[發(fā)明專利]制冷系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910967637.0
• 申請日: 2019-10-12
• 公開（公告）號: CN110645733B
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 戴巍;王亞男;李珂;沈俊;王昌;禹芳秋
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所
• 主分類號: F25B17/08
• 分類號: F25B17/08
• 代理公司: 深圳市科進知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44316
• 代理人: 曹衛(wèi)良

本發(fā)明涉及一種制冷系統(tǒng)，該制冷系統(tǒng)具有密封腔、彈熱件、驅(qū)動裝置、預(yù)冷組件及熱傳導(dǎo)件，其中，彈熱件設(shè)置在密封腔內(nèi)，彈熱件能夠在受到外力的作用下釋放熱量，彈熱件還能夠在卸載外力后吸收熱量；驅(qū)動組件能夠給彈熱件施加外力，并且驅(qū)動組件還能夠卸載外力；預(yù)冷組件能夠?qū)棢峒尫诺臒崃總鲗?dǎo)到外界；熱傳導(dǎo)件用于與待冷卻對象連接，以使彈熱件能夠吸收待冷卻對象的熱量。上述制冷系統(tǒng)的熱效率較高且適用范圍較廣。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及極低溫制冷技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種制冷系統(tǒng)。

背景技術(shù)

極低溫制冷技術(shù)可以提供極端物理環(huán)境，以研究或利用物質(zhì)的某些特性，同時，還可以使儀器設(shè)備獲得更高的靈敏度和效率。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，宇宙探測、前沿物理、量子計算等對極低溫制冷技術(shù)的需求日益增長。極低溫制冷技術(shù)通常是指提供1K以下溫度的制冷技術(shù)，目前可以實現(xiàn)1K以下制冷溫度的制冷技術(shù)主要有：吸附制冷、³He-⁴He稀釋制冷以及絕熱去磁制冷。

吸附制冷是利用工質(zhì)的飽和溫度與飽和蒸氣壓的對應(yīng)關(guān)系，吸附劑對吸附質(zhì)在不同溫度下的吸附率不同，通過周期性地加熱和冷卻吸附劑，使得吸附質(zhì)交替吸附和解析來實現(xiàn)制冷。該類制冷機具有體積小、壽命長、可靠性高等優(yōu)點，但其熱效率較差。

³He-⁴He稀釋制冷利用了其混合液的特性。當(dāng)溫度降低到某一極低溫時，³He-⁴He混合液出現(xiàn)相分離，分別是濃相(含較多³He)和稀相(含較少³He)。³He濃相的焓值低于稀相的焓值，當(dāng)³He原子通過相分界面從濃相溶解到稀相中時，需要從外界吸收熱量，即產(chǎn)生制冷效應(yīng)。稀釋制冷機運行穩(wěn)定、無振動和電磁干擾，但其運行時需依靠重力，限制了其在空間的應(yīng)用，且需要使用昂貴的³He。

絕熱去磁制冷利用磁制冷工質(zhì)的磁熱效應(yīng)實現(xiàn)制冷。磁熱效應(yīng)是指磁性材料在變化磁場下磁矩有序度發(fā)生變化而導(dǎo)致的吸熱和放熱現(xiàn)象。當(dāng)磁性材料被磁化時，磁矩有序度增加，磁熵減小，磁工質(zhì)向外界放熱；退磁時，磁性材料的磁矩有序度減少，磁熵增加，磁工質(zhì)從外界吸熱，即產(chǎn)生制冷效應(yīng)。絕熱去磁制冷機穩(wěn)定性好，結(jié)構(gòu)簡單，熱效率高，運行不依賴重力；但是由于存在磁體，磁場會產(chǎn)生較大的電磁干擾，限制其在特定場合的需要。

綜上所述，目前的極低溫制冷技術(shù)不足以滿足未來技術(shù)發(fā)展全方位的需求，亟需研究具有結(jié)構(gòu)簡單、熱效率高，運行時不依賴重力，干擾較小的制冷系統(tǒng)，以利于滿足深空探測、量子計算等發(fā)展的需要。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要提供一種熱效率較高且適用范圍較廣的制冷系統(tǒng)。

一種制冷系統(tǒng)，具有密封腔、彈熱件、驅(qū)動裝置、預(yù)冷組件及熱傳導(dǎo)件，其中：

所述彈熱件設(shè)置在所述密封腔內(nèi)，所述彈熱件能夠在受到外力的作用下釋放熱量，所述彈熱件還能夠在卸載所述外力后吸收熱量；

所述驅(qū)動組件能夠給所述彈熱件施加所述外力，并且所述驅(qū)動組件還能夠卸載所述外力；

所述預(yù)冷組件能夠通過氣體導(dǎo)熱吸收彈熱件釋放的熱量；

所述熱傳導(dǎo)件用于與待冷卻對象連接，以使所述彈熱件能夠吸收所述待冷卻對象的熱量。

在其中一個實施例中，所述驅(qū)動組件包括第一連接件、第二連接件、彈性支撐件及驅(qū)動器，所述第二連接件與所述第一連接件間隔設(shè)置，且所述第二連接件與所述第一連接件之間的距離可調(diào)節(jié)，所述彈性支撐件與所述第一連接件、所述第二連接件均固接，并共同圍設(shè)成所述密封腔，所述驅(qū)動器能夠驅(qū)動所述第一連接件及所述第二連接件中的至少一個移動，以調(diào)節(jié)所述第一連接件和所述第二連接件之間的距離；