采用超聲波霧化裝置的4k回?zé)崾降蜏刂评涞闹圃旆椒?br> 【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種采用超聲波霧化裝置的4K回?zé)崾降蜏刂评錂C(jī)。它包括一級(jí)壓縮機(jī)、液氦溫區(qū)回?zé)崾降蜏刂评錂C(jī)，超聲波霧化裝置。當(dāng)制冷工質(zhì)氦-4處于20K以下的低溫溫區(qū)時(shí)，由于分子間引力顯著增大，氦-4的性質(zhì)更接近凝聚狀態(tài)的液體，使得回?zé)崞鲀?nèi)的壓力焓損失、不可逆回?zé)釗p失和導(dǎo)熱損失急劇增大，同時(shí)氦的膨脹效率也會(huì)降低，由實(shí)際氣體效應(yīng)引起的損失逐漸增大。因此,如何減小實(shí)際氣體效應(yīng)導(dǎo)致的損失是提高液氦溫區(qū)回?zé)崾降蜏孛}管制冷機(jī)效率的關(guān)鍵。本實(shí)用新型在于利用超聲波的霧化原理，通過在液氦溫區(qū)段安裝超聲波霧化裝置使液氦霧化，使其更接近于理想氣體狀態(tài)工作，該實(shí)用新型對(duì)于提高低溫區(qū)的制冷效率具有十分重要的意義。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及制冷機(jī)，尤其涉及一種采用超聲波霧化裝置的液氦溫區(qū)回?zé)崾降?溫制冷機(jī)。 采用超聲波霧化裝置的4K回?zé)崾降蜏刂评錂C(jī)

【背景技術(shù)】
[0002] 回?zé)崾降蜏刂评錂C(jī)主要由回?zé)崞?、壓縮機(jī)、室溫端換熱器、冷端換熱器、膨脹機(jī)構(gòu) 以及調(diào)相機(jī)構(gòu)組成。回?zé)崾降蜏刂评錂C(jī)在低溫下具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、壽命長(zhǎng)、高的回 熱效率、低的流動(dòng)阻力等優(yōu)點(diǎn)，因此近年來回?zé)崾降蜏刂评錂C(jī)逐漸成為低溫制冷領(lǐng)域的研 究熱點(diǎn)。
[0003] 幾種常見的低溫回?zé)崾街评錂C(jī)包括斯特林制冷機(jī)、G-Μ制冷機(jī)和脈管制冷機(jī)。
[0004] 為了獲得優(yōu)良的制冷性能，需要使用具有優(yōu)越的熱力性質(zhì)的流體作為工質(zhì)。在低 溫工程中，氦是一種常見的工質(zhì)。在所有的低溫流體中，氦的性質(zhì)最接近于理想氣體，因?yàn)?氦的分子勢(shì)能很小。氦是獲取10Κ以下低溫的唯一制冷工質(zhì)，也是低溫制冷機(jī)最理想的制 冷工質(zhì)。因此在軍事、空間、超導(dǎo)等方面氦流體有著廣泛的應(yīng)用。
[0005] 盡管氦是一種理想的低溫制冷劑工質(zhì)，但隨著溫區(qū)的不斷下降，在20Κ以下的低 溫溫區(qū)回?zé)崞鲀?nèi)壓力焓損失、不可逆換熱損失和導(dǎo)熱損失都會(huì)增大，同時(shí)液氦的膨脹率降 低，由實(shí)際氣體效應(yīng)引起的損失逐漸增大，液氦溫區(qū)的制冷量幾乎被耗盡。大多數(shù)液氦制冷 機(jī)為工作頻率為1Hz左右的G-Μ制冷機(jī)或者G-Μ型脈管制冷機(jī)。在液氦溫區(qū)只有0. 5-1%的 卡諾效率。因此，減小回?zé)崞鲀?nèi)的壓力焓損失及不可逆換熱損失，改善膨脹機(jī)構(gòu)中氦-4的 膨脹效率以提高制冷機(jī)效率，成為亟需解決的關(guān)鍵科學(xué)問題。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0006] 本實(shí)用新型的目的是提供一種在液氦溫區(qū)時(shí)采用超聲波霧化裝置的制冷效率高、 可靠性能高的回?zé)崾降蜏刂评錂C(jī)。
[0007] 它包括三種常用的回?zé)崾街评錂C(jī)，分別為脈管制冷機(jī)、G-Μ制冷機(jī)和斯特林制冷 機(jī)。
[0008] -種采用超聲波霧化裝置的脈管制冷機(jī)，包括預(yù)冷級(jí)制冷機(jī)、熱橋、超聲波霧化裝 置、液氦溫區(qū)低溫制冷機(jī)；其中預(yù)冷級(jí)制冷機(jī)包括壓縮機(jī)一、一級(jí)回?zé)崞?、一?jí)脈管、一級(jí)慣 性管和一級(jí)氣庫；其中壓縮機(jī)一的出口與一級(jí)回?zé)崞魅肟谙噙B，一級(jí)脈管出口通過所述一 級(jí)慣性管與一級(jí)氣庫入口相連；
[0009] 其中液氦溫區(qū)回?zé)崾降蜏刂评錂C(jī)包括壓縮機(jī)二、二級(jí)回?zé)崞?、二?jí)脈管、二級(jí)慣性 管和二級(jí)氣庫；其中壓縮機(jī)二的出口與二級(jí)回?zé)崞鞯娜肟谙噙B，二級(jí)回?zé)崞鞯某隹谕ㄟ^冷 頭與二級(jí)脈管的入口相連，二級(jí)脈管的出口通過所述二級(jí)慣性管與二級(jí)氣庫入口相連； [0010] 上述一級(jí)回?zé)崞鞯某隹诤鸵患?jí)脈管的入口通過熱橋與液氦溫區(qū)脈管制冷機(jī)回?zé)?器中部相連；
[0011] 其特征在于：上述二級(jí)回?zé)崞髯钅┒?0K溫區(qū)以下部位安裝有超聲波霧化裝置， 通過超聲波霧化裝置使液氦霧化為細(xì)小的氣霧。
[0012] 采用超聲波霧化裝置的脈管制冷機(jī)的制冷方法其特征在于包括以下過程：第一級(jí) 的制冷過程是氣體通過壓縮機(jī)一進(jìn)入一級(jí)回?zé)崞鳠岫?，流入一?jí)回?zé)崞鞯墓べ|(zhì)氣體被一級(jí) 回?zé)崞鞒浞掷鋮s后，從冷端進(jìn)入一級(jí)脈管，一級(jí)脈管冷端的氣體質(zhì)量流量與壓力波之間產(chǎn) 生一定的相位差，工質(zhì)在一級(jí)脈管冷端膨脹產(chǎn)生制冷效應(yīng)，而在一級(jí)脈管熱端放熱；兩級(jí) 之間通過熱耦合使一級(jí)為二級(jí)提供預(yù)冷，二級(jí)的制冷方式與一級(jí)相同。上述二級(jí)回?zé)崞髯?末端20K溫區(qū)以下部位安裝有超聲波霧化裝置，通過超聲波霧化裝置使液氦霧化為細(xì)小的 氣霧。
[0013] 脈管制冷機(jī)特點(diǎn)為與其他現(xiàn)行的制冷機(jī)相比，脈管制冷機(jī)由于不存在低溫運(yùn)動(dòng)部 件從而提高了壽命，消除了以前冷頭部件的顫動(dòng)，膨脹和振動(dòng)小，可以在很大程度上減少 質(zhì)量、提高可靠性降低費(fèi)用、延長(zhǎng)壽命。在液氦溫區(qū)增加超聲波霧化裝置，使制冷劑以微小 氣霧的形式噴出，使氦-4工質(zhì)分子間距增大，更接近于理想氣體狀態(tài)工作，增大了低溫溫 區(qū)的效率，減小了回?zé)崞鲀?nèi)的壓力焓損失、不可逆換熱損失和導(dǎo)熱損失，同時(shí)增大了液氦溫 區(qū)氦的膨脹率，從而與未采用超聲波霧化裝置的液氦溫區(qū)回?zé)崾降蜏刂评錂C(jī)相比可顯著改 善制冷效率改善了液氦溫區(qū)回?zé)崾降蜏刂评錂C(jī)尤其是20K溫區(qū)以下的制冷性能。
[0014] 一種采用超聲波霧化裝置的G-Μ制冷機(jī)，它包括預(yù)冷級(jí)制冷機(jī)、熱橋、超聲波霧化 裝置、液氦溫區(qū)低溫制冷機(jī)；
[0015] 其中預(yù)冷級(jí)制冷機(jī)包括壓縮機(jī)一、兩個(gè)一級(jí)進(jìn)氣閥、一級(jí)冷卻器、一級(jí)回?zé)崞?、?級(jí)排除器和兩個(gè)一級(jí)排氣閥；其中壓縮機(jī)一的出口依次經(jīng)過第一個(gè)一級(jí)進(jìn)氣閥、一級(jí)冷 卻器、第二個(gè)一級(jí)進(jìn)氣閥與一級(jí)回?zé)崞鞯娜肟谙噙B，一級(jí)排出器的出口依次經(jīng)過所述兩個(gè) 一級(jí)排出閥與壓縮機(jī)一出口相連；
[0016] 其中液氦溫區(qū)回?zé)崾降蜏刂评錂C(jī)包括壓縮機(jī)二、兩個(gè)二級(jí)進(jìn)氣閥、二級(jí)冷卻器、二 級(jí)回?zé)崞?、二?jí)排出器，兩個(gè)二級(jí)排氣閥和冷頭；其中壓縮機(jī)二的出口依次經(jīng)過第一個(gè)二級(jí) 排氣閥二級(jí)冷卻器、第二個(gè)二級(jí)排氣閥與二級(jí)回?zé)崞魅肟谙噙B，二級(jí)回?zé)崞鞯某隹谕ㄟ^冷 頭與二級(jí)排出器的入口相連，二級(jí)排出器的出口依次通過所述兩個(gè)二級(jí)排氣閥與壓縮機(jī)二 出口相連。
[0017] 上述一級(jí)回?zé)崞鞯某隹诤鸵患?jí)排出器的入口通過熱橋與液氦溫區(qū)脈管制冷機(jī)回 熱器中部相連。
[0018] 其特征在于：上述二級(jí)回?zé)崞髯钅┒?0K溫區(qū)以下部位安裝有超聲波霧化裝置， 通過超聲波霧化裝置使液氦霧化為細(xì)小的氣霧。
[0019] 采用超聲波霧化裝置的G-Μ制冷機(jī)的制冷方法，其特征在于包括以下過程：氣體 在壓縮機(jī)一中壓縮，與此同時(shí)打開一級(jí)進(jìn)氣閥，氣體經(jīng)一級(jí)冷卻器冷卻進(jìn)入一級(jí)回?zé)崞鳎?經(jīng)回?zé)崞骼鋮s進(jìn)入一級(jí)排出器；一級(jí)進(jìn)氣閥關(guān)閉，打開以及排氣閥；氣體冷卻回?zé)崞魈盍?后溫度升高，進(jìn)入低壓貯氣罐，然后由一級(jí)壓縮機(jī)吸入，壓縮后再次進(jìn)入高壓貯氣罐；同時(shí)， 推移活塞重新移動(dòng)到氣缸底部，排氣閥關(guān)閉；周而復(fù)始，整個(gè)系統(tǒng)連續(xù)工作，冷頭溫度逐步 降低，連續(xù)不斷地制取冷量；兩級(jí)之間通過熱耦合使一級(jí)為二級(jí)提供預(yù)冷，二級(jí)的制冷方式 與一級(jí)相同。上述二級(jí)回?zé)崞髯钅┒?0K溫區(qū)以下部位安裝有超聲波霧化裝置，通過超聲 波霧化裝置使液氦霧化為細(xì)小的氣霧。
[0020] G-Μ制冷機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠、性能穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。在液氦溫區(qū)增 加超聲波霧化裝置，使制冷劑以微小氣霧的形式噴出，使氦-4工質(zhì)分子間距增大，更接近 于理想氣體狀態(tài)工作，增大了低溫溫區(qū)的效率，減小了回?zé)崞鲀?nèi)的壓力焓損失、不可逆換熱 損失和導(dǎo)熱損失，同時(shí)增大了液氦溫區(qū)氦的膨脹率，從而與未采用超聲波霧化裝置的液氦 溫區(qū)回?zé)崾降蜏刂评錂C(jī)相比可顯著改善制冷效率改善了液氦溫區(qū)回?zé)崾降蜏刂评錂C(jī)尤其 是20K溫區(qū)以下的制冷性能。
[0021] 一種采用超聲波霧化裝置的斯特林制冷機(jī)，其特征在于：它包括預(yù)冷級(jí)制冷、熱 橋、超聲波霧化裝置、液氦溫區(qū)低溫制冷機(jī)。
[0022] 其中預(yù)冷級(jí)制冷機(jī)包括壓縮機(jī)一、一級(jí)冷卻器、一級(jí)回?zé)崞?、一?jí)排出器；壓縮機(jī) 一的出口與一級(jí)冷卻器入口相連，一級(jí)冷卻器出口同時(shí)與一級(jí)回?zé)崞魅肟诤鸵患?jí)排出器出 口相連；
[0023] 其中液氦溫區(qū)回?zé)崾降蜏刂评錂C(jī)包括壓縮機(jī)二、二級(jí)冷卻器、二級(jí)回?zé)崞?、二?jí)排 出器和冷頭；壓縮機(jī)二的出口與二級(jí)冷卻器入口相連，二級(jí)冷卻器出口同時(shí)與二級(jí)回?zé)崞?入口和二級(jí)排出器出口相，二級(jí)回?zé)崞鞯某隹谕ㄟ^冷頭與二級(jí)排出器的入口相連；上述一 級(jí)回?zé)崞鞯某隹诤鸵患?jí)排出器的入口通過熱橋與液氦溫區(qū)脈管制冷機(jī)回?zé)崞髦胁肯噙B。
[0024] 其特征在于：二級(jí)回?zé)崞髯钅┒?0K溫區(qū)以下部位安裝有超聲波霧化裝置，通過 超聲波霧化裝置使液氦霧化為細(xì)小的氣霧。
[0025] 采用超聲波霧化裝置的斯特林制冷機(jī)的制冷方法，其特征在于包括以下過程：第 一級(jí)的制冷過程是壓縮機(jī)一將工質(zhì)壓縮至高壓，在一級(jí)冷卻器中氣體被冷卻，向環(huán)境放出 熱量；一級(jí)排出器與壓縮機(jī)一活塞機(jī)械相聯(lián)，但是它們的運(yùn)動(dòng)維持一定的相位差，以保證工 質(zhì)在處于環(huán)境溫度下的壓縮腔與處于低溫下的膨脹腔之間流動(dòng)；當(dāng)工質(zhì)從壓縮機(jī)一經(jīng)過一 級(jí)回?zé)崞飨蛳露肆鲃?dòng)時(shí)，回?zé)崽盍蠌墓べ|(zhì)中吸取熱量，同時(shí)一級(jí)排出器功回收至壓縮機(jī)供 壓縮機(jī)使用；兩級(jí)之間通過熱耦合使一級(jí)為二級(jí)提供預(yù)冷，二級(jí)的制冷方式與一級(jí)相同。上 述二級(jí)回?zé)崞髯钅┒?0K溫區(qū)以下部位安裝有超聲波霧化裝置，通過超聲波霧化裝置使液 氦霧化為細(xì)小的氣霧。
[0026] 斯特林制冷機(jī)具有效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、起動(dòng)快、操作方便和溫度范圍寬廣等優(yōu)點(diǎn)， 適用于制冷量小的場(chǎng)合。在液氦溫區(qū)增加超聲波霧化裝置，使制冷劑以微小氣霧的形式噴 出，使氦_4工質(zhì)分子間距增大，更接近于理想氣體狀態(tài)工作，增大了低溫溫區(qū)的效率，減小 了回?zé)崞鲀?nèi)的壓力焓損失、不可逆換熱損失和導(dǎo)熱損失，同時(shí)增大了液氦溫區(qū)氦的膨脹率， 從而與未采用超聲波霧化裝置的液氦溫區(qū)回?zé)崾降蜏刂评錂C(jī)相比可顯著改善制冷效率改 善了液氦溫區(qū)回?zé)崾降蜏刂评錂C(jī)尤其是20K溫區(qū)以下的制冷性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027] 圖1為一種回?zé)崾降蜏刂评錂C(jī)即液氦溫區(qū)脈管制冷機(jī)；
[0028] 圖2為一種回?zé)崾降蜏刂评錂C(jī)即液氦溫區(qū)G-Μ制冷機(jī)；
[0029] 圖3為一種回?zé)崾降蜏刂评錂C(jī)即液氦溫區(qū)斯特林制冷機(jī)；
[0030] 圖4為超聲波霧化裝置圖；
[0031] 圖5為氦的膨脹率隨溫度變化圖；
[0032] 圖中的標(biāo)號(hào)名稱：1、預(yù)冷級(jí)制冷機(jī)，2、壓縮機(jī)一，3、一級(jí)氣庫，4、一級(jí)回?zé)崞鳎?、一 級(jí)脈管，6、熱橋，7、液氦溫區(qū)回?zé)崾降蜏刂评錂C(jī)，8、壓縮機(jī)二，9、一級(jí)慣性管，10、二級(jí)回?zé)?器，11、二級(jí)氣庫，12、冷頭，13、超聲波霧化裝置，14、二級(jí)脈管，15、二級(jí)慣性管，16 -級(jí)冷 卻器，17、一級(jí)排出器，18、二級(jí)冷卻器，19、二級(jí)排出器，20、一級(jí)進(jìn)氣閥，21、一級(jí)排氣 閥，22、二級(jí)進(jìn)氣閥，23、二級(jí)排出閥。

【具體實(shí)施方式】
[0033] 圖1所示，采用超聲波霧化裝置的兩級(jí)脈管制冷機(jī)包括包括預(yù)冷級(jí)制冷機(jī)1、熱橋 6、超聲波霧化裝置13、液氦溫區(qū)回?zé)崾降蜏刂评錂C(jī)7 ;其中預(yù)冷級(jí)制冷機(jī)1包括壓縮機(jī)一 2、一級(jí)回?zé)崞?、一級(jí)脈管5、一級(jí)慣性管9和一級(jí)氣庫3 ;其中壓縮機(jī)一 2的出口與一級(jí)回 熱器4入口相連，一級(jí)脈管5出口通過所述一級(jí)慣性管9與一級(jí)氣庫3入口相連；液氦溫區(qū) 回?zé)崾降蜏刂评錂C(jī)7包括壓縮機(jī)二8、二級(jí)回?zé)崞?0、二級(jí)脈管14、二級(jí)慣性管15和二級(jí)氣 庫11 ;其中壓縮機(jī)二8的出口與二級(jí)回?zé)崞?0的入口相連，二級(jí)回?zé)崞?0的出口通過冷 頭12與二級(jí)脈管14的入口相連，二級(jí)脈管14的出口通過所述二級(jí)慣性管9與二級(jí)氣庫11 入口相連；上述超聲波霧化裝置13置于二級(jí)回?zé)崞?0最末端20K溫區(qū)以下部位，通過霧化 裝置使液氦霧化為細(xì)小的氣霧；一級(jí)回?zé)崞?的出口和一級(jí)脈管5的入口通過熱橋6與液 氦溫區(qū)脈管制冷機(jī)回?zé)崞髦胁肯噙B。
[0034] 所述的液氦溫區(qū)制冷機(jī)為回?zé)崾街评錂C(jī)。液氦溫區(qū)段采用了超聲波霧化裝置，霧 化器通過陶瓷霧化片的高頻諧振，將液氦分子結(jié)構(gòu)打散而產(chǎn)生自然飄逸的液氦霧。
[0035] 圖2所示，采用超聲波霧化裝置的兩級(jí)G-Μ制冷機(jī)，它包括預(yù)冷級(jí)制冷機(jī)1、熱橋 6、超聲波霧化裝置13、液氦溫區(qū)回?zé)崾降蜏刂评錂C(jī)7 ;其中預(yù)冷級(jí)制冷機(jī)1包括壓縮機(jī)一 2、一級(jí)進(jìn)氣閥20、一級(jí)冷卻器16、一級(jí)回?zé)崞?、一級(jí)排出器17和一級(jí)排氣閥21 ;其中壓縮 機(jī)一 2的出口與一級(jí)進(jìn)氣閥20相連，兩個(gè)進(jìn)氣閥20通過一級(jí)冷卻器16相連，一級(jí)回?zé)崞? 入口與一級(jí)進(jìn)氣閥20出口相連接，一級(jí)排出器17 -端通過一級(jí)排氣閥21與壓縮機(jī)一 2出 口相連接。液氦溫區(qū)回?zé)崾降蜏刂评錂C(jī)7包括壓縮機(jī)二8、二級(jí)進(jìn)氣閥22、二級(jí)冷卻器18、 二級(jí)回?zé)崞?0、二級(jí)排出器19,二級(jí)排氣閥23和冷頭12 ;其中壓縮機(jī)二8的出口與二級(jí)排 氣閥23的入口相連，兩個(gè)二級(jí)進(jìn)氣閥20通過二級(jí)冷卻器18相連接，二級(jí)回?zé)崞?0入口與 二級(jí)進(jìn)氣閥20出口相連，二級(jí)回?zé)崞?0的出口通過冷頭12與二級(jí)排出器19的入口相連， 二級(jí)排出器19的出口通過所述二級(jí)排氣閥21與壓縮機(jī)二8出口相連；上述超聲波霧化裝 置13置于二級(jí)回?zé)崞?0最末端20K溫區(qū)以下部位，通過霧化裝置使液氦霧化為細(xì)小的氣 霧。上述一級(jí)回?zé)崞?的出口和一級(jí)排出器17的入口通過熱橋6與液氦溫區(qū)脈管制冷機(jī) 回?zé)崞髦胁肯噙B。所述的液氦溫區(qū)制冷機(jī)為回?zé)崾街评錂C(jī)。液氦溫區(qū)段采用了超聲波霧化 裝置，霧化器通過陶瓷霧化片的高頻諧振，將液氦分子結(jié)構(gòu)打散而產(chǎn)生自然飄逸的液氦霧。
[0036] 圖3所示，采用超聲波霧化裝置的兩級(jí)斯特林制冷機(jī)。它包括預(yù)冷級(jí)制冷機(jī)1、熱 橋6、超聲波霧化裝置13、液氦溫區(qū)回?zé)崾降蜏刂评錂C(jī)7。其中預(yù)冷級(jí)制冷機(jī)1包括壓縮機(jī) 一 2、一級(jí)冷卻器16、一級(jí)回?zé)崞?、一級(jí)排出器17 ;壓縮機(jī)一 2的出口與一級(jí)冷卻器16入 口相連，一級(jí)冷卻器16出口同時(shí)與一級(jí)回?zé)崞?入口和一級(jí)排出器17出口相連。液氦溫 區(qū)回?zé)崾降蜏刂评錂C(jī)7包括壓縮機(jī)二8、二級(jí)冷卻器18、二級(jí)回?zé)崞?0、二級(jí)排出器19和冷 頭12 ;壓縮機(jī)二8的出口與二級(jí)冷卻器18入口相連，二級(jí)冷卻器18出口同時(shí)與二級(jí)回?zé)?器10入口和二級(jí)排出器19出口相，二級(jí)回?zé)崞?0的出口通過冷頭12與二級(jí)排出器19的 入口相連上述超聲波霧化裝置13置于二級(jí)回?zé)崞?0最末端20K溫區(qū)以下部位，通過霧化 裝置使液氦霧化為細(xì)小的氣霧。上述一級(jí)回?zé)崞?的出口和一級(jí)排出器17的入口通過熱 橋6與液氦溫區(qū)脈管制冷機(jī)回?zé)崞髦胁肯噙B
[0037] 圖4所示為超聲波霧化裝置，霧化裝置不需加熱或添加任何化學(xué)試劑，通過一定 的振蕩電路手段，與壓電陶瓷固有振蕩頻率產(chǎn)生共振，使與壓電陶瓷接觸的液氦霧化為微 小氣霧。
[0038] 圖5所示為氦的膨脹率隨溫度，從中可以看出隨著溫度的不斷下降，膨脹率逐步 減小，采用霧化裝置不僅不需加熱或添加任何化學(xué)試劑，而且可以使制冷機(jī)在滿足液氦溫 區(qū)制冷的同時(shí)增大液氦的膨脹率，同時(shí)也可減小回?zé)崞鲀?nèi)的壓力焓損失，不可逆換熱損失 和導(dǎo)熱損失。
[0039] 本實(shí)用新型具體的實(shí)施方法是：該回?zé)崾街评錂C(jī)制冷機(jī)采用熱耦合型結(jié)構(gòu)（即分 離型結(jié)構(gòu)），各級(jí)通過冷量連接而氣體回路相互獨(dú)立，力圖使各級(jí)的能量流和質(zhì)量流明確， 以利于預(yù)測(cè)與分析。該制冷機(jī)通過熱橋連接各級(jí)，各熱橋均可拆裝，使得各級(jí)的分步加工 與測(cè)試成為可能。該兩級(jí)制冷機(jī)采用兩臺(tái)壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)。而兩臺(tái)壓縮機(jī)分別采用高精度的變 頻電源驅(qū)動(dòng)。當(dāng)制冷劑到達(dá)液氦溫區(qū)制冷機(jī)時(shí)，首先進(jìn)入超聲波霧化器，此時(shí)水位開關(guān)檢測(cè) 到有液體時(shí)會(huì)自動(dòng)接通振蕩器的工作電源，機(jī)器開始工作，噴霧口看到有液氦霧噴出。
[0040] 該制冷機(jī)與其他制冷機(jī)相比，具有制冷效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。通過 選用超聲波霧化裝置，可同步實(shí)現(xiàn)液氦溫區(qū)制冷和制冷效率的提高，對(duì)于提高脈管制冷機(jī) 液氦溫區(qū)的制冷效率具有重要意義。
【權(quán)利要求】
1. 一種采用超聲波霧化裝置的脈管制冷機(jī)，包括預(yù)冷級(jí)制冷機(jī)（1)、熱橋（6)、超聲波 霧化裝置（13)、液氦溫區(qū)回?zé)崾降蜏刂评錂C(jī)（7); 其中預(yù)冷級(jí)制冷機(jī)（1)包括壓縮機(jī)一（2)、一級(jí)回?zé)崞鳎?)、一級(jí)脈管（5)、一級(jí)慣性管 (9) 和一級(jí)氣庫（3);其中壓縮機(jī)一（2)的出口與一級(jí)回?zé)崞鳎?)入口相連，一級(jí)脈管（5)出 口通過所述一級(jí)慣性管（9)與一級(jí)氣庫（3)入口相連； 其中液氦溫區(qū)回?zé)崾降蜏刂评錂C(jī)（7)包括壓縮機(jī)二（8)、二級(jí)回?zé)崞鳎?0)、二級(jí)脈管 (14)、二級(jí)慣性管（15)和二級(jí)氣庫（11);其中壓縮機(jī)二（8)的出口與二級(jí)回?zé)崞鳎?0)的入 口相連，二級(jí)回?zé)崞鳎?0)的出口通過冷頭（12)與二級(jí)脈管（14)的入口相連，二級(jí)脈管（14) 的出口通過所述二級(jí)慣性管（15 )與二級(jí)氣庫（11)入口相連； 上述一級(jí)回?zé)崞鳎?)的出口和一級(jí)脈管（5)的入口通過熱橋（6)與液氦溫區(qū)脈管制冷 機(jī)回?zé)崞髦胁肯噙B； 其特征在于：上述二級(jí)回?zé)崞鳎?0)最末端20K溫區(qū)以下部位安裝有超聲波霧化裝置 (13 )，通過超聲波霧化裝置（13 )使液氦霧化為細(xì)小的氣霧。
2. -種采用超聲波霧化裝置的G-Μ制冷機(jī)，它包括預(yù)冷級(jí)制冷機(jī)（1)、熱橋（6)、超聲波 霧化裝置（13)、液氦溫區(qū)回?zé)崾降蜏刂评錂C(jī)（7); 其中預(yù)冷級(jí)制冷機(jī)（1)包括壓縮機(jī)一（2)、兩個(gè)一級(jí)進(jìn)氣閥（20)、一級(jí)冷卻器（16)、一 級(jí)回?zé)崞鳎?)、一級(jí)排出器（17)和兩個(gè)一級(jí)排氣閥（21);其中壓縮機(jī)一（2)的出口依次經(jīng) 過第一個(gè)一級(jí)進(jìn)氣閥（20)、一級(jí)冷卻器（16)、第二個(gè)一級(jí)進(jìn)氣閥（20)與一級(jí)回?zé)崞鳎?)的 入口相連，一級(jí)排出器（17)的出口依次經(jīng)過所述兩個(gè)一級(jí)排氣閥（21)與壓縮機(jī)一（2)出口 相連； 其中液氦溫區(qū)回?zé)崾降蜏刂评錂C(jī)（7)包括壓縮機(jī)二（8)、兩個(gè)二級(jí)進(jìn)氣閥（22)、二級(jí)冷 卻器（18)、二級(jí)回?zé)崞鳎?0)、二級(jí)排出器（19)，兩個(gè)二級(jí)排氣閥（23)和冷頭（12);其中壓縮 機(jī)二（8)的出口依次經(jīng)過第一個(gè)二級(jí)排氣閥（20)二級(jí)冷卻器（18)、第二個(gè)二級(jí)排氣閥（23) 與二級(jí)回?zé)崞鳎?0)入口相連，二級(jí)回?zé)崞鳎?0)的出口通過冷頭（12)與二級(jí)排出器（19)的 入口相連，二級(jí)排出器（19 )的出口依次通過所述兩個(gè)二級(jí)排氣閥（23 )與壓縮機(jī)二（8 )出口 相連； 上述一級(jí)回?zé)崞鳎?)的出口和一級(jí)排出器（17)的入口通過熱橋（6)與液氦溫區(qū)脈管制 冷機(jī)回?zé)崞髦胁肯噙B； 其特征在于：上述二級(jí)回?zé)崞鳎?0)最末端20K溫區(qū)以下部位安裝有超聲波霧化裝置 (13 )，通過超聲波霧化裝置（13 )使液氦霧化為細(xì)小的氣霧。
3. -種采用超聲波霧化裝置的斯特林制冷機(jī)，其特征在于：它包括預(yù)冷級(jí)制冷機(jī)（1)、 熱橋（6 )、超聲波霧化裝置（13 )、液氦溫區(qū)低溫制冷機(jī)（7 ); 其中預(yù)冷級(jí)制冷機(jī)（1)包括壓縮機(jī)一（2)、一級(jí)冷卻器（16)、一級(jí)回?zé)崞鳎?)、一級(jí)排出 器（17);壓縮機(jī)一（2)的出口與一級(jí)冷卻器（16)入口相連，一級(jí)冷卻器（16)出口同時(shí)與一 級(jí)回?zé)崞鳎?)入口和一級(jí)排出器（17)出口相連； 其中液氦溫區(qū)回?zé)崾降蜏刂评錂C(jī)（7)包括壓縮機(jī)二（8)、二級(jí)冷卻器（18)、二級(jí)回?zé)崞? (10) 、二級(jí)排出器（19)和冷頭（12);壓縮機(jī)二（8)的出口與二級(jí)冷卻器（18)入口相連，二級(jí) 冷卻器（18)出口同時(shí)與二級(jí)回?zé)崞鳎?0)入口和二級(jí)排出器（19)出口相，二級(jí)回?zé)崞鳎?0) 的出口通過冷頭（12)與二級(jí)排出器（19)的入口相連；上述一級(jí)回?zé)崞鳎?)的出口和一級(jí) 排出器（17)的入口通過熱橋（6)與液氦溫區(qū)脈管制冷機(jī)回?zé)崞髦胁肯噙B；其特征在于：二 級(jí)回?zé)崞鳎?0)最末端20K溫區(qū)以下部位安裝有超聲波霧化裝置（13)，通過超聲波霧化裝置 (13)使液氦霧化為細(xì)小的氣霧。
【文檔編號(hào)】F25B9/14GK203893478SQ201420275042
【公開日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年5月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月27日
【發(fā)明者】夏穎, 李卓裴, 胡沛, 蔣彥龍 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)