制冷系统技术方案

本发明专利技术涉及一种制冷系统，该制冷系统具有密封腔、弹热件、驱动装置、预冷组件及热传导件，其中，弹热件设置在密封腔内，弹热件能够在受到外力的作用下释放热量，弹热件还能够在卸载外力后吸收热量；驱动组件能够给弹热件施加外力，并且驱动组件还能够卸载外力；预冷组件能够将弹热件释放的热量传导到外界；热传导件用于与待冷却对象连接，以使弹热件能够吸收待冷却对象的热量。上述制冷系统的热效率较高且适用范围较广。

refrigeration system

【技术实现步骤摘要】
制冷系统
本专利技术涉及极低温制冷
，尤其涉及一种制冷系统。
技术介绍
极低温制冷技术可以提供极端物理环境，以研究或利用物质的某些特性，同时，还可以使仪器设备获得更高的灵敏度和效率。随着科学技术的发展，宇宙探测、前沿物理、量子计算等对极低温制冷技术的需求日益增长。极低温制冷技术通常是指提供1K以下温度的制冷技术，目前可以实现1K以下制冷温度的制冷技术主要有：吸附制冷、3He-4He稀释制冷以及绝热去磁制冷。吸附制冷是利用工质的饱和温度与饱和蒸气压的对应关系，吸附剂对吸附质在不同温度下的吸附率不同，通过周期性地加热和冷却吸附剂，使得吸附质交替吸附和解析来实现制冷。该类制冷机具有体积小、寿命长、可靠性高等优点，但其热效率较差。3He-4He稀释制冷利用了其混合液的特性。当温度降低到某一极低温时，3He-4He混合液出现相分离，分别是浓相(含较多3He)和稀相(含较少3He)。3He浓相的焓值低于稀相的焓值，当3He原子通过相分界面从浓相溶解到稀相中时，需要从外界吸收热量，即产生制冷效应。稀释制冷机运行稳定、无振动和电磁干扰，但其运行时需依靠重力，限制了其在空间的应用，且需要使用昂贵的3He。绝热去磁制冷利用磁制冷工质的磁热效应实现制冷。磁热效应是指磁性材料在变化磁场下磁矩有序度发生变化而导致的吸热和放热现象。当磁性材料被磁化时，磁矩有序度增加，磁熵减小，磁工质向外界放热；退磁时，磁性材料的磁矩有序度减少，磁熵增加，磁工质从外界吸热，即产生制冷效应。绝热去磁制冷机稳定性好，结构简单，热效率高，运行不依赖重力；但是由于存在磁体，磁场会产生较大的电磁干扰，限制其在特定场合的需要。综上所述，目前的极低温制冷技术不足以满足未来技术发展全方位的需求，亟需研究具有结构简单、热效率高，运行时不依赖重力，干扰较小的制冷系统，以利于满足深空探测、量子计算等发展的需要。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种热效率较高且适用范围较广的制冷系统。一种制冷系统，具有密封腔、弹热件、驱动装置、预冷组件及热传导件，其中：所述弹热件设置在所述密封腔内，所述弹热件能够在受到外力的作用下释放热量，所述弹热件还能够在卸载所述外力后吸收热量；所述驱动组件能够给所述弹热件施加所述外力，并且所述驱动组件还能够卸载所述外力；所述预冷组件能够通过气体导热吸收弹热件释放的热量；所述热传导件用于与待冷却对象连接，以使所述弹热件能够吸收所述待冷却对象的热量。在其中一个实施例中，所述驱动组件包括第一连接件、第二连接件、弹性支撑件及驱动器，所述第二连接件与所述第一连接件间隔设置，且所述第二连接件与所述第一连接件之间的距离可调节，所述弹性支撑件与所述第一连接件、所述第二连接件均固接，并共同围设成所述密封腔，所述驱动器能够驱动所述第一连接件及所述第二连接件中的至少一个移动，以调节所述第一连接件和所述第二连接件之间的距离；所述弹热件位于所述第一连接件和所述第二连接件之间，其中，调节所述第一连接件和所述第二连接件距离能够对所述弹热件施加所述外力或卸载所述外力。在其中一个实施例中，所述弹性支撑件为两端开口的筒状件，所述第一连接件和所述第二连接件分别盖设在所述弹性支撑件的两端的开口上，且所述第一连接件和所述第二连接件分别与所述弹性支撑件两个所述开口的边缘密封连接，以形成所述密封腔；所述弹热件与所述第一连接件和所述第二连接件均固接。在其中一个实施例中，所述预冷组件包括预冷件及热开关组件，所述预冷件能够导热，所述预冷件能够吸收所述弹热件被施加外力时所释放的热量，所述热开关组件能够向所述密封腔内充入导热气体和吸收所述密封腔中的所述导热气体。在其中一个实施例中，所述预冷件包括板状本体及一端与所述板状本体固接的肋片，所述肋片远离所述板状本体的一端穿过所述第一连接件，并伸入所述密封腔内。在其中一个实施例中，所述肋片为两个，两个所述肋片间隔设置，且两个所述肋片远离所述板状本体的一端均穿过所述第一连接件，并伸入所述密封腔内，所述弹热件位于两个所述肋片之间。在其中一个实施例中，所述热开关组件包括吸附床、加热器及连接管，所述吸附床内设置有吸附剂，所述吸附剂上吸附有所述导热气体，所述加热器能够对所述吸附床进行加热，以使所述吸附剂上吸附的所述导热气体能够从所述吸附剂上释放出来，所述连接管的一端与所述吸附床连通，另一端延伸至所述密封腔内。在其中一个实施例中，所述吸附床与所述预冷件通过导热件连接，所述导热件的导热系数为0.3W/m/K10W/m/K-30W/m/K；及/或，所述吸附剂为活性炭。在其中一个实施例中，所述预冷组件还包括环状的连接体，所述连接体与所述预冷件、所述第一连接件均固接，并共同围设成形成密封空间。在其中一个实施例中，所述连接体为弹性件，以使所述预冷件与所述第一连接件弹性连接。在其中一个实施例中，所述导热气体为3He和4He的混合物。在其中一个实施例中，所述第二连接件能够导热，所述热传导件能够连接所述第二连接件与所述待冷却对象。在其中一个实施例中，所述弹热件的材料为能够在应力作用下在奥氏体与马氏体之间转变的材料。在其中一个实施例中，所述弹热件为Cu-Al-Mn合金。上述制冷系统利用弹热件的弹热效应，在受到外力的作用下会释放热量，在卸载外力后会吸收热量，并同时通过设置预冷组件和用于与待冷却对象连接的热传导件，预冷组件能够将弹热件释放的热量传导到外界，热传导件用于与待冷却对象连接，以使弹热件能够吸收待冷却对象的热量而实现对待冷却对象的冷却，以获得极低温制冷温度，与绝热去磁制冷同属固体制冷方式，但相比绝热去磁制冷系统，无需超导磁体，避免了磁场产生的磁干扰对特定工况的影响，使用范围较广；且该制冷系统利用的是同温况下的逆卡诺制冷效率，具有较高的热效率，有利于满足深空探测、量子计算等发展的需要。附图说明图1为一实施方式的制冷系统连接有待冷却对象的结构示意图。具体实施方式下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。如图1所示，一实施方式的制冷系统10，该制冷系统10为一种极低温制冷系统10。该制冷系统10能够满足深空探测、量子计算等发展的需要。该制冷系统10具有密封腔100、弹热件200、驱动装置、预冷组件及热传导件500。其中，弹热件200设置在密封腔100内，弹热件200能够在受到外力的作用下释放热量，弹热件200还能够在卸载外力后吸收热量；驱动组件能够给弹热件200施加外力，并且驱动组件还能够卸载外力；弹热件200的热量通过气体导热传给预冷组件；热传导件500用于与待冷却对象20连接，以使弹热件200能够吸收待冷却对象20的热量，以实现制冷系统1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制冷系统，其特征在于，具有密封腔、弹热件、驱动装置、预冷组件及热传导件，其中：/n所述弹热件设置在所述密封腔内，所述弹热件能够在受到外力的作用下释放热量，所述弹热件还能够在卸载所述外力后吸收热量；/n所述驱动组件能够给所述弹热件施加所述外力，并且所述驱动组件还能够卸载所述外力；/n所述预冷组件通过气体导热吸收弹热件释放的热量；/n所述热传导件用于与待冷却对象连接，以使所述弹热件能够吸收所述待冷却对象的热量。/n

【技术特征摘要】
1.一种制冷系统，其特征在于，具有密封腔、弹热件、驱动装置、预冷组件及热传导件，其中：
所述弹热件设置在所述密封腔内，所述弹热件能够在受到外力的作用下释放热量，所述弹热件还能够在卸载所述外力后吸收热量；
所述驱动组件能够给所述弹热件施加所述外力，并且所述驱动组件还能够卸载所述外力；
所述预冷组件通过气体导热吸收弹热件释放的热量；
所述热传导件用于与待冷却对象连接，以使所述弹热件能够吸收所述待冷却对象的热量。


2.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述驱动组件包括第一连接件、第二连接件、弹性支撑件及驱动器，所述第二连接件与所述第一连接件间隔设置，且所述第二连接件与所述第一连接件之间的距离可调节，所述弹性支撑件与所述第一连接件、所述第二连接件均固接，并共同围设成所述密封腔，所述驱动器能够驱动所述第一连接件及所述第二连接件中的至少一个移动，以调节所述第一连接件和所述第二连接件之间的距离；
所述弹热件位于所述第一连接件和所述第二连接件之间，其中，调节所述第一连接件和所述第二连接件距离能够对所述弹热件施加所述外力或卸载所述外力。


3.根据权利要求2所述的制冷系统，其特征在于，所述弹性支撑件为两端开口的筒状件，所述第一连接件和所述第二连接件分别盖设在所述弹性支撑件的两端的开口上，且所述第一连接件和所述第二连接件分别与所述弹性支撑件两个所述开口的边缘密封连接，以形成所述密封腔；
所述弹热件与所述第一连接件和所述第二连接件均固接。


4.根据权利要求2所述的制冷系统，其特征在于，所述预冷组件包括预冷件及热开关组件，所述预冷件能够导热，且所述预冷件能够吸收所述弹热件被施加外力时所释放的热量，所述热开关组件能够向所述密封腔内充入导热气体和吸收所述密封腔中的所述导热气体。


5.根据权利要求4所述的制冷系统，其特征在于，所述预冷件包括板状本体及一端与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴巍，王亚男，李珂，沈俊，王昌，禹芳秋，
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