一种仅使用单种制冷工质的斯特林制冷机导冷系统的制作方法

本技术涉及斯特林制冷，特别涉及一种仅使用单种制冷工质的斯特林制冷机导冷系统。

背景技术：

1、自由活塞斯斯特林制冷机具有低振动、结构紧凑、体积小、节能环保、可靠性强、使用寿命长和制冷温区广等优势，斯特林制冷原理是基于逆向斯特林循环，利用交变流动的可压缩气体膨胀制冷，理论效率是卡诺效率，系统内部的工质一般为无污染的惰性气体氦气，运行过程无相变，密封方式采用间隙密封。

2、现有斯特林制冷机导冷方式分为直接导冷和重力热管间接导冷。直接导冷方式：由于被制冷单元采用与斯特林制冷机直接连接方式（连接方式为硬连接），而斯特林制冷机采用直线压缩机为驱动单元，直线压缩机本身有自身振动的频率，导致被制冷单元会随着斯特林制冷机固有频率共振。重力热管间接导冷方式：采用第二种介质为传导单元，冷的传递中通过第二种介质会有能量损失且重力热管以重力为驱动力，对斯特林制冷机安装位置有所限制，对重力热管角度有所限制。

3、因此，本领域急需开发一种仅使用单种制冷工质的斯特林制冷机导冷系统，该导冷系统采用斯特林制冷机内部低温氦气导冷，不需要与斯特林制冷机硬连接的结构，也不需要额外采用第二种介质进行导冷。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种仅使用单种制冷工质的斯特林制冷机导冷系统，该导冷系统采用斯特林制冷机内部低温氦气导冷，不需要与斯特林制冷机硬连接的结构，也不需要额外采用第二种介质进行导冷。

2、本技术提供一种仅使用单种制冷工质的斯特林制冷机导冷系统，包括：斯特林制冷机、气动单向阀、热管、以及等容再生器，所述热管包括流体连通的进气端、换热段以及出气端，所述换热段位于所述进气端和所述出气端之间，所述制冷工质为氦气；

3、其中，氦气在所述斯特林制冷机中进行斯特林循环，所述斯特林制冷机包括膨胀腔，在所述膨胀腔内膨胀的氦气为具有第一温度t1的第一低温氦气，所述第一低温氦气由于压力差作用经由所述气动单向阀、通过所述热管的进气端流至所述热管中，位于所述热管的换热段中的所述第一低温氦气与待冷却物体进行热交换后变为具有第二温度t2的第二低温氦气，所述第二低温氦气通过所述热管的出气端流至所述等容再生器中，所述等容再生器被配置为将流过其的所述第二低温氦气降温形成具有第三温度t3的第三低温氦气，然后所述第三低温氦气流回至所述膨胀腔，继续在所述斯特林制冷机中进行斯特林循环；

4、所述气动单向阀仅允许所述第一低温氦气从所述气动单向阀的气动单向阀进气口流至所述气动单向阀的气动单向阀出气口，然后流至所述热管中。

5、在另一优选例中，所述气动单向阀和所述等容再生器被配置为使得所述氦气仅从膨胀腔流至所述气动单向阀，而不会从所述膨胀腔流至所述等容再生器。

6、在另一优选例中，在整个导冷过程中，所述氦气均为气态。

7、在另一优选例中，所述热管不包括冷凝段。

8、在另一优选例中，所述第一温度t1低于所述第二温度t2，所述第三温度t3低于所述第二温度t2，所述第三温度t3基本等于所述第一温度t1。

9、在另一优选例中，所述斯特林制冷机的斯特林循环依次进行等温压缩过程、等容吸热过程、等温膨胀过程、以及等容放热过程的四个过程的循环，经由所述等容再生器流回至所述膨胀腔的氦气继续进行所述斯特林循环的所述等容放热过程。

10、在另一优选例中，所述气动单向阀通过第一输送管道与所述膨胀腔流体连接，和/或所述等容再生器通过第二输送管道与所述膨胀腔流体连接。

11、在另一优选例中，所述膨胀腔底部设置有第一开口和第二开口，所述第一输送管道穿过所述第一开口，所述第二输送管道穿过所述第二开口。

12、在另一优选例中，所述气动单向阀为特斯拉阀。

13、在另一优选例中，所述特斯拉阀为板式气动特斯拉阀或管式气动特斯拉阀。

14、在另一优选例中，所述等容再生器设置在所述热管上方。

15、在另一优选例中，由于压力差和所述等容再生器的结构的共同作用，所述氦气仅能从所述等容再生器的再生器进气口流向所述等容再生器的的再生器出气口，所述再生器进气口与所述热管的出气端连接，所述再生器出气口与所述膨胀腔流体连接，从而通过等容再生器保持膨胀腔内气体容积快速等容。

16、在另一优选例中，所述等容再生器包括带有流道的、具有卷绕或网状结构的降温填料部件，所述降温填料部件被配置为对所述第二低温氦气进行降温，使其成为具有第三温度t3的第三低温氦气。

17、在另一优选例中，所述降温填料部件的材料为不锈钢、铅、或其他任何高比热容材料。

18、在另一优选例中，所述降温填料部件上设置有多个孔。

19、在另一优选例中，所述降温填料部件为不锈钢丝网。

20、在另一优选例中，所述降温填料部件的形状为圆筒形。

21、在另一优选例中，所述等容再生器还包括第一散热固定部件和第二散热固定部件，所述第一和第二散热固定部件分别位于所述降温填料部件的两端。

22、在另一优选例中，所述等容再生器还包括第一散热固定部件和第二散热固定部件，所述第一和第二散热固定部件被配置为挤压固定所述降温填料部件的同时对经过所述第一和第二散热固定部件的氦气进行降温。

23、在另一优选例中，所述第一和第二散热固定部件为圆筒形结构。

24、在另一优选例中，所述第一和第二散热固定部件的材料为铜、或不锈钢。

25、在另一优选例中，所述第一和第二散热固定部件为由金属片材折叠而成的圆筒形结构。

26、在另一优选例中，所述等容再生器还包括温度隔离芯轴部件，温度隔离芯轴部件被配置为隔离换热段和与斯特林制冷机膨胀腔两端的温度差。

27、在另一优选例中，所述温度隔离芯轴部件轴向穿过降温填料部件和第一散热固定部件和第二散热固定部件，所述温度隔离芯轴部件的一端靠近所述等容再生器的再生器进气口，所述温度隔离芯轴部件的另一端靠近所述等容再生器的再生器出气口。

28、在另一优选例中，所述温度隔离芯轴部件由导热系数低的塑料组成。

29、在另一优选例中，所述等容再生器还包括位于所述第一散热固定部件和所述降温填料部件之间的第一均流部件、位于第二散热固定部件和所述降温填料部件之间的第二均流部件，所述第一均流部件和第二均流部件为密集绒布、透气薄膜等材质。

30、在另一优选例中，所述系统还包括第一输送管道，所述第一输送管道一端与所述膨胀腔流体连接，所述第一输送管道的另一端与所述气动单向阀的气动单向阀进气口流体连接，所述气动单向阀的气动单向阀出气口与所述热管的进气端流体连接。

31、在另一优选例中，所述系统还包括第二输送管道，所述热管的出气端与所述等容再生器的再生器进气口流体连接，所述等容再生器的再生器出气口与所述第二输送管道的一端流体连接，所述第二输送管道的另一端与所述膨胀腔流体连接。

32、在另一优选例中，所述换热段可具有各种形状。

33、应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。

34、本技术的说明书中记载了大量的技术特征，分布在各个技术方案中，如果要罗列出本技术所有可能的技术特征的组合（即技术方案）的话，会使得说明书过于冗长。为了避免这个问题，本技术上述技术实现要素：中公开的各个技术特征、在下文各个实施方式和例子中公开的各技术特征、以及附图中公开的各个技术特征，都可以自由地互相组合，从而构成各种新的技术方案（这些技术方案均因视为在本说明书中已经记载），除非这种技术特征的组合在技术上是不可行的。例如，在一个例子中公开了特征a+b+c，在另一个例子中公开了特征a+b+d+e，而特征c和d是起到相同作用的等同技术手段，技术上只要择一使用即可，不可能同时采用，特征e技术上可以与特征c相组合，则，a+b+c+d的方案因技术不可行而应当不被视为已经记载，而a+b+c+e的方案应当视为已经被记载。