CN108351125B - 超低温制冷机用挠性连接管及超低温制冷机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够防止或缓和超低温制冷机的性能下降的超低温制冷机用挠性连接管。超低温制冷机用挠性连接管(12)具备：连接软管(14)，其具备挠性管(18)及挠性内管(20)，挠性管(18)具有管端部(22)，挠性内管(20)具有紧贴于管端部(22)的内管端部(24)，并且挠性内管(20)插穿于挠性管(18)内；及连接接头(16)，其用于将连接软管(14)连接于超低温制冷机的构成要件上，连接接头(16)与内管端部(24)邻接并且固定于管端部(22)。

Description

超低温制冷机用挠性连接管及超低温制冷机

技术领域

本发明涉及一种超低温制冷机用挠性连接管及具有该挠性连接管的超低温制冷机。

背景技术

在以往的一种超低温制冷机中，通过硬管连接一个构成要件和另一个构成要件(例如，压缩机和膨胀机)。该结构在降低连接管内的压力损耗的方面是有效的。但是，由于硬管难以改变其形状，因此难以自由改变构成要件彼此之间的相对位置。因此，使用制冷机的现场的设置布局受到限制。因此，为了提高设置的自由度，提出了在制冷机中使用挠性管。挠性管还有助于降低制冷机的构成要件之间的振动的传递。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-333224号公报

发明内容

发明要解决的技术课题

某一提案中的挠性管具有内表面具有波纹管状的凹凸的单管结构。但是，这种凹凸会导致加大管内的压力损耗。压力损耗的增加可能会导致制冷机的性能下降。对此，在其他提案中采用了具有外管和内管的双重管结构的挠性管，其中，所述外管的内表面具有波纹管状的凹凸，所述内管插入到该外管内并覆盖凹凸面。双重管结构在降低连接管内的压力损耗的方面是有效的。

本发明人等对具有双重管结构的挠性管在超低温制冷机中的应用进行了深入研究，其结果发现与硬管相比该结构可能会导致超低温制冷机的性能的下降。

本发明是鉴于这种情况而完成的，本发明的一种实施方式的示例性目的之一在于提供一种防止或者缓和超低温制冷机的性能下降的超低温制冷机用挠性连接管。

用于解决技术课题的手段

根据本发明的一种实施方式，超低温制冷机用挠性连接管具备：连接软管，其具备挠性管及挠性内管，所述挠性管具有管端部，所述挠性内管具有紧贴于所述管端部的内管端部，并且所述挠性内管插穿于所述挠性管内；及连接接头，其用于将所述连接软管连接于超低温制冷机的构成要件上，所述连接结构与所述内管端部邻接并且固定于所述管端部。

根据本发明的一种实施方式，超低温制冷机具备：压缩机；膨胀机，与所述压缩机分开配置；及挠性连接管，将所述压缩机连接于所述膨胀机，其中，所述挠性连接管具备：连接软管，其具备挠性管及挠性内管，所述挠性管具有第1管端部及第2管端部，所述挠性内管具有紧贴于所述第1管端部的第1内管端部及紧贴于所述第2管端部的第2内管端部，并且所述挠性内管插穿于所述挠性管内；第1连接接头，其用于将所述连接软管连接于所述压缩机，所述第1连接接头与所述第1内管端部邻接并且固定于所述第1管端部；及第2连接接头，其用于将所述连接软管连接于所述膨胀机，所述第2连接接头与所述第2内管端部邻接并且固定于所述第2管端部。

根据本发明的一种实施方式，超低温制冷机具备：冷头；阀单元，与所述冷头分开配置；及挠性连接管，将所述冷头连接于所述阀单元，其中，所述挠性连接管具备：连接软管，其具备耐性管及挠性内管，所述挠性管具有第1管端部及第2管端部，所述挠性内管具有紧贴于所述第1管端部的第1内管端部及紧贴于所述第2管端部的第2内管端部，并且所述挠性内管插穿于所述挠性管内；第1连接接头，其用于将所述连接软管连接于所述冷头，所述第1连接接头与所述第1内管端部邻接并且固定于所述第1管端部；及第2连接接头，其用于将所述连接软管连接于所述阀单元，所述第2连接接头与所述第2内管端部邻接并且固定于所述第2管端部。

另外，在方法、装置、系统等之间相互替换以上构成要件的任意组合、本发明的构成要件、表现而得到的实施方式也作为本发明的实施方式而有效。

发明效果

根据本发明，能够提供一种能够防止或缓和超低温制冷机的性能下降的超低温制冷机用挠性连接管。

附图说明

图1是概略地表示本发明的一种实施方式所涉及的超低温制冷机的整体结构的图。

图2是概略地表示图1所示的挠性连接管的端部的截面的图。

图3是概略地表示一种挠性管的端部的截面的图。

图4是概略地表示其他实施方式所涉及的挠性连接管的端部的截面的图。

图5是用于说明图4所示的挠性管与挠性内管之间的尺寸关系的示意图。

图6是概略地表示其他实施方式所涉及的挠性连接管的端部的截面的图。

图7是概略地表示其他实施方式所涉及的超低温制冷机的整体结构的图。

图8是概略地表示其他实施方式所涉及的超低温制冷机的整体结构的图。

具体实施方式

以下，参考附图，对本发明的实施方式进行详细说明。另外，在以下说明中，对相同的要件标注相同的符号，并适当省略重复说明。并且，以下叙述的结构只是示例，并不会对本发明的范围作任何限定。

图1是概略地表示本发明的一种实施方式所涉及的超低温制冷机10的整体结构的图。超低温制冷机10具备压缩机11、挠性连接管12及膨胀机13。压缩机11与膨胀机13分开配置。挠性连接管12将压缩机11的工作气体室连接于膨胀机13的工作气体室。挠性连接管12构成使工作气体在压缩机11与膨胀机13之间流通的气体流路。工作气体例如是氦气。挠性连接管12能够以任意弯曲的状态将压缩机11连接于膨胀机13。

超低温制冷机10例如是分体式的斯特林制冷机。此时，压缩机11产生工作气体的压力振动。其通过挠性连接管12而传递至膨胀机13。膨胀机13产生频率与压缩机11的压力振动的频率相同且与该振动具有相位差的压力振动。在压缩机11与膨胀机13之间形成逆斯特林循环。如此，膨胀机13产生寒冷。

挠性连接管12具备：连接软管14；第1连接接头16a，用于将连接软管14连接于压缩机11；及第2连接接头16b，用于将连接软管14连接于膨胀机13。连接软管14具备挠性管18及插穿于挠性管18内的挠性内管20。由于挠性内管20容纳于挠性管18中，因此为了便于说明，在图1中由虚线表示挠性内管20。

挠性管18例如可以是具有折皱状内壁面的不锈钢制挠性软管。挠性管18的外表面可以被具有柔软性的包覆材料包覆。挠性内管20可以是由硅酮树脂等具有柔软性的材料制成的内管。

挠性管18具有第1管端部22a及第2管端部22b。挠性内管20具有第1内管端部24a及第2内管端部24b。第1连接接头16a固定于第1管端部22a，且第2连接接头16b固定于第2管端部22b。第1连接接头16a与第1内管端部24a邻接配置，且第2连接接头16b与第2内管端部24b邻接配置。

详细情况将在后面进行叙述，但是，第1内管端部24a紧贴于第1管端部22a，且第2内管端部24b紧贴于第2管端部22b。另外，第1内管端部24a可以永久地固定于第1管端部22a，但是也不必如此。第1内管端部24a也可以从第1管端部22a卸下。同样地，第2内管端部24b也可以从第2管端部22b卸下。挠性内管20本身可以从挠性管18卸下。

第1连接接头16a的结构与第2连接接头16b的结构相同。在以下说明中，为了方便起见，将第1连接接头16a及第2连接接头16b统称为连接接头16。并且，第1管端部22a的结构与第2管端部22b的结构相同，第1内管端部24a的结构与第2内管端部24b的结构相同。因此，同样地，将第1管端部22a及第2管端部22b统称为管端部22，且将第1内管端部24a及第2内管端部24b统称为内管端部24。另外，根据需要，也可以使第1连接接头16a与第2连接接头16b具有不同的结构。

图2是概略地表示图1所示的挠性连接管12的端部的截面的图。如上所述，设置连接接头16的目的是将连接软管14连接于制冷机的构成要件上。连接接头16与内管端部24邻接且固定于管端部22。挠性管18具备折皱状的管内表面18a，在管内表面18a与挠性内管20之间形成有空腔19。

连接接头16具有与内管端部24接触的锥面26。内管端部24夹持于锥面26与管端部22之间。内管端部24从原来的圆筒形状变形为沿锥面26的圆锥形状或者喇叭形状。由此，内管端部24紧贴于管端部22。

连接接头16具有用于将挠性内管20内的气体流路与制冷机构成要件内的工作气体室连通的贯穿孔28。由此，工作气体通过贯穿孔28在挠性内管20与制冷机构成要件之间进行流动(箭头A)。

并且，连接接头16构成堵塞连接软管14的端部的塞部件。因此，连接接头16具有包围贯穿孔28的外表面，并在该外表面形成有第1螺纹部30。在贯穿孔28的延伸方向上，在第1螺纹部30的一端侧形成有上述锥面26。在另一端侧形成有对应于挠性管18的端面的盖部34。在管端部22的前端的内表面具备与第1螺纹部30相对应的第2螺纹部。通过将第1螺纹部30拧入第2螺纹部，连接接头16固定于连接软管14。与此同时，内管端部24夹在锥面26与管端部22之间，盖部34与挠性管18的端面接触。

图3是概略地表示一种挠性管的端部的截面的图。如图3所示，连接接头16’的端部与内管端部24’邻接。此时，内管端部24’不仅未与连接接头16’紧贴，还未管端部22’紧贴，因此工作气体可能会泄漏到空腔19’。尤其，在挠性管被弯曲的状态下，在该弯曲的外周侧，内管端部24’可能从连接接头16’分开。如此一来，相当多的工作气体会通过该间隙而泄漏到空腔19’。在挠性管的一端泄漏到空腔19’的气体能够流动到管的另一端。根据本发明人等的研究，这种旁通流动B可能会给制冷性能带来影像。尤其，在工作气体的压力振动的频率较大的情况下(例如，60Hz左右)，旁通流动B会使制冷性能显著下降。

然而，根据上述实施方式，由于内管端部24通过连接接头16而紧贴于管端部22，因此能够防止或者减轻工作气体泄漏到空腔19，能够抑制旁通流动。尤其，不管连接软管14是处于直线状态还是处于弯曲状态，均能够防止或者减轻工作气体泄漏到空腔19。本发明人等通过实验验证了如下内容：与使用刚性连接管的现有的制冷机相比，上述实施方式具有与其相等的制冷性能。

挠性连接管12可以构成为，空腔19中的压力比挠性内管20内的工作气体压力低。因此，可以事先将具有比挠性内管20内的工作气体压力低的压力的气体封入于空腔19中。通常，与大气压相比，制冷机的工作压力(即，挠性内管20内的工作气体压力)显著高，因此可以事先将具有大气压或者比大气压更低的压力的气体封入空腔19中。由此，通过制冷机工作压力与空腔内压力的压差能够使挠性内管20膨胀，优选能够将挠性内管20按压在管内表面18a。因此，空腔19变窄或者空腔19在连接软管14的中途被遮断，由此能够抑制旁通流动。

图4是概略地表示其他实施方式所涉及的挠性连接管12的端部的截面的图。图5是用于说明图4所示的挠性管18与挠性内管20之间的尺寸关系的示意图。如下所述，作为将挠性内管20按压于管内表面18a的方法，还可以考虑其他方法。

管内表面18a具有交替排列的多个凸部36及多个凹部38，管内表面18a通过该交替排列而形成为折皱状。挠性内管20具备与多个凸部36接触的内管外表面20a。空腔19形成于多个凹部38与内管外表面20a之间。多个凸部36可以是独立形成的多个环状凸起。或者，多个凸部36也可以是一个连续形成的螺旋状凸起。

内管端部24的外径D1比管端部22的内径D2大。更具体而言，内径D2是凸部36处的内径。由于内管端部24比管端部22粗，因此在将挠性内管20插穿于挠性管18内的状态下，内管端部24按压于管端部22。如此也能够抑制旁通流动。

优选将外径D1与内径D2之差设为较小(能够将挠性内管20插穿于挠性管18内的程度)。因此，例如，内管端部24的外径D1可以小于凹部38处的内径。或者，内管端部24的外径D1可以小于凸部36处的内径与凹部38处的内径的平均值。

这种尺寸关系不仅可以应用于连接软管14的端部，还可以应用于整个软管。即，挠性内管20的外径D1可以大于管内表面18a的凸部36的内径且小于凹部38的内径或者管内表面18a的平均直径。

上述尺寸关系也可以应用于参考图2进行说明的带有锥面的连接接头16的实施方式。

图6是概略地表示其他实施方式所涉及的挠性连接管12的端部的截面的图。在图6中例示了用于将空腔19的压力维持为低于制冷机工作压力的其他结构。挠性连接管12具备排气口40，所述排气口40用于将气体从空腔19排出到连接软管14的外部(即，周围环境)。排气口40具有：可打闭的连通孔，其连通空腔19与连接软管14的外部；及封闭部件，其堵塞该连通孔。为了打开或关闭连通孔，能够从连接软管14卸下封闭部件。在图示的例子中，排气口40沿径向贯穿连接软管14，在其他实施方式中，可以沿着轴向设置排气口40，以使其贯穿连接接头16及连接软管14。

通过定期打开排气口40，能够将空腔19的压力调整为环境压力(例如，大气压)。如上所述，由于内管内的压力比环境压力高，因此能够将空腔19的压力维持为低压。或者，也可以将排气口40连接于真空泵或者其他真空源，对空腔19进行真空抽气。如此也能够抑制旁通流动。并且，由于能够排出空腔19内的残余气体，因此能够防止由污染引起的制冷机的性能下降。

排气口40可以应用于参考图4及图5进行说明的无锥面的连接接头17的实施方式。此时，为了防止工作气体泄漏到空腔19，可以在连接接头17与挠性管18之间和/或在挠性内管20与挠性管18之间设置密封部件或者密封机构。

以上，根据实施例对本发明进行了说明。本发明并不限定于上述实施方式，本领域技术人员应当理解本发明可以进行各种设计变更，存在各种变形例，并且这样的变形例也属于本发明的范围内。

例如，挠性连接管12不仅可以应用于斯特林制冷机，也可以应用于其他超低温制冷机。

图7是概略地表示其他实施方式所涉及的超低温制冷机110的整体结构的图。超低温制冷机110具备压缩机111、冷头113及阀单元114。阀单元114与冷头113分开配置。超低温制冷机110可以是脉冲管制冷机。与上述挠性连接管12的结构相同结构的挠性连接管112将阀单元114连接于冷头113。挠性连接管112可以具备连接于冷头113的第1连接接头116a及连接于阀单元114的第2连接接头116b。上述挠性连接管12也可以用作将压缩机111的吐出口连接于阀单元114的高压配管117和/或将阀单元114连接于压缩机111的吸入口的低压配管118。

图8是概略地表示其他实施方式所涉及的超低温制冷机210的整体结构的图。超低温制冷机210具备压缩机211及膨胀机213。超低温制冷机210可以是吉福德-麦克马洪式超低温制冷机。超低温制冷机210具备：高压配管(即，第1挠性连接管212a)，其将压缩机211的吐出口连接于膨胀机213；及低压配管(即，第2挠性连接管212b)，其将膨胀机213连接于压缩机211的吸入口。第1挠性连接管212a和/或第2挠性连接管212b可以使用上述挠性连接管12。

符号说明

10-超低温制冷机，11-压缩机，12-挠性连接管，13-膨胀机，14-连接软管，16-连接接头，16a-第1连接接头，16b-第2连接接头，18-挠性管，18a-管内表面，19-空腔，20-挠性内管，20a-内管外表面，22-管端部，22a-第1管端部，22b-第2管端部，24-内管端部，24a-第1内管端部，24b-第2内管端部，26-锥面，36-凸部，38-凹部，40-排气口，110-超低温制冷机，111-压缩机，112-挠性连接管，113-冷头，114-阀单元，210-超低温制冷机，211-压缩机，213-膨胀机。

产业上的可利用性

本发明能够利用于超低温制冷机的领域。

Claims (6)

1.一种超低温制冷机用挠性连接管，其特征在于，具备：

连接软管，其具备挠性管及挠性内管，所述挠性管具有管端部，所述挠性内管具有紧贴于所述管端部的内管端部，并且所述挠性内管插穿于所述挠性管内；及

连接接头，其用于将所述连接软管连接于超低温制冷机的构成要件上，所述连接接头与所述内管端部邻接并且固定于所述管端部，

所述连接接头具有与所述内管端部接触的锥面，所述内管端部夹持于所述锥面与所述管端部之间。

2.根据权利要求1所述的超低温制冷机用挠性连接管，其特征在于，

所述挠性管具备管内表面，所述管内表面具有交替排列的多个凸部及多个凹部而呈折皱状，所述挠性内管具备与所述多个凸部接触的内管外表面，所述连接软管具有形成于所述多个凹部与所述内管外表面之间的空腔，

所述挠性连接管构成为，所述空腔中的压力低于从所述超低温制冷机的构成要件流向所述挠性内管或从所述挠性内管流向所述构成要件的气体的压力。

3.根据权利要求2所述的超低温制冷机用挠性连接管，其特征在于，

还具备排气口，所述排气口用于将气体从所述空腔排出到所述连接软管的外部。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的超低温制冷机用挠性连接管，其特征在于，

所述内管端部的外径大于所述管端部的内径。

5.一种超低温制冷机，其特征在于，具备：

压缩机；

膨胀机，与所述压缩机分开配置；及

挠性连接管，将所述压缩机连接于所述膨胀机，

所述挠性连接管具备：

连接软管，其具备挠性管及挠性内管，所述挠性管具有第1管端部及第2管端部，所述挠性内管具有紧贴于所述第1管端部的第1内管端部及紧贴于所述第2管端部的第2内管端部，并且所述挠性内管插穿于所述挠性管内；

第1连接接头，其用于将所述连接软管连接于所述压缩机，所述第1连接接头与所述第1内管端部邻接并且固定于所述第1管端部；及

第2连接接头，其用于将所述连接软管连接于所述膨胀机，所述第2连接接头与所述第2内管端部邻接并且固定于所述第2管端部，

所述第1连接接头具有与所述第1内管端部接触的第1锥面，所述第1内管端部夹持于所述第1锥面与所述第1管端部之间，以及/或者所述第2连接接头具有与所述第2内管端部接触的第2锥面，所述第2内管端部夹持于所述第2锥面与所述第2管端部之间。

6.一种超低温制冷机，其特征在于，具备：

冷头；

阀单元，与所述冷头分开配置；及

挠性连接管，将所述冷头连接于所述阀单元，

所述挠性连接管具备：

连接软管，其具备耐性管及挠性内管，所述挠性管具有第1管端部及第2管端部，所述挠性内管具有紧贴于所述第1管端部的第1内管端部及紧贴于所述第2管端部的第2内管端部，并且所述挠性内管插穿于所述挠性管内；

第1连接接头，其用于将所述连接软管连接于所述冷头，所述第1连接接头与所述第1内管端部邻接并且固定于所述第1管端部；及

第2连接接头，其用于将所述连接软管连接于所述阀单元，第2连接接头与所述第2内管端部邻接并且固定于所述第2管端部，

所述第1连接接头具有与所述第1内管端部接触的第1锥面，所述第1内管端部夹持于所述第1锥面与所述第1管端部之间，以及/或者所述第2连接接头具有与所述第2内管端部接触的第2锥面，所述第2内管端部夹持于所述第2锥面与所述第2管端部之间。

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