CN1055982A

CN1055982A - 驻波压缩机

Info

Publication number: CN1055982A
Application number: CN91102099.3A
Authority: CN
Inventors: 蒂莫西·S·鲁卡斯
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-03-14
Filing date: 1991-03-13
Publication date: 1991-11-06
Anticipated expiration: 2006-03-13
Also published as: EP0447134B1; BR9101019A; DE69122534D1; EP0447134A3; CN1028382C; JPH04224279A; US5174130A; ES2095292T3; DE69122534T2; EP0447134A2

Abstract

一种用于蒸汽压缩冷却系统的压缩机，它利用能压缩流体的流体中的声谐振的特性，并提供在运行中能随运行条件而改变的排气压，从而提供了一种无润滑油压缩机并减少了压缩机的能量消耗。利用驻声波的热声特性来提供一种制冷剂过冷系统。靠一个机械驱动装置，或靠使流体直接暴露于微波和红外能 (包括太阳能)的方法提供声能。沿腔布置制冷剂的入口和出口。利用一个控制电路可使压缩机的性能达到最佳。

Description

本申请涉及到流水号为07/380，719、申请日为1989年7月12日的美国专利申请，本申请又是流水号为07/256，322、申请日为1988年10月11日的美国申请的部份后继改进申请。本申请还涉及流水号为07/493，380、申请日为1990年3月14日的美国专利申请。

本发明涉及用来压缩和输送流体的装置以及有关的某些更特殊的性质，还涉及在蒸汽压缩制冷设备（又称为压缩-蒸发制冷设备）中用作压缩机的装置。

迄今为止，几乎所有被广泛地实际应用的制冷和空调压缩机都需要许多可动部件。举几个例子来说，往复式、旋转式和离心式等压缩机，全都有许许多多活动部件。上述提到的每一种压缩机都要损耗一部份能量，这一部份能量仅克服这些部件的摩擦力使其运动，以及克服这些部件的惯性。在克服部件的机械摩擦和它们的惯性上所损耗的这部份能量，不能被用来对气体进行实际压缩。因此，压缩机的效率被降低了。活动部件还降低了可靠性并增加了运行费用，这是由于活动部件会产生机械故障和疲劳所致。因此，压缩机的故障率和能量损耗会随着活动部件数量的增加而增加。

典型的制冷和空调压缩机都必须使用润滑油来减少活动部件的摩擦和摩损。在目前的压缩机中使用润滑油会带来许多缺陷。需要润滑油来运行的压缩机会使润滑油与制冷剂混合。由制冷循环所要求的润滑油的运行会在几个方面降低系统性能的总效率，因此就增加了系统能量的消耗。就这一点来说，润滑油-制冷剂混合物所存在的问题对理想的系统设计形成了限制。

润滑油-制冷剂混合物的另一个缺点是关于新制冷剂的研制方面的。现在必须研制不损耗臭氧的制冷剂以取代氟利昂系列的制冷剂。新研制的制冷剂必须能与压缩机润滑油相溶才被认为是成功的。润滑油的相溶性是主要的性能指标，并且其较费时间的毒性试验延迟了新制冷剂的商业投放。因此，在制冷和空调压缩机中使用的润滑油减缓了新制冷剂的研制。

在压缩-蒸发系统中使用的机械式压缩机具有固定的气缸工作容量，这种压缩机在运行其间，其工作容量很难改变。这样，其排气压力也难以改变。对于蒸汽压缩系统来说，压缩机的排气压力必须足够高，以便能在冷凝介质的最高温度时提供冷凝。就这一点来说，压缩机的排气压力的设计选择必须在最坏条件的基础上进行。在冷凝介质的温度低于该最坏条件温度期间，压缩机的排气压力大于冷凝所需的最小压力。因此，在正常运行状况期间，由于产生过量的排气压力而浪费了能量。

例如，典型的住宅制冷机的压缩机排气压力必须能在室内空气温度达到100°F的情况下维持冷凝。在室内空气温度低于100°F期间，较低的排气压力能保持冷凝的进行。因此，在平均室内空气温度时期，由于形成的排气压力高于必需的排气压力，压缩机浪费了能量。另外，电动机也是在考虑最坏条件下进行选择的。电动机必须在较高的室温期间能起动和断开发热的制冷机。因此，要采用功率消耗大于正常运行时所需的最小功率的电动机。

总之，任何冷凝介质的温度变化的压缩-蒸发系统，都会有效率低的缺点。这些固定的排气压力形成的缺点也会出现在热泵和空调机中。在室内外温差较小时期，所需的最小压力差也会降低。

由于机械压缩机不容易改变其气缸工作容量，因此压缩-蒸发系统就不能使由于排气压力变化所提高的效率发挥出来。

设计具有可变工作容量的机械压缩机也总是导致增加更多的活动部件。这些增加的活动部件降低了压缩机的效率和工作可靠性。因此，可变排气压力的优点难以发挥出来。

总的来说，人们更努力地致力于设计那些没有传统的活动部件和与之相关联缺陷的压缩机。某些努力的结果是生产出了靠泵介质来运行的泵，这种泵使用非机械装置。典型的这种泵是靠压缩利用热能的泵介质来运行，或利用惰性-液体-活塞效应激发泵介质来运行。

这些泵中最突出的是Mandroian发明的、1973年7月3日批准的3，743，446号关于惰性液体活塞式泵的专利，该专利要保护的权利要求提供了一种泵，其泵作用是由于驻声波的特性而产生的。虽然上述专利能提供泵作用，但它不能采用某些能提供较高压差和较高效率的运行方式。因此，Mandroian的专利不能提供用于蒸汽压缩系统的较为实用的压缩机，该压缩机需要较高的压缩比和较高的效率。

Henderson于1968年8月20日获得的专利公开了另一种实例，该实例具有一个腔室，气体在该腔室中被加热，然后使气体通过一个出口止回阀排出。由于腔室中保留的气体变冷，所以引起的压差可以使更多的气体由进口止回阀进入腔室中。1975年8月5日批准的专利3，898，017号（发明人Mandroian）中使用了相同的方法。

上面提到的任一种泵方法都很少应用于制冷和空调领域。在Spencer发明的专利2，050，391（申请日为1936年8月11日）中可看出这样一种尝试。在Spencer的专利中，提供了一个在其内利用火花放电来加热气态制冷剂的腔室，然后由于造成的压力提高而迫使气态制冷制流经一个出口止回阀。由于腔室保持的气体变冷，产生的压力差引起更多的气体通过一个入口止回阀被吸入腔室内。这种方法导致了制冷剂的电离，并会在制冷设备中产生特别不希望出现的化学反应。对于一个实际的制冷系统来说，这些化学反应是十分令人不满意的。

显然，那种能提供可变排气压力并只需极少数活动部件的无润滑油制冷和空调压缩机尚未被满意地研制出来。此外，在蒸汽压缩制冷系统中应用声能来压缩气体还没有实现。如果能得到这种压缩机，就会简化新制冷剂的研制，并且能提高工作的可靠性和效率，从而促进能量的保存。

本发明的目的是提供一种用于蒸汽-压缩制冷系统的压缩机，该压缩机利用声能压缩流体，并且压缩流体是利用了声音在流体中的共振这一特性。

本发明的另一目的是提供一种具有排气压力的压缩机，排气压力在运行期间能响应蒸汽压缩系统的运行状态而改变，这样，由于减少了压缩机的能量消耗而提高了系统的效率。

本发明的再一个目的是提供一种非机械式的声驱动器，该驱动器利用了流体对电磁能的吸收作用，并且还提供了一种无润滑油压缩机。

本发明还有一个目的是提供一种利用驻声波的热一声特性来过度冷却制冷剂的压缩机，因此，在不附加任何活动部件的情况下可提供制冷剂的过冷。

本发明在于制冷剂压缩机，这种压缩机利用了在流体中的声音共振来压缩流体的特性，并且还提供了在运行期间可以变化的排气压力。可变的排气压力由能改变声驱动器功率的控制电路来控制，该功率的改变就起到改变蒸汽压缩系统的工作状态的作用。

另一方面，本发明在于一种利用产生驻声波来压缩制冷剂的制冷剂压缩机。驻波造成了一个沿谐振腔方向上的温差，这样，使得该腔的第一部份的温度高于该腔第二部份的温度。将一个热交换器联接到靠近该腔的第二部份的谐振腔上，这样，热交换器就能在制冷剂与谐振腔的第二部份之间提供热接触。在热交换器内，制冷剂在输送到蒸发器之前被过度冷却，从而强化了制冷效率。在谐振腔内设置热抽吸面就可以进一步增强过冷能力。热抽吸面容易受到驻声波的作用，因而在沿热抽吸面的方向上形成了温差。

本发明的上述其他目的和优点从说明书下文中以及附图中可以明显看出，其中相同的标号表示相同的部件。

图1是本发明的机械驱动实施例的局部示意剖视图;

图2是一个功能与图1实施例功能相同的实施例，但它具有最少的压力波节和波腹;

图3是一个功能与图1实施例功能相同的实施例，但是增加了压力波节和波腹以及增加了入口和出口;

图4是一个将全波排气周期所需的出口止回阀的总数减少到最多为两个的实施例;

图5是一个本发明的实施例，它将半波排气周期所需的出口止回阀的数量限制到一个的实施例;

图6是本发明的实施例，该实施例将入口和出口设置在压力波腹处;

图7是一个将全波吸气和排气周期所需的入口和出口止回阀的总数减少到最多为四个的实施例;

图8是一个半波吸气和排气周期所需的入口和出口止回阀的总数减少到最多为两个的实施例;

图9是一个振幅与时间的曲线图，它表示由高频超声能量能解调到低频脉冲的情况;

图10是一个本发明的无阀的实施例，它提供了一个超声驱动器;

图11是一种能被本发明采用的止回阀;

图12是一控制电路，它能用来在改变工作条件的情况下保持合适的驱动频率;

图13是一个谐振腔，它有一变化的横截面，该谐振腔提供较大的压差并抑制不希望出现的声共振模;

图14是本发明的一个实施例，它提供了作为驱动手段的驻微波，驻微波在空间上与驻声波同时发生;

图15是另一种微波驱动装置，它提供了在空间上与驻声波同时发生的驻微波;

图16是一曲线图，它表示出相对于图14和图15的谐振腔的电能分布曲线;

图17是另一种以微波能作为手段来驱动驻声波的方法;

图18是另一种以微波能作为手段来驱动驻声波的方法;

图19是本发明的另一个实施例，它能提供作为一种保持驻声波的手段的激光;

图20表示了作为曲型的蒸汽压缩制冷系统的那部份的本发明;

图21是一控制电路的方框图，它保持发生冷凝所需的最小排气压，该电路还能在变化工作状态下保持适当的驱动频率;

图22是一个作为具有制冷剂过冷系统的蒸汽压缩系统的那部份的本发明的透视图;

图23是图22的3-3线的断面图;

图24是图22的剖视图，它提供了热泵板组的详细视图;

图25是图23实施例的微波驱动方式。

图1为本发明的一个实施例，该实施例具有一个腔2，它有入口4和出口6。出口6上装有一个止回阀8，任何通过出口6的气体/液体（以后称为介质），为了能达到通道36，就必须通过止回阀8。止回阀8只允许流出腔2，但不允许流入腔2内。

驱动器10构成了腔2的一个壁，该驱动器10包括一个弹性膜片16，有一个线圈22连接在该膜片上。线圈22绕在恒定园柱形磁铁18的端部。园柱形磁铁18被压装入驱动器10的主体20内。利用振荡器12（例如一个振荡电路），通过电路14给驱动器10的线圈22通电。图1的驱动器10很容易用来解释本发明，它被人为地描述为低阻抗驱动器（即较小的力，较大的位移），因此将它设置在靠近压力波节的地方。总的来说，驱动器10的材料、结构和布置将取决于对特殊应用的需求。关于驱动器的进一步细节将在“驱动器”一节中加以描述。

在工作时，振荡器12利用预定频率的周期性波形来使线圈22受到驱动，随后又在线圈22周围建立了振荡磁场。由于振荡磁场的极性交替变化，线圈-膜片组件被园柱形磁铁18交替地排斥和吸引。因此，膜片16以预定频率振动，这就在腔2的介质内产生一个行波26。

当该行波26撞到腔2的远壁30时，它以波28返回，返回的波与原波的相位相差180℃。如果腔2的长度做成等于介质内行波的1/4波长的整数倍时（即1/4nl，这里l是波长，n是整数），那么腔2将起一个谐振腔的作用，并在腔内形成一驻波形。该谐振条件使得驻声波的压力振幅提高到需要较大压缩比的程度。因此，在腔2内建立的驻波形在端壁30和点34处形成压力波腹或位移波节，在膜片16和点32处形成压力波节或位移波腹。

入口4和出口6的布置描述如下：出口6位于压力波腹34处。压力波腹34处的压力在介质未受扰动的压力上下振荡。另外，由于非线性，在处于较高声波振幅时，压力波腹的平均压力提高到高于介质未受扰动的压力。入口4位于压力波节32处。由于非线性，当处在较高声波振幅时，压力波节处的最小压力可以低于介质未受扰动时的压力。

止回阀8对处于压力波腹34处的振荡压力进行调整。当波腹34处的压力达到一预定值（该值高于介质未受扰动时的压力）时，止回阀8打开。这样，某些介质逸出腔2并通过出口6、止回阀8、然后进入通道36。当波腹34处的压力降到预定值以下时，止回阀8关闭并阻止排出的介质流回到腔2内。

结果是腔2内的介质量继续减少，波节32处的压力甚至降到低于正常的最小值，这又引起新补充的介质通过入口4被吸入腔2内。因此，当腔2内的介质被驱动器10的作用激励并在腔内形成由压力波节和波腹组成的驻波形时，腔2内处于波腹34处的某些介质将被周期性地压出腔2，当然，这应部份地归因于止回阀8对出口6处的振荡压力的调整。此外，腔2外面进口4处的介质将直接被吸入腔2内。这样，图1的实施例压缩和输送了由入口4处引入的介质。

应该注意的是：本发明没有一个实施例将腔室限制为只有一个长度。因而，对于给定的波长l，并假设驱动器10为合适的阻抗，图1中的腔2的长度可以是等于l/4的任何长度，所以腔2不限制为等于l/4的长度。比如图1的实施例可以缩小到图2的实施例，并仍能以完全相同的方式起作用。图2显示出n＝1时的实施例，该实施例确定的腔长度为l/4＝l/4。在这种情况下，只有一个压力波节和一个压力波腹，它们分别位于膜片16和端壁30处。入口4的位置与所述波节一致，而出口6的位置与所述波腹一致。总之，可以有长度大于l/4的任何数量的腔。

图3显示了本发明的一个实施例，它有一个具有多个入口4a、4b、4c和多个出口6a、6b、6c的腔2。通道40具有入口4a、4b、4c，它们都通过各自的管道5a、5b、5c连接在通道40上，这样，任何介质要从入口4a、4b、4c进入腔2，就都必须先通过通道40。出口6a、6b、6c具有分别连接在它们上面的止回阀8a、8b、8c，所述止回阀利用各自的管道3a、3b、3c连接在通道36上，这样，任何流过出口6a、6b、6c的介质都要经过各自的止回阀8a、8b、8c才能到达通道36。止回阀8a、8b、8c只允许流出腔2，但不允许流入腔2。驱动器10构成了腔2的一个壁，所述驱动器的形状和功能与图1的驱动器10的相同。驱动器10由振荡器12，如一个振荡电路来提供能量。

图3的实施例以跟图1的实施例完全相同的方式，以及相同的理论和原理工作。这一点在由图1的单一入口4和止回阀8之间产生发声过程、也可以由图3的多个入口4a、4b、4c和多个止回阀8a、8b、8c之间产生发声过程得到理解。如果需要的话，图3中的入口数量可以减少到一个。

在图4中说明了本发明的一个实施例，它把出口止回阀的数量限制为2个，而不管出口的数量是多少。一般说来，每个依次相连的压力波腹与其相邻的压力波腹位相相差180°。例如，如果波腹n压力为+P，那么波腹n+1压力为-P，而波腹n+2压力为+P，等等，以此类推。换句话说，如果在某一时刻“t”已知波腹压力是高的，那么在同一时刻其相邻波腹的压力就是低的，并且下一个波腹的压力又是高的，等等。因此，由于只存在两个压力相位，所以一个相位的所有出口都可以通到一个止回阀，而其他所有相位的出口的都可以通到另一个止回阀。

图4显示出具有入口4a、4b、4c、4d的通道40，这些入口都通过各自的管道5a、5b、5c、5d与通道40相连，这样，任何从入口4a、4b、4c、4d进入腔2的介质，都要先经过通道40。出口6a和6c通过各自的管道3a和3c与止回阀8b相连，这样，任何通过出口6a和6c的介质都必须经过止回阀8b才能到达通道36。出口6b和6d通过各自的管道3b和3d与止回阀8a相连，这样，任何通过出口6b和6d的介质都必须先经过止回阀8a才能到达通道36。

这种布置可以扩展到任何不同的出口数，因此，只要两组同类压力位相出口都通到它们的两个各自的止回阀，那么不管出口数是多少，有两个止回阀就足够了。同类压力位相出口必须相一致，这是因为如果两个或多个不同类压力位相的出口连接在一起时，介质就会交替地在高压和低压出口之间来回流动。因此，介质可以被允许分流到出口止回阀然后再进入腔内，所在不会有排气发生。除了设置新的出口止回阀的情况之外，图4的实施例以跟图3的实施例相同的方式并按相同的理论和原理工作。如果需要的话，图4中入口的数量可以减到一个。

在图5中显示出本发明的一个实施例，该实施例将出口止回阀的数量限制为一个，而不管有几个出口，通道40具有入口4a和4b，它们通过各自的管道5a和5b与通道40相连，这样，任何从入口4a和4b进入腔2的介质，都必须先经过管道40。出口6a和6b通过各自的管道3a和3b与止回阀8相连，这样，任何通过出口6a和6b的介质都必须先经过止回阀8才能到达通道36。之所以能将并行的几个出口都通过一个单一的止回阀也是由于同类压力位相波腹相一致的缘故。这种布置可扩展到任何数量的出口，这样，只要同类压力位相的出口都通到一个单一的止回阀，那么不管出口的数量是多少，只采用一个止回阀就足够了。除了设置新的出口止回阀的情况之外，图5的实施例以跟图3的实施例相同的方式并按相同的理论和原理工作。如果有此必要的话图5的入口数量可以减少到一个。

图3和图4的实施例将在一个驻波周期上排出两次介质。采用这种全波排气是由于出口被连接到两压力位相的压力波腹的缘故。图1、2和5的实施例在一个驻波周期上将排出一次介质。采用这种半波排气是由于出口只与一个压力位相的压力波腹连接的缘故。

图6显示了本发明的一个重新又把入口设置在压力波腹的实施例。腔2有多个入口4a、4b、4c和多个出口6a、6b、6c。出口6a、6b、6c具有分别与它们相连的止回阀8a、8b、8c，并且所述止回阀通过各自的管道3a、3b、3c与通道36相连，这样，任何通过出口6a、6b、6c的介质都还必须先经过止回阀8a、8b、8c才能到达通道36。入口4a、4b、4c具有分别与它们相连的止回阀38a、38b、38c，并且所述止回阀通过它们各自的管道5a、5b、5c与通道40相接。这样，任何流入通道40的介质，都必须先经过各止回阀38a、38b、38c才能到达各入口4a、4b、4c。止回阀38a、38b、38c只允许流进但不允许流出腔2。驱动器10构成了腔2的一个壁，所述驱动器的止回阀8a、8b、8c只允许流出而不允许流进腔2。形状和功能与图1的驱动器10的相同。驱动器10由振荡器12，例如一个振荡线路来提供能量。

在工作期间，图6的驱动器10在腔2内保持给定波长“l”的驻波，并导致出现了多个压力波节32a、32b、32c和波腹34a、34b、34c。入口4a、4b、4c和出口6a、6b、6c都与各压力波腹34a、34b、34c位置相一致。当波腹34a、34b、34c中的任何一个波腹处压力达到预定值（该预定值高于介质未受扰动时的压力值）时，其对应的入口止回阀关闭，而其对应的出口止回阀打开。因此，当一个波腹压力增加时，可防止介质通过波腹入口流出腔2，但允许介质经过波腹出口流出腔2，然后流过出口止回阀，再流过通道36。

当波腹34a、34b、34c中的任何一个波腹的压力降低到一个预定值（该值低于介质未受扰动时的压力值）时，其对应的入口止回阀打开，而其对应的出口止回阀关闭。因此，当某一个波腹压力降低时，可防止介质通过该波腹出口重新流入腔2，但允许介质先经过通道40，然后经过波腹入口止回阀，再经过其入口而流入腔2。

因此，当腔2内的介质被驱动器10的作用所激发时，便在腔2内建立由压力波节和波腹组成的驻波形式。结果，在压力波腹34a、34b、34c处的介质由于出口6a、6b、6c处振荡压力受到止回阀8a、8b、8c的调整，使它们周期性地被压出腔2。此外，由于止回阀38a、38b、38c对入口4a、4b、4c处振荡压力的调整，在腔2外的通道40处的介质将周期性地被吸入腔2内。因而，图6中的实施例压缩和传送由通道40引入的介质。图6中的入口和出口数量可以各减少到一个，或扩展到多个。

图7中显示出本发明的一个实施例，该实施例将所需的入口止回阀的数量限定为2个，所需的出口止回阀的数量也限定为2个，不管入口和出口的数量是多少。图7显示出了出口6a和6c通过各自的管道3a和3c与止回阀8b相连，这样，任何通过了出口6a和6c的介质都还必须经过止回阀8b才能到达通道36。出口6b和6d通过各自的管道3b和3d与止回阀8a相连，这样，任何通过了出口6b和6d的介质都必须经过止回阀8a才能到达通道36。入口4a和4c通过各自的管道5a和5c与止回阀38a相连，这样，任何通过了通道40的介质，都必须先经过止回阀38a才能到达入口4a和4c。入口4b和4d通过各自的管道5b和5d与止回阀38b相连，这样，任何通过通道40的介质，必须先经过止回阀38b才能到达入口4b和4d。

入口和出口，连同它们各自的止回阀之所以进行如此布置，也是由于同类压力位相的波腹相一致的缘故。图7的这种布置可以扩展到任何数量的入口和出口，这样，只要有两组同类压力位相的出口和两组同类压力位相的入口通到4个各自的止回阀，那么不管入口和出口的数量是多少，只需2个入口止回阀和2个出口止回阀就足够了。除了设置新的入口和出口止回阀的情况之外，图7的实施例以跟图6的实施例相同的方式并按相同的理论和原理工作。

图8中显示了本发明的一个实施例，它将所需的入口止回阀的数量限定为一个，将所需的出口止回阀的数量也限定为一个，不管入口和出口的数量是多少。图8显示出，出口6a和6b通过各自的管道3a和3b与止回阀8相连，这样，任何通过出口6a和6b的介质都必须经过止回阀8才能到达通道36。入口4a和4b通过各自的管道5a和5b与止回阀38相连，这样，任何通过了通道40的介质，必须先经过止回阀38才能到达入口4a和4b。入口和出口连同他们各自的止回阀之所以如此布置，也是由于同类压力位相的波腹相一致的缘故。

在图8中，入口和出口设置在不同的同类压力位相波腹处，但入口和出口也可以设置在相同的同类压力位相波腹处。这样布置可以扩展到任何数量的入口和出口，因此，只要同类压力位相出口和同类压力入口都通到它们的两个各自的止回阀，那么不管入口和出口的数量是多少，只要有一个入口止回阀和一个出口止回阀就足够了。除了设置新的入口和出口止回阀的情况外，图8的实施例以跟图6的实施例相同的方式并按相同的理论和原理工作。

图6和图7的实施例在驻波的一个周期期间将吸入介质两次，并且在驻波的一个周期期间还排出介质两次。采用这种全波吸入和排出是由于入口和出口被连接到两个压力位相的压力波腹的缘故。图8的实施例在驻波的一个周期期间将吸入介质一次，并且在驻波的一个周期期间还将排出介质一次。采用这种半波吸入和排出是由于入口被连接到唯一的一个压力位相的压力波腹，而出口被连接到唯一的一个压力位相的压力波腹的缘故。

无阀机械驱动实施例

人们很早以前便知道，在不使用阀的情况下腔内的驻声波能在波节和波腹之间形成可以察觉出的压差。利用这种效应来测量声波波长的Kundt管从19世纪早期以来就已被采用了。但是这种无阀装置一直未被选择用作制冷压缩机。

正如前面提到的，出现在压力波节和波腹之间的压差是一种非线性效应。因此，相对峰值压力振幅来说，该波节-波腹压差的数量值在有较高声压振幅时逐渐增大。在本发明处在较大声压振幅时，这种波节-波腹压差能为蒸汽压缩致冷系统提供气体压缩的实际动力源。对于不需高压缩比的蒸汽压缩系统来说，这种无阀实施例消除了除了驱动器之外的所有活动部件。对于需要较高压缩比的应用来说，可以采用有阀的实施例。

图13显示了一个本发明的无阀实施例。腔73由变截面部分74、变截面部分75和圆柱中心段71组成。腔73以排放板76和排放腔77为界。排放板76被夹在声腔73和排放腔77之间，并且利用通用法兰螺栓固定在一起。在排放板76上开有许多排放孔78。在中心段71上开有许多吸入孔79。吸入腔80在吸入孔79周围形成一个外腔。变截面部分的使用将在下文的“腔”一节中加以讨论。

声驱动器84以适当频率将声能作用于腔73内的流体，以建立腔73内的声波81。声波81代表腔73的第一谐振模式，它是一种半波长驻波。压力波节存在于中心段71处，而压力波腹存在于排放板76和驱动器84处。由于大振幅驻声波的非线性，低平均压力将出现在压力波节处，而高平均压力将出现在压力波腹处。因此，中心段71将经受低平均压力，而排放板76将经受高平均压力。

在声腔73内一旦建立了声波81，气态制冷剂就通过吸气管82被吸入吸入腔80，通过吸入孔79被吸入声腔73。由声波81进行声波压缩之后，气态制冷剂通过排放孔78流入排放腔77，然后流过排气管83。

从效率的观点来看，波节-波腹压力与峰间声压之比会随着声压振幅的增大而增大。因此，当无阀实施例被进一步驱动到非线性区域内（即较高压力振幅）时，该无阀实施例的效率将会提高。当然，在消耗力抵消进一步增大效率时它会有实际限度。由于必需有高的声压振幅，所以这种特性对压缩机的应用来说是最有利的。

声压振幅

本发明提供较大压缩比的能力，主要取决于能否获得较大的声压振幅。为了获得较大的声压振幅，就必须在声腔内有一较高程度的谐振。对于大多数谐振系统来说，谐振的程度或谐振的能力可以用参数“Q”来表示。

在本发明中，Q是流体和声腔的几何形状的函数。许多制冷剂的热声特性对于提供较大Q值来说是有利的，因此，对于蒸汽压缩应用来说，本发明可取得较大的声压振幅。

驱动器

图1中的驱动器10很容易解释本发明。总的说来，可以采用许多不同的驱动器。

给制冷应用优选的驱动器通常称之为“线性电动机”。这种驱动器遵循与电动机相同的原理工作，只是这种电机是一维的而不是旋转的。一般说来，运动的活塞由一个振荡磁场来回驱动。该活塞可以是实际上飘浮在活塞和腔壁之间的薄气垫上的“自由活塞”。对于本发明来说，这层气体是由工作流体组成的。由于有这种气体轴承，在腔壁和活塞之间就不会发生接触，因此就不需要使用润滑油。现在效率高达95%的线性电机已被设计出来。线性电机的例子可以参见Sunpower的美国专利4，602，174（批准日期为1986年7月22日和Helix技术公司的美国专利4，924，675（批准日1990年5月15日）。

在某些应用中，使用超声波源可能是比较理想的。超声波驱动器可用于非谐振或谐振模。

在非谐振模中，驱动器的频率高于声共振的频率，而能量的转换取决于流体对声的吸收。在该模中，超声驱动器以大大高于声共振频率的频率工作，并且按照与声共振频率相同的频率脉动地关闭和打开。当驱动器迅速通断时，可成功地产生短脉冲;每个脉冲都由一系列高频振荡的短脉冲组成。图9显示出一个刚刚离开驱动器之后的单个“高频脉冲”的声波形。在通过介质一个短距离之后，这种“高频脉冲”就发展成“解调脉冲”。解调发生在高频声波被介质吸收的时候，它把脉冲留在后面。驻声波的理想的驻声波模可由解调脉冲来激励。可以设置一个或多个超声驱动器，这种驱动器在一个或多个压力波腹处与气体相接触。

作为脉冲的替代物，超声驱动器的输出可以由低频波形来调制。这样，由于一个正的解调脉冲在每一次调制波形时都会产生，所以驻声波就可以被激励，其频率等于调制频率。

在谐振模中，超声驱动器的频率等于声共振的频率，并提供一连续的声输出。图10显示出本发明的一个无阀实施例，它以谐振超声模工作。设置一个腔134，其一端以端壁152以界，其另一端具有一个腔法兰140。图10中腔134的长度被夸张了，实际上要短得多，其数量级为超声波长。

入口136位于压力波节处，而出口138位于压力波腹处。端部法兰142用通用法兰螺栓154固定。在腔法兰140上。超声驱动器148上固定有一个超声喇叭146。喇叭法兰144被固定在超声喇叭146的节平面上，并且将喇叭法兰144夹在端部法兰142和腔法兰140之间。同轴电缆150将射频能量输送给超声驱动器148。图10所示的超声驱动器和带法兰的喇叭装置可以从宾夕法尼亚州牛顿市的声学系统公司买到。

在工作时，超声驱动器148和超声喇叭146产生一种高压超声波，该超声波传播穿过腔134内的气体。所述超声波从端壁152处被反射。正如前面实施例所描述的，超声驱动器148的频率和腔134的长度的选择，应能形成一个如图10所示的驻声波。由于上述的非线性效应，在压力波节和压力波腹之间形成了一压差。因此，低压气体将在入口136处被吸入，而高压气体将在出口138处被排出。应注意到，在图10中可以采用任意数量的入口和出口。另外，同类压力位相的匹配对于无阀实施例来说不是必需的，这是因为工作状态更取决于平均压力，而不是瞬时压力的缘故。

在美国专利申请07/493，380（申请日为1990年3月14日）中进一步讨论了驱动器的类型和方法，因此，读者可将其内容作为参考，这里不再重述。

上面对驱动器的讨论建议了许多设计有效高功率声驱动器的其它方法。应该指明，上面对专门的驱动器的讨论并不对本发明的保护范围形成限制，本发明可以采用各种不同的声驱动器。

阀的类型

如上所述，本发明的某些实施例使用了止回阀。应当理解到，“止回阀”这一术语指的是一种阀的功能，而不是指一种特殊类型的阀。许多不同种类的调整元件都可以采用，是否能准确地选择阀要取决于具体应用的特殊设计需求。

对于在亚干赫声音范围内工作的应用系统中，可以采用簧片阀。簧片阀一般用于往复式压缩机。包括吸气簧片阀和排气簧片阀的簧片阀组件一般都夹在气缸和往复式压缩机的盖之间。图20所示的本发明采用的簧片阀组件将在下文的“制冷和空调应用的说明”一节中加以描述。必须注意，应使吸气口和排气口与端壁的总面积相比相对的小，这样就不会干扰腔内的谐振。

图11中显示了另一种可能性，即一种串接节流孔口阀151。这种阀在某一方向上能提供比其它方向上更大的流动阻力。由于在压力波腹处的压力是振荡的，所以产生的振荡流动能由这种孔口阀来调整，这样就形成在一个方向上的净流。

在某些应用中，以高于最标准阀的响应时间的声频来驱动本发明的有阀实施例也许是比较理想的。在这种情况下，如果阀不能足够快地打开以让介质通过，压缩机的性能就会降低。孔口阀可以解决这个问题。另一种解决方案是采用一种控制阀，该阀响应电信号来打开和关闭。这种控制阀靠一个控制电路来操纵，它与驻波的压力振荡始终保持同步。控制阀可以每个周期打开一次，或者也可好几个周期打开一次。可以利用压电元件来驱动这种阀，这会提供高速工作性能。本领域的技术人员还可以采用许多其它种类的调整部件。

电子控制

在本发明的所有机械驱动的实施例中，驱动系统的自动频率控制在变化的工作条件下能确保最佳性能。通过流体的声波波速是作为工作条件，如温度和压力的函数而变化。从关系式l＝v/f中可以看出，如果波的速度“v”发生变化，那么速度“f”会发生变化，以保持波长“l”恒定。如上文所述，在驻波的位置与入口和出口之间存在着某些种最好的排列方式，这能导致本发明的最佳性能。为了在工作期间保持这种排列，必须靠响应压缩机内变化的状况而改变频率的方法来保持波长的恒定。

图12表示一个典型的电路，它可用来保持驻波的所需要的波长。

在工作过程中，利用积分器62对点70处通过驱动器10的电压降进行调整和积分。然后利用比较器64将积电压与点72处的基准电压相比较。比较器64的输出电压用于调整电压控制振荡器66的频率。驱动器10由放大器68驱动，该放大器放大电压控制振荡器66的输出。

对于给定的压缩比，当驱动器10的频率等于腔2的谐振频率时，驱动器10两端的压降达到最小值。该电压能达到最小值是由于驱动器10在谐振时的位移达到最小值，也就使驱动器10的反电动势达到最小值的缘故。

如果腔2的谐振频率开始变化，那么驱动器10的反电动势也会改变。在比较器64上可看出这一变化，该变化不会使比较器输出电压发生变化，这样，电压控制振荡器的频率再返回来控制腔2的谐振。

利用现有技术可以设计出许多其他控制电路。可以设有一个相位锁定环路，它能比较来自腔2内部的压力信号的相位，以及驱动器10的波长。另一方面，为了保持驱动器对腔2的谐振所需的牵制频率，可以采用微信息处理机来监测各种系统的参数。

控制系统也适用于下文描述的电磁驱动实施例，在这种情况下，脉冲重复频率或调制频率会响应腔谐振的变化而改变。

入口和出口的布置

关于本发明入口和出口的布置，应指出下述几种情况。很明显，对于有阀或无阀布置，腔内可获得的最高压力点将是压力波腹，它包括端壁。就这一点来说，最好将有阀和无阀时的出口设置在这些位置。还可明显看出，对于无阀布置来说腔内的最低压力点将是压力波节。就这一点来说，最好将无阀时的入口设置这些点处。对于有阀入口，在压力波腹处可获得低压，它包括端壁在内。因此，压力波节和波腹给入口和出口提供了理想的位置。

然而可以理解到，本发明并不局限于相对于压力波节和波腹精确地布置入口和出口。上文中描述了许多种阀和入口/出口的布置方案，这种布置有效地利用了与驻声波相关的压力效应。这些压力效应在波节或波腹处为最小或最大，但是压力效应不一定只存在于压力波节和波腹处。相反，它们也存在于离开压力波节和波腹一定距离的点处，尽量这些点效应会降低。事实上，任何数量的中间位置对入口和出口的设置来说都是可能的。虽然这些中间位置能导致压差和效率的降低，但它们仍可以作为本发明的一种可行的工作形式。由于入口和出口可移到许多中间的位置上，所以准确的入口和出口位置不应限制本发明的保护范围。

对于所有有阀的实施例，如果阀设置在离腔2有一定距离的地方，就必须给出管道的长度。压力脉冲就是在这些管道内传播的。为了达到最佳性能，这些脉冲应该在相同的时刻到达任何一个通用止回阀。所以，管道的长度应该与这一目的相配合。

腔

具有变截面的腔能带来某些优点。

图13显示出一个具有变截面的声腔73，声腔的结构在上文“无阀机械驱动实施例”一节中已作了描述。声腔73具有下述三个优点。

第一，正确设计变截面部分74、变截面部分75和中心段71的相对长度，可以抑制不希望有的较高有序谐振模。这些较高的模能削弱驻波的理想的特性，因而降低了本发明的效率。

第二，声腔73在吸气孔和排气孔之间提供了比标准圆柱形腔的压差更高的压差，这是由于声腔73的变截面产生了文互里效应的缘故。

第三，设置多个小直径的吸气孔和排气孔可以减小紊流。较大的孔会产生会消耗声能，从而降低效率的紊流。

图13的无阀腔可以很容易改变成图20的有阀腔，其方法是消除吸气孔79，并设置具有一个吸气簧片阀131、一个排气簧片阀133、一个吸气室137和一个排气室135的排放板76。

图13中所示的声腔可以有许多种改型，并且它们都具有那些同样的优点。设置带插入件的圆柱形腔可以实现变截面，而不是像目前那样靠加工腔本身来实现变截面。变截面具有能使任何这类腔消弱不希望有的谐振模的共同特性。因此，这就是变截面的益处，而不是任何特殊设计特性的益处，这也就是设计这种腔的原因。

电磁驱动实施例

图14、15、17、18和19显示了几个用电磁能驱动驻声波的装置。这些装置只是在工作方式上彼此互不相同，在这些装置中，电磁能被射向压力波腹。为了简单起见，图14、15、17、18和19省略了各入口、出口和上文描述的阀的布置等细节，而只打算说明电磁能如何被用来形成驻声波。可以理解，任何图14、15、17、18和19的电磁驱动装置可以与上文描述的任何有阀或无阀的装置一起使用。当与无阀实施例一起采用时，下述的电磁驱动装置的设置不需活动部件的压缩机。

在图14中，设置的带法兰的腔2具有由通用法兰螺栓连接其上的带法兰的波导管102，这样，波导管102内的微波能量通过孔口104传入腔2。孔口104用微波窗将其压力密封，该微波窗用微波透射材料，如Pryex、云母或某些陶瓷制成。这种微波窗能让微波能从波导管102传入腔2，但能防止腔2内的介质进入波导管102。

在工作时，微波源产生的微波由波导管102传导到腔2，然后微波能通过孔口104进入腔2。选择的微波辐射频率，应该能沿腔2的长度方向形成驻微波，其能量分布类似图16的曲线。这样，腔2就起一个用于微波辐射的谐振腔的作用。

驻微波频率的选择还应使最大能量聚集的区域与驻声波101的同类压力位相波腹34a、34b、34c相一致。最大能量聚集区域是电区还是磁区要取决于腔2内驻微波的模。选择哪一种微波模取决于在腔2内的介质的微波分子吸收特性。例如，如果分子具有电偶极矩，那么该最大能量聚集区域应当是电区，而不是磁区。下文中为了举例说明，假定这些最大能量聚集区是电区。

当腔2内出现驻微波时，微波能由基本上在最大电能聚集区内的介质所吸收。该微波源是脉冲的，或是调制的微波源，其脉冲或调制频率能激励理想的声模。利用脉冲的或调制的微波源，可使驻微波形的密度发生周期性的改变。微波密度的这种周期性的改变，引起主要在同类压力位相波腹34a、34b、34c处的压力周期性地增加，这是由于它们是最大电能聚集的点。这种周期性地增压，形成了从各压力波腹34a、34b、34c处发生的压力波前，从而构成了沿腔2的长度方向双向传播的纵波。

该微波源是具有一定频率的脉冲或是调制的微波源，该频率是保持与同类压力位相波腹34a、34b、34c的压力振荡同相的介质的周期性热激发。换句话说，当压力波腹34a、34b、34c处在峰值正压时，微波场的密度最大，因此使得保持驻声波101的能力得到适当加强。只要这些波腹都是同类压力位相的，该方法就可以扩展到有任意数量的压力波腹的情况。

图15表示出在腔2内形成驻微波的另一种方法。该实施例具有带法兰的腔2，腔2内有一沿腔2的轴线设置的中央导管106。中央导管106电连接到同轴电缆107的中央导线上。同轴电缆107的屏蔽套管电连接到腔2上。中央导管106也电连接到腔2的端壁上。这种装置基本上可以说是一个短的同轴电缆，它的外部套管构成了腔2。脉冲或调制的微波源，利用同轴电缆107向中央导管106和腔2输送具有经选择了频率的微波能。所述微波能使得中央导管106和腔2之间沿腔2的长度方向上形成了驻微波。这种形成驻微波的方式类似于在同轴电缆内形成驻微波的方式。驻微波具有的电能沿腔2的长度方向上分布，这与图16的曲线相似。一旦驻微波被以这种方式建立，该实施例就会以跟图14的实施例相同的方式，并按照相同的理论和原理产生了驻声波。图15的实施例非常有助于微型化。

图17的实施例具有一环形微波腔112，该微波腔112横向地插在腔2的压力波腹34处。为了避免使驻声波中断，可以在微波腔112中填充固体绝缘材料。这种固体绝缘材料只填充在微波腔112的空间内而不是填充整个腔2。另外，环形微波腔112的半径也可以等于腔2半径。

屏网111和屏网113横跨放置在腔2内，这样，使微波腔112的边界延伸过腔2。屏网111和屏网113有助于把微波能限制在它们之间的区域，同时仍允许沿腔2的介质产生轴向振荡。微波腔112上连接有同轴电缆110，因此，由同轴电缆110携载的微波能通过微波辐射器114传到微波腔112。

在工作时，微波源产生的微波按顺序传播通过同轴电缆110、微波辐射器114然后进入微波腔112。屏网111和屏网113将微波能限制在腔2内对应于压力波腹34的区域。该微波源是具有某一频率的脉冲或已调制的微波源，该频率能激励理想的声模。由于腔2内位于压力波腹34处的区域暴露于微波腔112内的激波能，所以会引起位于压力波腹34处的压力周期性地增大。因此，周期性的微波脉冲产生了从压力波腹34处发出的压力波前，这就构成了沿腔2长度方向传播的纵波。该微波源是具有某一频率的脉冲源，该频率能使与压力波腹34的压力振荡同相的介质保持热激发。靠增加更多的微波腔可以使该方法扩展到具有任意数量的压力波腹的情况。只要这些增加的腔是位于同类压力位相的波腹处的，这些腔就能用一个单一微波源驱动。

图18中的实施例显示出该实施例利用了来自同轴电缆的泄漏辐射。带法兰的腔2沿腔的轴线设置有同轴电缆116。微波能靠外部同轴电缆119输送到同轴电缆116。同轴电缆116的中心导管118和屏蔽套管120之间填充有固体绝缘材料117。同轴电缆的屏蔽套管120在对应于同类压力位相的波腹34a和34b的点处是打开的。

在工作时，微波源利用外部同轴电缆119向中央导管118和同轴电缆屏蔽套管120输送选择了频率后的微波能。由于套管在同类压力位相波腹34a和34b处是开放的，所以微波能通过同轴电缆116传送并泄漏出来。这样，同类压力位相波腹34a和34b就将暴露于微波能。微波源以激励理想的声模的频率发射脉冲或被调制。由于腔2内压力波腹34a和34b处的区域暴露了微波能。所以引起在压力波腹34a和34b处的压力周期性增大。因此，脉冲的或经调制的微波能产生从压力波腹34a和34b处发出的压力波前，因而就构成了沿腔2长度方向传播的纵波。该微波源是具有某一频率的脉冲或经调制的微波源，该频率应能保持与压力波腹34a和34b的压力振荡同相的介质的热激发。当压力波腹34a和34b处于峰值正压时会产生脉冲，从而使得保持驻声波的能力得到适当加强。借助于在同轴电缆116上增加更多的泄漏点可使这种方法扩展到有任意多个压力波腹的情况，只要所有的这些泄漏点位于同类压力位相的波腹处就可以。

图14、15、17和18的实施例所用的微波源可以是任何微波发生装置，例如是磁控管（MA-GNETRON）或速调管（KLYSTRON），或者也可以是固体装置，例如耿氏（GONN）二极管或碰撞雪崩-渡越时间（IMPATT）2极管，只要能为给定的应用提供足够的功率。脉冲重复频率在1KH_Z到100KH_Z的磁控管是可以买到的。所以如果需要这样的话，可采用磁控管来驱动频率为正常频率到超声频率范围的驻声波。

应当注意到，利用贯穿电磁吸收区内的气体的静电场或磁场可以增强气体的吸收特性。

图19表示出本发明的一种实施例，它提供了一种用于维持驻波的激光驱动装置。将激光束波导管90a、90b、90c、90d、90e于腔2的相间隔的压力波腹处横向贯穿地设置在该腔2上。激光束波导管装有反射表面a、b、c、d、e、f，它们从90°角反射激光束，这样就使激光束沿激光束波导管行进。相同的光学窗98在各激光束波导管和腔2的内部之间提供压力密封。光束扩散器100控制激光束的横断面的几何形状，以使介质暴露于压力波腹处光束的程度达到最大。激光器92发射激光束94，使激光束94按顺序通过光束扩散器100、光学窗98，然后被引导沿着光束波导管90a行进。由于有反射表面a、b、c、d、e、f，因此光束94经历了重复反射，使它先后通过光束波导管90a、90b、90c、90d、90e。反射表面96为光束波导管90e的终端，它沿180°的方向反射光束，使光束沿相同路径返回。另外，也可使波导管90e终止于一个吸收器，它能吸收光束能量，并防止光束反射。

在工作时，激光束94是脉冲形式的，所以引起介质定位压力的周期性增大。因此，周期性的激光脉冲就形成了从压力波腹34a、34b、34c、34d处发出的，并以纵波形式沿腔2的长度方向传播的压力波前。激光脉冲的重复频率能保持与同类压力位相波腹34a、34b、34c、34d的压力振荡同相位的介质的瞬时热激发。当所述压力波腹处于峰值正压时就产生脉冲，因而使必须维持驻波所需的能量得到适当加强。只要这些波腹全部是同类压力位相的，该方法就可以扩展到有任意数量的压力波腹的情况。另外本发明实施例也可以将光束腔的相交点减到一个，只需所述相交点位于压力波腹处并且按上述方式激发与其压力振荡同相位的介质。

激光器92可以是二氧化碳激光器或红外激光器，它们能直接激发介质的分子振动态。可选择的另一种驱动方法是把每个激光器放置在各同类压力位相波腹处，只要它们能为特殊的应用提供足够的功率。另外，太阳能也能为驱动图19的实施例提供丰富的红外辐射源。

下述考虑将普遍适用于所有微波驱动实施例，并且在某种程度上也适用于红外驱动的实施例。在各实施例中，电磁现象导致介质压力的增加的原因，是由于对介质的分子能态形成了电磁激发。分子振荡用于把那些激发出的分子态的能量转变成增加气体的动能，并从而提高了压力。通常造成微波吸收的分子能态是旋转的，但在某些情况下会阻碍运动。阻碍运动的一个例子是氨在24GH₂时反转跃迁。由于分子吸收谱线在高压时（即大气压力或高于大气压力系数）的展宽，就可用大范围的频率。总之，任何电磁辐射的频率，只要它的吸收能导致气体压力的改变就都能被采用。

就气体来说，压力波腹处对微波的吸收，要大大高于预期的气体未受扰动时的压力。一般情况下，气体对微波的吸收随着气体压力和密度的增加而增加。在工作期间，当压力波腹处的压力处于最大值（该最大值高于气体未受扰动时的压力）时，微波场被接通。因此，气体在该瞬间的微波吸收系数要高于气体未受扰动时的吸收系数。

如果微波能量在工作期间提高了，则有更多的微波能量被吸收，并且下一个声波周期的压力波腹处的气体压力和密度将会增大。压力和密度的增大反过来又会提高气体对微波的吸收，在后续的微波脉冲期间甚至会有更多能量被吸收。另外，如果微波驱动的实施例以高压振幅工作，就会开始形成激波。由于大振幅压力波的非线性效应而形成的激波，会引起压力波腹处的压力和密度急剧增大。因此，形成激波能进一步提高气体对微波的吸收。

在W.D.Hershberger的论文（“伴随气体对微波的吸收出现的热和声效应”《美国无线电公司评论》第7卷，1946年9月3日出版）中用实验显示出，由于微波吸收随微波能的二次方变化，所以声能提高了。平方律特性表明，电声效率随着微波输入功率的提高而提高。对于需要有较大压缩比来实现较大声波振幅的情况来说，这种特性是最为合适的。

只要一开始就激发理想声模，那么利用向压力波腹提供强度不变的电磁能的方法也可以驱动驻声波。气体的电磁吸收随气体的压力和密度而变。由于气体在压力波腹处的压力和密度都与谐振模同相位变化，所以对微波吸收会在原来相位上自动改变，以驱动谐振模，因此，只要初始时就激发理想声模，那么能量就会从恒定强度的电磁场加到声波中去。在某些情况下，恒定强度电磁场的突变作用也是以给理想声模提供原始激发。

恒定场的方案增加了不需要使用定时电路的优点，该定时电路是用来保持与声波的压力振荡同相位的脉冲或调制的电磁源的。

上文描述的红外和微波驱动方法表明了应如何利用整个宽频率范围的电磁辐射在声谐振腔内建立驻声波。然而，这些方法没有提供在光学、红外和微波技术上的详尽技术细节，这是因为这些技术中有许多可供选择的方法用于将是电磁辐射引导到腔内的区域。相反，这些实例只是说明电磁能一旦引导到腔的适当区域应如何用来在腔内建立驻声波。

制冷和空调应用的说明

图20说明了本发明在蒸汽压缩制冷系统中作为压缩机使用的情况。在图20中，本发明接在一个封闭循环内，该封闭循环由冷凝器124、毛细管126和蒸发器130组成。另外毛细管也可用任何数量已知的致冷膨胀装置代替。这种布置方案构成了一个典型的蒸汽压缩系统，该系统可用于制冷、空调、热泵、水冷却器、除湿和许多其它的应用。

在图20中显示的本发明的有阀实施例，装有一个吸气簧片阀131、一个排气簧片阀133、一个吸气箱137和一个排气箱135。

在工作时，一种加压液态制冷剂从毛细管126流入蒸发器130，在毛细管内制冷剂出现压力降。然后蒸发器130内的低压液态制冷剂从制冷空间128吸收汽化热，于是变成低压蒸汽。低压蒸汽被抽出蒸发器后进入吸气箱137，然后通过吸气簧片阀131进入腔132。进入腔132后，低压蒸汽被声压缩并在高温高压下经过排气簧片阀133被排入排气箱135，然后进入冷凝器124。当高压气态制冷剂通过冷凝器124时，它放出热量并再一次冷凝成加压液态。然后该加压液态制冷剂流过毛细管126，并重复蒸汽压缩循环。

本发明的各种实施例中的任何一个实施例都能用于图20的系统，该系统在上文中已经给出了说明和工作过程。选择实施例要取决于对特殊应用的设计要求。对于某些应用，最好将本发明进行密封，包括将驱动装置密封在密封容器里。

当设计像图20那样的系统时，如适当选择声腔内的平均压力将会得到某些优越性。这种平均压力是在声腔内没有声波的情况下未受扰动的压力。在工作期间，驻波造成了一个压差，它的吸气压低于平均压力，而它的排气压高于此平均压力。因此，为了使吸气压等于蒸发器压力，平均腔内压力应是处于蒸发器压力和冷凝器压力之间某一压力。为了增强对腔内平均压力的控制，可以采用各种能控制吸气或排气气流的调节阀和调节装置。

在某些应用中，蒸汽压缩系统可以利用太阳能来驱动。太阳能是用于本发明电磁驱动的极好的红外源。比如一个像图19那样的实施例就可用太阳能来驱动。一个简单的太阳能驱动装置可以包括用于加强太阳辐射的反射镜和提供脉冲光束的光束断续器。

作为另一种方案，本发明可以由恒定强度的电磁能来驱动，尽管需要对理想声模进行初始激发。理想声模的初始激发可利用机械驱动器来完成。在某些情况下，突然地暴露于恒定强度的电磁能可足以激发理想声模。

如果要利用恒定强度源驱动一个以上的压力波腹，那么理想声模的自激发则变为更加可靠。多重波腹驱动会有助于锁定理想模。对于太阳能驱动的实施例，由于没有脉冲装置，恒定强度驱动会变得大为简化。一般来说，脉冲源会带来较高的效率。然而，由于太阳能是免费的，所以更为简单的恒定源则变得更合乎需要。

可以将几个本发明太阳能驱动设备串联配置，以提供较大压差，或并联配置以提供较高的净流流量。太阳能驱动设备也可以应用于外层空间，那里有丰富的来自太阳的强红外能。

可把机械驱动与太阳能驱动结合起来，以提供一种混合式驱动蒸汽压缩系统。例如，可以利用一个机械驱动器和利用太阳能来驱动本发明。在没有阳光时，机械驱动器可提供驱动本发明所需能量。在有太阳的晴天，机械驱动器的能量消耗可利用太阳能来补充。如上所述，太阳红外能被引导到压力波腹。这种混合式驱动系统可根据变化的条件按下面三种模式运行：（1）全部为机械驱动，（2）全部为太阳能驱动，（3）同时采用机械和太阳能驱动。根据运行中工作条件的变化可自动改变驱动模式。

另一方面，太阳能驱动装置可用于其他传统压缩机的预压器，这样可在日照时间使传统压缩机上所必须提供的压缩比降低。对于象空调这样的冷却应用，在日照期间，当热负荷很高、而且功率消耗处于峰值时，该太阳能驱动装置可降低系统的功率消耗。

由于本发明消除了所有必须使用润滑油的活动部件，所以蒸汽压缩系统可以靠无润滑油制冷剂运行。因此，许多与润滑油有关的系统设计问题消除了，并且使蒸汽压缩系统的效率更接近理想制冷循环的效率。

可变排气压

利用简单地改变驻声波的声波振幅可以使本发明实现可变的排气压。可以提供一个简单的控制电路，用来改变作为冷凝介质的温度或其他系统变量的函数的声波振幅。这样，本发明的排气压决不会大于在现有运行条件下产生冷凝所需的最小排气压。因此，也就不会出现由于产生超过出现冷凝所需要的最小压力的排气压时的能量浪费。

一般来说，当增大声波振幅以便在压力波腹处提供较大排气压时，吸气压将趋于减少。所以，如果在声波振幅改变时要保持蒸汽压恒定，那么此时就应当小心。为了增强对蒸汽压的控制，可采用各种调节阀和调节装置，用以调节本发明系统的蒸发器和入口之间的压力。

图21显示出一个提供排气压自动控制的控制电路的实例，并且还提供自动频率控制，该控制能使得声驱动器10的频率调谐到腔132的声谐振的频率。

在运行时，图21的电路的作用是将冷凝器124内冷凝了的制冷剂的液面维持在传热管T1和T2之间。通过检测传热管T1和T2内制冷剂的热传导率的变化可以得知制冷剂是气态还是液态。

微处理机153经过双模拟-数字转换器155监测传热管T1和T2的变化。如果运行状态引起冷凝器124内液态制冷剂的液面降低到传热管T2以下，那么微处理机153便作出响应发出一控制信号，控制信号经数字-模拟转换器156传到放大器160。控制信号提高了放大器160的增益，因而提高了声驱动器10的功率，功率的提高又增大了驻声波157的振幅。增大了的振幅提供了能提高冷凝器124内的冷凝率的较高排气压。一旦冷凝器124内的液态制冷剂的液面上升到传热管T2之上，微处理机153就作出响应，维持声振幅恒定，从而也维持排气压恒定。

如果运行状况引起液态制冷剂的液面上升到传热管T1以上，那么微处理机153作出响应，降低声驱动器10的功率，这就又降低了排气压。降低了排气压使冷凝器124内的冷凝率减小。当冷凝器124内的液态制冷剂的液面降到传热管T1以下时，微处理机153作出响应，维持声振幅恒定，从而也就维持了排气压恒定。控制电路以这种方式将冷凝器10内的液态制冷剂的液面维持在传热管T1和T2之间。

图21的频率控制电路具有一个积分器62、一个比较器64、一个电压控制振荡器66和一个放大器160。该频率控制电路的组件以及它们的功能与图12的电路相同。

许多不同的运行条件是易于变化的，并且能造成冷凝器124内液态制冷剂的液面发生改变。但是每一运行条件都将由控制系统同等处理。因此，对于任何给定方式的运行条件，控制电路都能使冷凝器124下部内出现冷凝所需的最小排气压维持住。

系统的其它参数可由控制电路监视，以提供辅助控制和冷却系统的最优化。

为了降低费用，图21的微处理机控制电路可以用简单的开关网络取代。这种开关网络能响应来自传热管T1和T2的信号，为声驱动器10选择许多固定的功率级。开关控制电路提供有限量的固定排气压，而不是象微处理机控制电路那样提供连续的可变排气压。

像图21那样的控制电路也容易应用于上述微波驱动系统。首先，必须提供适当的频率锁定控制。为实现最佳运行，微波源应当在压力波腹处于一个声周期的最高压力点的时候启动。一个单压力传感器放在声腔内，它能为触发微波发生器脉冲提供参考信号。由于微波能只在波腹压力处于峰值时才启动，所以系统必然会保持谐振。这种简单的方法就不需要更复杂的频率锁定电路。

其次，必须提供一个改变微波能量的装置，以便得到可变排气压。一种简易的改变平均微波能的方法是改变微波脉冲的保持时间与间歇时间之比。另一种方法是靠改变微波发生管的高电压来控制微波能。

制冷剂过冷系统

本发明提供一个二次冷却系统，该系统可应用于制冷剂的过冷却用作冷凝介质的过冷。该二次冷却系统处于谐振腔内部，并且不需要活动部件。

图23是沿图22的3-3线取的剖视图，它表示本发明的制冷剂压缩机的实施例，该实施例提供了一个制冷剂过冷却系统。用于该蒸汽压缩系统的压缩系统由腔2、驱动器10、吸气簧片阀164、排气簧片阀162、吸气室168和排气室166构成。

在图23中，排气管170把排气室166与冷凝器172连接起来。冷凝器172的出口连接到一个热交换器盘管174。热交换器盘管174构成了一个围绕着腔2并焊接在腔2上的盘状管路，用以在腔2和热交换器盘管174之间提供良好的热接触。热交换器盘管174的输出端连接在毛细管176上。毛细管176连接到一个位于制冷空间180内的蒸发器178。吸气管182将蒸发器178的输出端连接到吸气室168。

腔2的中间段用任意的绝热材料184与环境进行隔热。利用任意的绝热材料186使毛细管176与环境进行隔热。利用任意绝热材料188使吸气管182与环境进行隔热。

热泵板组190设置在腔2内部。热泵板组190包括一组间隔均匀的平行不锈钢板，这些板沿腔2的长度方向纵向设置。此外，板也可以用其他材料制造，如玻璃纤维或金属丝网筛。图24提供了热泵板组190更详细的视图。

热泵板组190除了在相对两端T_C和T_H之外，每一个部位均与腔2热绝缘。在热泵板组190中的每一块单板的相反两T_C和T_H处都固定有相应的铜板条192C和192H。如图24所示，铜板条192C和192H沿热泵板组190的每一单板的端部延伸并焊接在端部。热泵板组190中的板都不与腔2的内表面接触。利用铜板条192H和192C使热泵板组190和腔2之间进行热接触。每一铜板条的两端都延伸出板组的板之外，以便与腔2的内表面接触，并且将它们焊接到内表面上。铜板条192C在热泵板组190的T_C端和腔2的壁之间提供了良好的热接触。铜板条192H则在热泵板组190的T_H端和腔2的壁之间提供了良好的热接触。这种方案使热泵板组190和腔2之间的热传导只发生在端部T_C和T_H处。腔2还装有传热翅片194，用于把热量从腔2的壁散到周围空气中。

在运行时，声驱动器10向腔2内部的气态制冷剂发射声波。声驱动器10的频率由维持驻声波的方法来控制，该驻声波可被描绘成位移波形198。

如上所述，腔2内的气态制冷剂被声波压缩并排入排气管170。然后，这种高压气态制冷剂进入冷凝器172，在那里向周围空气放热，于是冷凝成液体。液态制冷剂又从冷凝器172流入热交换器盘管174，在盘管中被过冷到原来的冷凝器温度之下。这种冷却的根据将在下文单独讨论。过冷液态制冷剂又从热交换器盘管174流出并进入毛细管176，该毛细管测定出流入蒸发器178的液态制冷剂的流量。当制冷剂由热交换器盘管174进入到蒸发器178时，绝热材料186使毛细管176中的过冷制冷剂的发热减少到最小。

一旦进入蒸发器178，液态制冷剂就吸收来自制冷空间180的汽化热。然后该低温低压蒸汽被抽出蒸发器178并经吸气管182流入腔2。腔2内的气态制冷剂被声波压缩并排入排气管170，该循环又重复进行。

在热交换器盘管174内发生的液态制冷剂的过冷将在下文中加以解释。腔2内形成的驻波，迫使热量沿着腔的壁被抽吸，热量从压力波节处被泵向压力波腹处。因此，在压力波节处的腔壁逐渐变冷，而压力波腹处的腔壁逐渐变热。热流容量的大小与暴露于驻声波的表面积成正比。并且在腔2内设置热泵板组190可提高热流容量。

在有驻声波198存在的情况下，热量将从热泵板组190的冷侧T_C被泵向热侧T_H。当侧部T_C的温度降到腔2邻近壁的温度时，热量又从热交换器盘管174通过腔2的壁、铜板条192C流入热泵板组190的冷侧T_C。

随着热量在热泵板组190的热端T_H的温度上升到腔2的壁温以上。当侧部T_H的温度上升到高于腔2的邻近壁处的温度时，热量又会从热泵板组190的热侧T_H通过铜板条192_H、腔2的壁和传热翅片194流入周围大气中。因此，当液态制冷剂流过热交换器盘管174时，它被过冷到比空气冷却冷凝器172周围的大气温度低的温度。

上文对声波热泵效应作了详细的理论和实验的说明，它们的出处为下列出版物。（1）“本征不可逆热声式热机”（An Intrinsically Irreversible Thermoacoustic Heat Engine），美国声学协会杂志第74卷第一册第153页，作者John Wheatley，T.Hofler，G.W.Swift和A.Migliori，1983年7月出版。（2）“理解应用于声热机的热声学中几个简单现象”（Under-Standing Some Simple Phenomena In Thermoacoustics With Applications To Acoustical Heat Engines），美国物理学杂志第53卷第2册第147页，作者John Wheatley，T.Hofler，G.W.Swift和A.Migliori，1985年2月出版。（3）“自然热机”（The Natural Heat Engines），Los Alamos科学第14册，作者John Wheatley，G.W.Swift和A.Migliori，1986年秋出版。（4）“热声机”（Thermoacoustic Engine），美国声学协会杂志，第84卷，第4册，第1145页，作者G.W.Swift，1988年10月出版。这些论文定量地详细指出了应如何设计和预测声热泵系统的性能，因此这些公开的出版物也可一同作为参考。

为了将声热泵系统的冷却能力提高到最大，热泵板组190上的所有非制冷剂热负荷应保持最小。如下讨论的方案有助于取得该最小值。

绝热材料184减小了由腔2的壁吸收来自周围空气的热量，因而使热交换器盘管174内的制冷剂成为热泵板组190的主要热负荷。绝热材料188使吸气管182内制冷剂蒸汽的过热降到最低，这样就减少了热泵板组190上的热负荷。

把驱动器10放在热泵板组190的热侧T_H处，就阻碍了驱动器10产生的热通过散热翅片194散到环境中去。但是热泵板组190可被移到腔2的有阀端，并且在热容量减少时过冷仍在继续。因此，图23内泵板组190的确定的布置方案不应作为对本发明保护范围的限制。

所以，上述的声冷却系统将用于在液态制冷剂进入蒸发器178之前降低它的温度，这样，可将闪蒸减少到最小，并提高了每单位循环制冷剂的制冷效率。

图23的声冷却系统可按另一种模式运行。热交换器盘管174可提供温度低于冷凝器172的温度的冷凝介质。这种低温冷凝介质可允许使用低排气压，同时维持冷凝。低排气压能减少用于气体压缩所耗费的能量。

排气压基本上决定了进入热交换器盘管174的制冷剂是气态、液态或液-汽混合物。如果排气压高得足够使空冷冷凝器172内发生冷凝的活，那么制冷剂将以液态形式进入热交换器盘管174。如果排气压并不高得能使空冷冷凝器172内发生冷凝的话，则制冷剂将以气态形式进入热交换器盘管174。如果压力在这两个压力之间，那么制冷剂就将以液-汽混合物的形式进入热交换器盘管174。

对于低压排气来说，“有效的”冷凝器被认为是把空冷冷凝器172与热交换器盘管174结合起来形成的冷凝器。因此，应以热交换器盘管174内的温度作为选择排气压的根据，该温度要低于空冷冷凝器172的温度。在这种模式中，排气压一点也不需要高于在热交换器盘管174内发生冷凝时所必需的压力。所以，如果只使用空冷冷凝器172，使用的排气压比可能的要低。

这样就可以看出，这对两个极端排气压来讲都有效率提高的好处。总的来说，控制电路冷却负荷和冷凝介质温度之类的变化的工作条件，可以在排气压的整个范围内进行控制。

图25显示出一个类似于图23所表示出的制冷系统，与图23的系统不同的是它的声驻波是由电磁-气体相互作用来驱动的。图23中的声驱动器10在图25中由微波谐振腔200所代替。微波谐振腔200以腔2的各壁和热泵板组190的热端T_H为界。热泵板组190构成了一个防止微波能离开微波腔200的金属网。脉冲或经调制的微波能，从微波发生器206经同轴电缆202和微波辐射器204被输送到微波谐振腔200。如前所述，如果在微波谐振腔200内存在微波能，就会在腔2内形成驻声波。

一旦在腔2内形成了驻声波，图25的制冷系统就以跟图23的制冷系统相同的方式并按照相同的理论和原理运行。

上文中描述的用于控制驱动器频率和排气压的电路可直接应用于图23和图25的实施例。此外，可以有几种不同的冷却系统的布置及相应的控制电路。比如，该系统可以设计成将图21的传热管T1和T2分别移到热交换盘管174的入口和出口处并以低排气压运行。对于这种布置，“有效的”冷凝器就是冷凝器172与热交换器盘管174的结合。除了排气压维持在热交换器盘管12内发生冷凝所需要的程度之外，该控制电路以完全相同的方式工作。系统的许多其它参数可由控制电路监测，以实现冷却系统的辅助控制和系统的最优化。

蒸汽压缩冷却设备可采取许多形式并且在许多不同的部门和工业中得到应用。本发明不只限于像上面描述的作为压缩机应用于冷却系统，而是可以应用于许多方面。因此，这里描述的蒸汽压缩冷却系统可以用在许多不同的冷却应用中，包括空调、热泵、深冷装置、水冷却器、水箱及许多其它应用。

本发明提供了一种用于蒸汽压缩冷却系统的新型压缩机，该压缩机利用了在流体中压缩流体的声谐振的特性，并提供了能在运行期间根据运行条件的变化而改变的排气压，因此降低了压缩机的能量消耗。另外，由于采用了流体对电磁能的吸收，本发明消除了所有活动驱动部件。此外，本发明提供了一种无润滑油压缩机。

本发明还进一步提供了一种新型压缩机。其中借助于声热泵系统压缩液态制冷剂，然后使其过冷却。另外该声热泵系统能提供低温冷凝介质，使冷凝在低于正常排气压的情况下发生。

虽然上文中包含了许多技术条件，但这些不应当限制本发明的保护范围，而相反它只是作为一个选择实施例的范例。本发明也可以有许多改型，并且对于本领域的技术人员来说很容易想到。例如，在任何一个本发明的实施例中，都可使用一个以上的驱动器，并且这些多个驱动器的频率和相位彼此之间相互制约以产生较大压差、差拍频率现象、驻波和行波的结合以及在各种应用中证明是有用的其它作用。

另外，单个驱动器也能设置在腔内的中间位置，这样，驻声波就能在驱动器的两侧形成，互相结合的两个装置可以串联或并联连接。另外，驱动单个或多个驱动器的波形不一定必须是正弦波，而可以是据齿波、方波、脉冲、或任何能满足设计要求的波形。

此外，本发明的尺寸大小将由指定的应用所需工作容量来确定，而不是由本发明本身确定。选择了适当声波波长后，本发明可以增大比例或小型化。

除此之外，谐振声腔，不一定是圆柱形，而可以是能维持驻声波的任何几何形状。环形腔可用于电磁驱动实施例。对于环形腔来说，波可以绕该圆环双向传播，因而形成驻波，而且电磁能可以被引导到压力波腹处。由于环形腔是连续的，所在不像圆柱形腔那样，这里不存在反射。

辅助腔的几何结构以及其它声模均可以用于维持驻波波形。例如，一个半径相对于长度来讲较大时的圆柱形腔能按径向模式振荡。另外球形腔也能按径向模式形成振荡。径向模式振荡具有能将声波压力集中在腔的中央的优点。腔的不同的几何结构，如圆柱形和球形，能结合起来构成亥姆霍兹谐振腔。总之，可以使用任何能维持驻声波的腔。电磁-气体相互作用可应于任何一种腔的声驱动。

入口和出口也可以制成不同的几何形状，因此腔2内的开口可以是一系列圆形孔、狭缝、缺口、或是相邻但不相连的腔。另外，具有位于波节和波腹处的间断开孔的同轴管，可以沿腔2的轴向开设入口和出口。对于无阀实施例，可在压力波节处开设几个入口，每一入口都与压力波节相隔不同的距离。各入口的吸气压略有不同，并且在运行期间可对入口进行选择，以保持吸气压恒定，同时声振幅发生变化以改变排气压。

可以按这样的方式将几个装置连接起来;使它们的入口和出口形成串联和/或并联结合，或将各独立的腔插放在共同的压力波腹处，所用这些方式都能提供较大压差并提高工作容量。

声热泵系统也可以有许多改型。比如，在可以使用较小压缩比时蒸发器温度较高的应用中，排出的气体不是热的，而且图23和25的空冷冷凝器可以减少尺寸或全部去掉不用。在这种情况下，热交换器盘管174充当一次冷凝介质用，并且热交换器盘管174的环数和热泵板组190的板数，都可按需要增加，以提高工作容量。

而且，在腔2内可以使用一个以上热泵板组190。由于板组是设置在压力波节和波腹之间的，所以具有几个波节和波腹的驻声波能为一个板组提供保障。这种附加的板组可增加过冷系统的热负荷能力。另外，一个板组可用于冷凝，其它板组可用于过冷。

还可以增加其它的制冷技术共有的特性。比如图23和图25的毛细管176可以用对运行条件的变化更敏感的许多不同类型的通用制冷剂控制装置来代替。

此外，除了使用图23中的传热翅片194外，还可以采用其它能带走过热的传热装置。强迫通风的风机也可加上翅片194，这样可提高与周围空气的热交换率。另一种选择方案是提供一个具有热交换器的闭环式冷却液循环系统，冷却液可以在该系统中流过热交换器，该热交换器与热泵板组28的热端T_H热接触。冷却液依次流过该热交换器，然后再进入一个空冷辐射器。

另外板组190也可以用许多不同材料制成，如可采用玻璃纤维、塑料或金属丝网筛等。这些不同的板组可以沿腔2纵向或横向设置。除了板状外，还可以采用其它几何形状，如可采用沿腔2纵向设置的连续螺旋状板，或同轴圆柱板。应注意到如果根本没有一块板，声波热泵作用会在沿腔壁的地方发生，但是作用的强度降低了。

另外，热交换器盘管174可用其它类型的热交换装置代替。可用一种具有与热泵板组190冷端T_C热接触的小通道的热交换器代替铜板条30C。做成这样一种热交换器，制冷剂能通过这些通道，从而把热传给腔2内侧的板。这种布置方案在制冷剂和板之间提供了比热交换器盘管174更直接的热交换。

最后，由于本发明多方面的特性，例如各种声驱动器，可变排气压、声波热泵和电磁驱动等等，就自然会有将这些特性进行不同组合产生的许多实施例。可以理解，上面公开的本发明特性的所有特定组合，都构成本发明一个优选实施例的一部分。因此，本发明的保护范围不应当由所提出的实施例来确定，而是由所附加的权利要求和它们的法定等同物来确定。

Claims

1、一种制冷剂压缩机，包括：

一个用以容纳待压缩流体制冷剂的腔，所述腔具有至少一个入口和至少一个出口；

用于在所述腔内的流体制冷剂中建立行波的驱动装置，所述驱动装置和所述腔将所述腔内的流体制冷剂中的行波转变成驻波，由此压缩流体制冷剂。

2、按照权利要求1所述的制冷剂压缩机，其特征在于流体制冷剂内的驻波具有至少一个压力波节和至少一个压力波腹。

3、按照权利要求2所述的制冷剂压缩机，其特征在于所述腔的至少一个入口设置在至少一个压力波节处，而所述至少一个所述腔的出口设置在所述至少一个压力波腹处。

4、按照权利要求3所述的制冷剂压缩机，其特征在于还包括用于使流体制冷剂经所述至少一个出口流出所述腔，但防止流体经所述至少一个出口流入所述腔的调整装置。

5、按照权利要求4所述的制冷剂压缩机，其特征在于所述调整装置里包括至少一个簧片阀。

6、按照权利要求1所述的制冷剂压缩机，其特征在于在流体制冷剂内的驻波至少有一个压力波节和至少有一个压力波腹，每一个所述至少一个入口设在所述至少一个压力波腹处，每一个所述至少一个出口设在所述至少一个压力波腹处，所述制冷剂压缩机还包括：

入口调整装置，用于允许流体制冷剂流入而不允许流出所述腔;

出口调整装置，用于允许流体制冷剂流出而不允许流入所述腔。

7、按照权利要求6所述的制冷剂压缩机，其特征在于所述入口调整装置包括至少一个簧片阀，并且所述出口调整装置包括至少一个簧片阀。

8、按照权利要求1所述的制冷剂压缩机，其特征在于：

所述驱动装置包括至少一个发射强度随时间变化的超声能量的超声发生器;

强度随时间变化的超声能量的声频高于驻波的声频，

强度随时间变化的超声能量由流体制冷剂解调成脉冲，

脉冲的重复频率等于驻波的声频，以使脉冲驱动驻波。

9、按照权利要求1所述的制冷剂压缩机，其特征在于所述驱动装置包括至少一个超声驱动器，该驱动器发射的超声能的声频等于驻波的声频。

10、按照权利要求1所述的制冷剂压缩机，其特征在于流体制冷剂包括一种气态制冷剂。

11、按照权利要求1所述的制冷剂压缩机，其特征在于所述驱动装置包括一个线性电动机。

12、按照权利要求1所述的制冷剂压缩机，其特征在于所述驱动装置包括一个可变功率声驱动器，所述制冷剂压缩机还包括有控制装置，用于根据工作条件的变化改变所述可变功率声驱动器的频率，使排气压作为变化的工作条件的函数而改变。

13、根据权利要求1所述的制冷剂压缩机，其特征在于所述腔包括用于声波位移方向上改变所述腔的横截面的可变横截面装置，因此防止在所述腔内形成不合乎需要的声谐振。

14、按照权利要求13所述的制冷剂压缩机，其特征在于驻波有压力波节和压力波腹，所述可变横截面装置的作用还在于提高驻波的压力波节和压力波腹之间存在的压差。

15、压缩机包括：

一个用于容纳待压缩的制冷剂的腔，所述腔包括至少一个入口和至少一个出口;

用于向制冷剂提供电磁能的驱动装置，所述驱动装置和所述腔在所述腔内的制冷剂中建立一驻波，使所述腔内的制冷剂受到压缩。

16、按照权利要求15所述的压缩机，其特征在于所提供的电磁能的强度是随时间变化的。

17、按照权利要求15所述的压缩机，其特征在于所提供的电磁能的强度随时间是恒定的。

18、按照权利要求15所述的压缩机，其特征在于所述驱动装置包括可变功率驱动器，用以改变电磁能的平均功率，所述制冷剂压缩机还包括控制装置，用于根据工作条件的变化改变所述可变功率驱动器的平均功率，因此排气压作为变化的工作条件的函数而改变。

19、一个蒸汽压缩冷却系统，包括：

一个用于容纳待压缩的流体制冷剂的腔，所述腔包括至少一个入口和至少一个出口;

用于在所述腔内的所述流体制冷剂中建立一行波的驱动装置，所述驱动装置和所述腔内的流体制冷剂中的行波转变成驻波，从而使流体制冷剂被压缩;

一个与所述腔的至少一个出口相连的冷凝器;

一个与所述冷凝器和所述腔的至少一个入口相连的蒸发器。

20、按照权利要求19所述的蒸汽压缩冷却系统，其特征在于所述驱动装置包括一个可变功率声驱动器，所述蒸汽压缩冷却系统还进一步包括控制装置，用于根据工作条件的变化改变所述可变功率声驱动器的功率，使排气压作为变化的工作条件的函数而改变。

21、一种蒸汽压缩冷却方法，包括如下步骤：

将声能引导到具有至少一个入口和至少一个出口的腔内的流体制冷剂中;

为所述声能选择一频率，以在腔内的流体制冷剂中建立一驻声波;

冷凝该压缩后的流体制冷剂，以产生放热的冷凝流体制冷剂;

减小经过冷凝的流体制冷剂的压力，以产生减压的流体制冷剂，该流体制冷剂是吸热的。

将减压的流体制冷剂引入到腔的至少一个入口内，驻声波的压力特征使减压的流体制冷剂被吸入到腔的至少一个入口内，并使压缩后的流体制冷剂通过至少一个出口流出该腔，这样，流体制冷剂通过一个蒸汽压缩制冷循环。

22、按照权利要求21所述的蒸汽压缩冷却方法，其特征在于所述引导步骤包括根据工作条件的变化改变引导到流体制冷剂中的声能功率，因此排气压作为变化的工作条件的函数而改变。

23、制冷剂压缩机，包括：

一个用于容纳待压缩流体制冷剂的腔，所述腔包括至少一个入口和至少一个出口;

用于在所述腔内的流体制冷剂中建立一行波的驱动装置，所述驱动装置和所述腔将所述腔内的流体制冷剂中的行波转变成驻波，因此该流体制冷机被压缩，驻波沿所述腔产生一温度差，这样，所述腔的第一部份的温度高于所述腔的第二部份的温度;

一个在靠近所述腔的所述第二部份处与所述腔相连并输送该流体制冷剂的热交换器，所述热交换器在流体制冷剂和所述腔的所述第二部份之间提供热接触。

24、按照权利要求23所述的制冷剂压缩机，其特征在于还进一步包括一个位于所述腔内并且暴露于所述腔内存在的驻波的热泵表面，所述热泵表面具有第一端和第二端，所述热泵表面的第二端靠近所述腔的第二部份。

25、按照权利要求24所述的制冷剂压缩机，其特征在于还进一步包括一个与所述腔相连的辅助热交换器，用于在散热装置和所述热泵表面的第一端之间提供热接触。

26、按照权利要求23所述的制冷剂压缩机，其特征在于所述驱动装置包括一个可变功率声驱动器，所述制冷剂压缩机还包括控制装置，用于根据工作条件的变化改变所述可变功率声驱动器的功率，这样，排气压是作为变化的工作条件的函数而变化的。

27、一个蒸汽压缩冷却系统，包括：

用于在所述腔内的流体制冷剂中建立一行波的驱动装置，所述驱动装置和所述腔将所述腔内的流体制冷剂中的行波转变成驻波，因此该流体制冷剂被压缩，驻波沿所述腔产生一温差，这样，所述腔的第一部份的温度高于所述腔的第二部份的温度;

一个与所述腔的所述至少一个出口相连的制冷剂冷凝器;

一个与所述制冷剂冷凝器相连并在靠近所述腔的所述第二部份处与所述腔相连的热交换器，所述热交换器在流体制冷剂和所述腔的第二部份之间提供热接触;

一个与所述热交换器和所述腔的所述至少一个入口相连的制冷剂蒸发器，该蒸发器用于蒸发由所述热交换器提供的冷凝制冷剂，并且还用于向所述腔提供蒸发后的制冷剂。