[發明專利]一種慣性管脈管制冷機

有效

• 申請號: 201611114153.4
• 申請日: 2016-12-07
• 公開（公告）號: CN108168133B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 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: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 林君如

本發明涉及一種慣性管脈管制冷機，包括壓縮機和冷頭，所述的冷頭包括順次連接的熱端換熱器、回熱器、冷端換熱器、慣性管和脈管，所述的熱端換熱器連接壓縮機，在脈管處還連接有功耗散裝置，并用以耗散氣體的膨脹功。與現有技術相比，本發明通過在脈管處設置功耗散裝置，可以有效消耗氣體的膨脹功，從而保證制冷機的制冷效果，相比于采用壓縮機工作腔回收膨脹功的方式，雖然由于無法回收膨脹功而使得理論效率略有降低，但是卻極大的簡化了壓縮機的結構，在保持緊湊的特征下，減少制造成本，具有很大的實際意義。

技術領域

本發明涉及一種制冷機，尤其是涉及一種慣性管脈管制冷機。

背景技術

在一種階梯活塞型直線壓縮機驅動的慣性管脈管制冷機中，冷頭由熱端換熱器、回熱器、低溫換熱器、脈管、慣性管和氣庫組成。階梯活塞與階梯氣缸形成兩個工作腔，一個工作腔通過放熱器連接于回熱器室溫端，另一個工作腔連接于氣庫。脈管的冷端的氣體的膨脹功一部分通過慣性管耗散掉，余下的通過慣性管到達氣庫被連接于氣庫的工作腔回收。其效率要高于簡單的慣性管脈管制冷機。慣性管是一根細長管，氣體在里面高速往復流動，慣性管兩端的壓力波相位相差約180度。由于慣性管在室溫下，氣體的粘度大，因而產生很大的損失。同時，室溫下的氣體的聲速很大，慣性管很長，系統不緊湊。中國專利201310597043.8公開了一種慣性管脈管裝置，包括冷頭和壓縮機，所述的冷頭包括熱端換熱器，回熱器，冷量換熱器，慣性管，脈管。所述的壓縮機具有兩個同相工作腔，所述的脈管與壓縮機其中一個工作腔連接，所述的熱端換熱器與壓縮機另一個工作腔連接；由于慣性管在低溫下，氣體粘度較小，同時由于氣體聲速減低而帶來慣性管長度的減小，從而使慣性管的損失減低，也變得緊湊。理論上，這種結構的效率和卡諾一樣，但階梯活塞與階梯氣缸總比簡單的活塞和氣缸復雜。如果能夠采用簡單的活塞氣缸，并使慣性管置于低溫下獲得結構緊湊的方法存在，將是很有意義的。

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慣性管脈管制冷機。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種慣性管脈管制冷機，包括壓縮機和冷頭，所述的冷頭包括順次連接的熱端換熱器、回熱器、冷端換熱器、慣性管和脈管，所述的熱端換熱器連接壓縮機，在脈管處還連接有功耗散裝置，并用以耗散氣體的膨脹功。

優選的，所述的冷頭設有并排設置的m列，每列設有串聯連接的n級，每一級冷頭由一個熱端換熱器、一個回熱器、一個冷端換熱器、一個慣性管和一個脈管組成，其中，同一列中，第1級冷頭連接壓縮機，第2級冷頭至第n級冷頭介于第一級冷頭與功耗散裝置之間，m、n均為正整數。

更優選的，位于同一列的相鄰兩級冷頭之間，在下一級冷頭的回熱管中部加設預冷換熱器，并采用熱橋熱連接所述的預冷換熱器和上一級冷頭的冷端換熱器。

優選的，所述的功耗散裝置由一個子脈管制冷機組成，所述的子脈管制冷機包括一個熱端換熱器、一個回熱器、一個冷端換熱器、一個脈管、一個慣性管和一個氣庫。

更優選的，在m列冷頭的不同兩列冷頭中，其中一列冷頭的任一級冷頭的回熱器中部設有預冷換熱器，并采用熱橋連接另一列冷頭的任一級冷頭的冷端換熱器。

優選的，所述的冷頭設有n個，相鄰的兩個冷頭中，后一個的冷頭的回熱器高溫端連接上一個冷頭的回熱器的低溫端。

優選的，所述的功耗散裝置包括依次連接脈管的功耗散管和氣庫。

優選的，所述的功耗散裝置由與脈管連接的氣庫，以及置于氣庫中部的多孔介質組成，所述的多孔介質滿足：氣體流過多孔介質時會產生不可逆傳熱損失或流阻損失。

優選的，在脈管的熱端還連接有脈管死容積。