CN116804498B - 一种大功率的斯特林制冷机装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种大功率的斯特林制冷机装置，包括：两个或多个动力活塞结构和排出器结构，其中，两个或多个动力活塞结构与排出器结构流体连通；动力活塞机构包括动力活塞，排出器结构包括沿其轴向方向依次设置的第一活塞、排出板弹簧、以及第二活塞；在制冷过程中，两个或多个动力活塞结构的两个或多个动力活塞与第一活塞形成压缩腔，高压气体在第二活塞的远离排出板弹簧的一端的膨胀腔和压缩腔内往复流动，膨胀腔内的气体对排出器结构做正功，从而提供制冷；该装置通过巧妙设计并布置排出器结构和动力活塞结构增加了压缩腔的空间，实现大功率制冷在运动过程中大幅减小排出器运动阻尼。

Description

一种大功率的斯特林制冷机装置

技术领域

本申请涉及制冷与低温技术领域，特别涉及一种大功率的斯特林制冷机装置。

背景技术

随着分子生物学与生命科学的快速发展，通过人工制造的低温环境发挥重要的作用。低温贮存技术在医学和生物学等领域有着广泛的应用：血液及血制品、特殊药品、疫苗、人体器官和生物样本的保存。对于生物样本的低温保存，一般来说温度越低样本的稳定保存时间越长，不同温度对生物样本的保护作用不同。-80℃是常用的生物样本保存温度，在此温度下细胞的DNA稳定性较好，大部分RNA、蛋白质以及脂类等生物大分子在-80℃下具有一定的稳定性，一般生物样本在此温度下能保存几个月。-196℃是液氮温度，在此温度下生物样本内的生理和生化活动基本停止，并能保存长达数十年。在-196℃～-80℃温区内的低温冷库和低温冰箱的建立需要合适的制冷方式。另外，现有技术中的制冷机通常设置有单个动力活塞结构和单个排出器结构，这样制冷功率相对较小，不能满足需要制冷量大的需求。

自由活塞斯特林制冷机被提出以来，对排出器的结构设计一直是决定制冷效果以及整体结构的关键所在。目前现有技术中排出器结构主要是排出器靠近压缩腔连接有一个贯穿动力活塞的细杆，细杆穿过动力活塞和线性电机，细杆末端与固定于背压腔内的排出板弹簧连接固定，形成一个自由活塞。这种活塞穿杆结构的缺点在于动力活塞与排出器之间容易产生相互的运动干扰，增加排出器的阻尼，造成制冷效果的下降，且增大了动力活塞的设计难度，稳定性不高，安装难度大。

因此，本申请急需开发一种大功率的斯特林制冷机装置，该装置通过巧妙设计并布置排出器结构和动力活塞结构增加了压缩腔的空间，实现大功率制冷在运动过程中大幅减小排出器运动阻尼。

发明内容

本申请的目的在于提供一种大功率的斯特林制冷机装置，该装置通过巧妙设计并布置排出器结构和动力活塞结构增加了压缩腔的空间，实现大功率制冷在运动过程中大幅减小排出器运动阻尼。

本申请的第一方面提供了一种大功率的斯特林制冷机装置，包括：两个或多个动力活塞结构和排出器结构，其中，

所述两个或多个动力活塞结构与所述排出器结构流体连通；

所述动力活塞机构包括动力活塞，所述排出器结构包括沿其轴向方向依次设置的第一活塞、排出板弹簧、以及第二活塞，所述排出板弹簧通过第一紧固件与所述第一活塞和所述第二活塞连接，从而使得在所述第一活塞和所述第二活塞在气压差作用下往复运动时，所述排出板弹簧径向支撑所述第一活塞和所述第二活塞并为所述第一活塞和所述第二活塞提供轴向刚度；

在制冷过程中，所述两个或多个动力活塞结构的两个或多个动力活塞与所述第一活塞形成压缩腔，高压气体在所述第二活塞的远离所述排出板弹簧的一端的膨胀腔和所述压缩腔内往复流动，所述膨胀腔内的气体对所述排出器结构做正功，从而提供制冷。

在另一优选例中，还包括用于驱动所述两个或多个动力活塞结构直线电机组件。

在另一优选例中，还包括冷指组件，所述排出器结构设置在所述冷指组件内。

在另一优选例中，所述多个动力活塞结构包括在轴向方向相对设置的第一动力活塞结构和第二动力活塞结构，所述第一动力活塞结构和所述第二动力活塞结构的结构相同，所述排出器结构设置在所述第一动力活塞结构和第二动力活塞结构的侧面。

在另一优选例中，所述第一动力活塞结构、第二动力活塞结构和所述排出器结构被布置成T字型结构。

在另一优选例中，沿轴向方向，所述第一动力活塞结构依次包括第一动力板弹簧、第一动力轴承以及第一动力活塞，其中所述第一动力板弹簧与所述第一动力轴承连接；所述第二动力活塞结构依次包括第二动力活塞、第二动力轴承以及第二动力板弹簧。

在另一优选例中，所述第一动力轴承的上端与所述第一动力板弹簧连接，所述第一动力轴承的下端与所述第一动力活塞连接。

在另一优选例中，所述第二动力轴承的上端与所述第二动力板弹簧连接，所述第二动力轴承的下端与所述第二动力活塞连接。

在另一优选例中，所述排出器结构还包括第一排出气缸和第二排出气缸，所述排出板弹簧的两端与所述第一排出气缸或第二排出气缸固定连接，从而实现所述第一活塞在所述第一排出气缸内往复运动、所述第二活塞在所述第二排出气缸内往复运动。

在另一优选例中，还包括动力气缸，所述动力气缸与所述第一排出气缸和第二排出气缸垂直设置，所述第一动力活塞和所述第二动力活塞在所述动力气缸内往复运动，所述动力气缸设置有气缸开口，从而使所述动力活塞结构与所述排出器结构流体连通。

在另一优选例中，沿所述动力气缸的径向方向，还依次包括设置在动力气缸的径向外侧的动力气缸底座以及冷指底座，所述动力气缸底座设置有气缸底座开口，所述冷指底座设置有冷指底座开口，从而使所述动力活塞结构与所述排出器结构流体连通。

在另一优选例中，还包括外壳组件，所述外壳组件包括上环形外壳、下环形外壳。

在另一优选例中，所述第一动力活塞结构和所述第二动力活塞结构设置在所述上环形外壳和下环形外壳中

在另一优选例中，还包括冷指组件，所述排出器结构设置在所述冷指组件内，所述冷指组件包括同轴依次连连成一体热端散热铜环、回热器外壳、冷端散热铜环、冷指端盖；以及沿轴向方向依次设置的热端散热填料、回热器、冷端散热填料、沿轴向方向依次设置的热端限位钢环、回热器限位环、冷端限位钢环，其中所述热端散热铜环与所述上环形外壳、下环形外壳固定连接。

所述热端限位钢环、回热器限位环、冷端限位钢环分别用于固定所述热端散热填料、回热器、冷端散热填料。

在另一优选例中，所述排出器结构和动力活塞结构构成所述制冷机装置的气缸组件和活塞组件。

在另一优选例中，所述气缸组件包括第一排出气缸、第二排出气缸、动力气缸以及动力气缸底座，所述动力气缸、动力气缸底座与所述第一排出气缸和第二排出气缸同轴设置，所述第一排出气缸同轴插入所述第二排出气缸中；所述排出板弹簧的两端与所述第一排出气缸或第二排出气缸固定连接，从而实现所述第一活塞在所述第一排出气缸内往复运动、所述第二活塞在所述第二排出气缸内往复运动、所述动力活塞在所述动力气缸内滑动。

在另一优选例中，所述排出板弹簧位于所述第一活塞和第二活塞之间。

在另一优选例中，排出板弹簧为双排出板弹簧组成。

在另一优选例中，所述第一活塞和所述第二活塞的中心轴线在同一条直线上。

在另一优选例中，所述第一活塞和所述第二活塞的中心轴线穿过所述排出板弹簧的中心点圆心。

在另一优选例中，所述排出板弹簧通过第一紧固件与所述第一活塞和所述第二活塞固定连接。

在另一优选例中，所述第一活塞、所述第二活塞以及所述排出板弹簧同轴安装。

在另一优选例中，所述第一活塞包括带有凸出底面的筒状结构，所述第二活塞包括带有凸出底面的筒状结构，所述第一活塞包括朝向所述排出板弹簧凸出的第一凸出底面，所述第二活塞包括朝向排出板弹簧凸出的第二凸出底面。

在另一优选例中，所述排出器结构还包括第一紧固件，所述第一凸出底面设置有第一凸出部，所述第二凸出底面设置有第二凸出部，所述第一紧固件穿过所述排出板弹簧并与第一凸出部和第二凸出部连接，从而使所述排出板弹簧与第一活塞和第二活塞固定连接。

在另一优选例中，所述第一凸出部位于所述第一凸出底面中心，所述第一凸出部为朝向所述排出板弹簧延伸的圆柱形结构。

在另一优选例中，所述第二凸出部位于所述第二凸出底面中心，所述第二凸出部为朝向所述排出板弹簧延伸的圆柱形结构。

在另一优选例中，所述第一凸出部为内部有内螺纹的圆柱形结构，所述第二凸出部为内部有内螺纹的圆柱形结构，所述内螺纹与螺柱外螺纹配合完成连接，优选地，在第一凸出部和第二凸出部与螺柱螺纹连接时涂适量螺纹胶。

在另一优选例中，在通过所述第一紧固件所述排出板弹簧与第一凸出部和第二凸出部连接完成时，所述第一凸出部的端面与所述排出板弹簧的一个表面贴合，所述第二凸出部的端面与所述排出板弹簧的另一个表面贴合。

在另一优选例中，所述第一活塞的第一凸出底面与所述排出板弹簧的最大轴向距离应大于所述排出器结构的最大振幅，所述第二活塞的第二凸出底面与所述排出板弹簧的最大轴向距离也应大于所述排出器结构的最大振幅。

在另一优选例中，所述排出器结构还包括第一排出气缸和第二排出气缸，所述排出板弹簧的两端与所述第一排出气缸或第二排出气缸固定连接，从而实现所述第一活塞在所述第一排出气缸内往复运动、所述第二活塞在所述第二排出气缸内往复运动。

在另一优选例中，所述排出板弹簧两端远离中心处的端部通过第二紧固件与第一排出气缸的端面固定连接。

在另一优选例中，所述第二排出气缸包括连接区段和容纳区段，在气缸的径向方向所述连接区段位于所述第一排出气缸的外侧，所述连接区段与所述第一排出气缸间隙密封。

在另一优选例中，所述第一排出气缸和所述第二排出气缸通过气缸密封件间隙密封。

在另一优选例中，所述第二排出气缸的连接区段与所述第一排出气缸的交界面涂有粘胶，从而固定所述第二排出气缸和所述第一排出气缸。

在另一优选例中，所述第一排出气缸插入所述第二排出气缸的连接区段中。

在另一优选例中，所述容纳区段的内壁上设置有多个沟槽，减小压缩腔与膨胀腔通过间隙间的串气量，对密封效果具有积极作用。

在另一优选例中，所述第一活塞、第二活塞和排出板弹簧的位置关系需满足如下公式：

其中，m1为第一活塞的质量，m2为第二活塞的质量，L1为沿第一活塞的轴向方向第一活塞中心点与排出板弹簧中心点的轴向距离，L2为沿第二活塞的轴向方向第二活塞中心点与排出板弹簧中心点的轴向距离，g为重力加速度，k为排出板弹簧的径向刚度，δ为第一活塞外壁面与第一排出气缸内壁面之间的气隙高度。

在另一优选例中，所述第一动力活塞和/或所述第二动力活塞被设计为中空结构，所述第一动力活塞包括第一动力活塞壳体和第一动力活塞端盖，所述第二动力活塞包括第二动力活塞壳体和第二动力活塞端盖。

所述第一活塞被设计为中空结构，所述第一活塞包括第一活塞外壳体和第一活塞顶盖，所述第一活塞外壳体和所述第一活塞顶盖通过第一活塞密封件密封，所述第一活塞外壳体为带有凸出底面的筒状结构；

所述第二活塞被设计为中空结构，所述第二活塞包括第二活塞外壳体和第二活塞顶盖，所述第二活塞外壳体和所述第二活塞顶盖通过螺纹固定连接与密封；所述第二活塞外壳体为带有凸出底面的筒状结构。

在另一优选例中，所述第一活塞外壳体和所述第一活塞顶盖通过第一活塞紧固件固定。

在另一优选例中，所述第一活塞外壳体为带有底面的筒状结构。

在另一优选例中，所述第二活塞外壳体为带有底面的筒状结构。

在另一优选例中，所述第一活塞外壳体和第二活塞外壳体靠近所述排出板弹簧并相对布置。

在另一优选例中，所述第一活塞由铝合金材料制成，所述第二活塞由工程塑料制成。

在另一优选例中，所述第一排出气缸由铝合金材料制成，所述第二活塞由工程塑料制成。

在另一优选例中，还包括用于驱动第一动力活塞的第一直线电机组件和用于驱动第二动力活塞的第二直线电机组件。

在另一优选例中，所述第一动力板弹簧设置在所述第一直线电机组件上方，所述第二动力板弹簧设置在所述第二直线电机组件下方。

在另一优选例中，所述第一直线电机组件位于所述动力气缸底座上方，所述第一直线电机组件包括第一外磁轭、第一永磁动子、第一内磁轭、第一线圈。

在另一优选例中，所述第二直线电机组件位于所述动力气缸底座下方，所述第二直线电机组件包括第二外磁轭、第二永磁动子、第二内磁轭、第二线圈。

在另一优选例中，所述第一永磁动子包括第一永磁体、第一永磁体下支撑环、第一永磁体上支撑环、第一传动连接盘。

在另一优选例中，所述第二永磁动子包括第二永磁体、第二永磁体下支撑环、第二永磁体上支撑环、第二传动连接盘。

在另一优选例中，所述第一外磁轭上端设置有第一外磁轭上支撑环，下端设置有第一外磁轭下支撑环，所述第一外磁轭上支撑环、所述第一外磁轭、以及所述第一外磁轭下支撑环轴向堆叠固定在所述冷指底座上方。

在另一优选例中，所述第二外磁轭上端设置有第二外磁轭上支撑环，下端设置有第二外磁轭下支撑环，所述第二外磁轭上支撑环、所述第二外磁轭、以及所述第二外磁轭下支撑环轴向依次堆叠在所述冷指底座下方。

在另一优选例中，通过第一紧固螺母将所述第一永磁动子与第一动力轴承固定在一起，所述第一动力板弹簧设置在所述第一外磁轭上支撑环上方，并通过第一螺钉将第一动力板弹簧和所述第一外磁轭上支撑环紧固在一起，所述第一内磁轭固定在所述动力气缸底座上。

在另一优选例中，通过第二紧固螺母将所述第二永磁动子与第二动力轴承固定在一起，所述第二动力板弹簧设置在所述第二外磁轭下支撑环下方，并通过第二螺钉将第二动力板弹簧和所述第二外磁轭下支撑环紧固在一起，所述第二内磁轭固定在所述动力气缸底座上。

在另一优选例中，所述上环形外壳的下端面和所述下环形外壳的上端面与所述冷指底座固定连接。

在另一优选例中，所述热端散热铜环、冷指底座和上环形外壳焊接固定连接。

在另一优选例中，所述上环形外壳为包括上顶盖的环形壳体，所述下环形外壳为包括下顶盖的环形壳体，所述外壳组件还包括上接线端子和下接线端子，所述上接线端子位于所述上顶盖上，所述下接线端子位于所述下顶盖上，所述第一接线端子和/或第二用于接入所述第一线圈和/或第二线圈的引线。

应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。应理解，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施实例，本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施实例。

图1是根据本申请实施例的大功率的制冷机装置示意图；

图2是根据本申请实施例的大功率的制冷机装置的排出器结构示意图；

图3是根据本申请实施例的大功率的制冷机装置的排出器结构的剖面结构示意图；

图4是根据本申请实施例的排出器结构的排出板弹簧的结构示意图。

各附图中，标记如下：

1-第一活塞；10-第一凸出底面；101-第一凸出部；11-第一活塞外壳体；12-第一活塞顶盖；13-第一活塞密封件；14-第一活塞紧固件；

2-第二活塞；20-第二凸出底面；201-第二凸出部；21-第二活塞外壳体；22-第二活塞顶盖；

3-排出板弹簧；31-第一紧固件；32-第二紧固件；

41-第一排出气缸；42-第二排出气缸；43-气缸密封件；421-连接区段；422-容纳区段；4221-沟槽；

50-动力气缸；51-第一动力板弹簧；52-第一动力轴承；53-第一动力活塞壳体；54-第一动力活塞端盖；55-第一紧固片；

60-动力气缸底座；61-第二动力板弹簧；62-第二动力轴承；63第二动力活塞壳体；64-第二动力活塞端盖；

71-冷指底座；72-热端散热铜环；73-回热器外壳；74-冷端散热铜环；75-冷指端盖；76-热端散热填料；77-回热器；78-冷端散热填料；79-热端限位钢环；710-回热器限位环；711-冷端限位钢环；

81-第一外磁轭；811-第一外磁轭上支撑环；812-第一外磁轭下支撑环；82-第一内磁轭；83-第一线圈；84-第一永磁体；85-第一永磁体下支撑环；86-第一永磁体上支撑环；87-第一传动连接盘；88-第一紧固螺母；89-第一螺钉；

91-第二外磁轭；911-第二外磁轭上支撑环；912-第二外磁轭下支撑环；92-第二内磁轭；93-第二线圈；94-第二永磁体；95-第二永磁体下支撑环；96-第二永磁体上支撑环；97-第二传动连接盘（第二直线电机组件的方位词“上”、“下”是与为了与第一直线电机组件中的相应部件对应，不表示具体方位）；

1001-上环形外壳；1002-下环形外壳；1003-上接线端子；1004-下接线端子；

L1-沿第一活塞的轴向方向第一活塞中心点与排出板弹簧中心点的轴向距离

L2-沿第二活塞的轴向方向第二活塞中心点与排出板弹簧中心点的轴向距离

δ-第一活塞外壁面与第一排出气缸内壁面之间的气隙高度。

具体实施方式

本发明人通过广泛而深入的研究，首次开发了一种大功率的整体式自由活塞斯特林制冷机装置，该装置设置有多个同步工作的动力活塞结构以及单个排出器活塞结构，增加了压缩腔的空间，制冷量达到1.0-1.5KW。并且该制冷机装置中的排出器结构摒弃了现有技术中已知的排出板弹簧细长连杆结构，通过设置双气缸、双活塞和排出板弹簧的配合结构，使得降低排出器热端向冷端的热量漏损、消除了排出器与制冷机其他部件的直接干涉与磨损、极大减小摩擦阻尼，同时兼顾了气密性、低轴向导热和低质量的特性，制冷效果更好。

术语

如本文所使用的，“排出器”和“排出器结构”可互换使用。

如本文所使用的，“外壳”、“壳体”、和“外壳体”可互换使用。

如本文所使用的，“轴向距离”指的是沿第一活塞或第二活塞轴向方向上的距离。

如本文所使用的，“热端活塞”、“热端排出活塞”与“第一活塞”指的是同一部件；

如本文所使用的，“冷端活塞”、“冷端排出活塞”、与“第二活塞”指的是同一部件；

如本文所使用的，“第一排出气缸”与“热端气缸”指的是同一部件；

如本文所使用的，“第二排出气缸”与“冷端气缸”指的是同一部件；

需要说明的是，本申请涉及的“大功率的斯特林制冷机装置”也指的是“大功率的自由活塞斯特林制冷机装置”或“大功率的整体式自由活塞斯特林制冷机装置”；

需要说明的是，在本专利的申请文件中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。本专利的申请文件中，如果提到根据某要素执行某行为，则是指至少根据该要素执行该行为的意思，其中包括了两种情况：仅根据该要素执行该行为、和根据该要素和其它要素执行该行为。多个、多次、多种等表达包括2个、2次、2种以及2个以上、2次以上、2种以上。

在本发明中，所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后等)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

本发明的主要优点

（a）本申请的制冷机装置通过设置多个同步工作的动力活塞结构以及单个排出器活塞结构，增加了压缩腔的空间，在-196℃～-80℃温区内提供的制冷量达到1.0-1.5KW；

（b）本申请的制冷机装置的结构布置巧妙、动力活塞结构与排出器结构运动互相互不干涉；

（c）本申请的动力活塞结构和排出器结构巧妙布置中，将排出器结构放置在动力活塞结构侧面，排出器结构取消了现有技术中已知的排出板弹簧细长连杆结构，即摒弃使用放置于压缩腔内部的排出器底座与排出器内部设置排出板弹簧的做法，同时去除除气缸外可以与排出器直接磨损的多余零部件，使得排出器结构在运动过程中大幅降低摩擦阻尼，保证优良的排出器与气缸的气密性（穿梭损失与泵气损失很小）、简化制冷机结构以及较小安装难度的同时保证制冷机的安全可靠运行；

（d）本申请的排出器结构消除了排出器活塞与制冷机其他部件的直接干涉与磨损，提高制冷机的制冷效率与稳定性；

（e）本申请的排出器结构通过将排出板弹簧设置在第一活塞和第二活塞之间，解决了现有技术中排出板弹簧与排出活塞距离过大的问题，使得整个排出器同轴度容易控制、安装难度降低、稳定性高。

在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

大功率的整体式自由活塞斯特林制冷机装置

本申请提供了一种大功率的斯特林制冷机装置，包括：两个或多个动力活塞结构和排出器结构，其中，

所述两个或多个动力活塞结构与所述排出器结构流体连通；

所述动力活塞机构包括动力活塞，所述排出器结构包括沿其轴向方向依次设置的第一活塞1、排出板弹簧3、以及第二活塞2，所述排出板弹簧3通过第一紧固件31与所述第一活塞1和所述第二活塞2连接，从而使得在所述第一活塞1和所述第二活塞2在气压差作用下往复运动时，所述排出板弹簧3径向支撑所述第一活塞1和所述第二活塞2并为所述第一活塞1和所述第二活塞2提供轴向刚度；

在制冷过程中，高压气体在所述第二活塞2的远离所述排出板弹簧3的一端的膨胀腔和所述多个动力活塞与所述第一活塞1形成的压缩腔内往复流动，所述膨胀腔内的气体对所述排出器结构做正功，从而提供制冷。

在一实施例中，所述多个动力活塞结构相同，所述斯特林制冷机装置还包括用于驱动所述动力活塞结构的直线电机组件，以及设置在所述排出器结构外侧的冷指组件。在一实施例中，所述动力活塞结构的数量为2个或4个。

在本申请中给出了多个动力活塞结构为2个的情况，参见图1，所述多个动力活塞结构包括在轴向方向相对设置的第一动力活塞结构和第二动力活塞结构，所述第一动力活塞结构和所述第二动力活塞结构的结构相同，所述排出器结构（下面会详细阐述）设置在所述第一动力活塞结构和第二动力活塞结构的侧面，即，所述第一动力活塞结构、第二动力活塞结构和所述排出器结构被布置成T字型结构。

沿轴向方向，所述第一动力活塞结构依次包括第一动力板弹簧51、第一动力轴承52以及第一动力活塞，其中所述第一动力板弹簧51与所述第一动力轴承52连接；所述第二动力活塞结构依次包括第二动力活塞、第二动力轴承62以及第二动力板弹簧61。其中，所述第一动力活塞和/或所述第二动力活塞被设计为中空结构，所述第一动力活塞包括第一动力活塞壳体53和第一动力活塞端盖54，所述第二动力活塞包括第二动力活塞壳体63和第二动力活塞端盖64。所述第一动力轴承52的上端与所述第一动力板弹簧51连接，所述第一动力轴承52的下端与所述第一动力活塞连接；所述第二动力轴承62的上端与所述第二动力板弹簧61连接，所述第二动力轴承62的下端与所述第二动力活塞连接。所述第一动力活塞和所述第二动力活塞共用同一个动力气缸50和动力气缸底座60，为了使所述动力活塞结构和所述排出器结构流体连通，在动力气缸50设置有气缸开口，同时动力气缸底座60上设置有气缸底座开口。在一实施例中，动力轴承、动力活塞均使用轻质、强度较高的铝合金材料。动力气缸底座60通过螺钉与冷指底71连接紧固。

参见图1，该冷机装置还包括冷指组件、用于驱动第一动力活塞的第一直线电机组件、用于驱动第二动力活塞的第二直线电机组件以及外壳组件。

冷指组件由冷指端盖75、冷端散热铜环74、回热器外壳73、热端散热铜环72、冷指底座71、冷端散热填料78、回热器77、热端散热填料76、冷端限位钢环711、回热器限位环710、热端限位钢环79组成。热端散热铜环72、冷指底座71和外壳组件焊接固定连接。冷指端盖75、冷端散热铜环74、回热器外壳73、热端散热铜环72同轴安装并采用真空钎焊的方式将其焊接为一体，同轴度控制在0.005mm内。热端散热填料76、冷端散热填料78采用折叠铜片结构并采用液压机将其压入冷指内侧相对应的位置；回热器77采用卷绕高分子聚合物薄膜或不锈钢丝网填料；热端散热填料76、回热器77、冷端散热填料78设置在第二排出气缸42和热端散热铜环72、回热器外壳73、冷端散热铜环74之间；热端限位钢环79、回热器限位环710、冷端限位钢环711沿轴向方向依次设置；冷端限位钢环711、回热器限位环710、热端限位钢环79依次压入相应位置以固定冷、热端散热填料78、76和回热器77。其中热端散热铜环72通过焊接的方式与外壳组件的上环形外壳1001焊接固定连接。在径向方向，从内到外冷制组件依次包括热端限位钢环79、回热器限位环710、冷端限位钢环711；热端散热填料76、回热器77、冷端散热填料78；以及热端散热铜环72、回热器外壳73、冷端散热铜环74。

第一直线电机组件和第二直线电机组件结构相同并在轴向方向相对设置。所述第一动力板弹簧51设置在所述第一直线电机组件上方，所述第二动力板弹簧61设置在所述第二直线电机组件下方。其中所述第一或第二动力板弹簧51、61与第一或第二动力轴承52、62固定连接，动力轴承又与直线电机组件的永磁动子紧固形成一个整体。

第一直线电机组件位于所述动力气缸底座60上方，所述第一直线电机组件包括第一外磁轭81、第一永磁动子、第一内磁轭82、第一线圈83。所述第一永磁动子包括第一永磁体84、第一永磁体下支撑环85、第一永磁体上支撑环86、第一传动连接盘87。所述第一外磁轭81上端设置有第一外磁轭上支撑环811，下端设置有第一外磁轭下支撑环812，所述第一外磁轭上支撑环、所述第一外磁轭、以及所述第一外磁轭下支撑环812轴向堆叠并通过螺柱螺母固定在所述冷指底座71上方。

所述第二直线电机组件位于所述动力气缸底座60下方，所述第二直线电机组件包括第二外磁轭91、第二永磁动子、第二内磁轭92、第二线圈93。所述第二永磁动子包括第二永磁体94、第二永磁体下支撑环95、第二永磁体上支撑环96、第二传动连接盘97。所述第二外磁轭91上端设置有第二外磁轭上支撑环911，下端设置有第二外磁轭下支撑环912，所述第二外磁轭上支撑环911、所述第二外磁轭91、以及所述第二外磁轭下支撑环912轴向依次堆叠并通过螺柱螺母固定在所述冷指底座71下方。

以第一直线电机和第一动力活塞结构为例，通过螺柱螺母将第一环形永磁体、第一永磁体下支撑环85、第一永磁体上支撑环86、第一传动连接盘87紧固为一个整体并进行辐射环整体充磁，通过第一紧固螺母88将第一永磁动子与的第一动力轴承52紧固形成一个整体，第一动力板弹簧51置于第一外磁轭上支撑环811上面并通过第一螺钉89紧固。第一动力板弹簧51中心有一圆孔，第一动力轴承52尾部端面有若干内螺纹，第一动力轴承52末端穿过圆孔使第一动力板弹簧51下底面与第一紧固螺母88上端面贴合，通过第一紧固片55与螺钉将第一动力板弹簧51中心与第一动力轴承52紧固。第一线圈83均匀且紧密地缠绕在第一内磁轭82中空位置形成一体，第一内磁轭82轴向有通孔结构，通过螺柱螺母将第一内磁轭82固定在动力气缸底座60上。第一永磁体84、第一外磁轭81、第一内磁轭82的中心位置偏差控制在0.1mm内。

所述外壳组件包括上环形外壳1001、下环形外壳1002、上接线端子1003和下接线端子1004，所述上环形外壳1001的下端面和所述下环形外壳1002的上端面与所述冷指底座71通过氩弧焊固定连接。所述第一动力活塞结构和所述第二动力活塞结构设置在所述上环形外壳1001和下环形外壳1002中。热端散热铜环72、冷指底座71和外壳组件焊接固定连接。

所述上环形外壳为包括上顶盖的环形壳体，所述下环形外壳为包括下顶盖的环形壳体，所述外壳组件还包括，所述上接线端子1003位于所述上顶盖上，所述下接线端子1004位于所述下顶盖上，所述第一接线端子和/或第二接线端子用于接入所述第一线圈83和/或第二线圈93的引线。具体地，上环形外壳1001上顶盖或下环形外壳的下顶盖加工有通孔，将接线端子1003或1004通过储能焊与外壳1001或1002进行焊接，值得一提的是，所有零件在进行安装前需要在干燥箱里高温烘干一定时间方可安装。

排出器结构

排出器是自由活塞斯特林制冷机一个重要的结构，排出器起到对制冷机内部工质流动调相的作用。斯特林制冷机是一个由压缩活塞和排出器交替振荡的一个过程，高压气体（氦气）在压缩腔、热端散热器、回热器、冷端换热器和膨胀腔之间往复流动。在制冷机工作的一个循环中，膨胀腔的气体对排出器做正功且在膨胀腔产生制冷量，同时排出器将膨胀腔气体做的功传递给压缩腔，起到了回收声功的作用，提高了制冷机的制冷效率。

自由活塞斯特林制冷机是一种气动型制冷机，即制冷机中的排出器的运动是由压缩腔和膨胀腔的压力差引起的，并没有施加额外的力来驱动其运动以及对内部气体的调相。对于自由活塞斯特林制冷机来说，排出器直接与排出板弹簧连接并独立于压缩系统，排出器也就是一个“自由”活塞。排出器的质量、排出板弹簧的刚度和排出器运动过程的阻尼大小对排出器的调相功能起到关键作用。

本申请提供了一种用于自由活塞斯特林制冷机的排出器结构，该结构采用双气缸-双排出器，能够减少排出器运动过程的阻尼，减小由热端通过气缸和排出器向冷端的轴向热传导（例如，第二活塞是工程塑料材质，导热系数小），减小压缩腔与膨胀腔通过排出器的串气，保证排出器的稳定工作，降低安装难度，提高制冷机的稳定性与制冷效率。

参见图2，该排出器结构包括双气缸（第一排出气缸41、第二排出气缸42）、双活塞排出器（第一活塞1和第二活塞2）、排出板弹簧3；排出板弹簧3设置在第一活塞1和第二活塞2之间；

其中第一活塞1（热端排出活塞）和第二活塞2（冷端排出活塞））通过第一紧固件31将第一活塞1、第二活塞2和排出板弹簧3连接固定，从而使得在第一活塞1和第二活塞2在气压差作用下往复运动时，排出板弹簧3径向支撑第一活塞1和第二活塞2并为第一活塞1和第二活塞2提供轴向刚度。

在一实施例中，冷、热端排出活塞均设计为中空的结构，且末端具有圆柱凸起，圆柱凸起内部加工有内螺纹，通过螺柱（第一紧固件31）将冷、热端排出活塞安装紧固在排出板弹簧3的两侧。

在一实施例中，排出板弹簧3为双排出板弹簧组成。在一实施例中，第一活塞1和第二活塞2的中心轴线在同一条直线上。在一实施例中，第一活塞1和第二活塞2的中心轴线穿过排出板弹簧的中心点圆心。在一实施例中，排出板弹簧3通过第一紧固件31与第一活塞1和第二活塞2固定连接。在一实施例中，第一活塞1、第二活塞2以及排出板弹簧3同轴安装。

排出板弹簧

参见图3和图4，其中图3示出了自由活塞斯特林制冷机装置的排出器结构的剖面结构示意图；图4示出了排出器结构的排出板弹簧的结构示意图；

排出板弹簧3的两端与所述第一排出气缸41或第二排出气缸42固定连接，从而实现所述第一活塞1在所述第一排出气缸41内往复运动、第二活塞2在第二排出气缸42内往复运动。

在一实施例中，排出板弹簧9的两端（远离排出板弹簧中心的端部）通过第二紧固件32与第一排出气缸41端面（朝向第二排出气缸42的端面）连接固定。在一实施例中，第二紧固件32为第二内六角螺钉，排出板弹簧3与第一排出气缸41安装的同轴度控制在0.005mm内。在一实施例中，排出板弹簧3远离中心的边缘处（端部）通过螺钉与第一排出气缸41进行连接。

第一排出气缸和第二排出气缸

参见图2-图4，本申请的排出器结构采用双气缸形式，双气缸是包括第一排出气缸41（热端气缸）和第二排出气缸42（冷端气缸），所述排出板弹簧3的两端与所述第一排出气缸41或第二排出气缸42固定连接，从而实现所述第一活塞1在所述第一排出气缸41内往复运动、所述第二活塞2在所述第二排出气缸42内往复运动。其中所述第一排出气缸41和第二排出气缸42与所述动力气缸50垂直布置。

第二排出气缸42包括连接区段421和容纳区段422，在气缸的径向方向所述连接区段421位于第一排出气缸41的外侧，也可以说，第一排出气缸41插入所述第二排出气缸42的连接区段421中，其中连接区段421与所述第一排出气缸41间隙密封。

在一实施例中，所述容纳区段422的内壁上设置有多个沟槽4221，减小压缩腔与膨胀腔通过间隙间的串气量，对密封效果具有积极作用。

在一实施例中，第一排出气缸41和第二排出气缸42通过气缸密封件43间隙密封。在一实施例中，第一排出气缸41和第二排出气缸42通过O型密封圈进行间隙密封并且两者交界面上涂胶固定，其中，第一排出气缸41与第二排出气缸42的安装同轴度控制在0.005mm内。在一实施例中，第二排出气缸42的连接区段421与第一排出气缸41的交界面涂有粘胶，从而固定所述第二排出气缸42和所述第一排出气缸41。

第一活塞和第二活塞

参见图2-图4，第一活塞1包括带有凸出底面的筒状结构，第二活塞2包括带有凸出底面的筒状结构，第一活塞1包括朝向排出板弹簧3凸出的第一凸出底面10，第二活塞2包括朝向排出板弹簧3凸出的第二凸出底面20，其中第一凸出底面10和/或第二凸出底面20的设置是避免在活塞运动过程中排出板弹簧3的端部或边缘、远离中心处与第一活塞1和/或第二活塞2碰撞。

在一实施例中，排出器结构还包括第一紧固件31，第一凸出底面10设置有第一凸出部101，第二凸出底面20设置有第二凸出部201，第一紧固件31穿过排出板弹簧3并与第一凸出部101和第二凸出部201连接，从而使排出板弹簧3与第一活塞1和第二活塞2固定连接。在一实施例中，第一凸出部101位于第一凸出底面10中心，第一凸出部101为朝向排出板弹簧3延伸的圆柱形结构。在一实施例中，第二凸出部201位于第二凸出底面20中心，第二凸出部201为朝向排出板弹簧3延伸的圆柱形结构。在一实施例中，第一紧固件31为螺柱。

在一实施例中，第一凸出部101为内部有内螺纹的圆柱形结构，第二凸出部201为内部有内螺纹的圆柱形结构，内螺纹与螺柱外螺纹配合完成连接，优选地，在第一凸出部101和第二凸出部201与螺柱螺纹连接时涂适量螺纹胶。

在一实施例中，在通过第一紧固件31排出板弹簧3与第一凸出部101和第二凸出部201连接完成时，第一凸出部101的端面与排出板弹簧3的一个表面贴合，第二凸出部201的端面与排出板弹簧的另一个表面贴合。

在一实施例中，所述第一活塞1的第一凸出底面10与所述排出板弹簧3的轴向距离应大于所述排出器结构的最大振幅，所述第二活塞2的第二凸出底面20与所述排出板弹簧3的轴向距离也应大于所述排出器结构的最大振幅。

为达到较好的气密性，第一活塞1应与第一排出气缸41保持较小的间隙，但第一活塞在重力作用下可能会偏移中心位置，甚至会接触到气缸的壁面。为防止排出器接触壁面而引起摩擦的大幅度增加，假设第一活塞的几何中心与排出板弹簧的中心轴向距离（或者说沿第一活塞的轴向方向的第一活塞中心点与排出板弹簧中心点的轴向距离）L1、第二活塞（第二活塞外壳体21和第二活塞顶盖22）的沿第二活塞的轴向方向第二活塞中心点与排出板弹簧的中心轴向距离L2、第一活塞1的重量m1，第二活塞2的重量m2，排出板弹簧3的径向刚度、第一活塞与气缸之间的气隙应保持一定的关系，

第一活塞1、第二活塞2和排出板弹簧3位置关系可以满足以下公式：

其中，m1为热端排出活塞的质量，m2为冷端排出活塞的质量，L1为热端排出活塞中心的位置与排出板弹簧中心的轴向距离，L2为冷端端排出活塞中心的位置与排出板弹簧中心的轴向距离，g为重力加速度，k为排出板弹簧9的径向刚度，δ为热端排出活塞壁面与热端气缸内壁面之间的气隙高度。参见图3，其中L1、L2、示意性地展示。

（a）第一活塞

为了使得排出器质量降低，更加轻盈，第一活塞1采用中空结构，第一活塞1包括第一活塞外壳体11和第一活塞顶盖12，第一活塞外壳体11和第一活塞顶盖12通过第一活塞密封件13密封，第一活塞外壳体11和第一活塞顶盖12通过第一活塞紧固件14连接固定。在一实施例中，第一活塞密封件13为O型密封圈。在一实施例中，第一活塞紧固件14为内六角螺钉。优选地，第一活塞外壳体11为带有凸出底面的筒状结构。在一实施例中，所述第一活塞1包括朝向所述排出板弹簧3凸出的第一凸出底面10，第一凸出底面10设置有朝向排出板弹簧3的圆柱形凸起101（即第一凸出部101），凸起的圆柱中心加工有内螺纹。

在一实施例中，第一活塞外壳体11、第一活塞顶盖12、O型密封圈和若干螺钉构成第一活塞组件，第一活塞外壳体11、第一活塞顶盖12通过O型密封圈密封，以防止压缩腔内的气体进出第一活塞组件内部引起的压缩功的损耗，第一活塞外壳体11、第一活塞顶盖12通过八个螺钉进行紧固。

在一实施例中，为避免第一活塞在运动过程与变形的排出板弹簧进行直接的碰撞，在第一活塞外壳接近冷端（第二活塞）或靠近排出板弹簧3的一侧有一定的斜度，斜度的大小根据排出器组件的最大振幅来决定。换句话说，第一活塞外壳体包括朝向排出板弹簧3的第一凸出底面10，进而使第一活塞外壳的底面是有一个斜度的，并且所述第一活塞1的第一凸出底面10与所述排出板弹簧3的最大轴向距离应大于所述排出器结构的最大振幅；同时，排出器的第一活塞外壳（热端活塞外壳）在接近膨胀腔的一侧（或接近排出板弹簧）有一个圆柱凸起（第一凸出部101），凸起的圆柱中心加工有内螺纹，以方便与排出板弹簧3和第二活塞2进行连接。

（b）第二活塞

为了使得排出器质量降低，更加轻盈，第二活塞2采用中空结构，优选地，为了减少内部的空容积与控制质量，第二活塞内部填充可卷绕的轻质材料。第二活塞2包括第二活塞外壳体21和第二活塞顶盖22，所述第二活塞外壳体21和所述第二活塞顶盖22通过内外螺纹固定连接与密封。优选地，所述第一活塞外壳体11和第二活塞外壳体21靠近排出板弹簧3相对布置。优选地，所述第二活塞外壳体为带有凸出底面的筒状结构。

同样地，为避免第二活塞在运动过程中碰撞排出板弹簧，第二活塞外壳体在靠近排出板弹簧的一侧具有一定的斜度，斜度的大小根据排出器组件的最大振幅来决定，也就就是说，第二活塞外壳体包括有朝向排出板弹簧3的第二凸出底面20，进而使第二活塞外壳的底面是有一个斜度的，并且所述第二活塞2的第二凸出底面20与所述排出板弹簧3的最大轴向距离应大于所述排出器结构的最大振幅。第二活塞外壳体21靠排出板弹簧会有一个凸台（第二凸出部201），凸台的中心有一定深度的内螺纹孔。

在一实施例中，一根螺柱贯穿通过第一、第二活塞外壳体的凸起（第一凸出部101）或凸台（第二凸出部201）内螺纹内，并将排出板弹簧于第一、第二活塞外壳体相连接并在螺丝表面涂有胶水固定。即螺柱穿过第一凸出底面的凸起（第一凸出部101）、排出板弹簧3、以及第二凸出底面20的凸台201（即第二凸出部201），其中，第一活塞1、第二活塞2和排出板弹簧3的安装同轴度控制在0.005mm内。

排出器结构各组件材料

现有技术的排出器结构由单一活塞组成，排出器贯穿热端的压缩腔与冷端的膨胀腔，排出器结构一般选择铝合金、不锈钢或者高分子聚合物（工程塑料），对于金属材质的排出器结构，热变形量小、强度高，加工精度高，导热系数较高。气缸和排出器之间的间隙可以设计的很小，气密性较好，穿梭损失和泵气损失较小；但缺点是由压缩腔向膨胀腔的轴向导热量较大、排出器的质量也较大。而对于高分子聚合物材质，一般强度较低、加工精度低、热变形量较大、导热系数小；其优点是由压缩腔向膨胀腔通过排出器本体的轴向导热较小、质量较轻；缺点是排出器和气缸间要保持一定的间隙以防止温度变化排出器与气缸直接的摩擦，造成排出器阻尼的巨幅增加。

排出器结构采用单一材料带来的各种问题（如上所述），在保证压缩腔与膨胀腔之间的气密性（减小穿梭损失与泵气损失）的同时，尽可能的减小轴向导热损失，以提高制冷机的高效制冷效果。

因此，为了减小制冷机热量通过气缸由热端向冷端的传递，同时为了保持活塞与气缸间的小间隙，在本申请的技术方案中，气缸结构以及排出器结构均采用两种材质混合使用，其中第一排出气缸采用金属材质，如铝合金、不锈钢、钛合金等，而第二排出气缸则采用导热系数低且强度大的高分子聚合物（工程塑料），而第一排出气缸和第二排出气缸两者通过O型密封圈连接，并使用胶水将两者进行粘连。

优选地，所述第一活塞1采用强度较高、密度较小的铝合金材料，热端排出活塞表面均匀喷涂特氟龙等耐磨润滑的涂层。所述第二活塞2采用导热系数小、耐低温、热膨胀系数低的工程塑料。

优选地，第一排出气缸41采用导热系数高、强度较高的铝合金材料，其中第一排出气缸41的内气缸壁面做抛光处理并做硬质氧化。

所述的第二排出气缸42采用导热系数小、强度较高、热膨胀系数低的工程塑料，第二排出气缸42的容纳区段422内壁面采用多沟槽4221的密封结构。

本申请还给出了一个排出器结构安装步骤的实施例：

（1）将合适大小的O型圈套于第一活塞顶盖的凸台处，并通过8个螺钉将第一活塞顶盖与第一活塞外壳体相连固定。

（2）将轻质的材料均匀填充在第二活塞外壳体上，然后将第二活塞顶盖与第二活塞螺纹固定。

（3）将一个合适大小与长度的螺柱贯穿于排出板弹簧3中心的圆孔中，并将第一活塞和第二活塞通过螺纹相连，第二活塞外壳体的凸起端面（即第一凸出底面10的第一凸出部101的端面）、第一活塞外壳体的凸起端面（即第一凸出底面10的第二凸出部201的端面）平齐地贴合在排出板弹簧的两个表面上，其中螺纹连接时涂入适量螺纹胶。需要注意的是，在安装过程中应保持排出板弹簧、第一活塞（第一活塞外壳体11和第一活塞顶盖12）和第二活塞（第二活塞外壳体21和第二活塞顶盖22）三者的同轴度，同轴度需要保持在0.005mm内。

（4）通过八个螺钉将排出板弹簧同轴安装在第一排出气缸的端面上，同轴度要求在0.005mm内。

（5）最后，将第一排出气缸41与第二排出气缸42通过O型密封圈密封并在两者的间隙中填入适量的厌氧胶以保证两者的固定，安装过程中同轴度应控制在0.005mm。

值得一提的是，所有零件在进行安装前需要在干燥箱里高温烘干一定时间方可安装。

本申请的说明书中记载了大量的技术特征，分布在各个技术方案中，如果要罗列出本申请所有可能的技术特征的组合（即技术方案）的话，会使得说明书过于冗长。为了避免这个问题，本申请上述发明内容中公开的各个技术特征、在下文各个实施方式和例子中公开的各技术特征、以及附图中公开的各个技术特征，都可以自由地互相组合，从而构成各种新的技术方案（这些技术方案均因视为在本说明书中已经记载），除非这种技术特征的组合在技术上是不可行的。例如，在一个例子中公开了特征A+B+C，在另一个例子中公开了特征A+B+D+E，而特征C和D是起到相同作用的等同技术手段，技术上只要择一使用即可，不可能同时采用，特征E技术上可以与特征C相组合，则，A+B+C+D的方案因技术不可行而应当不被视为已经记载，而A+B+C+E的方案应当视为已经被记载。

在本申请提及的所有文献都被认为是整体性地包括在本申请的公开内容中，以便在必要时可以作为修改的依据。此外应理解，在阅读了本申请的上述公开内容之后，本领域技术人员可以对本申请作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种大功率的斯特林制冷机装置，其特征在于，包括：两个或多个动力活塞结构和排出器结构，其中，

所述两个或多个动力活塞结构与所述排出器结构流体连通；

所述动力活塞结构包括轴向方向依次设置的动力活塞、动力轴承和动力板弹簧，所述动力板弹簧与所述动力轴承连接，所述排出器结构包括沿其轴向方向依次设置的第一活塞（1）、排出板弹簧（3）、以及第二活塞（2），所述排出板弹簧（3）通过第一紧固件（31）与所述第一活塞（1）和所述第二活塞（2）连接，从而使得在所述第一活塞（1）和所述第二活塞（2）在气压差作用下往复运动时，所述排出板弹簧（3）径向支撑所述第一活塞（1）和所述第二活塞（2）并为所述第一活塞（1）和所述第二活塞（2）提供轴向刚度；

在制冷过程中，高压气体在所述第二活塞（2）的远离所述排出板弹簧（3）的一端的膨胀腔和所述多个动力活塞与所述第一活塞（1）形成的压缩腔内往复流动，所述膨胀腔内的气体对所述排出器结构做正功，从而提供制冷，

所述装置还包括用于驱动所述两个或多个动力活塞结构直线电机组件，所述直线电机组件位于所述动力活塞上方或下方；

所述第一活塞（1）为中空结构，所述第一活塞（1）包括第一活塞外壳体（11）和第一活塞顶盖（12），所述第一活塞外壳体（11）和所述第一活塞顶盖（12）通过第一活塞密封件（13）密封，所述第一活塞外壳体（11）为带有凸出底面的筒状结构；所述第二活塞（2）为中空结构，所述第二活塞（2）包括第二活塞外壳体（21）和第二活塞顶盖（22），所述第二活塞外壳体（21）和所述第二活塞顶盖（22）通过螺纹固定连接与密封，所述第二活塞外壳体（21）为带有凸出底面的筒状结构；

所述第一活塞（1）包括朝向所述排出板弹簧（3）凸出的第一凸出底面（10），所述第二活塞（2）包括朝向排出板弹簧（3）凸出的第二凸出底面（20），所述排出器结构还包括第一紧固件（31），所述第一凸出底面（10）设置有第一凸出部（101），所述第二凸出底面（20）设置有第二凸出部（201），所述第一紧固件（31）穿过所述排出板弹簧（3）并与第一凸出部（101）和第二凸出部（201）连接，从而使所述排出板弹簧（3）与第一活塞（1）和第二活塞（2）固定连接。

2.如权利要求1所述的制冷机装置，其特征在于，所述第一活塞、第二活塞和排出板弹簧的位置关系需满足如下公式：

其中，m1为第一活塞的质量，m2为第二活塞的质量，L1为沿第一活塞的轴向方向第一活塞中心点与排出板弹簧中心点的轴向距离，L2为沿第二活塞的轴向方向第二活塞中心点与排出板弹簧中心点的轴向距离，g为重力加速度，k为排出板弹簧的径向刚度，δ为第一活塞外壁面与第一气缸内壁面之间的气隙高度。

3.如权利要求1所述的制冷机装置，其特征在于，还包括冷指组件，所述排出器结构设置在所述冷指组件内。

4.如权利要求1所述的制冷机装置，其特征在于，所述多个动力活塞结构包括在轴向方向相对设置的第一动力活塞结构和第二动力活塞结构，所述第一动力活塞结构和所述第二动力活塞结构的结构相同，所述排出器结构设置在所述第一动力活塞结构和第二动力活塞结构的侧面。

5.如权利要求4所述的制冷机装置，其特征在于，沿轴向方向，所述第一动力活塞结构依次包括第一动力板弹簧（51）、第一动力轴承（52）以及第一动力活塞，其中所述第一动力板弹簧（51）与所述第一动力轴承（52）连接；所述第二动力活塞结构依次包括第二动力活塞、第二动力轴承（62）以及第二动力板弹簧（61）。

6.如权利要求5所述的制冷机装置，其特征在于，所述直线电机组件包括用于驱动第一动力活塞的第一直线电机组件和用于驱动第二动力活塞的第二直线电机组件，所述第一动力板弹簧（51）设置在所述第一直线电机组件上方，所述第二动力板弹簧（61）设置在所述第二直线电机组件下方。

7.如权利要求5所述的制冷机装置，其特征在于，所述排出器结构还包括第一排出气缸（41）和第二排出气缸（42），所述排出板弹簧（3）的两端与所述第一排出气缸（41）或第二排出气缸（42）固定连接，从而实现所述第一活塞（1）在所述第一排出气缸（41）内往复运动、所述第二活塞（2）在所述第二排出气缸（42）内往复运动。

8.如权利要求7所述的制冷机装置，其特征在于，所述第二排出气缸（42）包括连接区段（421）和容纳区段（422），在气缸的径向方向所述连接区段（421）位于所述第一排出气缸（41）的外侧，所述容纳区段（422）的内壁上设置有多个沟槽。

9.如权利要求8所述的制冷机装置，其特征在于，还包括动力气缸（50），所述动力气缸（50）与所述第一排出气缸（41）和第二排出气缸（42）垂直设置，所述第一动力活塞和所述第二动力活塞在所述动力气缸（50）内往复运动，所述动力气缸设置有气缸开口，从而使所述动力活塞结构与所述排出器结构流体连通。

10.如权利要求9所述的制冷机装置，其特征在于，沿所述动力气缸的径向方向，还依次包括设置在动力气缸（50）的径向外侧的动力气缸底座（60）以及冷指底座（71），所述动力气缸底座（60）设置有气缸底座开口，所述冷指底座（71）设置有冷指底座开口。