水-制冷剂换热装置及微型制冷系统的制作方法

1.本技术涉及微型制冷系统技术领域，尤其涉及一种水-制冷剂换热装置及微型制冷系统。


背景技术：

2.自从微型制冷压缩机面世以来，人们通过开发微型冷凝器、微型蒸发器等措施，一直致力于得到微型、高效的蒸气压缩式制冷系统。但某些客观因素始终阻碍着制冷系统的小型化发展。以水冷系统为例，这些因素主要包括以下几个方面：现有的水-制冷剂换热器的单位体积换热量都不太高，因此体积普遍较大；制冷系统中一般都包含过滤器、节流装置等部件，需要占用一定的空间；一般压缩机回气端都设有一个气液分离器，致使压缩机的形状不规则，加大了其自身的占用空间，同时使其周围空间的可利用性变差。
3.本发明提供了一种水-制冷剂换热器，体积小、换热效率高，且同时具有过滤、节流和气液分离的功能。集成到水冷系统中时，一方面其自身占用的空间小，另一方面可以省去过滤器、节流装置和压缩机上的气液分离器，使得整个系统小巧、高效。


技术实现要素：

4.为克服相关技术中存在的问题，本技术提供一种水-制冷剂换热装置及微型制冷系统，该水-制冷剂换热装置，体积小、换热效率高，且同时具有过滤、节流和气液分离的功能。集成到制冷系统中时，一方面其自身占用的空间小，另一方面可以省去过滤器、节流装置和压缩机上的气液分离器，使得整个系统小巧、高效。
5.本技术第一方面提供一种水-制冷剂换热装置，包括主体，所述主体上设有上盖和下盖，以及设于所述上盖与下盖之间的多个制冷剂侧板和多个水侧板，所述制冷剂侧板和所述水侧板交替叠放；所述主体上设有气液分离腔，所述气液分离腔位于所述上盖与所述下盖之间；一回气管通过所述下盖插入所述气液分离腔内；一进气管、一第一水接头、一第二水接头分别通过所述上盖插入所述主体内。
6.优选地，所述上盖、所述下盖、所述制冷剂侧板、所述水侧板的外形相近并叠放在一起。
7.优选地，所述气液分离腔中空地设置在所述主体上，贯穿多个所述水侧板和多个制冷剂侧板。
8.优选地，所述进气管内还设有毛细管，所述毛细管插入所述主体内；所述毛细管与所述进气管之间形成杂质过滤腔。
9.优选地，所述水侧板为薄片状，所述水侧板上设有第一水孔、第二水孔、进气孔和回气孔分别与所述第一水接头、第二水接头、进气管和回气管连接。
10.优选地，所述水侧板上还设有多个肋片，所述肋片之间形成水流道，所述水流道与所述第一水孔、所述第二水孔连通。
11.优选地，所述制冷剂侧板为薄片状，所述制冷剂侧板上设有第一水孔、第二水孔、进气孔和回气孔分别与所述第一水接头、第二水接头、进气管和回气管连接。
12.优选地，所述制冷剂侧板上还设有多个螺旋状的制冷剂通道，所述制冷剂通道与所述进气孔、所述回气孔连通。
13.本技术第二方面提供一种微型制冷系统，包括水-制冷剂换热装置、冷凝器、压缩机、水循环系统；所述进气管与所述冷凝器连接；所述回气管与所述压缩机连接；所述第一水接头和所述第二水接头与所述水循环系统连接；所述压缩机与所述冷凝器连接。
14.优选地，当把所述水-制冷剂换热装置连接到所述冷凝器时，经冷凝后的高压液态制冷剂经所述进气管进入到所述水-制冷剂换热装置中；经所述毛细管节流后，进入各层所述制冷剂侧板中的制冷剂流道，蒸发并吸收热量；蒸发后的制冷剂进入所述气液分离腔，经所述回气管回到所述压缩机中；所述水-制冷剂换热装置上的所述第一水接头和所述第二水接头连接所述水循环系统，使得每层所述水侧板上的所述水流道中都有水持续流通；所述制冷剂侧板和所述水侧板交替叠放，使制冷剂和水能在所述主体中完成间壁式热交换。
15.本技术提供的技术方案可以包括以下有益效果：水-制冷剂换热装置的结构简单以及紧凑，使得该装置的体积小。同时使用制冷剂侧板和水侧板交替叠放，使制冷剂和水能在主体中完成间壁式热交换，使得该装置的换热效率高。且毛细管与进气管之间形成杂质过滤腔，具有过滤、节流的功能。主体上设有气液分离腔，具有气液分离的功能。集成到制冷系统中时，一方面其自身占用的空间小，另一方面可以省去过滤器、节流装置和压缩机上的气液分离器，使得整个系统小巧、高效。
16.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
附图说明
17.通过结合附图对本技术示例性实施方式进行更详细的描述，本技术的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本技术示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
18.图1是本技术实施例示出的水-制冷剂换热装置的部分结构示意图；图2是本技术实施例示出的水-制冷剂换热装置的进气管的剖视图；图3是本技术实施例示出的水-制冷剂换热装置的上盖的结构示意图；图4是本技术实施例示出的水-制冷剂换热装置的下盖的结构示意图；图5是本技术实施例示出的水-制冷剂换热装置的水侧板的结构示意图；图6是本技术实施例示出的水-制冷剂换热装置的制冷剂侧板的结构示意图；图7是本技术实施例示出的微型制冷系统的结构示意图。
19.主体1上盖2下盖3插入孔31水侧板4水流道41
肋片42制冷剂侧板5制冷剂流道51气液分离腔6第一水接头7第一水孔71第二水接头8第二水孔81进气管9进气孔91毛细管92杂质过滤腔93回气管10回气孔101水-制冷剂换热装置100压缩机200冷凝器300。
具体实施方式
20.下面将参照附图更详细地描述本技术的优选实施方式。虽然附图中显示了本技术的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本技术而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本技术更加透彻和完整，并且能够将本技术的范围完整地传达给本领域的技术人员。
21.在本技术使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本技术。在本技术和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
22.应当理解，尽管在本技术可能采用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本技术范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
23.以下结合附图详细描述本技术实施例的技术方案。
24.图1是本技术实施例示出的水-制冷剂换热装置的部分结构示意图。
25.参见图1，一种水-制冷剂换热装置，体积小、换热效率高，且同时具有过滤、节流和气液分离的功能。集成到制冷系统中时，一方面其自身占用的空间小，另一方面可以省去过滤器、节流装置和压缩机200上的气液分离器，使得整个系统小巧、高效。该水-制冷剂换热装置100，包括主体1，主体1上设有上盖2和下盖3，以及设于上盖2与下盖3之间的多个制冷
剂侧板5和多个水侧板4。上盖2、下盖3、制冷剂侧板5、水侧板4的外形相近并叠放在一起，组成主体1，用于实现制冷。该种水-制冷剂换热装置100的结构简单以及紧凑，使得该装置的体积小。
26.一些实施例中，上盖2为主体1的最上层，下盖3位于主体1的最下层，制冷剂侧板5和水侧板4交替叠放在上盖2与下盖3之间，使得水与制冷剂能在主体1中完成间壁式热交换，该种间壁式热交换的方式的换热效率高。
27.主体1上设有气液分离腔6，气液分离腔6位于上盖2与下盖3之间。一些实施例中，该气液分离腔6位于多个制冷剂侧板5和多个水侧板4中间。该气液分离腔6用于将气体与液体分离，确保进入回气管10中的制冷剂为气体，避免液体撞击压缩机200，损坏压缩机200，同时产生的液体沉淀在气液分离腔6内。
28.一回气管10通过下盖3插入所述气液分离腔6内，回气管10的端部与上盖2保持一定的距离，不会与上盖2接触，使得气体从回气管10中进入压缩器，液体留在气液分离腔6内。一进气管9、一第一水接头7、一第二水接头8分别通过上盖2插入主体1内。一第一水接头7、一第二水接头8分别与水循环系统连接，形成水冷系统。进气管9用于将制冷剂导入主体1内。
29.一些实施例中，气液分离腔6中空地设置在主体1上，贯穿多个水侧板4和多个制冷剂侧板5，该种方式的换热效率更高。
30.一些实施例中，所有组件通过焊接形成一体，体积小巧，便于小型化的设计。
31.图2是本技术实施例示出的水-制冷剂换热装置的进气管的剖视图。
32.参见图2，进气管9内还设有毛细管92，毛细管92插入主体1内，毛细管92固定在进气管9中。一些实施例中，进气管9为不规则的紫铜管，下端的内径与毛细管92外径相当，两者在此处进行焊接，毛细管92上端深入进气管9内部。毛细管92外壁与进气管9内壁之间形成一个杂质过滤腔93，制冷系统加工和运行过程中，不可避免地可能产生少量的杂质，这些杂质可以存留在该杂质过滤腔93内，避免其进入毛细管92造成系统堵塞。
33.图3是本技术实施例示出的水-制冷剂换热装置的上盖的结构示意图。
34.参见图3，一些实施例中，上盖2为金属薄片，其上开有3个通孔，分别为第一水孔71、第二水孔81和进气孔91，第一水孔71与第一水接头7连接，第二水孔81与第二水接头8连接，进气孔91与进气管9连接。
35.图4是本技术实施例示出的水-制冷剂换热装置的下盖的结构示意图。
36.参见图4，一些实施例中，下盖3为金属薄片，其中间开一个插入孔31，供回气管10插入气液分离腔6内，插入孔31的大小与回气管10的外径相当。
37.图5是本技术实施例示出的水-制冷剂换热装置的水侧板的结构示意图。
38.参见图5，一些实施例中，水侧板4为薄片状，水侧板4上设有第一水孔71、第二水孔81、进气孔91和回气孔101分别与所述第一水接头7、第二水接头8、进气管9和回气管10连接。水侧板4上的第一水孔71、第二水孔81、进气孔91与上盖2的第一水孔71、第二水孔81、进气孔91对应设置，大小、位置相同。水侧板4上的回气孔101位于水侧板4的中央，与下盖3的插入孔31同心设置，直径大于回气管10的外径。
39.水侧板4上还设有多个肋片42，肋片42之间形成水流道41，该种水流道41为微通道。水流道41与第一水孔71、第二水孔81连通，与进气孔91、回气孔101不通。水流道41的一
端第一水孔71连通，另一端与第二水孔81，使得水在水流道41中流通，同时在第一水孔71与第二水孔81中循环，形成水循环系统。本实施例中的水流道41以回气孔101为中心，有规律地在水侧板4上排布。每条水流道41的宽度大致一致，其长度与围绕中心的距离有关，远离中心的水流道41的长度更长。本实施例中，第一水孔71与第二水孔相邻设置，使得水流道41尽可能多尽可能长地最大程度地铺设在水侧板4上，使得水侧板4的利用率达到最大化，换热效果达到最大化。
40.图6是本技术实施例示出的水-制冷剂换热装置的制冷剂侧板的结构示意图。
41.参见图6，一些实施例中，制冷剂侧板5为薄片状，制冷剂侧板5上设有第一水孔71、第二水孔81、进气孔91和回气孔101分别与第一水接头7、第二水接头8、进气管9和回气管10连接。制冷剂侧板5上的第一水孔71、第二水孔81、进气孔91与上盖2的第一水孔71、第二水孔81、进气孔91对应设置，大小、位置相同。回气孔101与水侧板4上的回气孔101的大小、位置相同。
42.制冷剂侧板5上还设有多个螺旋状或双螺旋状或其他微通道形式的制冷剂通道，制冷剂通道与所述进气孔91、所述回气孔101连通，与第一水孔71、第二水孔81不通。该制冷剂通道最大程度地铺设在制冷剂侧板5上，使得制冷剂侧板5的利用率达到最大化，换热效果达到最大化。本实施例中，制冷剂通道是以回气孔101为中心进行旋涡，使得该制冷剂通道与水流道41尽可能地相似，最大化地接近，使得水与制冷剂间壁式热交换的效率最大化。
43.一些实施例中，水-制冷剂换热装置100的主体1为圆柱形，直径为50mm，厚度为20mm，换热量可达500w。上盖2、下盖3、水侧板4和制冷剂侧板5均为不锈钢薄板加工而成，厚度均为0.4mm，流道深度为0.25mm。水侧板4和制冷剂侧板5各24层。
44.图7是本技术实施例示出的微型制冷系统的结构示意图。
45.参见图7，一种微型制冷系统，包括水-制冷剂换热装置100、冷凝器300、压缩机200、水循环系统；所述进气管9与所述冷凝器300连接；所述回气管10与所述压缩机200连接；所述第一水接头7和所述第二水接头8与所述水循环系统连接；所述压缩机200与所述冷凝器300连接。
46.当把水-制冷剂换热装置100连接到冷凝器300时，经冷凝后的高压液态制冷剂经所述进气管9进入到所述水-制冷剂换热装置100中。经所述毛细管92节流后，进入各层所述制冷剂侧板5中的制冷剂流道51，蒸发并吸收热量。蒸发后的制冷剂进入所述气液分离腔6，经所述回气管10回到所述压缩机200中。所述水-制冷剂换热装置100上的所述第一水接头7和所述第二水接头8连接所述水循环系统，使得每层所述水侧板4上的所述水流道41中都有水持续流通。所述制冷剂侧板5和所述水侧板4交替叠放，使制冷剂和水能在所述主体1中完成间壁式热交换。由于制冷剂和水侧板4都很薄，且其流道均为微通道，微通道可显著增大换热面积，因此该水-制冷剂换热装置100的换热效率非常高。
47.微型制冷系统的内部容积很小，只要加工工艺规范，且充注制冷剂之前将系统的真空度抽得足够高，是可以忽略系统内的水蒸气问题的，因此不需要干燥，不需要设置干燥器。
48.制冷系统加工和运行过程中，不可避免地可能产生少量的杂质，这些杂质可以存留在毛细管92和进气管9之间的杂质过滤腔93内，避免其进入毛细管92造成系统堵塞。该杂质过滤腔93的设置，具有过滤的功能，同时毛细管92与进气管9之间的结构设置，具有节流
的功能，使得该种微型制冷系统可以省去另外设置的过滤器和节流装置等部件，部件少，更节省空间，利于小型化的设计。
49.制冷剂从制冷剂侧板5进入气液分离腔6后，可能存在的少量未完全蒸发的液态制冷剂会沉积在气液分离腔6底部，确保进入回气管10的制冷剂均为气态，这样就避免了压缩机200被液击的风险。这种方式与一般压缩机200自带的气液分离器的原理相同，使得该种制冷系统可以省去气液分离器。因此，在使用了本水-制冷剂换热装置100的制冷系统中，压缩机200不再需要气液分离器，从而节省了空间。
50.利用该种水-制冷剂换热装置100的制冷系统，制冷系统的主要部件只需要压缩机200、冷凝器300、水-制冷剂换热装置100三个即可，三者首尾连接形成制冷循环。由于水-制冷剂换热装置100自身的体积很小，且因为它的使用取消了过滤器、节流装置等部件，同时，压缩机200也不再需要气液分离器，因此制冷系统的尺寸大大减小。水-制冷剂换热装置100的2个水接头与水循环系统连接，这样就组成了水冷系统，比同等性能的常规水冷系统小得多，使得整个系统小巧、高效。
51.以上已经描述了本技术的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。