超低温制冷机制造技术

本发明专利技术提供一种能够减少施加于置换器的驱动机构上的负载的超低温制冷机。本发明专利技术的超低温制冷机具备：置换器，沿轴向延伸；缸体(10)，以使置换器能够沿轴向往复移动方式容纳置换器；止转棒轭机构(14)，驱动置换器；及壳体(16)，容纳止转棒轭机构。止转棒轭机构包括曲柄(28)、轭板(34)、第2驱动轴(40)及第1驱动轴(38)。壳体包括：驱动机构容纳室(60)，容纳曲柄和轭板；第1辅助室(62)，容纳第1驱动轴的前端且能够调整为比驱动机构容纳室的压力高的压力；及第2辅助室(64)，设置于驱动机构容纳室与气体室(20)之间或驱动机构容纳室与第1辅助室之间，并且能够调整为比驱动机构容纳室的压力高的压力。

【技术实现步骤摘要】
本申请主张基于2015年8月17日申请的日本专利申请第2015-160652号及2015-160653号的优先权。该日本申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。
本专利技术涉及一种使高压制冷剂气体膨胀而产生寒冷的超低温制冷机。
技术介绍
作为产生超低温的制冷机的一例已知有吉福德-麦克马洪(Gifford-McMahon；GM)制冷机。GM制冷机通过使置换器在缸体内进行往复移动来改变膨胀空间的体积。并且，通过对应于该体积变化而选择性地连接膨胀空间和压缩机的吐出侧或膨胀空间和压缩机的吸气侧，使制冷剂气体在膨胀空间内膨胀。通过此时产生的寒冷来冷却冷却对象(参考专利文献1)。专利文献1：日本特开昭58-47970号公报在置换器上施加有基于其内部的制冷剂气体的压力损失而产生的力。若置换器伴随GM制冷机的大型化而变大，则作用于置换器的基于压力损失的力也会变大。此时，驱动置换器所需的负载就会增大，施加于驱动置换器的驱动机构上的负载也会增大。这样一来，施加于构成驱动机构的构成组件上的负载也增大，其寿命可能会变短。并且，若施加于驱动机构的负载增大，则驱动驱动机构的马达所受的负载会增大，例如在驱动马达使用同步马达时，会引起同步脱落(滑移)，可能会导致GM制冷机难以进行正常的周期运转。
技术实现思路
本专利技术是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种能够减少施加于置换器的驱动机构上的负载的超低温制冷机。为了解决上述课题，本专利技术的一种实施方式的超低温制冷机具备：置换器，沿轴向延伸；缸体，以使置换器能够沿轴向往复移动的方式容纳置换器；驱动机构，驱动置换器；及壳体，容纳驱动机构。驱动机构包括：偏心旋转体；轭板，通过偏心旋转体的旋转而往复移动；第2轴部，从轭板沿轴向延伸并且与置换器连接；及第1轴部，从轭板向与第2轴部相反的一侧延伸。在缸体的轴向一侧与置换器之间形成有气体膨胀室，在缸体的轴向另一侧与置换器之间形成有常温室，壳体包括：第1室，容纳偏心旋转体和轭板；第2室，容纳第1轴部的前端且能够调整为比第1室的压力高的压力；及第3室，设置于第1室与气体室之间或第1室与第2室之间，并且能够调整为比第1室的压力高的压力。为了解决上课题，本专利技术的一种实施方式的超低温制冷机具备：置换器，沿轴向延伸；缸体，以使置换器能够沿轴向往复移动的方式容纳置换器；驱动机构，驱动置换器；及壳体，容纳驱动机构。驱动机构包括：偏心旋转体；轭板，通过偏心旋转体的旋转而往复移动；及轴部，从轭板沿轴向延伸。壳体包括：第1室，容纳偏心旋转体和轭板；第2室，与第1室相邻且容纳轴部的一部分，并且能够调整为比第1室的压力更高的压力。超低温制冷机还具备控制装置，该控制装置获取与施加于驱动机构的轴向力有关的信息，并以缓和该力的方式调整第2室的压力。另外，以上构成要件的任意组合、本专利技术的构成要件或表现在方法、装置、系统等之间的相互置换也作为本专利技术的方式有效。根据本专利技术，能够减少施加于置换器的驱动机构上的负载。附图说明图1为表示第1前提技术所涉及的超低温制冷机的示意图。图2为止转棒轭机构的分解立体图。图3为表示图1的控制装置的功能结构的框图。图4表示施加于第1前提技术所涉及的超低温制冷机的马达上的负载及转矩。图5为表示第2前提技术所涉及的超低温制冷机的示意图。图6为表示实施方式所涉及的超低温制冷机的示意图。图7为表示图6的控制装置的功能结构的框图。图8为表示实施方式的变形例所涉及的超低温制冷机的示意图。图中：1-压缩机，3-膨胀机，4-控制装置，10-缸体，12-置换器，14-止转棒轭机构，16-壳体，34-轭板，38-第1驱动轴，40-第2驱动轴，55-应变信息获取部，56-力运算部，57-阀控制部，60-驱动机构容纳室，62-第1辅助室，64-第2辅助室，76-应变传感器，100-超低温制冷机。具体实施方式以下，在各附图中，对相同或相等的构成要件、部件、工序标注相同的符号，并适当省略重复说明。并且，为了便于理解，在各附图中适当放大或缩小部件的尺寸。并且，在各附图中，省略了对实施方式的说明并不重要的部件的一部分。(第1前提技术)在对实施方式所涉及的超低温制冷机进行说明之前，对其前提技术进行说明。图1为表示第1前提技术所涉及的超低温制冷机100的示意图。超低温制冷机100为吉福德-麦克马洪制冷机(GM制冷机)，其具备压缩机1、配管2、膨胀机3及控制装置4。压缩机1对从膨胀机3返回的低压制冷剂气体进行压缩，并将压缩后的高压制冷剂气体供给到膨胀机3。配管2包括高压配管2a和低压配管2b。高压配管2a连接于压缩机1的吐出侧。从压缩机1流向膨胀机3的高压制冷剂气体在高压配管2a中流动。低压配管2b连接于压缩机1的吸气侧。从膨胀机3流向压缩机1的低压制冷剂气体在低压配管2b中流动。作为制冷剂气体，例如可以使用氦气。另外，作为制冷剂气体也可以使用氮气或其他气体。膨胀机3使从压缩机1供给过来的高压制冷剂气体膨胀从而产生寒冷。膨胀机3包括缸体10、置换器12、止转棒轭机构14、壳体16、马达18及回转阀19。以下，为了通俗易懂地表示膨胀机3的构成要件的位置关系，有时使用“轴向”的术语。轴向表示第1驱动轴38及第2驱动轴40(均进行后述)所延伸的方向。轴向还与置换器12的移动方向一致。为方便起见，有时将轴向上相对靠近膨胀空间24或冷却台26(均进行后述)的一侧称为“下”，相对远离膨胀空间24或冷却台26的一侧称为“上”。另外，这种表达方式与安装了膨胀机3时的配置无关。缸体10具有圆筒部与底部形成为一体的有底杯状形状，且容纳有置换器12以使置换器能够沿轴向往复移动。考虑到强度、导热系数等，缸体10例如由不锈钢制成。置换器12在缸体10内的上止点与下止点之间进行往复移动。在此，上止点是指膨胀空间24的容积最大时的膨胀空间24的位置，下止点是指膨胀空间24的容积最小时的膨胀空间24的位置。置换器12具有圆筒状的外周面，在其内部填充有蓄冷材料(未图示)。从比重、强度、导热系数等观点出发，置换器12由例如酚醛树脂(夹布酚醛)等树脂制成。蓄冷材料例如由金属丝网等制成。在置换器12的上部形成有使气体室20与置换器12的内部连通的气体流路L1。在此，气体室20为由缸体10和置换器12的上端形成的空间。气体室20的容积随着置换器12的往复移动而变化。气体室20的温度接近设置膨胀机的室温，因此有时还将气体室20称为常温室。在置换器12的下部形成有使置换器12的内部与膨胀空间24连通的气体流路L2。在此，膨胀空间24为由缸体10和置换器12的下端形成的空间。膨胀空间24的容积随着置换器12的往复移动而变化。在缸体10的外周中的与膨胀空间24相对应的位置配置有与冷却对象物(未图示)热连接的冷却台26。冷却台26通过膨胀空间24内部的制冷剂气体而被冷却。在缸体10的内周面与置换器12之间设置有密封件22。因此，气体室20与膨胀空间24之间的制冷剂气体的流动经由置换器12的内部。马达18使连接于马达18的旋转轴18a旋转。图2为止转棒轭机构14的分解立体图。止转棒轭机构14驱动置换器12往复移动。止转棒轭机构14包括曲柄28和止转棒轭30。曲柄28固定于马达18的旋转轴18a。曲柄28在从固定有旋转轴18a的位置偏心的位置具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超低温制冷机，其特征在于，具备：置换器，沿轴向延伸；缸体，以使所述置换器能够沿轴向往复移动的方式容纳所述置换器；驱动机构，驱动所述置换器；及壳体，容纳所述驱动机构，所述驱动机构包括：偏心旋转体；轭板，通过所述偏心旋转体的旋转而往复移动；第2轴部，从所述轭板沿所述轴向延伸并且与所述置换器连接；及第1轴部，从所述轭板向与所述第2轴部相反的一侧延伸，在所述缸体的轴向一侧与所述置换器之间形成有气体膨胀室，在所述缸体的轴向另一侧与所述置换器之间形成有常温室，所述壳体包括：第1室，容纳所述偏心旋转体和所述轭板；第2室，容纳所述第1轴部的前端且能够调整为比所述第1室的压力高的压力；及第3室，设置于所述第1室与所述常温室之间或所述第1室与所述第2室之间，并且能够调整为比所述第1室的压力高的压力。

【技术特征摘要】
2015.08.17 JP 2015-160652;2015.08.17 JP 2015-160651.一种超低温制冷机，其特征在于，具备：置换器，沿轴向延伸；缸体，以使所述置换器能够沿轴向往复移动的方式容纳所述置换器；驱动机构，驱动所述置换器；及壳体，容纳所述驱动机构，所述驱动机构包括：偏心旋转体；轭板，通过所述偏心旋转体的旋转而往复移动；第2轴部，从所述轭板沿所述轴向延伸并且与所述置换器连接；及第1轴部，从所述轭板向与所述第2轴部相反的一侧延伸，在所述缸体的轴向一侧与所述置换器之间形成有气体膨胀室，在所述缸体的轴向另一侧与所述置换器之间形成有常温室，所述壳体包括：第1室，容纳所述偏心旋转体和所述轭板；第2室，容纳所述第1轴部的前端且能够调整为比所述第1室的压力高的压力；及第3室，设置于所述第1室与所述常温室之间或所述第1室与所述第2室之间，并且能够调整为比所述第1室的压力高的压力。2.根据权利要求1所述的超低温制冷机，其特征在于，所述第2轴部包括第1部分及第2部分，所述第2部分的与轴向正交的截面的面积小于所述第1部分的与轴向正交的截面的面积，并且所述第2部分连接于所述第1部分的置换器侧，所述第1部分与所述第2部分之间的连接部始终容纳于所述第3室。3.根据权利要求1或2所述的超低温制冷机，其特征在于，所述超低温制冷机具备压缩机，所述压缩机压缩低压工作气体而生成高压工作气体，所述第2室连接成能够在所述压缩机的高压...

【专利技术属性】
技术研发人员：森江孝明，
申请(专利权)人：住友重机械工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP