[發(fā)明專利]一種冷端換熱器運(yùn)動(dòng)的G-M制冷機(jī)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611169175.0
• 申請(qǐng)日: 2016-12-16
• 公開（公告）號(hào): CN106766322B
• 公開（公告）日: 2019-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 植曉琴;黃宸;邱利民;夏曦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): F25B9/14
• 分類號(hào): F25B9/14
• 代理公司: 杭州天勤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 徐敏

本發(fā)明公開了一種冷端換熱器運(yùn)動(dòng)的G?M制冷機(jī)，包括帶有進(jìn)氣閥和排氣閥的氣缸，還包括：回?zé)崞鳎惭b在所述氣缸內(nèi)；冷端換熱器，與所述氣缸的制冷端通過動(dòng)密封連接；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于驅(qū)動(dòng)冷端換熱器按制冷機(jī)的運(yùn)行頻率進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)以改變所述氣缸的制冷端容積；本發(fā)明還公開了冷端換熱器運(yùn)動(dòng)的G?M制冷機(jī)；本發(fā)明將排出器運(yùn)動(dòng)改為冷端換熱器運(yùn)動(dòng)，減小了運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量，從而減小了制冷機(jī)的震動(dòng)，增強(qiáng)了制冷機(jī)的穩(wěn)定性和可靠性；減小了運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量，從而減小其運(yùn)動(dòng)所需的功耗，提高制冷機(jī)的效率；冷端換熱器運(yùn)動(dòng)，氣體工質(zhì)與冷端換熱器相對(duì)運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，邊界層換熱加強(qiáng)，提高了冷端換熱器的換熱效率，從而提高制冷機(jī)效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及低溫制冷機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種冷端換熱器運(yùn)動(dòng)的G-M制冷機(jī)和方法。

背景技術(shù)

G-M制冷機(jī)是一種利用壓縮氣體絕熱放氣制冷的小型低溫制冷機(jī)。它采用普通制冷機(jī)用的標(biāo)準(zhǔn)壓縮機(jī)，成本低，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)在現(xiàn)代科技、醫(yī)學(xué)和低溫物理實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。

G-M制冷機(jī)分為壓縮機(jī)和膨脹機(jī)兩大部分，其中壓縮部分多采用普通制冷壓縮機(jī)并配以專門的氣體凈化系統(tǒng)，從而使成本降低。膨脹機(jī)部分如圖1所示，包括進(jìn)氣閥1、排氣閥2、回?zé)崞?、氣缸5和冷端換熱器7。回?zé)崞?置于排出器內(nèi)，在機(jī)械驅(qū)動(dòng)或氣壓驅(qū)動(dòng)的作用下，在氣缸中按一定的時(shí)序運(yùn)動(dòng)，并配以適時(shí)的進(jìn)排氣，以實(shí)現(xiàn)制冷循環(huán)。冷端換熱器和氣缸底部做成一體，被冷卻器件接在冷端換熱器外壁上。

然而制冷機(jī)內(nèi)運(yùn)動(dòng)部件，即回?zé)崞鞯馁|(zhì)量很大，需要耗費(fèi)很多的輸入功來驅(qū)動(dòng)其運(yùn)動(dòng)，并且該運(yùn)動(dòng)給制冷機(jī)帶來很大的震動(dòng)，影響冷端換熱器與被冷卻器件的熱量傳輸。減小功耗和震動(dòng)成為G-M制冷機(jī)研究的熱點(diǎn)。一些研究者們通過減小排出器質(zhì)量和增加防震裝置的辦法來解決這些問題，但回?zé)崞鞯馁|(zhì)量限制了這些方法的有效性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種冷端換熱器運(yùn)動(dòng)的G-M制冷機(jī)，其震動(dòng)小，功耗低，制冷效率高。

一種冷端換熱器運(yùn)動(dòng)的G-M制冷機(jī)，包括帶有進(jìn)氣閥和排氣閥的氣缸，還包括：

回?zé)崞鳎惭b在所述氣缸內(nèi)；

冷端換熱器，與所述氣缸的制冷端通過動(dòng)密封連接；

驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于驅(qū)動(dòng)冷端換熱器按制冷機(jī)的運(yùn)行頻率進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)以改變所述氣缸的制冷端容積。

為了穩(wěn)定支撐冷端換熱器的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)不同位置的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與冷端換熱器的連接，優(yōu)選的，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括：連接冷端換熱器的連接件和驅(qū)動(dòng)連接件的動(dòng)力源。所述動(dòng)力源為機(jī)械驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)或氣壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。機(jī)械驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由電機(jī)、凸輪或偏心輪等構(gòu)成。氣壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由旋轉(zhuǎn)閥和氣動(dòng)腔、推移活塞構(gòu)成。

優(yōu)選的，所述動(dòng)力源布置在所述冷端換熱器背向所述氣缸的一側(cè)，所述連接件為第一連桿。冷端換熱器與連桿直接連接，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊。

優(yōu)選的，所述動(dòng)力源布置在所述氣缸遠(yuǎn)離所述冷端換熱器一端，所述連接件為自所述氣缸遠(yuǎn)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。將驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)布置于熱端，減小系統(tǒng)漏熱，保證制冷機(jī)穩(wěn)定，且安裝簡(jiǎn)便。

為了穩(wěn)定支撐冷端換熱器的運(yùn)動(dòng)，優(yōu)選的，所述第二連桿設(shè)有多根，圍繞氣缸分布。

為了減小額外的電機(jī)輸入，優(yōu)選的，所述動(dòng)力源采用氣壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括：

恒壓源；

氣動(dòng)腔，與恒壓源連接；

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

為了減小漏熱，所述連桿用絕熱且導(dǎo)熱系數(shù)低的材料制成，優(yōu)選的，所述連接件的材質(zhì)為木材或者塑料。