(57)【要約】【課題】組立時の作業性が良好な極低温冷凍装置のディスプレーサとヨークとの係合構造を提供すること。【解決手段】ディスプレーサ３の端面に固定された押え板１２の長孔１３に、ヨーク４の先端に固定された係合部材８と回転阻止部材１０を挿入する。ヨーク４を軸回りに回転させることによって、ディスプレーサの凹部６内で係合部材８を回転させて、係合部材８を押え板１２の裏面に係合可能にする。回転阻止部材１０を、長孔１３に係合した状態で凹部６側に押し込んで、回転阻止部材の凹部１１を係合部材８に係合させる。ディスプレーサ３の端面に押え板１２を固定した後、ヨーク４の先端の係合部材８をディスプレーサの凹部６内に配置できるので、係合構造の組立時の作業が容易になる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長孔（１３）を有する押え板（１２）と、
端面の少なくとも一部が上記押え板（１２）で覆われたディスプレーサ（３）と、
上記ディスプレーサ（３）に駆動力を伝達するヨーク（４）と、
上記押え板の長孔（１３）の底に連なると共に、上記長孔（１３）の長手方向の寸法と同等以上の径寸法を有する凹所と、
上記ヨーク（４）の先端に固定されていると共に、上記長孔（１３）に挿通可能で上記凹所の壁面と係合可能な係合部材（８）と、
上記ヨーク（４）に対して回転可能であると共に上記係合部材（８）に係合可能であり、かつ、上記長孔（１３）に係合可能である回転阻止部材（１０）と
を備えることを特徴とする極低温冷凍装置のディスプレーサとヨークとの係合構造。
【請求項２】
請求項１に記載の極低温冷凍装置のディスプレーサとヨークの係合構造において、
上記回転阻止部材（１０）は凹部（１１）を有し、かつ、上記ヨーク（４）に対して軸方向に移動可能であって、上記凹部（１１）が上記係合部材（８）に係合することを特徴とする極低温冷凍装置のディスプレーサとヨークとの係合構造。
【請求項３】
請求項１または２に記載の極低温冷凍装置のディスプレーサとヨークの係合構造において、
上記係合部材（８）の底面近傍の側部に係止溝（８１）を備え、
上記回転阻止部材の凹部（１１）の内面に係止爪（１０１）を備え、
上記回転阻止部材の係止爪（１０１）が、上記係合部材の係止溝（８１）に係止することを特徴とする極低温冷凍装置のディスプレーサとヨークの係合構造。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１つに記載の極低温冷凍装置のディスプレーサとヨークとの係合構造において、
上記回転阻止部材（１０）は、樹脂からなることを特徴とする極低温冷凍装置のディスプレーサとヨークとの係合構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、極低温冷凍装置のディスプレーサとヨークの係合構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えばＧＭ（ギフォード・マクマホン）型の極低温冷凍装置は、
順次連結された第１段ディスプレーサおよび第２ディスプレーサを、ヘリウムが満たされたシリンダ内で長軸方向に往復駆動して、上記第１ディスプレーサのヘッドに４０Ｋ（ケルビン）程度の寒冷を生成すると共に、上記第２ディスプレーサのヘッドに４．２Ｋ程度の寒冷を生成している（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
上記極低温冷凍装置は、上記第１ディスプレーサの他端と、この第１ディスプレーサを駆動するヨークの一端とを、係止部を備えた係合構造によって係合している。上記ヨークは、モータおよびクランク機構によって、長軸方向に往復駆動されるようになっている。
【０００４】
上記極低温冷凍装置のディスプレーサとヨークとの係合構造は、上記第１ディスプレーサの他端面に形成された凹部と、上記ヨークの一端に固定されていると共に、上記凹部の径よりも小さい径を有して筒状をなす上記係止部と、上記第１ディスプレーサの他端面に固定される押え板とを有する。上記押え板は、上記ヨークの径よりも大きく、かつ、上記係止部の径よりも小さい径を有する挿通孔を備える。この挿通孔に上記ヨークを挿通すると共に、このヨークの一端の上記係止部を上記凹部内に収容した状態で、上記押え板を第１ディスプレーサの端面に固定する。上記係止部の軸方向長さと上記凹部の深さとを略同じに形成することによって、上記ヨークが軸方向に往復駆動された際、このヨークと第１ディスプレーサとの長軸方向の相対変位が殆ど生じないようにしている。一方、上記係止部の径を上記凹部の径よりも小さくすると共に、上記ヨークの径を上記押え板の挿通孔の径よりも小さくすることによって、上記ヨークと第１ディスプレーサとの間に、長軸直角方向の相対変位が多少生じるようにしている。こうして、上記ヨークで上記第１ディスプレーサを往復駆動する際、上記ディスプレーサがシリンダ内でこじれ等を生じることなく滑らかに摺動するようにしている。
【０００５】
上記従来の極低温冷凍装置のディスプレーサとヨークとの係合構造は、製造工程において、先ず、上記モータおよびクランク機構に連結された上記ヨークを上記押え板の挿通孔に挿通し、この挿通孔から突出したヨークの先端に、上記係止部を固定する。そして、上記ヨークの先端の係止部を、上記第１ディスプレーサの端面の凹部内に収容して、この第１ディスプレーサの端面に上記押え板をボルトで固定する。つまり、上記凹部内に係止部を収容させた後に、上記押え板を第１ディスプレーサに固定している。
【０００６】
【特許文献１】
特許第２６１７６８１号公報（第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の極低温冷凍装置のディスプレーサとヨークとの係合構造は、上記凹部内に係止部を収容した後に、上記押え板をボルトで第１ディスプレーサに固定するので、上記ディスプレーサが上記モータおよびクランク機構に近接した状態で、上記ボルトを締めることになって、作業性が悪いという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、組立時の作業性が良好な極低温冷凍装置のディスプレーサとヨークとの係合構造を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明のディスプレーサとヨークとの係合構造は、
長孔を有する押え板と、
端面の少なくとも一部が上記押え板で覆われたディスプレーサと、
上記ディスプレーサに駆動力を伝達するヨークと、
上記押え板の長孔の底に連なると共に、上記長孔の長手方向の寸法と同等以上の径寸法を有する凹所と、
上記ヨークの先端に固定されていると共に、上記長孔に挿通可能で上記凹所の壁面と係合可能な係合部材と、
上記ヨークに対して回転可能であると共に上記係合部材に係合可能であり、かつ、上記長孔に係合可能である回転阻止部材と
を備えることを特徴としている。
【００１０】
請求項１に記載のディスプレーサとヨークとの係合構造によれば、上記押え板によって、上記ディスプレーサの端面の少なくとも一部が覆われる。この押え板の長孔に、上記ヨークの先端に固定された係合部材が挿通されると共に、上記回転阻止部材の少なくとも一部が挿入されて係合可能となる。例えば上記ヨークが軸回りに回転されることによって、上記係合部材が上記凹所内で回転し、この係合部材が上記凹所の壁面と係合可能になる。このとき、上記回転阻止部材は、上記ヨークに対して回転可能であるので、上記長孔に係合した状態が保たれる。そして、上記回転阻止部材を上記係合部材に係合する。これによって、上記係合部材およびヨークは、上記ディスプレーサおよび押え板に対して、上記ヨークの軸回りの回転が阻止される。したがって、上記ヨークは押え板の長孔から抜けることなく、上記凹所の壁面に係止可能な状態が保持される。また、上記ヨークとディスプレーサとの相対回転が阻止される。
【００１１】
上記ディスプレーサとヨークとの係合構造を形成する際、まず、上記ディスプレーサに押え板を固定し、この後、上記係合部材を、上記押え板の長孔を挿通して、この長孔の底に連なる凹所内に配置する。したがって、従来の係合構造におけるように、凹部内に係合部材を配置した状態で、押え板を第１ディスプレーサにボルトで固定する必要がない。したがって、従来におけるように、上記第１ディスプレーサが、ヨークを駆動するモータ等に近接した状態で、ボルト締め等を行なう必要がない。その結果、本発明のディスプレーサとヨークとの係合構造は、組立時において、従来より良好な作業性を有する。
【００１２】
請求項２に記載の極低温冷凍装置のディスプレーサとヨークの係合構造は、請求項１に記載の極低温冷凍装置のディスプレーサとヨークの係合構造において、上記回転阻止部材は凹部を有し、この凹部が上記係合部材に係合することを特徴としている。
【００１３】
請求項２の極低温冷凍装置のディスプレーサとヨークとの係合構造によれば、上記回転阻止部材は凹部を有し、かつ、上記ヨークに対して軸方向に移動可能であって、上記凹部が上記係合部材に係合するので、このディスプレーサとヨークとの係合構造を形成する際、上記回転阻止部材と係合部材とが、簡易かつ確実に係合される。
【００１４】
請求項３の発明の極低温冷凍装置のディスプレーサとヨークの係合構造は、請求項１または２に記載の極低温冷凍装置のディスプレーサとヨークの係合構造において、
上記係合部材の底面近傍の側部に係止溝を備え、
上記回転阻止部材の凹部の内面に係止爪を備え、
上記回転阻止部材の係止爪が、上記係合部材の係止溝に係止することを特徴としている。
【００１５】
請求項３の極低温冷凍装置のディスプレーサとヨークの係合構造によれば、上記回転阻止部材の係止爪が、上記係合部材の係止溝に係止するので、上記回転阻止部材と係合部材とが、確実に係合される。
【００１６】
請求項４の発明の極低温冷凍装置のディスプレーサとヨークの係合構造は、請求項１乃至３のいずれか１つに記載の極低温冷凍装置のディスプレーサとヨークとの係合構造において、
上記回転阻止部材は、樹脂からなることを特徴としている。
【００１７】
請求項４の極低温冷凍装置のディスプレーサとヨークの係合構造によれば、上記回転阻止部材は、樹脂からなり、この樹脂は、比較的小さい弾性率を有するので、上記係合部材に容易に係合させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００１９】
図１（ａ），（ｂ）は、本発明の極低温冷凍装置のディスプレーサとヨークとの係合構造を示す図である。図１（ａ）は、ディスプレーサ３の長軸方向の断面図であり、図１（ｂ）は、上記ディスプレーサ３のヨーク４に係合された側の端面を示す平面図である。本実施形態では、ＧＭ型の極低温冷凍装置に設けた係合構造について説明する。
【００２０】
この極低温冷凍装置のディスプレーサとヨークとの係合構造１は、上記ディスプレーサ３のヘッドと反対側の端部と、このディスプレーサ３を長軸方向に往復駆動するヨーク４の先端部とを係合するものである。上記ディスプレーサ３のヘッドと反対側の端面に、この端面の全面を覆う押え板１２をボルト１４，１４，１４…で固定している。この押え板１２の略中央には、略楕円形状を有する長孔１３を設けている。上記ディスプレーサ３の端面には、上記押え板の長孔１３に連なると共に、この長孔１６の長手方向の寸法よりも大きい直径を有する円筒形の凹部６を形成している。この凹部６と、上記押え板１２の裏面とで、凹所を形成している。この凹部６内には、上記ヨーク４の先端にピン９で固定された係合部材８を配置している。この係合部材８は、図１（ｂ）の平面図において、上記押え板の長孔１３の断面積よりも多少小さい断面積を有して、この長孔１３に挿通可能に形成している。この係合部材８を、上記平面図における長手方向が上記長孔１３の長手方向に対して略直角をなすように、上記凹部６内に配置している。これによって、上記係合部材８が、上記凹所の壁面としての押え板１２の裏面に係合可能になっている。上記係合部材８は、上記ディスプレーサの凹部６の深さと略同一の厚みを有している。
【００２１】
上記ヨーク４には、樹脂としてのポリアセタール樹脂からなる回転阻止部材１０を、この回転阻止部材１０よりもヨーク４の先端から遠い側に、このヨーク４の軸回りに回転可能に、かつ、上記ヨーク４の軸方向に移動可能に取り付けている。この回転阻止部材１０が、上記係合部材８に係合している。この回転阻止部材１０は、図１（ｂ）の平面図において、上記係合部材８の形状と略同一の楕円形状を有すると共に、この回転阻止部材１０の長軸が上記係合部材８の長軸と略直角をなすように、上記係合部材８に係合している。この回転阻止部材１０は、上記ヨーク４の先端側に凹部を有し、この凹部が、上記係合部材８に係合している。また、この回転阻止部材１０は、上記押え板の長孔１３に係合している。
【００２２】
上記ディスプレーサ３は、内部に蓄冷器１５を収容しており、この蓄冷器１５を、ヨーク４側の端面に形成した開口と、ヘッド側の端面近傍に形成した開口とに、各々連通路を介して連通している。
【００２３】
上記ヨーク４の他端には、図示しないクランク機構を介してモータの出力軸を接続し、このモータによって上記ヨーク４を長軸方向に往復駆動するようになっている。
【００２４】
上記構成のディスプレーサとヨークとの係合構造１を有する極低温冷凍装置は、上記ディスプレーサ３のヘッドに、このディスプレーサ３の径よりも小さい径を有する第２のディスプレーサを連結し、上記ディスプレーサ３および第２のディスプレーサを、２つのシリンダ内に各々収容している。上記ディスプレーサ３が収容されたシリンダ内には、上記ディスプレーサ３のヘッド側およびヨーク側４に各々空室を形成している。また、上記第２のディスプレーサが収容されたシリンダ内には、上記第２のディスプレーサのヘッド側に空室を形成している。上記ディスプレーサのヨーク側の空室とヘッド側の空室とを、上記蓄冷器１５を介して上記連通路で連通している。また、上記ディスプレーサのヘッド側の空室と、上記第２ディスプレーサのヘッド側の空室とを、上記第２のディスプレーサ内に収容された蓄冷器を介して連通路で連通している。
【００２５】
上記極低温冷凍装置は、以下のように動作する。すなわち、上記モータによってヨーク４が往復駆動され、このヨーク４によって、上記ディスプレーサ３と第２のディスプレーサとが、上記２つのシリンダ内で各々往復駆動される。これと共に、上記ディスプレーサ３のヨーク４側の空室に、高圧のヘリウムガスが断続的に供給される。
【００２６】
上記ディスプレーサ３のヨーク４側の空室は、上記ディスプレーサ３の往復動によって体積が増減し、この体積の増減サイクルに、上記ヘリウムガスの断続的な供給サイクルが同期されることによって、この空室内のヘリウムガスが断熱膨張して降温する。この降温したヘリウムガスが、上記連通路を通して蓄冷器１５に移動し、この蓄冷器１５に冷熱が蓄積される。上記ディスプレーサ３のヘッド側の空室では、上記蓄冷器１５からのヘリウムガスが断熱膨張して、さらに降温する。このディスプレーサ３のヘッド側の空室で降温したヘリウムガスは、上記第２のディスプレーサ内の蓄冷器に移動し、この蓄冷器に冷熱が蓄積される。そして、上記第２のディスプレーサのヘッド側の空室で、上記蓄冷器からのヘリウムガスが断熱膨張し、さらに降温する。これによって、上記ディスプレーサ３のヘッドに、４０Ｋ程度の寒冷が生成されると共に、上記第２ディスプレーサのヘッドに、４．２Ｋ程度の寒冷が生成される。
【００２７】
上記極低温冷凍装置のディスプレーサとヨークとの係合構造では、上記ヨーク４がディスプレーサ３のヘッド側に駆動されたときに、上記係合部材８が凹部６の底に係止する一方、上記上記ヨーク４がディスプレーサ３のヘッドと逆側に駆動されたときに、上記係合部材８が押え板１２の裏面に係止する。ここで、上記係合部材８は、上記ディスプレーサの凹部６の深さと略同一の厚みに形成されているので、上記ヨーク４とディスプレーサ３との間に、上記ヨーク４の長軸方向の相対変位が殆ど生じない。一方、上記係合部材８は、この係合部材８が挿通される長孔１３の断面積よりも大きい断面積を有する凹部６内に配置されている。また、上記長孔１３に係合する回転阻止部材１０は、上記係合部材８の断面積と略同じ断面積を有して上記長孔１３の断面積よりも多少小さい断面積を有する。したがって、上記ヨーク４とディスプレーサ３との間に、上記ヨーク４の長軸直角方向の相対変位が多少生じる。これによって、上記ヨーク４で往復駆動されるディスプレーサ３は、シリンダ内でこじれ等を生じることなく滑らかに摺動することができる。
【００２８】
また、上記係合部材８に係合した回転阻止部材１０が、上記長孔１３に係合しているので、上記係合部材８を介してヨーク４に連結されたディスプレーサ３は、往復駆動される際、長軸回りに回転することが確実に防止される。したがって、上記ディスプレーサ３とシリンダとの間の異常摩擦などの不都合が、効果的に回避できる。また、上記係合部材８が押え板の長孔１３から抜けることが無い。
【００２９】
上記極低温冷凍装置の組立時において、このディスプレーサとヨークとの係合構造１は、以下のようにして形成する。
【００３０】
まず、図２（ａ）に示すように、上記ディスプレーサ３に押え板１２を固定し、この後、上記押え板の長孔１３に、上記ヨーク４の先端に固定された係合部材８と回転阻止部材１０とを、矢印Ａで示すように挿入する。これによって、上記係合部材８は上記ディスプレーサの凹部６内に位置すると共に、上記回転阻止部材１０は上記長孔１３に嵌合する。
【００３１】
そして、図２（ｂ）に示すように、上記ヨーク４を軸回りに矢印Ｂの方向に回転させることによって、上記係合部材８を上記凹部６内で回転させる。これによって、上記係合部材８が上記押え板１２の裏面に係止可能になる。このとき、上記回転阻止部材１０は、上記ヨーク４に対して回転可能であるので、上記長孔１３に係合した状態が保たれる。
【００３２】
続いて、上記長孔１３に係合した状態の上記回転阻止部材１０を、上記凹部６側に押し込むことによって、上記係合部材８に係合させる。上記回転阻止部材１０は、ポリアセタール樹脂からなり、比較的小さい弾性率を有するので、上記係合部材８に容易に係合させることができる。また、図２（ａ）に示すように、上記係合部材８は、底面近傍の側部に係止溝８１を備え、上記回転阻止部材１０は、凹部の内面に係止爪１０１を備える。上記回転阻止部材１０が係合部材８に係合したとき、図３に示すように、上記回転阻止部材の係止爪１０１が、上記係合部材の係止溝８１に係止する。したがって、上記回転阻止部材１０と係合部材８とを、確実に係合することができる。
【００３３】
上記ディスプレーサとヨークとの係合構造は、上記ディスプレーサ３の端面に押え板６をボルト１４で固定した後、この押え板６の長孔１３を介して凹部６内に係止部材８を配置する。したがって、従来の係合構造におけるように、第１ディスプレーサの凹部内に、ヨークの先端の係合部材を配置した状態で、押え板を第１ディスプレーサにボルトで固定する必要がない。つまり、従来におけるように、上記第１ディスプレーサがヨーク駆動用のモータ等に近接した状態で、ボルト締め等を行なう必要がない。その結果、本発明のディスプレーサとヨークとの係合構造は、組立時の作業性を、従来よりも良好にできる。
【００３４】
上記実施形態において、上記ディスプレーサの端面に形成した凹部６は、上記長孔１３の長手方向の寸法よりも大きい径寸法を有したが、上記長孔１３の長手方向の寸法と同等以上の寸法であればよい。要は、上記長孔１３に挿通された係合部材８を、上記押え板１２の裏面に係合可能な状態に回動できる寸法であればよい。
【００３５】
また、上記実施形態において、上記押え板の長孔１３に連なる凹所は、上記ディスプレーサの端面に形成した凹部６と上記押え板１２とで形成したが、上記押え板に、端面側に開口する長孔と、この長孔の長手方向の寸法と同等以上の径寸法を有して裏面側に開口する径大孔とを形成し、この径大孔を有する押え板を、端面を平坦に形成したディスプレーサに固定して、上記径大孔と端面とで形成してもよい。
【００３６】
上記実施形態において、上記ディスプレーサとヨークとの係合構造は、ＧＭ型の極低温冷凍装置に用いたが、例えばスターリング冷凍機等の他の極低温冷凍装置に用いることもできる。
【００３７】
上記実施形態において、上記係合構造でヨーク４に係合されたディスプレーサ３は、さらに第２ディスプレーサが連結されたが、この第２ディスプレーサは無くてもよく、あるいは、上記第２ディスプレーサに更に第３のディスプレーサを連結してもよい。
【００３８】
また、上記係合部材８、回転阻止部材１０および押え板の長孔１３は、楕円形状を有したが、楕円以外の矩形などの他の形状を有してもよい。
【００３９】
また、上記回転阻止部材１０は、ポリアセタール樹脂以外の例えばフェノール樹脂、ポリアミド樹脂等で形成してもよい。
【００４０】
また、上記回転阻止部材の係止爪１０１および上記係合部材の係止溝８１は、無くてもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上より明らかなように、請求項１の発明のディスプレーサとヨークとの係合構造によれば、長孔を有する押え板と、端面の少なくとも一部が上記押え板で覆われたディスプレーサと、上記ディスプレーサに駆動力を伝達するヨークと、上記押え板の長孔の底に連通すると共に、上記長孔の長手方向の寸法と同等以上の径寸法を有する凹所と、上記ヨークの先端に固定されていると共に、上記長孔に挿通可能で上記凹所の壁面と係合可能な係合部材と、上記ヨークに対して回転可能であると共に上記係合部材に係合可能であり、かつ、上記長孔に係合可能である回転阻止部材とを備えるので、この係合構造を形成する際、上記ディスプレーサに押え板を固定した後、上記押え板の長孔を介して、この長孔の底に連なる凹所に上記係合部材を配置できる。したがって、従来におけるように、上記第１ディスプレーサがモータ等に近接した状態で、ボルト締め等を行なう必要がないので、係合構造の形成時の作業性を従来よりも向上できる。
【００４２】
請求項２に記載の極低温冷凍装置のディスプレーサとヨークの係合構造によれば、請求項１に記載の極低温冷凍装置のディスプレーサとヨークの係合構造において、上記回転阻止部材は凹部を有し、かつ、上記ヨークに対して軸方向に移動可能であって、上記凹部が上記係合部材に係合するので、上記回転阻止部材と係合部材とを、簡易かつ確実に係合できる。
【００４３】
請求項３の発明の極低温冷凍装置のディスプレーサとヨークの係合構造によれば、請求項１または２に記載の極低温冷凍装置のディスプレーサとヨークの係合構造において、上記係合部材の底面近傍の側部に係止溝を備え、上記回転阻止部材の凹部の内面に係止爪を備え、上記回転阻止部材の係止爪が、上記係合部材の係止溝に係止するので、上記回転阻止部材と係合部材とを確実に係合できる。
【００４４】
請求項４の発明の極低温冷凍装置のディスプレーサとヨークの係合構造によれば、請求項１乃至３のいずれか１つに記載の極低温冷凍装置のディスプレーサとヨークとの係合構造において、上記回転阻止部材は、樹脂からなるので、上記係合部材に容易に係合させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ），（ｂ）は、本発明の実施形態の極低温冷凍装置のディスプレーサとヨークとの係合構造を示す図であり、図１（ａ）は、ディスプレーサの長軸方向の断面図であり、図１（ｂ）は、ディスプレーサのヨークに係合された側の端面を示す平面図である。
【図２】図２（ａ），（ｂ）は、極低温冷凍装置のディスプレーサとヨークとの係合構造を形成する工程を示す図であり、図２（ａ）は、押え板の長孔に係合部材および回転阻止部材を挿入する様子を示す図であり、図２（ｂ）は、係合部材を押え板の裏面に係止可能にする様子を示す図である。
【図３】回転阻止部材が係合部材に係合した様子を示す断面図である。
【符号の説明】
１  極低温冷凍装置のディスプレーサとヨークとの係合構造
３  ディスプレーサ
４  ヨーク
６  凹部
８  係合部材
９  ピン
１０  回転阻止部材
１１  凹部
１２  押え板
１３  長孔
１４  ボルト
１５  蓄冷器
【図１】
2004308944.tif 000003
【図２】
2004308944.tif 000004
【図３】
2004308944.tif 000005