專利名稱：冷卻器的回熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種冷卻器，并且更特別地涉及一種冷卻器的回熱器，其設(shè)置有具有均衡的通氣性和提高的傳熱性能的蓄熱件。
背景技術(shù)：
通常，冷卻器是一種用于通過諸如氦、氫等的工作流體的壓縮、膨脹等產(chǎn)生制冷效應(yīng)的裝置。這種冷卻器用來將小尺寸電子產(chǎn)品或超導(dǎo)材料冷卻到超低溫。
諸如斯特靈冷卻器和GM冷卻器的熱再生型冷卻器主要用做冷卻器。在這些冷卻器中，通過降低操作速度、改變摩擦密封材料的形狀或者去除移動部件提高了可靠性。
同時，需要開發(fā)一種具有高可靠性的低溫冷卻器，從而無須長時間修理。因此，開發(fā)了無潤滑脈沖管冷卻器。無潤滑脈沖管冷卻器是一種利用恒溫氣體周期性注入一端封閉的管內(nèi)并且因此壓力改變的原理在管的開放端執(zhí)行低溫制冷的裝置。如果氣流中的湍流成分很小，那么可以獲得非常高的溫度梯度。
圖1表示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的冷卻器。參見圖1，冷卻器整體上包括驅(qū)動部件100、散熱部件200和制冷部件300。驅(qū)動部件100通過由線性電機130的電磁相互作用引起的活塞140的線性往復(fù)運動將冷卻劑氣體壓縮到高溫高壓狀態(tài)。驅(qū)動部件100包括外殼管120、線性電機130、活塞140、氣缸150、板簧160和彈簧支撐件170。外殼管120中具有空間，并且固定連接于框架110，該框架由內(nèi)/外散熱部件210、220同心地圍繞，框架內(nèi)插入有置換器310。線性電機130包括定子130a和電樞130b，并且安裝在外殼管120內(nèi)?；钊?40固定于線性電機130的電樞130b的一端，從而通過線性電機130的電磁相互作用進行線性往復(fù)運動。氣缸150固定地連接于框架110，位于框架110內(nèi)部的中央，從而同心于內(nèi)散熱部件210插入氣缸內(nèi)的活塞150的線性往復(fù)運動均勻地傳遞到置換器310。板簧160固定地支撐于置換器桿320的一端，從而插入活塞140內(nèi)的置換器桿320的位置同心于活塞140和內(nèi)散熱部件210。彈簧支撐件170的一端固定于外殼管120，從而固定地支撐板簧160，并且其另一端固定地連接于板簧160。
散熱部件200包括內(nèi)散熱部件210和外散熱部件220，內(nèi)散熱部件210固定于置換器310的外圓周表面的框架110以吸收被活塞140壓縮成高溫高壓的制冷劑氣體的熱量，外散熱部件220固定于內(nèi)散熱部件210的外圓周表面，用于將從內(nèi)散熱部件210傳送來的制冷劑氣體的熱量消散到冷卻器10的外部。
制冷部件300包括置換器310、回熱器330和制冷側(cè)部件350。置換器310與置換器桿320制成為一體并且固定地插入到內(nèi)散熱部件210內(nèi)，以通過由活塞140的推壓產(chǎn)生的制冷劑氣體的壓縮而在固定于置換器桿320一端的板簧160的彈性變形范圍內(nèi)進行線性往復(fù)運動。連接于置換器310的回熱器330蓄積由活塞140壓縮并傳送到置換器310內(nèi)的處于高溫高壓狀態(tài)的制冷劑氣體的相當大的熱量。制冷劑氣體膨脹之后，回熱器330將熱量傳遞給在膨脹空間內(nèi)膨脹的低溫制冷劑氣體，從而抵償制冷劑氣體的溫度。制冷側(cè)部件350設(shè)置在屬于遠離回熱器330的膨脹空間(P)的位置。通過回熱器330的制冷劑氣體在膨脹空間內(nèi)膨脹以與外部進行熱交換以便降低其溫度。
以下說明如上構(gòu)造的冷卻器1的操作。在線性電機130內(nèi)，定子130a和電樞130b的電磁相互作用使得電樞130b線性運動。這一線性運動還使得固定于電樞130b一端的活塞140線性運動。此時，活塞140的線性運動使得存儲在壓縮空間內(nèi)的諸如氦或氫的制冷劑氣體被壓縮。被壓縮的制冷劑氣體的一部分通過散熱部件200釋放到冷卻器10外部，而其他部分通過置換器310注入到回熱器330內(nèi)。此時，置換器310由被壓縮的制冷劑氣體線性移動到膨脹空間內(nèi)。注入到回熱器330的被壓縮的氣體釋放熱量以存儲熱能同時氣體通過回熱器330，并且移動進入膨脹空間內(nèi)。此時，活塞140的壓縮力降低，從而置換器310通過線性往復(fù)運動移動進入壓縮空間內(nèi)。隨后，已經(jīng)移動進入膨脹空間內(nèi)的制冷劑氣體被冷卻到超低溫狀態(tài)。處于低溫狀態(tài)的膨脹的制冷劑氣體被給予所蓄積的熱量同時通過回熱器330進入壓縮空間。如上所述，冷卻器通過重復(fù)上述操作循環(huán)進行冷卻操作。
如圖2所示，連接于置換器310的回熱器330包括同心地連接于置換器310的氣缸的外殼340、插入到外殼340內(nèi)的蓄熱件344、以及粘附于外殼340的前端的端帽348。蓄熱件344接觸制冷劑氣體以進行熱交換。蓄熱件344從制冷劑氣體接受能量以存儲能量并將其返回。因此，需要蓄熱件344具有大的熱交換面積和大的比熱，并且其由具有低傳熱系數(shù)的材料制成。
蓄熱件344制成為軟粉末類型、小球類型或散亂金屬線類型。特別地，每種類型的蓄熱件344的材料取決于冷卻器所應(yīng)用的溫度范圍。一般而言，在用于大約77°K的低溫制冷的冷卻器的回熱器中通常使用由不銹鋼材料制成的散亂金屬線類型的蓄熱件。散亂金屬線類型的蓄熱件制成為細金屬線束的形式。因此，為了將散亂金屬線類型的蓄熱件插入回熱器內(nèi)，利用模具考慮其結(jié)構(gòu)特性來制成散亂金屬線類型的蓄熱件并將其插入外殼內(nèi)。
但是，應(yīng)用有現(xiàn)有散亂金屬線類型的蓄熱件的回熱器成本高，并且需要很多時間來使散亂形狀的散亂金屬線類型的蓄熱件具有特定形狀。由于散亂金屬線是成束的，因此容易進行傳熱，從而降低回熱器的效率。
另外，盡管散亂金屬線類型的蓄熱件被插入回熱器的外殼內(nèi)，但是蓄熱件并不是在外殼的整個范圍內(nèi)以相同的間距被均勻地擠壓。也就是說，由于具有特定形狀的、首先被插入到外殼內(nèi)的散亂金屬線被后來插入到外殼內(nèi)的散亂金屬線的一部分推動，因此位于外殼內(nèi)后部的散亂金屬線高度密集，而位于外殼內(nèi)前部的散亂金屬線密度較低。因此，不能在整個外殼內(nèi)保持均衡的通氣性，從而降低了冷卻器的性能。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明涉及一種用于冷卻器的回熱器，其充分克服消除了由于現(xiàn)有技術(shù)的局限和缺陷導(dǎo)致的一個或多個問題。
本發(fā)明的一個目的是提供一種用于冷卻器的回熱器，其設(shè)置有包括多個通過真空燒結(jié)方法制備在外殼內(nèi)的堆疊的墊。
本發(fā)明的其他優(yōu)點、目的、以及特征部分地在以下的說明中提出，部分地在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀下文后可以明了或者從本發(fā)明的實踐中明了。通過書面說明書中具體提出的結(jié)構(gòu)和權(quán)利要求書以及附圖可以實現(xiàn)和獲得本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點。
為了實現(xiàn)這些目的和其他優(yōu)點，并且根據(jù)本發(fā)明的目的，如本文實施和寬泛描述的那樣，用于冷卻器的回熱器包括外殼，連接于置換器并且其中具有空間；蓄熱件，其中由事先制備的基墊提供的多個墊插入到外殼內(nèi)；以及端帽，粘附于外殼的前端。
該多個墊由散亂金屬線制成并且順序堆疊在外殼內(nèi)。墊的厚度或者插入到外殼內(nèi)的墊的數(shù)量根據(jù)外殼內(nèi)的傳熱比和/或通氣性而變化。
在本發(fā)明的另一方面，插入到用于冷卻器的回熱器的蓄熱件包括多個堆疊在外殼內(nèi)的墊。
該多個墊由相同材料的散亂金屬線制成。
在本發(fā)明的另一方面，形成蓄熱件的方法包括步驟(a)通過真空燒結(jié)事先被擠壓好的散亂金屬線形成基墊；(b)通過沖壓基墊形成多個具有特定形狀的墊；以及(c)將該多個墊順序地插入到外殼內(nèi)。
墊的厚度根據(jù)擠壓步驟的強度而變化。在步驟(b)中從基墊形成至少一個墊。插入到外殼內(nèi)的墊的數(shù)量根據(jù)墊之間的緊密度而變化。墊的形狀選自圓形、矩形和多邊形。
應(yīng)當理解，本發(fā)明的以上總體說明和以下的詳細說明是示例性和說明性的，并且旨在提供所要求保護的本發(fā)明的進一步解釋。


包含于此用來進一步理解本發(fā)明并且構(gòu)成本申請一部分的附圖示出本發(fā)明的實施例，并且與說明書一起用來說明本發(fā)明的原理。附圖中圖1表示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的冷卻器。
圖2表示用于圖1中所示冷卻器的回熱器。
圖3表示根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的用于冷卻器的回熱器。
圖4是流程圖，表示將蓄熱件匹配于根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的用于冷卻器的回熱器的方法。
圖5和6是示意圖，表示將蓄熱件匹配于根據(jù)本發(fā)明另一個優(yōu)選實施例的用于冷卻器的回熱器的方法。
具體實施例方式
現(xiàn)在參考本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其具體例子表示在附圖中。在整個附圖中相同的附圖標記用來表示相同或類似的部件。
圖3表示根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的用于冷卻器的回熱器。參見圖3，根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于冷卻器的回熱器包括連接于置換器32并且其中具有空間的外殼42；插入到外殼42內(nèi)的蓄熱件44；以及粘附于外殼42的前端的端帽46。
蓄熱件44由多個加工成特定形狀的墊構(gòu)成。該多個墊由散亂金屬線材料制成，并且順序地堆疊在外殼42內(nèi)。該多個墊通過沖壓處理制備為匹配于外殼42的直徑。每個墊的厚度根據(jù)外殼42內(nèi)的傳熱比和/或通氣性而變化。也就是說，如果傳熱比和/或通氣性不合適，那么薄墊被插入外殼內(nèi)。插入到外殼內(nèi)的墊的數(shù)量也根據(jù)外殼42內(nèi)的傳熱比和/或通氣性而變化。如果傳熱比和/或通氣性不合適，那么少量的墊被插入外殼42內(nèi)。如上所述，外殼42內(nèi)的傳熱比和/或通氣性可以利用墊的厚度和墊的數(shù)量來調(diào)節(jié)，從而可以在外殼42內(nèi)保持最優(yōu)的傳熱比和/或最佳的通氣性。
在具有特定形狀的散亂金屬線類型蓄熱件插入外殼內(nèi)的現(xiàn)有技術(shù)的情況下，首先插入外殼內(nèi)的散亂金屬線被隨后插入外殼內(nèi)的散亂金屬線推壓，從而在整個外殼內(nèi)不能實現(xiàn)均衡的通氣性。
但是，在本發(fā)明中，首先插入外殼內(nèi)的墊不會被隨后插入外殼內(nèi)的墊推壓，而是該多個墊順序堆疊在外殼42內(nèi)，從而在整個外殼內(nèi)實現(xiàn)均衡的通氣性。
以下說明形成用于冷卻器的回熱器的蓄熱件的方法。圖4是流程圖，表示將蓄熱件用到根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于冷卻器的回熱器的方法。圖5和6是示意圖，表示將蓄熱件用到根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的用于冷卻器的回熱器的方法。具體地，圖5是示意圖，表示從散亂金屬線類型的蓄熱件形成多個墊的方法，而圖6是示意圖，表示將多個墊插入外殼內(nèi)。
首先，容易得到的散亂金屬線由壓床擠壓(S511)。這里，所使用的壓床是通常的壓床。當進行散亂金屬線的擠壓時，需要考慮到外殼內(nèi)的傳熱比和/或通氣性。也就是說，在事先掌握外殼內(nèi)的傳熱比和/或通氣性之后，根據(jù)所掌握的參數(shù)控制散亂金屬線的擠壓強度，以獲得最佳的厚度。
如圖5所示，被擠壓好的散亂金屬線在燒結(jié)爐內(nèi)被真空燒結(jié)以形成基墊47(S513)。這里，燒結(jié)爐可以是能夠進行真空燒結(jié)的現(xiàn)有設(shè)備中的任何一種。理想地如果可能基墊47具有較大的面積。這是因為當基墊具有較大面積時可以從基墊形成更多數(shù)量的墊，并且因此可以降低生產(chǎn)成本。
通過上述真空燒結(jié)方法形成的基墊47被沖壓以從基墊47分離出具有恒定形狀的多個墊48(S515)。這里，墊的形狀可以制成為圓形、矩形或多邊形，并且墊的形狀根據(jù)外殼的形狀變化。優(yōu)選地，如果可能從基墊形成更多的墊，并且墊的尺寸應(yīng)當基本上與外殼內(nèi)部的尺寸相同。更優(yōu)選地，如果可能，墊的尺寸稍微小于基墊的尺寸，從而墊不是緊密地放置在外殼內(nèi)或者當墊插入外殼內(nèi)時在外殼內(nèi)松動地移動。
如圖6所示，從基墊47分離出的該多個墊48被順序插入預(yù)先制備好的外殼42內(nèi)(S517)。在此情況下，插入外殼42內(nèi)的墊的數(shù)量可以根據(jù)外殼42內(nèi)的傳熱比和/或通氣性變化。也就是說，如果傳熱比和/或通氣性不合適，那么少量的墊被插入外殼42內(nèi)。這樣，根據(jù)外殼內(nèi)的傳熱比和/或通氣性來調(diào)節(jié)墊48和48′之間的緊密度，從而保持最佳的傳熱比和/或最佳的通氣性。
在散亂金屬線被擠壓成一體并隨后被插入外殼內(nèi)的現(xiàn)有技術(shù)的情況下，貫穿外殼內(nèi)部的傳熱容易進行，并且因此導(dǎo)致傳熱中的大量損耗。
但是，在本發(fā)明中，由于該多個墊48被順序插入外殼42內(nèi)，因此墊48和48′之間的邊界層形成為延緩傳熱，可以降低傳熱中的損耗。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的用于冷卻器的回熱器，多個墊順序堆疊在外殼內(nèi)，從而實現(xiàn)了貫穿外殼的均衡通氣性，以提高冷卻器的冷卻效率。
另外，相鄰墊之間形成邊界層，從而延緩了傳熱以降低傳熱中的損耗。
根據(jù)本發(fā)明的形成用于冷卻器的回熱器的蓄熱件的方法，從通過真空燒結(jié)方法形成的基墊一次制成多個墊，降低了生產(chǎn)成本。
多個墊可以制成為匹配于外殼的形狀，從而可以更加廣泛地應(yīng)用用于冷卻器的回熱器。
另外，墊的厚度和插入外殼內(nèi)的墊的數(shù)量可以根據(jù)外殼的傳熱比和/或通氣性來確定，從而總是可以實現(xiàn)最佳的傳熱比和/或最佳的通氣性。
對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，顯然可以在本發(fā)明內(nèi)做出各種修改和變型。因此，本發(fā)明涵蓋了本發(fā)明的這些修改和變型，只要它們落入所附權(quán)利要求書及其等同體的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于冷卻器的回熱器，包括外殼，連接于置換器并且其中具有空間；蓄熱件，其中由事先制備的基墊提供的多個墊插入到外殼內(nèi)；以及端帽，粘附于外殼的前端。
2.如權(quán)利要求1所述的回熱器，其中該多個墊由散亂金屬線材料制成。
3.如權(quán)利要求1所述的回熱器，其中該多個墊順序堆疊在外殼內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所述的回熱器，其中該多個墊制備為匹配于外殼的直徑。
5.如權(quán)利要求1所述的回熱器，其中墊的厚度根據(jù)外殼內(nèi)的傳熱比和/或通氣性而變化。
6.如權(quán)利要求1所述的回熱器，其中插入到外殼內(nèi)的墊的數(shù)量根據(jù)外殼內(nèi)的傳熱比和/或通氣性而變化。
7.一種插入到用于冷卻器的回熱器內(nèi)的蓄熱件，包括多個堆疊在外殼內(nèi)的墊。
8.如權(quán)利要求7所述的蓄熱件，其中該多個墊由相同材料的散亂金屬線制成。
9.一種形成蓄熱件的方法，包括步驟(a)通過真空燒結(jié)事先被擠壓好的散亂金屬線形成基墊；(b)通過沖壓基墊形成多個具有特定形狀的墊；以及(c)將該多個墊順序地插入到外殼內(nèi)。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中墊的厚度根據(jù)擠壓步驟中的擠壓強度而變化。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其中從基墊分離出至少一個墊。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其中插入到外殼內(nèi)的墊的數(shù)量根據(jù)墊之間的緊密度而變化。
13.如權(quán)利要求9所述的方法，其中墊的形狀可以是圓形、矩形或多邊形。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于冷卻器的回熱器，其設(shè)置有蓄熱件，該蓄熱件具有均衡的通氣性和提高的傳熱性能。從通過真空燒結(jié)擠壓散亂金屬線形成的基墊中分離出多個墊。從基墊制成的該多個墊被順序插入外殼內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明，墊被順序插入外殼內(nèi)，從而在整個外殼內(nèi)實現(xiàn)均衡的通氣性。通過相鄰墊之間的邊界層使得傳熱損耗最小化，并且冷卻器的冷卻性能被極大地提高。
文檔編號F28D20/00GK1829892SQ03826815
公開日2006年9月6日 申請日期2003年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月25日
發(fā)明者金善瑛 申請人:Lg電子株式會社