[實用新型]一種脈管制冷機

有效

• 申請號: 201520184430.3
• 申請日: 2015-03-30
• 公開（公告）號: CN204630136U
• 公開（公告）日: 2015-09-09
• 發明（設計）人: 姜曉;邱利民
• 申請（專利權）人: 浙江大學;住友重機械工業株式會社
• 主分類號: F25B9/14
• 分類號: F25B9/14
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司 44202
• 代理人: 溫旭;郝傳鑫

技術領域

本實用新型涉及制冷機領域，具體涉及一種脈管制冷機。

背景技術

近年來，對大功率斯特林型脈管制冷機的研發得到關注。

為了提升脈管制冷機的制冷能力，需要使用大口徑的回熱器及脈管。但是，伴隨回熱器和脈管的大口徑化，在回熱器和脈管內制冷劑的流動容易發生偏流。制冷劑的偏流很可能會限制制冷性能的提升。

實用新型內容

針對上述問題，本實用新型提供了一種抑制了脈管制冷機內制冷劑出現偏流的制冷機。

為了實現上述目的，本實用新型采取的技術方案如下：

一種脈管制冷機，包括依次連接的回熱器、冷端換熱器、脈管，熱端換熱器以及調相機構，在回熱器內沿其軸向設置有導流管。通過在回熱器內設置導流管能夠阻斷和減少橫向截面(與周向垂直的截面)氣流交換路徑，使流場更加均勻，減少回熱器內溫度不均勻現象，從而實現制冷機高效工作。優選地，所述導流管與所述回熱器同軸設置。

作為本實用新型的優選實施方式，所述導流管還可延伸至冷端換熱器內。通過將導流管延伸至冷端換熱器內，能夠降低流道在冷端換熱器內的變徑程度，能夠優化氣流組織，縮短冷端換熱器的翅片長度，強化冷端換熱器的換熱能力。

作為優選，所述導流管還可進一步延伸至脈管內。通過將導流管延伸至脈管內，能夠使圓形脈管變為環形脈管，并且可以減小回熱器與脈管間的變徑，優化脈管內的氣流。更為優選地，位于脈管內的導流管區段與所述脈管同軸設置。

作為優選，位于脈管內的導流管區段的外壁可固定有整流網。在大質量流的情況下，因為冷端換熱器以及熱端換熱器的形狀的限制，由此進入脈管兩端的氣體必然不是均勻的，因此用整流網作為層流化元件將是十分必要的，而固定整流網，尤其是在脈管中部固定整流網，是十分困難的，本實用新型通過將導流管延伸至脈管內，能夠給整流網提供固定點，以方便在脈管內布置整流層。

作為優選，所述導流管還可進一步延伸至熱端換熱器內。

所述導流管的內壁和/或外壁還可布置有至少一個傳感器，所述至少一個傳感器通過導線與外部測量裝置相連通，該導線穿過所述導流管的內部并從導流管位于熱端換熱器處的末端向外延伸至外部測量裝置。

通過在導流管上布置傳感器，能夠在不顯著影響制冷機內部流場的情況下，實現對制冷機內部的溫度、壓力等參數的測量。通過測得制冷機內部的溫度與壓力，還能夠促進對脈管制冷機原理的深入了解，同時有利于對小長徑比的回熱器內不均勻性現象進行深入分析，從而尋找高效可行的抑制損失的方法。

如通過測量回熱器內部的溫度，結合回熱器外壁面的溫度測量，可以立體得到回熱器的更多點的溫度分布，對于研究回熱器內部不均勻性以及對制冷機進行優化控制有重大的意義；如通過測量冷端換熱器內部氣流的溫度(不存在熱流)，結合冷端換熱器外壁上的溫度測量，可以更加真實地分析冷端換熱器的效率；如通過測量脈管內的溫度，結合脈管外壁面的溫度測量，可以得到脈管立體溫度分布，對于脈管優化有指導性作用。

作為優選，所述至少一個傳感器溫度傳感器，設置在導流管的內壁。將溫度傳感器設置在導流管的內壁上就不會影響制冷機內的流場。

制造導流管所用的材料，沒有特殊的限制，主要以能減少熱力學與流體損失為主。例如位于脈管內的導流管就可以使用熱導率低的材料。但為了使溫度傳感器測得的數據具有可靠性和實效性，作為優選，導流管中設置有溫度傳感器的部分可由傳熱材質制成。

作為優選，所述傳感器還可是壓力傳感器，嵌入導流管的外壁。這樣嵌入式的布置能夠最大程度的減小壓力傳感器對制冷機內流場的影響。

位于回熱器內的導流管區段各處的橫截面面積均相同，其橫截面面積與回熱器橫截面面積的比為1/20以上且1/2以下，位于脈管內的導流管區段各處的橫截面面積均相同，其橫截面面積與脈管橫截面面積的比為1/20以上且1/2以下。位于回熱器內的導流管區段的橫截面面積大于位于脈管內的導流管區段的橫截面面積。為了使導流管從回熱器到脈管能夠平緩過渡，作為優選，所述位于冷端換熱器內的導流管區段的兩端的橫截面分別與位于回熱器內的導流管區段和位于脈管內的導流管區段的橫截面相匹配。這樣的設計，能夠直接減少從回熱器到脈管的變截面程度，能減少因變截面而產生的損失。

導流管沒有形狀和大小的限制，為了使導流管具有較好的效果，作為優選，所述導流管的橫截面的外輪廓為圓形或正多邊形。

為了使導流管的效果達到最好，所述導流管的橫截面的外輪廓優選為圓形。