CN207688498U - 一种结合脉动热管的制冷机导冷装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种结合脉动热管的制冷机导冷装置，包括冷头机构和脉动热管机构，所述冷头机构一端与制冷机连接，另一端与脉动热管机构连接，脉动热管机构紧贴于冰箱箱体内壁，所述冷头机构包括冷头主体和紧密固定在冷头主体外部的冷头外壳组件，所述脉动热管机构为闭合的热管工质流通回路并多次通过冷头主体和冷头外壳组件之间，且所述热管工质流通回路的外壁面分别与所述冷头主体和所述冷头外壳组件紧密贴合；本实用新型通过采用的冷头主体、冷头外壳与脉动热管机构的结合设置，增加了冷头机构与脉动热管机构冷凝段的换热面积，冷量不流失，导冷效率高，不受使用角度限制；换热充分、均匀，且加工制造简单便利。

Description

一种结合脉动热管的制冷机导冷装置

技术领域

本实用新型是涉及一种导冷装置，具体说，是涉及一种结合脉动热管的制冷机导冷装置，属于制冷技术领域，适用于热声制冷机等体型较小的低温制冷设备的冷量传输。

背景技术

制冷机导冷装置是设置于制冷机冷端，将制冷机制取的冷量传导出去的机构，冷量的有效传导是制冷机实现快速高效制冷的关键之一。

脉动热管是蛇形的无芯毛细金属管在冷端和热端之间反复弯折形成的回路，毛细管内抽成真空然后充入一定量的工质。工质在蒸发段受热蒸发，使蒸发段压力上升推动工质流向冷凝段，在冷凝段气泡收缩破裂，压力下降回流，通过气柱和液塞的自激励震荡实现潜热和显热的传递。脉动热管作为一种新型热管，克服了常规热管需要吸液芯或者受重力影响的缺点。在一定的条件下，脉动热管可以在任何倾角下运行且对传热性能产生的影响很小，在制冷领域应用前景广阔。有中国专利20150521282.4公开了一种斯特林制冷机结合脉动热管的低温冰箱，包括箱体、自由活塞斯特林制冷机、脉动热管系统、散热系统。其特征为：脉动热管系统包括脉动热管和导冷板管，自由活塞斯特林制冷机的冷端与导冷板管进行换热，使与导冷板管联通的毛细铜管构成的脉动热管内的工质形成振荡流动，脉动热管贯穿所有冷冻室降温。其不足之处在于所述导冷板面积过大，而与自由活塞斯特林制冷机冷头的接触面积过小，易造成导冷板温度分布不均匀，冷量传输不充分的问题。还有中国专利201611028741.6公开了一种分体式一拖二斯特林制冷的变温区冰箱，特征在于：所述的脉动热管导冷系统包括脉动热管，环形导冷铜套，脉动热管冷凝段缠绕在环形导冷铜套的螺旋凹槽内，蒸发段U型管排列在两个变温室的单侧壁面上，内充工质为R170。其不足之处在于所述环形导冷铜套表面的螺旋凹槽加工难度较大，并且仅有脉动热管的内侧壁面与环形导冷铜套的螺旋凹槽接触换热，没有充分利用导冷铜套的换热面积，导冷效率较低。基于上述原因，本领域亟需开发一种冷量传输均匀、导冷效率高的结合脉动热管的制冷机导冷装置，不仅结构简单、加工制造方便，还不受使用角度限制，有效提高制冷机快速高效制冷性能。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述问题和需求，本实用新型的目的是提供一种冷量传输均匀、导冷效率高的结合脉动热管的制冷机导冷装置，结构简单、加工制造方便且不受使用角度限制，以满足人们对有效提高制冷机快速高效制冷性能的应用需求。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种结合脉动热管的制冷机导冷装置，包括冷头机构和脉动热管机构，所述冷头机构一端与制冷机连接，另一端与所述脉动热管机构连接，所述脉动热管机构紧贴于冰箱箱体内壁，其特征在于：所述冷头机构包括冷头主体和冷头外壳组件，所述冷头外壳组件紧密固定在所述冷头主体外部，所述脉动热管机构为闭合的热管工质流通回路，所述热管工质流通回路多次通过所述冷头主体和所述冷头外壳组件之间开设的环形凹槽，并且所述热管工质流通回路的外壁面分别与所述冷头主体和所述冷头外壳组件紧密贴合。

作为优选方案，包括左右两组分别闭合设置的所述热管工质流通回路，每组所述热管工质流通回路包括U型管组件与环形铜管组件，所述U型管组件与所述环形铜管组件呈闭合回路式连通，左右两组的所述热管工质流通回路的U型管组件分别设置于冰箱箱体的左右两侧壁内，所述环形铜管组件设置于所述环形凹槽内，并分别与所述冷头主体和所述冷头外壳组件紧密贴合。

作为进一步优选方案，所述U型管组件与所述环形铜管组件通过外部绝热的连接管组件连接。

作为进一步优选方案，每组所述U型管组件包括平行并列设置的4-5根U型管，每组所述环形铜管组件包括与每组所述U型管组件的U型管数量相对应的环形铜管。

作为进一步优选方案，每根所述U型管的外径为3mm，每根所述U型管的内径为2mm。

作为进一步优选方案，所述U型管组件沿水平方向向下倾斜0°-20°设置。

作为优选方案，所述热管工质流通回路的充液率为40％-50％。

作为优选方案，所述冷头主体外表面上或/和所述冷头外壳组件内侧面上开设有与所述热管工质流通回路的外壁相适配的环形凹槽。

作为优选方案，在所述热管工质流通回路与所述冷头主体相贴合的外壁面上涂覆有耐低温的导热硅脂。

作为优选方案，所述热管工质流通回路与所述冷头外壳组件之间通过设有的铝箔紧密贴合。

作为优选方案，所述热管工质流通回路与冰箱箱体内壁紧贴的相对侧通过贴覆的冰箱箱体铝箔紧贴冰箱箱体内壁，用于增加热管工质流通回路与冰箱箱体间的换热面积。

作为优选方案，所述冷头外壳组件上设有容所述环形铜管组件接入接出的进出管通道。

作为进一步优选方案，所述进出管通道为在所述冷头外壳组件两侧分别开设的数个上槽口和数个下槽口，所述上槽口的数量和所述下槽口的数量分别于所述冰箱箱体左右两侧的U型管的数量对应设置。

作为优选方案，所述冷头外壳的内顶面通过粘合固定在所述冷头主体的顶面上。

一种实施方式，所述冷头外壳组件包括左右对称设置的冷头外壳Ⅰ与冷头外壳Ⅱ，所述冷头外壳Ⅰ与所述冷头外壳Ⅱ通过焊接固定连接。

作为优选方案，冷头主体的材料为铜，所述冷头外壳组件材料为铜。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型通过采用的冷头主体、冷头外壳与脉动热管机构的结合设置，不仅有效地增加了冷头机构与脉动热管机构冷凝段的换热面积，还可防止冷量流失，使得导冷效率高，并且克服了重力热管受重力影响的弊端，实现制冷设备不受使用角度的限制；在U型管组件外侧加设与箱体贴合的铝箔，增大了脉动热管机构蒸发段与冰箱箱体的换热面积，进一步提高导冷效率，设有的环形凹槽，不仅与环形铜环接触紧密，使得换热充分、均匀，而且加工制造简单便利，降低了加工成本，可满足人们对有效提高制冷机快速高效制冷性能的应用需求，本实用新型相对于现有技术具有显著的进步性和良好的推广应用价值。

附图说明

图1为本实用新型实施例1提供的一种结合脉动热管的制冷机导冷装置结构示意图；

图2为本实用新型实施例1提供的一种未装配箱体铝箔的结合脉动热管的制冷机导冷装置结构示意图；

图3为本实用新型实施例1提供的冷头机构剖面图；

图4为本实用新型实施例1提供的安装在制冷机上的冷头结构分解状态示意图；

图5为本实用新型实施例1提供的装配有冷端换热器的冷头主体的结构示意图；

图6为本实用新型实施例1提供的冷头外壳组件的结构示意图；

图7为本实用新型实施例1提供的连接接口的环形铜管的结构示意图；

图8为本实用新型实施例1提供的贴覆箱体铝箔的U型管组件的结构示意图；

图9为本实用新型实施例1提供的连接接口的U型管的结构示意图；

图10为本实用新型实施例2提供的冷头主体剖视图；

图11为本实用新型实施例2提供的冷头外壳Ⅰ的结构示意图；

图12为本实用新型实施例3提供的U型管组件与环形铜管组件连接关系示意图。

图中标号示意如下：1、冷头机构；11、冷头主体；12、冷头外壳组件；121、上槽口；122、下槽口；123、冷头外壳Ⅰ；124、冷头外壳Ⅱ；13、环形凹槽；131、外环形凹槽；132、内环形凹槽；2、脉动热管机构；21、U型管组件；211、U型管；22、环形铜管组件；221、环形铜管；23、连接管组件；24、接口；241-1、U型管接口Ⅰ；241-2、U型管接口Ⅱ；241-3、U型管接口Ⅲ；241-4、U型管接口Ⅳ；241-5、U型管接口Ⅴ；241-6、U型管接口Ⅵ；241-7、U型管接口Ⅶ；241-8、U型管接口Ⅷ；242-1、环形铜管接口Ⅰ；242-2、环形铜管接口Ⅱ；242-3、环形铜管接口Ⅲ；242-4、环形铜管接口Ⅳ；242-5、环形铜管接口Ⅴ；242-6、环形铜管接口Ⅵ；242-7、环形铜管接口Ⅶ；242-8、环形铜管接口Ⅷ；3、制冷机；4、冰箱箱体；5、铝箔；6、箱体铝箔；7、冷端换热器。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步详细描述。

实施例1

结合图1至图12所示，本实施例提供的一种结合脉动热管的制冷机导冷装置，包括冷头机构1和脉动热管机构2，所述冷头机构1的一端与制冷机3连接，另一端与所述脉动热管机构2连接，所述脉动热管机构2紧贴于冰箱箱体4内壁，所述冷头机构1包括冷头主体11和冷头外壳组件12，所述冷头外壳组件12紧密固定在所述冷头主体11外部，所述脉动热管机构2为闭合的热管工质流通回路，所述热管工质流通回路多次通过所述冷头主体11和所述冷头外壳组件12之间开设的环形凹槽13，并且所述热管工质流通回路的外壁面分别与所述冷头主体11和所述冷头外壳组件12紧密贴合。

在本实施例中，包括左右两组分别闭合设置的所述热管工质流通回路，每组所述热管工质流通回路包括U型管组件21与环形铜管组件22，所述U型管组件21与所述环形铜管组件22呈闭合回路式连通，左右两组的所述热管工质流通回路的U型管组件21分别设置于冰箱箱体4的左右两侧壁内，所述环形铜管组件22设置于所述环形凹槽13内，并分别与所述冷头主体11和所述冷头外壳组件22紧密贴合，如图1、图4所示。

在本实施例中，如图1、图2所示，所述U型管组件21与所述环形铜管组件22通过外设保温材料的连接管组件23连接，每组所述U型管组件21包括平行并列设置的4-5根U型管211，每组所述环形铜管组件22包括与每组所述U型管组件21的U型管211数量相对应的环形铜管221，每个开口式的环形铜管221(如图7所示)和每根U型管211(如图9所示)的末端都设有接口24，每根U型管的接口24通过连接管组件23分别与对应的环形铜管221的接口24连通，以使得每组热管工质流通回路的U型管组件21与环形铜管组件22形成一个闭合的热管工质流通回路。

在本实施例中，每根所述U型管211的外径为3mm，每根所述U型管211的内径为2mm。

在本实施例中，如图8、图9所示，所述热管工质流通回路的充液率为40％-50％，所述U型管组件21沿水平方向向下倾斜成一夹角α设置，在本优选实例中，α的取值范围为0°-20°。

考虑到热管工质流通回路的外壁面与冷头主体11、冷头外壳组件12的贴合性，在本实施例中，如图5、图6所示，所述冷头主体11外表面上或所述冷头外壳组件12内侧面上开设有与所述热管工质流通回路的外壁相适配的环形凹槽13。

考虑到导冷装置的导冷效率，在本实施例中，在所述热管工质流通回路与所述冷头主体11相贴合的外壁面上涂覆有一层耐低温的导热硅脂，所述热管工质流通回路与所述冷头外壳组件12之间通过设有的铝箔5紧密贴合，在所述热管工质流通回路与冰箱箱体内壁紧贴的相对侧通过贴覆的箱体铝箔6紧贴冰箱箱体4内壁，用于增加热管工质流通回路与冰箱箱体4间的换热面积，如图1、图8所示。

考虑到环形铜管组件的安装，所述冷头外壳组件12上设有容所述环形铜管组件22接入接出的进出管通道，在本实施例中，所述进出管通道121为在所述冷头外壳组件两侧分别开设的数个上槽口121和数个下槽口122，所述上槽口121的数量和所述下槽口122的数量分别于所述冰箱箱体左右两侧的U型管211的数量对应设置，如图4、图6所示。

考虑到冷头外壳组件的安装，如图4、图6所示，所述冷头外壳组件12包括左右对称设置的冷头外壳Ⅰ123与冷头外壳Ⅱ124，所述冷头外壳Ⅰ123与所述冷头外壳Ⅱ123通过焊接固定连接，所述冷头外壳组件12通过在内顶面上涂抹粘合剂固定于所述冷头主体11的顶面上。

为了进一步提高导冷效率，所述冷头主体11和所述冷头外壳组件12均选用高导热率的材料，例如：铜。

另外，在本实施例中，如图3、图5所示，所述冷头主体11的内侧紧密贴合有制冷机的冷端换热器7，在本实施例中选用狭缝换热器，制冷机3的膨胀腔内的气体工质(通常为氦气)膨胀制冷产生的冷量通过冷端换热器7传递至整个冷头机构1，冷头机构1再通过脉动热管机构2将冷量导出至冰箱箱体4内，至此完成制冷机3的导冷过程。

实施例2

结合图10和图11所示，本实施例提供的一种结合脉动热管的制冷机导冷装置，与实施例1的不同之处仅在于：在所述冷头主体外表面开设有数个外环形凹槽131，所述冷头外壳内侧开设有数个内环形凹槽132，所述环形铜管211的弧形内侧壁面紧贴于所述外环形凹槽131，所述环形铜管211的弧形外侧壁面通过设有的铝箔5紧贴于所述内环形凹槽132，所述外环形凹槽131的数量和所述内环形凹槽132的数量分别与所述环形铜管根数相对应，通过上述设置使得环形铜管组件22获得与冷头机构1尽可能大的贴合面积。

作为优选方案，本实施例所述U型管组件21沿水平方向向下倾斜10°设置，以获得更好的气体工质循环效果。

实施例3

结合图12所示，本实施例提供的一种结合脉动热管的制冷机导冷装置，与实施例1的不同之处仅在于，其中一组所述热管工质流通回路的所述U型管组件21与所述环形铜管组件22的接口对应连接具体实施方式为：

按照自左往右、自上而下的顺序，环形铜管组件依次设有环形铜管接口Ⅰ242-1、环形铜管接口Ⅱ242-2、环形铜管接口Ⅲ242-3、环形铜管接口Ⅳ242-4、环形铜管接口Ⅴ242-5、环形铜管接口Ⅵ242-6、环形铜管接口Ⅶ242-7和环形铜管接口Ⅷ242-8，按照自上而下的顺序，U型管组件依次设有U型管接口Ⅰ241-1、U型管接口Ⅱ241-2、U型管接口Ⅲ241-3、U型管接口Ⅳ241-4、U型管接口Ⅴ241-5、U型管接口Ⅵ241-6、U型管接口Ⅶ241-7和U型管接口Ⅷ241-8，其中，

环形铜管接口Ⅰ242-1通过所述连接管组件与U型管接口Ⅰ241-1连通，

环形铜管接口Ⅱ242-2通过所述连接管组件23与U型管接口Ⅷ241-8连通，

环形铜管接口Ⅲ242-3通过所述连接管组件23与U型管接口Ⅲ241-3连通，

环形铜管接口Ⅳ242-4通过所述连接管组件23与U型管接口Ⅱ241-2连通，

环形铜管接口Ⅴ242-5通过所述连接管组件23与U型管接口Ⅴ241-5连通，

环形铜管接口Ⅵ242-6通过所述连接管组件23与U型管接口Ⅳ241-4连通，

环形铜管接口Ⅶ242-7通过所述连接管组件23与U型管接口Ⅶ241-7连通，

环形铜管接口Ⅷ242-8通过所述连接管组件23与U型管接口Ⅵ241-6连通；

另一组所述热管工质流通回路与上述一组所述热管工质流通回路对称设置于所述冰箱箱体4的另一侧壁内，其U型管组件21与环形铜管组件22的接口连接方式与上述该组所述热管工质流通回路的相同，将所述环形铜管211依次通过连接管组件23与所述U型管221连通成一螺旋循环流通回路，使得热管工质流通回路的冷量传输更均匀。

综上所述，本实用新型通过采用的冷头主体、冷头外壳与脉动热管机构的结合设置，不仅有效地增加了冷头机构与脉动热管机构冷凝段的换热面积，还可防止冷量流失，使得导冷效率高，并且克服了重力热管受重力影响的弊端，实现制冷设备不受使用角度的限制；在U型管组件外侧加设与箱体贴合的铝箔，增大了脉动热管机构蒸发段与冰箱箱体的换热面积，进一步提高导冷效率，设有的环形凹槽，不仅与环形铜环接触紧密，使得换热充分、均匀，而且加工制造简单便利，降低了加工成本，可满足人们对有效提高制冷机快速高效制冷性能的应用需求。

最后有必要在此指出的是：以上所述仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种结合脉动热管的制冷机导冷装置，包括冷头机构和脉动热管机构，所述冷头机构一端与制冷机连接，另一端与所述脉动热管机构连接，所述脉动热管机构紧贴于冰箱箱体内壁，其特征在于：所述冷头机构包括冷头主体和冷头外壳组件，所述冷头外壳组件紧密固定在所述冷头主体外部，所述脉动热管机构为闭合的热管工质流通回路，所述热管工质流通回路多次通过所述冷头主体和所述冷头外壳组件之间开设的环形凹槽，并且所述热管工质流通回路的外壁面分别与所述冷头主体和所述冷头外壳组件紧密贴合。

2.根据权利要求1所述的制冷机导冷装置，其特征在于：包括左右两组分别闭合设置的所述热管工质流通回路，每组所述热管工质流通回路包括U型管组件与环形铜管组件，所述U型管组件与所述环形铜管组件呈闭合回路式连通，左右两组的所述热管工质流通回路的U型管组件分别设置于冰箱箱体的左右两侧壁内，所述环形铜管组件设置于所述环形凹槽内，并分别与所述冷头主体和所述冷头外壳组件紧密贴合。

3.根据权利要求2所述的制冷机导冷装置，其特征在于：所述U型管组件与所述环形铜管组件通过外部绝热的连接管组件连接。

4.根据权利要求2所述的制冷机导冷装置，其特征在于：每组所述U型管组件包括平行并列设置的4-5根U型管，每组所述环形铜管组件包括与每组所述U型管组件的U型管数量相对应的环形铜管。

5.根据权利要求4所述的制冷机导冷装置，其特征在于：每根所述U型管的外径为3mm，每根所述U型管的内径为2mm。

6.根据权利要求2所述的制冷机导冷装置，其特征在于：所述U型管组件沿水平方向向下倾斜0°-20°设置。

7.根据权利要求1所述的制冷机导冷装置，其特征在于：所述热管工质流通回路的充液率为40％-50％。

8.根据权利要求1所述的制冷机导冷装置，其特征在于：所述冷头主体外表面上或/和所述冷头外壳组件内侧面上开设有与所述热管工质流通回路的外壁相适配的环形凹槽。

9.根据权利要求1所述的制冷机导冷装置，其特征在于：在所述热管工质流通回路与所述冷头主体相贴合的外壁面上涂覆有耐低温的导热硅脂，或者/且所述热管工质流通回路与所述冷头外壳组件之间通过设有的铝箔紧密贴合，或者/且所述热管工质流通回路与冰箱箱体内壁紧贴的相对侧通过贴覆的冰箱箱体铝箔紧贴冰箱箱体内壁。

10.根据权利要求1-9任一权利要求所述的制冷机导冷装置，其特征在于：所述冷头外壳组件包括左右对称设置的冷头外壳Ⅰ与冷头外壳Ⅱ，所述冷头外壳Ⅰ与所述冷头外壳Ⅱ通过焊接固定连接。