特開 2023-85949 極低温冷凍機の分解方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023085949

(43)【公開日】2023-06-21

(54)【発明の名称】極低温冷凍機の分解方法

(51)【国際特許分類】

   F25B 9/14 20060101AFI20230614BHJP

【ＦＩ】

F25B9/14 530Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021200279

(22)【出願日】2021-12-09

(71)【出願人】

【識別番号】000002107

【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(74)【代理人】

【識別番号】100116274

【弁理士】

【氏名又は名称】富所 輝観夫

(72)【発明者】

【氏名】白石 太祐

(72)【発明者】

【氏名】水野 陽治

(57)【要約】

【課題】スコッチヨークガイドを交換するための極低温冷凍機の分解方法を提供する。
【解決手段】極低温冷凍機の分解方法であって、極低温冷凍機は、下部開口２１を有するハウジング２０と、下部開口２１を塞ぐ下部カバーと、ハウジング２０に収容され、下部カバーを貫通してハウジング２０外に延出するスコッチヨーク軸４５と、ハウジング２０内に取り外し可能に設けられ、スコッチヨーク軸４５の軸方向移動をガイドするスコッチヨークガイド５４とを備えており、本方法は、ハウジング２０から下部カバーを取り外すことと、スコッチヨークガイド５４を下部開口２１からハウジング２０の外に取り出すことと、を備える。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

極低温冷凍機の分解方法であって、前記極低温冷凍機は、下部開口を有するハウジングと、前記下部開口を塞ぐ下部カバーと、前記ハウジングに収容され、前記下部カバーを貫通して前記ハウジング外に延出するスコッチヨーク軸と、前記ハウジング内に取り外し可能に設けられ、前記スコッチヨーク軸の軸方向移動をガイドするスコッチヨークガイドとを備えており、前記方法は、
前記ハウジングから前記下部カバーを取り外すことと、
前記スコッチヨークガイドを前記下部開口から前記ハウジングの外に取り出すことと、を備えることを特徴とする方法。

【請求項2】

前記スコッチヨークガイドは、前記スコッチヨーク軸の軸まわり回転を規制するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記スコッチヨーク軸は、前記ハウジングに収容されるスコッチヨーク板と、前記スコッチヨーク板から前記下部カバーを貫通して前記ハウジング外に延出するロッドとを備え、
前記スコッチヨークガイドは、前記スコッチヨーク軸の軸方向移動を駆動するモータ回転軸の方向に関して前記ロッドと異なる位置に配置されるとともに、前記スコッチヨーク板に隣接していることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。

【請求項4】

前記スコッチヨークガイドは、前記スコッチヨーク軸の軸方向に延在する複数のピンを備え、前記ハウジングは、前記複数のピンがそれぞれ取り外し可能に挿し込まれる複数のピン挿入穴を有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の方法。

【請求項5】

前記スコッチヨークガイドを取り出す前に、前記スコッチヨーク軸を前記下部開口から前記ハウジングの外に引き抜くことをさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の方法。

【請求項6】

前記極低温冷凍機は、前記スコッチヨーク軸に取り付けられたディスプレーサを備え、
前記ハウジングから前記下部カバーを取り外す前に、前記スコッチヨーク軸から前記ディスプレーサを取り外すことをさらに備えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の方法。

【請求項7】

前記極低温冷凍機は、前記ハウジングに固定され、前記ディスプレーサを収容するシリンダを備え、
前記ハウジングと前記シリンダの固定を解除することと、
前記ハウジングと共に前記ディスプレーサを前記シリンダから引き抜くことと、を備えることを特徴とする請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記極低温冷凍機は、前記ハウジングに取り付けられ、前記スコッチヨーク軸の軸方向移動を駆動するモータを備え、
前記ハウジングから前記モータを取り外すことをさらに備えることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、極低温冷凍機の分解方法に関する。

【背景技術】

【0002】

駆動モーターと、駆動モーターの回転を直線往復動に変換するスコッチヨークと、駆動モーターが取り付けられ、スコッチヨークを収容するハウジングと、スコッチヨークの直線往復動をガイドするとともに回転軸まわりの傾動を規制するようにハウジングに設けられたガイドとを備える極低温冷凍機が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５－５５３７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

極低温冷凍機が現場で長年使用されるなかで、ガイドはスコッチヨークとの摺動により徐々に摩耗しうる。とくに、スコッチヨークが金属材料で形成され、ガイドが合成樹脂材料で形成される場合には、ガイドの摩耗が進みやすい。摩耗の進行により、ガイドはその役割を果たしがたくなる。

【0005】

本発明のある態様の例示的な目的のひとつは、スコッチヨークガイドを交換するための極低温冷凍機の分解方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のある態様によると、極低温冷凍機の分解方法が提供される。極低温冷凍機は、下部開口を有するハウジングと、下部開口を塞ぐ下部カバーと、ハウジングに収容され、下部カバーを貫通してハウジング外に延出するスコッチヨーク軸と、ハウジング内に取り外し可能に設けられ、スコッチヨーク軸の軸方向移動をガイドするスコッチヨークガイドとを備える。本方法は、ハウジングから下部カバーを取り外すことと、スコッチヨークガイドを下部開口からハウジングの外に取り出すことと、を備える。

【0007】

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、スコッチヨークガイドを交換するための極低温冷凍機の分解方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施の形態に係る極低温冷凍機を概略的に示す図である。

【図2】実施の形態に係る極低温冷凍機を概略的に示す図である。

【図3】実施の形態に係る極低温冷凍機を概略的に示す図である。

【図4】実施の形態に係る極低温冷凍機のコールドヘッド駆動部の分解斜視図を概略的に示す図である。

【図5】実施の形態に係るコールドヘッドの運動変換機構の要部の分解斜視図を概略的に示す図である。

【図6】図６（ａ）および図６（ｂ）は、実施の形態に係り、スコッチヨークガイドを概略的に示す図である。

【図7】実施の形態に係る極低温冷凍機の分解方法を概略的に示す図である。

【図8】実施の形態に係る極低温冷凍機の分解方法を概略的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。説明および図面において同一または同等の構成要素、部材、処理には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。図示される各部の縮尺や形状は、説明を容易にするために便宜的に設定されており、特に言及がない限り限定的に解釈されるものではない。実施の形態は例示であり、本発明の範囲を何ら限定するものではない。実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

【0011】

図１から図３は、実施の形態に係る極低温冷凍機１０を概略的に示す図である。図１には極低温冷凍機１０のコールドヘッドの外観が示され、図２にはコールドヘッドの低温部の内部構造が示される。図３にはコールドヘッドの駆動部の内部構造が示される。極低温冷凍機１０は通例、図示しない真空容器に、低温部が真空容器内に配置され駆動部が真空容器外の周囲環境（例えば室温大気圧環境）に配置されるようにして設置される。極低温冷凍機１０は、一例として、二段式のギフォード・マクマホン（Gifford-McMahon；ＧＭ）冷凍機である。

【0012】

極低温冷凍機１０は、圧縮機１２と、膨張機１４とを備える。圧縮機１２は、極低温冷凍機１０の作動ガスを膨張機１４から回収し、回収した作動ガスを昇圧して、再び作動ガスを膨張機１４に供給するよう構成されている。圧縮機１２と膨張機１４により極低温冷凍機１０の冷凍サイクルが構成され、それにより極低温冷凍機１０は所望の極低温冷却を提供することができる。膨張機１４は、コールドヘッドともしばしば称される。作動ガスは、冷媒ガスとも称され、通例はヘリウムガスであるが、適切な他のガスが用いられてもよい。理解のために、作動ガスの流れる方向を図１に矢印で示す。

【0013】

なお、一般に、圧縮機１２から膨張機１４に供給される作動ガスの圧力と、膨張機１４から圧縮機１２に回収される作動ガスの圧力は、ともに大気圧よりかなり高く、それぞれ第１高圧及び第２高圧と呼ぶことができる。説明の便宜上、第１高圧及び第２高圧はそれぞれ単に高圧及び低圧とも呼ばれる。典型的には、高圧は例えば２～３ＭＰａである。低圧は例えば０．５～１．５ＭＰａであり、例えば約０．８ＭＰａである。理解のために、作動ガスの流れる方向を矢印で示す。

【0014】

膨張機１４は、冷凍機シリンダ１６と、ディスプレーサ組立体（以下では単にディスプレーサと呼ぶこともある）１８と、冷凍機ハウジング（以下、単にハウジングとも呼ぶ）２０とを備える。冷凍機シリンダ１６は、ディスプレーサ１８の直線往復運動をガイドするとともに、ディスプレーサ１８との間に作動ガスの膨張空間としての膨張室（３２、３４）を形成する。冷凍機シリンダ１６は冷凍機ハウジング２０に固定され、それにより、膨張機１４の筐体が構成され、ディスプレーサ１８を収容する気密空間が冷凍機シリンダ１６内に形成される。

【0015】

本書では、極低温冷凍機１０の構成要素間の位置関係を説明するために、便宜上、ディスプレーサの軸方向往復動の上死点に近い側を「上」、下死点に近い側を「下」と表記することとする。上死点は膨張空間の容積が最大となるディスプレーサの位置であり、下死点は膨張空間の容積が最小となるディスプレーサの位置である。極低温冷凍機１０の運転時には軸方向上方から下方へと温度が下がる温度勾配が生じるので、上側を高温側、下側を低温側と呼ぶこともできる。

【0016】

冷凍機シリンダ１６は、第１シリンダ１６ａ、第２シリンダ１６ｂを有する。第１シリンダ１６ａと第２シリンダ１６ｂは、一例として、円筒形状を有する部材であり、第２シリンダ１６ｂが第１シリンダ１６ａよりも小径である。第１シリンダ１６ａと第２シリンダ１６ｂは同軸に配置され、第１シリンダ１６ａの下端が第２シリンダ１６ｂの上端に剛に連結されている。

【0017】

ディスプレーサ組立体１８は、互いに連結された第１ディスプレーサ１８ａと第２ディスプレーサ１８ｂを備え、これらは一体に移動する。第１ディスプレーサ１８ａと第２ディスプレーサ１８ｂは、一例として、円筒形状を有する部材であり、第２ディスプレーサ１８ｂが第１ディスプレーサ１８ａよりも小径である。第１ディスプレーサ１８ａと第２ディスプレーサ１８ｂは同軸に配置されている。

【0018】

第１ディスプレーサ１８ａは、第１シリンダ１６ａに収容され、第２ディスプレーサ１８ｂは、第２シリンダ１６ｂに収容されている。第１ディスプレーサ１８ａは、第１シリンダ１６ａに沿って軸方向に往復移動可能であり、第２ディスプレーサ１８ｂは、第２シリンダ１６ｂに沿って軸方向に往復移動可能である。

【0019】

図２に示されるように、第１ディスプレーサ１８ａは、第１蓄冷器２６を収容する。第１蓄冷器２６は、第１ディスプレーサ１８ａの筒状の本体部の中に、例えば銅などの金網またはその他適宜の第１蓄冷材を充填することによって形成されている。第１ディスプレーサ１８ａの上蓋部および下蓋部は第１ディスプレーサ１８ａの本体部とは別の部材として提供されてもよく、第１ディスプレーサ１８ａの上蓋部および下蓋部は、締結、溶接など適宜の手段で本体に固定され、それにより第１蓄冷材が第１ディスプレーサ１８ａに収容されてもよい。

【0020】

同様に、第２ディスプレーサ１８ｂは、第２蓄冷器２８を収容する。第２蓄冷器２８は、第２ディスプレーサ１８ｂの筒状の本体部の中に、例えばビスマスなどの非磁性蓄冷材、ＨｏＣｕ_２などの磁性蓄冷材、またはその他適宜の第２蓄冷材を充填することによって形成されている。第２蓄冷材は粒状に成形されていてもよい。第２ディスプレーサ１８ｂの上蓋部および下蓋部は第２ディスプレーサ１８ｂの本体部とは別の部材として提供されてもよく、第２ディスプレーサ１８ｂの上蓋部の下蓋部は、締結、溶接など適宜の手段で本体に固定され、それにより第２蓄冷材が第２ディスプレーサ１８ｂに収容されてもよい。

【0021】

ディスプレーサ１８は、上部室３０、第１膨張室３２、第２膨張室３４を冷凍機シリンダ１６の内部に形成する。極低温冷凍機１０によって冷却すべき所望の物体または媒体との熱交換のために、膨張機１４は、第１冷却ステージ３３と第２冷却ステージ３５を備える。上部室３０は、第１ディスプレーサ１８ａの上蓋部と第１シリンダ１６ａの上部との間に形成される。第１膨張室３２は、第１ディスプレーサ１８ａの下蓋部と第１冷却ステージ３３との間に形成される。第２膨張室３４は、第２ディスプレーサ１８ｂの下蓋部と第２冷却ステージ３５との間に形成される。第１冷却ステージ３３は、第１膨張室３２を取り囲むように第１シリンダ１６ａの下部に固着され、第２冷却ステージ３５は、第２膨張室３４を取り囲むように第２シリンダ１６ｂの下部に固着されている。

【0022】

第１蓄冷器２６は、第１ディスプレーサ１８ａの上蓋部に形成された作動ガス流路３６ａを通じて上部室３０に接続され、第１ディスプレーサ１８ａの下蓋部に形成された作動ガス流路３６ｂを通じて第１膨張室３２に接続されている。第２蓄冷器２８は、第１ディスプレーサ１８ａの下蓋部から第２ディスプレーサ１８ｂの上蓋部へと形成された作動ガス流路３６ｃを通じて第１蓄冷器２６に接続されている。また、第２蓄冷器２８は、第２ディスプレーサ１８ｂの下蓋部に形成された作動ガス流路３６ｄを通じて第２膨張室３４に接続されている。

【0023】

第１膨張室３２、第２膨張室３４と上部室３０との間の作動ガス流れが、冷凍機シリンダ１６とディスプレーサ１８との間のクリアランスではなく、第１蓄冷器２６、第２蓄冷器２８に導かれるようにするために、第１シール３８ａ、第２シール３８ｂが設けられていてもよい。第１シール３８ａは、第１ディスプレーサ１８ａと第１シリンダ１６ａとの間に配置されるように第１ディスプレーサ１８ａの上蓋部に装着されてもよい。第２シール３８ｂは、第２ディスプレーサ１８ｂと第２シリンダ１６ｂとの間に配置されるように第２ディスプレーサ１８ｂの上蓋部に装着されてもよい。

【0024】

図３に示されるように、冷凍機ハウジング２０は、下部開口２１を有するハウジング本体２２と、下部開口２１を塞ぐ下部カバー２４とを備える。下部開口２１は、ハウジング本体２２の下面に形成されている。ハウジング本体２２と下部カバー２４によって形成されるハウジング内部容積２０ａは、図示されるように、圧縮機１２の低圧側に接続され、低圧に維持されてもよい。

【0025】

下部カバー２４は、ハウジング内部容積２０ａと冷凍機シリンダ１６内のディスプレーサ収容空間（上部室３０）とを仕切る。下部カバー２４は全体として円板状の形状を有し、より具体的には、上側の大径部と下側の小径部とを有する。第１シール部材２５ａが冷凍機シリンダ１６の内部容積の気密性を保持するために下部カバー２４と冷凍機シリンダ１６との間に設けられ、第２シール部材２５ｂがハウジング内部容積２０ａの気密性を保持するために下部カバー２４とハウジング本体２２との間に設けられている。図示されるように、第１シール部材２５ａは、下部カバー２４の小径部に装着され、第２シール部材２５ｂは、下部カバー２４の大径部に装着されていてもよい。

【0026】

下部カバー２４は下部開口２１に取り外し可能に嵌め込まれ、冷凍機シリンダ１６の上部フランジ部がハウジング本体２２にボルト等の締結部材により締結される。こうして、下部カバー２４は、ハウジング本体２２と冷凍機シリンダ１６の上部フランジ部との間に挟み込まれている。下部カバー２４は、ハウジング本体２２に対し締結による固定はされていない。ただし、ハウジング本体２２と下部カバー２４がボルト等の締結部材により締結した構造が採用されてもよい。

【0027】

また、膨張機１４は、膨張機モータ４０と、ロータリーバルブ４２と、運動変換機構４３とを備える。膨張機モータ４０は、冷凍機ハウジング２０に、より具体的にはハウジング本体２２の側面に取り付けられている。ハウジング内部容積２０ａの気密性を保持するために、膨張機モータ４０とハウジング本体２２との取付面には、図示しないシール部材が設けられてもよい。ロータリーバルブ４２と運動変換機構４３は、冷凍機ハウジング２０に収容されている。

【0028】

膨張機モータ４０は、ディスプレーサ１８およびロータリーバルブ４２の駆動源として膨張機１４に設けられている。膨張機モータ４０は、適宜の電気モータであってもよく、モータ回転軸４０ａを一定の回転速度で回転させるように構成され、またはモータ回転軸４０ａの回転速度を可変に制御可能としてもよい。

【0029】

ロータリーバルブ４２は、圧縮機１２の高圧側と低圧側を交互に冷凍機シリンダ１６（つまり、上部室３０、第１膨張室３２および第２膨張室３４）に接続し、冷凍機シリンダ１６の吸気と排気とを周期的に切り替えるように構成されている。

【0030】

ロータリーバルブ４２は、バルブロータ４２ａとバルブステータ４２ｂを備え、バルブロータ４２ａは、バルブステータ４２ｂに対し摺動しながら回転するようにバルブステータ４２ｂと接触している。バルブロータ４２ａがハウジング本体２２に対し回転可能に支持され、バルブステータ４２ｂがハウジング本体２２に対し回転不能に支持されている。バルブステータ４２ｂとハウジング本体２２との間には、バルブロータ４２ａの回転軸の方向にバルブステータ４２ｂをバルブロータ４２ａに向かって押し付けるためのスプリングなどの弾性体が介在してもよい。

【0031】

冷凍機ハウジング２０にはロータリーバルブ４２を上部室３０に接続するハウジング内部流路２０ｂが形成されており、ロータリーバルブ４２のバルブロータ４２ａとバルブステータ４２ｂにはハウジング内部流路２０ｂを圧縮機１２の高圧側とハウジング内部容積２０ａに交互に接続するようにバルブ内部流路が形成されている。バルブ内部流路にはさまざまな公知の形態を採用することができ、ここでは詳述しない。

【0032】

運動変換機構４３は、モータ回転軸４０ａの回転をロータリーバルブ４２に伝達するとともにディスプレーサ１８の直線往復動に変換するように、膨張機モータ４０をロータリーバルブ４２とディスプレーサ１８に連結するように構成されている。運動変換機構４３の一例は後述する。モータ回転軸４０ａの一回転が運動変換機構４３を介してディスプレーサ１８の一往復をもたらし、それにより作動ガスの膨張空間の容積が周期的に変化する。同時に、モータ回転軸４０ａの一回転が運動変換機構４３を介してロータリーバルブ４２の一回転をもたらし、それにより作動ガスの膨張空間の圧力が周期的に変化する。

【0033】

このようにして、同期した容積変動と圧力変動が膨張空間にもたらされ、極低温冷凍機１０の冷凍サイクルが構成され、それにより極低温冷凍機１０は所望の極低温冷却を提供することができる。第１冷却ステージ３３は、第１冷却温度に冷却され、第２冷却ステージ３５は、第１冷却温度より低い第２冷却温度に冷却されることができる。第１冷却温度は、例えば、約１０Ｋ～約１００Ｋの範囲、または約２０Ｋ～約４０Ｋの範囲にあってもよい。第２冷却温度は、例えば、約２０Ｋ以下、または約１０Ｋ以下、または約１Ｋ～約４Ｋの範囲にあってもよい。

【0034】

図４は、実施の形態に係る極低温冷凍機１０のコールドヘッド駆動部の分解斜視図を概略的に示す図である。図５は、実施の形態に係るコールドヘッドの運動変換機構４３の要部の分解斜視図を概略的に示す図である。図３から図５を参照して、運動変換機構４３の例示的な形態を述べる。

【0035】

運動変換機構４３は、この実施の形態ではスコッチヨークであり、クランクピン４４ａを有するクランク４４と、スコッチヨーク軸４５と、クランクピン軸受４６とを備える。スコッチヨーク軸４５は、スコッチヨーク板４５ａと、上部ロッド４５ｂと、下部ロッド４５ｃとを備える。スコッチヨーク軸４５は、例えばステンレス鋼など金属材料で形成されてもよい。

【0036】

クランク４４は、モータ回転軸４０ａに固定される。クランクピン４４ａは、モータ回転軸４０ａから偏心した位置でモータ回転軸４０ａと平行に延在する。クランクピン４４ａは、クランク４４に対してモータ回転軸４０ａとは反対側に向かってクランク４４から延出している。

【0037】

スコッチヨーク板４５ａは、横長窓４７を有する矩形の板状部材である。横長窓４７は、軸方向およびモータ回転軸４０ａに垂直な方向に延在する。この横長窓４７にクランクピン軸受４６が転動可能に配置される。クランクピン軸受４６は例えば、ころ軸受であってもよい。クランクピン軸受４６の中心には、クランクピン４４ａと係合する係合孔４６ａが形成されており、クランクピン４４ａが係合孔４６ａを貫通する。

【0038】

スコッチヨーク板４５ａに対してクランク４４と反対側には、ロータリーバルブ４２のバルブロータ４２ａがその中心軸をモータ回転軸４０ａと一致させて配置されており、係合孔４６ａを貫通したクランクピン４４ａの先端はバルブロータ４２ａに固定される。

【0039】

上部ロッド４５ｂは、スコッチヨーク板４５ａの上枠中央から上方に延出し、下部ロッド４５ｃは、スコッチヨーク板４５ａの下枠中央から下方に延出し、これらロッドは同軸に配置されている。スコッチヨーク板４５ａと上部ロッド４５ｂは冷凍機ハウジング２０に収容され、下部ロッド４５ｃは下部カバー２４を貫通して冷凍機ハウジング２０外に延出している。下部ロッド４５ｃの先端は冷凍機シリンダ１６内でディスプレーサ１８に連結されている。

【0040】

第１摺動軸受４８ａが上部ロッド４５ｂとハウジング本体２２との間に設けられ、第２摺動軸受４８ｂが下部ロッド４５ｃと下部カバー２４との間に設けられている。ハウジング本体２２はその上部に上部ロッド４５ｂを受け入れる凹部を有しており、第１摺動軸受４８ａはこの凹部に配置され、上部ロッド４５ｂを軸方向に摺動可能に支持する。下部カバー２４は中心部に貫通穴を有しており、第２摺動軸受４８ｂはこの貫通穴に配置され、下部ロッド４５ｃを軸方向に摺動可能に支持する。第２摺動軸受４８ｂには、例えばスリッパーシールやクリアランスシールといったシール部が設けられ、気密に構成されており、そのためハウジング内部容積２０ａは上部室３０から隔離されている。ハウジング内部容積２０ａと上部室３０との直接のガス流通はない。

【0041】

ディスプレーサ１８に連結される下部ロッド４５ｃの先端には、固定ピン４９によりカラー部５０が固定されている。カラー部５０は、ディスプレーサ組立体１８の先端が挿し込まれる短筒状の部材である。下部ロッド４５ｃの先端およびカラー部５０には、軸方向に直交する方向に貫通穴が形成され、この貫通穴に固定ピン４９が嵌め込まれることでカラー部５０が下部ロッド４５ｃと固定される。

【0042】

第１ディスプレーサ１８ａは、蓋部５２ａと本体部５２ｂを有する。蓋部５２ａは、第１ディスプレーサ１８ａの上蓋であり、円板状の形状を有する。蓋部５２ａは、例えばアルマイト処理されたアルミニウム合金など、金属材料またはその他の材料で形成される。本体部５２ｂは、円筒状の形状を有し、その内部に蓄冷器を有する。本体部５２ｂは、合成樹脂材料またはその他の材料で形成され、例えばベークライトなどのフェノール樹脂で形成されてもよい。蓋部５２ａと本体部５２ｂの上端部とを軸方向に貫通して上述の作動ガス流路３６ａが形成されている。上述の第１シール３８ａは、蓋部５２ａと本体部５２ｂそれぞれの最外周部でこれらの間に挟み込まれてもよい。蓋部５２ａと本体部５２ｂは、例えばボルトなどの締結部材を用いて、または例えば接着など他の方法により、互いに固定される。

【0043】

蓋部５２ａの中心部には、下部ロッド４５ｃの先端およびカラー部５０を受け入れる貫通穴が形成されている。カラー部５０はその下端部に径方向外側に広がる鍔部を有し、この鍔部が第１ディスプレーサ１８ａの蓋部５２ａと本体部５２ｂに挟み込まれることで下部ロッド４５ｃおよびカラー部５０が第１ディスプレーサ１８ａに連結される。このようにして、ディスプレーサ１８は、スコッチヨーク軸４５に取り付けられる。

【0044】

したがって、膨張機モータ４０が駆動されモータ回転軸４０ａが回転すると、クランクピン４４ａと係合したクランクピン軸受４６は、円を描くように回転する。このときクランクピン軸受４６は、スコッチヨーク板４５ａの横長窓４７を往復移動し、それとともにスコッチヨーク軸４５およびディスプレーサ１８が軸方向に往復運動する。このようにして、膨張機モータ４０は、スコッチヨーク軸４５の軸方向移動を駆動する。

【0045】

図６（ａ）および図６（ｂ）は、実施の形態に係り、スコッチヨークガイド５４を概略的に示す図である。図６（ａ）には、図３に示すＡ－Ａ断面によるハウジング本体２２の断面を概略的に示し、図３（ｂ）には、図６（ａ）に示すＢ－Ｂ断面の一部を概略的に示す。

【0046】

この実施の形態では、図示されるように、スコッチヨークガイド５４が設けられている。スコッチヨークガイド５４は、スコッチヨーク軸４５の軸方向移動をガイドするとともに、スコッチヨーク軸４５の軸まわり回転を規制するように構成されている。

【0047】

スコッチヨークガイド５４は、複数（この例では２本）のピン５４ａ、５４ｂを備え、各ピン５４ａがスコッチヨーク軸４５の軸方向に延在する。ピン５４ａ、５４ｂは、円柱状の形状を有し、例えば、フッ素系樹脂などの耐摩耗性に優れる合成樹脂材料またはその他の材料で形成されてもよい。ハウジング本体２２は、複数のピン５４ａ、５４ｂがそれぞれ取り外し可能に挿し込まれる複数（この例では２つ）のピン挿入穴５６を有する。よって、スコッチヨークガイド５４は、ハウジング２０内に取り外し可能に設けられている。後述のように、スコッチヨーク軸４５およびスコッチヨークガイド５４は、ハウジング本体２２の下部開口２１を通じてハウジング本体２２から取り出すことができる。

【0048】

スコッチヨークガイド５４は、スコッチヨーク軸４５の軸方向移動を駆動するモータ回転軸４０ａの方向に関して下部ロッド４５ｃと異なる位置に配置されるとともに、スコッチヨーク板４５ａに隣接している。この実施の形態では、スコッチヨークガイド５４は、スコッチヨーク板４５ａおよび下部ロッド４５ｃに対してモータ回転軸４０ａ側にずれて配置されるが、ロータリーバルブ４２側に配置されてもよい。

【0049】

スコッチヨークガイド５４の各ピン５４ａの円筒状の側面が、横長窓４７が形成されたスコッチヨーク板４５ａの側面５８に接触している。一方のピン５４ａがスコッチヨーク板４５ａの右枠部で側面５８に接触し、他方のピン５４ａがスコッチヨーク板４５ａの左枠部で側面５８に接触している。

【0050】

したがって、スコッチヨークガイド５４は、各ピン５４ａの側面でスコッチヨーク板４５ａの軸方向移動をガイドすることができる。また、スコッチヨークガイド５４は、ピン５４ａによりスコッチヨーク軸４５の軸まわり回転を規制することができる。

【0051】

図７および図８は、実施の形態に係る極低温冷凍機１０の分解方法を概略的に示す図である。まず、図７に示されるように、膨張機モータ４０が冷凍機ハウジング２０から取り外される（Ｓ１０）。膨張機モータ４０を冷凍機ハウジング２０に固定する締結部材が取り外され、膨張機モータ４０がハウジング本体２２の側面から取り外される。膨張機モータ４０と共にクランク４４も取り外されてもよい。あわせて、冷凍機ハウジング２０に取り付けられている高圧配管と低圧配管も取り外される。

【0052】

続いて、冷凍機ハウジング２０と冷凍機シリンダ１６の固定が解除される（Ｓ１１）。上述のようにハウジング本体２２は締結部材により冷凍機シリンダ１６に取り付けられており、締結部材を取り外すことにより冷凍機ハウジング２０が冷凍機シリンダ１６から取り外される。その後、冷凍機ハウジング２０が冷凍機シリンダ１６から引き上げられる。それにより、冷凍機ハウジング２０と共にディスプレーサ１８を冷凍機シリンダ１６から引き抜くことができる。

【0053】

次に、スコッチヨーク軸４５からディスプレーサ１８が取り外される（Ｓ１２）。第１ディスプレーサ１８ａの蓋部５２ａと本体部５２ｂの固定が解除され、本体部５２ｂが蓋部５２ａから取り外される。さらに、スコッチヨーク軸４５の下部ロッド４５ｃから固定ピン４９およびカラー部５０が取り外され、蓋部５２ａも取り外される（Ｓ１３）。このようにして、冷凍機ハウジング２０から下部カバー２４を取り外す前に、ディスプレーサ１８がスコッチヨーク軸４５から取り外される。そして、冷凍機ハウジング２０から下部カバー２４が取り外される（Ｓ１３）。

【0054】

図８に示されるように、第２シール部材２５ｂがハウジング本体２２から取り外される（Ｓ１４）。なお理解を容易にするために、図８では、上下逆に（つまり下部開口２１を上方に向けて）図示している。第２シール部材２５ｂは上述のように、下部カバー２４とハウジング本体２２の間に挟み込まれて下部開口２１内に配置されている。下部カバー２４がハウジング本体２２から取り外されることによって再び開放された下部開口２１から第２シール部材２５ｂが取り出される。

【0055】

続いて、スコッチヨーク軸４５が下部開口２１から冷凍機ハウジング２０の外に引き抜かれる（Ｓ１５）。スコッチヨークガイド５４を取り出す前にスコッチヨーク軸４５を取り出すことにより、スコッチヨークガイド５４を取り外すための作業スペースを冷凍機ハウジング２０内で広くとることができる。

【0056】

そして、スコッチヨークガイド５４が下部開口２１から冷凍機ハウジング２０の外に取り出される。まず、一方のピン５４ａが下部開口２１を通じて冷凍機ハウジング２０の外に取り出され（Ｓ１６）、次に、他方のピン５４ｂも下部開口２１を通じて冷凍機ハウジング２０の外に取り出される（Ｓ１７）。

【0057】

こうしてピン５４ａ、５４ｂを取り外した後、新品のピン５４ａ、５４ｂが取り付けられる。その後、上述とは逆の順序で膨張機１４を再び組み立てられる。このようにして、摩耗したスコッチヨークガイド５４を新品と交換することができる。これにより、スコッチヨーク軸４５の軸まわりの回転を確実に防ぐことができる。

【0058】

実施の形態にもとづき、具体的な語句を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用の一側面を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。

【符号の説明】

【0059】

１０ 極低温冷凍機、 ２１ 下部開口、 ２４ 下部カバー、 ４０ａ モータ回転軸、 ４５ スコッチヨーク軸、 ４５ａ スコッチヨーク板、 ５４ スコッチヨークガイド、 ５４ａ ピン、 ５６ ピン挿入穴。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】