焦耳-汤姆逊制冷器件及其制备方法技术

本发明专利技术涉及制冷与传热技术领域，提供一种焦耳‑汤姆逊制冷器件及其制备方法，包括热量交换层和低温冷却层；热量交换层包括第一涡旋通道和第二涡旋通道，第一涡旋通道和第二涡旋通道交错设置，第一涡旋通道的入口连接高压气体入口，第二涡旋通道的出口通过低压气体流出通道与低压气体出口连接；低温冷却层包括蒸发腔和节流通道，节流通道的入口与第一涡旋通道的出口连接，节流通道的出口与蒸发腔的入口连接，蒸发腔的出口通过低压气体回流通道与第二涡旋通道的入口连接。本发明专利技术低功耗，体积小，制冷范围广，易于集成化，可进行批量化生产，广泛应用于空间光学器件、红外测量器件及超导器件的制冷。

【技术实现步骤摘要】
焦耳-汤姆逊制冷器件及其制备方法
本专利技术涉及制冷与传热
，尤其涉及一种焦耳-汤姆逊制冷器件及其制备方法。
技术介绍
作为目前空间光学测量器件、红外测量器件以及超导器件重要的制冷手段之一，芯片级的微型焦耳-汤姆逊制冷器件的设计及制备方法的研究都备受关注。为了能够制备出可用于芯片集成的焦耳-汤姆逊制冷器件，近年来世界上有多种结构被提出，主要有基于硬质材料的单层结构器件，基于柔性材料的多层结构器件。目前微型焦耳-汤姆逊器件面临的主要技术难点在于，由于微型器件的尺寸限制，冷热流交换面积不足，采用同一种材料很难同时满足该技术提升的两个设计要求：另外制冷端通道材料的导热系数要小，以减小传热负载对制冷效果的影响，然而在冷热流交换部分材料的导热系数要大，以保证冷热流热量的充分交换。
技术实现思路
基于此，本专利技术实施例提供了一种焦耳-汤姆逊制冷器件及其制备方法，以解决现有技术中的焦耳-汤姆逊器件的冷热流交换面积不足，制冷端通道材料的导热与冷热流交换部分材料的导热不均衡的问题。本专利技术实施例的第一方面提供了一种焦本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种焦耳-汤姆逊制冷器件，其特征在于，包括：/n热量交换层，包括第一涡旋通道和第二涡旋通道，所述第一涡旋通道和所述第二涡旋通道交错设置，所述第一涡旋通道的入口连接高压气体入口，所述第二涡旋通道的出口通过低压气体流出通道与低压气体出口连接；/n低温冷却层，包括蒸发腔和节流通道，所述节流通道的入口与所述第一涡旋通道的出口连接，所述节流通道的出口与所述蒸发腔的入口连接，蒸发腔的出口通过低压气体回流通道与所述第二涡旋通道的入口连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种焦耳-汤姆逊制冷器件，其特征在于，包括：
热量交换层，包括第一涡旋通道和第二涡旋通道，所述第一涡旋通道和所述第二涡旋通道交错设置，所述第一涡旋通道的入口连接高压气体入口，所述第二涡旋通道的出口通过低压气体流出通道与低压气体出口连接；
低温冷却层，包括蒸发腔和节流通道，所述节流通道的入口与所述第一涡旋通道的出口连接，所述节流通道的出口与所述蒸发腔的入口连接，蒸发腔的出口通过低压气体回流通道与所述第二涡旋通道的入口连接。


2.如权利要求1所述的焦耳-汤姆逊制冷器件，其特征在于，所述热量交换层的导热系数高于所述低温冷却层的导热系数。


3.如权利要求1所述的焦耳-汤姆逊制冷器件，其特征在于，所述第一涡旋通道和所述第二涡旋通道的截面高度范围均为100～1000微米；
所述第一涡旋通道和所述第二涡旋通道的截面宽度范围均为50～300微米；
所述第一涡旋通道和所述第二涡旋通道的圈数范围均为1～100圈。


4.如权利要求1所述的焦耳-汤姆逊制冷器件，其特征在于，所述第一涡旋通道和第二涡旋通道之间的间距范围为2～100微米。


5.如权利要求1所述的焦耳-汤姆逊制冷器件，其特征在于，所述蒸发腔的宽度范围为500微米～5毫米，长度范围为500微米～5毫米，高度范围为500微米～5毫米。


6.如权利要求1所述的焦耳-汤姆逊制冷器件，其特征在于，所述节流通道为蛇形结构通道；
所述蛇形结构通道的截面尺...

【专利技术属性】
技术研发人员：李龙，李德钊，张光，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11