超低溫制冷機及回轉接頭制造技術

本發明專利技術提供一種超低溫制冷機及回轉接頭，其目的在于提高對旋轉物體進行冷卻的超低溫制冷機中的工作氣體的密封性。超低溫制冷機具備設置在靜止部的壓縮機、設置在旋轉部上的膨脹機以及用于壓縮機與膨脹機之間的流體的連接的回轉接頭。回轉接頭具備：轉子，以與旋轉部的旋轉軸同軸的方式固定于旋轉部；定子，與轉子相鄰配置以在定子與轉子之間形成間隙，并且定子固定于靜止部；第1高圧流路及第2高圧流路，其為從定子經過間隙一直到轉子的氣體流路；以及工作氣體密封部，將間隙分隔為與第1高圧流路連通的第1高圧區間和與第2高圧流路連通的第2高圧區間。

【技術實現步驟摘要】
本申請主張基于2015年2月27日申請的日本專利申請第2015-038220號的優先權。該日本申請的全部內容通過參考援用于本說明書中。
本專利技術涉及一種超低溫制冷機，尤其涉及一種對旋轉的物體進行冷卻的超低溫制冷機。并且，本專利技術涉及一種適于這種超低溫制冷機的回轉接頭。
技術介紹
已知有一種在連續旋轉的系統中實現超低溫的超低溫冷卻裝置。該冷卻裝置具有無制冷劑制冷機、使氦氣在無制冷劑制冷機中循環的壓縮機。氦氣通過氦氣用旋轉接頭在制冷機和壓縮機中循環。專利文獻1：日本特開2014－156952號公報上述旋轉接頭上設置有用于密封氦氣的O型環。一個O型環從大氣壓屏蔽流入到制冷機的氦氣。并且，另外一個O型環從大氣壓屏蔽回流至壓縮機的氦氣。通常，用于制冷機的氦氣具有比大氣壓明顯高的壓力，因此僅通過一個O型環很難完全防止氦氣向大氣環境泄漏。
技術實現思路
本專利技術的一種實施方式的示例性目的之一為，提高對旋轉的物體進行冷卻的超低溫制冷機中的工作氣體的密封性。根據本專利技術的一種實施方式，一種超低溫制冷機，其設置于具有靜止部和以能夠繞軸旋轉的方式支承于所述靜止部的旋轉部的裝置，其具備：壓縮機，設置在所述靜止部；膨脹機，設置在所述旋轉部；以及回轉接頭，用于所述壓縮機與所述膨脹機之間的流體的連接。所述回轉接頭具備：轉子，以與所述旋轉部的旋轉軸同軸的方式固定于所述旋轉部；定子，與所述轉子相鄰配置以在所述定子與所述轉子之間形成間隙，并且所述定子固定于所述靜止部；第1高
壓流路，其為具有高于所述超低溫制冷機的周圍環境壓力的第1高壓的第1高壓工作氣體的流路，且為從所述定子經過所述間隙一直到所述轉子的氣體流路；第2高壓流路，其為具有高于所述周圍環境壓力且低于所述第1高壓的第2高壓的第2高壓工作氣體的流路，且為從所述轉子經過所述間隙一直到所述定子的氣體流路；以及工作氣體密封部，將所述間隔分隔為與所述第1高圧流路連通的第1高圧區間、與所述第1高圧區間相鄰且與所述第2高圧流路連通的第2高圧區間以及與所述第1高壓區間的與所述第2高壓區間相反的一側相鄰的加壓區間。所述加圧區間具有高于所述周圍環境壓力且低于所述第1高壓的中間壓。根據本專利技術的一種實施方式，一種回轉接頭，其用于超低溫制冷機的壓縮機與所述超低溫制冷機的膨脹機之間的流體的連接，其中，所述壓縮機設置在靜止部，所述膨脹機設置在以能夠繞軸旋轉的方式支承于所述靜止部的旋轉部，所述旋轉結構具備：轉子，以與所述旋轉部的旋轉軸同軸的方式固定于所述旋轉部；定子，與所述轉子相鄰配置以在所述定子與所述轉子之間形成間隙，并且所述定子固定于所述靜止部；工作氣體的流路，其為具有高于所述超低溫制冷機的周圍環境壓力的壓力的工作氣體的流路，且為從所述定子經過所述間隙一直到所述轉子的氣體流路；以及工作氣體密封部，將所述間隙分隔為與所述工作氣體的流路連通的高圧區間、與所述高圧區間相鄰的第1加圧區間以及與所述高圧區間的與所述第1加圧區間相反的一側相鄰的第2加圧區間。所述第1加圧區間具有高于所述周圍環境壓力且低于所述高圧區間的壓力的第1中間壓，所述第2加圧區間具有高于所述周圍環境壓力且低于所述高壓區間的壓力的第2中間壓。根據本專利技術的一種實施方式，一種超低溫制冷機，其設置于具有靜止部和以能夠繞軸旋轉的方式支承于所述靜止部的旋轉部的裝置，其具備：壓縮機，設置在所述靜止部；膨脹機，設置在所述旋轉部；回轉接頭，用于所述壓縮機與所述膨脹機之間的流體的連接。所述回轉接頭具備：轉子，以與所述旋轉部的旋轉軸同軸的的方式固定于所述旋轉部；定子，與所述轉子相鄰配置以在所述定子與所述轉子之間形成間隙，并且所述定子固定于所述靜止部；第1高壓流路，其為具有高于所述超低溫制冷機的周圍環境壓力的第1高壓的第1高壓工作氣體的流路，且為從所述定子經過所述間隙一直到所述轉子的氣體流路；
第2高壓流路，其為具有高于所述周圍環境壓力且低于所述第1高壓的第2高壓的第2高壓工作氣體的流路，且為從所述轉子經過所述間隙一直到所述定子的氣體流路；工作氣體密封部，將所述間隙分隔為與所述第1高圧流路連通的第1高圧區間和與所述第2高圧流路連通的第2高圧區間。所述轉子具有在所述旋轉軸的周圍沿徑向延伸且與所述旋轉軸垂直的環狀平坦面。所述工作氣體密封部具備以從所述周圍環境壓力屏蔽所述第2高圧區間的方式繞所述旋轉軸配設的密封盤，所述密封盤具有與所述環狀平坦面接觸的密封面。根據本專利技術的一種實施方式，一種超低溫制冷機，其設置于具有靜止部和以能夠繞軸旋轉的方式支承于所述靜止部的旋轉部的裝置，其具備：壓縮機，設置在所述靜止部；膨脹機，設置在所述旋轉部；以及回轉接頭，用于所述壓縮機與所述膨脹機之間的流體的連接。所述回轉接頭具備：轉子，以與所述旋轉部的旋轉軸同軸的方式固定于所述旋轉部；定子，與所述轉子相鄰配置以在所述定子與所述轉子之間形成間隙，并且所述定子固定于所述靜止部；第1高壓流路，其為具有高于所述超低溫制冷機的周圍環境壓力的第1高壓的第1高壓工作氣體的流路，且為從所述定子經過所述間隙一直到所述轉子的氣體流路；第2高壓流路，其為具有高于所述周圍環境壓力且低于所述第1高壓的第2高壓的第2高壓工作氣體的流路，且為從所述轉子經過所述間隙一直到所述定子的氣體流路；以及工作氣體密封部，將所述間隙分隔為與所述第1高圧流路連通的第1高圧區間和與所述第2高圧流路連通的第2高圧區間。所述工作氣體密封部在所述第1高圧區間具有第1直徑，在所述第2高圧區間具有第2直徑，且所述第1直徑小于所述第2直徑。根據本專利技術的一種實施方式，一種超低溫制冷機，其設置于具有靜止部和以能夠繞軸旋轉的方式支承于所述靜止部的旋轉部的裝置，其具備：壓縮機，設置在所述靜止部；膨脹機，設置在所述旋轉部；以及回轉接頭，用于所述壓縮機與所述膨脹機之間的流體的連接。所述回轉接頭具備：轉子，以與所述旋轉部的旋轉軸同軸的方式固定于所述旋轉部；定子，與所述轉子相鄰配置以在所述定子與所述轉子之間形成間隙，并且所述定子固定于所述靜止部；第1高壓流路，其為具有高于所述超低溫制冷機的周圍環境壓力的第1高壓的第1高壓工作氣體的流路，且為從所述定子經過所述間隙一直到所述轉子的氣體流路；第2高壓流路，其為具有高于所述周圍環境壓力且低于所述第1高壓的第
2高壓的第2高壓工作氣體的流路，且為從所述轉子經過所述間隙一直到所述定子的氣體流路；工作氣體密封部，將所述間隙分隔為與所述第1高圧流路連通的第1高圧區間和與所述第2高圧流路連通的第2高圧區間。所述轉子具備：轉子基部，固定于所述旋轉部；轉子軸端，在軸向上位于與所述轉子基部相反的一側，并且在所述轉子軸端與所述定子之間形成所述第1高圧區間。所述定子具備定子底壁部，所述定子底壁部包圍所述轉子軸端而形成半封閉區段。根據本專利技術，能夠提高對旋轉的物體進行冷卻的超低溫制冷機中的工作氣體的密封性。附圖說明圖1是概略地表示本專利技術的第1實施方式所涉及的超低溫制冷機的圖。圖2是概略地表示本專利技術的第2實施方式所涉及的超低溫制冷機的圖。圖3是概略地表示本專利技術的第2實施方式所涉及的超低溫制冷機的圖。圖4是概略地表示本專利技術的第2實施方式所涉及的超低溫制冷機的圖。圖5是概略地表示本專利技術的第2實施方式所涉及的超低溫制冷機的圖。圖6是概本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種超低溫制冷機，其設置于具有靜止部和以能夠繞軸旋轉的方式支承于所述靜止部的旋轉部的裝置，該超低溫制冷機的特征在于，具備：壓縮機，設置在所述靜止部；膨脹機，設置在所述旋轉部；回轉接頭，用于所述壓縮機與所述膨脹機之間的流體的連接，所述回轉接頭具備：轉子，以與所述旋轉部的旋轉軸同軸的方式固定于所述旋轉部；定子，與所述轉子相鄰配置以在所述定子與所述轉子之間形成間隙，并且所述定子固定于所述靜止部；第1高壓流路，其為具有高于所述超低溫制冷機的周圍環境壓力的第1高壓的第1高壓工作氣體的流路，且為從所述定子經過所述間隙一直到所述轉子的氣體流路；第2高壓流路，其為具有高于所述周圍環境壓力且低于所述第1高壓的第2高壓的第2高壓工作氣體的流路，且為從所述轉子經過所述間隙一直到所述定子的氣體流路；工作氣體密封部，將所述間隙分隔為與所述第1高圧流路連通的第1高圧區間、與所述第1高圧區間相鄰且與所述第2高圧流路連通的第2高圧區間以及與所述第1高壓區間的與所述第2高壓區間相反的一側相鄰的加壓區間，其中，所述加圧區間具有高于所述周圍環境壓力且低于所述第1高壓的中間壓。

【技術特征摘要】
2015.02.27 JP 2015-0382201.一種超低溫制冷機，其設置于具有靜止部和以能夠繞軸旋轉的方式支承于所述靜止部的旋轉部的裝置，該超低溫制冷機的特征在于，具備：壓縮機，設置在所述靜止部；膨脹機，設置在所述旋轉部；回轉接頭，用于所述壓縮機與所述膨脹機之間的流體的連接，所述回轉接頭具備：轉子，以與所述旋轉部的旋轉軸同軸的方式固定于所述旋轉部；定子，與所述轉子相鄰配置以在所述定子與所述轉子之間形成間隙，并且所述定子固定于所述靜止部；第1高壓流路，其為具有高于所述超低溫制冷機的周圍環境壓力的第1高壓的第1高壓工作氣體的流路，且為從所述定子經過所述間隙一直到所述轉子的氣體流路；第2高壓流路，其為具有高于所述周圍環境壓力且低于所述第1高壓的第2高壓的第2高壓工作氣體的流路，且為從所述轉子經過所述間隙一直到所述定子的氣體流路；工作氣體密封部，將所述間隙分隔為與所述第1高圧流路連通的第1高圧區間、與所述第1高圧區間相鄰且與所述第2高圧流路連通的第2高圧區間以及與所述第1高壓區間的與所述第2高壓區間相反的一側相鄰的加壓區間，其中，所述加圧區間具有高于所述周圍環境壓力且低于所述第1高壓的中間壓。2.根據權利要求1所述的超低溫制冷機，其特征在于，所述工作氣體密封部形成與所述第2高壓區間的與所述第1高壓區間相反的一側相鄰的第1緩沖區間，所述第1緩沖區間具有高于所述周圍環境壓力且低于所述第2高壓的第1緩沖壓。3.根據權利要求2所述的超低溫制冷機，其特征在于，所述超低溫制冷機還具備與所述第1緩沖區間連接的緩沖容積。4.根據權利要求3所述的超低溫制冷機，其特征在于，所述緩沖容積經由壓力控制閥連接于所述第1緩沖區間。5.根據權利要求2至4中任一項所述的超低溫制冷機，其特征在于，所述超低溫制冷機還具備從所述第1緩沖區間回收氣體的輔助壓縮機。6.根據權利要求2至5中任一項所述的超低溫制冷機，其特征在于，所述第1緩沖壓選自0.11MPa至0.2MPa的范圍中。7.根據權利要求2至6中任一項所述的超低溫制冷機，其特征在于，所述工作氣體密封部形成與所述加壓區間的與所述第1高圧區間相反的一側相鄰的第2緩沖區間，所述第2緩沖區間具有高于所述周圍環境壓力且低于所述中間壓的第2緩沖壓。8.根據權利要求1至7中任一項所述的超低溫制冷機，其特征在于，所述加圧區間與所述第2高圧流路連通。9.根據權利要求1所述的超低溫制冷機，其特征在于，所述第2高圧和/或所述中間壓選自0.11MPa到0.2MPa的范圍中。10.一種回轉接頭，其用于超低溫制冷機的壓縮機與所述超低溫制冷機的膨脹機之間的流體的連接，該回轉接頭的特征在于，所述壓縮機設置在靜止部，所述膨脹機設置在以能夠繞軸旋轉的方式支承于所述靜止部的旋轉部，所述回轉接頭具備：轉子，以與所述旋轉部的旋轉軸同軸的方式固定于所述旋轉部；定子，與所述轉子相鄰配置以在所述定子與所述轉子之間形成間隙，并且所述定子固定于所述靜止部；工作氣體的流路，其為具有高于所述超低溫制冷機的周圍環境壓力的壓力的工作氣體的流路，且為從所述定子經過所述間隙一直到所述轉子的氣體流路；以及工作氣體密封部，將所述間隙分隔為與所述工作氣體的流路連通的高圧區間、與所述高圧區間相鄰的第1加圧區間以及與所述高圧區間的與所述第1加圧區間相反的一側相鄰的第2加圧區間，其中，所述第1加圧區間具有高于所述周圍環境壓力且低于所述高圧區間的壓力的第1中間壓，所述第2加圧區間具有高于所述周圍環境壓力且低于所述高壓區間的壓力的第2中間壓。11.一種超低溫制冷機，其設置于具有靜止部和以能夠繞軸旋轉的方式支承于所述靜止部的旋轉部的裝置，該超低溫制冷機的特征在于，具備：壓縮機，設置在所述靜止部；膨脹機，設置在所述旋轉部；回轉接頭，用于所述壓縮機與所述膨脹機之間的流體的連接，所述回轉接頭具備：轉子，以與所述旋轉部的旋轉軸同軸的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：許名堯，
申請(專利權)人：住友重機械工業株式會社，
類型：發明
國別省市：日本;JP