工程

29 62008 2Vol.29,No.60253-4339(2008)06-0051-06

1 200093; 2 200083 相对于传统的蒸汽压缩节流制冷系统，采用斯特林制冷循环的新型制冷系统具有高效率﹑“绿色”制冷剂﹑制冷温区广等特点，在环保及节能方面具有明显的优势。通过对国内外斯特林制冷技术用于商业制冷领域的发展进行综述，展望了这种极具潜力的制冷技术的前景。最后，大冷量中温区斯特林制冷机和冷头到冷空间的冷量传递作为斯特林制冷的两个关键技术分别进行了介绍。

热工学；斯特林制冷机；综述；商业制冷

：TB61+93 ：A

Review of Stirling Cooler Key Technologies Applied in

Commercial Refrigeration

Chen Xi1 Zhang Hua1 Wu Yinong2

(1. College of Power Engineering, University of Shanghai for Science & Technology, Shanghai, 200093, China; 2. Shanghai Institute of Technical Physics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai, 200083, China)

Abstract New refrigeration systems based on the Stirling cycle have remarkable advantages in energy saving and environment protection because of higher efficiency, using green refrigerant, and larger range of cooling temperature compared with conventional vapor compression systems. The research development of Stirling refrigeration technology for commercial application is described, and the prospects of the Stirling refrigeration technology are stated. In addition, the two key technologies of Stirling refrigeration, high capacity Stirling cooler for intermediate lift temperature and heat transfer between the cold end of Stirling cooler and the cooling space, are presented respectively.

Keywords Pyrology; Stirling cooler; Summary; Commerce refrigeration

斯特林制冷机是利用膨胀气缸内气体周期性膨胀和压缩来制取冷量的一种气体机械制冷机，其理论制冷效率为卡诺效率[1~2]。19世纪60年代A. Kirk利用逆向斯特林循环进行制冷获得成功以来，斯特林制冷技术发展已有一百多年历史。一直以来，由于技术成本和生产成本较高的原因，斯特林制冷机主要用于航天领域及红外探测器件的冷却，制冷温度大都低于100K，制冷量较小，在几毫瓦到几瓦范围内。20世纪80年代以后，随着斯特林制冷技术的成熟，其设计和制造成本逐年下降，斯特林制冷机的应用面和产量逐渐增加。特别是传统制冷系统由于ODP(臭氧层破坏)和GWP(温室效应)而受到越来越严格的限制，这为斯特林制冷技术的蓬勃发展提供了难得的历史机遇。斯特林制冷与传统的蒸气压缩节流制冷有极大的不同，斯特林制冷

技术一般采用整体式斯特林制冷机作为冷源，其原理是氦气膨胀制冷，因而无节流系统和蒸发器。相对于传统的蒸汽压缩节流制冷系统，采用斯特林制冷系统具有高效率、“绿色”制冷剂、制冷温区广等特点，在环保及节能方面具有明显的优势[2~4]。

1 一般来说，120K是普冷(制冷)和深冷(低温)的分界点，低于120K称为深冷(低温)技术，高于120K称为普冷(制冷)技术。上世纪90年代以来，国内外的斯特林技术研究机构先后提出并研制了可用于商业制冷(制冷温度高于120K)领域的斯特林制冷系统，其主要的研究机构包括美国的Sunpower公司、Infinia(STC)公司、以色列IST公司、法国电力公司、日本Twinbird公司、新西兰的

收稿日期：2008年5月22日

5