一种余热驱动制冷机制造技术

本发明专利技术实施例涉及制冷机技术领域。提供一种余热驱动制冷机，包括机壳、直线电机、热冷转换单元、排气管余热获取单元和冷量输出单元；热冷转换单元包括排出器以及围绕于排出器并沿排出器的轴向顺次相连的热声发动机室温冷却器、热声发动机回热器、热声发动机高温换热器、热缓冲管、制冷机室温冷却器、制冷机回热器和冷头；直线电机的活塞与热声发动机室温冷却器和排出器相联通；排气管余热获取单元连接热声发动机高温换热器和排气管而形成热交换回路；冷量输出单元与所述冷头相连并形成热交换回路。本发明专利技术实施例提供的余热驱动制冷机实现较高的热效率的同时，结构紧凑，能够满足车、船等移动交通工具有限的安装空间。等移动交通工具有限的安装空间。等移动交通工具有限的安装空间。

【技术实现步骤摘要】
一种余热驱动制冷机


[0001]本专利技术涉及制冷机
，尤其涉及一种余热驱动制冷机。

技术介绍

[0002]为了在车、船等交通工具上创造舒适的人机环境以及保存食品，需要利用制冷机制冷。目前多是采用发动机直接带动压缩机或发电后带动压缩机，利用压缩机驱动工质完成制冷循环实现制冷。这样大幅提高了发动机的燃料消耗，增加了运行费用。而余热驱动制冷技术由于功率密度低、系统复杂，无法满足车、船等交通工具上的使用要求。
[0003]热声热机是基于一种新型的热功转换原理，可将外部热量转换成声功，然后利用声功产生制冷或泵热效应，前者称为热声发动机，后者称为热声制冷机或热声热泵。将热声发动机与热声制冷机联接在一起，可以组成热驱动热声制冷机。热驱动热声制冷机的热端和冷端均没有运动部件，可以实现长寿命和低维护。由于热声热机可以实现卡诺效率，其潜在热效率比较高。因此，热驱动热声制冷技术已经成为国内外研究的热点之一。据报道，传统型热驱动热声制冷已经可以实现液氢温区(20K)、液氮温区(80K)、液化天然气温区(110K)、室温温区(0℃)，验证了技术的可行性。
[0004]传统型热驱动热声制冷是利用驻波或行波热声发动机与脉管制冷机或热声制冷机来实现热到冷的转换过程。为了追求系统热效率，多采用行波热声发动机实现热到声功的转换。目前，行波热声发动机中的相位调节机构包括两种，一种是由一个行波环路和一根驻波谐振管组成，但用于调节相位的驻波谐振管和行波环路中的惯性管体积大、长度长，其中驻波谐振管直径达100mm以上，长度达5m以上；另一种是在一个行波环路中布置多个热声发动机核并通过细长管路来实现相位调节。这两种结构均不能满足交通工具有限的安装空间。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供一种余热驱动制冷机，用以解决现有技术中热驱动热声制冷技术无法满足交通工具上的使用要求的问题。
[0006]本专利技术实施例提供一种余热驱动制冷机，包括机壳、安装于所述机壳内部的直线电机和热冷转换单元、排气管余热获取单元和冷量输出单元；
[0007]所述热冷转换单元包括排出器以及围绕于所述排出器并沿所述排出器的轴向顺次相连的热声发动机室温冷却器、热声发动机回热器、热声发动机高温换热器、热缓冲管、制冷机室温冷却器、制冷机回热器和冷头，所述排出器与固定于所述机壳的弹性件固定连接，所述弹性件用于为所述排出器提供往复力；
[0008]所述直线电机包括作为动子的活塞，所述活塞与所述热声发动机室温冷却器和所述排出器相联通；所述排气管余热获取单元连接所述热声发动机高温换热器和排气管而形成热交换回路；所述冷量输出单元与所述冷头相连而形成热交换回路。
[0009]根据本专利技术一个实施例的余热驱动制冷机，所述弹性件安装于所述直线电机的背
腔，所述排出器通过连杆与所述弹性件固定连接，所述连杆活动穿设于所述活塞。
[0010]根据本专利技术一个实施例的余热驱动制冷机，包括一一对应设置的多个所述直线电机和多个所述热冷转换单元，多个所述热冷转换单元靠近所述冷头的一端相互连接；
[0011]所述排气管余热获取单元同时连接多个所述冷热转换单元的所述热声发动机高温换热器和排气管而形成热交换回路，所述冷量输出单元同时与多个冷热转换单元的所述冷头相连而形成热交换回路。
[0012]根据本专利技术一个实施例的余热驱动制冷机，多个所述直线电机的活塞在同一平面上相对多个所述热冷转换单元相互连接的连接点呈中心对称分布，多个所述直线电机的活塞相对所述连接点同步运动。
[0013]根据本专利技术一个实施例的余热驱动制冷机，包括多个所述直线电机，多个所述直线电机的所述活塞与同一所述热冷转换单元的所述热声发动机室温冷却器和所述排出器相联通。
[0014]根据本专利技术一个实施例的余热驱动制冷机，多个所述直线电机的活塞在同一平面上相对所述热冷转换单元的排出器的中心轴呈中心对称分布，多个所述直线电机的活塞相对所述排出器的中心轴同步运动。
[0015]根据本专利技术一个实施例的余热驱动制冷机，所述热声发动机室温冷却器、热声发动机回热器、热声发动机高温换热器、热缓冲管、制冷机室温冷却器、制冷机回热器和冷头构成的内壁与所述排出器之间，所述活塞与所述直线电机的缸体之间均采用间隙密封或干摩擦密封。
[0016]根据本专利技术一个实施例的余热驱动制冷机，所述排气管余热获取单元包括尾气换热器和高温循环泵，所述尾气换热器、所述高温循环泵和所述热声发动机高温换热器依次相连构成排气管余热回收系统。
[0017]根据本专利技术一个实施例的余热驱动制冷机，所述冷量输出单元包括空气换热器和低温循环泵，所述空气换热器、所述低温循环泵和所述冷头依次相连构成降温系统。
[0018]根据本专利技术一个实施例的余热驱动制冷机，所述冷量输出单元还包括储冷罐，所述空气换热器与所述冷头的连通管路上设置有分流阀，所述分流阀的一个出口与所述空气换热器直接相连，另一出口通过所述储冷罐与所述空气换热器相连。
[0019]本专利技术实施例提供的余热驱动制冷机，利用余热获取单元将排气管内的尾气的热量回收至热冷转换单元，通过热致声效应将回收的尾气热量转换成声功，以及通过声致冷效应消耗声功实现对冷量输出单元所在目标制冷空间的制冷。其中，通过排出器对系统相位进行调节，相比于传统的通过行波环路和驻波谐振管进行相位调节，实现较高的热效率的同时，结构紧凑，能够满足车、船等移动交通工具有限的安装空间，具有广阔的应用前景。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1为本专利技术实施例余热驱动制冷机的结构示意图；
[0022]图2为本专利技术又一实施例余热驱动制冷机的结构示意图；
[0023]图3为本专利技术再一实施例余热驱动制冷机的结构示意图。
[0024]附图标记：
[0025]1、机壳；11、膨胀腔；12、直线电机的背腔；21、活塞；211、永磁体；221、外定子；222、内定子；23、线圈；310、排出器；311、连杆；312、弹性件；32、热声发动机室温冷却器；33、热声发动机回热器；34、热声发动机高温换热器；35、热缓冲管；36、制冷机室温冷却器；37、制冷机回热器；38、冷头；4、排气管余热获取单元；41、尾气换热器；42、高温循环泵；5、冷量输出单元；51、空气换热器；52、低温循环泵；53、储冷罐；54、分流阀；6、连接点；7、三元催化器。
具体实施方式
[0026]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种余热驱动制冷机，其特征在于，包括机壳、安装于所述机壳内部的直线电机和热冷转换单元、排气管余热获取单元和冷量输出单元；所述热冷转换单元包括排出器以及围绕于所述排出器并沿所述排出器的轴向顺次相连的热声发动机室温冷却器、热声发动机回热器、热声发动机高温换热器、热缓冲管、制冷机室温冷却器、制冷机回热器和冷头；所述排出器与固定于所述机壳的弹性件固定连接，所述弹性件用于为所述排出器提供往复力；所述直线电机包括作为动子的活塞，所述活塞与所述热声发动机室温冷却器和所述排出器相联通；所述排气管余热获取单元连接所述热声发动机高温换热器和排气管而形成热交换回路；所述冷量输出单元与所述冷头相连而形成热交换回路。2.根据权利要求1所述的余热驱动制冷机，其特征在于，所述弹性件安装于所述直线电机的背腔，所述排出器通过连杆与所述弹性件固定连接，所述连杆活动穿设于所述活塞。3.根据权利要求2所述的余热驱动制冷机，其特征在于，包括一一对应设置的多个所述直线电机和多个所述热冷转换单元，多个所述热冷转换单元靠近所述冷头的一端相互连接；所述排气管余热获取单元同时连接多个所述热冷转换单元的所述热声发动机高温换热器和排气管而形成热交换回路，所述冷量输出单元同时与多个冷热转换单元的所述冷头相连而形成热交换回路。4.根据权利要求3所述的余热驱动制冷机，其特征在于，多个所述直线电机的活塞在同一平面上相对多个所述热冷转换单元相互连接的连接点呈中心对称分布，多个所述直线电机的活塞...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴张华，李萍，罗开琦，罗二仓，胡剑英，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：