本發(fā)明涉及一種脈管制冷機，尤其是涉及一種采用多塊板式換熱器的脈管制冷機。

背景技術(shù)：

自80年代小孔型脈管制冷機發(fā)明以來，先后出現(xiàn)了雙向進氣型、雙活塞型、四閥型、慣性管型等多種形式。脈管制冷機的性能隨著脈管熱端調(diào)相機構(gòu)的改進而不斷提高。脈管制冷機具有穩(wěn)定性好，低溫端沒有運動部件等優(yōu)點。隨著效率的不斷提高，脈管制冷機正在逐步取代g-m、stirling制冷機，成為市場的主流低溫制冷機。

除了調(diào)相機構(gòu)的改進外，低溫制冷機的冷量換熱器的優(yōu)化也是提高制冷機整機性能的有效途徑。由于受到制冷機自身結(jié)構(gòu)的限制，小型低溫制冷機的冷量換熱器一般尺寸較小。目前，冷量換熱器的主要結(jié)構(gòu)有兩種，一是采用以絲網(wǎng)作為填充材料，二是采用單塊狹縫式換熱板。以絲網(wǎng)作為填充材料的冷量換熱器具有換熱系數(shù)高的特點，但是絲網(wǎng)阻力系數(shù)大，流體流過絲網(wǎng)時阻力損失太大，影響制冷機的性能；而采用單塊狹縫式換熱板作為冷量換熱器，相比于絲網(wǎng)填料換熱器的優(yōu)點是，換熱器對氣體的流阻小，但單塊狹縫換熱器換熱不充分。

斯特林型脈管制冷機一般在高頻下運行，運行頻率大約50-100hz，因此回?zé)崞鞒叽绾艽?，脈管尺寸很小。而為了減小阻力，回?zé)崞鞯拈L度一般在50mm左右，因此，增大回?zé)崞鞯姆椒ㄖ挥屑哟笃渲睆?，而脈管直徑可由其最佳長徑比而設(shè)計。因此，存在回?zé)崞髦睆脚c脈管直徑相差很大的問題，特別是大功率下，脈管與回?zé)崞髦睆讲罡?。氣體在回?zé)崞髋c脈管之間往復(fù)流動，冷量換熱器介于脈管與回?zé)崞髦g，既要起到換熱作用，又要起到脈管與回?zé)崞髦g的氣體均勻器的作用，使氣體流入回?zé)崞骱兔}管都能做到均勻，提高制冷量，一般的冷量換熱器無法勝任這種狀況。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決背景技術(shù)中所提到的脈管制冷機存在的缺點，本發(fā)明旨在提供一種采用多塊板式換熱器的脈管制冷機，脈管制冷機的冷量換熱器采用多塊板式換熱器，以此增強脈管制冷機冷端換熱器的換熱效率，并起到氣體均勻器的作用，進而改善制冷機整機性能。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

采用多塊板式換熱器的脈管制冷機，包括順序連接的脈管、冷量換熱器及回?zé)崞?，所述的冷量換熱器為多塊板式換熱器，所述的多塊板式換熱器由分別連接在脈管與回?zé)崞魃掀饟Q熱作用的兩個端部換熱板及設(shè)置在兩個端部換熱板之間起氣體均勻作用的中間換熱板組成，所述的中間換熱板至少設(shè)有一個。所述的端部換熱板與中間換熱板由固定件組裝成整體，相鄰兩塊換熱板上的氣體通道呈交叉放置。

分別連接在脈管與回?zé)崞魃掀饟Q熱作用的兩個端部換熱板的直徑不同，當(dāng)中間換熱板設(shè)有一個時，所述的中間換熱板直徑介于兩個端部換熱板之間；當(dāng)中間換熱板至少設(shè)有兩個時，所述的中間換熱板直徑分別與其對應(yīng)的端部換熱板相當(dāng)。以此可以實現(xiàn)回?zé)崞髋c脈管間的尺寸過渡。

優(yōu)選地，所述的端部換熱板與中間換熱板平行間隔設(shè)置，相鄰的兩塊換熱板之間留有間隙。間隙的存在使得氣體的速度和溫度更加均勻，有利于氣體和換熱板間的換熱。換熱板用作換熱器的同時，也起到均流氣體的作用。使得氣體在進入回?zé)崞骱兔}管中時，尤其是進入回?zé)崞髦袝r，不會產(chǎn)生過大擾動，從而保證氣流均勻，減少換熱損失。

所述的固定件為內(nèi)部中空的管狀結(jié)構(gòu)，所述的端部換熱板與中間換熱板設(shè)置在固定件內(nèi)。

本發(fā)明的多塊板式換熱器中，垂直于換熱板的方向為冷量換熱器的進出口方向。即在使用本發(fā)明中板式換熱器時，氣流從一側(cè)的端部換熱板進入后，依次流經(jīng)其余所有的中間換熱板后，從另一側(cè)的端部換熱板流出。

進一步優(yōu)選地，所述的換熱板為圓形。

以三塊換熱板為例對換熱板與固定件的形狀及結(jié)構(gòu)進行說明：當(dāng)換熱板共有三塊時，中間換熱板直徑介于兩個端部換熱板之間，所述的固定件為內(nèi)部中空的管狀結(jié)構(gòu)，所述的換熱板安裝在固定件內(nèi)，在固定件內(nèi)設(shè)置用于安裝換熱板的卡槽或卡 臺。還可以將其中一個換熱板與固定件集成在一起，而其余換熱板與固定件之間為可拆卸結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述的換熱板與固定件均采用銅材質(zhì)。

本發(fā)明中換熱板可以采用以下形式：

第一種形式：所述的端部換熱板與中間換熱板均為狹縫換熱板，所述的狹縫換熱板上開設(shè)有若干條平行設(shè)置的狹縫。

相鄰兩個狹縫換熱板間的狹縫呈30-90°錯開，即相鄰兩換熱板狹縫角度垂直。使用多塊狹縫換熱板可以減小氣體流動阻力，使氣體流動均勻；相鄰狹縫換熱板狹縫角度的垂直增強了氣體和換熱器間的換熱。

對于狹縫換熱板，其中間還開設(shè)有一條垂直于所有狹縫并與所有狹縫連通的縱向縫隙，為方便加工，在該縱向縫隙兩端設(shè)有便于加工而預(yù)留的小孔。

對于狹縫換熱板，所有的狹縫設(shè)計均是為了方便氣流流過，從而減小氣流阻力。這種方案可以兼顧脈管制冷機冷量換熱器的換熱效率和流動阻力。

第二種形式：所述的端部換熱板與中間換熱板均為孔式換熱板，所述的孔式換熱板上開設(shè)有若干孔洞，孔洞的孔徑與開孔率可以根據(jù)需要而調(diào)整。

在安裝多個換熱板時，相鄰兩個孔式換熱板間的孔洞相錯開，這樣有利于提高換熱效率。這種結(jié)構(gòu)的換熱板同樣能使得換熱器具備換熱效果好、氣流流動均勻的優(yōu)點。

第三種形式：所述的端部換熱板與中間換熱板為孔式換熱板和狹縫換熱板混合組成，即將孔式換熱板和狹縫換熱板組合起來使用。這種結(jié)構(gòu)靈活性強，同樣也使得換熱器兼具換熱效果好和均勻氣流的優(yōu)點。

采用多塊板式換熱器的脈管制冷機，所述的脈管制冷機可以采用直線型、u型等多種結(jié)構(gòu)。

以三塊換熱板為例進行說明，脈管制冷機內(nèi)氣體流經(jīng)脈管后，依次通過第一換熱板、第一間隙、第二換熱板、第二間隙、第三換熱板，流入回?zé)崞?；?dāng)氣體流出回?zé)崞鲿r，與上述過程相反，氣體依次流過第三換熱板、第二間隙、第二換熱板、第一間隙、第一換熱板，流入。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明換熱器解決了回?zé)崞鞯闹睆脚c脈管直徑的不同而引起的氣體流動不均的問題，使氣體流入回?zé)崞鲿r均勻，也使氣體流入脈管時均勻。具體而言，具有以下優(yōu)點及有益效果：

1、脈管制冷機采用多塊板式換熱器作為冷量換熱器，有利于減小氣體流動阻力損失，促使氣體充分換熱，減小脈管制冷機整機的不可逆損失。

2、多塊板式換熱器中，狹縫式換熱板的結(jié)構(gòu)和翅片式換熱器相似，換熱面積大，有利于換熱，相比于絲網(wǎng)換熱器，不會給氣體的流動帶來堵塞的問題。

3、相鄰換熱板之間留有一定的間隙，這使得氣體的速度和溫度更加均勻，有利于氣體和換熱板間的換熱。換熱板用作換熱器的同時，也起到均流氣體的作用。

4、狹縫式換熱板之間的位置呈錯開放置，增強氣體和換熱器之間的換熱，并提高氣體流動的均勻性。

5、本發(fā)明靈活性強，板式換熱器可以用孔式換熱板、狹縫式換熱板，還可以采用其他換熱板結(jié)構(gòu)。

6、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，易于組裝，可采用直線型、u型脈管制冷機等多種形式，相比其他結(jié)構(gòu)的脈管制冷機，換熱效率有所提高。

附圖說明

圖1為實施例1中脈管制冷機的冷頭結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為實施例1中多塊板式換熱器的正視圖；

圖3為實施例1中多塊板式換熱器的a-a面剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為實施例1中多塊板式換熱器的b-b面剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為實施例1中固定件與第一換熱板連接結(jié)構(gòu)立體示意圖；

圖6為實施例1中固定件與第一換熱板連接結(jié)構(gòu)剖視示意圖；

圖7為實施例1中第二換熱板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為實施例1中第三換熱板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為實施例2中脈管制冷機的冷頭結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為實施例2中多塊板式換熱器的a-a面剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11為實施例2中多塊板式換熱器的b-b面剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12為實施例3中孔式換熱板的正視圖；

圖中標(biāo)號：1為固定件，2為第一換熱板，3為第二換熱板，4為第三換熱板，5為第四換熱板，6為第一間隙，7為第二間隙，8為第三間隙，9為狹縫，10為縱向縫隙，11為孔式換熱板，12為孔洞，13為脈管，14為回?zé)崞鳌?/p>

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細(xì)說明。

實施例1

本實施例中，脈管制冷機冷頭結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中，冷量換熱器采用多塊板式換熱器，多塊板式換熱器由三塊狹縫式換熱板和一個固定件組成。

如圖1所示，多塊板式換熱器安裝在脈管13與回?zé)崞?4之間。

如圖1～圖4所示，本實施例中多塊板式換熱器，由三塊平行設(shè)置的第一換熱板2、第二換熱板3、第三換熱板4，及將三塊換熱板組裝成整體的固定件1組成。本實施例中第一換熱板2與第三換熱板4均為起換熱作用的端部換熱板，第二換熱板3為起氣體均勻作用的中間換熱板。第一換熱板2與第二換熱板3之間留有第一間隙6，第二換熱板3與第三換熱板4之間設(shè)有第二間隙7，第一間隙6、第二間隙7的存在使得氣體的速度和溫度更加均勻，有利于氣體和換熱板間的換熱。換熱板用作換熱器的同時，也起到均流氣體的作用。

制冷機工作時，氣體經(jīng)過脈管13后，依次通過第一換熱板2、第一間隙6、第二換熱板3、第二間隙7、第三換熱板4，流入脈管14；當(dāng)氣體流出脈管14時，與流出過程相反，氣體依次流過第三換熱板4、第二間隙7、第二換熱板3、第一間隙6、第一換熱板2，流入脈管。

本實施例中，三塊換熱板均為圓形，且設(shè)置成不同直徑大小，如圖3～圖6所示，固定件1為內(nèi)部中空的管狀結(jié)構(gòu)，三個換熱板設(shè)置在固定件1內(nèi)，在固定件1內(nèi)設(shè)置用于放置換熱板的卡槽或卡臺。參考圖2-圖5，固定件1一端設(shè)有用于與脈管或回?zé)崞飨噙B的連接口。

參考圖5，本實施例將第一換熱板2與固定件1集成在一起，而其余換熱板與固定件1之間為可拆卸結(jié)構(gòu)。

本實施例中，第一換熱板2、第二換熱板3、第三換熱板4均為狹縫換熱板，如圖2、圖7、圖8所示，狹縫換熱板上開設(shè)有若干條平行設(shè)置的狹縫9。中間還開設(shè)有一條垂直于所有狹縫9并與所有狹縫9連通的縱向縫隙10，為方便加工，在該縱向縫隙兩端設(shè)有便于加工而預(yù)留的小孔。所有的狹縫設(shè)計均是為了方便氣流流過，從而減小氣流阻力。這種方案可以兼顧脈管制冷機冷端換熱器的換熱效率和流動阻力。

如圖3、圖4所示，相鄰兩個狹縫換熱板間的狹縫呈30°-90°錯開，即相鄰 兩換熱板狹縫角度垂直。使用多塊狹縫換熱板可以減小氣體流動阻力，使氣體流動均勻；相鄰狹縫換熱板狹縫角度的垂直增強了氣體和換熱器間的換熱。

如圖8所示，第三換熱板4呈梯臺結(jié)構(gòu)，以方便裝卸回?zé)崞鞯墓鼙?，即方便實現(xiàn)與回?zé)崞鞯膶印?/p>

本實施例的板式換熱器中，垂直于換熱板的方向為換熱器的進出口方向，即本實施例的板式換熱器使用時，氣流從一側(cè)換熱板進入后，依次流經(jīng)其余所有的換熱板后，從另一側(cè)換熱板流出。

本實施例中，當(dāng)氣體從脈管向回?zé)崞髁鲃訒r，經(jīng)過三個從小到大的直徑不同的板后，在回?zé)崞鞯娜肟诰捅容^均勻，當(dāng)氣體從回?zé)崞飨蛎}管流動時，經(jīng)過三個從大到小的直徑不同的板后，在脈管的入口就比較均勻。

本實施例中，所有的換熱板與固定件均采用銅材質(zhì)。

本實施例中，所有的換熱板與固定件間有良好熱接觸，如焊接，粘接，過盈配合等，導(dǎo)熱阻力很小。

實施例2

如圖9、10、11所示，與實施例1不同之處在于，本實施例中，多塊板式換熱器采用四塊狹縫式換熱板，由四塊平行設(shè)置的第一換熱板2、第二換熱板3、第三換熱板4、第四換熱板5及將四塊換熱板組裝成整體的固定件1組成。本實施例中第一換熱板2與第四換熱板5均為起換熱作用的端部換熱板，第二換熱板3與第三換熱板4為起氣體均勻作用的中間換熱板。中間換熱板的直徑分別與其對應(yīng)的端部換熱板相當(dāng)，即第二換熱板3的直徑與第一換熱板2的直徑相當(dāng)，第三換熱板4的直徑與第四換熱板5的直徑相當(dāng)。

制冷機工作時，氣體經(jīng)過脈管13后，依次通過第一換熱板2、第一間隙6、第二換熱板3、第二間隙7、第三換熱板4、第三間隙8、第四換熱板5，流入脈管14；當(dāng)氣體流出脈管14時，與流出過程相反，氣體依次流過第四換熱板5、第三間隙8、第三換熱板4、第二間隙7、第二換熱板3、第一間隙6、第一換熱板2，流入脈管。

如圖10、11所示，相鄰兩個狹縫換熱板間的狹縫呈30°-90°錯開，即相鄰兩換熱板狹縫角度垂直。同樣也可以減小氣體流動阻力，使氣體流動均勻，換熱充分。

與實施例1相比，本實施例的氣體流動更加均勻。

實施例3

如圖12所示，與實施例1不同之處在于，本實施例中，換熱板為孔式換熱板11，孔式換熱板11上開設(shè)有若干孔洞12，孔洞12的孔徑與開孔率可以根據(jù)需要而調(diào)整。

在設(shè)置多個換熱板時，相鄰兩個孔式換熱板間的孔洞相錯開，這樣有利于提高換熱效率。這種結(jié)構(gòu)的換熱板同樣能使得換熱器具備換熱效果好、氣流流動均勻的優(yōu)點。

實施例4

端部換熱板與中間換熱板為孔式換熱板和狹縫換熱板混合組成，即將孔式換熱板和狹縫換熱板組合起來使用，任何位置的換熱板都可以選擇狹縫式或者孔式換熱板。

狹縫9的角度和孔洞12的孔徑與開孔率均可以根據(jù)現(xiàn)實情況進行調(diào)整，使其錯開。

與實施例1-3相比，本實施例除卻同樣可以達到兼具換熱效果好和均勻氣流這兩項優(yōu)點外，其靈活性也更強。

上述的對實施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和使用發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于上述實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。