熱驅(qū)動(dòng)低溫制冷機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及制冷設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種熱驅(qū)動(dòng)低溫制冷機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002] 熱驅(qū)動(dòng)的低溫斯特林制冷機(jī)在電能缺乏的場(chǎng)合具有非常好的應(yīng)用前景。比方說(shuō)， 我國(guó)天然氣儲(chǔ)量雖然非常豐富，但大部分屬于煤層氣、頁(yè)巖氣等非常規(guī)天然氣，通常氣源分 布散、氣量較小、地點(diǎn)偏僻，管道輸送技術(shù)和傳統(tǒng)電驅(qū)動(dòng)的大型液化設(shè)備無(wú)法使用，因此這 些天然氣的利用受到了很大的限制。采用熱驅(qū)動(dòng)的低溫斯特林制冷機(jī)則可以很好地解決電 力缺乏的問(wèn)題（燃燒部分天然氣驅(qū)動(dòng)斯特林制冷機(jī)進(jìn)行液化）。在熱驅(qū)動(dòng)的低溫斯特林制 冷機(jī)中，熱驅(qū)動(dòng)斯特林制冷機(jī)以其高效率、高功率密度尤其受到青睞，并且熱驅(qū)動(dòng)斯特林制 冷機(jī)的功率大小與小型的天然氣液化設(shè)備比較接近，因此在煤層氣、頁(yè)巖氣等非常規(guī)天然 氣液化方面具有非常好的應(yīng)用前景。
[0003] 圖1為已有的熱驅(qū)動(dòng)斯特林制冷機(jī)結(jié)構(gòu)，它主要包括斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)、斯特林制冷 機(jī)和諧振子三部分，諧振子位于斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)與斯特林制冷機(jī)之間。當(dāng)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的熱 端換熱器3被室溫?fù)Q熱器1冷卻時(shí)，回?zé)崞?內(nèi)就會(huì)形成一定的溫度梯度，當(dāng)該梯度達(dá)到一 定的值時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)產(chǎn)生自激振蕩，將熱能轉(zhuǎn)化為聲波形式的機(jī)械能，通過(guò)排出器4和4'推 動(dòng)諧振子6 (諧振子6位于斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)與斯特林制冷機(jī)之間的氣缸5內(nèi)）進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)， 將聲功傳遞進(jìn)入斯特林制冷機(jī)；斯特林制冷機(jī)在受到聲功的驅(qū)動(dòng)時(shí)，聲功穿過(guò)室溫?fù)Q熱器 Γ在回?zé)崞?'內(nèi)進(jìn)行熱量搬運(yùn)，在冷端換熱器3'內(nèi)獲得低溫，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能。
[0004] 傳統(tǒng)的熱驅(qū)動(dòng)斯特林制冷機(jī)有兩個(gè)比較大的缺點(diǎn)：一、諧振子6的質(zhì)量比較大，其 在進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的振動(dòng)，不利于實(shí)際應(yīng)用；二、諧振子6兩側(cè)的壓差比較大， 這會(huì)導(dǎo)致諧振子6 (相當(dāng)于活塞）與汽缸之間的間隙漏氣損失比較大，從而降低系統(tǒng)的效 率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] (一）要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種小振動(dòng)的熱驅(qū)動(dòng)低溫制冷機(jī)，同時(shí)提高系統(tǒng)的效率。
[0007] (二）技術(shù)方案
[0008] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種熱驅(qū)動(dòng)低溫制冷機(jī)，包括斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)、 斯特林制冷機(jī)和諧振子，所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)和斯特林制冷機(jī)上下相對(duì)設(shè)置，所述斯特林發(fā) 動(dòng)機(jī)和斯特林制冷機(jī)之間設(shè)有連通兩者的氣缸，所述諧振子與所述氣缸相連通，所述諧振 子對(duì)置設(shè)于所述氣缸中。
[0009] 其中，所述諧振子包括兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的第一活塞，兩個(gè)所述第一活塞能夠沿所述 氣缸做相對(duì)往復(fù)諧振運(yùn)動(dòng)。
[0010] 其中，所述氣缸中設(shè)有兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的直線電機(jī)，所述直線電機(jī)包括動(dòng)子和第二 活塞，所述第二活塞設(shè)于動(dòng)子的一端，由所述動(dòng)子帶動(dòng)所述第二活塞做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所述動(dòng)子 和第二活塞作為所述諧振子。
[0011] 其中，所述諧振子包括兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的諧振管，兩個(gè)所述諧振管的管口與所述氣 缸過(guò)渡連接。
[0012] 其中，所述第一活塞與所述氣缸之間采用間隙密封。
[0013] 其中，所述第二活塞與所述氣缸之間采用間隙密封。
[0014] 其中，所述諧振子的阻抗關(guān)系式為：Zpistm= -Z _lOT-ZmgiM;其中Z 表示斯特林 制冷機(jī)阻抗，Zmgim表示斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)阻抗。
[0015] (三）有益效果
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0017] 本發(fā)明提供的一種熱驅(qū)動(dòng)低溫制冷機(jī)，包括斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)、斯特林制冷機(jī)和諧振 子，所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)和斯特林制冷機(jī)上下相對(duì)設(shè)置，所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)和斯特林制冷機(jī) 之間設(shè)有連通兩者的氣缸，所述諧振子與所述氣缸相連通，所述諧振子關(guān)于所述氣缸相對(duì) 設(shè)置，從而抵消了振動(dòng)；同時(shí)，諧振子不起傳遞聲功的作用，只是用來(lái)匹配斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)與 斯特林制冷機(jī)之間的阻抗關(guān)系，因此諧振子兩側(cè)壓差較小，諧振子與氣缸之間的漏氣損失 也較小，由此提高了系統(tǒng)的效率。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1為傳統(tǒng)的熱驅(qū)動(dòng)斯特林斯特林制冷機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖2為本發(fā)明熱驅(qū)動(dòng)斯特林斯特林制冷機(jī)實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖3為本發(fā)明熱驅(qū)動(dòng)斯特林斯特林制冷機(jī)實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖4為本發(fā)明熱驅(qū)動(dòng)斯特林斯特林制冷機(jī)實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 圖中：1、1' ：室溫?fù)Q熱器；2、2' ：回?zé)崞鳎? :熱端換熱器；3' ：冷端換熱器；4、4' ：排 出器；5 :氣缸；6 :諧振子；7 :第一活塞；8 :第二活塞；9 :動(dòng)子；10 :定子；11 :諧振管。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)例 用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。
[0024] 在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，術(shù)語(yǔ)"中心"、"縱向"、"橫向"、"上"、"下"、"前"、 "后"、"左"、"右"、"豎直"、"水平"、"頂"、"底""內(nèi)"、"外"等指示的方位或位置關(guān)系為基于附 圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指 的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明 的限制。
[0025] 實(shí)施例一
[0026] 如圖2所示，為本發(fā)明提供的一種熱驅(qū)動(dòng)低溫制冷機(jī)，包括斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)、斯特林 制冷機(jī)和諧振子6,所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)和斯特林制冷機(jī)上下相對(duì)設(shè)置，所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)和 斯特林制冷機(jī)之間設(shè)有連通兩者的氣缸5,，所述諧振子6與所述氣缸5相連通，所述諧振 子6對(duì)置設(shè)于所述氣缸5中，具體地，所述諧振子6設(shè)于所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)和斯特林制冷機(jī) 兩側(cè)的氣缸5中。
[0027] 具體地，所述諧振子6可以包括兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的第一活塞7,兩個(gè)所述第一活塞7 優(yōu)選關(guān)于所述氣缸5的中心軸線對(duì)稱(chēng)設(shè)置，且兩個(gè)所述第一活塞7能夠沿所述氣缸5做相 對(duì)往復(fù)諧振運(yùn)動(dòng)，從而能夠抵消振動(dòng)；同時(shí)，諧振子6不起傳遞聲功的作用，只是用來(lái)匹配 斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)與斯特林制冷機(jī)之間的阻抗關(guān)系，因此諧振子6兩側(cè)壓差較小，諧振子6與氣 缸5之間的漏氣損失也較小，由此提高了系統(tǒng)的效率。
[0028] 進(jìn)一步地，為了減小滑動(dòng)摩擦，所述第一活塞7與所述氣缸5之間采用間隙密封。
[0029] 在圖1中，如果不考慮斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)與斯特林制冷機(jī)之間氣缸5的影響，那么諧振 子6的阻抗可以表示為：
[0030]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種熱驅(qū)動(dòng)低溫制冷機(jī)，包括斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)、斯特林制冷機(jī)和諧振子，所述斯特林發(fā) 動(dòng)機(jī)和斯特林制冷機(jī)上下相對(duì)設(shè)置，所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)和斯特林制冷機(jī)之間設(shè)有連通兩者 的氣缸，所述諧振子與所述氣缸相連通，其特征在于，所述諧振子對(duì)置設(shè)于所述氣缸中。
2. 如權(quán)利要求1所述的熱驅(qū)動(dòng)低溫制冷機(jī)，其特征在于，所述諧振子包括兩個(gè)相對(duì)設(shè) 置的第一活塞，兩個(gè)所述第一活塞能夠沿所述氣缸做相對(duì)往復(fù)諧振運(yùn)動(dòng)。
3. 如權(quán)利要求1所述的熱驅(qū)動(dòng)低溫制冷機(jī)，其特征在于，所述氣缸中設(shè)有兩個(gè)相對(duì)設(shè) 置的直線電機(jī)，所述直線電機(jī)包括動(dòng)子和第二活塞，所述第二活塞設(shè)于動(dòng)子的一端，由所述 動(dòng)子帶動(dòng)所述第二活塞做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所述動(dòng)子和第二活塞作為所述諧振子。
4. 如權(quán)利要求1所述的熱驅(qū)動(dòng)低溫制冷機(jī)，其特征在于，所述諧振子包括兩個(gè)相對(duì)設(shè) 置的諧振管，兩個(gè)所述諧振管的管口與所述氣缸過(guò)渡連接。
5. 如權(quán)利要求2所述的熱驅(qū)動(dòng)低溫制冷機(jī)，其特征在于，所述第一活塞與所述氣缸之 間采用間隙密封。
6. 如權(quán)利要求3所述的熱驅(qū)動(dòng)低溫制冷機(jī)，其特征在于，所述第二活塞與所述氣缸之 間采用間隙密封。
7. 如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的熱驅(qū)動(dòng)低溫制冷機(jī)，其特征在于，所述諧振子的阻抗 關(guān)系式為：Zpistm= -Z _lOT-Z_e;其中Z。。^表示斯特林制冷機(jī)阻抗，Z _彥示斯特林發(fā) 動(dòng)機(jī)阻抗。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及制冷設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種熱驅(qū)動(dòng)低溫制冷機(jī)，包括斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)、斯特林制冷機(jī)和諧振子，所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)和斯特林制冷機(jī)上下相對(duì)設(shè)置，所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)和斯特林制冷機(jī)之間設(shè)有連通兩者的氣缸，所述諧振子與所述氣缸相連通，所述諧振子對(duì)置設(shè)于所述氣缸中。本發(fā)明的熱驅(qū)動(dòng)低溫制冷機(jī)振動(dòng)小，同時(shí)提高了系統(tǒng)的效率。
【IPC分類(lèi)】F25B9-14
【公開(kāi)號(hào)】CN104848577
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510218208
【發(fā)明人】羅二倉(cāng), 胡劍英, 戴巍, 余國(guó)瑤, 吳張華, 張麗敏
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所
【公開(kāi)日】2015年8月19日
【申請(qǐng)日】2015年4月30日