閉空腔。吸附泵I內(nèi)有吸附劑，優(yōu)選為活性炭吸附劑。支撐筒5優(yōu)選由不銹鋼或鈦合金材料制成，支撐筒5的壁厚可在0.1mm以內(nèi)，直徑在1mm以內(nèi)，支撐筒5內(nèi)的間隙7的寬度可在0.1-0.3mm之間，連管3的直徑可在1.5_以內(nèi)，這樣可在確保能夠高效率導熱的前提下縮小本發(fā)明氣隙式熱開關的體積，為空間實際應用帶來便利。第一筒體4和第二筒體6也可分別由紫銅或無氧銅制成，以進一步提聞導熱率。
[0032]此外，在上述技術方案的基礎上，本發(fā)明還提供給了一種利用上述氣隙式熱開關實現(xiàn)導熱的方法，該方法主要包括如下步驟:1)將氣隙式熱開關的吸附泵I和第一筒體4分別與前級預冷制冷機連接，同時將第二筒體6與極低溫制冷機連接；2)通過加熱計2給吸附泵I加熱，吸附泵I上吸附的工質氣體解吸后充入位于第一筒體4和第二筒體6之間的間隙7中，工質氣體將以連續(xù)流運動，進而實現(xiàn)熱開關的導通；3)待導熱結束后關閉加熱計2，吸附泵I溫度下降并抽吸間隙7內(nèi)的工質氣體，工質氣體將以分子流運動，進而實現(xiàn)熱開關的斷開。
[0033]下面結合實施例對本發(fā)明利用氣隙式熱開關實現(xiàn)導熱的方法作進一步詳細的說明。
[0034]第一實施例
[0035]如圖1所示，開始運行前將吸附泵I與前級預冷制冷機冷端柔性連接，第一筒體4與極低溫制冷機柔性連接，第二筒體6與前級預冷制冷機冷端柔性連接。當加熱計2加熱時(加熱計2優(yōu)選安裝在吸附泵I的外壁)，吸附泵I溫度上升，吸附在吸附泵I內(nèi)活性炭上的工質氣體釋放出來，通過連管3充入第一筒體4和第二筒體6間的間隙7，使第一筒體4和第二筒體6間氣體處于連續(xù)流運動，實現(xiàn)熱開關的導通；當加熱計2停止加熱時，吸附泵I溫度下降，吸附泵I內(nèi)活性炭通過連管3對第一筒體4和第二筒體6間的工質氣體抽氣，使第一筒體4和第二筒體6間的工質氣體處于分子流運動，進而實現(xiàn)熱開關的斷開。由于連續(xù)流和分子流氣體有幾個數(shù)量級的變化，從而實現(xiàn)熱開關的閉合及斷開功能。
[0036]很顯然，本發(fā)明氣隙式熱開關和利用該熱開關實現(xiàn)導熱的方法對于本領域普通技術人員來說均是非顯而易見的，即不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動是無法實現(xiàn)本發(fā)明的技術方案，因而具有突出的實質性特點；此外，本發(fā)明能夠帶來如下有益效果:1)本發(fā)明氣隙式熱開關通過設置第一筒體4和第二筒體6，并在二者之間的支撐筒5上設置間隙7，實現(xiàn)了第一筒體4和第二筒體6間的充氣和抽氣，進而實現(xiàn)熱開關的導通和斷開功能，不存在機械運動，確保了氣隙式熱開關在極低溫狀態(tài)下的持久、頻繁使用；2)吸附泵I通過連管3與第一筒體4、支撐筒5和第二筒體6連接并共同形成一封閉空腔，所有密封接口實現(xiàn)全焊接，結構簡單、可靠性高，滿足用于級低溫制冷機與前級遇冷制冷劑間熱傳遞頻繁、可靠地導通與斷開；3)支撐筒5可實現(xiàn)0.1mm以內(nèi)的厚度，第一筒體4與第二筒體6之間可實現(xiàn)最低0.1mm的間隙，連管3直徑可在1.5_以內(nèi)，在確保能夠高效率導熱的前提下可縮小本發(fā)明氣隙式熱開關的體積，為空間實際應用帶來便利；此外，本發(fā)明氣隙式熱開關具有長壽命、高可靠、高頻次實用等特點，適合空間極低溫制冷領域的應用。本發(fā)明利用上述氣隙式熱開關實現(xiàn)極低溫制冷的方法為極低溫條件下能夠持久、可靠地進行交替熱導通和熱斷開開辟了新的途徑。
[0037]需要說明的是，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一種應用于極低溫制冷機的氣隙式熱開關，其特征在于，其包括: 吸附泵(I); 第一筒體(4)； 第二筒體(6); 安裝在吸附泵(I)上的加熱計(2)； 位于第一筒體(4)和第二筒體(6)之間且將其二者連接的支撐筒(5)，其內(nèi)設有間隙(7);其中 所述吸附泵(I)通過連管(3)與所述間隙(7)連通并形成一封閉空腔，所述封閉空腔內(nèi)填充有工質氣體。
2.根據(jù)權利要求1所述的氣隙式熱開關，其特征在于，所述連管(3)—端與所述吸附泵(O的內(nèi)腔連通，另一端穿過所述第一筒體(4)與所述間隙(7)連通；其中 所述連管(3)的內(nèi)腔、所述吸附泵(I)的內(nèi)腔和所述間隙(7)共同構成所述封閉空腔。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的氣隙式熱開關，其特征在于，所述吸附泵(I)內(nèi)的吸附劑為活性炭。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的氣隙式熱開關，其特征在于，所述間隙(7)的寬度為0.1-0.3mm。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的氣隙式熱開關，其特征在于，所述支撐筒(5)由不銹鋼或鈦合金材料制成，且其壁厚< 0.1mm,直徑< 10mm。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的氣隙式熱開關，其特征在于，所述第一筒體(4)和所述第二筒體(6)分別由紫銅或無氧銅制成。
7.根據(jù)權利要求1或2所述的氣隙式熱開關，其特征在于，所述連管(3)的直徑^ 1.5mmο
8.根據(jù)權利要求1或2所述的氣隙式熱開關，其特征在于，所述工質氣體為氦4。
9.一種利用權利要求1-8任一項所述的氣隙式熱開關實現(xiàn)導熱的方法，其特征在于，其包括如下步驟: 1)將氣隙式熱開關的吸附泵(I)和第一筒體(4)分別與前級預冷制冷機連接，同時將第二筒體(6)與極低溫制冷機連接； 2)通過加熱計(2)給吸附泵(I)加熱，吸附泵(I)上吸附的工質氣體解吸后充入位于第一筒體(4)和第二筒體(6)之間的間隙(7)中，工質氣體將以連續(xù)流運動，進而實現(xiàn)熱開關的導通； 3)待導熱結束后關閉加熱計(2)，吸附泵(I)溫度下降并抽吸間隙(7)內(nèi)的工質氣體，工質氣體將以分子流運動，進而實現(xiàn)熱開關的斷開。
10.根據(jù)權利要求9所述的方法，其特征在于，步驟2)中所述加熱計(2)安裝在所述吸附泵(I)的外壁。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種應用于極低溫制冷機的氣隙式熱開關，其包括：吸附泵；第一筒體；第二筒體；安裝在吸附泵上的加熱計；位于第一筒體和第二筒體之間且將其二者連接的支撐筒，其內(nèi)設有間隙；其中所述吸附泵通過連管與所述間隙連通并形成一封閉空腔，所述封閉空腔內(nèi)填充有工質氣體。本發(fā)明的氣隙式熱開關可實現(xiàn)極低溫制冷機與前級預冷機間的長時間、高頻次及高可靠地交替導通和斷開熱傳遞，可廣泛應用于空間極低溫制冷等技術領域。此外，本發(fā)明還提供了一種利用上述氣隙式熱開關實現(xiàn)導熱的方法，為極低溫條件下能夠持久、可靠地進行交替熱導通和熱斷開開辟了新的途徑。
【IPC分類】F25B49-04
【公開號】CN104654692
【申請?zhí)枴緾N201310598383
【發(fā)明人】羅寶軍, 梁驚濤, 王兆利, 閆濤, 洪國同, 蔡京輝
【申請人】中國科學院理化技術研究所
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2013年11月22日