本發(fā)明涉及制冷機(jī)，優(yōu)選地涉及應(yīng)用于量子計(jì)算機(jī)的稀釋制冷機(jī)，尤其涉及一種閥分離型并聯(lián)結(jié)構(gòu)雙向進(jìn)氣脈管制冷機(jī)。

背景技術(shù)：

1、稀釋制冷機(jī)對(duì)于推動(dòng)量子計(jì)算技術(shù)的發(fā)展具有重要意義，關(guān)系到量子計(jì)算機(jī)的性能。閥分離型脈管制冷機(jī)振動(dòng)小，可以進(jìn)行電隔離，廣泛用作量子計(jì)算機(jī)中的稀釋制冷機(jī)，是其核心部件之一。目前閥分離型脈管制冷機(jī)主流機(jī)型其在4.2k的制冷量約為1.5-2.0w,隨著量子計(jì)算對(duì)于量子比特的操控?cái)?shù)量越來(lái)越多，對(duì)脈管制冷機(jī)的冷量要求越來(lái)越大，目前操控1000量子比特的量子計(jì)算機(jī)需要4.2k制冷量為4.5w的脈沖管制冷機(jī)。為此，通?？刹捎?臺(tái)4.2k制冷量1.5-2.0w的制冷機(jī)集成到一起，或采用一臺(tái)4.2k制冷量4.5w的脈沖管制冷機(jī)。采用一臺(tái)4.5w大冷量脈管制冷機(jī)相比采用3臺(tái)1.5-2.0w小冷量的脈管制冷機(jī)至少可以減少50%體積占用，并且可以減少多臺(tái)脈管制冷機(jī)一起運(yùn)行的共振問(wèn)題。然而，在研制更大制冷量的閥分離型脈管制冷機(jī)，最直接且有效的技術(shù)路線是加大脈管和回?zé)崞鞯捏w積，但隨著體積增大，回?zé)崞鞯男蕰?huì)急劇下降，這也是研制更大制冷量脈管制冷機(jī)存在的問(wèn)題與挑戰(zhàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于解決前述討論的技術(shù)問(wèn)題，由此提供了一種閥分離型并聯(lián)結(jié)構(gòu)雙向進(jìn)氣脈管制冷機(jī)，具體如下：

2、一種閥分離型并聯(lián)結(jié)構(gòu)雙向進(jìn)氣脈管制冷機(jī)，由壓縮機(jī)、分離型配氣閥以及兩臺(tái)以上的雙向進(jìn)氣脈管制冷機(jī)組成，兩臺(tái)以上的脈管制冷機(jī)以并聯(lián)結(jié)構(gòu)集成連接在同一個(gè)法蘭上，并且共用一個(gè)分離型配氣閥和壓縮機(jī)，壓縮機(jī)進(jìn)氣和回氣由同一分離型配氣閥執(zhí)行。同時(shí)，兩臺(tái)以上的雙向進(jìn)氣脈管制冷機(jī)圍繞位于法蘭中心的主進(jìn)出氣口沿徑向方向呈圓周對(duì)稱(chēng)布置，使得氣流在流經(jīng)每臺(tái)脈管制冷機(jī)的一級(jí)、二級(jí)脈管氣庫(kù)小孔和一級(jí)、二級(jí)雙向進(jìn)氣小孔產(chǎn)生的機(jī)械力可以互相抵消。

3、進(jìn)一步地，集成在同一個(gè)法蘭上的每臺(tái)雙向進(jìn)氣脈管制冷機(jī)各自包括一級(jí)脈管氣庫(kù)、二級(jí)脈管氣庫(kù)、一級(jí)脈管氣庫(kù)小孔、二級(jí)脈管氣庫(kù)小孔、一級(jí)脈管雙向進(jìn)氣小孔、二級(jí)脈管雙向進(jìn)氣小孔、一級(jí)脈管熱端換熱器、二級(jí)脈管熱端換熱器、一級(jí)脈管、二級(jí)脈管、一級(jí)回?zé)崞?、二?jí)回?zé)崞鳌⒁患?jí)冷端銅塊、一級(jí)脈管和回?zé)崞鬟B接通路、二級(jí)脈管和回?zé)崞鬟B接通路、二級(jí)脈管冷端換熱器以及二級(jí)冷端銅塊；

4、進(jìn)一步地，每臺(tái)雙向進(jìn)氣脈管制冷機(jī)可以包括不同結(jié)構(gòu)的回?zé)崞骱蛽Q熱器；

5、進(jìn)一步地，每臺(tái)雙向進(jìn)氣脈管制冷機(jī)在制冷機(jī)部分可共用一級(jí)和二級(jí)冷端銅塊；

6、進(jìn)一步地，作為可選技術(shù)方案，每臺(tái)雙向進(jìn)氣脈管制冷機(jī)可以分別單獨(dú)設(shè)置一級(jí)和二級(jí)冷端銅塊；

7、進(jìn)一步地，可以分別對(duì)每臺(tái)雙向進(jìn)氣脈管制冷機(jī)進(jìn)行調(diào)相，以達(dá)到各自最佳制冷性能；

8、在上述內(nèi)容基礎(chǔ)上，本發(fā)明還進(jìn)一步提供了一種閥分離型并聯(lián)結(jié)構(gòu)雙向進(jìn)氣脈管制冷機(jī)的控制方法，包括如下步驟：s1：控制壓縮機(jī)啟動(dòng)，將壓縮后的高壓氦氣送入到分離型配氣閥；s2：控制所述分離型配氣閥使其旋轉(zhuǎn)到進(jìn)氣狀態(tài)，氦氣通過(guò)交匯處后均勻進(jìn)入每臺(tái)雙向進(jìn)氣脈管制冷機(jī)；s3：氦氣進(jìn)入每臺(tái)雙向進(jìn)氣脈管制冷機(jī)的一級(jí)回?zé)崞鞣艧岷鬁囟冉档?，降溫后的氦氣一部分進(jìn)入一級(jí)脈管壓縮一級(jí)脈管中的氦氣，被壓縮的氦氣通過(guò)一級(jí)脈管熱端換熱器散熱，并且通過(guò)調(diào)節(jié)一級(jí)脈管氣庫(kù)小孔的開(kāi)度進(jìn)行一級(jí)調(diào)相；s4：降溫后的另一部分氦氣進(jìn)入二級(jí)回?zé)崞鬟M(jìn)一步降溫，降溫后的氦氣進(jìn)入二級(jí)脈管壓縮二級(jí)脈管中的氦氣，被壓縮的氦氣在二級(jí)脈管熱端換熱器散熱，并且通過(guò)調(diào)節(jié)二級(jí)脈管氣庫(kù)小孔的開(kāi)度進(jìn)行二級(jí)調(diào)相；s5：調(diào)節(jié)壓縮機(jī)出氣口與一級(jí)脈管熱端換熱器以及二級(jí)脈管熱端換熱器之間的一級(jí)脈管雙向進(jìn)氣小孔和二級(jí)脈管雙向進(jìn)氣小孔以實(shí)現(xiàn)雙向進(jìn)氣調(diào)節(jié)；s6：控制分離型配氣閥旋轉(zhuǎn)到回氣狀態(tài)，使一級(jí)脈管和二級(jí)脈管中被壓縮的氦氣膨脹降溫，由此降低一級(jí)脈管冷端銅塊和二級(jí)脈管冷端銅塊的溫度；s7：氦氣經(jīng)過(guò)一級(jí)回?zé)崞骱投?jí)回?zé)崞骱蠼?jīng)過(guò)配氣閥返回壓縮機(jī)回氣口完成循環(huán)。

9、本發(fā)明通過(guò)將兩臺(tái)以上雙向進(jìn)氣脈管制冷機(jī)集成到一個(gè)法蘭上，共用一個(gè)閥分離型配氣閥，使得脈管制冷機(jī)系統(tǒng)在達(dá)到更大的制冷量的同時(shí)，避免了單臺(tái)制冷機(jī)由于使用更大尺寸的的回?zé)崞骱兔}管而導(dǎo)致的回?zé)崞餍式档偷膯?wèn)題。進(jìn)一步，閥分離型并聯(lián)結(jié)構(gòu)雙向進(jìn)氣脈管制冷機(jī)的進(jìn)氣和回氣由同一配氣結(jié)構(gòu)執(zhí)行，并且兩臺(tái)以上的雙向進(jìn)氣脈管制冷機(jī)圍繞位于法蘭中心的進(jìn)出氣口沿徑向方向呈圓周對(duì)稱(chēng)布置，使得氣流在流經(jīng)每臺(tái)脈管制冷機(jī)的一級(jí)、二級(jí)脈管氣庫(kù)小孔和一級(jí)、二級(jí)脈管雙向進(jìn)氣小孔產(chǎn)生的機(jī)械力可以互相抵消，這樣多臺(tái)雙向進(jìn)氣脈管制冷機(jī)的氣路也處于對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，可以有效抑制振動(dòng)；再進(jìn)一步，每臺(tái)脈管制冷機(jī)可以包括不同結(jié)構(gòu)的回?zé)崞骱蛽Q熱器，由此可以提供不同冷量的組合以提高制冷機(jī)對(duì)不同場(chǎng)合和需求的適用性；更進(jìn)一步，每臺(tái)脈管制冷機(jī)可以各自分別進(jìn)行調(diào)相，以達(dá)到每臺(tái)脈管制冷機(jī)的最佳性能。

技術(shù)特征：

1.一種閥分離型并聯(lián)結(jié)構(gòu)雙向進(jìn)氣脈管制冷機(jī)，由壓縮機(jī)、分離型配氣閥以及兩臺(tái)以上的雙向進(jìn)氣脈管制冷機(jī)組成，其特征在于：兩臺(tái)以上的脈管制冷機(jī)以并聯(lián)結(jié)構(gòu)集成連接在同一個(gè)法蘭上，并且共用一個(gè)分離型配氣閥和壓縮機(jī)，壓縮機(jī)進(jìn)氣和回氣由同一分離型配氣閥執(zhí)行；同時(shí)，兩臺(tái)以上的雙向進(jìn)氣脈管制冷機(jī)圍繞位于法蘭中心的進(jìn)出氣口沿徑向方向呈圓周對(duì)稱(chēng)布置，使得氣流在流經(jīng)每臺(tái)脈管制冷機(jī)的一級(jí)、二級(jí)脈管氣庫(kù)小孔和一級(jí)、二級(jí)脈管雙向進(jìn)氣小孔產(chǎn)生的機(jī)械力互相抵消。

2.如權(quán)利要求1所述的閥分離型并聯(lián)結(jié)構(gòu)雙向進(jìn)氣脈管制冷機(jī)，集成在同一個(gè)法蘭上的每臺(tái)雙向進(jìn)氣脈管制冷機(jī)各自包括一級(jí)脈管氣庫(kù)、二級(jí)脈管氣庫(kù)、一級(jí)脈管氣庫(kù)小孔、二級(jí)脈管氣庫(kù)小孔、一級(jí)脈管雙向進(jìn)氣小孔、二級(jí)脈管雙向進(jìn)氣小孔、一級(jí)脈管熱端換熱器、二級(jí)脈管熱端換熱器、一級(jí)脈管、二級(jí)脈管、一級(jí)回?zé)崞?、二?jí)回?zé)崞鳌⒁患?jí)冷端、一級(jí)脈管和回?zé)崞鬟B接通路、二級(jí)脈管和回?zé)崞鬟B接通路、二級(jí)脈管冷端換熱器以及二級(jí)冷端。

3.如權(quán)利要求2所述的閥分離型并聯(lián)結(jié)構(gòu)雙向進(jìn)氣脈管制冷機(jī)，每臺(tái)雙向進(jìn)氣脈管制冷機(jī)包括不同結(jié)構(gòu)的回?zé)崞骱蛽Q熱器。

4.如權(quán)利要求2或3所述的閥分離型并聯(lián)結(jié)構(gòu)雙向進(jìn)氣脈管制冷機(jī)，兩臺(tái)以上的雙向進(jìn)氣脈管制冷機(jī)在制冷機(jī)部分的一級(jí)冷端和二級(jí)冷端共用一個(gè)冷端銅塊。

5.如權(quán)利要求2或3所述的閥分離型并聯(lián)結(jié)構(gòu)雙向進(jìn)氣脈管制冷機(jī)，兩臺(tái)以上的雙向進(jìn)氣脈管制冷機(jī)分別單獨(dú)設(shè)置一級(jí)和二級(jí)冷端銅塊。

6.如權(quán)利要求2或3所述的閥分離型并聯(lián)結(jié)構(gòu)雙向進(jìn)氣脈管制冷機(jī)，分別對(duì)每臺(tái)雙向進(jìn)氣脈管制冷機(jī)進(jìn)行調(diào)相，以達(dá)到各自最佳制冷性能。

7.一種權(quán)利要求2-6所述的閥分離型并聯(lián)結(jié)構(gòu)雙向進(jìn)氣脈管制冷機(jī)的控制方法，包括如下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種閥分離型并聯(lián)結(jié)構(gòu)雙向進(jìn)氣脈管制冷機(jī)，通過(guò)將兩臺(tái)以上雙向進(jìn)氣脈管制冷機(jī)集成到一個(gè)法蘭上，共用一個(gè)閥分離型配氣閥，進(jìn)氣和回氣由同一配氣結(jié)構(gòu)執(zhí)行，使得雙向進(jìn)氣脈管制冷機(jī)系統(tǒng)在達(dá)到更大的制冷量的同時(shí)，避免了單臺(tái)制冷機(jī)由于使用更大尺寸的的回?zé)崞骱兔}管而導(dǎo)致的回?zé)崞餍式档偷膯?wèn)題。并且，由于多臺(tái)雙向進(jìn)氣脈管制冷機(jī)并聯(lián)設(shè)置使得氣路處于對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，可以有效抑制振動(dòng)。

技術(shù)研發(fā)人員：杜希陽(yáng),梁志煒
受保護(hù)的技術(shù)使用者：氫合科技（廣州）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19