專利名稱：一種快速連續(xù)制備冷卻和冷凍液體的微型裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于即冷式快速制冷設(shè)備，適用于提供快速和瞬時的、連續(xù)的熱量移除的應(yīng)用。它可以被運用到對一個區(qū)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(shè)備中，用于快速和連續(xù)的制備各種低溫或者冷凍液體，冷凍液，冷水或冰塊等。
背景技術(shù)：
熱量移除具有廣泛的應(yīng)用前景。給大型電子和機械設(shè)備局部降溫和制作低溫產(chǎn)品都需要這樣的技術(shù)。目前常用的獲得冷量的制冷裝置大多由冷媒壓縮機、冷凝器和蒸發(fā)器組成。該常規(guī)技術(shù)在蒸發(fā)器處設(shè)置冷罐用于預(yù)先儲藏冷量，而獲得該冷量的時間一般較長，在冷卻裝置啟動后難以在短時間內(nèi)達到制冷狀態(tài)。這樣這種冷卻裝置不能對瞬時需要的制冷提供滿意的要求。另外這種常規(guī)的制冷裝置的壓縮機尺寸和蒸發(fā)器的設(shè)計普遍體積較大，因此整個裝置會占據(jù)較大空間，不適于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，由于其不是新鮮及時制備所以可能存在食品衛(wèi)生隱患?，F(xiàn)有技術(shù)中也有基于微型電子芯片的微型制冷裝置，但是該裝置能夠提供的冷量有限， 工作效率低，不能連續(xù)提供冷量，無法滿足實際應(yīng)用要求。
發(fā)明內(nèi)容針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種快速連續(xù)制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、對迅速或者即時的制冷時間有限制的制冷需求。本實用新型的裝置體積小，可以提供快速和即時的制備低溫和冷凍液體，例如冷凍液，新鮮冷水，冰塊或者冰沙等。本實用新型為實現(xiàn)其目的所采取的技術(shù)方案一種快速連續(xù)制備冷卻和冷凍液體的微型裝置，由循環(huán)制冷系統(tǒng)和被冷卻流體系統(tǒng)組成，所述循環(huán)制冷系統(tǒng)包括微型壓縮機， 微型冷凝器及微型蒸發(fā)器；所述微型蒸發(fā)器的制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(tǒng)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(fā)器的匯流入管連接。所述被冷卻流體系統(tǒng)還包括流量計和流量控制裝置，所述動力泵經(jīng)所述流量計和流量控制裝置與所述微型蒸發(fā)器的匯流入管連接。所述循環(huán)制冷系統(tǒng)還包括節(jié)流機構(gòu)和干燥過濾裝置，所述微型冷凝器經(jīng)所述節(jié)流機構(gòu)和干燥過濾裝置與所述微型蒸發(fā)器的制冷劑入口連接。所述微型蒸發(fā)器為微通道冷凝蒸發(fā)裝置；所述微通道蒸發(fā)器包括殼體，所述殼體上設(shè)制冷劑進口和制冷劑出口，所述殼體內(nèi)腔設(shè)若干微通道；所述微通道兩端分別伸出殼體兩端板，其出入口分別位于匯流入管和匯流出管內(nèi)。所述微通道為直徑小于或等于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于匯流入管和匯流出管中。本實用新型中的微型蒸發(fā)器內(nèi)部是冷凝蒸發(fā)的交換處，制冷劑在此蒸發(fā)產(chǎn)生冷量，熱流體在此被冷卻。在微型蒸發(fā)器內(nèi)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(xù)的流過微型蒸發(fā)器時，通過和制冷液的熱交換，該流體可以在在0秒到5分鐘內(nèi)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(xù)的流出蒸發(fā)器，而接收了熱量的制冷劑蒸汽會回到壓縮機內(nèi)進入第二次被壓縮的循環(huán)，如此為連續(xù)工作提供穩(wěn)定的冷量。本實用新型的有益效果可以在有限的空間內(nèi)高效獲得冷量，也可以在有限的時間內(nèi)快速瞬時的獲得冷量。本實用新型可用于電子和機械設(shè)備降溫，空調(diào)機，降溫服，快速樣品制冷器具原件；還可以用于食品飲料領(lǐng)域，用于快速制備新鮮冷水、冰塊或冰沙等，以及以它們?yōu)樵系母魇嚼滹?，包括冰果汁，飲料、冰淇淋等?br> 以下結(jié)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(jié)構(gòu)原理框圖；圖2為本實用新型中的微型微通道冷凝蒸發(fā)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
如
圖1所示，本實用新型由循環(huán)制冷系統(tǒng)和被冷卻流體系統(tǒng)組成，圖中虛線框A部分為循環(huán)制冷系統(tǒng)，圖中虛線框B部分為被冷卻流體系統(tǒng)。循環(huán)制冷系統(tǒng)包括微型壓縮機 4，微型冷凝器2及微型蒸發(fā)器5，三者依次連接構(gòu)成循環(huán)制冷系統(tǒng)。為取得更好的制冷效果，在微型冷凝器2的輸出端增設(shè)節(jié)流機構(gòu)3和干燥過濾器1，其中干燥過濾器1的輸出端與微型蒸發(fā)器5的制冷劑入口連接。微型蒸發(fā)器5采用微型微通道冷凝蒸發(fā)裝置，微型冷凝器2可采用微型列管式、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(zhuǎn)子壓縮機或渦旋壓縮機等。被冷卻流體系統(tǒng)包括流體罐8 (或采用流體管)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(fā)器5的匯流入管連接。為了對被冷卻流體系統(tǒng)中的流體流量的控制和計量，在動力泵6的出口端可增設(shè)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(fā)器5的匯流入管連接。微型蒸發(fā)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(fā)器結(jié)構(gòu)，包括殼體5. 1，殼體5. 1上設(shè)制冷劑進口 5. 2和制冷劑出口 5. 3，殼體5. 1內(nèi)腔設(shè)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，其出入口分別位于匯流入管5. 5和匯流出管5. 6內(nèi)。微通道 5. 4為直徑小于或等于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于匯流入管5. 5和匯流出管5. 6中。在進行快速制冷時，制冷劑經(jīng)過微型壓縮機4后變成高溫高壓氣態(tài)，經(jīng)微型冷凝器2快速高效冷卻后成為常溫高壓液態(tài)，經(jīng)過干燥過濾器1過濾后進入節(jié)流機構(gòu)3節(jié)流減壓及流入微型蒸發(fā)器5進行蒸發(fā)制冷，然后回到微型壓縮機4完成制冷循環(huán)。待被冷卻液體由動力泵6吸入，經(jīng)流量計7進入微型蒸發(fā)器5，在流經(jīng)微型蒸發(fā)器5的微通道時被制冷劑快速冷卻，之后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于對其他部件和區(qū)域的冷卻，也可以用于冷卻制備低溫冷凍的生物材料和食品產(chǎn)品。 本實用新型可根據(jù)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。制冷劑可以是R134a、R22、R4(Ma和新型的環(huán)保型制冷劑。被冷卻液體在流體系統(tǒng)里連續(xù)流動，其流速范圍通常在50 ml/min到500 ml/min之間。這個流速一般可以調(diào)節(jié)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制冷劑流向冷凝器。它在微型冷凝器內(nèi)被強制高效的冷卻后流向微型蒸發(fā)器。微型蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑可以非?？焖俚恼舭l(fā)， 產(chǎn)生瞬時的吸熱效果，從而形成一個瞬時冷卻的低溫環(huán)境。微型蒸發(fā)器內(nèi)部有管束，管束內(nèi)有待冷卻的流體流過。該流體將熱量傳給蒸發(fā)器內(nèi)的冷卻低溫環(huán)境，達到被冷卻的降溫效果。通常該流體在0秒到5分鐘內(nèi)可以達到10-40° C的降溫效果。如果流體是水的話就可以制成冰塊。被冷卻的水或制得的冰塊可以通過一個機構(gòu)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(yīng)用，也可以進一步用于對其他物體的冷卻。能夠在0秒至5分鐘內(nèi)通過制冷劑的蒸發(fā)而瞬時產(chǎn)生一個冷卻的環(huán)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(xù)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(diào)節(jié)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(quán)利要求1.一種快速連續(xù)制備冷卻和冷凍液體的微型裝置，其特征在于該裝置由循環(huán)制冷系統(tǒng)和被冷卻流體系統(tǒng)組成，所述循環(huán)制冷系統(tǒng)包括微型壓縮機(4)，微型冷凝器(2)及微型蒸發(fā)器(5)；所述微型蒸發(fā)器(5)的制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(tǒng)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(fā)器(5)的匯流入管連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速連續(xù)制備冷卻和冷凍液體的微型裝置，其特征在于所述被冷卻流體系統(tǒng)還包括流量計(7 )和流量控制裝置，所述動力泵(6 )經(jīng)所述流量計(7 )和流量控制裝置與所述微型蒸發(fā)器(5)的匯流入管連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速連續(xù)制備冷卻和冷凍液體的微型裝置，其特征在于所述循環(huán)制冷系統(tǒng)還包括節(jié)流機構(gòu)(3 )和干燥過濾裝置(1)，所述微型冷凝器(2 )經(jīng)所述節(jié)流機構(gòu)(3 )和干燥過濾裝置(1)與所述微型蒸發(fā)器(5 )的制冷劑入口連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的快速連續(xù)制備冷卻和冷凍液體的微型裝置，其特征在于所述微型蒸發(fā)器(5)為微通道冷凝蒸發(fā)裝置，包括殼體(5. 1)，所述殼體(5. 1)上設(shè)制冷劑進口(5. 2)和制冷劑出口(5. 3)，所述殼體(5. 1)內(nèi)腔設(shè)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，其出入口分別位于匯流入管(5. 5)和匯流出管(5. 6)內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的快速連續(xù)制備冷卻和冷凍液體的微型裝置，其特征在于所述微通道(5.4)為直徑小于或等于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于匯流入管(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(xù)制備冷卻和冷凍液體的微型裝置，由循環(huán)制冷系統(tǒng)和被冷卻流體系統(tǒng)組成，所述循環(huán)制冷系統(tǒng)包括微型壓縮機，微型冷凝器及微型蒸發(fā)器；所述微型蒸發(fā)器的制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(tǒng)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(fā)器的匯流入管連接。本實用新型可以在有限的空間內(nèi)高效獲得冷量，也可以在有限的時間內(nèi)快速瞬時的獲得冷量。本實用新型可用于電子和機械設(shè)備降溫，空調(diào)機，降溫服，快速樣品制冷器具原件；還可以用于食品飲料領(lǐng)域，用于快速制備新鮮冷水、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(yōu)先權(quán)日2011年10月29日
發(fā)明者張翔, 林秀云, 潘金英, 胡宏燕 申請人:張翔