一种斯特林制冷制热一体机的制作方法

本发明涉及换热器领域，特别是涉及一种斯特林制冷制热一体机。

背景技术：

传统的压缩机通常采用制冷剂r22或r134a、r407c等氟利昂产品进行制冷，由于氟利昂对臭氧层具有极大的破坏力，出于对环境的保护，减少使用氟利昂甚至淘汰氟利昂产品已经成为社会共识，现在有使用斯特林发动机原理制作成的斯特林制冷机，但是这种制冷机为机械式结构，需要通过电机驱动活塞往复运动完成工作气体的压缩与膨胀，经常会伴随噪音大，使用寿命不长的问题，而且受限于机械传动结构，导致这种斯特林制冷机尺寸和重量都较大，无法得到普及，而且这种制冷机只能进行制冷，不能进行制热，使用范围较窄。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供了一种斯特林制冷制热一体机，具有不使用机械驱动，占地面积小，可以实现制冷制热双功能的优点。

本发明的技术方案是：

一种斯特林制冷制热一体机，包括回热器、冷端和热端，所述回热器包括壳程和管程，所述管程为圆柱形套管，所述壳程为同轴套设在管程外部的同心圆套管，所述壳程进出口连接冷媒进口，所述管程两端分别设置有第一进出口和第二进出口，所述第一进出口远离第二进出口的一端连接有第一压电陶瓷片，所述第二进出口远离第一进出口的一端连接有第二压电陶瓷片，所述第一压电陶瓷片与第一进出口之间形成第一背压腔，所述第二压电陶瓷片与第二进出口之间形成第二背压腔，所述第一压电陶瓷片远离第一进出口的一端设置有第一端盖，所述第二压电陶瓷片远离第二进出口的一端设置有第二端盖，所述第一端盖与第一压电陶瓷片之间形成第一压缩腔，所述第二端盖与第二压电陶瓷片之间形成第二压缩腔，所述第一端盖连接冷端，所述第二端盖连接热端，所述第一端盖处设置有与第一压电陶瓷片连接的第一控制电极，所述第二端盖处设置有与第二压电陶瓷片连接的第二控制电极。

所述第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片采用正弦波频率，所述频率大于500hz，所述工作电压大于2000v。

所述第一进出口处设置有第一活动隔板，所述第一活动隔板可沿着管程轴线方向移动，所述第二进出口处设置第二活动隔板，所述第二活动隔板可沿着管程轴线方向移动。

所述冷媒进口连接的冷媒介质为氮气或氦气。

所述管程工作压力大于3mpa。

本发明的有益效果是：

1、在管程两端对称连接热端和冷端，同时使用压电陶瓷片替代传统的机械式活塞进行震荡，通过压电陶瓷片对工作气体进行压缩与膨胀，通过压缩腔内压缩膨胀后的气体进入回热器中进行热交换，根据压电陶瓷控制时序及相位进行交换，可以切换制热和制冷的动作，由于不使用机械式结构，可以有效的降低占地面积，减轻设备重量，杜绝工作噪音；

2、第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片采用正弦波频率，频率大于500hz，所述工作电压大于2000v，可以或得较高的制冷制热密度；

3、设置可沿着管程滑动的活动隔板，可以调节背压腔容积，使冷热不同端的背压腔能获得最优容积；

4、冷媒为氮气或氦气这种惰性气体，工作压力大于3mpa，可以保证工作腔工作的稳定性。

附图说明

图1是本发明实施例所述一种斯特林制冷制热一体机的整体结构示意图。

附图标记说明：

1为回热器、2为冷端、3为热端、4为第一压电陶瓷片、5为第二压电陶瓷片、6为第一背压腔、7为第二背压腔、8为第一端盖、9为第二端盖、11为壳程、12为管程、13为第一控制电极、14为第二控制电极、15为第一活动隔板、16为第二活动隔板、41为第一压缩腔、51为第二压缩腔、111为冷媒进口、121为第一进出口、122为第二进出口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作进一步说明。

实施例：

如图1所示，一种斯特林制冷制热一体机，包括回热器1、冷端2和热端3，回热器1包括壳程11和管程12，管程12为圆柱形套管，壳程11为同轴套设在管程12外部的同心圆套管，壳程11进出口连接冷媒进口111，管程12两端分别设置有第一进出口121和第二进出口122，第一进出口121远离第二进出口122的一端连接有第一压电陶瓷片4，第二进出口远122离第一进出口121的一端连接有第二压电陶瓷片5，第一压电陶瓷片4与第一进出口121之间形成第一背压腔6，第二压电陶瓷片5与第二进出口122之间形成第二背压腔7，第一压电陶瓷片4远离第一进出口121的一端设置有第一端盖8，第二压电陶瓷片5远离第二进出口122的一端设置有第二端盖9，第一端盖8与第一压电陶瓷片4之间形成第一压缩腔41，第二端盖9与第二压电陶瓷片5之间形成第二压缩腔51，第一端盖8连接冷端2，第二端盖9连接热端3，第一端盖8处设置有与第一压电陶瓷片4连接的第一控制电极13，第二端盖9处设置有与第二压电陶瓷片5连接的第二控制电极14，第一控制电极13与第二控制电极14通过控制时序及相位进行交替工作。

上述技术方案的工作原理如下：

在工作的时候，在回热器1的壳程11通过冷媒进口111通入冷媒介质，在管程12两端交替控制第一控制电机13和第二控制电机14，通过冷端2的第一控制电极13控制第一压电陶瓷片4震动，第一压电陶瓷片4震动在第一压缩腔41内对气体进行压缩制冷，将制冷后的第一背压腔6内的气体通过第一进出口121进入管程内部与冷媒进行换热，实现制冷作业，在需要进行制热的时候，关闭第一控制电机13，打开第二控制电机14，通过第二控制电机14带动第二压电陶瓷片5进行震动，对第二压缩腔51内的气体进行压缩制热，进而将加热后的第二背压腔7内的气体通过第二进出口122进入管程中与冷媒进行换热，实现制热作业，可以灵活的切换制冷制热动作，不需要机械结构，可以有效的减少占地面积，杜绝使用噪音，提高设备寿命。

第一压电陶瓷片4和第二压电陶瓷片5采用正弦波频率，频率大于500hz，工作电压大于2000v，可以获得较高的制冷制热密度。

第一进出口121处设置有第一活动隔板15，第一活动隔板15可沿着管程12轴线方向移动，第二进出口122处设置第二活动隔板16，第二活动隔板16可沿着管程12轴线方向移动，可以调节背压腔容积，使冷热不同端的背压腔能获得最优容积。

冷媒进口111连接的冷媒介质为氮气或氦气，管程12工作压力大于3mpa，可以保证工作腔工作的稳定性。

以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种斯特林制冷制热一体机，包括回热器(1)、冷端(2)和热端(3)，所述回热器(1)包括壳程(11)和管程(12)，所述管程(12)为圆柱形套管，所述壳程(11)为同轴套设在管程(12)外部的同心圆套管，所述壳程(11)进出口连接冷媒进口(111)，所述管程(12)两端分别设置有第一进出口(121)和第二进出口(122)，其特征在于，所述第一进出口(121)远离第二进出口(122)的一端连接有第一压电陶瓷片(4)，所述第二进出口(122)远离第一进出口(121)的一端连接有第二压电陶瓷片(5)，所述第一压电陶瓷片(4)与第一进出口(121)之间形成第一背压腔(6)，所述第二压电陶瓷片(5)与第二进出口(122)之间形成第二背压腔(7)，所述第一压电陶瓷片(4)远离第一进出口(121)的一端设置有第一端盖(8)，所述第二压电陶瓷片(5)远离第二进出口(122)的一端设置有第二端盖(9)，所述第一端盖(8)与第一压电陶瓷片(4)之间形成第一压缩腔(41)，所述第二端盖(9)与第二压电陶瓷片(5)之间形成第二压缩腔(51)，所述第一端盖(8)连接冷端(2)，所述第二端盖(9)连接热端(3)，所述第一端盖(8)处设置有与第一压电陶瓷片(4)连接的第一控制电极(13)，所述第二端盖(9)处设置有与第二压电陶瓷片(5)连接的第二控制电极(14)，所述第一控制电极(13)与第二控制电极(14)通过控制时序及相位进行交替工作。

2.根据权利要求1所述的一种斯特林制冷制热一体机，其特征在于，所述第一压电陶瓷片(4)和第二压电陶瓷片(5)采用正弦波频率，所述频率大于500hz，所述工作电压大于2000v。

3.根据权利要求1所述的一种斯特林制冷制热一体机，其特征在于，所述第一进出口(121)处设置有第一活动隔板(15)，所述第一活动隔板(15)可沿着管程(12)轴线方向移动，所述第二进出口(122)处设置第二活动隔板(16)，所述第二活动隔板(16)可沿着管程(12)轴线方向移动。

4.根据权利要求1所述的一种斯特林制冷制热一体机，其特征在于，所述冷媒进口(111)连接的冷媒介质为氮气或氦气。

5.根据权利要求1所述的一种斯特林制冷制热一体机，其特征在于，所述管程(12)工作压力大于3mpa。

技术总结
本发明公开了一种斯特林制冷制热一体机，包括回热器、冷端和热端，回热器的壳程进出口连接冷媒进口，管程两端对称压电陶瓷片，压电陶瓷片与靠近其一端的管程进出口之间形成背压腔，远离进出口的一端设置有端盖，第一端盖与压电陶瓷片之间形成压缩腔，其中一个端盖连接冷端，另一个端盖连接热端，端盖处设置有与压电陶瓷片连接的控制电极，通过控制电极控制不同的压电陶瓷片工作，可以取消机械结构，同时切换制冷制热动作，可以有效的减少占地面积，提高制冷制热效率，杜绝噪音，提高使用寿命。

技术研发人员：尹学先;李刚;牟毅;李葛;唐聪;徐涛;程释
受保护的技术使用者：成都仙德科技有限公司
技术研发日：2021.04.15
技术公布日：2021.08.10