JP2017142036A - Ｇｍ冷凍機 - Google Patents

Abstract

【課題】 連結ロッドの軸回りにおける枠状体の回転が防止されるように構成されたスコッチヨークを有するＧＭ冷凍機を提供すること。【解決手段】 ＧＭ冷凍機１は、一方端がディスプレーサ３に接続された連結ロッド７２と、内側空間７１ｈが形成されるように枠状に形成されるとともに、連結ロッド７２の他方端に接続された枠状体７１と、枠状体７１の内側空間７１ｈに配設されるとともに内側空間７１ｈ内で偏心回転する軸受部材７３と、を有するスコッチヨーク７と、枠状体７１が収容される収容空間８ａが形成されたハウジング８を備える。また、ＧＭ冷凍機１は、収容空間８ａ内で連結ロッド７２の軸回りに枠状体７１が回転して枠状体がハウジング８に接触しないように、連結ロッド７２の軸回りにおける枠状体７１の回転動作を規制する回転規制部材としての第一ガイドピン１１及び第二ガイドピン１２を備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、ＧＭ（ギフォード・マクマホン）冷凍機に関する。

ＧＭ（ギフォード・マクマホン）冷凍機は、低温端部及び高温端部を有するとともに内部にヘリウム等の作動ガスが充填されたシリンダ部材と、内部に蓄冷材が充填されるとともにシリンダ部材の内部に往復動可能に配設されたディスプレーサと、ディスプレーサをシリンダ部材内で往復動させる駆動装置と、シリンダ部材内に高圧及び低圧を交互に印加する圧力振動装置とを備える。そして、シリンダ部材の低温端部内の作動ガスの容積及び圧力がＧＭサイクルに従って変化するように、ディスプレーサの往復動作に連動させて圧力振動装置がシリンダ部材内に高圧及び低圧を交互に印加する。これにより、シリンダ部材の低温端部に囲まれた膨張空間にて低温が発生する。

ＧＭ冷凍機に備えられる駆動装置は、一般的に、モータ等の回転電機と、回転電機の出力軸に接続されたクランク部材（偏心部材）と、スコッチヨークを備える。クランク部材は、出力軸に接続されるとともに、出力軸の回転に伴い出力軸の軸心（回転中心）を中心として偏心回転するクランクピン（偏心部）を有する。スコッチヨークは、一方端がディスプレーサに接続された連結ロッドと、内側空間が形成されるように枠状に形成されるとともに連結ロッドの他方端に接続された枠状体と、枠状体の内側空間に配設されるとともにクランクピンに接続され、出力軸の回転に伴いクランクピンとともに出力軸の軸心を中心として枠状体の内側空間内で偏心回転する軸受部材とを有する。連結ロッドは、その軸方向がシリンダ部材内でのディスプレーサの往復動方向に一致するように、ディスプレーサの一方の端部に接続される。また、軸受部材は、その偏心回転平面が連結ロッドの軸線と平行となるように、枠状体の内側空間に配設される。

回転電機が作動してその出力軸が回転すると、出力軸に接続されたクランク部材のクランクピンが偏心回転し、さらに、クランクピンに接続された軸受部材が枠状体の内側空間内で偏心回転する。ここで、軸受部材の偏心回転動作は、連結ロッドの軸方向に沿って移動する成分と、連結ロッドの軸方向に直交する方向に沿って移動する成分とに分解することができる。軸受部材の偏心回転動作のうち、連結ロッドの軸方向に直交する方向に沿って移動する成分により、軸受部材が枠状体の内側空間内を移動する。このため連結ロッドの軸方向に直交する方向への軸受部材の移動動作は枠状体に伝達されない。一方、軸受部材の偏心回転動作のうち、連結ロッドの軸方向に沿った方向への軸受部材の移動動作は枠状体に伝達される。このため、軸受部材の偏心動作に伴い、枠状体及び枠状体に接続した連結ロッドが、連結ロッドの軸方向に往復動する。連結ロッドの往復動がディスプレーサに伝達されることにより、ディスプレーサがシリンダ部材内にて往復動する。このようなスコッチヨークの構成は、特許文献１及び特許文献２に示される。

特開２０１２−９７９９５号公報 特開２０１４−６００１号公報

（発明が解決しようとする課題）
特許文献１の図２、及び、特許文献２の図３に示されるように、従来のＧＭ冷凍機に備えられるスコッチヨークの連結ロッドは、枠状体を挟むように同軸的に設けられた２本のロッドにより構成されており、一方のロッドはディスプレーサに接続され、他方のロッドは枠状体の往復動作を許容するようにハウジングに支持される。従って、ハウジング内における枠状体の往復動は連結ロッドによってガイドされ、ハウジング内における枠状体の往復動方向以外の移動は連結ロッドによって規制される。

しかしながら、上記したスコッチヨークの構成では、枠状体の往復動方向以外の移動は規制され得るものの、連結ロッドの軸回りにおける枠状体の回転を規制することができない。枠状体が連結ロッドの軸回りに回転すると、枠状体が、それを収容する収容空間を構成するハウジングの内壁面に接触する虞がある。枠状体の往復動中に枠状体が回転してハウジングの内壁面に接触すると、こじれなどを起こしてスコッチヨーク及びディスプレーサの作動不良を生じる虞がある。

本発明は、連結ロッドの軸回りにおける枠状体の回転が防止されるように構成されたスコッチヨークを有するＧＭ冷凍機を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）
本発明は、低温端部（２１１，２２１）及び高温端部（２１２）を有するとともに内部に作動ガスが充填されたシリンダ部材（２）と、内部に蓄冷材（３３，３４）が充填され、シリンダ部材の内部に往復動可能に配設されたディスプレーサ（３）と、出力軸（５１）を有する回転電機（５）と、出力軸に接続されるとともに、出力軸の回転に伴い出力軸の軸心を中心として偏心回転する偏心部（６２）を有する偏心部材（６）と、一方端がディスプレーサに接続された連結ロッド（７２）と、内側空間が形成されるように枠状に形成されるとともに、連結ロッドの他方端に接続された枠状体（７１）と、枠状体の内側空間（７１ｈ）に配設されるとともに偏心部に接続され、出力軸の回転に伴い偏心部とともに出力軸の軸心を中心として枠状体の内側空間内で偏心回転する軸受部材（７３）と、を有し、枠状体の内側空間内での軸受部材の偏心回転動作によって枠状体及び連結ロッドが往復動することにより、ディスプレーサをシリンダ部材内にて往復動させるように構成されたスコッチヨーク（７）と、スコッチヨークが収容される収容空間（８ａ）が内部に形成されたハウジング（８）と、シリンダ部材の低温端部内の作動ガスの容積及び圧力がＧＭサイクルに従って変化するように、ディスプレーサの往復動作に連動させてシリンダ部材内に高圧及び低圧を交互に印加する圧力振動装置（９）と、連結ロッドの軸回りに枠状体が回転して枠状体がハウジングに接触しないように、連結ロッドの軸回りにおける枠状体の回転動作を規制する回転規制部材（１１，１２，７５，７６，８１ｆ，８１ｇ）と、を備える、ＧＭ冷凍機（１）を提供する。

本発明によれば、回転規制部材が連結ロッドの軸回りにおける枠状体の回転動作を規制するため、枠状体の往復動作中に枠状体が連結ロッドの軸回りに回転してハウジングの内壁面に接触することが防止される。このため、枠状体とハウジングとの接触に起因したスコッチヨーク及びディスプレーサの作動不良の発生が防止される。

本発明に係る回転規制部材は、枠状体の往復動作を許容しつつ、連結ロッドの軸回りにおける枠状体の回転動作を規制するように、枠状体に設けられているのがよい。この場合、回転規制部材は、ハウジングに固定されるとともに、連結ロッドの軸方向から見たときに、連結ロッドが枠状体に接続されている位置とは異なる位置にて、枠状体に接続されているのがよい。

また、本発明において、連結ロッドは、その軸方向がシリンダ部材内でのディスプレーサの往復動方向に一致するように、ディスプレーサの一方の端部に接続されているとよい。また、軸受部材は、その偏心回転平面が連結ロッドの軸線と平行となるように、枠状体の内側空間に配設されているのがよい。

また、枠状体は、連結ロッドの軸方向に直交する方向に延在するとともに長手方向における中央位置に連結ロッドが接続される第一壁部（７１ｉ）と、第一壁部の両端から連結ロッドの軸方向であって枠状体からの連結ロッドの延在方向とは反対の方向に延在する一対の側壁部（７１ｋ，７１ｌ）と、一対の側壁部のそれぞれの延在方向における端部を連結する第二壁部（７１ｊ）と、を備え、第一壁部、第二壁部、及び一対の側壁部に囲まれた空間により、前記内側空間が形成されるように構成されるとよい。

この場合、枠状体の一対の側壁部には、それぞれ、連結ロッドの軸方向に沿って貫通した一対のガイド孔（７１ｍ，７１ｎ）が形成され、回転規制部材は、一対のガイド孔にそれぞれ挿通されるとともに両端部がハウジングに支持された一対のガイドピン（１１，１２）を備えるとよい。

これによれば、枠状体への連結ロッドの接続位置を挟んで一対のガイドピンが枠状体に取り付けられる。これら一対のガイドピンによって、連結ロッドの軸回りにおける枠状体の回転動作を規制することができる。また、枠状体の回転力が２本のガイドピンに作用することにより、１本あたりのガイドピンに作用する枠状体の回転力の大きさが軽減される。このため、回転規制部材の耐久性を向上させることができる。

この場合、上記一対のガイド孔内に、それぞれ円筒形状の摺動部材（７１ｏ，７１ｐ）が設けられているとよい。そして、上記一対のガイドピンは、円筒形状の摺動部材を介して、一対のガイド孔にそれぞれ挿通されているとよい。これによれば、連結ロッドの軸方向に沿った枠状体の往復動中に枠状体の回転力が摺動部材を介してそれぞれのガイドピンに作用した場合でも、それぞれのガイドピンが摺動部材と摺動することにより、滑らかに枠状体を往復動させることができる。

また、枠状体の一対の側壁部の側面には、連結ロッドの軸方向に沿って凹溝状又は凸溝状のスコッチヨーク側ガイド部（７１ｑ，７１ｒ）が形成されており、回転規制部材は、収納空間を構成するハウジングの内壁面（８１ｄ，８１ｅ）に形成され、スコッチヨーク側ガイド部に嵌め合い状態で対面するとともに、連結ロッドの軸回りに枠状体が回転した場合にスコッチヨーク側ガイド部に干渉することにより連結ロッドの軸回りおける枠状体の回転を規制するように構成されたハウジング側ガイド部（８１ｆ，８１ｇ）を備えていてもよい。

これによれば、収容空間を構成するハウジングの内壁面に形成されたハウジング側ガイド部が、枠状体の一対の側壁部の側面に形成されたスコッチヨーク側ガイド部に干渉することによって、連結ロッドの軸回りにおける枠状体の回転動作を規制することができる。

この場合、スコッチヨーク側ガイド部と、それに対面するハウジング側ガイド部との間に、摺動部材（８８，８９）が介在されているとよい。これによれば、連結ロッドの軸方向に沿った枠状体の往復動中に枠状体の回転力が摺動部材を介してハウジング側ガイド部に作用した場合でも、ハウジング側ガイド部が摺動部材と摺動することにより、滑らかに枠状体を往復動させることができる。

なお、上記において、ハウジング側ガイド部がスコッチヨーク側ガイド部に「嵌め合い状態」で対面しているとは、所定の微小間隔を隔ててハウジング側ガイド部がスコッチヨーク側ガイド部）に嵌まり込んでいて、ハウジングの収容空間内での連結ロッドの軸方向における枠状体の移動は許容され、連結ロッドの軸回りにおける収容空間内での枠状体の回転は、ハウジング側ガイド部がスコッチヨーク側ガイド部に干渉することによって規制されるような対面状態を意味する。この場合、スコッチヨーク側ガイド部の断面形状が凹状であり、ハウジング側ガイド部の断面形状が凸状であるような、嵌め合い状態、或いは、スコッチヨーク側ガイド部の断面形状が凸状であり、ハウジング側ガイド部の断面形状が凹状であるような、嵌め合い状態を、採用することができる。

実施形態に係るＧＭ冷凍機の部分断面概略図である。 駆動装置の概略斜視図である。 枠状体及び連結ロッドの正面図である。 軸受部材が偏心回転することによって、枠状体及び連結ロッドが連結ロッドの軸方向に往復動する様子を示す図である 第１実施形態に係るＧＭ冷凍機のハウジング及びその内部構成を示す概略断面図である。 図５ＡのV-V断面の一部の概略図である。 第２実施形態に係るＧＭ冷凍機のハウジング及びその内部構成を示す概略断面図である。 図６ＡのVI-VI断面の一部の概略図である。 第３実施形態に係るＧＭ冷凍機のハウジング及びその内部構成を示す概略断面図である。 図７ＡのVII-VII断面の一部の概略図である。 第４実施形態に係るＧＭ冷凍機のハウジング及びその内部構成を示す概略断面図である。 図８ＡのVIII-VIII断面の一部の概略図である。 第５実施形態に係るＧＭ冷凍機のハウジング及びその内部構成を示す概略断面図である。 図９ＡのIX-IX断面の一部の概略図である。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るＧＭ冷凍機１（２段型ＧＭ冷凍機）の部分断面概略図である。図１に示すように、本実施形態に係るＧＭ冷凍機１は、シリンダ部材２と、ディスプレーサ３と、駆動装置４と、ハウジング８と、圧力振動装置９とを備える。

シリンダ部材２は、第一シリンダ部２１及び第二シリンダ部２２を有する。第一シリンダ部２１は、その一方端部である低温端部２１１及びその反対側の他方端部である高温端部２１２を有する円筒形状に形成される。第二シリンダ部２２は、その一方端部である低温端部２２１及びその反対側の他方端部である高温端部２２２を有する円筒形状に形成される。なお、図１においては、シリンダ部（２１、２２）の低温端部（２１１、２２１）が上方の端部として表され、高温端部（２１２、２２２）が下方の端部として表されているが、ここにおける「上方」、「下方」は、図面を参照した説明の便宜のために用いているのであって、絶対空間における「上方」、「下方」を意味するものではない。また、以下の説明においても、「上」、「下」といった方向を表す用語は、図面を参照した説明の便宜のために用いるのみであって、必ずしも絶対空間における「上」、「下」を意味するものではない。

第一シリンダ部２１の内径は第二シリンダ部２２の内径よりも大きく、第一シリンダ部２１の外径は第二シリンダ部２２の外径よりも大きい。第一シリンダ部２１の上部に第二シリンダ部２２が接続される。このため、第一シリンダ部２１の低温端部２１１と第二シリンダ部２２の高温端部２２２がそれぞれの端面で連結されており、シリンダ部材２は先端側（図１において上方側）に向かうほど径が小さくなる段付円筒形状を呈する。また、第一シリンダ部２１の内部空間が第二シリンダ部２２の内部空間に連通している。従って、シリンダ部材２の内部空間の形状は、先端側（図１において上方側）に向かうほど径が小さくなる段付き円柱形状である。

ディスプレーサ３はシリンダ部材２の内部空間に往復動可能に配設される。ディスプレーサ３は、内部に円柱状の空間がそれぞれ形成された第一ピストン部３１及び第二ピストン部３２を有する。第一ピストン部３１の内径は第二ピストン部３２の内径よりも大きく、第一ピストン部３１の外径は第二ピストン部３２の外径よりも大きい。第一ピストン部３１の上部に第二ピストン部３２が接続される。このためディスプレーサ３もシリンダ部材２と同様に、先端側（図１において上方側）に向かうほど径が小さくなる段付き円筒形状を呈する。

第一ピストン部３１の外径は第一シリンダ部２１の内径よりも僅かに小さい。第一ピストン部３１が第一シリンダ部２１内に同軸的に配設される。また、第二ピストン部３２の外径は第二シリンダ部２２の内径よりも僅かに小さい。第二ピストン部３２は、図１に示すように第一ピストン部３１の図１において上端面から上方に延設され、第二シリンダ部２２の内部空間に進入している。

第一ピストン部３１の軸方向長さ（高さ）は、第１シリンダ部２１の内部空間の軸方向長さ（高さ）よりも短い。従って、第一シリンダ部２１内の空間のうち、第一ピストン部３１の上端面よりも上方に第一膨張空間２１ａが形成され、第一ピストン部３１の下端面よりも下方に背面空間２１ｂが形成される。図１からわかるように、第一膨張空間２１ａは第一シリンダ部２１の低温端部２１１内の空間により構成され、背面空間２１ｂは第一シリンダ部２１の高温端部２２２内の空間により構成される。また、第二シリンダ部２２の内部空間のうち、第二ピストン部３２の上端面よりも上方に第２膨張空間２２ａが形成される。第二膨張空間２２ａは第二シリンダ部２２の低温端部２２１内の空間により構成される。

ディスプレーサ３の第一ピストン部３１の下端部が、駆動装置４に接続される。図２は、駆動装置４の概略斜視図である。図２に示すように、駆動装置４は、回転電機としての電気モータ５と、クランク部材６（偏心部材）と、スコッチヨーク７とを有する。

電気モータ５は回転する出力軸５１を備える。また、クランク部材６は、電気モータ５の出力軸５１の径よりも大きい径を有する段付円柱形状のクランク軸部材６１と、クランクピン６２（偏心部）を備える。クランク軸部材６１は、その一方の端面にて、電気モータ５の出力軸５１と同軸回転するように出力軸５１に接続される。また、クランク軸部材６１の他方の端面であってクランク軸部材６１の中心から径方向に離れた位置にクランクピン６２が取り付けられる。従って、電気モータ５の出力軸５１が回転すると、クランクピン６２が出力軸５１及びクランク軸部材６１の軸心を中心として偏心回転する。

スコッチヨーク７は、枠状体７１と、連結ロッド７２と、軸受部材７３とを備える。図１に示すように、連結ロッド７２は、その一方端にて、ディスプレーサ３の第一ピストン部３１の下端部に接続され、その他方端にて、枠状体７１に一体的に接続される。

枠状体７１は、図２に示すように同一の長方形状の表面７１ａ及び裏面７１ｂ、並びに、表面７１ａの各辺と裏面７１ｂとの各辺とを厚み方向につなぐ４側面を有する平板状に形成される。ここで、説明の便宜上、図２に示すように、枠状体７１の４側面のうち、枠状体７１の上側を構成する側面を上側面７１ｃ、上側面７１ｃと平行であって枠状体７１の下側を構成する側面を下側面７１ｄ、表面７１ａ側から見て枠状体７１の左側を構成する側面を左側面７１ｅ、左側面７１ｅと平行であって表面７１ａ側から見て枠状体７１の右側を構成する側面を右側面７１ｆと定義する。また、枠状体７１の表裏面を貫通する方向を厚み方向、厚み方向に直交する方向であって上側面７１ｃ及び下側面７１ｄに平行な方向を横方向、厚み方向に直交する方向であって左側面７１ｅ及び右側面７１ｆに平行な方向、すなわち厚み方向及び横方向に直交する方向を、縦方向と、定義する。

図３は、枠状体７１の表面７１ａ側から見た枠状体７１及び連結ロッド７２の正面図である。図３に示すように、枠状体７１をその正面（表面７１ａ）側から見た場合における外形形状は、上側面７１ｃ、下側面７１ｄ、左側面７１ｅ及び右側面７１ｆを４辺とする長方形状である。また、正面から見た場合における枠状体７１の中央には表裏面（厚み方向）に貫通した貫通孔７１ｇが形成されており、この貫通孔７１ｇ内に内側空間７１ｈが形成される。厚み方向から見た内側空間７１ｈの形状（貫通孔７１ｇの形状）は、本実施形態においては角丸四角形状である。

枠状体７１は、上側面７１ｃを有する上壁部７１ｉ（第一壁部）と、下側面７１ｄを有する下壁部７１ｊ（第二壁部）と、左側面７１ｅを有する左側壁部７１ｋと、右側面７１ｆを有する右側壁部７１ｌとを備える。そして、連結ロッド７２の他方端が上壁部７１ｉの上側面７１ｃに接続される。上壁部７１ｉは、連結ロッドの軸方向に直交する方向に延在しており、その長手方向の中央位置に連結ロッド７２が接続される。左側壁部７１ｋは、上壁部７１ｉの一方端（図３において左端）から図３の下方向に延在する。右側壁部７１ｌは、上壁部７１ｉの他方端（図３において右端）から図３の下方向に延在する。上壁部７１ｉからの左側壁部７１ｋの延在方向及び右側壁部７１ｌの延在方向は、連結ロッド７２の軸方向であって上壁部７１ｉからの連結ロッド７２の延在方向とは反対方向である。すなわち、左側壁部７１ｋ及び右側壁部７１ｌは、上壁部７１ｉの長手方向における両端から連結ロッド７２の軸方向であって枠状体７１（上壁部７１ｉ）からの連結ロッド７２の延在方向（図３の上方向）とは反対の方向（図３の下方向）に延在する一対の側壁部である。下壁部７１ｊは、一対の側壁部（左側壁部７１ｋ及び右側壁部７１ｌ）のそれぞれの延在方向における端部（下方端部）を連結する。そして、上壁部７１ｉ、下壁部７１ｊ、及び一対の側壁部（左側壁部７１ｋ及び右側壁部７１ｌ）に囲まれた空間により、内側空間７１ｈ（貫通孔７１ｇ）が形成される。つまり、枠状体７１は、４つの壁部（７１ｉ，７１ｊ，７１ｋ，７１ｌ）に囲まれた内側空間７１ｈが形成されるように枠状に形成される。

図２に示すように、連結ロッド７２は、その軸方向が、縦方向に一致するように枠状体７１に接続される。また、連結ロッド７２は、図１に示すように、ディスプレーサ３の軸方向に一致するように、ディスプレーサ３に接続される。つまり、枠状体７１の縦方向、ディスプレーサ３の軸方向、及び、連結ロッド７２の軸方向が、全て一致するように、これらの構成要素が接続される。

軸受部材７３は、互いに同軸的に相対回転可能に構成される内輪及び外輪を有し、円柱形状を呈する。この軸受部材７３が枠状体７１の内側空間７１ｈ内に配設される。この場合において、軸受部材７３は、後述するように偏心回転するが、その偏心回転平面が縦方向（すなわち連結ロッド７２の軸方向）及び横方向に平行となるように、つまり、軸受部材７３が偏心回転して縦方向及び横方向に移動するように、枠状体７１の内側空間７１ｈに配設される。

枠状体７１の内側空間７１ｈの縦方向長さは、軸受部材７３の径と同じであるか、わずかに大きい。一方、枠状体７１の内側空間７１ｈの横方向長さは、軸受部材７３の径よりもかなり大きい。具体的には、枠状体７１の内側空間７１ｈの縦方向長さは、後述するように軸受部材７３が偏心回転したときにおける軸受部材７３の縦方向への移動領域よりも小さくされており、枠状体７１の内側空間７１ｈの横方向長さは、軸受部材７３が偏心回転したときにおける軸受部材７３の横方向への移動領域よりも大きくなるようにされている。

軸受部材７３の一方の端面が、クランクピン６２に同軸的に接続される。従って、クランクピン６２が偏心回転すると、それに伴って軸受部材７３が枠状体７１の内側空間７１ｈ内で偏心回転する。

また、図２及び図３に示すように、枠状体７１には、一対のガイド孔（第一ガイド孔７１ｍ，第二ガイド孔７１ｎ）が形成されている。第一ガイド孔７１ｍは、枠状体７１の左側壁部７１ｋを縦方向（連結ロッド７２の軸方向）に沿って貫くように、枠状体７１の左側壁部７１ｋに形成される。第二ガイド孔７１ｎは、枠状体７１の右側壁部７１ｌを縦方向（連結ロッド７２の軸方向）に沿って貫くように、枠状体７１の右側壁部７１ｌに形成される。両ガイド孔７１ｍ，７１ｎの一方の端は、枠状体７１の上側面７１ｃにそれぞれ開口し、他方の端は、枠状体７１の下側面７１ｄにそれぞれ開口する。

再び図１を参照すると、ハウジング８は、ハウジングボディー８１及びハウジングキャップ８２を有する。ハウジングボディー８１は、図１において上面（底面８１ａ）が閉塞され下面が開口した有底角筒状に形成される。ハウジングボディー８１の下面の開口を塞ぐように、ハウジングキャップ８２がハウジングボディー８１の図１において下側からハウジングボディー８１に取り付けられる。そして、ネジ等の締結手段によってハウジングキャップ８２がハウジングボディー８１に締結される。従って、ハウジングボディー８１とハウジングキャップ８２とにより、ハウジング８内に収容空間８ａが形成される。

ハウジングボディー８１の底面８１ａ（図１において上面）にシリンダ部材２が取り付けられる。具体的には、シリンダ部材２の第一シリンダ部２１の高温端部２１２の端面に径外方に広がるフランジ２１３が形成されており、このフランジ２１３がハウジングボディー８１の底面８１ａにネジ等の締結手段により固定される。

ハウジング８の収容空間８ａ内に、少なくともスコッチヨーク７の枠状体７１及び軸受部材７３が収容される。なお、ハウジング８の収容空間８ａに、駆動装置４の電気モータ５及びクランク部材６がスコッチヨーク７とともに収容されていてもよい。

ハウジングボディー８１の底部（底面８１ａを有する部分）に、図１の上下方向に延びたロッド挿通孔８１ｂが形成される。ロッド挿通孔８１ｂの一方端は収容空間８ａに開口し他方端はハウジングボディー８１の底面８１ａに開口する。このロッド挿通孔８１ｂ内に連結ロッド７２が挿通される。ロッド挿通孔８１ｂに挿通された連結ロッド７２の両端はロッド挿通孔８１ｂから突出しており、その一方端（上端）がシリンダ部材２内の背面空間２１ｂにてディスプレーサ３に接続され、その他方端（下端）が収容空間８ａ内で枠状体７１に接続される。

また、ロッド挿通孔８１ｂ内に、シール部材８３及び摺動部材８４（軸受部材）が装着されている。連結ロッド７２は、このシール部材８３及び摺動部材８４を介して、ロッド挿通孔８１ｂ内に挿通される。シール部材８３により、ロッド挿通孔８１ｂを経由したシリンダ部材２内の背面空間２１ｂとハウジング８の収容空間８ａとの連通が遮断される。また、連結ロッド７２が摺動部材８４に対して摺動することにより、ロッド挿通孔８１ｂ内での連結ロッド７２の軸方向への移動動作が許容される。

また、図１からわかるように、ハウジングボディー８１の底部に、収容空間８ａに開口した２つの支持孔（ボディー側第一支持孔８１１、ボディー側第二支持孔８１２）が形成される。さらに、ハウジングキャップ８２にも、収容空間８ａに開口した２つの支持孔（キャップ側第一支持孔８２１、キャップ側第二支持孔８２２）が形成される。ボディー側第一支持孔８１１とキャップ側第一支持孔８２１は、それぞれの開口が収容空間８ａを経て対面するように、図１の上下方向に沿って同軸的に形成される。同様に、ボディー側第二支持孔８１２とキャップ側第二支持孔８２２も、それぞれの開口が収容空間８ａを経て対面するように、図１の上下方向に沿って同軸的に形成される。なお、図１の上下方向は、収容空間８ａに収容されているスコッチヨーク７の枠状体７１の縦方向、及び連結ロッド７２の軸方向、ディスプレーサ３の軸方向、シリンダ部材２の軸方向に一致する。

また、図１に示すように、枠状体７１に形成された第一ガイド孔７１ｍ内に、第一ガイドピン１１が挿通され、枠状体７１に形成された第二ガイド孔７１ｎ内に、第二ガイドピン１２が挿通される。第一ガイドピン１１の上側部分は第一ガイド孔７１ｍから図１の上方向に突き抜けており、その上端部がハウジングボディー８１の底部に形成されているボディー側第一支持孔８１１内に圧入される。第一ガイドピン１１の下側部分は第一ガイド孔７１ｍから図１の下方向に突き抜けており、その下端部がハウジングキャップ８２に形成されているキャップ側第一支持孔８２１内に圧入される。このようにして、第一ガイドピン１１の両端部が、ハウジング８に支持される。

第二ガイドピン１２の上側部分は第二ガイド孔７１ｎから図１の上方向に突き抜けており、その上端部がハウジングボディー８１の底部に形成されているボディー側第二支持孔８１２内に圧入される。第二ガイドピン１２の下側部分は第二ガイド孔７１ｎから図１の下方向に突き抜けており、その下端部がハウジングキャップ８２に形成されているキャップ側第二支持孔８２２内に圧入される。このようにして、第二ガイドピン１２の両端部が、ハウジング８に支持される。両端がハウジング８に支持された第一ガイドピン１１及び第二ガイドピン１２の軸方向は、ともに、連結ロッド７２の軸方向に一致する。また、第一ガイドピン１１及び第二ガイドピン１２は、連結ロッド７２を挟んで枠状体７１の横方向（連結ロッド７２の軸方向に直交する方向）に所定の間隔をあけて配置するように、枠状体７１に設けられている。

また、枠状体７１の第一ガイド孔７１ｍの両端開口付近にそれぞれ円筒形状の摺動部材７１ｏ，７１ｏ（ガイド軸受）が嵌め込まれている。この摺動部材７１ｏを介して、第一ガイドピン１１が第一ガイド孔７１ｍに挿通される。同様に、枠状体７１の第二ガイド孔７１ｎの両端開口付近にそれぞれ円筒形状の摺動部材７１ｐ，７１ｐ（ガイド軸受）が嵌め込まれている。この摺動部材７１ｐを介して、第二ガイドピン１２が第二ガイド孔７１ｎ内に挿通される。各ガイドピン１１，１２と各摺動部材７１ｏ，７１ｐとの間には、適切な隙間（微小間隔）が形成される。従って、ガイドピン１１，１２に対する連結ロッド７２の軸方向への枠状体７１及び連結ロッド７２の移動は、第一ガイドピン１１がその軸方向に沿って摺動部材７１ｏと摺動し、且つ、第二ガイドピン１２がその軸方向に沿って摺動部材７１ｐと摺動することにより、許容される。一方、連結ロッド７２の軸方向以外の方向への枠状体７１の移動は、各ガイドピン１１，１２が各摺動部材７１ｏ，７１ｐに干渉することにより、規制される。

図１に示すように、圧力振動装置９は、本実施形態では、コンプレッサ９１と、高圧開閉弁９２と、低圧開閉弁９３と、開閉制御装置９４と、共通通路９５とを備える。

コンプレッサ９１は、低圧の作動ガス（例えばヘリウムガス）を吸入口９１ａから吸入し、内部にて作動ガスを圧縮し、圧縮した高圧の作動ガスを吐出口９１ｂから吐出する。従って、コンプレッサ９１の吸入口９１ａ側にて低圧が生成され、コンプレッサ９１の吐出口９１ｂ側にて高圧が生成される。

高圧開閉弁９２は２つのポートを有し、開状態であるときに２つのポートの連通を許容し、閉状態であるときに２つのポートの連通を遮断することができるように構成される。高圧開閉弁９２の２つのポートのうちの一方のポートがコンプレッサ９１の吐出口９１ｂに接続され、他方のポートが共通通路９５の一方端に接続される。低圧開閉弁９３も２つのポートを有し、開状態であるときに２つのポートの連通を許容し、閉状態であるときに２つのポートの連通を遮断することができるように構成される。低圧開閉弁９３の２つのポートのうちの一方のポートがコンプレッサ９１の吸入口９１ａに接続され、他方のポートが共通通路９５の一方端に接続される。共通通路９５の他方端が、ハウジング８のハウジングボディー８１に形成された第一連通路８１ｃを介して、シリンダ部材２に形成された背面空間２１ｂに連通される。

開閉制御装置９４は、高圧開閉弁９２と低圧開閉弁９３のいずれか一方が開いているときに他方が閉じているように、これらの開閉弁の開閉作動を制御する。この場合、高圧開閉弁９２と低圧開閉弁９３が共に閉じている期間が設けられるように、これらの開閉弁の開閉作動を制御してもよい。開閉制御装置９４の作動により、共通通路９５内の圧力が高圧から低圧に、或いは低圧から高圧に切り替えられる。高圧開閉弁９２、低圧開閉弁９３、及び開閉制御装置９４は、これらが一体となったロータリバルブユニットにより構成されていてもよい。この場合、駆動源として駆動装置４に備えられる電気モータ５の回転動作を利用して高圧開閉弁９２の開閉作動及び低圧開閉弁９３の開閉作動を制御することにより、ディスプレーサ３の往復移動と圧力振動装置９による高低圧の切り替え作動を連動させてもよい。

第一ピストン部３１の内部空間内には、約６０〜１００Ｋ程度の低温における比熱が大きい材質からなる第一蓄冷材３３が充填される。第一蓄冷材３３は、例えば銅合金により形成された金網などの積層体により構成することができる。第一蓄冷材３３が充填されている第一ピストン部３１の内部空間を、以下、第一蓄冷室３１ａと呼ぶ。また、第二ピストン部３２の内部空間内には、約４〜２０Ｋ程度の極低温における比熱が大きい材質からなる第二蓄冷材３４が充填される。第二蓄冷材３４として、例えば鉛球などを用いることができる。第二蓄冷材３４が充填されている第二ピストン部３２の内部空間を、以下、第二蓄冷室３２ａと呼ぶ。

第一ピストン部３１に、第二連通路３１１、第三連通路３１２、第四連通路３１３が形成される。第二連通路３１１は第一ピストン部３１の下端壁に形成されており、第一蓄冷室３１ａの図１において下方の部分と背面空間２１ｂとを連通する。第三連通路３１２は第一ピストン部３１の側周壁の上端部分に形成されており、第一蓄冷室３１ａの図１において上方の部分と第一膨張空間２１ａとを連通する。第四連通路３１３は第一ピストン部３１の上端壁に形成されており、第一蓄冷室３１ａの図１において上方の部分と第二蓄冷室３２ａの下方の部分とを連通する。

第二ピストン部３２に、第五連通路３２１が形成される。第五連通路３２１は、第二ピストン部３２の側周壁の上端部分に形成されており、第二蓄冷室３２ａの図１において上方の部分と第二膨張空間２２ａとを連通する。

第一ピストン部３１の外周側面の図１において下方部分に、周方向にわたって第一シールリング３１４が取り付けられる。第一シールリング３１４によって、背面空間２１ｂと第一膨張空間２１ａとの連通が遮断される。また、第二ピストン部３２の外周側面の下方部分であって、第二シリンダ部２２の内周側面と対面する部分に、第二シールリング３２２が取り付けられる。第二シールリング３２２によって、第一膨張空間２１ａと第二膨張空間２２ａとの連通が遮断される。

第二蓄冷室３２ａの上端部及び下端部に、第二蓄冷室３２ａ内に充填されている第二蓄冷材３４（例えば鉛球）の径よりも小さいメッシュ径を有する金網３５が配設される。金網３５によって、第二蓄冷室３２ａ内の第二蓄冷材３４が外部に漏出することが防止される。

第一シリンダ部２１の低温端部２１１の外周側面に第一冷熱伝達部材Ｃ１が取り付けられる。第一冷熱伝達部材Ｃ１は、第一シリンダ部２１の低温端部２１１内にて発生した冷熱を被冷却体に伝達する。また、第二シリンダ部２２の低温端部２２１の外周側面に第二冷熱伝達部材Ｃ２が取り付けられる。第二冷熱伝達部材Ｃ２は、第二シリンダ部２２の低温端部２２１内にて発生した冷熱を被冷却体に伝達する。

上記構成のＧＭ冷凍機１において、以下に、その作動について説明する。駆動装置４が駆動すると、電気モータ５の出力軸５１が回転する。これにより、出力軸５１に接続されたクランク部材６のクランクピン６２が、出力軸５１の軸心を中心として偏心回転する。クランクピン６２の偏心回転に伴い、クランクピン６２に接続されたスコッチヨーク７の軸受部材７３が、枠状体７１の内側空間７１ｈ内にて、出力軸５１の軸心を中心として偏心回転する。

ここで、軸受部材７３の偏心回転平面は、連結ロッド７２の軸方向に平行である。従って、軸受部材７３の偏心回転動作は、連結ロッド７２の軸方向（縦方向）に沿って移動する成分と、連結ロッド７２の軸方向に直交する方向（横方向）に沿って移動する成分とに分解することができる。

また、枠状体７１の内側空間７１ｈの横方向長さは、軸受部材７３が偏心回転したときにおける軸受部材７３の横方向への移動領域よりも大きくされている。さらに、内側空間７１ｈの横方向は、連結ロッド７２の軸方向に直交する方向に一致する。従って、軸受部材７３は、その偏心回転動作のうち連結ロッド７２の軸方向に直交する方向（横方向）に沿って移動する成分により、枠状体７１に対して相対的に内側空間７１ｈ内を横方向（連結ロッド７２の軸方向に直交する方向）に移動する。つまり、軸受部材７３は、枠状体７１に干渉することなく、内側空間７１ｈ内を横方向に移動する。

一方、枠状体７１の内側空間７１ｈの縦方向長さは、軸受部材７３が偏心回転したときにおける軸受部材７３の縦方向への移動領域よりも小くさされている。さらに、内側空間７１ｈの縦方向は、連結ロッド７２の軸方向に一致する。従って、軸受部材７３は、その偏心回転動作のうち連結ロッド７２の軸方向に沿って移動する成分により、内側空間７１ｈを縦方向に移動して枠状体７１に干渉する。このため、軸受部材７３は、枠状体７１とともに、縦方向、すなわち連結ロッド７２の軸方向に移動する。このようにして、軸受部材７３が偏心回転することにより、枠状体７１、及び、枠状体７１に接続された連結ロッド７２が、連結ロッド７２の軸方向に往復動する。

図４は、軸受部材７３が偏心回転することによって、枠状体７１及び連結ロッド７２が連結ロッド７２の軸方向に往復動する様子を示す図である。図４（ａ）は、枠状体７１が収容空間８ａ内で最も上側に移動した状態を示す図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す状態から枠状体７１が下方に移動した状態を示す図であり、図４（ｃ）は、枠状体７１が収容空間８ａ内で最も下側に移動した状態を示す図であり、図４（ｄ）が、図４（ｃ）に示す状態から枠状体が上方に移動した状態を示す図である。

図４に示すように、軸受部材７３は、出力軸５１の軸心を中心として内側空間７１ｈ内を偏心回転する。このとき、枠状体７１の横方向（連結ロッド７２の軸方向に直交する方向）への軸受部材７３の移動成分によって、軸受部材７３が枠状体７１に対して相対的に内側空間７１ｈ内で横方向（図４の左右方向）に移動する。具体的には、図４（ａ）に示す状態から軸受部材７３が出力軸５１を軸心として時計回り方向に偏心回転すると、横方向への軸受部材７３の移動成分によって、軸受部材７３が枠状体７１に相対的に内側空間７１ｈを右方移動して図４（ｂ）に示す状態に移行し、図４（ｂ）に示す状態から軸受部材７３が枠状体７１に相対的に内側空間７１ｈ内を左方移動して図４（ｃ）に示す状態に移行し、図４（ｃ）に示す状態から軸受部材７３が枠状体７１に相対的に内側空間７１ｈをさらに左方移動して図４（ｄ）に示す状態に移行し、図４（ｄ）に示す状態から軸受部材７３が枠状体７１に相対的に内側空間７１ｈを右方移動して図４（ａ）に示す状態に戻る。

また、枠状体７１の縦方向（連結ロッド７２の軸方向）への軸受部材７３の移動成分によって、軸受部材７３が枠状体７１を伴って縦方向（図４の上下方向）に移動する。具体的には、図４（ａ）に示す状態から軸受部材７３が出力軸５１を軸心として時計回り方向に偏心回転すると、軸受部材７３が枠状体７１に干渉して枠状体７１とともに下方移動して図４（ｂ）に示す状態に移行し、図４（ｂ）に示す状態から軸受部材７３が枠状体７１とともにさらに下方移動して図４（ｃ）に示す状態に移行し、図４（ｃ）に示す状態から軸受部材７３が枠状体７１とともに上方移動して図４（ｄ）に示す状態に移行し、図４（ｄ）に示す状態から軸受部材７３が枠状体７１とともにさらに上方移動して図４（ａ）に示す状態に戻る。

このように、駆動装置４が作動して出力軸５１が回転し、出力軸５１の回転に伴ってクランクピン６２及び軸受部材７３が出力軸５１の軸心を中心として偏心回転することにより、軸受部材７３が枠状体７１に相対的に内側空間７１ｈを横方向に往復移動しながら、枠状体７１が軸受部材７３とともに縦方向（連結ロッド７２の軸方向）に往復移動する。これにより枠状体７１に接続された連結ロッド７２が往復動し、さらに、連結ロッド７２に接続されたディスプレーサ３が、シリンダ部材２内で、連結ロッド７２の軸方向、すなわち、シリンダ部材２の軸方向に沿って、往復動する。

また、上記したディスプレーサ３のシリンダ部材２内における往復動に連動して、シリンダ部材２内の圧力が変化される。具体的には、ディスプレーサ３がシリンダ部材２内にて図１において最も上方に位置しているときには、圧力振動装置９の高圧開閉弁９２が開いており低圧開閉弁９３が閉じている。従って、高圧の作動ガス（ヘリウムガス）が、共通通路９５、第一連通路８１ｃを経由してシリンダ部材２内に導入される。次いで、ディスプレーサ３がシリンダ部材２に対して下方に変位されると、背面空間２１ｂ内の高圧の作動ガスが、第二連通路３１１を通って第一蓄冷室３１ａに導入される。第一蓄冷室３１ａ内に導入された作動ガスは第一蓄冷材３３から冷熱を奪うことにより冷却される。そして、第一蓄冷材３３により冷却された作動ガスは第三連通路３１２を通って第一膨張空間２１ａに導入される。これにより、第一膨張空間２１ａの容積が増加する。また、第一蓄冷室３１ａ内に導入された作動ガスの一部は、第四連通路３１３を通って第二蓄冷室３２ａに導入される。第二蓄冷室３２ａ内に導入された作動ガスは第二蓄冷材３４から冷熱を奪うことにより冷却される。そして、第二蓄冷材３４により冷却された作動ガスは第五連通路３２１を通って第二膨張空間２２ａに導入される。これにより第二膨張空間２２ａの容積が増加する（高圧移送工程）。

ディスプレーサ３の下方への移動によって、ディスプレーサ３がシリンダ部材２内にて最も下方に位置したときに、圧力振動装置９の高圧開閉弁９２が閉じるとともに低圧開閉弁９３が開く。これによって、第一シリンダ部２１の低温端部２１１側に位置する第一膨張空間２１ａ内の作動ガス及び、第二シリンダ部２２の低温端部２２１側に位置する第二膨張空間２２ａ内の作動ガスが、それぞれ膨張される（低圧化される）。このときに行われる膨張仕事によって、それぞれの膨張空間２１ａ，２２ａ内、すなわち第一シリンダ部２１の低温端部２１１内及び第二シリンダ部２２の低温端部２２１内にて冷熱が発生する（膨張工程）。

次に、ディスプレーサ３がシリンダ部材２に対して上方に変位されると、第二膨張空間２２ａ及び第一膨張空間２１ａの容積が減少する。これとともに、第二膨張空間２２ａ内の作動ガスが第五連通路３２１、第二蓄冷室３２ａ、第四連通路３１３、第一蓄冷室３１ａ、第二連通路３１１を経由して、背面空間２１ｂに導入される。このとき、第二蓄冷室３２ａ内の第二蓄冷材３４及び第一蓄冷室３１ａ内の第一蓄冷材３３に冷熱を奪われることによって、作動ガス温度が上昇する。また、第一膨張空間２１ａ内の作動ガスが第三連通路３１２、第一蓄冷室３１ａ、第二連通路３１１を経由して、背面空間２１ｂに導入される。このとき第一蓄冷室３１ａ内の第一蓄冷材３３に冷熱を奪われることによって、作動ガス温度が上昇する（低圧移送工程）。

次いで、圧力振動装置９の低圧開閉弁９３が閉じ、その後に高圧開閉弁９２が開く。これによって、シリンダ部材２内の圧力が増加するとともに、背面空間２１ｂ内の作動ガスが圧縮仕事を行う（圧縮工程）。斯かる圧縮仕事によって発生する熱は、コンプレッサ９１の吐出側に設置された図示しない放熱器によって外部に放熱される。

このように、各膨張空間２１ａ，２１ｂ内の容積及び圧力が上記したＧＭサイクル（高圧移送工程、膨張工程、低圧移送工程、圧縮工程）に従って変化するように、シリンダ部材２内でのディスプレーサ３の往復動に連動させて高圧及び低圧をシリンダ部材２内に印加することにより、各膨張空間２１ａ、２１ｂ内にて低温が発生する。そして、このようなＧＭサイクルが繰り返されることによって、第１膨張空間２１ａ内が約６０〜１００Ｋ程度に冷却され、第２膨張空間２２ａ内が約４〜２０Ｋ程度に冷却される。第１膨張空間２１ａ内（第１シリンダ部２１の低温端部２１１内）で生じた冷熱は、第１冷熱伝達部材Ｃ１から被冷却体に伝達され、第２膨張空間２２ａ内（第２シリンダ部２２の低温端部２２１内）で生じた冷熱は、第２冷熱伝達部材Ｃ２から被冷却体に伝達される。

上記したように、ＧＭ冷凍機１の作動中に、スコッチヨーク７がハウジング８の収容空間８ａ内で、連結ロッド７２の軸方向に沿って往復動する。このときスコッチヨーク７の枠状体７１の内側空間７１ｈ内での軸受部材７３の偏心回転に起因して、枠状体７１が、連結ロッド７２の軸方向以外の方向に移動しようとする場合がある。このような連結ロッド７２の軸方向以外の方向への枠状体７１の移動は、連結ロッド７２及び一対のガイドピン（第一ガイドピン１１及び第二ガイドピン１２）により規制される。また、上記した軸受部材７３の偏心回転に起因して、及び、外部振動等に起因して、枠状体７１が連結ロッド７２の軸回り方向に回転する虞があるが、本実施形態では、こうした枠状体７１の回転動作をも、規制することができるように構成されている。

図５Ａは、本実施形態に係るＧＭ冷凍機１のハウジング８及びその内部構成を示す概略断面図であり、図５Ｂは、図５ＡのV-V断面の一部の概略図である。図５Ｂは、ハウジング８の収容空間８ａ内の枠状体７１を、連結ロッド７２の軸方向（下方向）から見た断面図である。図５Ｂに良く示すように、ハウジング８の収容空間８ａ内に配設されている枠状体７１に形成されている２つのガイド孔（第一ガイド孔７１ｍ及び第二ガイド孔７１ｎ）にそれぞれ挿通された２つのガイドピン（第一ガイドピン１１，第二ガイドピン１２）は、連結ロッド７２の軸方向から見て連結ロッド７２の枠状体７１への取付位置から所定距離だけ離間した位置にて、枠状体７１に設けられる。つまり、２つのガイドピン（１１，１２）が、連結ロッド７２が枠状体７１に接続されている位置とは異なる位置にて枠状体７１に接続される。従って、枠状体７１が図５Ｂの矢印Ｘ方向で示す連結ロッド７２の軸回りに回転しようとしても、２つのガイドピン（１１，１２）がそれぞれ摺動部材（７１ｏ，７１ｐ）を介して枠状体７１に干渉する。その結果、連結ロッド７２の軸回りにおける枠状体７１の回転が規制される。つまり、本実施形態において、２つのガイドピン（１１，１２）は、連結ロッド７２の軸回りにおける枠状体７１の回転を規制する回転規制部材である。

このように、本実施形態においては、２つのガイドピン（１１，１２）により構成される回転規制部材によって、連結ロッド７２の軸回りにおける枠状体７１の回転が規制されるため、枠状体７１が回転して収容空間８ａを形成するハウジングボディー８１の内壁面に当接することが防止される。その結果、枠状体７１がハウジングボディー８１に接触することに起因した作動不良などの不具合の発生を防止することができる。なお、この場合において、連結ロッド７２の軸回りにおける枠状体７１の回転力が、２つのガイドピン（１１，１２）に作用した状態で、枠状体７１が２つのガイドピン（１１，１２）に対してその軸方向に往復動することになる。しかしながら、２つのガイドピン（１１，１２）と枠状体７１との間に摺動部材（７１ｏ，７１ｐ）が介在されているので、この摺動部材（７１ｏ，７１ｐ）に対してガイドピン（１１，１２）が滑ることによって、ガイドピン（１１，１２）に対して滑らかに枠状体７１を往復動させることができる。

また、異なる２か所にて、ガイドピン（１１，１２）が連結ロッド７２の軸回りにおける枠状体７１の回転を規制しているため、枠状体７１が回転しようとする際にそれぞれのガイドピン（１１，１２）に作用する回転力が軽減される。つまり、１本のガイドピンに作用する回転力が軽減される。また、外部から強い振動が枠状体７１に印加された場合でも、その振動に起因して発生する応力が２本のガイドピン（１１，１２）に分散される。このため、回転規制部材としてのガイドピン（１１，１２）の耐久性を向上させることができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係るＧＭ冷凍機について説明するが、本実施形態に係るＧＭ冷凍機は、スコッチヨーク７及びハウジングキャップ８２の構成を除き、上記第１実施形態に係るＧＭ冷凍機と同一である。従って、同一の構成要素に関する説明は、上記第１実施形態における説明を援用することとしてここでの詳細な説明は省略し、以下、異なる点を中心に説明する。

図６Ａは、本実施形態に係るＧＭ冷凍機に備えられるハウジング及びその内部構成を示す概略断面図である。この図６Ａは、上記第１実施形態における図５Ａに対応する。また、図６Ｂは、図６ＡのVI-VI断面の一部の概略図である。図６Ｂは、ハウジング８の収容空間８ａ内の枠状体７１を、連結ロッド７２の軸方向（下方向）から見た断面図であり、上記第１実施形態における図５Ｂに対応する。

図６Ａに示すように、本実施形態に係るスコッチヨーク７は、支持ロッド７４を備える。支持ロッド７４は、枠状体７１の下側面７１ｄから下方に延びるように、枠状体７１に接続される。また、支持ロッド７４は、その軸心が連結ロッド７２の軸心と一致するような位置に設けられる。

また、ハウジングキャップ８２に支持孔８２ａが形成される。この支持孔８２ａは、ハウジング８内の収容空間８ａに開口する。そして、支持孔８２ａ内に、摺動部材８５を介して支持ロッド７４の先端部分が挿入される。支持孔８２ａは、支持ロッド７４が摺動部材８５に対して摺動することにより、支持ロッド７４がその内部を軸方向に沿って移動することができるように構成される。それ以外の構成は、上記第１実施形態と同一であるので、同一の構成要素について同一の符号で示し、その説明は省略する。

本実施形態に係るＧＭ冷凍機においても、図６Ｂに良く示すように、２つのガイドピン（第一ガイドピン１１，第二ガイドピン１２）が、連結ロッド７２の軸方向（すなわち支持ロッド７４の軸方向）から見て連結ロッド７２の枠状体７１への取付位置から所定距離だけ離間した位置にて、枠状体７１に設けられる。つまり、２つのガイドピン（１１，１２）が、連結ロッド７２が枠状体７１に接続されている位置とは異なる位置にて枠状体７１に接続される。従って、枠状体７１が図６Ｂの矢印Ｘ方向で示す連結ロッド７２（及び支持ロッド７４）の軸回りに回転しようとしても、２つのガイドピン（１１，１２）がそれぞれ摺動部材（７１ｏ，７１ｐ）を介して枠状体７１に干渉する。その結果、連結ロッド７２の軸回りにおける枠状体７１の回転が規制される。つまり、本実施形態において、２つのガイドピン（１１，１２）は、連結ロッド７２の軸回りにおける枠状体７１の回転を規制する回転規制部材である。回転規制部材によって連結ロッド７２の軸回りにおける枠状体７１の回転が規制されるため、上記第１実施形態と同様に、枠状体７１が回転してハウジングボディー８１の内壁面に当接することに起因する作動不良などの不具合の発生を防止することができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明するが、本実施形態に係るＧＭ冷凍機は、回転規制部材の構成を除き、上記第２実施形態に係るＧＭ冷凍機と同一である。従って、同一の構成要素に関する説明は、上記第１実施形態及び上記第２実施形態における説明を援用することとしてここでの詳細な説明は省略し、以下、異なる点を中心に説明する。

図７Ａは、本実施形態に係るＧＭ冷凍機に備えられるハウジング及びその内部構成を示す概略断面図である。この図７Ａは、上記第２実施形態における図６Ａに対応する。また、図７Ｂは、図７ＡのVII-VII断面の一部の概略図である。図７Ｂは、ハウジング８の収容空間８ａ内の枠状体７１を、連結ロッド７２の軸方向（下方向）から見た断面図であり、上記第２実施形態における図６Ｂに対応する。

図７Ａに示すように、本実施形態においては、枠状体７１の回転規制部材として第一ガイドピン１１のみが用いられ、第二ガイドピン１２及び第二ガイドピン１２を支持するための構成が省略されている。それ以外の構成は、上記第２実施形態に示す構成と同一であるので、同一の構成要素について同一の符号で示し、その説明は省略する。

本実施形態に係るＧＭ冷凍機においても、図７Ｂに良く示すように、第一ガイドピン１１が、連結ロッド７２の軸方向（すなわち支持ロッド７４の軸方向）から見て連結ロッド７２の枠状体７１への取付位置から所定距離だけ離間した位置にて、枠状体７１に設けられる。つまり、第一ガイドピン１１が、連結ロッド７２が枠状体７１に接続されている位置とは異なる位置にて枠状体７１に接続される。従って、枠状体７１が図７Ｂの矢印Ｘ方向で示す連結ロッド７２（及び支持ロッド７４）の軸回りに回転しようとしても、第一ガイドピン１１が摺動部材７１ｏを介して枠状体７１に干渉する。その結果、連結ロッド７２の軸回りにおける枠状体７１の回転が規制される。つまり、本実施形態において、第一ガイドピン１１は、連結ロッド７２の軸回りにおける枠状体７１の回転を規制する回転規制部材である。回転規制部材によって連結ロッド７２の軸回りにおける枠状体７１の回転が規制されるため、上記第１実施形態と同様に、枠状体７１が回転してハウジングボディー８１の内壁面に当接することに起因する作動不良などの不具合の発生を防止することができる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について説明するが、本実施形態に係るＧＭ冷凍機は、回転規制部材の構成を除き、上記第１実施形態に係るＧＭ冷凍機と同一である。従って、同一の構成要素に関する説明は、上記第１実施形態における説明を援用することとしてここでの詳細な説明は省略し、以下、異なる点を中心に説明する。

図８Ａは、本実施形態に係るＧＭ冷凍機に備えられるハウジング及びその内部構成を示す概略断面図である。この図８Ａは、上記第１実施形態における図５Ａに対応する。また、図８Ｂは、図８ＡのVIII-VIII断面の一部の概略図である。図８Ｂは、ハウジング８の収容空間８ａ内の枠状体７１を、連結ロッド７２の軸方向（下方向）から見た断面図であり、上記第１実施形態における図５Ｂに対応する。

図８Ａに示すように、本実施形態においては、スコッチヨーク７の枠状体７１には、上記第１〜第３実施形態にて示したガイドピンは設けられておらず、その代わりに、２本のガイドロッド（第一ガイドロッド７５，第二ガイドロッド７６）が、枠状体７１に形成されている。第一ガイドロッド７５及び第二ガイドロッド７６は、共に、枠状体７１の下側面７１ｄから下方に延設される。また、第一ガイドロッド７５の軸方向（延設方向）及び第二ガイドロッド７６の軸方向（延設方向）は、共に、連結ロッド７２の軸方向に一致する。

また、ハウジングキャップ８２に第一支持孔８２ｂ及び第二支持孔８２ｃが形成される。これらの支持孔（８２ｂ，８２ｃ）は、共に、ハウジング８内の収容空間８ａに開口する。そして、第一支持孔８２ｂ内に、摺動部材８６を介して第一ガイドロッド７５の先端部分が挿入され、第二支持孔８２ｃ内に、摺動部材８７を介して第二ガイドロッド７６の先端部分が挿入される。第一支持孔８２ｂは、第一ガイドロッド７５が摺動部材８６に対して摺動しながら軸方向に沿って移動することができるように構成される。第二支持孔８２ｃは、第二ガイドロッド７６が摺動部材８７に対して摺動しながら軸方向に沿って移動することができるように構成される。また、図８Ｂに良く示すように、ハウジング８の収容空間８ａ内に配設されている枠状体７１に形成されている２つのガイドロッド（第一ガイドロッド７５，第二ガイドロッド７６）は、連結ロッド７２の軸方向から見て連結ロッド７２の枠状体７１への取付位置から所定距離だけ離間した位置に設けられる。つまり、それぞれのガイドロッド（７５，７６）は、連結ロッド７２とは異なる位置にて、枠状体７１に設けられる。それ以外の構成は、上記第１実施形態と同一であるので、同一の構成要素について同一の符号で示し、その説明は省略する。

本実施形態に係るＧＭ冷凍機においても、枠状体７１が図８Ｂの矢印Ｘ方向で示す連結ロッド７２の軸回りに回転しようとしても、２つのガイドロッド（７５，７６）がそれぞれ摺動部材（８６，８７）を介して枠状体７１に干渉する。その結果、連結ロッド７２の軸回りにおける枠状体７１の回転が規制される。つまり、本実施形態において、２つのガイドロッド（７５，７６）が、連結ロッド７２の軸回りにおける枠状体７１の回転を規制する回転規制部材である。回転規制部材によって連結ロッド７２の軸回りにおける枠状体７１の回転が規制されるため、上記第１実施形態と同様に、枠状体７１が回転してハウジングボディー８１の内壁面に当接することに起因する作動不良などの不具合の発生を防止することができる。また、回転規制部材としての構成を直接枠状体７１に形成することにより、上記第１〜第３実施形態のように、回転規制部材としてのガイドピンを別途設ける必要がない。このため、部品点数を削減することができ、それにより、ＧＭ冷凍機のコストを低減することができる。

（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について説明するが、本実施形態に係るＧＭ冷凍機は、回転規制部材の構成を除き、上記第１実施形態に係るＧＭ冷凍機と同一である。従って、同一の構成要素に関する説明は、上記第１実施形態における説明を援用することとしてここでの詳細な説明は省略し、以下、異なる点を中心に説明する。

図９Ａは、本実施形態に係るＧＭ冷凍機に備えられるハウジング及びその内部構成を示す概略断面図である。この図９Ａは、上記第１実施形態における図５Ａに対応する。また、図９Ｂは、図９ＡのIX-IX断面の一部の概略図である。図９Ｂは、ハウジング８の収容空間８ａ内の枠状体７１を、連結ロッド７２の軸方向（下方向）から見た断面図であり、上記第１実施形態における図５Ｂに対応する。

図９Ａ及び図９Ｂに示すように、本実施形態において、枠状体７１の左側壁部７１ｋの左側面７１ｅに、枠状体７１の縦方向（すなわち連結ロッド７２の軸方向）に沿って延在する凹溝状の第一スコッチヨーク側ガイド部７１ｑが形成される。また、枠状体７１の右側壁部７１ｌの右側面７１ｆに、枠状体７１の縦方向（すなわち連結ロッド７２の軸方向）に沿って延在する凹溝状の第二スコッチヨーク側ガイド部７１ｒが形成される。連結ロッド７２の軸方向に垂直な平面で切断した第一スコッチヨーク側ガイド部７１ｑの断面形状及び第二スコッチヨーク側ガイド部７１ｒの断面形状は、共に凹状の円弧状であるが、これに限らず、コの字状、あるいは、それ以外の形状であってもよい。

また、第一スコッチヨーク側ガイド部７１ｑの表面に、樹脂製の第一摺動部材８８が設けられ、第二スコッチヨーク側ガイド部７１ｒの表面に、樹脂製の第二摺動部材８９が設けられる。第一摺動部材８８は、第一スコッチヨーク側ガイド部７１ｑの表面を覆うように第一スコッチヨーク側ガイド部７１ｑに取り付けられる。つまり、連結ロッド７２の軸方向に垂直な平面で切断した第一摺動部材８８の断面形状は、第一スコッチヨーク側ガイド部７１ｑを覆うような円弧形状である。第二摺動部材８９は、第二スコッチヨーク側ガイド部７１ｒの表面を覆うように第二スコッチヨーク側ガイド部７１ｒに取り付けられる。つまり、連結ロッド７２の軸方向に垂直な平面で切断した第二摺動部材９の断面形状は、第二スコッチヨーク側ガイド部７１ｒの表面を覆うような円弧形状である。

また、ハウジング８の収容空間８ａを構成するハウジング８の内壁面のうち、枠状体７１の左側面７１ｅに対面する左内壁面８１ｄには、収容空間８ａ内に配設されている枠状体７１の縦方向（すなわち連結ロッド７２の軸方向）に沿って延在する突条からなる第一ハウジング側ガイド部８１ｆが形成される。また、ハウジング８の内壁面のうち、枠状体７１の右側面７１ｆに対面する右内壁面８１ｅには、枠状体７１の縦方向（すなわち連結ロッド７２の軸方向）に沿って延在する突条からなる第二ハウジング側ガイド部８１ｇが形成される。

連結ロッド７２の軸方向に垂直な平面で切断した第一ハウジング側ガイド部８１ｆの断面形状は、図９Ｂに良く示すように、第一スコッチヨーク側ガイド部７１ｑに所定の微小間隔をあけて対面するような凸状の円弧形状である。また、連結ロッド７２の軸方向に垂直な平面で切断した第二ハウジング側ガイド部８１ｇの断面形状は、図９Ｂに良く示すように、第二スコッチヨーク側ガイド部７１ｒに所定の微小間隔をあけて対面するような凸状の円弧形状である。そして、第一ハウジング側ガイド部８１ｆは、第一摺動部材８８を介して第一スコッチヨーク側ガイド部７１ｑに嵌め合い状態で対面し、第二ハウジング側ガイド部８１ｇは、第二摺動部材８９を介して第二スコッチヨーク側ガイド部７１ｒに嵌め合い状態で対面するように、それぞれ、第一スコッチヨーク側ガイド部７１ｑ及び第二スコッチヨーク側ガイド部７１ｒに対して配置している。この場合において、収容空間８ａ内での枠状体７１の往復動は、２つのハウジング側ガイド部（８１ｆ，８１ｇ）が摺動部材（８８，８９）に対して縦方向（連結ロッド７２の軸方向）に摺動することにより許容される。それ以外の構成は、上記第１実施形態と同一であるので、同一の構成要素について同一の符号で示し、その説明は省略する。

本実施形態に係るＧＭ冷凍機においても、枠状体７１が図９Ｂの矢印Ｘ方向で示す連結ロッド７２の軸回りに回転しようとしても、第一ハウジング側ガイド部８１ｆが第一摺動部材８８を介して第一スコッチヨーク側ガイド部７１ｑに干渉し、且つ、第二ハウジング側ガイド部８１ｇが第二摺動部材８９を介して第二スコッチヨーク側ガイド部７１ｒに干渉する。その結果、連結ロッド７２の軸回りにおける枠状体７１の回転が規制される。つまり、本実施形態において、２つのハウジング側ガイド部８１ｆ、８１ｇが、連結ロッド７２の軸回りにおける枠状体７１の回転を規制する回転規制部材である。回転規制部材によって連結ロッド７２の軸回りにおける枠状体７１の回転が規制されるため、上記第１実施形態と同様に、枠状体７１が回転してハウジングボディー８１の内壁面に当接することに起因する作動不良などの不具合の発生を防止することができる。さらに、本実施形態では、上記第１〜第４実施形態に示すガイドピンやガイドロッドを設ける必要がないため、構造の簡素化を図ることができるとともに、ＧＭ冷凍機をよりコンパクトに構成することができる。

以上、本発明の様々な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるべきものではない。例えば、上記第１実施形態において、２つのガイドピン（１１，１２）がハウジング８に圧入固定されているが、ネジなどを用いて固定してもよい。また、上記第４実施形態において、２つのガイドロッド（７５，７６）により回転規制部材が構成されるが、連結ロッド７２の軸方向から見て連結ロッド７２の枠状体７１への取付位置とは異なる位置に設けられる１つのガイドロッドにより回転規制部材を構成してもよい。また、上記第５実施形態において、ハウジング側ガイド部（８１ｆ，８１ｇ）が枠状体７１の側面（７１ｅ，７１ｆ）に嵌め合い状態で対面するようにハウジングボディー８１の内壁面に形成されているが、枠状体７１の表裏面（７１ａ，７１ｂ）に嵌め合い状態で対面するようにハウジング側ガイド部をハウジングボディー８１の内壁面に形成してもよい。また、上記第５実施形態においては、スコッチヨーク側ガイド部が凹状に形成され、ハウジング側ガイド部が凸状に形成されているが、この関係は逆でもよい。このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、変形可能である。

１…ＧＭ冷凍機、２…シリンダ部材、２１…第一シリンダ部、２１ａ…第一膨張空間、２１ｂ…背面空間、２１１…低温端部、２１２…高温端部、２２…第二シリンダ部、２２ａ…第二膨張空間、２２１…低温端部、２２２…高温端部、３…ディスプレーサ、３１…第一ピストン部、３１ａ…第一蓄冷室、３２…第二ピストン部、３２ａ…第二蓄冷室、３３…第一蓄冷材、３４…第二蓄冷材、４…駆動装置、５…電気モータ（回転電機）、５１…出力軸、６…クランク部材（偏心部材）、６１…クランク軸部材、６２…クランクピン（偏心部）、７…スコッチヨーク、７１…枠状体、７１ａ…表面、７１ｂ…裏面、７１ｃ…上側面、７１ｄ…下側面、７１ｅ…左側面、７１ｆ…右側面、７１ｇ…貫通孔、７１ｈ…内側空間、７１ｉ…上壁部、７１ｊ…下壁部、７１ｋ…左側壁部、７１ｌ…右側壁部、７１ｍ…第一ガイド孔、７１ｎ…第二ガイド孔、７１ｏ，７１ｐ…摺動部材、７１ｑ…第一スコッチヨーク側ガイド部、７１ｒ…第二スコッチヨーク側ガイド部、７２…連結ロッド、７３…軸受部材、７４…支持ロッド、７５…第一ガイドロッド（回転規制部材）、７６…第二ガイドロッド（回転規制部材）、８…ハウジング、８ａ…収容空間、８１…ハウジングボディー、８１ａ…底面、８１ｂ…ロッド挿通孔、８１ｄ…左内壁面、８１ｅ…右内壁面、８１ｆ…第一ハウジング側ガイド部（回転規制部材）、８１ｇ…第二ハウジング側ガイド部（回転規制部材）、８１１…ボディー側第一支持孔、８１２…ボディー側第二支持孔、８２…ハウジングキャップ、８２ａ…支持孔、８２ｂ…第一支持孔、８２ｃ…第二支持孔、８２１…キャップ側第一支持孔、８２２…キャップ側第二支持孔８６，８７…摺動部材、８８…第一摺動部材、８９…第二摺動部材、９…圧力振動装置、１１…第一ガイドピン（回転規制部材）、１２…第二ガイドピン（回転規制部材）

Claims (4)

1. 低温端部及び高温端部を有するとともに内部に作動ガスが充填されたシリンダ部材と、
   内部に蓄冷材が充填され、前記シリンダ部材の内部に往復動可能に配設されたディスプレーサと、
   出力軸を有する回転電機と、
   前記出力軸に接続されるとともに、前記出力軸の回転に伴い前記出力軸の軸心を中心として偏心回転する偏心部を有する偏心部材と、
   一方端が前記ディスプレーサに接続された連結ロッドと、内側空間が形成されるように枠状に形成されるとともに、前記連結ロッドの他方端に接続された枠状体と、前記枠状体の内側空間に配設されるとともに前記偏心部に接続され、前記出力軸の回転に伴い前記偏心部とともに前記出力軸の軸心を中心として前記枠状体の内側空間内で偏心回転する軸受部材とを有し、前記枠状体の内側空間内での前記軸受部材の偏心回転動作によって前記枠状体及び前記連結ロッドが往復動することにより、前記ディスプレーサを前記シリンダ部材内にて往復動させるように構成されたスコッチヨークと、
   前記スコッチヨークが収容される収容空間が内部に形成されたハウジングと、
   前記シリンダ部材の前記低温端部内の作動ガスの容積及び圧力がＧＭサイクルに従って変化するように、前記ディスプレーサの往復動作に連動させて前記シリンダ部材内に高圧及び低圧を交互に印加する圧力振動装置と、
   前記連結ロッドの軸回りに前記枠状体が回転して前記枠状体が前記ハウジングに接触しないように、前記連結ロッドの軸回りにおける前記枠状体の回転動作を規制する回転規制部材と、
   を備える、ＧＭ冷凍機。
2. 請求項１に記載のＧＭ冷凍機において、
   前記枠状体は、前記連結ロッドの軸方向に直交する方向に延在するとともに長手方向における中央位置に前記連結ロッドが接続される第一壁部と、前記第一壁部の両端から前記連結ロッドの軸方向であって前記枠状体からの前記連結ロッドの延在方向とは反対の方向に延在する一対の側壁部と、前記一対の側壁部のそれぞれの延在方向における端部を連結する第二壁部と、を備え、前記第一壁部、前記第二壁部、及び前記一対の側壁部に囲まれた空間により、前記内側空間が形成される、
   ＧＭ冷凍機。
3. 請求項２に記載のＧＭ冷凍機において、
   前記枠状体の前記一対の側壁部には、それぞれ、前記連結ロッドの軸方向に沿って貫通した一対のガイド孔が形成され、
   前記回転規制部材は、前記一対のガイド孔にそれぞれ挿通されるとともに両端部が前記ハウジングに支持された一対のガイドピンを備える、
   ＧＭ冷凍機。
4. 請求項２に記載のＧＭ冷凍機において、
   前記枠状体の一対の側壁部の側面には、前記連結ロッドの軸方向に沿って凹溝状又は凸溝状のスコッチヨーク側ガイド部が形成されており、
   前記回転規制部材は、
   前記収納空間を構成する前記ハウジングの内壁面に形成され、前記スコッチヨーク側ガイド部に嵌め合い状態で対面するとともに、前記連結ロッドの軸回り方向に前記枠状体が回転した場合に前記スコッチヨーク側ガイド部に干渉することにより前記連結ロッドの軸回りおける前記枠状体の回転を規制するように構成されたハウジング側ガイド部を備える、
   ＧＭ冷凍機。

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