[发明专利]热驱动斯特林制冷机

说明书

本发明实施例提供一种热驱动斯特林制冷机，涉及热机技术领域。其包括斯特林发动机及斯特林制冷机，所述斯特林发动机与所述斯特林制冷机通过热缓冲管相连。本发明实施例提供的热驱动斯特林制冷机，通过热缓冲管直接连接斯特林发动机与斯特林制冷机，能够使斯特林发动机与斯特林制冷机两者中的回热器接近理想的相位，而且相比于传统的热驱动斯特林制冷机，本发明实施例中的热驱动斯特林制冷机能有效解决活塞行程过大易损坏的问题，运行更加平稳。

技术领域

本发明实施例涉及热机技术领域，尤其涉及一种热驱动斯特林制冷机。

背景技术

热驱动斯特林制冷机结构紧凑，功率密度高，而且效率非常高，具有非常广阔的应用前景。热驱动斯特林制冷机包括斯特林发动机和斯特林制冷机；其中，斯特林发动机是将热能转化为机械能，配备发电机时则可进一步将机械能转化为电能向外输出；斯特林制冷机将外界输入的电能先转化为机械能，再将机械能转换为热能，从而产生制冷效应。若将斯特林发动机产生的机械能用于驱动斯特林制冷机，则就构成了一种热驱动斯特林制冷机，热驱动斯特林制冷机在电力缺乏而热能丰富的场合具有非常好的应用前景。

如图1所示的传统热驱动斯特林制冷机(亦称为双效斯特林制冷机)，左侧为斯特林发动机10，右侧为斯特林制冷机20，中间为耦合斯特林发动机和斯特林制冷机的活塞。斯特林发动机中的高温换热器被加热后，在斯特林发动机中的回热器内会形成一定的温度梯度，继而使系统产生自激振荡，将热能转化为声波形式的机械能；声波经过活塞传入斯特林制冷机内，将低温换热器内的热量搬运到中温换热器内，完成制冷过程。传统热驱动斯特林制冷机对参数变化非常敏感，当活塞阻尼、加热温度、充气压力等产生微小变化时，整个系统的工况会受到很大影响，使活塞容易超出其许用行程而被破坏，因此传统热驱动斯特林制冷机至今未得到实验验证和应用。

一般认为，斯特林发动机和斯特林制冷机要想获得理想的热功转换，则回热器的中间位置处压力和体积流之间的相位差必须为0，也就是说，在室温换热器一端体积流相位必须领先于压力相位，而在高温或者低温换热器一端压力相位必须领先于体积流相位。因此，在传统认识中发动机和制冷机不能直接相连，否则无法获得理想的相位关系。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种热驱动斯特林制冷机，用于解决现有的斯特林制冷机和斯特林发动机之间耦合复杂、难以实现稳定运行的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种热驱动斯特林制冷机，包括斯特林发动机及斯特林制冷机，所述斯特林发动机与所述斯特林制冷机通过热缓冲管相连。

其中，所述斯特林发动机包括加热器、发动机水冷器、发动机回热器与压缩腔，所述加热器、所述发动机水冷器、所述发动机回热器与所述压缩腔依次相连；所述斯特林制冷机包括制冷机水冷器、制冷机回热器、冷端换热器与膨胀腔，所述制冷机水冷器、所述制冷机回热器、所述冷端换热器与所述膨胀腔依次相连；所述热缓冲管的一端与所述加热器相连，另一端与所述发动机水冷器相连，所述压缩腔内安装有压缩活塞，所述膨胀腔内安装有膨胀活塞。

其中，所述压缩活塞上安装的第一连杆与所述膨胀活塞上安装的第二连杆均安装在曲柄上。

其中，所述第一连杆与所述第二连杆安装在所述曲柄的同一个位置处。

其中，还包括与所述曲柄相连的驱动装置，在所述驱动装置的作用下，所述曲柄做圆周运动并带动所述压缩活塞与所述膨胀活塞运动，以调整所述压缩腔与所述膨胀腔之间的体积流相位。

其中，所述压缩活塞的活塞杆与所述膨胀活塞的活塞杆之间的夹角为60°～120°。

其中，还包括曲轴，所述曲轴上有两个连接颈，其中一个所述连接颈上安装所述压缩活塞，另一个所述连接颈上安装所述膨胀活塞，两个所述连接颈相对设置在所述曲轴中轴线的两侧，每一所述连接颈相对于所述曲轴的中轴线倾斜设置。