CN103913021A - 用于斯特林制冷机的整流单元 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于斯特林制冷机的整流单元，所述斯特林制冷机可以包括压缩部分，所述压缩部分通过活塞的往复移动压缩填充壳体的工作流体；膨胀部分，所述膨胀部分通过活塞的往复移动将在所述压缩部分处压缩的工作流体膨胀；以及回热部分，所述回热部分使所述压缩部分与所述膨胀部分流体连通，并且可以通过重复工作流体的等温压缩、恒容过程和等温膨胀从而在所述压缩部分处提供热，并可在所述膨胀部分处吸收热。所述整流单元可以适于使在所述压缩部分与所述膨胀部分之间流动的工作流体的流动统一。

Description

用于斯特林制冷机的整流单元
相关申请的交叉引用
本申请要求2012年12月28日提交的韩国专利申请第10-2012-0157477号的优先权，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。
技术领域
本发明涉及用于斯特林制冷机的整流单元。更具体地，本发明涉及用于斯特林制冷机的整流单元，所述整流单元通过在斯特林制冷机中的压缩部分和膨胀部分处使用的活塞的往复移动从而使经受等温压缩或等温膨胀的工作流体的流动平稳。
背景技术
通常地，车辆的空调系统将车辆中的温度维持于合适温度而不考虑环境温度的变化，从而维持舒适的车内环境。
这种空调系统包括压缩器，所述压缩器压缩冷却剂；冷凝器，所述冷凝器冷凝在压缩器处压缩的冷却剂；膨胀阀，所述膨胀阀迅速膨胀在冷凝器处冷凝和液化的冷却剂；以及蒸发器，所述蒸发器蒸发在膨胀阀处膨胀的冷却剂并且通过使用冷却剂的蒸发潜热而冷却空气。通过蒸发器冷却的空气被吹入到其中安装有空调系统的车厢中。
然而，常规的空调系统使用CFC/HCFC系列化合物作为充当工作流体的冷却剂。由于CFC/HCFC系列化合物为化学稳定的化合物，因而当其泄露至大气时以未分解状态达到平流层。此外，其在平流层与太阳光的紫外线反应从而分解氯原子，并且氯原子与臭氧反应从而产生一氧化氯。氧化氯会破坏臭氧层。
近来，使用氦气或氮气代替CFC/HCFC系列化合物作为工作流体从而避免环境污染。此外，正在开发使用氦气或氮气作为工作流体的斯特林制冷机。根据斯特林制冷机，通过在等温膨胀时发生的吸热反应使工作流体冷却至超低温度，并且使用冷却的工作流体通过重复工作流体的等温压缩、恒容过程、等温膨胀和恒容过程从而冷却车辆。
然而，当在压缩部分与膨胀部分之间流动的工作流体经过在斯特林制冷机中的工作流体的等温压缩和等温膨胀处的位于压缩部分与膨胀部分之间的回热（regenerating）部分时，工作流体可能由于工作流体的流动路径中的压力失衡而不能平稳流动。因此，斯特林制冷机的效率可能劣化。
公开于本发明的背景部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面致力于提供用于斯特林制冷机的整流单元，其优点在于通过根据应用于斯特林制冷机的压缩部分和膨胀部分的活塞的往复移动而使经受等温压缩或等温膨胀的工作流体的流动平稳从而当工作流体流动时达到压力平衡并且改进斯特林制冷机的效率。
在本发明的一个方面，一种用于斯特林制冷机的整流单元可以包括压缩部分，所述压缩部分通过活塞的往复移动压缩填充壳体的工作流体；膨胀部分，所述膨胀部分通过活塞的往复移动而使在所述压缩部分处压缩的工作流体膨胀；以及回热部分，所述回热部分使所述压缩部分与所述膨胀部分流体连通，并且通过重复工作流体的等温压缩、恒容过程和等温膨胀从而在所述压缩部分处提供热，并在所述膨胀部分处吸收热，所述整流单元可以包括：整流器，所述整流器设置在位于所述壳体中的所述压缩部分或所述膨胀部分处的热交换器的端部处并且整流从所述压缩部分或所述膨胀部分流出并且经过所述热交换器的工作流体；以及固定板，所述固定板适于将所述整流器固定在所述热交换器的端部处，其中所述整流单元适于统一在所述压缩部分与所述膨胀部分之间流动的工作流体的流动。
所述整流器通过不规则聚集丝线而形成。
所述固定板设置有在其中插入所述整流器的插入凹部。
所述固定板设置有穿透所述插入凹部的多个穿透孔，并且其中工作流体通过所述穿透孔流动。
密封构件介于所述固定板的外周围与所述壳体的内周围之间。
密封构件介于所述热交换器和所述固定板接触的表面与所述固定板之间。
所述壳体设置有朝向所述热交换器相对于流动孔倾斜的倾斜表面，工作流体通过所述流动孔流入或流出，从而使得当经过所述整流器的工作流体被排出时排出压力得到统一。
所述倾斜表面这样倾斜，使得所述倾斜表面相对于所述流动孔的直径从所述流动孔到所述整流器变大。
所述固定板通过卡环被固定在所述热交换器的端部处，所述卡环安装于在所述壳体中形成的环形凹槽中。
通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体描述，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。
附图说明
图1为使用根据本发明的示例性实施方案的用于斯特林制冷机的整流单元的斯特林制冷机的示意图。
图2为使用根据本发明的示例性实施方案的用于斯特林制冷机的整流单元的斯特林制冷机的局部剖除立体图。
图3为使用根据本发明的示例性实施方案的用于斯特林制冷机的整流单元的斯特林制冷机的局部横截面图。
图4为根据本发明的示例性实施方案的用于斯特林制冷机的整流单元和热交换器的分解立体图。
应当了解，所附附图并非按比例地绘制，显示了说明本发明的基本原理的各种特征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征（包括例如具体尺寸、方向、位置和形状）将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
在这些图中，贯穿附图的多幅图，附图标记涉及本发明的相同或等同的部分。
具体实施方式
下面将详细参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，应当理解本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。
下面将参考附图对本发明的示例性实施方案进行详细描述。
应理解本说明书和附图中描述的示例性实施方案仅为本发明的一些示例性实施方案而不代表本发明的所有示例性实施方案，因此在本发明的申请日中可以存在各种修改形式和等同布置。
图1为使用根据本发明的示例性实施方案的用于斯特林制冷机的整流单元的斯特林制冷机的示意图，图2为使用根据本发明的示例性实施方案的用于斯特林制冷机的整流单元的斯特林制冷机的局部剖除立体图，图3为使用根据本发明的示例性实施方案的用于斯特林制冷机的整流单元的斯特林制冷机的局部横截面图，并且图4为根据本发明的示例性实施方案的用于斯特林制冷机的整流单元和热交换器的分解立体图。
参考图1，使用根据本发明的示例性实施方案的整流单元10的斯特林制冷机通过旋转轴103运行。旋转轴103通过滑轮101接收来自车辆的发动机的驱动扭矩，并因此旋转。斯特林制冷机包括压缩部分110，所述压缩部分110通过活塞107的往复移动压缩填充壳体109的工作流体；膨胀部分120，所述膨胀部分120通过活塞107的往复移动将在压缩部分110处压缩的工作流体膨胀；以及回热部分130，所述回热部分130使压缩部分110与膨胀部分120流体连通。
斯特林制冷机在压缩部分110处提供热并且工作流体的温度升高。加热的工作流体在通过连接管140而连接至压缩部分110的回热部分130处回热。之后，膨胀部分120吸收来自工作流体的热并且将工作流体冷却至超低温度。通过工作流体的等温压缩、恒容过程和等温膨胀从而实现提供热、回热，和吸收热。
这里，在膨胀部分120处冷却的工作流体与通过设置在车辆中的热交换器循环的另一工作流体进行热交换。通过与工作流体热交换而冷却的另一工作流体将排入车辆车厢中的空气冷却。因此，可以实现车辆的空气调节。
活塞107安装在穿透压缩部分110和膨胀部分120的旋转轴103处。因此，如果工作流体在压缩部分110处压缩，则工作流体在膨胀部分120处膨胀。通过活塞107形成预定角度，并且活塞107通过一对斜板105而安装在旋转轴103处，所述一对斜板105分别设置在压缩部分110和膨胀部分120中。
此外，用于通过活塞107的往复移动压缩或膨胀工作流体的压缩室111和膨胀室121分别在压缩部分110和膨胀部分120中形成。
此外，设置在壳体109处的热交换器150分别包括在压缩部分110和膨胀部分120中。
根据本发明的示例性实施方案的用于斯特林制冷机的整流单元10适于通过设置在压缩部分110和膨胀部分120中的活塞107的往复移动而使经受等温压缩或等温膨胀的工作流体的流动平稳。因此，当工作流体流动时达到压力平衡并且改进斯特林制冷机的效率。
出于这些目的，如图2至图4所示，根据本发明的示例性实施方案的用于斯特林制冷机的整流单元10包括整流器11和固定板13。
整流器11设置在热交换器150的两个端部处并且整流从压缩部分110或膨胀部分120排出并且经过热交换器150的工作流体。
在此，整流器11通过不规则聚集丝线而形成，从而当流入压缩部分110或膨胀部分120的工作流体从压缩部分110或膨胀部分120中排出时，使工作流体的流动压力统一。
此外，固定板13将整流器11固定在热交换器150的两端处。
在固定板13的表面处形成用于接收设置在热交换器150的端部处的整流器11的插入凹部15和对应于插入凹部15并且使工作流体流动的多个穿透孔17。热交换器150通过穿透孔17与压缩部分110或膨胀部分120流体连通。
因此，固定板13使工作流体通过穿透孔17流入整流器11和热交换器150中。此时，当工作流体经过整流器11时，工作流体的流动压力得到统一。因此，整流器11使工作流体的流动平稳。
密封构件19可以介于固定板13的外周围与壳体109的内周围之间。
此外，密封构件19可以介于热交换器150和固定板13接触的表面与固定板13之间。
密封构件19避免工作流体在固定板13的外周围与壳体109的内周围之间和在固定板13与热交换器150的表面之间泄露。
固定板13通过卡环23安装在热交换器150的两个端部处，所述卡环23安装在壳体109中形成的环形凹槽21处。因此，固定板13固定在壳体109中。
在本示例性实施方案中，卡环23将整流器11和固定板13固定至热交换器150的端部并且还将热交换器150固定在压缩部分110或膨胀部分120中。
同时，在本示例性实施方案中，壳体109的表面设置有朝向热交换器150相对于流动孔25倾斜的倾斜表面27，工作流体通过所述流动孔25流入或流出，使得当经过整流器11的工作流体被排出时排出压力得到统一。
这里，倾斜表面27这样倾斜，使得倾斜表面27相对于流动孔25的直径从流动孔25到整流器11变大。
因此，当经过整流器11时，已经经过热交换器150的工作流体的压力得到统一，然后工作流体从整流器11中排出。当工作流体通过流动孔25排出时，沿着倾斜表面27引导工作流体从而在流动孔25处产生统一的压力。
也就是说，当已经经过整流器11的工作流体经过变窄的连接管140时，倾斜表面27引导工作流体使其以统一的压力经过连接管140。因此，倾斜表面27以及整流器11将工作流体的压力统一从而使工作流体的流动平稳。
如果应用根据本发明的示例性实施方案的用于斯特林制冷机的整流单元10，当工作流体经过热交换器150时，则根据设置在压缩部分110和膨胀部分120中的活塞107的往复移动而经受等温压缩或等温膨胀的工作流体的压力得到统一。因此，工作流体在压缩部分110、膨胀部分120和回热部分130之间的流动可以得到平稳。
此外，由于当经过具有较小直径的连接管140时工作流体的平稳流动具有压力平衡，因而压缩部分110和膨胀部分120中的工作流体的压缩比和膨胀比可以得到进一步改进。因此，斯特林制冷机的效率可以得到改进。
为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”和“外”被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方案的特征。
前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不旨在成为穷举的，也并不旨在把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。前面的描述并不旨在成为穷举的，也并不旨在把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导及其各种选择形式和修改形式，很多改变和变化都是可能的。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。

Claims (9)

1.一种用于斯特林制冷机的整流单元，所述斯特林制冷机包括压缩部分，所述压缩部分通过活塞的往复移动压缩填充壳体的工作流体；膨胀部分，所述膨胀部分通过活塞的往复移动将在所述压缩部分处压缩的工作流体膨胀；以及回热部分，所述回热部分使所述压缩部分与所述膨胀部分流体连通，并且通过重复工作流体的等温压缩、恒容过程和等温膨胀从而在所述压缩部分处提供热，并在所述膨胀部分处吸收热，其中所述整流单元包括：
整流器，所述整流器设置在位于所述壳体中的所述压缩部分或所述膨胀部分处的热交换器的端部处并且整流从所述压缩部分或所述膨胀部分流出并且经过所述热交换器的工作流体；和
固定板，所述固定板适于将所述整流器固定在所述热交换器的端部处，
其中所述整流单元适于统一在所述压缩部分与所述膨胀部分之间流动的工作流体的流动。
2.根据权利要求1所述的用于斯特林制冷机的整流单元，其中所述整流器通过不规则聚集丝线而形成。
3.根据权利要求1所述的用于斯特林制冷机的整流单元，其中所述固定板设置有在其中插入有所述整流器的插入凹部。
4.根据权利要求3所述的用于斯特林制冷机的整流单元，其中所述固定板设置有穿透所述插入凹部的多个穿透孔，并且其中工作流体通过所述穿透孔流动。
5.根据权利要求1所述的用于斯特林制冷机的整流单元，其中密封构件介于所述固定板的外周围与所述壳体的内周围之间。
6.根据权利要求1所述的用于斯特林制冷机的整流单元，其中密封构件介于所述热交换器和所述固定板接触的表面与所述固定板之间。
7.根据权利要求1所述的用于斯特林制冷机的整流单元，其中所述壳体设置有朝向所述热交换器相对于流动孔倾斜的倾斜表面，工作流体通过所述流动孔流入或流出，使得当经过所述整流器的工作流体被排出时排出压力得到统一。
8.根据权利要求7所述的用于斯特林制冷机的整流单元，其中所述倾斜表面这样倾斜，使得所述倾斜表面相对于所述流动孔的直径从所述流动孔到所述整流器变大。
9.根据权利要求1所述的用于斯特林制冷机的整流单元，其中所述固定板通过卡环安装在所述热交换器的端部处，所述卡环安装在所述壳体中形成的环形凹槽中。
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