[發明專利]多用途脈管系統

無效

• 申請號: 200910082399.1
• 申請日: 2009-04-15
• 公開（公告）號: CN101865554A
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發明（設計）人: 楊魯偉;吳小華;呂君;周遠
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: F25B9/14
• 分類號: F25B9/14;F04B37/06
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 馬立榮

技術領域

本發明涉及脈管系統，尤其涉及一種既可作為脈管制冷機工作、又可作為脈管型熱壓縮機工作的多用途脈管系統。

背景技術

現有的脈管制冷機作為一種新型制冷機，是通過進出脈管的氣體周期性壓縮和膨脹而獲得低溫的制冷裝置。和常規回熱式制冷機相比(如G-M制冷機)相比，其優點在于低溫端沒有運動部件且結構簡單，完全消除了密封材料的磨損現象，具有更高的可靠性、更小的振動，使徹底解決回熱式低溫制冷機可靠性差的問題成為可能。這種脈管制冷機在氣象、軍事、空間技術、低溫電子學器件、低溫醫學、天然氣液化等領域有廣泛的應用。

另外，熱壓縮機是一種外燃、閉式循環熱力壓縮機，它是通過氣體受熱膨脹、遇冷壓縮而產生動力的。這種外燃式熱壓縮機，使燃料連續地燃燒，系統內工質如氫氣(或氦)受熱膨脹，壓力升高，遇冷系統內工質壓力降低，反復地進行這樣的循環過程。

目前，還沒有一種既可用作脈管制冷機，也可用作熱壓縮機工作的脈管系統。

發明內容

因此，本發明的目的是提供一種多用途脈管系統，該系統既可以作為脈管制冷機工作，也可以作為脈管型熱壓縮機工作。

因此，本發明提供一種多用途脈管系統，其包括以流體連通方式順次連接的冷卻器、回熱器、換熱器、脈管和散熱器，該系統還包括裝有工質的氣缸，以及設置該氣缸內將其隔離成膨脹氣缸和壓縮氣缸的活塞，該膨脹氣缸通過連接管道與所述冷卻器流體連通，而該壓縮氣缸通過連接管道與散熱器流體連通；在該系統還設有主軸與所述活塞同軸布置的直線電機。其中，當直線電機用驅動活塞在氣缸內往復運動時，換熱器從外界吸收熱量，該脈管系統作為脈管制冷機工作。在換熱器處輸入熱量，直線電機驅動活塞在氣缸內往復移動，使系統內的工質產生周期性變化的壓力波，此時該脈管系統作為熱壓縮機工作。另外，該直線電機還設有行程限制器，用于控制活塞在氣缸內的往復運動。

在本發明中，封閉在系統內的工質例如可選自氦氣、氮氣、氫氣、空氣及其混合物中的任一種。當然，可以想到根據具體需求也可以選用其它合適的工質。

另外，在本發明中，根據需要脈管可按照直線布置、U形布置和同軸布置中的任一方式布置。在這里，直線電機可以為電磁振動直線電機，也可以采用復合次級直線電機和直線步進電機中的任一種。

根據本發明，當該系統作為熱壓縮機工作時，在換熱器處還設有加熱器，以將熱量輸入系統中。在這里加熱器可以使用例如液體燃料、氣體燃料、固體燃料、余熱、太陽能、化學反應能和放射性同位素能源等中的任一種進行加熱。只要是能產生一定溫度的熱量，該脈管型熱壓縮機系統就可以工作。為了提高系統的能量利用效率，在加熱器的外側還設有絕熱材料層和/或防輻射層。

另外，在本發明中，散熱器為風冷式散熱器或水冷式散熱器。應當理解，根據不同的需要，可以采用任何合適形式的散熱方式。

本發明的脈管系統具有多用途性，不僅能用作脈管制冷機用于較寬溫度范圍的制冷；此外還可以利用各種能源所產生的熱量，用作熱壓縮機帶動負載工作。這種脈管系統還具有系統振動小、噪音低、排放污染小的優點。

附圖說明

以下，結合附圖來詳細說明本發明的實施例，其中：

圖1為根據本發明的脈管系統一個實施例的結構示意圖；

圖2為圖1所示脈管系統用作熱壓縮機時的結構示意圖。

具體實施方式

圖1為根據本發明的多用途脈管系統的一個實施例的結構示意圖。從圖中可以看出，該脈管系統包括以流體連通方式順次連接的冷卻器1、回熱器2、換熱器3、脈管4和散熱器5。該系統還包括內部裝有工質的氣缸8，在氣缸8內設有活塞9將其隔離成膨脹氣缸7和壓縮氣缸10兩部分，膨脹氣缸7和壓縮氣缸10通過連接管道6分別與冷卻器1和散熱器5流體連通。

在上述多用途脈管系統中，還設有直線電機11，直線電機的主軸與活塞同軸布置。在該實施例中，直線電機11為電磁振動直線電機，但本領域技術人員應當理解，其它任何合適的直線電機例如復合次級直線電機、直線步進電機等也是允許的。另外，直線電機11具有行程限制器(未示出)，通過該行程限制器的控制，實現活塞在氣缸內周期性往復運動。

在本發明中，使用的回熱器2和脈管4均是低溫制冷技術中常用到的裝置。回熱器2由具有高比熱容和低阻力系數的多孔介質固體填料組成，填料可以是細金屬絲網例如不銹鋼、磷青銅等，小金屬球或顆粒以及磁性材料等組成。脈管4是是一種空管，兩端設有換熱器，通過周期性的絕熱充氣和絕熱放氣，氣體在管內不停地交變流動，以實現制冷效應。