[發明專利]超低溫制冷機

有效

• 申請號: 201310723088.5
• 申請日: 2013-12-24
• 公開（公告）號: CN103968591A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 森江孝明;許名堯
• 申請（專利權）人: 住友重機械工業株式會社
• 主分類號: F25B9/14
• 分類號: F25B9/14;F16K3/04
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司 44202
• 代理人: 張宏光;郝傳鑫

技術領域

本申請主張基于2013年1月30日申請的日本專利申請第2013-016073號的優先權。該申請的全部內容通過參考援用于本說明書中。

本發明涉及一種具有旋轉閥的超低溫制冷機。

背景技術

眾所周知作為產生超低溫的制冷機有吉福德-麥克馬洪（GM）制冷機。GM制冷機是利用由在缸體內進行往復移動的置換器產生的空間的體積變化，并根據吉福德-麥克馬洪制冷循環得到冷卻效果的制冷機。

GM制冷機中，將高壓工作氣體（氦氣等）供給到缸體，并使其絕熱膨脹而成為低溫。通過膨脹而成為超低溫的工作氣體從周圍吸收熱量，并且與蓄冷材料進行熱交換而升溫至室溫，之后從缸體排出。由此，缸體內被維持為超低溫。從缸體排出的工作氣體輸送至壓縮機后被壓縮而成為高壓工作氣體。該高壓工作氣體再次供給到GM制冷機的缸體。

為了將高壓工作氣體供給到缸體并將在缸體內成為低壓的工作氣體從缸體排出而使用切換閥，該切換閥與缸體內的置換器的往復移動同步對工作氣體的供氣和排氣進行切換。在GM制冷機中，作為該切換閥有時會使用旋轉閥。

專利文獻1：日本特開2001-280728號公報

專利文獻2：日本特開2007-205581號公報

旋轉閥為如下裝置，即使轉子閥相對于定子閥旋轉，并隨著該轉子閥的旋轉，使與缸體連接的通路在壓縮機的供氣側與排氣側之間進行切換。并且，在旋轉閥中，為了防止工作氣體的泄漏，需要向定子閥按壓轉子閥。在某種GM制冷機中，通過進行供氣的工作氣體的壓力而向轉子閥按壓定子閥。即成為如下結構：從與定子閥的滑動面相反的一側導入高壓工作氣體時，工作氣體的壓力作用于與定子閥的滑動面相反的一側的面，利用該壓力向轉子閥按壓定子閥。

并且，也有利用彈簧作為向轉子閥按壓定子閥的方法。在該結構的GM制冷機中，將彈簧配設于定子閥的與轉子閥相反的一側的面，并通過該彈簧的彈力向轉子閥按壓定子閥。

另外，在定子閥和轉子閥的各滑動面上，為了切換工作氣體的流路，開口有供氣側通路的端部、排氣側通路的端部、及與缸體連接的流路的端部，并且形成有在規定的時刻連接該各端部的槽部。

高壓工作氣體的壓力被施加到該各端部及槽部。并且，各端部及槽部在滑動面上的配設位置不限于具有圓形形狀的滑動面的中心位置而配設于從該中心位置偏離的位置。

因此，轉子閥相對于定子閥旋轉時，根據其旋轉位置，存在從滑動面的中心位置偏離的位置上被施加較大壓力的情況。具體而言，當剛結束從壓縮機向缸體供給高壓工作氣體之后，滑動面上施加有來自壓縮機的工作氣體的壓力和供給到缸體的工作氣體的壓力這雙方。

施加有這雙方的壓力的滑動面上的區域（以下，稱為雙方作用區域）有時為從中央位置偏離的位置。因此，在工作氣體及彈簧相對于中心軸對稱地按壓定子閥的被按壓面的結構中，存在雙方作用區域中的氣密性變低而工作氣體泄漏的危險。

考慮在整個滑動面上增大由工作氣體的壓力及彈簧產生的按壓力，以此來作為防止上述危險的方法。當作為該結構時，按壓力變高且滑動面上的氣密性增大，期望能夠防止工作氣體的泄漏。

然而，若由工作氣體的壓力及彈簧產生的按壓力增大，則有可能導致滑動面上的摩擦力變得過大。若旋轉閥在滑動面上的摩擦力變得過大的狀態下進行工作，則定子閥與轉子閥之間的滑動面的磨損變得劇烈。若在這種狀態下連續運行，則旋轉閥的壽命變短，有可能需要提早更換旋轉閥。

并且，如果滑動阻力較大，則對用于進行驅動的馬達施加的負載有可能變得過大。

發明內容

本發明的目的在于提供一種降低定子閥與轉子閥之間的滑動面的磨損且防止定子閥與轉子閥之間的工作氣體的泄漏的超低溫制冷機。

根據本發明的一方式，具有：壓縮機，壓縮工作氣體；膨脹空間，通過使被所述壓縮機壓縮后的所述工作氣體發生膨脹而產生寒冷；閥機構，具有定子閥及相對于該定子閥旋轉的轉子閥，并且隨著旋轉而在所述壓縮機與所述膨脹空間之間進行所述工作氣體的流動切換；及施力機構，施加按壓力以將所述轉子閥與所述定子閥中的一個向另一個按壓，所述施力機構配置成由該施力機構產生的按壓力的中心軸不與所述轉子閥或所述定子閥的中心軸重疊。

能夠不增大定子閥與轉子閥的滑動面的磨損而減少定子閥與轉子閥之間的工作氣體的泄漏，且能夠維持制冷機的運行效率。

附圖說明

圖1是本發明的一實施方式的GM制冷機的剖視圖。

圖2是放大表示設置于本發明的一實施方式的GM制冷機的止轉棒軛機構的分解立體圖。