阻抗可调型制冷机制造技术

本发明专利技术提供的一种阻抗可调型制冷机，包括依次相连的阻抗调节单元、制冷单元和调相单元；所述阻抗调节单元，用于调节即驱动器与所述阻抗调节单元相连接处，即制冷机入口的声学阻抗，以匹配驱动器输入的压力波的声功；所述调相单元，用于调节所述制冷单元中工作气体的阻抗；所述制冷单元，用于使所述调相后的工作气体进行制冷。通过设置阻抗调节单元，可以将制冷机入口的阻抗相位角调整到所需的任意值，从而使其与驱动器获得更好的匹配，使驱动器与制冷单元同时工作在最理想的状态。

【技术实现步骤摘要】
阻抗可调型制冷机
本专利技术涉及制冷设备
，尤其涉及一种阻抗可调型制冷机。
技术介绍
回热式制冷机由于其结构紧凑、效率高、寿命长等优点受到了研究者的广泛关注，在过去的几十年中获得了飞速的发展，目前在航空、航天、军事、超导等领域已经有了广泛的应用。脉管制冷机和斯特林制冷机是回热式制冷机的两种典型结构，其工作原理为：当驱动器向制冷机输入压力波时，工作气体在低温换热器内膨胀吸收热量，经过回热器后，在主散热器内被压缩将热量散出；气体连续不断的循环工作搬运热量，最终在低温换热器内获得制冷效应。现有技术中的制冷机中，不同的驱动器在跟制冷机入口处的阻抗匹配时，希望制冷机有特定的声学阻抗特性，从而使驱动获得最大的输出性能，驱动器的压力波和体积流的相位差越小，其输出的声功就越大，越有利于驱动器结构做得更加紧凑。然而对于不同的驱动器，希望制冷机的声学阻抗特性也有不同，例如对于直线压缩机希望制冷机的阻抗相位角接近于0°，对于声学双作用热声发动机时，则希望制冷机的阻抗相位角为30°左右。此外，为了获得最好的制冷效率，制冷机阻抗的相位角通常接近于一个固定的值，对于脉管制冷机来说，其阻抗的相位角通常在-45°左右，对于斯特林制冷机来说一般为-70°左右。如果通过调整制冷机的结构使制冷机的阻抗相位角满足驱动器的要求，则制冷机的效率会大打折扣，因此在实际的系统中驱动器和制冷机通常难以同时工作在最为理想的状态。因此，如何使制冷机入口处的阻抗与其驱动器相匹配，使二者能同时工作在最理想的工作状态是急需解决的问题。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是提供一种阻抗可调型制冷机，能够使制冷机的阻抗与其驱动器相匹配。(二)技术方案为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案提供了一种阻抗可调型制冷机，包括依次相连的阻抗调节单元、制冷单元和调相单元；所述阻抗调节单元，用于调节驱动器与所述阻抗调节单元相连接处的声学阻抗，以匹配驱动器输入的压力波的声功；所述调相单元，用于调节所述制冷单元中工作气体的阻抗；所述制冷单元，用于使所述调相后的工作气体进行制冷。优选地，所述制冷机为回热式制冷机；所述制冷单元包括依次相连的主散热器、回热器和低温换热器；所述主散热器和所述阻抗调节单元相连，所述低温换热器和所述调相单元相连；所述制冷单元中的工作气体在所述低温换热器内膨胀吸收热量，经过所述回热器后，在所述主散热器内被压缩，以实现将工作气体中的热量散出。优选地，所述制冷机为斯特林制冷机，所述阻抗调节单元包括气缸、质量活塞、弹性部件；所述气缸和所述制冷单元相连通，所述质量活塞和所述弹性部件设置在所述气缸内部；且所述质量活塞和所述气缸的内壁之间留有间隙，该间隙同时起到隔绝所述质量活塞两侧气体的作用；所述弹性部件的一端固定设置，另一端与所述质量活塞相连，以使所述质量活塞在所述气缸中进行往复运动，以调节驱动器与所述阻抗调节单元相连接处的声学阻抗。优选地，所述弹性部件为机械弹簧。优选地，所述调相单元包括排出器和排出气缸；所述排出气缸通过管道和所述低温换热器相连，并且所述排出气缸通过管道和所述气缸相连；所述排出器位于所述排出气缸内部，并且和所述排出气缸的内壁之间留有间隙，该间隙同时起到隔绝所述排出器两侧气体的作用。优选地，所述排出器为阶梯状结构。优选地，所述排出器的一端通过排出气缸的出口和外界相连，外力带动所述排出器往复运动，以调节工作气体的阻抗。优选地，所述制冷机为脉管制冷机，所述阻抗调节单元包括气缸和质量活塞；所述气缸和所述制冷单元相连通，所述质量活塞套装在所述气缸内部，且所述气缸的内壁和所述质量活塞之间留有间隙，该间隙同时起到隔绝所述质量活塞两侧气体的作用；所述气缸的内壁和所述质量活塞均为阶梯状结构，并且所述气缸的内壁和所述质量活塞的阶梯状结构处形成密闭的气体空腔，起到气体弹簧的作用；所述质量活塞通过与气体弹簧配合往复运动改变所述气体空腔内气体的体积，以调节所述气缸内工作气体的声学阻抗。优选地，所述调相单元包括依次相连的热缓冲管、次散热器、惯性管以及气库；所述热缓冲管和所述低温换热器相连。(三)有益效果本专利技术提供的一种阻抗可调型制冷机，包括依次相连的阻抗调节单元、制冷单元以及调相单元；所述阻抗调节单元，包括气缸、质量活塞以及弹性部件；所述质量活塞设置在所述气缸内部，并通过所述弹性部件与所述制冷单元的一端相连；所述制冷单元的另一端与所述调相单元相连。通过设置阻抗调节单元，可以将驱动器与阻抗调节单元相连接处的阻抗相位角调整到所需的任意值，从而使驱动器和制冷机入口处的阻抗获得更好的匹配，使驱动器与制冷单元同时工作在最理想的状态。附图说明图1是本专利技术实施方式提供的一种阻抗可调型制冷机的结构示意图；图2是本专利技术实施方式提供的一种阻抗可调型斯特林制冷机的结构示意图；图3是本专利技术实施方式提供的一种阻抗可调型斯特林制冷机中质量活塞的质量对阻抗的影响示意图；图4是本专利技术实施方式提供的一种阻抗可调型脉管制冷机的结构示意图；图5是本专利技术实施方式提供的一种阻抗可调型脉管制冷机中质量活塞的质量对阻抗的影响示意图；其中，1：阻抗调节单元；2：制冷单元；3：调相单元；101：气缸；102：质量活塞；103：弹性部件；104：固定壁面；201：主散热器；202：回热器；203：低温换热器；301：排出气缸；302：排出器；303：热缓冲管；304：次散热器；305：惯性管；306：气库。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。实施例一图1是本专利技术实施方式提供的一种阻抗可调型制冷机的结构示意图，包括依次相连的阻抗调节单元1、制冷单元2和调相单元3；所述阻抗调节单元1，用于调节驱动器与所述阻抗调节单元2相连接处的声学阻抗，以匹配驱动器输入的压力波的声功；所述调相单元3，用于调节所述制冷单元2中工作气体的阻抗；所述制冷单元2，用于使所述调相后的工作气体进行制冷。本实施方式提供的制冷机通过设置阻抗调节单元，可以将制冷机的阻抗相位角调整到所需的任意值，从而使制冷机和驱动器获得最佳的匹配，使二者能够同时工作在最理想的工作状态。应当说明的是，上述驱动器与阻抗调节单元相连接处的声学阻抗即制冷机入口处的阻抗值。实施例二图2是本专利技术实施方式提供的一种阻抗可调型斯特林制冷机的结构示意图，该制冷机为斯特林制冷机。参照图2，斯特林制冷机为回热式制冷机，其制冷单元2包括依次相连的主散热器201、回热器202和低温换热器203；所述主散热器201和所述阻抗调节单元1相连，所述低温换热器203和所述调相单元3相连；所述制冷单元2中的工作气体在所述低温换热器203内膨胀吸收热量，经过所述回热器202后，在所述主散热器201内被压缩，以实现将工作气体中的热量散出。进一步地，所述阻抗调节单元1包括气缸101、质量活塞102、弹性部件103；所述气缸101和所述制冷单元2相连通，所述质量活塞102和所述弹性部件103设置在所述气缸101内部；且所述质量活塞102和所述气缸101的内壁之间留有间隙，该间隙同时起到隔绝所述质量活塞102两侧气体的作用；所述弹性部件103的一端固定设置，另一端与所述质量活塞102相连，以使所述质量活塞10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阻抗可调型制冷机，其特征在于，包括依次相连的阻抗调节单元、制冷单元和调相单元；所述阻抗调节单元，用于调节驱动器与所述阻抗调节单元相连接处的声学阻抗，以匹配所述驱动器输入的压力波的声功；所述调相单元，用于调节所述制冷单元中工作气体的阻抗；所述制冷单元，用于使所述调相后的工作气体进行制冷。

【技术特征摘要】
1.一种阻抗可调型制冷机，其特征在于，包括依次相连的阻抗调节单元、制冷单元和调相单元；所述阻抗调节单元，用于调节驱动器与所述阻抗调节单元相连接处的声学阻抗，以匹配所述驱动器输入的压力波的声功；所述调相单元，用于调节所述制冷单元中工作气体的阻抗；所述制冷单元，用于使所述调相后的工作气体进行制冷。2.根据权利要求1所述的制冷机，其特征在于，所述制冷机为回热式制冷机；所述制冷单元包括依次相连的主散热器、回热器和低温换热器；所述主散热器和所述阻抗调节单元相连，所述低温换热器和所述调相单元相连；所述制冷单元中的工作气体在所述低温换热器内膨胀吸收热量，经过所述回热器后，在所述主散热器内被压缩，以实现将工作气体中的热量散出。3.根据权利要求2所述的制冷机，其特征在于，所述制冷机为斯特林制冷机，所述阻抗调节单元包括气缸、质量活塞、弹性部件；所述气缸和所述制冷单元相连通，所述质量活塞和所述弹性部件设置在所述气缸内部；且所述质量活塞和所述气缸的内壁之间留有间隙，该间隙同时起到隔绝所述质量活塞两侧气体的作用；所述弹性部件的一端固定设置，另一端与所述质量活塞相连，以使所述质量活塞在所述气缸中进行往复运动，以调节驱动器与所述阻抗调节单元相连接处的声学阻抗。4.根据权利要求3所述的制冷机，其特征在于，所述弹性...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡剑英，罗二仓，戴巍，陈燕燕，张丽敏，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11