[发明专利]一种热声机及其应用

说明书

本发明涉及一种热声机及其应用，所述的热声机包括通过谐振管(17)连接的第一热功转换器(1)和第二热功转换器(2)，所述的第一热功转换器(1)用于产生功，并将生成的功经谐振管(17)输入第二热功转换器(2)内放大后输出；所述的第一热功转换器(1)为环状热功转换器，所述的第二热功转换器(2)为直线型热功转换器；上述热声机用于输出功给功利用组件，如脉管制冷机等。与现有技术相比，本发明具有热声机及由热声机组成的脉管制冷机的效率高，结构简单等优点。

技术领域

本发明涉及热声领域，尤其是涉及一种热声机及其应用。

背景技术

现有的热声机驱动的脉管制冷机，包括热功转换部(即为热声机)和冷冻部，热功转换部一般是一个谐振管带一个功转换器，利用气体在管内往复振动产生压力波从而在冷冻部产生冷量。常用的热功转换器通常包括两种：直线型热功转换器和环状热功转换器，普通的直线型热声机的热功转换原理是气体在板叠里通过不可逆换热产生功，能量密度与环状热功转换器相比很低，效率也很低，优点是没有DC气流。环状热功转换器由于有一个环，理想上环状热功转换器与斯特林发动机一样，但实际上，气体的调相能力很差，其热功转换效率与功率密度没有斯特林发动机高，仅比直线型好一些。此外，气体在环里不仅做往复振动，而且会有一股做正时针或逆时针流动的直流分量，称为DC气流。做气流的往复振动分量一个周期内又回到了原位，一个周期内的流量积分为零。DC气流分量朝一个方向流动，一个周期内的积分不为零。DC气流破坏工作条件，使热功转换效率降低，严重时会使气体振动停止。需加DC气流抑制器以降低DC气流量，但很难完全消除(DC气流抑制器是一个方向阻力系数小，另一个方向阻力系数大的装置)。同时，环状热功转换器的高次谐波也很大，影响制冷效果。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种热声机及其应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种热声机，包括通过谐振管连接的第一热功转换器和第二热功转换器，所述的第一热功转换器用于产生功，并将生成的功经谐振管输入第二热功转换器内放大后输出；

所述的第一热功转换器为环状热功转换器，所述的第二热功转换器为直线型热功转换器。

所述的第一热功转换器还可以为同轴式热功转换器。

所述的第一热功转换器包括连接并构成循环的第一冷却器、第一板叠、第一加热器、第一功传输管和反馈管，所述的第一功传输管还连接谐振管，在反馈管内还设有DC气流抑制器。

所述的第一热功转换器包括连接并构成循环的第一冷却器、第一板叠、第一加热器、第一功传输管和反馈管，所述的第一功传输管还连接谐振管，在反馈管内还设有往复振动的推移活塞a。推移活塞a在反馈管内的往复振动匹配第一热功转换器内气流的往复振动。

所述的推移活塞a由外部机械机构或自振弹簧驱动。

一种热声机用于输出功给功利用部件。

所述的功利用部件为脉管制冷机。还可以为其他电能或机械能转换单元。

所述的脉管制冷机为惯性管脉管制冷机，其由依次连接的后冷却器、回热器、冷头、脉管、惯性管和气库组成。

所述的气库还通过管道与反馈管连接，在气库与反馈管之间还设有推移活塞b。推移活塞b的作用主要是回收气库的膨胀功，并将其经第一板叠和第二加热器等放大后再作为功输出，从而可以进一步提高效率。推移活塞b的运动匹配第一功转换器内气流的往复振动。

所述的推移活塞a呈阶梯型，其与反馈管之间形成三个工作腔，分别为第一工作腔、第二工作腔和第三工作腔，其中，第一工作腔接通第一冷却器，第二工作腔接通第一功输出管，第三工作腔直接接触推移活塞a的头部端面，并通过管道接通气库。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：