一种极低温制冷平台用气隙热开关的制作方法

本发明涉及热开关的，尤其涉及一种极低温制冷平台用气隙热开关。

背景技术：

1、在低温应用领域中由于冷源的变化，经常需要使同一部件在不同时候处于导通与隔断两种不同的状态。例如在稀释制冷机的五级冷盘中，每一级冷盘的温度是不一样的，从常温开始降温过程中，系统中最低温的一级需要在最快的时间内降温，这就需要最低温的一级与上层冷源之间有较好的热连接，但当上层冷源达到降温极限时，下层的稀释循环发挥作用，冷源变为最下面一级的冷盘上，此时，就需要隔绝与上面各级冷盘之间的热连接，防止冷量上传，气隙式热开关能够满足上述要求。

2、现有技术中的气隙式热开关无论是一个冷端与一个热端嵌套的结构亦或者一个冷端对应两个热端的纵向设计，当上一级的温度较高时，冷量难以向下传递，以至于难以解决快速降温的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种极低温制冷平台用气隙热开关。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种极低温制冷平台用气隙热开关，包括：

3、导热气体控制单元，其用于向该热开关中释放或吸附导热气体，以切换热开关的开关状态；

4、至少一个冷端与至少一个热端通过两者设置的若干个凹凸结构相互嵌套配合，且冷端与热端之间为非接触状态，所述冷端与热端之间的空隙作为导热气体流通的流道。

5、作为上述技术方案的进一步描述，所述冷端与热端靠近所述导热气体控制单元一侧的嵌套位置处预设有气体预留存储空间，所述导热气体控制单元可向所述气体预留存储空间内释放导热气体，并通入至所述冷端与所述热端之间的空隙中。

6、作为上述技术方案的进一步描述，所述冷端与所述热端通过薄壁支撑管相固定，所述薄壁支撑管以保证所述冷端与所述热端的位置相对固定。

7、作为上述技术方案的进一步描述，所述冷端与热端之间的空隙至少为0.1mm。

8、作为上述技术方案的进一步描述，所述冷端与所述热端均采用热导率大于300w/m·k的材料制成，所述薄壁支撑管采用热导率小于10w/m·k的材料制成。

9、作为上述技术方案的进一步描述，所述导热气体控制单元至少包括容器，所述容器内填充有吸附剂，所述容器的一端设置有加热器，所述容器通过连接管与所述气体预留存储空间相连通。

10、作为上述技术方案的进一步描述，所述吸附剂为活性炭，所述吸附剂在温度降低至临界值时，吸附能力增加以对气体预留存储空间以及流道内的气体进行吸附。

11、作为上述技术方案的进一步描述，所述导热气体为氦气。

12、作为上述技术方案的进一步描述，所述冷端的内部设置有至少三组凹凸组件一，所述热端内设置有与所述凹凸组件一相适配的凹凸组件二。

13、作为上述技术方案的进一步描述，所述气体预留存储空间的尺寸为0.5-1mm。

14、本发明具有如下有益效果：

15、1、本发明通过冷端与热端通过采用多个凹凸结构进行多层嵌套的结构设计，可以有效提高热交换的面积，从而缩短降温时间，提高降温的效率，同时通过多层嵌套的设计，也可以增设气体预留存储空间，而增设预留存储空间的目的在于使导热气体能够更好沿着冷端与热端之间的空隙进行流通，降低气体充入难度，提高热开关的使用寿命。

技术特征：

1.一种极低温制冷平台用气隙热开关，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的极低温制冷平台用气隙热开关，其特征在于，所述冷端(5)与热端(7)靠近所述导热气体控制单元一侧的嵌套位置处预设有气体预留存储空间(6)，所述导热气体控制单元可向所述气体预留存储空间(6)内释放导热气体，并通入至所述冷端(5)与所述热端(7)之间的空隙中。

3.根据权利要求1所述的极低温制冷平台用气隙热开关，其特征在于，所述冷端(5)与所述热端(7)通过薄壁支撑管相固定，所述薄壁支撑管以保证所述冷端(5)与所述热端(7)的位置相对固定。

4.根据权利要求1所述的极低温制冷平台用气隙热开关，其特征在于，所述冷端(5)与热端(7)之间的空隙至少为0.1mm。

5.根据权利要求3所述的极低温制冷平台用气隙热开关，其特征在于，所述冷端(5)与所述热端(7)均采用热导率大于300w/m·k的材料制成，所述薄壁支撑管采用热导率小于10w/m·k的材料制成。

6.根据权利要求2所述的极低温制冷平台用气隙热开关，其特征在于，所述导热气体控制单元至少包括容器(3)，所述容器(3)内填充有吸附剂(2)，所述容器(3)的一端设置有加热器(1)，所述容器(3)通过连接管(4)与所述气体预留存储空间(6)相连通。

7.根据权利要求6所述的极低温制冷平台用气隙热开关，其特征在于，所述吸附剂(2)为活性炭，所述吸附剂(2)在温度降低至临界值时，吸附能力增加以对气体预留存储空间(6)以及流道内的气体进行吸附。

8.根据权利要求1所述的极低温制冷平台用气隙热开关，其特征在于，所述导热气体为氦气。

9.根据权利要求1所述的极低温制冷平台用气隙热开关，其特征在于，所述冷端(5)的内部设置有至少三组凹凸组件一，所述热端(7)内设置有与所述凹凸组件一相适配的凹凸组件二。

10.根据权利要求2所述的极低温制冷平台用气隙热开关，其特征在于，所述气体预留存储空间(6)的尺寸为0.5-1mm。

技术总结本发明公开了一种极低温制冷平台用气隙热开关，包括导热气体控制单元，其用于向该热开关中释放或吸附导热气体，以切换热开关的开关状态；至少一个冷端与至少一个热端通过两者设置的若干个凹凸结构相互嵌套配合，且冷端与热端之间为非接触状态，所述冷端与热端之间的空隙作为导热气体流通的流道。本发明的冷端与热端通过采用多个凹凸结构进行多层嵌套的结构设计，可以有效提高热交换的面积，从而缩短降温时间，提高降温的效率，同时通过多层嵌套的设计，也可以增设气体预留存储空间，而增设预留存储空间的目的在于使导热气体能够更好沿着冷端与热端之间的空隙进行流通，降低气体充入难度，提高热开关的使用寿命。技术研发人员：潘岳,郭居上,方翁武,徐友武,王西伟,安锐受保护的技术使用者：量子科技长三角产业创新中心技术研发日：技术公布日：2024/7/23