一種快速連續製備冷卻和冷凍液體的微型裝置的製作方法

2023-05-01 03:23:21 1

專利名稱：一種快速連續製備冷卻和冷凍液體的微型裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於即冷式快速製冷設備，適用於提供快速和瞬時的、連續的熱量移除的應用。它可以被運用到對一個區域的迅速冷卻，例如對電子和機械裝置的快速冷卻，也可以使用到小型設備中，用於快速和連續的製備各種低溫或者冷凍液體，冷凍液，冷水或冰塊等。
背景技術：
熱量移除具有廣泛的應用前景。給大型電子和機械設備局部降溫和製作低溫產品都需要這樣的技術。目前常用的獲得冷量的製冷裝置大多由冷媒壓縮機、冷凝器和蒸發器組成。該常規技術在蒸發器處設置冷罐用於預先儲藏冷量，而獲得該冷量的時間一般較長，在冷卻裝置啟動後難以在短時間內達到製冷狀態。這樣這種冷卻裝置不能對瞬時需要的製冷提供滿意的要求。另外這種常規的製冷裝置的壓縮機尺寸和蒸發器的設計普遍體積較大，因此整個裝置會佔據較大空間，不適於攜帶或者使用到小型機器當中。除此之外，如果儲藏的冷量是待食用的冷水或冰塊，由於其不是新鮮及時製備所以可能存在食品衛生隱患。現有技術中也有基於微型電子晶片的微型製冷裝置，但是該裝置能夠提供的冷量有限， 工作效率低，不能連續提供冷量，無法滿足實際應用要求。
發明內容針對上述現有技術中存在的問題，本實用新型的目的在於提供一種快速連續製備冷卻和冷凍液體的微型裝置，其可滿足任何對空間體積的大小有限制的、對迅速或者即時的製冷時間有限制的製冷需求。本實用新型的裝置體積小，可以提供快速和即時的製備低溫和冷凍液體，例如冷凍液，新鮮冷水，冰塊或者冰沙等。本實用新型為實現其目的所採取的技術方案一種快速連續製備冷卻和冷凍液體的微型裝置，由循環製冷系統和被冷卻流體系統組成，所述循環製冷系統包括微型壓縮機， 微型冷凝器及微型蒸發器；所述微型蒸發器的製冷劑出口與所述微型壓縮機的進口端相連接，所述微型壓縮機的出口端與所述微型冷凝器的入口端連接；所述被冷卻流體系統包括流體罐和動力泵；所述流體罐的出口端與動力泵的進口端連接，動力泵的出口端與所述微型蒸發器的匯流入管連接。所述被冷卻流體系統還包括流量計和流量控制裝置，所述動力泵經所述流量計和流量控制裝置與所述微型蒸發器的匯流入管連接。所述循環製冷系統還包括節流機構和乾燥過濾裝置，所述微型冷凝器經所述節流機構和乾燥過濾裝置與所述微型蒸發器的製冷劑入口連接。所述微型蒸發器為微通道冷凝蒸發裝置；所述微通道蒸發器包括殼體，所述殼體上設製冷劑進口和製冷劑出口，所述殼體內腔設若干微通道；所述微通道兩端分別伸出殼體兩端板，其出入口分別位於匯流入管和匯流出管內。所述微通道為直徑小於或等於Φ 2mm的毛細管，所述端板為毛細管定位板，毛細管的兩端頭分別固定在毛細管定位板，毛細管的出入口分別位於匯流入管和匯流出管中。本實用新型中的微型蒸發器內部是冷凝蒸發的交換處，製冷劑在此蒸發產生冷量，熱流體在此被冷卻。在微型蒸發器內無冷罐儲藏冷量或已冷卻的流體。當待冷卻降溫的流體連續的流過微型蒸發器時，通過和製冷液的熱交換，該流體可以在在0秒到5分鐘內溫度迅速被降低，甚至降到相變點。這樣被冷卻的流體可以連續的流出蒸發器，而接收了熱量的製冷劑蒸汽會回到壓縮機內進入第二次被壓縮的循環，如此為連續工作提供穩定的冷量。本實用新型的有益效果可以在有限的空間內高效獲得冷量，也可以在有限的時間內快速瞬時的獲得冷量。本實用新型可用於電子和機械設備降溫，空調機，降溫服，快速樣品製冷器具原件；還可以用於食品飲料領域，用於快速製備新鮮冷水、冰塊或冰沙等，以及以它們為原料的各式冷飲，包括冰果汁，飲料、冰淇淋等。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型進一步說明。


圖1為本實用新型結構原理框圖；圖2為本實用新型中的微型微通道冷凝蒸發裝置的結構示意圖。
具體實施方式
如
圖1所示，本實用新型由循環製冷系統和被冷卻流體系統組成，圖中虛線框A部分為循環製冷系統，圖中虛線框B部分為被冷卻流體系統。循環製冷系統包括微型壓縮機 4，微型冷凝器2及微型蒸發器5，三者依次連接構成循環製冷系統。為取得更好的製冷效果，在微型冷凝器2的輸出端增設節流機構3和乾燥過濾器1，其中乾燥過濾器1的輸出端與微型蒸發器5的製冷劑入口連接。微型蒸發器5採用微型微通道冷凝蒸發裝置，微型冷凝器2可採用微型列管式、平行流冷凝器、管殼式、套管式或沉浸式等冷凝器。微型壓縮機可為活塞式壓縮機、線性壓縮機、轉子壓縮機或渦旋壓縮機等。被冷卻流體系統包括流體罐8 (或採用流體管)和動力泵6 ；流體罐8的出口端與動力泵6的進口端連接，動力泵6的出口端與微型蒸發器5的匯流入管連接。為了對被冷卻流體系統中的流體流量的控制和計量，在動力泵6的出口端可增設流量計7和流量控制裝置(流量控制裝置在
圖1中未標出)，其中流量計7的輸出端與微型蒸發器5的匯流入管連接。微型蒸發器5的匯流出管與液體出口管路相通。圖2所示謎團微型微通道蒸發器結構，包括殼體5. 1，殼體5. 1上設製冷劑進口 5. 2和製冷劑出口 5. 3，殼體5. 1內腔設若干微通道5. 4，若干微通道組合為管束。微通道兩端分別伸出殼體5. 1兩端板，其出入口分別位於匯流入管5. 5和匯流出管5. 6內。微通道 5. 4為直徑小於或等於Φ2πιπι的毛細管，端板為毛細管定位板，毛細管的兩端頭分別固定在毛細管定位板，毛細管的出入口分別位於匯流入管5. 5和匯流出管5. 6中。在進行快速製冷時，製冷劑經過微型壓縮機4後變成高溫高壓氣態，經微型冷凝器2快速高效冷卻後成為常溫高壓液態，經過乾燥過濾器1過濾後進入節流機構3節流減壓及流入微型蒸發器5進行蒸發製冷，然後回到微型壓縮機4完成製冷循環。待被冷卻液體由動力泵6吸入，經流量計7進入微型蒸發器5，在流經微型蒸發器5的微通道時被製冷劑快速冷卻，之後以降溫的冷卻液的形式由管路出口流出。該降溫的冷卻液可以進一步用於對其他部件和區域的冷卻，也可以用於冷卻製備低溫冷凍的生物材料和食品產品。 本實用新型可根據實用需要確定裝置的微型尺寸，其長度可為40 mm到500 mm不等。製冷劑可以是R134a、R22、R4(Ma和新型的環保型製冷劑。被冷卻液體在流體系統裡連續流動，其流速範圍通常在50 ml/min到500 ml/min之間。這個流速一般可以調節以便讓流體被冷卻到一個目標溫度值。在微型壓縮機處被壓縮的製冷劑流向冷凝器。它在微型冷凝器內被強制高效的冷卻後流向微型蒸發器。微型蒸發器內製冷劑可以非常快速的蒸發， 產生瞬時的吸熱效果，從而形成一個瞬時冷卻的低溫環境。微型蒸發器內部有管束，管束內有待冷卻的流體流過。該流體將熱量傳給蒸發器內的冷卻低溫環境，達到被冷卻的降溫效果。通常該流體在0秒到5分鐘內可以達到10-40° C的降溫效果。如果流體是水的話就可以製成冰塊。被冷卻的水或製得的冰塊可以通過一個機構直接由出口輸出，成為新鮮的冷水或冰塊。該被冷卻的流體可以直接被應用，也可以進一步用於對其他物體的冷卻。能夠在0秒至5分鐘內通過製冷劑的蒸發而瞬時產生一個冷卻的環境，以便可以迅速、即時的以在線的方式冷卻流體。被冷卻的流體或者液體的冷卻通常是連續的以在線的方式進行的。 被冷卻的液體的流量和冷卻到的最低溫度可以通過調節壓縮機的功率輸入、微型冷凝器的工作效率和被冷卻流體的流量來達到。
權利要求1.一種快速連續製備冷卻和冷凍液體的微型裝置，其特徵在於該裝置由循環製冷系統和被冷卻流體系統組成，所述循環製冷系統包括微型壓縮機(4)，微型冷凝器(2)及微型蒸發器(5)；所述微型蒸發器(5)的製冷劑出口與所述微型壓縮機(4)的進口端相連接，所述微型壓縮機(4)的出口端與所述微型冷凝器(2)的入口端連接；所述被冷卻流體系統包括流體罐(8)和動力泵(6);所述流體罐(8)的出口端與動力泵(6)的進口端連接，動力泵 (6)的出口端與所述微型蒸發器(5)的匯流入管連接。
2.根據權利要求1所述的快速連續製備冷卻和冷凍液體的微型裝置，其特徵在於所述被冷卻流體系統還包括流量計(7 )和流量控制裝置，所述動力泵(6 )經所述流量計(7 )和流量控制裝置與所述微型蒸發器(5)的匯流入管連接。
3.根據權利要求1所述的快速連續製備冷卻和冷凍液體的微型裝置，其特徵在於所述循環製冷系統還包括節流機構(3 )和乾燥過濾裝置(1)，所述微型冷凝器(2 )經所述節流機構(3 )和乾燥過濾裝置(1)與所述微型蒸發器(5 )的製冷劑入口連接。
4.根據權利要求1-3任一項所述的快速連續製備冷卻和冷凍液體的微型裝置，其特徵在於所述微型蒸發器(5)為微通道冷凝蒸發裝置，包括殼體(5. 1)，所述殼體(5. 1)上設製冷劑進口(5. 2)和製冷劑出口(5. 3)，所述殼體(5. 1)內腔設若干微通道(5.4)；所述微通道兩端分別伸出殼體(5. 1)兩端板，其出入口分別位於匯流入管(5. 5)和匯流出管(5. 6)內。
5.根據權利要求4所述的快速連續製備冷卻和冷凍液體的微型裝置，其特徵在於所述微通道(5.4)為直徑小於或等於Φ 2mm的毛細管，所述端板為毛細管定位板，毛細管的兩端頭分別固定在毛細管定位板，毛細管的出入口分別位於匯流入管(5. 5)和匯流出管 (5. 6)中。
專利摘要本實用新型涉及一種快速連續製備冷卻和冷凍液體的微型裝置，由循環製冷系統和被冷卻流體系統組成，所述循環製冷系統包括微型壓縮機，微型冷凝器及微型蒸發器；所述微型蒸發器的製冷劑出口與所述微型壓縮機的進口端相連接，所述微型壓縮機的出口端與所述微型冷凝器的入口端連接；所述被冷卻流體系統包括流體罐和動力泵；所述流體罐的出口端與動力泵的進口端連接，動力泵的出口端與所述微型蒸發器的匯流入管連接。本實用新型可以在有限的空間內高效獲得冷量，也可以在有限的時間內快速瞬時的獲得冷量。本實用新型可用於電子和機械設備降溫，空調機，降溫服，快速樣品製冷器具原件；還可以用於食品飲料領域，用於快速製備新鮮冷水、冰塊或冰沙等。
文檔編號F25B1/00GK202281416SQ201120419429
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月29日 優先權日2011年10月29日
發明者張翔, 林秀雲, 潘金英, 胡宏燕 申請人:張翔