闭空腔。吸附泵I内有吸附剂，优选为活性炭吸附剂。支撑筒5优选由不锈钢或钛合金材料制成，支撑筒5的壁厚可在0.1mm以内，直径在1mm以内，支撑筒5内的间隙7的宽度可在0.1-0.3mm之间，连管3的直径可在1.5_以内，这样可在确保能够高效率导热的前提下缩小本发明气隙式热开关的体积，为空间实际应用带来便利。第一筒体4和第二筒体6也可分别由紫铜或无氧铜制成，以进一步提闻导热率。
[0032]此外，在上述技术方案的基础上，本发明还提供给了一种利用上述气隙式热开关实现导热的方法，该方法主要包括如下步骤:1)将气隙式热开关的吸附泵I和第一筒体4分别与前级预冷制冷机连接，同时将第二筒体6与极低温制冷机连接；2)通过加热计2给吸附泵I加热，吸附泵I上吸附的工质气体解吸后充入位于第一筒体4和第二筒体6之间的间隙7中，工质气体将以连续流运动，进而实现热开关的导通；3)待导热结束后关闭加热计2，吸附泵I温度下降并抽吸间隙7内的工质气体，工质气体将以分子流运动，进而实现热开关的断开。
[0033]下面结合实施例对本发明利用气隙式热开关实现导热的方法作进一步详细的说明。
[0034]第一实施例
[0035]如图1所示，开始运行前将吸附泵I与前级预冷制冷机冷端柔性连接，第一筒体4与极低温制冷机柔性连接，第二筒体6与前级预冷制冷机冷端柔性连接。当加热计2加热时(加热计2优选安装在吸附泵I的外壁)，吸附泵I温度上升，吸附在吸附泵I内活性炭上的工质气体释放出来，通过连管3充入第一筒体4和第二筒体6间的间隙7，使第一筒体4和第二筒体6间气体处于连续流运动，实现热开关的导通；当加热计2停止加热时，吸附泵I温度下降，吸附泵I内活性炭通过连管3对第一筒体4和第二筒体6间的工质气体抽气，使第一筒体4和第二筒体6间的工质气体处于分子流运动，进而实现热开关的断开。由于连续流和分子流气体有几个数量级的变化，从而实现热开关的闭合及断开功能。
[0036]很显然，本发明气隙式热开关和利用该热开关实现导热的方法对于本领域普通技术人员来说均是非显而易见的，即不经过创造性劳动是无法实现本发明的技术方案，因而具有突出的实质性特点；此外，本发明能够带来如下有益效果:1)本发明气隙式热开关通过设置第一筒体4和第二筒体6，并在二者之间的支撑筒5上设置间隙7，实现了第一筒体4和第二筒体6间的充气和抽气，进而实现热开关的导通和断开功能，不存在机械运动，确保了气隙式热开关在极低温状态下的持久、频繁使用；2)吸附泵I通过连管3与第一筒体4、支撑筒5和第二筒体6连接并共同形成一封闭空腔，所有密封接口实现全焊接，结构简单、可靠性高，满足用于级低温制冷机与前级遇冷制冷剂间热传递频繁、可靠地导通与断开；3)支撑筒5可实现0.1mm以内的厚度，第一筒体4与第二筒体6之间可实现最低0.1mm的间隙，连管3直径可在1.5_以内，在确保能够高效率导热的前提下可缩小本发明气隙式热开关的体积，为空间实际应用带来便利；此外，本发明气隙式热开关具有长寿命、高可靠、高频次实用等特点，适合空间极低温制冷领域的应用。本发明利用上述气隙式热开关实现极低温制冷的方法为极低温条件下能够持久、可靠地进行交替热导通和热断开开辟了新的途径。
[0037]需要说明的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种应用于极低温制冷机的气隙式热开关，其特征在于，其包括: 吸附泵(I); 第一筒体(4)； 第二筒体(6); 安装在吸附泵(I)上的加热计(2)； 位于第一筒体(4)和第二筒体(6)之间且将其二者连接的支撑筒(5)，其内设有间隙(7);其中 所述吸附泵(I)通过连管(3)与所述间隙(7)连通并形成一封闭空腔，所述封闭空腔内填充有工质气体。
2.根据权利要求1所述的气隙式热开关，其特征在于，所述连管(3)—端与所述吸附泵(O的内腔连通，另一端穿过所述第一筒体(4)与所述间隙(7)连通；其中 所述连管(3)的内腔、所述吸附泵(I)的内腔和所述间隙(7)共同构成所述封闭空腔。
3.根据权利要求1或2所述的气隙式热开关，其特征在于，所述吸附泵(I)内的吸附剂为活性炭。
4.根据权利要求1或2所述的气隙式热开关，其特征在于，所述间隙(7)的宽度为0.1-0.3mm。
5.根据权利要求1或2所述的气隙式热开关，其特征在于，所述支撑筒(5)由不锈钢或钛合金材料制成，且其壁厚< 0.1mm,直径< 10mm。
6.根据权利要求1或2所述的气隙式热开关，其特征在于，所述第一筒体(4)和所述第二筒体(6)分别由紫铜或无氧铜制成。
7.根据权利要求1或2所述的气隙式热开关，其特征在于，所述连管(3)的直径^ 1.5mmο
8.根据权利要求1或2所述的气隙式热开关，其特征在于，所述工质气体为氦4。
9.一种利用权利要求1-8任一项所述的气隙式热开关实现导热的方法，其特征在于，其包括如下步骤: 1)将气隙式热开关的吸附泵(I)和第一筒体(4)分别与前级预冷制冷机连接，同时将第二筒体(6)与极低温制冷机连接； 2)通过加热计(2)给吸附泵(I)加热，吸附泵(I)上吸附的工质气体解吸后充入位于第一筒体(4)和第二筒体(6)之间的间隙(7)中，工质气体将以连续流运动，进而实现热开关的导通； 3)待导热结束后关闭加热计(2)，吸附泵(I)温度下降并抽吸间隙(7)内的工质气体，工质气体将以分子流运动，进而实现热开关的断开。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤2)中所述加热计(2)安装在所述吸附泵(I)的外壁。
【专利摘要】本发明公开了一种应用于极低温制冷机的气隙式热开关，其包括：吸附泵；第一筒体；第二筒体；安装在吸附泵上的加热计；位于第一筒体和第二筒体之间且将其二者连接的支撑筒，其内设有间隙；其中所述吸附泵通过连管与所述间隙连通并形成一封闭空腔，所述封闭空腔内填充有工质气体。本发明的气隙式热开关可实现极低温制冷机与前级预冷机间的长时间、高频次及高可靠地交替导通和断开热传递，可广泛应用于空间极低温制冷等技术领域。此外，本发明还提供了一种利用上述气隙式热开关实现导热的方法，为极低温条件下能够持久、可靠地进行交替热导通和热断开开辟了新的途径。
【IPC分类】F25B49-04
【公开号】CN104654692
【申请号】CN201310598383
【发明人】罗宝军, 梁惊涛, 王兆利, 闫涛, 洪国同, 蔡京辉
【申请人】中国科学院理化技术研究所
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2013年11月22日