[发明专利]多路旁通脉管制冷机

说明书

本发明涉及一种多路旁通脉管制冷机，包括冷头、压缩机构和调相器，其中冷头共设置n级，每一级冷头均由散热器、回热器、冷量换热器及脉管顺次连接而成，压缩机构具有n个压缩腔，每个压缩腔分别与每一级冷头相连，一级冷头的脉管的热端与另一级冷头的脉管冷端相连接，最后一级的脉管与调相器连接，在至少n‑1级冷头与相应的压缩腔之间设置有调相气库。与现有技术相比，本发明在冷头与压缩腔之间引入调相气库，从而使调相与功的分配可分别进行，功的分配遵从扫气容积比，而将扫气容积做大，使其中一个压缩腔的扫气容积满足调相要求，其他压缩腔扫气容积过剩时用调相气库将剩余部分平衡掉，这样既满足了调相的要求，又满足了功的分配问题。

技术领域

本发明涉及制冷机技术领域，尤其是涉及多路旁通脉管制冷机。

背景技术

在多路旁通脉管制冷机中，各级脉管的膨胀功最终汇集在一起到室温端，在室温端可采用一根惯性管。由于是一根惯性管，相对于多个惯性管而言传热损失和摩擦损失小，从而获得更好的调相效果。由于旁通的存在，直流分量很难避免，直流分量的抑制从工程应用上看十分复杂。一种从结构上消除直流分量的方法是采用阶梯活塞将气缸分割成几个气缸，每级采用独立的回热器，每个气缸向每级供气。这种结构从理论上消除了直流分量，但存在调相与功的分配的问题。从理论上，压缩功到第一级与第二级的分配比例是与第一级与第二级活塞的扫气容积比有关。从调相的角度来讲，每一级的调相需要相应的气缸的扫气容积才能使回热器冷端的气流与压力间的相位差成最佳。一般来讲，功的分配与调相同时满足的场合十分小。因此，虽然多路旁通脉管制冷机是一种结构最为紧凑的多级脉管制冷机的形式，但至如今仍然没有成为主要的多级形式。

由于采用一根惯性管，在大功率情况下，有多余的膨胀功要回收，在小功率的情况下，调相仍然不足。因此这些问题需要克服。采用阶梯活塞从理论上消除了直流分量，但在采用间隙密封时，仍然需要采取措施控制由于微小泄漏而引起的直流分量的存在。

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具有调相功能的多路旁通脉管制冷机。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种多路旁通脉管制冷机，包括冷头、压缩机构和调相器，其中冷头共设置n级，每一级冷头均由散热器、回热器、冷量换热器及脉管顺次连接而成，所述的压缩机构具有n个压缩腔，每个压缩腔分别与每一级冷头相连，第n级冷头的脉管的高温端与第n-1级冷头的脉管的低温端相连接，第一级的脉管的高温端与调相器连接，在至少n-1级冷头与相应的压缩腔之间设置有调相气库，n≥2，且为正整数。

n优选为2或3，即为最常见的二级冷头或三级冷头形式。

所述的调相气库可以是冷头与压缩腔之间的死容积，也可以是其间的连接管。

进一步地，所述的调相器由惯性管和惯性管气库顺次连接组成，第一级冷头的脉管与惯性管连接。

所述的调相器也可以是其他形式，如选择小孔气库型调相器、双向进气型调相器或室温推移活塞型调相器。

进一步地，所述的压缩机构由阶梯活塞与阶梯气缸形成压缩腔，所述的阶梯活塞下部设置活塞环槽，从而使阶梯活塞与阶梯气缸间的间隙密封长度可控。或，所述的压缩机构由阶梯活塞与阶梯气缸形成压缩腔，所述的阶梯气缸上设置气缸环槽，从而使阶梯活塞与阶梯气缸间的间隙密封长度可控。再或，所述的压缩机构由阶梯活塞与阶梯气缸形成压缩腔，所述的阶梯活塞下部设置活塞环槽，同时，所述的阶梯气缸上设置气缸环槽，从而使阶梯活塞与阶梯气缸间的间隙密封长度可控。

进一步地，所述的惯性管气库与其中一个压缩腔相连，以回收一部分膨胀功。

进一步地，所述的压缩机构除具有n个压缩腔外，还设有与压缩腔反相的背腔，每一级冷头的脉管相连后的脉管热端与背腔相连，该背腔可为在直线电机的轴的另一端的一个压缩腔，或由阶梯活塞的一个背腔形成的双作用工作腔，以回收一部分膨胀功。