專利名稱：斯特令冷卻裝置及其熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種斯特令冷卻裝置(stirling cooler)及其熱交換器，更具體地說(shuō)，涉及一種包括內(nèi)部熱交換器的斯特令冷卻裝置，該內(nèi)部熱交換器包括一裝于殼體和缸之間的主體和多個(gè)沿軸向穿過(guò)主體形成的通孔。
背景技術(shù)：
如圖1和2所示，傳統(tǒng)的斯特令冷卻裝置包括殼體4，該殼體的開(kāi)口端設(shè)有冷端2；固定安裝在殼體4中并充注流體的缸6；安裝在缸6中的活塞8，活塞8可以往復(fù)運(yùn)動(dòng)，活塞中形成膛腔7；裝于活塞8的膛腔7中的移動(dòng)器10，移動(dòng)器10可以往復(fù)運(yùn)動(dòng)；沿縱向連接到移動(dòng)器10上的蓄冷器12，位于蓄冷器12和冷端2之間的空腔1，該空腔中充注了流體；與氣缸6和蓄冷器12相連的熱交換器20。
活塞8與裝于殼體4和缸6之間的線性電機(jī)14相連，并作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。移動(dòng)器10與裝于殼體4中的彈性件15相連，致使移動(dòng)器10與蓄冷器12相對(duì)，且被支承為使移動(dòng)器朝向冷端2。蓄冷器12的下部設(shè)有與冷端2相對(duì)的孔11。
熱交換器20包括裝于設(shè)置在缸6和殼體4之間的熱交換室18中的內(nèi)部熱交換器22和安裝在殼體4外表面上的外部熱交換器24，因而殼體4位于內(nèi)部熱交換器22和外部熱交換器24之間。
與熱交換室18相通的第一孔19穿過(guò)缸6，與蓄冷器12相通的第二孔24也穿過(guò)缸6。
內(nèi)部熱交換器22包括環(huán)形主體21和銷23，主體由高熱導(dǎo)材料模制而成，并被固定在殼體2的內(nèi)表面，銷呈波紋形，其被固定在主體21的內(nèi)周邊上。
下面詳細(xì)描述傳統(tǒng)的斯特令冷卻裝置的運(yùn)行。
當(dāng)活塞8運(yùn)動(dòng)到靠近冷端2時(shí)，缸6中的流體被等溫壓縮，并被排放到熱交換室18，以便放熱。然后，流體被導(dǎo)入蓄冷器12以釋放顯熱，在流入蓄冷器12和冷端2之間的空腔1的同時(shí)流體被等溫膨脹。當(dāng)流體流入蓄冷器12和冷端2之間的空腔1時(shí)，蓄冷器12和移動(dòng)器10朝遠(yuǎn)離冷端2的方向運(yùn)動(dòng)。
之后，在活塞8朝遠(yuǎn)離冷端2的方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于彈性件19的彈力作用，移動(dòng)器10和蓄冷器12朝冷端2的方向回到它們最初的位置。流入蓄冷器12和冷端2之間的空腔1的流體順序流過(guò)蓄冷器12和熱交換室18，以便吸熱，接著再流入缸6。
為了提高內(nèi)部熱交換器22的熱交換效率，銷23必須呈密集的波紋形，因此，所述的傳統(tǒng)斯特令冷卻裝置結(jié)構(gòu)錯(cuò)綜復(fù)雜，加工工藝復(fù)雜。此外，銷23的波紋密度受限，而且很難對(duì)這種斯特令冷卻裝置進(jìn)行洗滌和除氣。

發(fā)明內(nèi)容
據(jù)此，本發(fā)明是針對(duì)所述問(wèn)題進(jìn)行的改進(jìn)，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳熱效率提高的斯特令冷卻裝置，從而可簡(jiǎn)化制造工藝，且能方便地實(shí)施洗滌和除氣步驟。本發(fā)明還提供這種斯特令冷卻裝置的熱交換器。
按照本發(fā)明的一方面，能實(shí)現(xiàn)所述和其他目的的斯特令冷卻裝置包括一端設(shè)有冷端的殼體；固定于所述殼體上并充有流體的缸；裝于所述缸內(nèi)并可往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞；裝于所述活塞中可往復(fù)運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)器；位于所述移動(dòng)器和冷端之間的蓄冷器；裝在所述殼體內(nèi)的內(nèi)部熱交換器，該內(nèi)部熱交換器與所述蓄冷器和氣缸相連；安裝在所述殼體的外表面上與所述內(nèi)部熱交換器相對(duì)的外部熱交換器，其中，所述內(nèi)部熱交換器包括一用于傳熱的主體和穿過(guò)所述主體的通孔，這些通孔可使流體流入所述氣缸和所述蓄冷器。
優(yōu)選將環(huán)形的內(nèi)部熱交換器主體設(shè)置在氣缸和殼體之間。
此外，優(yōu)選使內(nèi)部熱交換器的主體的內(nèi)表面與氣缸的外表面接觸。更為優(yōu)選的是，使內(nèi)部熱交換器的主體的外表面與殼體的內(nèi)表面接觸。
優(yōu)選將氣缸和蓄冷器沿氣缸的軸向安置成一條直線，內(nèi)部熱交換器的通孔可以沿缸的軸向形成。
再者，優(yōu)選沿內(nèi)部熱交換器的主體的周邊方向設(shè)置多個(gè)內(nèi)部熱交換器的通孔。此外，優(yōu)選沿內(nèi)部熱交換器主體的寬度方向設(shè)置多個(gè)內(nèi)部熱交換器的通孔。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所提供的斯特令冷卻器包括在一端設(shè)有冷端的殼體；固定于所述殼體上并充有流體的缸；裝于所述缸內(nèi)可往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞；裝于所述活塞中可往復(fù)運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)器；位于所述移動(dòng)器和冷端之間的蓄冷器；裝于所述殼體內(nèi)的內(nèi)部熱交換器，該內(nèi)部熱交換器與所述蓄冷器和缸相連；安裝在所述殼體的外表面上與所述內(nèi)部熱交換器相對(duì)的外部熱交換器，其中，所述內(nèi)部熱交換器包括設(shè)置于所述缸和殼體之間用于傳熱的環(huán)形主體和用于使流體流過(guò)沿軸向穿過(guò)所述主體的通孔。
按照本發(fā)明的再一方面，提供了一種用于斯特令冷卻裝置的熱交換器，其包括裝于設(shè)置在殼體和缸之間的熱交換室內(nèi)的內(nèi)部熱交換器；以及裝于所述熱交換室外側(cè)的外部熱交換器。其中，所述內(nèi)部熱交換器包括固定于所述熱交換室內(nèi)用于傳熱的環(huán)形主體和多個(gè)沿軸向穿過(guò)所述主體形成的通孔。


下面結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)描述，通過(guò)這些描述將能更透徹地理解本發(fā)明的以上和其他目的、特點(diǎn)和其他優(yōu)點(diǎn)。附圖中圖1是傳統(tǒng)的斯特令冷卻裝置的縱向剖視圖；圖2是沿圖1中A-A線剖切的傳統(tǒng)斯特令冷卻裝置的橫向剖面圖；圖3是本發(fā)明的斯特令冷卻裝置的縱向剖視圖；圖4是沿圖3中B-B線剖切的斯特令冷卻裝置的橫向剖面圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。
本發(fā)明可以包括多種實(shí)施方式，下文僅對(duì)最優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)行描述。在對(duì)本發(fā)明的以下描述中，省略了對(duì)那些可能使本發(fā)明主題內(nèi)容反而不清楚的公知功能和結(jié)構(gòu)的詳細(xì)描述。
本發(fā)明的斯特令冷卻裝置包括在敞開(kāi)端設(shè)有冷端51的殼體50；固定安裝在殼體50中并充有流體的缸52；位于殼體50和缸52下端的熱交換室53；安裝在熱交換室53內(nèi)的內(nèi)部熱交換器60和安裝在殼體50的外表面上并環(huán)繞熱交換室53的外部熱交換器70。
線性電機(jī)54安裝在殼體50和缸52的上部，與線性電機(jī)54相連的活塞55裝于缸52中，因而活塞可作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由裝于殼體50上的彈性件56支撐的移動(dòng)器57安裝在活塞55中，因而移動(dòng)器57可作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，蓄冷器58裝在移動(dòng)器57和冷端51之間。
與缸52相通的第一孔22穿過(guò)熱交換器53的上部，與蓄冷器58相通的第二孔74穿過(guò)熱交換器53的下部。熱交換室53位于殼體50和缸52之間，因而具有環(huán)形的橫截面。
內(nèi)部熱交換器60包括由高導(dǎo)熱材料模制而成的用于傳熱的主體62和穿過(guò)主體62的通孔64，因而流體可流入缸52和蓄冷器58中。
由于內(nèi)部熱交換器60的主體62為與熱交換室53的形狀相同的環(huán)形，可將內(nèi)部熱交換器60裝于熱交換室53中。選定內(nèi)部熱交換器60的主體62的尺寸，使得主體62的內(nèi)表面60′與缸52的外表面接觸，并使主體62的外表面60″與殼體50的內(nèi)表面接觸，于是，導(dǎo)入熱交換室53中的流體可流過(guò)內(nèi)部熱交換器60。
在此，將缸和蓄冷器58安排成沿缸52的軸向成一直線，且使熱交換室53的第一孔72和第二孔74沿缸52的軸向彼此隔開(kāi)。于是，內(nèi)部熱交換器60的通孔64沿缸52的軸向排列。
在內(nèi)部熱交換器60的主體62的周邊方向設(shè)有多個(gè)內(nèi)部熱交換60的通孔64，從而可增大內(nèi)部熱交換器60的主體62和流體之間的接觸面積?？墒箖?nèi)部熱交換器60的這些通孔64沿內(nèi)部熱交換器60的主體62的寬度方向、即沿內(nèi)部熱交換器主體的徑向彼此隔開(kāi)。
外部熱交換器70包括多個(gè)設(shè)于殼體50的外表面上且沿殼體50的周邊方向彼此隔開(kāi)的銷。
下面詳細(xì)描述以上所述的典型的斯特令冷卻裝置的運(yùn)行。
線性電機(jī)54運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，活塞55朝靠近冷端51的方向運(yùn)動(dòng)，缸52中的流體被等溫壓縮，所述流體被排到熱交換室66。由于內(nèi)部熱交換器60的主體62由高導(dǎo)熱材料制成，當(dāng)流體通過(guò)內(nèi)部熱交換器60的通孔64流入熱交換室66中時(shí)，流體的熱量被內(nèi)部熱交換器的主體62吸收，并通過(guò)將熱量釋放到外部熱交換器70使內(nèi)部熱交換器60的主體62冷卻。
由熱交換室66冷卻的流體流入蓄冷器58后，流體的顯熱被蓄冷器58吸收，流體充入蓄冷器58和冷端51之間的空腔，并被等溫膨脹。當(dāng)處于蓄冷器58和冷端51之間的流體等溫膨脹時(shí)，蓄冷器58和移動(dòng)器57朝離開(kāi)冷端52的方向運(yùn)動(dòng)。
之后，借助于線性電機(jī)54的運(yùn)轉(zhuǎn)活塞55朝離開(kāi)冷端51的方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，在彈性件56的彈力作用下，蓄冷器58和移動(dòng)器57朝靠近冷端51的方向運(yùn)動(dòng)。借此，充入蓄冷器58和冷端51之間的空腔的流體順序流過(guò)蓄冷器58和熱交換室53，并再次充入缸52中，從而進(jìn)行等容蓄冷。
盡管為了說(shuō)明而公開(kāi)了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)懂得，在不超出所附的權(quán)利要求書(shū)所披露的本發(fā)明的構(gòu)思和保護(hù)范圍的前提下，可以作出各種改型、增補(bǔ)和替換。
權(quán)利要求
1.一種斯特令冷卻裝置，包括一端設(shè)有冷端的一殼體；一固定在所述殼體上并充入流體的缸；一安裝在所述缸內(nèi)的活塞，該活塞可作往復(fù)運(yùn)動(dòng)；一安裝在所述活塞內(nèi)的移動(dòng)器，該移動(dòng)器可作往復(fù)運(yùn)動(dòng)；一處于所述移動(dòng)器和所述冷端之間的蓄冷器；一安裝在所述殼體內(nèi)的內(nèi)部熱交換器，使該內(nèi)部熱交換器與所述蓄冷器和所述缸相連；以及一與所述內(nèi)部熱交換器相對(duì)地裝于所述殼體的外表面的外部熱交換器，其中，所述內(nèi)部熱交換器包括一用于傳熱的主體和穿過(guò)所述主體使所述流體流入所述缸和所述蓄冷器的通孔。
2.如權(quán)利要求1所述的斯特令冷卻裝置，其中，所述內(nèi)部熱交換器的所述主體為環(huán)形，該主體位于所述缸和所述殼體之間。
3.如權(quán)利要求2所述的斯特令冷卻裝置，其中，所述內(nèi)部熱交換器的所述主體的內(nèi)表面與所述缸的外表面接觸。
4.如權(quán)利要求2所述的斯特令冷卻裝置，其中，所述內(nèi)部熱交換器的所述主體的外表面與所述殼體的內(nèi)表面接觸。
5.如權(quán)利要求1所述的斯特令冷卻裝置，其中，所述缸和所述蓄冷器沿所述缸的軸向被配置成一直線；以及沿所述缸的軸向形成所述內(nèi)部熱交換器的所述通孔。
6.如權(quán)利要求1所述的斯特令冷卻裝置，其中，沿所述內(nèi)部熱交換器的所述主體的周邊方向配置多個(gè)所述內(nèi)部熱交換器的所述通孔。
7.如權(quán)利要求1所述的斯特令冷卻裝置，其中，沿所述內(nèi)部熱交換器的所述主體的寬度方向配置多個(gè)所述內(nèi)部熱交換器的所述通孔。
8.一種斯特令冷卻裝置，包括一端設(shè)有冷端的一殼體；一固定在所述殼體上并充入流體的缸；一安裝在所述缸內(nèi)的活塞，該活塞可作往復(fù)運(yùn)動(dòng)；一安裝在所述活塞內(nèi)的移動(dòng)器，該移動(dòng)器可作往復(fù)運(yùn)動(dòng)；一處于所述移動(dòng)器和所述冷端之間的蓄冷器；一安裝在所述殼體內(nèi)的內(nèi)部熱交換器，使該內(nèi)部熱交換器與所述蓄冷器和所述缸相連；以及一與所述內(nèi)部熱交換器相對(duì)地裝于所述殼體的外表面的外部熱交換器，其中，所述內(nèi)部熱交換器包括具有環(huán)形形狀、位于所述缸和所述殼體之間、用于傳熱的一主體，和沿軸向穿過(guò)所述主體、用于使流體通過(guò)的通孔。
9.如權(quán)利要求8所述的斯特令冷卻裝置，其中，沿所述內(nèi)部熱交換器的所述主體的周邊方向配置多個(gè)所述內(nèi)部熱交換器的所述通孔。
10.如權(quán)利要求8所述的斯特令冷卻裝置，其中，沿所述內(nèi)部熱交換器的所述主體的寬度方向配置多個(gè)所述內(nèi)部熱交換器的所述通孔。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種斯特令冷卻裝置及其熱交換器。由于所述熱交換器包括內(nèi)部熱交換器，該內(nèi)部熱交換器包括具有呈環(huán)形的與殼體和缸接觸的主體和多個(gè)穿過(guò)主體使流體流過(guò)的通孔，本熱交換器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)化了制造工藝，使洗滌和除氣更方便，且在尺寸受限的熱交換室中具有增加至最大的導(dǎo)熱面積，因而提高了傳熱效率。
文檔編號(hào)F25B9/14GK1648551SQ20041004859
公開(kāi)日2005年8月3日 申請(qǐng)日期2004年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月29日
發(fā)明者樸鐘振, 金善瑛 申請(qǐng)人:Lg電子株式會(huì)社