[發明專利]一種熱聲機及其應用

有效

• 申請號: 201610196368.9
• 申請日: 2016-03-31
• 公開（公告）號: CN107289658B
• 公開（公告）日: 2019-12-03
• 發明（設計）人: 朱紹偉
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: F25B9/14
• 分類號: F25B9/14
• 代理公司: 31225 上海科盛知識產權代理有限公司
• 代理人: 林君如<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明涉及一種熱聲機及其應用，所述的熱聲機包括通過諧振管(17)連接的第一熱功轉換器(1)和第二熱功轉換器(2)，所述的第一熱功轉換器(1)用于產生功，并將生成的功經諧振管(17)輸入第二熱功轉換器(2)內放大后輸出；所述的第一熱功轉換器(1)為環狀熱功轉換器，所述的第二熱功轉換器(2)為直線型熱功轉換器；上述熱聲機用于輸出功給功利用組件，如脈管制冷機等。與現有技術相比，本發明具有熱聲機及由熱聲機組成的脈管制冷機的效率高，結構簡單等優點。

技術領域

本發明涉及熱聲領域，尤其是涉及一種熱聲機及其應用。

背景技術

現有的熱聲機驅動的脈管制冷機，包括熱功轉換部(即為熱聲機)和冷凍部，熱功轉換部一般是一個諧振管帶一個功轉換器，利用氣體在管內往復振動產生壓力波從而在冷凍部產生冷量。常用的熱功轉換器通常包括兩種：直線型熱功轉換器和環狀熱功轉換器，普通的直線型熱聲機的熱功轉換原理是氣體在板疊里通過不可逆換熱產生功，能量密度與環狀熱功轉換器相比很低，效率也很低，優點是沒有DC氣流。環狀熱功轉換器由于有一個環，理想上環狀熱功轉換器與斯特林發動機一樣，但實際上，氣體的調相能力很差，其熱功轉換效率與功率密度沒有斯特林發動機高，僅比直線型好一些。此外，氣體在環里不僅做往復振動，而且會有一股做正時針或逆時針流動的直流分量，稱為DC氣流。做氣流的往復振動分量一個周期內又回到了原位，一個周期內的流量積分為零。DC氣流分量朝一個方向流動，一個周期內的積分不為零。DC氣流破壞工作條件，使熱功轉換效率降低，嚴重時會使氣體振動停止。需加DC氣流抑制器以降低DC氣流量，但很難完全消除(DC氣流抑制器是一個方向阻力系數小，另一個方向阻力系數大的裝置)。同時，環狀熱功轉換器的高次諧波也很大，影響制冷效果。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種熱聲機及其應用。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種熱聲機，包括通過諧振管連接的第一熱功轉換器和第二熱功轉換器，所述的第一熱功轉換器用于產生功，并將生成的功經諧振管輸入第二熱功轉換器內放大后輸出；

所述的第一熱功轉換器為環狀熱功轉換器，所述的第二熱功轉換器為直線型熱功轉換器。

所述的第一熱功轉換器還可以為同軸式熱功轉換器。

所述的第一熱功轉換器包括連接并構成循環的第一冷卻器、第一板疊、第一加熱器、第一功傳輸管和反饋管，所述的第一功傳輸管還連接諧振管，在反饋管內還設有DC氣流抑制器。

所述的第一熱功轉換器包括連接并構成循環的第一冷卻器、第一板疊、第一加熱器、第一功傳輸管和反饋管，所述的第一功傳輸管還連接諧振管，在反饋管內還設有往復振動的推移活塞a。推移活塞a在反饋管內的往復振動匹配第一熱功轉換器內氣流的往復振動。

所述的推移活塞a由外部機械機構或自振彈簧驅動。

一種熱聲機用于輸出功給功利用部件。

所述的功利用部件為脈管制冷機。還可以為其他電能或機械能轉換單元。

所述的脈管制冷機為慣性管脈管制冷機，其由依次連接的后冷卻器、回熱器、冷頭、脈管、慣性管和氣庫組成。

所述的氣庫還通過管道與反饋管連接，在氣庫與反饋管之間還設有推移活塞b。推移活塞b的作用主要是回收氣庫的膨脹功，并將其經第一板疊和第二加熱器等放大后再作為功輸出，從而可以進一步提高效率。推移活塞b的運動匹配第一功轉換器內氣流的往復振動。

所述的推移活塞a呈階梯型，其與反饋管之間形成三個工作腔，分別為第一工作腔、第二工作腔和第三工作腔，其中，第一工作腔接通第一冷卻器，第二工作腔接通第一功輸出管，第三工作腔直接接觸推移活塞a的頭部端面，并通過管道接通氣庫。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：