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1、(10)申请公布号 CN 103913021 A (43)申请公布日 2014.07.09 CN 103913021 A (21)申请号 201310703591.4 (22)申请日 2013.12.19 10-2012-0157477 2012.12.28 KR F25B 41/06(2006.01) (71)申请人 现代自动车株式会社 地址 韩国首尔 (72)发明人 金泰完 安光原 (74)专利代理机构 北京戈程知识产权代理有限 公司 11314 代理人 程伟 王锦阳 (54) 发明名称 用于斯特林制冷机的整流单元 (57) 摘要 本发明公开了一种用于斯特林制冷机的整流 单元， 所述斯特林。
2、制冷机可以包括压缩部分， 所述 压缩部分通过活塞的往复移动压缩填充壳体的工 作流体 ； 膨胀部分， 所述膨胀部分通过活塞的往 复移动将在所述压缩部分处压缩的工作流体膨 胀 ； 以及回热部分， 所述回热部分使所述压缩部 分与所述膨胀部分流体连通， 并且可以通过重复 工作流体的等温压缩、 恒容过程和等温膨胀从而 在所述压缩部分处提供热， 并可在所述膨胀部分 处吸收热。所述整流单元可以适于使在所述压缩 部分与所述膨胀部分之间流动的工作流体的流动 统一。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利。
3、申请 权利要求书1页 说明书5页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103913021 A CN 103913021 A 1/1 页 2 1. 一种用于斯特林制冷机的整流单元， 所述斯特林制冷机包括压缩部分， 所述压缩部 分通过活塞的往复移动压缩填充壳体的工作流体 ； 膨胀部分， 所述膨胀部分通过活塞的往 复移动将在所述压缩部分处压缩的工作流体膨胀 ； 以及回热部分， 所述回热部分使所述压 缩部分与所述膨胀部分流体连通， 并且通过重复工作流体的等温压缩、 恒容过程和等温膨 胀从而在所述压缩部分处提供热， 并在所述膨胀部分处吸收热， 其中所述整流单元包括 ： 整流器， 所述整流器设置在位于所述。
4、壳体中的所述压缩部分或所述膨胀部分处的热交 换器的端部处并且整流从所述压缩部分或所述膨胀部分流出并且经过所述热交换器的工 作流体 ； 和 固定板， 所述固定板适于将所述整流器固定在所述热交换器的端部处， 其中所述整流单元适于统一在所述压缩部分与所述膨胀部分之间流动的工作流体的 流动。 2. 根据权利要求 1 所述的用于斯特林制冷机的整流单元， 其中所述整流器通过不规则 聚集丝线而形成。 3. 根据权利要求 1 所述的用于斯特林制冷机的整流单元， 其中所述固定板设置有在其 中插入有所述整流器的插入凹部。 4. 根据权利要求 3 所述的用于斯特林制冷机的整流单元， 其中所述固定板设置有穿透 所述插。
5、入凹部的多个穿透孔， 并且其中工作流体通过所述穿透孔流动。 5. 根据权利要求 1 所述的用于斯特林制冷机的整流单元， 其中密封构件介于所述固定 板的外周围与所述壳体的内周围之间。 6. 根据权利要求 1 所述的用于斯特林制冷机的整流单元， 其中密封构件介于所述热交 换器和所述固定板接触的表面与所述固定板之间。 7. 根据权利要求 1 所述的用于斯特林制冷机的整流单元， 其中所述壳体设置有朝向所 述热交换器相对于流动孔倾斜的倾斜表面， 工作流体通过所述流动孔流入或流出， 使得当 经过所述整流器的工作流体被排出时排出压力得到统一。 8. 根据权利要求 7 所述的用于斯特林制冷机的整流单元， 其中。
6、所述倾斜表面这样倾 斜， 使得所述倾斜表面相对于所述流动孔的直径从所述流动孔到所述整流器变大。 9. 根据权利要求 1 所述的用于斯特林制冷机的整流单元， 其中所述固定板通过卡环安 装在所述热交换器的端部处， 所述卡环安装在所述壳体中形成的环形凹槽中。 权 利 要 求 书 CN 103913021 A 2 1/5 页 3 用于斯特林制冷机的整流单元 0001 相关申请的交叉引用 0002 本申请要求 2012 年 12 月 28 日提交的韩国专利申请第 10-2012-0157477 号的优 先权， 该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。 技术领域 0003 本发明涉及用于斯特林制。
7、冷机的整流单元。更具体地， 本发明涉及用于斯特林制 冷机的整流单元， 所述整流单元通过在斯特林制冷机中的压缩部分和膨胀部分处使用的活 塞的往复移动从而使经受等温压缩或等温膨胀的工作流体的流动平稳。 背景技术 0004 通常地， 车辆的空调系统将车辆中的温度维持于合适温度而不考虑环境温度的变 化， 从而维持舒适的车内环境。 0005 这种空调系统包括压缩器， 所述压缩器压缩冷却剂 ； 冷凝器， 所述冷凝器冷凝在压 缩器处压缩的冷却剂 ； 膨胀阀， 所述膨胀阀迅速膨胀在冷凝器处冷凝和液化的冷却剂 ； 以 及蒸发器， 所述蒸发器蒸发在膨胀阀处膨胀的冷却剂并且通过使用冷却剂的蒸发潜热而冷 却空气。通过。
8、蒸发器冷却的空气被吹入到其中安装有空调系统的车厢中。 0006 然而， 常规的空调系统使用 CFC/HCFC 系列化合物作为充当工作流体的冷却剂。由 于 CFC/HCFC 系列化合物为化学稳定的化合物， 因而当其泄露至大气时以未分解状态达到 平流层。 此外， 其在平流层与太阳光的紫外线反应从而分解氯原子， 并且氯原子与臭氧反应 从而产生一氧化氯。氧化氯会破坏臭氧层。 0007 近来， 使用氦气或氮气代替 CFC/HCFC 系列化合物作为工作流体从而避免环境污 染。此外， 正在开发使用氦气或氮气作为工作流体的斯特林制冷机。根据斯特林制冷机， 通 过在等温膨胀时发生的吸热反应使工作流体冷却至超低温。
9、度， 并且使用冷却的工作流体通 过重复工作流体的等温压缩、 恒容过程、 等温膨胀和恒容过程从而冷却车辆。 0008 然而， 当在压缩部分与膨胀部分之间流动的工作流体经过在斯特林制冷机中的工 作流体的等温压缩和等温膨胀处的位于压缩部分与膨胀部分之间的回热 （regenerating） 部分时， 工作流体可能由于工作流体的流动路径中的压力失衡而不能平稳流动。 因此， 斯特 林制冷机的效率可能劣化。 0009 公开于本发明的背景部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解， 而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技 术。 发明内容 0010 本发明的各个方面。
10、致力于提供用于斯特林制冷机的整流单元， 其优点在于通过根 据应用于斯特林制冷机的压缩部分和膨胀部分的活塞的往复移动而使经受等温压缩或等 温膨胀的工作流体的流动平稳从而当工作流体流动时达到压力平衡并且改进斯特林制冷 说 明 书 CN 103913021 A 3 2/5 页 4 机的效率。 0011 在本发明的一个方面， 一种用于斯特林制冷机的整流单元可以包括压缩部分， 所 述压缩部分通过活塞的往复移动压缩填充壳体的工作流体 ； 膨胀部分， 所述膨胀部分通过 活塞的往复移动而使在所述压缩部分处压缩的工作流体膨胀 ； 以及回热部分， 所述回热部 分使所述压缩部分与所述膨胀部分流体连通， 并且通过重复。
11、工作流体的等温压缩、 恒容过 程和等温膨胀从而在所述压缩部分处提供热， 并在所述膨胀部分处吸收热， 所述整流单元 可以包括 ： 整流器， 所述整流器设置在位于所述壳体中的所述压缩部分或所述膨胀部分处 的热交换器的端部处并且整流从所述压缩部分或所述膨胀部分流出并且经过所述热交换 器的工作流体 ； 以及固定板， 所述固定板适于将所述整流器固定在所述热交换器的端部处， 其中所述整流单元适于统一在所述压缩部分与所述膨胀部分之间流动的工作流体的流动。 0012 所述整流器通过不规则聚集丝线而形成。 0013 所述固定板设置有在其中插入所述整流器的插入凹部。 0014 所述固定板设置有穿透所述插入凹部的多。
12、个穿透孔， 并且其中工作流体通过所述 穿透孔流动。 0015 密封构件介于所述固定板的外周围与所述壳体的内周围之间。 0016 密封构件介于所述热交换器和所述固定板接触的表面与所述固定板之间。 0017 所述壳体设置有朝向所述热交换器相对于流动孔倾斜的倾斜表面， 工作流体通过 所述流动孔流入或流出， 从而使得当经过所述整流器的工作流体被排出时排出压力得到统 一。 0018 所述倾斜表面这样倾斜， 使得所述倾斜表面相对于所述流动孔的直径从所述流动 孔到所述整流器变大。 0019 所述固定板通过卡环被固定在所述热交换器的端部处， 所述卡环安装于在所述壳 体中形成的环形凹槽中。 0020 通过纳入本。
13、文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体描 述， 本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。 附图说明 0021 图 1 为使用根据本发明的示例性实施方案的用于斯特林制冷机的整流单元的斯 特林制冷机的示意图。 0022 图 2 为使用根据本发明的示例性实施方案的用于斯特林制冷机的整流单元的斯 特林制冷机的局部剖除立体图。 0023 图 3 为使用根据本发明的示例性实施方案的用于斯特林制冷机的整流单元的斯 特林制冷机的局部横截面图。 0024 图 4 为根据本发明的示例性实施方案的用于斯特林制冷机的整流单元和热交换 器的分解立体图。 0025 应当了。
14、解， 所附附图并非按比例地绘制， 显示了说明本发明的基本原理的各种特 征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征 （包括例如具体尺寸、 方向、 位 置和形状） 将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。 0026 在这些图中， 贯穿附图的多幅图， 附图标记涉及本发明的相同或等同的部分。 说 明 书 CN 103913021 A 4 3/5 页 5 具体实施方式 0027 下面将详细参考本发明的各个实施方案， 这些实施方案的实例被显示在附图中并 描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述， 应当理解本说明书并非旨在 将本发明限制为那些示例性实施方案。 相反， 本发明旨在不但覆。
15、盖这些示例性实施方案， 而 且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、 修改形式、 等价形式及其它实施方案。 0028 下面将参考附图对本发明的示例性实施方案进行详细描述。 0029 应理解本说明书和附图中描述的示例性实施方案仅为本发明的一些示例性实施 方案而不代表本发明的所有示例性实施方案， 因此在本发明的申请日中可以存在各种修改 形式和等同布置。 0030 图 1 为使用根据本发明的示例性实施方案的用于斯特林制冷机的整流单元的斯 特林制冷机的示意图， 图 2 为使用根据本发明的示例性实施方案的用于斯特林制冷机的整 流单元的斯特林制冷机的局部剖除立体图， 。
16、图 3 为使用根据本发明的示例性实施方案的用 于斯特林制冷机的整流单元的斯特林制冷机的局部横截面图， 并且图 4 为根据本发明的示 例性实施方案的用于斯特林制冷机的整流单元和热交换器的分解立体图。 0031 参考图 1， 使用根据本发明的示例性实施方案的整流单元 10 的斯特林制冷机通过 旋转轴 103 运行。旋转轴 103 通过滑轮 101 接收来自车辆的发动机的驱动扭矩， 并因此旋 转。 斯特林制冷机包括压缩部分110， 所述压缩部分110通过活塞107的往复移动压缩填充 壳体 109 的工作流体 ； 膨胀部分 120， 所述膨胀部分 120 通过活塞 107 的往复移动将在压缩 部分 1。
17、10 处压缩的工作流体膨胀 ； 以及回热部分 130， 所述回热部分 130 使压缩部分 110 与 膨胀部分 120 流体连通。 0032 斯特林制冷机在压缩部分 110 处提供热并且工作流体的温度升高。加热的工作流 体在通过连接管 140 而连接至压缩部分 110 的回热部分 130 处回热。之后， 膨胀部分 120 吸收来自工作流体的热并且将工作流体冷却至超低温度。通过工作流体的等温压缩、 恒容 过程和等温膨胀从而实现提供热、 回热， 和吸收热。 0033 这里， 在膨胀部分 120 处冷却的工作流体与通过设置在车辆中的热交换器循环的 另一工作流体进行热交换。 通过与工作流体热交换而冷却。
18、的另一工作流体将排入车辆车厢 中的空气冷却。因此， 可以实现车辆的空气调节。 0034 活塞 107 安装在穿透压缩部分 110 和膨胀部分 120 的旋转轴 103 处。因此， 如果 工作流体在压缩部分 110 处压缩， 则工作流体在膨胀部分 120 处膨胀。通过活塞 107 形成 预定角度， 并且活塞 107 通过一对斜板 105 而安装在旋转轴 103 处， 所述一对斜板 105 分别 设置在压缩部分 110 和膨胀部分 120 中。 0035 此外， 用于通过活塞 107 的往复移动压缩或膨胀工作流体的压缩室 111 和膨胀室 121 分别在压缩部分 110 和膨胀部分 120 中形成。
19、。 0036 此外， 设置在壳体109处的热交换器150分别包括在压缩部分110和膨胀部分120 中。 0037 根据本发明的示例性实施方案的用于斯特林制冷机的整流单元 10 适于通过设置 在压缩部分 110 和膨胀部分 120 中的活塞 107 的往复移动而使经受等温压缩或等温膨胀的 说 明 书 CN 103913021 A 5 4/5 页 6 工作流体的流动平稳。因此， 当工作流体流动时达到压力平衡并且改进斯特林制冷机的效 率。 0038 出于这些目的， 如图2至图4所示， 根据本发明的示例性实施方案的用于斯特林制 冷机的整流单元 10 包括整流器 11 和固定板 13。 0039 整流器。
20、 11 设置在热交换器 150 的两个端部处并且整流从压缩部分 110 或膨胀部 分 120 排出并且经过热交换器 150 的工作流体。 0040 在此， 整流器 11 通过不规则聚集丝线而形成， 从而当流入压缩部分 110 或膨胀部 分 120 的工作流体从压缩部分 110 或膨胀部分 120 中排出时， 使工作流体的流动压力统一。 0041 此外， 固定板 13 将整流器 11 固定在热交换器 150 的两端处。 0042 在固定板 13 的表面处形成用于接收设置在热交换器 150 的端部处的整流器 11 的 插入凹部 15 和对应于插入凹部 15 并且使工作流体流动的多个穿透孔 17。热。
21、交换器 150 通 过穿透孔 17 与压缩部分 110 或膨胀部分 120 流体连通。 0043 因此， 固定板 13 使工作流体通过穿透孔 17 流入整流器 11 和热交换器 150 中。此 时， 当工作流体经过整流器 11 时， 工作流体的流动压力得到统一。因此， 整流器 11 使工作 流体的流动平稳。 0044 密封构件 19 可以介于固定板 13 的外周围与壳体 109 的内周围之间。 0045 此外， 密封构件 19 可以介于热交换器 150 和固定板 13 接触的表面与固定板 13 之 间。 0046 密封构件 19 避免工作流体在固定板 13 的外周围与壳体 109 的内周围之间。
22、和在固 定板 13 与热交换器 150 的表面之间泄露。 0047 固定板 13 通过卡环 23 安装在热交换器 150 的两个端部处， 所述卡环 23 安装在壳 体 109 中形成的环形凹槽 21 处。因此， 固定板 13 固定在壳体 109 中。 0048 在本示例性实施方案中， 卡环 23 将整流器 11 和固定板 13 固定至热交换器 150 的 端部并且还将热交换器 150 固定在压缩部分 110 或膨胀部分 120 中。 0049 同时， 在本示例性实施方案中， 壳体109的表面设置有朝向热交换器150相对于流 动孔 25 倾斜的倾斜表面 27， 工作流体通过所述流动孔 25 流入。
23、或流出， 使得当经过整流器 11 的工作流体被排出时排出压力得到统一。 0050 这里， 倾斜表面 27 这样倾斜， 使得倾斜表面 27 相对于流动孔 25 的直径从流动孔 25 到整流器 11 变大。 0051 因此， 当经过整流器11时， 已经经过热交换器150的工作流体的压力得到统一， 然 后工作流体从整流器 11 中排出。当工作流体通过流动孔 25 排出时， 沿着倾斜表面 27 引导 工作流体从而在流动孔 25 处产生统一的压力。 0052 也就是说， 当已经经过整流器 11 的工作流体经过变窄的连接管 140 时， 倾斜表面 27 引导工作流体使其以统一的压力经过连接管 140。因此。
24、， 倾斜表面 27 以及整流器 11 将 工作流体的压力统一从而使工作流体的流动平稳。 0053 如果应用根据本发明的示例性实施方案的用于斯特林制冷机的整流单元 10， 当工 作流体经过热交换器 150 时， 则根据设置在压缩部分 110 和膨胀部分 120 中的活塞 107 的 往复移动而经受等温压缩或等温膨胀的工作流体的压力得到统一。因此， 工作流体在压缩 部分 110、 膨胀部分 120 和回热部分 130 之间的流动可以得到平稳。 说 明 书 CN 103913021 A 6 5/5 页 7 0054 此外， 由于当经过具有较小直径的连接管 140 时工作流体的平稳流动具有压力平 衡，。
25、 因而压缩部分 110 和膨胀部分 120 中的工作流体的压缩比和膨胀比可以得到进一步改 进。因此， 斯特林制冷机的效率可以得到改进。 0055 为了方便解释和精确限定所附权利要求， 术语 “上” 、“下” 、“内” 和 “外” 被用于参 考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方案的特征。 0056 前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。 前面 的描述并不旨在成为穷举的， 也并不旨在把本发明限制为所公开的精确形式， 显然， 根据上 述教导很多改变和变化都是可能的。前面的描述并不旨在成为穷举的， 也并不旨在把本发 明限制为所公开的精确形式， 显然， 根据上述教导及其各种选择形式和修改形式， 很多改变 和变化都是可能的。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。 说 明 书 CN 103913021 A 7 1/3 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 103913021 A 8 2/3 页 9 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103913021 A 9 3/3 页 10 图 4 说 明 书 附 图 CN 103913021 A 10 。