CN114585867A - 超低温制冷机、超低温制冷机的诊断装置及诊断方法 - Google Patents

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Abstract

超低温制冷机(10)具备：运动转换机构(43)，将马达(42)输出的旋转运动转换为置换器的直线往复运动；测量仪(50)，与马达(42)连接从而输出表示马达(42)的耗电量或流过马达(42)的电流的时序数据；及处理部(100)，根据时序数据中的包含进气开始时刻或排气开始时刻的区间数据来检测出运动转换机构(43)的第1组件和第2组件的滑动面的磨损。

Description

超低温制冷机、超低温制冷机的诊断装置及诊断方法
技术领域
本发明涉及一种超低温制冷机、超低温制冷机的诊断装置及诊断方法。
背景技术
以往，已知有一种膨胀活塞经由曲柄机构连接于驱动马达并且在膨胀缸体内能够进行往复运动的吉福德·麦克马洪(Gifford-McMahon；GM)制冷机。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平3-152353号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
本发明人对例如GM制冷机那样的内置有运动转换机构的超低温制冷机进行了研究，其结果认识到了以下课题。在这样的超低温制冷机中，随着长期持续运转，运动转换机构的可动构成组件会逐渐磨损，组件之间的间隙可能会逐渐扩大。由此，在制冷机的运转中，可能回从运动转换机构产生异常声音。该异常声音是组件之间的松动引起的组件彼此之间的碰撞声音。磨损越进展则组件之间的间隙也会变得越大，异常声音也会变得更明显。对制冷机的使用者来说，经常会感觉到不适的噪音，因此不期望。若磨损进一步进展，则最终需要更换该组件。
超低温制冷机的累积的运转时间可能成为表示磨损的程度的一个指标。例如，若经过了一定的运转时间，则可视为发生了磨损。然而，现实中，磨损的进展情况很大程度上受到以下个别情况的影响，即，每个制冷机的个体差、各个使用者的制冷机的使用方法等。因此，运转时间的长度与磨损的程度不能立即建立对应关联，难以根据累积的运转时间准确地掌握运动转换机构的组件的磨损的进展情况。
其结果，至今为止还没有自动检测内置于超低温制冷机中的运动转换机构的磨损的有效的方法。
本发明的一种实施方式的例示性目的之一在于提供一种检测超低温制冷机的运动转换机构的磨损的诊断技术。
用于解决技术课题的手段
根据本发明的一种实施方式，超低温制冷机具备：马达；置换器；缸体，引导置换器进行直线往复运动，并且在所述缸体与置换器之间形成工作气体的膨胀室；压力切换阀，确定向膨胀室供给工作气体的进气开始时刻及从膨胀室排出工作气体的排气开始时刻；运动转换机构，将马达输出的旋转运动转换为置换器的直线往复运动，并且具备相互可滑动地连结在一起的第1组件和第2组件；测量仪，与马达连接从而输出表示马达的耗电量或流过马达的电流的时序数据；及处理部，根据时序数据中的包含进气开始时刻或排气开始时刻的区间数据来检测出运动转换机构的第1组件和第2组件的滑动面的磨损。
根据本发明的一种实施方式，提供一种超低温制冷机的诊断装置。超低温制冷机具备运动转换机构，该运动转换机构将马达输出的旋转运动转换为置换器的直线往复运动，并且所述运动转换机构具备相互可滑动地连结在一起的第1组件和第2组件。诊断装置具备：测量仪，与马达连接从而输出表示马达的耗电量或流过马达的电流的时序数据；及处理部，根据时序数据中的包含朝向超低温制冷机的膨胀室的进气开始时刻或从膨胀室的排气开始时刻的区间数据来检测出运动转换机构的第1组件和第2组件的滑动面的磨损。
根据本发明的一种实施方式，提供一种超低温制冷机的诊断方法。超低温制冷机具备运动转换机构，该运动转换机构将马达输出的旋转运动转换为置换器的直线往复运动，并且所述运动转换机构具备相互可滑动地连结的第1组件和第2组件。该方法包括：获取表示马达的耗电量或流过马达的电流的时序数据；及根据时序数据中的包含朝向超低温制冷机的膨胀室的进气开始时刻或从膨胀室的排气开始时刻的区间数据来检测出运动转换机构的第1组件和第2组件的滑动面的磨损。
另外，以上构成要件的任意组合或将本发明的构成要件或表述在方法、装置、系统等之间相互置换的内容也作为本发明的实施方式而有效。
发明效果
根据本发明，能够提供一种检测超低温制冷机的运动转换机构的磨损的诊断技术。
附图说明
图1是概略地表示实施方式所涉及的超低温制冷机的图。
图2是概略地表示实施方式所涉及的超低温制冷机的图。
图3是表示使用于实施方式所涉及的超低温制冷机的例示性的阀定时的图。
图4中(a)是例示性的表示运动转换机构的概略立体图，图4中(b)是概略地表示图4中(a)的运动转换机构的分解立体图。
图5中(a)及(b)是例示滚动轴套的概略图。
图6中(a)及(b)是表示超低温制冷机中的运动转换机构的动作的概略图。
图7是实施方式所涉及的诊断装置的框图。
图8是表示实施方式所涉及的超低温制冷机的诊断方法的流程图。
图9中(a)至(f)是实施方式中的表示马达的耗电量的时序数据输入到处理部时得到的波形数据的图。
图10是实施方式中的表示流过马达的电流的时序数据输入到处理部时得到的波形数据的图。
图11是实施方式中的表示流过马达的电流的时序数据输入到处理部时得到的波形数据的图。
图12是实施方式所涉及的诊断装置的框图。
图13是实施方式中的表示流过马达的电流的时序数据输入到处理部时得到的波形数据的图。
图14是实施方式中的表示流过马达的电流的时序数据输入到处理部时得到的波形数据的图。
图15是实施方式中的表示流过马达的电流的时序数据输入到处理部时得到的波形数据的图。
图16是分别标绘了例1至例4的滑动面磨损参数D4的最大值的图表。
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。在以下说明及附图中，对相同或等同的构成要件、部件及处理标注相同的符号，并适当省略重复说明。为了便于说明，在各附图中，适当设定各部的缩尺或形状，除非另有特别说明，其并不作限定性解释。实施方式是例示，其并不对本发明的范围做任何限定。实施方式中所记载的所有特征或其组合并不一定是发明的本质。
图1及图2是概略地表示实施方式所涉及的超低温制冷机10的图。图3是表示使用于实施方式所涉及的超低温制冷机10的例示性阀定时的图。图1中示出了超低温制冷机10的外观，图2中示出了超低温制冷机10的内部结构。作为一例，超低温制冷机10是二级式的吉福德·麦克马洪(Gifford-McMahon；GM)制冷机。
超低温制冷机10具备压缩机12和膨胀机14。压缩机12具备测量仪50和处理部100。膨胀机14具备马达42和运动转换机构43。由马达42、测量仪50及处理部100构成运动转换机构43的诊断装置(详细内容将在后面叙述)。
压缩机12构成为从膨胀机14回收超低温制冷机10的工作气体，并使回收的工作气体升压后再次将工作气体供给至膨胀机14。工作气体也被称为制冷剂气体，通常为氦气，但也可以使用其他适当的气体。
另外，通常，从压缩机12供给至膨胀机14的工作气体的压力和从膨胀机14回收至压缩机12的工作气体的压力均比大气压高很多，可以分别称为第1高压及第2高压。为了便于说明，将第1高压及第2高压分别简称为高压及低压。典型地，高压例如为2～3MPa。低压例如为0.5～1.5MPa，例如约为0.8MPa。为了便于理解，利用箭头表示工作气体的流动方向。
压缩机12具备压缩机主体22和容纳压缩机主体22的压缩机框体23。压缩机12又被称为压缩机单元。
压缩机主体22构成为在内部压缩从其吸入口吸入的工作气体并将其从吐出口吐出。压缩机主体22例如可以为涡旋方式泵、回转式泵或使工作气体升压的其他泵。压缩机主体22也可以构成为吐出恒定的工作气体流量。或者，压缩机主体22也可以构成为使吐出的工作气体流量可变。压缩机主体22有时又被称为压缩仓。
压缩机12也可以具备控制压缩机12的压缩机控制器24。压缩机控制器24不仅仅控制压缩机12，也可以集中控制超低温制冷机10，例如也可以控制膨胀机14(例如，马达42)。压缩机控制器24可以安装于压缩机12，例如可以设置于压缩机框体23的外表面，也可以容纳于压缩机框体23中。或者，压缩机控制器24也可以配置在与压缩机12分开的位置，并且例如通过控制信号线与压缩机12连接。
膨胀机14具备制冷机缸体16和置换器组件18。制冷机缸体16引导置换器组件18的直线往复运动，并且在与置换器组件18之间形成工作气体的膨胀室32、34。并且，膨胀机14具备压力切换阀40，该压力切换阀40确定向膨胀室供给工作气体的进气开始时刻及从膨胀室排出工作气体的排气开始时刻。
在本说明书中，为了说明超低温制冷机10的构成要件之间的位置关系，为了方便起见，将靠近置换器的轴向往复移动的上止点的一侧标记为“上”，将靠近下止点的一侧标记为“下”。上止点为膨胀空间的容积成为最大的置换器的位置，下止点为膨胀空间的容积成为最小的置换器的位置。在超低温制冷机10运转时，产生温度从轴向上方朝向下方下降的温度梯度，因此也可以将上侧称为高温侧，将下侧称为低温侧。
制冷机缸体16具有第1缸体16a和第2缸体16b。作为一例，第1缸体16a和第2缸体16b为具有圆筒形状的部件，第2缸体16b的直径小于第1缸体16a的直径。第1缸体16a和第2缸体16b同轴配置，第1缸体16a的下端与第2缸体16b的上端刚性地连结在一起。
置换器组件18具备相互连结的第1置换器18a和第2置换器18b，它们一体地移动。作为一例，第1置换器18a和第2置换器18b为具有圆筒形状的部件，第2置换器18b的直径小于第1置换器18a的直径。第1置换器18a和第2置换器18b同轴配置。
第1置换器18a容纳于第1缸体16a中，第2置换器18b容纳于第2缸体16b中。第1置换器18a能够沿着第1缸体16a在轴向上往复移动，第2置换器18b能够沿着第2缸体16b在轴向上往复移动。
如图2所示，第1置换器18a容纳第1蓄冷器26。第1蓄冷器26通过在第1置换器18a的筒状的主体部中填充例如铜等的金属丝网或其他适当的第1蓄冷材料而形成。第1置换器18a的上盖部及下盖部可以为与第1置换器18a的主体部不同的部件，第1置换器18a的上盖部及下盖部也可以通过紧固、焊接等适当的方法固定于主体，由此第1蓄冷材料容纳于第1置换器18a中。
同样地，第2置换器18b容纳第2蓄冷器28。第2蓄冷器28通过在第2置换器18b的筒状的主体部中填充例如铋等的非磁性蓄冷材料、HoCu2等磁性蓄冷材料或其他适当的第2蓄冷材料而形成。第2蓄冷材料也可以形成为粒状。第2置换器18b的上盖部及下盖部可以为与第2置换器18b的主体部不同的部件，第2置换器18b的上盖部及下盖部也可以通过紧固、焊接等适当的方法固定于主体，由此第2蓄冷材料容纳于第2置换器18b中。
置换器组件18在制冷机缸体16的内部形成室温室30、第1膨胀室32及第2膨胀室34。为了与应通过超低温制冷机10冷却的所期望的物体或介质进行热交换，膨胀机14具备第1冷却台33和第2冷却台35。室温室30形成于第1置换器18a的上盖部与第1缸体16a的上部之间。第1膨胀室32形成于第1置换器18a的下盖部与第1冷却台33之间。第2膨胀室34形成于第2置换器18b的下盖部与第2冷却台35之间。第1冷却台33以包围第1膨胀室32的方式固定于第1缸体16a的下部，第2冷却台35以包围第2膨胀室34的方式固定于第2缸体16b的下部。
第1蓄冷器26通过形成于第1置换器18a的上盖部的工作气体流路36a与室温室30连接，并且通过形成于第1置换器18a的下盖部的工作气体流路36b与第1膨胀室32连接。第2蓄冷器28通过从第1置换器18a的下盖部向第2置换器18b的上盖部形成的工作气体流路36c与第1蓄冷器26连接。并且，第2蓄冷器28通过形成于第2置换器18b的下盖部的工作气体流路36d与第2膨胀室34连接。
为了使第1膨胀室32、第2膨胀室34与室温室30之间的工作气流不被导入制冷机缸体16与置换器组件18之间的间隙而被导入第1蓄冷器26、第2蓄冷器28，可以设置第1密封件38a及第2密封件38b。第1密封件38a可以以配置于第1置换器18a与第1缸体16a之间的方式装设于第1置换器18a的上盖部。第2密封件38b可以以配置于第2置换器18b与第2缸体16b之间的方式装设于第2置换器18b的上盖部。
如图1所示，膨胀机14具备容纳压力切换阀40的制冷机壳体20。制冷机壳体20与制冷机缸体16结合在一起，由此构成容纳压力切换阀40及置换器组件18的气密容器。
如图2所示，压力切换阀40构成为具备高压阀40a和低压阀40b并且在制冷机缸体16内产生周期性压力变动。压缩机12的工作气体吐出口经由高压阀40a与室温室30连接，压缩机12的工作气体吸入口经由低压阀40b与室温室30连接。高压阀40a和低压阀40b构成为选择性地交替开闭(即，在其中一个阀打开的情况下，另一个阀处于关闭状态)。
图3中例示了压力切换阀40的阀定时。压力切换阀40的旋转一圈(即，超低温制冷机10的一个周期的制冷循环)包括进气工序A1和排气工序A2。由于与360度建立对应关联地图示了一个周期的制冷循环，因此，0度相当于周期的开始时刻，360度相当于周期的结束时刻。90度、180度、270度分别相当于1/4周期、半周期、3/4周期。在此，为了方便起见，作为一例，将进气工序A1的开始设为0度，将排气工序A2的开始设为180度，但并不只限于此。
高压阀40a确定进气开始时刻T1。即，通过打开高压阀40a，开始进气工序A1。在进气工序A1中，低压阀40b被关闭。高压的工作气体从压缩机12通过高压阀40a流入室温室30，并经过第1蓄冷器26供给至第1膨胀室32，经过第2蓄冷器28供给至第2膨胀室34。从进气开始时刻T1起，第1膨胀室32、第2膨胀室34的压力急速升高。若关闭高压阀40a，则结束进气工序A1。第1膨胀室32及第2膨胀室34保持在高压。
低压阀40b确定排气开始时刻T2。即，通过打开低压阀40b，开始排气工序A2。在排气工序A2中，高压阀40a被关闭。由于从排气开始时刻T2起高压的第1膨胀室32及第2膨胀室34向压缩机12的低压的工作气体吸入口开放，因此工作气体在第1膨胀室32及第2膨胀室34中膨胀，其结果变为低压的工作气体并从第1膨胀室32及第2膨胀室34经过第1蓄冷器26及第2蓄冷器28向室温室30排出。从排气开始时刻T2起，第1膨胀室32及第2膨胀室34的压力急速下降。工作气体从膨胀机14经过低压阀40b回收至压缩机12中。若关闭低压阀40b，则结束排气工序A2。第1膨胀室32及第2膨胀室34保持在低压。
如图3所示，从进气工序A1结束到排气工序A2开始为止，也可以存在高压阀40a及低压阀40b均被关闭的期间。从排气工序A2结束到进气工序A1开始为止，也可以存在高压阀40a及低压阀40b均被关闭的期间。
压力切换阀40也可以采用回转阀的形式。即，压力切换阀40也可以构成为通过使阀盘相对于静止的阀主体进行旋转滑动来交替地开闭高压阀40a和低压阀40b。此时，马达42也可以以使压力切换阀40的阀盘进行旋转的方式连结于压力切换阀40。例如，压力切换阀40配置成阀旋转轴与马达42的旋转轴同轴。
或者，高压阀40a和低压阀40b也可以为能够分别单独控制的阀，此时，压力切换阀40可以不与马达42连结。
再次参考图1及图2。马达42安装于制冷机壳体20。与压力切换阀40同样地，运动转换机构43也容纳于制冷机壳体20中。
马达42例如经由止转棒轭机构等运动转换机构43与置换器驱动轴44连结。运动转换机构43将马达42输出的旋转运动转换为置换器驱动轴44的直线往复运动。置换器驱动轴44从运动转换机构43延伸至室温室30内，并固定于第1置换器18a的上盖部。马达42的旋转通过运动转换机构43转换为置换器驱动轴44的轴向往复移动，由此置换器组件18在制冷机缸体16内沿轴向直线往复移动。
此外，超低温制冷机10从商用电源(三相交流电源)等电源46供电。电源46通过供电配线48与压缩机12及马达42连接。由于马达42经由压缩机12与电源46连接，因此也可以将压缩机12视为马达42的电源。另外，压缩机12和马达42也可以分别与单独的电源连接。
马达42例如为三相马达。马达42以基于电源46的频率的一定的转速进行动作。
测量仪50以输出表示马达42的耗电量或流过马达42的电流的时序数据D1的方式与马达42连接。因此，时序数据D1表示超低温制冷机10运转中的马达42的耗电量或流过马达42的电流的经时变化。为了获取时序数据D1，测量仪50设置于供电配线48上。
作为例示性的结构，测量仪50例如可以采用基于双瓦特计法的三相功率计，或也可以为测量马达42的耗电量的其他形式的电力传感器。或者，测量仪50也可以为单独同时测量流过马达42的三相电流的三相电流表，或也可以为测量流过马达42的电流的其他形式的电流传感器。
测量仪50将时序数据D1输出至处理部100。测量仪50通过有线或无线方式与处理部100通信连接。在图示的例子中，测量仪50内置于压缩机12中，但并不只限于此。测量仪50也可以搭载于马达42等，也可以设置于膨胀机14，或也可以设置于供电配线48上的其他部位。
处理部100构成为从测量仪50接收时序数据D1并根据时序数据D1诊断运动转换机构43。处理部100搭载于压缩机12从而构成压缩机控制器24的一部分，但并不只限于此。处理部100也可以与压缩机12分开配置，此时，处理部100可以通过信号配线与测量仪50连接。处理部100也可以搭载于膨胀机14。但是，处理部100配置于制冷机壳体20等室温环境中。处理部100的详细内容将在后面叙述。
在压缩机12及马达42运转时，超低温制冷机10在第1膨胀室32及第2膨胀室34中产生周期性的容积变动和与其同步的工作气体的压力变动。典型地，在进气工序A1中，置换器组件18从下止点朝向上止点向上移动，第1膨胀室32和第2膨胀室34的容积增加，在排气工序A2中，置换器组件18从上止点朝向下止点向下移动，第1膨胀室32和第2膨胀室34的容积减少。
如此，例如构成GM循环等制冷循环，第1冷却台33及第2冷却台35被冷却至所期望的超低温。第1冷却台33能够被冷却至例如约20K～约40K的范围内的第1冷却温度。第2冷却台35能够被冷却至低于第1冷却温度的第2冷却温度(例如，约1K～约4K)。
图4中(a)是例示性地表示运动转换机构43的概略立体图。图4中(b)是概略地表示图4中(a)的运动转换机构43的分解立体图。图示的运动转换机构43为止转棒轭机构。运动转换机构43包括曲柄60和止转棒轭70。曲柄60固定于马达42的旋转轴42a。止转棒轭70相对于曲柄60配置于与马达42的旋转轴42a相反的一侧。曲柄60具有以从旋转轴42a偏心的方式连接的连结轴62。连结轴62从曲柄60朝向止转棒轭70与旋转轴42a平行地延伸。旋转轴42a和连结轴62沿着轴线X延伸。
止转棒轭70包括轭板72和滚动体(以下，称为滚动轴套)74，其能够沿与轴线X正交的轴向(利用箭头Z表示)移动。在轭板72上固定有上部轴45和置换器驱动轴44。上部轴45从轭板72的上框中央朝向上方延伸，置换器驱动轴44从轭板72的下框中央朝向下方延伸。上部轴45和置换器驱动轴44分别被制冷机壳体20(参考图1)支撑为能够沿轴向滑动。
轭板72具有在与轴线X及轴向Z正交的横向(利用箭头Y表示)上细长的轭窓72a。在轭窓72a内配置有滚动轴套74。在滚动轴套74的中心具有轴孔74a，连结轴62贯穿于轴孔74a。连结轴62在轴孔74a中与滚动轴套74滑动接触，连结轴62与滚动轴套74在轴孔74a中相互可滑动地连结。滚动轴套74作为支撑连结轴62的无润滑的滑动轴承而发挥作用。并且，滚动轴套74在轭窓72a内与轭板72滚动接触，滚动轴套74在轭窓72a中与轭板72可滚动滑动地连结。
若旋转轴42a通过马达42的驱动而旋转，则曲柄60与旋转轴42a一同旋转，连结轴62及与其连结的滚动轴套74以描绘出旋转轴42a为中心的圆的方式进行旋转。此时，连结轴62在轴孔74a中相对于滚动轴套74一边旋转一边滑动。滚动轴套74在轭窓72a内一边滚动一边沿横向Y往复移动，并且与轭板72一同沿轴向Z往复移动。通过轭板72的轴向往复移动，置换器驱动轴44及置换器组件18沿轴向往复移动。如此，马达42输出的旋转运动转换为置换器的直线往复运动。
连结轴62也可以贯穿轴孔74a而进一步延伸。在压力切换阀40为回转阀的情况下，连结轴62的末端62a与压力切换阀40的阀盘41a连结，随着曲柄60的旋转，阀盘41a相对于静止的阀主体41b进行旋转。因此，压力切换阀40能够与运动转换机构43同步地旋转。
图5中(a)及(b)是例示滚动轴套74的概略图。如图5中(a)所示，滚动轴套74为具有圆形的轴孔74a的圆板状的部件。如上所述，轴孔74a成为供连结轴62滑动的滑动面，因此滚动轴套74例如由氟树脂等耐磨损性优异的树脂材料制成。此时，成为相对于轭板72的滚动滑动面的滚动轴套74的外周面74b也由耐磨损材料制成。由此，能够提供耐磨损的滚动轴套74。
如图5中(b)所示，滚动轴套74也可以具备具有圆形的轴孔74a的轴套内圈76和具有外周面74b的轴套外圈78。轴套内圈76和轴套外圈78同轴配置，轴套内圈76固定于轴套外圈78。轴套内圈76例如由氟树脂等耐磨损性优异的树脂材料制成。轴套外圈78例如由通用树脂材料等与轴套内圈76不同的材料制成。由于耐磨损材料相对昂贵，因此通过仅将滚动轴套74的一部分制成耐磨损材料，能够使滚动轴套74变得廉价。
图6中(a)及(b)是表示超低温制冷机10中的运动转换机构43的动作的概略图。在刚制造出的超低温制冷机10中，运动转换机构43的构成组件彼此之间具有设计上的公差地相互组合在一起，组件之间并不存在不必要的松动。然而，随着超低温制冷机10长期运转，运动转换机构43的可动构成组件逐渐被磨损。容易产生磨损的地方是组件之间的滑动面，因此，例如，滚动轴套74的轴孔74a会逐渐变大，在滚动轴套74与连结轴62之间会产生间隙80。
图6中(a)中示出了在排气工序A2的最后阶段止转棒轭70靠近下止点的情况。由于连结轴62一边旋转一边将滚动轴套74及轭板72向下方推压，因此间隙80在轴孔74a中位于连结轴62的上侧。此时，膨胀机14的第1膨胀室32及第2膨胀室34被低压的工作气体充满。
若之后的进气开始时刻T1到来而开始进气工序A1，则如上所述，高压的工作气体从高压阀40a流入室温室30。在气体流入第1膨胀室32及第2膨胀室34之前，室温室30与这些膨胀室之间的压差向下作用于置换器组件18。止转棒轭70固定于置换器组件18。
因此，在进气开始时刻T1，如图6中(b)所示，向下的力量82过渡地作用于止转棒轭70。由此，止转棒轭70相对于连结轴62移动间隙80的量。在轴孔74a中，连结轴62会与滚动轴套74碰撞，可能会产生异常声音。
力量的朝向会上下反转，但是，相同的现象在排气开始时刻T2也会发生。排气工序A2开始时，在膨胀机14内，过渡的压差会作用于置换器组件18，该力量向上作用于止转棒轭70，止转棒轭70相对于连结轴62移动间隙80的量。在轴孔74a中，连结轴62会与滚动轴套74碰撞，可能会产生异常声音。
但是，超低温制冷机10通常将低温侧设置为向下，因此作用于止转棒轭70的向上的力量的影响会基于作用于置换器组件18的重力(即，向下的力量)而缓和。因此，与排气开始时刻T2相比，在进气开始时刻T1，异常声音可能会更大。
如此，在超低温制冷机10的运转中，尤其在工作气体的进气与排气切换时，伴随作用于运动转换机构43的气压的方向反转，从运动转换机构43可能会产生异常声音。在运动转换机构43的运动方向反转时也可能会产生异常声音。磨损越大间隙80会变得也越大，异常声音也会变得更明显。在典型的超低温制冷机10的运转中，进气开始时刻T1为每秒一次左右的高频率。产生这种频繁的异常声音，则制冷机的使用者可能会感到不适。并且，即使超低温制冷机10在无人的环境中运转，这样的组件彼此之间的碰撞频发也会对运动转换机构43的寿命带来不良影响。
如本说明书的开头所述，就根据超低温制冷机10的累积的运转时间来推测磨损的进展的方法而言，磨损的进展情况因各个制冷机而不同，因此不太实用。
并且，在典型的超低温制冷机中，为了检测异常大的负载作用于马达时可能会发生的马达电流的异常增加，有时具备测量马达电流的电流表。然而，由于磨损引起的间隙80的扩大并不会使马达42的负载增加，因此该方法也无法有效地检测出运动转换机构43的磨损。
图7是实施方式所涉及的诊断装置的框图。运动转换机构43的诊断装置具备马达42、测量仪50及处理部100。处理部100具备存储器102、参数运算部104及比较部110。诊断装置也可以具备以视觉方式通知表示诊断结果的信息的通知机构120，通知机构120例如可以包括显示器122。通知机构120也可以通过扬声器等声音通知诊断结果。通知机构120也可以经由因特网等网络向远程的机器发送诊断结果。
处理部100根据时序数据D1中的包含进气开始时刻T1或排气开始时刻T2的区间数据D2来检测运动转换机构43的第1组件和第2组件的滑动面的磨损。在该实施方式中，处理部100根据时序数据D1中的置换器的直线往复运动的至少一个周期的区间数据D2来检测运动转换机构43的滑动面的磨损。第1组件和第2组件例如为连结轴62和滚动轴套74。处理部100根据区间数据D2运算出滑动面磨损参数D4，并对滑动面磨损参数D4与参数阈值进行比较，据此检测滑动面的磨损。
测量仪50将表示马达42的耗电量或流过马达42的电流的时序数据D1输出至存储器102。存储器102存储时序数据D1。存储器102除了可以保存时序数据D1之外，还可以保存或预先保持处理部100中间或最终生成或输出的各种输出数据或与超低温制冷机10相关的数据。
参数运算部104从存储器102读取区间数据D2，并根据区间数据D2来运算出滑动面磨损参数D4。如上所述，区间数据D2相当于时序数据D1中的例如置换器的直线往复运动(即，制冷循环)的一个周期的时间(典型地，例如1秒左右)中测量的数据。在时序数据D1中能够确定进气开始时刻T1(或排气开始时刻T2)的情况下，也可以将时序数据D1中的在包含进气开始时刻T1(或排气开始时刻T2)的预定时间内测量出的数据用作区间数据D2。
在时序数据D1表示马达42的耗电量的情况下，参数运算部104可以对区间数据D2实施平滑化处理和时间微分来运算出滑动面磨损参数D4。因此，参数运算部104也可以具备平滑化部106和微分运算部108。平滑化部106对区间数据D2实施平滑化处理，从而生成平滑化的区间数据D3。微分运算部108对已被平滑化的区间数据D3实施时间微分(例如，一阶微分)，从而运算出滑动面磨损参数D4。
平滑化处理也可以包括以基于马达42的电源频率(例如，50Hz或60Hz)的周期的时间范围取区间数据D2的移动平均的处理。因此，平滑化部106以马达42的电源频率的例如一个周期(或其整数倍)的时间长度取区间数据D2的移动平均，从而生成平滑化的区间数据D3。如此一来，能够有效地去除包含在区间数据D2中的与马达42的电源频率相对应的波动(ripple)。平滑化部106也可以具备去除噪声的其他适当的平滑滤波器。
并且，时间微分是指：将输入到微分运算部108的波形数据用时间或相当于时间的变量进行微分的处理。相当于时间的变量例如也可以为超低温制冷机10的运转角度。运转角度与时间能够完全对应。例如，如参考图3所述，超低温制冷机10的一个周期的制冷循环与360度的运转角度相对应。
时序数据D1(即，区间数据D2)大多为离散型数据。此时，微分运算部108对已被平滑化的区间数据D3实施差分处理，从而运算出滑动面磨损参数D4。例如，在将测量时刻t的耗电量的测量值设为Pave(t)，将下一测量时刻t’的耗电量的测量值设为Pave(t’)时，马达42的耗电量的移动平均Pave的时间微分ΔPave/Δt可以由下式计算出。
ΔPave/Δt＝(Pave(t)-Pave(t’))/(t-t’)
如此得到的时间微分ΔPave/Δt的值用作滑动面磨损参数D4。也可以将时间微分的绝对值|ΔPave/Δt|用作滑动面磨损参数D4。
并且，在时序数据D1表示流过马达42的电流的情况下，参数运算部104可以对区间数据D2实施平滑化处理，从而运算出滑动面磨损参数D4。平滑化部106对区间数据D2实施平滑化处理，并将平滑化的区间数据D3作为滑动面磨损参数D4输出。处理部100也可以不具备微分运算部108。
此时，作为区间数据D2，也可以仅使用测量出的三相电流中的一相。或者，作为区间数据D2，也可以使用二相或三相的电流。平滑化部106也可以对二相或三相的电流分别实施平滑化处理，并将平滑化的二相或三相的电流中的任意一个或它们的最大值或平均值作为滑动面磨损参数D4输出。
比较部110对滑动面磨损参数D4与参数阈值进行比较，并据此生成磨损诊断数据D5。磨损诊断数据D5表示在运动转换机构43的第1组件和第2组件的滑动面上是否检测到磨损。参数阈值预先被设定，并保存在存储器102中。参数阈值可以根据设计者的经验或设计者的实验或模拟试验等而适当地设定。
磨损诊断数据D5被发送到通知机构120，并且例如在显示器122上显示诊断结果来通知使用者。在检测到磨损的情况下，通知机构120也可以通过警报音通知使用者。也可以代替这种立即通知(或者除了通知以外)，也可以将磨损诊断数据D5存储于存储器102，并根据需要向使用者提示。
作为处理部100的内部结构，在硬件方面，通过以计算机的CPU或存储器为代表的元件或电路来实现，在软件方面，通过计算机程序等来实现，但在图中，适当描绘为通过它们的协作来实现的功能框。本领域技术人员应当可以理解，这些功能框能够通过硬件及软件的组合以各种形式实现。
例如，处理部100可以通过CPU(Central Processing Unit：中央处理器)或微型计算机等的处理器(硬件)和处理器(硬件)所执行的软件程序的组合来实现。这样的硬件处理器例如可以由FPGA(Field Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)等可编程逻辑器件构成，也可以为如可编程逻辑控制器(PLC)那样的控制电路。软件程序也可以为用于使处理部100执行超低温制冷机10的诊断的计算机程序。
图8是表示实施方式所涉及的超低温制冷机10的诊断方法的流程图。首先，如图8所示，在超低温制冷机10的运转中，获取表示马达42的耗电量或流过马达的电流的时序数据D1(S10)。然后，根据区间数据D2检测出运动转换机构43的第1组件和第2组件的滑动面的磨损(S20)。
在S20中，根据区间数据D2运算出滑动面磨损参数D4(S21)。对运算出的滑动面磨损参数D4与参数阈值M进行比较(S22)。在滑动面磨损参数D4超过了参数阈值M的情况下(S22的“是”)，比较部110判定滑动面产生了磨损(S23)，并输出表示该情况的磨损诊断数据D5。在滑动面磨损参数D4为参数阈值M以下的情况下(S22的“否”)，比较部110判定滑动面没有产生磨损(S24)，并输出表示该情况的磨损诊断数据D5。如此，结束诊断处理。
处理部100定期地反复执行这样的诊断处理。由于运动转换机构43的滑动面的磨损为长时间内逐渐进展的长期现象，因此只需在超低温制冷机10的运转中偶尔进行诊断处理在实用上是充分的。或者，也可以在超低温制冷机10的运转中始终进行诊断处理。
为了避免由噪声引起的误诊断，比较部110也可以在滑动面磨损参数D4在某一一定期间连续超过参数阈值M的情况下判定滑动面产生了磨损，否者判定在滑动面没有产生磨损。比较部110也可以对多个(例如，10以上或100以上)区间数据D2运算出滑动面磨损参数D4的最大值，并在这些值全部超过了阈值的情况下判定滑动面产生了磨损。多个区间数据D2可以分别在不同的时刻获取，例如，可以在连续的多次置换器往复运动的期间获取。各区间数据D2包含进气开始时刻T1(或排气开始时刻T2)。
图9中(a)至(f)是实施方式中的表示马达42的耗电量的时序数据D1输入到处理部100时得到的波形数据的图。各图所示的信号波形基于由测量仪50测量的一个周期(即，360度)的马达42的耗电量。进气开始时刻T1设定在约300度，排气开始时刻T2设定在约120度。
图9中(a)、(b)及(c)分别表示区间数据D2、平滑化的区间数据D3及滑动面磨损参数D4。这些信号波形是对正常运转的(即，运动转换机构43没有磨损，在连结轴62与滚动轴套74之间也没有多余的松动)超低温制冷机10进行诊断处理而得的。
从时序数据D1获取超低温制冷机10的制冷循环一个周期的区间数据D2。如图9中(a)所示，由于区间数据D2具有与电源频率相对应的波动，因此其微细地振动。通过平滑化处理，波动被去除，如图9中(b)所示，得到平滑化的区间数据D3。关于区间数据D3，通过以马达42的电源频率的一个周期的时间长度取区间数据D2的移动平均而被平滑化。平滑化的区间数据D3表示与马达42的负载等动作状态相对应的耗电量的变动。通过对平滑化的区间数据D3实施时间微分，得到图9中(c)所示的滑动面磨损参数D4。
可知在正常的(磨损的程度足够小)超低温制冷机10中，滑动面磨损参数D4成为零附近的大致恒定的值。此时，滑动面磨损参数D4不超过参数阈值M。
图9中(d)、(e)及(f)分别表示区间数据D2、平滑化的区间数据D3及滑动面磨损参数D4。但是，这些是对运动转换机构43的滑动面已经磨损的超低温制冷机10进行诊断处理而得的。在该超低温制冷机10中，在运转中由于连结轴62与滚动轴套74之间的松动而产生某种程度的异常声音。
与正常的超低温制冷机10同样地，图9中(d)所示的区间数据D2为振动性的，通过对其实施平滑化处理，得到图9中(e)所示的平滑化的区间数据D3。通过对平滑化的区间数据D3实施时间微分，得到图9中(f)所示的滑动面磨损参数D4。
如图9中(f)所示，在除了进气开始时刻T1以外的期间，与正常的情况同样地，滑动面磨损参数D4在零附近大致成为恒定值。然而，滑动面磨损参数D4在进气开始时刻T1显著变动，并且超过了参数阈值M。可以认为该较大的变动是超低温制冷机10中的工作气体的进排气的切换和运动转换机构43的组件之间的松动引起的。因此，能够基于进气开始时刻T1的滑动面磨损参数D4检测出运动转换机构43的滑动面的磨损。
图10及图11是实施方式中的表示流过马达42的电流的时序数据D1输入到处理部时得到的波形数据的图。图10表示正常的超低温制冷机10的滑动面磨损参数D4，图11表示磨损已经进展的超低温制冷机10的滑动面磨损参数D4。
根据由测量仪50测量的马达42的三相电流(U相、V相、W相)的时序数据D1获取超低温制冷机10的制冷循环一个周期的区间数据D2。关于区间数据D2，例如通过以马达42的电源频率的一个周期的时间长度取移动平均而被平滑化。平滑化的区间数据D3用作滑动面磨损参数D4。
如图10所示，在正常的超低温制冷机10中，滑动面磨损参数D4在零附近。滑动面磨损参数D4未超过参数阈值M。
另一方面，如图11所示，在运动转换机构43的滑动面产生磨损的情况下，滑动面磨损参数D4在进气开始时刻T1显著变动而超过了参数阈值M。在除了进气开始时刻T1以外的期间，滑动面磨损参数D4与正常的情况同样地停留在零附近。因此，能够基于进气开始时刻T1的滑动面磨损参数D4检测出运动转换机构43的滑动面的磨损。
如上所述，根据实施方式，超低温制冷机10可以在进气开始时刻T1测量马达42的耗电量或流过马达42的电流并根据该测量结果检测出运动转换机构43的磨损。
并且，如上所述，即使在排气开始时刻T2，工作气体的压力也会作用于运动转换机构43中存在的组件之间的松动。因此，根据超低温制冷机10的规格或运转条件，也可以根据排气开始时刻T2的测量结果来检测出运动转换机构43的磨损。
若任由滑动组件的磨损进展，则超低温制冷机10最终会出现故障。若出现故障，则不得不停止利用超低温制冷机10的超低温系统(例如，超导机器或MRI系统等)的运转直至超低温制冷机完成维护为止(修理或更换新品等)。在突然发生故障的情况下，修复所需的时间往往会相对较长。
然而，根据实施方式，能够诊断超低温制冷机10的滑动组件，并向超低温制冷机10的使用者或对超低温制冷机10进行维护的维修人员通知诊断结果。根据诊断结果，能够进行使给超低温系统的运转带来的影响最小化的应对。
图9中(f)及图11所示的滑动面磨损参数D4表示实际产生异常声音的超低温制冷机10的实验结果。然而，可以认为，即使在产生异常声音之前，滑动面磨损参数D4也随着磨损的进展而进行相同的变动。因此，根据实施方式，期待能够在产生异常声音之前检测出磨损。通过在该时刻对超低温制冷机10进行维护，能够预防异常声音。
另外，实施方式并非旨在马达42本身的故障诊断。根据实施方式，利用马达42及监测马达42的动作的测量仪50能够诊断运动转换机构43的构成组件而不是马达42。
超低温制冷机10的马达42大多具备测量马达42的耗电量或流过马达42的电流的传感器(例如，测量仪50)。因此，实施方式具有如下优点：无需在超低温制冷机10中追加设置新的传感器即可诊断运动转换机构43。
根据实施方式，根据时序数据D1中的置换器直线往复运动的至少一个周期的区间数据D2进行诊断处理。如此一来，在使用测量仪50进行测量时(或者生成区间数据D2时)，无需确定进气开始时刻T1(或排气开始时刻T2)。为了检测这些进排气的切换时刻(T1、T2)，例如可能需要制冷机缸体16内的工作气体压力传感器等定时检测传感器，但无需在超低温制冷机10中新设置这样的定时检测传感器，这一点上实施方式有利。另外，在超低温制冷机10中也可以设置有定时检测传感器。
在上述实施方式中，说明了马达42的转速保持为恒定的情况，但马达42的转速也可以可变。若马达转速变化，则马达42的耗电量或电流也会变化，因此，受其影响，滑动面磨损参数D4也会变动。这在检测运动转换机构43的磨损时可能会成为误差。因此，为了减少这样的误差，处理部100也可以监测马达42的转速。例如，处理部100可以在马达42的转速保持恒定时开始上述诊断处理。或者，处理部100也可以在诊断处理的执行中若马达42的转速保持恒定(例如，转速的变动小于阈值)则继续诊断处理，若马达42的转速变动(例如，转速的变动大于阈值)则中止诊断处理。
图12是实施方式所涉及的诊断装置的框图。该实施方式与参考图1至图11进行说明的上述实施方式的超低温制冷机10的不同点在于，超低温制冷机10具备控制膨胀机14的马达42的转速的变频器90。变频器90设置于连接作为马达42的电源的压缩机12与马达42的供电配线48上。马达42能够以与变频器90的输出频率(又被称为超低温制冷机10的运转频率)相对应的转速进行动作。
与上述实施方式同样地，图12所示的诊断装置200构成为运动转换机构43的诊断装置，其具备马达42和诊断单元202。诊断单元202具备变频器90、测量仪50及处理部100。处理部100的内部结构例如也可以具有与图7所示的处理部100相同的结构。并且，诊断单元202还可以具备通知(例如视觉通知)表示诊断结果的信息的通知机构120。
测量仪50设置在变频器90与马达42之间的供电配线48上，其构成为将表示流过马达42的电流的时序数据D1输出至处理部100。例如，测量仪50也可以构成为，分别同时测量从变频器90输出至马达42的三相电流，并将例如表示测量出的三相电流各自的大小的电压信号作为时序数据D1输出至处理部100。
并且，变频器90构成为将表示变频器90的输出频率的输出频率信息D6输出至处理部100。另外，作为一例，变频器90的输出频率可以在30Hz至100Hz的范围内变化。
或者，处理部100也可以根据从测量仪50输入的时序数据D1运算出输出频率信息D6，从而代替从变频器90接收输出频率信息D6。例如，处理部100也可以根据流过马达42的电流的波形对每单位时间的电流峰的数量进行计数从而运算出变频器90的输出频率。
另外，为了减轻或防止变频器90可能会产生的高频噪声对马达42的不良影响，也可以在供电配线48上(例如，变频器90与测量仪50之间)设置例如铁氧体磁芯等噪声对策组件。并且，为了减轻或防止变频器90可能会产生的高频噪声对测量仪50的不良影响，也可以在诊断单元202上设置有至少包围变频器90的一部分的导电遮蔽板。
参考图13及图14，对图12所示的诊断装置200的动作进行说明。图13及图14是实施方式中的表示流过马达42的电流的时序数据D1输入到处理部100时得到的波形数据的图。图13及图14分别表示区间数据D2及平滑化的区间数据D3。
但是，这些数据是对运动转换机构43的滑动面已被磨损的超低温制冷机10进行诊断处理而得的。在该超低温制冷机10中，由于运动转换机构43的第1组件与第2组件(例如，图4及图6所示的连结轴62与滚动轴套74)之间的松动，运转中产生某种程度的异常声音。
根据由测量仪50测量的马达42的三相电流(U相、V相、W相)的时序数据D1获取超低温制冷机10的制冷循环的一个周期的区间数据D2。如图13所示，与正常的超低温制冷机10同样地，区间数据D2振动。作为一例，图13中示出了变频器90的输出频率为60Hz时的1秒钟的三相实际电流。
在此，处理部100也可以根据输出频率信息D6来确定区间数据D2的长度。众所周知，变频器90的输出频率能够换算成马达42的转速，由于马达42的旋转一圈相当于超低温制冷机10的制冷循环的一个周期，因此处理部100也可以根据输出频率信息D6确定制冷循环的一个周期的时间，并从时序数据D1中切出在该时间测量的区间数据D2。如此一来，即使在马达42的转速变动的情况下，也能够保证区间数据D2包含进气开始时刻T1或排气开始时刻T2。
或者，作为代替方案，根据变频器90的最低输出频率(即，马达42能够旋转的最低转速)可以预先求出制冷循环的一个周期所需的最长的时间，因此，处理部100也可以从时序数据D1切出在该最长时间或比其更长的时间测量的区间数据D2，将将该区间数据D2使用于滑动面磨损参数D4的运算。此时，区间数据D2的长度与变频器90的输出频率无关而固定。
接着，处理部100以变频器90的输出频率的例如一个周期(或其整数倍)的时间长度取区间数据D2的移动平均，从而生成平滑化的区间数据D3。平滑化的区间数据D3用作滑动面磨损参数D4。也可以将平滑化的区间数据D3的绝对值也可以用作为滑动面磨损参数D4。并且，处理部100也可以具备去除噪声的其他适当的平滑滤波器(例如低通滤波器)。
如图14所示，在运动转换机构43的滑动面产生了磨损的情况下，滑动面磨损参数D4在进气开始时刻T1显著变动而超过参数阈值M。在除了进气开始时刻T1以外的期间，滑动面磨损参数D4不会超过参数阈值M。另外，考虑到图14中的纵轴的数值为图13中的纵轴的1/10的情况，可以视滑动面磨损参数D4在除了进气开始时刻T1以外的期间事实上恒定。这与正常的超低温制冷机10中的滑动面磨损参数D4的状态相同。与上述实施方式同样地，参数阈值M可以根据设计者的经验或设计者的实验或模拟试验等适当地设定。因此，能够基于进气开始时刻T1的滑动面磨损参数D4检测出运动转换机构43的滑动面的磨损。
如此，与上述实施方式同样地，处理部100根据时序数据D1中的包含进气开始时刻T1或排气开始时刻T2的区间数据D2来运算出滑动面磨损参数D4。此时，处理部100对区间数据D2实施平滑化处理从而运算出滑动面磨损参数D4。平滑化处理包括以基于变频器90的输出频率的周期的时间范围取区间数据D2的移动平均的处理。处理部100对滑动面磨损参数D4与参数阈值M进行比较并据此检测出滑动面的磨损。如此，能够检测出运动转换机构43的第1组件与第2组件(例如，图4及图6所示的连结轴62与滚动轴套74)的滑动面的磨损。
另外，可知图14所示的滑动面磨损参数D4可以具有稳定偏差X(例如，U相)。由于并不一定能够事先知道稳定偏差X的大小，因此这可能成为难以进行参数阈值M的适当的设定的一个原因。因此，为了减少或去除滑动面磨损参数D4的该稳定偏差X，也可以从上述区间数据D2的移动平均减去区间数据D2的单纯平均来获取滑动面磨损参数D4。在此，区间数据D2的单纯平均是指：与变频器90的输出频率的例如一个周期的时间长度相比充分长的时间(例如，相当于制冷循环的一个周期的时间)的区间数据D2的平均值。可以将区间数据D2的移动平均与区间数据D2的单纯平均之差的绝对值用作滑动面磨损参数D4。
图15中例示了根据区间数据D2的移动平均与区间数据D2的单纯平均之差来得到的滑动面磨损参数D4。滑动面磨损参数D4在除了进气开始时刻T1以外的期间与正常的情况同样地成为零附近的大致恒定值，并未超过参数阈值M。另一方面，滑动面磨损参数D4在进气开始时刻T1显著变动，并且超过了参数阈值M。如图所示，由于去除了滑动面磨损参数D4的稳定偏差，因此能够将参数阈值M设定为更小的值，从而能够以更良好的精度检测磨损。
图16是分别描绘了例1至例4的滑动面磨损参数D4的最大值的图表。例1的图表是对正常的超低温制冷机(即，运动转换机构43没有磨损或磨损充分小，在连结轴62与滚动轴套74之间没有多余的松动)进行诊断处理而得的图。例2至例4是对运动转换机构43的滑动面已被磨损的超低温制冷机进行诊断处理而得的。在例2至例4的超低温制冷机中，在运转中由于连结轴62与滚动轴套74之间的松动而产生某种程度的异常声音。磨损程度按照例2、例3及例4的顺序变大，若将例3的超低温制冷机中的间隙(例如图6所示的间隙80)的大小设为1，则例2及例4中的间隙的大小分别为0.75及1.2。
在这些例子中，如参考图12至图15进行说明的那样，滑动面磨损参数D4通过以基于变频器90的输出频率的周期的时间范围取流过马达42的电流的移动平均而获取。在图16中，对不同的多个输出频率标绘了如此得到的电流的移动平均的绝对值的峰值。
在没有磨损的正常的超低温制冷机的例1中，滑动面磨损参数D4的最大值与变频器90的输出频率无关地大致恒定且最接近零。在已被磨损的例2至例4中，滑动面磨损参数D4的最大值随着变频器90的输出频率的增加而变大。
在图16中，用圆圈包围的标绘点表示能够清晰地听到异常声音的运转模式。例如，在例2中，在70Hz时，滑动面磨损参数D4的最大值超过了大约50mA，并且此时听到了异常声音。并且，在与例2相比磨损更为进展的例3中，在60Hz和70Hz这两种情况下听到了异常声音。在磨损进一步进展的例4中，在50Hz、60Hz、70Hz听到了异常声音。如此，随着磨损的进展，从更低的频率就听到了异常声音，并且滑动面磨损参数D4的最大值也增加。由图16所示的例子可知，若滑动面磨损参数D4的最大值超过了大约25mA，则听到了异常声音。
根据图16所示的结果，可以认为，当滑动面磨损参数D4的最大值例如在大约10～25mA的范围内时，在超低温制冷机的运转中，虽听不到清晰的异常声音，但与例1的正常的超低温制冷机相比，运动转换机构43产生了一些磨损。因此，通过将参数阈值M设定在该范围内，能够在实际产生异常声音之前检测出磨损。此时，通过对超低温制冷机10进行维护，能够预防异常声音。
以上，根据实施例对本发明进行了说明。本领域技术人员应当可以理解，本发明并不只限于上述实施方式，可以进行各种设计变更，且可以存在各种变形例，并且这样的变形例也在本发明的范围内。在一种实施方式中进行说明的各种特征也可以应用于另一实施方式。通过组合产生的新的实施方式兼具所组合的实施方式各自的效果。
在一种实施方式中，超低温制冷机10可以为单级式的GM制冷机，或也可以为具备止转棒轭机构等运动转换机构的其他形式的超低温制冷机。
在上述实施方式中，连结轴62与滚动轴套74相互可滑动地连结，但连结轴62也可以固定于滚动轴套74。此时，运动转换机构43在滚动轴套74与轭板72之间具有滑动面，因此处理部100也可以通过相同的诊断处理检测出滚动轴套74和轭板72的滑动面的磨损。
在一种实施方式中，处理部100也可以不构成超低温制冷机10的一部分，而是搭载有超低温制冷机10的超低温系统(例如，超导机器或MRI系统)的一部分。
以上，使用具体的语句对本发明的实施方式进行了说明，但实施方式仅表示本发明的原理、应用的一个侧面，在不脱离技术方案所限定的本发明的思想的范围内，实施方式可以存在诸多变形例或配置的变更。
产业上的可利用性
本发明能够利用于超低温制冷机、超低温制冷机的诊断装置及诊断方法的领域中。
符号说明
10-超低温制冷机，16-制冷机缸体，18-置换器组件，40-压力切换阀，42-马达，43-运动转换机构，46-电源，50-测量仪，62-连结轴，74a-轴孔，100-处理部，T1-进气开始时刻，T2-排气开始时刻，D1-时序数据，D2-区间数据，D4-滑动面磨损参数。

Claims (10)

1.一种超低温制冷机，其特征在于，具备：
马达；
置换器；
缸体，引导所述置换器进行直线往复运动，并且在所述缸体与所述置换器之间形成工作气体的膨胀室；
压力切换阀，确定向所述膨胀室供给工作气体的进气开始时刻及从所述膨胀室排出工作气体的排气开始时刻；
运动转换机构，将所述马达输出的旋转运动转换为所述置换器的直线往复运动，并且具备相互可滑动地连结在一起的第1组件和第2组件；
测量仪，与所述马达连接从而输出表示所述马达的耗电量或流过所述马达的电流的时序数据；及
处理部，根据所述时序数据中的包含所述进气开始时刻或所述排气开始时刻的区间数据来检测出所述运动转换机构的所述第1组件和所述第2组件的滑动面的磨损。
2.根据权利要求1所述的超低温制冷机，其特征在于，
所述处理部根据所述时序数据中的所述置换器直线往复运动的至少一个周期的区间数据来检测出所述运动转换机构的所述滑动面的磨损。
3.根据权利要求1或2所述的超低温制冷机，其特征在于，
所述第1组件具备以偏心的方式连接于所述马达的输出轴上的连结轴，所述第2组件具备形成有轴孔的滚动体，所述连结轴与所述滚动体在所述轴孔中经由所述滑动面相互可滑动地连结在一起。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的超低温制冷机，其特征在于，
所述处理部根据所述区间数据运算出滑动面磨损参数，并对所述滑动面磨损参数与参数阈值进行比较，据此检测出所述滑动面的磨损。
5.根据权利要求4所述的超低温制冷机，其特征在于，
所述测量仪将表示所述马达的耗电量的时序数据输出至所述处理部，
所述处理部对所述区间数据实施平滑化处理和时间微分从而运算出所述滑动面磨损参数。
6.根据权利要求4所述的超低温制冷机，其特征在于，
所述测量仪将表示流过所述马达的电流的时序数据输出至所述处理部，
所述处理部对所述区间数据实施平滑化处理从而运算出所述滑动面磨损参数。
7.根据权利要求5或6所述的超低温制冷机，其特征在于，
所述平滑化处理包括以基于所述马达的电源频率的周期的时间范围取所述区间数据的移动平均的处理。
8.根据权利要求4所述的超低温制冷机，其特征在于，
还具备变频器，所述变频器控制所述马达的转速，
所述测量仪将表示流过所述马达的电流的时序数据输出至所述处理部，
所述处理部对所述区间数据实施平滑化处理从而运算出所述滑动面磨损参数，
所述平滑化处理包括以基于所述变频器的输出频率的周期的时间范围取所述区间数据的移动平均的处理。
9.一种超低温制冷机的诊断装置，其特征在于，
所述超低温制冷机具备运动转换机构，所述运动转换机构将马达输出的旋转运动转换为置换器的直线往复运动，并且所述运动转换机构具备相互可滑动地连结在一起的第1组件和第2组件，所述诊断装置具备：
测量仪，与所述马达连接从而输出表示所述马达的耗电量或流过所述马达的电流的时序数据；及
处理部，根据所述时序数据中的包含朝向所述超低温制冷机的膨胀室的进气开始时刻或从所述膨胀室的排气开始时刻的区间数据来检测出所述运动转换机构的所述第1组件和所述第2组件的滑动面的磨损。
10.一种超低温制冷机的诊断方法，其特征在于，
所述超低温制冷机具备运动转换机构，所述运动转换机构将马达输出的旋转运动转换为置换器的直线往复运动，并且所述运动转换机构具备相互可滑动地连结在一起的第1组件和第2组件，所述方法包括：
获取表示所述马达的耗电量或流过所述马达的电流的时序数据；及
根据所述时序数据中的包含朝向所述超低温制冷机的膨胀室的进气开始时刻或从所述膨胀室的排气开始时刻的区间数据来检测出所述运动转换机构的所述第1组件和所述第2组件的滑动面的磨损。
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