专利名称：冷却器的回热器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种冷却器，并且更特别地涉及一种冷却器的回热器，其设置有具有均衡的通气性和提高的传热性能的蓄热件。
背景技术：
通常，冷却器是一种用于通过诸如氦、氢等的工作流体的压缩、膨胀等产生制冷效应的装置。这种冷却器用来将小尺寸电子产品或超导材料冷却到超低温。
诸如斯特灵冷却器和GM冷却器的热再生型冷却器主要用做冷却器。在这些冷却器中，通过降低操作速度、改变摩擦密封材料的形状或者去除移动部件提高了可靠性。
同时，需要开发一种具有高可靠性的低温冷却器，从而无须长时间修理。因此，开发了无润滑脉冲管冷却器。无润滑脉冲管冷却器是一种利用恒温气体周期性注入一端封闭的管内并且因此压力改变的原理在管的开放端执行低温制冷的装置。如果气流中的湍流成分很小，那么可以获得非常高的温度梯度。
图1表示根据现有技术的冷却器。参见图1，冷却器整体上包括驱动部件100、散热部件200和制冷部件300。驱动部件100通过由线性电机130的电磁相互作用引起的活塞140的线性往复运动将冷却剂气体压缩到高温高压状态。驱动部件100包括外壳管120、线性电机130、活塞140、气缸150、板簧160和弹簧支撑件170。外壳管120中具有空间，并且固定连接于框架110，该框架由内/外散热部件210、220同心地围绕，框架内插入有置换器310。线性电机130包括定子130a和电枢130b，并且安装在外壳管120内。活塞140固定于线性电机130的电枢130b的一端，从而通过线性电机130的电磁相互作用进行线性往复运动。气缸150固定地连接于框架110，位于框架110内部的中央，从而同心于内散热部件210插入气缸内的活塞150的线性往复运动均匀地传递到置换器310。板簧160固定地支撑于置换器杆320的一端，从而插入活塞140内的置换器杆320的位置同心于活塞140和内散热部件210。弹簧支撑件170的一端固定于外壳管120，从而固定地支撑板簧160，并且其另一端固定地连接于板簧160。
散热部件200包括内散热部件210和外散热部件220，内散热部件210固定于置换器310的外圆周表面的框架110以吸收被活塞140压缩成高温高压的制冷剂气体的热量，外散热部件220固定于内散热部件210的外圆周表面，用于将从内散热部件210传送来的制冷剂气体的热量消散到冷却器10的外部。
制冷部件300包括置换器310、回热器330和制冷侧部件350。置换器310与置换器杆320制成为一体并且固定地插入到内散热部件210内，以通过由活塞140的推压产生的制冷剂气体的压缩而在固定于置换器杆320一端的板簧160的弹性变形范围内进行线性往复运动。连接于置换器310的回热器330蓄积由活塞140压缩并传送到置换器310内的处于高温高压状态的制冷剂气体的相当大的热量。制冷剂气体膨胀之后，回热器330将热量传递给在膨胀空间内膨胀的低温制冷剂气体，从而抵偿制冷剂气体的温度。制冷侧部件350设置在属于远离回热器330的膨胀空间(P)的位置。通过回热器330的制冷剂气体在膨胀空间内膨胀以与外部进行热交换以便降低其温度。
以下说明如上构造的冷却器1的操作。在线性电机130内，定子130a和电枢130b的电磁相互作用使得电枢130b线性运动。这一线性运动还使得固定于电枢130b一端的活塞140线性运动。此时，活塞140的线性运动使得存储在压缩空间内的诸如氦或氢的制冷剂气体被压缩。被压缩的制冷剂气体的一部分通过散热部件200释放到冷却器10外部，而其他部分通过置换器310注入到回热器330内。此时，置换器310由被压缩的制冷剂气体线性移动到膨胀空间内。注入到回热器330的被压缩的气体释放热量以存储热能同时气体通过回热器330，并且移动进入膨胀空间内。此时，活塞140的压缩力降低，从而置换器310通过线性往复运动移动进入压缩空间内。随后，已经移动进入膨胀空间内的制冷剂气体被冷却到超低温状态。处于低温状态的膨胀的制冷剂气体被给予所蓄积的热量同时通过回热器330进入压缩空间。如上所述，冷却器通过重复上述操作循环进行冷却操作。
如图2所示，连接于置换器310的回热器330包括同心地连接于置换器310的气缸的外壳340、插入到外壳340内的蓄热件344、以及粘附于外壳340的前端的端帽348。蓄热件344接触制冷剂气体以进行热交换。蓄热件344从制冷剂气体接受能量以存储能量并将其返回。因此，需要蓄热件344具有大的热交换面积和大的比热，并且其由具有低传热系数的材料制成。
蓄热件344制成为软粉末类型、小球类型或散乱金属线类型。特别地，每种类型的蓄热件344的材料取决于冷却器所应用的温度范围。一般而言，在用于大约77°K的低温制冷的冷却器的回热器中通常使用由不锈钢材料制成的散乱金属线类型的蓄热件。散乱金属线类型的蓄热件制成为细金属线束的形式。因此，为了将散乱金属线类型的蓄热件插入回热器内，利用模具考虑其结构特性来制成散乱金属线类型的蓄热件并将其插入外壳内。
但是，应用有现有散乱金属线类型的蓄热件的回热器成本高，并且需要很多时间来使散乱形状的散乱金属线类型的蓄热件具有特定形状。由于散乱金属线是成束的，因此容易进行传热，从而降低回热器的效率。
另外，尽管散乱金属线类型的蓄热件被插入回热器的外壳内，但是蓄热件并不是在外壳的整个范围内以相同的间距被均匀地挤压。也就是说，由于具有特定形状的、首先被插入到外壳内的散乱金属线被后来插入到外壳内的散乱金属线的一部分推动，因此位于外壳内后部的散乱金属线高度密集，而位于外壳内前部的散乱金属线密度较低。因此，不能在整个外壳内保持均衡的通气性，从而降低了冷却器的性能。
发明内容
因此，本发明涉及一种用于冷却器的回热器，其充分克服消除了由于现有技术的局限和缺陷导致的一个或多个问题。
本发明的一个目的是提供一种用于冷却器的回热器，其设置有包括多个通过真空烧结方法制备在外壳内的堆叠的垫。
本发明的其他优点、目的、以及特征部分地在以下的说明中提出，部分地在本领域技术人员阅读下文后可以明了或者从本发明的实践中明了。通过书面说明书中具体提出的结构和权利要求书以及附图可以实现和获得本发明的目的和其他优点。
为了实现这些目的和其他优点，并且根据本发明的目的，如本文实施和宽泛描述的那样，用于冷却器的回热器包括外壳，连接于置换器并且其中具有空间；蓄热件，其中由事先制备的基垫提供的多个垫插入到外壳内；以及端帽，粘附于外壳的前端。
该多个垫由散乱金属线制成并且顺序堆叠在外壳内。垫的厚度或者插入到外壳内的垫的数量根据外壳内的传热比和/或通气性而变化。
在本发明的另一方面，插入到用于冷却器的回热器的蓄热件包括多个堆叠在外壳内的垫。
该多个垫由相同材料的散乱金属线制成。
在本发明的另一方面，形成蓄热件的方法包括步骤(a)通过真空烧结事先被挤压好的散乱金属线形成基垫；(b)通过冲压基垫形成多个具有特定形状的垫；以及(c)将该多个垫顺序地插入到外壳内。
垫的厚度根据挤压步骤的强度而变化。在步骤(b)中从基垫形成至少一个垫。插入到外壳内的垫的数量根据垫之间的紧密度而变化。垫的形状选自圆形、矩形和多边形。
应当理解，本发明的以上总体说明和以下的详细说明是示例性和说明性的，并且旨在提供所要求保护的本发明的进一步解释。
包含于此用来进一步理解本发明并且构成本申请一部分的附图示出本发明的实施例，并且与说明书一起用来说明本发明的原理。附图中图1表示根据现有技术的冷却器。
图2表示用于图1中所示冷却器的回热器。
图3表示根据本发明一个优选实施例的用于冷却器的回热器。
图4是流程图，表示将蓄热件匹配于根据本发明一个优选实施例的用于冷却器的回热器的方法。
图5和6是示意图，表示将蓄热件匹配于根据本发明另一个优选实施例的用于冷却器的回热器的方法。
具体实施例方式
现在参考本发明的优选实施例，其具体例子表示在附图中。在整个附图中相同的附图标记用来表示相同或类似的部件。
图3表示根据本发明一个优选实施例的用于冷却器的回热器。参见图3，根据本发明一个实施例的用于冷却器的回热器包括连接于置换器32并且其中具有空间的外壳42；插入到外壳42内的蓄热件44；以及粘附于外壳42的前端的端帽46。
蓄热件44由多个加工成特定形状的垫构成。该多个垫由散乱金属线材料制成，并且顺序地堆叠在外壳42内。该多个垫通过冲压处理制备为匹配于外壳42的直径。每个垫的厚度根据外壳42内的传热比和/或通气性而变化。也就是说，如果传热比和/或通气性不合适，那么薄垫被插入外壳内。插入到外壳内的垫的数量也根据外壳42内的传热比和/或通气性而变化。如果传热比和/或通气性不合适，那么少量的垫被插入外壳42内。如上所述，外壳42内的传热比和/或通气性可以利用垫的厚度和垫的数量来调节，从而可以在外壳42内保持最优的传热比和/或最佳的通气性。
在具有特定形状的散乱金属线类型蓄热件插入外壳内的现有技术的情况下，首先插入外壳内的散乱金属线被随后插入外壳内的散乱金属线推压，从而在整个外壳内不能实现均衡的通气性。
但是，在本发明中，首先插入外壳内的垫不会被随后插入外壳内的垫推压，而是该多个垫顺序堆叠在外壳42内，从而在整个外壳内实现均衡的通气性。
以下说明形成用于冷却器的回热器的蓄热件的方法。图4是流程图，表示将蓄热件用到根据本发明一个实施例的用于冷却器的回热器的方法。图5和6是示意图，表示将蓄热件用到根据本发明另一个实施例的用于冷却器的回热器的方法。具体地，图5是示意图，表示从散乱金属线类型的蓄热件形成多个垫的方法，而图6是示意图，表示将多个垫插入外壳内。
首先，容易得到的散乱金属线由压床挤压(S511)。这里，所使用的压床是通常的压床。当进行散乱金属线的挤压时，需要考虑到外壳内的传热比和/或通气性。也就是说，在事先掌握外壳内的传热比和/或通气性之后，根据所掌握的参数控制散乱金属线的挤压强度，以获得最佳的厚度。
如图5所示，被挤压好的散乱金属线在烧结炉内被真空烧结以形成基垫47(S513)。这里，烧结炉可以是能够进行真空烧结的现有设备中的任何一种。理想地如果可能基垫47具有较大的面积。这是因为当基垫具有较大面积时可以从基垫形成更多数量的垫，并且因此可以降低生产成本。
通过上述真空烧结方法形成的基垫47被冲压以从基垫47分离出具有恒定形状的多个垫48(S515)。这里，垫的形状可以制成为圆形、矩形或多边形，并且垫的形状根据外壳的形状变化。优选地，如果可能从基垫形成更多的垫，并且垫的尺寸应当基本上与外壳内部的尺寸相同。更优选地，如果可能，垫的尺寸稍微小于基垫的尺寸，从而垫不是紧密地放置在外壳内或者当垫插入外壳内时在外壳内松动地移动。
如图6所示，从基垫47分离出的该多个垫48被顺序插入预先制备好的外壳42内(S517)。在此情况下，插入外壳42内的垫的数量可以根据外壳42内的传热比和/或通气性变化。也就是说，如果传热比和/或通气性不合适，那么少量的垫被插入外壳42内。这样，根据外壳内的传热比和/或通气性来调节垫48和48′之间的紧密度，从而保持最佳的传热比和/或最佳的通气性。
在散乱金属线被挤压成一体并随后被插入外壳内的现有技术的情况下，贯穿外壳内部的传热容易进行，并且因此导致传热中的大量损耗。
但是，在本发明中，由于该多个垫48被顺序插入外壳42内，因此垫48和48′之间的边界层形成为延缓传热，可以降低传热中的损耗。
如上所述，根据本发明的用于冷却器的回热器，多个垫顺序堆叠在外壳内，从而实现了贯穿外壳的均衡通气性，以提高冷却器的冷却效率。
另外，相邻垫之间形成边界层，从而延缓了传热以降低传热中的损耗。
根据本发明的形成用于冷却器的回热器的蓄热件的方法，从通过真空烧结方法形成的基垫一次制成多个垫，降低了生产成本。
多个垫可以制成为匹配于外壳的形状，从而可以更加广泛地应用用于冷却器的回热器。
另外，垫的厚度和插入外壳内的垫的数量可以根据外壳的传热比和/或通气性来确定，从而总是可以实现最佳的传热比和/或最佳的通气性。
对于本领域技术人员来说，显然可以在本发明内做出各种修改和变型。因此，本发明涵盖了本发明的这些修改和变型，只要它们落入所附权利要求书及其等同体的范围内。
权利要求
1.一种用于冷却器的回热器，包括外壳，连接于置换器并且其中具有空间；蓄热件，其中由事先制备的基垫提供的多个垫插入到外壳内；以及端帽，粘附于外壳的前端。
2.如权利要求1所述的回热器，其中该多个垫由散乱金属线材料制成。
3.如权利要求1所述的回热器，其中该多个垫顺序堆叠在外壳内。
4.如权利要求1所述的回热器，其中该多个垫制备为匹配于外壳的直径。
5.如权利要求1所述的回热器，其中垫的厚度根据外壳内的传热比和/或通气性而变化。
6.如权利要求1所述的回热器，其中插入到外壳内的垫的数量根据外壳内的传热比和/或通气性而变化。
7.一种插入到用于冷却器的回热器内的蓄热件，包括多个堆叠在外壳内的垫。
8.如权利要求7所述的蓄热件，其中该多个垫由相同材料的散乱金属线制成。
9.一种形成蓄热件的方法，包括步骤(a)通过真空烧结事先被挤压好的散乱金属线形成基垫；(b)通过冲压基垫形成多个具有特定形状的垫；以及(c)将该多个垫顺序地插入到外壳内。
10.如权利要求9所述的方法，其中垫的厚度根据挤压步骤中的挤压强度而变化。
11.如权利要求9所述的方法，其中从基垫分离出至少一个垫。
12.如权利要求9所述的方法，其中插入到外壳内的垫的数量根据垫之间的紧密度而变化。
13.如权利要求9所述的方法，其中垫的形状可以是圆形、矩形或多边形。
全文摘要
本发明涉及用于冷却器的回热器，其设置有蓄热件，该蓄热件具有均衡的通气性和提高的传热性能。从通过真空烧结挤压散乱金属线形成的基垫中分离出多个垫。从基垫制成的该多个垫被顺序插入外壳内。根据本发明，垫被顺序插入外壳内，从而在整个外壳内实现均衡的通气性。通过相邻垫之间的边界层使得传热损耗最小化，并且冷却器的冷却性能被极大地提高。
文档编号F28D20/00GK1829892SQ03826815
公开日2006年9月6日 申请日期2003年7月25日 优先权日2003年7月25日
发明者金善瑛 申请人:Lg电子株式会社