[發明專利]一種低溫制冷機

有效

• 申請號: 202011236205.1
• 申請日: 2020-11-09
• 公開（公告）號: CN112413918B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 王哲;胡子珩;章彬;汪楨子;汪偉;李奧;巢偉
• 申請（專利權）人: 深圳供電局有限公司
• 主分類號: F25B9/14
• 分類號: F25B9/14;F25B49/00
• 代理公司: 深圳匯智容達專利商標事務所(普通合伙) 44238
• 代理人: 潘中毅

本發明公開一種低溫制冷機，包括：氣缸(13)，以及在氣缸(13)內軸向往復運動的活塞(10)，并且熱端與罩體(2)形成熱腔(8)，配氣閥(6)安裝在罩體(2)內，由閥體定位銷(16)限制其繞自身軸旋轉運動，配氣閥(6)上的配氣閥氣孔(63)氣密地與罩體氣孔(21)、熱腔(8)連通并形成連通通路，在罩體氣孔(21)及熱腔(8)所構成區域與低壓通路(22)之間氣密地連接有壓差控制機構(100)，壓差機構(100)控制壓差的方向為連通通路向低壓通路(22)釋放氣體壓力的方向。本發明能將過高的壓力氣體排泄到低壓通路中，避免制冷劑氣體損失，同時還可調節制冷機內部高低壓差，避免內部壓差引起功耗過大問題。

技術領域

本發明涉及低溫制冷機技術領域，尤其涉及一種低溫制冷機。

背景技術

以吉福德-麥克馬洪(Gifford-McMahon；GM)制冷機為代表的超低溫制冷機具有工作氣體(也稱為制冷劑氣體)的膨脹機及壓縮機。該類制冷機由壓縮機提供排出的高壓氣流，經由配氣機構進入到置于氣缸內，上下往復運動的推移活塞內，與蓄冷材料進行換熱，再到膨脹腔內做功膨脹，再經過推移活塞，流出配氣機構，回到壓縮機低壓腔內。通過上述連續循環過程，形成制冷效應。

低溫制冷機特別針對4K雙級制冷機，如圖2所示，4K溫區氦氣的密度是高溫下的十多倍到一百多倍，當出現緊急情況(停電)低溫制冷機內部壓力急劇上升時，氦氣如果無法排出，造成氣缸內的氣壓急劇升高，造成設備損壞、人員傷亡。現有技術通常通過安全機構進行釋放壓力，用以保護氣缸。但是安全閥并未連通到低壓通路側，一旦安全閥開啟，內部的氣流將向制冷機外部排放造成制冷機劑氣體損失，引起經濟損失。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于，提供一種低溫制冷機，以有效控制氣缸內的壓力。

為了解決上述技術問題，本發明提供一種低溫制冷機，包括：氣缸，以及在氣缸內軸向往復運動的活塞，并且熱端與罩體形成容積變化的熱腔，配氣閥安裝在罩體內，由閥體定位銷限制其繞自身軸旋轉運動，配氣閥上的配氣閥氣孔氣密地與罩體氣孔、熱腔連通并形成連通通路，在所述罩體氣孔及熱腔所構成區域與低壓通路之間氣密地連接有壓差控制機構，所述壓差機構控制壓差的方向為所述連通通路向低壓通路釋放氣體壓力的方向。

進一步地，所述活塞的冷端與氣缸形成膨脹腔，所述活塞由連桿帶動，并在連桿上、下兩端同軸緊配有導向套。

進一步地，旋轉閥沿著配氣閥軸線正面緊壓于配氣閥，配氣閥上的高壓氣孔氣密地將壓縮機排出的高壓氣流與旋轉閥上的高壓槽連通，旋轉閥低壓孔與低壓通路氣密連通。

進一步地，在電機帶動的凸輪驅動下，旋轉閥沿著自身軸線旋轉，一個周期內部分時間，高壓槽與配氣閥上的配氣閥氣孔連通，形成高壓氣流流入進入熱腔到活塞并最終進入到膨脹腔內；剩余時間高壓槽不與配氣閥氣孔連通，由低壓孔與配氣閥氣孔連通，形成低壓氣流從膨脹流出，經過活塞到熱腔從配氣閥氣孔流出。

進一步地，所述壓差控制機構為單向閥、安全閥或泄壓閥。

進一步地，所述罩體氣孔和熱腔所構成區域內的壓力為Pa，低壓通路內的壓力為PL，則滿足下式：

Pa-PL≤23bar。

進一步地，所述低溫制冷機為單級制冷機或多級制冷機。

本發明實施例的有益效果在于：本發明將壓差控制機構氣密安裝在罩體氣孔和熱腔的連通區域與低壓通路之間，當熱腔內的壓力過高時，能將過高的壓力氣體排泄到低壓通路中，避免制冷劑氣體損失。同時還可調節制冷機內部高低壓差，避免內部壓差引起功耗過大問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。