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概述
调研大纲

斯特林制冷机是一种基于斯特林循环原理的制冷设备,通过气体的压缩和膨胀过程实现制冷效果,其结构紧凑、体积小、重量轻、启动速度快、工作效率高,且工作温度范围宽、可靠性高,是小型低温制冷机中技术最为成熟、应用最为广泛的产品之一。

1、斯特林制冷机行业界定及分类

斯特林制冷器(Stirling refrigerator,又称ST制冷器)是由电力驱动的一种机械式制冷机。其工作原理是气体以绝热膨胀做功,即按逆向斯特林循环工作而制冷。斯特林制冷器分整体式和分置式两种。

斯特林制冷器具有结构紧凑、工作温度范围宽、启动快、效率高、操作简便等优点。两空间制冷机温度可达80K。三空间机制冷温度可达10.5-20K。四空间制冷机温度可达7.8K。冷头最底温度达到6K到3.1K的斯特林制冷器也已研制成功。不过这种制冷器最大的缺点是噪声较大和寿命不长。

2、斯特林制冷机行业特征

斯特林制冷机制造企业主要集中在欧美及日本地区,国内起步较晚。.针对斯特林制冷机市场来讲,中国的斯特林制冷机商业化起步阶段,过去几年随着国内对斯特林制冷机的研发投入,以常州光电技术研究所为代表的国内企业自2016年推出国产斯特林制冷机品牌,由于技术壁垒和国家政策支持,到2019年国内斯特林制冷机产量以达到29台,到2026年国内产量将达到1096台,复合增长率达68%。

全球斯特林制冷机市场主要集中在美国,欧洲和日本,产量最大的公司为住友集团。2019年住友的斯特林制冷机产量达到3099台,占全球市场的24.3%。

全球的斯特林制冷机主要销往日本,美国,欧洲等区域,销售量占比分别为25.85%,19.63%。

3、发展历程

早期理论奠基阶段:斯特林循环最初是由英国牧师罗伯特・斯特林(Robert Stirling)在 1816 年提出的。但在当时,受限于材料、加工技术和理论认知等因素,斯特林制冷机的发展较为缓慢。

技术探索与初步应用阶段(20 世纪初 - 中叶):随着工业革命带来的技术进步,斯特林制冷机的原理得到进一步研究和完善。在军事和科研领域,开始有了初步的应用探索,主要用于一些特殊的低温环境实验和军事装备的冷却。不过,这一时期的斯特林制冷机体积较大、效率较低,且可靠性有待提高。

技术突破与多样化应用阶段(20 世纪后期 - 至今):材料科学、机械加工技术、控制技术等多领域的进步促使斯特林制冷机实现了技术突破。其效率得到显著提高,体积大幅缩小,并且能够适应多种复杂的工作环境。如今,斯特林制冷机在军事、电子、航空航天、能源、医疗等众多领域都有广泛的应用。

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