[发明专利]一种模式可调的脉管冷热机

说明书

本发明属于脉管制冷机技术领域，提供了一种模式可调的脉管冷热机，包括用于制冷或制热的脉管组件、用于压缩气体从而向脉管组件输出气体的压缩功的压缩机组件、用于对压缩机组件产生的压力波与质量流进行调相的调相器以及用于控制脉管组件制冷或者制热的切换阀。本发明通过设置切换阀，使声功流在脉管组件中正向流动使脉管组件制冷，作为制冷机使用；或者使声功流在脉管组件中逆向流动使脉管组件制热，作为热泵使用。该模式可调的脉管冷热机能够方便地在制冷和制热模式之间切换，适应多种环境和工况。另外，制冷模式结束后开启制热模式可以对脉管组件进行加热。该模式可调的脉管冷热机结构简单，适用场景多样，具有很好的推广前景。

技术领域

本发明属于脉管制冷机技术领域，具体涉及一种模式可调的脉管冷热机。

背景技术

脉管制冷机是回热式制冷机中的一种，其原理是气体在脉管内膨胀制冷。脉管制冷机具有低振动、低干扰和无磨损等优点，在航空航天、超导工业、低温电子学和低温医疗业等方面得到了广泛应用。

理论上，当气体逆向循环时，脉管制冷机可以当作热泵使用，如推移活塞型脉管制冷机，但需要改变频率，而脉管制冷机中的电机采用直线电机时很难改变频率，因此，必须对推移活塞增加重量，这相当于重新改装制冷机。因此，理论上脉管制冷机可以作为热泵使用，但实际上不可能。如果脉管制冷机可快速切换到热泵模式，对实际应用非常重要。并且，也可实现对冷头加热，这对一些过程来说十分重要，不用因为需要升温而额外加装加热装置。

发明内容

本发明是为了解决上述脉管制冷机无法作为制热设备使用的问题而进行的，目的在于提供一种模式可调的脉管冷热机。

本发明提供了一种模式可调的脉管冷热机，具有这样的特征，包括：脉管组件，用于制冷或制热；压缩机组件，用于压缩气体从而向脉管组件输出气体的压缩功；调相器，用于对压缩机组件产生的压力波与质量流进行调相；以及切换阀，用于控制脉管组件制冷或者制热；其中，脉管组件具有第一脉管接口及第二脉管接口，压缩机组件与第一脉管接口连通，调相器与第二脉管接口连通，使压缩功从第一脉管接口进入脉管组件并从第二脉管接口输出到调相器从而从使脉管组件制冷；或者压缩机组件与第二脉管接口连通，调相器与第一脉管接口连通，使压缩功从第二脉管接口进入脉管组件并从第一脉管接口输出到调相器从而使脉管组件制热。

在本发明提供的模式可调的脉管冷热机中，还可以具有这样的特征：其中，压缩机组件包括压缩气缸以及压缩机接口，压缩气缸具有压缩腔，压缩机接口设置在压缩腔位置处，调相器包括推移活塞气缸、设置在推移活塞气缸内的推移活塞及推移活塞弹簧，以及与推移活塞气缸连接的前腔接口和背腔接口，推移活塞将推移活塞气缸分隔成推移活塞前腔及推移活塞背腔，推移活塞弹簧位于推移活塞背腔内且与活塞固定连接，前腔接口设置在推移活塞前腔处，背腔接口设置在推移活塞背腔处，推移活塞背腔通过背腔接口与压缩腔以及切换阀相连通，推移活塞前腔通过前腔接口与切换阀相连通。

在本发明提供的模式可调的脉管冷热机中，还可以具有这样的特征：其中，推移活塞气缸内还设置有挡板及推移活塞杆，挡板将推移背腔分隔成第一背腔及第二背腔，推移活塞弹簧位于第二背腔内，推移活塞杆的一端与活塞固定连接，另一端与挡板间隙配合且与推移活塞弹簧固定连接。

在本发明提供的模式可调的脉管冷热机中，还可以具有这样的特征：其中，脉管组件包括依次连接的散热器、回热器、换热器及脉管，第一脉管接口与散热器连接，第二脉管接口与脉管连接。

在本发明提供的模式可调的脉管冷热机中，还可以具有这样的特征：其中，调相器包括惯性管及与惯性管相连通的气库，惯性管与切换阀相连接。

在本发明提供的模式可调的脉管冷热机中，还可以具有这样的特征：其中，压缩机组件为GM型压缩机组件或斯特林型压缩机组件。

在本发明提供的模式可调的脉管冷热机中，还可以具有这样的特征：其中，调相器为小孔型调相器。