CN103075834A - 一种利用富余冷量的1-2k复合型多级脉管制冷机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用富余冷量的1-2K复合型多级脉管制冷机，包括使用氦-4工质的预冷级低频脉管制冷机和使用氦-3工质的低温级高频脉管制冷机，本发明通过高频脉管制冷机和低频脉管制冷机的耦合，可以在使用较少氦-3的条件下获得1-2K的制冷温度，从所述预冷级低频脉管制冷机回热器的中部提取富余冷量，从而提高预冷级脉管制冷机的冷量利用率。与传统的使用氦-3为工质的两级低频脉管制冷机相比，本发明可以显著的减少获得1-2K温度所需氦-3气体的用量，具有成本低，获得方便的优点，同时保留了脉管制冷机结构紧凑、寿命长和可靠性高的优点。

Description

一种利用富余冷量的1-2K复合型多级脉管制冷机

技术领域

本发明涉及一种复合型多级脉管制冷机，尤其涉及一种利用富余冷量的同时使用氦-4和氦-3为工质的1-2K高低频复合型多级脉管制冷机。 

背景技术

低温制冷技术在基础科学研究、低温物理、工业应用、医学生物、国防军事以及空间探测等领域有着广泛而不可替代的应用，与低温相关的科学领域目前已成为核心或高科技的代表，如欧洲强子对撞机等大型科学装置。按照国际约定，低温制冷技术涵盖120K以下的温度区域，当前整个低温温区的制冷方式相对成熟，1K及以上温区可采用超流氦、液氦或其他低温液体杜瓦技术和机械式制冷技术获得，而1K以下则有绝热去磁制冷和稀释制冷等技术。 

在低温温区内，1-2K是一个非常关键和特殊的温区，一方面有大量的探测器(如锗掺镓探测器)和超导设备工作在该温区，另一方面更低的mK级温区的高效获得必须在该温区被预先冷却。当前获得1-2K温区的制冷方式主要有超流氦抽空技术和机械式制冷技术。 

超流氦抽空技术需要大量的液氦，为保证系统的高效绝热，系统结构设计异常复杂，同时为保证氦气的高效利用，需要配备复杂的氦气回收纯化系统，这些均导致超流氦抽空技术成本高，系统结构复杂且可靠性低。 

机械式制冷技术采用闭式制冷循环实现制冷效应，制冷工质(低温一般为氦气)在封闭系统内循环流动，具有氦气用量少，结构紧凑，寿命长和可靠性高等优点。由于全球最大的氦气出口国美国将氦气作为战略物资进行出口限制，当前全球液氦供应日趋紧张，且成本日增，所以机械式制冷方式得到了快速发展和广泛应用。 

机械式制冷技术主要有回热式制冷技术和间壁式制冷技术，其中回热 式制冷技术由于采用了填充有高体积比热容回热填料的高效回热器，具有结构紧凑效率高等优点，在低温物理、军事国防、航空航天等领域得到了广泛的应用。脉管制冷机，GM制冷机和斯特林制冷机是三种典型的回热式制冷机，其中脉管制冷机在冷端没有运动部件，具有潜在的高可靠性，而据现有公开文献资料显示，当前回热式制冷技术中只有以氦-3为工质的低频脉管制冷机获得1-2K的制冷温度，但是其需要大量的氦-3，蒋宁等(Jiang N，et al.Cryogenics，2004，44：809.)采用两级低频脉管制冷机获得了1.27K的最低制冷温度，但共使用标准状态下的氦-3228升。 

氦-3是氦气同位素中的一种，其在自然界中的含量极少，正常的氦气中仅含体积分数为1.3×10^-6％的氦-3，是一种稀有昂贵的气体，同时加之氦-3的主要出口国美国出台了限制氦气出口的相关政策，导致近年来氦-3的价格飙升，氦-3从2007年的约200美元/标升，涨至2009年的2000美元/标升，当前氦-3的价格约为10000美元/标升，价格昂贵的同时来源不易获得。Science杂志2009年发表题为“Helium-3Shortage Could Put FreezeOn Low-Temperature Research，氦-3短缺使低温相关研究雪上加霜”(A.Cho.Science，2009，Vol.306：778-779.)的评论文章，文章分析了当前氦-3供应紧张会给低温物理等领域带来显著而严重的影响。 

基于上述分析可知，发掘新型的不使用氦-3或者尽量少使用氦-3的1-2K温区制冷技术对推进低温相关科学研究的快速发展，减轻氦-3短缺对全球相关领域的影响至关重要，为此提供一种可以显著减少氦-3用量的1-2K复合型多级脉管制冷机迫在眉睫。 

发明内容

本发明提供了一种利用富余冷量的1-2K复合型多级脉管制冷机，通过不同制冷方式的耦合和富余冷量的提取利用，可以在使用非常少量氦-3的前提下高效获得1-2K的制冷温度，同时结构紧凑，可靠性高。 

理论分析和实验研究均发现低温脉管制冷机中不仅在回热器冷端具有制冷量，在回热器靠近冷端的部分也可以输出制冷量，而且在一定的制冷量范围内，该额外输出的冷量对脉管制冷机的最低制冷温度以及制冷量 的影响非常小，一般称作富余冷量，该部分冷量可以用来冷却更高温区的应用对象，或者用来为多级脉管制冷机高温段回热器提供预冷。 

而脉管制冷机的相关理论指出提高运行频率可以显著减小制冷系统的体积，所以提高运行频率可以显著减少氦-3的用量，但是由于频率提高使回热器中的气体和填料之间的换热变得不充分，引起回热器效率急剧下降，导致高频脉管在低温温区的效率极低且无法获得1-2K的制冷温度，当前高频脉管制冷机采用氦-3工质的最低制冷温度仅为3K，为获得1-2K的制冷温度，高频脉管制冷机需要更多的级数和更低的预冷温度(＜15K)，更低预冷温度难以获得的同时制冷机系统也会变得异常复杂，若将高频脉管制冷机与可在较低温度(＜15K)提供较大预冷量的低频脉管制冷机耦合起来，同时利用低温脉管制冷机中回热器中的富余冷量来为高频脉管制冷机较高温区提供预冷，这种利用富余冷量的复合型多级脉管制冷机将成为一种新型的可获得1-2K制冷温区的复合型脉管制冷机，由于低频脉管制冷机可以采用氦-4为制冷工质，所以这种复合型脉管制冷机只需在具有较小体积的高频脉管制冷机部分采用氦-3，即采用少量的氦-3气体便可以获得1-2K的制冷温度，同时由于利用了低频脉管制冷机中的富余冷量，所以整机将具有较高的效率，同时仅用单级低频脉管制冷机预冷便可获得1-2K的温度，具有结构紧凑，长寿命等优点。 

本发明提出的利用富余冷量的1-2K复合型多级脉管制冷机中，预冷级低频脉管制冷机采用传统的氦-4为工质，可在10K及以上温区提供较大的预冷量，同时其回热器中部的富余冷量可用来在更高的温区提供预冷。高频脉管制冷机部分采用氦-3为工质，如前所述，由于该部分运行频率较高，结构非常紧凑，与低频脉管制冷机相比，其所需的氦-3将小于10标升，从而可以实现使用少量氦-3便可获得1-2K温区的目标；由于预冷级的预冷量足够大，可使低温惯性管和气库冷却至较低的温度从而获得更大的调相角度，进而为高频脉管制冷机提供更优的相角(质量流和压力之间的相角)；为增大高频脉管制冷机的冷端压比，可在低温高频脉管制冷机不同温度段的回热器之间布置可以增大压比的声压放大器；为减小氦-3的用量，可以选择单纯使用低温惯性管作为调相方式，最终使整机高 效地获得1-2K的制冷温度。 

基于上述分析和讨论，本发明提供几种预冷型技术方案，下述几种复合型多级脉管制冷机结构均能在使用较少氦-3工质的前提下高效获得1-2K的制冷温度。 

第一种方案为本发明的基本方案，具体如下： 

一种利用富余冷量的1-2K复合型多级脉管制冷机，包括预冷级低频脉管制冷机单元和低温级高频脉管制冷机单元，所述预冷级低频脉管制冷机单元为单级低频脉管制冷机，其使用的工质为氦-4； 

所述低温级高频脉管制冷机单元包括低温级压缩机、以及通过管路依次与低温级压缩机出口连通的低温级回热器热端换热器、低温级第一预冷段回热器、低温级第一预冷段回热器冷端换热器、低温级第二预冷段回热器、低温级第二预冷段回热器冷端换热器、低温级低温段回热器、低温级冷端换热器、低温级脉管、低温级脉管热端换热器和低温级调相机构；所述低温级高频脉管制冷机单元采用的制冷工质为氦-3； 

所述预冷级低频脉管制冷机单元和低温级高频脉管制冷机单元通过连接在低温级第一预冷段回热器冷端换热器和预冷级低频脉管制冷机单元的回热器靠近冷端部分的第一级热桥进行一次热耦合；通过连接在低温级第二预冷段回热器冷端换热器以及预冷级低频脉管制冷机单元的冷端换热器之间的第二级热桥进行二次热耦合。 

上述技术方案中，第一级热桥与预冷级低频脉管制冷机单元的回热器之间的具体安装位置，需要通过模拟计算得到，即第一级热桥在预冷级低频脉管制冷机单元的回热器的安装位置的温度和富余制冷量需要满足低温级第一预冷段回热器冷端换热器的预冷温度和预冷量的要求。 

所述低温级调相机构可选用多种调相部件，例如可采用小孔阀、惯性管和气库中的一种或两者的结合，为满足不同场合的需要，主要有以下两种优选的技术方案：其中第一种优选的技术方案为：所述的低温级调相机构为惯性管，且该惯性管和低温级脉管热端换热器同时与所述第二级热桥连接，低温级调相机构为惯性管，氦-3气体的使用量较低，成本较低。第二种优选的技术方案为：所述低温级调相机构为惯性管以及与惯性管连通 的气库，且所述惯性管、气库和低温级脉管热端换热器同时与所述第二级热桥连接，选用惯性管和气库作为调相部件，进一步提高了制冷性能，适合于对制冷性能要求较高的场合。 

为进一步增大低温级高频脉管制冷机单元的冷端压比，进而使低温级高频脉管制冷单元高效的获得1-2K的制冷温度，作为对第一种基本方案的优选，所述低温级第一预冷段回热器冷端换热器出口和低温级第二预冷段回热器入口之间设有设置有第一级声压放大器，该第一级声压放大器为长径管，长径管的长度为其所在温度和压力下氦-3气体对应波长的1/4。第一级声压放大器可实现对低温级第一预冷段回热器冷端换热器出口工质声压的进一步放大，进一步提高了本发明制冷机的制冷性能。 

对于上述技术方案，为降低氦-3气体的使用量，所述低温级调相机构为惯性管，且该惯性管和低温级脉管热端换热器同时与所述第二级热桥连接。或者为得到较高调相性能的制冷机，所述低温级调相机构为惯性管以及与惯性管连通的气库，且所述惯性管、气库和低温级脉管热端换热器同时与所述第二级热桥连接。 

为进一步提高低温级第二预冷段回热器冷端换热器出口工质的声压，作为对第一种基本方案的优选，所述低温级第二预冷段回热器冷端换热器出口和低温级第三预冷段回热器入口之间设有设置有第二级声压放大器，该第二级声压放大器为长径管，长径管的长度为其所在温度和压力下氦-3气体对应波长的1/4。第一级声压放大器和第二级声压放大器可同时设置，也可取其一设置，可根据实际需要确定。 

上述技术方案中，所述低温级调相机构可以为惯性管，且该惯性管和低温级脉管热端换热器同时与所述第二级热桥连接。或者，所述低温级调相机构为惯性管以及与惯性管连通的气库，且所述惯性管、气库和低温级脉管热端换热器同时与所述第二级热桥连接。 

与现有技术相比，本发明的有益效果体现在： 

与现有的采用氦-3作为工质的1-2K两级低频脉管制冷机相比，本发明提出的复合型多级脉管制冷机结构采用工质为氦-4的单级低频脉管制冷机预冷一台工质为氦-3的单级高频脉管制冷机，由于频率的提高可以显 著的减小脉管制冷机冷头和压缩机的体积，所以本结构可以显著的减少氦-3的用量，据初步估算，本发明提出的复合型结构获得1-2K制冷温度所需的氦-3在标准状态下的体积小于10升，远小于本说明书背景技术部分体积的228升，所以本发明提出的结构具有成本低、易于获得等优点。 

同时，由于利用了单级低频脉管制冷机中回热器靠近低温段的富余冷量来为低温级高频脉管制冷单元的高温段回热器提供预冷，所以该复合型多级脉管制冷机也保持了脉管制冷机结构紧凑、效率高、寿命长和可靠性高等优点，是一种具有巨大潜在应用前景的新型1-2K温区机械式制冷结构。 

附图说明

图1为本发明的利用富余冷量的1-2K复合型多级脉管制冷机的一种实施方式的结构示意图。 

图2为本发明的利用富余冷量的-2K复合型多级脉管制冷机的另一种实施方式的结构示意图。 

图3为本发明的利用富余冷量的1-2K复合型多级脉管制冷机的第三种实施方式的结构示意图。 

图4为本发明的利用富余冷量的1-2K复合型多级脉管制冷机的第四种实施方式的结构示意图。 

图5为本发明的利用富余冷量的1-2K复合型多级脉管制冷机的第五种实施方式的结构示意图。 

图6为本发明的利用富余冷量的1-2K复合型多级脉管制冷机的第六种实施方式的结构示意图。 

上述附图中： 

C1为第一级压缩机、AC1为第一级级后冷却器、LV1为第一级压缩机低压控制阀、HV1为第一级压缩机高压控制阀、RG1为第一级回热器、HX2为第一级冷端换热器、PT1为第一级脉管、HX3为第一级脉管热端换热器、DO1为第一级双向进气阀、O1为第一级小孔阀、R1为第一级气、C2为低温级压缩机、HX4为低温级回热器热端换热器、RG21为低温级第 一预冷段回热器、HX5为低温级第一预冷段回热器冷端换热器、PA1为第一级声压放大器、RG22为低温级第二预冷段回热器、HX6为低温级第二预冷段回热器冷端换热器、PA2为第二级声压放大器、RG23为低温级低温段回热器、HX7为低温级冷端换热器、PT2为低温级脉管、HX8为低温级脉管热端换热器、I为低温级惯性管、TB1为第一级热桥、TB2为第二级热桥、R为低温级气库。 

具体实施方式

实施例1: 

如图1所示，一种利用富余冷量的1-2K复合型多级脉管制冷机包括：预冷级低频脉管制冷机、第一级热桥TB1、第二级热桥TB2和低温级高频脉管制冷机。 

其中： 

预冷级低频脉管制冷机由预冷级压缩机C1、预冷级级后冷却器AC1、预冷级压缩机低压控制阀LV1、预冷级压缩机高压控制阀HV1、预冷级回热器RG1、预冷级冷端换热器HX2、预冷级脉管PT1、预冷级脉管热端换热器HX3、预冷级双向进气阀DO1、预冷级小孔阀O1、预冷级气库R1组成。 

低温级高频脉管制冷机包括低温级压缩机C2、低温级回热器热端换热器HX4、低温级第一预冷段回热器RG21、低温级第一预冷段回热器冷端换热器HX5、低温级第二预冷段回热器RG22、低温级第二预冷段回热器冷端换热器HX6、低温级低温段回热器RG23、低温级冷端换热器HX7、低温级脉管PT2、低温级脉管热端换热器HX8和低温级惯性管I。 

上述各部件的连接关系如下： 

预冷级压缩机C1、预冷级级后冷却器AC1、预冷级压缩机高压控制阀HV1和预冷级压缩机低压控制阀LV1依次串连形成预冷级低频压缩机组的循环回路；预冷级回热器RG1的入口与预冷级压缩机高压控制阀HV1和预冷级压缩机低压控制阀LV1之间的管路连通；预冷级回热器RG1的出口依次通过管路与预冷级冷端换热器HX2、预冷级脉管PT1、预冷级脉管热端换热器HX3、预冷级小孔阀O1以及预冷级气库R1进口连通；预 冷级双向进气阀DO1一端与预冷级回热器RG1与预冷级低频压缩机组之间的管路连通，预冷级双向进气阀DO1另一端与预冷级小孔阀O1与预冷级脉管热端换热器HX3之间的管路连通。 

低温级压缩机C2的出口通过管路依次与低温级回热器热端换热器HX4、低温级第一预冷段回热器RG21、低温级第一预冷段回热器冷端换热器HX5、低温级第二预冷段回热器RG22、低温级第二预冷段回热器冷端换热器HX6、低温级低温段回热器RG23、低温级冷端换热器HX7、低温级脉管PT2、低温级脉管热端换热器HX8、低温级惯性管I连通。 

预冷级脉管制冷机回热器RG1中部与低温级第一预冷段回热器冷端换热器HX5分别与第一级热桥TB1连接；低温级第二预冷段回热器冷端换热器HX6、预冷级脉管制冷机冷端换热器HX2、低温级脉管热端换热器HX8和低温级惯性管I分别与第二级热桥TB2连接。 

预冷级低频脉管制冷机单元和低温级高频脉管制冷机单元通过连接在低温级第一预冷段回热器冷端换热器HX5和预冷级低频脉管制冷机单元的回热器靠近冷端部分的第一级热桥TB1进行一次热耦合；通过连接在低温级第二预冷段回热器冷端换热器HX6以及预冷级低频脉管制冷机单元的冷端换热器之间的第二级热桥TB2进行二次热耦合。 

本实施方式的利用富余冷量的1-2K复合型多级脉管制冷机的运行过程为： 

初始阶段，预冷级压缩机低压调节阀LV1、预冷级压缩机高压调节阀HV1均处于关闭状态，气体经过预冷级压缩机C1压缩后变成高温高压气体，高温高压气体流经预冷级级后冷却器AC1后冷却至室温，当气体压力高于设定值时，预冷级压缩机高压调节阀HV1开启，高压室温气体从预冷级压缩机高压阀HV1处流出并分成两股，一股通过预冷级回热器RG1并与其中的填料进行换热温度降低进入后续相关部件中，另一股通过预冷级双向进气阀DO1进入后续的相关部件中，使整个系统均处于高压状态，然后预冷级压缩机高压调节阀HV1关闭，预冷级压缩机低压调节阀LV1开启，气体从预冷级气库R1经预冷级小孔阀O1分成两股，一股从预冷级双向进气阀DO1通过预冷级压缩机低压调节阀LV1回到预冷级压缩机 C1，另一股经过预冷级脉管PT1、预冷级回热器RG1最终通过预冷级压缩机低压调节阀LV1回到预冷级压缩机C1，由此完成一个循环。在循环过程中，预冷级回热器RG1靠近冷端部分的富余冷量通过第一级热桥TB1取出用以预冷进入低温级高频脉管制冷机第二预冷段回热器RG22的气体；进出预冷级冷端换热器HX2的气体存在温差，由此产生制冷效应，该预冷级冷量通过第二级热桥TB2从预冷级冷端换热器HX2中取出用以预冷进入低温级低温段回热器RG23的气体。 

在高压阶段，经过低温级压缩机C2压缩的高温高压气体流经低温级回热器热端换热器HX4后冷却至室温，然后与低温级低温高频脉管第一预冷段回热器RG21中的回热填料进行换热，温度降低，在低温级第一预冷段回热器冷端换热器HX5处冷却至第一级脉管制冷机的回热器RG1靠近冷端部分的温度，然后气体进入低温级第二预冷段回热器RG22并与其中的回热填料进行换热，温度降低，在低温级第二预冷段回热器冷端换热器HX6处冷却至预冷级脉管制冷机的冷端温度，然后依次流经低温级低温段回热器RG23、低温级冷端换热器HX7、低温级脉管PT2、低温级脉管热端换热器HX8进入低温级惯性管I；然后进入低压周期，气体从低温级惯性管I依次经过低温级脉管热端换热器HX8、低温级脉管PT2、低温级冷端换热器HX7、低温级低温段回热器RG23、低温级第二预冷段回热器冷端换热器HX6、低温级第二预冷段回热器RG22、低温级第一预冷段回热器冷端换热器HX5、低温级第一预冷段回热器RG21、低温级回热器热端换热器HX4回到低温级压缩机C3中完成一个循环，在循环过程中进出低温级冷端换热器HX7的气体存在温差，从而在低温级冷端换热器HX7处获得1-2K的制冷温度并产生制冷效应。 

实施例2： 

如图2所示，一种利用富余冷量的1-2K的复合型多级脉管制冷机，与实施例1的区别在于：其低温级高频脉管制冷机的调相方式为低温级惯性管I和低温级气库R的组合，且低温级气库R布置在第二级热桥TB2上，通过使用低温级气库R，可以在低温级高频脉管制冷机中获得更优的调相角度，最终进一步提高低温级高频脉管制冷机在2K的制冷效率。 

实施例3： 

如图3所示，一种利用富余冷量的1-2K的复合型多级脉管制冷机，与实施例1的区别在于：低温级第二预冷段回热器冷端换热器HX6和低温级低温段回热器RG23之间布置了一个用来放大低温级第二预冷段回热器冷端压比的第二级声压放大器PA2，第二级声压放大器PA2可以使低温级高频脉管制冷机的冷端压比进一步放大，从而使其在1-2K温区具有更高的效率。 

本实施方式中，第二级声压放大器PA2为长径管，长径管的长度为其所在温度和压力下氦-3气体对应波长的1/4，长径管可自行加工而成，或者选用市售的金属管等。 

实施例4： 

如图4所示，一种利用富余冷量的1-2K的复合型多级脉管制冷机，与实施例3的区别在于：其低温级高频脉管制冷机的调相方式为低温级惯性管I和低温级气库R的组合，且低温级气库R布置在第二级热桥TB2上，通过使用低温级气库R，可以在低温级高频脉管制冷机中获得更优的调相角度，最终进一步提高低温级高频脉管制冷机在2K的制冷效率。 

实施例5： 

如图5所示，一种利用富余冷量的1-2K的复合型多级脉管制冷机，与实施例3的区别在于：低温级第一预冷段回热器冷端换热器HX5和低温级第二预冷段回热器RG22之间布置了一个用来放大低温级第一预冷段回热器冷端压比的第一级声压放大器PA1，第一级声压放大器PA1可以使低温级高频脉管制冷机的冷端压比进一步放大，从而使其在1-2K温区具有更高的效率。 

本实施方式中，第一级声压放大器PA1为长径管，长径管的长度为其所在温度和压力下氦-3气体对应波长的1/4，长径管可自行加工而成，或者选用市售的金属管等。 

实施例6： 

如图6所示，一种利用富余冷量的1-2K的复合型多级脉管制冷机， 与实施例5的区别在于：其低温级高频脉管制冷机的调相方式为低温级惯性管I和低温级气库R的组合，且低温级气库R布置在第二级热桥TB2上，通过使用低温级气库R，可以在低温级高频脉管制冷机中获得更优的调相角度，最终进一步提高低温级高频脉管制冷机在2K的制冷效率。 

Claims (9)

1.一种利用富余冷量的1-2K复合型多级脉管制冷机，包括预冷级低频脉管制冷机单元和低温级高频脉管制冷机单元，所述预冷级低频脉管制冷机单元为单级低频脉管制冷机，其使用的工质为氦-4；其特征在于，

所述低温级高频脉管制冷机单元包括低温级压缩机(C2)、以及通过管路依次与低温级压缩机(C2)出口连通的低温级回热器热端换热器(HX4)、低温级第一预冷段回热器(RG21)、低温级第一预冷段回热器冷端换热器(HX5)、低温级第二预冷段回热器(RG22)、低温级第二预冷段回热器冷端换热器(HX6)、低温级低温段回热器(RG23)、低温级冷端换热器(HX7)、低温级脉管(PT2)、低温级脉管热端换热器(HX8)和低温级调相机构；所述低温级高频脉管制冷机单元采用的制冷工质为氦-3；

所述预冷级低频脉管制冷机单元和低温级高频脉管制冷机单元通过连接在低温级第一预冷段回热器冷端换热器(HX5)和预冷级低频脉管制冷机单元的回热器靠近冷端部分的第一级热桥(TB1)进行一次热耦合；通过连接在低温级第二预冷段回热器冷端换热器(HX6)以及预冷级低频脉管制冷机单元的冷端换热器之间的第二级热桥(TB2)进行二次热耦合。

2.根据权利要求1所述的利用富余冷量的1-2K复合型多级脉管制冷机，其特征在于，所述低温级调相机构为惯性管，且该惯性管和低温级脉管热端换热器(HX8)同时与所述第二级热桥(TB2)连接。

3.根据权利要求1所述的利用富余冷量的1-2K复合型多级脉管制冷机，其特征在于，所述低温级调相机构为惯性管以及与惯性管连通的气库，且所述惯性管、气库和低温级脉管热端换热器(HX8)同时与所述第二级热桥(TB2)连接。

4.根据权利要求1所述的利用富余冷量的1-2K复合型多级脉管制冷机，其特征在于，所述低温级第一预冷段回热器冷端换热器(HX5)出口和低温级第二预冷段回热器(RG22)入口之间设置有第一级声压放大器(PA1)，该第一级声压放大器为长径管，长径管的长度为其所在温度和压力下氦-3气体对应波长的1/4。

5.根据权利要求4所述的利用富余冷量的1-2K复合型多级脉管制冷机，其特征在于，所述低温级调相机构为惯性管，且该惯性管和低温级脉管热端换热器(HX8)同时与所述第二级热桥(TB2)连接。

6.根据权利要求4所述的利用富余冷量的1-2K复合型多级脉管制冷机，其特征在于，所述低温级调相机构为惯性管以及与惯性管连通的气库，且所述惯性管、气库和低温级脉管热端换热器(HX8)同时与所述第二级热桥(TB2)连接。

7.根据权利要求1或4所述的利用富余冷量的1-2K复合型多级脉管制冷机，其特征在于，所述低温级第二预冷段回热器冷端换热器(HX6)出口和低温级第三预冷段回热器(RG23)入口之间设置有第二级声压放大器(PA2)，该第二级声压放大器为长径管，长径管的长度为其所在温度和压力下氦-3气体对应波长的1/4。

8.根据权利要求7所述的利用富余冷量的1-2K复合型多级脉管制冷机，其特征在于，所述低温级调相机构为惯性管，且该惯性管和低温级脉管热端换热器(HX8)同时与所述第二级热桥(TB2)连接。

9.根据权利要求7所述的利用富余冷量的1-2K复合型多级脉管制冷机，其特征在于，所述低温级调相机构为惯性管以及与惯性管连通的气库，且所述惯性管、气库和低温级脉管热端换热器(HX8)同时与所述第二级热桥(TB2)连接。

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