[发明专利]一种回热式低温制冷机的回热器

说明书

技术领域

本发明涉及一种回热式低温制冷机的回热器，所述回热器用于对回热式低温制冷机高温 腔与低温腔往返制冷剂气体冷量的储存和释放。

背景技术

回热式低温制冷机在现代科学技术的许多部门获得重要的应用，例如空间技术中的光电 遥感元件的冷却，3G通讯中超导滤波器的冷却，低温真空泵等都需要回热式低温制冷机。回 热器是回热式低温制冷机的核心部件，其内装有高目数、大热容量的金属网片。在低温制冷 机工作过程中，制冷剂气体在回热器内交变流动，以回热器填料为介质实现在制冷机内对压 缩气体的热端热量、冷端冷量的吸收，在制冷机冷端(腔)与热端(腔)之间建立起较大的 温度梯度。

回热器既是传热元件又是阻力元件，回热器上的回热损失、流阻损失、轴向导热损失等 是制冷机中的主要损失，回热器的结构和性能对回热式低温制冷机的性能具有关键影响。回 热器的优化方向就是在提高回热效率的基础上，降低流动阻力，减小轴向导热和空容积。

美国专利，专利号：US6591609B2，该环形回热器，环形壳体内部填充有缠绕成不规则形 状的金属导电丝，再用导电溶液对金属丝网的节点焊接。这种结构的缺点是容易造成金属丝 网填充不均匀，影响换热效果，且轴向导热损失大，空容积大。

中国专利CN1695032A公开了一种将树脂薄膜卷绕成涡旋状而形成的再生器，通过在树脂 薄膜的表面上进行压制处理或激光束照射处理使树脂薄膜本身产生塑性变形，从而形成突起。 这种再生器的缺点是气流只沿轴向流动，气流扰动小，同时塑料薄膜的导热系数和热容量小， 回热效率低，且塑料薄膜的硬度和刚度小，回热器使用寿命较短。

中国专利CN1624403A公开了一种包含用于使高温部与冷却部彼此连通的连接通道的外 壳，以及一个插入外壳连接通道的芳族聚酸胺纤维制成的热能储存材料。该结构的缺点是热 能储存材料采用径向填充或斜向填充，气流流动阻力大，同时采用的芳族聚酸胺纤维热能储 存材料在较低温度下性能会有所下降，不适用于低温制冷机。

发明内容

本发明公开了一种回热式低温制冷机的回热器，目的在于克服现有技术中存在的：专利 号：US6591609B2，回热器壳体内部由于金属丝网填充不均匀，轴向导热损失大影响换热效果； 专利CN1695032A，将树脂薄膜进行压制处理或激光束照射处理后，硬度和刚度小，导致回热 器使用寿命缩短；专利CN1624403A，芳族聚酸胺纤维热能储存材料采用径向或斜向填充，导 致气流流动阻力大，在较低温度下材料性能下降等弊端。本发明回热式低温制冷机的回热器 则采用轴向和径向混合填充，不但回热效率高、流动阻力小，而且轴向导热损失小，死容积 小，换热效率大大提高。

一种回热式低温制冷机的回热器，包括回热器套管及回热器填料，其特征在于：所述的 回热器套管内部先填充径向填料，再填充轴向填料，依次交替填充，最后填充径向填料，混 合填充形成回热器填料，所述的径向填料是由20～40片圆形金属网片层层紧密铺叠而成，圆 形金属网片的直径与回热器套管的内直径相等；所述的轴向填料由方形金属网片沿边缘金属 丝紧密卷裹而成，径向填料和轴向填料均与回热器套管内壁紧密接触。

所述的轴向填料的厚度m大于径向填料的厚度n，轴向填料的空隙率小于径向填料的空隙 率。

所述的径向填料的圆形金属网片由经向圆形金属丝一与纬向圆形金属丝二交互编制而 成，圆形金属网片金属丝直径q的范围为40～100μm，圆形金属网片的目数范围为150～350 目。

所述的径向填料的圆形金属网片，圆形金属网片金属丝的纬向间距s与圆形金属网片经 向间距t之间的比例s/t为1。

所述的轴向填料的方形金属网片，由经向圆形金属丝三与纬向圆形金属丝四交互编制而 成，方形金属网片金属丝的直径d的范围为40～100μm，方形金属网片金属丝的经向间距b 与方形金属网片金属丝的纬向间距a之间的比例b/a为3～6。

所述的轴向填料的厚度m与径向填料的厚度n的比m/n＝3～6。