CN215062963U - 一种逆斯特林循环制冷机 - Google Patents

Abstract

本申请公开的逆斯特林循环制冷机包括机架，其中所述机架上固定设置制冷机构，所述制冷机构包括第一壳体，所述第一壳体内设置相互连通的第一管腔和第二管腔，所述第一管腔内滑动连接第一活塞，所述第二管腔内设置蓄热管，所述蓄热管内填充蓄热钢丝，所述第二管腔内滑动设置第二活塞，所述第一活塞的一端设置第一连接板，所述第二活塞通过活塞杆连接第二连接板，所述第一连接板和所述第二连接板连接于线性马达；所述第二管腔端部设置密封盖；所述第一壳体外设置散热机构。本申请提供的逆斯特林循环制冷机体积小、震动小、制冷效率高、鲁棒性强。

Description

一种逆斯特林循环制冷机

技术领域

本实用新型涉及制冷装置领域，尤其涉及一种逆斯特林循环制冷机。

背景技术

1816年O.R.斯特林提出一个由两个等温过程和两个等容回热过程组成的热力循环，称为斯特林循环，也称定容回热循环。这个循环的逆循环用于制冷时称为逆向斯特林循环，或称斯特林制冷循环。

现有技术中，利用逆斯特林循环的直线型的斯特林制冷机存在线性马达共线致使沿直线型方向产生的振动大的问题，线性马达对应两个活塞分布在直线腔体的两端导致体积较大的问题；以及热端散热效果差导致冷端和热端之间进行热交换剧烈，影响冷端制冷效果的问题。

实用新型内容

为解决上述的问题本申请提供一种逆斯特林循环制冷机。

本申请提供的逆斯特林循环制冷机，包括机架，其中，所述机架上固定设置制冷机构，

所述制冷机构包括第一壳体，所述第一壳体内设置相互连通的第一管腔和第二管腔，所述第一管腔内滑动连接第一活塞，所述第二管腔内设置蓄热管，所述蓄热管内填充蓄热钢丝，所述第二管腔内滑动设置第二活塞，所述第一活塞的一端设置第一连接板，所述第二活塞通过活塞杆连接第二连接板，所述第一连接板和所述第二连接板连接于线性马达；所述第二管腔端部设置密封盖；

所述第一壳体外设置散热机构。

更进一步地，所述机架包括底座，所述底座固定设置支撑杆，所述支撑杆的顶部固定连接顶板，所述顶板上固定设置连接圈，所述连接圈通过若干圆周排列的弹性片连接固定圈，所述固定圈连接所述第一壳体。

更进一步地，所述第一壳体内设置隔板，所述第一连接板设置于所述隔板与所述第一管腔之间，所述第二连接板设置于所述隔板与所述第一壳体的顶部之间。

更进一步地，所述第一壳体内固定四个所述线性马达，四个所述线性马达圆周排列设置于所述第一管腔侧壁与所述第一壳体侧壁之间，相邻的所述线性马达之间相隔90°。

更进一步地，所述线性马达包括固定设置于所述第一管腔侧壁与所述第一壳体侧壁之间的定子，所述定子滑动连接动子，所述第一连接板和所述第二连接板上分别设置相隔180°的两个耳板，四个所述耳板连接于四个所述线性马达的所述动子。

更进一步地，所述散热机构包括套在所述第一壳体外的导热圈，所述导热圈外周环绕设置散热翅片，所述第一壳体上环绕设置第二壳体，所述第二壳体包覆所述散热翅片，所述散热翅片两侧的所述第二壳体上分别设置进液接头和出液接头。

更进一步地，所述蓄热管沿中轴设置供所述活塞杆穿过的穿孔，所述蓄热管的侧壁内设置绕所述穿孔的环形容纳腔，所述环形容纳腔位于所述蓄热管的中部，所述环形容纳腔两端分别设置绕所述穿孔的环形阻隔腔，所述环形容纳腔和所述环形阻隔腔之间通过第一通气道连通；

所述蓄热管的两端分别设置若干连通于所述环形阻隔腔的第二通气道；

所述环形容纳腔内填充所述蓄热钢丝。

更进一步地，所述环形容纳腔内部两端分别设置透气隔板。

本申请提出的一种逆斯特林循环制冷机具体有以下有益效果：

本申请提供的逆斯特林循环制冷机的第二活塞通过活塞杆穿过第一活塞形成直线型的架构，且所述线性马达布局于所述第一活塞和所述第二活塞的同一侧，充分利用有限空间，使得本申请提供的逆斯特林循环制冷机的体积小。本申请通过一对所述线性马达控制所述第一活塞的运动通过另一对所述线性马达控制所述第二活塞的运动，一方面通过活塞运动实现逆斯特林循环进行制冷，另一方面成对的所述线性马达控制第一活塞或第二活塞，一个线性马达损坏另一线性马达可以形成备份，使得本申请的逆斯特林循环制冷机具有较高的鲁棒性。本申请通过所述固定圈、连接圈和所述弹性片配合对所述制冷机构进行固定，所述弹性片能够起到减震的作用，有效减小所述线性马达产生的震动。本申请的散热机构采用导热圈和散热翅片配合导热介质进行散热，第一管腔和第二管腔连接部位的散热效果好，保证逆斯特林循环制冷机的制冷效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例中逆斯特林循环制冷机的外部结构图；

图2是本实用新型实施例中逆斯特林循环制冷机正视剖视图；

图3是本实用新型实施例中逆斯特林循环制冷机侧视剖视图；

图4是本实用新型实施例中第一活塞、第二活塞、活塞杆以及动子的结构图；

图5是本实用新型实施例中第一壳体以及散热翅片的结构图；

图6是本实用新型实施例中第一壳体的外部结构图；

图7是本实用新型实施例中蓄热管的外部结构图；

图8是本实用新型实施例中蓄热管的剖视结构图。

图中标号及含义如下：

1、机架，11、连接圈，12、弹性片，13、固定圈，2、制冷机构，21、第一壳体，22、第一活塞，23、蓄热管，231、第二通气道，232、环形阻隔腔，233、第一通气道，234、透气隔板，235、环形容纳腔，24、蓄热钢丝， 25、第二活塞，26、密封盖，3、散热机构，31、导热圈，32、撒热翅片，33、第二壳体，4、线性马达，41、定子，42、动子。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

下面结合附图对本实用新型进行说明。

结合参阅图1、图2和图3所示，本实用新型提供的逆斯特林循环制冷机，包括机架1；具体实施过程中，所述机架1包括底座，所述底座四角分别固定设置支撑杆，所述支撑杆的顶部固定连接顶板，所述顶板的底面中部固定设置连接圈11，所述连接圈11的中心轴线过所述顶板的中心，所述连接圈11 通过若干圆周排列的弹性片12连接固定圈13，所述固定圈13嵌套在所述连接圈11的内部，所述固定圈13与所述连接圈11同轴设置，所述弹性片12呈U型。

所述机架1上固定设置制冷机构2。具体实施过程中，所述固定圈13套接所述制冷机构2。

所述制冷机构2包括第一壳体21，结合参阅图2、图3和图6所示，所述第一壳体21包括圆筒主体，所述圆筒主体处设置相互连通的第一管腔和第二管腔，其中所述第一管腔设置于所述圆筒主体内，所述第二管腔设置与所述圆筒主体外，所述第一管腔和所述第二管腔同轴连通，所述第一管腔内径大于所述第二管腔内径，所述第二管腔端部设置密封盖26。结合参阅图2、图3和图4所示，所述第一管腔内滑动连接第一活塞22，所述第一活塞22的外径等于所述第一管腔的内径，所述第一活塞22沿中轴设置贯穿的通孔，所述第一活塞22的一端设置第一连接板，所述第一连接板上设置相隔180°的两个耳板；所述第二管腔内滑动设置第二活塞25，所述第二活塞25的外径等于所述第二管腔的内径，所述第二活塞25朝向所述第一活塞22的一侧固定设置活塞杆，所述第一活塞22和所述第二活塞25之间的所述第二管腔内固定设置蓄热管23。

结合参阅图7和图8所示，所述蓄热管23沿中轴设置供所述活塞杆穿过的穿孔，所述蓄热管23的侧壁内设置绕所述穿孔的环形容纳腔235，所述环形容纳腔235位于所述蓄热管23的中部，所述环形容纳腔235两端分别设置绕所述穿孔的环形阻隔腔232，所述环形容纳腔235和所述环形阻隔腔232之间通过第一通气道233连通；所述蓄热管23的两端分别设置若干连通于所述环形阻隔腔232的第二通气道231，所述第二通气道231呈L型；所述环形容纳腔235内填充蓄热钢丝24，所述环形容纳腔235内部两端分别设置透气隔板234，所述透气隔板234用于限制所述环形容纳腔235中的蓄热钢丝24进入到所述环形阻隔腔232中，所述环形阻隔腔232用于避免所述蓄热钢丝24 进入第二管腔或第一管腔。

所述活塞杆依次穿过所述穿孔和所述通孔并延伸出所述第一管腔，所述活塞杆的直径等于所述穿孔和所述通孔的内径；所述活塞杆的端部连接第二连接板，所述第二连接板上同样设置相隔180°的两个耳板。

所述第一壳体21内设置隔板，所述第一连接板设置于所述隔板与所述第一管腔之间，所述第二连接板设置于所述隔板与所述第一壳体21的顶部之间。

所述第一壳体21内固定四个所述线性马达4，四个所述线性马达4圆周排列设置于所述第一管腔侧壁与所述第一壳体21侧壁之间，相邻的所述线性马达4之间相隔90°。所述线性马达4包括固定设置于所述第一管腔侧壁与所述第一壳体21侧壁之间的定子41，所述定子41滑动连接动子42，四个所述耳板分别连接于四个所述线性马达的所述动子42。

所述第一壳体21外设置散热机构3。结合参阅图2、图3和图5所示，所述散热机构3包括套在所述第一壳体21外的导热圈31，所述导热圈31由金属铜构成，所述导热圈31外周环绕设置散热翅片32，所述第一壳体21上环绕设置第二壳体33，所述第二壳体33包覆所述散热翅片32，所述散热翅片32两侧的所述第二壳体33上分别设置进液接头和出液接头。通过所述进液接头和所述出液接头通过管道连通热交换器；所述热交换器和所述散热机构3之间连通电动泵，所述热交换器和所述散热机构3内填充换热介质。

本申请提供的逆斯特林循环制冷机原理如下：

第一阶段：一对线性马达4控制所述第一活塞22压缩第一活塞22与第二活塞25之间的气体，由于所述散热机构3吸热，使得所述第一活塞22和所述第二活塞25之间的气体进行等温压缩的过程，体积变小，压强变高；

第二阶段：两对线性马达4控制所述第一活塞22和所述第二活塞25一同向所述第二管腔一侧移动，所述第一活塞22和所述第二活塞25之间的气体经所述蓄热管23，所述蓄热管23中的的蓄热钢丝24吸热，实现气体的等容降压过程，体积不变，压强降低；

第三阶段：一对线性马达4控制所述第二活塞25继续向所述第二管腔的方向移动，气体从所述第二管腔的端部吸热，使得所述第一活塞22和所述第二活塞25之间的气体进行进行等温膨胀的过程，体积变大，压强变小，并在第二管腔的端部产生制冷效果；

第四阶段：两对线性马达4控制所述第一活塞22和第二活塞25向第一管腔的方向移动，第一活塞22与第二活塞25之间的气体经过所述蓄热管23，由于从第二管腔来的气体温度相对所述蓄热钢丝温度低，气体从所述蓄热管 23的蓄热钢丝24吸热，使得所述第一活塞22和所述第二活塞25之间的气体进行进行等容吸热的过程。

通过上述四个阶段的逆斯特林循环，在第一管腔与第二管腔连接部位制热，在第二管腔远离所述第一管腔的端部制冷；第一管腔与第二管腔连接部位产生的热量经所述散热机构3带走。

本申请提供的逆斯特林循环制冷机的第二活塞25通过活塞杆穿过第一活塞22形成直线型的架构，且所述线性马达4布局于所述第一活塞22和所述第二活塞25的同一侧，充分利用有限空间，使得本申请提供的逆斯特林循环制冷机的体积小。本申请通过一对所述线性马达4控制所述第一活塞22的运动通过另一对所述线性马达4控制所述第二活塞25的运动，一方面通过活塞运动实现逆斯特林循环进行制冷，另一方面成对的所述线性马达4控制第一活塞22或第二活塞25，一个线性马达损坏另一线性马达可以形成备份，使得本申请的逆斯特林循环制冷机具有较高的鲁棒性。本申请通过所述固定圈13、连接圈11和所述弹性片12配合对所述制冷机构2进行固定，所述弹性片12 能够起到减震的作用，有效减小所述线性马达4产生的震动。本申请的散热机构3采用导热圈31和散热翅片32配合导热介质进行散热，第一管腔和第二管腔连接部位的散热效果好，保证逆斯特林循环制冷机的制冷效果。

应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本实用新型可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型区域的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和区域。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的区域之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种逆斯特林循环制冷机，其特征在于，包括机架(1)，其中所述机架(1)上固定设置制冷机构(2)，

所述制冷机构(2)包括第一壳体(21)，所述第一壳体(21)内设置相互连通的第一管腔和第二管腔，所述第一管腔内滑动连接第一活塞(22)，所述第二管腔内设置蓄热管(23)，所述蓄热管(23)内填充蓄热钢丝(24)，所述第二管腔内滑动设置第二活塞(25)，所述第一活塞(22)的一端设置第一连接板，所述第二活塞(25)通过活塞杆连接第二连接板，所述第一连接板和所述第二连接板连接于线性马达(4)；所述第二管腔端部设置密封盖(26)；

所述第一壳体(21)外设置散热机构(3)。

2.根据权利要求1所述的逆斯特林循环制冷机，其特征在于，所述机架(1)包括底座，所述底座固定设置支撑杆，所述支撑杆的顶部固定连接顶板，所述顶板上固定设置连接圈(11)，所述连接圈(11)通过若干圆周排列的弹性片(12)连接固定圈(13)，所述固定圈(13)连接所述第一壳体(21)。

3.根据权利要求1所述的逆斯特林循环制冷机，其特征在于，所述第一壳体(21)内设置隔板，所述第一连接板设置于所述隔板与所述第一管腔之间，所述第二连接板设置于所述隔板与所述第一壳体(21)的顶部之间。

4.根据权利要求1所述的逆斯特林循环制冷机，其特征在于，所述第一壳体(21)内固定四个所述线性马达(4)，四个所述线性马达(4)圆周排列设置于所述第一管腔侧壁与所述第一壳体(21)侧壁之间，相邻的所述线性马达(4)之间相隔90°。

5.根据权利要求4所述的逆斯特林循环制冷机，其特征在于，所述线性马达(4)包括固定设置于所述第一管腔侧壁与所述第一壳体(21)侧壁之间的定子(41)，所述定子(41)滑动连接动子(42)，所述第一连接板和所述第二连接板上分别设置相隔180°的两个耳板，四个所述耳板连接于四个所述线性马达的所述动子。

6.根据权利要求1所述的逆斯特林循环制冷机，其特征在于，所述散热机构(3)包括套在所述第一壳体(21)外的导热圈(31)，所述导热圈(31)外周环绕设置散热翅片(32)，所述第一壳体(21)上环绕设置第二壳体(33)，所述第二壳体(33)包覆所述散热翅片(32)，所述散热翅片(32)两侧的所述第二壳体(33)上分别设置进液接头和出液接头。

7.根据权利要求1所述的逆斯特林循环制冷机，其特征在于，所述蓄热管(23)沿中轴设置供所述活塞杆穿过的穿孔，所述蓄热管(23)的侧壁内设置绕所述穿孔的环形容纳腔(235)，所述环形容纳腔(235)位于所述蓄热管(23)的中部，所述环形容纳腔(235)两端分别设置绕所述穿孔的环形阻隔腔(232)，所述环形容纳腔(235)和所述环形阻隔腔(232)之间通过第一通气道(233)连通；

所述蓄热管(23)的两端分别设置若干连通于所述环形阻隔腔(232)的第二通气道(231)；

所述环形容纳腔(235)内填充所述蓄热钢丝(24)。

8.根据权利要求7所述的逆斯特林循环制冷机，其特征在于，所述环形容纳腔(235)内部两端分别设置透气隔板(234)。

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