[发明专利]一种带有阶梯式调相器的串列式脉管制冷机

说明书

本发明涉及一种带有阶梯式调相器的串列式脉管制冷机，包括脉管单元，脉管单元包括n级脉管子单元，n为大于等于2的整数，每一级脉管子单元包括依次连接的散热器、回热器、冷量换热器和脉管，n级脉管子单元进行串联，脉管单元接入阶梯式调相器，阶梯式调相器包括阶梯式气缸、阶梯式活塞以及由阶梯式气缸和阶梯式活塞形成的背腔和多个阶梯式前腔，背腔接入第一级脉管子单元的散热器，阶梯式前腔接入n级脉管子单元的各脉管热端。与现有技术相比，本发明克服了现有串列式脉管制冷机的缺陷，在脉管制冷机单元脉管热端接入阶梯式调相器，使每一级脉管制冷机单元都能够得到好的调相效果，使损失降低，可制冷、发电、制热，实现热电冷三联供。

技术领域

本发明涉及制冷机技术领域，具体涉及一种带有阶梯式调相器的串列式脉管制冷机。

背景技术

脉管制冷机是一种气体制冷机，其原理是气体在脉管里膨胀做功制冷，脉管里的气体可分为三部分，一部分是要膨胀的气体，是低温的，一部分是充当气体活塞的气体，一部分是从调相装置流来又流回调相装置的气体，是室温的。

为了克服脉管制冷机脉管的膨胀功不能回收的缺陷，提出了串列式脉管制冷机，即第一个脉管制冷机单元之后接入第二个脉管制冷机单元以利用第一个脉管制冷机单元的膨胀功制冷，从而得到额外的制冷量以提高效率，但这个设计的缺陷是前一单元的调相很差，实际效果大打折扣。如果第一级的冷头置于高温热源，则第一级变为发动机，将压缩机的输入功放大，在第二级就可获得很大的冷量，可以利用热源制冷，但其缺陷也是明显的，在自身可以做功的情况下还要输入功，不合理，且第一级由于结构的原因，调相能力很差，效率很低。

发明内容

为了克服现有串列式脉管制冷机存在的上述缺陷，本发明提供一种带有阶梯式调相器的串列式脉管制冷机。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种带有阶梯式调相器的串列式脉管制冷机，包括脉管单元，所述脉管单元包括n级脉管子单元，n为大于等于2的整数，其中，每一级脉管子单元包括依次连接的散热器、回热器、冷量换热器和脉管，n级脉管子单元进行串联，所述脉管单元接入阶梯式调相器，所述阶梯式调相器包括阶梯式气缸、阶梯式活塞以及由阶梯式气缸和阶梯式活塞形成的背腔和多个阶梯式前腔，所述的背腔接入第一级脉管子单元的散热器，所述的阶梯式前腔接入n级脉管子单元的各脉管热端。

本发明的原理为，通过在串列式脉管制冷机引入阶梯式调相器，可对每一级调相并回收膨胀功，回收的膨胀功可用于第一级脉管子单元的输入，从而使输入功减少或为零，或对外输出功，从而实现冷热电三联供。此外，通过在每一个脉管制冷机单元的脉管热端接入阶梯式调相器的阶梯式前腔，使每一级脉管制冷机单元的回热器都能够得到好的调相效果，从而使其获得合适的相位以获得高回热效率从而减小回热损失。

进一步地，所述脉管子单元接入压缩机，所述压缩机包括压缩气缸、压缩活塞和压缩腔，所述背腔与压缩腔连通，压缩机的作用可以大幅提高压比，从而增大制冷量。

进一步地，所述压缩机为阶梯式压缩机，包括多级压缩腔，分别与各级脉管子单元连接，可减小流过第一单元的流量，从而减低流动阻力和提高回热效率。

进一步地，所述阶梯式压缩机的多级压缩腔分别与每一级脉管子单元的脉管热端连接，辅助调相并增加压比。

进一步地，所述压缩活塞采用与弹簧组成振子的方式运动。

进一步地，所述脉管子单元接入惯性管单元，所述惯性管单元包括惯性管和气库。

进一步地，所述阶梯式调相器的推移活塞采用与弹簧组成振子的方式运动。

进一步地，所述阶梯式调相器连接气库，阶梯式调相器的推移活塞杆插入气库内。

进一步地，n为2，所述阶梯式调相器为二阶调相器。