CN107894110B - 超低温制冷机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够减少强磁场环境给超低温制冷机的电磁马达带来的影响的技术。超低温制冷机具备：压力控制阀；阀壳体(73)，容纳压力控制阀；马达(31)，具备马达输出轴(31b)；减速机构(6)，以能够传递动力的方式将马达输出轴(31b)连接于压力控制阀；磁屏蔽外壳(71)，包围马达(31)，并且磁屏蔽外壳(71)与阀壳体(73)气密地连接。马达(31)可以具备马达外壳(31a)，马达输出轴(31b)从马达外壳(31a)突出。磁屏蔽外壳(71)可以在马达外壳(31a)的外侧包围马达(31)。

Description

超低温制冷机

本申请主张基于2016年10月3日申请的日本专利申请第2016-195867号的优先权。该日本申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。

技术领域

本发明涉及一种超低温制冷机。

背景技术

以吉福德-麦克马洪(Gifford-McMahon；GM)制冷机为代表的超低温制冷机具备用于控制膨胀室的压力的阀。这种压力控制阀构成为交替切换向膨胀室供给高压制冷剂气体与从膨胀室回收低压制冷剂气体。在超低温制冷机设置有用于驱动压力控制阀的电磁马达。

专利文献1：日本特开2005-160277号公报

超低温制冷机有时在强磁场环境下使用。超低温制冷机例如为了冷却用于产生强磁场的超导电线圈而使用。

发明内容

本发明的一种实施方式的例示性目的之一在于，提供一种能够减少强磁场环境给超低温制冷机的电磁马达带来的影响的技术。

根据本发明的一种实施方式，超低温制冷机具备：压力控制阀；阀壳体，容纳所述压力控制阀；电磁马达，具备马达外壳及从该马达外壳突出的马达输出轴；减速机构，以能够传递动力的方式将所述马达输出轴连接于所述压力控制阀；及磁屏蔽外壳，在所述马达外壳的外侧包围所述电磁马达，并且所述磁屏蔽外壳与所述阀壳体气密地连接。

根据本发明的一种实施方式，超低温制冷机具备:压力控制阀；阀壳体，容纳所述压力控制阀；电磁马达，具备马达输出轴；减速机构，以能够传递动力的方式将所述马达输出轴连接于所述压力控制阀；磁屏蔽外壳，包围所述电磁马达，并且所述磁屏蔽外壳与所述阀壳体气密地连接。

根据本发明，能够提供一种减少强磁场环境给超低温制冷机的电磁马达带来的影响的技术。

附图说明

图1为概略地表示实施方式所涉及的超低温制冷机的内部结构的图。

图2为概略地表示实施方式所涉及的超低温制冷机的驱动部的分解立体图。

图3为概略地表示实施方式所涉及的超低温制冷机的驱动部的分解立体图。

图4为概略地表示可使用于实施方式所涉及的超低温制冷机的减速机的一例的内部结构的图。

图5为放大表示实施方式所涉及的超低温制冷机的驱动部的一部分的概略分解立体图。

图6为放大表示可使用于实施方式所涉及的超低温制冷机的阀部的一例的概略分解立体图。

图7为概略地表示其他实施方式所涉及的超低温制冷机的内部结构的图。

图中：3-驱动部壳体，4-气密容器，6-减速机构，10-GM制冷机，31-马达，31a-马达外壳，31b-马达输出轴，64-小齿轮，65-传动皮带，66-减速齿轮，71-磁屏蔽外壳，72-减速机外壳，72a-减速机外壳主体，72b-磁屏蔽部件，73-阀壳体，74-第一密封部，76-第二密封部，79、80-贯穿孔。

具体实施方式

以下，参考附图对本发明的实施方式进行详细说明。另外，在以下说明中，对相同要件标注相同的符号，并适当省略重复说明。并且，以下所述的结构为示例，并不对本发明的范围作任何限定。

作为超低温制冷机中的压力控制阀的驱动源，通常使用电磁马达(例如，旋转电动机)。超低温制冷机的用途之一是对产生强磁场的超导线圈进行冷却。若超低温制冷机在这种强磁场环境下运行，则会受磁场的影响而导致马达的额定转矩下降。不足的转矩可能会引起马达的失控或打滑。例如，在超低温制冷机为GM制冷机的情况下，可能会阻碍压力控制阀及置换器的等速运转，会导致制冷能力的下降。

为了防止强磁场作用于马达，可以在超低温制冷机设置磁屏蔽件。为了有效地防止强磁场的作用，希望磁屏蔽件足够厚。但是，这种磁屏蔽件可能会带来使超低温制冷机的重量及尺寸明显增加的副作用。并且，磁屏蔽件还有可能被强磁场磁化，从而产生不必要的强电磁吸引力。

对此，实施方式所涉及的超低温制冷机具备超低温制冷机驱动部壳体结构，该超低温制冷机驱动部壳体实现屏蔽外部磁场及气密地保持制冷剂气体这两个效果。如此一来，与在气密容器(即，制冷机壳体)的外侧另行设置磁屏蔽件的情况相比，能够进一步减小超低温制冷机驱动部的外形尺寸。并且，由于超低温制冷机驱动部壳体结构兼具屏蔽外部磁场及气密地保持制冷剂气体这两个功能，因此还可以防止磁屏蔽件变得过大。

并且，在实施方式中，超低温制冷机驱动部并非由直动机构构成，而是构成为阀驱动用的电磁马达经由减速机构连接于压力控制阀。由于从马达输出的转矩被减速机构放大，因此超低温制冷机驱动部中的阀驱动用的电磁马达能够使用更为小型的马达。通过使用小型的马达，包围该马达所需的磁屏蔽件的尺寸也变小。

本发明人经过研究发现，在磁屏蔽件的厚度为恒定的情况下，磁屏蔽件的小径化会带来屏蔽效率的提高。屏蔽效率为表示屏蔽件内的磁场通过磁屏蔽件减少的程度的值，例如是指应屏蔽的外部磁场与屏蔽件内的减少后的磁场之差与外部磁场之比。屏蔽效率的提高能够实现以更少的屏蔽材料形成具有所希望的磁屏蔽性能的磁屏蔽件。因此，通过在超低温制冷机驱动部组装减速机构，能够利用小型且轻质的磁屏蔽件来屏蔽外部的强磁场。并且，通过与现有的超低温制冷机相同的尺寸或比其更小的尺寸即可实现具备磁屏蔽件及驱动马达的超低温制冷机。

如此，实施方式所涉及的超低温制冷机能够减少强磁场环境给超低温制冷机的电磁马达带来的影响。

首先，对实施方式的超低温制冷机的整体结构进行说明。图1至图6为用于说明实施方式所涉及的超低温制冷机的图。图1为概略地表示实施方式所涉及的超低温制冷机的内部结构的图。图2及图3为概略地表示实施方式所涉及的超低温制冷机的驱动部的分解立体图。图4为概略地表示可使用于实施方式所涉及的超低温制冷机的减速机的一例的内部结构的图。图5为放大表示实施方式所涉及的超低温制冷机的驱动部的一部分的概略分解立体图。图6为放大表示可使用于实施方式所涉及的超低温制冷机的阀部的一例的概略分解立体图。

以下，作为超低温制冷机举例说明GM制冷机10。然而，实施方式所涉及的超低温制冷机并不只限于GM制冷机。只要是使用马达驱动阀的类型的超低温制冷机(例如，苏尔威制冷机、脉冲管制冷机)，均可应用本发明。

GM制冷机10具备压缩机1、缸体2及驱动部壳体3。

压缩机1从连接有低压配管1a的吸气侧回收低压制冷剂气体，并将其压缩之后向连接于排出侧的高压配管1b供给高压制冷剂气体。作为制冷剂气体，例如可以使用氦气，但并不只限于此。并且，众所周知，低压配管1a及高压配管1b中的气体压力均比大气压高很多。通常，高压例如为2～3MPa，低压例如为0.5～1.5MPa。高压与低压的压差例如为1.2～2MPa左右。

GM制冷机10为二级式制冷机。因此，缸体2具有高温侧缸体11及低温侧缸体12这两个缸体。在高温侧缸体11的内部插入有高温侧置换器13。并且，在低温侧缸体12的内部插入有低温侧置换器14。另外，理所当然，本发明也可以应用于单级式制冷机或其他制冷机。

高温侧置换器13及低温侧置换器14构成为彼此连结在一起并且分别在高温侧缸体11及低温侧缸体12的内部沿各个缸体的轴向能够进行往复移动。在高温侧置换器13及低温侧置换器14的内部分别形成有高温侧内部空间15及低温侧内部空间16。在高温侧内部空间15及低温侧内部空间16填充有蓄冷材料，其分别作为高温侧蓄冷器17及低温侧蓄冷器18而发挥功能。

位于上部的高温侧置换器13与朝向上方(Z1方向)延伸的驱动轴36连结。该驱动轴36构成后述的止转棒轭机构32的一部分。

在高温侧缸体11的低温侧端部(图1中箭头Z2所示的方向侧的端部)形成有高温侧膨胀空间21。并且，在高温侧缸体11的高温侧端部(图1中箭头Z1所示的方向侧的端部)形成有上部室23。在低温侧缸体12内的低温侧端部(图1中箭头Z2所示的方向侧的端部)形成有低温侧膨胀空间22。

在高温侧置换器13的高温端侧(Z1方向侧端部)形成有气体流路L1。而且，在高温侧置换器13的低温端侧(Z2方向侧端部)形成有使高温侧内部空间15与高温侧膨胀空间21连通的气体流路L2。

低温侧置换器14通过未图示的连结机构而安装于高温侧置换器13的下部。在该低温侧置换器14的高温侧端部(图1中箭头Z1所示的方向侧的端部)形成有使高温侧膨胀空间21与低温侧内部空间16连通的气体流路L3。并且，在低温侧置换器14的低温侧端部(图1中箭头Z2所示的方向侧的端部)形成有使低温侧内部空间16与低温侧膨胀空间22连通的气体流路L4。

高温侧冷却台19配设于高温侧缸体11的外周面的、与高温侧膨胀空间21对置的位置。并且，低温侧冷却台20配设于低温侧缸体12的外周面的、与低温侧膨胀空间22对置的位置。

上述高温侧置换器13及低温侧置换器14通过止转棒轭机构32在高温侧缸体11及低温侧缸体12内沿图中上下方向(箭头Z1、Z2方向)移动。

驱动部壳体3具备作为马达容纳部的磁屏蔽外壳71、减速机外壳72及阀壳体73。磁屏蔽外壳71经由减速机外壳72与阀壳体73气密地连接。即，磁屏蔽外壳71与减速机外壳72气密地连接，减速机外壳72与阀壳体73气密地连接。

减速机外壳72具备减速机外壳主体72a及磁屏蔽部件72b。减速机外壳主体72a与磁屏蔽部件72b气密地连接。

磁屏蔽外壳71及磁屏蔽部件72b由铁等磁性材料制成。由此，磁屏蔽外壳71与磁屏蔽部件72b一同形成GM制冷机10的驱动源即电磁马达(以下有时简称为“马达”)31的磁屏蔽件。另一方面，减速机外壳主体72a及阀壳体73由不锈钢、铝合金等非磁性材料制成。因此，减速机外壳72中的与阀壳体73相邻的部分由非磁性材料制成，与磁屏蔽外壳71相邻的部分由磁性材料制成。

气密地连接通过O型环、焊接等各种适当的方法来实现。例如，为了使磁屏蔽外壳71与磁屏蔽部件72b气密地连接，在磁屏蔽外壳71与磁屏蔽部件72b之间设置第一密封部74，例如O型环等。磁屏蔽外壳71通过螺栓等紧固部件(未图示)而固定于磁屏蔽部件72b。在磁屏蔽外壳71的凸缘部71a形成有容纳O型环的第一O型环槽75。

同样地，为了使阀壳体73与减速机外壳主体72a气密地连接，在阀壳体73与减速机外壳主体72a之间设置有第二密封部76，例如O型环等。阀壳体73通过螺栓等紧固部件(未图示)而固定于减速机外壳主体72a。在阀壳体73形成有容纳O型环的第二O型环槽77。

减速机外壳主体72a及磁屏蔽部件72b通过焊接而彼此固定。

由此，驱动部壳体3构成容纳GM制冷机10的驱动部且具有气密性的气密容器。因此，以下在本说明书中将驱动部壳体3内的容纳空间称为“气密容器4”。气密容器4经由低压配管1a与压缩机1的吸气口连通。因此，气密容器4始终维持在低压。在图1中虽然示出了阀壳体73与低压配管1a连接的情况，但是，驱动部壳体3的其他部分(例如，磁屏蔽外壳71或减速机外壳72)也可以与低压配管1a连接。

并且，GM制冷机10的驱动部除了包括马达31之外还包括减速机(即，齿轮箱5)、止转棒轭机构32及作为压力控制阀的一例的回转阀40。如后述，通过回转阀40，能够控制高温侧膨胀空间21及低温侧膨胀空间22的压力。如图1所示，马达31容纳于磁屏蔽外壳71，止转棒轭机构32及回转阀40容纳于驱动部壳体3。驱动部壳体3作为容纳压力控制阀的阀壳体而设置。齿轮箱5除了具备减速机外壳72之外还具备减速机构6。减速机构6容纳于减速机外壳72。

马达31具备马达外壳31a及从马达外壳31a突出的马达输出轴31b。马达外壳31a决定马达31的外表面。马达外壳31a内容纳有由定子及转子构成的马达主体(未图示)。马达输出轴31b相对于马达外壳31a能够旋转。马达输出轴31b与转子一同旋转。磁屏蔽外壳71在马达外壳31a的外侧包围马达31。

如图1所示，在磁屏蔽外壳71与马达外壳31a之间存在间隙。或者，磁屏蔽外壳71的内表面也可以与马达外壳31a接触。

马达31也可以不具备马达外壳31a。此时，可以使马达31的定子暴露在磁屏蔽外壳71，并且由磁屏蔽外壳71包围马达主体。

磁屏蔽外壳71具有一端开放且另一端封闭的圆筒状的形状。但是，磁屏蔽外壳71的形状可以是任意形状，即，可以是长方体形状或其他形状。在磁屏蔽外壳71的封闭端设置有马达连接器78，用于向马达31供电和/或控制马达31的配线连接于该马达连接器78。在磁屏蔽外壳71的开放端，遍及整周设置有凸缘部71a。如上所述，在凸缘部71a形成有第一O型环槽75，第一密封部74沿着凸缘部71a配置成环状。

磁屏蔽部件72b具有使马达输出轴31b贯穿的贯穿孔79，该磁屏蔽部件72b配置于马达外壳31a与减速机构6之间。磁屏蔽部件72b为平板状的部件。在磁屏蔽部件72b的一侧表面安装有马达31，具体而言安装有马达外壳31a，磁屏蔽部件72b的相反侧表面与减速机构6对置。贯穿孔79形成于磁屏蔽部件72b的大致中心部。在贯穿孔79配置有支承马达输出轴31b的轴承58。支承轴承58的轴承架59以包围贯穿孔79的方式形成于磁屏蔽部件72b。

减速机构6以能够传递动力的方式将马达输出轴31b连接于回转阀40。减速机构6具备小齿轮64、传动皮带65及减速齿轮66。小齿轮64与马达输出轴31b连接。传动皮带65例如为同步带，减速齿轮66的直径大于小齿轮64的直径。小齿轮64与传动皮带65啮合，减速齿轮66与传动皮带65啮合，小齿轮64与减速齿轮66彼此并未接触。由此，构成皮带传动式的减速机构。皮带传动式的减速机构不需要润滑剂(例如润滑油或润滑脂)或能够将润滑剂的使用量最小化，因此GM制冷机10的制冷剂气体不易被润滑剂污染，根据这一点优选使用皮带传动式的减速机构。另外，减速机构6并不只限于皮带传动式的减速机构，也可以是齿轮机构或其他任意的减速机构。

减速齿轮66与驱动旋转轴39连接。减速机外壳主体72a具有使驱动旋转轴39贯穿的贯穿孔80。在贯穿孔80配置有支承驱动旋转轴39的轴承60。支承轴承60的轴承架61以包围贯穿孔80的方式形成于减速机外壳主体72a。驱动旋转轴39配置于从马达输出轴31b偏心的位置，因此贯穿孔80也同样形成于从贯穿孔79偏心的部位。减速机外壳主体72a具有一端开放且另一端封闭的长方体状的形状，但不只限于此，也可以具有其他形状。减速机外壳主体72a的开放侧被磁屏蔽部件72b封闭，在与开放侧相反的一侧形成有贯穿孔80。

马达31产生旋转驱动力，因此马达输出轴31b进行旋转。减速机构6的小齿轮64与马达输出轴31b一同旋转，通过传动皮带65，减速齿轮66进行旋转。驱动旋转轴39与减速齿轮66一同旋转。由此，马达31的旋转运动被减速机构6减速之后传递至止转棒轭机构32及回转阀40。即，马达31的输出转矩被减速机构6放大，并以放大之后的转矩驱动止转棒轭机构32及回转阀40。

图5中放大地示出了止转棒轭机构32。止转棒轭机构32具有曲柄33及止转棒轭34等。

曲柄33固定于驱动旋转轴39。曲柄33构成为在从驱动旋转轴39的安装位置偏心的位置设置有曲柄销33b。因此，若将曲柄33安装于驱动旋转轴39，则曲柄销33b成为相对于驱动旋转轴39偏心的状态。在这种意义上，曲柄销33b作为偏心旋转体而发挥作用。另外，也可以在驱动旋转轴39的长边方向上的多个部位旋转自如地支承驱动旋转轴39。

止转棒轭34具有驱动轴36a、驱动轴36b、轭板35及滚子轴承37等。这些均容纳于阀壳体73。

驱动轴36a从轭板35朝向上方(Z1方向)延伸。该驱动轴36a被设置于阀壳体73内的滑动轴承38a支承。因此，驱动轴36a构成为能够沿图中上下方向(图中箭头Z1、Z2方向)移动。

驱动轴36b从轭板35朝向下方(Z2方向)延伸。该驱动轴36b被设置于阀壳体73内的滑动轴承38b支承。因此，驱动轴36b也构成为能够沿图中上下方向(图中箭头Z1、Z2方向)移动。

由于驱动轴36a及驱动轴36b分别被滑动轴承38a及滑动轴承38b支承，因此，止转棒轭34构成为在阀壳体73内能够沿上下方向(图中箭头Z1、Z2方向)移动。

另外，在本实施方式中，为了通俗易懂地表示超低温制冷机的构成要件之间的位置关系，有时使用“轴向”这一术语。轴向表示驱动轴36a及驱动轴36b的延伸方向，其与高温侧置换器13及低温侧置换器14的移动方向一致。为了便于理解，有时将在轴向上相对靠近膨胀空间或冷却台的一侧称为“下”，相对较远的一侧称为“上”。即，离低温侧端部相对较远的一侧称为“上”，相对较近的一侧称为“下”。另外，这种表述与安装GM制冷机10时的配置无关。例如，可以将GM制冷机10安装成膨胀空间沿铅垂方向朝上。

在轭板35形成有横向窗35a。该横向窗35a沿与驱动轴36a及驱动轴36b的延伸方向交叉(例如，正交)的方向(图5中箭头X1、X2方向)延伸。

滚子轴承37配设于该横向窗35a内。滚子轴承37构成为能够在横向窗35a内滚动。并且，与曲柄销33b卡合的孔37a形成于滚子轴承37的中心位置。横向窗35a允许曲柄销33b及滚子轴承37的横向移动。横向窗35a具备横向延伸的上框部和下框部及分别在上框部和下框部的横向上的端部沿轴向或者纵向延伸且使上框部与下框部结合的第一侧框部及第二侧框部。

若马达31驱动而使驱动旋转轴39进行旋转，则曲柄销33b以描绘出圆弧的方式进行旋转。由此，止转棒轭34沿图中箭头Z1、Z2方向进行往复移动。此时，滚子轴承37沿图中箭头X1、X2方向在横向窗35a内进行往复移动。

高温侧置换器13与配设于止转棒轭34的下部的驱动轴36b连接。因此，随着止转棒轭34沿图中箭头Z1、Z2方向进行往复移动，高温侧置换器13及与此连结的低温侧置换器14在高温侧缸体11及低温侧缸体12内也沿箭头Z1、Z2方向进行往复移动。

接着，对阀机构进行说明。回转阀40用于切换低压制冷剂气体的流路与高压制冷剂气体的流路。回转阀40被马达31驱动。该回转阀40作为将从压缩机1的排出侧排出的高压制冷剂气体引导至高温侧置换器13的上部室23的供给用阀而发挥作用，并且还作为将制冷剂气体从上部室23引导至压缩机1的吸气侧的排气用阀而发挥作用。

如图1及图6所示，回转阀40具有定子阀41及转子阀42。定子阀41具有平坦的定子侧滑动面45，转子阀42同样具有平坦的转子侧滑动面50。定子侧滑动面45与转子侧滑动面50彼此面接触，从而防止制冷剂气体的泄漏。

定子阀41通过固定销43固定在阀壳体73内。通过用该固定销43进行固定，定子阀41的旋转受到限制。

定子阀41具有制冷剂气体供给孔44、圆弧状槽46及气体流路49。制冷剂气体供给孔44形成为贯穿定子阀41的中心部且与压缩机1的高压配管1b连接。

圆弧状槽46形成于定子侧滑动面45上。该圆弧状槽46具有以制冷剂气体供给孔44为中心的圆弧形状。

气体流路49遍及定子阀41及阀壳体73而形成。气体流路49中的阀侧的一端部在圆弧状槽46内开口并形成开口部48。并且，气体流路49的排出口47开口在定子阀41的侧表面。排出口47与壳体内的气体流路49连通。并且，壳体内的气体流路49的另一端部经由上部室23、气体流路L1、高温侧蓄冷器17等与高温侧膨胀空间21连通。

另一方面，转子阀42被转子阀轴承62支承为能够旋转。在转子阀42的与转子侧滑动面50相反一侧的相反侧端面52形成有与曲柄销33b卡合的卡合孔(未图示)。曲柄销33b在插通于滚子轴承37的情况下其前端部从滚子轴承37朝向箭头Y1方向突出(参考图1)。从滚子轴承37突出的曲柄销33b的前端部与形成于转子阀42的卡合孔卡合。因此，通过曲柄销33b的旋转(偏心旋转)，转子阀42与止转棒轭机构32同步旋转。

转子阀42具有椭圆状槽51及圆弧状孔53。椭圆状槽51形成在转子侧滑动面50上且形成为从转子侧滑动面50的中心沿径向延伸。并且，圆弧状孔53从转子阀42的转子侧滑动面50贯穿至相反侧端面52，并与气密容器4连通。该圆弧状孔53形成为与定子阀41的圆弧状槽46位于同一圆周上。

上述制冷剂气体供给孔44、椭圆状槽51、圆弧状槽46及开口部48构成供给阀。并且，开口部48、圆弧状槽46及圆弧状孔53构成排气阀。在本实施方式中，有时将椭圆状槽51、圆弧状槽46等存在于阀的内部的空间统称为阀内部空间。

在上述结构的GM制冷机10中，若马达31的旋转驱动力经由驱动旋转轴39传递至止转棒轭机构32而驱动止转棒轭机构32，则止转棒轭34沿Z1、Z2方向进行往复移动。通过该止转棒轭34的动作，高温侧置换器13及低温侧置换器14在高温侧缸体11及低温侧缸体12内的下止点LP与上止点UP之间进行往复移动。

在高温侧置换器13及低温侧置换器14到达下止点LP之前，关闭排气阀，之后开启供给阀。即，由制冷剂气体供给孔44、椭圆状槽51、圆弧状槽46及气体流路49形成制冷剂气体流路。

由此，高压制冷剂气体开始从压缩机1填充于上部室23。之后，高温侧置换器13及低温侧置换器14经过下止点LP而开始上升，制冷剂气体自上而下流过高温侧蓄冷器17及低温侧蓄冷器18中，分别填充于高温侧膨胀空间21及低温侧膨胀空间22。

而且，在高温侧置换器13及低温侧置换器14到达上止点UP时，关闭供给阀。与此同时，或在其之后，开启排气阀。即，由气体流路49、圆弧状槽46及圆弧状孔53形成制冷剂气体流路。

由此，高压制冷剂气体在高温侧膨胀空间21及低温侧膨胀空间22内膨胀而产生寒冷，从而冷却高温侧冷却台19及低温侧冷却台20。并且，已产生寒冷的低温的制冷剂气体一边冷却高温侧蓄冷器17及低温侧蓄冷器18内的蓄冷材料一边自下往上流动，之后回流到压缩机1的低压配管1a。

之后，在高温侧置换器13及低温侧置换器14达到下止点LP之前，关闭排气阀，然后开启供给阀，从而结束一个冷却循环。由此，通过重复进行制冷剂气体的压缩/膨胀的循环，GM制冷机10的高温侧冷却台19及低温侧冷却台20被冷却至超低温。GM制冷机10的高温侧冷却台19及低温侧冷却台20分别将高温侧膨胀空间21及低温侧膨胀空间22内的制冷剂气体进行膨胀而产生的寒冷传递至高温侧缸体11及低温侧缸体12的外部。

如以上说明，在实施方式所涉及的GM制冷机10中，通过将马达31等驱动装置的驱动力转换为高温侧置换器13及低温侧置换器14的往复移动，并生成与此同步的高温侧膨胀空间21及低温侧膨胀空间22的压力变动，从而冷却高温侧冷却台19及低温侧冷却台20。低温侧冷却台20的温度成为大致4K左右的超低温。

作为实施方式所涉及的GM制冷机10的冷却对象物的一例，有超导线圈。超导线圈通常用于产生强磁场。因此，若将GM制冷机10用于超导线圈的冷却，则GM制冷机10及其驱动部也会暴露于超导线圈所产生的磁场中。

然而，在GM制冷机10设置有磁屏蔽件，并且马达31被磁屏蔽外壳71及磁屏蔽部件72b包围，因此马达31不会暴露于超导线圈的强磁场中。由此，能够防止由强磁场引起的马达31的额定转矩的减少，因此也能够防止GM制冷机10的制冷能力下降。

并且，GM制冷机10的磁屏蔽件(即，磁屏蔽外壳71及磁屏蔽部件72b)构成气密容器4的一部分。气密容器4由磁屏蔽件、减速机外壳72及阀壳体73彼此连接而形成。因此，与将气密容器4以外的磁屏蔽件另行设置于GM制冷机10的情况相比，能够缩小GM制冷机10的尺寸。例如，假设用磁屏蔽件覆盖气密容器4的外侧，则可能需要大型且重型的磁屏蔽件。相反，若要在气密容器4内设置磁屏蔽件，则气密容器4就会变为大型。

此外，通过在GM制冷机10的驱动部组装减速机构6，能够实现马达31的小型化。由此，如上所述，能够采用小型且轻质的磁屏蔽件。以与现有的超低温制冷机相同的尺寸或比其小的尺寸即可实现具备磁屏蔽件及驱动马达的GM制冷机10。

图7为概略地表示其他实施方式所涉及的超低温制冷机的内部结构的图。该实施方式除了减速机构6的配置与参考图1至图6进行说明的实施方式不同之外，其他结构均与参考图1至图6进行说明的实施方式相同。在以下说明中，为了简化说明，适当省略对相同部分的说明。参考图1至图6进行说明的实施方式及其变形例也可以适当组合于下述实施方式。

与图1所示的GM制冷机10相同，图7所示的GM制冷机10具备配置于马达31与回转阀40之间且以能够传递动力的方式将马达输出轴31b连接于回转阀40的减速机构6。减速机构6具备小齿轮64、传动皮带65及减速齿轮66。

但是，减速机构6容纳于阀壳体73内。如此，GM制冷机10可以不具有减速机构6专用的容纳外壳。换言之，图1所示的减速机外壳72可以与阀壳体73一体化。由此，驱动部壳体3具备磁屏蔽外壳71及阀壳体73。

阀壳体73具备由非磁性材料制成的阀壳体主体73a及由磁性材料制成的磁屏蔽部件72b。阀壳体主体73a容纳止转棒轭机构32、回转阀40及减速机构6。磁屏蔽部件72b与阀壳体主体73a气密地连接。磁屏蔽部件72b可以通过焊接固定于阀壳体主体73a。磁屏蔽外壳71与磁屏蔽部件72b气密地连接。O型环等第一密封部74设置于磁屏蔽外壳71与磁屏蔽部件72b之间。如此，磁屏蔽外壳71与阀壳体73彼此气密地连接而形成气密容器4。

磁屏蔽部件72b具有使马达输出轴31b贯穿的贯穿孔79，该磁屏蔽部件72b配置于马达外壳31a与减速机构6之间。在贯穿孔79配置有支承马达输出轴31b的轴承58。支承轴承58的轴承架59以包围贯穿孔79的方式形成于磁屏蔽部件72b。在马达输出轴31b连接有小齿轮64。减速齿轮66连接于驱动旋转轴39。阀壳体73在其内部具备轴承架61。轴承架61形成为包围使驱动旋转轴39贯穿的贯穿孔80。在贯穿孔80配置有支承驱动旋转轴39的轴承60。

在图7所示的实施方式中，也能够通过磁屏蔽外壳71及磁屏蔽部件72b保护马达31免受外部磁场的影响。

以上，根据实施例对本发明进行了说明。本发明并不只限于上述实施方式，本领域技术人员应当可以理解本发明能够进行各种设计变更或可以存在各种变形例，并且这种变形例也属于本发明的范围。

根据外部磁场的大小和/或方向，磁屏蔽部件72b并不是必不可少的。例如，当作用于与马达输出轴31b平行的轴向的外部磁场的成分并不显著，而作用于与马达输出轴31b垂直的面内方向的外部磁场的成分显著时，仅通过磁屏蔽外壳71即可充分屏蔽外部磁场。这种情况下，可以由非磁性材料制成相当于上述实施方式中的磁屏蔽部件72b的部分，从而可以由非磁性材料制成整个减速机外壳72和/或整个阀壳体73。并且，也可以由非磁性材料制成磁屏蔽外壳71的至少一部分，从而使磁屏蔽外壳71具备非磁性材料的部分和磁性材料的部分。

Claims (6)

1.一种超低温制冷机，其特征在于，具备：

压力控制阀；

阀壳体，容纳所述压力控制阀；

电磁马达，具备马达外壳及从该马达外壳突出的马达输出轴；

减速机构，以能够传递动力的方式将所述马达输出轴连接于所述压力控制阀；

减速机外壳，容纳所述减速机构，并且与所述阀壳体气密地连接；及

磁屏蔽外壳，在所述马达外壳的外侧包围所述电磁马达，并且所述磁屏蔽外壳与所述阀壳体气密地连接，

由所述阀壳体、所述减速机外壳及所述磁屏蔽外壳依次连接而形成的驱动部壳体构成经由低压配管与压缩机的吸气口连通的气密容器。

2.根据权利要求1所述的超低温制冷机，其特征在于，

所述减速机外壳具备：

减速机外壳主体，由非磁性材料制成；及

磁屏蔽部件，由磁性材料制成并且与所述减速机外壳主体气密地连接，所述磁屏蔽部件具有使所述马达输出轴贯穿的贯穿孔，所述磁屏蔽部件配置于所述马达外壳与所述减速机构之间，

所述磁屏蔽外壳与所述磁屏蔽部件气密地连接。

3.根据权利要求1所述的超低温制冷机，其特征在于，

所述减速机构容纳于所述阀壳体。

4.根据权利要求3所述的超低温制冷机，其特征在于，

所述阀壳体具备：

阀壳体主体，由非磁性材料制成；及

磁屏蔽部件，由磁性材料制成并且与所述阀壳体主体气密地连接，所述磁屏蔽部件具有使所述马达输出轴贯穿的贯穿孔，所述磁屏蔽部件配置于所述马达外壳与所述减速机构之间，

所述磁屏蔽外壳与所述磁屏蔽部件气密地连接。

5.一种超低温制冷机，其特征在于，具备：

压力控制阀；

阀壳体，容纳所述压力控制阀；

电磁马达，具备马达输出轴；

减速机构，以能够传递动力的方式将所述马达输出轴连接于所述压力控制阀；

减速机外壳，容纳所述减速机构，并且与所述阀壳体气密地连接；及

磁屏蔽外壳，包围所述电磁马达，并且所述磁屏蔽外壳与所述阀壳体气密地连接，

由所述阀壳体、所述减速机外壳及所述磁屏蔽外壳依次连接而形成的驱动部壳体构成经由低压配管与压缩机的吸气口连通的气密容器。

6.根据权利要求1或5所述的超低温制冷机，其特征在于，

所述减速机构具备传动皮带。

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