超低温制冷的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种超低温制冷机，该超低温制冷机不受结构的复杂化的影响而能够抑制马达发生同步脱离。所述超低温制冷机具有：压缩机（1），压缩工作气体；置换器（3），供给被压缩的工作气体；止转棒轭机构（22），具有驱动置换器（3）的驱动轴（33）；马达（15），驱动止转棒轭机构（22）；壳体（23），容纳止转棒轭机构（22）；及阀机构（V1、V2），调整工作气体对置换器（3）的压力，其中，在将工作气体从压缩机（1）供给到阀机构（V1）的配管（1a）上设置与该供给配管（1a）分支的分支配管（40），并将该分支配管（40）连接到形成于驱动轴（33a）与壳体（23）之间的辅助空间（41）。
【专利说明】超低温制冷机
【技术领域】
[0001]本申请主张基于2013年I月21日申请的日本专利申请第2013-008755号的优先权。该申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。
[0002]本发明涉及一种通过马达来驱动置换器的超低温制冷机。
【背景技术】
[0003]众所周知作为产生超低温的制冷机有吉福德-麦克马洪(GM)制冷机。GM制冷机是利用因使用驱动机构在缸体内进行往复移动的置换器产生的空间的体积变化，并根据吉福德-麦克马洪制冷循环得到冷却效果的制冷机。
[0004]因此，由压缩机生成的高压工作气体在预定时刻利用阀机构被供给到置换器。并且，为了提高制冷效率，在置换器的内部配设有蓄冷材料。
[0005]提出有各种驱动该置换器的驱动机构。作为其中之一，有将马达用作驱动源且利用设置于壳体内的止转棒轭将马达的旋转运动转换成往复运动，并通过利用驱动轴连接止转棒轭与置换器而使置换器往复移动的驱动机构。
[0006]关于这种GM制冷机，提出有在壳体的驱动轴的前端部设置空间(称为辅助空间)，并且通过调整该辅助空间的压力来实现施加于马达的转矩的降低的制冷机(专利文献I)。
[0007]专利文献1:日本特开昭63-053469号公报
[0008]这种在壳体的驱动轴的前端部具有空间的GM制冷机，在壳体内形成从阀机构至辅助空间的气体流路，并对压缩机的高压侧配管及低压侧配管的连接进行切换。
[0009]然而，这种GM制冷机中存在其结构复杂及在气体流路中具有制冷剂气体泄漏的危险等问题。
[0010]并且，随着制冷能力相对于驱动源的能力的大型化，在运行循环中存在驱动转矩暂时增大的情况。这是因在置换器内产生的压力损失而引起的，且存在通过驱动转矩的增大量，引起驱动止转棒轭的马达的同步脱离(滑动)的危险。
【发明内容】
[0011]本发明是鉴于上述问题点而提出的，其目的在于提供一种不会导致结构的复杂化而能够防止马达发生同步脱离的超低温制冷机。
[0012]本发明的一方式的超低温制冷机，其具有:
[0013]压缩机，压缩工作气体；
[0014]置换器，供给被压缩的所述工作气体；
[0015]驱动机构，具有驱动所述置换器的驱动轴；
[0016]马达，驱动所述驱动机构；
[0017]壳体，容纳所述驱动机构；及
[0018]阀机构，调整所述工作气体对所述置换器的压力，其中，
[0019]在将所述工作气体从所述压缩机供给到所述阀机构的配管上设置从该配管分支的分支配管，并将该分支配管连接到形成于所述驱动轴与所述壳体之间的空间。
[0020]另外，本发明的另一方式的超低温制冷机，其具有:
[0021]压缩机，压缩工作气体；
[0022]置换器，供给被压缩的所述工作气体；
[0023]驱动机构，具有驱动所述置换器的驱动轴；
[0024]马达，驱动所述驱动机构；
[0025]壳体，容纳所述驱动机构；及
[0026]阀机构，调整所述工作气体对所述置换器的压力，其中，
[0027]在所述壳体的外部设置供给高压流体的高压流体源，
[0028]将从所述高压流体源供给所述高压流体的供给配管连接到形成于所述驱动轴与所述壳体之间的空间。
[0029]发明效果
[0030]根据公开的超低温制冷机，对形成于驱动轴与壳体之间的空间供给压力流体并对驱动轴施力，因此能够减轻马达负载转矩并防止马达发生同步脱离。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1是本发明的第I实施方式的GM制冷机的剖视图。
[0032]图2是放大显示止转棒轭机构的图。
[0033]图3是本发明的第I实施方式的GM制冷机的原理图。
[0034]图4是本发明的第2实施方式的GM制冷机的结构图。
[0035]图5是本发明的第3实施方式的GM制冷机的结构图。
[0036]图6是本发明的第4实施方式的GM制冷机的结构图。
[0037]图7是用于说明本发明的效果的图。
[0038]图8是表示辅助空间的压力与同步脱离电压之间的关系的图。
[0039]图中:1-气体压缩机，Ia-供给配管，Ib-排出配管，2-冷头，3-置换器，3a、3b_置换器，4-蓄冷材料，4a-第I级蓄冷材料，4b-第2级蓄冷材料，6、7_冷却台，8-定子阀，8b-气体流路，8c-槽，8d-气体流路，9-转子阀，9d-槽，10-缸体部，IOa-第I级缸体，IOb-第2级缸体，11-膨胀室，I Ia-第I级膨胀室，I Ib-第2级膨胀室，13-上部室，14-曲柄，14a-偏心销，15-马达，16-旋转轴承，17a、17b_滑动轴承，19-销，21-气体流路，22-止转棒轭机构，23-壳体，32-止转棒轭，33a、33b-驱动轴，35-滑动密封件，40-分支配管，41-辅助空间，42-减压机构，44-压力调整阀，46-缓冲罐，47-辅助配管，48-辅助室，50-密封机构，L1、L2、L3、L4-气体流路，RV-旋转阀，Vl-供气用阀，V2-排气用阀。
【具体实施方式】
[0040]接着，与附图一同对本发明的实施方式进行说明。
[0041]图1是表示本发明的第I实施方式的超低温制冷机的剖视图。在本实施方式中，作为超低温制冷机例举吉福德-麦克马洪(GM)型制冷机进行说明。
[0042]本实施方式的GM型制冷机具有气体压缩机I和冷头2。冷头2具有壳体部23和缸体部10。[0043]气体压缩机I从连接有排出配管Ib的吸气口吸入工作气体，将其压缩后，向与吐出口连接的供给配管Ia供给高压工作气体。可使用氦气作为工作气体。
[0044]本实施方式中示出2级式GM型制冷机，因而缸体部10具有第I级缸体IOa和第2级缸体IOb这两个缸体。在第I级缸体IOa的内部插入并安装第I级置换器3a。并且，在第2级缸体IOb的内部插入并安装第2级置换器3b。
[0045]该第I级置换器3a及第2级置换器3b彼此连结，且在各缸体10a、10b的内部能够沿缸体的轴向往复运动。在该各置换器3a、3b的内部形成有气体流路，在该气体流路内填充蓄冷材料4a、4b。
[0046]并且，位于上部的第I级缸体IOa上设置有向上方(Zl方向)延伸出的驱动轴33b。该驱动轴33b与后述止转棒轭机构22连接。
[0047]在第I级缸体IOa内的第2级缸体IOb侧的端部(图1中由箭头Z2表示的方向侧的端部)形成有第I级膨胀室11a。并且，在第I级缸体IOa的另一侧端部(图1中由箭头Zl表示的方向侧的端部)形成有上部室13。另外，在第2级缸体IOb内的与第I级缸体IOa侧相反的一侧的端部(图1中由箭头Z2表示的方向侧的端部)形成有第2级膨胀室lib。
[0048]上部室13与第I级膨胀室Ila经由气体流路L1、第I级蓄冷材料4a及气体流路L2连接。另外，气体流路LI形成于第I级置换器3a的上部，第I级蓄冷材料4a配设在形成于第I级置换器3a的内部的工作气体的气体流路内。另外，气体流路L2形成于第I级置换器3a的下部。
[0049]并且，第I级膨胀室Ila与第2级膨胀室Ilb经由气体流路L3、第2级蓄冷材料4b及气体流路L4连接。另外，气体流路L3形成于第2级置换器3b的上部，气体流路L4形成于第2级置换器3b的下部。
[0050]在第I级缸体IOa的外周面，在与第I级膨胀室Ila相对置的位置上安装第I级冷却台6。并且，在第2级缸体IOb的外周面，在与第2级膨胀室Ilb相对置的位置上安装第2级冷却台7。
[0051]上述第I级置换器3a及第2级置换器3b通过止转棒轭机构22(相当于权利要求中记载的驱动机构)沿图中的上下方向(箭头Z1、Z2方向)在第I级缸体IOa及第2级缸体IOb内移动。图2中放大示出止转棒轭机构22。
[0052]止转棒轭机构22具有曲柄14和止转棒轭32。
[0053]曲柄14固定于马达15的旋转轴(以下称为驱动旋转轴15a)。该曲柄14在从驱动旋转轴15a的安装位置偏心的位置上设置偏心销14a。因此，将曲柄14安装于驱动旋转轴15a时，驱动旋转轴15a与偏心销14a成为偏心的状态。
[0054]止转棒轭32由驱动轴33a、33b、轭板36及滚子轴承37等构成。在轭板36的中央上下位置上，驱动轴33被配设成向上下方向延出。
[0055]驱动轴33a自轭板36向上方(Zl方向)延出，并以能够沿设置于壳体23内的滑动轴承17a滑动的方式被支承。另外，驱动轴33a的上端部的预定范围被插入到后述辅助空间41 (辅助室48)内。
[0056]并且,驱动轴33b自轭板36的下方(Z2方向)延出，并以能够沿设置于壳体23内的滑动轴承17b滑动的方式被支承。因此，各驱动轴33a、33b在滑动轴承17a、17b内滑动，由此止转棒轭32在壳体23内沿上下方向(图中箭头Zl、Z2方向)往复移动。[0057]并且，轭板36上形成有横长窗口 39。该横长窗口 39形成为向相对于驱动轴33a、33b的延伸方向垂直的方向(图2中，箭头X1、X2方向)延伸。
[0058]在该横长窗口 39内配设有滚子轴承37。滚子轴承37能够在横长窗口 39内转动。并且，在滚子轴承37的中心位置上形成有与偏心销14a卡合的卡合孔38。
[0059]因此，若马达15在将偏心销14a卡合到滚子轴承37的状态下驱动而使驱动旋转轴15a进行旋转，则偏心销14a以画弧的方式旋转，由此，止转棒轭32沿图中的箭头Z1、Z2方向往复移动。此时，滚子轴承37在横长窗口 39内沿图中箭头X1、X2方向往复移动。
[0060]配设于止转棒轭32的下部的驱动轴33b与第I级置换器3a连接。因此，通过止转棒轭32沿图中箭头Zl、Z2方向往复移动，第I级置换器3a及与其连接的第2级置换器3b也在第I级缸体IOa及第2级缸体IOb内沿箭头Zl、Z2方向往复移动。
[0061]如上所述，止转棒轭机构22的驱动通过马达15的驱动而进行。因此，当在各置换器3a、3b上施加负载且驱动轴33a、33b相对于Zl、Z2方向的移动阻力变大时，其作为马达负载转矩施加到马达15上。
[0062]在此，关注一下自轭板36向上方延出的驱动轴33a。在壳体23的与该驱动轴33a对应的位置上形成有辅助室48，在该辅助室48的内部形成有辅助空间41。该辅助空间41为形成于驱动轴33a的上端部与壳体23之间的空间。驱动轴33a在该辅助空间41内能够沿图中的箭头Z1、Z2方向移动。
[0063]并且，在辅助空间41的止转棒轭机构22附近的端部、且比滑动轴承17a的配设位置稍靠上部的位置上设置有滑动密封件35。由此，辅助空间41与壳体23的内部空间通过滑动密封件35被气密地划分。并且，驱动轴33a构成为能够维持该气密状态且在辅助空间41内移动。从而，驱动轴33a和辅助室48构成活塞-缸体机构。
[0064]在该辅助空间41连接有分支配管40，对于分支配管40的详细内容将进行后述。
[0065]接着，返回图1，对成为阀机构的旋转阀RV进行说明。旋转阀RV在工作气体的流路中设置于压缩机I与上部室13之间。该旋转阀RV通过切换工作气体的流路而作为供气用阀(Vl)和排气用阀(V2)发挥作用，所述供气用阀(Vl)将从气体压缩机I的吐出口吐出的工作气体导入到上部室13内，所述排气用阀(V2)将上部室13内的工作气体导入到气体压缩机I的吸气口。
[0066]旋转阀RV具有定子阀8和转子阀9。转子阀9被支承为能够在壳体23内旋转。
[0067]定子阀8通过销19被固定在壳体23而不会旋转。相反，转子阀9上连接有止转棒轭机构22的偏心销14a，通过偏心销14a的旋转，转子阀9相对于定子阀8旋转。由此，旋转阀RV也将马达15作为驱动源而旋转驱动转子阀9。
[0068]并且，在壳体23上形成有气体流路21，该气体流路的一端与上部室13连接且另一端与旋转阀RV连接。随着构成旋转阀RV的转子阀9的旋转，供气用阀Vl打开，由此，气体压缩机I的吐出侧吐出口与上部室13连通，高压工作气体从气体压缩机I的吐出口经由供给配管Ia供给到上部室13。
[0069]另一方面，若排气用阀V2随着转子阀9的旋转而打开，则气体流路21与气体压缩机I的吸气口连通，且产生寒冷，而成为低压的工作气体经由排出配管Ib流入到气体压缩机I的吸气口。
[0070]若转子阀9通过马达15旋转，则反复实施向上部室13供给工作气体(供气)的动作与回收来自上部室13的工作气体(排气)的动作。工作气体的供给与回收的反复和置换器3a、3b的往复驱动均与曲柄14的旋转同步。因此，通过适当调节反复进行工作气体的供给与回收的相位和往复驱动各置换器3a、3b的相位，工作气体在第I级膨胀室Ila及第2级膨胀室Ilb内绝热膨胀而产生寒冷。
[0071]在此，对形成于壳体23的辅助空间41及与其连接的分支配管40进一步进行详细说明。
[0072]另外，在以下说明中利用图3进彳丁说明，图3表不图1所不的GM制冷机的基本结构。为了便于图示及说明，图3所示的GM制冷机表示I级式GM制冷机，并且旋转阀RV也简化了供气用阀Vl及排气用阀V2而进行图示。
[0073]另外，图1中，在止转棒轭机构22的下部配设各置换器3a、3b，但在图3中，在止转棒轭机构22的上部(箭头Zl方向侧)配设置换器3。即图3所示的GM制冷机成对图1所示的GM制冷机进行上下倒置的结构。
[0074]通常，GM制冷机与所使用的设备的结构对应，且以各种姿势安装于设备上。由此，如图3所示的对GM制冷机进行上下倒置的使用形态也被广泛实施(例如低温泵等)。
[0075]另外，图3中省略曲柄14、偏心销14a、马达15及滚子轴承37等的图示。
[0076]图3表不置换器3可在缸体部10内移动且膨胀室11的容积成为最大的状态。从该状态使置换器3向上移动(沿箭头Zl方向移动)时，通过关闭供气用阀Vl且打开排气用阀V2，膨胀室11内的工作气体通过配设于置换器3内的蓄冷材料4内，并经由气体流路21及旋转阀RV (排气用阀V2)等流入到气体压缩机I的吸气口。
[0077]为了提高冷却效率，蓄冷材料4以高密度配设于置换器3内，由此，工作气体通过蓄冷材料4内时的压力损失变大。因该压力损失产生的荷载经由驱动轴33b传递至止转棒轭机构22，并作为马达负载转矩而施加到驱动该止转棒轭机构22的马达15上。
[0078]并且如图3所示，在止转棒轭机构22的上部配设置换器3的结构中，当置换器3向上移动时，其自身重量也被施加到止转棒轭机构22。由此，该止转棒轭机构22的自身重量也作为马达负载转矩被施加到马达15上。
[0079]另外，GM制冷机的能力变大而要求大型化时，与此相伴，旋转阀RV也需要大型化。由此，需要使由于大型化而因密封所需要的压力产生的滑动阻力也增大的转子阀9旋转，其也作为马达负载转矩被施加到马达15上。
[0080]由此，马达15上施加有很大的马达负载转矩。并且，如上所述，施加有规定值以上的马达负载转矩时，马达15会发生同步脱离(滑动)，有可能无法进行正常的循环运行。
[0081 ] 然而，本实施方式所涉及的GM制冷机中，如上所述在与壳体23的驱动轴33a对应的位置上形成有辅助空间41。驱动轴33a在该辅助空间41内能够沿置换器3的移动方向(图中箭头Z1、Z2方向)移动。
[0082]该辅助空间41上连接有分支配管40。分支配管40为使连接气体压缩机I与供气用阀Vl的供给配管Ia分支的配管。由此，经由分支配管40向辅助空间41内供给有由气体压缩机I生成的高压工作气体。
[0083]在此，对因设置分支配管40及辅助空间41产生的作用进行说明。
[0084]如上所述，由气体压缩机I生成的高压工作气体供给到分支配管40。并且，分支配管40在供气用阀Vl的上游侧被分支，因此经由分支配管40向辅助空间41内始终供给有高压工作气体。
[0085]并且，如上所述，在辅助空间41的靠近止转棒轭机构22的端部设置有滑动密封件35，其对辅助空间41的内壁与驱动轴33a之间进行密封。由此，辅助空间41与壳体23的内部空间被气密地划分，不会发生从分支配管40供给到辅助空间41的高压工作气体泄漏到壳体23的内部空间的情况。
[0086]因此，若高压工作气体供给到辅助空间41，则驱动轴33a朝上方向被移动施力。如上所述，驱动轴33a经由止转棒轭机构22与置换器3连接。由此，通过供给到辅助空间41的工作气体的压力，置换器3朝上方向(朝膨胀室11的容积变小的方向)被移动施力。
[0087]S卩，供给到辅助空间41的工作气体的压力在置换器3通过止转棒轭机构22朝上方向被移动施力时，作为对其进行辅助的辅助力发挥作用。施加于马达15的马达负载转矩因该辅助力下降。
[0088]如此，在本实施方式所涉及的GM制冷机中，马达负载转矩因供给到辅助空间41的工作气体而下降，因此，即使当因在蓄冷材料4内流动的工作气体产生的压力损失较大时，置换器3的自身重量被施加到马达15时、或如旋转阀RV随着GM制冷机的输出的增大而大型化时，也能够防止马达15发生同步脱离(滑动)。
[0089]并且，本实施方式中，分支配管40设置于壳体23的外部，且从壳体23的外部直接与辅助空间41连接。具体而言，在壳体23的与辅助空间41对应的位置上形成有气体流通孔23a,分支配管40的端部固定在壳体23上，以使分支配管40与气体流通孔23a的外侧端部连通。
[0090]如此，分支配管40配设于壳体23的外部，并从壳体23的外部与辅助空间41连接，由此，与在壳体23内设置连接辅助空间41与气体压缩机I的配管的结构相比，能够简化壳体23的结构。
[0091]并且，为了在壳体内设置在内部连接辅助空间与气体压缩机的配管，需要在构成旋转阀RV的定子阀、转子阀及壳体23等中形成工作气体流动的气体流路，并且进行密封的部位也会增加，因此GM制冷机的结构变得复杂，并且在内部产生泄漏的风险增大。
[0092]然而，如本实施方式所涉及的GM制冷机，通过从壳体23的外部直接将分支配管40连接于辅助空间41，能够简化GM制冷机的结构，并且能够降低在内部产生泄漏的风险。
[0093]图7示出施加于图3所示的本实施方式所涉及的GM制冷机的马达15上的马达负载转矩(图中以箭头A表示。以下，将该转矩称为本申请的马达负载转矩)。并且作为参考例，一并示出施加于以往的GM制冷机的马达负载转矩(图中以箭头B表示。以下，将该转矩称为以往的马达负载转矩)。图7中，横轴表示运行角度(曲柄角度)，纵轴表示马达负载转矩。并且，关于运行角度，将膨胀室11的容积最大时的角度设为0°。另外，作为以往的GM制冷机，除未设置分支配管及辅助空间这一点之外，其他结构使用与本实施方式所涉及的GM制冷机相同的结构。
[0094]运行角度在0°至约180°的范围内时，本申请的马达负载转矩A小于以往的马达负载转矩B。这是因为，在本实施方式所涉及的GM制冷机中，如上所述，供给到辅助空间41的工作气体的压力作为将置换器3朝上方向进行移动施力的辅助力发挥作用，由此，施加于马达15的马达负载转矩下降。
[0095]相反，运行角度在约180°至约360°的范围内时，本申请的马达负载转矩A大于以往的马达负载转矩B。这是因为，在本实施方式所涉及的GM制冷机中，工作气体始终供给到辅助空间41，因此置换器3向箭头Z2方向移动时(置换器3向膨胀室11的容积变大的方向移动时)反而作为马达负载被施加。
[0096]在此，关注马达负载转矩的转矩峰值(马达负载转矩的最大值)时，各马达负载转矩A、B均在运行角度约90°时具有峰值。将本申请的马达负载转矩的转矩峰值设为P1，且将以往的马达负载转矩的转矩峰值设为P2时，P2>P1，本申请的马达负载转矩的转矩峰值Pl相对于以往的马达负载转矩的转矩峰值P2降低为约3/5左右。
[0097]马达15中最容易发生同步脱离时为马达负载转矩处于最大峰值时。由此根据图7所示的结果，证实了通过在GM制冷机上设置分支配管40和辅助空间41，处于峰值时的马达负载转矩下降。由此，根据本实施方式所涉及的GM制冷机，能够可靠地防止马达15发生同步脱离(滑动)。
[0098]另一方面，运行角度在约180°至约360°的范围内时，本申请的马达负载转矩A大于以往的马达负载转矩B。这是因为，马达15及止转棒轭机构22想要使置换器3移动的方向与因供给到辅助空间41的工作气体产生的辅助力的作用方向成为相反的方向。由此，在本实施方式中，能够抑制运行循环中的马达负载转矩的峰值。
[0099]图8示出对本实施方式所涉及的GM制冷机的姿势进行了各种变更时的辅助空间41内的压力(辅助空间压力)与同步脱离电压之间的关系。
[0100]另外，图8所示的辅助空间压力-同步脱离电压特性为如图1所示的置换器位于止转棒轭机构的下部的GM制冷机的特性。
[0101]并且，作为GM制冷机的姿势，将图1所示的状态设为0°，并选定由此旋转90°的状态、旋转150°的状态、及旋转180°的状态的各个状态，分别对它们进行了辅助空间压力和同步脱离电压的检测。在以下说明中，将表示该GM制冷机的姿势的各角度称为姿势角度。
[0102]在此，上述同步脱离电压是指马达15的输出转矩与马达15所要求的必要转矩相等时施加于该马达15的电压。
[0103]马达15的输出转矩与所施加的电压的增大成比例而增大。并且必要转矩是指为了正常运行GM制冷机而在马达15中所需要的转矩(例如，驱动置换器3a、3b和止转棒轭机构22等的转矩等)。
[0104]对马达15施加的电压充分高时，马达15的输出转矩高于必要转矩，因此不会发生同步脱离。因此，同步脱离电压较低时为运行GM制冷机时的必要转矩较小的状态，即使产生外力干扰等(例如由置换器3a、3b产生的瞬时摩擦的增大等)，必要转矩也不会超过输出转矩。
[0105]相反，同步脱离电压较高时若产生上述外力干扰，则导致必要转矩超过输出转矩，有发生同步脱离的危险。即，同步脱离电压较高的状态为易发生同步脱离的状态。由此，想要稳定地运行GM制冷机时，同步脱离电压较高的状态并非优选状态。
[0106]基于上述问题观察图8，则辅助空间压力为0.63MPa的状态为工作气体未从分支配管40供给到辅助空间41的状态(即，与以往的GM制冷机为等价的状态)。此时可知，几乎在各个姿势角度上，同步脱离电压均成为最高，并成为易发生同步脱离的状态。
[0107]另外，比较姿势角度0°与姿势角度180°可知，相对于姿势角度0°，同步脱离电压在姿势角度180°时更高，为易发生同步脱离的状态。这是因为，置换器3的自身重量的负载作为马达负载转矩而施加于马达15的结果。
[0108]并且,若逐渐增大辅助空间41内的辅助空间压力，则姿势角度0°时,在中途对膨胀室11进行膨胀时的负载取胜，同步脱离电压以IMPa附近为界而上升。并且，姿势角度180°时，如上述存在相当于自身重量的负载，因此在测定范围内，同步脱离电压随着辅助空间41的加压而变低。另外，可知姿势角度为90°、150°时，同步脱离电压随着辅助空间压力的增大而逐渐减小。
[0109]因此，根据图8所示的结果可知，通过将辅助空间压力设定为1.6MPa以上1.8MPa以下，无论姿势角度如何都能够实现同步脱离电压的降低。
[0110]接着，利用图4至图6对本发明的第2至第4实施方式进行说明。
[0111]另外，在图4至图6中，对在之前说明中使用的与图1至图3中示出的结构对应的结构标注相同符号，并省略其说明。
[0112]图4是表示第2实施方式的GM制冷机的结构图。
[0113]本实施方式所涉及的GM制冷机的特征为，在从供给配管Ia分支并与辅助空间41连接的分支配管40上设置减压机构42。减压机构42对流经分支配管40的高压工作气体的压力进行减压。作为该减压机构42，能够使用节流孔、节流阀等。
[0114]由此，通过在分支配管40上设置减压机构42，能够将辅助空间41内的辅助空间压力保持为适当的恒定值，能够实现相对于马达15的辅助力的稳定化。
[0115]图5是表示第3实施方式的GM制冷机的结构图。
[0116]本实施方式所涉及的GM制冷机的特征为，在从供给配管Ia分支并与辅助空间41连接的分支配管40上设置压力调整阀44。该压力调整阀44为能够对辅助空间41的压力进行调整的阀。并且，压力调整阀44上连接有控制部45，该控制部45对相应压力调整阀进行控制，以使辅助空间41成为预先规定的压力。由此，通过设置该压力调整阀44，能够对辅助空间41内的辅助空间压力进行调整。
[0117]如利用图8进行的说明，GM制冷机的同步脱离电压根据其姿势角度而有所不同。由此，通过在分支配管40设置压力调整阀44，并对压力调整阀44进行调整以产生与各姿势角度相应的辅助力，从而能够可靠地防止马达15发生同步脱离。
[0118]图6是表示第4实施方式的GM制冷机的结构图。
[0119]所述第I至第3实施方式所涉及的GM制冷机中，设置使配设于气体压缩机I的吐出口侧的供给配管Ia分支的分支配管40，并将其与辅助空间41连接。g卩，在第I至第3实施方式所涉及的GM制冷机中，将供给到辅助空间41的高压工作气体的高压流体源作为气体压缩机I。
[0120]相对于此，本实施方式所涉及的GM制冷机中的特征为，将供给到辅助空间41的高压工作气体的高压流体源作为缓冲罐46。在该缓冲罐46的内部填充有高压工作气体。
[0121]该缓冲罐46与形成于壳体23的辅助空间41通过辅助配管47 (相当于权利要求中记载的供给配管)连接。由此，缓冲罐46内的高压工作气体供给到辅助空间41内。
[0122]并且，填充于缓冲罐46内的工作气体的压力设为能够向马达15赋予规定的辅助力的压力。因此，也能够通过设置缓冲罐46及辅助配管47来抑制马达15发生同步脱离。
[0123]并且，缓冲罐46配设于壳体23的外部，辅助配管47也从壳体23的外部与辅助空间41连接。由此，在本实施方式所涉及的GM制冷机中，即使是对马达15进行辅助的结构，也不会使壳体23和旋转阀RV的结构复杂化。
[0124]另外，填充于缓冲罐46内的高压气体并不限定于工作气体，只要是能够产生辅助力的流体,也可以使用其他流体。
[0125]并且，本发明能够广泛适用于利用驱动轴驱动置换器的各种超低温制冷机中。
[0126]以上，对本发明的优选实施方式进行了详述，但本发明并不限定于上述特定的实施方式，在技术方案的范围中记载的本发明的宗旨范围内，能够进行各种变形、变更。
[0127]在实施方式中，对在驱动轴与壳体之间设置滑动密封件的例子进行了说明，但并不限于此，可以采用其他密封机构。并且，未必一定要设置密封机构。当驱动轴与壳体之间不存在密封机构时，供给到辅助空间41的工作气体流入到与壳体23的气体压缩机I的吸气口连通的空间内。因此，不会流入到制冷机的缸体中，所以不会直接影响制冷功能。
【权利要求】
1.一种超低温制冷机，其具有: 压缩机，压缩工作气体； 置换器，供给被压缩后的所述工作气体； 驱动机构，具有驱动所述置换器的驱动轴； 马达,驱动所述驱动机构； 壳体，容纳所述驱动机构；及 阀机构，调整所述工作气体对所述置换器的压力， 所述超低温制冷机的特征在于， 在将所述工作气体从所述压缩机供给到所述阀机构的配管上设置从该配管分支的分支配管，并将该分支配管连接到形成于所述驱动轴与所述壳体之间的空间。
2.根据权利要求1所述的超低温制冷机，其特征在于， 所述分支配管具备减压机构。
3.根据权利要求2所述的超低温制冷机，其特征在于， 所述减压机构为压力调整阀，且具备以所述空间达到预先规定的压力的方式对该压力调整阀进行控制的控制部。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的超低温制冷机，其特征在于， 在所述驱动轴与所述壳体之间设置滑动密封件。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的超低温制冷机，其特征在于， 所述驱动机构为止转棒轭机构。
6.一种超低温制冷机，其具有: 压缩机，压缩工作气体； 置换器，供给被压缩后的所述工作气体； 驱动机构，具有驱动所述置换器的驱动轴； 马达,驱动所述驱动机构； 壳体，容纳所述驱动机构；及 阀机构，调整所述工作气体对所述置换器的压力， 所述超低温制冷机的特征在于， 在所述壳体的外部设置供给高压流体的高压流体源， 将从所述高压流体源供给所述高压流体的供给配管连接到形成于所述驱动轴与所述壳体之间的空间。
【文档编号】F25B9/14GK103940136SQ201310700063
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2013年12月17日 优先权日:2013年1月21日
【发明者】森江孝明, 许名尧 申请人:住友重机械工业株式会社