[發(fā)明專利]一種熱聲機(jī)及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610196368.9
• 申請(qǐng)日: 2016-03-31
• 公開（公告）號(hào): CN107289658B
• 公開（公告）日: 2019-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱紹偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號(hào): F25B9/14
• 分類號(hào): F25B9/14
• 代理公司: 31225 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 林君如<國(guó)際申請(qǐng)>=<國(guó)際公布>=<進(jìn)入

本發(fā)明涉及一種熱聲機(jī)及其應(yīng)用，所述的熱聲機(jī)包括通過(guò)諧振管(17)連接的第一熱功轉(zhuǎn)換器(1)和第二熱功轉(zhuǎn)換器(2)，所述的第一熱功轉(zhuǎn)換器(1)用于產(chǎn)生功，并將生成的功經(jīng)諧振管(17)輸入第二熱功轉(zhuǎn)換器(2)內(nèi)放大后輸出；所述的第一熱功轉(zhuǎn)換器(1)為環(huán)狀熱功轉(zhuǎn)換器，所述的第二熱功轉(zhuǎn)換器(2)為直線型熱功轉(zhuǎn)換器；上述熱聲機(jī)用于輸出功給功利用組件，如脈管制冷機(jī)等。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有熱聲機(jī)及由熱聲機(jī)組成的脈管制冷機(jī)的效率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及熱聲領(lǐng)域，尤其是涉及一種熱聲機(jī)及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的熱聲機(jī)驅(qū)動(dòng)的脈管制冷機(jī)，包括熱功轉(zhuǎn)換部(即為熱聲機(jī))和冷凍部，熱功轉(zhuǎn)換部一般是一個(gè)諧振管帶一個(gè)功轉(zhuǎn)換器，利用氣體在管內(nèi)往復(fù)振動(dòng)產(chǎn)生壓力波從而在冷凍部產(chǎn)生冷量。常用的熱功轉(zhuǎn)換器通常包括兩種：直線型熱功轉(zhuǎn)換器和環(huán)狀熱功轉(zhuǎn)換器，普通的直線型熱聲機(jī)的熱功轉(zhuǎn)換原理是氣體在板疊里通過(guò)不可逆換熱產(chǎn)生功，能量密度與環(huán)狀熱功轉(zhuǎn)換器相比很低，效率也很低，優(yōu)點(diǎn)是沒有DC氣流。環(huán)狀熱功轉(zhuǎn)換器由于有一個(gè)環(huán)，理想上環(huán)狀熱功轉(zhuǎn)換器與斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)一樣，但實(shí)際上，氣體的調(diào)相能力很差，其熱功轉(zhuǎn)換效率與功率密度沒有斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)高，僅比直線型好一些。此外，氣體在環(huán)里不僅做往復(fù)振動(dòng)，而且會(huì)有一股做正時(shí)針或逆時(shí)針流動(dòng)的直流分量，稱為DC氣流。做氣流的往復(fù)振動(dòng)分量一個(gè)周期內(nèi)又回到了原位，一個(gè)周期內(nèi)的流量積分為零。DC氣流分量朝一個(gè)方向流動(dòng)，一個(gè)周期內(nèi)的積分不為零。DC氣流破壞工作條件，使熱功轉(zhuǎn)換效率降低，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使氣體振動(dòng)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(gè)方向阻力系數(shù)小，另一個(gè)方向阻力系數(shù)大的裝置)。同時(shí)，環(huán)狀熱功轉(zhuǎn)換器的高次諧波也很大，影響制冷效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種熱聲機(jī)及其應(yīng)用。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種熱聲機(jī)，包括通過(guò)諧振管連接的第一熱功轉(zhuǎn)換器和第二熱功轉(zhuǎn)換器，所述的第一熱功轉(zhuǎn)換器用于產(chǎn)生功，并將生成的功經(jīng)諧振管輸入第二熱功轉(zhuǎn)換器內(nèi)放大后輸出；

所述的第一熱功轉(zhuǎn)換器為環(huán)狀熱功轉(zhuǎn)換器，所述的第二熱功轉(zhuǎn)換器為直線型熱功轉(zhuǎn)換器。

所述的第一熱功轉(zhuǎn)換器還可以為同軸式熱功轉(zhuǎn)換器。

所述的第一熱功轉(zhuǎn)換器包括連接并構(gòu)成循環(huán)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(nèi)還設(shè)有DC氣流抑制器。

所述的第一熱功轉(zhuǎn)換器包括連接并構(gòu)成循環(huán)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(nèi)還設(shè)有往復(fù)振動(dòng)的推移活塞a。推移活塞a在反饋管內(nèi)的往復(fù)振動(dòng)匹配第一熱功轉(zhuǎn)換器內(nèi)氣流的往復(fù)振動(dòng)。

所述的推移活塞a由外部機(jī)械機(jī)構(gòu)或自振彈簧驅(qū)動(dòng)。

一種熱聲機(jī)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(jī)。還可以為其他電能或機(jī)械能轉(zhuǎn)換單元。

所述的脈管制冷機(jī)為慣性管脈管制冷機(jī)，其由依次連接的后冷卻器、回?zé)崞鳌⒗漕^、脈管、慣性管和氣庫(kù)組成。

所述的氣庫(kù)還通過(guò)管道與反饋管連接，在氣庫(kù)與反饋管之間還設(shè)有推移活塞b。推移活塞b的作用主要是回收氣庫(kù)的膨脹功，并將其經(jīng)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(jìn)一步提高效率。推移活塞b的運(yùn)動(dòng)匹配第一功轉(zhuǎn)換器內(nèi)氣流的往復(fù)振動(dòng)。

所述的推移活塞a呈階梯型，其與反饋管之間形成三個(gè)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(guò)管道接通氣庫(kù)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：