專利名稱：超低溫制冷機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超低溫制冷機(jī)，尤其涉及一種具有連結(jié)驅(qū)動裝置與置換器的連結(jié)機(jī)構(gòu)的超低溫制冷機(jī)。
背景技術(shù)：
通常，作為產(chǎn)生超低溫的制冷機(jī)已知有吉福德-麥克馬洪制冷機(jī)(以下，稱為GM制冷機(jī))。該GM制冷機(jī)為根據(jù)內(nèi)置蓄冷材料的置換器的動作與利用閥產(chǎn)生的制冷劑氣體的絕熱膨脹聯(lián)動的吉福德-麥克馬洪循環(huán)而獲得冷卻效果的制冷機(jī)。GM制冷機(jī)首先將通過壓縮機(jī)提高了壓力的制冷劑氣體供給于缸體。在該時(shí)刻置換器處于下死點(diǎn)。置換器因制冷劑氣體的壓力差而且因馬達(dá)的力而上升。置換器到達(dá)上死點(diǎn) 時(shí)切換閥，使貯留于置換器下部的制冷劑氣體絕熱膨脹，并冷卻制冷劑氣體，并使其與內(nèi)置于置換器的蓄冷材料進(jìn)行熱交換。此時(shí)，置換器開始下降，若返回到下死點(diǎn)則切換閥，通過壓縮機(jī)提高了壓力的制冷劑氣體再次進(jìn)入缸體內(nèi)，與置換器內(nèi)的蓄冷材料進(jìn)行熱交換而被冷卻，通過反復(fù)此過程來冷卻缸體下端部的熱負(fù)荷凸緣部。通常，利用曲柄機(jī)構(gòu)或止轉(zhuǎn)棒軛機(jī)構(gòu)將馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動，獲得置換器的往復(fù)運(yùn)動(例如，參考專利文獻(xiàn)I )。以往，當(dāng)將止轉(zhuǎn)棒軛機(jī)構(gòu)的往復(fù)移動的輸出軸連接于置換器時(shí)，使用圖7及圖8所示的連結(jié)機(jī)構(gòu)。該連結(jié)機(jī)構(gòu)由銷環(huán)102、平行銷104、上部蓋105及彈簧銷107等構(gòu)成。輸出軸101為桿狀的部件，通過連接于未圖示的止轉(zhuǎn)棒軛而向圖中上下方向往復(fù)運(yùn)動。在該輸出軸101的下端部嵌合有圈餅狀的銷環(huán)102，通過貫穿銷環(huán)102和輸出軸101的平行銷104而被固定。置換器103的上端面上形成有軸孔103a，其中插入有輸出軸101及銷環(huán)102。而且，置換器103的上端面上通過固定螺栓106固定有上部蓋105。該上部蓋105的中央形成有開口 105a，輸出軸101貫穿該開口 105a而朝向上方延伸。而且，銷環(huán)102的直徑設(shè)定為大于開口 105a的直徑。上述結(jié)構(gòu)中，若輸出軸101向上方移動，則銷環(huán)102的上表面與上部蓋105卡合并被拉伸，由此置換器103在缸體100內(nèi)朝向上方移動。另一方面，若輸出軸101向圖中下方移動，則通過銷環(huán)102朝向下方按壓置換器103，由此置換器103在缸體100內(nèi)朝向下方移動。由此，置換器103在缸體100內(nèi)進(jìn)行往復(fù)移動。而且，由于GM制冷機(jī)通過在缸體100內(nèi)使制冷劑氣體膨脹而產(chǎn)生寒冷，因此若制冷劑氣體在缸體100的內(nèi)壁與置換器103的外壁之間流動(若產(chǎn)生所謂制冷劑氣體的噴漏)，則成為冷卻效率下降的原因。因此，在置換器103的側(cè)面設(shè)置與缸體100滑動接觸的密封件108，抑制產(chǎn)生制冷劑氣體的噴漏。然而，若置換器103在缸體100內(nèi)往復(fù)移動時(shí),置換器103繞上下移動的軸旋轉(zhuǎn)，則配置于置換器103的側(cè)面的密封件108與缸體100的內(nèi)周面的接觸面發(fā)生變化。因此，產(chǎn)生制冷劑氣體的噴漏，基于GM制冷機(jī)的冷卻處理變得不穩(wěn)定。為了防止該情況，上述的連結(jié)機(jī)構(gòu)上附加有防止置換器103的旋轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)(旋轉(zhuǎn)防止機(jī)構(gòu))。
如圖7以及圖8所示，以往的旋轉(zhuǎn)防止機(jī)構(gòu)設(shè)為如下結(jié)構(gòu)在上部蓋105壓入固定彈簧銷107，并且在銷環(huán)102形成槽102a，使彈簧銷107卡合于槽102a。通過連接于止轉(zhuǎn)棒軛等來限制輸出軸101的旋轉(zhuǎn)。而且，通過彈簧銷107限制置換器103相對于輸出軸101的旋轉(zhuǎn)。由此，以往的旋轉(zhuǎn)防止機(jī)構(gòu)成為防止置換器103在缸體100內(nèi)的旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)。以往技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本特開2007-205582號公報(bào)然而，上述以往的超低溫制冷機(jī)中，通過向上部蓋105壓入/固定彈簧銷107，并使壓入的彈簧銷107卡合于形成在銷環(huán)102的槽102a來實(shí)施止轉(zhuǎn)，因此當(dāng)欲使置換器103旋轉(zhuǎn)的力作用于置換器時(shí)，該力就會全部外加到彈簧銷107。因此以往的超低溫制冷機(jī)中，存在彈簧銷107有可能斷裂的問題點(diǎn)。如果彈簧銷 107斷裂，置換器103就會在缸體100內(nèi)旋轉(zhuǎn)，基于超低溫制冷機(jī)的制冷處理就會變得不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的總括目的在于提供一種解決上述的以往技術(shù)的問題的、改良了的有用的超低溫制冷機(jī)。本發(fā)明的更加詳細(xì)的目的在于提供一種通過防止置換器的旋轉(zhuǎn)謀求制冷處理的穩(wěn)定化的超低溫制冷機(jī)。為了達(dá)到該目的，本發(fā)明的超低溫制冷機(jī)，其具有缸體，供給制冷劑氣體；置換器，在該缸體內(nèi)往復(fù)移動；驅(qū)動裝置，使所述置換器在所述缸體內(nèi)往復(fù)移動；及連結(jié)機(jī)構(gòu)，連結(jié)所述驅(qū)動裝置與所述置換器，所述超低溫制冷機(jī)的特征在于，所述連結(jié)機(jī)構(gòu)具有輸出軸，從所述驅(qū)動裝置朝向所述置換器延伸；卡合銷，設(shè)置成以向與所述置換器的往復(fù)移動方向交叉的方向延伸的方式貫穿所述輸出軸；旋轉(zhuǎn)防止機(jī)構(gòu)，當(dāng)所述置換器旋轉(zhuǎn)時(shí)與所述卡合銷卡合，防止該置換器的旋轉(zhuǎn)；及蓋體，固定于所述置換器的所述一端部，并且與所述輸出軸卡合。而且，在上述發(fā)明中，可將所述旋轉(zhuǎn)防止機(jī)構(gòu)設(shè)為如下結(jié)構(gòu)，即具有一對卡合槽，且所述一對卡合槽形成于所述置換器，并且在所述輸出軸安裝于所述置換器時(shí)所述卡合銷的兩端部分與所述一對卡合槽卡合。并且，在上述發(fā)明中，可將所述旋轉(zhuǎn)防止機(jī)構(gòu)設(shè)為如下結(jié)構(gòu)，S卩具有立設(shè)銷的結(jié)構(gòu)，且所述立設(shè)銷豎立設(shè)置于所述置換器，并且在所述輸出軸安裝于所述置換器時(shí)所述卡合銷的兩端部分與所述立設(shè)銷卡合。此外，在上述發(fā)明中，可將所述卡合銷設(shè)為實(shí)心圓棒。另外，在上述發(fā)明中，可將所述立設(shè)銷設(shè)為螺栓，且設(shè)為形成于下部的螺紋部螺合于所述置換器，并且上部與形成于所述蓋體的凹部卡合的結(jié)構(gòu)。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，由于通過旋轉(zhuǎn)防止機(jī)構(gòu)防止置換器的旋轉(zhuǎn)，因此能夠進(jìn)行穩(wěn)定的冷卻處理。


圖I是作為本發(fā)明的一實(shí)施方式的超低溫制冷機(jī)的截面圖。圖2是設(shè)置于作為本發(fā)明的一實(shí)施方式的超低溫制冷機(jī)的回轉(zhuǎn)閥的分解立體圖。圖3是放大表示設(shè)置于作為本發(fā)明的一實(shí)施方式的超低溫制冷機(jī)的置換器附近的截面圖。圖4是沿圖3中的A-A線的截面圖。圖5是放大表示在作為本發(fā)明的變形例的超低溫制冷機(jī)上設(shè)置的置換器附近的截面圖。圖6是沿圖5中的B-B線的截面圖。
圖7是放大表示在作為以往的一例的超低溫制冷機(jī)上設(shè)置的置換器附近的截面圖。圖8是沿圖7中的C-C線的截面圖。符號的說明I-氣體壓縮機(jī)，2-冷頭，3A-第I級置換器，3B-第2級置換器，4A、4B_蓄冷材料，6、7_冷卻臺，8-閥主體，9-閥板，10-缸體部，IOA-第I級缸體，IOB-第2級缸體，11-第I級膨脹室，12-第2級膨脹室，13-上部室，14-曲柄，15-馬達(dá)，16-旋轉(zhuǎn)軸承，22-止轉(zhuǎn)棒軛，30-卡合銷，30a、30b_端部，31-銷環(huán)，31a_貫穿孔，32-軸孔，33-貫穿孔，34-固定螺檢，35-螺紋孔，36A、36B-卡合槽，37-上部蓋，40A.40B-卡合螺栓，41-上端凹部，50-密封件。
具體實(shí)施例方式以下，參考附圖，對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖I乃至圖4是用于說明作為本發(fā)明的一實(shí)施方式的超低溫制冷機(jī)的圖。另外，本實(shí)施方式中，作為超低溫制冷機(jī)例舉吉福德-麥克馬洪型制冷機(jī)(以下，稱為GM制冷機(jī))進(jìn)行說明?；诒緦?shí)施方式的GM型制冷機(jī)具有氣體壓縮機(jī)I和冷頭2。冷頭2具有殼體23和缸體部10。氣體壓縮機(jī)I從吸氣口 Ia吸入制冷劑氣體并進(jìn)行壓縮，而從吐出口 Ib作為高壓制冷劑氣體來吐出。而且，使用氦氣來作為制冷劑氣體。缸體部10為第I級缸體IOA和第2級缸體IOB的2級結(jié)構(gòu)，第2級缸體IOB設(shè)定為比第I級缸體IOA細(xì)。而且，在第I級缸體IOA的內(nèi)部沿缸體IOA的軸向能夠往復(fù)運(yùn)動地插入有第I級置換器3A，在第2級缸體IOB的內(nèi)部沿缸體IOB的軸向能夠往復(fù)運(yùn)動地插入有第2級置換器3B。第I級置換器3A和第2級置換器3B通過省略圖示的接頭機(jī)構(gòu)相互連結(jié)。而且，第I級置換器3A的內(nèi)部設(shè)置有蓄冷材料4A，第2級置換器3B中填充有蓄冷材料4B。而且，各第I級置換器3A、第2級置換器3B形成有制冷劑氣體所通過的氣體流路LI L4。第I級缸體IOA內(nèi)的、第2級缸體IOB側(cè)的端部形成有第I級膨脹室11，另一側(cè)的端部形成有上部室13。而且，在第2級缸體IOB的與第I級缸體IOA側(cè)相反的一側(cè)的端部形成有第2級膨脹室12。上部室13和第I級膨脹室11經(jīng)氣體流路LI、填充有蓄冷材料4的第I級蓄冷材料填充室、及氣體流路L2連接。而且，第I級膨脹室11和第2級膨脹室12經(jīng)氣體流路L3、填充有蓄冷材料4B的第2級蓄冷材料填充室、及氣體流路L4連接。第I級缸體IOA的外周面中，在與第I級膨脹室11大致對應(yīng)的位置配設(shè)有冷卻臺
6。而且，第2級缸體IOB的外周面中，在與第2級膨脹室12大致對應(yīng)的位置配設(shè)有冷卻臺7。第I級置換器3A的外周面中，在上部室13側(cè)的端部附近配置有密封件50。該密封件50將第I級置換器3A的外周面與缸體IOA的內(nèi)周面之間密封。如所述，若在第I級缸體IOA的內(nèi)壁與第I級置換器3A的外壁之間產(chǎn)生制冷劑氣體的噴漏，則會導(dǎo)致GM制冷機(jī)的冷卻效率下降。因此，在 第I級置換器3A的外側(cè)面設(shè)置與第I級缸體IOA的內(nèi)周面滑動接觸的密封件50，抑制產(chǎn)生制冷劑氣體的噴漏。第I級置換器3A經(jīng)連結(jié)機(jī)構(gòu)(對此將在后面進(jìn)行詳述)連結(jié)于構(gòu)成旋轉(zhuǎn)/往復(fù)運(yùn)動轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的止轉(zhuǎn)棒軛22的輸出軸22a。止轉(zhuǎn)棒軛22通過固定于殼體23的一對滑動軸承17a、滑動軸承17b被支承為能夠向第I級置換器3A、第2級置換器3B的軸向移動。在滑動軸承17b中，保持了滑動部的氣密性，且氣密地分隔了殼體23內(nèi)的空間與上部室13。而且，止轉(zhuǎn)棒軛22上連接有馬達(dá)15。馬達(dá)15的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動通過曲柄14及止轉(zhuǎn)棒軛22轉(zhuǎn)換為往復(fù)運(yùn)動。該往復(fù)運(yùn)動經(jīng)輸出軸22a及連結(jié)機(jī)構(gòu)傳遞于第I級置換器3A，由此第I級置換器3A在第I級缸體IOA內(nèi)進(jìn)行往復(fù)移動，而且第2級置換器3B在第2級缸體IOB內(nèi)進(jìn)行往復(fù)移動。本實(shí)施方式中，該馬達(dá)15及止轉(zhuǎn)棒軛22 (包括輸出軸22a)構(gòu)成權(quán)利要求所述的驅(qū)動裝置。在各第I級置換器3A、第2級置換器3B向圖中上方(Zl方向)移動時(shí)，上部室13的容積減少，相反第I級膨脹室11及第2級膨脹室12的容積增加。而且相反地，在各第I級置換器3A、第2級置換器3B向圖中下方移動時(shí)，上部室13的容積增大，第I級膨脹室11及第2級膨脹室12的容積則減少。隨著該上部室13、膨脹室11及膨脹室12的容積的變動，制冷劑氣體通過氣體流路LI L4而移動。而且，當(dāng)制冷劑氣體在填充于各第I級置換器3A、第2級置換器3B的蓄冷材料4A、蓄冷材料4B內(nèi)通過時(shí)，在制冷劑氣體與蓄冷材料4A、蓄冷材料4B之間進(jìn)行熱交換。由此，蓄冷材料4A、蓄冷材料4B被制冷劑氣體冷卻。在制冷劑氣體的流路中，在壓縮機(jī)I的吸氣口 Ia及吐出口 Ib與上部室13之間配置有回轉(zhuǎn)閥RV?；剞D(zhuǎn)閥RV發(fā)揮切換制冷劑氣體的流路的功能。具體而言，回轉(zhuǎn)閥RV進(jìn)行將從氣體壓縮機(jī)I的吐出口 Ib吐出的制冷劑氣體導(dǎo)入上部室13內(nèi)的第I形態(tài)和將上部室13內(nèi)的制冷劑氣體導(dǎo)入氣體壓縮機(jī)I的吸氣口 Ia的第2形態(tài)的切換處理。回轉(zhuǎn)閥RV具有閥主體8及閥板9。閥板9例如由鋁合金形成，閥主體8例如由四氟乙烯(例如，NTN公司制造的BEAREE FL3000)形成。閥主體8及閥板9具有平坦的滑動面，該平坦的滑動面彼此面接觸。為了降低摩擦并提高耐磨損性，優(yōu)選在兩者的滑動面的至少一方形成由類金剛石(DLC)等硬質(zhì)材料構(gòu)成的薄膜。閥板9被旋轉(zhuǎn)軸承16能夠旋轉(zhuǎn)地支承于殼體23內(nèi)。驅(qū)動止轉(zhuǎn)棒軛22的曲柄14的偏心銷14a以旋轉(zhuǎn)軸為中心進(jìn)行公轉(zhuǎn)，由此閥板9進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。閥主體8被螺旋彈簧20壓緊于閥板9，并且被銷19固定成不進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。螺旋彈簧20是為了按壓閥主體8而設(shè)置的按壓構(gòu)件，以免當(dāng)排氣側(cè)的壓力變得大于供氣側(cè)的壓力時(shí)閥主體8遠(yuǎn)離閥板9。通過制冷劑氣體的供氣側(cè)的壓力與排氣側(cè)的壓力的差壓作用于閥主體8來產(chǎn)生工作時(shí)將閥主體8按壓于閥板9的力。圖2是回轉(zhuǎn)閥RV的分解立體圖。圓柱狀的閥主體8的平坦的滑動面8a與閥板9的平坦的滑動面9a面接觸。成為氣體供給路的氣體流路8b沿閥主體8的中心軸貫穿閥主體8。即，氣體流路Sb的一端在滑動面8a上開口。氣體流路8b的另一端連接于圖2所示的氣體壓縮機(jī)I的吐出口 lb。從壓縮機(jī)I的吐出口 Ib至閥主體8的氣體流路8b相當(dāng)于氣體供給路。閥主體8的滑動面8a上形成有沿以閥主體8的中心軸為中心的圓弧的槽8c。形成于閥主體8的內(nèi)部的氣體流路8d的一端在槽8c的底面上開口。氣體流路8d的另一端在閥主體8的外周面上開口，而且，進(jìn)一步經(jīng)由形成于圖2所示的殼體23的氣體流路21而與上部室13連通。閥板9的滑動面9a上形成有從其中心向半徑方向延伸的槽9d。當(dāng)閥板9旋轉(zhuǎn)且槽9d的外周側(cè)的端部與槽8c部分重疊時(shí)，氣體流路8b與氣體流路8d經(jīng)槽9d連通。 平行于旋轉(zhuǎn)軸的氣體流路9b貫穿閥板9而延伸。在滑動面9a內(nèi)的半徑方向上，氣體流路9b在與形成于閥主體8的滑動面8a的槽Sc大致相同的位置上開口。當(dāng)閥板9旋轉(zhuǎn)且氣體流路9b的開口部與槽8c部分重疊時(shí)，氣體流路8d與氣體流路9b連通。氣體流路9b的另一端經(jīng)圖2所示的殼體23內(nèi)的空腔與氣體壓縮機(jī)I的吸氣口 Ia連通。從閥板9的氣體流路至壓縮機(jī)I的吸氣口 Ia相當(dāng)于氣體排出路。在氣體流路Sb與氣體流路8d經(jīng)槽Sc連通時(shí)，從壓縮機(jī)I送出的制冷劑氣體經(jīng)回轉(zhuǎn)閥RV被送入上部室13內(nèi)。在氣體流路8d與氣體流路9b連通時(shí)，上部室13內(nèi)的制冷劑氣體回收至氣體壓縮機(jī)I。因此，若使閥板9旋轉(zhuǎn)，則會反復(fù)進(jìn)行向上部室13的制冷劑氣體的導(dǎo)入(供氣)與從上部室13的制冷劑氣體的回收(排氣)。接著，在上述結(jié)構(gòu)的GM制冷機(jī)中，主要利用圖3及圖4對連結(jié)止轉(zhuǎn)棒軛22的作為往復(fù)移動部件的輸出軸22a與第I級置換器3A的連結(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)行說明。圖3是放大表示輸出軸22a與第I級置換器3A的連結(jié)部分的圖，圖4表示沿圖3中的A-A線的截面。連結(jié)輸出軸22a與第I級置換器3A (以下，簡稱置換器3A)的連結(jié)機(jī)構(gòu)大體包括輸出軸22a、卡合銷30、銷環(huán)31、軸孔32、上部蓋37及旋轉(zhuǎn)防止機(jī)構(gòu)等。本實(shí)施方式所涉及的旋轉(zhuǎn)防止機(jī)構(gòu)成為具有卡合槽36A、卡合槽36B的結(jié)構(gòu)。輸出軸22a的下端附近以向與置換器3A的往復(fù)移動方向(圖I、圖3中以箭頭Z1、箭頭Z2所示的方向)垂直的方向(圖I、圖3中以箭頭XI、箭頭X2所示的方向)延伸的方式形成有貫穿孔33。該卡合銷30安裝成貫穿該貫穿孔33。因此在該安裝狀態(tài)下，卡合銷30成為向與置換器3A的往復(fù)移動方向垂直的方向(XI方向、X2方向)延伸的狀態(tài)。而且，由于卡合銷30的長度長于輸出軸22a的直徑，因此卡合銷30的兩個(gè)端部30a、端部30b成為以輸出軸22a為中心朝向外側(cè)伸出的狀態(tài)。在輸出軸22a的下端部設(shè)置銷環(huán)31。銷環(huán)31具有中央形成有能夠插入輸出軸22a的插穿孔31a的中空圓柱形狀。該銷環(huán)31例如由不銹鋼形成。而且，銷環(huán)31上形成有向與置換器3A的往復(fù)移動方向垂直的方向延伸的插穿孔31a。在銷環(huán)31安裝于輸出軸22a的預(yù)定安裝位置的狀態(tài)下，形成于輸出軸22a的貫穿孔33與形成于銷環(huán)31的插穿孔31a成為在一直線上連通的狀態(tài)。在該連通狀態(tài)下，卡合銷30安裝于插穿孔31a及貫穿孔33?？ê箱N30的長度設(shè)定為長于銷環(huán)31的直徑。因此，即使在將卡合銷30安裝于輸出軸22a及銷環(huán)31的狀態(tài)下，卡合銷30的兩個(gè)端部30a、端部30b仍以銷環(huán)31為中心朝向比其外周面更靠外側(cè)伸出。而且，在將卡合銷30安裝于輸出軸22a及銷環(huán)31的狀態(tài)下，銷環(huán)31成為經(jīng)卡合銷30保持于輸出軸22a的狀態(tài)。由此，當(dāng)輸出軸22a向置換器3A的往復(fù)移動方向(Zl方向、Z2方向)移動時(shí)，銷環(huán)31也會一體地向往復(fù)移動方向(Zl方向、Z2方向)移動。軸孔32及卡合槽36A、卡合槽36B形成于置換器3A的上端部(Zl方向端部)。軸孔32形成為與成為圓柱形狀的置換器3A的中心軸同軸。該軸孔32的直徑設(shè)定為稍微大于銷環(huán)31的直徑。即，軸孔32成為能夠在其內(nèi)部插入安裝有銷環(huán)31的輸出軸22a的結(jié)構(gòu)。而且，所述卡合銷30的長度設(shè)定為長于該軸孔32的直徑?？ê喜?6A、卡合槽36B形成于軸孔32的側(cè)壁。該卡合槽36A、卡合槽36B隔開180°而形成，因此卡合槽36A與卡合槽36B形成為相互對置。而且,各卡合槽36A、卡合槽 36B成為相同形狀，因此其長度(圖4中以箭頭LI表示)及寬度(圖4中以箭頭W表示)成為相同尺寸。而且,各卡合槽36A、卡合槽36B的長度LI設(shè)定為大于卡合銷30的各個(gè)端部30a、端部30b從銷環(huán)31的外周面向外側(cè)突出的長度(圖4中以箭頭L2表示)(L1 >L2)。而且，各卡合槽36A、卡合槽36B的寬度W設(shè)定為大于卡合銷30的截面直徑(圖4中以箭頭R表示)(W > R)。因此，通過將安裝有卡合銷30及銷環(huán)31的輸出軸22a插入安裝于軸孔32，卡合銷30的兩個(gè)端部30a、端部30b成為插入于卡合槽36A、卡合槽36B而卡合的狀態(tài)(參考圖4)。上部蓋37作為堵塞置換器3A的上端部的蓋子來發(fā)揮作用。該上部蓋37由鋁構(gòu)成，并成為中央形成有插穿孔37a的圓盤形狀。該插穿孔37a中插穿輸出軸22a。而且，上部蓋37上形成有形成氣體流路LI的孔和安裝固定螺栓34的安裝凹部。該上部蓋37通過將固定螺栓34插入于安裝凹部并且使其與形成于置換器3A的上端部的螺紋孔35螺固而固定于置換器3A。在該固定狀態(tài)下，銷環(huán)31位于上部蓋37的下部。而且，形成于上部蓋37的插穿孔37a的直徑設(shè)定為小于銷環(huán)31的直徑。由此，在上部蓋37固定于置換器3A的狀態(tài)下，銷環(huán)31成為卡合(抵接)于上部蓋37的狀態(tài)。上述結(jié)構(gòu)中，若輸出軸22a通過驅(qū)動裝置的驅(qū)動而向上移動(向Zl方向移動)，則通過卡合銷30安裝于輸出軸22a的銷環(huán)31也向上移動。此時(shí)，由于銷環(huán)31與上部蓋37卡合，因此隨著銷環(huán)31的向上移動，上部蓋37也被施加向上移動的力。由此，銷環(huán)31隨著輸出軸22a的向上移動而與上部蓋37卡合，施加使置換器3A朝向上方移動的力。S卩，上部蓋37成為經(jīng)銷環(huán)31與輸出軸22a卡合的狀態(tài)。由此，置換器3A隨著輸出軸22a的向上移動而向上移動。而且,在輸出軸22a向下移動時(shí)，因與上述相同理由，置換器3A也隨著輸出軸22a的向下移動而向下移動。由此，根據(jù)本實(shí)施方式所涉及的連結(jié)機(jī)構(gòu)，能夠通過驅(qū)動裝置的輸出軸22a的上下動作使置換器3A向上下方向往復(fù)移動。在此，在本實(shí)施方式所涉及的連結(jié)機(jī)構(gòu)中，設(shè)想力向旋轉(zhuǎn)方向(圖4中以箭頭Cl、箭頭C2表示)作用于置換器3A?，F(xiàn)在假設(shè)對置換器3A作用有向圖4中以箭頭Cl所示的方向旋轉(zhuǎn)的力，則隨著置換器3A的Cl方向的旋轉(zhuǎn)，卡合槽36A、卡合槽36B也向箭頭Cl方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。由此，隨著Cl方向的旋轉(zhuǎn)，成為卡合槽36A的一個(gè)內(nèi)壁與卡合銷30的端部30a卡合(抵接)且卡合槽36B的一個(gè)內(nèi)壁與卡合銷30的端部30b卡合的狀態(tài)。然而，如所述，輸出軸22a由于連接于構(gòu)成驅(qū)動裝置的止轉(zhuǎn)棒軛機(jī)構(gòu)，因此成為不能旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，所以貫穿于輸出軸22a的貫穿孔33的卡合銷30也成為不能旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)。由此，在各卡合槽36A、卡合槽36B的內(nèi)壁與卡合銷30的各個(gè)端部30a、端部30b卡合之后，限制置換器3A進(jìn)一步進(jìn)行Cl方向的旋轉(zhuǎn)。而且，對于置換器3A作用有向圖4中以箭頭C2所示的方向旋轉(zhuǎn)的力時(shí)也相同，隨著C2方向的旋轉(zhuǎn),卡合槽36A的另一內(nèi)壁與卡合銷30的端部30a卡合(抵接),卡合槽36B的另一內(nèi)壁與卡合銷30的端部30b卡合。由此,在各卡合槽36A、卡合槽36B的內(nèi)壁與卡合銷30的各個(gè)端部30a、端部30b卡合之后，也限制置換器3A進(jìn)一步進(jìn)行C2方向的旋轉(zhuǎn)。 本實(shí)施方式中，通過卡合銷30的兩個(gè)端部30a、端部30b卡合于構(gòu)成旋轉(zhuǎn)防止機(jī)構(gòu)的一對卡合槽36A、卡合槽36B來進(jìn)行置換器3A的旋轉(zhuǎn)的限制。即，以往僅通過彈簧銷107，換言之僅在一個(gè)部位限制置換器103的旋轉(zhuǎn)，與此相對本實(shí)施方式中能夠在2個(gè)部位限制置換器3A的旋轉(zhuǎn)。由此，能夠?qū)⒃谥脫Q器3A的旋轉(zhuǎn)限制時(shí)外加于卡合銷30的各個(gè)端部30a、端部30b的剪切力設(shè)為小于以往，因此能夠防止在置換器3A的旋轉(zhuǎn)限制時(shí)卡合銷30破損。由此，能夠防止配設(shè)于置換器3A的密封件50離開第I級缸體IOA而產(chǎn)生制冷劑氣體的噴漏，能夠謀求GM制冷機(jī)的冷卻處理的穩(wěn)定化。而且，本實(shí)施方式中，作為卡合銷30使用金屬(例如，不銹鋼)制的實(shí)心圓棒。因此，卡合銷30的強(qiáng)度比以往的彈簧銷107強(qiáng)，由此也可謀求防止卡合銷30破損。并且，本實(shí)施方式中能夠省略以往必需的彈簧銷107，而且也無需形成用于在上部蓋105固定彈簧銷107的固定孔。此外，本實(shí)施方式中，無需在相對于置換器103較小的零件即銷環(huán)102形成槽102a。因此，根據(jù)本實(shí)施方式所涉及的GM制冷機(jī)，與以往結(jié)構(gòu)的制冷機(jī)相比，能夠謀求減少零件件數(shù)及簡化制造工序。圖5及圖6表示上述的連結(jié)機(jī)構(gòu)的變形例。上述的實(shí)施方式所涉及的連結(jié)機(jī)構(gòu)中設(shè)置卡合槽36A、卡合槽36B作為旋轉(zhuǎn)防止機(jī)構(gòu)，且設(shè)為如下結(jié)構(gòu)當(dāng)?shù)贗級置換器3A向Cl方向、C2方向旋轉(zhuǎn)時(shí),卡合銷30與卡合槽36A、卡合槽36B卡合(抵接)，由此防止第I級置換器3A的旋轉(zhuǎn)。與此相對，本變形例的特征在于，作為連結(jié)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)防止機(jī)構(gòu)，使用豎立設(shè)置于第I級置換器3A的上端部的立設(shè)銷。而且，本變形例中成為使用螺栓40A、螺栓40B(以下，稱為卡合螺栓40A、卡合螺栓40B)作為該立設(shè)銷的結(jié)構(gòu)。在卡合銷30的一端部30a配設(shè)有2個(gè)該卡合螺栓40A，而且在卡合銷30的另一端部30b配設(shè)有2個(gè)卡合螺栓40B。因此，本變形例中，在第I級置換器3A的上端部豎立設(shè)置有共計(jì)4個(gè)螺栓40A、螺栓40B。另外，立設(shè)銷并不限定于螺栓，只要為能夠豎立設(shè)置于第I級置換器3A的上端部的零件，也能夠使用其他結(jié)構(gòu)的零件。另一方面，第I級置換器3A的上端部形成有圓形的凹部41 (以下，稱為上端凹部41)。該上端凹部41的中心位置插穿有輸出軸22a。而且，上端凹部41的直徑設(shè)定為長于卡合銷30的長度。而且，上端凹部41的底面形成有4個(gè)螺紋孔。所述4個(gè)螺栓40A、螺栓40B通過螺固于該螺紋孔而成為豎立設(shè)置于第I級置換器3A (具體而言，上端凹部41的底面)的狀態(tài)。如圖6所示，在將輸出軸22a安裝于第I級置換器3A時(shí)，一對卡合螺栓40A豎立設(shè)置于夾著卡合銷30的端部30a的位置。同樣地，在將輸出軸22a安裝于第I級置換器3A時(shí)，一對卡合螺栓40B豎立設(shè)置于夾著卡合銷30的端部30b的位置。另一方面，上部蓋37的與各卡合螺栓40A、卡合螺栓40B的配設(shè)位置對應(yīng)的位置形成有卡合凹部42A、卡合凹部42B。該卡合凹部42A、卡合凹部42B成為當(dāng)將上部蓋37安裝于第I級置換器3A時(shí)與豎立設(shè)置于銷環(huán)31的各卡合螺栓40A、卡合螺栓40B的上端部卡合的結(jié)構(gòu)(參考圖5)。
如此，各卡合螺栓40A、卡合螺栓40B通過其下端螺栓緊固于第I級置換器3A，并且其上端部卡合于上部蓋37的卡合凹部42A、卡合凹部42B而被固定。如此,各卡合螺栓40A、卡合螺栓40B由于其上下兩端部被固定，因此其強(qiáng)度變得較高。在成為上述結(jié)構(gòu)的本變形例所涉及的連結(jié)機(jī)構(gòu)中，設(shè)想力向旋轉(zhuǎn)方向(圖6中以箭頭Cl、箭頭C2表示)作用于置換器3A?，F(xiàn)在假設(shè)相對于置換器3A作用有向圖4中以箭頭Cl所示的方向旋轉(zhuǎn)的力，則隨著置換器3A的Cl方向的旋轉(zhuǎn)，各卡合螺栓40A、卡合螺栓40B也向箭頭Cl方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。由此，隨著該Cl方向的旋轉(zhuǎn)，一對卡合螺栓40A中的一個(gè)卡合螺栓40A(圖6中位于下部的卡合螺栓40A)與卡合銷30的端部30a卡合(抵接)。同樣地，一對卡合螺栓40B中的一個(gè)卡合螺栓40B (圖6中位于上部的卡合螺栓40A)與端部30b卡合(抵接)。如所述，輸出軸22a由于連接于構(gòu)成驅(qū)動裝置的止轉(zhuǎn)棒軛機(jī)構(gòu)，因此成為不能旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，從而卡合銷30也成為不能旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)。由此，如上述，在卡合螺栓40A、卡合螺栓40B與卡合銷30的各個(gè)端部30a、端部30b卡合之后，限制置換器3A進(jìn)一步進(jìn)行Cl方向的旋轉(zhuǎn)。而且，對于置換器3A作用有向圖6中以箭頭C2所示的方向旋轉(zhuǎn)的力時(shí)也相同，通過與向Cl方向旋轉(zhuǎn)時(shí)卡合于端部30a、端部30b的卡合螺栓不同的卡合螺栓40A、卡合螺栓40B卡合(抵接)于端部30a、端部30b,限制置換器3A向C2方向的旋轉(zhuǎn)。如此,本變形例中，通過卡合銷30的兩個(gè)端部30a、端部30b卡合于構(gòu)成旋轉(zhuǎn)防止機(jī)構(gòu)的卡合螺栓40A、卡合螺栓40B來進(jìn)行置換器3A的旋轉(zhuǎn)的限制。此時(shí)，如所述，由于各卡合螺栓40A、卡合螺栓40B成為將其上下固定于第I級置換器3A及上部蓋37的堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)，因此能夠可靠地防止第I級置換器3A的旋轉(zhuǎn)。而且，各卡合螺栓40A、卡合螺栓40B為堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)，由此能夠防止在與卡合銷30卡合時(shí)損傷卡合螺栓40A、卡合螺栓40B。在此，本變形例中使用卡合螺栓40A、卡合螺栓40B作為立設(shè)銷，設(shè)為通過將其螺固于形成在上端凹部41的底面的螺紋孔來進(jìn)行固定的結(jié)構(gòu)，但可設(shè)為使用粘結(jié)劑將立設(shè)銷固定于上端凹部41的底面的結(jié)構(gòu)。而且，本變形例中，設(shè)為相對于卡合銷30卡合4個(gè)卡合螺栓40A、卡合螺栓40A、卡合螺栓40B、卡合螺栓40B的結(jié)構(gòu)，但可設(shè)為僅在卡合銷30的一端部卡合2個(gè)卡合螺栓的結(jié)構(gòu)。具體而言，可設(shè)為在卡合銷30的一端部30a僅設(shè)置2個(gè)卡合螺栓40A、卡合螺栓40A的結(jié)構(gòu)，而且，也可設(shè)為在卡合銷30的另一端部30a僅設(shè)置2個(gè)卡合螺栓40B、卡合螺栓40B的結(jié)構(gòu)。而且，可設(shè)為卡合銷30的兩個(gè)端部30a、端部30b分別配設(shè)I個(gè)卡合螺栓40A、卡合螺栓40B，且該一對卡合螺栓40A、卡合螺栓40B均配置于卡合銷30的相同側(cè)的結(jié)構(gòu)。具體而言，可設(shè)為僅保留在圖6中位于卡合銷30的圖中上側(cè)的卡合螺栓40A、卡合螺栓40B，并且除去位于下側(cè)的卡合螺栓40A、卡合螺栓40B的結(jié)構(gòu)。相反地，也可設(shè)為僅保留在圖6中位于卡合銷30的圖中下側(cè)的卡合螺栓40A、卡合螺栓40B，并且除去位于上側(cè)的卡合螺栓40A、卡合螺栓40B的結(jié)構(gòu)。以上，對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了詳述，但本發(fā)明不限定于上述的特定實(shí)施 方式，在技術(shù)方案中記載的本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)，能夠進(jìn)行各種變形及變更。具體而言，本發(fā)明不限定于2級式，也能夠應(yīng)用于I級式或多級式的GM制冷機(jī)。而且，本發(fā)明不限定于通過止轉(zhuǎn)棒軛機(jī)構(gòu)產(chǎn)生往復(fù)移動的機(jī)構(gòu)，還能夠應(yīng)用于例如曲柄機(jī)構(gòu)等產(chǎn)生往復(fù)移動的其他機(jī)構(gòu)。而且,也可考慮在輸出軸22a完全固定置換器3A的方案,但由于置換器3A為在缸體部10內(nèi)往復(fù)移動的結(jié)構(gòu)，因此希望在不產(chǎn)生制冷劑氣體的噴漏的范圍內(nèi)容許一定程度的旋轉(zhuǎn)。本實(shí)施方式中，能夠通過相對于卡合銷30的直徑R來調(diào)整卡合槽36A、卡合槽36B的寬度W來輕松地設(shè)定該旋轉(zhuǎn)容許范圍。本國際申請主張基于2010年4月14日申請的日本專利申請2010-093281號的優(yōu)先權(quán)，將日本專利申請2010-093281號的全部內(nèi)容援用于本國際申請。
權(quán)利要求
1.一種超低溫制冷機(jī)，其具有 缸體，供給制冷劑氣體； 置換器，在該缸體內(nèi)往復(fù)移動； 驅(qū)動裝置，使所述置換器在所述缸體內(nèi)往復(fù)移動 '及 連結(jié)機(jī)構(gòu)，連結(jié)所述驅(qū)動裝置與所述置換器， 所述超低溫制冷機(jī)的特征在于， 所述連結(jié)機(jī)構(gòu)具有 輸出軸，從所述驅(qū)動裝置朝向所述置換器延伸； 卡合銷，設(shè)置成以向與所述置換器的往復(fù)移動方向交叉的方向延伸的方式貫穿所述輸出軸； 旋轉(zhuǎn)防止機(jī)構(gòu)，當(dāng)所述置換器旋轉(zhuǎn)時(shí)與所述卡合銷卡合，防止該置換器的旋轉(zhuǎn) '及 蓋體，固定于所述置換器的所述一端部，并且與所述輸出軸卡合。
2.如權(quán)利要求I所述的超低溫制冷機(jī)，其特征在于， 所述旋轉(zhuǎn)防止機(jī)構(gòu)具有卡合槽，所述卡合槽形成于所述置換器，并且在所述輸出軸安裝于所述置換器時(shí)所述卡合銷的端部與該卡合槽卡合。
3.如權(quán)利要求I所述的超低溫制冷機(jī)，其特征在于， 所述旋轉(zhuǎn)防止機(jī)構(gòu)具有立設(shè)銷，所述立設(shè)銷豎立設(shè)置于所述置換器，并且在所述輸出軸安裝于所述置換器時(shí)所述卡合銷的端部與該立設(shè)銷卡合。
4.如權(quán)利要求I所述的超低溫制冷機(jī)，其中， 所述卡合銷為實(shí)心圓棒。
5.權(quán)利要求3所述的超低溫制冷機(jī)，其特征在于， 所述立設(shè)銷為螺栓，且構(gòu)成為形成于下部的螺紋部螺合于所述置換器，并且上部與形成于所述蓋體的凹部卡合。
全文摘要
本發(fā)明提供一種超低溫制冷機(jī)，其具有缸體，供給制冷劑氣體；置換器，在該缸體內(nèi)往復(fù)移動；驅(qū)動裝置，使所述置換器在所述缸體內(nèi)往復(fù)移動；及連結(jié)機(jī)構(gòu)，連結(jié)所述驅(qū)動裝置與所述置換器，其中，所述連結(jié)機(jī)構(gòu)設(shè)為具有如下部件的結(jié)構(gòu)輸出軸，從所述驅(qū)動裝置朝向所述置換器延伸；卡合銷，設(shè)置成以向與所述置換器的往復(fù)移動方向交叉的方向延伸的方式而貫穿所述輸出軸；旋轉(zhuǎn)防止機(jī)構(gòu)，當(dāng)所述置換器旋轉(zhuǎn)時(shí)與所述卡合銷卡合，防止該置換器的旋轉(zhuǎn)；及蓋體，固定于所述置換器的所述一端部，并且與所述輸出軸卡合。
文檔編號F25B9/14GK102844633SQ20118001911
公開日2012年12月26日 申請日期2011年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月14日
發(fā)明者松原貴裕 申請人:住友重機(jī)械工業(yè)株式會社