本發(fā)明涉及制冷機，優(yōu)選地涉及應(yīng)用于量子計算機的稀釋制冷機，尤其涉及一種閥分離型并聯(lián)結(jié)構(gòu)雙向進氣脈管制冷機。

背景技術(shù)：

1、稀釋制冷機對于推動量子計算技術(shù)的發(fā)展具有重要意義，關(guān)系到量子計算機的性能。閥分離型脈管制冷機振動小，可以進行電隔離，廣泛用作量子計算機中的稀釋制冷機，是其核心部件之一。目前閥分離型脈管制冷機主流機型其在4.2k的制冷量約為1.5-2.0w,隨著量子計算對于量子比特的操控數(shù)量越來越多，對脈管制冷機的冷量要求越來越大，目前操控1000量子比特的量子計算機需要4.2k制冷量為4.5w的脈沖管制冷機。為此，通?？刹捎?臺4.2k制冷量1.5-2.0w的制冷機集成到一起，或采用一臺4.2k制冷量4.5w的脈沖管制冷機。采用一臺4.5w大冷量脈管制冷機相比采用3臺1.5-2.0w小冷量的脈管制冷機至少可以減少50%體積占用，并且可以減少多臺脈管制冷機一起運行的共振問題。然而，在研制更大制冷量的閥分離型脈管制冷機，最直接且有效的技術(shù)路線是加大脈管和回?zé)崞鞯捏w積，但隨著體積增大，回?zé)崞鞯男蕰眲∠陆担@也是研制更大制冷量脈管制冷機存在的問題與挑戰(zhàn)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于解決前述討論的技術(shù)問題，由此提供了一種閥分離型并聯(lián)結(jié)構(gòu)雙向進氣脈管制冷機，具體如下：

2、一種閥分離型并聯(lián)結(jié)構(gòu)雙向進氣脈管制冷機，由壓縮機、分離型配氣閥以及兩臺以上的雙向進氣脈管制冷機組成，兩臺以上的脈管制冷機以并聯(lián)結(jié)構(gòu)集成連接在同一個法蘭上，并且共用一個分離型配氣閥和壓縮機，壓縮機進氣和回氣由同一分離型配氣閥執(zhí)行。同時，兩臺以上的雙向進氣脈管制冷機圍繞位于法蘭中心的主進出氣口沿徑向方向呈圓周對稱布置，使得氣流在流經(jīng)每臺脈管制冷機的一級、二級脈管氣庫小孔和一級、二級雙向進氣小孔產(chǎn)生的機械力可以互相抵消。

3、進一步地，集成在同一個法蘭上的每臺雙向進氣脈管制冷機各自包括一級脈管氣庫、二級脈管氣庫、一級脈管氣庫小孔、二級脈管氣庫小孔、一級脈管雙向進氣小孔、二級脈管雙向進氣小孔、一級脈管熱端換熱器、二級脈管熱端換熱器、一級脈管、二級脈管、一級回?zé)崞?、二級回?zé)崞鳌⒁患壚涠算~塊、一級脈管和回?zé)崞鬟B接通路、二級脈管和回?zé)崞鬟B接通路、二級脈管冷端換熱器以及二級冷端銅塊；

4、進一步地，每臺雙向進氣脈管制冷機可以包括不同結(jié)構(gòu)的回?zé)崞骱蛽Q熱器；

5、進一步地，每臺雙向進氣脈管制冷機在制冷機部分可共用一級和二級冷端銅塊；

6、進一步地，作為可選技術(shù)方案，每臺雙向進氣脈管制冷機可以分別單獨設(shè)置一級和二級冷端銅塊；

7、進一步地，可以分別對每臺雙向進氣脈管制冷機進行調(diào)相，以達到各自最佳制冷性能；

8、在上述內(nèi)容基礎(chǔ)上，本發(fā)明還進一步提供了一種閥分離型并聯(lián)結(jié)構(gòu)雙向進氣脈管制冷機的控制方法，包括如下步驟：s1：控制壓縮機啟動，將壓縮后的高壓氦氣送入到分離型配氣閥；s2：控制所述分離型配氣閥使其旋轉(zhuǎn)到進氣狀態(tài)，氦氣通過交匯處后均勻進入每臺雙向進氣脈管制冷機；s3：氦氣進入每臺雙向進氣脈管制冷機的一級回?zé)崞鞣艧岷鬁囟冉档?，降溫后的氦氣一部分進入一級脈管壓縮一級脈管中的氦氣，被壓縮的氦氣通過一級脈管熱端換熱器散熱，并且通過調(diào)節(jié)一級脈管氣庫小孔的開度進行一級調(diào)相；s4：降溫后的另一部分氦氣進入二級回?zé)崞鬟M一步降溫，降溫后的氦氣進入二級脈管壓縮二級脈管中的氦氣，被壓縮的氦氣在二級脈管熱端換熱器散熱，并且通過調(diào)節(jié)二級脈管氣庫小孔的開度進行二級調(diào)相；s5：調(diào)節(jié)壓縮機出氣口與一級脈管熱端換熱器以及二級脈管熱端換熱器之間的一級脈管雙向進氣小孔和二級脈管雙向進氣小孔以實現(xiàn)雙向進氣調(diào)節(jié)；s6：控制分離型配氣閥旋轉(zhuǎn)到回氣狀態(tài)，使一級脈管和二級脈管中被壓縮的氦氣膨脹降溫，由此降低一級脈管冷端銅塊和二級脈管冷端銅塊的溫度；s7：氦氣經(jīng)過一級回?zé)崞骱投壔責(zé)崞骱蠼?jīng)過配氣閥返回壓縮機回氣口完成循環(huán)。

9、本發(fā)明通過將兩臺以上雙向進氣脈管制冷機集成到一個法蘭上，共用一個閥分離型配氣閥，使得脈管制冷機系統(tǒng)在達到更大的制冷量的同時，避免了單臺制冷機由于使用更大尺寸的的回?zé)崞骱兔}管而導(dǎo)致的回?zé)崞餍式档偷膯栴}。進一步，閥分離型并聯(lián)結(jié)構(gòu)雙向進氣脈管制冷機的進氣和回氣由同一配氣結(jié)構(gòu)執(zhí)行，并且兩臺以上的雙向進氣脈管制冷機圍繞位于法蘭中心的進出氣口沿徑向方向呈圓周對稱布置，使得氣流在流經(jīng)每臺脈管制冷機的一級、二級脈管氣庫小孔和一級、二級脈管雙向進氣小孔產(chǎn)生的機械力可以互相抵消，這樣多臺雙向進氣脈管制冷機的氣路也處于對稱結(jié)構(gòu)，可以有效抑制振動；再進一步，每臺脈管制冷機可以包括不同結(jié)構(gòu)的回?zé)崞骱蛽Q熱器，由此可以提供不同冷量的組合以提高制冷機對不同場合和需求的適用性；更進一步，每臺脈管制冷機可以各自分別進行調(diào)相，以達到每臺脈管制冷機的最佳性能。

技術(shù)特征：

1.一種閥分離型并聯(lián)結(jié)構(gòu)雙向進氣脈管制冷機，由壓縮機、分離型配氣閥以及兩臺以上的雙向進氣脈管制冷機組成，其特征在于：兩臺以上的脈管制冷機以并聯(lián)結(jié)構(gòu)集成連接在同一個法蘭上，并且共用一個分離型配氣閥和壓縮機，壓縮機進氣和回氣由同一分離型配氣閥執(zhí)行；同時，兩臺以上的雙向進氣脈管制冷機圍繞位于法蘭中心的進出氣口沿徑向方向呈圓周對稱布置，使得氣流在流經(jīng)每臺脈管制冷機的一級、二級脈管氣庫小孔和一級、二級脈管雙向進氣小孔產(chǎn)生的機械力互相抵消。

2.如權(quán)利要求1所述的閥分離型并聯(lián)結(jié)構(gòu)雙向進氣脈管制冷機，集成在同一個法蘭上的每臺雙向進氣脈管制冷機各自包括一級脈管氣庫、二級脈管氣庫、一級脈管氣庫小孔、二級脈管氣庫小孔、一級脈管雙向進氣小孔、二級脈管雙向進氣小孔、一級脈管熱端換熱器、二級脈管熱端換熱器、一級脈管、二級脈管、一級回?zé)崞?、二級回?zé)崞?、一級冷端、一級脈管和回?zé)崞鬟B接通路、二級脈管和回?zé)崞鬟B接通路、二級脈管冷端換熱器以及二級冷端。

3.如權(quán)利要求2所述的閥分離型并聯(lián)結(jié)構(gòu)雙向進氣脈管制冷機，每臺雙向進氣脈管制冷機包括不同結(jié)構(gòu)的回?zé)崞骱蛽Q熱器。

4.如權(quán)利要求2或3所述的閥分離型并聯(lián)結(jié)構(gòu)雙向進氣脈管制冷機，兩臺以上的雙向進氣脈管制冷機在制冷機部分的一級冷端和二級冷端共用一個冷端銅塊。

5.如權(quán)利要求2或3所述的閥分離型并聯(lián)結(jié)構(gòu)雙向進氣脈管制冷機，兩臺以上的雙向進氣脈管制冷機分別單獨設(shè)置一級和二級冷端銅塊。

6.如權(quán)利要求2或3所述的閥分離型并聯(lián)結(jié)構(gòu)雙向進氣脈管制冷機，分別對每臺雙向進氣脈管制冷機進行調(diào)相，以達到各自最佳制冷性能。

7.一種權(quán)利要求2-6所述的閥分離型并聯(lián)結(jié)構(gòu)雙向進氣脈管制冷機的控制方法，包括如下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種閥分離型并聯(lián)結(jié)構(gòu)雙向進氣脈管制冷機，通過將兩臺以上雙向進氣脈管制冷機集成到一個法蘭上，共用一個閥分離型配氣閥，進氣和回氣由同一配氣結(jié)構(gòu)執(zhí)行，使得雙向進氣脈管制冷機系統(tǒng)在達到更大的制冷量的同時，避免了單臺制冷機由于使用更大尺寸的的回?zé)崞骱兔}管而導(dǎo)致的回?zé)崞餍式档偷膯栴}。并且，由于多臺雙向進氣脈管制冷機并聯(lián)設(shè)置使得氣路處于對稱結(jié)構(gòu)，可以有效抑制振動。

技術(shù)研發(fā)人員：杜希陽,梁志煒
受保護的技術(shù)使用者：氫合科技（廣州）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19