[發(fā)明專利]一種壓電驅(qū)動(dòng)式微型熱聲制冷機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510388614.6
• 申請(qǐng)日: 2015-07-03
• 公開（公告）號(hào): CN105157272B
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張建潤;丁琦;樓永鋒;李軍;闕翔;陳思
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): F25B23/00
• 分類號(hào): F25B23/00;H05K7/20
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)32249
• 代理人: 朱亮淞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種制冷裝置，尤其涉及應(yīng)用于電子領(lǐng)域的微型熱聲制冷裝置。

背景技術(shù)

隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)于微電子器件方面的制冷和散熱要求不斷增強(qiáng)，傳統(tǒng)的制冷散熱器件已不能夠滿足要求，制約著微電子技術(shù)的發(fā)展。因此，研究和發(fā)展高效的微型制冷技術(shù)具有十分重要的意義。

相比傳統(tǒng)的制冷散熱器件而言，熱聲制冷機(jī)因其具有結(jié)構(gòu)簡單、高可靠性、長壽命、無運(yùn)動(dòng)部件、無環(huán)境污染、工作溫度范圍寬、能源要求品位低等諸多優(yōu)點(diǎn)，更可在高頻運(yùn)行下減小系統(tǒng)的體積和質(zhì)量，適用于電子、信息、傳感器、微機(jī)電系統(tǒng)及醫(yī)用器械等領(lǐng)域，同時(shí)在國防與空間研究方面也極具潛力。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種壓電驅(qū)動(dòng)式微型熱聲制冷機(jī)，解決目前傳統(tǒng)的風(fēng)扇散熱而產(chǎn)生的可靠性低、噪音大、散熱慢等問題。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種壓電驅(qū)動(dòng)式微型熱聲制冷機(jī)，包括壓電蜂鳴器、熱端諧振管、熱端換熱器、回?zé)崞鳌⒗涠藫Q熱器和冷端諧振管，所述壓電蜂鳴器與熱端諧振管的一端連接，所述熱端諧振管的另一端與熱端換熱器的一端連接，所述熱端換熱器的另一端與回?zé)崞鞯囊欢诉B接，所述回?zé)崞鞯囊欢伺c冷端換熱器的一端連接，所述冷端換熱器的另一端與冷端諧振管的一端連接，所述冷端諧振管的另一端為密封端；通過信號(hào)發(fā)生器給壓電蜂鳴器施加一個(gè)正弦波信號(hào)，在該微型熱聲制冷機(jī)內(nèi)形成駐波。

進(jìn)一步的，所述熱聲制冷機(jī)圓柱形，直徑30mm，長度40mm，工作頻率5000HZ。

進(jìn)一步的，所述壓電蜂鳴器直徑30mm，工作頻率5000Hz，聲壓級(jí)約為85dB。

進(jìn)一步的，所述熱端換熱器和冷端換熱器均為板疊結(jié)構(gòu)，板疊間隙均為0.1mm，板厚均為0.1mm，內(nèi)徑均為28mm，外徑均為30mm；且所述熱端換熱器的長度是冷端換熱器長度的2倍。

進(jìn)一步的，所述熱端換熱器的長度0.4mm，冷端換熱器的長度0.2mm。

進(jìn)一步的，所述的回?zé)崞鳛榘瀵B結(jié)構(gòu)，板疊間隙為0.1mm，板厚為0.1mm，內(nèi)徑為28mm，外徑為30mm，長度為4.5mm，且其中心位置距離壓電蜂鳴器的距離為3.5mm。

進(jìn)一步的，所述熱端諧振管的長度0.85mm，冷端諧振管的長度28.75mm。

有益效果：本發(fā)明提供的優(yōu)點(diǎn)如下：

1.相對(duì)于現(xiàn)有的風(fēng)扇散熱方式，本發(fā)明的壓電驅(qū)動(dòng)式微型熱聲制冷機(jī)具有更為簡單，可靠性更高的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的制冷機(jī)包括壓電蜂鳴器、冷(熱)端換熱器、回?zé)崞鳌⒗?熱)端諧振管，通過信號(hào)發(fā)生器給壓電蜂鳴器施加一個(gè)正弦波信號(hào)，在諧振管內(nèi)形成駐波。在沒有機(jī)械運(yùn)動(dòng)的情況下，本發(fā)明的壓電驅(qū)動(dòng)式微型熱聲制冷機(jī)能有效的進(jìn)行制冷。采用這種簡單結(jié)構(gòu)，可以提高電子元器件的散熱效率，降低了電子產(chǎn)品的制造成本。

2.本發(fā)明的壓電驅(qū)動(dòng)式微型熱聲制冷機(jī)無運(yùn)動(dòng)部件，可以提高制冷的可靠性，無機(jī)械間的磨損，可延長使用壽命。

3.本發(fā)明的制冷機(jī)符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略準(zhǔn)則，在不消耗資源和不產(chǎn)生有害物質(zhì)的情況下，有效地實(shí)現(xiàn)制冷，具有較高的效益比，經(jīng)濟(jì)性好，綠色環(huán)保。

4.本發(fā)明的壓電驅(qū)動(dòng)式微型熱聲制冷機(jī)適用于電子元器件的散熱，具有良好的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的制冷機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是制冷量Q隨板疊長度的變化規(guī)律曲線圖。

圖3是消耗聲功W隨板疊長度的變化規(guī)律曲線圖。

圖4是性能系數(shù)COP隨板疊長度的變化規(guī)律曲線圖。

圖5是本發(fā)明中的回?zé)崞骱屠?熱)端換熱器的橫截面結(jié)構(gòu)圖。

圖6是本發(fā)明三維模型剖視示圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。

如圖1所示，一種壓電驅(qū)動(dòng)式微型熱聲制冷機(jī)，為圓柱形，直徑30mm，長度40mm，工作頻率5000HZ，包括壓電蜂鳴器1、熱端諧振管2、熱端換熱器3、回?zé)崞?、冷端換熱器5和冷端諧振管6。

所述壓電蜂鳴器1與熱端諧振管2的一端連接，所述熱端諧振管2的另一端與熱端換熱器3的一端連接，所述熱端換熱器3的另一端與回?zé)崞?的一端連接，所述回?zé)崞?的一端與冷端換熱器5的一端連接，所述冷端換熱器5的另一端與冷端諧振管6的一端連接，所述冷端諧振管6的另一端為密封端；通過信號(hào)發(fā)生器給壓電蜂鳴器1施加一個(gè)正弦波信號(hào)，在該壓電驅(qū)動(dòng)式微型熱聲制冷機(jī)內(nèi)形成駐波。