切换冷媒的流路的滑动面，所述滑动面上设置有2个长孔157，用于流过高压冷媒；2个长孔159，用于流过低压冷媒。而且，在所述阀盘171的外周边缘具备用于流过缓冲气体的缓冲气体流路槽155A，155B。槽155A为缓冲气体从蓄冷器向缓冲器180流出的缓冲气体流出用开口，槽155B为缓冲气体从缓冲器180流入蓄冷器的缓冲气体流入用开口。这里，所述槽155B的截面积大于所述槽155A的截面积。因此，缓冲气体流入流路的流路阻力小于缓冲气体流出流路的流路阻力，缓冲气体压力小于缓冲气体冷冻机系统的平均压力。所述长孔157与所述长孔159配置在位于距离所述阀盘171的滑动面中心相同半径位置的轨道区域上。2个长孔157在所述阀盘171的滑动面上间隔180度角度配置，2个长孔159和槽155A，155B也分别同样地配置。所述阀盘171与阀座170相配合，在长孔157的高压Ph、长孔159的低压Pl及槽155AU55B的缓冲压Pb通过阀座170的端口的同时阀盘每旋转I周提供2个循环的冷却循环。阀盘171的长孔及阀座170的端口实现图4所示的阀开闭顺序地相对配置。供给脉冲管的气体及从脉冲管排出的气体的大部分通过第I蓄冷器120 (Rl)。因而，将阀VI、V2用端口 128'的大小特意设计成大于用于流入第I级脉冲管130 (PTl)或从第I级脉冲管130 (PTl)流出气流的端口 138' (V3、V4)、及流入第2级脉冲管150 (PT2)或从第2级脉冲管 150(PT2)流出气流的端口 158' (V5、V6)。端口 128'、端口 138'、端口 158'的开口时间及持续时间，由通过端口时的长孔157和159、槽155Α和155Β的宽度及端口自身的宽度和位置来实现。高压气体Ph通过阀座170的中心端口 151经长孔157流入端口 12V、138'、158'，至蓄冷器或脉冲管。低压气体经端口 128'、138'、158'，接着通过长孔159及流路153和154返回压缩机。缓冲气体从蓄冷器经端口 128'、槽155A向缓冲器180流出；缓冲器180内的缓冲气体经槽155B、端口 128'流入蓄冷器。在这种流动模式中，阀的周边具有缓冲压气体，阀盘的推压力由缓冲压构成。图4是表示第I实施例的脉冲管冷冻机动作中的回转阀的开闭状态的时序图，是为了使冷却最适当化而发现的阀Vl V6、V11、V12的打开时间的时序图。首先，阀V3、V5打开，高压气体从压缩机流入第I级脉冲管、第2级脉冲管。接着，Vll打开，缓冲气体流入蓄冷器。当蓄冷器内的气体压力上升至缓冲气体的压力程度时，Vll关闭，Vl打开，由于缓冲气体，高压气体从压缩机供给蓄冷器，当蓄冷器、第I级脉冲管、第2级脉冲管内的压力上升至规定压力时，Vl关闭。 之后，V6、V4打开，第I级脉冲管、第2级脉冲管的高压气体绝热膨胀，气体的温度急剧降低。接着，V12打开，温度降低了的气体通过蓄冷器而流出至缓冲器。当缓冲器达到规定的压力时，V12关闭，V2打开而剩余的气体流出至压缩机。通过反复这些动作，蓄冷器冷却至超低温。这里，通过使Vll打开的时间设定为长于V12打开的时间，从而能够使缓冲压力设定得较低。这样，通过使从缓冲器向蓄冷器的气体流入工序(VII打开)设定为长于从蓄冷器向缓冲器的流出工序(V12打开)，由此，能够减小阀的压力、阀的推压力，减小使阀旋转所需要的转矩。(第2实施例)图5是表示本发明第2实施例的3级4阀式脉冲管冷冻机200-1的结构图。高压气体Ph从压缩机212通过高压配管215A、225A和235A及245A流入阀VI、V3、V5、V7。低压气体Pl从阀V2、V4、V6及V8通过低压配管215B、225B、235B和245B返回压缩机212。阀Vl控制通过共同配管228流入第I蓄冷器220 (Rl)的气流。阀V2控制通过共同配管228从第I蓄冷器220 (Rl)流出的气流。阀V3控制通过共同配管238和第I流路阻力部件260流入第I级脉冲管230 (PTl)的气流。阀V4控制通过共同配管238和第I流路阻力部件260从第I级脉冲管230 (PTl)流出的气流。阀V5控制通过共同配管258和第2流路阻力部件262流入第2级脉冲管250 (PT2)的气流。阀V6控制通过共同配管258和第2流路阻力部件262从第2级脉冲管250 (PT2)流出的气流。阀V7控制通过共同配管298和第3流路阻力部件264流入第3级脉冲管290 (PT3)的气流。阀V8控制通过共同配管298和第3流路阻力部件264从第3级脉冲管290 (PT3)流出的气流。阀Vll控制从缓冲器280流入蓄冷器的气流。阀V12控制从蓄冷器向缓冲器280流出的气流。3级4阀式脉冲管冷冻机动作的原理可参照2级式，因此省略。流路阻力部件260、262、264优选为可控制开口的大小。在制造工序中能够调整为最适当冷却。一旦确定了流路的最佳尺寸，则能组装入这些阀V3、V4、V5、V6、V7、V8中的端口内。图6(a)表示构成第2实施例的回转阀的阀座的滑动面的俯视图。图6 (a)中270为固定型阀座，具有滑动面，所述滑动面上具有3个端口 228'，用于将高压冷媒供给至所述蓄冷器且从所述蓄冷器排出低压冷媒；端口 238'，用于将高压冷媒供给至第I级脉冲管且从所述第I级脉冲管排出低压冷媒；端口 258'，用于将高压冷媒供给至第2级脉冲管且从所述第2级脉冲管排出低压冷媒；端口 298'，用于将高压冷媒供给至第3级脉冲管且从所述第3级脉冲管排出低压冷媒；阀座中央端口 251，设置在所述阀座270的中央，用于将高压冷媒供给至所述蓄冷器或者所述脉冲管；以及，环形槽253，为低压气体流路，所述环形槽253与所述中央端口 251同心并位于轨道与所述中央端口 251之间，所述轨道上配置有端口 22V、端口 23V、25V ,298'。另外，还具备孔254，所述孔254是与环形槽253连通的另一个低压气体流路，从环形槽253沿从阀座270的中心指向阀座270外缘的半径贯穿至阀座270的外缘。所述端口 228'与端口 238'、258'、298'配置在位于距离所述阀座270的滑动面中心相同半径位置的轨道区域上。所述端口 228'的大小大于所述端口 23V、25V ,298'的大小。所述端口 23V为第I级脉冲管230 (PTl)用端口，所述端口 258'为第2级脉冲管250 (PT2)用端口，所述端口 298'为第3级脉冲管290 (PT3)用端口。所述端口 23V的大小小于所述端口 25V的大小，所述端口 25V的大小小于所述端口 298'的大小。并且，3个所述端口 228'在所述阀座270的滑动面上间隔120度角度配置，所述端口 238'、258'、298'在所述阀座270的滑动面上也间隔120度角度配置图6(b)是构成第2实施例的回转阀的阀盘的滑动面的俯视图。271为阀盘，阀盘 271通过在阀座270的滑动面上旋转来切换冷媒的流路，所述阀盘271具有滑动面，所述滑动面上具有3个长孔257，用于流过高压冷媒；3个长孔259，用于流过低压冷媒；以及，槽255A，255B，设置于所述阀盘271的外周边缘，用于连接缓冲器280的空间与蓄冷管。槽255A为缓冲气体从蓄冷器向缓冲器280流出的缓冲气体流出用开口，槽255B为缓冲气体从缓冲器280流入蓄冷器的缓冲气体流入用开口。所述槽255B的大小大于所述槽255A的大小。所述长孔257与所述长孔259配置在位于距离所述阀盘271的滑动面中心相同半径位置的轨道区域上。3个长孔257在所述阀盘271的滑动面上间隔120度角度配置，3个长孔259和槽255A，255B也分别同样地配置。所述阀盘271与阀座270相配合，在长孔257的高压Ph、长孔259的低压Pl及槽255A、255B的缓冲压Pb通过阀座270的端口的同时，阀盘每旋转I周提供3个冷却循环。阀盘271的长孔及阀座270的端口实现图10所示的阀开闭顺序地相对配置。流入脉冲管及从脉冲管流出的气流的大部分，通过第I蓄冷器220 (Rl)向脉冲管供给或排出。因而，将阀V1、V2用端口 228'的大小特意设计成大于用于流入第I级脉冲管230 (PTl)或从第I级脉冲管230 (PTl)流出气流的端口 238' (V3、V4)、用于流入第2级脉冲管250 (PT2)或从第2级脉冲管250 (PT2)流出气流的端口 258' (V5、V6)、及流入第3级脉冲管290 (PT3)或从第3级脉冲管290 (PT3)流出气流的端口 298' (V7、V8)。端口 238'、258'、298'的开口时间及持续时间，由通过端口时的长孔257和259、槽255A和255B的宽度及端口自身的宽度和位置来实现。高压气体Ph通过阀座270的中心端口 251经长孔257流入端口 22V、23V、258;、29V进而到达至蓄冷器或脉冲管；低压气体经端口 22V、23V ,2581 ,2981，接着通过长孔259及流路253和254返回压缩机；缓冲气体从蓄冷器经端口 22V、槽255A向缓冲器280流出；缓冲器280内的缓冲气体经槽255B、端口 228'流入蓄冷器。在这种流动模式中，阀的周边具有缓冲压气体，阀的推压力由缓冲压构成。图7是表示第2实施例的脉冲管冷冻机动作中的回转阀的开闭状态的时序图，是为了使冷却最适当化而发现的阀Vl V8、V11、V12的打开时间的时序图。通过阀Vll控制从缓冲器向蓄冷器的流入气体，通过阀V12控制从蓄冷器向缓冲器的流出气体。这里，从缓冲器向蓄冷器的气体流入工序(VII打开)长于从蓄冷器向缓冲器的流出工序(V12打开)。由此，能够减小阀的压力、阀的推压力，减小使阀旋转所需要的转矩。(第3实施例)图8是表示本发明第3实施例的单级式4阀型脉冲管冷冻机300-1的结构图。高压气体Ph从压缩机312通过高压配管315A、325A流入阀VI、V3。低压气体Pl从阀V2、V4通过低压配管315B、325B返回压缩机312。阀Vl控制通过共同配管328流入第I蓄冷器320 (Rl)的气流。阀V2控制通过共同配管328从第I蓄冷器320 (Rl)流出的气流。阀V3控制通过共同配管338和第I流路阻力部件360流入第I级脉冲管330 (PTl)的气流。阀V4控制通过共同配管338和第I流路阻力部件360从第I级脉冲管330 (PTl)流出的气流。阀Vll控制从缓冲器380流入蓄冷器的气流。阀V12控制从蓄冷器向缓冲器380流出的气流。
第I蓄冷器320 (Rl)、第I级脉冲管330 (PTl)的入口端部的温度接近周围温度，而流过第I蓄冷器320 (Rl)、第I配管336之后的气体向低温侧端部脉动的结果使第I级脉冲管330 (PTl)的其他端部变冷。流向第I级脉冲管330 (PTl)的高温端的气体，控制气体活塞的运动，在低温侧端部生成冷却。单级4阀型脉冲管冷冻机动作的原理可参照2级式，因此可省略。流路阻力部件360优选为可控制开口的大小。在制造工序中能够调整为最适当冷却。一旦确定了流路的最佳尺寸，则能组装入这些阀V3、V4中的端口内。图9(a)表示构成第3实施例的回转阀的阀座的滑动面的俯视图，旋转I周提供2个冷却循环。图9(a)中370为固定型阀座，阀座370的结构与图3(a)中阀座170的结构基本相同，不同之处是图9(a)中2个脉冲管用端口 338'的大小相等。图9(b)表示构成第3实施例的回转阀的阀盘的滑动面的俯视图，旋转I周提供2个冷却循环。371为阀盘，阀盘371的结构与图3(b)中阀盘171的结构基本相同，这里省略说明。所述阀盘371与阀座370相配合，在长孔357的高压Ph、长孔359的低压Pl及槽355A、355B的缓冲压Pb通过阀座370的端口的同时，阀盘每旋转I周提供2个冷却循环。阀盘371的长孔及阀座370的端口实现图11所示的阀开闭顺序地相对配置。流入脉冲管及从脉冲管流出的气流的大部分通过第I蓄冷器320 (Rl)，因而，将阀VI、V2用端口 328'的大小特意设计成大于用于流入第I级脉冲管330 (PTl)或从第I级脉冲管330 (PTl)流出气流的端口 33V (V3、V4)。高压气体Ph通过阀座370的中心端口 351经长孔357流入端口 32V、33V，进而流入蓄冷器或脉冲管；低压气体经端口 32V、338'，接着通过长孔359及流路353和354返回压缩机；缓冲气体从蓄冷器经端口 328'、槽355B向缓冲器380流出；缓冲器380内的缓冲气体经槽355A、端口 328'流入蓄冷器。在这种流动模式中，阀的周边具有缓冲压气体，阀的推压力由缓冲压构成。图10(a)表示构成第3实施例的其他回转阀的阀座的滑动面的俯视图，旋转I周提供3个冷却循环。图10(a)中370为固定型阀座，阀座370的结构与图6(a)中阀座270的结构基本相同，不同之处是图10(a)中3个脉冲管用端口 338'的大小相等。另外，图10中与图9相同的结构标注相同的符号，这里也省略说明。图10(b)表示构成第3实施例的回转阀的阀盘的滑动面的俯视图，旋转I周提供3个冷却循环。371为阀盘，阀盘371的结构与图6(b)中阀盘271的结构基本相同，这里省略说明。所述阀盘371与阀座370相配合，在长孔357的高压Ph、长孔359的低压Pl及槽355A、355B的缓冲压Pb通过阀座370的端口的同时，阀盘每旋转I周提供3个冷却循环。图11是表示第3实施例的脉冲管冷冻机动作中的回转阀的开闭状态的时序图，是为了使冷却最适当化而发现的阀Vl V4、VII、V12的打开时间的时序图。通过阀VII、V12控制从缓冲器向蓄冷器的流入气体和从蓄冷器向缓冲器的流出气体，并且，从缓冲器向蓄冷器的气体流入工序(VII打开)长于从蓄冷器向缓冲器的流出工序(V12打开)。由此，能够减小阀的压力、阀的推压力，减小使阀旋转所需要的转矩。(第4实施例)图12是表示本发明的第4实施例的通过系统的气体流路的2级式4阀型脉冲管冷冻机的结构的图。该冷冻机具备压缩机112、蓄冷器140、脉冲管150和与它们连接的各配管类。另外，关于各部件由于已经参照图I进行了说明，所以这里不再说明。与图4的不同之处为在阀VII、V12与蓄冷器之间设置有第4流路阻力部件166和第5流路阻力部件168。这里，使第4流路阻力部件166的阻力设定为小于第5流路阻力部件168的阻力。这样，由于使从缓冲器向蓄冷器的气体流入的流路阻力小于从蓄冷器向缓冲器的流出的流路的阻力，因此能够使缓冲压力小于冷冻机系统的平均压力。以上，根据实施例的脉冲管冷冻机，由于缓冲压小于冷冻机系统的平均压力，因此，能够减小将阀盘向阀座推压的作用力，能够降低回转阀的驱动转矩。以上，虽然关于实施例的脉冲管冷冻机的构造和动作进行了说明，但这些实施方式仅是例示，本领域技术人员能够理解，对这些各构成要件的组合能够实现各种变形例，这样的变形例也包含于本发明的范围内。在实施例中，虽然使缓冲气体流入流路的流路阻力小于缓冲气体流出流路的流路阻力，使缓冲气体流出流路与蓄冷器连接的时间比缓冲气体流入流路与蓄冷器连接的时间短，通过这两个手段使缓冲气体的压力低于冷冻机系统的平均压力，但仅通过其中任何一方，也可以使缓冲压力降低。另外，在实施例中，虽然以包围阀盘的方式配置有缓冲容器，但不限于这种方式。例如，也可以设置在离开缓冲容器的场所，用配管与阀盘连接。另外，在实施例中，虽然关于脉冲管冷冻机和回转阀的组合进行了说明，但也可以将本发明的回转阀应用于GM冷冻机的阀。基于这种构成，能够降低GM冷冻机的回转阀的驱动转矩。权利要求
1.一种脉冲管冷冻机，具有脉冲管、蓄冷器和回转阀，其特征在于， 所述回转阀包括阀座，具有滑动面；阀盘，通过与该阀座的滑动面接触的同时相对旋转来切换冷媒的流路；以及，缓冲器，通过缓冲气体将所述阀盘向所述阀座推压， 所述缓冲气体的压力低于冷冻机系统的平均压力。
2.根据权利要求I所述的脉冲管冷冻机，其特征在于， 还具备缓冲气体流路，所述缓冲气体流路具有缓冲气体流入流路，从所述缓冲器向所述蓄冷器流入气体；以及，缓冲气体流出流路，从所述蓄冷器向所述缓冲器流出气体， 所述缓冲气体流入流路的流路阻力，小于所述缓冲气体流出流路的流路阻力。
3.根据权利要求2所述的脉冲管冷冻机，其特征在于， 所述缓冲气体流入流路的截面面积的最小值，大于所述缓冲气体流出流路的截面面积的最小值。
4.根据权利要求2或3所述的脉冲管冷冻机，其特征在于， 在所述缓冲气体流出流路上设置流路阻力部件。
5.根据权利要求I所述的脉冲管冷冻机，其特征在于， 所述阀座滑动面，具备高压端口，与压缩机的高压侧连接；低压端口，与所述压缩机的低压侧连接；蓄冷器端口，与所述蓄冷器连接；以及，脉冲管端口，与上述脉冲管连接， 所述阀盘，具备高压气体流路，连接所述高压端口、和所述蓄冷器端口或所述脉冲管端口 ；低压气体流路，连接所述低压端口、和所述蓄冷器端口或所述脉冲管端口 ；缓冲气体流入流路，从所述缓冲器向所述蓄冷器流入气体；以及，缓冲气体流出流路，从所述蓄冷器向所述缓冲器流出气体。
6.根据权利要求5所述的脉冲管冷冻机，其特征在于， 所述缓冲器以包围阀盘的方式配置，所述缓冲气体流路是设置于所述阀盘的外缘的开□。
7.根据权利要求5所述的脉冲管冷冻机，其特征在于， 在所述阀盘旋转I周期间所述缓冲气体流出流路与所述蓄冷器连接的时间，长于在所述阀盘旋转I周期间所述缓冲气体流入流路与所述蓄冷器连接的时间。
8.一种旋转阀，具备阀座，所述阀座具备高压端口，与压缩机的高压侧连接；低压端口，与上述压缩机的低压侧连接；以及，蓄冷器端口，与超低温冷冻机的蓄冷器连接，和 阀盘，所述阀盘具备高压气体流路，连接所述高压端口和所述蓄冷器端口 ；低压气体流路，连接所述低压端口和所述蓄冷器端口；以及，缓冲气体流路，连接缓冲器和所述蓄冷器端口，其特征在于， 所述缓冲气体的压力低于冷冻机系统的平均压力。
9.一种脉冲管冷冻机的运转方法，所述脉冲管冷冻机具有脉冲管、蓄冷器和回转阀，其特征在于， 所述回转阀包括阀座，具有滑动面；阀盘，通过与该阀座的滑动面接触的同时相对旋转来切换冷媒的流路；以及，缓冲器，将所述阀盘向所述阀座推压， 缓冲气体的压力低于冷冻机系统的平均压力地进行运转。
10.根据权利要求9所述的脉冲管冷冻机的运转方法，其特征在于， 具有缓冲气体流入工序，从所述缓冲器向所述蓄冷器流入气体；和缓冲气体流出工序，从所述蓄冷器向所述缓冲器流出气体，所述缓冲气体流入 工序比所述缓冲气体流出工序长。
全文摘要
本发明的脉冲管冷冻机，具有脉冲管、蓄冷器和回转阀，所述回转阀包括阀座，具有滑动面；阀盘，通过与阀座的滑动面接触的同时相对旋转来切换冷媒的流路；以及，缓冲器，将阀盘向所述阀座推压，缓冲气体的压力低于冷冻机系统的平均压力。
文档编号F16K11/074GK102645047SQ20111004312
公开日2012年8月22日 申请日期2011年2月22日 优先权日2011年2月22日
发明者许名尧 申请人:住友重机械工业株式会社