斯特林制冷机及其制冷量的测量装置

专利摘要:
本实用新型涉及制冷机技术领域，提供了一种斯特林制冷机的制冷量的测量装置，包括用于将制冷机冷头的温度维持在77K的加热片以及用于测量制冷机冷头的温度的测量组件，所述测量组件包括连接制冷机的杜瓦的二极管以及测量所述二极管的万用表。本实用新型的一种斯特林制冷机的制冷量的测量装置，通过加热片、二极管以及万用表的配合实现了制冷机的制冷量的精确测量。
公开号:CN214333095U
申请号:CN202022870928.9U
申请日:2020-12-04
公开日:2021-10-01
发明作者:王天太；王立保；黄立
申请人:Wuhan Gaoxin Technology Co ltd；
IPC主号:F25B9-14

专利说明:
[n0001] 本实用新型涉及制冷机技术领域，具体为一种斯特林制冷机及其制冷量的测量装置。
[n0002] 旋转整体式斯特林制冷机是采用逆斯特林循环的主动型制冷设备，制冷机由旋转电机驱动，压缩机和膨胀机集合成一体，具有体积小、重量轻等结构优点。旋转整体式斯特林制冷机作为低温电子器件、超导器件、红外探测器等的冷源，在红外热像仪、红外夜视、导弹制导等民用和军事装备上得到广泛应用。
[n0003] 制冷机在77K时的制冷量是其制冷能力的重要评价指标，但由于制冷机冷头位置位于杜瓦的真空环境中，难以直接、准确测量制冷量。
[n0004] 本实用新型的目的在于提供一种斯特林制冷机的制冷量的测量装置，实现了制冷量的精确测量。
[n0005] 为实现上述目的，本实用新型实施例提供如下技术方案：一种斯特林制冷机的制冷量的测量装置，包括用于将制冷机冷头的温度维持在77K的加热片以及用于测量制冷机冷头的温度的测量组件，所述测量组件包括连接制冷机的杜瓦的二极管以及测量所述二极管的万用表。
[n0006] 进一步，还包括用于给所述加热片供电的供电组件。
[n0007] 进一步，所述供电组件包括双通道直流稳压电源，所述双通道直流稳压电源的其中一个通道与所述加热片电连接，另外一个通道与制冷机电连接。
[n0008] 进一步，所述加热片为100Ω的铂电阻。
[n0009] 进一步，所述二极管为2N2222型测温二极管。
[n0010] 本实用新型实施例提供另一种技术方案：一种斯特林制冷机，包括上述的斯特林制冷机的制冷量的测量装置。
[n0011] 进一步，还包括杜瓦，所述加热片和所述二极管均封装在所述杜瓦的冷盘上。
[n0012] 进一步，所述杜瓦内为真空封装，且内部真空度在10^-5Pa～10^-4Pa之间。
[n0013] 进一步，还包括用于驱使制冷机旋转的旋转电机。
[n0014] 进一步，还包括集合成一体的压缩机和膨胀机。
[n0015] 与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：一种斯特林制冷机的制冷量的测量装置，通过加热片、二极管以及万用表的配合实现了制冷机的制冷量的精确测量。
[n0016] 图1为本实用新型实施例提供的一种斯特林制冷机的制冷量的测量装置的示意图；
[n0017] 附图标记中：1-制冷机；2-杜瓦；3-加热片；4-二极管；5-双通道直流稳压电源；6-万用表。
[n0018] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[n0019] 请参阅图1，本实用新型实施例提供一种斯特林制冷机的制冷量的测量装置，包括用于将制冷机冷头的温度维持在77K的加热片3以及用于测量制冷机冷头的温度的测量组件，所述测量组件包括连接制冷机的杜瓦2的二极管4以及测量所述二极管4的万用表6。在本实施例中，杜瓦在一定环境温度下冷损Q_d是定值，通过给加热片3施加合适的工作电压U_r，其中加热片3的电阻为R，加了工作电压后可以使冷头温度稳定在77K(开尔文)附近，根据能量平衡方程即可得到制冷机1的77K制冷量的获取公式为其中加热片3的电阻R为定值，冷损Q_d是定值，给的工作电压U_r也是知晓的，因此可以精准地获得制冷机1的制冷量Q_c。在这其中，通过二极管4和万用表6来监测杜瓦冷头温度，具体地，先将万用表6的档位切换至二极管4档，待得二极管4的温度低于77K时，开始为加热片3施加适当的电压，加热片3在冷头发热后使二极管4温度稳定在77K。需要注意的是，本实施例测量的制冷量与环境温度有关，因此需要先测得特定环境温度，冷头温度为77K时杜瓦2的冷损，然后由此测量该环境温度制冷机1的77K制冷量，如此也可以通过特定环境温度，不同冷头温度时杜瓦2的冷损，以测量制冷机1的不同工作温度时的制冷量。
[n0020] 以下为具体实施例：
[n0021] 作为本实用新型实施例的优化方案，请参阅图1，本测量装置还包括用于给所述加热片3供电的供电组件。在本实施例中，采用专门的供电组件给加热片3持续供电，使其能够在冷头发热后使二极管4温度稳定在77K。
[n0022] 进一步优化上述方案，请参阅图1，所述供电组件包括双通道直流稳压电源5，所述双通道直流稳压电源5的其中一个通道与所述加热片3电连接，另外一个通道与制冷机1电连接。在本实施例中，供电的方式可以采用双通道直流稳压电源5，该电源具有两个通道，可以让其中一个通道给加热片3提供电压，让另外一个通道给制冷机1提供驱动电压。在使用时，先设定其中一个通道，例如通道2的电压为制冷机1的额定定压，打开电源通道2，使制冷机1开环工作，在这其中，可以在制冷机1的供电范围内，可以增加或降低供电电压，实现加速或减缓冷头的降温速率。接着，通过万用表6监测杜瓦冷头温度，待二极管4温度低于77K时，打开电源通道1，为加热片3提供适当的电压，加热片3在冷头发热后即可使二极管4温度稳定在77K。当然，通道1和通道2是可以互换使用的，本实施例对此不作限定。另外，除了采用双通道直流稳压电源5以外，也还可以采用多电源或多通道电源等供电形式。
[n0023] 作为本实用新型实施例的优化方案，所述加热片3为100Ω的铂电阻。在本实施例中，加热片3可以采用阻值为100欧姆的铂电阻，当然也可以选择其他现有可达到要求的产品替代，本实施例对此也不作限定。
[n0024] 作为本实用新型实施例的优化方案，所述二极管4为2N2222型测温二极管4。在本实施例中，二极管4采用型号为2N2222的测温二极管4，当然也可以选择其他现有可达到要求的产品替代，本实施例对此也不作限定。
[n0025] 本实用新型实施例提供一种斯特林制冷机1，包括上述的斯特林制冷机1的制冷量的测量装置。在本实施例中，在现有斯特林制冷机1中采用了上述的测量装置可以精准地获得制冷机1的制冷量。具体地，杜瓦在一定环境温度下冷损Q_d是定值，通过给加热片3施加合适的工作电压U_r，其中加热片3的电阻为R，加了工作电压后可以使冷头温度稳定在77K(开尔文)附近，根据能量平衡方程即可得到制冷机1的77K制冷量的获取公式为其中加热片3的电阻R为定值，冷损Q_d是定值，给的工作电压U_r也是知晓的，因此可以精准地获得制冷机1的制冷量Q_c。在这其中，通过二极管4和万用表6来监测杜瓦冷头温度，具体地，先将万用表6的档位切换至二极管4档，待得二极管4的温度低于77K时，开始为加热片3施加适当的电压，加热片3在冷头发热后使二极管4温度稳定在77K。需要注意的是，本实施例测量的制冷量与环境温度有关，因此需要先测得特定环境温度，冷头温度为77K时杜瓦2的冷损，然后由此测量该环境温度制冷机1的77K制冷量，如此也可以通过特定环境温度，不同冷头温度时杜瓦2的冷损，以测量制冷机1的不同工作温度时的制冷量。
[n0026] 作为本实用新型实施例的优化方案，请参阅图1，本制冷机1还包括杜瓦2，所述加热片3和所述二极管4均封装在所述杜瓦2的冷盘上。所述杜瓦2内为真空封装，且内部真空度在10^-5Pa～10^-4Pa之间。在本实施例中，加热片3和二极管4是封装在杜瓦2冷盘上的，杜瓦2通过高真空封装实现隔热，其内部真空度约为10^-5Pa～10^-4Pa，检测得到特定环境温度下杜瓦2冷损(@77K)为Q_d。
[n0027] 作为本实用新型实施例的优化方案，请参阅图1，本制冷机1还包括用于驱使制冷机1旋转的旋转电机以及集合成一体的压缩机和膨胀机。在本实施例中，本制冷机1为旋转整体式斯特林制冷机1，它包括有压缩机和膨胀机。
[n0028] 尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

权利要求:
Claims (10)
[0001] 1.一种斯特林制冷机的制冷量的测量装置，其特征在于：包括用于将制冷机冷头的温度维持在77K的加热片以及用于测量制冷机冷头的温度的测量组件，所述测量组件包括连接制冷机的杜瓦的二极管以及测量所述二极管的万用表。
[0002] 2.如权利要求1所述的斯特林制冷机的制冷量的测量装置，其特征在于：还包括用于给所述加热片供电的供电组件。
[0003] 3.如权利要求2所述的斯特林制冷机的制冷量的测量装置，其特征在于：所述供电组件包括双通道直流稳压电源，所述双通道直流稳压电源的其中一个通道与所述加热片电连接，另外一个通道与制冷机电连接。
[0004] 4.如权利要求1所述的斯特林制冷机的制冷量的测量装置，其特征在于：所述加热片为100Ω的铂电阻。
[0005] 5.如权利要求1所述的斯特林制冷机的制冷量的测量装置，其特征在于：所述二极管为2N2222型测温二极管。
[0006] 6.一种斯特林制冷机，其特征在于：包括如权利要求1-5任一所述的斯特林制冷机的制冷量的测量装置。
[0007] 7.如权利要求6所述的斯特林制冷机，其特征在于：还包括杜瓦，所述加热片和所述二极管均封装在所述杜瓦的冷盘上。
[0008] 8.如权利要求7所述的斯特林制冷机，其特征在于：所述杜瓦内为真空封装，且内部真空度在10^-5Pa～10^-4Pa之间。
[0009] 9.如权利要求6所述的斯特林制冷机，其特征在于：还包括用于驱使制冷机旋转的旋转电机。
[0010] 10.如权利要求6所述的斯特林制冷机，其特征在于：还包括集合成一体的压缩机和膨胀机。

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同族专利:

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公开号 | 公开日

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引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2021-10-01| GR01| Patent grant|

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2021-10-01| GR01| Patent grant|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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CN202022870928.9U|CN214333095U|2020-12-04|2020-12-04|斯特林制冷机及其制冷量的测量装置|CN202022870928.9U| CN214333095U|2020-12-04|2020-12-04|斯特林制冷机及其制冷量的测量装置|