JPH10111033A - 極低温冷凍機及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 各ディスプレーサを連結する連結装置が円滑
に動き往復運動方向の軸心がずれたり傾いたりしていて
も往復運動における摩擦熱の発生を少なくして、冷凍能
力の低下を防止でき、又冷却性能が安定する極低温冷凍
機を得る。 【解決手段】 連結装置１１４を接続片１１１、第１の
接続ピン１０１、第２の接続ピン１０２、内周壁部１３
ｂ、１１２ｂで構成する。接続片１１１に接続ピン１０
１、１０２を互いに直交するようにして軸方向摺動及び
回動可能に挿入し、且つ接続ピン１０１、１０２を夫々
内周壁部１３ｂ、１１２ｂに嵌合し固定する。接続片１
１１を高分子材料で形成し接続ピン１０１、１０２間を
微少間隔とし、第２段ディスプレーサ１１２が第１段デ
ィスプレーサ１３に対して軸方向に自在に動けるように
して連結装置１１４が円滑に動くようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は例えば磁気共鳴画
像診断装置（通称ＭＲＩ）に適用される超電導マグネッ
トに用いられる極低温冷凍機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在実用化されている標準的な極低温冷
凍機の冷凍能力は使用状態で２０Ｋ程度とされている。
一方、被冷却物である超電導マグネットは液体ヘリウム
によって極低温に冷却され超電導状態となっているが、
液体ヘリウムの液化温度は４．２Ｋであるため、上記の
冷凍機の冷凍能力２０Ｋ程度では液体ヘリウムが蒸発し
て液体ヘリウムの消費量が多くなっている。このため、
上記の冷凍機では常時液体ヘリウムの消費量を点検し補
充する必要があるが、液体ヘリウムは高価なため、液体
ヘリウムの蒸発が少なく使用状態で４Ｋ程度の冷凍能力
をもつ極低温冷凍機の必要性が高まっている。

【０００３】図１３、図１４、図１５は例えば特公昭４
６−３０４３３号公報に示された従来のギフォード・マ
クマホンサイクルの極低温冷凍機を示すもので、図１３
は構成図、図１４は連結装置部の拡大図、図１５は接続
装置部の拡大図である。これらの図において、１はこの
冷凍機の冷媒となる作動流体（例えばヘリウムガス）で
あり、２は後述の第１段シリンダ１０が高圧バッファタ
ンク４１から作動流体１を吸気する吸気バルブ、３は第
１段シリンダ１０が低圧バッファタンク４２へ作動流体
１を排気する排気バルブである。１０は吸気バルブ２に
よって吸気された作動流体１を入れる第１段シリンダ、
１１は第１段シリンダ１０内の上部に配置された上部ガ
ス空間室、１２は第１段シリンダ１０内の下部に配置さ
れた第１段膨張室である。

【０００４】１３は第１段シリンダ１０内にあってその
中を往復運動し上部ガス空間室１１と第１段膨張室１２
の間で作動流体１を移動させる円筒状の第１段ディスプ
レーサで、その一端には後述する矢印ＡＲと直交する方
向に貫通する円形の貫通孔１３ａを形成する円筒状の内
周壁部１３ｂが設けられている。またその外周面の一部
には外周面を取り巻き外周面より１００マイクロメート
ル程度突出した帯状の突出部１３ｃが設けられ第１段シ
リンダ１０の内周壁との間にわずかな隙間が設けられて
摺動可能にされている。１４は第１段ディスプレーサ１
３の中に配置され作動流体１の寒冷を蓄冷する第１段蓄
冷器で、この容器の中には例えば燐青銅の円盤状の金網
を積層した第１段蓄冷材１５が収容されている。

【０００５】１６は第１段シリンダ１０と第１段ディス
プレーサ１３の間で上部ガス空間室１１と第１段膨張室
１２とを区切るように配置され、作動流体１が上部ガス
空間室１１と第１段膨張室１２の間を移動する時に第１
段ディスプレーサ１３の中に配置されている第１段蓄冷
器１４を通って移動し第１段ディスプレーサ１３の外周
を通って移動することを防止するための第１段シール、
１７は第１段膨張室１２の寒冷を外部に伝えるための第
１段冷凍ステージである。

【０００６】２０は第１段シリンダ１０と連結された第
２段シリンダ、２１は第２段シリンダ２０内の下部に配
置された第２段膨張室である。２２は第２段シリンダ２
０内にあってその中を往復運動し第１段膨張室１２と第
２段膨張室２１の間で作動流体１を移動させる円筒状の
第２段ディスプレーサで、その一端には後述する矢印Ａ
Ｒと直交する方向に貫通する円形の貫通孔２２ａを形成
する円筒状の内周壁部２２ｂが設けられている。またそ
の外周面の一部には外周面を取り巻き外周面より１００
マイクロメートル程度突出した帯状の突出部２２ｃが設
けられ第２段シリンダ２０の内周壁との間にわずかな隙
間が設けられて摺動可能にされている。２３は第２段デ
ィスプレーサ２２の中に配置され作動流体１の寒冷を蓄
冷する第２段蓄冷器で、この容器の中には例えば鉛の小
球が第２段蓄冷材２４として収容されている。

【０００７】２５は第２段シリンダ２０と第２段ディス
プレーサ２２の間で第１段膨張室１２と第２段膨張室２
１とを区切るように配置され、作動流体１が第１段膨張
室１２と第２段膨張室２１の間を移動する時に第２段デ
ィスプレーサ２２の中に配置されている第２段蓄冷器２
３を通って移動し第２段ディスプレーサ２２の外周を通
って移動することを防止するための第２段シール、２６
は第２段膨張室２１の寒冷を外部に伝えるための第２段
冷凍ステージである。

【０００８】３０は第１段及び第２段ディスプレーサ１
３、２２を矢印ＡＲの方向に往復直線運動させるための
駆動用モータ、３２は駆動用モータ３０と連結しその回
転運動を往復直線運動に変換するスコッチヨーク機構、
３３は第１段ディスプレーサ１３とスコッチヨーク機構
３２とを連結し駆動用モータ３０の駆動力を第１段ディ
スプレーサ１３に伝える駆動軸で、第１段ディスプレー
サ１３側の端部にネジ部が設けられている。４０は作動
流体１を圧縮する圧縮機、４１は高圧側の圧力変動を小
さくする高圧バッファタンク、４２は低圧側の圧力変動
を小さくする低圧バッファタンク、４３は高圧と低圧の
差圧を一定に保つ差圧保持装置で、上記のスコッチヨー
ク機構３２の動作と連動されている。４４は上記の圧縮
機４０、高圧バッファタンク４１、低圧バッファタンク
４２、吸気バルブ２、排気バルブ３を接続した作動流体
圧縮配管回路で、回路の出入口が、第１段シリンダ１０
の上部ガス空間室１１に接続されている。

【０００９】１００は第１段ディスプレーサ１３と第２
段ディスプレーサ２２を連結するための正四角柱状の接
続片で、矢印ＡＲと直交する方向に貫通する上側の円形
の貫通孔１００ａを形成する円筒状の内周壁部１００ｃ
及び矢印ＡＲと直交する方向に貫通する下側の円形の貫
通孔１００ｂを形成する円筒状の内周壁部１００ｄが設
けられている。上記の内周壁部１００ｃと内周壁部１０
０ｄは所定の軸間距離をもって互いに直交している。１
０１は接続片１００と第１段ディスプレーサ１３を接続
するための丸棒状の第１の接続ピンで、接続片１００の
上側の内周壁部１００ｃと接触する接触部１０１ａ及び
第１段ディスプレーサ１３の内周壁部１３ｂと接触する
接触部１０１ｂが設けられている。１０２は接続片１０
０と第２段ディスプレーサ２２を接続するための丸棒状
の第２の接続ピンで、接続片１００の下側の内周壁部１
００ｄと接触する接触部１０２ａ及び第２段ディスプレ
ーサ２２の内周壁部２２ｂと接触する接触部１０２ｂが
設けられている。

【００１０】上記の第１の接続ピン１０１と第２の接続
ピン１０２は、接続片１００に設けられた内周壁部１０
０ｃ、１００ｄに摺動可能に装着されている。更に、第
１の接続ピン１０１は第１段ディスプレーサ１３に設け
られた内周壁部１３ｂに装着されている。第２の接続ピ
ン１０２は第２段ディスプレーサ２２に設けられた内周
壁部２２ｂに装着されている。上記の接続片１００、第
１の接続ピン１０１、第２の接続ピン１０２、第１段デ
ィスプレーサ１３の一端に設けられた第１の接続ピン１
０１装着用の内周壁部１３ｂ、第２段ディスプレーサ２
２の一端に設けられた第２の接続ピン１０２装着用の内
周壁部２２ｂにより連結装置１０４が構成されている。

【００１１】第１段ディスプレーサ１３と第２段ディス
プレーサ２２とは上記のような状態で互いに直交する三
方向に自由に動くように連結装置１０４により連結され
ている。上記のように構成されているのは、熱の侵入領
域を小さくして冷凍能力の低下を防ぐためで、２つのデ
ィスプレーサの連結装置１０４の長さや断面積を小さく
する必要があり、連結装置１０４の長さや断面積が大き
くなるようなユニバーサルジョイント方式の使用は得策
ではない。

【００１２】３００は第１段ディスプレーサ１３の上端
部に取り付けられた円板状のナット止め板で、その中心
部に駆動軸３３と接触しない十分な大きさの貫通孔３０
０ａを形成する円筒状の内周壁部３００ｂが設けられて
いる。３０１は駆動軸３３と第１段ディスプレーサ１３
とをナット止め板３００を介して接続する取り付けナッ
ト、３０２は第１段ディスプレーサ１３の上端部の中心
部に設けられた直径の異なる２つの円筒状の段付き形状
の穴部で形成された取り付けナット３０１を収容するナ
ット収容部で、上端部側の大きい方の穴部３０２ａを形
成する内周壁部３０２ｂ及び取り付けナット３０１と接
触する底部３０２ｅが設けられ、更に小さい方の穴部３
０２ｃを形成する内周壁部３０２ｄが設けられている。
内周壁部３０２ｂは取り付けナット３０１と接触しない
十分な大きさの直径及び取り付けナット３０１の高さよ
り大きい深さを有し、内周壁部３０２ｄは取り付けナッ
ト３０１の大きさより小さく駆動軸３３と接触しない十
分な大きさの直径及び深さを有する。

【００１３】取り付けナット３０１はナット収容部３０
２内でナット止め板３００の貫通孔３００ａを通った駆
動軸３３のねじ部とねじ止めされている。更に駆動軸３
３と第１段ディスプレーサ１３とを自由度を持って接続
するため、取り付けナット３０１の高さはナット収容部
３０２の内周壁部３０２ｂの深さより小さくしてあるの
で、取り付けナット３０１は駆動軸３３の矢印ＡＲの方
向にわずかな隙間を有してナット収容部３０２に収容さ
れている。このため駆動軸３３が往復運動すると取り付
けナット３０１はナット止め板３００及び第１段ディス
プレーサ１３のナット収容部３０２の底部３０２ｅと交
互に接触する。上記のナット止め板３００、取り付けナ
ット３０１、ナット収容部３０２により接続装置３２０
が構成されている。第１段ディスプレーサ１３は上記の
ような状態で駆動軸３３に対して駆動軸３３の径方向に
自由に動きうるように接続装置３２０により接続されて
いる。

【００１４】次に動作について説明する。駆動用モータ
３０を回転させると、回転運動がそのモータ軸に連結さ
れたスコッチヨーク機構３２によって往復直線運動に変
換され駆動軸３３が矢印ＡＲの方向に往復運動する。こ
の駆動軸３３に取り付けられた第１段ディスプレーサ１
３はその突出部１３ｃで第１段シリンダ１０と摺動しな
がら第１段シリンダ１０の内部で、第２段ディスプレー
サ２２はその突出部２２ｃで第２段シリンダ２０と摺動
しながら第２段シリンダ２０の内部で各々往復運動す
る。第１段及び第２段ディスプレーサ１３、２２の位置
が最下点に達し第１段及び第２段膨張室１２、２１の容
積がほぼ最小となった時、吸気バルブ２が開かれ、圧縮
機４０から吸気バルブ２を介して高圧の作動流体１が上
部ガス空間室１１を通って第１段蓄冷器１４の内部で第
１段蓄冷材１５と熱交換し冷却されながら第１段膨張室
１２に導入される。更に、一部の作動流体１は第２段蓄
冷器２３の内部で第２段蓄冷材２４と熱交換し冷却され
ながら、第２段膨張室２１に導入される。

【００１５】第１段及び第２段ディスプレーサー１３、
２２の位置が最上点に達し第１段及び第２段膨張室１
２、２１の容積がほぼ最大になった時、吸気バルブ２が
閉じられて排気バルブ３が開かれると、第１段及び第２
段膨張室１２、２１内において作動流体１は高圧の状態
から低圧の状態に膨張すると同時に熱をうばわれ、熱を
うばわれた作動流体１は第１段及び第２段蓄冷器１４、
２３の内部で第１段及び第２段蓄冷材１５、２４と熱交
換して第１段及び第２段蓄冷材１５、２４を冷却し、第
１段及び第２段蓄冷材１５、２４に冷熱を蓄積しながら
上部ガス空間室１１を通って圧縮機４０に戻される。こ
の動作を繰返すことによって、第１段および第２段膨張
室１２、２１は２０Ｋの極低温に冷却される。

【００１６】そこで第１段及び第２段膨張室１２、２１
に熱接触良く取り付けた第１段冷凍ステージ１７と第２
段冷凍ステージ２６にそれぞれ被冷却物（図示せず）を
取り付けると、被冷却物は熱エネルギーを奪われ冷却さ
れる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】極低温冷凍機は、上記
のように極低温を発生するためシリンダ等に熱応力によ
る歪みが発生する。上記のように構成された極低温冷凍
機では、例えば第１段シリンダ１０の第１段ディスプレ
ーサ１３の往復運動方向の軸心に対して、熱歪みを受け
た第２段シリンダ２０の第２段ディスプレーサ２２の往
復運動方向の軸心がずれたり傾くと、第２段ディスプレ
ーサ２２は第２段シリンダ２０の内周壁から外力を受け
ながら熱歪みを受けた第２段シリンダ２０の軸心に沿っ
て往復運動しようとする。そのためには、第２段ディス
プレーサ２２は第１段ディスプレーサ１３の径方向に自
由に動けることが必要となる。

【００１８】そこで、第１段及び第２段ディスプレーサ
１３、２２は互いに径方向に自由に動けるように連結装
置１０４によって連結されており、例えば第１段ディス
プレーサ１３の往復運動方向の軸心と第２段ディスプレ
ーサ２２の往復運動方向との軸心が同軸でなくても第１
段及び第２段ディスプレーサ１３、２２各々軸方向に円
滑に動けなければならない。

【００１９】第１段及び第２段ディスプレーサ１３、２
２が互いに径方向に自由に動けるためには、この連結装
置１０４の接続片１００が第１及び第２の接続ピン１０
１、１０２との摺動部（接続片１００の内周壁部１００
ｃと第１の接続ピン１０１の接触部１０１ａ間、接続片
１００の内周壁部１００ｄと第２の接続ピン１０２の接
触部１０２ａ間）において接続ピンの周方向と共に中心
軸方向に常にスムーズに滑りうる状態にあることが必要
である。

【００２０】ところが、発明者は上記のような作用効果
を期待した連結装置１０４の接続片１００が第１及び第
２の接続ピン１０１、１０２との摺動部において接続ピ
ンの中心軸方向に滑らない場合があることを発見した。
上記の連結装置１０４の摺動部（接続片１００の内周壁
部１００ｃと第１の接続ピン１０１の接触部１０１ａ
間、接続片１００の内周壁部１００ｄと第２の接続ピン
１０２の接触部１０２ａ間）が滑らないと第１段及び第
２段ディスプレーサ１３、２２は互いに直交する三方向
に自由に動けないため、例えば第１段ディスプレーサ１
３の往復運動方向の軸心と第２段ディスプレーサ２２の
往復運動方向の軸心とがずれたり傾いたりしていると上
記の連結装置１０４の摺動部は滑る必要があり、滑らな
いと第１段及び第２段ディスプレーサ１３、２２は互い
に直交する三方向に自由に動けないため、ディスプレー
サは熱歪みを受けたシリンダの軸心に沿って往復運動す
ることができずシリンダとの擦れによる摩擦熱が増加し
冷凍能力の低下をまねく。以下その詳細を接続片１００
と第１の接続ピン１０１との摺動部（接続片１００の内
周壁部１００ｃと第１の接続ピン１０１の接触部１０１
ａ間）を代表例として図１４で説明する。

【００２１】図１４において、Ｘは第１の接続ピン１０
１の中心軸方向、Ｙは第２の接続ピン１０２の中心軸方
向を示す。ＤＡは正四角柱状の接続片１００の一辺の長
さ、Ｄｐ１は第１の接続ピン１０１の直径、Ｄｐ２は第
２の接続ピン１０２の直径、Ｌは接続片１００に設けら
れた上下の円形の貫通孔１００ａ、１００ｂに装着され
る第１の接続ピン１０１と第２の接続ピン１０２との間
の軸間距離（上下の貫通孔１００ａ、１００ｂを形成す
る円筒状の内周壁部１００ｃ、１００ｄ間の軸間距離で
もある）である。Ｆ１は第２の接続ピン１０２を介して
接続片１００が受けるＸ方向の外力、Ｆ２はＸ方向の外
力Ｆ１により接続片１００が第１の接続ピン１０１のＸ
方向に滑り出す直前状態時の摩擦抗力、Ａは接続片１０
０の一辺と交わるその内周壁部１００ｃの端部である。

【００２２】例えば第２の接続ピン１０２を介して接続
片１００がＸ方向の外力Ｆ１で押された際に、接続片１
００は第１の接続ピン１０１との摺動部においてＸ方向
に滑ろうとする。この滑り出す直前の状態を接続片１０
０の端部Ａでのモーメントで考える。Ｘ方向の外力Ｆ１
によるモーメントが摩擦抗力Ｆ２によるモーメントより
も大きい関係になると、接続片１００は端部Ａを中心軸
として回転し始め端部Ａでこじれ始めるため第１の接続
ピン１０１との摺動部が摺動不能となり、接続片１００
はＸ方向に滑らなくなることがわかった。

【００２３】即ち、以下の式で示される関係にあるとき
摺動不能となる。 Ｆ２×ＤＡ／２＜Ｆ１×（Ｌ−Ｄｐ１／２） ここで接続片１００と第１の接続ピン１０１との摺動部
の摩擦係数をＫとするとＦ１＝Ｋ×Ｆ２であるから、こ
れを代入すると ＤＡ＜２×Ｋ×（Ｌ−Ｄｐ１／２） となり、摺動部の摩擦係数Ｋが大きくなればなる程、軸
間距離Ｌが長くなればなる程、接続片１００の一辺の長
さＤＡが小さくなればなる程滑らなくなる。

【００２４】従来の製品の連結装置１０４では例えば接
続片１００にアルミ合金、第１及び第２の接続ピン１０
１、１０２にステンレスの金属材料が使用されているの
で摩擦係数Ｋが大きく、又図１４に示すように接続片１
００に設けられた貫通孔間の軸間距離Ｌも長かった。上
記のことにより接続片１００の上側の内周壁部１００ｃ
の端部Ａが第１の接続ピン１０１の接触部１０１ａとこ
じれて摺動状態とならない場合があることがわかった。

【００２５】又、上記のように構成された極低温冷凍機
では駆動軸３３と第１段ディスプレーサ１３との接続装
置３２０に於いても、第１段ディスプレーサ１３と第２
段ディスプレーサ２２との連結装置１０４と同様に、第
１段ディスプレーサ１３は駆動軸３３に対して直交する
三方向に自由に動けることが必要となる。すなわち、第
１段ディスプレーサ１３が駆動軸３３に対して直交する
三方向に自由に動けるためには接続装置３２０の取り付
けナット３０１とナット止め板３００の間及び取り付け
ナット３０１とナット収容部３０２の底部３０２ｅの間
の接触部が常に滑りうる状態にあることが必要である。

【００２６】ところが、上記のような作用効果を期待し
た接続装置３２０の取り付けナット３０１とナット止め
板３００の間及び取り付けナット３０１とナット収容部
３０２の底部３０２ｅの間の接触部が矢印ＡＲと直交す
るＸ、Ｙ方向（径方向）に滑らない場合がある。上記の
接続装置３２０の接触部（取り付けナット３０１とナッ
ト止め板３００の間及び取り付けナット３０１とナット
収容部３０２の底部３０２ｅの間）が滑らないと第１段
ディスプレーサ１３は駆動軸３３に対して直交する三方
向に自由に動けないため、駆動軸３３の往復運動方向の
軸心と第１段ディスプレーサ１３の往復運動方向の軸心
とがずれたり傾いたりしていると、連結装置１０４と同
様に第１段ディスプレーサ１３は熱歪みを受けた第１段
シリンダ１０の軸心に沿って往復運動することができず
シリンダとの擦れによる摩擦熱が増加し冷凍能力の低下
をまねく。以下その詳細を図１５で説明する。取り付け
ナット３０１とナット止め板３００間にはわずかな隙間
があり、例えば駆動軸３３が矢印ＡＲの上方向に運動し
た際に、ナット止め板３００に衝突してから摺動しよう
とするので衝突時の摩擦抵抗が大きいと、取り付けナッ
ト３０１とナット止め板３００とは摺動不能となりＸ、
Ｙ方向に滑らなくなる。特に、取り付けナット３０１が
ナット止め板３００に片当りする場合にこの傾向が強
い。駆動軸３３が矢印ＡＲの下方向に運動した際は取り
付けナット３０１はナット収容部３０２の底部３０２ｅ
に衝突するが、この二者間の接触部についても上記と同
様である。

【００２７】従来の接続装置３２０においては、この接
触部には例えば取り付けナット３０１にステンレス、ナ
ット止め板３００にアルミが使用され、その摩擦係数Ｋ
が大きいため、上記のような状態になり取り付けナット
３０１がナット止め板３００と摺動しない場合があるこ
とがわかった。

【００２８】又、上記のように構成された極低温冷凍機
を使用する際に、取り付けの関係上シリンダを水平に設
置することがある。垂直に設置する場合は、上方が作動
流体の高温部、下方が作動流体の低温部となるため、作
動流体は対流を生じ難く、水平設置に比べ冷凍能力の低
下が少ないが、水平に設置する場合は、シリンダ内の作
動流体の高温部と低温部が水平となり作動流体に対流を
生じ高温部から低温部に熱が運ばれ冷凍能力が低下す
る。その際ディスプレーサとシリンダの隙間が大きいと
作動流体は対流を生じ易いので、隙間を小さくする必要
がある。このためシリンダを水平に設置する極低温冷凍
機では、ディスプレーサとシリンダの隙間をシリンダを
垂直に設置する極低温冷凍機より小さく設計しており、
ディスプレーサが必要以外の箇所でシリンダと擦れない
ようにするための高精度な機械加工が必要となる。

【００２９】ディスプレーサには一般的に綿布で補強さ
れたフェノール樹脂が使用されており、高精度に機械加
工することは発熱の影響等で金属を機械加工するのに比
べて難しい。更に、フェノール樹脂は吸湿しやすいの
で、極低温冷凍機の運転中に吸湿した水分を放出し変形
を生じる。この水分が低温部で凝縮氷結するとディスプ
レーサとシリンダの隙間の摺動部での摩擦力の増大やシ
ール部でのリークにより冷凍能力が低下する。このため
従来のディスプレーサは真空乾燥炉で十分に脱水処理を
行なったのちに機械加工を行い、保管や組立の際にも万
全の注意を要する等その製作法、管理法が難しいので、
機械加工費や管理費等の製造コストが高くなる。

【００３０】又、摩擦特性や磨耗特性が綿布入りのフェ
ノール樹脂より優れた材料としてはポリイミド樹脂やフ
ッソ樹脂があるが、熱収縮率が大きくディスプレーサを
製作すると形状精度が保てないため、従来は熱収縮率の
小さな材料例えばステンレスで作られたディスプレーサ
にポリイミド樹脂やフッソ樹脂をコーティングするとい
う方法もとられていた。

【００３１】しかし、コーティングには費用と時間がか
かる。又、母材を高温にする工程があるため母材は耐熱
性の高い金属製の材料にかぎられる。更に、長時間運転
によるコーティング層の磨耗修復に対しては、ディスプ
レーサの表面から一度コーティング層を取り除き再度コ
ーティングをしなければならずディスプレーサの再利用
が難しい。コーティングされた新品のディスプレーサを
使用すれば高価になる。又、低温時の摩擦・磨耗特性に
優れている超高分子量ポリエチレンはコーティングして
も剥れ易いという問題点もある。

【００３２】この発明は、以上のような問題点を解消す
るためになされたもので、連結装置が円滑に動き各ディ
スプレーサの往復運動方向の軸心がずれたり傾いたりし
ていてもディスプレーサの往復運動における摩擦熱の発
生が少なく、冷凍能力の低下を防止でき、又冷却性能が
安定する極低温冷凍機を得ることを目的とする。更に、
連結装置の長さが短くなって熱の侵入を少なくすること
ができ、又摺動部における摩擦熱の発生が少ない極低温
冷凍機を得ることを目的とする。更に、従来の材料にコ
ーティング層やスリーブを施して使用でき、安価な極低
温冷凍機を得ることを目的とする。

【００３３】又、接続装置が円滑に動きディスプレーサ
と駆動軸との往復運動方向の軸心がずれたり傾いたりし
ていてもディスプレーサの往復運動における摩擦熱の発
生が少なく、冷凍能力の低下を防止でき、又冷凍性能が
安定する極低温冷凍機を得ることを目的とする。

【００３４】又、摺動部である帯状体の材料をディスプ
レーサの材料に限定されずに自由に選択できて、かつ帯
状体を交換することによりディスプレーサは容易に再利
用ができる、安価な極低温冷凍機を得ることを目的とす
る。更に、低温時における摩擦・磨耗特性がフェノール
樹脂よりも低い高分子材料の帯状体を使用することがで
きることによりディスプレーサの往復運動における摩擦
熱の発生が少ない極低温冷凍機を得ることを目的とす
る。更に、フェノール樹脂のディスプレーサに比べディ
スプレーサからの放出水分がなく氷結による摩擦力の増
大をなくすことができるとともにディスプレーサの外周
面が直接シリンダと触れた場合でも擦れによる摩擦熱の
発生が少ない極低温冷凍機を得ることを目的とする。更
に、高精度に帯状体を加工することができディスプレー
サとシリンダとの隙間を小さくすることができるため作
動流体の対流の発生を防止することができ、冷凍能力の
低下を防止でき、冷却性能が安定する極低温冷凍機とそ
の製造方法を得ることを目的とする。

【００３５】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に記
載の極低温冷凍機は、複数の冷却装置と連結装置と接続
装置とを有する極低温冷凍機であって、冷却装置は、シ
リンダとこのシリンダ内に配設されたディスプレーサと
を有するものであり、連結装置は、第１の継ぎ手部材と
第１の軸部材と第２の継ぎ手部材と第２の軸部材と中間
部材とを有するものであって、第１の継ぎ手部材と中間
部材とは第１の軸部材により第１の継ぎ手部材と第１の
軸部材とにまたは第１の軸部材と中間部材とに設けられ
た第１の軸方向摺動部及び第１の継ぎ手部材と第１の軸
部材とにまたは第１の軸部材と中間部材とに設けられた
第１の周方向摺動部を介して連結され、第２の継ぎ手部
材と中間部材とは第１の軸部材と所定間隔を設けて交差
配設された第２の軸部材により第２の継ぎ手部材と第２
の軸部材とにまたは第２の軸部材と中間部材とに設けら
れた第２の軸方向摺動部及び第２の継ぎ手部材と第２の
軸部材とにまたは第２の軸部材と中間部材とに設けられ
た第２の周方向摺動部を介して連結され、第１の軸方向
摺動部は中間部材が第１の継ぎ手部材に対して第１の軸
部材の軸方向に移動しうるように中間部材が第２の軸部
材から受ける第１の軸部材の軸方向の力により第１の軸
方向摺動部に発生する偶力が第１の軸方向摺動部に発生
する摩擦力以下になるようにされ、第１の周方向摺動部
は中間部材が第１の継ぎ手部材に対して第１の軸部材の
軸と直交する方向に回動しうるようにされ、第２の軸方
向摺動部は中間部材が第２の継ぎ手部材に対して第２の
軸部材の軸方向に移動しうるように中間部材が第１の軸
部材から受ける第２の軸部材の軸方向の力により第２の
軸方向摺動部に発生する偶力が第２の軸方向摺動部に発
生する摩擦力以下になるようにされたものであり、複数
の冷却装置は各シリンダがその軸がほぼ同一軸上にある
ようにして固定され、各ディスプレーサは連結装置の第
１及び第２の継ぎ手部材が第１及び第２の軸部材の軸方
向が往復運動の方向と交差するようにして各ディスプレ
ーサにそれぞれに固着されることにより連結され、ディ
スプレーサの一方が接続装置を介して駆動軸に接続され
て各ディスプレーサが各シリンダ内にて往復運動して作
動流体を移動させるものである。

【００３６】この発明の請求項２に記載の極低温冷凍機
は、第１の軸部材と第２の軸部材とが接触しないように
微小な所定の間隔を設けて中間部材に連結されたもので
ある。

【００３７】この発明の請求項３に記載の極低温冷凍機
は、第１及び第２の軸方向摺動部が第１の軸部材と中間
部材とに及び第２の軸部材と中間部材とにそれぞれ設け
られたものある。

【００３８】この発明の請求項４に記載の極低温冷凍機
は、第１及び第２の軸部材が円筒状の同じ寸法の同じ材
料の丸棒軸部材で形成されたものであって中間部材にそ
れぞれ設けられた円筒状の貫通孔部に貫通されて丸棒部
材と貫通孔部とがそれぞれ第１の軸方向摺動部兼第１の
周方向摺動部及び第２の軸方向摺動部兼第２の周方向摺
動部とされたものであり、次の条件式 Ｄ１＞２×Ｋ１×（Ｌ−（Ｄｐ１）／２） ここに、Ｄ１ ：中間部材の貫通孔部の長さ Ｋ１ ：第１の軸部材と中間部材の貫通孔との摩擦係数 Ｌ ：第１の軸部材と第２の軸部材との軸間距離 Ｄｐ１：第１の軸部材の直径 をみたすものである。

【００３９】この発明の請求項５に記載の極低温冷凍機
は、第１及び第２の軸部材は金属で形成され、中間部材
は高分子材料で形成されたものである。

【００４０】この発明の請求項６に記載の極低温冷凍機
は、第１及び第２の軸方向摺動部において摺動する両部
材の各摺動部の少なくとも一方は金属に対する摩擦係数
がフェノール樹脂よりも低い高分子材料にて形成された
ものである。

【００４１】この発明の請求項７に記載の極低温冷凍機
は、高分子材料がポリイミド樹脂であるものである。

【００４２】この発明の請求項８に記載の極低温冷凍機
は、両部材の摺動部が高分子材料のコーティング層にて
形成されたものである。

【００４３】この発明の請求項９に記載の極低温冷凍機
は、両部材の摺動部が高分子材料のスリーブにて形成さ
れたものである。

【００４４】この発明の請求項１０に記載の極低温冷凍
機は、接続装置が、ディスプレーサの端部に設けられ開
口部を有する収容部及び開口部近傍に設けられた金属製
の掛止部材と、金属に対する摩擦係数がフェノール樹脂
よりも低い高分子材料にてそれぞれ形成された第１と第
２の当接摺動部を有し収容部にディスプレーサの往復運
動方向及びこれと直角方向に移動可能に収容されるとと
もに掛止部材により収容部から抜け出ないように第１の
当接摺動部が掛止される拡大部とを有するものであり、
拡大部が駆動軸に固設され、駆動軸の往復運動により拡
大部の第１及び第２の当接摺動部が収容部及び掛止部に
交互に当接してディスプレーサを往復運動させるもので
ある。

【００４５】この発明の請求項１１に記載の極低温冷凍
機は、第１と第２の当接摺動部が高分子材料で形成され
たものである。

【００４６】この発明の請求項１２に記載の極低温冷凍
機は、シリンダとディスプレーサとを有する冷却装置を
設けた極低温冷凍機であって、ディスプレーサは、その
外周部に軸方向に所定の間隔をおいて設けられ周方向の
環状溝を形成する複数の凹部と、凹部から突出するよう
にして複数の凹部にそれぞれ締まり嵌め状態で嵌合され
た帯状体とを有するものであり、ディスプレーサはシリ
ンダ内に配設され駆動軸に接続されてシリンダ内にて往
復運動して帯状体がシリンダと摺動し作動流体を移動さ
せるものである。

【００４７】この発明の請求項１３に記載の極低温冷凍
機は、帯状体が高分子材料によって形成されたものであ
る。

【００４８】この発明の請求項１４に記載の極低温冷凍
機は、高分子材料が超高分子量ポリエチレンであるもの
である。

【００４９】この発明の請求項１５に記載の極低温冷凍
機は、ディスプレーサがガラスエポキシであるものであ
る。

【００５０】この発明の請求項１６に記載の極低温冷凍
機の製造方法は、外径部に加工代を設けた加工前帯状体
をディスプレーサの凹部に締まり嵌めにて嵌合させたの
ち、加工前帯状体を加工して所定の外径寸法を有する帯
状体とする製造方法である。

【００５１】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態をＡ．ディ
スプレーサ間の連結装置に関するもの、Ｂ．駆動軸とデ
ィスプレーサ間の接続装置に関するもの、Ｃ．ディスプ
レーサに関するもの、の３つに分けて示す。これらと発
明の実施の形態との関係は以下の通りであり、この順に
従って示す。 Ａ．ディスプレーサ間の連結装置に関するもの：発明の
実施の形態１から９ Ｂ．駆動軸とディスプレーサ間の接続装置に関するも
の：発明の実施の形態１０ Ｃ．ディスプレーサに関するもの：発明の実施の形態１
１から１２

【００５２】図１はディスプレーサ間の連結装置に関す
るこの発明の実施の形態における動作原理を説明するた
めのもので、２つのディスプレーサを連結する連結装置
の要部を示す説明用断面図である。図において、１３、
２２は例えば従来と同様のフェノール樹脂製の円筒状の
第１段及び第２段ディスプレーサである。第１段ディス
プレーサ１３は図１（ａ）に示すように、その一端に矢
印ＡＲと直交する方向に貫通する左右の円形の貫通孔１
３ａを形成する左右の円筒状の内周壁部１３ｂを有す
る。第２段ディスプレーサ２２は図１（ｂ）に示すよう
に、その一端に矢印ＡＲと直交する方向に貫通する左右
の円形の貫通孔２２ａを形成する左右の円筒状の内周壁
部２２ｂを有する。

【００５３】９００は例えば従来と同様のアルミ合金製
の正四角柱状の接続片である。接続片９００は図１
（ａ）に示すように、矢印ＡＲと直交する方向に貫通す
る上側の円形の貫通孔９００ａを形成する上側の円筒状
の内周壁部９００ｃを有すると共に、図１（ｂ）に示す
ように、矢印ＡＲと直交する方向に貫通する下側の円形
の貫通孔９００ｂを形成する下側の円筒状の内周壁部９
００ｄを有する。尚、上下の内周壁部９００ｃ、９００
ｄは所定の軸間距離をもって互いに直交している。９０
１、９０２は例えば従来と同様のステンレス製の丸棒状
の第１及び第２の接続ピンである。第１の接続ピン９０
１は図１（ａ）に示すように、接続片９００の上側の内
周壁部９００ｃと接触する接触部９０１ａ及び第１段デ
ィスプレーサ１３の左右の内周壁部１３ｂと接触する左
右の接触部９０１ｂを有する。第２の接続ピン９０２は
図１（ｂ）に示すように、接続片９００の下側の内周壁
部９００ｄと接触する接触部９０２ａ及び第２段ディス
プレーサ２２の左右の内周壁部２２ｂと接触する左右の
接触部９０２ｂを有する。

【００５４】第１の接続ピン９０１は図１（ａ）に示す
ように、第１の接続ピン９０１の左右の接触部９０１ｂ
と第１段ディスプレーサ１３に設けられた左右の内周壁
部１３ｂとは締まりばめによって第１段ディスプレーサ
１３の左右の内周壁部１３ｂに装着され、第１の接続ピ
ン９０１の接触部９０１ａと接続片９００に設けられた
上側の内周壁部９００ｃとはスキマばめによって接続片
９００の内周壁部９００ｃに摺動可能に装着されてい
る。第２の接続ピン９０２は図１（ｂ）に示すように、
第２の接続ピン９０２の左右の接触部９０２ｂと第２段
ディスプレーサ２２に設けられた左右の内周壁部２２ｂ
とは締りばめによって第２段ディスプレーサ２２の内周
壁部２２ｂに装着され、第２の接続ピン９０２の接触部
９０２ａと接続片９００に設けられた下側の内周壁部９
００ｄとはスキマばめによって接続片９００の内周壁部
９００ｄに摺動可能に装着されている。

【００５５】上記の接続片９００、第１の接続ピン９０
１、第２の接続ピン９０２、第１段ディスプレーサ１３
の一端に設けられた第１の接続ピン９０１装着用の内周
壁部１３ｂ、第２段ディスプレーサ２２の一端に設けら
れた第２の接続ピン９０２装着用の内周壁部２２ｂによ
り連結装置９０４が構成されている。第１段ディスプレ
ーサ１３と第２段ディスプレーサ２２とは、上記のよう
な状態で互いに直交する三方向に自由に動くように連結
装置９０４により連結されている。尚、図において、そ
の他のものについては、図１３、図１４のものと同様の
ものであるので相当するものに同一符号を付して説明を
省略する。

【００５６】そこでこの発明の実施の形態では以下に説
明する摺動部を常に滑りうる構成とするものである。

【００５７】摺動部を常に滑りうるようにする構成につ
いて、接続片９００と第１の接続ピン９０１の摺動部
（接続片９００の内周壁部９００ｃと第１の接続ピン９
０１の接触部９０１ａ間）を代表例として図１に基づき
説明する。連結装置９０４がスムーズに動くためには、
接続片９００と第１の接続ピン９０１との接触部９００
ｃ、９０１ａを常に滑りうる構成とし、例えば第２の接
続ピン９０２を介して接続片９００がＸ方向の外力Ｆ１
で押された際に、接続片９００が常に滑る必要がある。
この条件を満たすためには端部Ａでのモーメントを考
え、Ｆ１によるモーメントよりもＦ２によるモーメント
の方を大きくすれば、接続片９００と第１の接続ピン９
０１とはＸ方向に常に滑りうる関係となる。

【００５８】上記の関係は以下の式で示される。 Ｆ２×ＤＡ／２＞Ｆ１×（Ｌ−Ｄｐ１／２） ここで接続片９００と第１の接続ピン９０１との摺動部
の摩擦係数をＫとするとＦ１＝Ｋ×Ｆ２であるから、こ
れを代入すると ＤＡ＞２×Ｋ×（Ｌ−Ｄｐ１／２） （１） となり、この条件式（１）を満足する関係にあれば、外
力Ｆ１の大きさに関係なく常に滑りうる構成となる。

【００５９】接続片９００と第１の接続ピン９０１との
間を代表例として図１に基づき動作原理を説明したが、
接続片９００と第２の接続ピン９０２との間も、正四角
柱状の接続片９００の一辺の長さＤＡは同じであり、Ｘ
方向の外力Ｆ１の働く位置を第２の接続ピン９０２から
第１の接続ピン９０１に、摩擦抗力Ｆ２の働く位置を第
１の接続ピン９０１から第２の接続ピン９０２に各々置
き換えて考えると上記の代表例と同様であるので、上記
の関係は以下の式で示される。 ＤＡ＞２×Ｋ×（Ｌ−Ｄｐ２／２） （２） 接続片９００と第２の接続ピン９０２との間も条件式
（２）を満足する関係にあれば常に滑りうる構成とな
る。

【００６０】更に、第１段ディスプレーサ１３と第１の
接続ピン９０１との間を滑りうる構成とする場合も同様
で、第１の接続ピン９０１を第１の接続ピン９０１の接
触部９０１ａと接続片９００に設けられた上側の内周壁
部９００ｃとは締まりばめによって接続片９００の内周
壁部９００ｃに装着して、第１の接続ピン９０１の左右
の接触部９０１ｂと第１段ディスプレーサ１３に設けら
れた左右の内周壁部１３ｂとはスキマばめによって第１
段ディスプレーサ１３の内周壁部１３ｂに摺動可能に装
着するようにし、例えば第２の接続ピン９０２を介して
接続片９００がＸ方向の外力Ｆ１で押された際には、第
１の接続ピン９０１は滑るようにする。これは上記の代
表例の正四角柱状の接続片９００の一辺の長さＤＡを第
１段ディスプレーサ１３の直径ＤＢ（図１（ａ）参照）
に、端部Ａでのモーメントを端部Ｂでのモーメントに置
き換えて考えると上記の代表例と同様の構成と看做せる
ことから、上記の関係は以下の式で示される。 ＤＢ＞２×Ｋ×（Ｌ−Ｄｐ１／２） （３） 第１段ディスプレーサ１３と第１の接続ピン９０１との
間も条件式（３）を満足する関係にあれば常に滑りうる
構成となる。

【００６１】第２段ディスプレーサ２２と第２の接続ピ
ン９０２との間も第１段ディスプレーサ１３と第１の接
続ピン９０１との間の関係と同様で、第１段ディスプレ
ーサ１３の直径ＤＢを第２段ディスプレーサ２２の直径
ＤＣ（図１（ａ）参照）に置き換えて考えると上記の代
表例と同様の構成と看做せることから、上記の関係は以
下の式で示される。 ＤＣ＞２×Ｋ×（Ｌ−Ｄｐ２／２） （４） 第２段ディスプレーサ２２と第２の接続ピン９０２との
間も条件式（４）を満足する関係にあれば常に滑りうる
構成となる。

【００６２】以上のことから、連結装置９０４は上記
（１）から（４）の４つの条件式のうち、（１）、
（３）式の一方及び（２）、（４）式の一方を満たすも
のであれば良い。ＤＡ、Ｄｐ１、Ｄｐ２は連結装置９０
４の大きさの制約上大きくできないので、ＫとＬを小さ
く設定するが、ＤＡの代わりにＤＢとなるように第１段
ディスプレーサ１３の内周壁部１３ｂと第１の接続ピン
９０１の左右の接触部９０１ｂで、ＤＡの代わりにＤＣ
となるように第２段ディスプレーサ２２の内周壁部２２
ｂと第２の接続ピン９０２の左右の接触部９０２ｂで各
々滑るように（３）、（４）式を共に満たすようにする
のが実用的である。これにより常に滑りうる構成とな
り、連結装置９０４の動きをスムーズにすることができ
る。

【００６３】上記の発明に関する条件式及び３つの設定
（Ｋ、Ｌ、ＤＡ）とこの発明の実施の形態及び図との関
係を以下に示す。 （ａ）条件式（１）及び（２）を満たすもの ａ−１．Ｋを小さく設定：発明の実施の形態１（図２） ａ−２．Ｋ及びＬを共に小さく設定：発明の実施の形態
２から７（図３から８） （ｂ）条件式（３）及び（４）を満たすもの Ｋ及びＬを共に小さく、ＤＡの代わりにＤＢ、ＤＣとな
るよう設定：発明の実施の形態８、９ （図９、１０）

【００６４】上記ではギフォード・マクマホン冷凍機に
用いるものについて述べたが、その他の冷凍サイクル、
例えばスターリング冷凍機やビルマイヤー冷凍機、クロ
ード冷凍機、ソルベー冷凍機にも使用できる。また２段
式冷凍機に用いるものについて述べたが、３段式以上の
冷凍機に使用できる。

【００６５】以下、この発明に関わる極低温冷凍機を、
図面を参照しながらさらに具体的に説明する。

【００６６】発明の実施の形態１ 図２はこの発明の実施の一形態である連結装置の要部を
示す断面図である。この実施の形態は上記条件式（１）
及び（２）を満たすようにしたものである。図におい
て、１０５は高分子材料である充填材入りのポリイミド
樹脂製、例えばベスペルＳＰ２１（商品名）の図１４に
示す接続片１００と同様の正四角柱状の接続片であり、
図に示すように矢印ＡＲと直交する方向に貫通する上下
の円形の貫通孔１０５ａ、１０５ｂを形成する上下の円
筒状の内周壁部１０５ｃ、１０５ｄを有する。尚、上下
の内周壁部１０５ｃ、１０５ｄは所定の軸間距離をもっ
て互いに直交している。

【００６７】従来と同様のステンレス製の丸棒状の第１
の接続ピン１０１は第１の接続ピン１０１の左右の接触
部１０１ｂと従来と同様のフェノール樹脂製の円筒状の
第１段ディスプレーサ１３に設けられた左右の円筒状の
内周壁部１３ｂとは締まりばめによって第１段ディスプ
レーサ１３の内周壁部１３ｂに装着され、第１の接続ピ
ン１０１の接触部１０１ａと接続片１０５に設けられた
上側の内周壁部１０５ｃとはスキマばめによって接続片
１０５の内周壁部１０５ｃに摺動可能に装着されてい
る。ステンレス製の丸棒状の第２の接続ピン１０２は第
２の接続ピン１０２の接触部１０２ｂとフェノール樹脂
製の円筒状の第２段ディスプレーサ２２に設けられた円
形の貫通孔２２ａを形成する円筒状の内周壁部２２ｂ
（図２では接続片１０５の下側の貫通孔１０５ｂの軸方
向（Ｙ）に対し接続片１０５の背後に重なって図示され
ている。図１（ｂ）の第２段ディスプレーサ２２参照）
とは締まりばめによって第２段ディスプレーサ２２の内
周壁部２２ｂに装着され、第２の接続ピン１０２の接触
部１０２ａと接続片１０５に設けられた下側の内周壁部
１０５ｄとはスキマばめによって接続片１０５の内周壁
部１０５ｄに摺動可能に装着されている。

【００６８】上記の中間部材としての接続片１０５、第
１の軸部材としての第１の接続ピン１０１、第２の軸部
材としての第２の接続ピン１０２、第１の継ぎ手部材と
しての第１段ディスプレーサ１３の一端に設けられた第
１の接続ピン１０１装着用の内周壁部１３ｂ、第２の継
ぎ手部材としての第２段ディスプレーサ２２の一端に設
けられた第２の接続ピン１０２装着用の内周壁部２２ｂ
により連結装置１０８が構成されている。第１段ディス
プレーサ１３と第２段ディスプレーサ２２とは、上記の
ような状態で互いに直交する三方向に自由に動くように
連結装置１０８により連結されている。尚、図におい
て、その他のものについては、図１、図１３、図１４の
ものと同様のものであるので相当するものに同一符号を
付して説明を省略する。

【００６９】上記のように構成することにより、第１の
軸方向摺動部及び第１の周方向摺動部並びに第２の軸方
向摺動部及び第２の周方向摺動部としての接続片１０５
と第１及び第２の接続ピン１０１、１０２との摺動部
（接続片１０５の内周壁部１０５ｃと第１の接続ピン１
０１の接触部１０１ａ間、接続片１０５の内周壁部１０
５ｄと第２の接続ピン１０２の接触部１０２ａ間）の摩
擦係数Ｋの値はポリイミド樹脂とステンレス間で０．１
５となり、従来の製品のアルミ合金とステンレス間の値
０．８２に比べて１／５．５にすることができるので、
これにより接続片１０５と第１の接続ピン１０１との摺
動部（１０５ｃと１０１ａ間）においては、条件式
（１）のＤＡ＞２×Ｋ×（Ｌ−Ｄｐ１／２）を満足した
関係にあり、Ｘ方向の外力Ｆ１の大きさに関係なく常に
滑りうる構成となる。又、接続片１０５と第２の接続ピ
ン１０２との摺動部（１０５ｄと１０２ａ間）において
も上記と同様に条件式（２）のＤＡ＞２×Ｋ×（Ｌ−Ｄ
ｐ２／２）を満足した関係にあり、連結装置１０８の動
きをスムーズにすることができる。

【００７０】この実施の形態では、接続片１０５に低摩
擦係数を有し極低温下で必要強度をもつ充填材入りのポ
リイミド樹脂製を用いたが、ポリイミド樹脂製に限られ
るものではなく、例えば低摩擦係数を有する３フッ化樹
脂製や４フッ化樹脂製等でも良い。又、第１段及び第２
段ディスプレーサ１３、２２の内周壁部１３ｂ、２２ｂ
は円筒状及び第１及び第２の接続ピン１０１，１０２は
丸棒状のものを用いたが、次のように構成することもで
きる。第１段及び第２段ディスプレーサ１３、２２の内
周壁部１３ｂ、２２ｂを正四角穴状とし、更に第１及び
第２の接続ピン１０１、１０２の接触部１０１ｂ、１０
２ｂ（第１段及び第２段ディスプレーサ１３、２２の内
周壁部１３ｂ、２２ｂとの回動及び摺動部分）を正四角
柱状とする。第１及び第２の接続ピン１０１、１０２の
接触部１０１ａ、１０２ａ（接続片１０５の円筒状の内
周壁部１０５ｃ、１０５ｄとの回動及び摺動部分）を丸
棒状とした段付きの第１及び第２の接続ピン１０１、１
０２としても良い。

【００７１】例えば、図２の第１段ディスプレーサ１３
と第１の接続ピン１０１を代表例として説明する。第１
段ディスプレーサ１３の例えば右側の内周壁部１３ｂを
正四角穴状とする。第１の接続ピン１０１の右側の接触
部１０１ｂ（第１段ディスプレーサ１３の右側の内周壁
部１３ｂとの回動及び摺動部分）を上記の第１段ディス
プレーサ１３の右側の正四角穴状の内周壁部１３ｂに装
着可能な正四角柱状とする。第１の接続ピン１０１の接
触部１０１ａ（接続片１０５の内周壁部１０５ｃとの回
動及び摺動部分）を上記の右側の正四角柱状の接触部１
０１ｂに内接する円より若干小さい直径の丸棒状とす
る。接続片１０５の内周壁部１０５ｃも上記の接触部１
０１ａとスキマばめとなる直径の円筒状とする。更に、
第１の接続ピン１０１の左側の接触部１０１ｂ（第１段
ディスプレーサ１３の左側の内周壁部１３ｂとの回動及
び摺動部分）を上記の直径の円筒状の内周壁部１０５ｃ
に内接する正方形より若干小さい正四角柱状とし、第１
段ディスプレーサ１３の左側の内周壁部１３ｂを上記の
第１の接続ピン１０１の左側の正四角柱状の接触部１０
１ｂが装着可能な正四角穴状とする。これにより、第１
の接続ピン１０１はこの場合右側から左側に突き通すこ
とができ、第１段ディスプレーサ１３と接続片１０５を
接続できる。同様に第２の接続ピン１０２も第２段ディ
スプレーサ２２と接続片１０５を接続できる。

【００７２】上記のように構成することにより、第１段
及び第２段ディスプレーサ１３、２２の内周壁部１３
ｂ、２２ｂと第１及び第２の接続ピン１０１、１０２の
接触部１０１ｂ、１０２ｂとの間を締まりばめにしなく
ても良くなるので、組み立ての作業性を良くすることが
できる。

【００７３】発明の実施の形態２ 図３は、この発明の他の実施の形態である連結装置の要
部を示す断面図である。この実施の形態は上記条件式
（１）及び（２）を満たすようにしたものである。図に
おいて、１１１は高分子材料である充填材入りのポリイ
ミド樹脂製、例えばベスペルＳＰ２１（商品名）の図１
４に示す接続片１００の長さより短小化された正四角柱
状の接続片であり、図に示すように矢印ＡＲと直交する
方向に貫通する上下の円形の貫通孔１１１ａ、１１１ｂ
を形成する上下の円筒状の内周壁部１１１ｃ、１１１ｄ
を有し、上側の貫通孔１１１ａの外周面部と下側の貫通
孔１１１ｂの外周面部がほぼ一致するように上下の貫通
孔１１１ａ、１１１ｂ間の軸間距離Ｌを短くしている。
尚、上下の内周壁部１１１ｃ、１１１ｄは所定の軸間距
離をもって互いに直交している。

【００７４】１１２は図１４に示す従来の第２段ディス
プレーサ２２と同様のフェノール樹脂製の円筒状の第２
段ディスプレーサであり、図では接続片１１１の下側の
貫通孔１１１ｂのＹ方向に対し接続片１１１の背後に重
なって図示されている円形の貫通孔１１２ａを形成する
円筒状の内周壁部１１２ｂを有し、第１の接続ピン１０
１と接触しない十分な大きさで第１の接続ピン１０１が
貫通するための左右の円形の貫通孔１１３を形成する左
右の円筒状の内周壁部１１３ａを有する。

【００７５】ステンレス製の丸棒状の第１の接続ピン１
０１は第２段ディスプレーサ１１２に設けられた貫通孔
１１３を貫通した状態で第１の接続ピン１０１の左右の
接触部１０１ｂとフェノール樹脂製の円筒状の第１段デ
ィスプレーサ１３に設けられた左右の円筒状の内周壁部
１３ｂとは締まりばめによって第１段ディスプレーサ１
３の内周壁部１３ｂに装着され、第１の接続ピン１０１
の接触部１０１ａと接続片１１１に設けられた上側の内
周壁部１１１ｃとはスキマばめによって接続片１１１の
内周壁部１１１ｃに摺動可能に装着されている。ステン
レス製の丸棒状の第２の接続ピン１０２は第２の接続ピ
ン１０２の接触部１０２ｂと第２段ディスプレーサ１１
２に設けられた内周壁部１１２ｂとは締まりばめによっ
て第２段ディスプレーサ１１２の内周壁部１１２ｂに装
着され、第２の接続ピン１０２の接触部１０２ａと接続
片１１１に設けられた下側の内周壁部１１１ｄとはスキ
マばめによって接続片１１１の内周壁部１１１ｄに摺動
可能に装着されている。

【００７６】上記の接続片１１１、第１の接続ピン１０
１、第２の接続ピン１０２、第１段ディスプレーサ１３
の一端に設けられた第１の接続ピン１０１装着用の内周
壁部１３ｂ、第２段ディスプレーサ１１２の一端に設け
られた第２の接続ピン１０２装着用の内周壁部１１２ｂ
により連結装置１１４が構成されている。第１段ディス
プレーサ１３と第２段ディスプレーサ１１２とは、上記
のような状態で互いに直交する三方向に自由に動くよう
に連結装置１１４により連結されている。尚、図におい
て、その他のものについては、図１、図２、図１３、図
１４のものと同様のものであるので相当するものに同一
符号を付して説明を省略する。

【００７７】上記のように構成することにより、接続片
１１１と第１及び第２の接続ピン１０１、１０２との摺
動部（接続片１１１の内周壁部１１１ｃと第１の接続ピ
ン１０１の接触部１０１ａ間、接続片１１１の内周壁部
１１１ｄと第２の接続ピン１０２の接触部１０２ａ間）
の摩擦係数Ｋを図２の実施の形態と同様に従来のアルミ
合金とステンレス間に比べ小さくすることができること
に加えて、接続片１１１の上下の貫通孔１１１ａ、１１
１ｂの軸間距離Ｌを図１４に示す従来の接続片１００の
上下の貫通孔１００ａ、１００ｂの軸間距離より短くす
ることができるので、これにより接続片１１１と第１及
び第２の接続ピン１０１、１０２との摺動部において
は、より一層条件式（１）のＤＡ＞２×Ｋ×（Ｌ−Ｄｐ
１／２）及び条件式（２）のＤＡ＞２×Ｋ×（Ｌ−Ｄｐ
２／２）を満足した関係となり、Ｘ方向の外力Ｆ１の大
きさに関係なく常に滑りうる構成となり、連結装置１１
４の動きをスムーズにすることができる。

【００７８】この実施の形態では、接続片１１１に低摩
擦係数を有し極低温下で必要強度をもつ充填材入りのポ
リイミド樹脂製を用いたが、ポリイミド樹脂製に限られ
るものではなく、例えば低摩擦係数を有する３フッ化樹
脂製や４フッ化樹脂製等でも良い。又、第１段及び第２
段ディスプレーサ１３、１１２の内周壁部１３ｂ、１１
２ｂは円筒状及び第１及び第２の接続ピン１０１，１０
２は丸棒状のものを用いたが、次のように構成すること
もできる。図２の実施の形態と同様に、第１段及び第２
段ディスプレーサ１３、１１２の内周壁部１３ｂ、１１
２ｂを正四角穴状とし、更に第１及び第２の接続ピン１
０１、１０２の接触部１０１ｂ、１０２ｂ（第１段及び
第２段ディスプレーサ１３、１１２の内周壁部１３ｂ、
１１２ｂとの回動及び摺動部分）を正四角柱状とする。
第１及び第２の接続ピン１０１、１０２の接触部１０１
ａ、１０２ａ（接続片１１１の円筒状の内周壁部１１１
ｃ、１１１ｄとの回動及び摺動部分）を丸棒状とした段
付きの第１及び第２の接続ピン１０１、１０２としても
良い。

【００７９】発明の実施の形態３ 図４は、更にこの発明の他の実施の形態である連結装置
の要部を示すもので、図４（ａ）は連結装置の要部を示
す断面図、図４（ｂ）は側面を示す断面図である。この
実施の形態は上記条件式（１）及び（２）を満たすよう
にしたものである。図において、１１５は例えば従来と
同様のアルミ合金製の図３に示す接続片１１１と同様の
正四角柱状の接続片であり、図に示すように矢印ＡＲと
直交する方向に貫通する上下の円形の貫通孔１１５ａ、
１１５ｂを形成する上下の円筒状の内周壁部１１５ｃ、
１１５ｄを有する。尚、上下の内周壁部１１５ｃ、１１
５ｄは所定の軸間距離をもって互いに直交している。

【００８０】１１６、１１７は高分子材料である充填材
入りのポリイミド樹脂、例えばベスペルＳＰ２１（商品
名）からなり接続片１１５の上下の内周壁部１１５ｃ、
１１５ｄに被覆されたコーティング層であり、図に示す
ように内周面１１６ａ、１１７ａを有する。１１８は図
１４に示す従来の第２段ディスプレーサ２２と同様のフ
ェノール樹脂製の円柱状の第２段ディスプレーサであ
り、円形の貫通孔１１８ａを形成する円筒状の内周壁部
１１８ｂと第１の接続ピン１０１が接触しないようにし
て通る左右の切り欠き部１１９を形成するＵ字形の周壁
部１１９ａを有する。

【００８１】ステンレス製の丸棒状の第１の接続ピン１
０１は第２段ディスプレーサ１１８に設けられた切り欠
き部１１９を通った状態で第１の接続ピン１０１の左右
の接触部１０１ｂとフェノール製の円筒状の第１段ディ
スプレーサ１３に設けられた左右の円筒状の内周壁部１
３ｂとは締まりばめによって第１段ディスプレーサ１３
の内周壁部１３ｂに装着され、第１の接続ピン１０１の
接触部１０１ａと接続片１１５に設けられた上側の内周
壁部１１５ｃに被覆されたコーティング層１１６の内周
面１１６ａとはスキマばめによって接続片１１５のコー
ティング層１１６の内周面１１６ａに摺動可能に装着さ
れている。ステンレス製の丸棒状の第２の接続ピン１０
２は第２の接続ピン１０２の左右の接触部１０２ｂと第
２段ディスプレーサ１１８に設けられた内周壁部１１８
ｂとは締まりばめによって第２段ディスプレーサ１１８
の内周壁部１１８ｂに装着され、第２の接続ピン１０２
の接触部１０２ａと接続片１１５に設けられた下側の内
周壁部１１５ｄに被覆されたコーティング層１１７の内
周面１１７ａとはスキマばめによって接続片１１５のコ
ーティング層１１７の内周面１１７ａに摺動可能に装着
されている。

【００８２】上記の接続片１１５、第１の接続ピン１０
１、第２の接続ピン１０２、第１段ディスプレーサ１３
の一端に設けられた第１の接続ピン１０１装着用の内周
壁部１３ｂ、第２段ディスプレーサ１１８の一端に設け
られた第２の接続ピン１０２装着用の内周壁部１１８ｂ
により連結装置１２０が構成されている。第１段ディス
プレーサ１３と第２段ディスプレーサ１１８とは、上記
のような状態で互いに直交する三方向に自由に動くよう
に連結装置１２０により連結されている。 尚、図にお
いて、その他のものについては、図１から図３及び図１
３、図１４のものと同様のものであるので相当するもの
に同一符号を付して説明を省略する。

【００８３】上記のように構成することにより、図３に
示す接続片１１１は、接続片全体がポリイミド樹脂製で
形成されているため高価であるが、図４に示す接続片１
１５はコーティング層１１６、１１７のみポリイミド樹
脂で形成され、母材は例えば従来と同様のアルミ合金製
が使えるため接続片１１１より安価にすることができ
る。

【００８４】この実施の形態では、接続片１１５に設け
られた上下の内周壁部１１５ｃ、１１５ｄに被覆された
コーティング層１１６、１１７に低摩擦係数を有する充
填材入りのポリイミド樹脂を用いたが、ポリイミド樹脂
に限られるものではなく、例えば低摩擦係数を有する３
フッ化樹脂や４フッ化樹脂等でも良い。又、第１段及び
第２段ディスプレーサ１３、１１８の内周壁部１３ｂ、
１１８ｂは円筒状及び第１及び第２の接続ピン１０１，
１０２は丸棒状のものを用いたが、次のように構成する
こともできる。図２の実施の形態と同様に、第１段及び
第２段ディスプレーサ１３、１１８の内周壁部１３ｂ、
１１８ｂを正四角穴状とし、更に第１及び第２の接続ピ
ン１０１、１０２の接触部１０１ｂ、１０２ｂ（第１段
及び第２段ディスプレーサ１３、１１８の内周壁部１３
ｂ、１１８ｂとの回動及び摺動部分）を正四角柱状とす
る。第１及び第２の接続ピン１０１、１０２の接触部１
０１ａ、１０２ａ（接続片１１５の円筒状の内周壁部１
１５ｃ、１１５ｄとの回動及び摺動部分）を丸棒状とし
た段付きの第１及び第２の接続ピン１０１、１０２とし
ても良い。

【００８５】発明の実施の形態４ 図５は、更にこの発明の他の実施の形態である連結装置
の要部の一部を示す断面図である。この実施の形態は上
記条件式（１）及び（２）を満たすようにしたものであ
る。図において、１２５は例えば従来と同様のアルミ合
金製の図４に示す接続片１１５と同様の正四角柱状の接
続片であり、図に示すように矢印ＡＲと直交する方向に
貫通する上下の円形の貫通孔１２５ａ、１２５ｂを形成
する上下の円筒状の内周壁部１２５ｃ、１２５ｄを有す
る。尚、上下の内周壁部１２５ｃ、１２５ｄは所定の軸
間距離をもって互いに直交している。１２６、１２７は
高分子材料である充填材入りのポリイミド樹脂製、例え
ばベスペルＳＰ（商品名）のスリーブであり、接続片１
２５の上下の内周壁部１２５ｃ、１２５ｄに抜け出ない
ように圧入され、内周面１２６ａ、１２７ａを有する。

【００８６】ステンレス製の丸棒状の第１の接続ピン１
０１は第１の接続ピン１０１の接触部１０１ａと接続片
１２５に設けられた上側の内周壁部１２５ｃに圧入され
たスリーブ１２６の内周面１２６ａとはスキマばめによ
って接続片１２５のスリーブ１２６の内周面１２６ａに
摺動可能に装着され、ステンレス製の丸棒状の第２の接
続ピン１０２は第２の接続ピン１０２の接触部１０２ａ
と接続片１２５に設けられた下側の内周壁部１２５ｄに
圧入されたスリーブ１２７の内周面１２７ａとはスキマ
ばめによって接続片１２５のスリーブ１２７の内周面１
２７ａに摺動可能に装着されている。第１段ディスプレ
ーサ１３と第１の接続ピン１０１及び第２段ディスプレ
ーサ１１８と第２の接続ピン１０２の構成は図４に示す
実施の形態と同様であるので説明を省略する。

【００８７】上記の接続片１２５、第１の接続ピン１０
１、第２の接続ピン１０２、第１段ディスプレーサ１３
の一端に設けられた第１の接続ピン１０１装着用の内周
壁部１３ｂ、第２段ディスプレーサ１１８の一端に設け
られた第２の接続ピン１０２装着用の内周壁部１１８ｂ
により連結装置１２８が構成されている。第１段ディス
プレーサ１３と第２段ディスプレーサ１１８とは、上記
のような状態で互いに直交する三方向に自由に動くよう
に連結装置１２８により連結されている。 尚、図にお
いて、その他のものについては、図１から図４及び図１
３、図１４のものと同様のものであるので相当するもの
に同一符号を付して説明を省略する。

【００８８】上記のように構成することにより、図３に
示す接続片１１１は、接続片全体がポリイミド樹脂製で
形成されているため高価であるが、図５に示す接続片１
２５はスリーブ１２６、１２７のみポリイミド樹脂製で
形成され、母材は例えば従来と同様のアルミ合金製が使
えるため接続片１１１より安価にすることができる。更
に、図４に示す接続片１１５はその内周壁部１１５ｃ、
１１５ｄにコーティング層１１６、１１７を被覆してい
るが、図５に示す接続片１２５はその内周壁部１２５
ｃ、１２５ｄにスリーブ１２６、１２７を圧入している
ので、コーティング層を施工するのに比べ、施工が容易
で作業性を良くすることができる。この実施の形態で
は、接続片１２５に設けられた上下の内周壁部１２５
ｃ、１２５ｄに圧入されたスリーブ１２６，１２７に低
摩擦係数を有する充填材入りのポリイミド樹脂製を用い
たが、ポリイミド樹脂製に限られるものではなく、例え
ば低摩擦係数を有する３フッ化樹脂製や４フッ化樹脂製
等でも良い。

【００８９】発明の実施の形態５ 図６は、更にこの発明の他の実施の形態である連結装置
の要部を示す断面図である。この実施の形態は上記条件
式（１）及び（２）を満たすようにしたものである。図
において、１４１は例えば従来と同様のアルミ合金製の
図３に示す接続片１１１と同様の正四角柱状の接続片で
あり、 図に示すように矢印ＡＲと直交する方向に貫通
する上下の円形の貫通孔１４１ａ、１４１ｂを形成する
上下の円筒状の内周壁部１４１ｃ、１４１ｄを有する。
尚、上下の内周壁部１４１ｃ、１４１ｄは所定の軸間距
離をもって互いに直交している。

【００９０】１４２、１４３は高分子材料である充填材
入りのポリイミド樹脂製、例えばベスペルＳＰ２１（商
品名）の図１４に示す第１及び第２の接続ピン１０１、
１０２と同様の丸棒状の第１及び第２の接続ピンであ
り、図に示すように第１の接続ピン１４２は接続片１４
１に設けられた上側の円筒状の内周壁部１４１ｃとの接
触部１４２ａ及び第１段ディスプレーサ１３に設けられ
た左右の円筒状の内周壁部１３ｂとの左右の接触部１４
２ｂを有する。第２の接続ピン１４３は接続片１４１に
設けられた下側の円筒状の内周壁部１４１ｄとの接触部
１４３ａ及び第２段ディスプレーサ１１２に設けられた
円形の貫通孔１１２ａを形成する円筒状の内周壁部１１
２ｂ（図６では接続片１４１の下側の貫通孔１４１ｂの
Ｙ方向に対し接続片１４１の背後に重なって図示されて
いる）との接触部１４３ｂを有する。

【００９１】第１の接続ピン１４２は従来と同様のフェ
ノール樹脂製の円筒状の第２段ディスプレーサ１１２に
設けられた左右の円形の貫通孔１１３を貫通した状態で
第１の接続ピン１４２の左右の接触部１４２ｂとフェノ
ール樹脂製の円筒状の第１段ディスプレーサ１３に設け
られた左右の内周壁部１３ｂとは締まりばめによって第
１段ディスプレーサ１３の内周壁部１３ｂに装着され、
第１の接続ピン１４２の接触部１４２ａと接続片１４１
に設けられた上側の内周壁部１４１ｃとはスキマばめに
よって接続片１４１の内周壁部１４１ｃに摺動可能に装
着されている。第２の接続ピン１４３は第２の接続ピン
１４３の接触部１４３ｂと第２段ディスプレーサ１１２
に設けられた内周壁部１１２ｂとは締まりばめによって
第２段ディスプレーサ１１２の内周壁部１１２ｂに装着
され、第２の接続ピン１４３の接触部１４３ａと接続片
１４１に設けられた下側の内周壁部１４１ｄとはスキマ
ばめによって接続片１４１の内周壁部１４１ｄに摺動可
能に装着されている。

【００９２】上記の接続片１４１、第１の接続ピン１４
２、第２の接続ピン１４３、第１段ディスプレーサ１３
の一端に設けられた第１の接続ピン１４２装着用の内周
壁部１３ｂ、第２段ディスプレーサ１１２の一端に設け
られた第２の接続ピン１４３装着用の内周壁部１１２ｂ
により連結装置１４０が構成されている。第１段ディス
プレーサ１３と第２段ディスプレーサ１１２とは、上記
のような状態で互いに直交する三方向に自由に動くよう
に連結装置１４０により連結されている。 尚、図にお
いて、その他のものについては、図１から図５及び図１
３、図１４のものと同様のものであるので相当するもの
に同一符号を付して説明を省略する。

【００９３】上記のように構成することにより、第１及
び第２の接続ピン１４２、１４３と接続片１４１との摺
動部（接続片１４１の内周壁部１４１ｃと第１の接続ピ
ン１４２の接触部１４２ａ間、接続片１４１の内周壁部
１４１ｄと第２の接続ピン１４３の接触部１４３ａ間）
の摩擦係数Ｋを図２の実施の形態と同様に従来のステン
レスとアルミ合金間に比べ小さくすることができること
に加えて、図３と同様に軸間距離Ｌを従来より短くする
ことができるので、これにより接続片１４１と第１の接
続ピン１４２との摺動部においては、より一層条件式
（１）のＤＡ＞２×Ｋ×（Ｌ−Ｄｐ１／２）及び条件式
（２）のＤＡ＞２×Ｋ×（Ｌ−Ｄｐ２／２）を満足した
関係となり、Ｘ方向の外力Ｆ１の大きさに関係なく常に
滑りうる構成となり、連結装置１４０の動きをスムーズ
にすることができる。

【００９４】この実施の形態では、第１及び第２の接続
ピン１４２、１４３に高分子材料である低摩擦係数を有
する充填材入りのポリイミド樹脂製を用いたが、ポリイ
ミド樹脂製に限られるものではなく、例えば低摩擦係数
を有する３フッ化樹脂製や４フッ化樹脂製等でも良い。
又、第１段及び第２段ディスプレーサ１３、１１２の内
周壁部１３ｂ、１１２ｂは円筒状及び第１及び第２の接
続ピン１４２，１４３は丸棒状のものを用いたが、次の
ように構成することもできる。図２の実施の形態と同様
に、第１段及び第２段ディスプレーサ１３、１１２の内
周壁部１３ｂ、１１２ｂを正四角穴状とし、更に第１及
び第２の接続ピン１４２、１４３の接触部１４２ｂ、１
４３ｂ（第１段及び第２段ディスプレーサ１３、１１２
の内周壁部１３ｂ、１１２ｂとの回動及び摺動部分）を
正四角柱状とする。第１及び第２の接続ピン１４２、１
４３の接触部１４２ａ、１４３ａ（接続片１４１の円筒
状の内周壁部１４１ｃ、１４１ｄとの回動及び摺動部
分）を丸棒状とした段付きの第１及び第２の接続ピン１
４２、１４３としても良い。

【００９５】発明の実施の形態６ 図７は、更にこの発明の他の実施の形態である連結装置
の要部を示す断面図である。この実施の形態は上記条件
式（１）及び（２）を満たすようにしたものである。図
において、１４４、１４５は図１４に示す第１及び第２
の接続ピン１０１、１０２と同様の丸棒状の第１及び第
２の接続ピンである。１４４ａ、１４５ａは例えば従来
と同様のステンレス製の第１及び第２の接続ピン１４
４、１４５の母材である。１４４ｂ、１４５ｂは高分子
材料である充填材入りのポリイミド樹脂、例えばベスペ
ルＳＰ２１（商品名）からなり第１及び第２の接続ピン
の母材１４４ａ、１４５ａの外周面部に被覆されたコー
ティング層である。図に示すように第１の接続ピン１４
４は接続片１４１に設けられた上側の円筒状の内周壁部
１４１ｃとの接触部１４４ｃ及び第１段ディスプレーサ
１３の左右の内周壁部１３ｂとの左右の接触部１４４ｄ
を有する。第２の接続ピン１４５は接続片１４１に設け
られた下側の円筒状の内周壁部１４１ｄとの接触部１４
５ｃ及び第２段ディスプレーサ１１８に設けられた円形
の貫通孔１１８ａを形成する円筒状の内周壁部１１８ｂ
（図７では接続片１４１の下側の貫通孔１４１ｂのＹ方
向に対し接続片１４１の背後に重なって図示されてい
る）との接触部１４５ｄを有する。

【００９６】第１の接続ピン１４４は第２段ディスプレ
ーサ１１８に設けられた切り欠き部１１９を通った状態
で第１の接続ピン１４４の左右の接触部１４４ｄと第１
段ディスプレーサ１３に設けられた左右の内周壁部１３
ｂとは締まりばめによって第１段ディスプレーサ１３の
内周壁部１３ｂに装着され、第１の接続ピン１４４の接
触部１４４ｃと接続片１４１に設けられた上側の内周壁
部１４１ｃとはスキマばめによって接続片１４１の内周
壁部１４１ｃに摺動可能に装着されている。第２の接続
ピン１４５は第２の接続ピン１４５の接触部１４５ｄと
第２段ディスプレーサ１１８に設けられた左右の内周壁
部１１８ｂとは締まりばめによって第２段ディスプレー
サ１１８の内周壁部１１８ｂに装着され、第２の接続ピ
ン１４５の接触部１４５ｃと接続片１４１に設けられた
下側の内周壁部１４１ｄとはスキマばめによって接続片
１４１の内周壁部１４１ｄに摺動可能に装着されてい
る。

【００９７】上記の接続片１４１、第１の接続ピン１４
４、第２の接続ピン１４５、第１段ディスプレーサ１３
の一端に設けられた第１の接続ピン１４４装着用の内周
壁部１３ｂ、第２段ディスプレーサ１１８の一端に設け
られた第２の接続ピン１４５装着用の内周壁部１１８ｂ
により連結装置１４８が構成されている。第１段ディス
プレーサ１３と第２段ディスプレーサ１１８とは、上記
のような状態で互いに直交する三方向に自由に動くよう
に連結装置１４８により連結されている。 尚、図にお
いて、その他のものについては、図１から図６及び図１
３、図１４のものと同様のものであるので相当するもの
に同一符号を付して説明を省略する。

【００９８】上記のように構成することにより、図６に
示す第１及び第２の接続ピン１４２、１４３は、接続ピ
ン全体がポリイミド樹脂製で形成されているため高価で
あるが、図７に示す第１及び第２の接続ピン１４４、１
４５はコーティング層１４４ｂ、１４５ｂのみポリイミ
ド樹脂で形成され、母材は例えば従来と同様のステンレ
ス製が使えるため第１及び第２の接続ピン１４２、１４
３より安価にすることができることに加えて、強度も高
くすることができる。この実施の形態では、第１及び第
２の接続ピン１４４、１４５の母材１４４ａ、１４５ａ
の外周面部に被覆されたコーティング層１４４ｂ、１４
５ｂに高分子材料である低摩擦係数を有する充填材入り
のポリイミド樹脂を用いたが、ポリイミド樹脂に限られ
るものではなく、例えば低摩擦係数を有する３フッ化樹
脂や４フッ化樹脂等でも良い。

【００９９】又、第１段及び第２段ディスプレーサ１
３、１１８の内周壁部１３ｂ、１１８ｂは円筒状及び第
１及び第２の接続ピン１４４，１４５は丸棒状のものを
用いたが、次のように構成することもできる。図２の実
施の形態と同様に、第１段及び第２段ディスプレーサ１
３、１１８の内周壁部１３ｂ、１１８ｂを正四角穴状と
し、更に第１及び第２の接続ピン１４４、１４５の接触
部１４４ｄ、１４５ｄ（第１段及び第２段ディスプレー
サ１３、１１８の内周壁部１３ｂ、１１８ｂとの回動及
び摺動部分）を正四角柱状とする。第１及び第２の接続
ピン１４４、１４５の接触部１４４ｃ、１４５ｃ（接続
片１４１の円筒状の内周壁部１４１ｃ、１４１ｄとの回
動及び摺動部分）を丸棒状とした段付きの第１及び第２
の接続ピン１４４、１４５としても良い。更に、コーテ
ィング層１４４ｂ、１４５ｂは第１及び第２の接続ピン
１４４、１４５の母材１４４ａ、１４５ａの外周面部全
体に被覆されているが、接続片１４１の円筒状の内周壁
部１４１ｃ、１４１ｄとの回動及び摺動部分である接触
部１４４ｃ、１４５ｃにコーティング層があれば良い。

【０１００】発明の実施の形態７ 図８は、更にこの発明の他の実施の形態である連結装置
の要部の一部を示す断面図である。この実施の形態は上
記条件式（１）及び（２）を満たすようにしたものであ
る。図において、１５４、１５５は図７に示す第１及び
第２の接続ピン１４４、１４５と同様の丸棒状の第１及
び第２の接続ピンである。１５４ａ、１５５ａは例えば
従来と同様のステンレス製の第１及び第２の接続ピン１
５４、１５５の母材である。１５４ｂ、１５５ｂは高分
子材料である充填材入りのポリイミド樹脂製、例えばベ
スペルＳＰ２１（商品名）のスリーブで、第１及び第２
の接続ピンの母材１５４ａ、１５５ａの外周面部に圧入
されている。

【０１０１】第１の接続ピン１５４は接続片１４１に設
けられた上側の円筒状の内周壁部１４１ｃとの接触部１
５４ｃ及び図７に示す第１段ディスプレーサ１３の左右
の円筒状の内周壁部１３ｂとの接触部１５４ｄを有す
る。第２の接続ピン１５５は接続片１４１に設けられた
下側の内周壁部１４１ｄとの接触部１５５ｃ及び図７に
示す第２段ディスプレーサ１１８に設けられた円形の貫
通孔１１８ａを形成する円筒状の内周壁部１１８ｂ（図
８では接続片１４１の下側の貫通孔１４１ｂのＹ方向に
対し接続片１４１の背後に重なって図示されている）と
の接触部１５５ｄを有する。

【０１０２】第１の接続ピン１５４は第１の接続ピン１
５４の接触部１５４ｃと接続片１４１に設けられた上側
の内周壁部１４１ｃとはスキマばめによって接続片１４
１の内周壁部１４１ｃに摺動可能に装着されている。第
２の接続ピン１５５は第２の接続ピン１５５の接触部１
５５ｃと接続片１４１に設けられた下側の内周壁部１４
１ｄとはスキマばめによって接続片１４１の内周壁部１
４１ｄに摺動可能に装着されている。第１段ディスプレ
ーサ１３と第１の接続ピン１５４及び第２段ディスプレ
ーサ１１８と第２の接続ピン１５５の構成は図７に示す
実施の形態と同様であるので説明を省略する。

【０１０３】上記の接続片１４１、第１の接続ピン１５
４、第２の接続ピン１５５、第１段ディスプレーサ１３
の一端に設けられた第１の接続ピン１５４装着用の内周
壁部１３ｂ、第２段ディスプレーサ１１８の一端に設け
られた第２の接続ピン１５５装着用の内周壁部１１８ｂ
により連結装置１５８が構成されている。第１段ディス
プレーサ１３と第２段ディスプレーサ１１８とは、上記
のような状態で互いに直交する三方向に自由に動くよう
に連結装置１５８により連結されている。 尚、図にお
いて、その他のものについては、図１から図７及び図１
３、図１４のものと同様のものであるので相当するもの
に同一符号を付して説明を省略する。

【０１０４】上記のように構成することにより、図６に
示す第１及び第２の接続ピン１４２、１４３は、接続ピ
ン全体がポリイミド樹脂製で形成されているため高価で
あるが、図８に示す第１及び第２の接続ピン１５４、１
５５はスリーブ１５４ｂ、１５５ｂのみポリイミド樹脂
製で形成され、母材は例えば従来と同様のステンレス製
が使えるため第１及び第２の接続ピン１４２、１４３よ
り安価にすることができることに加えて、強度も高くす
ることができる。更に、図７に示す第１及び第２の接続
ピン１４４、１４５は母材の外周面部にコーティング層
１４４ｂ、１４５ｂが被覆されているが、図８に示す第
１及び第２の接続ピン１５４、１５５は母材１５４ａ、
１５５ａの外周面部にスリーブ１５４ｂ、１５５ｂを圧
入しているので、コーティング層を施工するのに比べ、
施工が容易で作業性を良くすることができる。

【０１０５】この実施の形態では、第１及び第２の接続
ピン１５４、１５５の母材１５４ａ、１５５ａの外周面
部に圧入されたスリーブ１５４ｂ、１５５ｂに高分子材
料である低摩擦係数を有する充填材入りのポリイミド樹
脂製を用いたが、ポリイミド樹脂製に限られるものでは
なく、例えば低摩擦係数を有する３フッ化樹脂製や４フ
ッ化樹脂製等でも良い。

【０１０６】又、第１段及び第２段ディスプレーサ１
３、１１８の内周壁部１３ｂ、１１８ｂは円筒状及び第
１及び第２の接続ピン１５４，１５５は丸棒状のものを
用いたが、次のように構成することもできる。図２の実
施の形態と同様に、第１段及び第２段ディスプレーサ１
３、１１８の内周壁部１３ｂ、１１８ｂを正四角穴状と
し、更に第１及び第２の接続ピン１５４、１５５の接触
部１５４ｄ、１５５ｄ（第１段及び第２段ディスプレー
サ１３、１１８の内周壁部１３ｂ、１１８ｂとの回動及
び摺動部分）を正四角柱状とする。第１及び第２の接続
ピン１５４、１５５の接触部１５４ｃ、１５５ｃ（接続
片１４１の円筒状の内周壁部１４１ｃ、１４１ｄとの回
動及び摺動部分）を丸棒状とした段付きの第１及び第２
の接続ピン１５４、１５５としても良い。更に、スリー
ブ１５４ｂ、１５５ｂは第１及び第２の接続ピン１５
４、１５５の母材１５４ａ、１５５ａの外周面部全体に
圧入されているが、接続片１４１の円筒状の内周壁部１
４１ｃ、１４１ｄとの回動及び摺動部分である接触部１
５４ｃ、１５５ｃにスリーブがあれば良い。

【０１０７】発明の実施の形態８ 図９は、更にこの発明の他の実施の形態である連結装置
の要部を示す断面図である。この実施の形態は上記条件
式（３）及び（４）を満たすようにしたものである。こ
こでは、条件式（１）（２）の代わりに条件式（３）
（４）を満足するように正四角柱状の接続片１４１の一
辺の長さＤＡを第１段及び第２段ディスプレーサ１７
１、１７２の直径ＤＢ、ＤＣに置き換えたものである。
１７１、１７２は従来と同様のフェノール樹脂製の図１
４に示す第１段ディスプレーサ１３及び第２段ディスプ
レーサ２２と同様の円筒状の第２段ディスプレーサであ
る。第１段ディスプレーサ１７１は図に示すように、矢
印ＡＲと直交する方向に貫通する左右の円形の貫通孔１
７１ａを形成する左右の円筒状の内周壁部１７１ｂを有
する。

【０１０８】第２段ディスプレーサ１７２は図に示すよ
うに、矢印ＡＲの方向に直交して貫通する円形の貫通孔
１７２ａを形成する円筒状の内周壁部１７２ｂ（図９で
は接続片１４１の下側の貫通孔１４１ｂのＹ方向に対し
接続片１４１の背後に重なって点線で図示されている）
及び第１の接続ピン１０１が通る左右の切り欠き部１１
９を形成するＵ字形の周壁部１１９ａを有する。１７
３、１７４は高分子材料である充填材入りのポリイミド
樹脂製、例えばベスペルＳＰ２１（商品名）のスリーブ
であり、第１段ディスプレーサ１７１及び第２段ディス
プレーサ１７２の内周壁部１７１ｂ、１７２ｂに抜け出
ないように圧入され、内周面１７３ａ、１７４ａを有す
る。

【０１０９】第１の接続ピン１０１は第２段ディスプレ
ーサ１７２に設けられた切り欠き部１１９を通った状態
で第１の接続ピン１０１の接触部１０１ａと接続片１４
１に設けられた上側の円形の貫通孔１４１ａを形成する
上側の円筒状の内周壁部１４１ｃとは締まりばめによっ
て接続片１４１の内周壁部１４１ｃに装着され、第１の
接続ピン１０１の接触部１０１ｂと第１段ディスプレー
サ１７１に設けられた左右の内周壁部１７１ｂに装着さ
れた左右のスリーブ１７３の内周面１７３ａとはスキマ
ばめによって第１段ディスプレーサ１７１のスリーブ１
７３の内周面１７３ａに摺動可能に装着されている。第
２の接続ピン１０２は第２の接続ピン１０２の接触部１
０２ａと接続片１４１に設けられた下側の円形の貫通孔
１４１ｂを形成する円筒状の内周壁部１４１ｄとは締ま
りばめによって接続片１４１の内周壁部１４１ｄに装着
され、第２の接続ピン１０２の接触部１０２ｂと第２段
ディスプレーサ１７２に設けられた内周壁部１７２ｂに
装着されたスリーブ１７４の内周面１７４ａとはスキマ
ばめによって第２段ディスプレーサ１７２のスリーブ１
７４の内周面１７４ａに摺動可能に装着されている。

【０１１０】上記の接続片１４１、第１の接続ピン１０
１、第２の接続ピン１０２、第１段ディスプレーサ１７
１の一端に設けられた第１の接続ピン１０１装着用のス
リーブ１７３、第２段ディスプレーサ１７２の一端に設
けられた第２の接続ピン１０２装着用のスリーブ１７４
により連結装置１７８が構成されている。第１段ディス
プレーサ１７１と第２段ディスプレーサ１７２とは、上
記のような状態で互いに直交する三方向に自由に動くよ
うに連結装置１７８により連結されている。尚、図にお
いて、その他のものについては、図１から図８及び図１
３、図１４のものと同様のものであるので相当するもの
に同一符号を付して説明を省略する。

【０１１１】上記のように構成することにより、正四角
柱状の接続片１４１の一辺の長さＤＡを第１段ディスプ
レーサ１７１の直径ＤＢに置き換えることができ、ＤＢ
＞ＤＡであるから、条件式（３）を満たす実用的なより
滑り易い構成となるので、Ｘ方向の外力Ｆ１の大きさに
関係なく常に滑りうる構成となる。又、第２段ディスプ
レーサ１７２と第２の接続ピン１０２との摺動部（スリ
ーブ１７４の内周面１７４ａと第２の接続ピン１０２の
接触部１０２ｂ間）においても上記と同様に連結装置１
７８の動きをスムーズにすることができる。更に、第１
段ディスプレーサ１７１及び第２段ディスプレーサ１７
２の内周壁部１７１ｂ、１７２ｂにスリーブ１７３，１
７４を圧入しているので、施工が容易で作業性を良くす
ることができる。

【０１１２】この実施の形態では、第１段ディスプレー
サ１７１及び第２段ディスプレーサ１７２に設けられた
内周壁部１７１ｂ、１７２ｂに圧入されたスリーブ１７
３，１７４に高分子材料である低摩擦係数を有する充填
材入りのポリイミド樹脂製を用いたが、ポリイミド樹脂
製にかぎられるものではなく、例えば低摩擦係数を有す
る３フッ化樹脂製や４フッ化樹脂製等でも良い。

【０１１３】又、第１段及び第２段ディスプレーサ１７
１、１７２の内周壁部１７１ｂ、１７２ｂは円筒状、接
続片１４１の内周壁部１４１ｃ、１４１ｄも円筒状及び
第１及び第２の接続ピン１０１，１０２は丸棒状のもの
を用いたが、次のように構成することもできる。図２の
実施の形態と同様に、接続片１４１の内周壁部１４１
ｃ、１４１ｄを正四角穴状とし、第１及び第２の接続ピ
ン１０１、１０２の接触部１０１ａ、１０２ａ（接続片
１４１の内周壁部１４１ｃ、１４１ｄとの回動及び摺動
部分）を正四角柱状とする。第１及び第２の接続ピン１
０１、１０２の接触部１０１ｂ、１０２ｂ（第１段及び
第２段ディスプレーサ１７１、１７２のスリーブ１７
３、１７４の内周面１７３ａ、１７４ａとの回動及び摺
動部分）を丸棒状とした段付きの第１及び第２の接続ピ
ン１０１、１０２としても良い。上記のように構成する
ことにより、接続片１４１の内周壁部１４１ｃ、１４１
ｄと第１及び第２の接続ピン１０１、１０２の接触部１
０１ａ、１０２ａとの間を締まりばめにしなくても良く
なるので、組み立ての作業性を良くすることができる。
又、第１段ディスプレーサ１７１及び第２段ディスプレ
ーサ１７２に従来と同様のフェノール樹脂製のものを用
いたが、例えばステンレス製のものでも良い。

【０１１４】発明の実施の形態９ 図１０は、更にこの発明の他の実施の形態である連結装
置の要部を示す断面図である。この実施の形態は上記条
件式（３）及び（４）を満たすようにしたものである。
ここでは、条件式（１）（２）の代わりに条件式（３）
（４）を満足するように正四角柱状の接続片１４１の一
辺の長さＤＡを第１段及び第２段ディスプレーサ１７
１、１７２の直径ＤＢ、ＤＣに置き換えたものである。

【０１１５】１９１、１９２はステンレス製の図１４に
示す第１段ディスプレーサ１３及び第２段ディスプレー
サ２２と同様の円筒状の第２段ディスプレーサである。
第１段ディスプレーサ１９１は図に示すように、矢印Ａ
Ｒと直交する方向に貫通する左右の円形の貫通孔１９１
ａを形成する左右の円筒状の内周壁部１９１ｂを有す
る。第２段ディスプレーサ１９２は図に示すように、矢
印ＡＲと直交する方向に貫通する円形の貫通孔１９２ａ
を形成する円筒状の内周壁部１９２ｂ（図１０では接続
片１４１の下側の貫通孔１４１ｂのＹ方向に対し接続片
１４１の背後に重なって点線で図示されている）及び第
１の接続ピン１０１が通る左右の切り欠き部１１９を形
成するＵ字形の周壁部１１９ａを有する。１９３、１９
４は高分子材料である充填材入りのポリイミド樹脂、例
えばベスペルＳＰ２１（商品名）からなり第１段ディス
プレーサ１９１及び第２段ディスプレーサ１９２の内周
壁部１９１ｂ、１９２ｂに被覆されたコーティング層で
あり、内周面１９３ａ、１９４ａを有する。

【０１１６】第１の接続ピン１０１は第２段ディスプレ
ーサ１９２に設けられた切り欠き部１１９を通った状態
で第１の接続ピン１０１の接触部１０１ａと接続片１４
１に設けられた上側の円形の貫通孔１４１ａを形成する
上側の円筒状の内周壁部１４１ｃとは締まりばめによっ
て接続片１４１の内周壁部１４１ｃに装着され、第１の
接続ピン１０１の接触部１０１ｂと第１段ディスプレー
サ１９１に設けられた左右の内周壁部１９１ｂに被覆さ
れた左右のコーティング層１９３の内周面１９３ａとは
スキマばめによって第１段ディスプレーサ１９１のコー
ティング層１９３の内周面１９３ａに摺動可能に装着さ
れている。第２の接続ピン１０２は第２の接続ピン１０
２の接触部１０２ａと接続片１４１に設けられた下側の
円形の貫通孔１４１ｂを形成する下側の円筒状の内周壁
部１４１ｄとは締まりばめによって接続片１４１の内周
壁部１４１ｄに装着され、第２の接続ピン１０２の接触
部１０２ｂと第２段ディスプレーサ１９２の内周壁部１
９２ｂに被覆されたコーティング層１９４の内周面１９
４ａとはスキマばめによって第２段ディスプレーサ１９
２のコーティング層１９４の内周面１９４ａに摺動可能
に装着されている。

【０１１７】上記の接続片１４１、第１の接続ピン１０
１、第２の接続ピン１０２、第１段ディスプレーサ１９
１の一端に設けられた第１の接続ピン１０１装着用の内
周壁部１９１ｂに被覆されたコーティング層１９３、第
２段ディスプレーサ１９２の一端に設けられた第２の接
続ピン１０２装着用の内周壁部１９２ｂに被覆されたコ
ーティング層１９４により連結装置１９８が構成されて
いる。第１段ディスプレーサ１９１と第２段ディスプレ
ーサ１９２とは、上記のような状態で互いに直交する三
方向に自由に動くように連結装置１９８により連結され
ている。尚、図において、その他のものについては、図
１から図９及び図１３、図１４のものと同様のものであ
るので相当するものに同一符号を付して説明を省略す
る。

【０１１８】上記のように構成することにより、正四角
柱状の接続片１４１の一辺の長さＤＡを第１段ディスプ
レーサ１９１の直径ＤＢに置き換えることができ、ＤＢ
＞ＤＡであるから、条件式（３）を満たす実用的なより
滑り易い構成となるので、Ｘ方向の外力Ｆ１の大きさに
関係なく常に滑りうる構成となる。又、第２段ディスプ
レーサ１９２と第２の接続ピン１０２との摺動部（コー
ティング層１９４の内周面１９４ａと第２の接続ピン１
０２の接触部１０２ｂ間）においても上記と同様に連結
装置１９８の動きをスムーズにすることができる。

【０１１９】この実施の形態では、第１段ディスプレー
サ１９１及び第２段ディスプレーサ１９２に設けられた
内周壁部１９１ｂ、１９２ｂに被覆されたコーティング
層１９３，１９４に高分子材料である低摩擦係数を有す
る充填材入りのポリイミド樹脂を用いたが、ポリイミド
樹脂に限られるものではなく、例えば低摩擦係数を有す
る３フッ化樹脂や４フッ化樹脂等でも良い。

【０１２０】又、第１段及び第２段ディスプレーサ１９
１、１９２の内周壁部１９１ｂ、１９２ｂは円筒状、接
続片１４１の内周壁部１４１ｃ、１４１ｄも円筒状及び
第１及び第２の接続ピン１０１，１０２は丸棒状のもの
を用いたが、次のように構成することもできる。図２の
実施の形態と同様に、接続片１４１の内周壁部１４１
ｃ、１４１ｄを正四角穴状とし、第１及び第２の接続ピ
ン１０１、１０２の接触部１０１ａ、１０２ａ（接続片
１４１の内周壁部１４１ｃ、１４１ｄとの回動及び摺動
部分）を正四角柱状とする。第１及び第２の接続ピン１
０１、１０２の接触部１０１ｂ、１０２ｂ（第１段及び
第２段ディスプレーサ１９１、１９２のコーティング層
１９３、１９４の内周面１９３ａ、１９４ａとの回動及
び摺動部分）を丸棒状とした段付きの第１及び第２の接
続ピン１０１、１０２としても良い。 上記のように構
成することにより、接続片１４１の内周壁部１４１ｃ、
１４１ｄと第１及び第２の接続ピン１０１、１０２の接
触部１０１ａ、１０２ａとの間を締まりばめにしなくて
も良くなるので、組み立ての作業性を良くすることがで
きる。

【０１２１】発明の実施の形態１０ 図１１は、さらにこの発明の他の実施の形態である接続
装置の要部を示す断面図である。 図において、円板状
のナット止め板３００にはその中心部に円形の貫通孔３
００ａが設けられている。貫通孔３００ａは駆動軸３３
と接触しない十分な大きさにされている。ナット止め板
３００は第１段ディスプレーサ１３の上端部に取り付け
られており、駆動軸３３の一端が貫通孔３００ａを貫通
し、ナット収容部３０２内で取り付けナット３０１が螺
合されている。３０３は高分子材料である充填材入りの
ポリエーテルエーテルケトン（Ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｅｔ
ｈｅｒｋｅｔｏｎｅ）（以下ピーク樹脂と称す）樹脂製
の円板状の滑り板であり、その中心部に貫通孔３０３ａ
を形成する円筒状の内周壁部３０３ｂを有する。滑り板
３０３は所定の厚さを有し、ナット収容部３０２の大き
い方の穴部３０２ａの内周壁部３０２ｂと接触しないよ
うに十分小さい直径を有する。貫通孔３０３ａは円形で
駆動軸３３と接触しない十分な大きさにされている。

【０１２２】上下の滑り板３０３は駆動軸３３が上下の
滑り板３０３の貫通孔３０３ａを貫通した状態で、取り
付けナット３０１とナット止め板３００の間及び取り付
けナット３０１とナット収容部３０２の大きい方の穴部
３０２ａの底部３０２ｅの間に径方向に自由に動けるよ
うに挿入されている。取り付けナット３０１の厚さと上
下の滑り板３０３の厚さを合わせた軸方向高さは従来の
ものと同様にナット収容部３０２の大きい方の穴部３０
２ａの深さよりも僅かに小さくしてある。上側の滑り板
３０３はナット止め板３００に対し摺動可能である。
又、取り付けナット３０１とも同様に摺動可能にされて
いる。駆動軸３３が矢印ＡＲの上方に動いた時に、わず
かな隙間があるので上側の滑り板３０３がナット止め板
３００と衝突する。しかし、滑り板３０３により接触面
の摩擦係数を小さくしているので上側の滑り板３０３は
ナット止め板３００に対し摺動可能である。又、取り付
けナット３０１とも同様に摺動可能にされている。又、
駆動軸３３が下方に動いた時も同様で、わずかな隙間の
存在により取り付けナット３０１が下側の滑り板３０３
と衝突しても滑り板３０３により接触面の摩擦係数を小
さくしているので下側の滑り板３０３は取り付けナット
３０１と摺動可能に接触すると共にナット収容部３０２
の大きい方の穴部３０２ａの底部３０２ｅとも同様に摺
動可能にされている。

【０１２３】ナット収容部３０２は第１段ディスプレー
サ１３の上端部の中心部に設けられた直径の異なる２つ
の円筒状の段付き形状の穴部で上端部側の大きい方の穴
部３０２ａを形成する内周壁部３０２ｂ及び小さい方の
穴部３０２ｃを形成する内周壁部３０２ｄが設けられ取
り付けナット３０１を収容する収容部が形成されてい
る。上記の取り付けナット３０１、第１の当接摺動部と
しての図１１に示す上側の滑り板３０３、第２の当接摺
動部としての図１１に示す下側の滑り板３０３により本
発明の拡大部が構成されている。又、上記拡大部、掛止
部材としてのナット止め板３００、ナット収容部３０２
により接続装置３３０が構成されている。第１段ディス
プレーサ１３は上記のような状態で駆動軸３３に対して
直交する三方向に自由に動くように接続装置３３０によ
り駆動軸３３と接続されている。 尚、図において、そ
の他のものについては、図１３、図１４、図１５のもの
と同様のものであるので相当するものに同一符号を付し
て説明を省略する。

【０１２４】上記のように構成することにより、取り付
けナット３０１とナット止め板３００の間の接触部の摩
擦係数Ｋの値はピーク樹脂とアルミ間で０．１〜０．
２、ピーク樹脂とステンレス間で０．１〜０．２とな
り、従来の製品のステンレスとアルミ間の値０．８２に
比べ各々１／８〜１／４、１／８〜１／４程にすること
ができ、取り付けナット３０１とナット収容部３０２の
底部３０２ｅの間の接触部の摩擦係数Ｋの値はピーク樹
脂とフェノール樹脂間で０．１〜０．２、ピーク樹脂と
ステンレス間で０．１〜０．２となり、従来の製品のス
テンレスとフェノール樹脂間の値０．５に比べ各々１／
５〜１／２．５、１／５〜１／２．５程にすることがで
きるので、これにより取り付けナット部の動きが常にス
ムーズになり、接続装置の動きをスムーズにすることが
できる。この実施の形態では、滑り板３０３に低摩擦係
数を有しクリープ特性の良い充填材入りのピーク樹脂製
を用いたが、ピーク樹脂に限られるものではなく、例え
ば低摩擦係数を有する３フッ化樹脂や４フッ化樹脂等で
も良い。又、滑り板３０３に限られるものではなく、取
り付けナット３０１の両面に低摩擦係数を有する高分子
材料からなる滑り層を被覆したものでも良い。更に、取
り付けナット３０１全体を低摩擦係数を有する高分子材
料によって形成したものでも良い。

【０１２５】又、上記ではギフォード・マクマホン冷凍
機に用いるものについて述べたが、その他の冷凍サイク
ル、例えばスターリング冷凍機やビルマイヤー冷凍機、
クロード冷凍機、ソルベー冷凍機にも使用できる。また
２段式冷凍機に用いるものについて述べたが、単段式や
３段式以上の冷凍機にも使用できる。

【０１２６】発明の実施の形態１１ 図１２は、さらにこの発明の実施の形態である突出部分
離型ディスプレーサの要部を示す断面図である。図にお
いて、４００は高分子材料であるガラスエポキシ製の円
筒状のディスプレーサである。図に示すようにディスプ
レーサ４００はその外周面部を周方向に取り巻く上下の
環状溝４００ａを形成する凹部４００ｂを有する。４１
０は高分子材料である超高分子量ポリエチレン製の断面
形状が長方形のリング状の帯状体である。図に示すよう
に帯状体４１０はシリンダの内周壁部との摺動部の接触
部分である外周面４１０ａを有し、ディスプレーサ４０
０の環状溝４００ａを形成する凹部４００ｂとの接触部
分である内周面４１０ｂを有する。

【０１２７】帯状体４１０は図１２に示すように、帯状
体４１０の内周面４１０ｂとディスプレーサ４００の環
状溝４００ａを形成する凹部４００ｂとは軸方向に殆ど
隙間のない状態で且つ加熱してはめた後の冷却時の残留
応力による締まりばめによってディスプレーサ４００の
上下の環状溝４００ａを形成する凹部４００ｂに強固に
装着されている。上記のディスプレーサ４００、帯状体
４１０により突出部分離型ディスプレーサ４２０が構成
されている。突出部分離型ディスプレーサ４２０はシリ
ンダの内周壁部と帯状体４１０の外周面４１０ａとが摺
動可能状態でシリンダ内を往復運動するようにシリンダ
内に装着されている。尚、図において、その他のものに
ついては、図１から図１１、図１３、図１４、図１５の
ものと同様のものであるので相当するものに同一符号を
付して説明を省略する。

【０１２８】上記のように構成することにより、帯状体
４１０は帯状体４１０の内周面４１０ｂとディスプレー
サ４００の環状溝４００ａを形成する凹部４００ｂとは
残留応力による締まりばめによってディスプレーサ４０
０の上下の環状溝４００ａを形成する凹部４００ｂに強
固に装着されているので、特別な接着手段を講じる必要
なく固定することができると共に軸方向にずれることが
ないことに加え、長時間運転した後のメンテナンスで
は、帯状体４１０を交換することでディスプレーサ４０
０の再利用が可能となり安価にすることができ、省資源
にも役立つ。又、帯状体４１０が強固に固定されるの
で、高精度に機械加工ができるため、帯状体４１０の薄
肉加工も容易にでき、シリンダと突出部である帯状体４
１０間の隙間を小さくすることができる。例えば厚さ２
００マイクロメートルの帯状体４１０を使用すれば、７
０Ｋまで冷却された際の収縮量は８マイクロメートル程
度でシリンダと突出部である帯状体４１０間の隙間（５
０マイクロメートル）に及ぼす影響は少なく作動流体の
対流の発生を防止することができる。又、シリンダと突
出部分離型ディスプレーサ４２０の突出部である超高分
子量ポリエチレン製の帯状体４１０の外周面４１０ａの
間の接触部分の摩耗特性はシリンダと従来と同様の綿布
入のフェノール樹脂製のディスプレーサの突出部の間の
接触部分の摩耗特性に比べて、１／１５０にすることが
でき、更に摩擦係数Ｋも１／５〜１／２．５程にするこ
とができるので、これにより突出部分離型ディスプレー
サ４２０の動きがスムーズになり、例えば従来と同様の
綿布入のフェノール樹脂製のディスプレーサ１３、２２
に比べ摺動部の接触部分の摩擦・摩耗特性を良くするこ
とができる。

【０１２９】又、突出部分離型ディスプレーサ４２０の
ディスプレーサ４００はガラスエポキシ製で形成されて
いるため、吸湿しないのでディスプレーサ４００からの
放出水分がなく氷結による摺動部での摩擦力の増大をな
くすことができる。ディスプレーサ４００を構成するガ
ラスエポキシは高分子材料であるためコーティングを施
されていない帯状体４１０以外のディスプレーサ４００
の外周面が直接シリンダと触れた場合でも擦れによる摩
擦熱の発生を少なくすることができる。従って突出部分
離型ディスプレーサ４２０の動きがスムーズになり、例
えば従来と同様の綿布入のフェノール樹脂製のディスプ
レーサ１３、２２に比べ摺動部の接触部分の摩擦・摩耗
特性を良くすることができる。更に、シール部のリーク
をなくすことができる。

【０１３０】この実施の形態では、帯状体４１０に低温
時の摩擦・磨耗特性に優れた超高分子量ポリエチレン製
を用いたが、超高分子量ポリエチレン製に限られるもの
ではなく、例えば低摩擦係数を有する充填材入りの３フ
ッ化樹脂や４フッ化樹脂等でも良い。又、ディスプレー
サ４００の外周面部に設けられた環状溝４００ａを形成
する凹部４００ｂの底部の表面の形状は外周面と段付き
の同心円状の円筒状の表面に限られるものではなく、例
えば凹凸形状やローレット目状や円筒状表面に平面部を
設けた形状等でも良い。

【０１３１】又、上記ではギフォード・マクマホン冷凍
機に用いるものについて述べたが、その他の冷凍サイク
ル、例えばスターリング冷凍機やビルマイヤー冷凍機、
クロード冷凍機、ソルベー冷凍機にも使用できる。また
２段式冷凍機に用いるものについて述べたが、単段式や
３段式以上の冷凍機にも使用できる。

【０１３２】発明の実施の形態１２ この発明の他の実施の形態である突出部分離型ディスプ
レーサ４２０の製造方法の一例を図１２を参照しながら
説明する。最初にディスプレーサ４００の外周面部に設
けられた上下の環状溝を形成する凹部４００ａを機械加
工する。帯状体４１０に使用される高分子材料は柔らか
く、薄くすると加工精度がでないため、機械加工しろを
残した厚肉の帯状体４１０を作る。内径はディスプレー
サ４００の環状溝を形成する凹部４００ａの外径より小
さめにする。これを熱湯等で膨張させ、内径部がディス
プレーサ４００の直径より大きくなってからディスプレ
ーサ４００の外周面部に設けられた環状溝を形成する凹
部４００ａに挿入する。帯状体４１０全体がほぼ均一に
常温になると、帯状体４１０は所定の残留応力による締
まりばめによってディスプレーサ４００の環状溝を形成
する凹部４００ａに強固に装着される。次に厚肉でディ
スプレーサ４００の環状溝を形成する凹部４００ａに強
固に装着された帯状体４１０を機械加工装置に取り付
け、帯状体４１０の外径ＤＤを所定の寸法に機械加工す
る。

【０１３３】上記の製造方法により、帯状体４１０は帯
状体４１０の内周面４１０ｂとディスプレーサ４００の
環状溝４００ａを形成する凹部４００ｂとは残留応力に
よる締まりばめによってディスプレーサ４００の上下の
環状溝４００ａを形成する凹部４００ｂに強固に装着さ
れているので、特別な接着手段を講じる必要なく固定す
ることができると共に軸方向にずれることがないことに
加え、長時間運転した後のメンテナンスでは、帯状体４
１０を交換することでディスプレーサ４００の再利用が
可能となり安価にすることができ、省資源にも役立つ。
又、帯状体４１０が強固に固定されるので、高精度に機
械加工ができるため、帯状体４１０の薄肉加工も容易に
でき、シリンダと突出部である帯状体４１０間の隙間を
小さくすることができる。例えば厚さ２００マイクロメ
ートルの帯状体４１０を使用すれば、７０Ｋまで冷却さ
れた際の収縮量は８マイクロメートル程度でシリンダと
突出部である帯状体４１０間の隙間（５０マイクロメー
トル）に及ぼす影響は少なく作動流体の対流の発生を防
止することができる。又、シリンダと突出部分離型ディ
スプレーサ４２０の突出部である超高分子量ポリエチレ
ン製の帯状体４１０の外周面４１０ａの間の接触部分の
摩耗特性はシリンダと従来と同様の綿布入のフェノール
樹脂製のディスプレーサの突出部の間の接触部分の摩耗
特性に比べて、１／１５０にすることができ、更に摩擦
係数Ｋも１／５〜１／２．５程にすることができるの
で、これにより突出部分離型ディスプレーサ４２０の動
きがスムーズになり、例えば従来と同様の綿布入のフェ
ノール樹脂製のディスプレーサ１３、２２に比べ摺動部
の接触部分の摩擦・摩耗特性を良くすることができる。

【０１３４】又、突出部分離型ディスプレーサ４２０の
ディスプレーサ４００はガラスエポキシ製で形成されて
いるため、吸湿しないのでディスプレーサ４００からの
放出水分がなく氷結による摺動部での摩擦力の増大をな
くすことができる。ディスプレーサ４００を構成するガ
ラスエポキシは高分子材料であるためコーティングを施
されていない帯状体４１０以外のディスプレーサ４００
の外周面が直接シリンダと触れた場合でも擦れによる摩
擦熱の発生を少なくすることができる。従って突出部分
離型ディスプレーサ４２０の動きがスムーズになり、例
えば従来と同様の綿布入のフェノール樹脂製のディスプ
レーサ１３、２２に比べ摺動部の接触部分の摩擦・摩耗
特性を良くすることができる。更に、シール部のリーク
をなくすことができる。

【０１３５】この実施の形態では、帯状体４１０に低温
時の摩擦・磨耗特性に優れた超高分子量ポリエチレン製
を用いたが、超高分子量ポリエチレン製に限られるもの
ではなく、例えば低摩擦係数を有する充填材入りの３フ
ッ化樹脂や４フッ化樹脂等でも良い。又、ディスプレー
サ４００の外周面部に設けられた環状溝４００ａを形成
する凹部４００ｂの底部の表面の形状は外周面と段付き
の同心円状の円筒状の表面に限られるものではなく、例
えば凹凸形状やローレット目状や円筒状表面に平面部を
設けた形状等でも良い。又、帯状体４１０の加工を切削
による機械加工で実施したが、研磨等でも良い。

【０１３６】

【発明の効果】以上のように、この発明の請求項１に記
載の極低温冷凍機によれば、複数の冷却装置と連結装置
と接続装置とを有する極低温冷凍機であって、冷却装置
は、シリンダとこのシリンダ内に配設されたディスプレ
ーサとを有するものであり、連結装置は、第１の継ぎ手
部材と第１の軸部材と第２の継ぎ手部材と第２の軸部材
と中間部材とを有するものであって、第１の継ぎ手部材
と中間部材とは第１の軸部材により第１の継ぎ手部材と
第１の軸部材とにまたは第１の軸部材と中間部材とに設
けられた第１の軸方向摺動部及び第１の継ぎ手部材と第
１の軸部材とにまたは第１の軸部材と中間部材とに設け
られた第１の周方向摺動部を介して連結され、第２の継
ぎ手部材と中間部材とは第１の軸部材と所定間隔を設け
て交差配設された第２の軸部材により第２の継ぎ手部材
と第２の軸部材とにまたは第２の軸部材と中間部材とに
設けられた第２の軸方向摺動部及び第２の継ぎ手部材と
第２の軸部材とにまたは第２の軸部材と中間部材とに設
けられた第２の周方向摺動部を介して連結され、第１の
軸方向摺動部は中間部材が第１の継ぎ手部材に対して第
１の軸部材の軸方向に移動しうるように中間部材が第２
の軸部材から受ける第１の軸部材の軸方向の力により第
１の軸方向摺動部に発生する偶力が第１の軸方向摺動部
に発生する摩擦力以下になるようにされ、第１の周方向
摺動部は中間部材が第１の継ぎ手部材に対して第１の軸
部材の軸と直交する方向に回動しうるようにされ、第２
の軸方向摺動部は中間部材が第２の継ぎ手部材に対して
第２の軸部材の軸方向に移動しうるように中間部材が第
１の軸部材から受ける第２の軸部材の軸方向の力により
第２の軸方向摺動部に発生する偶力が第２の軸方向摺動
部に発生する摩擦力以下になるようにされたものであ
り、複数の冷却装置は各シリンダがその軸がほぼ同一軸
上にあるようにして固定され、各ディスプレーサは連結
装置の第１及び第２の継ぎ手部材が第１及び第２の軸部
材の軸方向が往復運動の方向と交差するようにして各デ
ィスプレーサにそれぞれに固着されることにより連結さ
れ、ディスプレーサの一方が接続装置を介して駆動軸に
接続されて各ディスプレーサが各シリンダ内にて往復運
動して作動流体を移動させるものとしたので、連結装置
が円滑に動き各ディスプレーサの往復運動方向の軸心が
ずれたり傾いたりしていてもディスプレーサの往復運動
における摩擦熱の発生が少なくなるので、冷凍能力の低
下を防止でき、又冷却性能が安定する。

【０１３７】この発明の請求項２に記載の極低温冷凍機
によれば、第１の軸部材と第２の軸部材とが接触しない
ように微小な所定の間隔を設けて中間部材に連結された
ものとしたので、第１の軸方向摺動部と第２の軸方向摺
動部に発生する偶力が小さくなり中間部材が第１の軸部
材と第２の軸部材から受ける第１の軸部材と第２の軸部
材の軸方向の力の大きさに関係なく連結装置が円滑に動
くことに加え連結装置の長さが短くなって熱の侵入を少
なくすることができるので、冷凍能力の低下を防止で
き、又冷却性能が安定する。

【０１３８】この発明の請求項３に記載の極低温冷凍機
によれば、第１及び第２の軸方向摺動部が第１の軸部材
と中間部材とに及び第２の軸部材と中間部材とにそれぞ
れ設けられたものとしたので、連結装置が円滑に動き各
ディスプレーサの往復運動方向の軸心がずれたり傾いた
りしていてもディスプレーサの往復運動における摩擦熱
の発生が少なくなるので、冷凍能力の低下を防止でき、
又冷却性能が安定する。

【０１３９】この発明の請求項４に記載の極低温冷凍機
によれば、第１及び第２の軸部材が円筒状の同じ寸法の
同じ材料の丸棒軸部材で形成されたものであって中間部
材にそれぞれ設けられた円筒状の貫通孔部に貫通されて
丸棒部材と貫通孔部とがそれぞれ第１の軸方向摺動部兼
第１の周方向摺動部及び第２の軸方向摺動部兼第２の周
方向摺動部とされたものであり、次の条件式 Ｄ１＞２×Ｋ１×（Ｌ−（Ｄｐ１）／２） ここに、Ｄ１ ：中間部材の貫通孔部の長さ Ｋ１ ：第１の軸部材と中間部材の貫通孔との摩擦係数 Ｌ ：第１の軸部材と第２の軸部材との軸間距離 Ｄｐ１：第１の軸部材の直径 をみたすものとしたので、連結装置が円滑に動き各ディ
スプレーサの往復運動方向の軸心がずれたり傾いたりし
ていてもディスプレーサの往復運動における摩擦熱の発
生が少なくなるので、冷凍能力の低下を防止でき、又冷
却性能が安定する。

【０１４０】この発明の請求項５に記載の極低温冷凍機
によれば、第１及び第２の軸部材は金属で形成され、中
間部材は高分子材料で形成されたものとしたので、連結
装置が円滑に動き各ディスプレーサの往復運動方向の軸
心がずれたり傾いたりしていてもディスプレーサの往復
運動における摩擦熱の発生が少なくなるので、冷凍能力
の低下を防止でき、又冷却性能が安定する。

【０１４１】この発明の請求項６に記載の極低温冷凍機
によれば、第１及び第２の軸方向摺動部において摺動す
る両部材の各摺動部の少なくとも一方は金属に対する摩
擦係数がフェノール樹脂よりも低い高分子材料にて形成
されたものとしたので、摺動部における摩擦熱の発生が
少なくなるので、冷凍能力の低下を防止でき、又冷却性
能が安定する。

【０１４２】この発明の請求項７に記載の極低温冷凍機
によれば、高分子材料がポリイミド樹脂であるものとし
たので、摺動部における摩擦熱の発生が少なくなるの
で、冷凍能力の低下を防止でき、又冷却性能が安定す
る。

【０１４３】この発明の請求項８に記載の極低温冷凍機
によれば、両部材の摺動部が高分子材料のコーティング
層にて形成されたものとしたので、従来の材料にコーテ
ィング層を施して使用できるため安価にすることができ
る。

【０１４４】この発明の請求項９に記載の極低温冷凍機
によれば、両部材の摺動部が高分子材料のスリーブにて
形成されたものとしたので、従来の材料にスリーブを施
して使用できるため安価にすることができる。

【０１４５】この発明の請求項１０に記載の極低温冷凍
機によれば、接続装置が、ディスプレーサの端部に設け
られ開口部を有する収容部及び開口部近傍に設けられた
金属製の掛止部材と、金属に対する摩擦係数がフェノー
ル樹脂よりも低い高分子材料にてそれぞれ形成された第
１と第２の当接摺動部を有し収容部にディスプレーサの
往復運動方向及びこれと直角方向に移動可能に収容され
るとともに掛止部材により収容部から抜け出ないように
第１の当接摺動部が掛止される拡大部とを有するもので
あり、拡大部が駆動軸に固設され、駆動軸の往復運動に
より拡大部の第１及び第２の当接摺動部が収容部及び掛
止部に交互に当接してディスプレーサを往復運動させる
ものとしたので、接続装置が円滑に動きディスプレーサ
と駆動軸との往復運動方向の軸心がずれたり傾いたりし
ていてもディスプレーサの往復運動における摩擦熱の発
生が少なくなるので、冷凍能力の低下を防止でき、又冷
却性能が安定する。

【０１４６】この発明の請求項１１に記載の極低温冷凍
機によれば、第１と第２の当接摺動部が高分子材料で形
成されたものとしたので、接続装置が円滑に動きディス
プレーサと駆動軸との往復運動方向の軸心がずれたり傾
いたりしていてもディスプレーサの往復運動における摩
擦熱の発生が少なくなるので、冷凍能力の低下を防止で
き、又冷却性能が安定する。

【０１４７】この発明の請求項１２に記載の極低温冷凍
機によれば、シリンダとディスプレーサとを有する冷却
装置を設けた極低温冷凍機であって、ディスプレーサ
は、その外周部に軸方向に所定の間隔をおいて設けられ
周方向の環状溝を形成する複数の凹部と、凹部から突出
するようにして複数の凹部にそれぞれ締まり嵌め状態で
嵌合された帯状体とを有するものであり、ディスプレー
サはシリンダ内に配設され駆動軸に接続されてシリンダ
内にて往復運動して帯状体がシリンダと摺動し作動流体
を移動させるものとしたので、摺動部である帯状体の材
料をディスプレーサの材料に限定されずに自由に選択で
きるため安価にすることができることに加え帯状体の取
り外しができ摺動部が磨耗したら帯状体を交換できるこ
とによりディスプレーサは容易に再利用できるため安価
にすることができる。

【０１４８】この発明の請求項１３に記載の極低温冷凍
機によれば、帯状体が高分子材料によって形成されたも
のとしたので、低温時における摩擦・磨耗特性がフェノ
ール樹脂よりも低い高分子材料の帯状体を使用すること
ができることによりディスプレーサの往復運動における
摩擦熱の発生が少なくなるので、冷凍能力の低下を防止
でき、又冷却性能が安定する。

【０１４９】この発明の請求項１４に記載の極低温冷凍
機によれば、高分子材料が超高分子量ポリエチレンであ
るものとしたので、ディスプレーサの往復運動における
摩擦熱の発生が少なくなるので、冷凍能力の低下を防止
でき、又冷却性能が安定する。

【０１５０】この発明の請求項１５に記載の極低温冷凍
機によれば、ディスプレーサがガラスエポキシであるも
のとしたので、フェノール樹脂のディスプレーサに比べ
ディスプレーサからの放出水分がなく氷結による摩擦力
の増大をなくすことができるとともにディスプレーサの
外周面が直接シリンダに触れた場合でも擦れによる摩擦
熱の発生を少なくすることができる。

【０１５１】この発明の請求項１６に記載の極低温冷凍
機の製造方法によれば、外径部に加工代を設けた加工前
帯状体をディスプレーサの凹部に締まり嵌めにて嵌合さ
せたのち、加工前帯状体を加工して所定の外径寸法を有
する帯状体とする製造方法としたので、高精度に帯状体
を加工することができディスプレーサとシリンダとの隙
間を小さくすることができるため作動流体の対流の発生
を防止することができるので、冷凍能力の低下を防止で
き、冷却性能が安定する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態における動作原理を説
明するためのもので、２つのディスプレーサを連結する
連結装置の要部を示す説明用断面図である。

【図２】 この発明の実施の一形態である連結装置の要
部を示す断面図である。

【図３】 この発明の他の実施の形態である連結装置の
要部を示す断面図である。

【図４】 更に、この発明の他の実施の形態である連結
装置の要部を示すもので、（ａ）は連結装置の要部を示
す断面図、（ｂ）は側面を示す断面図である。

【図５】 更に、この発明の他の実施の形態である連結
装置の要部の部を示す断面図である。

【図６】 更に、この発明の他の実施の形態である連結
装置の要部を示す断面図である。

【図７】 更に、この発明の他の実施の形態である連結
装置の要部を示す断面図である。

【図８】 更に、この発明の他の実施の形態である連結
装置の要部の部を示す断面図である。

【図９】 更に、この発明の他の実施の形態である連結
装置の要部を示す断面図である。

【図１０】 更に、この発明の他の実施の形態である連
結装置の要部を示す断面図である。

【図１１】 更に、この発明の他の実施の形態である接
続装置の要部を示す断面図である。

【図１２】 更に、この発明の他の実施の形態である突
出部分離型ディスプレーサの要部を示す断面図である。

【図１３】 従来のギフォード・マクマホンサイクルの
極低温冷凍機を示す構成図である。

【図１４】 従来のギフォード・マクマホンサイクルの
極低温冷凍機の連結装置部の拡大図である。

【図１５】 従来のギフォード・マクマホンサイクルの
極低温冷凍機の接続装置部の拡大図である。

【符号の説明】

１：作動流体、１０：第１段シリンダ、１１：上部ガス
空間室、１２：第１段膨張室、１３：第１段ディスプレ
ーサ、１３ｂ：内周壁部、１４：第１段蓄冷器、２０：
第２段シリンダ、２１：第２段膨張室、２２：第２段デ
ィスプレーサ、２２ｂ：内周壁部、２３：第２段蓄冷
器、３０：駆動用モータ、３３：駆動軸、１００：接続
片、１００ｃ：内周壁部、１００ｄ：内周壁部、１０
１：接続ピン、１０１ａ：接触部、１０１ｂ：接触部、
１０２：接続ピン、１０２ａ：接触部、１０２ｂ：接触
部、１０４：連結装置、１０５：接続片、１０５ｃ：内
周壁部、１０５ｄ：内周壁部、１０８：連結装置、１１
１：接続片、１１１ｃ：内周壁部、１１１ｄ：内周壁
部、１１２：第２段ディスプレーサ、１１２ｂ：内周壁
部、１１４：連結装置、１１５：接続片、１１５ｃ：内
周壁部、１１５ｄ：内周壁部、１１６：コーティング
層、１１７：コーティング層、１１８：第２段ディスプ
レーサ、１１８ｂ：内周壁部、１１９：切り欠き部、１
２０：連結装置、１２５：接続片、１２５ｃ：内周壁
部、１２５ｄ：内周壁部、１２６：スリーブ、１２７：
スリーブ、１２８：連結装置、１４０：連結装置、１４
１：接続片、１４１ｃ：内周壁部、１４１ｄ：内周壁
部、１４２：接続ピン、１４２ａ：接触部、１４２ｂ：
接触部、１４３：接続ピン、１４３ａ：接触部、１４３
ｂ：接触部、１４４：接続ピン、１４４ｂ：コーティン
グ層、１４４ｃ：接触部、１４４ｄ：接触部、１４５：
接続ピン、１４５ｂ：コーティング層、１４５ｃ：接触
部、１４５ｄ：接触部、１４８：連結装置、１５４：接
続ピン、１５４ｂ：スリーブ、１５４ｃ：接触部、１５
４ｄ：接触部、１５５：接続ピン、１５５ｂ：スリー
ブ、１５５ｃ：接触部、１５５ｄ：接触部、１５８：連
結装置、１７１：第１段ディスプレーサ、１７１ｂ：内
周壁部、１７２：第２段ディスプレーサ、１７２ｂ：内
周壁部、１７３：スリーブ、１７４：スリーブ、１７
８：連結装置、１９１：第１段ディスプレーサ、１９１
ｂ：内周壁部、１９２：第２段ディスプレーサ、１９２
ｂ：内周壁部、１９３：コーティング層、１９４：コー
ティング層、１９８：連結装置、３００：ナット止め
板、３０１：取り付けナット、３０２：ナット収容部、
３０２ｅ：底部、３０３：滑り板、３２０：接続装置、
３３０：接続装置、４００：ディスプレーサ、４００
ａ：環状溝、４００ｂ：凹部、４１０：帯状体、４１０
ａ：外周面、４１０ｂ：内周面、４２０：突出部分離型
ディスプレーサ、９００：接続片、９００ｃ：内周壁
部、９００ｄ：内周壁部、９０１：接続ピン、９０１
ａ：接触部、９０１ｂ：接触部、９０２：接続ピン、９
０２ａ：接触部、９０２ｂ：接触部、９０４：連結装
置、Ｘ：中心軸方向、Ｙ：中心軸方向、ＤＡ：一辺の長
さ、ＤＢ：直径、ＤＣ：直径、ＤＤ：外径、Ｄｐ１：直
径、Ｄｐ２：直径、Ｌ：軸間距離。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長尾 政志 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の冷却装置と連結装置と接続装置と
   を有する極低温冷凍機であって、 上記冷却装置は、シリンダとこのシリンダ内に配設され
   たディスプレーサとを有するものであり、 上記連結装置は、第１の継ぎ手部材と第１の軸部材と第
   ２の継ぎ手部材と第２の軸部材と中間部材とを有するも
   のであって、 上記第１の継ぎ手部材と上記中間部材とは上記第１の軸
   部材により上記第１の継ぎ手部材と上記第１の軸部材と
   にまたは上記第１の軸部材と上記中間部材とに設けられ
   た第１の軸方向摺動部及び上記第１の継ぎ手部材と上記
   第１の軸部材とにまたは上記第１の軸部材と上記中間部
   材とに設けられた第１の周方向摺動部を介して連結さ
   れ、 上記第２の継ぎ手部材と上記中間部材とは上記第１の軸
   部材と所定間隔を設けて交差配設された上記第２の軸部
   材により上記第２の継ぎ手部材と上記第２の軸部材とに
   または上記第２の軸部材と上記中間部材とに設けられた
   第２の軸方向摺動部及び上記第２の継ぎ手部材と上記第
   ２の軸部材とにまたは上記第２の軸部材と上記中間部材
   とに設けられた第２の周方向摺動部を介して連結され、 上記第１の軸方向摺動部は上記中間部材が上記第１の継
   ぎ手部材に対して上記第１の軸部材の軸方向に移動しう
   るように上記中間部材が上記第２の軸部材から受ける上
   記第１の軸部材の軸方向の力により上記第１の軸方向摺
   動部に発生する偶力が上記第１の軸方向摺動部に発生す
   る摩擦力以下になるようにされ、 上記第１の周方向摺動部は上記中間部材が上記第１の継
   ぎ手部材に対して上記第１の軸部材の軸と直交する方向
   に回動しうるようにされ、 上記第２の軸方向摺動部は上記中間部材が上記第２の継
   ぎ手部材に対して上記第２の軸部材の軸方向に移動しう
   るように上記中間部材が上記第１の軸部材から受ける上
   記第２の軸部材の軸方向の力により上記第２の軸方向摺
   動部に発生する偶力が上記第２の軸方向摺動部に発生す
   る摩擦力以下になるようにされたものであり、 複数の上記冷却装置は各シリンダがその軸がほぼ同一軸
   上にあるようにして固定され、上記各ディスプレーサは
   上記連結装置の上記第１及び第２の継ぎ手部材が上記第
   １及び第２の軸部材の軸方向が上記往復運動の方向と交
   差するようにして上記各ディスプレーサにそれぞれに固
   着されることにより連結され、上記ディスプレーサの一
   方が上記接続装置を介して駆動軸に接続されて上記各デ
   ィスプレーサが各シリンダ内にて往復運動して作動流体
   を移動させる極低温冷凍機。
2. 【請求項２】 第１の軸部材と第２の軸部材とは接触し
   ないように微小な所定の間隔を設けて中間部材に連結さ
   れたものであることを特徴とする請求項１記載の極低温
   冷凍機。
3. 【請求項３】 第１及び第２の軸方向摺動部は第１の軸
   部材と中間部材とに及び第２の軸部材と中間部材とにそ
   れぞれ設けられたものあることを特徴とする請求項２記
   載の極低温冷凍機。
4. 【請求項４】 第１及び第２の軸部材は円筒状の同じ寸
   法の同じ材料の丸棒軸部材で形成されたものであって中
   間部材にそれぞれ設けられた円筒状の貫通孔部に貫通さ
   れて上記丸棒部材と上記貫通孔部とがそれぞれ第１の軸
   方向摺動部兼第１の周方向摺動部及び第２の軸方向摺動
   部兼第２の周方向摺動部とされたものであり、次の条件
   式 Ｄ１＞２×Ｋ１×（Ｌ−（Ｄｐ１）／２） ここに、Ｄ１ ：中間部材の貫通孔部の長さ Ｋ１ ：第１の軸部材と中間部材の貫通孔との摩擦係数 Ｌ ：第１の軸部材と第２の軸部材との軸間距離 Ｄｐ１：第１の軸部材の直径 をみたすものであることを特徴とする請求項３記載の極
   低温冷凍機。
5. 【請求項５】 第１及び第２の軸部材は金属で形成さ
   れ、中間部材は高分子材料で形成されたものであること
   を特徴とする請求項４記載の極低温冷凍機。
6. 【請求項６】 第１及び第２の軸方向摺動部において摺
   動する両部材の各摺動部の少なくとも一方は金属に対す
   る摩擦係数がフェノール樹脂よりも低い高分子材料にて
   形成されたものであることを特徴とする請求項１記載の
   極低温冷凍機。
7. 【請求項７】 高分子材料はポリイミド樹脂であること
   を特徴とする請求項６記載の極低温冷凍機。
8. 【請求項８】 両部材の摺動部は高分子材料のコーティ
   ング層にて形成されたものであることを特徴とする請求
   項６記載の極低温冷凍機。
9. 【請求項９】 両部材の摺動部は高分子材料のスリーブ
   にて形成されたものであることを特徴とする請求項６記
   載の極低温冷凍機。
10. 【請求項１０】 接続装置は、ディスプレーサの端部に
    設けられ開口部を有する収容部及び上記開口部近傍に設
    けられた金属製の掛止部材と、金属に対する摩擦係数が
    フェノール樹脂よりも低い高分子材料にてそれぞれ形成
    された第１と第２の当接摺動部を有し上記収容部にディ
    スプレーサの往復運動方向及びこれと直角方向に移動可
    能に収容されるとともに上記掛止部材により上記収容部
    から抜け出ないように上記第１の当接摺動部が掛止され
    る拡大部とを有するものであり、上記拡大部が駆動軸に
    固設され、駆動軸の往復運動により上記拡大部の第１及
    び第２の当接摺動部が上記収容部及び上記掛止部に交互
    に当接してディスプレーサを往復運動させるものである
    ことを特徴とする請求項１に記載の極低温冷凍機。
11. 【請求項１１】 第１と第２の当接摺動部は高分子材料
    で形成されたものであることを特徴とする請求項１０記
    載の極低温冷凍機。
12. 【請求項１２】 シリンダとディスプレーサとを有する
    冷却装置を設けた極低温冷凍機であって、 上記ディスプレーサは、その外周部に軸方向に所定の間
    隔をおいて設けられ周方向の環状溝を形成する複数の凹
    部と、上記凹部から突出するようにして上記複数の凹部
    にそれぞれ締まり嵌め状態で嵌合された帯状体とを有す
    るものであり、 上記ディスプレーサは上記シリンダ内に配設され駆動軸
    に接続されてシリンダ内にて往復運動して上記帯状体が
    上記シリンダと摺動し作動流体を移動させる極低温冷凍
    機。
13. 【請求項１３】 帯状体は高分子材料によって形成され
    たものであることを特徴とする請求項１２記載の極低温
    冷凍機。
14. 【請求項１４】 高分子材料は超高分子量ポリエチレン
    であることを特徴とする請求項１３記載の極低温冷凍
    機。
15. 【請求項１５】 ディスプレーサはガラスエポキシであ
    ることを特徴とする請求項１２記載の極低温冷凍機。
16. 【請求項１６】 外径部に加工代を設けた加工前帯状体
    をディスプレーサの凹部に締まり嵌めにて嵌合させたの
    ち、上記加工前帯状体を加工して所定の外径寸法を有す
    る帯状体とすることを特徴とする請求項１２記載の極低
    温冷凍機の製造方法。