[发明专利]一种冷端换热器运动的G-M制冷机和方法

说明书

本发明公开了一种冷端换热器运动的G‑M制冷机，包括带有进气阀和排气阀的气缸，还包括：回热器，安装在所述气缸内；冷端换热器，与所述气缸的制冷端通过动密封连接；驱动机构，用于驱动冷端换热器按制冷机的运行频率进行往复运动以改变所述气缸的制冷端容积；本发明还公开了冷端换热器运动的G‑M制冷机；本发明将排出器运动改为冷端换热器运动，减小了运动部件的质量，从而减小了制冷机的震动，增强了制冷机的稳定性和可靠性；减小了运动部件的质量，从而减小其运动所需的功耗，提高制冷机的效率；冷端换热器运动，气体工质与冷端换热器相对运动加强，边界层换热加强，提高了冷端换热器的换热效率，从而提高制冷机效率。

技术领域

本发明涉及低温制冷机技术领域，特别涉及一种冷端换热器运动的G-M制冷机和方法。

背景技术

G-M制冷机是一种利用压缩气体绝热放气制冷的小型低温制冷机。它采用普通制冷机用的标准压缩机，成本低，经过几十年的发展，现在已经在现代科技、医学和低温物理实验等领域获得了广泛的应用。

G-M制冷机分为压缩机和膨胀机两大部分，其中压缩部分多采用普通制冷压缩机并配以专门的气体净化系统，从而使成本降低。膨胀机部分如图1所示，包括进气阀1、排气阀2、回热器6、气缸5和冷端换热器7。回热器6置于排出器内，在机械驱动或气压驱动的作用下，在气缸中按一定的时序运动，并配以适时的进排气，以实现制冷循环。冷端换热器和气缸底部做成一体，被冷却器件接在冷端换热器外壁上。

然而制冷机内运动部件，即回热器的质量很大，需要耗费很多的输入功来驱动其运动，并且该运动给制冷机带来很大的震动，影响冷端换热器与被冷却器件的热量传输。减小功耗和震动成为G-M制冷机研究的热点。一些研究者们通过减小排出器质量和增加防震装置的办法来解决这些问题，但回热器的质量限制了这些方法的有效性。

发明内容

本发明提供了一种冷端换热器运动的G-M制冷机，其震动小，功耗低，制冷效率高。

一种冷端换热器运动的G-M制冷机，包括带有进气阀和排气阀的气缸，还包括：

回热器，安装在所述气缸内；

冷端换热器，与所述气缸的制冷端通过动密封连接；

驱动机构，用于驱动冷端换热器按制冷机的运行频率进行往复运动以改变所述气缸的制冷端容积。

为了稳定支撑冷端换热器的运动，实现不同位置的驱动机构与冷端换热器的连接，优选的，所述驱动机构包括：连接冷端换热器的连接件和驱动连接件的动力源。所述动力源为机械驱动系统或气压驱动系统。机械驱动系统由电机、凸轮或偏心轮等构成。气压驱动系统由旋转阀和气动腔、推移活塞构成。

优选的，所述动力源布置在所述冷端换热器背向所述气缸的一侧，所述连接件为第一连杆。冷端换热器与连杆直接连接，结构简单紧凑。

优选的，所述动力源布置在所述气缸远离所述冷端换热器一端，所述连接件为自所述气缸远离所述冷端换热器一端延伸至冷端换热器并连接的第二连杆。将驱动机构布置于热端，减小系统漏热，保证制冷机稳定，且安装简便。

为了稳定支撑冷端换热器的运动，优选的，所述第二连杆设有多根，围绕气缸分布。

为了减小额外的电机输入，优选的，所述动力源采用气压驱动系统，包括：

恒压源；

气动腔，与恒压源连接；

推移活塞，安装在气动腔内将其分隔为与恒压源连通的恒压腔以及与气缸的进出气管路连通的变压腔，所述推移活塞位于变压腔的侧面与连接件固定。

为了减小漏热，所述连杆用绝热且导热系数低的材料制成，优选的，所述连接件的材质为木材或者塑料。