随着芯片中晶体管数量的增加，电子设备的功率密度与日俱增，其散热问题越来越突出。线性压缩机驱动的蒸汽压缩制冷系统以其高效、无油、谐振运行、体积小和异变容量调节等优势，成为电子散热技术中最有潜力的一项。与传统往复式压缩机相比，线性压缩机没有复杂低效的曲轴连杆系统，因此具有更高的电机效率，特别是其无油运行的特性，使采用高效紧凑型微通道换热器成为可能。
图1 动磁式线性压缩机原理图
目前国外只有韩国的LG及巴西的Embraco两家公司实现了有阀线性压缩机的商业化并应用于高端冰箱领域，但其输入功率都较小，在百瓦级左右，而千瓦级的动磁式有阀线性压缩机仍鲜有报道。为打破国外技术垄断，早日实现线性压缩机国产化，中科院理化技术研究所空间功热转换重点实验室依托自身多年的空间用无阀线性压缩机研制经验，于2018年研制出首台千瓦级无油动磁式有阀线性压缩机，样机实物图如图2所示。
图2 千瓦级无油动磁式线性压缩机样机实物图
气阀作为有阀线性压缩机的关键部件，又是易损坏的部件之一，其设计的好坏直接影响着压缩机的排气量、功率消耗以及运行可靠性。其中，气阀密封性的好坏极大的影响着压缩机的最大压缩比和实际排气量，对整机效率也有重要影响。因此搭建了一套测量气阀静态密封性的测试系统，对千瓦级无油动磁式有阀线性压缩机样机的气阀密封性开展了实验研究。
图3 气阀密封性测试系统实物图
研究发现：在阀板与阀片间安装柔性四氟环，可以将阀片与阀板的金属面刚性密封转变为阀片与四氟环的非金属面柔性密封，在降低噪声的同时也提高了气阀密封效果。为了搞清楚四氟环对气阀密封性的影响机理，开展实验并研究了四氟环高度、平面度及环面粗糙度对气阀密封性能的影响。
图4 安装设计良好的四氟环排气阀泄漏曲线图
实验结果表明：在压差0.4MPa下，未安装四氟环的排气阀的平均泄漏流量为0.78L/min，压差降为0MPa的时间为44秒; 而安装设计良好的四氟环的排气阀的平均泄漏流量仅为0.006L/min, 压差降为0MPa的时间为1小时52分。说明在阀板与阀片之间安装四氟环，可以极大改善气阀的密封性能。此外，四氟环高度越高，阀片预紧力越大，密封性越好；四氟环平面度越好，侧向泄漏量越少，密封性越好；四氟环环面粗糙度越小，密封性越好。
此外，压缩机的动态性能测试表明：在阀片与阀板间安装设计良好的四氟环，不仅改善了气阀的密封性，还实现了相同工况下压缩机的压缩比从2到3.6的提升。
