超低溫制冷的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種能源效率較高的超低溫制冷機(jī)。本發(fā)明的超低溫制冷機(jī)具有：壓縮機(jī)（1），對(duì)工作氣體進(jìn)行壓縮；殼體（23），具有通過(guò)壓縮機(jī)（1）壓縮的工作氣體所流出流入的空間（41）；缸體（10a、10b），一端連接于殼體（23），另一端具有膨脹空間（11a、11b）；以及置換器（3a、3b），在缸體（10a、10b）的內(nèi)部往復(fù)移動(dòng)的同時(shí)，允許工作氣體經(jīng)由設(shè)置于內(nèi)部的工作氣體流路（L1～L4）向膨脹空間（11a、11b）流入或從膨脹空間（11a、11b）流出，該超低溫制冷機(jī)構(gòu)成為使工作氣體在將空間（41）和工作氣體流路（L1）連通的配管（40）中流動(dòng)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】超低溫制冷機(jī)
[0001]本申請(qǐng)主張基于2013年3月28日申請(qǐng)的日本專(zhuān)利申請(qǐng)2013-070464號(hào)的優(yōu)先權(quán)。其申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)參考援用于本說(shuō)明書(shū)中。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種具有置換器的超低溫制冷機(jī)。

【背景技術(shù)】
[0003]作為產(chǎn)生超低溫的超低溫制冷機(jī)的一例，已知有吉福德-麥克馬洪(GM)式制冷機(jī)。GM式制冷機(jī)利用由使用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在缸體內(nèi)往復(fù)移動(dòng)的置換器產(chǎn)生的空間體積變化，使從壓縮機(jī)供給的工作氣體在膨脹室內(nèi)絕熱膨脹，由此產(chǎn)生寒冷。
[0004]為此，需要使在壓縮機(jī)中生成的高壓工作氣體經(jīng)由置換器導(dǎo)入到膨脹室，并且使在膨脹室中絕熱膨脹的工作氣體經(jīng)由置換器回流到壓縮機(jī)中(專(zhuān)利文獻(xiàn)I)。
[0005]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2011-017457號(hào)公報(bào)
[0006]為了允許置換器在缸體內(nèi)往復(fù)移動(dòng)，有時(shí)在置換器的高溫側(cè)設(shè)置一定程度的空間。該空間還作為將從壓縮機(jī)供給的工作氣體導(dǎo)入到置換器時(shí)的流路的一部分發(fā)揮作用。但是，該空間隨著置換器的驅(qū)動(dòng)其容積發(fā)生變化，因此工作氣體有時(shí)在空間內(nèi)被壓縮。若由于該壓縮而產(chǎn)生壓縮熱，則成為工作氣體的熱損失，有可能降低超低溫制冷機(jī)的能源效率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的一種實(shí)施方式的例示性目的之一在于提供一種能源效率較高的超低溫制冷機(jī)。
[0008]本發(fā)明的一種實(shí)施方式的超低溫制冷機(jī)，具有:
[0009]壓縮機(jī)，對(duì)工作氣體進(jìn)行壓縮；
[0010]殼體，具有通過(guò)所述壓縮機(jī)壓縮的所述工作氣體所流出流入的空間；
[0011]缸體，一端連接于所述殼體，另一端具有膨脹空間；以及
[0012]置換器，在所述缸體的內(nèi)部往復(fù)移動(dòng)的同時(shí)，允許工作氣體經(jīng)由設(shè)置于內(nèi)部的工作氣體流路向所述膨脹空間流入或從所述膨脹空間流出，所述超低溫制冷機(jī)的特征在于，
[0013]所述工作氣體在將所述空間和所述工作氣體流路連通的配管中流動(dòng)。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的超低溫制冷機(jī)，能夠提高能源效率。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明的一實(shí)施方式的GM式制冷機(jī)的剖視圖。
[0016]圖2是放大表示止轉(zhuǎn)棒軛機(jī)構(gòu)的圖。
[0017]圖3是本發(fā)明的其他實(shí)施方式的GM式制冷機(jī)的剖視圖。
[0018]圖4是本發(fā)明的其他實(shí)施方式的GM式制冷機(jī)的剖視圖。
[0019]圖5是放大表示圖4所示的連接機(jī)構(gòu)附近的剖視圖。
[0020]圖6是放大表示本發(fā)明的其他實(shí)施方式的GM式制冷機(jī)的主要部分的剖視圖。
[0021]圖中:1-氣體壓縮機(jī)，2-冷頭，3a、3b_置換器，4a_第I級(jí)蓄冷材料，4b_第2級(jí)蓄冷材料，6、7-冷卻臺(tái)，8-定子閥，9-轉(zhuǎn)子閥，1a-第I級(jí)缸體，1b-第2級(jí)缸體，Ila-第I級(jí)膨脹室，Ilb-第2級(jí)膨脹室，13-上部室，15-馬達(dá)，21-氣體流路，22-止轉(zhuǎn)棒軛機(jī)構(gòu)，23-殼體，32-止轉(zhuǎn)棒軛，33a、33b-驅(qū)動(dòng)軸，40-止轉(zhuǎn)棒軛配管，40a_上部配管，40b_迂回配管，40c-下部配管，51-長(zhǎng)孔，50-驅(qū)動(dòng)軸配管，50a-連接孔，60-連接機(jī)構(gòu)，61-立設(shè)配管，62-容納部，70-可撓曲配管，L1、L2、L3、L4-氣體流路，RV-回轉(zhuǎn)閥。

【具體實(shí)施方式】
[0022]接著，結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
[0023]圖1是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的超低溫制冷機(jī)的剖視圖。本實(shí)施方式中，作為超低溫制冷機(jī)，以吉福德-麥克馬洪(GM)式制冷機(jī)為例子進(jìn)行說(shuō)明。然而，本發(fā)明能夠廣泛應(yīng)用于具有置換器的超低溫制冷機(jī)。
[0024]基于本實(shí)施例的GM式制冷機(jī)具有氣體壓縮機(jī)I和冷頭2。冷頭2具有缸體部10和殼體23。
[0025]氣體壓縮機(jī)I從連接有排出配管Ib的吸氣口吸入工作氣體，對(duì)其進(jìn)行壓縮之后，向連接于吐出口的供給配管Ia供給高壓工作氣體。能夠使用氦氣作為工作氣體，但不限于此。
[0026]本實(shí)施方式中，以2級(jí)式的GM式制冷機(jī)為例子進(jìn)行說(shuō)明。2級(jí)式的GM式制冷機(jī)中，缸體部10具有第I級(jí)缸體1a和第2級(jí)缸體1b這兩個(gè)缸體。在第I級(jí)缸體1a的內(nèi)部插入有第I級(jí)置換器3a。并且，在第2級(jí)缸體1b的內(nèi)部插入有第2級(jí)置換器3b。
[0027]該第I級(jí)置換器3a及第2級(jí)置換器3b相互連接，構(gòu)成為在各缸體10a、10b的內(nèi)部能夠沿缸體的軸向往復(fù)移動(dòng)。在置換器3a、3b的內(nèi)部分別形成有空間部5a、5b。在該空間部5a、5b中填充有蓄冷材料，作為蓄冷器4a、4b發(fā)揮作用。另外，工作氣體與蓄冷材料進(jìn)行熱交換，并且，向后述的膨脹室IlaUlb流入或從膨脹室IlaUlb流出，因此有時(shí)將蓄冷器4a、4b稱(chēng)作工作氣體流路。
[0028]位于上部的第I級(jí)置換器3a具有朝向上方(Zl方向)延伸的驅(qū)動(dòng)軸33b。該驅(qū)動(dòng)軸33b構(gòu)成后述的止轉(zhuǎn)棒軛機(jī)構(gòu)22的一部分。
[0029]并且，在第I級(jí)置換器3a的高溫端側(cè)(Zl方向側(cè)端部)形成有與后述的止轉(zhuǎn)棒軛配管40連通的氣體流路LI。另外，在第I級(jí)置換器3a的低溫端側(cè)(Z2方向側(cè)端部)形成有將空間部5a和第I級(jí)膨脹室Ila連通的氣體流路L2。
[0030]在第I級(jí)缸體1a的低溫側(cè)端部(圖1中以箭頭Z2表示的方向側(cè)的端部)形成有第I級(jí)膨脹室11a。并且，在第I級(jí)缸體1a的高溫側(cè)端部(圖1中以箭頭Zl表示的方向側(cè)的端部)形成有上部室13。
[0031]此外，在第2級(jí)缸體1b內(nèi)的低溫側(cè)端部(圖1中以箭頭Z2表示的方向側(cè)的端部)形成有第2級(jí)膨脹室lib。
[0032]第2級(jí)置換器3b通過(guò)未圖示的連接機(jī)構(gòu)安裝于第I級(jí)置換器3a的下部。在該第2級(jí)置換器3b的高溫側(cè)端部(圖1中以箭頭Zl表示的方向側(cè)的端部)形成有將第I級(jí)膨脹室Ila和空間部5b連通的氣體流路L3。并且，在第2級(jí)置換器3b的低溫側(cè)端部(圖1中以箭頭Z2表示的方向側(cè)的端部)形成有將空間部5b和第2級(jí)膨脹室Ilb連通的氣體流路L4。
[0033]第I級(jí)冷卻臺(tái)6在第I級(jí)缸體1a的外周面配設(shè)于與第I級(jí)膨脹室Ila對(duì)置的位置。并且，第2級(jí)冷卻臺(tái)7在第2級(jí)缸體1b的外周面配設(shè)于與第2級(jí)膨脹室Ilb對(duì)置的位置。
[0034]上述的第I級(jí)置換器3a及第2級(jí)置換器3b通過(guò)止轉(zhuǎn)棒軛機(jī)構(gòu)22在第I級(jí)缸體1a及第2級(jí)缸體1b內(nèi)沿圖中上下方向(箭頭Z1、Z2方向)移動(dòng)。
[0035]圖2放大表示止轉(zhuǎn)棒軛機(jī)構(gòu)22。止轉(zhuǎn)棒軛機(jī)構(gòu)22具有曲柄14和止轉(zhuǎn)棒軛32等。該止轉(zhuǎn)棒軛機(jī)構(gòu)22例如能夠通過(guò)馬達(dá)15等驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
[0036]曲柄14固定于馬達(dá)15的旋轉(zhuǎn)軸(以下稱(chēng)為驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸15a)。該曲柄14構(gòu)成為在從驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸15a的安裝位置偏心的位置設(shè)置有偏心銷(xiāo)14a。因此，若在驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸15a上安裝曲柄14，則驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸15a和偏心銷(xiāo)14a成為偏心狀態(tài)。
[0037]止轉(zhuǎn)棒軛32具有驅(qū)動(dòng)軸33a、33b、軛板36、滾子軸承37及止轉(zhuǎn)棒軛配管40等。殼體23內(nèi)的容納止轉(zhuǎn)棒軛32的止轉(zhuǎn)棒軛容納空間經(jīng)由排出配管Ib而與壓縮機(jī)I的吸氣口連通。因此，止轉(zhuǎn)棒軛容納空間始終維持成低壓。
[0038]驅(qū)動(dòng)軸33a從軛板36向上方(Zl方向)延伸。該驅(qū)動(dòng)軸33a支承于設(shè)置在殼體23的滑動(dòng)軸承17a。由此，驅(qū)動(dòng)軸33a構(gòu)成為能夠沿圖中上下方向(圖中箭頭Zl、Z2方向)移動(dòng)。
[0039]另外，本實(shí)施方式中，為了容易理解超低溫制冷機(jī)的構(gòu)成要件的位置關(guān)系，有時(shí)使用“軸向”這一術(shù)語(yǔ)。軸向表示驅(qū)動(dòng)軸33a延伸的方向，其還與置換器移動(dòng)的方向一致。為了方便說(shuō)明，有時(shí)將軸向上相對(duì)靠近膨脹空間或冷卻臺(tái)的方向稱(chēng)作“下”，相對(duì)遠(yuǎn)離的方向稱(chēng)作“上”。即，相對(duì)遠(yuǎn)離低溫側(cè)端部的方向稱(chēng)作“上”，相對(duì)靠近的方向稱(chēng)作“下”。另外，這種表達(dá)方式與安裝GM式制冷機(jī)時(shí)的配置并無(wú)關(guān)。例如，GM式制冷機(jī)可在垂直方向上將膨脹空間朝上進(jìn)行安裝。
[0040]另外，驅(qū)動(dòng)軸33a的上端部的預(yù)定范圍插入到連通空間41中。在該連通空間41與滑動(dòng)軸承17a之間設(shè)置有滑動(dòng)密封件35。該滑動(dòng)密封件35將連通空間41與殼體23的內(nèi)部空間(止轉(zhuǎn)棒軛容納空間)氣密劃分。
[0041]驅(qū)動(dòng)軸33b從軛板36向下方(Z2方向)延伸。該驅(qū)動(dòng)軸33b支承于設(shè)置在殼體23內(nèi)的滑動(dòng)軸承17b。由此，驅(qū)動(dòng)軸33b也構(gòu)成為能夠沿圖中上下方向(圖中箭頭Zl、Z2方向)移動(dòng)。
[0042]驅(qū)動(dòng)軸33a、33b分別支承于滑動(dòng)軸承17a、17b，由此止轉(zhuǎn)棒軛32構(gòu)成為能夠在殼體23內(nèi)沿上下方向(圖中箭頭Z1、Z2方向)移動(dòng)。
[0043]軛板36上形成有橫長(zhǎng)窗39。該橫長(zhǎng)窗39沿與驅(qū)動(dòng)軸33a、33b的延伸方向交叉的方向例如正交的方向(圖2中箭頭X1、X2方向)延伸。
[0044]滾子軸承37配設(shè)于該橫長(zhǎng)窗39內(nèi)。滾子軸承37構(gòu)成為能夠在橫長(zhǎng)窗39內(nèi)滾動(dòng)。并且，與偏心銷(xiāo)14a卡合的卡合孔38形成于滾子軸承37的中心位置。
[0045]若馬達(dá)15驅(qū)動(dòng)而使驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸15a旋轉(zhuǎn)，則偏心銷(xiāo)14a以描畫(huà)出圓弧的方式旋轉(zhuǎn)。由此，止轉(zhuǎn)棒軛32沿圖中箭頭Zl、Z2方向往復(fù)移動(dòng)。此時(shí)，滾子軸承37在橫長(zhǎng)窗39內(nèi)沿圖中箭頭X1、X2方向往復(fù)移動(dòng)。
[0046]第I級(jí)置換器3a與配設(shè)于止轉(zhuǎn)棒軛32的下部的驅(qū)動(dòng)軸33b連接。由此，通過(guò)止轉(zhuǎn)棒軛32沿圖中箭頭Zl、Z2方向往復(fù)移動(dòng)，第I級(jí)置換器3a及與其連接的第2級(jí)置換器3b分別在第I級(jí)缸體1a及第2級(jí)缸體1b內(nèi)也沿箭頭Zl、Z2方向往復(fù)移動(dòng)。
[0047]另外，為了方便說(shuō)明，關(guān)于設(shè)置于止轉(zhuǎn)棒軛32的止轉(zhuǎn)棒軛配管40將后述。
[0048]回到圖1，對(duì)閥機(jī)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)施方式中，對(duì)使用回轉(zhuǎn)閥RV作為閥機(jī)構(gòu)的例子進(jìn)行說(shuō)明。然而，也能夠使用例如滑閥等其他閥機(jī)構(gòu)。
[0049]回轉(zhuǎn)閥RV用于切換工作氣體的流路。該回轉(zhuǎn)閥RV作為將從氣體壓縮機(jī)I的吐出口吐出的工作氣體導(dǎo)入到第I級(jí)置換器3a的供給用閥(Vl)發(fā)揮作用，并且作為將工作氣體從第I級(jí)置換器3a導(dǎo)入到氣體壓縮機(jī)I的吸氣口的排出用閥(V2)發(fā)揮作用。
[0050]該回轉(zhuǎn)閥RV具有定子閥8和轉(zhuǎn)子閥9。
[0051]定子閥8通過(guò)銷(xiāo)19以非旋轉(zhuǎn)方式固定于殼體23。相對(duì)于此，轉(zhuǎn)子閥9可旋轉(zhuǎn)地支承于殼體23內(nèi)。
[0052]轉(zhuǎn)子閥9上連接有止轉(zhuǎn)棒軛機(jī)構(gòu)22的偏心銷(xiāo)14a。轉(zhuǎn)子閥9通過(guò)偏心銷(xiāo)14a的旋轉(zhuǎn)而相對(duì)于定子閥8進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
[0053]氣體流路21的一端連接于連通空間41。并且，氣體流路21的另一端通過(guò)與回轉(zhuǎn)閥RV連接而選擇性地連接于氣體壓縮機(jī)I的吐出口或氣體壓縮機(jī)I的吸氣口。該氣體流路21能夠形成于殼體23內(nèi)。然而，也可以將氣體流路21設(shè)為其他結(jié)構(gòu)，例如可以采用如下結(jié)構(gòu)，由配管構(gòu)成氣體流路21，并在殼體23的外部將回轉(zhuǎn)閥RV和連通空間41連接。
[0054]若隨著轉(zhuǎn)子閥9的旋轉(zhuǎn)而打開(kāi)供給用閥Vl (若氣體壓縮機(jī)I的吐出口與連通空間41連通)，則高壓工作氣體從氣體壓縮機(jī)I經(jīng)由供給配管la、回轉(zhuǎn)閥RV及氣體流路21供給到連通空間41。
[0055]另一方面，若在產(chǎn)生寒冷之后隨著轉(zhuǎn)子閥9的旋轉(zhuǎn)而打開(kāi)排出用閥V2 (若氣體流路21與氣體壓縮機(jī)I的吸氣口連通)，則產(chǎn)生寒冷而成為低壓的工作氣體從連通空間41流入到氣體流路21、回轉(zhuǎn)閥RV。接著，回轉(zhuǎn)閥RV與排出配管Ib連通，工作氣體經(jīng)由排出配管Ib流入到氣體壓縮機(jī)I的吸氣口。
[0056]通過(guò)馬達(dá)15使轉(zhuǎn)子閥9連續(xù)旋轉(zhuǎn)，由此使上述的工作氣體從供給配管Ia供給到連通空間41的動(dòng)作以及工作氣體從連通空間41向排出配管Ib排出的動(dòng)作反復(fù)實(shí)施。
[0057]該工作氣體的供給及排出時(shí)刻以及置換器3a、3b的往復(fù)驅(qū)動(dòng)時(shí)刻與曲柄14的旋轉(zhuǎn)同步。因此，通過(guò)適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)工作氣體的供給與排出相位以及各置換器3a、3b的往復(fù)驅(qū)動(dòng)相位，能夠使工作氣體在第I級(jí)膨脹室Ila及第2級(jí)膨脹室Ilb內(nèi)膨脹。由此，能夠在各膨脹室IlaUlb中產(chǎn)生寒冷。
[0058]接著，對(duì)使工作氣體在第I級(jí)置換器3a與殼體23之間流動(dòng)的配管進(jìn)行說(shuō)明。
[0059]本實(shí)施方式中，作為使工作氣體在第I級(jí)置換器3a與殼體23之間流動(dòng)的配管，示出了使用止轉(zhuǎn)棒軛配管40的例子。如圖1及圖2所示，該止轉(zhuǎn)棒軛配管40設(shè)置于止轉(zhuǎn)棒軛機(jī)構(gòu)22。
[0060]止轉(zhuǎn)棒軛配管40為使工作氣體在第I級(jí)置換器3a與殼體23之間流動(dòng)的配管。更具體而言，止轉(zhuǎn)棒軛配管40為將形成于殼體23的連通空間41和形成于第I級(jí)置換器3a的工作氣體流路4a連通的配管。
[0061]該止轉(zhuǎn)棒軛配管40具有上部配管40a、迂回配管40b及下部配管40c。該各配管40a、40b及40c成為一體連接的結(jié)構(gòu)。
[0062]上部配管40a形成為上下貫穿驅(qū)動(dòng)軸33a。該上部配管40a形成為沿驅(qū)動(dòng)軸33a的中心軸向上下方向(箭頭Z1、Z2方向)貫穿。
[0063]上部配管40a的上端部在驅(qū)動(dòng)軸33a的上端部開(kāi)口。并且，如前所述，驅(qū)動(dòng)軸33a的上端部的預(yù)定范圍插入到連通空間41中。由此，上部配管40a的上端部構(gòu)成為與連通空間41連通。
[0064]迂回配管40b形成于止轉(zhuǎn)棒軛32的軛板36內(nèi)。軛板36上形成有橫長(zhǎng)窗39。迂回配管40b形成為繞過(guò)該橫長(zhǎng)窗39 (參考圖2)。
[0065]迂回配管40b的上端部與形成于驅(qū)動(dòng)軸33a的上部配管40a的下端部連接。并且，迂回配管40b的下端部與形成于接著要敘述的驅(qū)動(dòng)軸33b的下部配管40c的上端部連接。
[0066]下部配管40c形成為上下貫穿設(shè)置于軛板36的下部的驅(qū)動(dòng)軸33b。該下部配管40c形成為沿驅(qū)動(dòng)軸33b的中心軸向上下方向(箭頭Zl、Z2方向)貫穿。
[0067]上部配管40a的下端部與迂回配管40b的上端部連接。并且，迂回配管40b的下端部與下部配管40c的上端部連接。由此，殼體23 (連通空間41)和第I級(jí)置換器3a經(jīng)由具有上部配管40a、迂回配管40b及下部配管40c的止轉(zhuǎn)棒軛配管40連接。
[0068]另外，上述的實(shí)施方式中，示出了將迂回配管40b形成于軛板36的內(nèi)部的結(jié)構(gòu)例。然而，也能夠?qū)⒂鼗嘏涔?0b配設(shè)于軛板36的外周。
[0069]S卩，還能夠由與驅(qū)動(dòng)軸33分體的配管來(lái)構(gòu)成迂回配管40b，并將該分體的迂回配管40b安裝成環(huán)繞軛板36的外周，只要能夠與止轉(zhuǎn)棒軛32成一體地沿上下方向移動(dòng)即可。
[0070]本實(shí)施方式所涉及的GM式制冷機(jī)中，若高壓工作氣體從氣體壓縮機(jī)I經(jīng)由回轉(zhuǎn)閥RV等供給到連通空間41 (殼體23)，則該高壓工作氣體從上部配管40a的上端部流入到止轉(zhuǎn)棒軛配管40內(nèi)。
[0071]流入到止轉(zhuǎn)棒軛配管40內(nèi)的高壓工作氣體依次通過(guò)上部配管40a、迂回配管40b及下部配管40c，并經(jīng)由氣體流路LI流入到第I級(jí)置換器3a的內(nèi)部。
[0072]止轉(zhuǎn)棒軛配管40不經(jīng)由上部室13而連接連通空間41和第I級(jí)置換器3a。即，上部室13與用于將工作氣體導(dǎo)入到置換器的流路是分開(kāi)的。因此，從氣體壓縮機(jī)I供給的高壓工作氣體不流入上部室13，而從殼體23流入到第I級(jí)置換器3a。
[0073]另一方面，在各膨脹室IlaUlb中膨脹的低壓工作氣體通過(guò)氣體流路L2?L4及各工作氣體流路4a、4b等流入到氣體流路LI。如前所述，氣體流路LI與下部配管40c連接。因此，該低壓工作氣體流入到止轉(zhuǎn)棒軛配管40內(nèi)。
[0074]流入到止轉(zhuǎn)棒軛配管40內(nèi)的低壓工作氣體依次通過(guò)下部配管40c、迂回配管40b及上部配管40a，并經(jīng)由氣體流路21到達(dá)排出配管lb。
[0075]如前所述，止轉(zhuǎn)棒軛配管40不經(jīng)由上部室13而連接連通空間41和第I級(jí)置換器3a。即，止轉(zhuǎn)棒軛配管40通過(guò)與上部室13分開(kāi)的配管來(lái)連接連通空間41和第I級(jí)置換器3a。因此，低壓工作氣體回流到氣體壓縮機(jī)I時(shí)，低壓工作氣體也不會(huì)流入到上部室13，而從殼體23回流到氣體壓縮機(jī)I。
[0076]如此，本實(shí)施方式所涉及的GM式制冷機(jī)中，殼體23 (連通空間41)和第I級(jí)置換器3a通過(guò)止轉(zhuǎn)棒軛配管40連接。并且，止轉(zhuǎn)棒軛配管40為旁通上部室13的結(jié)構(gòu)。S卩，上部室13不是工作氣體的流路。另外，上部室13中，在置換器3a與缸體1a之間、驅(qū)動(dòng)軸與殼體之間等的間隙有可能發(fā)生工作氣體的泄漏。但是，上部室13始終與低壓的止轉(zhuǎn)棒軛容納空間連通，因此上部室13的壓力變化較小。
[0077]因此，即使置換器3a、3b通過(guò)止轉(zhuǎn)棒軛機(jī)構(gòu)22上下往復(fù)移動(dòng)導(dǎo)致上部室13的容積隨之發(fā)生變化，由于該上部室13中的壓力變化不大，因此也能夠抑制工作氣體產(chǎn)生壓縮熱。由此,能夠降低工作氣體的熱損失。
[0078]并且，由于在工作氣體所流動(dòng)的流路中不存在具有較大容積的上部室13，因此能夠降低對(duì)氣體壓縮機(jī)I進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的馬達(dá)的電力消耗。由此，能夠提高GM式制冷機(jī)的能源效率(C0P:由(制冷能力)+ (消耗電力)求出)。
[0079]另外，工作氣體從止轉(zhuǎn)棒軛配管40直接向第I級(jí)置換器3a內(nèi)的工作氣體流路4a流入或者從第I級(jí)置換器3a內(nèi)的工作氣體流路4a直接向止轉(zhuǎn)棒軛配管40流出。
[0080]接著，利用圖3至圖6，對(duì)本發(fā)明的其他實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
[0081]另外，在圖3至圖6中，對(duì)于與前面已說(shuō)明的圖1及圖2所示的結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)標(biāo)注同一符號(hào)，并省略其說(shuō)明。
[0082]圖3所示的實(shí)施方式所涉及的GM式制冷機(jī)中，將驅(qū)動(dòng)軸配管50僅形成于止轉(zhuǎn)棒軛的驅(qū)動(dòng)軸33b。該驅(qū)動(dòng)軸配管50的下端部連接于在第I級(jí)置換器3a的高溫側(cè)端部形成的氣體流路LI。
[0083]并且，驅(qū)動(dòng)軸配管50的上端部與連接孔50a連接。驅(qū)動(dòng)軸配管50沿第I級(jí)置換器3a的移動(dòng)方向(Zl、Z2方向)延伸，相對(duì)于此，連接孔50a沿與其交叉的方向(Yl、Y2方向)形成。該連接孔50a的一端與驅(qū)動(dòng)軸配管50的上端部連接，另一端部向驅(qū)動(dòng)軸33b的外周開(kāi)口。
[0084]設(shè)置于殼體23的滑動(dòng)軸承17b上形成有長(zhǎng)孔51。該長(zhǎng)孔51形成在滑動(dòng)軸承17b的與驅(qū)動(dòng)軸33b相對(duì)的內(nèi)周面、與所述連接孔50a對(duì)置的位置。
[0085]長(zhǎng)孔51形成為沿驅(qū)動(dòng)軸33b的移動(dòng)方向(Z1、Z2方向)較長(zhǎng)地延伸。該長(zhǎng)孔51的長(zhǎng)度設(shè)定為比各置換器3a、3b上下移動(dòng)的距離長(zhǎng)。因此，連接孔50a和長(zhǎng)孔51與各置換器3a、3b的上下移動(dòng)無(wú)關(guān)始終維持連接狀態(tài)。
[0086]并且，長(zhǎng)孔51與形成于殼體23的氣體流路21連接。因此，長(zhǎng)孔51經(jīng)由氣體流路
21、回轉(zhuǎn)閥RV及各配管la、lb與氣體壓縮機(jī)I連接。即，該長(zhǎng)孔51作為連通空間發(fā)揮作用。
[0087]此外，本實(shí)施方式中使用的滑動(dòng)軸承17b選用還作為密封材料發(fā)揮作用的材料。由此，滑動(dòng)軸承17b和驅(qū)動(dòng)軸33b維持氣密狀態(tài)。因此，在連接孔50a與長(zhǎng)孔51的連接位置降低工作氣體的泄漏。另外，可以設(shè)置將長(zhǎng)孔51與止轉(zhuǎn)棒軛容納空間之間、或長(zhǎng)孔51與上部室13之間密封的密封部件。作為密封部件，優(yōu)選滑動(dòng)密封件等。
[0088]本實(shí)施方式所涉及的GM式制冷機(jī)中，第I級(jí)置換器3a和殼體23 (長(zhǎng)孔51)不經(jīng)由上部室13，而通過(guò)驅(qū)動(dòng)軸配管50連接。由此，即使置換器3a、3b往復(fù)運(yùn)動(dòng)，也可抑制上部室13中產(chǎn)生壓縮熱，能夠降低工作氣體的熱損失，并且能夠提高能源效率(C0P)。此外，本實(shí)施方式中，以使用止轉(zhuǎn)棒軛機(jī)構(gòu)作為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行了說(shuō)明，但不限于此。還可通過(guò)不同于止轉(zhuǎn)棒軛機(jī)構(gòu)的凸輪機(jī)構(gòu)或由線性馬達(dá)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸。
[0089]圖4及圖5表示另一實(shí)施方式所涉及的GM式制冷機(jī)。
[0090]本實(shí)施方式所涉及的GM式制冷機(jī)中，使用連接機(jī)構(gòu)60連接殼體23和第I級(jí)置換器3a。連接機(jī)構(gòu)60具有立設(shè)配管61和容納部62等。
[0091]立設(shè)配管61為直線形狀管，從第I級(jí)置換器3a的高溫側(cè)端部的上表面朝向上方立設(shè)。該立設(shè)配管61能夠通過(guò)例如焊接等接合法固定于第I級(jí)置換器3a。然而，固定方法不限于此，還能夠利用壓入等其他固定方法。
[0092]并且，本實(shí)施方式中，在第I級(jí)置換器3a的高溫端側(cè)形成有多個(gè)(例如4個(gè))氣體流路LI。立設(shè)配管61與該各氣體流路LI對(duì)應(yīng)地配設(shè)有多個(gè)。然而，根據(jù)工作氣體的流量，還能夠設(shè)為單個(gè)氣體流路LI及立設(shè)配管61。
[0093]在殼體23的與立設(shè)配管61對(duì)置的位置形成有容納部62。該容納部62為形成于殼體23的凹狀空間。在該容納部62連接有氣體流路21。氣體流路21的端部對(duì)應(yīng)于容納部62的數(shù)量而分支。該各分支配管連接于各容納部62的底部。
[0094]各立設(shè)配管61插入到對(duì)應(yīng)的各容納部62內(nèi)。由于立設(shè)配管61固定于第I級(jí)置換器3a，因此隨著第I級(jí)置換器3a的移動(dòng)而上下(Z1、Z2方向)移動(dòng)。連接機(jī)構(gòu)60構(gòu)成為使立設(shè)配管61在容納部62內(nèi)能夠移動(dòng)。
[0095]并且，即使立設(shè)配管61在容納部62內(nèi)移動(dòng)，立設(shè)配管61與容納部62之間也維持氣密狀態(tài)。為了維持該氣密狀態(tài)，可采用在立設(shè)配管61與容納部62之間配設(shè)例如密封材料等的結(jié)構(gòu)。能夠使用例如滑動(dòng)密封件作為密封材料。
[0096]并且，立設(shè)配管61插入到容納部62內(nèi)的深度設(shè)定為具有如下長(zhǎng)度:即使第I級(jí)置換器3a移動(dòng)，立設(shè)配管61也不會(huì)脫離容納部62而能夠維持連接狀態(tài)。
[0097]本實(shí)施方式所涉及的GM式制冷機(jī)不經(jīng)由上部室13而通過(guò)連接機(jī)構(gòu)60 (立設(shè)配管61、容納部62)連接第I級(jí)置換器3a和殼體23。因此，本實(shí)施方式所涉及的GM式制冷機(jī)中，即使置換器3a、3b往復(fù)運(yùn)動(dòng)，也能夠抑制上部室13中產(chǎn)生壓縮熱，從而能夠降低工作氣體的熱損失，并且能夠提高能源效率(C0P)。
[0098]此外，上述的實(shí)施方式中，采用了在殼體23設(shè)置容納部62、在第I級(jí)置換器3a設(shè)置立設(shè)配管61的結(jié)構(gòu)。然而，還能夠采用在殼體23設(shè)置立設(shè)配管61、在第I級(jí)置換器3a設(shè)置容納部62的結(jié)構(gòu)。
[0099]圖6表示又一實(shí)施方式所涉及的GM式制冷機(jī)。
[0100]本實(shí)施方式所涉及的GM式制冷機(jī)中，使用可撓曲配管70連接殼體23和第I級(jí)置換器3a。
[0101]第I級(jí)置換器3a中，在高溫側(cè)端部形成有多個(gè)氣體流路LI。并且，在殼體23的與各氣體流路LI對(duì)置的位置形成有從氣體流路21分支而成的分支流路21a。可撓曲配管70設(shè)置成連接分支流路21a和氣體流路LI。
[0102]氣體流路LI和可撓曲配管70連接的位置以及分支流路21a和可撓曲配管70連接的位置隨著第I級(jí)置換器3a而移動(dòng)?？蓳锨涔?0構(gòu)成為即使第I級(jí)置換器3a上下移動(dòng)也通過(guò)撓曲變形而維持分支流路21a與氣體流路LI的連接。
[0103]只要是隨著第I級(jí)置換器3a的移動(dòng)而撓曲且能夠維持氣密性的材料，可撓曲配管70的材料及結(jié)構(gòu)沒(méi)有特別限制。例如能夠使用由具有可撓性及耐久性的樹(shù)脂構(gòu)成的軟管或金屬制的折皺結(jié)構(gòu)配管。另外，可撓曲配管70優(yōu)選具有伸縮性。
[0104]本實(shí)施方式所涉及的GM式制冷機(jī)中，第I級(jí)置換器3a和殼體23也不經(jīng)由上部室13而通過(guò)可撓曲配管70連接。因此，本實(shí)施方式所涉及的GM式制冷機(jī)中，即使置換器3a、3b往復(fù)運(yùn)動(dòng)，也可以抑制在上部室13中產(chǎn)生壓縮熱，能夠降低工作氣體的熱損失，并且能夠提高能源效率(COP)。
[0105]以上，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了詳細(xì)敘述，但本發(fā)明不限于上述的特定實(shí)施方式，在權(quán)利要求所記載的本發(fā)明宗旨的范圍內(nèi)能夠進(jìn)行各種變形、變更。
【權(quán)利要求】
1.一種超低溫制冷機(jī),具有: 壓縮機(jī)，對(duì)工作氣體進(jìn)行壓縮； 殼體，具有通過(guò)所述壓縮機(jī)壓縮的所述工作氣體流出流入的空間； 缸體，一端連接于所述殼體，另一端具有膨脹空間；以及 置換器，在所述缸體的內(nèi)部往復(fù)移動(dòng)的同時(shí)，允許工作氣體經(jīng)由設(shè)置于內(nèi)部的工作氣體流路向所述膨脹空間流入或從所述膨脹空間流出，所述超低溫制冷機(jī)的特征在于，所述工作氣體在將所述空間和所述工作氣體流路連通的配管中流動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低溫制冷機(jī)，其特征在于， 所述超低溫制冷機(jī)還具備對(duì)所述置換器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)軸， 所述配管與所述驅(qū)動(dòng)軸一體設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超低溫制冷機(jī)，其特征在于， 所述空間設(shè)置于所述驅(qū)動(dòng)軸的端部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低溫制冷機(jī)，其特征在于， 所述配管立設(shè)于所述置換器上， 并且，所述配管可移動(dòng)地插入到形成于所述殼體且所述工作氣體流出流入的容納部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低溫制冷機(jī)，其特征在于， 所述配管具有撓性。
【文檔編號(hào)】F25B9/14GK104075478SQ201410075092
【公開(kāi)日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年3月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月28日
【發(fā)明者】山田航司 申請(qǐng)人:住友重機(jī)械工業(yè)株式會(huì)社