[发明专利]一种低温制冷机的冷头换热装置

说明书

本发明公开了一种低温制冷机的冷头换热装置，旨在提供一种换热效率高的低温制冷机的冷头换热装置。它包括使用时套装于制冷机的回热器或节流制冷器的换热器上的冷指管，以及设置于冷指管一端的密封盖；所述冷指管内与密封盖之间设置有冷腔；所述密封盖上、位于冷腔的一端设置有若干翅片，翅片的间隙形成工质流动的凹槽。本发明无需改变低温制冷机的接口与外廓尺寸，对已有制冷机的使用没有任何影响。本发明通过翅片强化制冷机工质流体与密封盖之间的换热，加快低温制冷机冷却元件的过程，提高制冷机快速降温能力。

技术领域

本发明涉及制冷机技术领域，尤其是涉及一种低温制冷机的冷头换热装置。

背景技术

红外探测技术、低温超导应用技术的发展，要求缩短整个系统准备时间；对制冷分系统而言就是要求加快待冷元件的降温过程。待冷元件的降温过程实际上包含三个环节，其一是待冷元件需要移除的热量，其二是降温过程中制冷机瞬时工况下的制冷能力，其三是制冷机与待冷元件的换热过程。待冷元件与制冷机取决于整个系统的设计，不能轻易更改，换热的改善可以在不改变系统的前提下加快降温过程。

红外系统、低温超导应用系统启动，元件冷却的热量传递途径是：待冷元件在密封盖外表面通过导热将热量传递到密封盖内表面，低温工质气体与冷指密封盖内表面依靠对流和导热方式换热。红外系统等常采用是斯特林制冷机、脉管制冷机或节流制冷器，斯特林制冷机和脉管制冷机工作频率高，气体快速交变流动，节流制冷气体喷射速度很高。因此工质气体流速高，没有足够时间与密封盖和待冷元件之间进行充分的热交换，换热过程偏离准平衡过程较多，在降温过程的任一瞬间，工质气体与密封盖之间仍然存在较大温差；温差的存在使通过改善换热加快降温过程成为可能。

改善换热过程即改善密封盖的导热换热和工质的对流换热。冷指密封盖位于制冷系统温度最低的位置，承受的温差最大；而红外探测器要求冷指密封盖的热膨胀变形要小；因此必须采用膨胀系数小的材料制作密封盖，常用低膨胀合金4J29、4J36；因热膨胀性的约束较难选取高导热系数的材料，设计上通过较薄的密封盖厚度尽可能高的导热换热能力，对于膨胀性要求不高的场合，密封盖材料也可以选择其他材料，如不锈钢、无氧铜等。另一方面，由于密封盖较薄，在内表面不易加工对流换热结构，常用平整表面的密封盖以利于零件加工。

发明内容

本发明的目的旨在克服现有技术存在的不足，提供了一种强化对流换热、结构简单、易于加工实现的低温制冷机的冷头换热装置。该冷头换热装置能够提高制冷系统的降温速度，缩短红外系统、超导应用的启动时间。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种低温制冷机的冷头换热装置，包括使用时套装于制冷机的回热器或节流制冷器的换热器上的冷指管，以及设置于冷指管一端的密封盖；所述冷指管内与密封盖之间设置有冷腔；所述密封盖上、位于冷腔的一端设置有若干翅片，翅片的间隙形成工质流动的凹槽。

优选的是，所述翅片的长×宽×高分别为0.4mm×0.4mm×0.7mm。

优选的是，所述凹槽的宽度为0.3mm。

优选的是，所述翅片采用慢走丝放电加工制成。

优选的是，所述翅片采用刻蚀加工制成。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明通过翅片改变气体流型，利用制冷机自身的喷射气流强化对流换热，不增加能量消耗，不降低制冷机效率；翅片在密封盖内表面见的空隙构成凹槽，不改变密封盖及冷指结构，不影响已有制冷机的直接应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。