[發(fā)明專利]一種雙作用熱驅(qū)動(dòng)行波熱聲制冷系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110103954.1
• 申請(qǐng)日: 2011-04-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102734975A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅二倉(cāng);胡劍英;吳張華;余國(guó)瑤;李海冰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中科力函（深圳）熱聲技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): F25B9/00
• 分類號(hào): F25B9/00
• 代理公司: 北京同立鈞成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11205
• 代理人: 李勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明實(shí)施例涉及能源動(dòng)力以及低溫制冷技術(shù)，尤其是涉及一種采用熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的雙作用熱驅(qū)動(dòng)行波熱聲制冷系統(tǒng)。

背景技術(shù)

聲波在氣體中傳播時(shí)，會(huì)使傳播介質(zhì)氣體產(chǎn)生壓力、位移和溫度的波動(dòng)。當(dāng)該氣體與固定邊界相作用時(shí)，會(huì)引發(fā)聲波能量與熱能之間的轉(zhuǎn)換，這就是熱聲效應(yīng)。

熱聲系統(tǒng)就是利用熱聲效應(yīng)原理設(shè)計(jì)的一種能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，可以將熱能轉(zhuǎn)化為聲波能量，或者將聲波能量轉(zhuǎn)換成熱能，熱聲系統(tǒng)包括熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)和熱聲制冷機(jī)，其中，熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)主要包括行波熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)和斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，熱聲制冷機(jī)主要包括行波熱聲制冷機(jī)、脈沖管制冷機(jī)和斯特林制冷機(jī)。

在上述熱聲系統(tǒng)中，熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)和制冷機(jī)，是以空氣、氦氣或氮?dú)獾榷栊詺怏w作為工作介質(zhì)，具有高效、安全、使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，因此獲得了人們的廣泛關(guān)注。目前采用熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電，以及采用熱聲制冷機(jī)實(shí)現(xiàn)低溫制冷已經(jīng)取得成功。

參考圖1，圖1為現(xiàn)有的行波熱聲制冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖1所示，該行波熱聲制冷系統(tǒng)包括三個(gè)基本單元，每個(gè)基本單元包括直線電機(jī)1a和熱聲轉(zhuǎn)換裝置2a。

直線電機(jī)1a包括氣缸11a、活塞12a、活塞桿13a、電機(jī)外殼14a、靜子15a、動(dòng)子16a和板簧17a。

靜子15a與電機(jī)外殼14a的內(nèi)壁固定連接，動(dòng)子16a與靜子15a間隙配合，活塞桿13a與動(dòng)子16a固定連接，活塞桿13a與板簧17a固定連接，直線電機(jī)1a工作時(shí)，動(dòng)子16a通過(guò)活塞桿13a帶動(dòng)活塞12a在氣缸11a內(nèi)作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

熱聲轉(zhuǎn)換裝置2a包括依次連通的主換熱器21a、回?zé)崞?2a和非常溫?fù)Q熱器23a。主換熱器21a與一個(gè)直線電機(jī)1a的氣缸內(nèi)腔，即壓縮腔18a連通，非常溫?fù)Q熱器23a與另一個(gè)直線電機(jī)1a的氣缸內(nèi)腔，即膨脹腔19a連通，各熱聲轉(zhuǎn)換裝置2a與各直線電機(jī)1a順序相連，這樣，該熱聲制冷機(jī)就組成了一個(gè)工質(zhì)流動(dòng)的環(huán)路。

該行波熱聲制冷系統(tǒng)工作時(shí)，接通直線電機(jī)1a的電源，動(dòng)子16a帶動(dòng)活塞12a在氣缸11a內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，壓縮腔18a內(nèi)的氣體工質(zhì)體積改變，產(chǎn)生聲波能量進(jìn)入主換熱器21a，通過(guò)回?zé)崞?2a，在回?zé)崞鲀?nèi)聲波能量被消耗掉大部分，產(chǎn)生制冷效應(yīng)，使非常溫?fù)Q熱器降溫，剩余聲波能量再?gòu)姆浅負(fù)Q熱器23a出來(lái)，反饋給另一個(gè)直線電機(jī)1a的膨脹腔19a，再傳遞給第二臺(tái)直線電機(jī)1a的活塞12a。

在進(jìn)行本發(fā)明的研究過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)如下技術(shù)缺陷：該行波熱聲制冷系統(tǒng)是通過(guò)直線電機(jī)1a將電功轉(zhuǎn)換為聲功，再通過(guò)熱聲轉(zhuǎn)換裝置2a實(shí)現(xiàn)熱聲能量的轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生制冷效應(yīng)。然而，在電能缺乏而熱能豐富的地區(qū)，例如在太陽(yáng)能比較充足而供電不便、電力匱乏的地區(qū)，現(xiàn)有的行波熱聲制冷系統(tǒng)的應(yīng)用就會(huì)受到很大的限制，甚至無(wú)法應(yīng)用。

并且，在該行波熱聲制冷系統(tǒng)工作時(shí)，由于與回?zé)崞?2a連通的非常溫?fù)Q熱器23a出來(lái)的氣體工質(zhì)的溫度相對(duì)較低，反饋到膨脹腔19a的氣體工質(zhì)的溫度較低，因此，氣缸11a和活塞12a工作在溫度較低的環(huán)境下，對(duì)活塞12a的加工制造提出了很高的要求，因而會(huì)增加該行波熱聲制冷系統(tǒng)的生產(chǎn)制造成本，并且會(huì)減少直線電機(jī)1a的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種雙作用熱驅(qū)動(dòng)行波熱聲制冷系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，能夠?qū)崿F(xiàn)用熱源作為驅(qū)動(dòng)獲得制冷效應(yīng)，提高行波熱聲制冷系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，并且降低生產(chǎn)成本，提高使用壽命。

本發(fā)明提供了一種雙作用熱聲驅(qū)動(dòng)行波制冷系統(tǒng)，具有至少三個(gè)基本單元，每個(gè)所述基本單元包括熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)、熱聲制冷機(jī)和諧振裝置，所述熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)和所述熱聲制冷機(jī)包括依次連通的主換熱器、回?zé)崞鳌⒎浅負(fù)Q熱器、熱緩沖管和次換熱器；

所述諧振裝置包括封閉的殼體，所述殼體中設(shè)置有往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活動(dòng)部件，所述活動(dòng)部件將所述殼體分隔出至少兩個(gè)內(nèi)腔；

每個(gè)所述熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)和所述熱聲制冷機(jī)的主換熱器和次換熱器分別與不同殼體的內(nèi)腔連通，形成氣體工質(zhì)流動(dòng)的雙環(huán)路結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明還提供了一種雙作用熱驅(qū)動(dòng)行波熱聲制冷系統(tǒng)，具有至少三個(gè)基本單元，每個(gè)所述基本單元包括熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)、熱聲制冷機(jī)和諧振裝置，所述熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)和所述熱聲制冷機(jī)包括依次連通的主換熱器、回?zé)崞?、第二換熱器、熱緩沖管和次換熱器；

所述諧振裝置包括封閉的殼體，所述殼體中設(shè)置有往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活動(dòng)部件，所述活動(dòng)部件將所述殼體分隔出至少兩個(gè)內(nèi)腔；

每個(gè)所述基本單元中的熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)的主換熱器或次換熱器與熱聲制冷機(jī)的次換熱器或主換熱器連通，每個(gè)所述基本單元中的熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)和熱聲制冷機(jī)的另外兩端分別與不同殼體的內(nèi)腔連通，形成氣體工質(zhì)流動(dòng)的單環(huán)路結(jié)構(gòu)。