[发明专利]热驱动斯特林制冷系统

说明书

本发明提供一种热驱动斯特林制冷系统，包括多个依次连接的斯特林单元，各所述斯特林单元包括相对设置的一个斯特林发动机以及一个斯特林制冷机，所述斯特林发动机具有发动机活塞，所述斯特林制冷机具有制冷机活塞，所述发动机活塞与所述制冷机活塞分设于一个活塞杆的两端，所述活塞杆用于传递机械功；其中，相邻的两个所述斯特林发动机由连接管相互连接、且相邻的两个斯特林制冷机由所述连接管相互连接，或者，相邻的两个所述斯特林发动机由所述连接管相互连接。本发明提供的热驱动斯特林制冷系统，旨在解决现有的双效型自由活塞斯特林热机系统存在运动部件较多、结构复杂、体积冗余以及功率密度较低等问题。

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种热驱动斯特林制冷系统。

背景技术

热声效应主要是指可压缩气体在热的作用下往复振荡，实现声能和热能之间产生相互转换的过程。这种效应大致可以分为两类：第一类是通过回热器温差放大声功使得热能转化为声能的热致声效应，第二类是通过气体的振荡使得回热器产生温差的声致冷效应。斯特林发动机可以为斯特林制冷机提供声功，从而实现由热能转化为声能，进一步转化为冷能。

斯特林制冷机技术经过早期曲柄连杆传统的发展和变化，目前已经发展为以自由活塞型为主导的斯特林制冷机技术。双效自由活塞斯特林热机思路主要是用自由活塞斯特林发动机为制冷机提供声功，发动机和制冷机之间采用谐振子进行耦合，起到相位调节的作用。在该系统中，发动机子系统中回热器产生声功，通过谐振子将声功从发动机传递到制冷机，然后声功在制冷机子系统的回热器中消耗，最终在制冷机低温换热器处产生制冷量。

此外，针对双效结构还有谐振管以及谐振电机耦合的自由活塞型双效斯特林热机结构，但系统存在结构复杂、体积冗余以及功率密度较低等问题，均限制了该类型热机的实际应用。

发明内容

本发明提供一种热驱动斯特林制冷系统，用以解决传统双效型自由活塞斯特林热机系统存在运动部件较多、结构复杂、体积冗余以及功率密度较低等问题。

针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供一种热驱动斯特林制冷系统，包括多个依次连接的斯特林单元，各所述斯特林单元包括相对设置的一个斯特林发动机以及一个斯特林制冷机，所述斯特林发动机具有发动机活塞，所述斯特林制冷机具有制冷机活塞，所述发动机活塞与所述制冷机活塞分设于一个活塞杆的两端，所述活塞杆用于传递机械功；

其中，相邻的两个所述斯特林发动机由连接管相互连接、且相邻的两个斯特林制冷机由所述连接管相互连接，或者，相邻的两个所述斯特林发动机由所述连接管相互连接。

根据本发明提供的一种热驱动斯特林制冷系统，各所述斯特林发动机包括依次设置的发动机部件，发动机左连接管、发动机缓冲腔、发动机室温换热器、发动机回热器、发动机高温换热器、发动机膨胀腔、发动机活塞、发动机压缩腔以及发动机右连接管，所述发动机左连接管与所述发动机缓冲腔连通，所述发动机右连接管与所述发动机压缩腔连通；

各所述斯特林发动机的所述发动机右连接管与相邻的所述斯特林发动机的所述发动机左连接管连通设置。

根据本发明提供的一种热驱动斯特林制冷系统，各所述斯特林制冷机包括依次设置的制冷机部件，制冷机左连接管、制冷机缓冲腔、制冷机低温换热器、制冷机回热器、制冷机室温换热器、制冷机压缩腔、制冷机活塞、制冷机膨胀腔以及制冷机右连接管，所述制冷机左连接管与所述制冷机缓冲腔连通，所述制冷机右连接管与所述制冷机膨胀腔连通；

在相邻的两个所述斯特林制冷机相互连接的情况下，各所述斯特林制冷机的所述制冷机右连接管与相邻的所述斯特林制冷机的所述制冷机左连接管连通设置。

根据本发明提供的一种热驱动斯特林制冷系统，所述斯特林单元的数量n满足如下关系：n≥3。