本發明專利技術提供一種具有置換器且實現提高制冷效率的超低溫制冷裝置。本發明專利技術的超低溫制冷裝置具有通過馬達（30）及止轉棒軛機構（32）而在缸體（10、20）內往復移動的置換器（11、21），隨著該置換器（11、21）的移動而使形成于缸體（10、20）內的膨脹空間（15、25）內的制冷劑氣體膨脹來產生寒冷，其中，該超低溫制冷裝置構成為置換器（11、21）在下死點附近的移動速度比在上死點附近的移動速度快。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種超低溫制冷裝置，尤其涉及一種具有置換器的超低溫制冷裝置。技術背景一直以來，作為具備置換器的超低溫制冷裝置，已知有吉福特-麥克馬洪制冷機 (以下，稱為GM制冷機)。該GM制冷機成為置換器在缸體內通過驅動裝置往復移動的結構。并且，成為如下結構缸體與置換器之間形成有膨脹空間。而且，通過使置換器在 缸體內往復移動，而使供給到膨脹空間的高壓制冷劑氣體膨脹，由此產生超低溫寒冷。通常，在這種GM制冷機中置換器在缸體內往返一次的I個循環的移動速度設定成 與簡諧振動的速度相同。專利文獻1:日本專利第2617681號公報通常，當置換器處于下死點附近位置時，GM制冷機進行向缸體內吸入高壓制冷劑 氣體的處理。然而，如專利文獻I中公開的超低溫制冷裝置，在I個循環中的置換器的移動速度 與簡諧振動的速度相同的設定中，由于制冷劑氣體流入膨脹空間的速度較慢，因此膨脹空 間內的制冷劑氣體的壓力上升不充分。由此存在在產生寒冷時無法產生充分的寒冷而導致 冷卻效率下降的問題點。
技術實現思路
本專利技術是鑒于上述問題點而完成的，其目的在于提供一種實現提高制冷效率的超 低溫制冷裝置。從第I觀點考慮，上述課題能夠通過如下超低溫制冷裝置解決，所述超低溫制冷 裝置具有置換器，在缸體內通過驅動裝置往復移動；吸氣閥，當向所述缸體內供給制冷劑氣體時開閥；排氣閥，當從所述缸體內將制冷劑氣體排出時開閥，隨著該置換器的移動而使形成于所述缸體內的膨脹空間內的制冷劑氣體膨脹來 產生寒冷，其特征在于，使所述置換器在下死點附近的移動速度比在上死點附近的移動速度更快。專利技術效 果根據公開的超低溫制冷裝置，由于供給氣體時能夠有效地向缸體內供給制冷劑氣 體，因此能夠實現提高冷卻效率。附圖說明圖1是作為本專利技術的第I實施方式的GM制冷機的概要結構圖。圖2是放大表示設置于作為本專利技術的第I實施方式的GM制冷機的止轉棒軛機構的分解立體圖。圖3是放大表示止轉棒軛機構的滑塊框的圖。圖4是作為本專利技術的第I實施方式的GM制冷機中的置換器的移動曲線圖。圖5是用于說明設置于作為本專利技術的第I實施方式的GM制冷機的止轉棒軛機構 的動作的圖。圖6是作為本專利技術的第I實施方式的GM制冷機的P-V線圖。圖7是表示本專利技術的效果的圖。圖8是放大表示作為第I實施方式的變形例的止轉棒軛機構的圖。圖9是作為第I實施方式的變形例的GM制冷機中的置換器的移動曲線圖。圖10是作為本專利技術的第2實施方式的GM制冷機的概要結構圖。圖11 (A)是表示作為本專利技術的第2實施方式的GM制冷機的閥時刻的圖，圖1l(B) 是作為本專利技術的第2實施方式的GM制冷機中的置換器的移動曲線圖。圖12是作為第2實施方式的變形例的GM制冷機的概要結構圖。圖13是作為本專利技術的第3實施方式的GM制冷機的概要結構圖。圖中1、50、80、90-GM制冷機，3、51、91-驅動裝置，5-氣體供給系統，6-氣體壓 縮機，7、63_吸氣閥，8、64_排氣閥，9-氣體流路，10-第I級缸體，11-第I級置換器，12、 22、57_蓄冷器，13、23_蓄冷材料，15-第I級膨脹室，20-第2級缸體，21-第2級置換器， 25-第2級膨脹室，28、55-冷卻臺，30-馬達，31-馬達軸，32、52-止轉棒軛機構，34-曲柄部 件，35-滾子軸承，36、56-止轉棒軛，37-驅動臂，38-滑動槽，39-凸狀部，45-凹狀部，52-置 換器，52E-驅動活塞，53-膨脹空間，54-缸體，58-室溫室，70-驅動室，71-驅動用高壓閥， 72-驅動用低壓閥，81-流路阻力閥，92-磁鐵，93-驅動線圈。具體實施方式接著，參考附圖對本專利技術的實施方式進行說明。圖1表示作為本專利技術的第I實施方式的超低溫制冷裝置。以下說明中，作為超低 溫制冷裝置舉出使用吉福特-麥克馬洪循環的超低溫制冷裝置(以下，稱為GM制冷機)為例 子進行說明。然而，本專利技術的適用不限定于GM制冷機，也可適用于使用置換器的各種超低 溫制冷裝置(例如，索爾凡制冷機、斯特林制冷機等)。本實施方式所涉及的GM制冷機I為2級式制冷機，具有第I級缸體10和第2級 缸體20。該第I級缸體10和第2級缸體20由導熱率較低的不銹鋼形成。并且成為第2級 缸體20的高溫端與第I級缸體10的低溫端連結的結構。第2級缸體20具有小于第I級缸體10的直徑。第I級缸體10及第2級缸體20 內分別插入有第I級置換器(displacer) 11及第2級置換器21。第I級置換器11和第2 級置換器21相互連結，通過驅動裝置3在缸體10、缸體20的軸向(圖中箭頭Z1、箭頭Z2方 向)上往復驅動。并且，第I級置換器11及第2級置換器21的內部分別設置有蓄冷器12、蓄冷器 22。該蓄冷器12、蓄冷器22的內部分別填充有蓄冷材料13、蓄冷材料23。并且，在第I級 缸體10內的高溫端形成空腔14，且在低溫端形成第I級膨脹室15。另外，在第2級缸體20 的低溫端形成第2級膨脹室25。第I級置換器11及第2級置換器21上設置有制冷劑氣體(氦氣)流動的多個氣體 流路LI 氣體流路L4。氣體流路LI連接空腔14和蓄冷器12，氣體流路L2連接蓄冷器12 和第I級膨脹室15。并且，氣體流路L3連接第I級膨脹室15和蓄冷器22，氣體流路L4連 接蓄冷器22和第2級膨脹室25。第I級缸體10的高溫端側的空腔14連接于氣體供給系統5。氣體供給系統5包 括氣體壓縮機6、閥7、閥8及氣體流路9等而構成。吸氣閥7連接于氣體壓縮機6的吸氣口側，并且排氣閥8連接于氣體壓縮機6的 排氣口側。若打開吸氣閥7且關閉排氣閥8，則制冷劑氣體從氣體壓縮機6通過吸氣閥7及 氣體流路9供給到空腔14內。若關閉吸氣閥7且打開排氣閥8，則空腔14內的制冷劑氣體 通過氣體流路9及排氣閥8回收到氣體壓縮機6。驅動裝置3使第I級置換器11及第2級置換器21在第I級缸體10及第2級缸 體20內往復移動。該驅動裝置3包括馬達30和止轉棒軛機構32。圖2放大表示止轉棒軛 機構32。止轉棒軛機構32大概包括曲柄部件34和止轉棒軛36。曲柄部件34固定于馬達30的旋轉軸(以下稱為馬達軸31)。該曲柄部件34成為 在從馬達軸31的安裝位置偏心的位置處設置有曲柄銷34a的結構。因此，若將曲柄部件34 安裝于馬達軸31，則馬達軸31與曲柄銷34a成為偏心的狀態。另外，止轉棒軛36上形成有向與各置換器11、置換器21的移動方向正交的方向 (圖中，用箭頭X1、箭頭X2表示的方向)延伸的滑動槽38。由此，止轉棒軛36呈框形狀。形成于止轉棒軛36的滑動槽38上卡合有滾子軸承35。滾子軸承35成為在滑動 槽38內能夠向箭頭X1、箭頭X2方向轉動的結構。另外，為了便于說明，關于止轉棒軛36及 滑動槽38的具體結構在后面進行詳細說明。滾子軸承35的中心位置上形成有與曲柄銷34a卡合的曲柄銷卡合孔35a。因此若 馬達軸31在將曲柄銷34a卡合于滾子軸承35的狀態下旋轉，則曲柄銷34a以畫圓弧的方 式旋轉，由此止轉棒軛36向圖中箭頭Z1、箭頭Z2方向往復移動。此時，滾子軸承35在滑動 槽38內向圖中箭頭X1、箭頭X2的方向往復移動。止轉棒軛36上設置有向上方向及下方向延伸的驅動臂37。其中，如圖1所示，下 方的驅動臂37連結于第本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種超低溫制冷裝置，其包括：置換器，在缸體內通過驅動裝置往復移動；吸氣閥，當向所述缸體內供給制冷劑氣體時開閥；排氣閥，當從所述缸體內將制冷劑氣體排出時開閥，隨著該置換器的移動而使形成于所述缸體內的膨脹空間內的制冷劑氣體膨脹來產生寒冷，所述超低溫制冷裝置的特征在于，使所述置換器在下死點附近的移動速度比在上死點附近的移動速度更快。
【技術特征摘要】
2011.09.28 JP 2011-212239;2012.05.24 JP 2012-11831.一種超低溫制冷裝置，其包括置換器，在缸體內通過驅動裝置往復移動；吸氣閥，當向所述缸體內供給制冷劑氣體時開閥；排氣閥，當從所述缸體內將制冷劑氣體排出時開閥，隨著該置換器的移動而使形成于所述缸體內的膨脹空間內的制冷劑氣體膨脹來產生寒冷，所述超低溫制冷裝置的特征在于，使所述置換器在下死點附近的移動速度比在上死點附近的移動速度更快。2.如權利要求1所述的超低溫制冷裝置，其特征在于，在從所述吸氣閥開閥時起到所述置換器到達下死點時為止的期間內，加快所述置換器的移動速度。3.如權利要求1或2所述的超低溫制冷裝置，其特征在于，所述超低溫制冷裝置構成為以所述置換器的下死點為中心的移動對稱。4.如權利要求1至3中任一項所述的超低溫制冷裝置，其特征在于，所述驅...
【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：
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