[实用新型]双驱动斯特林行波制冷机

说明书

技术领域

本实用新型属于制冷与低温工程技术领域，具体涉及一种行波热声热机(制冷机)。

背景技术

热声制冷是利用热声效应进行泵热的制冷技术。在一定条件下，热能与声能相互转换的现象叫热声效应。它指的是可压缩流体的声振荡与固体介质之间由于热相互作用而产生的时均能量效应。按能量转换的方向，热声效应可以分为两类：一类是由热产生声，即热驱动的声振荡；另外一类是由声产生热，即声驱动的泵热或制冷。热声效应可以在驻波声场、行波声场或两者混合的声场中产生和发生作用。声驱动的热声制冷机是一种直接利用声源产生的声场，通过热交换器、回热器、谐振管等的优化配置和相位调节，来产生制冷效应的装置。

和传统的制冷技术相比，热声制冷机具有结构简单，可靠性高，寿命长，无(或少有)运动部件，无环境污染等诸多优点。另一方面，禁用CFC国际公约的签订以及高温超导、红外电子器件和高速高密集成电路的快速发展，都迫切需要高效、可靠、灵活及与环境友好的低温制冷技术。

热声热机回热器内的流体振荡通过相位调节来实现声场和温度场的相干协同耦合。热声热机(制冷机)按照其工作声场可分为驻波热声热机(制冷机)和行波热声热机(制冷机)两类。驻波热声热机(制冷机)由于其本征特性限制了效率；行波热声热机(制冷机)是在不断地追求消除和简化斯特林机运动部件的努力过程中发展起来的。目前，国际国内所采用的热声制冷机通常为单声波发生器驱动的驻波型制冷系统。如美国专利US4722201“AcousticCooling Engine”提出了在单一声源驱动下，由布置在谐振管中的热声叠产生冷量；日本专利JP8014679“Themoacoustic Freezing Cycle and Cooling Device”描述了四分之一波长的单制冷系统；日本专利JP2000337724“Acoustic Refrigeration System”同样介绍了单声源驱动的单制冷系统；中国专利CN1657842A“多声波制冷机”能够达到多点制冷的目的，但仍为单一声源(扬声器)驱动的驻波型制冷系统。这些系统的缺点一是冷量体积比较低，很难用于要求紧凑的场合；二是热声转换效率较低，影响了装置的能量利用效率。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单、效率高的双驱动斯特林行波制冷机。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：双驱动斯特林行波制冷机，其特征在于它包括第一激振器、第一热声制冷元件、环形通道壳体、第二热声制冷元件、第二激振器；环形通道壳体内为环形行波传输通道，环形行波传输通道的长度为一个波长，环形通道壳体上对称设有第一个端口、第二个端口，第一个端口、第二个端口分别与环形行波传输通道相通；第一激振器设在环形通道壳体上的第一个端口处，第一激振器的输出端朝向第一个端口，第二激振器设在环形通道壳体上的第二个端口处，第二激振器的输出端朝向第二个端口；第一热声制冷元件、第二热声制冷元件分别布置在环形行波传输通道内，第一热声制冷元件的近第一激振器的一端为热端换热器，第二热声制冷元件的近第二激振器的一端为热端换热器。

所述的环形行波传输通道内对称布置有第一反行波抑制器、第二反行波抑制器，第一反行波抑制器位于靠近第一激振器的环形行波传输通道的弯角处，第二反行波抑制器位于靠近第二激振器的环形行波传输通道的弯角处；第一反行波抑制器与第二反行波抑制器将第一热声制冷元件与第二热声制冷元件分隔开；第一反行波抑制器内为锥形通道，第二反行波抑制器内为锥形通道，第一反行波抑制器近第一激振器的一端为锥形通道的小口端，第二反行波抑制器近第二激振器的一端为锥形通道的小口端。

本实用新型的有益效果是：1、采用内为环形行波传输通道的环形通道壳体，在环形通道壳体4上对称的两个端口设激振器，提供较大振幅的压力波，以行波的方式同向传播作用于环形行波传输通道内的两个热声制冷元件，实现行波制冷；利用行波声场产生热声效应的强度大于驻波声场的优点，来提高制冷系统的品质因素；具有结构简单、效率高(大振幅高效率)、冷量体积比大的特点。

2、采用两个热声制冷元件，可以实现双对象冷却(两个热声制冷元件的冷端换热器分别输出)。第一热声制冷元件的冷端换热器与第二热声制冷元件的冷端换热器对齐，两个冷端换热器用联结管连接形成单一冷头(单对象冷却)，增大单一冷源的有效冷量。特别适用双目标制冷及局部低温环境的获取。

3、激振器采用动磁式激振器，动磁式激振器的结构简单、损耗小、比推力大，且易于对振荡的频率和振幅进行控制；振幅的增大有利于提高输入的声功率，从而有利于提高冷量。