專利名稱：超低溫制冷機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)主張基于2010年8月31日申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)第2010-194989號(hào)的優(yōu)先權(quán)。其申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過參考援用于本說明書中。本發(fā)明涉及一種超低溫制冷機(jī)，其具備保持通過使旋轉(zhuǎn)體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)來切換流道的壓力切換閥的軸承。
背景技術(shù)：
一直以來，眾所周知用于切換流道的、將旋轉(zhuǎn)體保持于軸承的壓力切換閥，其構(gòu)成為，在徑向上于旋轉(zhuǎn)體與軸承之間插入彈性體，通過旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)使軸承可靠地進(jìn)行旋轉(zhuǎn)(例如，參考專利文獻(xiàn)1)。專利文獻(xiàn)1 日本特開2004-53157號(hào)公報(bào)然而，在沿旋轉(zhuǎn)軸方向配置的2個(gè)部件之間挾持軸承外圈來固定軸承外圈的結(jié)構(gòu)中，如果不以高精確度加工該2個(gè)部件，則軸承外圈因加工公差等的影響而有可能無法被可靠地固定。若以未固定軸承外圈的狀態(tài)旋轉(zhuǎn)，則在徑向上從外周面?zhèn)戎С休S承外圈的部件上產(chǎn)生磨損，因此發(fā)生在加工這些2個(gè)部件時(shí)需要復(fù)雜工序之類的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠在沿旋轉(zhuǎn)軸方向配置的2個(gè)部件之間可靠地固定軸承的超低溫制冷機(jī)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種具有通過使旋轉(zhuǎn)體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)來切換流道的壓力切換閥的超低溫制冷機(jī)，其特征在于，具備第1部件，所述第1部件位于所述旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軸方向上的一側(cè)；第2部件，所述第2部件位于所述旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軸方向上的另一側(cè)；軸承，可旋轉(zhuǎn)地支承所述旋轉(zhuǎn)體；及彈性體，所述第1部件和所述第2部件通過所述彈性體挾持所述軸承。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明可獲得能夠在沿旋轉(zhuǎn)軸方向配置的2個(gè)部件之間可靠地固定軸承的超低溫制冷機(jī)。


圖1是表示與超低溫制冷機(jī)相關(guān)的整體結(jié)構(gòu)的一例的圖。圖2是表示超低溫制冷機(jī)14的主要部分的一例的截面圖。圖3是表示超低溫制冷機(jī)14’的主要部分的其他一例的截面圖。圖中:10-壓縮機(jī)，IOA-吸引口，IOB-吐出口，14、14，-超低溫制冷機(jī)，16-低壓配管，18-高壓配管，20-缸部，21-排出器，30-閥體，30A-缸側(cè)流道，30B-高壓流道，30C-閥側(cè)流道，31-彈簧，32-0型圈，34-閥板，34A-低壓流道，34B-高壓流道，34F-法蘭部，36-軸承，36A-外圈，36B-內(nèi)圈，36C-滾珠，46-馬達(dá)，46A-旋轉(zhuǎn)軸，46B-曲柄，46C-0型圈，46D-偏心銷，50-蓋部件，50A-高壓流道，50B-流道，60-殼體，60A-支承面，60B-流道，70-0型圈，72A、72B-0型圈，80-螺栓，90-上部室，92-止轉(zhuǎn)棒軛。
具體實(shí)施例方式以下，參考附圖對(duì)用于實(shí)施本發(fā)明的最佳方式進(jìn)行說明。圖1是表示與超低溫制冷機(jī)相關(guān)的整體結(jié)構(gòu)的一例的圖。圖1所示的結(jié)構(gòu)具備吸引口 10A，其吸引工作氣體(冷媒氣體)；氣體壓縮機(jī)(以下僅稱為壓縮機(jī))10，具有對(duì)從該吸引口 IOA吸引的工作氣體進(jìn)行壓縮并吐出的吐出口IOB ；及超低溫制冷機(jī)14，其連接于壓縮機(jī)10。圖中，16為低壓配管，18為高壓配管。圖2是表示超低溫制冷機(jī)14的主要部分的一例的截面圖。超低溫制冷機(jī)14為吉福德-麥克馬洪循環(huán)(GM)制冷機(jī)。GM制冷機(jī)為利用基于在缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的排出器的空間體積變化，根據(jù)吉福德-麥克馬洪制冷循環(huán)而獲得冷卻效果的制冷機(jī)。并且，在GM制冷機(jī)中，將高壓冷媒氣體(氦氣等)供給至缸，并使其絕熱膨脹而成低溫。膨脹而成超低溫的冷媒氣體從周圍吸收熱，并且與蓄冷材料進(jìn)行熱交換而升溫至室溫之后，從缸中排氣。由此，缸內(nèi)維持成超低溫。從缸中排出的冷媒氣體被送至壓縮機(jī)并被壓縮而成高壓冷媒氣體。該高壓冷媒氣體再次被供給至GM制冷機(jī)的缸。如圖2所示，超低溫制冷機(jī)14主要包括缸部20、閥體30、閥板34、軸承36、蓋部件50、殼體60及馬達(dá)46。缸部20可以構(gòu)成包括1級(jí)式、2級(jí)式等在內(nèi)的任意級(jí)數(shù)。并且，缸部20的結(jié)構(gòu)本身可以是任意的，在此不詳細(xì)說明。殼體60具有大致圓筒形的形態(tài)，在內(nèi)部容納回轉(zhuǎn)閥的各種構(gòu)成要件(閥體30、閥板；34及軸承36等)等。蓋部件50以覆蓋殼體60的一側(cè)開口(圖示的例子中為上側(cè)開口)的方式設(shè)置。蓋部件50通過螺栓80而緊固在殼體60上。為了防止螺栓80的松弛而以較高的擰緊轉(zhuǎn)矩?cái)Q緊螺栓80。并且，同樣地為了保持氣密性而在蓋部件50與殼體60之間設(shè)置0型圈72A、72B。蓋部件50上形成連接于高壓配管18的高壓流道50A。馬達(dá)46以覆蓋殼體60的另一側(cè)開口(圖示的例子中為下側(cè)開口 )的方式設(shè)置。在馬達(dá)46的馬達(dá)殼體與殼體60之間為了保持氣密性而設(shè)置0型圈46C。并且，馬達(dá)46的內(nèi)部通過低壓配管16而連接于壓縮機(jī)10的低壓側(cè)吸引口 IOA0馬達(dá)46具備旋轉(zhuǎn)軸46A。馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)軸46A的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過曲柄46B和偏心銷46D實(shí)現(xiàn)閥板34的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并且實(shí)現(xiàn)通過止轉(zhuǎn)棒軛92的排出器21的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在殼體60的側(cè)部氣密地結(jié)合缸部20。在殼體60的側(cè)部形成流道60B。并且，蓋部件50上形成與流道60B對(duì)應(yīng)的流道50B。閥體30配置于蓋部件50的內(nèi)側(cè)(下面)的凹部?jī)?nèi)。閥體30相對(duì)于蓋部件50被不可旋轉(zhuǎn)地裝配。在閥體30的外周面與蓋部件50之間設(shè)置0型圈32。閥體30上形成貫穿中央部的高壓流道30B。高壓流道30B通過蓋部件50的高壓流道50A而與高壓配管18連通。閥體30上還形成與流道60B及流道50B連通的閥側(cè)流道30C及缸側(cè)流道30A。閥體30通過設(shè)置于與蓋部件50之間的彈簧31而朝向閥板34加力。
閥板34為與馬達(dá)46的旋轉(zhuǎn)軸46A結(jié)合的旋轉(zhuǎn)體。閥板34以相對(duì)于閥體30可滑動(dòng)地接觸的方式設(shè)置。閥板34中的與閥體30接觸的面上形成有底(槽或凹部形態(tài))的高壓流道34B。閥板34的高壓流道34B通過閥體30的高壓流道30B及蓋部件50的高壓流道50A而與高壓配管18連通。并且，閥板34上形成與旋轉(zhuǎn)軸方向平行地貫穿的低壓流道34A。隨著閥板34的旋轉(zhuǎn)，閥體30的閥側(cè)流道30C及缸側(cè)流道30A與高壓流道34B及低壓流道34A交替連通，由此冷媒氣體的方向被交替切換。 當(dāng)閥體30的閥側(cè)流道30C及缸側(cè)流道30A與高壓流道34B連通時(shí)，冷媒氣體從壓縮機(jī)10被送入缸部20的上部室90內(nèi)。而當(dāng)閥體30的閥側(cè)流道30C及缸側(cè)流道30A與低壓流道34A連通時(shí)，上部室90內(nèi)的冷媒氣體穿過馬達(dá)46內(nèi)部而被回收至壓縮機(jī)10。因此，若使閥板34進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，則重復(fù)進(jìn)行冷媒氣體向上部室90的導(dǎo)入(供氣)和冷媒氣體從上部室90的回收(排氣)。冷媒氣體的導(dǎo)入及回收的重復(fù)和缸部20的排出器21的往復(fù)驅(qū)動(dòng)均與曲柄46B的旋轉(zhuǎn)同步。若適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)冷媒氣體的導(dǎo)入及回收的重復(fù)相位和排出器21的往復(fù)驅(qū)動(dòng)相位，則冷媒氣體在缸部20的膨脹室(未圖示)內(nèi)成超低溫而產(chǎn)生吸熱作用。如圖2所示，閥板34通過軸承36而相對(duì)于殼體60被可旋轉(zhuǎn)地支承。閥板34其外周側(cè)嵌合于軸承36的內(nèi)圈36B。并且，閥板34在其閥體30側(cè)外徑具有法蘭部34F，通過嵌入其中的軸承36的內(nèi)圈36B的按壓而進(jìn)行軸向定位。軸承36包括外圈36A、內(nèi)圈36B及滾珠(鋼球)36C。如圖2所示，軸承36設(shè)置于蓋部件50與殼體60之間。具體而言，軸承36以外圈36A的外周面與殼體60的內(nèi)周面接觸的形態(tài)嵌在殼體60上。殼體60的內(nèi)周面上形成朝向中心側(cè)突出的支承面60A。軸承36的外圈36A的端面由支承面60A支承，旋轉(zhuǎn)軸方向的荷載通過支承面36A而由殼體60承受。蓋部件50以與殼體60的支承面60A之間夾入軸承36的外圈36A的形態(tài)設(shè)置。此時(shí)，如圖2所示，蓋部件50以相對(duì)于外圈36A的端面通過0型圈70沿旋轉(zhuǎn)軸方向接觸的方式設(shè)置。即，外圈36A的端面和蓋部件50并不是沿旋轉(zhuǎn)軸方向直接接觸，而是以通過0型圈70接觸的方式設(shè)置。0型圈70以與殼體60的內(nèi)周面接觸的方式設(shè)置。0型圈70具有與殼體60的內(nèi)周面大致相同的直徑。這樣，本實(shí)施例中，當(dāng)在旋轉(zhuǎn)軸方向上于殼體60與蓋部件50之間支承軸承36時(shí)，在旋轉(zhuǎn)方向上于殼體60與蓋部件50之間設(shè)置0型圈70。因此，即使在因殼體60或蓋部件50的加工公差等，有可能在殼體60與蓋部件50之間形成空間的情況下，也能夠通過0型圈70填充該空間。由此，當(dāng)固定軸承36的外圈36A時(shí)，能夠根據(jù)0型圈70的彈性特性恰當(dāng)?shù)乇３旨訅?。其結(jié)果，能夠可靠地防止因殼體60與蓋部件50之間的空間而引起的不良情況(尤其是軸承36的外圈36A不被固定的狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)，由此發(fā)生殼體60磨損之類的不良情況)。并且，作用于軸承36的外圈36A的加壓能夠通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)整殼體60與蓋部件50之間的距離(旋轉(zhuǎn)軸方向的距離)或0型圈70的彈性特性來容易地進(jìn)行調(diào)整。根據(jù)本實(shí)施例，尤其能夠發(fā)揮如下優(yōu)異效果。本實(shí)施例中，如上所述，能夠通過在殼體60與蓋部件50之間使用0型圈70之類的彈性體來對(duì)軸承36的外圈36A賦予恰當(dāng)?shù)募訅?，由此可靠地防止由殼體60或蓋部件50的尺寸公差或加工公而差引起的不良狀況，并且能夠降低加工成本。并且，本實(shí)施例中，蓋部件50被設(shè)置為不僅發(fā)揮對(duì)殼體60的蓋功能，而且還發(fā)揮固定軸承36的外圈36A的功能。由此，能夠去掉軸承外圈固定用板來減少部件件數(shù)且能夠謀求成本降低。在此，蓋部件50為了安全地發(fā)揮作為壓力容器的蓋的作用而使用較多的螺栓80進(jìn)行緊固。在這些每一個(gè)螺栓80的擰緊轉(zhuǎn)矩上產(chǎn)生不平衡時(shí)，在軸承36上有可能發(fā)生傾斜。對(duì)此，在本實(shí)施例中，如上所述，當(dāng)在旋轉(zhuǎn)方向上于殼體60與蓋部件50之間支承軸承36時(shí)，在旋轉(zhuǎn)方向上于殼體60與蓋部件50之間設(shè)置0型圈70。因此，在擰緊螺栓80時(shí)，能夠通過0型圈70彈性變形來防止過大的力作用于軸承36的外圈36A，并且即使發(fā)生擰緊轉(zhuǎn)矩的不平衡時(shí)，也能夠通過0型圈70彈性變形來防止在軸承36上發(fā)生傾斜。圖3是表示超低溫制冷機(jī)14’的主要部分的其他一例的截面圖。圖3所示的超低溫制冷機(jī)14’相對(duì)于圖2所示的超低溫制冷機(jī)14，0型圈70的設(shè)置位置有所不同，除此之外相同。具體而言，在圖2所示的超低溫制冷機(jī)14中，0型圈70以與蓋部件50接觸的形態(tài)設(shè)置于殼體60與蓋部件50之間，與此相反，在圖3所示的超低溫制冷機(jī)14’中，0型圈70以與殼體60接觸的形態(tài)設(shè)置于殼體60與蓋部件50之間。S卩，在圖2所示的超低溫制冷機(jī)14中，軸承36的外圈36A直接支承于殼體60的支承面60A，與此相反，在圖3所示的超低溫制冷機(jī)14’中，軸承36的外圈36A通過0型圈70而支承于殼體60的支承面60A。圖3所示的超低溫制冷機(jī)14’時(shí)，也能夠獲得與上述的圖2所示的超低溫制冷機(jī)14同樣的效果。但是，在圖2所示的超低溫制冷機(jī)14中，由于軸承36的外圈36A直接支承于殼體60的支承面60A，因此有能夠準(zhǔn)確地確定軸承36相對(duì)于殼體60的軸向位置之類的優(yōu)點(diǎn)。在此，在圖2所示的超低溫制冷機(jī)14中，0型圈70優(yōu)選以有助于殼體60與蓋部件50之間的氣密性的形態(tài)設(shè)置。在圖示的例子中，0型圈70在殼體60與蓋部件50之間彈性變形，并以有助于殼體60與蓋部件50之間的氣密性的形態(tài)設(shè)置。即，當(dāng)將高壓冷媒氣體送至超低溫制冷機(jī)時(shí)，0型圈70發(fā)揮作用以免高壓冷媒氣體從殼體60與蓋部件50之間(殼體60的流道60B與蓋部件50的流道50B之間)漏出到低壓側(cè)空間(與馬達(dá)46的內(nèi)部連通的殼體60內(nèi)的空間)。因此，這種0型圈70的密封功能充分高時(shí)，也可以去掉實(shí)現(xiàn)相同功能的0型圈72A參考圖2及圖3)。以上，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但本發(fā)明并不限于上述的實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以對(duì)上述的實(shí)施例加以各種變形及替換。例如，在上述的實(shí)施例中，0型圈70作為彈性體的一例而被公開，但只要是具有彈性的部件(例如，由樹脂或橡膠等構(gòu)成的部件)，則可以使用除0型圈70以外的彈性體。例如，還可以使用防松墊圈、截面U字型密封部件(例如，U-seal (注冊(cè)商標(biāo)))等。并且，在上述的實(shí)施例中，蓋部件50被設(shè)置為還發(fā)揮固定軸承36的外圈36A的功能，由此去掉軸承外圈固定用板。然而，即使是使用軸承外圈固定用板之類的其他部件代替蓋部件50來固定軸承36的外圈36A的結(jié)構(gòu)時(shí)，也同樣可以應(yīng)用。此時(shí)，通過0型圈70在軸承外圈固定用板之類的其他部件與殼體60之間固定軸承36的外圈36A即可。并且，關(guān)于殼體60，也可以用其他部件來代替使用。并且，在上述的實(shí)施例中，例示了采用吉福德-麥克馬洪循環(huán)GM)的結(jié)構(gòu)，但即使在采用其他超低溫制冷機(jī)，例如脈沖管制冷機(jī)的情況下，也同樣可以應(yīng)用。此時(shí)，在脈沖管制冷機(jī)的上游側(cè)的回轉(zhuǎn)閥容納部(殼體部)中應(yīng)用上述實(shí)施例的結(jié)構(gòu)即可。
權(quán)利要求
1.一種超低溫制冷機(jī)，其具有通過使旋轉(zhuǎn)體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)來切換流道的壓力切換閥，其特征在于，具備第1部件，所述第1部件位于所述旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軸方向上的一側(cè)；第2部件，所述第2部件位于所述旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軸方向上的另一側(cè)；軸承，能夠旋轉(zhuǎn)地支承所述旋轉(zhuǎn)體；及彈性體，所述第1部件和所述第2部件通過所述彈性體挾持所述軸承。
2.如權(quán)利要求1所述的超低溫制冷機(jī)，其特征在于，所述第1部件和所述第2部件構(gòu)成氣密地容納所述旋轉(zhuǎn)體的空間。
3.如權(quán)利要求1或2所述的超低溫制冷機(jī)，其特征在于，所述第2部件構(gòu)成在內(nèi)部容納所述軸承和所述彈性體的殼體，所述第1部件構(gòu)成所述殼體的蓋部件，將所述彈性體設(shè)置于所述蓋部件與所述軸承之間。
4.如權(quán)利要求2或3所述的超低溫制冷機(jī)，其特征在于，以有助于所述第1部件與所述第2部件之間的空間氣密性的形態(tài)設(shè)置所述彈性體。
全文摘要
本發(fā)明提供一種超低溫制冷機(jī)，其能夠在沿旋轉(zhuǎn)軸方向配置的2個(gè)部件之間可靠地固定軸承。本發(fā)明的超低溫制冷機(jī)，具有通過使旋轉(zhuǎn)體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)來切換流道的壓力切換閥，其特征在于，具備位于旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軸方向上的一側(cè)的第1部件、位于旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軸方向上的另一側(cè)的第2部件、可旋轉(zhuǎn)地支承旋轉(zhuǎn)體的軸承(36)及彈性體，第1部件和第2部件通過彈性體挾持軸承(36)。
文檔編號(hào)F25B9/00GK102384601SQ20111024945
公開日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月31日
發(fā)明者水野陽治 申請(qǐng)人:住友重機(jī)械工業(yè)株式會(huì)社