JPH042373Y2 - - Google Patents

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JPH042373Y2
JPH042373Y2 JP4178985U JP4178985U JPH042373Y2 JP H042373 Y2 JPH042373 Y2 JP H042373Y2 JP 4178985 U JP4178985 U JP 4178985U JP 4178985 U JP4178985 U JP 4178985U JP H042373 Y2 JPH042373 Y2 JP H042373Y2
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valve
chamber
intake
expander
ram
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【考案の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本考案は、Heガス液化システムなど用いられ
るレシプロ型極低温膨張機の弁駆動装置に関する
ものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a valve drive device for a reciprocating type cryogenic expander used in He gas liquefaction systems and the like.

[従来の技術] 例えば、Heガスの液化システムに利用される
膨張機の断熱膨張と熱交換器による熱交換の組合
せで順次Heガスを冷却して行き、最終的にジユ
ール・トムソン弁で自由膨張させて液体Heを得
るようにしたクロード・サイクルにおいては、そ
の極低温膨張機にレシプロ型のものを用いる場
合、システム効率を高める上で膨張室に対する外
部からの熱侵入を出来るだけ少なくすることが技
術的課題である。このため膨張機の可動部分をな
す吸、排気弁の駆動装置をどのようなものに構成
するかが一つの重要な問題となつて来ている。す
なわち、ソレノイドのような発熱原因を有する駆
動源を膨張機の低温側近傍に配設する手段は熱侵
入を防ぐ上で好ましくないことは勿論であるし、
また弁の駆動系に摩擦を起すような機構を採用す
ることも不適である。一方、膨張機の低温側から
発熱原因を除くという見地からは、吸、排気弁の
駆動源を膨張機の常温側の外部に配設し、これら
を膨張機サイクルに同期させて機械的に駆動する
のが有利であるが、反面この場合には駆動装置の
機構が複雑化することを免れない。つまり、この
ようにすると、常温側の駆動源から低温側の吸、
排気弁に動作を伝えるための弁駆動部材を、少な
くとも弁を格納する各バルブ室から膨張機本体を
包囲して設置される断熱真空室に貫設しなければ
ならず、これに伴ない作動ガスが充満される各バ
ルブ室と断熱真空室内部との間等でのガス漏れを
確実に防止するシール構造が必要となることであ
る。
[Prior art] For example, He gas is sequentially cooled by a combination of adiabatic expansion of an expander used in a He gas liquefaction system and heat exchange by a heat exchanger, and finally free expansion is performed by a Juul-Thompson valve. When using a reciprocating type cryogenic expander for the Claude cycle, in which liquid He is obtained by This is a technical issue. For this reason, one important issue is how to configure the drive device for the suction and exhaust valves, which are the movable parts of the expander. In other words, it goes without saying that arranging a drive source that generates heat, such as a solenoid, near the low temperature side of the expander is not preferable in terms of preventing heat intrusion.
It is also inappropriate to employ a mechanism that causes friction in the valve drive system. On the other hand, from the perspective of removing the cause of heat generation from the low-temperature side of the expander, the drive sources for the intake and exhaust valves are placed outside the room-temperature side of the expander, and they are mechanically driven in synchronization with the expander cycle. Although it is advantageous to do so, on the other hand, in this case, the mechanism of the drive device inevitably becomes complicated. In other words, if you do this, the suction from the drive source on the room temperature side to the low temperature side,
The valve driving member for transmitting the operation to the exhaust valve must be installed at least from each valve chamber housing the valve to the insulating vacuum chamber installed surrounding the expander main body, and the working gas There is a need for a sealing structure that reliably prevents gas leakage between each valve chamber filled with gas and the inside of the adiabatic vacuum chamber.

[考案が解決しようとする問題点] 本考案は、以上のような事情に着目してなされ
たものであつて、上記後者の考えに基づきレシプ
ロ型極低温膨張機の弁駆動装置として、その低温
側に発熱源や余分な摩擦部分を有さず従つて外部
からの熱侵入を有効に防止できるとともに、この
さいその弁駆動部材がそのバルブ室から周囲の断
熱真空室を貫通することによるシール問題も簡単
確実に解決することができる構造簡易にして合理
的なものを提供しようとするものである。
[Problems to be solved by the invention] The present invention has been made focusing on the above-mentioned circumstances, and based on the latter idea, it is a valve drive device for a reciprocating type cryogenic expander. There are no heat sources or unnecessary friction parts on the side, which effectively prevents heat intrusion from the outside, and also eliminates sealing problems caused by the valve driving member penetrating the surrounding insulating vacuum chamber from the valve chamber. The aim is to provide a simple and rational structure that can be easily and reliably solved.

[問題点を解決するための手段] 本考案は、このような目的を達成し得るものと
して、レシプロ型膨張機本体の低温側でその膨張
室の吸気ポートと排気ポートに設けられる吸気弁
と排気弁を、これら吸、排気弁を格納するバルブ
室から前記膨張機本体を包囲している断熱真空室
に各々貫設した槓杆の揺動で開閉するようにした
弁駆動装置であつて、前記槓杆のバルブ室側端部
に前記吸気弁と前記排気弁とを各々固設する一
方、その真空室側端部に該槓杆をその長手方向中
途部の支点まわりに揺動させる往復ロツドを各々
枢結し、さらに前記バルブ室と前記断熱真空室と
を隔つ隔壁を貫通する部位の槓杆まわりにこれら
両室を気密に仕切るダイヤフラムを張設するとと
もに、該槓杆の前記支点を該ダイヤフラムの張設
平面の近傍に位置決めしたことを特徴とする膨張
機の弁駆動装置を提供する。
[Means for Solving the Problems] The present invention achieves this purpose by providing an intake valve and an exhaust valve provided at the intake port and exhaust port of the expansion chamber on the low temperature side of the main body of the reciprocating expander. The valve drive device is configured to open and close a valve by swinging a lever rod that is installed through a valve chamber housing these suction and exhaust valves and an insulated vacuum chamber surrounding the expander main body, the valve driving device including The intake valve and the exhaust valve are each fixedly installed at an end on the valve chamber side, and a reciprocating rod is pivotally connected to the end on the vacuum chamber side for swinging the ram about a fulcrum at a midway point in the longitudinal direction. Further, a diaphragm that airtightly partitions the valve chamber and the adiabatic vacuum chamber is provided around the part of the ram that penetrates the partition wall separating the valve chamber and the adiabatic vacuum chamber, and the fulcrum of the ram is aligned with the plane on which the diaphragm is stretched. Provided is a valve drive device for an expander, characterized in that the valve drive device is positioned in the vicinity of the expander.

[作用] このように構成したものであれば、常温側に例
えばカム機構などでその槓杆の一端に枢結される
往復ロツドを膨張機のサイクルに同期させて各々
往復動させる駆動源を設けるようにすれば、これ
ら往復ロツドの往復動に連動して槓杆がその支点
まわりに揺動し、各バルブ室側端部に固設される
吸気弁と排気弁とが交互にその弁座に接離し、吸
気ポートと排気ポートとを各々所定のタイミング
で確実に開閉させることができる。このさい、槓
杆が貫出する断熱真空室へのバルブ室からのガス
漏れは、両室を隔つ隔壁を貫通する部位の槓杆ま
わりに張設したダイヤフラムがこれを有効にシー
ルすることになり、しかもそのさい槓杆の支点を
該ダイヤフラムの張設平面の近傍に位置させてい
るので、槓杆が繰り返し揺動運動しても該ダイヤ
フラムの位置では殆ど変位せず、したがつてダイ
ヤフラムを殆ど静止状態に保つことが可能とな
る。
[Function] With this configuration, a drive source for reciprocating the reciprocating rods, which are pivotally connected to one end of the rod using a cam mechanism or the like, is provided on the room temperature side in synchronization with the cycle of the expander. , the lever swings around its fulcrum in conjunction with the reciprocating motion of these reciprocating rods, and the intake valve and exhaust valve, which are fixed at the end of each valve chamber, alternately approach and separate from their valve seats. , the intake port and the exhaust port can be reliably opened and closed at predetermined timings. At this time, gas leakage from the valve chamber into the adiabatic vacuum chamber through which the ram extends is effectively sealed by a diaphragm stretched around the ram at the part that penetrates the partition wall separating both chambers. Moreover, since the fulcrum of the ram is located near the plane on which the diaphragm is stretched, even if the ram is repeatedly oscillated, there is almost no displacement at the position of the diaphragm, thus keeping the diaphragm in an almost stationary state. It is possible to keep it.

[実施例] 以下、本考案の一実施例を図面を参照して説明
する。
[Example] Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本考案に係るレシプロ方式の極低温膨
張機の要部を示している。この種の膨張機は、例
えば、第6図に示すようなクロード・サイクルの
He液化装置に利用されるものである。すなわち、
この液化装置は具体的には、コンプレツサaと、
このコンプレツサaから圧送される高圧ヘリウム
ガスを導き最終的にこれをジユール・トムソン弁
cで自由膨張させてデユワーd内に液体ヘリウム
のミストを含んだガスを吹き出させるための給気
系路bと、デユワーd内で気化したヘリウムガス
を前記コンプレツサaの吸気側に戻しヘリウムガ
スを循環するための排気系路eとを具備してなる
とともに、さらに前記排気系路eを流通するガス
の冷熱を前記給気系路bを流通するガスに移して
予冷するための適数段の熱交換器f1〜f5と、前記
給気系路bを通る高圧ガスの一部を導入してこれ
を断熱膨張により冷却してから前記排気系路eに
戻す適数段の膨張機g1,g2とを備えてなるもので
あつて、第1図の膨張機はこのg1,g2に使用され
るものを図示している。なお、この種の極低温冷
凍機では、大きな冷凍能力を得るためにHe流量
が多いシステムの場合ではタービン方式の膨張機
を使用するのが通例であるが、小流量の場合では
効率面で有利となるレシプロ型のものが好んで使
用される。
FIG. 1 shows the main parts of a reciprocating type cryogenic expander according to the present invention. This type of expander is, for example, a Claude cycle as shown in Figure 6.
This is used for He liquefaction equipment. That is,
Specifically, this liquefaction device includes a compressor a,
An air supply system line b for guiding the high-pressure helium gas pumped from the compressor a and finally allowing it to freely expand at the Juul-Thompson valve c to blow out gas containing liquid helium mist into the dewar d; , an exhaust system path e for returning the helium gas vaporized in the dewar d to the intake side of the compressor a, and for circulating the helium gas; Heat exchangers f 1 to f 5 of an appropriate number of stages are used to transfer and pre-cool the flowing gas through the air supply system path b, and a portion of the high pressure gas passing through the air supply system path b is introduced and cooled. It is equipped with an appropriate number of stages of expanders g 1 and g 2 that cool the air by adiabatic expansion and then return it to the exhaust system path e, and the expander shown in FIG. 1 is used for these g 1 and g 2 . It illustrates what will be done. Note that in order to obtain a large refrigerating capacity, this type of cryogenic refrigerator typically uses a turbine-type expander in systems with a large He flow rate, but it is advantageous in terms of efficiency in the case of a small flow rate. A reciprocating type is preferably used.

しかして、第1図についてこの膨張機の構成を
その弁駆動装置とともに説明すると、膨張機本体
1はシリンダ2内にピストン3を往復動可能に嵌
装してなり、その低温側端のシリンダ底版2aと
の間に拡縮可能な膨張室4を形成している。この
膨張機本体1のシリンダ2のまわりには、外部か
らの熱侵入を遮断すべく中空の断熱真空室5が囲
設されている。そして、前記膨張室4には、その
シリンダ底版2aから該膨張室4に開口する吸気
ポート6と排気ポート7とが設けられ、さらに該
シリンダ底版2aを挟む膨張室4の底部に前記吸
気ポート6と前記排気ポート7を交互に開閉する
吸気弁8と排気弁9を各々格納する互いに区画さ
れたバルブ室10,11を付設している。このバ
ルブ室10と11内に各々格納される吸気弁8と
排気弁9は、図示例の場合キノコ形をなし、共に
吸気ポート6と排気ポート7の底面側に形成した
弁座8a,9aに対向配置され、かつその上下動
による弁座8a,9aとの接離でポート6,7を
開閉するものとしている。そして、この吸気弁8
と排気弁9とは、各々のバルブ室10,11から
周囲の断熱真空室5に貫設した槓杆12,13の
一端に固設されており、この各槓杆12,13の
揺動運動を利用して吸気ポート6と排気ポート7
を開閉するようにしている。
The structure of this expander, together with its valve driving device, will be explained with reference to FIG. 2a, an expandable and contractible expansion chamber 4 is formed. A hollow heat insulating vacuum chamber 5 is surrounded around the cylinder 2 of the expander main body 1 to block heat from entering from the outside. The expansion chamber 4 is provided with an intake port 6 and an exhaust port 7 that open into the expansion chamber 4 from the cylinder bottom plate 2a, and the intake port 6 is provided at the bottom of the expansion chamber 4 sandwiching the cylinder bottom plate 2a. Valve chambers 10 and 11 are separated from each other and each house an intake valve 8 and an exhaust valve 9, which open and close the exhaust port 7 alternately. The intake valve 8 and exhaust valve 9 housed in the valve chambers 10 and 11, respectively, are mushroom-shaped in the illustrated example, and are mounted on valve seats 8a and 9a formed on the bottom side of the intake port 6 and exhaust port 7, respectively. The ports 6 and 7 are arranged to face each other and are opened and closed by moving up and down toward and away from the valve seats 8a and 9a. And this intake valve 8
The exhaust valve 9 and the exhaust valve 9 are fixedly installed at one end of the lever rods 12 and 13 that penetrate from the respective valve chambers 10 and 11 into the surrounding adiabatic vacuum chamber 5, and the swinging motion of each of the lever rods 12 and 13 is utilized. and intake port 6 and exhaust port 7
I'm trying to open and close it.

この槓杆12,13の支持および揺動機構につ
いて詳述すると(共通する機構を具備しているの
で図では吸気弁8側の機構のみ図示している)、
槓杆12は前記バルブ室10を形成する外壁14
の一側に設けた貫通口15を通して外周の真空断
熱室5に貫設されており、前述のようにそのバル
ブ室側端部にはその上面側に吸気弁8を固設して
いる一方、これと反対側の真空室側端部には継手
16を介し往復ロツド17が枢結されている。こ
の往復ロツド17は、膨張機本体1の常温側から
低温側に向けて断熱真空室5内に上方から貫設し
たもので、その常温側端は、図示省略している
が、膨張機本体1の前記ピストン3を往復動する
駆動手段とカム機構で該ロツド17を往復動させ
るようにした駆動源と連結されている。そして、
この往復ロツド17はその上下昇降運動を槓杆1
2に該槓杆12の長手方向中途部にある支点Sま
わりに揺動させる揺動運動に変換して伝達する。
すなわち、往復ロツド17が降下すると他端側の
吸気弁8が上昇して吸気ポート6を閉塞し、往復
ロツド17が上昇すると他端側の吸気弁8が下降
して吸気ポート6を開放する。
The supporting and swinging mechanism of the levers 12 and 13 will be explained in detail (only the mechanism on the intake valve 8 side is shown in the figure since they have a common mechanism).
The lever 12 is connected to an outer wall 14 forming the valve chamber 10.
It penetrates through the vacuum insulation chamber 5 on the outer periphery through the through hole 15 provided on one side, and as mentioned above, the intake valve 8 is fixedly installed on the upper surface side of the valve chamber side end. A reciprocating rod 17 is pivotally connected to the opposite end of the vacuum chamber through a joint 16. This reciprocating rod 17 extends from above into the insulating vacuum chamber 5 from the room temperature side to the low temperature side of the expander body 1, and its end on the room temperature side is not shown in the figure. The rod 17 is connected to a driving source that reciprocates the rod 17 using a driving means for reciprocating the piston 3 and a cam mechanism. and,
This reciprocating rod 17 performs its up-and-down movement using the rod 1.
2, it is converted into a swinging motion that causes the lever 12 to swing around a fulcrum S located midway in the longitudinal direction, and is transmitted.
That is, when the reciprocating rod 17 descends, the intake valve 8 at the other end moves up to close the intake port 6, and when the reciprocating rod 17 moves up, the intake valve 8 at the other end moves down to open the intake port 6.

さらに、この槓杆12が前記バルブ室10と前
記断熱真空室5とを隔つ隔壁を貫通する部位、即
ち前記外壁14の貫通口15において、これら両
室の気密性を保持すべく該貫通口15を塞ぐよう
にして槓杆12のまわりにダイヤフラム18を張
設している。このダイヤフラム18は、図示例の
場合その半径中央部で1回折り返して設けた環状
撓み部18Cを有する中空薄膜体のものを用いて
いるとともに、その外周縁部18aをバルブ室外
壁14の内側に貼着し他方その内周縁部18bを
槓杆12に挟着して、該槓杆12のまわりに気密
に張設している。なお、槓杆12はこのダイヤフ
ラム内周縁部18bを挟持するために、そのバル
ブ室側と真空室側を2つの杆部12a,12bに
分離しているとともに、両者のインロー継手部1
2cに該ダイヤフラム内周縁部18bを挟み込ん
で一体に繁着する連結構造を有している。また、
この槓杆12は、その真空室側の杆部12aの両
側から一体に延出した一対のサイドアーム19,
19および支軸20,20によつてバルブ室外壁
14の側壁に揺動自由に枢支されているととも
に、その揺動支点をなす支軸20,20の軸心s
を前記開口部15に張設したダイヤフラム18の
張設平面に一致させている。
Further, at a portion where the lever 12 penetrates the partition wall separating the valve chamber 10 and the adiabatic vacuum chamber 5, that is, at a through hole 15 in the outer wall 14, the through hole 15 is provided in order to maintain airtightness of both chambers. A diaphragm 18 is stretched around the ram 12 so as to block it. In the illustrated example, the diaphragm 18 is a hollow thin film body having an annular flexible portion 18C that is folded back once at its radius center, and its outer peripheral edge 18a is placed inside the valve chamber outer wall 14. On the other hand, the inner circumferential edge portion 18b thereof is sandwiched between the lever 12 and stretched around the lever 12 in an airtight manner. In order to hold the diaphragm inner peripheral edge 18b, the lever 12 is separated into two rod parts 12a and 12b on the valve chamber side and the vacuum chamber side, and the spigot joint part 1 of both parts is separated into two rod parts 12a and 12b.
2c has a connection structure in which the diaphragm inner circumferential edge 18b is sandwiched between the diaphragm inner peripheral edge 18b and the diaphragm 2c is integrally attached. Also,
This lever 12 has a pair of side arms 19 extending integrally from both sides of the lever portion 12a on the vacuum chamber side.
19 and support shafts 20, 20, the shafts 20, 20 are pivoted freely to the side wall of the valve chamber outer wall 14, and the axes s of the support shafts 20, 20, which serve as the rocking fulcrum.
is made to coincide with the plane in which the diaphragm 18 is stretched over the opening 15.

なお、槓杆12や往復ロツド17等の可動部材
は、なるべく熱伝導性の低いステンレス鋼等で形
成される。また、図中21は前記バルブ室10お
よび前記吸気ポート6を通して前記膨張室4に
Heガス(作動ガス)を導入する吸気管を示す
(バルブ室11には図示されない側に排気管が接
続される)。
The movable members such as the ram 12 and the reciprocating rod 17 are preferably made of stainless steel or the like having low thermal conductivity. 21 in the figure is connected to the expansion chamber 4 through the valve chamber 10 and the intake port 6.
An intake pipe for introducing He gas (working gas) is shown (an exhaust pipe is connected to the valve chamber 11 on the side not shown).

上記構成からなる弁駆動装置の作用、効果につ
いて説明する。
The operation and effects of the valve drive device having the above configuration will be explained.

常温側に配設される駆動源で断熱真空室5内に
貫設される往復ロツド17を膨張機本体1のサイ
クルに同期させて往復動させると、これに連動し
て槓杆12がその支点sまわりに揺動し、これに
伴ないその一端に固設された吸気弁8が昇降運動
してその弁座8aに接当離反し、吸気ポート6を
開閉することになる。そして、排気ポート7側の
排気弁9も図示省略した同様の機構で開閉され、
これら吸、排気弁8,9の所定のタイミングでの
交互の開閉により、膨張機本体1に必要な断熱膨
張サイクルを営ませることができる。そして、こ
のようなものであれば、その弁駆動源を膨張室4
近傍の低温側に設けなくともよく、また、後に述
べるようにその可動部分は摩擦を起す部分が殆ど
無いので膨張機の効率低下を来たす熱侵入の原因
が有効に除かれる上に、その吸、排気弁8,9の
動作部材たる槓杆12がバルブ室10,11から
断熱真空室5に貫通することに伴なう難点も的確
に解決することができるものとなる。
When the reciprocating rod 17 penetrating the insulating vacuum chamber 5 is reciprocated in synchronization with the cycle of the expander main body 1 using a drive source located on the room temperature side, the ram 12 moves to its fulcrum s. Accordingly, the intake valve 8 fixed to one end of the intake valve 8 moves up and down to come into contact with and leave the valve seat 8a, thereby opening and closing the intake port 6. The exhaust valve 9 on the exhaust port 7 side is also opened and closed by a similar mechanism (not shown).
By alternately opening and closing these suction and exhaust valves 8 and 9 at predetermined timing, it is possible to cause the expander main body 1 to carry out the necessary adiabatic expansion cycle. If it is like this, the valve driving source is connected to the expansion chamber 4.
It does not need to be installed on the nearby low temperature side, and as will be described later, its movable parts have almost no friction-causing parts, so the cause of heat intrusion that reduces the efficiency of the expander is effectively eliminated, and its absorption and The difficulty associated with the fact that the lever 12, which is the operating member of the exhaust valves 8, 9, penetrates from the valve chambers 10, 11 into the heat insulating vacuum chamber 5 can also be accurately solved.

すなわち、一端の往復ロツド17の上下動でそ
の支点sまわりに揺動される槓杆12は、該支点
sをバルブ室10と断熱真空室5を気密に仕切る
ダイヤフラム18の張設平面に一致させてバルブ
室外壁14に枢支しているので、第2図に示すよ
うに、槓杆12が揺動運動してもダイヤフラム1
8を挟む前記継手部12cの近傍では殆ど変位が
無く、したがつて、ダイヤフラム18を殆ど静止
状態に保つことができるものとなる。このため、
ダイヤフラム18と槓杆12とが摩擦を起す不都
合が確実に回避されるとともに、ダイヤフラム1
8自体に無理な力や変形を惹起しないため該ダイ
ヤフラム18に耐久性と恒久的なシール性能が保
証されるものとなる。換言すれば、このように支
点sの位置とその張設平面とを一致させたことに
より、ヘリウムガスが充満されるバルブ室10か
ら断熱真空室5へのガス漏れをダイヤフラム18
によつて確実に阻止するシール構造が実現される
のである。そして、槓杆12には外側の断熱真空
室5と内側のバルブ室10で大きな圧力差があつ
ても、その支点sまわりには回転に対する抗力を
生じ得ないし、また前述のようにダイヤフラム1
8との接触抵抗も無視できるから、往復ロツド1
7を介し軽い駆動力で円滑に動作させることが可
能である。
That is, the lever 12, which is swung around its fulcrum s by the vertical movement of the reciprocating rod 17 at one end, aligns the fulcrum s with the tension plane of the diaphragm 18 that airtightly partitions the valve chamber 10 and the insulating vacuum chamber 5. Since it is pivotally supported on the outer wall 14 of the valve chamber, the diaphragm 1 does not move even when the lever 12 swings, as shown in FIG.
There is almost no displacement in the vicinity of the joint portion 12c that sandwiches the diaphragm 18, and therefore the diaphragm 18 can be kept almost stationary. For this reason,
The inconvenience of friction between the diaphragm 18 and the lever 12 is reliably avoided, and the diaphragm 1
Since no unreasonable force or deformation is caused to the diaphragm 8 itself, durability and permanent sealing performance of the diaphragm 18 are guaranteed. In other words, by aligning the position of the fulcrum s with its tension plane, the diaphragm 18 prevents gas leakage from the valve chamber 10 filled with helium gas to the insulating vacuum chamber 5.
Thus, a sealing structure that reliably prevents this is realized. Even if there is a large pressure difference between the outer adiabatic vacuum chamber 5 and the inner valve chamber 10 in the lever 12, no resistance to rotation can be generated around the fulcrum s, and as mentioned above, the diaphragm 1
Since the contact resistance with 8 can be ignored, the reciprocating rod 1
7, it is possible to operate smoothly with a light driving force.

以上、一実施例について説明したが、本考案は
勿論この図示の実施例に限定されるものではな
い。例えば、上記実施例の場合槓杆12の支持構
造として該槓杆12から一体的に連結したサイド
アーム19,19および支軸20,20を延出す
るものを示したが、これは第3図に示すように、
分解組立式のサイドアーム19、支軸20,2
0、ボルト22等からなるもので置換してその支
持構造の簡略化を図ることもできる。そして、槓
杆12の支持手段はその揺動支点が所定の平面に
位置決めされるものであれば、具体的な形式を問
わず、最も簡易にはダイヤフラム18で直接これ
を支持させるようにすることもできる。
Although one embodiment has been described above, the present invention is of course not limited to the illustrated embodiment. For example, in the above embodiment, the side arms 19, 19 and support shafts 20, 20 integrally connected to each other extend from the ram 12 as a support structure for the ram 12, but this is shown in FIG. like,
Disassembly and assembly type side arm 19, support shaft 20, 2
0, bolts 22, etc., to simplify the support structure. The support means for the ram 12 may be of any specific type, as long as its swinging fulcrum is positioned on a predetermined plane, but the simplest method is to directly support it with the diaphragm 18. can.

また、吸、排気弁8,9の形式についても、上
記実施例の場合槓杆12のバルブ室端部にキノコ
形弁を一体的に固設し、これを吸、排気ポート
6,7の対面する弁座8a,9aに嵌合状に接離
させるものを例示したが、これは第4図のような
形式の弁機構等に変更してもよい。すなわち、こ
の変形図示例では、フラツトなバルブ面を有する
可傾動弁8,9を対面する吸、排気ポート6,7
のフラツトな弁座8a,9aに槓杆12の揺動運
動で接離させるようにしたものである。
Regarding the type of intake and exhaust valves 8 and 9, in the above embodiment, a mushroom-shaped valve is integrally fixed to the end of the valve chamber of the lever 12, and this is connected to the intake and exhaust ports 6 and 7 facing each other. Although the example has been shown in which the valve seats 8a and 9a are fitted into and separated from each other, this may be changed to a valve mechanism of the type shown in FIG. 4 or the like. That is, in this modified example, the intake and exhaust ports 6 and 7 face the tiltable valves 8 and 9 having flat valve surfaces.
The flat valve seats 8a and 9a are brought into contact with and separated from each other by the swinging movement of a lever 12.

さらに、ダイヤフラム18の種類、張設手段等
についても、その他様々に改変することができ
る。例えば、上記実施例の場合その半径方向の中
間に撓み部18cを有する形状のものを使用した
が、これは単に薄板状のものであつてもよい。ま
た、貫通口15に設けるダイヤフラム18の枚数
も必ずしも1枚に限るものではなく、必要ならば
多段に設けるようにしてもよい。第5図は、この
ようなものの一例を図示し、バルブ室外壁14に
設けた貫通口15のバルブ室10,11側と断熱
真空室5側の両側にダイヤフラム18,18を2
段に張設している。なお、ダイヤフラム18を多
段に設ける場合では、槓杆12の揺動支点sをそ
れらの各張設平面の近傍に位置決めするように
し、各ダイヤフラム18の変位を出来るだけ少な
くするようにする。またダイヤフラムの代りにベ
ローズなどを利用でき、要は弾性盤状体であれば
よい。
Furthermore, the type of diaphragm 18, the tensioning means, etc. can be modified in various other ways. For example, in the above embodiment, a shape having a flexible portion 18c in the middle in the radial direction is used, but this may be simply a thin plate shape. Furthermore, the number of diaphragms 18 provided in the through hole 15 is not necessarily limited to one, and may be provided in multiple stages if necessary. FIG. 5 shows an example of such a device, in which two diaphragms 18, 18 are installed on both sides of the valve chamber 10, 11 side and the insulating vacuum chamber 5 side of the through hole 15 provided in the valve chamber outer wall 14.
It is set up in tiers. In addition, when the diaphragms 18 are provided in multiple stages, the swinging fulcrum s of the ram 12 is positioned near each of the tension planes, so that the displacement of each diaphragm 18 is minimized. In addition, a bellows or the like can be used instead of a diaphragm, and in short, any elastic disk-like body is sufficient.

なお、槓杆12や往復ロツド17、その他の部
材の断面形状は勿論自由であつて、例えば矩形断
面のものであつてもよい。
Note that the cross-sectional shapes of the lever 12, the reciprocating rod 17, and other members are of course arbitrary, and may have a rectangular cross-section, for example.

[考案の効果] 以上のように、本考案によれば低温側にその
吸、排気弁を駆動するための駆動源を設けなくて
済み、またその可動部分の摩擦も殆ど無い機構が
実現されるから、極低温膨張機に対する熱侵入原
因を有効に除くことができ、しかもそのさい吸、
排気弁を直接動作させる槓杆がバルブ室から周囲
の断熱真空室に貫設されることに伴なう構造上の
難題も槓杆の支点近傍に位置決めして張設したダ
イヤフラムによつて合理的に解決することがで
き、断熱真空室へのガス漏れを確実に防止できる
弁駆動装置を提供することができたものである。
[Effects of the invention] As described above, according to the invention, there is no need to provide a drive source for driving the intake and exhaust valves on the low temperature side, and a mechanism with almost no friction in the moving parts can be realized. Therefore, the cause of heat intrusion into the cryogenic expander can be effectively eliminated, and at the same time,
The structural difficulties associated with the fact that the ram that directly operates the exhaust valve is installed from the valve chamber into the surrounding insulated vacuum chamber can be rationally solved by using a diaphragm positioned and stretched near the fulcrum of the ram. Therefore, it is possible to provide a valve driving device that can reliably prevent gas leakage into an insulated vacuum chamber.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本考案の一実施例を示す極低温膨張機
の要部破断斜視図であり、第2図はその作動を示
す作用説明図である。第3図は一部変形例を示す
斜視図であり、第4図と第5図は同各側面図であ
る。第6図は本考案に係る膨張機の使用例を示す
冷凍サイクルの概略図である。 1……膨張機本体、4……膨張室、5……断熱
真空室、6……吸気ポート、7……排気ポート、
8……吸気弁、9……排気弁、10,11……バ
ルブ室、12,13……槓杆、14……バルブ室
外壁(隔壁)、15……貫通口、17……往復ロ
ツド、18……ダイヤフラム、19……サイドア
ーム、20……支軸、s……揺動支点。
FIG. 1 is a cutaway perspective view of essential parts of a cryogenic expander showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram showing its operation. FIG. 3 is a perspective view showing a partially modified example, and FIGS. 4 and 5 are side views of the same. FIG. 6 is a schematic diagram of a refrigeration cycle showing an example of use of the expander according to the present invention. 1... Expander main body, 4... Expansion chamber, 5... Insulated vacuum chamber, 6... Intake port, 7... Exhaust port,
8... Intake valve, 9... Exhaust valve, 10, 11... Valve chamber, 12, 13... Ram rod, 14... Valve chamber outer wall (partition), 15... Penetration port, 17... Reciprocating rod, 18 ...Diaphragm, 19...Side arm, 20...Spindle, s...Swinging fulcrum.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] レシプロ型膨張機本体の低温側でその膨張室の
吸気ポートと排気ポートに設けられる吸気弁と排
気弁を、これら吸、排気弁を格納するバルブ室か
ら前記膨張機本体を包囲している断熱真空室に
各々貫設した槓杆の揺動で開閉するようにした弁
駆動装置であつて、前記槓杆のバルブ室側端部に
前記吸気弁と前記排気弁とを各々固設する一方、
その真空室側端部に該槓杆をその長手方向中途部
の支点まわりに揺動させる往復ロツドを各々枢結
し、さらに前記バルブ室と前記断熱真空室とを隔
つ隔壁を貫通する部位の槓杆まわりにこれら両室
を気密に仕切る弾性盤状体を張設するとともに、
該槓杆の前記支点を該弾性盤状体の張設平面の近
傍に位置決めしたことを特徴とする膨張機の弁駆
動装置。
An adiabatic vacuum surrounds the expander body from the valve chamber housing the intake and exhaust valves, which are connected to the intake and exhaust valves provided at the intake and exhaust ports of the expansion chamber on the low-temperature side of the reciprocating expander body. A valve drive device which is opened and closed by the swinging of a lever rod extending through a chamber, wherein the intake valve and the exhaust valve are each fixed to an end of the lever on the valve chamber side,
A reciprocating rod for swinging the ram about a fulcrum at a midway point in the longitudinal direction is pivotally connected to the vacuum chamber side end, and a ram ram at a portion that penetrates a partition wall separating the valve chamber and the insulating vacuum chamber An elastic disk-like body is placed around the chamber to airtightly partition these two chambers, and
A valve drive device for an expander, characterized in that the fulcrum of the ram is positioned near a plane on which the elastic disk-like body is stretched.
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