具有旁通通道的热驱动热声斯特林制冷系统

本发明涉及能源利用设备，尤其涉及一种具有旁通通道的热驱动热声斯特林制冷系统。

背景技术：

1、随着我国经济的日益发展，对于能量的需求量也在不断增加，现如今，供热与供冷的能源消耗量占全球能源消耗总量的一半左右，因此，寻求高效可靠的供热和供冷技术，对于节能减排意义重大。

2、热驱动热声斯特林技术是基于热声效应，热声效应主要是指可压缩气体在热的作用下往复振荡，实现声能和热能之间产生相互转换的过程，可以消耗热能产生声功(正循环)，也可以利用声功实现制冷(逆循环)，热驱动热声斯特林制冷系统实现正循环和逆循环的耦合，在系统内实现热-声-冷的转化，其结构紧凑、理论效率高，具有良好的应用前景。

3、在现有技术中，现有的热驱动热声斯特林制冷系统采用热缓冲管直接耦合发动机单元和制冷机单元，虽然结构简单、紧凑，但是该系统对于能流的调节能力有限。即，发动机单元放大的声功几乎全部进入制冷机单元，当发动机发大声功的能力与制冷机消耗声功能力不匹配时，特别是在加热温度较高时，发动机单元放大的声功量较大，而制冷机单元消耗声功能力有限，声功会因较大的流动阻力等被耗散，系统的性能系数会受到较大影响。

技术实现思路

1、本发明提供一种具有旁通通道的热驱动热声斯特林制冷系统，用以解决现有技术的斯特林制冷系统在加热温度较高的情况下发动机发大声功的能力与制冷机消耗声功能力不匹配、声功耗散过大，导致系统的性能不佳的问题。

2、本发明提供一种具有旁通通道的热驱动热声斯特林制冷系统，包括：发动机单元、制冷机单元、热缓冲管、压缩腔、膨胀腔及旁通通道；

3、所述热缓冲管的两端分别与所述发动机单元和所述制冷机单元连接，所述压缩腔连接于所述发动机单元远离所述热缓冲管的一端，所述膨胀腔连接于所述制冷机单元远离所述热缓冲管的一端，且所述压缩腔与所述膨胀腔连通；

4、所述旁通通道设于所述发动机单元靠近所述压缩腔的一端和所述热缓冲管之间，所述旁通通道用于分流声功，以减少进入所述发动机单元的声功。

5、根据本发明提供的具有旁通通道的热驱动热声斯特林制冷系统，所述发动机单元包括同轴设置的热端换热器、第一回热器及第一室温换热器；

6、所述热端换热器的一端与所述热缓冲管的一端连接，所述热端换热器靠近所述热缓冲管的一端为所述发动机单元的出口；所述热端换热器的另一端与所述第一回热器的一端连接，所述第一回热器的另一端与所述第一室温换热器的一端连接，所述第一室温换热器的另一端与所述压缩腔连接。

7、根据本发明提供的具有旁通通道的热驱动热声斯特林制冷系统，所述制冷机单元包括同轴设置的第二室温换热器、第二回热器及冷端换热器；

8、所述第二室温换热器的一端与所述热缓冲管的另一端连接，所述第二室温换热器靠近所述热缓冲管的一端为所述制冷机单元的入口；所述第二室温换热器的另一端与所述第二回热器的一端连接，所述第二回热器的另一端与所述冷端换热器的一端连接，所述冷端换热器的另一端与所述膨胀腔连接。

9、根据本发明提供的具有旁通通道的热驱动热声斯特林制冷系统，所述旁通通道为旁通管，所述旁通管的第一端与所述第一室温换热器靠近所述压缩腔的一端连接，所述旁通管的第二端与所述热缓冲管连通。

10、根据本发明提供的具有旁通通道的热驱动热声斯特林制冷系统，所述旁通管内设有直流抑制件。

11、根据本发明提供的具有旁通通道的热驱动热声斯特林制冷系统，所述旁通管设于所述发动机单元与所述制冷机单元之间，所述旁通管的第二端与所述热缓冲管靠近所述第二室温换热器的一端连接。

12、根据本发明提供的具有旁通通道的热驱动热声斯特林制冷系统，所述旁通管依次穿设于所述热端换热器、所述第一回热器及所述第一室温换热器，所述旁通管的第二端与所述热缓冲管靠近所述热端换热器的一端连接。

13、根据本发明提供的具有旁通通道的热驱动热声斯特林制冷系统，所述压缩腔内还设有压缩活塞，所述压缩活塞用于沿所述压缩腔的轴向方向做往复直线运动。

14、根据本发明提供的具有旁通通道的热驱动热声斯特林制冷系统，所述热端换热器、所述第一回热器和所述第一室温换热器均为环形结构，且所述热端换热器的内腔、所述第一回热器的内腔和所述第一室温换热器的内腔同轴设置，以构建形成所述旁通通道，所述旁通通道与所述压缩腔和所述热缓冲管连通。

15、根据本发明提供的具有旁通通道的热驱动热声斯特林制冷系统，所述旁通通道内设有旁通活塞，所述旁通活塞用于沿所述旁通通道的轴向方向做往复直线运动。

16、本发明提供的具有旁通通道的热驱动热声斯特林制冷系统，包括发动机单元、制冷机单元、热缓冲管、压缩腔、膨胀腔和旁通通道，通过在发动机单元和制冷机单元之间增加一个分流声功的旁通通道，使得部分声功不经过发动机单元放大，而是直接进入制冷机单元被消耗，这一旁通通道的设置，可以让斯特林制冷系统在高温下放大有限的声功，以调整斯特林制冷系统的功流匹配，提高热驱动斯特林制冷系统在高温条件下的整个系统的运行效率。

17、除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本发明的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种具有旁通通道的热驱动热声斯特林制冷系统，其特征在于，包括：发动机单元、制冷机单元、热缓冲管、压缩腔、膨胀腔及旁通通道；

2.根据权利要求1所述的具有旁通通道的热驱动热声斯特林制冷系统，其特征在于，所述发动机单元包括同轴设置的热端换热器、第一回热器及第一室温换热器；

3.根据权利要求2所述的具有旁通通道的热驱动热声斯特林制冷系统，其特征在于，所述制冷机单元包括同轴设置的第二室温换热器、第二回热器及冷端换热器；

4.根据权利要求3所述的具有旁通通道的热驱动热声斯特林制冷系统，其特征在于，所述旁通通道为旁通管，所述旁通管的第一端与所述第一室温换热器靠近所述压缩腔的一端连接，所述旁通管的第二端与所述热缓冲管连通。

5.根据权利要求4所述的具有旁通通道的热驱动热声斯特林制冷系统，其特征在于，所述旁通管内设有直流抑制件。

6.根据权利要求5所述的具有旁通通道的热驱动热声斯特林制冷系统，其特征在于，所述旁通管设于所述发动机单元与所述制冷机单元之间，所述旁通管的第二端与所述热缓冲管靠近所述第二室温换热器的一端连接。

7.根据权利要求5所述的具有旁通通道的热驱动热声斯特林制冷系统，其特征在于，所述旁通管依次穿设于所述热端换热器、所述第一回热器及所述第一室温换热器，所述旁通管的第二端与所述热缓冲管靠近所述热端换热器的一端连接。

8.根据权利要求6或7所述的具有旁通通道的热驱动热声斯特林制冷系统，其特征在于，所述压缩腔内还设有压缩活塞，所述压缩活塞用于沿所述压缩腔的轴向方向做往复直线运动。

9.根据权利要求2所述的具有旁通通道的热驱动热声斯特林制冷系统，其特征在于，所述热端换热器、所述第一回热器和所述第一室温换热器均为环形结构，且所述热端换热器的内腔、所述第一回热器的内腔和所述第一室温换热器的内腔同轴设置，以构建形成所述旁通通道，所述旁通通道与所述压缩腔和所述热缓冲管连通。

10.根据权利要求9所述的具有旁通通道的热驱动热声斯特林制冷系统，其特征在于，所述旁通通道内设有旁通活塞，所述旁通活塞用于沿所述旁通通道的轴向方向做往复直线运动。

技术总结
本发明提供一种具有旁通通道的热驱动热声斯特林制冷系统，包括：发动机单元、制冷机单元、热缓冲管、压缩腔、膨胀腔及旁通通道；热缓冲管的两端分别与发动机单元出口和制冷机单元入口连接，压缩腔连接于发动机单元远离热缓冲管的一端，膨胀腔连接于制冷机单元远离热缓冲管的一端，且压缩腔与膨胀腔连通；旁通通道可以设于发动机单元靠近压缩腔的一端和热缓冲管之间，旁通通道用于分流声功，以减少进入发动机单元的声功。本发明提供的具有旁通通道的热驱动热声斯特林制冷系统通过在发动机单元和制冷机单元之间增加一个分流声功的旁通通道，可以调整斯特林制冷系统的功流匹配，提高热驱动斯特林制冷系统在高温条件下的整个系统的运行效率。

技术研发人员：罗二仓,王军翔,罗开琦,杨睿,张丽敏,吴张华,胡剑英
受保护的技术使用者：中国科学院理化技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11