[发明专利]一种串列式脉管制冷机

说明书

本发明涉及一种串列式脉管制冷机，包括压缩机和脉管单元，所述压缩机连接在脉管单元的前端，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，所述脉管子单元的脉管热端接入调相器。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，在每一个脉管制冷机单元的脉管热端接入调相器，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，使损失降低，提高制冷机效率。

技术领域

本发明涉及制冷机技术领域，具体涉及一种串列式脉管制冷机。

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。

一个简单的改进是将脉管变为惯性管，从而改进回热器的相位特性，但气体在惯性管里的损失最后变为冷端的热损失，这同样使其效果大打折扣。另一个改进是在第一个脉管制冷机单元与第二个脉管制冷机单元间加惯性管，但由于第二个脉管制冷机单元需要一定的压比，所以惯性管是二分之一波长，惯性管较长，因此损失也同样大，效果也不佳。

发明内容

为了解决现有串列式脉管制冷机的调相问题，本发明提供一种串列式脉管制冷机。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种串列式脉管制冷机，包括压缩机和脉管单元，所述压缩机连接在脉管单元的前端，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，并在各个脉管子单元的脉管热端接入调相器，通过在每一个脉管制冷机单元的脉管热端接入调相器，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，减小回热损失。

进一步地，所述的调相器为惯性管和/或固体调相器。

进一步地，所述惯性管一端与所述的脉管连接，另一端与气库连接，利用惯性管产生的驻波调相，使惯性管工作在四分之一模式，从而缩短惯性管的长度以减小损失，另一好处是保持脉管制冷机单元集中在一起，保持结构紧凑。

进一步地，所述固体调相器由气缸、设于气缸内的推移活塞和弹簧组成，所述的推移活塞将气缸分隔为前腔和背腔，所述前腔接入所述脉管的热端，固体调相器比惯性管的调相能力强，从而使回热器的回热效率进一步提高。

进一步地，所述固体调相器为阶梯式调相器，包括阶梯式气缸、阶梯式推移活塞以及由阶梯式气缸和阶梯式推移活塞形成的多个阶梯式前腔，所述阶梯式前腔与每一级脉管的热端连接。

进一步地，所述固体调相器为二阶调相器。

进一步地，所述背腔接入所述压缩机的压缩腔，从而回收膨胀功，使效率更高。当第一级脉管的冷端换热器在高温时，成为发动机为第二级提供能量，使第二级制冷，不需要压缩机的输入功。

进一步地，所述固体调相器连接推移活塞气库，所述推移活塞的活塞杆插入推移活塞气库内，从而提供额外的驱动力使推移活塞的行程更大。

进一步地，所述的脉管单元的末端连接末端调相器，包括末端惯性管和末端气库，末端调相器使回热器工作在较佳的相位。

进一步地，n为2或3。

进一步地，第一级脉管单元工作在高温区吸热产生功，第二级脉管单元置于冷源区制冷，从而形成热能制冷工作模式。