專利名稱：低溫?zé)崧曋评錂C(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制冷機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種低溫?zé)崧曋评錂C(jī)。
背景技術(shù)：
制冷機(jī)是一種將被冷卻物體上的熱量轉(zhuǎn)移到其它介質(zhì)，對被冷卻物體進(jìn)行冷卻的設(shè)備，其中，低溫?zé)崧曋评錂C(jī)就是一種重要的低溫制冷設(shè)備。圖1為現(xiàn)有技術(shù)低溫?zé)崧曋评錂C(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，現(xiàn)有低溫?zé)崧曋评錂C(jī)包括壓力波發(fā)生器1以及從壓力波發(fā)生器1開始依次連接的主散熱器2、回?zé)崞?、冷頭 4、脈沖管5、次散熱器6、慣性管7、氣庫8。上述制冷機(jī)工作時，壓力波發(fā)生器1產(chǎn)生壓力波，并將產(chǎn)生的壓力波依次傳送到到主散熱器2、回?zé)崞?、冷頭4、脈沖管5、次散熱器6、慣性管7、氣庫8等各部件。壓力波在回?zé)崞?內(nèi)往復(fù)運動的同時，通過壓縮膨脹將冷頭4處的熱量經(jīng)由回?zé)崞?向主散熱器2輸送，并最終通過主散熱器2散發(fā)至外界環(huán)境中，從而使冷頭4處獲得低溫，使得設(shè)置在冷頭4處的被冷卻物體處于低溫狀態(tài)，實現(xiàn)對被冷卻物體的冷卻；與此同時，壓力波的大部分能量在回?zé)崞?中被消耗掉。其中，現(xiàn)有的低溫?zé)崧曋评錂C(jī)是靠慣性管7和氣庫8來調(diào)節(jié)內(nèi)部的聲場相位，以減小壓力波在回?zé)崞鲀?nèi)的流動損失，理論上要求氣庫的體積越大越好。在實際的系統(tǒng)中，雖然氣庫的體積不是無窮大，但是相對于制冷機(jī)來說也是占據(jù)了比較大的空間，這就決定了現(xiàn)有的低溫?zé)崧曋评錂C(jī)體積較為龐大，結(jié)構(gòu)不緊湊，功率密度較低。但是，在很多的使用環(huán)境下，都要求低溫?zé)崧曋评錂C(jī)具有較大的制冷量，同時要求低溫?zé)崧曋评錂C(jī)的整體尺寸不能太大，即需要低溫?zé)崧曋评錂C(jī)具有較高的功率密度，可見，現(xiàn)有的低溫?zé)崧曋评錂C(jī)不能滿足此種需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種低溫?zé)崧曋评錂C(jī)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中低溫?zé)崧曋评錂C(jī)的功率密度低，不能滿足使用需要的問題。本發(fā)明提供一種低溫?zé)崧曋评錂C(jī)，包括至少兩段第一慣性管7，所述第一慣性管7 的一端相互連接在一起、另一端均連接有第一次散熱器6，各所述第一次散熱器6遠(yuǎn)離所述第一慣性管7的一端均連接有第一脈沖管5，各所述第一脈沖管5遠(yuǎn)離第一次散熱器6的一端均連接有第一冷頭4，各所述第一冷頭4遠(yuǎn)離所述第一脈沖管5的一端均連接有回?zé)崞?3，各所述回?zé)崞?遠(yuǎn)離所述第一冷頭4的一端均連接有主散熱器2，各所述主散熱器2遠(yuǎn)離回?zé)崞?的一端均連接有壓力波發(fā)生器1。本發(fā)明提供的低溫?zé)崧曋评錂C(jī)在進(jìn)行制冷工作時，通過控制壓力波發(fā)生器產(chǎn)生的壓力波的相位，使各慣性管在其連接處的體積流之和接近為0，這樣，便可使壓力波在回?zé)崞鲀?nèi)的流動損失達(dá)到最小，可見，該制冷機(jī)與現(xiàn)有的具有氣庫的制冷機(jī)相比，在沒有顯著增加系統(tǒng)體積的同時，使得制冷機(jī)功率提高了一倍，因此極大地提高了該制冷機(jī)的功率密度， 使其具備較高的功率密度。


附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中 圖1為現(xiàn)有技術(shù)低溫?zé)崧曋评錂C(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明低溫?zé)崧曋评錂C(jī)第一實施例的結(jié)構(gòu)示意3為降低壓力波在回?zé)崞鲀?nèi)的流動損失的原理結(jié)構(gòu)4為本發(fā)明低溫?zé)崧曋评錂C(jī)第二實施例的結(jié)構(gòu)示意5為本發(fā)明低溫?zé)崧曋评錂C(jī)第三實施例的結(jié)構(gòu)示意6為本發(fā)明低溫?zé)崧曋评錂C(jī)第四實施例的結(jié)構(gòu)示意7為本發(fā)明低溫?zé)崧曋评錂C(jī)第五實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，
附圖標(biāo)記 1-壓力波發(fā)生器； 3-回?zé)崞鳎?4’-第二冷頭； 5’-第二脈沖管； 6’ -第二次散熱器 7’_第二慣性管； 9-剛性連接件。
2-主散熱器； 4_第一冷頭；
5-第一脈沖管；
6-第一次散熱器
7-第一慣性管； 8_氣庫；
具體實施例方式為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。圖2為本發(fā)明低溫?zé)崧曋评錂C(jī)第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，本發(fā)明低溫?zé)崧曋评錂C(jī)的實施例，包括兩段第一慣性管7，此兩段第一慣性管7的一端連接在一起，另一端均連接有一個第一次散熱器6，第一次散熱器6遠(yuǎn)離第一慣性管7的一端均連接有第一脈沖管5(本文中所指的遠(yuǎn)離是以各部件內(nèi)通道的端口為參照對象，例如，第一次散熱器 6內(nèi)具有介質(zhì)的運動通道，介質(zhì)的運動通道具有兩個端口，第一次散熱器6以介質(zhì)的運動通道一端的端口與第一慣性管7連接，另一端的端口、也就是遠(yuǎn)離慣性管的一端與第一脈沖管5連接)，各第一脈沖管5遠(yuǎn)離第一次散熱器6的一端均連接有第一冷頭4，第一冷頭4 遠(yuǎn)離第一脈沖管5的一端均連接有回?zé)崞?，各回?zé)崞?遠(yuǎn)離第一冷頭4的一端連接有主散熱器2，主散熱器2遠(yuǎn)離回?zé)崞?的一端均連接有壓力波發(fā)生器1。具體地，該壓力波發(fā)生器1為直線壓縮機(jī)。上述實施例的低溫?zé)崧曋评錂C(jī)，在圖2中，左右兩側(cè)的第一慣性管7、第一次散熱器6、第一脈沖管5、第一冷頭4、回?zé)崞?、主散熱器2及振壓力波發(fā)生器1完全相同。在進(jìn)行制冷時，控制壓縮機(jī)的電流相位可以使兩臺壓縮機(jī)輸出的壓力波的相位差為180度，因為左右兩側(cè)各部件完全相同，壓力波傳輸?shù)絻啥蔚谝粦T性管的連接處時相位差仍然是180度，并且體積流的幅值大小相等，因此在該處的壓力波動接近于0，故，可以在不采用氣庫的情況下使得壓力波在回?zé)崞鲀?nèi)的流動損失達(dá)到最小。所以該結(jié)構(gòu)實際上是以一套順次連接的第一次散熱器6、第一脈沖管5、第一冷頭4、回?zé)崞?、主散熱器2及壓力波發(fā)生器1來取代現(xiàn)有技術(shù)中體積較大的氣庫，因此在保持系統(tǒng)體積不顯著增大的情況下，制冷量增大了一倍，提高了該低溫?zé)崧曋评錂C(jī)的功率密度。進(jìn)一步地，圖3為降低壓力波在回?zé)崞鲀?nèi)的流動損失的原理結(jié)構(gòu)圖；如圖3所示， 對上述方案的原理進(jìn)行詳細(xì)介紹。對于氣庫型低溫?zé)崧曋评錂C(jī)來說，在氣庫容積的選擇上之所以想要氣庫的容積無限大，主要是為了提供一個壓力波動為0的邊界條件，這樣慣性管在遠(yuǎn)離氣庫的一端可以獲得更大的壓力體積流相位差，有利于制冷機(jī)性能的提高。假定氣庫的體積無限大，那么多套熱聲制冷機(jī)可以共用一個相同的氣庫，如圖3所示。由于無限大的氣庫是為了提供一個壓力波動為0的邊界條件，則又如圖3所示，假設(shè)左側(cè)第一慣性管與氣庫連接處的體積流為波動為Usin ω t，右側(cè)第一慣性管與氣庫連接處的體積流為波動為Usin (ω t+ π )，二者的幅值相等，相位相差180度，也就是說當(dāng)左側(cè)第一慣性管的氣流進(jìn)入氣庫時，右側(cè)第一慣性管的氣流正好流出氣庫，并且流量大小相等，所以氣庫內(nèi)的氣體變化量為0。即使氣庫的容積為有限大，氣庫仍然可以提供壓力波動為0的邊界條件。而在極限情況下，氣庫的容積為0時，此處的壓力波動仍然為0。因此，將兩段分別與兩套直線壓縮機(jī)連通的第一慣性管 7的一端直接連接，同時使兩套直線壓縮機(jī)產(chǎn)生的壓力波相位相差180度，則可以獲得壓力波動為0的邊界條件，便可使壓力波在回?zé)崞鲀?nèi)的流動損失達(dá)到最小。類似地，更多的制冷機(jī)的第一慣性管7的一端相互連接時，只需要通過直線壓縮機(jī)產(chǎn)生相應(yīng)相位的壓力波，使得壓力波在各第一慣性管7相互連接位置處獲得壓力波動為0的邊界條件。圖4為本發(fā)明低溫?zé)崧曋评錂C(jī)第二實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖4所示，基于上述圖 2所示實施例，在圖2所示的實施例中，兩個壓力波發(fā)生器1均采用了左右對稱的對置電機(jī)結(jié)構(gòu)，即，同一壓力波發(fā)生器1中的兩個電機(jī)動子總是保持相對(即方向相反)運動，這主要是為了抵消兩個電機(jī)所產(chǎn)生的震動。而在圖4所示的本實施例，其余圖2所示實施例的不同點主要在于，壓力波發(fā)生器1采用單電機(jī)結(jié)構(gòu)。由于單電機(jī)構(gòu)成的壓力波發(fā)生器1的電機(jī)動子的往復(fù)運動會產(chǎn)生振動。為了消除該振動，可以將兩個電機(jī)按照圖4中所示同方向固定在剛性連接件9上。控制兩個電機(jī)的電流相位相差180度，因此兩個電機(jī)的動子的運動相位也會相差180度，這樣兩個活塞的運動方向總會保持相反，兩個壓縮機(jī)的震動就會相互抵消，同時壓力波發(fā)生器1的結(jié)構(gòu)可以更加簡單。進(jìn)一步地，圖5為本發(fā)明低溫?zé)崧曋评錂C(jī)第三實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。基于上述實施例，如圖5所示，兩根第一慣性管7連接后的右端可以順次連接一套第一次散熱器6、第一脈沖管5、第一冷頭4、回?zé)崞?、主散熱器2和直線壓縮機(jī)(即壓力波發(fā)生器1)。兩根第一慣性管7連接后的左側(cè)連接兩套順次連接的第一次散熱器6、第一脈沖管5、第一冷頭4、回?zé)崞?、主散熱器2和直線壓縮機(jī)。且左側(cè)連接的兩套第一次散熱器6、第一脈沖管5、第一冷頭4、回?zé)崞?、主散熱器2和直線壓縮機(jī)的部件尺寸相等，并小于右側(cè)連接的第一次散熱器6、第一脈沖管5、第一冷頭4、回?zé)崞?、主散熱器2和直線壓縮機(jī)的部件尺寸。工作時左側(cè)兩臺直線壓縮機(jī)的電流相位相同，但與右側(cè)壓縮機(jī)電流相位相差180度。通過調(diào)節(jié)左側(cè)直線壓縮機(jī)電流的大小使兩段第一慣性管7在連接處的體積流相位相差180度，并且體積流的幅值大小相等，因此在該處的壓力波動接近于0，即此時，兩段第一慣性管7在連接處等同設(shè)置了一個無限大的氣庫。進(jìn)一步地，圖6為本發(fā)明低溫?zé)崧曋评錂C(jī)第四實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，基于第一實施例，第四實施例如圖6所示，其與第一實施例的主要不同點在于第一回?zé)崞?由兩個同軸設(shè)置的子回?zé)崞鹘M成，當(dāng)然，子回?zé)崞鞯臄?shù)量不僅僅限于兩個，同軸設(shè)置更多數(shù)量的子回?zé)崞饕彩强梢缘?。在兩個子回?zé)崞鞯倪B接處依次串聯(lián)第二冷頭4’、第二脈沖管5’、第二次散熱器6’和第二慣性管7’。另外，兩段第二慣性管7’連接在一起。與上述實施例一樣，左右兩側(cè)的第一慣性管7、第一次散熱器6、第一脈沖管5、第一冷頭4、第二冷頭4’、第二脈沖管5’、第二次散熱器6’和第二慣性管7’分別對應(yīng)相同，由于左右兩側(cè)的上述各部件完全相同，使直線壓縮機(jī)產(chǎn)生的壓力波相位相差180度，則壓力波從直線壓縮機(jī)傳遞到兩段第一慣性管7、及兩段第二慣性管7’的連接處時，體積流大小相等，相位相差180度，因此在它們的連接處的壓力波動接近于0，即此時，在它們的連接處等同設(shè)置了一個無限大的氣庫。另外，需要指出的是左右兩側(cè)可不僅僅均設(shè)置一套數(shù)次連接的第一慣性管7、第一次散熱器6、第一脈沖管5、第一冷頭4及一套順次連接的第二冷頭4’、第二脈沖管5’、第二次散熱器6’和第二慣性管7’，其均可以設(shè)置多套，且左右兩側(cè)設(shè)置的套數(shù)相等。圖7為本發(fā)明低溫?zé)崧曋评錂C(jī)第五實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖7所示，本發(fā)明低溫?zé)崧曋评錂C(jī)的第五實施例，由三套完全相同的順次連接的壓力波發(fā)生器1、主散熱器2、回?zé)崞?、第一冷頭4、第一脈沖管5、第一次散熱器6、第一慣性管7組成，三個第一慣性管7 的其中一端相互連接在一起。其中，壓力波發(fā)生器1為直線壓縮機(jī)。工作時，控制三臺直線壓縮機(jī)的電流可以使其產(chǎn)生的壓力波相位彼此之間相差120度，因此壓力波傳輸?shù)饺鶓T性管7相接處時體積流相位分別為Usin ω t、Usin (ω t+2 π /3)、Usin (ω t+4 π /3)，三者之和為0，所以該處的壓力波動接近于0，即此時，三根第一慣性管7在連接處等同設(shè)置了一個無限大的氣庫。另外，也可不僅僅設(shè)置三套，設(shè)置其它數(shù)量也可以，主要控制直線壓縮機(jī)產(chǎn)生相應(yīng)相位差的壓力波即可，例如設(shè)置9套，其使每兩個相鄰的直線壓縮機(jī)產(chǎn)生的壓力波相位彼此之間相差40度。最后應(yīng)說明的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種低溫?zé)崧曋评錂C(jī)，其特征在于，包括至少兩段第一慣性管(7)，所述第一慣性管 (7)的一端相互連接在一起、另一端均連接有第一次散熱器(6)，各所述第一次散熱器(6) 遠(yuǎn)離所述第一慣性管(7)的一端均連接有第一脈沖管(5)，各所述第一脈沖管(5)遠(yuǎn)離第一次散熱器(6)的一端均連接有第一冷頭(4)，各所述第一冷頭(4)遠(yuǎn)離所述第一脈沖管(5) 的一端均連接有回?zé)崞?3)，各所述回?zé)崞?3)遠(yuǎn)離所述第一冷頭(4)的一端均連接有主散熱器(2)，各所述主散熱器(2)遠(yuǎn)離回?zé)崞?3)的一端均連接有壓力波發(fā)生器(1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫?zé)崧曋评錂C(jī)，其特征在于，所述第一慣性管(7)為偶數(shù)個，且均分為兩組，每組中的各所述第一慣性管(7)均順次串聯(lián)相同的所述第一次散熱器 (6)、所述第一脈沖管(5)、所訴第一冷頭(4)、所述回?zé)崞?3)、所述主散熱器(2)及所述壓力波發(fā)生器(1)；且同組中的所述壓力波發(fā)生器(1)產(chǎn)生的壓力波的相位差為0°，不同組中的所述壓力波發(fā)生器(1)產(chǎn)生的壓力波的相位差為180°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫?zé)崧曋评錂C(jī)，其特征在于，各所述回?zé)崞?3)均包括至少兩個串聯(lián)設(shè)置的子回?zé)崞?，每兩個相鄰的所述子回?zé)崞鞯南嘟犹幘B接有依次串聯(lián)設(shè)置的第二冷頭(4’)、第二脈沖管(5’)、第二次散熱器(6’ )及第二慣性管(7’)，且各所述第二慣性管(7’ )遠(yuǎn)離所述第二次散熱器(6’ )的一端連接在一起。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低溫?zé)崧曋评錂C(jī)，其特征在于，所述第一慣性管(7)為偶數(shù)個，且均分為兩組，每組中的各所述第一慣性管(7)均順次串聯(lián)相同的所述第一次散熱器 (6)、所述第一脈沖管(5)、所述第一冷頭(4)、所述回?zé)崞?3)、所述主散熱器(2)及所述壓力波發(fā)生器(1)；且同組中的所述壓力波發(fā)生器(1)產(chǎn)生的壓力波的相位差為0°，不同組中的所述壓力波發(fā)生器(1)產(chǎn)生的壓力波的相位差為180° ；另外，不同組中的各所述回?zé)崞?3)上依次串聯(lián)設(shè)置的所述第二冷頭(4’)、所述第二脈沖管(5’)、所述第二次散熱器 (6’ )及所述第二慣性管(7’ )均對應(yīng)相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的低溫?zé)崧曋评錂C(jī)，其特征在于，所述壓力波發(fā)生器(1) 為直線壓縮機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種低溫?zé)崧曋评錂C(jī)，包括至少兩段第一慣性管，第一慣性管的一端相互連接、另一端均連接有第一次散熱器，第一次散熱器遠(yuǎn)離第一慣性管的一端均連接有第一脈沖管，第一脈沖管遠(yuǎn)離第一次散熱器的一端連接有第一冷頭，第一冷頭遠(yuǎn)離第一脈沖管的一端連接有回?zé)崞鳎責(zé)崞鬟h(yuǎn)離第一冷頭的一端連接有主散熱器，主散熱器遠(yuǎn)離回?zé)崞鞯囊欢诉B接有壓力波發(fā)生器。該制冷機(jī)工作時，通過控制壓力波發(fā)生器產(chǎn)生的壓力波的相位，使各慣性管在連接處的體積流之和接近為0，這樣，便可使壓力波在回?zé)崞鲀?nèi)的流動損失達(dá)到最小，可見，該制冷機(jī)與現(xiàn)有的具有氣庫的制冷機(jī)相比，在沒有顯著增加系統(tǒng)體積的同時，使得制冷機(jī)功率提高了一倍，故，功率密度較高。
文檔編號F25B23/00GK102331109SQ201110312919
公開日2012年1月25日 申請日期2011年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月8日
發(fā)明者戴巍, 朱建, 李海冰, 羅二倉, 胡劍英, 陳帥 申請人:中科力函(深圳)熱聲技術(shù)有限公司