[发明专利]热驱动斯特林制冷机

说明书

技术领域

本发明涉及制冷机技术领域，特别是涉及一种热驱动斯特林制冷机。

背景技术

热驱动的低温制冷机在电能缺乏的场合具有非常好的应用前景。比方说，我国天然气储量虽然非常丰富，但大部分属于煤层气、页岩气等非常规天然气，通常气源分布散、气量较小、地点偏僻，传统的管道输运或电驱动的大型液化设备无法使用，因此这些天然气的利用受到了很大的限制。

图1为传统的热驱动斯特林制冷机结构，它主要包括斯特林发动机、斯特林制冷机和谐振子三部分，谐振子位于所述发动机与制冷机之间。当发动机的热端换热器3被加热，第一室温换热器1冷却时，第一回热器2内就会形成一定的温度梯度，当该梯度达到一定的值时，系统就会产生自激振荡，将热能转化为声波形式的机械能，推动谐振子6(谐振子6位于发动机与制冷机之间的空腔5内)进行往复运动，将声功传递进入斯特林制冷机；斯特林制冷机在受到声功的驱动时，声功在第二回热器2’内进行热量搬运，在冷端换热器3’内获得低温，将机械能转化为热能。

在发动机中存在排出器4，它的一端与热端换热器3相连，处在高温状态，对所述发动机的排出器4的材质提出了更高要求，容易影响所述发动机的排出器4的使用寿命，另一端则位于室温端，发动机的排出器4与第一回热器2的内壁面之间还需要采用间隙密封，因此发动机排出器4的设计加工难度非常大。同样地，制冷机的排出器4’一端处在低温下，另一端则位于第二室温换热器1’端，也存在间隙密封，设计和加工难度非常大。另外排出的运动还会造成系统振动，不利于实际应用。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种振动小的热驱动斯特林制冷机，使发动机和制冷机的排出器工作在室温端，降低排出器的设计和加工难度。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种热驱动斯特林制冷机，包括发动机、制冷机、排出器和谐振子，所述发动机包括从上到下依次相连的热端换热器、第一回热器和第一室温换热器，所述制冷机包括从上到下依次相连的第二室温换热器、第二回热器和冷端换热器，所述发动机中设有第一热缓冲腔室，所述制冷机中设有第二热缓冲腔室，所述第一热缓冲腔室的上端与所述热端换热器相连，其下端与第一室温换热器相连；所述第二热缓冲腔室的下端与所述冷端换热器相连，其上端与第二室温换热器相连；所述发动机和制冷机上下相对设置且两者之间设有共用的空腔，所述排出器和谐振子均对置设于所述空腔中，所述谐振子设于所述排出器的两侧。

其中，所述第一热缓冲腔室与所述第一回热器同轴设置，所述第一热缓冲腔室的上、下两端均设有层流化元件；所述第二热缓冲腔室与所述第二回热器同轴设置，所述第二热缓冲腔室的上、下两端均设有层流化元件。

优选地，所述层流化元件为金属丝网。

其中，所述排出器包括两个相对设置的第一活塞体，两个所述第一活塞体能够相对移动，所述第一活塞体的内端面和与其相邻的所述层流化元件相通，其外端面分别与所述第一室温换热器、第二室温换热器相通。

其中，所述谐振子包括两个第二活塞体，两个所述第二活塞体分别设于两个所述第一活塞体的外端面两侧，所述第二活塞体与第一活塞体相对的端面分别与所述第一室温换热器、第二室温换热器相通。

其中，所述空腔中位于两个所述第一活塞体的外侧分别设有直线电机，所述直线电机包括定子、动子和活塞，所述定子与空腔的内壁固定连接，所述活塞设于动子与第一活塞体相对的一端，所述动子用于带动活塞沿所述定子做往复运动，所述动子和活塞用作所述谐振子。

其中，所述第一活塞体与第二活塞体相对的一端水平连接有连杆，所述第二活塞体设有穿过所述连杆的中心通孔。

其中，所述第一活塞体与活塞相对的一端水平连接有连杆，所述活塞设有穿过所述连杆的中心通孔。

其中，所述排出器包括两个相对设置的惯性管，所述惯性管的开口端与所述空腔的内壁固定连接。

其中，所述谐振子为两个相对设置的谐振管，所述谐振管设于所述排出器的外侧。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明具有以下优点：