[发明专利]超低温制冷机

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用从压缩装置供给的高压制冷剂气体来产生西蒙膨胀并产生超低温寒冷的超低温制冷机。

背景技术

作为超低温制冷机例如有专利文献1中所记载的制冷机。该超低温制冷机使置换器在缸体内部往复移动的同时进行阀的开闭。由此，超低温制冷机使膨胀空间内的制冷剂气体在置换器与缸体之间的间隙通过来膨胀并产生寒冷，将该寒冷通过热交换传给位于间隙及膨胀空间的外周侧的冷却台，进行被冷却物的冷冻。

专利文献1：日本特开平3-84368号公报

然而，在使置换器往复移动时使用止转棒轭机构或滚珠丝杠机构的结构中，均存在导致机构的复杂化及部件件数的增加，并导致外形尺寸的大型化的问题。尤其后者，由于将马达设为轴向间隙型或转子使用中空状的特殊的结构，因此会导致成本上升。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不导致部件件数的增加或外形尺寸的大型化及成本上升就能够更有效地使置换器往复移动的超低温制冷机。

为了解决上述问题，基于本发明的超低温制冷机，其特征在于，包括：

缸体；置换器，其能够相对该缸体往复移动；驱动机构，其对在置换器的所述往复移动方向上具有轴向的旋转轴进行驱动；及转换机构，其将所述旋转轴的旋转转换成所述往复移动；该转换机构是由外螺纹部与内螺纹部组合而成的螺合机构，所述外螺纹部或所述内螺纹部是所述置换器的一部分。

其中，可以设为所述外螺纹部形成于所述置换器的外周面，所述内螺纹部形成于所述缸体的内周面；也可以设为所述内螺纹部形成于从所述置换器的高温端面向低温端凹陷的凹部。

后者可以设为所述外螺纹部构成于以能够在所述轴向上相对移动的方式驱动结合于所述旋转轴的圆筒部的外周面，也可以设为直接形成于所述旋转轴。前者优选设置在形成于所述置换器与所述缸体之间的间隙的密封件包括含有润滑剂的含有层及在所述轴向上夹持该含有层的夹持层。

另外，所述驱动机构可以设为对旋转阀进行驱动，所述旋转阀对由所述缸体与所述置换器构成的膨胀空间的吸气及排气进行控制。

发明效果

根据本发明的超低温制冷机，能够通过利用驱动机构将旋转轴设为正向旋转、反向旋转来将旋转转换成往复移动，使置换器往复移动。此时，由于螺合机构由置换器的一部分构成，驱动机构可使用一般的马达，因此不会导致部件件数的增加或外形尺寸的大型化以及成本上升。

附图说明

图1是对本发明所涉及的实施例1的超低温制冷机1的一实施方式进行表示的示意图。

图2是表示实施例1的超低温制冷机1的密封件的具体形态的示意图。

图3是对本发明所涉及的实施例2的超低温制冷机21的一实施方式进行表示的示意图。

图中：1-超低温制冷机，2-缸体，2a-内螺纹部，3-置换器，3a-外螺纹部，4-马达轴（旋转轴），5-马达（驱动机构），6-套筒，7-活荷载式衬垫（密封件），7a-人字型衬垫（含有层），7b-衬垫（夹持层），7c-密封盖，7d-螺栓，8-壳体，9-阀板，10-阀主体，11-气体通路，12-膨胀空间，21-超低温制冷机，22-缸体，23-置换器，23a-内螺纹部，23b-上杯，26-套筒（圆筒部），26a-外螺纹部，27-滑动密封结构。

具体实施方式

以下，参考附图对用于实施本发明的方式进行说明。

[实施例1]

本实施例1的超低温制冷机1例如为将氦气用作制冷剂气体的吉福德-麦克马洪（GM）式制冷机。如图1所示，超低温制冷机1构成为包括缸体2、置换器3、马达轴4（旋转轴）、马达5（驱动机构）、套筒6、活荷载式衬垫7、壳体8、阀板9、阀主体10及气体通路11。

缸体2构成为有底圆筒状，在外包置换器3的基础上，用壳体8气密地堵塞图1中顶部。在图1中下部，置换器3与缸体2形成膨胀空间12。图1中虽省略了图示，但缸体2包括位于与膨胀空间12邻接的同时将其外包的位置的冷却台，置换器3经间隙与冷却台相向。冷却台例如由铜、铝、不锈钢等构成。

缸体2将置换器3容纳成能够沿长边方向及马达5的轴向往复移动。从确保强度、导热率、氦隔离能力的观点出发，缸体2中例如使用不锈钢。

在缸体2的高温端，以马达轴4指向置换器3及缸体2的轴向的方式设置用于往复驱动置换器3的马达5。置换器3具有圆筒状的外周面，置换器3的内部填充有蓄冷材料。该置换器3的内部容积构成蓄冷器。蓄冷器的上端侧即常温室侧设置有对氦气的流动进行整流的上侧的整流器，蓄冷器的下端侧设置有下侧的整流器。