制冷机

1.本实用新型涉及制冷与低温工程技术领域，尤其涉及一种制冷机。


背景技术：

2.回热式制冷机采用多级结构的形式，通常可以分为热耦合型和气耦合型。其中，热耦合结构通过热桥将预冷级的冷头的冷量传递给低温级，预冷级与低温级内部的工质气体互不干扰；气耦合结构使用同一个压缩机驱动预冷级和低温级，两级之间的工质气体流动相互影响，去往两级的气量大小通过各级阻抗大小来决定。
3.传统热耦合回热式制冷机的不同制冷机之间通过热桥实现连接，为了避免制冷机温度改变引起零部件热胀冷缩而造成零部件应力过大或尺寸变形等问题，在热桥的端部与制冷机的冷头之间，或是在热桥的端部与待冷却部件之间采用柔性连接，比如采用铜辫、石墨元件和热管等，但采用此方式会不可避免的增加部件之间的接触面，而接触面的存在又不可避免地增大接触热阻，从而影响传热效果。
4.低温下冷量的获得需要付出很大的代价，因此，亟需一种制冷机来减小热阻、改善传热效果。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种制冷机，用以解决现有技术中在热桥上安装柔性材料会影响传热效果的技术问题，实现传热效率的增大以及制冷性能的提升。
6.本实用新型提供一种制冷机，包括：第一制冷单元、第二制冷单元、连接板和柔性连接件；
7.所述连接板的两侧分别形成室温侧和低温侧；
8.所述第一制冷单元与所述连接板相连，且所述第一制冷单元的两端分别设置于所述室温侧和所述低温侧；
9.所述第二制冷单元与所述连接板相连，且所述第二制冷单元的两端分别设置于所述室温侧和所述低温侧；
10.所述柔性连接件设置于所述室温侧一侧，所述柔性连接件的一端与所述第一制冷单元或者所述第二制冷单元相连，所述柔性连接件的另一端与所述连接板相连。
11.根据本实用新型提供一种的制冷机，所述连接板设有第一安装通道和第二安装通道；
12.所述第一制冷单元适于穿过所述第一安装通道以使所述第一制冷单元的两端分别设置于所述室温侧和所述低温侧；
13.所述第二制冷单元适于穿过所述第二安装通道以使所述第二制冷单元的两端分别设置于所述室温侧和所述低温侧。
14.根据本实用新型提供一种的制冷机，所述第一制冷单元包括依次相连的：第一热端部件、高温端部件、待冷却位置部件、第一低温端部件和第一冷头；
15.所述第一热端部件位于所述室温侧；
16.所述高温端部件适于穿过所述第一安装通道；
17.所述待冷却位置部件、所述第一低温端部件和所述第一冷头均位于所述低温侧。
18.根据本实用新型提供的一种制冷机，所述柔性连接件适于套设于所述高温端部件的外部，所述柔性连接件的一端与所述第一热端部件密封连接，所述柔性连接件的另一端与所述连接板密封连接，且所述柔性连接件封闭所述第一安装通道。
19.根据本实用新型提供的一种制冷机，所述第一热端部件适于通过紧固件或焊接件与所述连接板密封连接，且所述第一热端部件封闭所述第一安装通道。
20.根据本实用新型提供的一种制冷机，所述第二制冷单元包括依次相连的：第二热端部件、第二低温端部件和第二冷头；
21.所述第二热端部件位于所述室温侧；
22.所述第二低温端部件适于穿过所述第二安装通道；
23.所述第二冷头位于所述低温侧。
24.根据本实用新型提供的一种制冷机，所述柔性连接件适于套设于所述第二低温端部件的外部，所述柔性连接件的一端与所述第二热端部件密封连接，所述柔性连接件的另一端与所述连接板密封连接，且所述柔性连接件封闭所述第二安装通道。
25.根据本实用新型提供的一种制冷机，所述第二热端部件适于通过紧固件或焊接件与所述连接板密封连接，且所述第二热端部件封闭所述第二安装通道。
26.根据本实用新型提供的一种制冷机，还包括：导热单元；
27.所述导热单元的两端分别与所述待冷却位置部件和所述第二冷头刚性连接。
28.根据本实用新型提供的一种制冷机，还包括：导热单元；
29.所述待冷却位置部件、所述导热单元和所述第二冷头为一体成型。
30.本实用新型实施例提供的制冷机，通过第一制冷单元和第二制冷单元进行制冷，并利用导热单元实现冷量的传递，在制冷时，第一制冷单元和第二制冷单元的零部件会由于热胀冷缩而出现变形收缩，而此时变形量便可通过室温侧的柔性连接件来进行变形量补偿，从而避免第一制冷单元和第二制冷单元出现较大的热应力以及产生严重变形的情况，确保制冷机的正常工作，且第一制冷单元和第二制冷单元在低温侧无需采用冗余的柔性连接机构，可以确保良好的导热性，以实现传热效率的增大以及制冷性能的提升。
附图说明
31.为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1是本实用新型提供的制冷机的结构示意图之一；
33.图2是本实用新型提供的制冷机的结构示意图之二；
34.图3是本实用新型提供的制冷机的结构示意图之三；
35.图4是本实用新型提供的制冷机的结构示意图之四。
36.附图标记：
37.1、连接板；2、第一安装通道；3、第二安装通道；4、柔性连接件；5、导热单元；6、第一热端部件；7、高温端部件；8、待冷却位置部件；9、第一低温端部件；10、第一冷头；11、第二热端部件；12、第二低温端部件；13、第二冷头。
具体实施方式
38.下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。
39.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
40.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。
41.在本实用新型实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
42.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
43.下面结合图1-图4描述本实用新型的制冷机，包括第一制冷单元、第二制冷单元、连接板1和柔性连接件4，其中，在连接板1的两侧分别形成室温侧和低温侧，第一制冷单元与连接板1相连，且第一制冷单元的两端分别设置于室温侧和低温侧，第二制冷单元与连接板1相连，且第二制冷单元的两端分别设置于室温侧和低温侧，柔性连接件设置于室温侧一侧，柔性连接件4的一端与第一制冷单元或第二制冷单元相连，柔性连接件4另一端与连接板1相连。
44.在本实施例中，通过第一制冷单元和第二制冷单元进行制冷，并利用导热单元5实现冷量的传递，在制冷时，第一制冷单元和第二制冷单元的零部件会由于热胀冷缩而出现
变形收缩，而此时变形量便可通过室温侧的柔性连接件4来进行变形量补偿，从而避免第一制冷单元和第二制冷单元出现较大的热应力以及产生严重变形的情况，确保制冷机的正常工作，且第一制冷单元和第二制冷单元在低温侧无需采用冗余的柔性连接机构，可以确保良好的导热性，以实现传热效率的增大以及制冷性能的提升。
45.根据本实用新型提供的制冷机，连接板上开设有第一安装通道和第二安装通道，其中，第一制冷单元适于穿过第一安装通道以使第一制冷单元的两端分别设置于室温侧和低温侧，第二制冷单元适于穿过第二安装通道以使第二制冷单元的两端分别设置于室温侧和低温侧。可以理解的是，利用第一安装通道和第二安装通道可以使第一制冷单元的两端分别位于室温侧和低温侧，可以使第二制冷单元的两端也分别位于室温侧和低温侧。从而使第一制冷单元和第二制冷单元的冷量能在低温侧进行传递。
46.根据本实用新型提供的制冷机，第一制冷单元包括依次相连的：第一热端部件6、高温端部件7、待冷却位置部件8、第一低温端部件9和第一冷头10，第一热端部件6位于室温侧，高温端部件7适于穿过第一安装通道2，待冷却位置部件8、第一低温端部件9和第一冷头10均位于低温侧。以利用第一热端部件6、高温端部件7、待冷却位置部件8、第一低温端部件9和第一冷头10组成第一制冷单元，且通过将高温端部件7穿过第一安装通道2以实现第一制冷单元与第一安装通道2之间的穿设。
47.第二制冷单元包括依次相连的：第二热端部件11、第二低温端部件12和第二冷头13，第二热端部件11位于室温侧，第二低温端部件12适于穿过第二安装通道3，第二冷头13位于低温侧。以利用第二热端部件11、第二低温端部件12和第二冷头13组成第二制冷单元，且通过将第二低温端部件12穿过第二安装通道3以实现第二制冷单元与第二安装通道3之间的穿设。
48.根据本实用新型提供的制冷机，还包括：导热单元5，导热单元5的两端分别与待冷却位置部件8和第二冷头13刚性连接，从而通过导热单元5将第二冷头13的冷量传递至待冷却位置部件8，以使待冷却位置部件8的温度逐渐被强制冷却至与第二冷头13相近的温度。且避免在导热单元5和待冷却位置部件8之间，以及导热单元5和第二冷头13之间，设置冗余的柔性连接机构，从而避免冷量在低温侧的传递热阻较大，可以确保导热单元5具有良好的导热性，以实现传热效率的增大以及制冷性能的提升。
49.其中，第一冷头10可以设置为槽型结构，第一冷头10直接卡接于第一低温端部件9。导热单元5可以设置为板型，如图1和图2所示，导热单元5一端的上侧与待冷却位置部件8一端的下侧刚性连接，导热单元5另一端的上侧与第二冷头13的下侧刚性连接。如图3和图4所示，待冷却位置部件8、导热单元5和第二冷头13可以一体化加工成型。
50.在本实用新型的一个实施例中，柔性连接件4适于套设于高温端部件7的外部，柔性连接件4的一端与第一热端部件6密封连接，柔性连接件4的另一端与连接板1密封连接，且柔性连接件4封闭第一安装通道2。此时，第二热端部件11适于通过紧固件或焊接件与连接板1密封连接，且第二热端部件11封闭第二安装通道3。
51.紧固件可以采用螺钉、螺栓等方式紧固，当然也可通过焊接的方式紧固第二热端部件11与连接板1之间的连接。
52.在降温过程中，第二冷头13和待冷却位置部件8直接通过导热单元5进行连接，在第一制冷单元和第二制冷单元启动后，高温端部件7、待冷却位置部件8、第一低温端部件9、
第一冷头10、第二低温端部件12和第二冷头13的温度逐渐降低，此时通过导热单元5的导热作用，待冷却位置部件8的温度会被强制冷却至与第二冷头13相近的温度，随着温度的降低，上述各部件(高温端部件7、待冷却位置部件8、第一低温端部件9、第一冷头10、第二低温端部件12和第二冷头13)的尺寸发生收缩，具体表现为在轴向方向(图1中的上下方向)和径向方向(图1中的左右方向)出现收缩，且由于上述各部件的材料成分和尺寸各不相同，所呈现的收缩量也会有所不同，而在上述各部件出现收缩时，位于第一热端部件6和连接板1之间的柔性连接件4便可随之进行收缩，从而使柔性连接件4起到收缩量补偿的效果，也就是说，柔性连接件4可以在轴向方向和径向方向对温度降低导致的收缩量进行补偿，可避免出现较大的热应力和部件出现严重变形的情况，从而避免故障的发生。
53.在升温过程中，也就是与前述降温过程相反的过程，此时关闭第一制冷单元和第二制冷单元，上述各部件会开始升温，从而导致产生热膨胀，在热膨胀的过程中，位于第一热端部件6和连接板1之间的柔性连接件4便可随之进行膨胀，从而使柔性连接件4起到膨胀量补偿的效果，也就是说，柔性连接件4可以在轴向方向和径向方向对温度升高导致的膨胀量进行补偿，从而避免故障的发生。
54.在本实用新型的另一个实施例中，柔性连接件4适于套设于第二低温端部件12的外部，柔性连接件4的一端与第二热端部件11密封连接，柔性连接件4的另一端与连接板1密封连接，且柔性连接件4封闭第二安装通道3。此时，第一热端部件6适于通过紧固件或焊接件与连接板1密封连接，且第一热端部件6封闭第一安装通道2。
55.紧固件可以采用螺钉、螺栓等方式紧固，当然也可通过焊接的方式紧固第一热端部件6与连接板1之间的连接。
56.在降温过程中，第二冷头13和待冷却位置部件8直接通过导热单元5进行连接，在第一制冷单元和第二制冷单元启动后，高温端部件7、待冷却位置部件8、第一低温端部件9、第一冷头10、第二低温端部件12和第二冷头13的温度逐渐降低，此时通过导热单元5的导热作用，待冷却位置部件8的温度会被强制冷却至与第二冷头13相近的温度，随着温度的降低，上述各部件的尺寸发生收缩，具体表现为在轴向方向(图2中的上下方向)和径向方向(图2中的左右方向)出现收缩，且由于上述各部件的材料成分和尺寸各不相同，所呈现的收缩量也会有所不同，而在上述各部件出现收缩时，位于第二热端部件11和连接板1之间的柔性连接件4便可随之进行收缩，从而使柔性连接件4起到收缩量补偿的效果，也就是说，柔性连接件4可以在轴向方向和径向方向对温度降低导致的收缩量进行补偿，可避免出现较大的热应力和部件出现严重变形的情况，从而避免故障的发生。
57.在升温过程中，也就是与前述降温过程相反的过程，此时关闭第一制冷单元和第二制冷单元，上述各部件会开始升温，从而导致产生热膨胀，在热膨胀的过程中，位于第二热端部件11和连接板1之间的柔性连接件4便可随之进行膨胀，从而使柔性连接件4起到膨胀量补偿的效果，也就是说，柔性连接件4可以在轴向方向和径向方向对温度升高导致的膨胀量进行补偿，从而避免故障的发生。
58.根据本实用新型实施例提供的制冷机，第一制冷单元为低温级制冷机，第一热端部件6为低温级制冷机热端法兰，高温端部件7为低温级制冷机高温端部件，待冷却位置部件8为低温级制冷机待冷却位置的法兰，第一低温端部件9为低温级制冷机低温端部件，第一冷头10为低温级制冷机冷头。第二制冷单元为预冷级制冷机，第二热端部件11为预冷级
制冷机热端法兰，第二低温端部件12为预冷级制冷机低温端部件，第二冷头13为预冷级制冷机冷头。导热单元5采用热桥。连接板1为真空罩法兰，可以理解的是，本制冷机还包括真空罩，真空罩套设于低温侧的一端并与真空罩法兰相连接，以使高温端部件7、待冷却位置部件8、第一低温端部件9、第一冷头10、第二低温端部件12和第二冷头13位于真空罩内。
59.可以理解的是，低温级制冷机热端法兰和预冷级制冷机热端法兰均位于真空罩法兰的室温侧，利用第一安装通道2使低温级制冷机高温端部件、低温级制冷机待冷却位置的法兰、低温级制冷机低温端部件和低温级制冷机冷头安装于真空罩法兰的低温侧，利用第二安装通道3使预冷级制冷机低温端部件和预冷级制冷机冷头安装于真空罩法兰的低温侧。并利用热桥来导热连接预冷级制冷机冷头和低温级制冷机待冷却位置的法兰。在进行降温的过程中，预冷级制冷机冷头可以使低温级制冷机待冷却位置的法兰处的温度强制冷却至与预冷级制冷机冷头相近的温度，从而完成制冷满足制冷需求。
60.通过上述方式的设置可以避免在热桥上安装冗余连接机构，减少了低温接触热阻和传热温差，可以有效地提高本制冷机的制冷性能，同时通过柔性连接件4的安装，可以避免温度改变后因热胀冷缩现象导致零部件应力过大或尺寸变形等问题，确保本制冷机的长期可靠运行。
61.其中，柔性连接件4为波纹管、金属软管、波纹补偿器中的一种。
62.其中，第一制冷单元和第二制冷单元均为脉冲管制冷机、斯特林制冷机和维勒米尔制冷机中的一种。或采用脉冲管制冷机、斯特林制冷机和维勒米尔制冷机中的至少两种组成的复合制冷装置。
63.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。