[發明專利]一種冷端換熱器運動的G-M制冷機和方法

有效

• 申請號: 201611169175.0
• 申請日: 2016-12-16
• 公開（公告）號: CN106766322B
• 公開（公告）日: 2019-05-07
• 發明（設計）人: 植曉琴;黃宸;邱利民;夏曦
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: F25B9/14
• 分類號: F25B9/14
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 徐敏

1.一種冷端換熱器運動的G-M制冷機，包括帶有進氣閥和排氣閥的氣缸，其特征在于，還包括：

回熱器，安裝在所述氣缸內；

冷端換熱器，與所述氣缸的制冷端通過動密封連接；

驅動機構，用于驅動冷端換熱器按制冷機的運行頻率進行往復運動以改變所述氣缸的制冷端容積；

所述驅動機構包括：連接冷端換熱器的連接件和驅動連接件的動力源；

所述動力源采用氣壓驅動系統，包括：

恒壓源；

氣動腔，與恒壓源連接；

推移活塞，安裝在氣動腔內將其分隔為與恒壓源連通的恒壓腔以及與氣缸的進出氣管路連通的變壓腔，所述推移活塞位于變壓腔的側面與連接件固定。

2.如權利要求1所述的冷端換熱器運動的G-M制冷機，其特征在于，所述動力源布置在所述冷端換熱器背向所述氣缸的一側，所述連接件為第一連桿。

3.如權利要求1所述的冷端換熱器運動的G-M制冷機，其特征在于，所述動力源布置在所述氣缸遠離所述冷端換熱器一端，所述連接件為自所述氣缸遠離所述冷端換熱器一端延伸至冷端換熱器并連接的第二連桿。

4.如權利要求3所述的冷端換熱器運動的G-M制冷機，其特征在于，所述第二連桿設有多根，圍繞氣缸分布。

5.如權利要求1所述的冷端換熱器運動的G-M制冷機，其特征在于，所述連接件的材質為木材或者塑料。

6.一種冷端換熱器運動的G-M制冷方法，其特征在于，使用如權利要求1所述的冷端換熱器運動的G-M制冷機，包括以下步驟：

(1)循環開始時，所述冷端換熱器位于其運動行程最靠近回熱器的位置，所述氣缸內容積為最小值，進氣閥打開，排氣閥關閉，高壓氣體充入氣缸、回熱器和冷端換熱器中的空隙；

(2)進氣閥保持打開，當壓力平衡后，動力源通過連接件驅動冷端換熱器向遠離氣缸方向運動，氣缸容積增大，高壓氣體通過回熱器進入氣缸，氣體在通過回熱時，向回熱填料放熱，氣體的溫度降低；

(3)當冷端換熱器運動至其最遠離氣缸的位置，氣缸內容積達到其最大值時，關閉進氣閥，打開排氣閥，氣缸內高壓氣體經回熱器向排氣閥放氣，氣體膨脹過程產生的制冷量從冷端換熱器輸出；

(4)保持排氣閥開啟，動力源驅動冷端換熱器向靠近氣缸方向運動，氣體從氣缸中通過回熱器由排氣閥排出，氣體由下而上經過回熱器時，從回熱填料吸熱，填料的溫度下降，氣體的溫度升高，冷端換熱器達到起始位置時，關閉排氣閥，完成一個制冷循環。

7.一種冷端換熱器運動的G-M制冷方法，其特征在于，使用如權利要求1所述的冷端換熱器運動的G-M制冷機，包括以下步驟：

(1)循環開始時，所述冷端換熱器位于其運動行程最靠近回熱器的位置，所述氣缸內容積為最小值，進氣閥打開，排氣閥關閉，高壓氣體充入氣缸、回熱器和冷端換熱器之間的空隙以及氣動腔；

(2)進氣閥保持打開，當壓力平衡后，推移活塞通過連接件驅動冷端換熱器向遠離氣缸方向運動，氣缸容積增大，高壓氣體通過回熱器進入氣缸，氣體在通過回熱時，向回熱填料放熱，氣體的溫度降低；

(3)當冷端換熱器運動至其最遠離氣缸的位置，氣缸內容積達到其最大值時，關閉進氣閥，打開排氣閥，氣缸內高壓氣體經回熱器向排氣閥放氣，氣體膨脹過程產生的制冷量從冷端換熱器輸出；

(4)保持排氣閥開啟，推移活塞驅動冷端換熱器向靠近氣缸方向運動，氣體從氣缸中通過回熱器由排氣閥排出，氣體由下而上經過回熱器時，從回熱填料吸熱，填料的溫度下降，氣體的溫度升高，冷端換熱器達到起始位置時，關閉排氣閥，完成一個制冷循環。