JPH0648277Y2 - 極低温冷凍機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の目的〕 （産業上の利用分野） 本考案は、極低温冷凍機に関し、更に詳細には、ギフオ
ード・マクマフオンサイクルを使用する極低温冷凍機に
関するものである。

（従来の技術） 従来のこの種の極低温冷凍機として、例えば特公昭54-2
8623号公報に示されるものがある。

このものは、ピストンと同期して開閉される弁機構によ
り、作動ガスがピストンとシリンダ間に形成される圧縮
空間及び膨張空間から成る作動室と圧縮機との間を循環
し、作動ガスが膨張空間で断熱膨張されることによりシ
リンダに極低温が発生するようになつており、ピストン
は電磁式の電動モータによつて駆動されている。

（考案が解決しようとする課題） ところが、上記した従来の極低温冷凍機においては、ピ
ストンが電磁式の電動モータにより駆動されているた
め、高磁場の当該極低温冷凍機の運転及び磁界の発生を
嫌う場所での当該極低温冷凍機の運転が困難となり、磁
界による諸問題を招くことなく円滑なピストンの駆動を
確保するためには磁気遮蔽板を設けなければならないと
いう問題があつた。

そこで本考案は、磁界による諸問題を招くことがない極
低温冷凍機を提供することを、その技術的課題とする。

〔考案の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記した技術的課題を解決するために講じた手段は、シ
リンダと、前記シリンダ内に嵌挿されて前記シリンダ内
に膨張空間と該膨張空間に蓄熱体を介して連通される圧
縮空間を形成するピストンと、該ピストンを前記各空間
の容積が減少及び増大を繰り返すように前記シリンダ内
を往復動させる駆動手段と、前記膨張空間の容積の減少
時及び増大時に前記駆動手段と同期して夫々、圧縮機の
吐出口及び吸入口に前記圧縮空間を連通させる弁機構と
を備えた極低温冷凍機において、前記駆動手段を回転運
動をピストンの軸方向の運動に変換する変換手段と、該
変換手段に固設される回転板，該回転板にその一端面を
押圧される弾性体及び該弾性体の他端面に固設された電
歪素子から成り、該電歪素子に電圧を印加することによ
り前記弾性体に振動を与えて前記弾性体に弾性波を発生
させ、該弾性波により前記弾性体と前記回転板との摩擦
力で前記回転板を回転させる回転手段とにより構成した
ことである。

（作用） これによれば、ピストンを駆動するにあたり磁界を発生
することがないため、高磁場での運転及び磁界を嫌う場
所での運転がそのための設備を設けることなく行うこと
ができる。

（実施例） 以下、本考案に従つた極低温冷凍機の一実施例を図面に
基づき説明する。

第１図において、極低温冷凍機10は、段付シリンダ11を
備えており、シリンダ11内には大径部12と小径部13とが
一体連接された段付ピストン14が往復動可能に嵌挿され
ている。段付シリンダ11と段付ピストン14との間には、
第１膨張空間15,第２膨張空間16及び圧縮空間17が形成
されており、これら３者は、後述する駆動手段30により
ピストンロツド25を介して駆動される段付ピストン14の
上下動に伴い、体積ないし容積が変化する。圧縮空間17
は、再生器18及び第１フリーザ19を介して第１膨張空間
15に連通しており、また第１膨張空間15は再生器20及び
第２フリーザ21を介して第２膨張室16に連通している。

圧縮空間17は第１の弁22及び第２の弁23を介して夫々圧
縮機24の吐出口及び吸入口に接続されている。

駆動手段30は、ピストンロツド25がベアリング26を介し
て連結されて変換手段を構成するクランクシヤフト31と
クランクシヤフト31を回転させる回転手段を構成する超
音波モータ32からなつている。超音波モータ32は、軸部
33aをクランクシヤフト31に嵌合される回転板33と、該
回転板33の一端面に図示せぬスプリング等によりその一
端面を押圧される弾性体34と、該弾性体33の他端面に固
設される複数個の電歪素子35とから成り、該電歪素子35
に電圧を印加することにより弾性体34に振動を与えて弾
性体34に弾性波を発生させ、該弾性波により弾性体34と
回転板33との摩擦力で回転板33を回転させるものであ
る。尚、複数の電歪素子35は弾性体の弾性波の所定の伝
達時間にて円周方向に配される順に電圧を印加されるよ
うになつている。

また、本実施例においては、第１図及び第２図に示すよ
うに回転板33の軸部33aがクランクシヤフト31に対して
偏心して嵌合されており、軸部33aが回転することによ
りクランクシヤフト31の外周に嵌合されているベアリン
グ27がカム運動するようになつている。ベアリング27の
外周には、各弁22,23を開弁側に押圧可能なレバー28,29
が常時当接されていて、ベアリング27のカム運動により
各レバー28,29により第１の弁22及び第２の弁23が夫々
開閉されるようになつている。

上記構成からなる本実施例において、段付ピストン14が
下降する時、所定のタイミングにより第１の弁22は閉じ
られ且つ第２の弁23が開かれることにより、作動ガスは
圧縮機24に吸引され、第１膨張室15及び第２膨張室16の
容積が増加し、両膨張室15,16に冷凍が発生する。段付
ピストン14が上昇する時には、所定のタイミングにより
第１の弁22が開き且つ第２の弁23が閉じられることによ
り、作動ガスが各空間15,16,17に供給される。このと
き、作動ガスは第１膨張室15に入る前に再生器18にてそ
こに蓄えられている冷気と熱交換し、更に第２膨張室16
に入る前に再生器20にてそこに蓄えられている冷気と熱
交換する。

しかして本実施例においては、ピストン14を往復運動さ
せる駆動手段30がクランクシヤフト31と、軸部33aをク
ランクシヤフト31に嵌合される回転板33,該回転板33の
一端面に図示せぬスプリング等によりその一端面を押圧
される弾性体34及び該弾性体33の他端面に固設される複
数個の電歪素子35とから成る超音波モータ32とにより構
成されている。超音波モータ32は電歪素子35に電圧を印
加することにより弾性体34に振動を与えてその振幅を増
大して弾性体34の一端面に弾性波を発生させ、該弾性波
により弾性体34と回転板33との摩擦力で回転板33を回転
させるものであるため、ピストン14を駆動する上，即ち
極低温冷凍機10を運転させる上で磁界が生じることはな
い。そのため、高磁場での極低温冷凍機の運転及び磁界
を嫌う場所での極低温冷凍機の運転が容易に行える。

尚、第１の弁22及び第２の弁23の駆動手段は上記実施例
に限定されるものではない。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案によれば、ピストンを駆動
させて極低温冷凍機を運転するににあたり磁界を発生す
ることがないため、高磁場での運転及び磁界を嫌う場所
での運転がそのための設備を設けることなく行うことが
できる。また、本考案によれば、当該極低温冷凍機の小
型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に従つた極低温冷凍機の一実施例の概略
構成図、第２図は第１図に示す実施例における弁機構の
駆動部を示す説明図である。 10……極低温冷凍機、11……シリンダ、14……ピスト
ン、15……第１膨張空間、16……第２膨張空間、17……
圧縮空間、18,20……再生器、19,21……フリーザ、22…
…第１の弁、23……第２の弁、24……圧縮機、30……駆
動手段、31……クランクシヤフト、32……超音波モー
タ、33……回転板、34……弾性体、35……電歪素子。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダと、前記シリンダ内に嵌挿されて
   前記シリンダ内に膨張空間と該膨張空間に蓄熱体を介し
   て連通される圧縮空間を形成するピストンと、該ピスト
   ンを前記各空間の容積が減少及び増大を繰り返すように
   前記シリンダ内を往復動させる駆動手段と、前記膨張空
   間の容積の減少時及び増大時に前記駆動手段と同期して
   夫々、圧縮機の吐出口及び吸入口に前記圧縮空間を連通
   させる弁機構とを備えた極低温冷凍機において、前記駆
   動手段を回動運動をピストンの軸方向の運動に変換する
   変換手段と、該変換手段に固設される回転板，該回転板
   にその一端面を押圧される弾性体及び該弾性体の他端面
   に固設された電歪素子から成り、該電歪素子に電圧を印
   加することにより前記弾性体に振動を与えて前記弾性体
   に弾性波を発生させ、該弾性波により前記弾性体と前記
   回転板との摩擦力で前記回転板を回転させる回転手段と
   により構成したことを特徴とする極低温冷凍機。