[發明專利]雙驅動斯特林行波制冷機

無效

• 申請號: 200810046986.0
• 申請日: 2008-03-04
• 公開（公告）號: CN101236025A
• 公開（公告）日: 2008-08-06
• 發明（設計）人: 吳鋒;李端勇;丁國忠;闞緒獻;伍坤
• 申請（專利權）人: 武漢工程大學
• 主分類號: F25B9/14
• 分類號: F25B9/14
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 唐萬榮

技術領域

本發明屬于制冷與低溫工程技術領域，具體涉及一種行波熱聲熱機(制冷機)。

背景技術

熱聲制冷是利用熱聲效應進行泵熱的制冷技術。在一定條件下，熱能與聲能相互轉換的現象叫熱聲效應。它指的是可壓縮流體的聲振蕩與固體介質之間由于熱相互作用而產生的時均能量效應。按能量轉換的方向，熱聲效應可以分為兩類：一類是由熱產生聲，即熱驅動的聲振蕩；另外一類是由聲產生熱，即聲驅動的泵熱或制冷。熱聲效應可以在駐波聲場、行波聲場或兩者混合的聲場中產生和發生作用。聲驅動的熱聲制冷機是一種直接利用聲源產生的聲場，通過熱交換器、回熱器、諧振管等的優化配置和相位調節，來產生制冷效應的裝置。

和傳統的制冷技術相比，熱聲制冷機具有結構簡單，可靠性高，壽命長，無(或少有)運動部件，無環境污染等諸多優點。另一方面，禁用CFC國際公約的簽訂以及高溫超導、紅外電子器件和高速高密集成電路的快速發展，都迫切需要高效、可靠、靈活及與環境友好的低溫制冷技術。

熱聲熱機回熱器內的流體振蕩通過相位調節來實現聲場和溫度場的相干協同耦合。熱聲熱機(制冷機)按照其工作聲場可分為駐波熱聲熱機(制冷機)和行波熱聲熱機(制冷機)兩類。駐波熱聲熱機(制冷機)由于其本征特性限制了效率；行波熱聲熱機(制冷機)是在不斷地追求消除和簡化斯特林機運動部件的努力過程中發展起來的。目前，國際國內所采用的熱聲制冷機通常為單聲波發生器驅動的駐波型制冷系統。如美國專利US4722201“AcousticCooling?Engine”提出了在單一聲源驅動下，由布置在諧振管中的熱聲疊產生冷量；日本專利JP8014679“Thermoacoustic?Freezing?Cycle?and?Cooling?Device”描述了四分之一波長的單制冷系統；日本專利JP2000337724“Acoustic?Refrigeration?System”同樣介紹了單聲源驅動的單制冷系統；中國專利CN1657842A“多聲波制冷機”能夠達到多點制冷的目的，但仍為單一聲源(揚聲器)驅動的駐波型制冷系統。這些系統的缺點一是冷量體積比較低，很難用于要求緊湊的場合；二是熱聲轉換效率較低，影響了裝置的能量利用效率。

發明內容

本發明的目的是提供一種結構簡單、效率高的雙驅動斯特林行波制冷機。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：雙驅動斯特林行波制冷機，其特征在于它包括第一激振器、第一熱聲制冷元件、環形通道殼體、第二熱聲制冷元件、第二激振器；環形通道殼體內為環形行波傳輸通道，環形行波傳輸通道的長度為一個波長，環形通道殼體上對稱設有第一個端口、第二個端口，第一個端口、第二個端口分別與環形行波傳輸通道相通；第一激振器設在環形通道殼體上的第一個端口處，第一激振器的輸出端朝向第一個端口，第二激振器設在環形通道殼體上的第二個端口處，第二激振器的輸出端朝向第二個端口；第一熱聲制冷元件、第二熱聲制冷元件分別布置在環形行波傳輸通道內，第一熱聲制冷元件的近第一激振器的一端為熱端換熱器，第二熱聲制冷元件的近第二激振器的一端為熱端換熱器。

所述的環形行波傳輸通道內對稱布置有第一反行波抑制器、第二反行波抑制器，第一反行波抑制器位于靠近第一激振器的環形行波傳輸通道的彎角處，第二反行波抑制器位于靠近第二激振器的環形行波傳輸通道的彎角處；第一反行波抑制器與第二反行波抑制器將第一熱聲制冷元件與第二熱聲制冷元件分隔開；第一反行波抑制器內為錐形通道，第二反行波抑制器內為錐形通道，第一反行波抑制器近第一激振器的一端為錐形通道的小口端，第二反行波抑制器近第二激振器的一端為錐形通道的小口端。

本發明的有益效果是：1、采用內為環形行波傳輸通道的環形通道殼體，在環形通道殼體4上對稱的兩個端口設激振器，提供較大振幅的壓力波，以行波的方式同向傳播作用于環形行波傳輸通道內的兩個熱聲制冷元件，實現行波制冷；利用行波聲場產生熱聲效應的強度大于駐波聲場的優點，來提高制冷系統的品質因素；具有結構簡單、效率高(大振幅高效率)、冷量體積比大的特點。

2、采用兩個熱聲制冷元件，可以實現雙對象冷卻(兩個熱聲制冷元件的冷端換熱器分別輸出)。第一熱聲制冷元件的冷端換熱器與第二熱聲制冷元件的冷端換熱器對齊，兩個冷端換熱器用聯結管連接形成單一冷頭(單對象冷卻)，增大單一冷源的有效冷量。特別適用雙目標制冷及局部低溫環境的獲取。

3、激振器采用動磁式激振器，動磁式激振器的結構簡單、損耗小、比推力大，且易于對振蕩的頻率和振幅進行控制；振幅的增大有利于提高輸入的聲功率，從而有利于提高冷量。