本發(fā)明涉及脈管制冷機技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用冷壓縮機的脈管制冷機。

背景技術(shù)：

液氦溫區(qū)低溫制冷機在低溫超導(dǎo)、低溫物理和醫(yī)療等領(lǐng)域有著極其重要的作用，因此，液氦溫區(qū)低溫制冷技術(shù)具有重要的研究意義。

脈管制冷機在低溫下沒有任何運動部件，具有結(jié)構(gòu)簡單、機械振動小、壽命長、可靠性高等顯著優(yōu)勢，但目前，液氦溫區(qū)脈管制冷機技術(shù)依舊不成熟，液氦溫區(qū)下的制冷機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜且效率很低。

4k脈管制冷機是可工作在液氦溫區(qū)的制冷機，其工質(zhì)為氦氣。影響脈管制冷機達到液氦溫區(qū)的原因之一是在4k溫區(qū)回?zé)崞鞯男侍汀鹘y(tǒng)的4k脈管制冷機的壓力是超臨界的，這樣在4k溫區(qū)氦氣偏離理想氣體很遠，回?zé)崞鞯睦碚撔屎艿?。如采用低于臨界壓力的充氣壓力，氣體可看作理想氣體，回?zé)崞鞯睦碚撔屎芨?。但低壓下回?zé)崞鞯牧鲃幼枇艽螅@比高充氣壓力更難實現(xiàn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種回?zé)嵝矢叩牟捎美鋲嚎s式的脈管制冷機。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種采用冷壓縮式脈管制冷機，該制冷機包括壓縮機，冷頭和功傳輸管，所述的壓縮機通過功傳輸管連接冷頭，該功傳輸管將壓縮機的壓縮功傳輸?shù)嚼漕^，實現(xiàn)低溫壓縮。

所述的壓縮機包括電機、壓縮活塞、壓縮腔，所述的壓縮腔通過連接管連接功傳輸管。

所述的壓縮機包括壓縮活塞、壓縮腔，所述的壓縮腔與所述的功傳輸管空間連通，形成長活塞壓縮腔，并在壓縮腔上形成從室溫到低溫的溫度梯度，因而自動繞 過了室溫到低溫這一段的回?zé)崞髯枇Υ蟮睦щy。

進一步地，所述的壓縮活塞為長活塞，伸延到功傳輸管下部，在活塞上形成從室溫到低溫的溫度梯度。

所述的脈管制冷機的工質(zhì)為處于臨界壓力下的氦氣。

所述的脈管制冷機內(nèi)部的氣體工質(zhì)處于臨界溫度下；實現(xiàn)了壓縮機在室溫下，壓縮氣在低溫下，保證在壓縮低于臨界溫度下的低溫氣體時，氣體阻力較小，這是因為隨著氣體溫度的降低，氣體的密度增大，同時，氦氣的粘度在低溫下也比室溫低許多，因而，低于臨界壓力的回?zé)崞鞯淖枇Σ皇呛艽螅蚨}管制冷機能夠?qū)崿F(xiàn)。

所述的冷頭包括依次連接的散熱器、第一回?zé)崞鳌㈩A(yù)冷換熱器、第二回?zé)崞鳌⒗淞繐Q熱器，脈管和調(diào)相器，脈管兩端設(shè)置氣體均勻器，所述的脈管冷端通過一回?zé)崞鬟B接管與所述的冷量換熱器相連，氣體在所述的脈管內(nèi)完成制冷效果。所述的脈管末端設(shè)置由調(diào)相器。散熱器的溫度較低，一般低于室溫，調(diào)相器與散熱器處于同一溫度或溫度相差不大。調(diào)相器可以是雙向進氣式，也可以是推移活塞式，也可以是其他形式。

當(dāng)調(diào)相器為推移活塞系統(tǒng)時，推移活塞氣缸與脈管合為一體，推移活塞為長推移活塞，伸延到脈管下部，在推移活塞上形成從室溫到低溫的溫度梯度。

進一步地優(yōu)選方案，第一回?zé)崞?、預(yù)冷換熱器、第二回?zé)崞魍嘶癁橐粋€單級回?zé)崞鳌?/p>

所述的散熱器與脈管熱連接，例如通過一熱橋進行連接，利用散熱器產(chǎn)生的冷量來預(yù)冷脈管，使得脈管導(dǎo)向低溫的漏熱減?。幻}管的熱端和調(diào)相器處于室溫。

制冷機工作時，壓縮活塞在室溫下壓縮氣體工質(zhì)，被壓縮后的氣體工質(zhì)進入功傳輸管，脈管冷端溫度維持在低溫，如77k，經(jīng)過冷卻的氣體工質(zhì)經(jīng)回?zé)崞鬟M出脈管，在脈管內(nèi)完成制冷效果，從而在脈管冷端換熱器處獲得液氦溫度。

所述的推移活塞系統(tǒng)包括推移活塞、氣缸、推移活塞桿、后蓋、片彈簧和推移活塞氣庫，推移活塞置于氣缸內(nèi)，片彈簧置于推移活塞氣庫，推移活塞一端支撐在片彈簧上，貫穿后蓋，另一端連接推移活塞，推移活塞前端與氣缸之間形成推移活塞前工作腔，推移活塞后端與后蓋之間形成推移活塞背工作腔，推移活塞前工作腔通過推移活塞前工作腔連接管與冷頭相連，推移活塞背工作腔通過推移活塞背工作腔連接管與冷壓縮機相連，推移活塞作為調(diào)相器的同時，還能回收氣體的膨脹功，回收功用于壓縮壓縮腔中氣體。

如果推移活塞系統(tǒng)的氣缸與脈管退化為一體，推移活塞伸延到脈管的底部，該制冷機變?yōu)樗固亓种评錂C。

一種采用上述冷壓縮脈管制冷機的預(yù)冷式制冷機系統(tǒng)，包括冷壓縮式脈管制冷機和預(yù)冷系統(tǒng)，所述的預(yù)冷系統(tǒng)通過熱橋與冷壓縮式脈管制冷機連接，為冷壓縮式脈管制冷機的冷頭提供預(yù)冷冷量。

所述的預(yù)冷系統(tǒng)可以雙級脈管制冷機，也可以為單級脈管制冷機，或其他多級脈管制冷機。

當(dāng)所述的預(yù)冷系統(tǒng)為雙級脈管制冷機，所述的雙級脈管制冷機包括雙級階梯推移活塞裝置、雙級預(yù)冷系統(tǒng)脈管裝置、預(yù)冷系統(tǒng)壓縮機和預(yù)冷系統(tǒng)回?zé)崞?；所述的雙級階梯推移活塞裝置連接雙級預(yù)冷系統(tǒng)脈管裝置，所述的雙級預(yù)冷系統(tǒng)脈管裝置連接預(yù)冷系統(tǒng)回?zé)崞鳎龅念A(yù)冷系統(tǒng)回?zé)崞鬟B接預(yù)冷系統(tǒng)壓縮機，其中預(yù)冷系統(tǒng)回?zé)崞靼▋杉夘A(yù)冷換熱器，其中第一級預(yù)冷換熱器與冷壓縮式脈管制冷機的散熱器連接，第二級預(yù)冷換熱器與冷壓縮式脈管制冷機的預(yù)冷換熱器連接。

具體來說：雙級脈管制冷機包括雙級階梯推移活塞裝置、雙級預(yù)冷系統(tǒng)脈管裝置、預(yù)冷系統(tǒng)壓縮機和預(yù)冷系統(tǒng)回?zé)崞?；所述的雙級階梯推移活塞裝置連接雙級預(yù)冷系統(tǒng)脈管裝置，所述的雙級預(yù)冷系統(tǒng)脈管裝置連接預(yù)冷系統(tǒng)回?zé)崞?，所述的預(yù)冷系統(tǒng)回?zé)崞鬟B接預(yù)冷系統(tǒng)壓縮機，且通過熱橋連接冷壓縮式脈管制冷機。

所述的雙級階梯推移活塞裝置包括雙級階梯推移活塞、雙級階梯氣缸、階梯推移活塞桿、階梯推移活塞后蓋、階梯推移活塞片彈簧和推移活塞氣庫；所述的雙級階梯推移活塞的前端與所述的雙級階梯氣缸之間形成推移活塞第一工作腔、推移活塞第二工作腔和階梯推移活塞背工作腔；

所述的雙級預(yù)冷系統(tǒng)脈管裝置包括第一級脈管和第二級脈管，所述的第一級脈管頂部設(shè)置第一級脈管熱端氣體均勻器，底部設(shè)置第一級脈管冷端氣體均勻器，所述的第一級脈管熱端氣體均勻器通過一連接管與推移活塞第一工作腔相連；所述的第二級脈管頂部設(shè)置第二級脈管熱端氣體均勻器，底部設(shè)置第二級脈管冷端氣體均勻器，所述的第二級脈管熱端氣體均勻器通過一連接管與推移活塞第二工作腔相連；

所述的預(yù)冷系統(tǒng)壓縮機包括預(yù)冷壓縮活塞和預(yù)冷壓縮腔，所述的預(yù)冷壓縮腔下設(shè)有推移活塞連接管；階梯推移活塞背工作腔與預(yù)冷壓縮腔通過推移活塞連接管相連；

所述的預(yù)冷系統(tǒng)回?zé)崞靼ㄒ来芜B接的預(yù)冷冷卻器、預(yù)冷第一回?zé)崞?、第一級預(yù)冷換熱器、預(yù)冷第二回?zé)崞骱偷诙夘A(yù)冷換熱器，所述的預(yù)冷冷卻器通過預(yù)冷壓縮機連接管與預(yù)冷壓縮腔相連，所述的第一級預(yù)冷換熱器通過第一級脈管連接管與第一級脈管相連，所述的第二級預(yù)冷換熱器通過第二級脈管連接管與第二級脈管相連；

第一級預(yù)冷換熱器通過第一熱橋與所述的散熱器相連，第二級預(yù)冷換熱器通過第二熱橋與所述的預(yù)冷換熱器連接，從而實現(xiàn)對冷壓縮式脈管制冷機。

當(dāng)所述的預(yù)冷系統(tǒng)為單級級脈管制冷機，包括單級推移活塞裝置、單級預(yù)冷系統(tǒng)脈管裝置、預(yù)冷系統(tǒng)壓縮機和預(yù)冷系統(tǒng)回?zé)崞?；所述的單級推移活塞裝置連接單級預(yù)冷系統(tǒng)脈管裝置，所述的單級預(yù)冷系統(tǒng)脈管裝置連接預(yù)冷系統(tǒng)回?zé)崞?，所述的預(yù)冷系統(tǒng)回?zé)崞鬟B接預(yù)冷系統(tǒng)壓縮機，且與冷壓縮式脈管制冷機熱連接。

其中，所述的單級推移活塞裝置包括單級階梯推移活塞、單氣缸、單級推移活塞桿、單級推移活塞后蓋、單級推移活塞片彈簧和單級推移活塞氣庫；所述的單級階梯推移活塞的前端與所述的單級推移活塞氣缸之間形成單級推移活塞工作腔，單級推移活塞背工作腔；

所述的預(yù)冷系統(tǒng)壓縮機包括預(yù)冷壓縮活塞和預(yù)冷壓縮腔，所述的預(yù)冷壓縮腔下設(shè)有推移活塞連接管；單級推移活塞背工作腔與預(yù)冷壓縮腔通過推移活塞連接管相連；

所述的預(yù)冷系統(tǒng)脈管裝置包括單級脈管，所述的單級脈管頂部設(shè)置單級脈管熱端氣體均勻器，底部設(shè)置單脈管冷端氣體均勻器，所述的單級脈管熱端氣體均勻器通過一連接管與單級推移活塞工作腔相連；

所述的預(yù)冷系統(tǒng)回?zé)崞靼ㄒ来芜B接的預(yù)冷冷卻器、預(yù)冷第一回?zé)崞鳌⒌谝患夘A(yù)冷換熱器，所述的預(yù)冷冷卻器通過預(yù)冷壓縮機連接管與預(yù)冷壓縮腔相連，所述的第一級預(yù)冷換熱器通過連接管與單級脈管相連；

所述的第一級預(yù)冷換熱器通過第一熱橋與所述的散熱器相連，從而實現(xiàn)對冷壓縮式脈管制冷機。

當(dāng)推移活塞裝置為雙級階梯推移活塞裝置，該雙級階梯推移活塞裝置包括雙級階梯推移活塞、雙級階梯氣缸、推移活塞桿、后蓋、片彈簧和推移活塞氣庫；所述的雙級階梯推移活塞的前端與所述的雙級推移活塞氣缸之間形成推移活塞前工作腔和推移活塞背工作腔；

所述的預(yù)冷系統(tǒng)脈管裝置包括第一級脈管和第二級脈管，所述的第一級脈管頂部設(shè)置第一級脈管熱端氣體均勻器，底部設(shè)置第一級脈管冷端氣體均勻器，所述的第一級脈管熱端氣體均勻器通過一連接管與推移活塞前工作腔相連；所述的第二級脈管頂部設(shè)置第二級脈管熱端氣體均勻器，底部設(shè)置第二級脈管冷端氣體均勻器，所述的第二級脈管熱端氣體均勻器通過一連接管與推移活塞背工作腔相連，推移活塞裝置的使用，有效地提高了制冷機整體系統(tǒng)的工作效率；

所述的預(yù)冷系統(tǒng)壓縮機包括壓縮活塞和壓縮腔；

所述的預(yù)冷系統(tǒng)回?zé)崞靼ㄒ来芜B接的冷卻器、第一回?zé)崞?、預(yù)冷換熱器、第二回?zé)崞骱屠淞繐Q熱器，所述的冷卻器通過一壓縮機連接管與壓縮腔相連，所述的預(yù)冷換熱器通過第一級脈管連接管和第一熱橋分別與所述的第一級脈管冷端氣體均勻器和所述的冷壓縮脈管制冷機的散熱器相連，所述的冷量換熱器通過第二級脈管連接管和第二熱橋分別與所述的第二級脈管冷端氣體均勻器和所述的冷壓縮脈管制冷機的預(yù)冷換熱器連接。

當(dāng)所述的推移活塞裝置為單級推移活塞裝置時，其氣缸為單氣缸，對應(yīng)的預(yù)冷系統(tǒng)脈管裝置包含一個脈管，對應(yīng)的預(yù)冷系統(tǒng)回?zé)崞靼粋€回?zé)崞?，該回?zé)崞飨路綋Q熱器通過熱橋與冷壓縮脈管制冷機的散熱器相連，

換熱器和熱橋由導(dǎo)熱性能好的材料制成，如銅?；?zé)崞骱兔}管由導(dǎo)熱性能差的材料制成，如不銹鋼?；?zé)崞鲀?nèi)填充回?zé)岵牧希绮讳P鋼絲網(wǎng)、銅網(wǎng)等。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實現(xiàn)了在低于臨界溫度的溫度下壓縮氣體工質(zhì)，提高了回?zé)崞餍剩沟弥评錂C容易達到液氦溫度甚至更低。

附圖說明

圖1為實施例1中冷壓縮式脈管制冷機結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為實施例2中冷壓縮式脈管制冷機結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為實施例3中冷壓縮式脈管制冷機結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為實施例4中冷壓縮式脈管制冷機結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4a為實施例4的一種變形冷壓縮式脈管制冷機結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為實施例5中冷壓縮式脈管制冷機結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為實施例6中采用冷壓縮式脈管制冷機的預(yù)冷式制冷機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為實施例7中采用冷壓縮式脈管制冷機的預(yù)冷式制冷機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為實施例8中采用冷壓縮式脈管制冷機的預(yù)冷式制冷機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為實施例9中采用冷壓縮式脈管制冷機的預(yù)冷式制冷機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，111為電機，112為壓縮活塞，113為壓縮腔，12為連接管，131為功傳輸管熱端氣體均勻器，132為功傳輸管，133為功傳輸管冷端氣體均勻器，201為熱橋，211為散熱器，212為第一回?zé)崞鳎?13為預(yù)冷換熱器，214為第二回?zé)崞鳎?15為冷量換熱器，22為回?zé)崞鬟B接管，231為脈管冷端氣體均勻器，232為脈管，233為脈管熱端氣體均勻器，234為閥門，235為氣庫連接管，236為氣庫，24為旁通，240為調(diào)相器，241為一號旁通閥，242為二號旁通閥，331為推移活塞，332為氣缸，333為推移活塞桿，334為后蓋，335為推移活塞彈簧，336為推移活塞氣庫，31為推移活塞前工作腔，32為推移活塞背工作腔，34為推移活塞氣庫空間，35為推移活塞工作腔連接管，36為推移活塞背工作腔連接管，411為第一級脈管熱端氣體均勻器，412為第一級脈管，413為第一級脈管冷端氣體均勻器，414為第一級脈管連接管，421為第二級脈管熱端氣體均勻器，422為第二級脈管，423為第二級脈管冷端氣體均勻器，424為第二級脈管連接管，511為預(yù)冷壓縮活塞，512為預(yù)冷壓縮腔，513為預(yù)冷壓縮機連接管，514為推移活塞連接管，521為預(yù)冷冷卻器，522為預(yù)冷第一回?zé)崞鳎?23為第一級預(yù)冷換熱器，524為第一熱橋，525為預(yù)冷第二回?zé)崞鳎?26為第二級預(yù)冷換熱器，527為第二熱橋，611推移活塞第一工作腔，612為推移活塞第二工作腔，62為階梯推移活塞背工作腔，631為雙級階梯推移活塞，632為雙級階梯氣缸，633為階梯推移活塞桿，634為階梯推移活塞后蓋，635為階梯推移活塞片彈簧，636為推移活塞氣庫，64為推移活塞氣庫空間；731為單級階梯推移活塞、732為單氣缸、733為單級推移活塞桿、734為單級推移活塞后蓋、735為單級推移活塞片彈簧、736為單級推移活塞氣庫、711為單級推移活塞工作腔、72為單級推移活塞背工作腔、單級脈管70、單級脈管熱端氣體均勻器71、單脈管冷端氣體均勻器73。

具體實施方式

下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。

實施例1

如圖1所示，為一種冷壓縮式脈管制冷機。該脈管制冷機包括壓縮機功傳輸管和冷頭，所述的壓縮機通過功傳輸管連接冷頭，該功傳輸管將壓縮機的壓縮功傳輸?shù)嚼漕^，實現(xiàn)低溫壓縮。

所述的壓縮機包括電機111、壓縮活塞112、壓縮腔113，壓縮腔113通過連接管12連接功傳輸管132；功傳輸管132上端設(shè)有功傳輸管熱端氣體均勻器131，下端設(shè)有功傳輸管冷端氣體均勻器133；

所述的冷頭包括依次連接的散熱器211、第一回?zé)崞?12、預(yù)冷換熱器213、第二回?zé)崞?14、冷量換熱器215，脈管232，和調(diào)相器240。脈管232頂部設(shè)置脈管熱端氣體均勻器233，底部設(shè)置脈管冷端氣體均勻器231，脈管冷端氣體均勻器231通過一回?zé)崞鬟B接管22與冷量換熱器215相連，脈管冷端氣體均勻器231可以是只起氣體均勻器作用，也可起一部分冷量換熱器的作用。在冷量換熱器215處獲得液氦溫度冷量；氣體在所述的脈管232內(nèi)完成制冷效果；調(diào)相器240為雙向進氣式，旁通24將脈管熱端與散熱器211相連，在旁通24上設(shè)置兩個閥，氣庫236通過氣庫連接管235與脈管232相連，氣庫連接管235上有閥門234以調(diào)節(jié)流量。為了散熱方便，氣庫236也可與散熱器211通過熱橋連接以散熱。

其中，第一回?zé)崞?12、預(yù)冷換熱器213、第二回?zé)崞?14還可以退化為一個單級回?zé)崞鳌?/p>

散熱器211溫度維持在低溫，如77k。制冷機工作時，壓縮活塞112在室溫下進行往復(fù)運動，壓縮氣體工質(zhì)，被壓縮后的氣體工質(zhì)進出功傳輸管132上部后壓縮功傳輸管132下部的氣體，該氣體經(jīng)散熱器211冷卻后經(jīng)回?zé)崞?12進出脈管232，氣體在脈管232內(nèi)完成制冷效果，在冷量換熱器215處獲得液氦溫度。

脈管232內(nèi)有一團類似活塞的氣柱將高溫端氣體與低溫端氣體隔開。功傳輸管132內(nèi)也有一團類似活塞的氣柱將室溫端氣體與低溫端氣體隔開，稱之為氣體活塞。從室溫到低溫的溫度梯度分布在這個氣體活塞上。新加入的功傳輸管132通過其內(nèi)的氣體活塞將壓縮功傳輸?shù)教幱诳拷蜏叵碌纳崞?11的氣體，該氣體在散熱器211散熱，熱量由其他冷源帶走。

這里預(yù)冷換熱器213被外部冷源預(yù)冷到比散熱器211更低的溫度，如20k，從而使第一回?zé)崞?12的漏熱流向預(yù)冷換熱器213，而不是通過第二回?zé)崞?14流向冷量換熱器215，從而使冷量換熱器215的冷量增大。

一般第一回?zé)崞?12填充絲網(wǎng)，第二回?zé)崞?14填充稀土蓄熱材料，如hocu2 等在4k比熱比較大的材料。

如果散熱器211的溫度很低，預(yù)冷換熱器213可以不要，第一回?zé)崞?12和第二回?zé)崞?14可以合而為一。

實施例2

如圖2所示，為一種冷壓縮式脈管制冷機。該脈管制冷機在實施例1的基礎(chǔ)上，取消了壓縮機連接管12，使得原本壓縮機的壓縮腔113和功傳輸管132空間相通，壓縮活塞112上端處于室溫下，壓縮空間內(nèi)形成從室溫到低溫的溫度梯度。散熱器211處維持在低溫，如77k。其余結(jié)構(gòu)與實施例1相同。

實施例3

如圖3所示，為一種冷壓縮式脈管制冷機。該脈管制冷機在實施例2的基礎(chǔ)上的改進。為方便調(diào)節(jié)，將脈管232的熱端置于室溫端，因此旁通24、一號旁通閥241，二號旁通閥242，氣庫236，連接管235和閥234移到室溫環(huán)境下。

用熱橋201將散熱器211和脈管232大約中間部位連接在一起，這樣脈管232中中間部位溫度降低，從而使得向冷頭的軸向?qū)釡p小。

其余結(jié)構(gòu)與實施例2相同。

實施例4

如圖4所示，為一種冷壓縮式脈管制冷機。該脈管制冷機在實施例3的基礎(chǔ)上，將雙向進氣式的調(diào)相器240換成推移活塞式，即用推移活塞系統(tǒng)替換氣庫236和旁通24。推移活塞系統(tǒng)包括推移活塞331、氣缸332、推移活塞桿333、后蓋334、推移活塞彈簧335和推移活塞氣庫336。推移活塞331置于氣缸332內(nèi)，推移活塞彈簧335置于推移活塞氣庫336內(nèi)，推移活塞彈簧55與推移活塞氣庫336之間形成推移活塞氣庫空間34，推移活塞桿333一端支撐在推移活塞彈簧335上，貫穿后蓋334，另一端連接推移活塞331，推移活塞331前端與氣缸332之間形成推移活塞前工作腔31。推移活塞前工作腔31與脈管熱端通過推移活塞工作腔連接管35相連，推移活塞背工作腔32與壓縮腔113通過推移活塞背工作腔連接管36相連。推移活塞系統(tǒng)作為調(diào)相器的同時，還能回收氣體的膨脹功，回收功用于壓縮壓縮腔113中氣體。其余結(jié)構(gòu)與實施例3相同。為了獲得間隙密封，推移活塞彈簧335要用片彈簧，其特征為徑向剛度很大，軸向剛度適中。一般用彈簧鋼板制成。

如果氣缸332與脈管232退化為一體，推移活塞331伸延到脈管232的底部，該制冷機變?yōu)樗固亓种评錂C，如圖4a所示。

實施例5

如圖5所示，為一種冷壓縮式脈管制冷機。該脈管制冷機在實施例2的基礎(chǔ)上，采用長壓縮活塞112，長壓縮活塞112伸延到功傳輸管下部，在活塞上形成從室溫到低溫的溫度梯度，從而實現(xiàn)低溫壓縮?；钊隙藴囟葹槭覝?，下端處于低溫環(huán)境。長活塞采用導(dǎo)熱系數(shù)小的材料，如不銹鋼，加布膠木，尼龍等。換熱器211處維持在低溫，如77k。其余結(jié)構(gòu)與實施例2相同。

上述實施例中，采用了功傳輸管使壓縮氣體可在低溫下進行，從而免除了室溫到散熱器211之間的回?zé)崞?，因而不存在這一段的巨大阻力損失。在低溫下，氣體的密度提高，粘度降低，因而，回?zé)崞?12與回?zé)崞?14的阻力不致太大?；?zé)崞?14中工作的是低于臨界壓力的氣體，因此理論回?zé)嵝屎芨摺?/p>

如果預(yù)冷溫度更低。第一回?zé)崞髋c第二回?zé)崞骺珊隙鵀橐?，這樣預(yù)冷換熱器213可不要。從而預(yù)冷冷源只要一個，可大大簡化系統(tǒng)的復(fù)雜性。

本實施例的缺點是壓縮在低溫下進行，需要高效率的預(yù)冷制冷機。因而采用高效的預(yù)冷制冷機是提高整體效率的一個關(guān)鍵。

實施例6

如圖6所示，為一種冷壓縮式脈管制冷機的預(yù)冷式制冷機系統(tǒng)，包括冷壓縮式脈管制冷機和預(yù)冷制冷機，所述的預(yù)冷制冷機通過熱橋與冷壓縮式脈管制冷機連接，為冷壓縮式脈管制冷機的冷頭提供預(yù)冷冷量。

預(yù)冷制冷機為一雙級脈管制冷機。所述的預(yù)冷制冷機通過第一熱橋524和第二熱橋527分別與脈管制冷機的散熱器211和預(yù)冷換熱器213連接，為冷壓縮式脈管制冷機提供預(yù)冷冷量。

所述的冷壓縮式脈管制冷機的結(jié)構(gòu)與實施例1相同，所述的預(yù)冷制冷機包括推移活塞裝置、預(yù)冷系統(tǒng)脈管裝置、預(yù)冷系統(tǒng)壓縮機和預(yù)冷系統(tǒng)回?zé)崞鳎?/p>

所述的預(yù)冷制冷機壓縮機包括預(yù)冷壓縮活塞511和預(yù)冷壓縮腔512；

所述的推移活塞裝置為雙級階梯推移活塞裝置，該雙級階梯推移活塞裝置包括雙級階梯推移活塞631、雙級階梯氣缸632、階梯推移活塞桿633、階梯推移活塞后蓋634、階梯推移活塞片彈簧635和推移活塞氣庫636；所述的雙級階梯推移活塞631的前端與所述的雙級推移活塞氣缸632之間形成推移活塞第一工作腔611和推移活塞第二工作腔612，階梯推移活塞背工作腔62，階梯推移活塞桿633一端連接雙級階梯推移活塞631，另一端穿過階梯推移活塞后蓋634與階梯推移活塞片 彈簧635連接，階梯推移活塞片彈簧635置于推移活塞氣庫636內(nèi)，并與推移活塞氣庫636之間形成氣庫空間64；

所述的預(yù)冷系統(tǒng)脈管裝置包括第一級脈管412和第二級脈管422，所述的第一級脈管412頂部設(shè)置第一級脈管熱端氣體均勻器411，底部設(shè)置第一級脈管冷端氣體均勻器413，所述的第一級脈管熱端氣體均勻器411通過一連接管65與推移活塞前工作腔611相連；所述的第二級脈管422頂部設(shè)置第二級脈管熱端氣體均勻器421，底部設(shè)置第二級脈管冷端氣體均勻器423，所述的第二級脈管熱端氣體均勻器421通過一連接管與推移活塞背工作腔612相連。

所述的預(yù)冷系統(tǒng)回?zé)崞靼ㄒ来芜B接的預(yù)冷冷卻器521、預(yù)冷第一回?zé)崞?22、第一級預(yù)冷換熱器523、預(yù)冷第二回?zé)崞?25和第二級預(yù)冷換熱器526，所述的預(yù)冷冷卻器521通過預(yù)冷壓縮機連接管513與預(yù)冷壓縮腔512相連，所述的第一級預(yù)冷換熱器523通過第一級脈管連接管414與第一級脈管412相連，所述的第二級預(yù)冷換熱器526通過第二級脈管連接管424與第二級脈管422相連；

第一級預(yù)冷換熱器523通過第一熱橋524與所述的散熱器211相連，第二級預(yù)冷換熱器526通過第二熱橋527與所述的預(yù)冷換熱器213連接，從而實現(xiàn)對冷壓縮式脈管制冷機。

預(yù)冷壓縮腔512下設(shè)有推移活塞連接管514；階梯推移活塞背工作腔62與預(yù)冷壓縮腔512通過推移活塞連接管514相連，目的是為了回收膨脹功。

這里熱橋由導(dǎo)熱率換大的材料如銅，鋁制成，用以傳導(dǎo)熱量。在實際制造中熱橋可以不要，而直接將第一級預(yù)冷換熱器523與散熱器211連在一起，使二者熱連接，或直接制作在一個銅塊上。第二級預(yù)冷換熱器526與預(yù)冷換熱器213也可直接連在一起，使二者熱連接，或直接制作在一個銅塊上。

本實施例中采用階梯推移活塞雙級脈管制冷機預(yù)冷的優(yōu)點是該制冷機的理論效率與卡諾效率一樣。而且，采用階梯推移活塞，既可實現(xiàn)高壓縮比又可實現(xiàn)最優(yōu)的調(diào)相，還可以回收膨脹功，從而其實際效率也很高。這樣制冷機的整體效率就高。

當(dāng)然，預(yù)冷制冷機可以是其他形式的脈管制冷機，如慣性管脈管制冷機，也可以是其他形式的制冷機，如斯特林制冷機，gm制冷機等。

實施例7

如圖7所示，為一種冷壓縮式脈管制冷機的預(yù)冷式制冷機系統(tǒng)，包括冷壓縮式脈管制冷機和預(yù)冷制冷機，所述的冷壓縮式脈管制冷機的結(jié)構(gòu)與實施例4相同，所 述的預(yù)冷機的結(jié)構(gòu)與實施例6相同。

實施例8

如圖8所示，為一種冷壓縮式脈管制冷機的預(yù)冷式制冷機系統(tǒng)，包括冷壓縮式脈管制冷機和預(yù)冷制冷機，所述的冷壓縮式脈管制冷機的結(jié)構(gòu)與實施例1相同，

所述的預(yù)冷機為單脈管制冷機，包括推移活塞裝置、預(yù)冷系統(tǒng)脈管裝置、預(yù)冷系統(tǒng)壓縮機和預(yù)冷系統(tǒng)回?zé)崞鳎?/p>

所述的預(yù)冷系統(tǒng)壓縮機包括預(yù)冷壓縮活塞511和預(yù)冷壓縮腔512；在預(yù)冷壓縮腔512下設(shè)有推移活塞連接管514；

所述的推移活塞裝置為單級推移活塞裝置，該單級推移活塞裝置包括單級推移活塞731、單氣缸732、單級推移活塞桿733、單級推移活塞后蓋734、單級推移活塞片彈簧735和單級推移活塞氣庫736；所述的單級推移活塞731的前端與所述的單級推移活塞氣缸732之間形成單級推移活塞工作腔711，單級推移活塞背工作腔72；單級推移活塞背工作腔72與預(yù)冷壓縮腔512通過推移活塞連接管514相連；

所述的預(yù)冷系統(tǒng)脈管裝置包括單級脈管70，所述的單級脈管70頂部設(shè)置單級脈管熱端氣體均勻器71，底部設(shè)置單脈管冷端氣體均勻器73，所述的單級脈管熱端氣體均勻器71通過一連接管與單級推移活塞工作腔711相連。

所述的預(yù)冷系統(tǒng)回?zé)崞靼ㄒ来芜B接的預(yù)冷冷卻器521、預(yù)冷第一回?zé)崞?22、第一級預(yù)冷換熱器523，所述的預(yù)冷冷卻器521通過預(yù)冷壓縮機連接管513與預(yù)冷壓縮腔512相連，所述的第一級預(yù)冷換熱器523通過連接管與單級脈管70相連。

第一熱橋524與所述的散熱器211相連，從而實現(xiàn)對冷壓縮式脈管制冷機。其余同實施例6。

這個實施例適用于冷壓縮式脈管制冷機的回?zé)崞餍矢撸蝾A(yù)冷制冷機制冷溫度低的場合。這時，第一回?zé)崞?12和第二回?zé)崞?14變?yōu)橐粋€回?zé)崞?，預(yù)冷換熱器213變?yōu)榉指舨煌責(zé)崽盍系姆指舨考?。一般回?zé)崞魃隙颂罱z網(wǎng)，鉛丸或其他比熱大的材料做成的球，下端填稀土回?zé)岵牧先鏷ocu2，兩種不同的回?zé)岵牧现虚g要有分隔部件。

實施例9

如圖9所示，為一種冷壓縮式脈管制冷機的預(yù)冷式制冷機系統(tǒng)，包括冷壓縮式脈管制冷機和預(yù)冷制冷機，所述的冷壓縮式脈管制冷機的結(jié)構(gòu)與實施例4相同，所述的預(yù)冷制冷機與實施例8相同。

其余同實施例8。