热驱动热声转换系统及制冷机技术方案

本发明专利技术涉及热声制冷、供热和热声发电技术领域，提出保护一种热驱动热声转换系统及制冷机，热驱动热声转换系统包括发动机和制冷机，发动机包括依次连接的发动机室温端换热器、发动机回热器以及发动机热端换热器；制冷机包括依次连接的制冷机室温端换热器、制冷机回热器以及制冷机冷端换热器，制冷机室温端换热器靠近发动机热端换热器一侧设置；其中，发动机的进口与制冷机的出口之间通过谐振管首尾连接形成环路，且谐振管上设有至少一个空腔，用于辅助谐振管调相。在谐振管的调相结构中加入空腔结构，形成新型调相结构，可以提高谐振管的调相能力、提高系统的性能、降低系统核心单元的数量，结构更加简单紧凑，稳定性更高，使用寿命大大提升。命大大提升。命大大提升。

【技术实现步骤摘要】
热驱动热声转换系统及制冷机


[0001]本专利技术涉及热声制冷、供热和热声发电
，尤其涉及一种热驱动热声转换系统。

技术介绍

[0002]热声效应的定义为可压缩流体往复振荡过程中和固体介质之间由于热的相互作用而产生的时均能量效应。根据能量转换的方向，热声效应可分为利用热能产生声能的热致声效应和利用声能逆温度梯度泵送热量的声致冷效应。
[0003]传统的环路热驱动热声制冷机由发动机核心单元、制冷机核心单元和调相结构单元连接组成。其中发动机核心单元包括室温端换热器、回热器、热端换热器、热缓冲管；制冷机核心单元包括室温端换热器、回热器、冷端换热器、热缓冲管；调相结构通常为一段细长管称为谐振管。
[0004]环路热驱动热声制冷机系统中，发动机的热端换热器从外部吸收热量，室温端换热器通过水冷等方式维持在室温温度，从而在发动机内部产生温度梯度，当温度梯度达到一定水平时，系统内部会产生自发的热声震荡，在发动机回热器内部实现热能向声功的转化，同时声功会沿着从室温端换热器到热端换热器的方向传播，并进入到制冷机单元中被消耗，从而获得冷量，剩余声功则通过环路进行进入下一个热声核心单元，完成循环。其中谐振管起到的作用是调节核心单元发动机出口和制冷机入口之间的声阻抗匹配。
[0005]但是，传统环路热驱动热声制冷机的核心单元数量较多，系统相对较为复杂，多个核心单元之间的匹配是技术难点；另一方面当传统环路热驱动热声制冷机的核心单元的数量减少时，仅仅依靠谐振管很难将将核心单元入口与出口之间的相位调节到一个合理的值。<br/>
技术实现思路

[0006]本专利技术实施例提供一种热驱动热声转换系统及制冷机，用以解决现有技术中当减少系统部件导致的核心单元入口与出口之间的相位调节困难的技术问题。
[0007]第一方面，本专利技术实施例提供一种热驱动热声转换系统，包括：
[0008]发动机，包括依次连接的发动机室温端换热器、发动机回热器以及发动机热端换热器；
[0009]制冷机，包括依次连接的制冷机室温端换热器、制冷机回热器以及制冷机冷端换热器，所述制冷机室温端换热器靠近所述发动机热端换热器一侧设置；其中，
[0010]所述发动机的进口与所述制冷机的出口之间通过谐振管首尾连接形成环路，且所述谐振管上设有至少一个空腔，用于辅助所述谐振管调相。
[0011]根据本专利技术一个实施例的热驱动热声转换系统，所述空腔设于所述发动机和所述制冷机之间。
[0012]根据本专利技术一个实施例的热驱动热声转换系统，所述空腔的数量为两个，且设于
所述发动机或所述制冷机的相对两侧。
[0013]根据本专利技术一个实施例的热驱动热声转换系统，所述发动机和所述制冷机相邻设置；
[0014]所述发动机的出口端通过发动机热缓冲管与所述制冷机的进口端相连接，所述制冷机的出口端通过制冷机热缓冲管与所述谐振管相连接。
[0015]根据本专利技术一个实施例的热驱动热声转换系统，所述空腔的数量为一个，且靠近所述制冷机出口侧设置。
[0016]根据本专利技术一个实施例的热驱动热声转换系统，所述制冷机与所述空腔之间连接有第一谐振管，所述空腔与所述发动机之间连接有第二谐振管；
[0017]所述第一谐振管的长度小于所述第二谐振管的长度。
[0018]根据本专利技术一个实施例的热驱动热声转换系统，所述空腔的数量为两个，一者靠近所述发动机设置，另一者靠近所述制冷机设置。
[0019]根据本专利技术一个实施例的热驱动热声转换系统，所述谐振管上连接有负载，且所述负载靠近所述制冷机一侧设置。
[0020]根据本专利技术一个实施例的热驱动热声转换系统，所述负载为多级制冷机、多级热泵以及发电机中的一者或者多者结合。
[0021]另一方面，本专利技术实施例还提出保护一种制冷机，包括上述的热驱动热声转换系统。
[0022]本专利技术实施例提供的热驱动热声转换系统，在谐振管的调相结构中加入空腔结构，形成新型调相结构，如此可以提高谐振管的调相能力，在谐振管长度较长时起到一定的调节作用，而且可以缩短谐振管的长度，避免因调节范围大而导致的谐振管过长的情况，进而使得系统的声场分布更加合理，提高系统的性能，降低系统部件数量，结构更加简单紧凑，稳定性更高，使用寿命大大提升。
[0023]本专利技术实施例提供的制冷机，包括上述的热驱动热声转换系统，具有上述热驱动热声转换系统的全部有益效果，在此不做限定。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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。
[0025]图1为本专利技术实施例热驱动热声转换系统一实施例的结构示意图；
[0026]图2为图1所示的另一实施例的结构示意图；
[0027]图3为图1所示的第三实施例的结构示意图；
[0028]附图标记：
[0029]10、发动机；110、发动机室温端换热器；120、发动机回热器；130、发动机热端换热器；140、发动机热缓冲管；
[0030]20、制冷机；210、制冷机室温端换热器；220、制冷机回热器；230、制冷机冷端换热器；240、制冷机热缓冲管；
[0031]30、空腔；
[0032]40、谐振管；410、第一谐振管；420、第二谐振管；
[0033]50、负载。
具体实施方式
[0034]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提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0035]在本专利技术实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0036]在本专利技术实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术实施例中的具体含义。
[0037]下面结合图1至图3，本专利技术实施例提出保护一种热驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热驱动热声转换系统，其特征在于，包括：发动机，包括依次连接的发动机室温端换热器、发动机回热器以及发动机热端换热器；制冷机，包括依次连接的制冷机室温端换热器、制冷机回热器以及制冷机冷端换热器，所述制冷机室温端换热器靠近所述发动机热端换热器一侧设置；其中，所述发动机的进口与所述制冷机的出口之间通过谐振管首尾连接形成环路，且所述谐振管上设有至少一个空腔，用于辅助所述谐振管调相。2.根据权利要求1所述的热驱动热声转换系统，其特征在于，所述空腔设于所述发动机和所述制冷机之间。3.根据权利要求2所述的热驱动热声转换系统，其特征在于，所述空腔的数量为两个，且设于所述发动机或所述制冷机的相对两侧。4.根据权利要求1所述的热驱动热声转换系统，其特征在于，所述发动机和所述制冷机相邻设置；所述发动机的出口端通过发动机热缓冲管与所述制冷机的进口端相连接，所述制冷机的出口端通过制冷机热缓冲管与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗二仓，胡易伟，徐静远，王欣，吴张华，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：