JPH0480311B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明はギフオードマクマホンサイクルを利用
した極低温冷凍機のバルブ装置の改良に関するも
のである。

（従来の技術） ギフオードマクマホンサイクルを利用した極低
温冷凍機は、寒冷を発生させるために、作動ガス
空間内の圧力を高圧と低圧に切り換える弁を必要
とする。

この種の弁としては、例えば、特公昭54−
28623号に開示されている回転バルブ、特開昭58
−190663号に開示されているスライドバルブ等各
種のバルブが提案されているが、シール性、信頼
性等から一般にはポペツト弁が多く使用されてい
る。

従来使用されているポペツト弁の構成の一例を
第５図および第６図に示す。モータ（図示せず）
により駆動されるクランク軸１９は、ピストン
（図示せず）を駆動するためのクランクピン２０
と、このクランクピン２０と所定の位相角で取付
けられた偏心カム円板２１，２２を有する。偏心
カム円板２１，２２はそれぞれ高圧バルブ装置２
３および低圧バルブ装置２４を駆動し、偏心カム
円板２１，２２の偏心位置による定められた相対
的タイミングθで、バルブ装置２３，２４を開閉
制御する。こうして、必要とされる寒冷を発生す
る。即ち、従来技術においては、高圧バルブ装置
２３と低圧バルブ装置２４の相対的な開閉タイミ
ングはクランクの精密加工による偏心角度に依存
している。

（発明が解決しようとする問題点） 従来の技術の場合、偏心円板２個を用いるた
め、クランクの回転中心、第１偏心カム円板中心
および第２偏心カム円板中心の都合３つの中心が
存在する。これら３中心の直線性がサイクル角に
影響する。即ち、３つの偏心加工が必要であり、
加工工程が複雑となる。また偏心カム円板の偏心
量が小さく、一般には１〜３mmの範囲とされ、中
心位置での加工誤差が外周上では拡大増巾されて
でてくるため、偏心誤差の許容範囲が極めて厳し
く管理されなければならず回転中心とバルブ軸芯
の精度が出しにくいという問題がある。

本発明は、上記した問題点のない、高精度の極
低温冷凍機のバルブ装置を提供することを目的と
するものである。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明の極低温冷凍機のバルブ装置は、クラン
ク上に回転中心を有する１つの偏心カム部材によ
つて決まるタイミングで相対的に開閉動し、作動
ガス空間内の圧力を高圧と低圧とに切換える第
１、第２のバルブ装置を配設して成り、前記第
１、第２のバルブ装置は、それぞれ前記偏心カム
部材の外周カム面とバネ圧により当接し、該外周
カム面に従動可能とされた摺動子と、作動ガスの
導入路および導出路が形成され、前記摺動子を案
内保持して、該摺動子により前記導入路および導
出路が断続されるハウジング部とを有することを
特徴とするものである。

本発明においては、高圧バルブ装置および低圧
バルブ装置を駆動するための偏心カム円板を１つ
だけ用いているため駆動系の回転中心は２つであ
り、直線性が出しやすく、加工が容易で、クラン
ク回転中心とバルブ軸の必要とされる精度を得る
ことが容易である。

ここで偏心カム部材とは、駆動源であるモータ
により駆動されるクランク上に回転中心を有す
る、単一の例えば偏心カム円板のことである。

第１のバルブ装置とは、例えば冷凍機の作動ガ
ス空間において高圧流体の流れを制御する開閉弁
を含む装置のことである。これらバルブ装置は作
動ガスの導入路と導出路が形成されたハウジング
とこのハウジングの内部空間に保持されたバネお
よびこのバネにより圧せられた摺動子である弁と
で構成されている。

摺動子はバネ圧の作用下に上記した偏心カム部
材の外周カム面と適宜接触し、かつカム面にそつ
て従動するよう構成されている。

第２のバルブ装置とは、例えば冷凍機の作動ガ
ス空間において低圧流体の流れを制御する開閉弁
を含む装置のことである。上記した第１のバルブ
装置と同様、流体である作動ガスの導入路と導出
路が形成されたハウジングと、このハウジングの
内部空間内に保持されたバネおよびこのバネによ
りハウジング外へ突出する方向へ圧せられた弁の
役目をする摺動子とで構成されている。摺動子、
即ち、弁は、バネ圧の作用をうけて上記した偏心
カム部材の外周カム面に適宜接触し従動するよう
構成されている。

高圧流体とは、上記したギフオードマクマホン
サイクルにおいて、高圧流体源の供給される高圧
Phの冷凍流体のことである。

低圧流体とは、ギフオードマクマホンサイクル
において、低圧貯槽へ導入される膨張冷却された
作動流体のことである。

第１バルブ装置および第２バルブ装置と偏心カ
ム部材の外周面の間に取付けられた一対のレバー
状部材は、その自由端を回動操作することにより
支点の位置を変化させることが出来るよう配置さ
れているレバーである。即ち、レバーを回動位置
調整することによつてレバー状部材に当接する各
バルブ装置の各摺動子の突出量あるいはストロー
クを変えることが出来る。従つて、両バルブ装置
の相対的開閉タイミングを任意に選択しうる。

（作用） 単一の偏心カム部材の回動により、このカム部
材の外周面に当接する低圧バルブ装置と高圧バル
ブ装置が予め決定された相対的開閉タイミングで
作動し、流体の導入路と導出路を開閉制御する。
これによりギフオードマクマホンサイクルを利用
した極低温冷凍機を機能させるべく高圧流体と低
圧流体の流れが制御される。従来技術では、偏心
カム部材の偏心量２mmとして、角度誤差１度を保
証するためには、偏心誤差を0.035mmの範囲にお
さえなければならないが、本発明の構成によれば
バルブ取付け部がクランク中心から50mm離れてい
るとして、0.87mmの位置誤差まで許容されること
になる。

（発明の実施例） （第一実施例） 本発明による極低温冷凍機のバルブ装置の第一
の実施例の正面図を第１図に、同左側面図を第２
図に示す。モータ（図示せず）により駆動される
軸１（第２図）を有するクランク２はバルブ開閉
用偏心カム円板３を回転駆動させ、クランクピン
４と相関関係を維持して、第１のバルブ装置であ
る高圧バルブ装置５および第２のバルブ装置であ
る低圧バルブ装置６とを駆動するようにした。高
圧バルブ装置５は流体導入路７と導出路８を穿設
したハウジング９を有し、ハウジング９内にはバ
ネ１０により摺動子１１が、ハウジング９の外方
へ突出する方向へ圧せられるようにした。摺動子
１１の先端部は偏心カム円板３の外周面とほぼ半
周の間当接し、この外周面と適宜接触状態を保つ
ようにした。

低圧バルブ装置６は、流体導入路１２と導出路
１３を穿設したハウジング１４を有し、ハウジン
グ１４内にはバネ１５により摺動子１６が、ハウ
ジング１４の外方へ突出する方向へ圧せられるよ
うにした。摺動子１６の先端部は偏心カム円板３
の外周面とほぼ半周の間当接し、この外周面と適
宜接触状態を保つようにした。

高圧バルブ装置５と低圧バルブ装置６を偏心カ
ム円板３を介在して対向する位置関係に配置し
た。これによつて、高圧バルブ装置５と低圧バル
ブ装置６の相対的タイミングは、バルブ取付位置
とクランク２の中心とのズレ量(d)によつて決定さ
れたサイクル角（θ）に相当するようにした。

（第二の実施例） 本発明による極低温冷凍機のバルブ装置の第二
の実施例の正面図を第３図に、同左側面図を第４
図に示す。

本実施例においては、上記した第一の実施例に
対し揺動可能レバー１７，１８をバルブ装置５，
６と偏心カム円板３外周面との間に介在させた。
従つて、本実施例の場合クランク軸を交換、ある
いはバルブの取付位置を変更せずに高圧バルブ装
置５と低圧バルブ装置６の相対的開閉タイミング
（θ）を、レバー状部材の支点位置を変更するの
みで変更可能である。即ち、クランク１を変更す
ることなしにバルブ装置５，６の各摺動部１１，
１６のストロークあるいは相対的タイミングが可
変である。

〔発明の効果〕

本発明の極低温冷凍機のバルブ装置によれば、
単一の偏心カム部材により高圧バルブ装置及び低
圧バルブ装置を開閉駆動でき構成が簡単である。
また両バルブ装置の相対的な開閉タイミングはク
ランクの精度加工による偏心角度ではなく、バル
ブ装置が取付けられた位置により決定されるた
め、加工が容易であり、バルブタイミングの精度
も出しやすい。更に、本発明の変形実施例によれ
ば、クランク軸を交換せずに、またバルブ装置の
取付位置の変更も要せずに、単にレバー状部材の
支点位置を変えるのみで高圧バルブ装置と低圧バ
ルブ装置との相対的開閉タイミングを調整するこ
とが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一の実施例の正面図であ
り、第２図は本発明の第一の実施例の左側面図で
ある。第３図は本発明の第二の実施例の正面図で
あり、第４図は本発明の第二の実施例の左側面図
である。第５図および第６図は従来装置の正面図
および左側面図である。 ２…クランク、３…偏心カム円板、５…第１の
バルブ装置（高圧バルブ装置）、６…第２のバル
ブ装置（低圧バルブ装置）、９，１４…ハウジン
グ、１１，１６…摺動子、１０，１５…バネ、
７，１２…導入路、８，１３…導出路、１７，１
８…レバー状部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ギフオード・マクマホンサイクルを利用した
   極低温冷凍機において、 クランク上に回転中心を有する１つの偏心カム
   部材によつて決まるタイミングで相対的に開閉動
   し、作動ガス空間内の圧力を高圧と低圧とに切換
   える第１、第２のバルブ装置を配設して成り、 前記１、第２のバルブ装置は、それぞれ 前記偏心カム部材の外周カム面とバネ圧により
   当接し、該外周カム面に従動可能とされた摺動子
   と、 作動ガスの導入路および導出路が形成され、前
   記摺動子を案内保持して、該摺動子により前記導
   入路および導出路が断続されるハウジング部とを
   有することを特徴とした極低温冷凍機のバルブ装
   置。 ２ 第１のバルブ装置および第２のバルブ装置
   は、バルブ取付位置を変えることにより相対的開
   閉タイミングが可変である特許請求の範囲第１項
   記載の極低温冷凍機のバルブ装置。 ３ 第１のバルブ装置および第２のバルブ装置と
   偏心カム部材の外周面との間に、支点の位置を可
   変に取付けられた一対のレバー状部材が配設され
   た特許請求の範囲第１項記載の極低温冷凍機のバ
   ルブ装置。