CN101726131A - 低温热声制冷机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低温热声制冷机，包括振荡波产生部件和制冷部件，振荡波产生部件包括动子、定子、活塞、被动振子和气缸；制冷部件包括依次连通设置的第一散热器、回热器、冷头、热缓冲管、第二散热器、惯性管和气库；气库环绕设置在气缸的外侧，惯性管绕设在气库的内壁上；气缸的端部设置有与第一散热器和第二散热器连接的连接件，连接件上设置有第一气孔和第二气孔，第一散热器通过第一气孔与气缸连通，第二散热器通过第二气孔与惯性管连接；振荡波产生部件工作时，活塞在动子的带动下，在气缸内往复运动并产生振荡波，振荡波通过第一气孔和第一散热器进入回热器。本实施例制冷机结构紧凑，体积和占用空间小，提高了低温热声制冷机的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及制冷机技术领域，特别是涉及一种低温热声制冷机。
背景技术
制冷机是一种将被冷却物体上的热量转移到其它介质，对被冷却物体进行冷却的设备，其中，低温热声制冷机就是一种重要的低温制冷设备。
图1为现有技术低温热声制冷机的结构示意图。如图1所示，现有低温热声制冷机包括：相互独立设置的振荡波产生部件1和制冷部件2，其中，振荡波产生部件1包括：定子11、活塞12、被动振子13和动子14；制冷部件2主要包括：第一散热器21、回热器22、冷头23、热缓冲管24、第二散热器25、惯性管26和气库27，其中，回热器22套设在热缓冲管24的外侧，冷头23套设在热缓冲管24的上端，第一散热器21套设在热缓冲管24的下端，第二散热器25设置在热缓冲管24下端的出口处，并通过惯性管26与气库27连通，且第一散热器21、回热器22、冷头23、热缓冲管24、第二散热器25、惯性管26和气库27依次连通设置。振荡波产生部件1和制冷部件2之间通过连接管3连接，振荡波产生部件1可通过动子14带动活塞12往复运动并产生压力振荡波，并通过该连接管3将产生的压力振荡波依次输入到第一散热器21、回热器22、冷头23、热缓冲管24、第二散热器25、惯性管26和气库27，利用振荡波产生部件1产生的压力振荡波的压缩膨胀过程，使冷头23处的热量在流体的带动下由回热器22上端向下端输送，并由第一散热器21将热量散发出去，从而在冷头23处获得低温，使得设置在冷头23处的被冷却物体处于低温状态，实现对被冷却物体的冷却。
实际应用中，由于惯性管26较长，气库27的体积较大，使得整个制冷部件2的体积较大，占用的空间也较大；同时，振荡波产生部件1和制冷部件2之间独立设置，也导致了整个低温制冷机的体积及占用空间大，对于部分场合，如超导器件、红外成像、气化液化或高真空获得等，要求制冷机占用空间小，而现有的低温热声制冷机结构体积较大，无法满足实际的需要场合，使得低温热声制冷机的应用得到限制。
在实现本发明的过程中发明人发现现有技术至少存在以下问题：现有低温热声制冷机结构不紧凑，体积较大，占用空间大，实用性较差，限制了低温热声制冷机的推广和应用。
发明内容
本发明提供一种低温热声制冷机，使得低温热声制冷机的结构紧凑，体积小，实用性强，便于低温热声制冷机的推广和应用。
本发明实施例提供一种低温热声制冷机，包括振荡波产生部件和制冷部件，所述振荡波产生部件包括动子、定子、活塞和气缸；所述制冷部件包括依次连通设置的第一散热器、回热器、冷头、热缓冲管、第二散热器、惯性管和气库；其特征在于，所述气库环绕设置在所述气缸的外侧，所述惯性管绕设在所述气库的内壁上；所述气缸的端部设置有与所述第一散热器和第二散热器连接的连接件，所述连接件上设置有第一气孔和第二气孔，所述第一散热器通过所述第一气孔与所述气缸连通，所述第二散热器通过所述第二气孔与所述惯性管连接；
所述振荡波产生部件工作时，所述活塞在所述动子的带动下，在所述气缸内往复运动并产生振荡波，所述振荡波通过所述第一气孔和第一散热器进入所述回热器。
上述低温热声制冷机中，所述气缸和气库的端部固设有板簧，所述动子通过连接杆与所述活塞连接，且所述连接杆固定在所述板簧的中央的通孔内；所述振荡产生部件工作时，所述动子通过所述连接杆带动所述活塞在所述气缸内往复运动。
所述活塞与气缸之间间隙密封设置。且所述活塞与气缸之间的间隙在5μm～30μm之间。
或者，所述活塞表面设置有聚合塑料，所述气缸的内壁经过硬化镀层处理，以便所述活塞在所述气缸内摩擦滑动。
或者，所述活塞与气缸接触的侧壁上设置有储气槽，所述活塞的端部设置有单向进气阀，所述单向进气阀与所述储气槽连通，且所述活塞的侧壁上设置多个与储气槽连通的气浮节流孔，以便所述活塞在所述气缸内往复运动时，所述活塞与气缸接触的表面充满气浮节流孔流出的气体，使所述活塞在所述气缸内无摩擦地滑动。
上述低温热声制冷机中，所述气库内设置有被动振子，所述被动振子用于平衡所述振荡波产生部件工作时产生的振动。
本发明实施例低温热声制冷机通过将气库绕设在气缸上，且惯性管设置在气库内，极大地减少了气库和惯性管的体积和占用空间，使得整个低温热声制冷机的结构紧凑，整体占用空间较低，可有效满足较小体积需求的制冷场合的制冷需要，提高了低温热声制冷机的实用性，便于低温热声制冷机的推广和应用；进一步地，本实施例通过将被动振子设置在气库内，使得整个低温制冷剂的结构更加紧凑，体积更加小巧，可有效满足各种场合下的应用需要。
附图说明
图1为现有技术低温热声制冷机的结构示意图；
图2为本发明低温热声制冷机实施例一的结构示意图；
图3为本发明低温热声制冷机实施例中连接件的主视图；
图4为图3中A-A向的剖面示意图；
图5为本发明低温热声制冷机实施例二的结构示意图；
图6为本发明低温热声制冷机实施例三的结构示意图。
附图标记：
1-振荡波产生部件； 2-制冷部件； 11-定子；
12-活塞； 13-被动振子； 21-第一散热器； 14-动子；
22-回热器； 24-热缓冲管； 25-第二散热器； 26-惯性管；
23-冷头； 27-气库； 3-连接管； 102-活塞；
103-气缸； 202-回热器； 203-冷头； 206-惯性管；
104-连接件； 1021-储气槽； 1041-第一气孔； 105-板簧；
1013-连接杆； 1012-动子； 1011-定子； 207-气库；
204-热缓冲管； 205-第二散热器；
201-第一散热器； 1022-单向进气阀；
1023-气浮节流孔； 1042-第二气孔；
106-被动振子。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图2为本发明低温热声制冷机实施例一的结构示意图。如图2所示，本实施例低温热声制冷机包括：振荡波产生部件和制冷部件，该振荡波产生部件可包括定子1011、动子1012、活塞102和气缸103；制冷部件可包括依次连通设置的第一散热器201、回热器202、冷头203、热缓冲管204、第二散热器205、惯性管206和气库207；其中，所述气库207环绕设置在气缸103的外侧，惯性管206绕设在气库207的内壁上；气缸103的端部设置有与第一散热器201和第二散热器205连接的连接件104，该连接件104上设置有第一气孔1041和第二气孔1042，第一散热器201通过第一气孔1041与气缸103连通，第二散热器205通过第二气孔1042与惯性管206连接；振荡波产生部件工作时，活塞102可在动子1012的带动下，在气缸103内往复运动并产生振荡波，该振荡波可通过第一气孔1041和第一散热器201进入回热器202。本实施例中，气库207环绕设置在气缸103外侧，且惯性管206绕设在气库207内，可有效减少气库207和惯性管206单独的占用空间，使得整个低温热声制冷机的结构紧凑，体积小，整个低温热声制冷机的占用空间也就更小。
本实施例中，第一散热器201、回热器202、冷头203、热缓冲管204和第二散热器205的结构及连接关系可与现有技术相同，具体地，所述回热器202可套设在热缓冲管204上，冷头203设置在热缓冲管204和回热器202远离气缸103的一侧；靠近气缸103的一端设置第一散热器201和第二散热器205，且第一散热器201和第二散热器205不连通，这样，活塞102往复运动产生的振荡波可从第一散热器201进入回热器202，振荡波在回热器202内往复运动，使得热量可在回热器202内由冷头203向第一散热器201输送，并由第一散热器201散发出去，从而在冷头203处获得低温，实现对冷头203处的物体的冷却。
本实施例中，如图2所示，气缸103和气库207的端部可固设有板簧105，动子1012通过连接杆1013与活塞102连接，且连接杆1013固定在板簧105的中央的通孔内，以便连接杆1013可在板簧105的支撑作用下带动活塞102在气缸103内运动；该振荡波产生部件工作时，动子1012通过该连接杆1013带动活塞102在气缸103内往复运动，产生振荡波，并从第一气孔1041进入第一散热器201和回热器202内。
进一步地，所述的活塞102与气缸103之间可间隙密封设置，且活塞102与气缸103的间隙在5μm～30μm之间。这样，活塞102在气缸103内往复运动时，活塞102就不会与气缸103直接接触，因此，活塞102运动过程中，不会产生摩擦，可有效避免活塞102和气缸103之间的摩擦损坏，提高整个低温热声制冷机运行的稳定性和可靠性，提高低温热声制冷机的使用寿命。
图3为本发明低温热声制冷机实施例中连接件的主视图；图4为图3中A-A向的剖面示意图。为便于惯性管的安装以及振荡波的传递，本实施例中，连接件104上设置的第一气孔1041的数量至少为2个，且各第一气孔1041均布设置在连接件104上，具体地，如图3和4所示，本实施例中第一气孔1041的设置数量为6个，对称设置在该连接件上，以便气缸内产生的振荡波可通过各第一气孔1041进入第一散热器和回热器。
如图2所示，本实施例中，气库207内可设置有被动振子106，该被动振子106用于平衡动子1012工作时产生的振动。以提高整个低温热声制冷机运行过程中的振动，提高低温热声制冷机工作的稳定性和可靠性，同时，将被动振子106设置在气库内，使得低温热声制冷机的结构更加紧凑，可进一步地减小低温热声制冷机的体积和占用空间。
本实施例低温热声制冷机机构紧凑，占用空间小，可适用于超导器件、红外成像、气化液化或高真空获得等应用场合，使得低温热声制冷机的应用范围增大，可满足实际的应用需要，提高了低温热声制冷机的实用性。
综上，本实施例低温热声制冷机将气库绕设在气缸上，且惯性管设置在气库内，极大地减少了气库和惯性管的体积和占用空间，使得整个低温热声制冷机的结构紧凑，整体占用空间较低，可有效满足较小体积需求的制冷场合的制冷需要，提高了低温热声制冷机的实用性，便于低温热声制冷机的推广和应用。
图5为本发明低温热声制冷机实施例二的结构示意图。与上述图2所示实施例技术方案不同的是，本实施例中，定子1011固设在气缸103的外壁上，动子1012通过连接板与活塞102固接在一起，在振荡波产生部件工作时，动子1012可在定子1011的作用下，直接带动活塞102在气缸103内往复运动，从而在气缸103内产生振荡波，并通过第一气孔1041和第一散热器201将振荡波传输至回热器202，对冷头203处进行换热降温，实现制冷效果。
具体地，本实施例中，所述的活塞102的表面设置有聚合塑料，气缸103的内壁可经过硬化镀层处理，以便活塞102在气缸103内摩擦滑动。可以看出，这种结构方式，不需要图2中所示的板簧结构即可对动子及定子进行安装和固定，使得振荡波产生部件的安装结构更加简单，容易制造，且成本低廉，整个低温热声制冷机的结构更加紧凑，占用空间更小。
图6为本发明低温热声制冷机实施例三的结构示意图。与上述图5所示实施例技术方案的不同的是，本实施例中，活塞与气缸之间通过气浮支撑的方式连接。具体地，如图6所示，活塞102与气缸103接触的侧壁上设置有储气槽1021，在活塞102的前端设置有一单向进气阀1022，该单向进气阀1022与储气槽1021连通，同时，在活塞102的侧壁上设置多个与储气槽1021连通的气浮节流孔1023，以便活塞102在气缸103内往复运动时，活塞102与气缸103接触的表面就会充满气浮节流孔1023流出的气体，活塞102可在气缸103内无摩擦地滑动，该种结构的形式，可有效避免活塞102与气缸103直接接触滑动，避免活塞102与气缸103之间因直接摩擦而造成的损坏，可有效提高整个低温热声制冷机的使用寿命。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种低温热声制冷机，包括振荡波产生部件和制冷部件，所述振荡波产生部件包括动子、定子、活塞、被动阵子和气缸；所述制冷部件包括依次连通设置的第一散热器、回热器、冷头、热缓冲管、第二散热器、惯性管和气库；其特征在于，所述气库环绕设置在所述气缸的外侧，所述惯性管绕设在所述气库的内壁上；所述气缸的端部设置有与所述第一散热器和第二散热器连接的连接件，所述连接件上设置有第一气孔和第二气孔，所述第一散热器通过所述第一气孔与所述气缸连通，所述第二散热器通过所述第二气孔与所述惯性管连接；
所述振荡波产生部件工作时，所述活塞在所述动子的带动下，在所述气缸内往复运动并产生振荡波，所述振荡波通过所述第一气孔和第一散热器进入所述回热器。
2.根据权利要求1所述的低温热声制冷机，其特征在于，所述气缸和气库的端部固设有板簧，所述动子通过连接杆与所述活塞连接，且所述连接杆固定在所述板簧的中央的通孔内；所述振荡波产生部件工作时，所述动子通过所述连接杆带动所述活塞在所述气缸内往复运动。
3.根据权利要求2所述的低温热声制冷机，其特征在于，所述活塞与气缸之间间隙密封设置。
4.根据权利要求3所述的低温热声制冷机，其特征在于，所述活塞与气缸之间的间隙在5μm～30μm之间。
5.根据权利要求1所述的低温热声制冷机，其特征在于，所述活塞表面设置有聚合塑料，所述气缸的内壁经过硬化镀层处理，以便所述活塞在所述气缸内摩擦滑动。
6.根据权利要求1所述的低温热声制冷机，其特征在于，所述活塞与气缸接触的侧壁上设置有储气槽，所述活塞的端部设置有单向进气阀，所述单向进气阀与所述储气槽连通，且所述活塞的侧壁上设置多个与储气槽连通的气浮节流孔，以便所述活塞在所述气缸内往复运动时，所述活塞与气缸接触的表面充满气浮节流孔流出的气体，使所述活塞在所述气缸内无摩擦地滑动。
7.根据权利要求1～6任一所述的低温热声制冷机，其特征在于，所述气库内设置有被动振子，所述被动振子用于平衡所述振荡波产生部件工作时产生的振动。
8.根据权利要求1所述的低温热声制冷机，其特征在于，所述连接件上设置的第一气孔的数量至少为2个，且各第一气孔均布设置在所述连接件上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: ZHONGKE LIHAN (SHENZHEN) CRYOGENIC TECHNOLOGY CO., Free format text: FORMER OWNER: ZHONGKE LIHAN (SHENZHEN) THERMOACOUSTIC TECHNOLOGY CO., LTD. Effective date: 20140813 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20140813 Address after: 518055, Guangdong, Shenzhen, Nanshan District Taoyuan Street Victoria private science and Technology Park 3, 1 floor, east 2 Patentee after: ZHONGKE LIHAN (SHENZHEN) LOW TEMPERATURE TECHNOLOGY CO.,LTD. Address before: 518055, No. 505, Pioneer Park, University Town, Taoyuan Li Shan Road, Shenzhen, Guangdong, Nanshan District Patentee before: LIHAN THERMOACOUSTIC TECHNOLOGIES (SHEN ZHEN) Co.,Ltd. |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120125 Termination date: 20211223 |