超低温制冷机及超低温制冷机用的回转阀单元制造技术

本发明专利技术的超低温制冷机用的回转阀单元具备回转阀(54)及可逆转式马达(56)。回转阀(54)具备将第1阀零件和第2阀零件彼此连结的连结机构，以在可逆转式马达(56)正向旋转时使第1阀零件与第2阀零件围绕阀旋转轴保持第1相对角度，在可逆转式马达(56)反向旋转时使第1阀零件与第2阀零件围绕阀旋转轴保持第2相对角度。第1相对角度设计成对超低温制冷机进行冷却，第2相对角度设计成对超低温制冷机进行加热。连结机构构成为伴随可逆转式马达(56)的旋转方向的反转切换第1相对角度和第2相对角度。

Cryocooler and rotary valve unit for cryocooler

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】超低温制冷机及超低温制冷机用的回转阀单元
本专利技术涉及一种超低温制冷机及超低温制冷机用的回转阀单元。
技术介绍
作为代表性的超低温制冷机的GM制冷机(吉福德-麦克马洪、Gifford-McMahon)根据置换器的驱动源大致分为气体驱动型和马达驱动型这两种。在典型的气体驱动型GM制冷机中，为了控制工作气体膨胀室的压力，设置有回转阀及为了使该回转阀旋转而与其机械性地连结的阀驱动马达。置换器与该马达机械性地断开，置换器通过气体压力进行驱动。不仅是膨胀室压力由回转阀控制，该驱动气体压力也由回转阀控制。马达使回转阀旋转，由此，使工作气体膨胀室的周期性的容积变化与膨胀室的周期性的压力变动准确地同步，从而形成制冷循环。如此，气体驱动型GM制冷机被冷却至超低温。另一方面，在马达驱动型GM制冷机中，置换器与置换器驱动马达机械性地连结。通过该马达，置换器沿轴向往复移动，由此工作气体膨胀室的容积周期性地发生变化。置换器驱动马达还与用于控制工作气体膨胀室的压力的回转阀机械性地连结。马达使回转阀旋转并且驱动置换器，由此，工作气体膨胀室的周期性的容积变化与膨胀室的周期性的压力变动准确地同步，从而形成制冷循环。如此，马达驱动型GM制冷机被冷却至超低温。在马达驱动型的GM制冷机中，一直以来已知有所谓的反向旋转升温技术。在置换器驱动马达正向旋转时形成基于工作气体的膨胀的制冷循环，而在马达反向旋转时形成基于工作气体的压缩的升温循环。通过转换马达旋转方向，GM制冷机能够切换制冷和升温。在升温循环中，在膨胀室产生工作气体的绝热压缩，其结果，能够通过所产生的压缩热对GM制冷机进行加热。利用反向旋转升温能够使被冷却的GM制冷机升温，例如使其恢复到室温。以往技术文献专利文献专利文献1：日本专利第2617681号公報
技术实现思路
专利技术要解决的技术课题本专利技术人等对气体驱动型GM制冷机反复进行了深入研究，其结果发现了以下课题。在以往的气体驱动型GM制冷机中，即使与马达驱动型GM制冷机同样地使阀驱动马达的旋转方向反转，也无法实现反向旋转升温。这是因为，阀驱动马达的旋转不仅决定膨胀室的工作气体压力，还决定置换器的驱动气压。在以往的气体驱动型GM制冷机中，即使使马达反向旋转，也无法形成有效的升温循环。其原因在于两者的基本差异，即，在马达驱动型中，置换器与马达机械性地连结从而通过马达的驱动更加强制性地运转，而在气体驱动型中，仅通过气体压力的作用使置换器运转。因此，到目前为止并没有将马达驱动型中能够实现的反向旋转升温使用于气体驱动型的例子。这种课题并不只存在于气体驱动型GM制冷机，在通过气体压力驱动置换器的其他超低温制冷机中也有可能产生。本专利技术的一种实施方式的示例性目的之一在于提供一种用于超低温制冷机的新的升温技术。用于解决技术课题的手段根据本专利技术的一种实施方式，超低温制冷机具备：置换器，能够沿轴向往复移动；缸体，容纳所述置换器；驱动活塞，沿轴向驱动所述置换器；驱动室，容纳所述驱动活塞；回转阀，具备能够绕回转阀旋转轴旋转的阀转子或阀定子中的一个即第1阀要件及所述阀转子或所述阀定子中的另一个即第2阀要件，所述第1阀要件具备第1零件及第2零件，所述第1零件构成为通过相对于所述第2阀要件的相对旋转而将所述缸体交替连接于压缩机排出口及压缩机吸入口，所述第2零件构成为通过相对于所述第2阀要件的相对旋转而将所述驱动室交替连接于所述压缩机排出口及所述压缩机吸入口；及可逆转式马达，与所述回转阀连结，以使所述回转阀绕所述回转阀旋转轴旋转。所述回转阀具备连结机构，所述连结机构将所述第1零件和所述第2零件彼此连结，以在所述可逆转式马达正向旋转时使所述第1零件与所述第2零件围绕所述回转阀旋转轴保持第1相对角度，在所述可逆转式马达反向旋转时使所述第1零件与所述第2零件围绕所述回转阀旋转轴保持第2相对角度。所述第1相对角度设计成对所述超低温制冷机进行冷却。所述第2相对角度设计成对所述超低温制冷机进行加热。所述连结机构构成为伴随所述可逆转式马达的旋转方向的反转切换所述第1相对角度和所述第2相对角度。根据本专利技术的一种实施方式，超低温制冷机用的回转阀单元具备：回转阀，具备能够绕回转阀旋转轴旋转的阀转子或阀定子中的一个即第1阀要件及所述阀转子或所述阀定子中的另一个即第2阀要件，所述第1阀要件具备第1零件及第2零件，所述第1零件构成为通过相对于所述第2阀要件的相对旋转而将所述超低温制冷机的第1气体室交替连接于压缩机排出口及压缩机吸入口，所述第2零件构成为通过相对于所述第2阀要件的相对旋转而将所述超低温制冷机的第2气体室交替连接于所述压缩机排出口及所述压缩机吸入口；及可逆转式马达，与所述回转阀连结，以使所述回转阀绕所述回转阀旋转轴旋转。所述回转阀具备连结机构，所述连结机构将所述第1零件和所述第2零件彼此连结，以在所述可逆转式马达正向旋转时使所述第1零件与所述第2零件围绕所述回转阀旋转轴保持第1相对角度，在所述可逆转式马达反向旋转时使所述第1零件与所述第2零件围绕所述回转阀旋转轴保持第2相对角度。所述第1相对角度设计成对所述超低温制冷机进行冷却。所述第2相对角度设计成对所述超低温制冷机进行加热。所述连结机构构成为伴随所述可逆转式马达的旋转方向的反转切换所述第1相对角度和所述第2相对角度。另外，将以上构成要件的任意组合、本专利技术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专利技术的实施方式而有效。专利技术效果根据本专利技术，能够提供一种用于超低温制冷机的新的升温技术。附图说明图1是概略地表示实施方式所涉及的气体驱动型GM制冷机的图。图2是表示实施方式所涉及的回转阀单元的概略立体图。图3(a)至图3(e)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4(a)及图4(b)是用于说明回转阀内部的流路结构的概略剖视图。图5(a)及图5(b)是用于说明回转阀内部的流路结构的概略剖视图。图6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7是表示实施方式所涉及的第2阀转子的概略立体图。图8(a)至图8(c)是用于说明实施方式所涉及的GM制冷机的动作的图。图9(a)至图9(c)是用于说明实施方式所涉及的GM制冷机的动作的图。图10是表示另一实施方式所涉及的阀定子的概略剖视图。图11(a)及图11(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，参考附图对本专利技术的实施方式进行详细说明。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，其并不对本专利技术的范围作任何限定。实施方式中记载的所有特征和其组合并不一定是专利技术的本质。图1是概略地表示实施方式所涉及的气体驱动型GM制冷机的图。GM制冷机10具备：压缩机12，对工作气体(例如，氦气)进行压缩；及冷头14，通过使工作气体绝热膨胀而使工作气体冷却。压缩机12具有压缩机排出口12a及压缩机吸入口12b。冷头14还被称为膨胀机。详细内容如后述，压缩机12从压缩机排出口12a向冷头14供给高压(PH)的工作气体。冷头14具备对工作气体进行预冷的蓄冷器15。被预冷的工作气体在冷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超低温制冷机，其特征在于，具备：置换器，能够沿轴向往复移动；缸体，容纳所述置换器；驱动活塞，沿轴向驱动所述置换器；驱动室，容纳所述驱动活塞；回转阀，具备能够绕回转阀旋转轴旋转的阀转子或阀定子中的一个即第1阀要件及所述阀转子或所述阀定子中的另一个即第2阀要件，所述第1阀要件具备第1零件及第2零件，所述第1零件构成为通过相对于所述第2阀要件的相对旋转而将所述缸体交替连接于压缩机排出口及压缩机吸入口，所述第2零件构成为通过相对于所述第2阀要件的相对旋转而将所述驱动室交替连接于所述压缩机排出口及所述压缩机吸入口；及可逆转式马达，与所述回转阀连结，以使所述回转阀绕所述回转阀旋转轴旋转，所述回转阀具备连结机构，所述连结机构将所述第1零件和所述第2零件彼此连结，以在所述可逆转式马达正向旋转时使所述第1零件与所述第2零件围绕所述回转阀旋转轴保持第1相对角度，在所述可逆转式马达反向旋转时使所述第1零件与所述第2零件围绕所述回转阀旋转轴保持第2相对角度，所述第1相对角度设计成对所述超低温制冷机进行冷却，所述第2相对角度设计成对所述超低温制冷机进行加热，所述连结机构构成为伴随所述可逆转式马达的旋转方向的反转切换所述第1相对角度和所述第2相对角度。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.03.13 JP 2017-0477481.一种超低温制冷机，其特征在于，具备：置换器，能够沿轴向往复移动；缸体，容纳所述置换器；驱动活塞，沿轴向驱动所述置换器；驱动室，容纳所述驱动活塞；回转阀，具备能够绕回转阀旋转轴旋转的阀转子或阀定子中的一个即第1阀要件及所述阀转子或所述阀定子中的另一个即第2阀要件，所述第1阀要件具备第1零件及第2零件，所述第1零件构成为通过相对于所述第2阀要件的相对旋转而将所述缸体交替连接于压缩机排出口及压缩机吸入口，所述第2零件构成为通过相对于所述第2阀要件的相对旋转而将所述驱动室交替连接于所述压缩机排出口及所述压缩机吸入口；及可逆转式马达，与所述回转阀连结，以使所述回转阀绕所述回转阀旋转轴旋转，所述回转阀具备连结机构，所述连结机构将所述第1零件和所述第2零件彼此连结，以在所述可逆转式马达正向旋转时使所述第1零件与所述第2零件围绕所述回转阀旋转轴保持第1相对角度，在所述可逆转式马达反向旋转时使所述第1零件与所述第2零件围绕所述回转阀旋转轴保持第2相对角度，所述第1相对角度设计成对所述超低温制冷机进行冷却，所述第2相对角度设计成对所述超低温制冷机进行加热，所述连结机构构成为伴随所述可逆转式马达的旋转方向的反转切换所述第1相对角度和所述第2相对角度。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1阀要件为所述阀转子，所述第2阀要件为所述阀定子，所述第1零件及所述第2零件分别为连结于所述可逆转式马达从而相对于所述阀定子绕所述回转阀旋转轴旋转的第1阀转子及第2阀转子，所述连结机构将所述第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阀转子保持所述第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阀转子保持所述第2相对角度并且使两个阀转子绕所述回转阀旋转轴旋转。3.根据权利要求2所述的超低温制冷机，其特征在于，所述连结机构具备：圆弧状的连结销引导槽，其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...

【专利技术属性】
技术研发人员：许名尧，森江孝明，包乾，
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