CN111595050A - 一种多级脉管制冷机装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多级脉管制冷机装置，包括压缩机，热端换热器，冷头和功吸收器，所述的冷头为n级冷头，其中，n为大于1的整数，每一级冷头包括回热器、冷端换热器和脉管，且所述n级冷头中，至少一级的冷头的脉管冷端还设有与冷端换热器相连接的惯性管。与现有的一般性多级冷头相比，本发明的惯性管处于低温，系统紧凑，效率提高。

Description

一种多级脉管制冷机装置
技术领域
本发明涉及一种脉管装置，尤其是涉及一种多级脉管制冷机装置。
背景技术
多级脉管制冷机装置是获得低温的有效手段。在多级脉管制冷机装置中，一般采用惯性管做调相器，其长度基本取决于氦气的声速，特别是大功率下，惯性管很粗很长，使系统变得不紧凑。在小功率下，惯性管比较细，可盘起来。虽然粗大的惯性管也可盘起来，但其体积仍然很大。
中国专利201310597043.8公开了一种多级脉管制冷机装置，包括脉管、惯性管、回热器及室温换热器，所述的惯性管介于脉管与回热器之间，由于惯性管在低温下，长度变短，结构可变得紧凑，但该发明只提出了单级的结构，很难达到很低的温度。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种多级脉管制冷机装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种多级脉管制冷机装置，包括压缩机，热端换热器，冷头和功吸收器，所述的冷头为n级冷头，其中，n为大于1的整数，每一级冷头包括回热器、冷端换热器和脉管，且所述n级冷头中，至少一级的冷头的脉管冷端还设有惯性管。本发明中，热端换热器的作用主要是使得压缩机的输入功进入冷头前，通过所述热端换热器换热，因此，热端换热器不局限于结构或安装方式，只要是可以实现此功能的结构或部件均符合本发明“热端换热器”的定义。
作为一个优选的实施方案，每一级冷头的回热器热端通过热端换热器连接压缩机的工作腔，第1级冷头的脉管冷端还设有惯性管，热端接有功吸收器，第2级冷头至第n级冷头的脉管还连接第1级冷头的惯性管，第1级冷头到第n级冷头之间，后一级冷头的回热器内还设有预冷换热器，且后一级冷头的预冷换热器还热连接前面任一级冷头的冷端换热器。
作为一个优选的实施方案，所述的n级冷头中，第1级冷头的回热器热端通过热端换热器连接压缩机的工作腔，脉管后接有功吸收器，
第1级冷头至第n级冷头中，第一级冷头的脉管冷端还设有惯性管，后一级冷头的回热器直接接在前一级冷头的回热器后，后一级冷头的脉管还连接第一级冷头的惯性管。
作为一个优选的实施方案，所述的n级冷头中，第1级冷头的回热器热端通过热端换热器连接压缩机的工作腔，脉管连接功吸收器，
第1级冷头至第n级冷头中，第一级冷头的脉管冷端还设有惯性管，后一级冷头设置在前一级冷头的回热器与惯性管之间，其中，后一级冷头的回热器接在前一级冷头的冷端换热器后，脉管连接第一级冷头的惯性管，前一级冷头的冷端换热器还通过气体管路与惯性管直接连接。
作为一个优选的实施方案，所述的n级冷头为二级冷头，包括第一级冷头和第二级冷头，其中，第一级冷头通过热端换热器连接压缩机的工作腔，其冷端换热器与脉管之间还设有惯性管，第二级冷头通过热端换热器接在第一级冷头的脉管后面，第二级冷头的脉管后接有功吸收器，第二级冷头的回热器中还设有预冷换热器，所述预冷换热器还热连接第一级冷头的冷端换热器。
作为一个优选的实施方案，所述n级冷头为二级冷头，包括第一级冷头和第二级冷头，其中，第二级冷头通过热端换热器连接压缩机的工作腔，其冷端换热器与脉管之间还设有惯性管，第一级冷头通过热端换热器接在第二级冷头的脉管后面，第一级冷头的脉管后接有功吸收器，第二级冷头的回热器中还设有预冷换热器，所述预冷换热器还热连接第一级冷头的冷端换热器。
作为一个优选的实施方案，所述n级冷头中，第1级冷头通过热端换热器连接压缩机的工作腔，
第1级冷头至第n级冷头中，后一级冷头的回热器接在前一级冷头的回热器后，每一级冷头的脉管冷端还设有惯性管，且所述惯性管通过冷端换热器与回热器相连，每一级冷头的脉管后还接有功吸收器。
作为上述优选的实施方案的更优选，后一级冷头的回热器与惯性管之间还增设一个脉管，且其惯性管被前一级冷头冷却。
作为一个优选的实施方案，所述的功吸收器为压缩机中的工作腔，或接在冷头后的功耗散管和气库。作为功吸收器的压缩机的工作腔与脉管之间还可以增设气库。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明中的多级冷头中，惯性管处于低温，系统紧凑，效率提高。
(2)本发明的脉管制冷机提供了多种采用冷惯性管设置的多级冷头的结构，如预冷式多级冷头的设置，利用了前面冷头的输出的冷量对后级冷头的回热器预冷，从而可以输出不同的冷量。
(3)在功吸收器的设置方面，如以压缩机的工作腔来回收膨胀功时，可以在脉管与工作腔之间还加设气库，这样可以增强惯性管的调相能力，使脉管的容积不致过大，又因为脉管与气库的容积足够大从而使惯性管的长度减小，从而达到减少声功损耗，提高工作效率的目的。
附图说明
图1为本发明实施例1中的多级脉管制冷机装置的结构示意图；
图2为本发明实施例2中的多级脉管制冷机装置的结构示意图；
图3为本发明实施例3中的多级脉管制冷机装置的结构示意图；
图4为本发明实施例4中的多级脉管制冷机装置的结构示意图；
图5为本发明实施例5中的多级脉管制冷机装置的结构示意图；
图6为本发明实施例6中的多级脉管制冷机装置的结构示意图；
图7为本发明实施例7中的多级脉管制冷机装置的结构示意图；
图8为本发明实施例8中的多级脉管制冷机装置的结构示意图；
图中，1-压缩机，11-阶梯活塞，12-阶梯气缸，13-第一工作腔，14-第二工作腔，15-第三工作腔，2-第一级冷头，21-第一级热端换热器，22-第一级回热器，23-第一级冷端换热器，24-第一级惯性管，25-第一级脉管，251-第一级气体均匀器a，252-第一级气体均匀器b，26-气库，27-功耗散管，3-第二级冷头，31-第二级热端换热器，32-第二级回热器，321-第二级回热器a段，322-第二级回热器预冷换热器，323-第二级回热器b段，324-热桥，325-气体管路，33-第二级冷端换热器，34-第二级惯性管，35-第二级第一脉管，351-第二级脉管气体均匀器a，352-第二级脉管气体均匀器b，353-连接管，36-第二级第二脉管，361-第二级脉管气体均匀器c，362-第二级脉管气体均匀器d。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种二级脉管制冷机装置，如图1所示，包括压缩机1和冷头，冷头为二级冷头，包括第一级冷头2和第二级冷头3。
压缩机1包括阶梯活塞11，阶梯气缸12，第一工作腔13，第二工作腔14，第三工作腔15；第一级冷头2由依次连接的第一级热端换热器21、第一级回热器22、第一级冷端换热器23、第一级惯性管24、第一级脉管气体均匀器a 251、第一级脉管25、第一级脉管气体均匀器b 252和气库26顺次连接而成；第二级冷头3由第二级热端换热器31、第二级回热器a段321、第二级回热器预冷换热器322、第二级回热器b段323、第二级冷端换热器33、第二级第一脉管35和第二级第一脉管气体均匀器b 352顺次连接组成。其中，第一级热端换热器21还连接第二工作腔14，第二级热端换热器31还连接第三工作腔15，第二级第一脉管气体均匀器b352还通过连接管353与第一级惯性管24连接，气库26还连接第一工作腔13；第一级冷端换热器23通过热桥324与第二级回热器预冷换热器322连接，使第二级回热器a段321的漏热流向第一级冷端换热器23，从而在第二级冷端换热器33处获得更低制冷温度，或提高第二级的制冷效率。第一惯性管24处于低温下，基本与第一级冷端换热器23的温度一样。气库26的作用是减小第一惯性管24的长度，从而减小第一惯性管24的损失。
工作时，第二工作腔14，第三工作腔15分别向第一级冷头2和第二级冷头3输入功。第二级第一脉管35的膨胀功通过连接管353与来自第一级冷头2的膨胀功一起通过第一级惯性管24和第一级脉管25传输到第一工作腔13回收。
第一级惯性管24的作用是对第一级回热器22和第二级回热器b段323调相，从而使回热器的效率更高，同时，气体流过惯性管后压力的相位角发生大约180的反转，从而可以使一部分膨胀功被第一工作腔13吸收。
在这个实施例中，采用不同的压缩机工作腔给第一级冷头2和第二级冷头3供气可使第一级冷头2和第二级冷头3没有串气，从而防止直流分量的产生。与普通的双级脉管制冷机相比，第一级惯性管24夹在回热器与脉管之间，处在低温下，气体密度增大，声速减低，从而惯性管长度减小，系统紧凑。也由于惯性管长度的减小，损失减小。由于低温下气体粘度减小，导热系数减小，从而也减小由于气体在惯性管内由于传热与流动造成的损失。并且，惯性管的表面积很大，可作为换热器的一部分，甚至可以省去第一级冷端换热器23，从而减小造价。第一级冷端换热器23一般要求死容积小，换热面积大，工业上常用线切割机在紫铜上切割出一条条狭缝，造价高。
这个实施例需要第二工作腔14和第三工作腔15有合适的死容积，从而和第一级惯性管24一起对第一级和第二级回热器调相，使其回热效率最佳。
本实施例中，回热器，换热器，脉管两端均可设置气体均匀器，从而使气体在其内的流动均匀。气体均匀器也可作为换热器使用。
根据同样的原理可设计多级脉管制冷机装置。
这里第一工作腔13的作用是吸收功，可看做功吸收装置。
热端换热器既可以和冷头在一起；也可以和压缩机在一起；也可以成为一个单独的单元，这时冷头不包括热端换热器，冷头通过热端换热器与压缩机相连，换热效果是一样的。在制冷效率要求不高的情况下，热端换热器仅仅是压缩机出口处的连接管，或气缸壁直接散热。
实施例2
一种二级脉管制冷机装置，如图2所示，包括压缩机1和冷头，冷头为二级冷头，包括第一级冷头2和第二级冷头3。
与实施例1绝大部分都相同，除了本实施例中在第一级脉管25的热端与气库26之间接入功耗散管27，将脉管的膨胀功耗散掉，同样可制冷。功耗散的原理是气体在脉管与气库之间通过功耗散管27往复流动时由于流动阻力而耗散掉。如图2所示，与图1中的结构相比，功耗散管27的加入，省去了在阶梯活塞中额外增加一个第一工作腔13回收功的设置，相比于图1可大大简化结构，但是效率会随之降低。
这里功吸收装置由气库26与功耗散管27组成。
实施例3
一种二级脉管制冷机装置，如图3所示，包括压缩机1和冷头，冷头为二级冷头，包括第一级冷头2和第二级冷头3。
压缩机1包括阶梯活塞11，阶梯气缸12，第一工作腔13，第二工作腔14；第一级冷头2由依次连接的第一级热端换热器21、第一级回热器22、第一级冷端换热器23、第一级惯性管24、第一级脉管气体均匀器a 251、第一级脉管25、第一级脉管气体均匀器b 252和气库26顺次连接而成；第二级冷头3由第二级回热器32、第二级冷端换热器33、第二级第一脉管35和第二级第一脉管气体均匀器b 352顺次连接组成。
其中，第一级热端换热器21还连接第二工作腔14，第二级回热器32还通过气体管路325连接第一级回热器22，第二级第一脉管气体均匀器b 352还通过连接管353与第一级惯性管24连接，气库26还连接第一工作腔13；第一级惯性管24处于低温下。
本实施例的第二级冷头3与第一级冷端换热器2并联，虽然与图1相比结构简单，但第二级冷头与第一级冷端换热器23之间会串气，有直流分量问题。
第一级冷端换热器23处获得低温，第二级回热器32通过气体管路325连接第一级回热器22，在第二级冷端换热器33处获得更低的温度。第二级冷头3的膨胀功通过连接管353与来自第一级冷端换热器23的膨胀功一起通过第一级惯性管24，第一级脉管25，气库26传输到第一工作腔13回收。
实施例4
一种二级脉管制冷机装置，如图4所示，包括压缩机1和第一级冷头2、第二级冷头3。
压缩机1包括阶梯活塞11，阶梯气缸12，第一工作腔13，第二工作腔14；第一级冷头2包括第一级热端换热器21、第一级回热器22、第一级冷端换热器23、第一级惯性管24和第一级脉管25；第二级冷头3包括第二级回热器32、第二级冷端换热器33、第二级第一脉管35。第二级冷头3设置在第一级冷头2的第一级冷端换热器23和第一级惯性管24之间，其中，第二级回热器32与第一级冷端换热器23直接相连，第二级第一脉管35连接第一级惯性管24，另外还通过气体管路325连接第一级冷端换热器23和第一级惯性管24；第一级脉管25后还接有气库26，气库26还返回连接第一工作腔13。第一级脉管25的两端分别设有第一级脉管气体均匀器a 251和第一级脉管气体均匀器b 252，第二级第一脉管35与第一级惯性管24接触的一端设有第二级第一脉管气体均匀器b 352，另一端的脉管气体均匀器由第二级冷端换热器33替代。
气体管路325的作用是增加一个气体旁通支路，使一部分功直接流入第一级惯性管24从而在第一级冷端换热器23处产生冷量。
本实施例的第二级冷头3与第一级冷端换热器23串联，虽然与图1相比结构简单，但第二级冷头3与第一级冷端换热器23之间会串气，有直流分量问题。
实施例5
一种二级脉管制冷机装置，如图5所示，包括压缩机1和第一级冷头2、第二级冷头3。
压缩机1包括阶梯活塞11，阶梯气缸12，第一工作腔13，第二工作腔14；第一级冷头2包括依次连接的第一级热端换热器21、第一级回热器22、第一级冷端换热器23，第一级惯性管24，第一级脉管气体均匀器a 251，第一级脉管25，第一级脉管气体均匀器b 252；第二级冷头3包括依次连接的第二级热端换热器31，第二级回热器a段321、第二级回热器预冷换热器322，第二级回热器b段323，第二级冷端换热器33、第二级第一脉管35和第二级第一脉管气体均匀器b 352。
利用经第一级惯性管24传输的声功驱动第二级冷头3，并且，第二级回热器预冷换热器322与第一级冷端换热器23通过热桥324相连，目的是利用第一级冷头2的冷量为第二级冷头3提供预冷，以此在第二级冷端换热器33处获得更低温度。剩余声功经第二级第一脉管35被传递至第一工作腔13回收。
由于第二级的声功很小，可不回收，可以用普通的惯性管耗散掉，从而省去第一工作腔13，使系统简化。
实施例6
一种二级脉管制冷机装置，如图6所示，包括压缩机1和第一级冷头2、第二级冷头3。
压缩机1包括阶梯活塞11，阶梯气缸12，第一工作腔13，第二工作腔14；第一级冷头2包括依次连接的第一级热端换热器21、第一级回热器22、第一级冷端换热器23，第一级脉管25，第一级脉管气体均匀器a 251；第二级冷头3包括依次连接的第二级热端换热器31，第二级回热器a段321、第二级回热器预冷换热器322，第二级回热器b段323，第二级冷端换热器33；第二级热端换热器31连接第二工作腔14，第二级冷端换热器33还依次连接第二级惯性管34、第二级第一脉管气体均匀器a351、第二级第一脉管35。第一级热端换热器21连接第二级第一脉管35，第一级脉管25连接第一工作腔13。
本实施例是在实施例5的基础上，交换第一级冷头2和第二级冷头3的位置。利用第二级冷头冷端换热器33处的声功驱动第一级冷头2，在第一级冷头23处获得冷量，并且通过热桥324连接第一级冷端换热器23与第二级冷头回热器预冷换热器322，为第二级冷头3提供预冷，从而在第二级冷端换热器33处获得更低温度，或提高第二级的制冷效率。
实施例7
一种二级脉管制冷机装置，如图7所示，包括压缩机1和第一级冷头2、第二级冷头3。
压缩机1包括阶梯活塞11，阶梯气缸12，第一工作腔13，第二工作腔14，第三工作腔15。第一级冷头2包括依次连接的第一级热端换热器21、第一级回热器22、第一级冷端换热器23，第一级惯性管24和第一级脉管25，第一级脉管25两端分别设有第一级脉管气体均匀器a 251和第一级脉管气体均匀器b 252。第一级热端换热器21连接第三工作腔15，第一级脉管25连接第二工作腔14。
第二级冷头3包括第二级回热器32，第二级冷端换热器33、第二级惯性管34和第二级第一脉管35，第二级第一脉管35两端分别接有第二级第一脉管气体均匀器a 351和第二级第一脉管气体均匀器b 352，其中，第二级回热器32直接接在第一级冷端换热器23后，第二级第一脉管35接回第一工作腔13。
工作时，第三工作腔15向第一级冷头2输入功，一部分功在第一级冷端换热器23处膨胀制冷后，膨胀功通过第一级惯性管24和第一级脉管25传输到第二工作腔14回收，另一部分功继续进入第二级冷头3，在第二级冷端换热器33处膨胀制冷并获得更低温度的冷量，膨胀功则通过第二级惯性管34和第二级第一脉管35传输给第一工作腔13回收。此时，第一级冷端换热器23处的冷量作为第二级冷头3的预冷冷量，并可用于输出。
实施例8
一种多级脉管制冷机装置，如图8所示，包括压缩机1和第一级冷头2、第二级冷头3。
压缩机1包括阶梯活塞11，阶梯气缸12，第一工作腔13，第二工作腔14，第三工作腔15。第一级冷头2包括依次连接的第一级热端换热器21、第一级回热器22、第一级冷端换热器23，第一惯性管24和第一级脉管25，其中，第一级脉管25两端分别设有第一级脉管气体均匀器a 251和第一级脉管气体均匀器b 252。第一级热端换热器21连接第三工作腔15，第一级脉管25还连接第二工作腔14。
第二级冷头3包括依次连接的第二级回热器32，第二级冷端换热器33、第二级第一脉管35、第二惯性管34和第二级第二脉管36，其中，第二级第一脉管35靠近第二级惯性管34的一端设有第二级脉管气体均匀器b 352，另一端的气体均匀器的作用由第二级冷端换热器33承担，第二级第二脉管36的两端分别设有第二级脉管气体均匀器c 361和第二级脉管气体均匀器d 362。第二级回热器32直接接在第一级冷端换热器23后，第二级第二脉管36还连接第一工作腔13。
本实施例是在实施例7的基础上，在第二级惯性管34和第二级冷端换热器33之间增加一个脉管，使得第二级冷头3的脉管组件成为复合型脉管，此时第一级惯性管24和第二级惯性管34可处于同一低温冷源温度下，这样，第二级惯性管34的工作温度在第一级温度下，其温度比第二级冷端换热器33的温度高，膨胀功在第二级惯性管34内消耗一部分成为低温的热负荷，剩余部分通过第二级第二脉管36传输到室温变为热散入环境，从而在第二级冷端换热器33处获得更低温度。
如果没有第二级第二脉管，则全部的膨胀功变为第一级的热负荷，系统效率降低。这个方案可让惯性管获得足够的调相能力，因为气体的粘性和导热系数减小，从而减小了气体流过惯性管的损失，由于气体的温度降低，声速减低，从而减小了惯性管的长度，也减小了气体流过惯性管的损失。同时又可使第一级的热负荷减低。
复合型脉管的结构可看作是两个脉管中间连接一个惯性管，或在惯性管每端各连接一个脉管。
上述实施例中，都可以采用图2所示的方法来耗散功，从而简化结构。
在上述实施例中，热端换热器既可以和冷头在一起；也可以和压缩机在一起；也可以成为一个单独的单元，这时冷头不包括热端换热器，冷头通过热端换热器与压缩机相连，换热效果是一样的。在制冷效率要求不高的情况下，热端换热器仅仅是压缩机出口处的连接管，或气缸壁直接散热。
在上述实施例中，如果脉管的两端的温差太大，脉管的某一个部位可与对应的温度的冷头热连接，从而减小向低温端的导热损失。
在上述实施例中，压缩机可以是片弹簧悬浮的直线压缩机，也可以是采用自润滑材料的直线压缩机，也可以是曲柄连杆驱动的压缩机，也可以是其他形式的压缩机，如热声机等。采用直线式压缩机时，可以是对置式的以减小振动，或单个压缩机配减震器的。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种多级脉管制冷机装置，包括压缩机，热端换热器，冷头和功吸收器，其特征在于，所述的冷头为n级冷头，其中，n为大于1的整数，每一级冷头包括回热器、冷端换热器和脉管，且所述n级冷头中，至少一级的冷头的脉管冷端还设有惯性管；
n级冷头中，前一级冷头输出的冷量预冷后一级冷头的回热器。
2.根据权利要求1所述的一种多级脉管制冷机装置，其特征在于，所述的n级冷头为二级冷头，包括第一级冷头和第二级冷头，其中，第一级冷头通过热端换热器连接压缩机的工作腔，其冷端换热器与脉管之间还设有惯性管，第二级冷头通过热端换热器接在第一级冷头的脉管后面，第二级冷头的脉管后接有功吸收器，第二级冷头的回热器中还设有预冷换热器，所述预冷换热器还热连接第一级冷头的冷端换热器。
3.根据权利要求1所述的一种多级脉管制冷机装置，其特征在于，所述n级冷头为二级冷头，包括第一级冷头和第二级冷头，其中，第二级冷头通过热端换热器连接压缩机的工作腔，其冷端换热器与脉管之间还设有惯性管，第一级冷头通过热端换热器接在第二级冷头的脉管后面，第一级冷头的脉管后接有功吸收器，第二级冷头的回热器中还设有预冷换热器，所述预冷换热器还热连接第一级冷头的冷端换热器。
4.根据权利要求1所述的一种多级脉管制冷机装置，其特征在于，所述n级冷头中，第1级冷头通过热端换热器连接压缩机的工作腔，
第1级冷头至第n级冷头中，后一级冷头的回热器接在前一级冷头的回热器后，每一级冷头的脉管冷端还设有惯性管，且所述惯性管通过冷端换热器与回热器相连，每一级冷头的脉管后还接有功吸收器。
5.根据权利要求4所述的一种多级脉管制冷机装置，其特征在于，后一级冷头的回热器与惯性管之间还增设一个脉管，且其惯性管被前一级冷头冷却。
6.根据权利要求1所述的一种多级脉管制冷机装置，其特征在于，所述的功吸收器为压缩机中的工作腔，或接在冷头后的功耗散管和气库。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6389819B1 (en) * 1999-09-20 2002-05-21 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Pulse tube refrigerator
JP2004347175A (ja) * 2003-05-20 2004-12-09 Aisin Seiki Co Ltd パルス管冷凍機
US20080256958A1 (en) * 2007-04-23 2008-10-23 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Pulse tube cryocooler
CN101603743A (zh) * 2009-06-29 2009-12-16 浙江大学 用于惯性管调相的声功放大器及其脉管制冷机
CN102331105A (zh) * 2011-09-23 2012-01-25 浙江大学 带自预冷脉管的脉管制冷机
CN104654650A (zh) * 2013-11-22 2015-05-27 同济大学 惯性管脉管装置及其应用
CN105509361A (zh) * 2016-01-08 2016-04-20 浙江大学 带有阻隔流动的声功传输部件的多级回热式制冷机

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4259252B2 (ja) * 2003-09-26 2009-04-30 アイシン精機株式会社 極低温冷凍機
JP2009236456A (ja) * 2008-03-28 2009-10-15 Aisin Seiki Co Ltd パルス管型蓄熱機関
CN104654648B (zh) * 2013-11-22 2017-04-05 同济大学 一种多级斯特林型脉管制冷机

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6389819B1 (en) * 1999-09-20 2002-05-21 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Pulse tube refrigerator
JP2004347175A (ja) * 2003-05-20 2004-12-09 Aisin Seiki Co Ltd パルス管冷凍機
US20080256958A1 (en) * 2007-04-23 2008-10-23 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Pulse tube cryocooler
CN101603743A (zh) * 2009-06-29 2009-12-16 浙江大学 用于惯性管调相的声功放大器及其脉管制冷机
CN102331105A (zh) * 2011-09-23 2012-01-25 浙江大学 带自预冷脉管的脉管制冷机
CN104654650A (zh) * 2013-11-22 2015-05-27 同济大学 惯性管脉管装置及其应用
CN105509361A (zh) * 2016-01-08 2016-04-20 浙江大学 带有阻隔流动的声功传输部件的多级回热式制冷机

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李卓裴: "液氦温区斯特林型脉管制冷机回热损失机理与多级脉管级联方式研究", 《中国博士学位论文全文数据库-工程科技Ⅱ辑》 *

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