斯特林冷冻机用热交换器体及其制造方法技术

一种斯特林冷冻机上用的热交换器，是使环状波纹翅片与连接在该环状波纹翅片内周上的内侧环状部件成为一体化而构成的，其中的环状波纹翅片是由波纹化加工后形成多个沟槽的薄板制成使上述沟槽呈轴向平行布置的圆筒状而构成的。然后，将该热交换器插入管状本体的中空部，就可获得斯特林冷冻机用的散热器或吸热器。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及安装在斯特林冷冻机中的吸热器、散热器等热交换器体及其热交换器，以及热交换器体的制造方法。
技术介绍
首先说明利用斯特林机构的自由活塞型斯特林冷冻机的一般结构。图29是自由活塞型斯特林冷冻机的示意性侧剖面图。在气缸1内，顺序容纳有作为低温部的吸热器2、再生器3、以及作为高温部的散热器4。吸热器2和散热器4都是通过在管状本体21、41一端的内周面上安装热交换器22、42而构成的热交换器体，各热交换器22、42在气缸1内都与再生器3邻接。在上述气缸1内，还设置着固定在推杆5一端的推移活塞6和由该推杆5贯通的压缩活塞7。另外，推杆5另一端与弹簧8相连。在气缸1内，由推移活塞6和压缩活塞7，使在吸热器2内形成膨胀空间9，在散热器4内形成压缩空间10。该膨胀空间9和压缩空间通过再生器3形成连通的闭合回路。下面对这种自由活塞型斯特林冷冻机的运行进行说明。压缩活塞7由线性电机(未示出)等外部动力驱动，在气缸1的轴向按预定周期做往复运动。另外，在压缩空间10中事先封入氦气等工作气体。利用压缩活塞7的移动使压缩空间10内的工作气体受到压缩，该工作气体通过散热器4的热交换器42，经过再生器3进入膨胀空间9(图中的虚线箭头A)。这时，由于压缩而变热的工作气体在热交换器42内同外部的空气进行热交换而放出热量，经过再生器3时，接受其中预先蓄存的冷量，从而被预冷。当工作气体流到膨胀空间9中时，由于推移活塞6推动弹簧8向右压缩，工作气体膨胀而产生冷量。之后，当工作气体膨胀到一定程度时，由于弹簧8的恢复力使推移活塞6朝反向压回。这样，膨胀空间9内的工作气体通过吸热器2的热交换器22，经过再生器3流到压缩空间10中(图中的实线箭头A’)。这时，工作气体在热交换器22内同外部空气进行热交换，吸收热量，通过再生器3时接受其中蓄存的热量而被预热。然后，返回压缩空间10中的工作气体再次受到压缩活塞7的压缩。这种循环持续进行，就能从吸热器2中获得很低温的冷量。这里，通过吸热器2之热交换器22的吸热量与通过散热器4之热交换器42的散热量越大越好。因为，由于提高了工作气体在再生器3中的预冷和预热的效率，就能减轻再生器3的负荷，同时也使斯特林冷冻机的制冷性能提高。下面参照附图30对作为上述斯特林冷冻机高温侧热交换器体的散热器4进行说明。这里虽然仅对散热器4及其热交换器42进行了描述，但作为低温侧热交换器体的吸热器2及其热交换器22也具有同样的结构。如图30所示，该热交换器42是将波纹薄板加工成圆筒状而形成的环状波纹翅片421。这样，沿轴向直线延伸的V字形沟槽421a，就由多个等间隔的锯齿状结构构成。这里，向散热器4本体41中心侧突出的部分作为各沟槽的421a的底部421b，与沟槽421a相邻的、向本体41内周侧突出的部分作为顶部421c。各顶部421c光滑连接形成的圆的直径(环状波纹翅片421的外径)与本体41的内径大体相等，本体41和环状波纹翅片421相互同轴地配合在一起。本体41的内周面和环状波纹翅片421的顶部421c用粘接剂或软钎焊牢固地连接在一起。图31是从环状波纹翅片421轴向看去的主要部分的放大图，图中显示的是呈粘接剂固定的状态。在这种情况下，先向本体41的内周面薄薄地涂敷上粘接剂11，然后将环状波纹翅片421插入。然后，使环状翅片421在所需位置呈暂时固定的状态下，将粘接剂干燥。另外，图32显示了用软钎焊固定的状态。在应用软钎焊的情况下，先将环状翅片421插入本体41内。然后在将环状翅片421保持在预定位置的状态下，在本体41的内周面同环状波纹翅片421顶部421c的接触区及附近施加钎料12。但是，在上述现有的热交换器体中，粘接或软钎焊固定的过程需要手工操作。由于这个过程很麻烦而且需要时间，因此效率低，很难降低制造成本。另外，产品的质量、也就是热交换性能也容易出问题，使产品缺乏稳定性和可靠性。另外，当长期使用斯特林冷冻机而导致环状波纹翅片损害时，也不能将其取出更换。因此还存在因修理给使用者增加经济负担、影响地球环境的资源再利用也就是所谓的回收再利用问题。
技术实现思路
本专利技术是为解决上述问题而提出的。也就是，本专利技术的斯特林冷冻机用的热交换器是由使环状波纹翅片和连接在该环状波纹翅片内周的内侧环形部件一体化构成的，其中的环状波纹翅片是由波纹加工形成具有多个沟槽的薄板，并使其形成上述沟槽平行于轴向布置的圆筒状而构成的。当环状波纹翅片和内侧环形部件呈一体化布置时，它们的接触面积增加，表现出良好的热传导性能。而且由于一体化，热交换器容易处置，也可进行更换修理。因此，它非常经济，还具有重复利用性。另外，一体化的连接手段可以是用硬钎焊或软钎焊来实现。然后，将上述斯特林冷冻机用热交换器插到管状本体的中空内就可获得本专利技术的热交换器体。在这种情况下，使上述本体的内径比上述热交换器的外径略小一些，就可不需进行粘接或焊接，只通过压紧就可将热交换器装配在本体内。而且如果在上述本体的至少一端沿轴向使端侧的壁厚变薄一些，形成锥形，这样会更容易插入。另外，当在上述波纹翅片的周围形成整体上相互紧密接触的等间隔排列的波形凸部，而且在上述本体的内表面上形成与上述凸部对应的轴向延伸的波形凹部的情况下，将热交换器插入本体时，由于上述凸部能嵌合到上述凹部中，因此防止了本体内热交换器的位置在圆周方向上的移动。或者将两端的倒V字形沟槽的端边比中间的V字形沟槽的斜边长的直线状波纹翅片弯成筒状，使上述两个端边彼此的表面保持接触，使在上述两个端边的前端形成的向上述环状波纹翅片外周径向突出的突出部，该突出部嵌合在上述本体内表面上的、沿轴向设置的沟道内，由此来防止本体内热交换器的位置在圆周方向上移动。这种热交换器体的制造方法，可考虑采用如下方法在上述本体上的一端可拆卸地安装一个管状导入部件，它的一端与上述本体的内径基本相等，另一端的壁厚略有减薄而形成锥形，将上述斯特林冷冻机用的热交换器从上述导入部件的所述另一端沿轴向插入。在用这种方法制造的热交换器体中，当环状波纹翅片经过导入部件时，由于其周围的形状会发生变化，由此能增大与本体内表面的接触面积。这样，提高了环状波纹翅片的传热效率，获得热交换性能优良的热交换器体。再者，本专利技术的用在斯特林冷冻机上的热交换器，是使环状波纹翅片与连接在该环状波纹翅片外周上的外例环状部件一体化形成，其中的环状波纹翅片是由波纹加工形成的具有多个沟槽的薄板，并使其呈上述沟槽平行于轴向布置的圆筒状而形成的。当环状波纹翅片和外侧环状部件成为一体时，它们的接触面积增加，从而具有良好的导热性。而且，由于一体化使热交换器容易处置，由此可以更换修理。这样既经济，也具有重复利用性。另外，使它们一体化的连接手段可以是例如使用硬钎焊或软钎焊来实现。然后，将上述用在斯特林冷冻机上的热交换器插入管状本体的中空部就形成了本专利技术的热交换器体。在这种情况下，使所述本体的内径比所述热交换器的外径略小，这样就可以不使用粘接或焊接，只使用压紧就可将热交换器装配在本体内。另外还可以使上述本体的至少一端沿轴向使端侧的壁厚略为减薄，形成锥度，这样可以很容易插入。另外，上述环状波纹翅片，是将V字形沟槽连续排列的直线状波纹翅片弯成筒状，使其一端的V字形沟槽的端边与另一端的倒V字形沟槽的端边通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用在斯特林冷冻机上的热交换器，其特征在于：环状波纹翅片与连接在该环状波纹翅片内周上的内侧环状部件是一体化的，其中的环状波纹翅片是将波纹化加工后形成多个沟槽的薄板制成使上述沟槽呈轴向平行布置的圆筒状而形成。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：望月仁史，小仓义明，
申请(专利权)人：夏普公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]