超低温制冷装置的制造方法
【专利说明】超低温制冷装置
[0001]本申请是申请号为201210311532.8、申请日为2012年8月28日、发明名称为“超低温制冷装置”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及一种超低温制冷装置，尤其涉及一种具有置换器的超低温制冷装置。
【背景技术】
[0003]以往以来，作为具备置换器的超低温制冷装置已知吉福德-麦克马洪制冷机(以下称为GM制冷机)。该GM制冷机构成为置换器通过驱动装置在工作缸内往复移动。
[0004]并且，在工作缸与置换器之间形成有膨胀空间。而且，成为如下结构，即通过置换器在工作缸内往复移动来使供给至膨胀空间的高压制冷剂气体膨胀，由此产生超低温寒冷。
[0005]一般在该种GM制冷机中，置换器在工作缸内往复一次的I循环中，从下死点向上死点移动时的移动速度和从上死点向下死点移动时的移动速度设定为相等。即，以往置换器的I循环中的移动构成为沿着大致正弦波移动(专利文献I)。
[0006]专利文献1:日本专利第2617681号公报
[0007]一般在置换器处于上死点附近位置时实施使膨胀室内的制冷剂气体膨胀来产生寒冷的膨胀处理。
[0008]然而，专利文献I公开的超低温制冷装置构成为虽然在上死点瞬间停止但立即朝向下死点开始动作。因此，产生制冷剂气体的膨胀行程不充分且冷却效率下降之类的问题点。
【发明内容】
[0009]本发明是鉴于上述问题点而完成的，其目的在于提供一种谋求提高制冷效率的超低温制冷装置。
[0010]从第I观点考虑，上述课题能够通过超低温制冷装置解决，所述超低温制冷装置具有通过止转棒轭机构在工作缸内往复移动的置换器，该止转棒轭机构具备卡合成能够使滚子轴承进行移动的止转棒轭，并且
[0011]伴随该置换器的移动而使形成于所述工作缸内的膨胀空间内的制冷剂气体膨胀来产生寒冷，其特征在于，
[0012]在所述止转棒轭的与所述置换器的上死点对应的位置设置凹状部。
[0013]发明效果
[0014]根据公开的超低温制冷装置，由于能够加长制冷剂气体的膨胀行程，因此能够谋求提高冷却效率。
【附图说明】
[0015]图1是作为本发明的一实施方式的GM制冷机的概要结构图。
[0016]图2是放大表示设置于作为本发明的一实施方式的GM制冷机的止转棒轭机构的分解立体图。
[0017]图3(A)及图3(B)是放大表示止转棒轭机构的滑块框的图。
[0018]图4是作为本发明的一实施方式的GM制冷机中的置换器的移动曲线图。
[0019]图5是用于说明设置于作为本发明的一实施方式的GM制冷机的止转棒轭机构的动作的图。
[0020]图6是作为本发明的一实施方式的GM制冷机的P-V线图。
[0021]图7是表示本发明的效果的图。
[0022]图8是表示止转棒轭机构的第I变形例的图。
[0023]图9是表示止转棒轭机构的第2变形例的图。
[0024]图中:1-GM制冷机，3-驱动机构，5-气体供给系统，6-气体压缩机，7-吸气阀，8-排气阀，9-气体流路，10-第I级工作缸，11-第I级置换器，12、22-蓄冷器，13、23-蓄冷材料，15-第I级膨胀室，20-第2级工作缸，21-第2级置换器、25-第2级膨胀室，28-冷却台，30-马达，31-马达轴，32-止转棒轭机构，34-曲柄部件，35-滚子轴承，36-止转棒轭，37-驱动臂，38-滑动槽，39-凸状部，45-凹状部，39a,45a圆弧形状部，39b,45b直线形状部。
【具体实施方式】
[0025]接着，对于本发明的实施方式与附图一同进行说明。
[0026]图1表示作为本发明的一实施方式的超低温制冷装置。以下说明中，作为超低温制冷装置举出利用吉福德-麦克马洪循环的的超低温制冷装置(以下称为GM制冷机)为例子进行说明。然而，本发明的应用并不限于GM制冷机，能够应用于使用置换器的各种超低温制冷装置(例如索尔凡制冷机、斯特林制冷机等)。
[0027]本实施方式所涉及的GM制冷机I为2级式制冷机，其具有第I级工作缸10和第2级工作缸20。该第I级工作缸10及第2级工作缸20由导热率较低的不锈钢形成。并且，构成为第2级工作缸20的高温端与第I级工作缸10的低温端连结。
[0028]第2级工作缸20具有小于第I级工作缸10的直径。在第I级工作缸10及第2级工作缸20内分别插入有第I级置换器11及第2级置换器21。第I级置换器11及第2级置换器21相互连结，通过驱动机构3在第I级工作缸10、第2级工作缸20的轴向(图中为箭头Zl、Z2方向)上往复移动。
[0029]并且，第I级置换器11及第2级置换器21的内部分别设置有蓄冷器12、蓄冷器22。在该蓄冷器12、蓄冷器22的内部分别填充有蓄冷材料13、蓄冷材料23。并且，第I级工作缸10内的高温端形成有空洞14，且在低温端形成有第I级膨胀室15。另外，第2级工作缸20的低温侧形成有第2级膨胀室25。
[0030]在第I级置换器11及第2级置换器21上设置有多个制冷剂气体(氦气)流动的气体流路LI?L4。气体流路LI连接空洞14和蓄冷器12，气体流路L2连接蓄冷器12和第I级膨胀室15。并且，气体流路L3连接第I级膨胀室15和蓄冷器22，气体流路L4连接蓄冷器22和第2级膨胀室25。
[0031]第I级工作缸10的高温端侧的空洞14连接于气体供给系统5。气体供给系统5包括气体压缩机6、吸气阀7、排气阀8及气体流路9等而构成。
[0032]吸气阀7连接于气体压缩机6的吸气口侧，并且排气阀8连接于气体压缩机6的排气口侧。若打开吸气阀7并且关闭排气阀8，则制冷剂气体从气体压缩机6通过吸气阀7及气体流路9供给至空洞14内。若关闭吸气阀7且打开排气阀8，则空洞14内的制冷剂气体通过气体流路9及排气阀8回收至气体压缩机6。
[0033]驱动机构3使第I级置换器11及第2级置换器21在第I级工作缸10及第2级工作缸20内往复移动。该驱动机构3包括马达30和止转棒轭机构32。图2放大表示止转棒轭机构32。止转棒轭机构32大致包括曲柄部件34和止转棒轭36。
[0034]曲柄部件34固定于马达30的旋转轴(以下称为马达轴31)。该曲柄部件34构成为在从马达轴31的安装位置偏心的位置设置有曲柄销34a。因此，若将曲柄部件34安装于马达轴31，则马达轴31和曲柄销34a成为偏心的状态。
[0035]并且，在止转棒轭36上形成有向与各第I级置换器11、第2级置换器21的移动方向正交的方向(图中以箭头X1、X2表示的方向)延伸的滑动槽38。由此，止转棒轭36呈框形状。
[0036]在形成于止转棒轭36的滑动槽38中卡合有滚子轴承35。滚子轴承35构成为能够在滑动槽38内向箭头X1、X2方向转动。此外，为了方便，止转棒轭36及滑动槽38的具体结构将在后面详述。
[0037]在滚子轴承35的中心位置形成有与曲柄销34a卡合的曲柄销卡合孔35a。因此，在将曲柄销34a卡合于滚子轴承35的状态下若马达轴31旋转，则曲柄销34a以描绘圆弧的方式旋转，由此止转棒轭36向图中的箭头Z1、Z2方向往复移动。此时，滚子轴承35在滑动槽38内向图中的箭头X1、X2方向往复移动。
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