專利名稱：制冷系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制冷系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用一個(gè)斯特林機(jī)(Stirlingmachine)，該斯特林機(jī)作為傳遞到位于壓縮機(jī)外部并與其隔開的環(huán)境中的熱能源，特別是，涉及其熱交換器(端)。
背景技術(shù)：
斯特林機(jī)已經(jīng)為人所知許多年，其以幾種應(yīng)用方式運(yùn)行。通過使用熱源，斯特林機(jī)廣泛用作產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)(馬達(dá))，并用于能源產(chǎn)生領(lǐng)域。斯特林機(jī)同樣用來冷卻環(huán)境，或者用在制冷系統(tǒng)中，主要使用在具有低制冷能力(在美國采暖、制冷與空調(diào)工程師學(xué)會(huì)(ASHRAE)的抽點(diǎn)檢驗(yàn)中為100W以下)和低儲(chǔ)藏溫度(低于100℃)的系統(tǒng)中。
這種機(jī)器包括一個(gè)密封殼體，在該密封殼體內(nèi)安裝一個(gè)馬達(dá)，該馬達(dá)可以為驅(qū)動(dòng)活塞的線性類型，該活塞用于壓縮存在于殼體內(nèi)部的氣體。在密封殼體的內(nèi)部進(jìn)一步設(shè)置一個(gè)熱交換器，該熱交換器連接在一個(gè)熱的外部熱交換器，或者熱端(hot head)上，還連接在與一個(gè)冷的外部熱交換器相連接的其它熱交換器，或者冷端(cold head)上，這兩個(gè)熱交換器由一種具有良好導(dǎo)熱性的金屬材料制成，該材料使兩個(gè)熱交換器能夠分別完成阻止熱量向斯特林機(jī)的外部環(huán)境傳遞，以及從另外的環(huán)境中吸收熱量。
這種斯特林機(jī)通常具有指向熱釋放環(huán)境的熱端的熱量，其冷端與制冷系統(tǒng)連接起來以冷卻特定的環(huán)境。
該斯特林機(jī)通過使用例如氦氣作為冷卻流體進(jìn)行工作，但是也可以使用其它制冷流體，例如氫氣或氮?dú)?，如專利US5927079中所述。
斯特林機(jī)需要能夠?qū)崃繌臒岬臒峤粨Q器向環(huán)境傳遞的輔助設(shè)備，該熱量需要傳遞到該環(huán)境，以及需要能夠從環(huán)境中吸收熱量的設(shè)備，該環(huán)境需要通過冷端制冷。在該領(lǐng)域中已知一些能夠?qū)崿F(xiàn)這種熱傳遞的設(shè)備。
已知的現(xiàn)有技術(shù)采用不同的方式使這種傳遞成為可能，例如使用熱虹吸管式輔助熱交換器，如在專利US6347523所了解的；在端(head)上設(shè)置散熱片并使用輔助氣體運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)；使用熱管；使用流體泵系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用由振蕩、機(jī)械或者電運(yùn)動(dòng)中的一種驅(qū)動(dòng)的泵。
在已知的現(xiàn)有技術(shù)解決方案的一種中，在制冷系統(tǒng)中采用斯特林機(jī)，如專利US5927079中所描述的，確定環(huán)境的制冷通過在低溫下用泵輸送制冷流體而實(shí)現(xiàn)，該制冷流體在流經(jīng)斯特林機(jī)冷端周圍流向設(shè)置在被制冷環(huán)境中的蒸發(fā)器時(shí)，由熱交換器制冷。在這種結(jié)構(gòu)中，通過使用設(shè)置在斯特林機(jī)和蒸發(fā)器之間的泵裝置，在低溫下并且在斯特林機(jī)冷端中制冷的流體被引導(dǎo)通過蒸發(fā)器的管道。在這種結(jié)構(gòu)中，通過流經(jīng)斯特林機(jī)所述熱端的閉合回路中水的循環(huán)來實(shí)現(xiàn)斯特林機(jī)熱端處熱量的排除，該循環(huán)也通過安裝在排熱回路上的泵元件的作用來實(shí)現(xiàn)。
然而，這些已知的解決方案具有一些缺點(diǎn)，例如在該系統(tǒng)中采用熱虹吸管作為工作原理，需要調(diào)準(zhǔn)部件，例如管道和熱交換器。
在已知的解決方案的情況中，該解決方案在端上使用散熱片并通過氣體進(jìn)行熱交換，其缺點(diǎn)在于事實(shí)上不可能獲得高的傳熱能力。在所述的系統(tǒng)中，會(huì)很容易達(dá)到傳熱能力的飽和極限。這是由于散熱片在其長(zhǎng)度增加和/或相互之間的距離減小時(shí)的效率飽和，或者甚至是由于不可能找到具有足夠能力以達(dá)到確定的傳熱能力所需的壓力和流量水平的氣體運(yùn)動(dòng)裝置造成的。另外，這些解決方案導(dǎo)致制冷系統(tǒng)振動(dòng)級(jí)的增加和可靠性的降低，這是存在大量的運(yùn)動(dòng)零件的結(jié)果。使用熱管的已知方案還具有如下的缺點(diǎn)由于必須在蒸發(fā)區(qū)域外設(shè)置多孔材料而導(dǎo)致系統(tǒng)很高的壓力損失，這種損失降低了遠(yuǎn)距離傳熱的能力。
發(fā)明目的因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種使用一個(gè)斯特林機(jī)的制冷系統(tǒng)，該制冷系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)環(huán)境的有效制冷，并避免了已知方案中存在的問題，例如低的傳熱能力、系統(tǒng)中的壓力損失以及低可靠性。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種如前所述的制冷系統(tǒng)，該系統(tǒng)減少了調(diào)準(zhǔn)系統(tǒng)部件例如管道和熱交換器的需要。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種如前所述的系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有最少的運(yùn)動(dòng)零件，降低了在制冷系統(tǒng)中出現(xiàn)振動(dòng)的可能性。

發(fā)明內(nèi)容
這些以及其它目的通過一種制冷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，這種類型的系統(tǒng)包括一個(gè)斯特林機(jī)，該斯特林機(jī)具有一個(gè)加熱部分和一個(gè)制冷部分；一個(gè)制冷室；一個(gè)第一熱能傳遞設(shè)備，該設(shè)備可操作地與制冷部分及制冷室連接，以便通過循環(huán)流體由制冷室向制冷部分傳熱；一個(gè)第二熱能傳遞設(shè)備，該設(shè)備可操作地與一個(gè)在所述斯特林機(jī)外部的熱接收裝置及其加熱部分連接，以便通過循環(huán)流體由加熱部分向熱接收裝置傳熱。
按照本發(fā)明，第一熱能傳遞設(shè)備包括至少一個(gè)安裝在制冷室中的毛細(xì)泵，以便通過從制冷室中吸收的熱量、并通過毛細(xì)管的作用，蒸發(fā)在所述毛細(xì)泵中接收的循環(huán)流體，該毛細(xì)管作用是由所述流體流經(jīng)毛細(xì)泵引起的；一個(gè)可操作地連接在斯特林機(jī)制冷部分上的冷凝器，以便冷凝從毛細(xì)泵接收的氣態(tài)循環(huán)流體；以及以閉合回路傳輸循環(huán)流體的管道，從冷凝器到毛細(xì)泵循環(huán)流體為液態(tài)，而從毛細(xì)泵到冷凝器循環(huán)流體為氣態(tài)。


下文中將參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，這些附圖按照一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的示例繪出，其中圖1是本發(fā)明制冷系統(tǒng)的一個(gè)示意性立體圖，圖中斯特林機(jī)可操作地與被制冷的環(huán)境連接；圖2是本發(fā)明制冷系統(tǒng)熱能傳遞設(shè)備的結(jié)構(gòu)的一個(gè)示意性立體圖；圖3是本發(fā)明毛細(xì)泵的第一結(jié)構(gòu)的縱向剖面視圖，該毛細(xì)泵由從被制冷環(huán)境中排除的熱量來驅(qū)動(dòng)；
圖4、5和6分別是本發(fā)明毛細(xì)泵的第一結(jié)構(gòu)沿圖3中IV-IV、V-V和VI-VI剖開的橫截面視圖；圖7是本發(fā)明毛細(xì)泵第二結(jié)構(gòu)的某種示意性的局部剖切立體圖，該毛細(xì)泵由從斯特林機(jī)加熱部分所排除的熱量驅(qū)動(dòng)；圖8是圖7中示出的毛細(xì)泵第二結(jié)構(gòu)的沿直徑方向橫截面視圖；圖9是將圖7中毛細(xì)泵沿圖8中IX-IX剖開的橫截面視圖，以及圖10是將圖7中毛細(xì)泵沿圖8中X-X剖開的橫截面視圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的制冷系統(tǒng)包括一個(gè)斯特林機(jī)1，例如使用一個(gè)線性馬達(dá)這種類型的斯特林機(jī)，該線性馬達(dá)可操作地與第一熱能傳遞設(shè)備2和一個(gè)第二熱能傳遞設(shè)備3連接，這兩個(gè)熱能傳遞設(shè)備中的一個(gè)可操作地連接在制冷室4上。在圖示結(jié)構(gòu)的例子中，第一熱能傳遞設(shè)備2是與制冷室4連接的熱能傳遞設(shè)備。
通常斯特林機(jī)1包括，一個(gè)加熱部分1a和一個(gè)制冷部分1b，每個(gè)都可操作地連接在第一和第二熱能傳遞設(shè)備2、3中的一個(gè)之上，如下文所述。
按照本發(fā)明，第一熱能傳遞設(shè)備2包括在斯特林機(jī)1的制冷部分1b和制冷室4之間傳遞熱能的第一循環(huán)流體，第二熱能傳遞設(shè)備3包括在斯特林機(jī)1的加熱部分1a和熱接收裝置之間傳遞熱能的第二循環(huán)流體，第二循環(huán)流體通常為空氣或者周圍氣體，第二熱能傳遞設(shè)備3與斯特林機(jī)保持確定距離。
在實(shí)施本發(fā)明的一種方式中，第一和第二循環(huán)流體是相同的并且由包括乙醚、水和酒精在內(nèi)的組中所選擇的至少一種形成，但并不是排他地。應(yīng)當(dāng)指出其它類型的循環(huán)流體也是可能的，而不會(huì)改變本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍。
按照本發(fā)明，在第一和第二熱能傳遞設(shè)備2、3的一個(gè)或兩個(gè)中，設(shè)置至少一個(gè)毛細(xì)泵，該泵將在下文中描述，通過該泵流過相應(yīng)的以液態(tài)形式接收的循環(huán)流體，該循環(huán)流體在經(jīng)過所述毛細(xì)泵的過程中發(fā)生相變，由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)。所述第一和第二熱能傳遞設(shè)備2、3中的每一個(gè)還包括一個(gè)相應(yīng)的熱交換器，在該交換器中從毛細(xì)泵來的相應(yīng)的氣態(tài)循環(huán)流體發(fā)生相變，變?yōu)橐簯B(tài)。
按照本發(fā)明，第一熱能傳遞設(shè)備2包括至少一個(gè)毛細(xì)泵10，該毛細(xì)泵10與制冷室4連接并且具有一個(gè)密封殼體11，該殼體上設(shè)置一個(gè)用于液態(tài)循環(huán)流體的入口11a，和一個(gè)用于氣態(tài)循環(huán)流體的出口11b，出口11b與入口11a間隔布置，并且由一個(gè)多孔裝置12與入口11a隔開，該多孔裝置12放置在殼體11內(nèi)，循環(huán)流體通過該多孔裝置12沿其路徑從多孔裝置12的入口側(cè)到達(dá)出口側(cè)，同時(shí)通過蒸發(fā)以及在流體流經(jīng)多孔材料而產(chǎn)生的壓力損失的作用下從液態(tài)改變?yōu)闅鈶B(tài)，蒸發(fā)是由一個(gè)熱源導(dǎo)致的，殼體11的一個(gè)區(qū)域暴露在該熱源中，將多孔裝置12的出口側(cè)靠在多孔材料上安裝，出口11b設(shè)置在該出口側(cè)上。
在第一熱能傳遞設(shè)備2中，熱源由空氣表示，該空氣優(yōu)選為以受壓氣流的形式通過制冷室4的內(nèi)部，在該制冷室中安裝毛細(xì)泵10或者毛細(xì)泵組件10，毛細(xì)泵或毛細(xì)泵組件由在被制冷環(huán)境中排除的熱量驅(qū)動(dòng)。在這種結(jié)構(gòu)中，提供給毛細(xì)泵10的液態(tài)循環(huán)流體來自于一個(gè)形式為可操作地與斯特林機(jī)1制冷部分1b連接的冷凝器20的熱交換器，并向所述制冷部分1b傳遞循環(huán)流體在毛細(xì)泵10中變?yōu)橐簯B(tài)時(shí)吸收的熱量，該冷凝器20使循環(huán)流體冷凝并使其以液態(tài)的形式返回毛細(xì)泵10的殼體11的入口11a。
正如圖1和2所指出的，毛細(xì)泵10或者毛細(xì)泵組件，通過一對(duì)管道30、40連接在冷凝器20上，其中一個(gè)管道連接在入口11a上，用于輸送每個(gè)毛細(xì)泵10中的液態(tài)循環(huán)流體，而另一個(gè)管道連接在出口11b上，用于輸送每個(gè)毛細(xì)泵10的氣態(tài)循環(huán)流體。
在圖示的實(shí)施例中，第一熱能傳遞設(shè)備2包括多個(gè)毛細(xì)泵10，這些毛細(xì)泵10相對(duì)于相應(yīng)循環(huán)流體的閉合回路平行設(shè)置，并且安裝在制冷室4之內(nèi)，以便結(jié)合起來作為一個(gè)蒸發(fā)器，通過使用流經(jīng)所述制冷室4的氣流F的熱量來蒸發(fā)循環(huán)流體。
在圖2-6所示的結(jié)構(gòu)中，每個(gè)毛細(xì)泵10具有由一個(gè)延長(zhǎng)管道限定的殼體11，該殼體11由任何適當(dāng)?shù)牟牧现瞥刹⒕哂懈叩膶?dǎo)熱性，所述殼體11橫向裝入多個(gè)熱交換散熱片13中，這些散熱片相互平行并相互隔開，一般以平行于被制冷的氣流F的方向設(shè)置，該氣流流經(jīng)所述的由多個(gè)毛細(xì)泵10限定的所述蒸發(fā)器。
在所述的圖2-6的實(shí)施例中，殼體11為一個(gè)延長(zhǎng)管道的形式，該殼體具有一個(gè)限定入口11a的端部和一個(gè)限定循環(huán)流體出口11b的相對(duì)端部，所述入口11a和出口11b由一個(gè)多孔裝置12隔開，該多孔裝置12固定在殼體11的內(nèi)側(cè)上并且形成管狀，具有一個(gè)鄰近入口11a的開口端，用于接收多孔裝置12內(nèi)部的液態(tài)循環(huán)流體，還具有一個(gè)鄰近殼體11的出口11b的封閉的相對(duì)端。多孔裝置12的外徑尺寸允許其相對(duì)于殼體11的內(nèi)表面緊密地安裝。
為了允許循環(huán)流體在沿徑向通過多孔裝置12的環(huán)狀厚度的同時(shí)蒸發(fā)為氣態(tài)，并允許所述流體能夠繼續(xù)沿其路徑流過出口11b和管道40而流向冷凝器20，在多孔裝置12和殼體11之間形成了縱向通道12a，該通道具有一個(gè)由多孔裝置20自身封閉的靠近入口11a的端部，和一個(gè)通向出口11b的相對(duì)端部。
在圖示的實(shí)施例中，通過在多孔裝置12的外表面上設(shè)置相應(yīng)的縱向溝槽而獲得縱向通道12a。然而，應(yīng)當(dāng)理解所述溝槽也可以沿殼體11的內(nèi)表面設(shè)置。
考慮到第一熱能傳遞設(shè)備2的冷凝器20將熱量由氣態(tài)的循環(huán)流體向斯特林機(jī)1的制冷部分1b傳遞，優(yōu)選地，該冷凝器20具有一個(gè)圓柱狀環(huán)形殼體21，該殼體21具有一個(gè)位于制冷部分1b周圍的內(nèi)壁，這樣能夠通過傳導(dǎo)作用向制冷部分傳熱。
冷凝器20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)能夠以不同的方式實(shí)現(xiàn)，只要允許在循環(huán)流體和斯特林機(jī)1的制冷部分1b之間獲得有效的熱交換即可。
總之，冷凝器20的殼體21上設(shè)置一個(gè)入口21a和一個(gè)出口21b，它們分別連接在管道30、40上，并且入口21a和出口21b在殼體21的內(nèi)部通過任何連接方式例如裝入熱傳導(dǎo)裝置中的盤管相互連通，例如，液體同時(shí)與殼體21的內(nèi)壁和連接裝置直接接觸，該連接裝置將入口21a連接在出口21b上。
正如在第一熱能傳遞設(shè)備2的蒸發(fā)器中已經(jīng)提到的，冷凝器20應(yīng)當(dāng)具有殼體21和由具有高導(dǎo)熱性的材料制成的內(nèi)部部件，該材料能承受系統(tǒng)和所使用的循環(huán)流體的工作條件。
按照上面的描述，將第一熱能傳遞設(shè)備2構(gòu)造為通過只由一個(gè)蒸發(fā)器推進(jìn)的循環(huán)流體從制冷室4中排除熱量，第一熱能傳遞設(shè)備2與一個(gè)冷凝器一起運(yùn)行，其形式為平行毛細(xì)泵10的組件。冷凝器安裝在斯特林機(jī)的制冷部分上，該斯特林機(jī)作為從被制冷環(huán)境中通過蒸發(fā)器排除的熱量的吸收源而運(yùn)行。
然而，斯特林機(jī)1的加熱部分1a所產(chǎn)生的熱量必須傳遞到一個(gè)外部裝置，該裝置能夠吸收所述的熱量。這是第二熱能傳遞設(shè)備3的作用，該設(shè)備同樣使用循環(huán)流體來吸收斯特林機(jī)的熱量，并將所述的熱量釋放到空氣或者周圍氣體中，正如上面已經(jīng)提到的那樣。
按照在圖1、7、8、9和10中所示出的結(jié)構(gòu)，第二熱能傳遞設(shè)備3包括一個(gè)具有環(huán)形密封殼體51的毛細(xì)泵50，該密封殼體51上設(shè)置一個(gè)用于液態(tài)循環(huán)流體的外部入口51a，和一個(gè)用于氣態(tài)循環(huán)流體的內(nèi)部出口51b，出口51b與入口51a間隔布置，并且由一個(gè)多孔裝置52與入口51a隔開，該多孔裝置52同樣為環(huán)形，放置在殼體51內(nèi)，循環(huán)流體通過該多孔裝置52沿其路徑流動(dòng)，同時(shí)通過蒸發(fā)以及在流體經(jīng)過多孔材料而產(chǎn)生的壓力損失的作用下從液態(tài)改變?yōu)闅鈶B(tài)，該蒸發(fā)是由一個(gè)熱源導(dǎo)致的，該熱源與圓柱狀環(huán)形殼體51處于接觸放置。
在上面提到的結(jié)構(gòu)中，熱源由斯特林機(jī)1的加熱部分1a限定，并固定在加熱部分1a的周圍，與毛細(xì)泵50殼體51的內(nèi)壁直接接觸。將液態(tài)循環(huán)流體由冷凝器60提供到毛細(xì)泵50，該冷凝器60位于離斯特林機(jī)1一定距離處，以便向空氣傳熱，這些熱量是循環(huán)流體在毛細(xì)泵50中變?yōu)闅鈶B(tài)時(shí)吸收的，冷凝器60冷凝所述流體并允許其以液態(tài)返回毛細(xì)泵50殼體51的入口51a。循環(huán)流體流入管道70、80，這些管道分別將毛細(xì)泵50的入口51a和出口51b連接在冷凝器60的出口61b和入口61a上。
在圖示的實(shí)施例中，第二熱能傳遞設(shè)備3的毛細(xì)泵50具有一個(gè)入口51a，該入口沿徑向設(shè)置并且在中部通向一個(gè)環(huán)形間隙52a，該環(huán)形間隙52a在多孔裝置52和環(huán)形殼體51的外壁之間限定而成，其目的是將液態(tài)循環(huán)流體均勻地提供在多孔裝置52的周圍。通過將多孔裝置52靠著殼體51的外壁放置，來封閉環(huán)形間隙52a的相對(duì)軸端。
在圖示的結(jié)構(gòu)性例子中，環(huán)形間隙52a通過在多孔裝置52上設(shè)置一個(gè)外圓周凹槽而獲得。然而應(yīng)當(dāng)理解，所述凹槽也可以設(shè)置在殼體51外壁的內(nèi)表面上。
按照上面描述的結(jié)構(gòu)，液態(tài)循環(huán)流體通過入口51a進(jìn)入環(huán)形間隙52a中，穿過多孔裝置52的厚度開始其向內(nèi)的徑向路徑，同時(shí)蒸發(fā)為氣態(tài)，然后所述流體繼續(xù)沿路徑通過出口51b并通過管道80，流向冷凝器60。為了這個(gè)目的，在多孔裝置52和殼體51的內(nèi)壁之間形成縱向通道53。所述縱向通道可以由位于殼體51內(nèi)壁上的溝槽限定，并通過一個(gè)槽54在圓周方向上相互連通，該槽54的位置通?？拷嗫籽b置52兩端部中的一個(gè)，并且其內(nèi)部與出口51b連通。在圖示的實(shí)施例中，槽54由在多孔裝置52上設(shè)置的內(nèi)部圓周凹槽限定。
殼體51的內(nèi)壁的形狀和尺寸便于其安裝在斯特林機(jī)1的加熱部分1a的周圍，以便利用所產(chǎn)生的熱量來蒸發(fā)到達(dá)縱向通道53的循環(huán)流體。熱量通過傳導(dǎo)作用由斯特林機(jī)1的加熱部分1a向毛細(xì)泵50殼體51的內(nèi)壁傳遞。
在第二熱能傳遞設(shè)備3中使用的冷凝器60可以具有不同的結(jié)構(gòu)，只要是適當(dāng)?shù)牟⒛芘c毛細(xì)泵50的操作一致即可。
冷凝器60的一種可能的結(jié)構(gòu)是用于第一熱能傳遞設(shè)備2中蒸發(fā)器所使用的一種冷凝器。在這種情況中，冷凝器60包括多個(gè)管狀殼體(圖中未示出)，該殼體彼此平行并且橫向裝入多個(gè)熱交換散熱片63中。管狀殼體具有一個(gè)限定用于氣態(tài)循環(huán)流體的入口61a的端部，該入口61a連接在管道80上，還具有一個(gè)限定用于被冷凝的循環(huán)流體的出口61b的相對(duì)端部，在把熱量傳遞到周圍氣體或者任何其它可用的熱吸收裝置中后，此時(shí)的循環(huán)流體已經(jīng)為液態(tài)。
循環(huán)流體在每個(gè)管狀殼體內(nèi)流動(dòng)，該循環(huán)流體將熱量傳遞到外部，然后冷凝并返回毛細(xì)泵50中。
本發(fā)明的制冷系統(tǒng)還可以包括一個(gè)與每個(gè)熱能傳遞設(shè)備連接的容器(圖中未示出)，該容器通過相對(duì)于提供給本發(fā)明每個(gè)毛細(xì)泵10、50的給定量的熱量，來調(diào)節(jié)在第一和第二熱能傳遞設(shè)備2、3中的循環(huán)流體的量，以控制工作溫度。各循環(huán)流體從相應(yīng)的熱能傳遞設(shè)備的熱區(qū)向同一熱能傳遞設(shè)備的冷區(qū)傳熱，是由于受到由表面張力差所產(chǎn)生的毛細(xì)管力的作用，該表面張力差與每個(gè)熱能傳遞設(shè)備的溫度差有關(guān)。
盡管圖中沒有示出，本發(fā)明的制冷系統(tǒng)可以進(jìn)一步設(shè)置一個(gè)用于振動(dòng)的動(dòng)態(tài)抵消的系統(tǒng)，該系統(tǒng)使得向殼體和/或連接在所述斯特林機(jī)上的其它部件振動(dòng)的傳遞最小化，該振動(dòng)是由斯特林機(jī)1的線性馬達(dá)的活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。這些部件安裝在密封殼體內(nèi)，該殼體用于支撐部件并提高容納在此處的氣體的壓縮和膨脹沖程中所需的緊密性。
本發(fā)明的制冷系統(tǒng)通過毛細(xì)管力提供一個(gè)泵系統(tǒng)，該系統(tǒng)使得系統(tǒng)、管道和熱交換器相互之間調(diào)準(zhǔn)的難度最小化。由于具有低的壓力損失，本發(fā)明的制冷系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)高的傳熱能力，從而可以在遠(yuǎn)距離上實(shí)現(xiàn)較高的傳熱能力。
除了上述的優(yōu)點(diǎn)以外，由于不包含運(yùn)動(dòng)部件并避免了振動(dòng)，本發(fā)明的制冷系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)高度的可靠性。
權(quán)利要求
1.一種制冷系統(tǒng)，其包括-一個(gè)斯特林機(jī)(1)，該斯特林機(jī)具有一個(gè)加熱部分(1a)和一個(gè)制冷部分(1b)；-一個(gè)制冷室(4)；-一個(gè)第一熱能傳遞設(shè)備(2)，其可操作地與制冷部分(1b)及制冷室(4)連接，以便通過循環(huán)流體由制冷室(4)向制冷部分(1b)傳熱；-一個(gè)第二熱能傳遞設(shè)備(3)，其可操作地與一個(gè)在所述斯特林機(jī)外部的熱接收裝置及其加熱部分(1a)連接，以便通過循環(huán)流體由加熱部分(1a)向熱接收裝置傳熱，其特征在于，第一熱能傳遞設(shè)備(2)包括至少一個(gè)安裝在制冷室(4)中的毛細(xì)泵(10)，以便通過從制冷室(4)中吸收的熱量、以及流體流經(jīng)毛細(xì)泵產(chǎn)生的壓力損失的作用，蒸發(fā)在所述毛細(xì)泵(10)中接收的循環(huán)流體；一個(gè)可操作地連接在斯特林機(jī)(1)的制冷部分(1b)上的冷凝器(20)，以便冷凝從毛細(xì)泵(10)接收的氣態(tài)循環(huán)流體；以及在閉合回路傳輸循環(huán)流體的管道(30、40)，從冷凝器(20)到毛細(xì)泵(10)的循環(huán)流體為液態(tài)，而從毛細(xì)泵(10)到冷凝器(20)的循環(huán)流體為氣態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述第二熱能傳遞設(shè)備(3)包括一個(gè)可操作地連接在斯特林機(jī)(1)的加熱部分(1a)上的毛細(xì)泵(50)，以便通過從所述加熱部分(1a)中吸收的熱量、以及流體經(jīng)過毛細(xì)泵產(chǎn)生的壓力損失的作用，蒸發(fā)接收在所述毛細(xì)泵(50)中的循環(huán)流體；一個(gè)可操作地與位于斯特林機(jī)(1)外部的熱接收裝置連接的冷凝器(60)，以便冷凝從毛細(xì)泵(50)接收的氣態(tài)循環(huán)流體；以及在閉合回路傳輸循環(huán)流體的管道(70、80)，從冷凝器(60)到毛細(xì)泵(50)的循環(huán)流體為液態(tài)，而從毛細(xì)泵(50)到冷凝器(60)的循環(huán)流體為氣態(tài)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，毛細(xì)泵(10、50)包括一個(gè)殼體(11、51)，該殼體上設(shè)置一個(gè)用于液態(tài)循環(huán)流體的入口(11a、51a)，和一個(gè)用于氣態(tài)循環(huán)流體的出口(11b、51b)，該出口(11b、51b)與入口(11a、51a)間隔布置，并且由一個(gè)多孔裝置(12、52)與入口(11a，51a)隔開，該多孔裝置(12、52)設(shè)置在殼體(11、51)內(nèi)，由于多孔裝置(12、52)兩側(cè)的壓力差，通過所述壓力損失的產(chǎn)生，循環(huán)流體通過該多孔裝置(12、52)從其入口側(cè)流到出口側(cè)，同時(shí)通過蒸發(fā)，所述循環(huán)流體在多孔裝置(12、52)的出口側(cè)由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，該出口側(cè)暴露在從由制冷室(4)和斯特林機(jī)(1)的加熱部分(1a)所限定的部分之一所接收的熱量中。
4.如權(quán)利要求3所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，第一熱能傳遞設(shè)備(2)的毛細(xì)泵(10)具有一個(gè)形式為延長(zhǎng)管道的殼體(11)，該殼體(11)橫向結(jié)合到多個(gè)熱交換散熱片(13)上并橫貫其中，所述散熱片以平行于被制冷的氣流(F)的方向設(shè)置，該氣流流經(jīng)毛細(xì)泵(10)，殼體(11)的其中一端限定毛細(xì)泵(10)的入口(11a)，相對(duì)端限定毛細(xì)泵(10)的出口(11b)，多孔裝置(12)為管狀并具有通向入口(11a)的一端，以及鄰近出口(11b)的相對(duì)的封閉端，在多孔裝置(12)和殼體(11)之間還設(shè)置縱向通道(12a)，這些縱向通道(12a)具有鄰近入口(11a)的封閉端和通向殼體(11)的出口(11b)的相對(duì)端，所述縱向通道引導(dǎo)已經(jīng)為氣態(tài)的循環(huán)流體流向殼體(11)的出口(11b)。
5.如權(quán)利要求4所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，縱向通道(12a)由設(shè)置在多孔裝置(12)上的縱向溝槽限定而成。
6.如權(quán)利要求4所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，多個(gè)殼體(11)相互平行設(shè)置，結(jié)合到多個(gè)散熱片(13)，并安裝在制冷室(4)內(nèi)。
7.如權(quán)利要求3所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，第二熱能傳遞設(shè)備(3)的毛細(xì)泵(50)具有一個(gè)環(huán)形殼體(51)，該殼體(51)具有容納入口(51a)的外壁和與出口(51b)相連的內(nèi)壁，多孔裝置(52)為環(huán)形并放置在殼體(51)內(nèi)，從而靠在所述殼體(51)的內(nèi)壁和外壁而放置，并進(jìn)一步設(shè)有一個(gè)在多孔裝置(52)和殼體(51)的外壁之間限定而成的環(huán)形間隙(52a)，入口(51a)通向該環(huán)形間隙；多個(gè)位于多孔裝置(52)和殼體(51)的內(nèi)壁之間的縱向通道(53)；以及一個(gè)在圓周方向上與縱向通道(53)相互連通的槽(54)，該槽通向殼體(51)的出口(51b)。
8.如權(quán)利要求7所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，環(huán)形間隙(52a)由設(shè)置在多孔裝置(52)上的外圓周凹槽限定而成。
9.如權(quán)利要求7所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，槽(54)由靠近多孔裝置(52)的端部中的一個(gè)所設(shè)置的內(nèi)圓周凹槽限定而成。
10.如權(quán)利要求7所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，縱向通道(53)由設(shè)置在殼體(51)的內(nèi)壁上的溝槽限定而成。
11.如權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，第一熱能傳遞設(shè)備(2)的冷凝器(20)包括一個(gè)環(huán)形殼體(21)，該環(huán)形殼體(21)具有一個(gè)圍繞斯特林機(jī)(1)的制冷部分(1b)而放置的內(nèi)壁，以便通過傳導(dǎo)作用向制冷部分(1b)傳熱，所述殼體(21)上設(shè)置一個(gè)入口(21a)和一個(gè)出口(21b)，它們分別連接在傳輸氣態(tài)和液態(tài)循環(huán)流體的管道(40、30)上，所述入口(21a)和出口(21b)在殼體(21)的內(nèi)部相互連通。
12.如權(quán)利要求2所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，第二熱能傳遞設(shè)備(3)的冷凝器(60)包括多個(gè)管狀殼體，該管狀殼體相互平行并橫向結(jié)合到多個(gè)散熱片(63)，所述殼體具有一個(gè)限定連接在管道(80)上的入口(61a)的端部，和一個(gè)限定連接在管道(70)上的出口(61b)的相對(duì)的端部，所述管道(80)傳輸氣態(tài)循環(huán)流體，所述管道(70)傳輸液態(tài)循環(huán)流體，所述管狀殼體和所述散熱片(63)向安裝冷凝器(60)的環(huán)境傳熱。
全文摘要
一種制冷系統(tǒng)，其包括一個(gè)斯特林機(jī)(1)；一個(gè)制冷室(4)；一個(gè)可操作地連接在斯特林機(jī)的制冷部分(1b)及制冷室(4)上的第一熱能傳遞設(shè)備(2)；一個(gè)可操作地連接在所述斯特林機(jī)外部的熱接收裝置及其加熱部分(1a)的第二熱能傳遞設(shè)備(3)，第一熱能傳遞設(shè)備(2)包括至少一個(gè)安裝在制冷室(4)中的毛細(xì)泵(10)，以便通過從制冷室(4)中吸收的熱量來蒸發(fā)接收在所述毛細(xì)泵(10)中的循環(huán)流體；一個(gè)可操作地連接在斯特林機(jī)(1)的制冷部分(1b)上的冷凝器(20)，以便冷凝由毛細(xì)泵(10)接收的氣態(tài)循環(huán)流體；以及以閉合回路在毛細(xì)泵(10)和冷凝器(20)之間傳輸循環(huán)流體的管道(30、40)。
文檔編號(hào)F25B39/00GK1668882SQ03816831
公開日2005年9月14日 申請(qǐng)日期2003年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月16日
發(fā)明者R·H·佩雷拉, R·馬科特 申請(qǐng)人:巴西船用壓縮機(jī)有限公司