[实用新型]用于-160℃～0℃温区斯特林制冷机的非金属回热器

说明书

本实用新型提供一种用于‑160℃～0℃温区斯特林制冷机的非金属回热器，包括套筒，套筒内层叠有多片毡片，所述毡片由非金属细丝经纬均匀交织而成，非金属细丝的丝径为8‑100μm。本实用新型相较于现有技术，采用合适丝径的非金属材料编织成合适厚度和孔隙率的毡片，在装填回热器时通过调节毡片数量即装填松紧度来控制非金属回热器整体的孔隙率，可以保证非金属回热器的整体孔隙率的一致性和便于调控性，保证该温区斯特林制冷机的性能和效率；降低了制冷机的成本。

技术领域

本实用新型涉及斯特林循环制冷机技术领域，具体涉及一种用于-160℃～0℃温区斯特林制冷机的非金属回热器及非金属回热器的制造方法。

背景技术

目前一般斯特林制冷机的工作温区为77K(-196℃)附近，随着低温生物冰箱、冷链冰箱对斯特林制冷机需求的增加，高温区(-160℃～0℃)斯特林制冷机逐渐成为研究热点，其对回热器的要求也与77K温区制冷机不同。

回热器是斯特林制冷机热功转换的场所。气体工质通过压缩机压缩后，在热端换热器部分进行冷却(一般冷却至30℃-40℃附近)，然后进入回热器进行热量交换。气体通过回热器的高温端，逐渐流向低温端，在流动过程中不断与回热器交换热量，当气体到达回热器的低温端时，气体的温度较低，然后进入膨胀腔膨胀获得制冷效应，其温度进一步降低。因此回热器需要做到在较短的长度内实现较大的温差(典型的是从30℃变化到-160℃)，需要回热器在轴向方向上热导率较低，而在径向方向上热导率较高。在回热器中需要保证能够在较短的时间内填料和气体充分换热，回热器需要具备较大的换热器面积，且水利直径要远远小于工质的热渗透深度。此外回热器材料的热容要大于工质的热容，这样才能够起到蓄热作用。

现有回热器一般采用金属回热器或者芳族聚酸胺纤维回热器，保证其热容大于工质热容。为了保证其较小的水利半径以及较大的换热面积，金属回热器需要具备很高的目数，使得金属回热器的价格偏高。芳族聚酸胺纤维回热器价格较低，但是其编织方式、装填方式等并不能保证回热器的丝径的一致性，以及回热器整体孔隙率的一致性。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型的目的是提供了一种用于-160℃～0℃温区斯特林制冷机的非金属回热器及非金属回热器的制造方法，有效解决了现有回热器存在的制作难度大、回热器孔隙率一致性较差和成本过高的问题。

为达到上述目的，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于-160℃～0℃温区斯特林制冷机的非金属回热器，包括套筒，套筒内层叠有多片毡片，所述毡片由非金属细丝经纬均匀交织而成，非金属细丝的丝径为8-100μm。

本实用新型相较于现有技术，采用合适丝径的非金属材料编织成合适厚度和孔隙率的毡片，在装填回热器时通过调节毡片数量即装填松紧度来控制非金属回热器整体的孔隙率，可以保证非金属回热器的整体孔隙率的一致性和便于调控性，保证该温区斯特林制冷机的性能和效率；降低了制冷机的成本。

进一步地，单片毡片的厚度为0.3mm-100mm。

采用上述优选的方案，可以根据非金属细丝材料的可编织性，编织合适的单片毡片厚度，以确保毡片孔隙率的均匀一致性。

进一步地，所述非金属回热器的孔隙率为60％-94％。

采用上述优选的方案，非金属回热器的孔隙率通过称量毡片的重量、毡片厚度和装填松紧度进行精确控制，回热器丝径和孔隙率的精确控制有利于提高装调的成品率。

进一步地，斯特林制冷机的工质为氦气、氮气、氩气、氖气、二氧化碳中的一种或者为其中多种的混合工质。

采用上述优选的方案，采用不同的工质增加了对回热器材料、设计和制作工艺的选择性，可进一步降低工质成本和回热器成本。