一种斯特林制冷机金属泡沫换热器的制造方法
专利名称:一种斯特林制冷机金属泡沫换热器的制造方法
【专利摘要】本实用新型所提供的斯特林制冷机金属泡沫换热器安装在斯特林制冷机的冷头上，用于制冷机热量交换,而不是像目前的斯特林制冷机那样把换热器和膨胀活塞集成在一起，这样就能减轻膨胀活塞的重量，从而提高了制冷机的运行效率。另外，本实用新型提供的斯特林制冷机金属泡沫换热器利用金属泡沫换热，换热介质从换热器的上导流口进入换热器，经过换热器中的金属泡沫换热后，再通过换热器的下导流口输出，因为金属泡沫具有大交换面积的特点，换热面积大，比表面积高，所以换热效率高，特别适合应用于大制冷量斯特林制冷机。
【专利说明】
一种斯特林制冷机金属泡沬换热器
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种全新的斯特林制冷机换热器，属于工程热物理的流动与传热领域。
【背景技术】
[0002]斯特林制冷机由压缩单元与膨胀单元无阀连通而成，它采用气体膨胀压缩方式制冷。自问世以来，受到了航天、军事等部门的青睐，现已应用于光电、电子、真空、制冷等诸多领域。目前斯特林制冷机向大冷量、中高温区(10K?270K)发展，同时制冷温区也变广。
[0003]换热器是斯特林制冷机的重要部件，换热器效率的高低对制冷机的制冷效率影响很大。换热器的设计原则是流阻小、热容大、比表面积高。换热器安装在斯特林制冷机的膨胀机部分，对于小型斯特林制冷机，一般把换热器和膨胀活塞集成在一起，即在膨胀活塞内部填充金属丝作为换热器。而在大制冷量的斯特林制冷机中，为了机器的动力学优化匹配，需要减轻膨胀活塞的重量，因而金属丝不再填充在膨胀活塞内部，而是把填充金属丝的换热器单独置于膨胀气缸外侧，其缺点是填充不均匀，影响换热效果。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种用于斯特林制冷机金属泡沫换热器。
[0005]本实用新型提供了一种斯特林制冷机金属泡沫换热器，安装在斯特林制冷机的冷头端，用于为斯特林制冷机提供热量交换，其特征在于，具有:上封板;下封板，一面与上封板连接，另一面与冷头连接；以及金属泡沫，其中，在上封板与下封板之间设置有空腔，在空腔内设置有用于热量交换的金属泡沫。
[0006]在本实用新型提供的斯特林制冷机金属泡沫换热器中，还可以具有这样的特征:其中，金属泡沫为镍金属泡沫。
[0007]另外，在本实用新型提供的斯特林制冷机金属泡沫换热器中，还可以具有这样的特征:上封板或下封板的外缘与空腔之间设置有通孔。
[0008]另外，在本实用新型提供的斯特林制冷机金属泡沫换热器中，还可以具有这样的特征:通孔为两个，呈上下直线排列，分别为上导流口和下导流口。
[0009]另外，在本实用新型提供的斯特林制冷机金属泡沫换热器中，还可以具有这样的特征:其中，上封板及下封板的材料为金属。
[0010]另外，在本实用新型提供的斯特林制冷机金属泡沫换热器中，还可以具有这样的特征:其中，上封板及下封板的材料为紫铜，其材料牌号为TU2。
[0011]另外，在本实用新型提供的斯特林制冷机金属泡沫换热器中，还可以具有这样的特征:其中，上封板与下封板之间通过焊接连接。
[0012]本实用新型还提供了一种具有金属泡沫换热器的斯特林制冷机，其特征在于，包括:斯特林制冷机本体，具有冷头；以及金属泡沫换热器，具有下封板，下封板与冷头固定连接，其中，金属泡沫换热器为斯特林制冷机金属泡沫换热器。
[0013]在本实用新型提供的具有金属泡沫换热器的斯特林制冷机，还可以具有这样的特征:冷头与下封板为粘结连接，粘合剂为含有环氧树脂的低温导热胶。
[0014]实用新型的作用与效果
[0015]本实用新型所提供的斯特林制冷机金属泡沫换热器安装在斯特林制冷机的冷头上，用于制冷机热量交换，而不是像目前的斯特林制冷机那样把换热器和膨胀活塞集成在一起，这样就能减轻膨胀活塞的重量，从而提高了制冷机的运行效率。另外，本实用新型提供的斯特林制冷机金属泡沫换热器利用金属泡沫换热，换热介质从换热器的上导流口进入换热器，经过换热器中的金属泡沫换热后，再通过换热器的下导流口输出，因为金属泡沫具有大交换面积的特点，换热面积大，比表面积高，所以换热效率高，特别适合应用于大制冷量斯特林制冷机。
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型的实施例中斯特林制冷机本体及金属泡沫换热器示意图。
【具体实施方式】
[0017]为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本实用新型提供的斯特林制冷机金属泡沫换热器作具体阐述。
[0018]实施例
[0019]图1是本实用新型实施例中斯特林制冷机及金属泡沫换热器示意图。
[0020]如图1所示，具有金属泡沫换热器的斯特林制冷机100具有:斯特林制冷机本体10及金属泡沫换热器20。
[0021 ]斯特林制冷机本体10包括冷头，冷头设置在斯特林制冷机本体10的上部。
[0022]其中，金属泡沫换热器20，包括:下封板21、上封板22、金属泡沫23。
[0023]下封板21，呈圆形，直径为200mm，厚度为13mm，下封板21的材料为金属紫铜，其材料牌号为TU2，下封板21的一面内部设置有空腔I，斯特林制冷机本体10的冷头在空腔I内与下封板21之间通过粘结连接，粘合剂为含有环氧树脂的低温导热胶。
[0024]下封板21的另一面与设置在其上方的上封板22固定连接。
[0025]上封板22，设置在下封板21的上面，呈圆形，直径为200mm，厚度为4mm，上封板22的材料为金属紫铜，材料牌号为TU2，与下封板21通过焊接连接，用作下封板21的上盖板，上封板22与下封板21之间设置有空腔2，
[0026]金属泡沫23，设置在空腔2中，实施例中的金属泡沫23为镍金属泡沫。
[0027]上封板22或下封板21的外缘与空腔2之间设置有通孔，通孔为两个，呈上下直线排列，分别为上导流口 24和下导流口 25。
[0028]具有金属泡沫换热器的斯特林制冷机100工作原理如下:
[0029]金属泡沫换热器20安装在斯特林制冷机本体10的冷头上，操作人员连接金属泡沫换热器20与换热介质之间的管路，换热前的介质从上导流口 24进入，换热介质通过金属泡沫换热，换热后的介质从下导流口25输出，用于对低温真空栗、低温超导材料的冷却。
[0030]操作人员将初始温度为80k的换热介质氦气从上导流口输入，输入的氦气以一定初始速度从上导流口射入金属泡沫中，扩散充满整个设置有镍金属泡沫23的空腔2，经过金属泡沫的换热后，换热后的氦气从下导流口 25输出，输出的温度降为30-50k，输出的氦气用于对低温真空栗、低温超导材料的冷却，这样即完成了换热过程。
[0031]实施例的作用与效果
[0032]本实用新型所提供的斯特林制冷机金属泡沫换热器安装在斯特林制冷机的冷头上，用于制冷机热量交换，而不是像目前的斯特林制冷机那样把换热器和膨胀活塞集成在一起，这样就能减轻膨胀活塞的重量，从而提高了制冷机的运行效率。另外，因为本实用新型提供的斯特林制冷机金属泡沫换热器利用金属泡沫换热，换热介质从上导流口进入，经过金属泡沫换热，再通过下导流口输出，因为金属泡沫具有大交换面积的特点，换热面积大，比表面积高，所以换热效率高，特别适合应用于大制冷量斯特林制冷机。
[0033]另外，因为本实施例金属泡沫换热器的上封板、下封板的材料采用紫铜，其材料牌号为TU2，上封板与下封板之间通过焊接连接，所以本实施金属泡沫换热器具有结构简单，材料采购容易获得，制造方便的优点。
[0034]上述实施方式为本实用新型的优选案例，并不用来限制本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种斯特林制冷机金属泡沫换热器，安装在斯特林制冷机的冷头端，用于为所述斯特林制冷机提供热量交换，其特征在于，具有: 上封板； 下封板，一面与所述上封板连接，另一面与所述冷头连接；以及 金属泡沫， 其中，在所述上封板与所述下封板之间设置有空腔，在所述空腔内设置有用于热量交换的所述金属泡沫。2.根据权利要求1所述的金属泡沫换热器，其特征在于: 其中，所述金属泡沫为镍金属泡沫。3.根据权利要求1所述的金属泡沫换热器，其特征在于: 其中，所述上封板或所述下封板的外缘与空腔之间设置有通孔。4.根据权利要求3所述的金属泡沫换热器，其特征在于: 其中，所述通孔为两个，呈上下直线排列，分别为上导流口和下导流口。5.根据权利要求1所述的金属泡沫换热器，其特征在于: 其中，所述上封板及所述下封板的材料为金属。6.根据权利要求5所述的金属泡沫换热器，其特征在于: 其中，所述上封板及所述下封板的材料为紫铜，其材料牌号为TU2。7.根据权利要求1所述的金属泡沫换热器，其特征在于: 其中，所述上封板与所述下封板之间通过焊接连接。8.一种具有金属泡沫换热器的斯特林制冷机，其特征在于，包括: 斯特林制冷机本体，具有冷头；以及 金属泡沫换热器，具有下封板，所述下封板与所述冷头固定连接， 其中，所述金属泡沫换热器为权利要求1-7中所述的斯特林制冷机金属泡沫换热器。9.一种如权利要求8所述的具有金属泡沫换热器的斯特林制冷机，其特征在于: 所述冷头与所述下封板为连接粘结连接，粘合剂为含有环氧树脂的低温导热胶。
【文档编号】F28F21/08GK205718044SQ201620365248
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年4月27日
【发明人】陈曦, 申璐, 许睿飏, 葛睿涵, 周朝栋
【申请人】上海理工大学
【专利摘要】本实用新型所提供的斯特林制冷机金属泡沫换热器安装在斯特林制冷机的冷头上，用于制冷机热量交换,而不是像目前的斯特林制冷机那样把换热器和膨胀活塞集成在一起，这样就能减轻膨胀活塞的重量，从而提高了制冷机的运行效率。另外，本实用新型提供的斯特林制冷机金属泡沫换热器利用金属泡沫换热，换热介质从换热器的上导流口进入换热器，经过换热器中的金属泡沫换热后，再通过换热器的下导流口输出，因为金属泡沫具有大交换面积的特点，换热面积大，比表面积高，所以换热效率高，特别适合应用于大制冷量斯特林制冷机。
【专利说明】
一种斯特林制冷机金属泡沬换热器
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种全新的斯特林制冷机换热器，属于工程热物理的流动与传热领域。
【背景技术】
[0002]斯特林制冷机由压缩单元与膨胀单元无阀连通而成，它采用气体膨胀压缩方式制冷。自问世以来，受到了航天、军事等部门的青睐，现已应用于光电、电子、真空、制冷等诸多领域。目前斯特林制冷机向大冷量、中高温区(10K?270K)发展，同时制冷温区也变广。
[0003]换热器是斯特林制冷机的重要部件，换热器效率的高低对制冷机的制冷效率影响很大。换热器的设计原则是流阻小、热容大、比表面积高。换热器安装在斯特林制冷机的膨胀机部分，对于小型斯特林制冷机，一般把换热器和膨胀活塞集成在一起，即在膨胀活塞内部填充金属丝作为换热器。而在大制冷量的斯特林制冷机中，为了机器的动力学优化匹配，需要减轻膨胀活塞的重量，因而金属丝不再填充在膨胀活塞内部，而是把填充金属丝的换热器单独置于膨胀气缸外侧，其缺点是填充不均匀，影响换热效果。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种用于斯特林制冷机金属泡沫换热器。
[0005]本实用新型提供了一种斯特林制冷机金属泡沫换热器，安装在斯特林制冷机的冷头端，用于为斯特林制冷机提供热量交换，其特征在于，具有:上封板;下封板，一面与上封板连接，另一面与冷头连接；以及金属泡沫，其中，在上封板与下封板之间设置有空腔，在空腔内设置有用于热量交换的金属泡沫。
[0006]在本实用新型提供的斯特林制冷机金属泡沫换热器中，还可以具有这样的特征:其中，金属泡沫为镍金属泡沫。
[0007]另外，在本实用新型提供的斯特林制冷机金属泡沫换热器中，还可以具有这样的特征:上封板或下封板的外缘与空腔之间设置有通孔。
[0008]另外，在本实用新型提供的斯特林制冷机金属泡沫换热器中，还可以具有这样的特征:通孔为两个，呈上下直线排列，分别为上导流口和下导流口。
[0009]另外，在本实用新型提供的斯特林制冷机金属泡沫换热器中，还可以具有这样的特征:其中，上封板及下封板的材料为金属。
[0010]另外，在本实用新型提供的斯特林制冷机金属泡沫换热器中，还可以具有这样的特征:其中，上封板及下封板的材料为紫铜，其材料牌号为TU2。
[0011]另外，在本实用新型提供的斯特林制冷机金属泡沫换热器中，还可以具有这样的特征:其中，上封板与下封板之间通过焊接连接。
[0012]本实用新型还提供了一种具有金属泡沫换热器的斯特林制冷机，其特征在于，包括:斯特林制冷机本体，具有冷头；以及金属泡沫换热器，具有下封板，下封板与冷头固定连接，其中，金属泡沫换热器为斯特林制冷机金属泡沫换热器。
[0013]在本实用新型提供的具有金属泡沫换热器的斯特林制冷机，还可以具有这样的特征:冷头与下封板为粘结连接，粘合剂为含有环氧树脂的低温导热胶。
[0014]实用新型的作用与效果
[0015]本实用新型所提供的斯特林制冷机金属泡沫换热器安装在斯特林制冷机的冷头上，用于制冷机热量交换，而不是像目前的斯特林制冷机那样把换热器和膨胀活塞集成在一起，这样就能减轻膨胀活塞的重量，从而提高了制冷机的运行效率。另外，本实用新型提供的斯特林制冷机金属泡沫换热器利用金属泡沫换热，换热介质从换热器的上导流口进入换热器，经过换热器中的金属泡沫换热后，再通过换热器的下导流口输出，因为金属泡沫具有大交换面积的特点，换热面积大，比表面积高，所以换热效率高，特别适合应用于大制冷量斯特林制冷机。
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型的实施例中斯特林制冷机本体及金属泡沫换热器示意图。
【具体实施方式】
[0017]为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本实用新型提供的斯特林制冷机金属泡沫换热器作具体阐述。
[0018]实施例
[0019]图1是本实用新型实施例中斯特林制冷机及金属泡沫换热器示意图。
[0020]如图1所示，具有金属泡沫换热器的斯特林制冷机100具有:斯特林制冷机本体10及金属泡沫换热器20。
[0021 ]斯特林制冷机本体10包括冷头，冷头设置在斯特林制冷机本体10的上部。
[0022]其中，金属泡沫换热器20，包括:下封板21、上封板22、金属泡沫23。
[0023]下封板21，呈圆形，直径为200mm，厚度为13mm，下封板21的材料为金属紫铜，其材料牌号为TU2，下封板21的一面内部设置有空腔I，斯特林制冷机本体10的冷头在空腔I内与下封板21之间通过粘结连接，粘合剂为含有环氧树脂的低温导热胶。
[0024]下封板21的另一面与设置在其上方的上封板22固定连接。
[0025]上封板22，设置在下封板21的上面，呈圆形，直径为200mm，厚度为4mm，上封板22的材料为金属紫铜，材料牌号为TU2，与下封板21通过焊接连接，用作下封板21的上盖板，上封板22与下封板21之间设置有空腔2，
[0026]金属泡沫23，设置在空腔2中，实施例中的金属泡沫23为镍金属泡沫。
[0027]上封板22或下封板21的外缘与空腔2之间设置有通孔，通孔为两个，呈上下直线排列，分别为上导流口 24和下导流口 25。
[0028]具有金属泡沫换热器的斯特林制冷机100工作原理如下:
[0029]金属泡沫换热器20安装在斯特林制冷机本体10的冷头上，操作人员连接金属泡沫换热器20与换热介质之间的管路，换热前的介质从上导流口 24进入，换热介质通过金属泡沫换热，换热后的介质从下导流口25输出，用于对低温真空栗、低温超导材料的冷却。
[0030]操作人员将初始温度为80k的换热介质氦气从上导流口输入，输入的氦气以一定初始速度从上导流口射入金属泡沫中，扩散充满整个设置有镍金属泡沫23的空腔2，经过金属泡沫的换热后，换热后的氦气从下导流口 25输出，输出的温度降为30-50k，输出的氦气用于对低温真空栗、低温超导材料的冷却，这样即完成了换热过程。
[0031]实施例的作用与效果
[0032]本实用新型所提供的斯特林制冷机金属泡沫换热器安装在斯特林制冷机的冷头上，用于制冷机热量交换，而不是像目前的斯特林制冷机那样把换热器和膨胀活塞集成在一起，这样就能减轻膨胀活塞的重量，从而提高了制冷机的运行效率。另外，因为本实用新型提供的斯特林制冷机金属泡沫换热器利用金属泡沫换热，换热介质从上导流口进入，经过金属泡沫换热，再通过下导流口输出，因为金属泡沫具有大交换面积的特点，换热面积大，比表面积高，所以换热效率高，特别适合应用于大制冷量斯特林制冷机。
[0033]另外，因为本实施例金属泡沫换热器的上封板、下封板的材料采用紫铜，其材料牌号为TU2，上封板与下封板之间通过焊接连接，所以本实施金属泡沫换热器具有结构简单，材料采购容易获得，制造方便的优点。
[0034]上述实施方式为本实用新型的优选案例，并不用来限制本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种斯特林制冷机金属泡沫换热器，安装在斯特林制冷机的冷头端，用于为所述斯特林制冷机提供热量交换，其特征在于，具有: 上封板； 下封板，一面与所述上封板连接，另一面与所述冷头连接；以及 金属泡沫， 其中，在所述上封板与所述下封板之间设置有空腔，在所述空腔内设置有用于热量交换的所述金属泡沫。2.根据权利要求1所述的金属泡沫换热器，其特征在于: 其中，所述金属泡沫为镍金属泡沫。3.根据权利要求1所述的金属泡沫换热器，其特征在于: 其中，所述上封板或所述下封板的外缘与空腔之间设置有通孔。4.根据权利要求3所述的金属泡沫换热器，其特征在于: 其中，所述通孔为两个，呈上下直线排列，分别为上导流口和下导流口。5.根据权利要求1所述的金属泡沫换热器，其特征在于: 其中，所述上封板及所述下封板的材料为金属。6.根据权利要求5所述的金属泡沫换热器，其特征在于: 其中，所述上封板及所述下封板的材料为紫铜，其材料牌号为TU2。7.根据权利要求1所述的金属泡沫换热器，其特征在于: 其中，所述上封板与所述下封板之间通过焊接连接。8.一种具有金属泡沫换热器的斯特林制冷机，其特征在于，包括: 斯特林制冷机本体，具有冷头；以及 金属泡沫换热器，具有下封板，所述下封板与所述冷头固定连接， 其中，所述金属泡沫换热器为权利要求1-7中所述的斯特林制冷机金属泡沫换热器。9.一种如权利要求8所述的具有金属泡沫换热器的斯特林制冷机，其特征在于: 所述冷头与所述下封板为连接粘结连接，粘合剂为含有环氧树脂的低温导热胶。
【文档编号】F28F21/08GK205718044SQ201620365248
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年4月27日
【发明人】陈曦, 申璐, 许睿飏, 葛睿涵, 周朝栋
【申请人】上海理工大学
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