[發明專利]采用主動調相機構的多級脈管制冷機系統及其調節方法

有效

• 申請號: 201710053283.X
• 申請日: 2017-01-22
• 公開（公告）號: CN107328130B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 林玉哲;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: 褚明偉

1.采用主動調相機構的多級脈管制冷機系統，其特征在于，包括：

主動調相機構：由階梯活塞體、階梯活塞氣缸體以及驅動機構組成，所述的階梯活塞體設在階梯活塞氣缸體內，并與驅動機構相連，階梯活塞體與階梯活塞氣缸體之間形成多個工作腔，所述的驅動機構用于控制階梯活塞體的運動和消耗脈管熱端的剩余膨脹功；

多級脈管制冷機單元：包括壓縮機、換熱器和多級冷頭，每級冷頭均包括回熱器與脈管；

冷頭的級數與主動調相機構中工作腔個數相同，每級冷頭的脈管分別與其中一個工作腔相連，壓縮機與每一級冷頭的冷卻器連接；

所述的驅動機構為直線電機；

采用調整主動調相機構活塞與壓縮機活塞運動的相位角的方法調節冷量，采用直線電機能夠對壓縮機與調相機構供不同相位角的電流，從而改變壓縮機與調相機構之間的相位差，各級冷頭之間的制冷量與相位差的關系不相同，進而可以調節各級的冷量。

2.根據權利要求1所述的采用主動調相機構的多級脈管制冷機系統，其特征在于，所述的階梯活塞體與階梯活塞氣缸體之間為間隙密封，形成工作腔。

3.根據權利要求2所述的采用主動調相機構的多級脈管制冷機系統，其特征在于，所述的階梯活塞體上開有凹槽，用以保證階梯活塞體和階梯活塞氣缸體之間的間隙密封長度不變。

4.根據權利要求1所述的采用主動調相機構的多級脈管制冷機系統，其特征在于，階梯活塞體與階梯活塞氣缸體之間形成的工作腔上連接氣庫與調節閥門。

5.根據權利要求1所述的采用主動調相機構的多級脈管制冷機系統，其特征在于，階梯活塞體與階梯活塞氣缸體之間形成的工作腔與每一級冷頭的脈管之間連接管上設置有氣庫。

6.根據權利要求1所述的采用主動調相機構的多級脈管制冷機系統，其特征在于，通過增大階梯活塞體與階梯活塞氣缸體之間形成的工作腔的余隙容積，或采用脈管與工作腔間的容積來調節主動調相機構的調相能力。

7.根據權利要求1所述的采用主動調相機構的多級脈管制冷機系統，其特征在于，冷頭為雙級、三級或更多級數結構，每級冷頭均包括冷卻器、回熱器、冷端換熱器和脈管，主動調相機構的工作腔與脈管連接。

8.根據權利要求1所述的采用主動調相機構的多級脈管制冷機系統，其特征在于，各級冷頭之間為熱耦合或氣耦合結構，所述的熱耦合結構為脈管制冷機各級冷頭之間通過熱橋相連，只有熱量交換，無氣流混合；所述的氣耦合結構為來自壓縮機的氣流同時通過某一級冷頭的回熱器后再分配到各級冷頭的脈管；熱耦合與氣耦合結構可在一個多級脈管制冷機系統內同時存在。

9.根據權利要求1所述的采用主動調相機構的多級脈管制冷機系統，其特征在于，所述的階梯活塞體通過板彈簧或螺旋彈簧支撐。

10.一種如權利要求1所述的多級脈管制冷機系統的調節方法，其特征在于，所述的驅動機構用于控制階梯活塞體的運動和消耗脈管熱端的剩余膨脹，采用調整主動調相機構活塞與壓縮機活塞運動的相位角的方法調節冷量。