[發明專利]熱驅動斯特林制冷機

有效

• 申請號: 201510218084.0
• 申請日: 2015-04-30
• 公開（公告）號: CN104848576B
• 公開（公告）日: 2017-04-19
• 發明（設計）人: 羅二倉;胡劍英;戴巍;余國瑤;吳張華;張麗敏
• 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;F02G1/043
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司11002
• 代理人: 郝瑞剛

技術領域

本發明涉及制冷機技術領域，特別是涉及一種熱驅動斯特林制冷機。

背景技術

熱驅動的低溫制冷機在電能缺乏的場合具有非常好的應用前景。比方說，我國天然氣儲量雖然非常豐富，但大部分屬于煤層氣、頁巖氣等非常規天然氣，通常氣源分布散、氣量較小、地點偏僻，傳統的管道輸運或電驅動的大型液化設備無法使用，因此這些天然氣的利用受到了很大的限制。

圖1為傳統的熱驅動斯特林制冷機結構，它主要包括斯特林發動機、斯特林制冷機和諧振子三部分，諧振子位于所述發動機與制冷機之間。當發動機的熱端換熱器3被加熱，第一室溫換熱器1冷卻時，第一回熱器2內就會形成一定的溫度梯度，當該梯度達到一定的值時，系統就會產生自激振蕩，將熱能轉化為聲波形式的機械能，推動諧振子6(諧振子6位于發動機與制冷機之間的空腔5內)進行往復運動，將聲功傳遞進入斯特林制冷機；斯特林制冷機在受到聲功的驅動時，聲功在第二回熱器2’內進行熱量搬運，在冷端換熱器3’內獲得低溫，將機械能轉化為熱能。

在發動機中存在排出器4，它的一端與熱端換熱器3相連，處在高溫狀態，對所述發動機的排出器4的材質提出了更高要求，容易影響所述發動機的排出器4的使用壽命，另一端則位于室溫端，發動機的排出器4與第一回熱器2的內壁面之間還需要采用間隙密封，因此發動機排出器4的設計加工難度非常大。同樣地，制冷機的排出器4’一端處在低溫下，另一端則位于第二室溫換熱器1’端，也存在間隙密封，設計和加工難度非常大。另外排出的運動還會造成系統振動，不利于實際應用。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明的目的是提供一種振動小的熱驅動斯特林制冷機，使發動機和制冷機的排出器工作在室溫端，降低排出器的設計和加工難度。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供一種熱驅動斯特林制冷機，包括發動機、制冷機、排出器和諧振子，所述發動機包括從上到下依次相連的熱端換熱器、第一回熱器和第一室溫換熱器，所述制冷機包括從上到下依次相連的第二室溫換熱器、第二回熱器和冷端換熱器，所述發動機中設有第一熱緩沖腔室，所述制冷機中設有第二熱緩沖腔室，所述第一熱緩沖腔室的上端與所述熱端換熱器相連，其下端與第一室溫換熱器相連；所述第二熱緩沖腔室的下端與所述冷端換熱器相連，其上端與第二室溫換熱器相連；所述發動機和制冷機上下相對設置且兩者之間設有共用的空腔，所述排出器和諧振子均對置設于所述空腔中，所述諧振子設于所述排出器的兩側。

其中，所述第一熱緩沖腔室與所述第一回熱器同軸設置，所述第一熱緩沖腔室的上、下兩端均設有層流化元件；所述第二熱緩沖腔室與所述第二回熱器同軸設置，所述第二熱緩沖腔室的上、下兩端均設有層流化元件。

優選地，所述層流化元件為金屬絲網。

其中，所述排出器包括兩個相對設置的第一活塞體，兩個所述第一活塞體能夠相對移動，所述第一活塞體的內端面和與其相鄰的所述層流化元件相通，其外端面分別與所述第一室溫換熱器、第二室溫換熱器相通。

其中，所述諧振子包括兩個第二活塞體，兩個所述第二活塞體分別設于兩個所述第一活塞體的外端面兩側，所述第二活塞體與第一活塞體相對的端面分別與所述第一室溫換熱器、第二室溫換熱器相通。

其中，所述空腔中位于兩個所述第一活塞體的外側分別設有直線電機，所述直線電機包括定子、動子和活塞，所述定子與空腔的內壁固定連接，所述活塞設于動子與第一活塞體相對的一端，所述動子用于帶動活塞沿所述定子做往復運動，所述動子和活塞用作所述諧振子。

其中，所述第一活塞體與第二活塞體相對的一端水平連接有連桿，所述第二活塞體設有穿過所述連桿的中心通孔。

其中，所述第一活塞體與活塞相對的一端水平連接有連桿，所述活塞設有穿過所述連桿的中心通孔。

其中，所述排出器包括兩個相對設置的慣性管，所述慣性管的開口端與所述空腔的內壁固定連接。

其中，所述諧振子為兩個相對設置的諧振管，所述諧振管設于所述排出器的外側。

(三)有益效果

與現有技術相比，本發明具有以下優點：