一種液氦溫區(qū)的v-m型熱壓縮機(jī)驅(qū)動的脈沖管制冷的制造方法
【專利摘要】一種液氦溫區(qū)的V-M型熱壓縮機(jī)驅(qū)動的脈沖管制冷機(jī)包括液氮溫區(qū)斯特林脈沖管制冷機(jī)、V-M熱壓縮機(jī)、低溫側(cè)脈沖管制冷機(jī)及熱橋；低溫側(cè)制冷機(jī)熱端換熱器與氣庫間裝閥門；熱端換熱器出入口間裝閥門，二閥門及低溫側(cè)制冷機(jī)氣庫組成調(diào)相機(jī)構(gòu)；斯特林制冷機(jī)及熱壓縮機(jī)冷端換熱器分別與熱橋接觸，低溫側(cè)制冷機(jī)冷端換熱器與中間換熱器連通，通過熱橋?qū)Φ蜏貍?cè)制冷機(jī)中間換熱器預(yù)冷；在熱壓縮機(jī)冷端換熱器處，一部分氣體壓力波動進(jìn)入熱壓縮機(jī)熱緩沖管，另一部分進(jìn)入中間換熱器，在低溫側(cè)制冷機(jī)回?zé)崞鞒隹诩袄涠藫Q熱器得到液氦溫區(qū)制冷；斯特林制冷機(jī)為冷源；熱壓縮機(jī)室溫與冷源間溫度梯度產(chǎn)生壓力波動；低溫側(cè)制冷機(jī)由壓力波驅(qū)動，最終達(dá)到液氦溫區(qū)。
【專利說明】—種液氦溫區(qū)的V-M型熱壓縮機(jī)驅(qū)動的脈沖管制冷機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于低溫制冷機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種采用熱壓縮機(jī)驅(qū)動脈沖管制冷機(jī)的液氦溫區(qū)的V-M型熱壓縮機(jī)驅(qū)動的脈沖管制冷機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代信息技術(shù)、空間技術(shù)、超導(dǎo)電子學(xué)、紅外探測、低溫生物醫(yī)學(xué)等行業(yè)飛速發(fā)展，尤其是低溫電子學(xué)器件及低溫超導(dǎo)磁體在各領(lǐng)域的推廣應(yīng)用，促進(jìn)了用于直接冷卻器件或者裝置的小型液氦溫區(qū)制冷機(jī)的發(fā)展。
[0003]目前液氦溫區(qū)小型低溫制冷機(jī)主要為G-M制冷機(jī)或G-M型脈沖管制冷機(jī)(二者由何區(qū)別？)。它們采用油壓縮機(jī)與高低壓切換閥配合，提供低頻高壓比的壓力波，制冷側(cè)氣體經(jīng)過壓縮與膨脹熱力過程，從而產(chǎn)生制冷效應(yīng)，頻率通常為幾赫茲；油壓縮機(jī)需配備油分離器等設(shè)備，系統(tǒng)體積龐大，并需要進(jìn)行定期維護(hù)，壽命難以保證。同時氣體流經(jīng)高低壓切換閥，產(chǎn)生壓降損失，因此熱效率較低。斯特林型制冷機(jī)采用無閥壓縮機(jī)驅(qū)動，其工作頻率通常在30Hz以上，由于低溫溫區(qū)蓄冷填料形式并不適合高頻運(yùn)行，導(dǎo)致現(xiàn)有能實(shí)現(xiàn)液氦溫區(qū)的斯特林型系統(tǒng)熱效率遠(yuǎn)低于G-M型制冷機(jī)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中液氦溫區(qū)小型低溫制冷機(jī)體積龐大、效率低、振動大等缺陷，而提供一種工作于液氦溫區(qū)的V-M型熱壓縮機(jī)驅(qū)動的脈沖管制冷機(jī)；其利用冷熱端溫差產(chǎn)生壓力波動驅(qū)動脈沖管制冷機(jī)獲得低溫；具有結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、長壽命等特點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]本發(fā)明提供的液氦溫區(qū)的V-M型熱壓縮機(jī)驅(qū)動的脈沖管制冷機(jī)，其包括:液氮溫區(qū)斯特林型脈沖管制冷機(jī)、V-M型熱壓縮機(jī)和低溫側(cè)脈沖管制冷機(jī)和熱橋；
[0007]所述的液氮溫區(qū)斯特林型脈沖管制冷機(jī)由依次相連的壓力波發(fā)生器、第一熱端換熱器、第一回?zé)崞?、第一冷端換熱器、第一脈沖管、第一脈沖管熱端換熱器、慣性管以及第一氣庫組成；
[0008]所述V-M型熱壓縮機(jī)由依次相連的驅(qū)動電機(jī)、第二熱端換熱器、第二回?zé)崞?、第二冷端換熱器、熱緩沖管和熱緩沖管熱端換熱器組成；其中所述的熱緩沖管熱端換熱器通過連接管與活塞上部空間連通；
[0009]所述低溫側(cè)脈沖管制冷機(jī)由依次相連的中間換熱器、第三回?zé)崞鳌⒌谒幕責(zé)崞?、低溫端冷端換熱器、第二脈沖管、第二脈沖管熱端換熱器、第一閥門、第二閥門和第二氣庫組成；
[0010]所述第二脈沖管熱端換熱器與第二氣庫之間的連接管路上裝有第一閥門；所述第二脈沖管熱端換熱器出口與第二熱端換熱器入口之間的連接管路上裝有第二閥門，所述第一閥門、第二閥門及第二氣庫共同組成第一調(diào)相機(jī)構(gòu)；[0011]所述液氮溫區(qū)斯特林脈沖管制冷機(jī)的第一冷端換熱器和所述V-M型熱壓縮機(jī)的第二冷端換熱器分別與所述熱橋接觸連接，所述的第二冷端換熱器與低溫側(cè)脈沖管制冷機(jī)的中間換熱器相連通并通過熱橋并對低溫脈沖管制冷機(jī)的中間換熱器進(jìn)行預(yù)冷；在第二冷端換熱器處，一部分氣體壓力波動進(jìn)入熱緩沖管，另一部分進(jìn)入中間換熱器，在第四回?zé)崞鞒隹诙艘约暗蜏囟死涠藫Q熱器得到液氦溫區(qū)制冷。
[0012]所述低溫側(cè)脈沖管制冷機(jī)采用兩級脈沖管結(jié)構(gòu):在所述第三回?zé)崞鞯某隹诙艘来芜B接第三脈沖管、第三脈沖管熱端換熱器和第三氣庫，在第三氣庫與第三脈沖管熱端換熱器之間的連接管路上安裝第四閥門；在所述第二熱端換熱器出口與第三脈沖管熱端換熱器入口之間的連接管路上裝有第三閥門；所述第三閥門、第四閥門以及第三氣庫共同組成第二調(diào)相機(jī)構(gòu)。
[0013]所述第一調(diào)相機(jī)構(gòu)由第一直線電機(jī)替代。
[0014]所述的第二調(diào)相機(jī)構(gòu)由第二直線電機(jī)替代。
[0015]所述的液氮溫區(qū)斯特林脈沖管制冷機(jī)有二種型式:
[0016]第一種型式為:所述第一脈沖管與第一回?zé)崞鞑⒘蟹胖玫腢型液氮溫區(qū)斯特林脈沖管制冷機(jī)；
[0017]第二種型式為:第一脈沖管位于第一回?zé)崞髦械耐S型液氮溫區(qū)斯特林型脈沖管制冷機(jī)，該第一回?zé)崞鞒虱h(huán)形狀。
[0018]所述的低溫側(cè)脈沖管制冷機(jī)中第四回?zé)崞?8采用磁性材料作為填充物。
[0019]所述液氮溫區(qū)斯特林型脈沖管制冷機(jī)中采用He4作為氣體工質(zhì)；所述V-M型熱壓縮機(jī)和低溫側(cè)脈沖管制冷機(jī)采用He3或者He4作為氣體工質(zhì)。
[0020]本發(fā)明的液氦溫區(qū)的V-M型熱壓縮機(jī)驅(qū)動的脈沖管制冷機(jī)具有下述優(yōu)點(diǎn):
[0021]相對于傳統(tǒng)液氦溫區(qū)制冷機(jī)，本發(fā)明利用V-M型熱壓縮機(jī)，可克服電驅(qū)動機(jī)械式壓縮機(jī)的缺點(diǎn)，利用溫差產(chǎn)生壓力波動，充分利用了該壓縮機(jī)運(yùn)行頻率低、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，整機(jī)系統(tǒng)采用無閥無油壓縮機(jī)，可靠性得以提高，同時體積大幅減小；此外核心部件為可逆的斯特林循環(huán)，能夠比傳統(tǒng)類型制冷機(jī)更高的系統(tǒng)效率；另外本發(fā)明低溫側(cè)消除了排出器等運(yùn)動部件，采用脈沖管等結(jié)構(gòu)隔離低溫與室溫，可靠性及壽命得到大幅提高，同時傳遞到冷頭負(fù)載的振動減小；有潛力保證數(shù)萬小時以上的連續(xù)運(yùn)行。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1是一種V-M型熱壓縮機(jī)驅(qū)動單級脈沖管制冷機(jī)實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2是一種V-M型熱壓縮機(jī)驅(qū)動單級脈沖管制冷機(jī)實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3是一種V-M型熱壓縮機(jī)驅(qū)動單級脈沖管制冷機(jī)實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖4是一種V-M型熱壓縮機(jī)驅(qū)動單級脈沖管制冷機(jī)實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖5是一種V-M型熱壓縮機(jī)驅(qū)動單級脈沖管制冷機(jī)實(shí)施例5的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖6是一種V-M型熱壓縮機(jī)驅(qū)動單級脈沖管制冷機(jī)實(shí)施例6的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖7是一種V-M型熱壓縮機(jī)驅(qū)動單級脈沖管制冷機(jī)實(shí)施例7的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖8是一種V-M型熱壓縮機(jī)驅(qū)動單級脈沖管制冷機(jī)實(shí)施例8的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】[0030]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明。
[0031]圖1是本發(fā)明的V-M型熱壓縮機(jī)驅(qū)動單級脈沖管制冷機(jī)(實(shí)施例1)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2本發(fā)明的V-M型熱壓縮機(jī)驅(qū)動單級脈沖管制冷機(jī)(實(shí)施例2)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的V-M型熱壓縮機(jī)驅(qū)動單級脈沖管制冷機(jī)(實(shí)施例3)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明的V-M型熱壓縮機(jī)驅(qū)動單級脈沖管制冷機(jī)(實(shí)施例4)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明的V-M型熱壓縮機(jī)驅(qū)動單級脈沖管制冷機(jī)(實(shí)施例5)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明的V-M型熱壓縮機(jī)驅(qū)動單級脈沖管制冷機(jī)(實(shí)施例6)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本發(fā)明的V-M型熱壓縮機(jī)驅(qū)動單級脈沖管制冷機(jī)(實(shí)施例7)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本發(fā)明的種V-M型熱壓縮機(jī)驅(qū)動單級脈沖管制冷機(jī)(實(shí)施例8)的結(jié)構(gòu)示意圖；由圖可知，本發(fā)明的液氦溫區(qū)的V-M型熱壓縮機(jī)驅(qū)動的脈沖管制冷機(jī)，其包括:液氮溫區(qū)斯特林型脈沖管制冷機(jī)、V-M型熱壓縮機(jī)和低溫側(cè)脈沖管制冷機(jī)和熱橋15 ；
[0032]所述的液氮溫區(qū)斯特林型脈沖管制冷機(jī)由依次相連的壓力波發(fā)生器1、第一熱端換熱器2、第一回?zé)崞?、第一冷端換熱器4、第一脈沖管5、第一脈沖管熱端換熱器6、慣性管7以及第一氣庫8組成；
[0033]所述V-M型熱壓縮機(jī)由依次相連的驅(qū)動電機(jī)9、第二熱端換熱器10、第二回?zé)崞?br>
11、第二冷端換熱器12、熱緩沖管13和熱緩沖管熱端換熱器14組成；其中所述的熱緩沖管熱端換熱器14通過連接管與活塞9上部空間連通；
[0034]所述低溫側(cè)脈沖管制冷機(jī)由依次相連的中間換熱器16、第三回?zé)崞?7、第四回?zé)崞?8、低溫端冷端換熱器19、第二脈沖管20、第二脈沖管熱端換熱器21、第一閥門22、第二閥門23和第二氣庫24組成；
[0035]所述第二脈沖管熱端換熱器21與第二氣庫24之間的連接管路上裝有第一閥門22 ;所述第二脈沖管熱端換熱器21出口與第二熱端換熱器10入口之間的連接管路上裝有第二閥門23，所述第一閥門22、第二閥門23及第二氣庫24共同組成第一調(diào)相機(jī)構(gòu)；
[0036]所述液氮溫區(qū)斯特林脈沖管制冷機(jī)的第一冷端換熱器4和所述V-M型熱壓縮機(jī)的第二冷端換熱器12分別與所述熱橋15接觸連接，所述的第二冷端換熱器12與低溫側(cè)脈沖管制冷機(jī)的中間換熱器16相連通并通過熱橋15并對低溫脈沖管制冷機(jī)的中間換熱器16進(jìn)行預(yù)冷；在第二冷端換熱器12處，一部分氣體壓力波動進(jìn)入熱緩沖管13，另一部分進(jìn)入中間換熱器16，在第四回?zé)崞?8出口端以及低溫端冷端換熱器19得到液氦溫區(qū)制冷。
[0037]所述低溫側(cè)脈沖管制冷機(jī)采用兩級脈沖管結(jié)構(gòu):在所述第三回?zé)崞?7的出口端依次連接第三脈沖管26、第三脈沖管熱端換熱器27和第三氣庫28，在第三氣庫28與第三脈沖管熱端換熱器27之間的連接管路上安裝第四閥門30 ;在所述第二熱端換熱器10出口與第三脈沖管熱端換熱器27入口之間的連接管路上裝有第三閥門29 ;所述第三閥門29、第四閥門30以及第三氣庫28共同組成第二調(diào)相機(jī)構(gòu)。
[0038]所述第一調(diào)相機(jī)構(gòu)由第一直線電機(jī)25替代。
[0039]所述的第二調(diào)相機(jī)構(gòu)由第二直線電機(jī)31替代。
[0040]所述的液氮溫區(qū)斯特林脈沖管制冷機(jī)有二種型式:
[0041]第一種型式為:所述第一脈沖管5與第一回?zé)崞?并列放置的U型液氮溫區(qū)斯特林脈沖管制冷機(jī)；
[0042]第二種型式為:第一脈沖管5位于第一回?zé)崞?之中的同軸型液氮溫區(qū)斯特林型脈沖管制冷機(jī)，該第一回?zé)崞?呈環(huán)形狀。
[0043]所述的低溫側(cè)脈沖管制冷機(jī)中第四回?zé)崞?8采用磁性材料作為填充物。所述液氮溫區(qū)斯特林型脈沖管制冷機(jī)中采用He4作為氣體工質(zhì)；所述V-M型熱壓縮機(jī)和低溫側(cè)脈沖管制冷機(jī)采用He3或者He4作為氣體工質(zhì)。
[0044]實(shí)施例1
[0045]一種V-M型熱壓縮機(jī)驅(qū)動脈沖管制冷機(jī)的典型結(jié)構(gòu)如圖1所示，該實(shí)施例的液氦溫區(qū)的V-M型熱壓縮機(jī)驅(qū)動的脈沖管制冷機(jī)，其包括:液氮溫區(qū)斯特林型脈沖管制冷機(jī)、V-M型熱壓縮機(jī)和低溫側(cè)脈沖管制冷機(jī)和熱橋15 ；
[0046]液氮溫區(qū)斯特林型脈沖管制冷機(jī)由依次相連的壓力波發(fā)生器1、第一熱端換熱器
2、第一回?zé)崞?、第一冷端換熱器4、第一脈沖管5、第一脈沖管熱端換熱器6、慣性管7以及第一氣庫8組成；
[0047]V-M型熱壓縮機(jī)由依次相連的驅(qū)動電機(jī)9、第二熱端換熱器10、第二回?zé)崞?1、第二冷端換熱器12、熱緩沖管13和熱緩沖管熱端換熱器14組成；其中所述的熱緩沖管熱端換熱器14通過連接管與活塞9上部空間連通；
[0048]低溫側(cè)脈沖管制冷機(jī)由依次相連的中間換熱器16、第三回?zé)崞?7、第四回?zé)崞?br>
18、低溫端冷端換熱器19、第二脈沖管20、第二脈沖管熱端換熱器21、第一閥門22、第二閥門23和第二氣庫24組成；
[0049]第二脈沖管熱端換熱器21與第二氣庫24之間的連接管路上裝有第一閥門22 ;第二脈沖管熱端換熱器21出口與第二熱端換熱器10入口之間的連接管路上裝有第二閥門23，所述第一閥門22、第二閥門23及第二氣庫24共同組成第一調(diào)相機(jī)構(gòu)；
[0050]液氮溫區(qū)斯特林脈沖管制冷機(jī)的第一冷端換熱器4和V-M型熱壓縮機(jī)的第二冷端換熱器12分別與所述熱橋15接觸連接，第二冷端換熱器12與低溫側(cè)脈沖管制冷機(jī)的中間換熱器16相連通并通過熱橋15并對低溫脈沖管制冷機(jī)的中間換熱器16進(jìn)行預(yù)冷；在第二冷端換熱器12處，一部分氣體壓力波動進(jìn)入熱緩沖管13，另一部分進(jìn)入中間換熱器16，在第四回?zé)崞?8出口端以及低溫端冷端換熱器19得到液氦溫區(qū)制冷。
[0051]液氮溫區(qū)斯特林型脈沖管制冷機(jī)中壓力波發(fā)生器I產(chǎn)生壓力波動，推動He4往復(fù)運(yùn)動，在第一回?zé)崞?內(nèi)產(chǎn)生制冷效應(yīng)，由此通過第一冷端換熱器4在液氮溫區(qū)產(chǎn)生一定制冷量，制冷量通過熱橋15傳遞至熱壓縮機(jī)中的第二冷端換熱器14，作為熱壓縮機(jī)的冷源。熱壓縮機(jī)中第二熱端換熱器10工作于室溫，或者采用加熱方式工作于高溫；熱壓縮機(jī)依靠第二熱端換熱器10與第二冷端換熱器14之間溫差工作，在驅(qū)動電機(jī)4的作用下，推動He4或He3往復(fù)運(yùn)動并經(jīng)歷V-M型熱力循環(huán)，在第二回?zé)崞?1熱能轉(zhuǎn)換為氣體的動能，進(jìn)而產(chǎn)生較大壓力波動；
[0052]液氮溫區(qū)斯特林型脈沖管制冷機(jī)產(chǎn)生的制冷量同時作為低溫側(cè)脈沖管制冷機(jī)的冷源；熱壓縮機(jī)產(chǎn)生的氣體壓力波動作為驅(qū)動源，通過第三回?zé)崞?7及第四回?zé)崞?7將低溫側(cè)冷端換熱器19熱量泵運(yùn)至中間換熱器16，進(jìn)而到達(dá)液氦溫區(qū)；
[0053]液氦溫區(qū)內(nèi)氦氣體積比熱容增加，普通填料的熱容減小，因此在第四回?zé)崞?8中采用磁性蓄熱材料。
[0054]圖1所示的液氮溫區(qū)斯特林型脈沖管制冷機(jī)采用U型結(jié)構(gòu)，第一脈沖管5與第一回?zé)崞?平行放置，其熱端采用慣性管加氣庫的方式調(diào)相；[0055]低溫側(cè)脈沖管制冷機(jī)采用閥門加氣庫的方式調(diào)相，在第二閥門22連接第二脈沖管熱端換熱器21與中間換熱器16入口，形成雙向進(jìn)氣機(jī)構(gòu)，與第二閥門23及第二氣庫24共同組成調(diào)相機(jī)構(gòu)，用于調(diào)節(jié)壓力波動與氣體速度之間關(guān)系，形成合適的壓力速度邊界條件。
[0056]實(shí)施例2
[0057]如圖2所示，本實(shí)施例結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1結(jié)構(gòu)基本類似，但低溫側(cè)脈沖管制冷機(jī)為兩級結(jié)構(gòu)，其可獲得更低的制冷溫度；在所述第三回?zé)崞?7的出口端依次連接第三脈沖管26、第三脈沖管熱端換熱器27和第三氣庫28，在第三氣庫28與第三脈沖管熱端換熱器27之間的連接管路上安裝第四閥門30 ;在所述第二熱端換熱器10出口與第三脈沖管熱端換熱器27入口之間的連接管路上裝有第三閥門29 ;所述第三閥門29、第四閥門30以及第三氣庫28共同組成第二調(diào)相機(jī)構(gòu)。
[0058]實(shí)施例3
[0059]如圖3所示，本實(shí)施例結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1結(jié)構(gòu)基本類似，但低溫側(cè)脈沖管制冷機(jī)的調(diào)相機(jī)構(gòu)發(fā)生改變，去除了閥門及氣庫，采用第一直線電機(jī)25進(jìn)行調(diào)相，第一直線電機(jī)25安裝于第二脈沖管熱端換熱器21外側(cè),第一直線電機(jī)25為典型直線壓縮機(jī)的一種,包括線圈、動子、彈簧以及活塞等結(jié)構(gòu)，利用部件參數(shù)的不同組合，實(shí)現(xiàn)不同的壓力與速度邊界條件，從而獲得合適的相位及阻抗關(guān)系。
[0060]實(shí)施例4
[0061]如圖4所示，本實(shí)施例結(jié)構(gòu)與實(shí)施例2結(jié)構(gòu)基本類似，低溫側(cè)脈沖管制冷機(jī)采用雙極結(jié)構(gòu)；類似于實(shí)施例3，低溫側(cè)脈沖管制冷機(jī)的調(diào)相機(jī)構(gòu)發(fā)生改變，采用了直線電機(jī)代替了閥門及氣庫，第二脈沖管熱端換熱器21外側(cè)采用第一直線電機(jī)25進(jìn)行調(diào)相；第三脈沖管熱端換熱器27熱端采用第二電機(jī)31進(jìn)行調(diào)相，原理同實(shí)施例3。
[0062]實(shí)施例5
[0063]實(shí)施例5基本機(jī)構(gòu)同實(shí)施例1，低溫側(cè)脈沖管制冷機(jī)為單級結(jié)構(gòu)并采用閥門氣庫調(diào)相；但液氮溫區(qū)斯特林型脈沖管制冷機(jī)采用同軸結(jié)構(gòu)，第一脈沖管5位移第一回?zé)崞?中間，第一回?zé)崞?為環(huán)形。具體結(jié)構(gòu)如圖5所示。
[0064]實(shí)施例6
[0065]實(shí)施例6基本機(jī)構(gòu)同實(shí)施例2，低溫側(cè)脈沖管制冷機(jī)為兩級結(jié)構(gòu)并采用閥門氣庫調(diào)相；但液氮溫區(qū)斯特林型脈沖管制冷機(jī)采用同軸結(jié)構(gòu)，第一脈沖管5位移第一回?zé)崞?中間，第一回?zé)崞?為環(huán)形；具體結(jié)構(gòu)如圖6所示。
[0066]實(shí)施例7
[0067]實(shí)施例5基本機(jī)構(gòu)同實(shí)施例3，低溫側(cè)脈沖管制冷機(jī)為單級結(jié)構(gòu)并采用直線電機(jī)調(diào)相；但液氮溫區(qū)斯特林型脈沖管制冷機(jī)采用同軸結(jié)構(gòu)，第一脈沖管5位移第一回?zé)崞?中間，第一回?zé)崞?為環(huán)形；具體結(jié)構(gòu)如圖7所示。
[0068]實(shí)施例8
[0069]實(shí)施例6基本機(jī)構(gòu)同實(shí)施例4，低溫側(cè)脈沖管制冷機(jī)為兩級結(jié)構(gòu)并采用直線電機(jī)調(diào)相；但液氮溫區(qū)斯特林型脈沖管制冷機(jī)采用同軸結(jié)構(gòu)，第一脈沖管5位移第一回?zé)崞?中間，第一回?zé)崞?為環(huán)形。具體結(jié)構(gòu)如圖8所示。
[0070]相對于傳統(tǒng)液氦溫區(qū)制冷機(jī)，上述實(shí)施例的各液氦溫區(qū)的V-M型熱壓縮機(jī)驅(qū)動的脈沖管制冷機(jī)，利用V-M型熱壓縮機(jī)，克服了電驅(qū)動機(jī)械式壓縮機(jī)的缺點(diǎn)，利用溫差產(chǎn)生壓力波動，充分利用了該壓縮機(jī)運(yùn)行頻率低、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，整機(jī)系統(tǒng)采用無閥無油壓縮機(jī)，可靠性得以提高，同時體積大幅減?。淮送夂诵牟考榭赡娴乃固亓盅h(huán)，能夠比傳統(tǒng)類型制冷機(jī)更高的系統(tǒng)效率；另外本發(fā)明低溫側(cè)消除了排出器等運(yùn)動部件，采用脈沖管等結(jié)構(gòu)隔離低溫與室溫，可靠性及壽命得到大幅提高，同時傳遞到冷頭負(fù)載的振動減?。挥袧摿ΡＷC數(shù)萬小時以上的連續(xù)運(yùn)行。
【權(quán)利要求】
1.一種液氦溫區(qū)的V-M型熱壓縮機(jī)驅(qū)動的脈沖管制冷機(jī)，其包括:液氮溫區(qū)斯特林型脈沖管制冷機(jī)、V-M型熱壓縮機(jī)和低溫側(cè)脈沖管制冷機(jī)和熱橋； 所述的液氮溫區(qū)斯特林型脈沖管制冷機(jī)由依次相連的壓力波發(fā)生器、第一熱端換熱器、第一回?zé)崞?、第一冷端換熱器、第一脈沖管、第一脈沖管熱端換熱器、慣性管以及第一氣庫組成； 所述V-M型熱壓縮機(jī)由依次相連的驅(qū)動電機(jī)、第二熱端換熱器、第二回?zé)崞?、第二冷端換熱器、熱緩沖管和熱緩沖管熱端換熱器組成；其中所述的熱緩沖管熱端換熱器通過連接管與活塞上部空間連通； 所述低溫側(cè)脈沖管制冷機(jī)由依次相連的中間換熱器、第三回?zé)崞?、第四回?zé)崞?、低溫端冷端換熱器、第二脈沖管、第二脈沖管熱端換熱器、第一閥門、第二閥門和第二氣庫組成； 所述第二脈沖管熱端換熱器與第二氣庫之間的連接管路上裝有第一閥門；所述第二脈沖管熱端換熱器出口與第二熱端換熱器入口之間的連接管路上裝有第二閥門，所述第一閥門、第二閥門及第二氣庫共同組成第一調(diào)相機(jī)構(gòu)； 所述液氮溫區(qū)斯特林脈沖管制冷機(jī)的第一冷端換熱器和所述V-M型熱壓縮機(jī)的第二冷端換熱器分別與所述熱橋接觸連接，所述的第二冷端換熱器與低溫側(cè)脈沖管制冷機(jī)的中間換熱器相連通并通過熱橋并對低溫脈沖管制冷機(jī)的中間換熱器進(jìn)行預(yù)冷；在第二冷端換熱器處，一部分氣體壓力波動進(jìn)入熱緩沖管，另一部分進(jìn)入中間換熱器，在第四回?zé)崞鞒隹诙艘约暗蜏囟死涠藫Q熱器得到液氦溫區(qū)制冷。
2.按權(quán)利要求1所述的液氦溫區(qū)的V-M型熱壓縮機(jī)驅(qū)動的脈沖管制冷機(jī)，其特征在于，所述低溫側(cè)脈沖管制冷機(jī)采用兩級脈沖管結(jié)構(gòu):在所述第三回?zé)崞鞯某隹诙艘来芜B接第三脈沖管、第三脈沖管熱端換熱器和第三氣庫，在第三氣庫與第三脈沖管熱端換熱器之間的連接管路上安裝第四閥門；在所述第二熱端換熱器出口與第三脈沖管熱端換熱器入口之間的連接管路上裝有第三閥門；所述第三閥門、第四閥門以及第三氣庫共同組成第二調(diào)相機(jī)構(gòu)。
3.按權(quán)利要求1所述的液氦溫區(qū)的V-M型熱壓縮機(jī)驅(qū)動的脈沖管制冷機(jī)，其特征在于，所述第一調(diào)相機(jī)構(gòu)由第一直線電機(jī)替代。
4.按權(quán)利要求2所述的液氦溫區(qū)的V-M型熱壓縮機(jī)驅(qū)動的脈沖管制冷機(jī)，其特征在于，所述的第二調(diào)相機(jī)構(gòu)由第二直線電機(jī)替代。
5.按權(quán)利要求1所述的液氦溫區(qū)的V-M型熱壓縮機(jī)驅(qū)動的脈沖管制冷機(jī)，其特征在于，所述的液氮溫區(qū)斯特林脈沖管制冷機(jī)有二種型式: 第一種型式為:所述第一脈沖管與第一回?zé)崞鞑⒘蟹胖玫腢型液氮溫區(qū)斯特林脈沖管制冷機(jī)； 第二種型式為:第一脈沖管位于第一回?zé)崞髦械耐S型液氮溫區(qū)斯特林型脈沖管制冷機(jī)，該第一回?zé)崞鞒虱h(huán)形狀。
6.按權(quán)利要求1所述的液氦溫區(qū)的V-M型熱壓縮機(jī)驅(qū)動的脈沖管制冷機(jī)，其特征在于，所述的低溫側(cè)脈沖管制冷機(jī)中第四回?zé)崞鞑捎么判圆牧献鳛樘畛湮铩?br>
7.按權(quán)利要求1所述的液氦溫區(qū)的V-M型熱壓縮機(jī)驅(qū)動的脈沖管制冷機(jī)，其特征在于，所述液氮溫區(qū)斯特林型脈沖管制冷機(jī)中采用He4作為氣體工質(zhì)；所述V-M型熱壓縮機(jī)和低溫側(cè)脈沖管制冷機(jī)采用He3或者He4作為氣體工質(zhì)。
【文檔編號】F25B9/14GK103512258SQ201210208787
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月19日
【發(fā)明者】戴巍, 羅二倉, 周遠(yuǎn), 王曉濤, 陳燕燕 申請人:中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所