[發明專利]一種內嵌型整體式斯特林制冷機

有效

• 申請號: 201410262672.X
• 申請日: 2014-06-13
• 公開（公告）號: CN104048437A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 楊坤;朱魁章
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十六研究所
• 主分類號: F25B9/14
• 分類號: F25B9/14
• 代理公司: 合肥天明專利事務所 34115
• 代理人: 奚華保

技術領域

本發明涉及斯特林制冷機技術領域，具體涉及一種內嵌型整體式斯特林制冷機。

?

背景技術

目前，斯特林制冷機主要有旋轉整體式斯特林制冷機、線性分置式斯特林制冷機和線性整體式斯特林制冷機三種類型。旋轉整體式斯特林制冷機由旋轉電機驅動，外形呈“L”形，在旋轉工況下，不僅需要增加配重，旋轉電機還會給冷頭處帶來較大的徑向振動。線性分置式斯特林制冷機由對置式線性壓縮機和膨脹機組成，中間由分支管連接，外形呈“丩”形。線性分置式斯特林制冷機在旋轉工況下需分開放置壓縮機和膨脹機，這將占用較大空間，且壓縮機與膨脹機之間分置管的柔性是影響旋轉的重要因素。線性整體式斯特林制冷機由單個線性壓縮機和膨脹機組成，兩者沿軸向依次排列，長度較長，限制了可旋轉角度。另外，此種類型制冷機由單個壓縮機驅動，冷頭振動較大。

?

發明內容

本發明的目的在于解決現有的旋轉整體式斯特林制冷機、線性分置式斯特林制冷機及線性整體式斯特林制冷機在對體積、質量要求較嚴格的環境中的應用弊端，提供一種內嵌型整體式斯特林制冷機，該斯特林制冷機具有體積小質量輕、結構緊湊、組成部件少、便于安裝等特點，適用于對斯特林制冷機體積、質量要求較為嚴格的環境。

為實現上述目的，本發明采用了以下技術方案：一種內嵌型整體式斯特林制冷機，包括直線壓縮機和膨脹機，所述的直線壓縮機呈凹狀，所述的膨脹機嵌入安裝于直線壓縮機內。所述的直線壓縮機包括動氣缸、靜活塞和直線電機，所述的動氣缸在直線電機驅動下沿其軸向作往復運動，所述的靜活塞保持靜止。所述的膨脹機包括冷指、回熱器和用于調整回熱器與動氣缸運動相位的調相結構。所述的直線壓縮機和膨脹機之間設有氣體通道，所述的氣體通道設在靜活塞上。通過將膨脹機內嵌于壓縮機的內部，能夠縮短整個斯特林制冷機的長度，減小斯特林制冷機的質量和體積。

進一步的，所述的靜活塞套接在動氣缸內，且靜活塞與動氣缸之間為間隙配合。所述的靜活塞與動氣缸組成的密封腔體為壓縮腔。所述的靜活塞中間設有氣體通道。所述的直線電機為圓環軸對稱結構。所述的直線電機包括動子組件、定子組件、外磁軛和內磁軛；所述的動子組件和動氣缸固定相連。在直線電機動子組件的帶動下，動氣缸沿其軸向作往復運動，同時靜活塞保持靜止。進而在動氣缸與靜活塞之間形成的密閉腔體——壓縮腔內形成高壓氣體，壓縮腔內的氣體通過氣體通道向上傳輸進入膨脹機。

進一步的，所述的動氣缸外側固設有支撐簧。所述的支撐簧包括第一膜片彈簧和第二膜片彈簧，所述的第一膜片彈簧和第二膜片彈簧依次固設在動氣缸的外側。在直線壓縮機的外側設有外殼，所述的靜活塞、直線電機分別固定安裝在外殼上。所述的第一膜片彈簧和第二膜片彈簧的外圓直徑、內圓直徑均相同，且同心固設在動氣缸與外殼之間；所述的第一膜片彈簧和第二膜片彈簧的內圓分別與動氣缸的外側固定相連，所述的第一膜片彈簧和第二膜片彈簧的外圓分別與外殼的內側固定相連。所述的第一膜片彈簧和第二膜片彈簧在動氣缸的軸向方向上具有一定的高度差。當動氣缸在直線電機驅動下沿其軸向作往復運動時，第一膜片彈簧和第二膜片彈簧能夠在動氣缸徑向上對動氣缸有良好的支撐作用。

進一步的，所述的回熱器和用于調整回熱器與動氣缸運動相位的調相機構位于冷指內。所述的冷指嵌入定活塞的一端為熱端，另一端為冷端；所述熱端的內腔為熱腔，所述冷端的內腔為膨脹腔。冷指的熱端與定活塞固定相連，壓縮腔內的氣體由定活塞氣體通道進入冷指熱端的熱腔內。進而驅動回熱器沿其軸向作往復運動，使冷指冷端的膨脹腔內產生低溫環境。

更進一步的，所述的用于調整回熱器與動氣缸運動相位的調相機構為圓柱彈簧。所述的圓柱彈簧一端與回熱器一端固定相連，另一端與冷指熱腔的內側壁固定相連。

由以上技術方案可知，本發明不僅縮短了線性整體式斯特林制冷機的整機長度，還具有結構簡單、組成部件少、裝配簡單、固化工藝、實現產品化等特點，滿足斯特林制冷機短小輕便的要求。本發明結構緊湊、體積小重量輕，適用于對于斯特林制冷機體積、質量要求較為嚴格的環境。

?

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2是本發明壓縮機的結構示意圖；

圖3是本發明膨脹機的結構示意圖；

圖4是實施例1中直線電機的結構示意圖；

圖5是實施例2中直線電機的結構示意圖。

其中：