冷凝-节流-蒸发一体化微型换热器的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种用于微型制冷领域的集成微型换热器，其可在单一器件中完成制冷剂的冷凝、节流和蒸发，同时实现对第二种流体的冷却和对第三种流体的加热。其由多层金属薄板通过真空热压扩散焊接而形成的微型换热器本体X、制冷剂进口接头A、制冷剂出口接头F、第二种流体进口接头C、第二种流体出口接头D、第三种流体进口接头G、第三种流体出口接头H组成。其中微型换热器本体X是由若干片表面蚀刻有不同流道的金属薄片，按一定顺序叠层后，在真空环境下通过加热、加压而形成的实体。本发明将冷凝器、节流元件、蒸发器高度集成，省去了三个部件之间的管路连接，结构紧凑，且能实现自隔热，用于微型制冷系统中时可有效减小系统的体积。
【专利说明】冷凝—节流—蒸发一体化微型换热器
【技术领域】
[0001]本发明提供一种集成微型换热器，属于微型制冷领域，其可在单一器件中完成制冷剂的冷凝、节流和蒸发过程，同时实现对第二种流体的加热和对第三种流体的冷却。本发明由于省去了冷凝器与节流装置之间、节流装置与蒸发器之间的管路连接，减少了管路焊接点，结构极为紧凑，易于实现小型化和微型化，可广泛应用于采用蒸气压缩制冷循环的微型制冷系统中。
【背景技术】
[0002]在某些机器设备中，常需要将一部分流体冷却，同时将另一部分流体加热，以同时获得两种不同温度范围的流体。如在家用饮水机中，需要在提供冷水的同时提供热水；在饮料机中，在提供冷饮的同时也提供热饮。又如在某些实验装置中，需要将某些管路中的流体冷却，同时将另一些管路中的流体加热，以满足实验过程对温度控制的要求。有些要求这些设备的制冷量和制热量不必太大，但是要求体积尽可能小，以方便使用在某些特殊场合，如需要放在桌面上使用的场合、需要手提的便携式应用场合、需要内置到其它机器设备中的嵌入式应用场合等。
[0003]在类似上述的需求同时获得冷流体和热流体的设备中，目前较常见的做法是各采用一套制冷装置和一套加热装置，以分别实现对流体的冷却和加热，其中的制冷装置常采用半导体制冷器，加热装置则多采用电加热器。由于半导体制冷器的制冷系数小，而电加热器的加热效率也小于1，因此造成整个系统能源利用效率低，体积庞大，耗电量高。有些虽然也采用了蒸气压缩式制冷机来实现其中的冷却功能，但是由于目前已有的压缩机和换热器的尺寸较大，因而总的体积也难以缩小，不能实现微型化和便携式应用。
[0004]采用微型水源热泵可以解决上述问题。水源热泵是利用蒸气压缩式制冷循环原理，从温度较低的水中吸热，并向温度较高的水中放热的制冷(或加热)装置。水源热泵具有制冷和制热效率高、单位体积制冷量和制热量大、结构紧凑的优点，相较于半导体制冷器+电加热器的配置方式，体积可以减小很多，并且更加节能。如果能将其中的压缩机和换热器微型化，则可以构造出体积和效率均很出色的微型水源热泵，从而可以应用在某些需要小冷(热)量的冷却加热设备中，如微型冷热饮水机、桌面式冷热饮料机、便携式冷热实验
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[0005]目前已发明了几种微型制冷压缩机，这使得设计体积小巧、结构紧凑的微型水源热泵系统成为了可能。但是在微型水源热泵中，仅仅做到压缩机的微型化是不够的，还需要做到冷凝器和蒸发器的微型化。除此之外，小微型制冷系统相较于大中型制冷系统的一个显著的特点在于，小微型制冷系统的制冷剂管路在整个系统中所占的相对体积很大。在大中型制冷系统中，管路的直径和弯曲半径相对于压缩机、冷凝器和蒸发器等部件的尺寸而言是很小的，因而管路所占空间几乎可以忽略不计，其管路也容易布局。而在小微型制冷系统中，虽然压缩机、冷凝器、蒸发器等部件的体积可以缩到很小，但是连接这些部件的管路直径和弯曲半径不能无限小，并且由于管路外面包覆的保温层的厚度不能减小，因而使得管路及其保温棉在小微型制冷系统中所占的体积可以达到和压缩机、冷凝器和蒸发器相比拟的程度。小微型制冷系统中的管路既难以布置，生产时也难以焊接，焊接质量难以保证。可见，要构造微型水源热泵，除了要有微型的制冷压缩机外，还必须要有配套的微型冷凝器、微型蒸发器、微型节流装置，此外还要尽量减少系统各部件之间的接管数量，以及尽量减少保温棉的使用。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种可用于微型制冷系统(特别是微型水源热泵系统)中的冷凝-节流-蒸发一体化微型换热器。在所述的微型换热器中可一次性完成制冷剂的冷凝、节流、蒸发三过程，在实现冷凝器和蒸发器微型化的同时，消除冷凝器和节流装置之间、节流装置和蒸发器之间的管路连接和相应的管路保温，以尽量减少制冷系统的体积和装配工作量。
[0007]本发明利用了真空扩散焊技术、分层实体制造技术(多层金属薄片的真空扩散焊接)、光化学蚀刻技术等制造技术。
[0008]真空扩散焊是在高真空的条件下，将要焊接的工件放在两个压板之间，在压板上施加高压压力，同时将工件加热到低于材料的融化温度,并保温一定时间，通过相互接触的工件表面上的分子或原子的扩散作用将工件焊合在一起。真空扩散焊的优点是不需要钎焊料或焊剂，两个零件经真空扩散焊接后完全成为一个实体，原来两个零件接触的地方没有明显的分界面，也没有任何氧化现象。真空扩散焊既可以实现同种金属材料之间的焊接，也可以实现异种金属材料的焊接，甚至可以实现金属和陶瓷材料之间的焊接。
[0009]分层实体扩散焊是采用多层薄板或箔片材料，根据两种流体换热的要求，在薄板上设计并光刻或蚀刻成不同的流道后，按一定顺序交错叠在一起，再利用上述真空扩散焊接技术将多层薄板焊接在一起。在实体零件中加工自由形状的型腔流道是困难的，而采用分层实体制造技术可以实现流道的自由设计，并可以制造出内部为中空的零件。
[0010]本发明的具体实现步骤是:
首先通过光化学蚀刻技术，构造类似板式换热器板片的具有一定流道的金属薄片。在金属薄片上同时构造出冷凝器流道和蒸发器流道，并通过镂空的方式将冷凝器流道和蒸发器流道分隔开来。金属薄片按类型还可以分为制冷剂换热板片，流体换热板片，制冷剂节流板片以及盖板等。
[0011]然后将上述蚀刻好的薄片，按1片制冷剂换热板片搭配1片流体换热板片的方式，每两片重复地叠放在一起，如此叠放多层，并在其最上面放1片上盖板，在最下面放1片下盖板。其中最中间的1片制冷剂换热板片上还蚀刻有节流槽道。
[0012]再将上述叠好顺序的薄片组，置于真空扩散焊炉的上、下压板之间。抽去炉中的空气，升温到很高的温度，并在上、下压板之间施加很高的压力。于是在高温高压的作用下，各层金属薄片相互接触的表面之间便通过扩散作用而互相融合，从而使全部板片结合成为一个中空的换热器实体。
[0013]最后在换热器实体的外部焊接上进、出口接头，从而最终构成所述的冷凝-节流-蒸发一体化微型换热器。
[0014]由于将冷凝器和蒸发器集成在了同一个器件上，因此带来一个新问题，即热量可能会由高温的冷凝区传导到低温的蒸发区。对此，本发明是通过在所述微型换热器的冷凝部分和蒸发部分中间设置真空隔热空腔来解决这一问题的。
[0015]本发明的有益效果主要体现在:
由于冷凝、节流、蒸发都在一个器件上完成，因此这些功能部件之间不需要焊接铜管，大大减少了铜管钎焊的焊点数和焊点处制冷剂泄漏的可能性；
用于构造所述微型换热器的分层金属板片很薄，制冷剂和流体的换热流道近似于微通道，因而换热效率很闻，在减小体积的同时提闻了能效比；
与钎焊板式换热器不同，基于分层实体扩散焊的换热器不需要铜等钎焊料，因而更耐腐蚀，且在水侧不会出现铜离子，这对于有些对水质要求较高，且水中不能含铜离子的应用场合尤为重要；
由于在所述微型换热器的冷凝区和蒸发区中间设置了真空隔热腔，不需要借助保温棉就能实现隔热功能，因而进一步减小了系统体积，使组装完成后的系统更加美观。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是所述的冷凝-节流-蒸发一体化微型换热器的一个【具体实施方式】的外观示意图。
[0017]图2是组成微型换热器本体的各蚀刻板片的装配关系和叠层顺序示意图。
[0018]图3是微型换热器本体中的前盖板的开孔位置图。
[0019]图4是微型换热器本体中的流体换热板片上的流道示意图。
[0020]图5是微型换热器本体中的制冷剂换热板片上的流道示意图。
[0021]图6是微型换热器本体中的制冷剂节流板片的流道示意图，其与图5所示流道大体相同，区别仅在于其上蚀刻有一条起节流作用的细长槽道。
[0022]图7是微型换热器本体中的后盖板的结构示意图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和【具体实施方式】说明本发明的技术方案。
[0024]如图1所示，根据本发明的一个具体实施例，所述的冷凝-节流-蒸发一体化微型换热器包括:微型换热器本体X，以及制冷剂进口接头A、制冷剂出口接头F、第二种流体进口接头C、第二种流体出口接头D、第三种流体进口接头G和第三种流体出口接头H。
[0025]微型换热器本体X是由多层金属薄片通过真空热压扩散焊而形成的，并在其内部形成了层层交错的制冷剂流道和流体的流道。微型换热器本体X的各板片之间通过真空热压扩散焊后，各板片之间由于金属原子的相互扩散而紧密地结合在一起，成为了一个实体，因而可达到完全的气密，并能承受一定的压力。
[0026]制冷剂进口接头A、制冷剂出口接头F、第二种流体进口接头C、第二种流体出口接头D、第三种流体进口接头G和第三种流体出口接头Η是是用金属材料(典型地为不锈钢材料)通过机械加工方法制成的管状零件，并通过电弧焊、激光焊等方法焊接在微型换热器本体X上，其焊接位置在微型换热器本体X上的相应开孔处。
[0027]由微型制冷压缩机的排气口来的高温高压气态制冷剂由制冷剂进口接头Α流入，在微型换热器本体X内部完成冷凝、节流、蒸发过程后，变成低温低压的气态制冷剂，由制冷剂出口接头F流出，最后返回制冷压缩机的吸气口，从而构成一个完整的蒸气压缩式制冷循环。
[0028]由外部微型泵输送来的第二种流体(典型地为水、饮料等)由第二种流体进口接头C流入，由第二种流体出口接头D流出。第二种流体在微型换热器本体X中吸收制冷剂冷凝过程中放出的热量，温度升高，得到热的第二种流体。
[0029]由外部微型泵输送来的第三种流体(典型地为水、饮料等)由第三种流体进口接头G流入，由第三种流体出口接头H流出。第三种流体在微型换热器本体X中被处于蒸发过程的制冷剂吸热而温度降低，从而得到冷的第三种流体。
[0030]如图2所示，根据本发明的一个具体实施例，所述微型换热器本体X是由5种不同类型的金属薄片(典型的为厚度小于Imm的不锈钢薄板)按一定顺序叠层后，再经真空扩散焊接而形成的一个实体。这5种板片分别是:前盖板1、流体换热板片2、制冷剂换热板片3、制冷剂节流板片4、后盖板5。
[0031]在上述5种板片上通过光化学蚀刻方法加工有供流体或制冷剂流通的槽道，根据槽道被蚀刻的深度可分为:全蚀刻区或半蚀刻区。全蚀刻是指该蚀刻区域被蚀穿，即蚀刻深度等于板片厚度；半蚀刻是指该蚀刻区域未被蚀穿，即蚀刻深度小于板片厚度。全蚀刻区是分配流体或制冷剂到不同板片的流动区域，半蚀刻区是供流体或制冷剂在该板片表面对流换热的区域。
[0032]如图3所示，前盖板I构成了所述微型换热器本体X的流体进/出口板片，在其上开有供制冷剂和水流入或流出换热器的6个小孔:全蚀刻孔1A、全蚀刻孔1C、全蚀刻孔1D、全蚀刻孔1F、全蚀刻孔1G、全蚀刻孔1H。IA是高温高压气态制冷剂流入孔，IF是低温低压气态制冷剂流出孔，IC是第二种流体流入孔，ID是升温后的第二种流体的流出孔，IG是第三种流体流入孔，IH是降温后的第三种流体的流出孔。
[0033]如图4所示，流体换热板片2是主要供第二种流体和第三种流体在其上流通及换热的板片，在其上蚀刻有:供第二种流体流入的全蚀刻孔2C、作为第二种流体换热壁面的半蚀刻区2J、供第二种流体流出的全蚀刻孔2D、供高温高压气态制冷剂在各板片间连通的全蚀刻孔2A、供高温高压液态制冷剂在各板片间连通的全蚀刻孔2B、供第三种流体流入的全蚀刻孔2G、作为第三种流体换热壁面的半蚀刻区2K、供第三种流体流出的全蚀刻孔2H、供闪发的气-液两相制冷剂在各板片间连通的全蚀刻孔2E、供低温低压气态制冷剂在各板片间连通的全蚀刻孔2F，以及起隔热作用的全蚀刻区2R、全蚀刻区2S、全蚀刻区2T、全蚀刻区2U。流体换热板片2被全蚀刻区2R分隔为两个区:2R左侧部分为冷凝换热区，2R右侧部分为蒸发换热区。全蚀刻区2R可以阻止冷凝换热区的热量以热传导的方式向蒸发换热区传递；全蚀刻区2S、全蚀刻区2T、全蚀刻区2U则分别阻止蒸发换热区外部上、右、下三个方向的热量以热传导的方式向蒸发换热区传递。
[0034]如图5所示，制冷剂换热板片3是主要供制冷剂在其上流通及换热的板片，在其上蚀刻有:供高温高压气态制冷剂流入的全蚀刻孔3A、作为制冷剂冷凝换热壁面的半蚀刻区3J、供冷凝后的高温液态制冷剂流出的全蚀刻孔3B、供第二种流体在各板片间连通的全蚀刻孔3C、供第二种流体在各板片间连通的全蚀刻孔3D、供闪发的气-液两相制冷剂流入的全蚀刻孔3E、作为制冷剂蒸发换热壁面的半蚀刻区3K、供低温低压气态制冷剂流出的全蚀刻孔3F、供第三种流体在各板片间连通的全蚀刻孔3G、供第三种流体在各板片间连通的全蚀刻孔3H，以及起隔热作用的全蚀刻区3R、全蚀刻区3S、全蚀刻区3T、全蚀刻区3U。制冷剂换热板片3被全蚀刻区3R分隔为两个区:3R左侧部分为冷凝区，3R右侧部分为蒸发区。全蚀刻区3R可以阻止冷凝区的热量以热传导的方式向蒸发区传递；全蚀刻区3S、全蚀刻区3T、全蚀刻区3U则分别阻止蒸发区外部上、右、下三个方向的热量以热传导的方式向蒸发区传递。
[0035]如图6所示，制冷剂节流板片4是主要供制冷剂流通和换热的板片，并起制冷剂节流作用。在其上蚀刻有:供高温高压气态制冷剂流入的全蚀刻孔4A、作为制冷剂冷凝换热壁面的半蚀刻区4J、供冷凝后的高温液态制冷剂流出的全蚀刻孔4B、供第二种流体在各板片间连通的全蚀刻孔4C、供第二种流体在各板片间连通的全蚀刻孔4D、供闪发的气-液两相制冷剂流入的全蚀刻孔4E、作为制冷剂蒸发换热壁面的半蚀刻区4K、供低温低压气态制冷剂流出的全蚀刻孔4F、供第三种流体在各板片间连通的全蚀刻孔4G、供第三种流体在各板片间连通的全蚀刻孔4H、起隔热作用的全蚀刻区4R/4S/4T/4U，以及起制冷剂节流作用的微节流槽道4X。同样地，制冷剂节流板片4被全蚀刻区4R分隔为两个区:4R左侧部分为冷凝区，4R右侧部分为蒸发区。全蚀刻区4R可以阻止冷凝区的热量以热传导的方式向蒸发区传递；全蚀刻区4S、全蚀刻区4T、全蚀刻区4U则分别阻止蒸发区外部上、右、下三个方向的热量以热传导的方式向蒸发区传递。
[0036]微节流槽道4X是通过光化学蚀刻方法形成的一个细长槽道，其可以是半蚀刻的，也可以是全蚀刻的。其机理类似于小型制冷系统使用的节流短管和节流毛细管。微节流槽道4X布置在冷凝区和蒸发区之间有材料连接的部位，并使其连通全蚀刻孔4B和全蚀刻孔4E。高温高压的液态制冷剂在由4B区流进微节流槽道4X时，由于细长流道的节流降压作用，使得制冷剂压力减小，体积膨胀，从而部分闪发出来，变成低温低压的气-液两相混合物。此气-液两相混合物随即流入蒸发区，从而起到蒸发制冷的作用。
[0037]如图7所示，后盖板5是微型换热器本体X的最后侧板片，起遮挡其前面一块换热板片的全蚀刻孔的作用，以实现整个换热器的密封。在后盖板5上不设蚀刻区，即其是一块光板。
[0038]综合图2?图7，以上5种板片的叠层顺序和位置关系是:
一片制冷剂节流板片4位于换热器本体X的最中间位置；
流体换热板片2和制冷剂换热板片3每两片为一组,重复排列在制冷剂节流板片4的前、后两侧，其重复次数不限；
一片前盖板I和一片后盖板5分别位于微型换热器本体X的最外侧，其位置可互换； 各板片的半蚀刻区均朝向同一方向；
各板片上的全蚀刻孔和全蚀刻区的位置互相对齐，即1A、2A、3A和4A对齐，2B、3B和4B对齐，1C、2C、3C 和 4C 对齐，1D、2D、3D 和 4D 对齐，2E、3E 和 4E 对齐，1F、2F、3F 和 4F 对齐，1G、2G、3G和4G对齐，1H、2H、3H和4H对齐，2R、3R和4R对齐，2S、3S和4S对齐，2T、3T和4Τ对齐，2U、3U和4U对齐。
[0039]将上述叠层好的板片放入真空热压炉中，在加热、加压之前的抽真空过程中，各板片上的镂空区(2lT4R、2S?4S、2T?4T、2U?4U)将会失去空气。当所有板片通过热压扩散而焊合成为一个整体后，上述镂空区位置便形成了 4个密闭的真空室。这样就在冷凝区和蒸发区之间，以及蒸发区与外表面之间形成了天然的隔热屏障，使得热量不能藉由热传导方式由高温的冷凝区和换热器外表面向低温的蒸发区传递，从而大大减少了蒸发器冷量的损失。在镂空区边缘的材料连结处虽然也有热传导，但由于这些地方的导热横截面积很小，因而导热量可以忽略不计。
[0040]根据上述实施例，只需在所述微型换热器的外部连接上微型制冷压缩机，并充注合适的制冷剂后，即构成一台微型水源热泵系统。连接方法是:微型制冷压缩机的排气口与所述的制冷剂进口接头A相连，微型压缩机的吸气口与所述的制冷剂出口接头F相连。由微型热泵系统的压缩机来的高压气态制冷剂由制冷剂进口接头A、上盖板上的全蚀刻孔IA轴向流入到各板片上的全蚀刻孔区(2A、3A、4A)，然后向下流经各制冷剂换热板片上的半蚀刻区(3J、4J)进行冷凝放热，以对间壁的流经各流体换热板片的第二种流体(即热水)进行加热。气态制冷剂冷凝后变成高温高压的液态制冷剂，并积聚在全蚀刻孔2B、3B、4B处。此处的液态制冷剂在经由制冷剂节流板片4上的微节流槽道4X进入全蚀刻孔2E、3E、4E时压力降低、体积膨胀，变成低温低压的气液混合物。此气液混合物再向上流到各制冷剂换热板片上的半蚀刻区(3K、4K)进行蒸发吸热，以对间壁的流经各流体换热板片的第三种流体(即冷水)进行冷却。蒸发完成后的制冷剂全部变成气态，此气态制冷剂由各板片上的全蚀刻孔区(2F、3F、4F)收集，最后经由上盖板I上的全蚀刻孔1F、制冷剂出口接头F流出所述微型换热器，并返回到压缩机的吸入口，从而形成了一个完整的蒸气压缩式热泵循环。
[0041]第二种流体的流动路径是:由第二种流体进口接头C、上盖板I上的第二种流体流入孔IC流入，均匀分布到各板片上的联通孔2C、3C、4C处，再向上流经各流体换热板片2的换热区2J。在2J区吸热后的第二种流体在各板片上的联通孔2D、3D、4D处汇合，最后经由上盖板I上的第二种流体出口孔1D、第二种流体出口接头D流出微型换热器。经此路径后，第二种流体被加热。
[0042]第三种流体的流动路径是:由第三种流体进口接头G、上盖板I上的第三种流体流入孔IG流入，均匀分布到各板片上的联通孔2G、3G、4G处，再向下流经各流体换热板片2的换热区2K。在2K区被吸热后的第三种流体在各板片上的联通孔2H、3H、4H处汇合，最后经由上盖板I上的第三种流体出口孔1H、第三种流体出口接头H流出微型换热器。经此路径后，第三种流体被降温。
[0043]根据本发明的一个优选实施例，在流体换热板片2、制冷剂换热板片3、制冷剂节流板片4的半蚀刻区还可以蚀刻出各种图案，如可以蚀刻出平行状或波纹状的肋片和导流槽道，也可用蚀刻的方法形成微通道或扰流肋等流道形状，以增强制冷剂和流体的扰动及对流换热效果，进一步提高换热效率。
[0044]根据本发明的一个可选实施例，当所需的制冷剂循环流量较大时，制冷剂节流板片4也可以多于一片，使得从冷凝区向蒸发区流动的制冷剂可以同时通过多个微节流槽道，以增加微型换热器的节流能力。
[0045]在上述实施例中，同一流体在不同换热板片间的流程呈并联形式，但本发明对流程的布置方式没有任何限制。将换热板片上的流道形状和连通孔的位置稍做修改后，同一流体在不同板片间的流程同样可以布置成串联形式，或者串、并联混合的形式。
[0046]在上述实施例中，制冷剂进口接头A、制冷剂出口接头F、第二种流体进口接头C、第二种流体出口接头D、第三种流体进口接头G和第三种流体出口接头H均布置在换热器的同一侧，但外部接头的布置方向不对本发明的实施方式构成任何限制。外部接头既可以同侧布置，也可以异侧布置。以上6个接头中的任何一个都可以按实际需要而灵活布置在前盖板或后盖板的任何一侧。
[0047]根据本发明的一个简化实施例，所述微型换热器也可以没有制冷剂进口接头A、制冷剂出口接头F、第二种流体进口接头C、第二种流体出口接头D、第三种流体进口接头G和第三种流体出口接头H，而是直接以微型换热器本体X的形式供货。
[0048]在上述实施例中，和制冷剂换热的第二种流体通常是热水，第三种流体通常是冷水，这也是最常见的一种情况。本发明中，和制冷剂换热的流体并不限于水，也可以是其它任何一种流体，如乙二醇水溶液、牛奶、果汁、咖啡、豆浆、红酒、碳酸饮料等。
[0049]本发明所采用的真空扩散焊方法由于具有不需钎焊剂的优势，因此材料不限于不锈钢、钛合金、铝合金等金属薄片或合金薄片，也可以是陶瓷等非金属薄片。只要是借助于真空扩散焊可以焊合的多层薄片材料构成的类似换热器组件，均属于本发明的保护范围。
[0050]以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。
【权利要求】
1.一种冷凝-节流-蒸发一体化微型换热器，属于微型制冷领域，其可在单一器件内完成制冷剂的冷凝、节流和蒸发，同时实现对第二种流体的冷却和对第三种流体的加热，其特征在于包括: 基于多层金属薄板真空热压扩散焊接而成的微型换热器本体X ； 制冷剂进口接头八； 制冷剂出口接头？； 第二种流体进口接头 第二种流体出口接头0 ； 第三种流体进口接头6 ； 第三种流体进口接头只； 高温高压的气态制冷剂由制冷剂进口接头八进入后，可以在微型换热器本体X内部完成冷凝、节流、蒸发三个过程，直至变成低温低压的气态制冷剂，最后由制冷剂出口接头？流出； 第二种流体由第二种流体进口接头￠:进入微型换热器本体X后，被处于冷凝状态的制冷剂加热，从而在第二种流体出口接头0处得到升温后的第二种流体； 第三种流体由第三种流体进口接头6进入微型换热器本体X后，被处于蒸发状态的制冷剂吸热，从而在第三种流体出口接头II处得到降温后的第三种流体。
2.根据权利要求1所述的微型换热器本体X，其特征在于，其是由以下5种薄板或薄片，通过真空扩散焊接而形成的实体:前盖板1，流体换热板片2，制冷剂换热板片3，制冷剂节流板片4，后盖板5 ； 在所述板片上有经过光化学蚀刻而形成的流体流道和制冷剂流道。
3.根据权利要求2所述的微型换热器本体X，其特征在于，在所述前盖板1蚀刻有: 供制冷剂流入的全蚀刻孔1八； 供制冷剂流出的全蚀刻孔1？； 供第二种流体流入的全蚀刻孔冗； 供第二种流体流出的全蚀刻孔10 ； 供第三种流体流入的全蚀刻孔％； 供第三种流体流出的全蚀刻孔1只。
4.根据权利要求2所述的微型换热器本体X，其特征在于，在所述的流体换热板片2上蚀刻有: 供第二种流体流入的全蚀刻孔2(:； 作为第二种流体换热壁面的半蚀刻区2了 ； 供第二种流体流出的全蚀刻孔20 ； 供高温高压气态制冷剂在各板片间连通的全蚀刻孔2八； 供高温液态制冷剂在各板片间连通的全蚀刻孔28 ； 供第三种流体流入的全蚀刻孔26 ； 作为第三种流体换热壁面的半蚀刻区21(； 供第三种流体流出的全蚀刻孔2? ； 供闪发的气-液两相制冷剂在各板片间连通的全蚀刻孔22 ； 供低温低压气态制冷剂在各板片间连通的全蚀刻孔2？； 将冷凝区与蒸发区隔离开来并起真空隔热作用的全蚀刻区2尺； 将蒸发区与换热器外表面隔离开来并起真空隔热作用的全蚀刻区23、全蚀刻区21、全蚀刻区2口。
5.根据权利要求2所述的微型换热器本体X，其特征在于，在所述的制冷剂换热板片3上蚀刻有: 供高温高压气态制冷剂流入的全蚀刻孔3八； 作为制冷剂冷凝换热壁面的半蚀刻区3了 ； 供冷凝后的高温液态制冷剂流出的全蚀刻孔38 ； 供第二种流体在各板片间连通的全蚀刻孔3(:； 供第二种流体在各板片间连通的全蚀刻孔30 ； 供闪发的气-液两相制冷剂流入的全蚀刻孔32 ； 作为制冷剂蒸发换热壁面的半蚀刻区31(； 供低温低压气态制冷剂流出的全蚀刻孔3？； 供第三种流体在各板片间连通的全蚀刻孔3(}； 供第三种流体在各板片间连通的全蚀刻孔3? ； 将冷凝区与蒸发区隔离开来并起真空隔热作用的全蚀刻区3尺； 将蒸发区与换热器外表面隔离开来并起真空隔热作用的全蚀刻区33、全蚀刻区31、全蚀刻区3口。
6.根据权利要求2所述的微型换热器本体X，其特征在于，在所述的制冷剂节流板片4上蚀刻有: 供高温高压气态制冷剂流入的全蚀刻孔4八； 作为制冷剂冷凝换热壁面的半蚀刻区4了 ； 供冷凝后的高温液态制冷剂流出的全蚀刻孔48 ； 供第二种流体在各板片间连通的全蚀刻孔扣； 供第二种流体在各板片间连通的全蚀刻孔40 ； 供闪发的气-液两相制冷剂流入的全蚀刻孔42 ； 作为制冷剂蒸发换热壁面的半蚀刻区41(； 供低温低压气态制冷剂流出的全蚀刻孔4？； 供第三种流体在各板片间连通的全蚀刻孔％ ； 供第三种流体在各板片间连通的全蚀刻孔4? ； 将冷凝区与蒸发区隔离开来并起真空隔热作用的全蚀刻区4尺； 将蒸发区与换热器外表面隔离开来并起真空隔热作用的全蚀刻区43、41和仙； 起制冷剂节流作用的微节流槽道4乂。
7.根据权利要求6所述的微节流槽道4》，其特征在于，其是在板片上通过蚀刻方法形成的沟通全蚀刻孔48和全蚀刻孔42的细长槽道； 该槽道可以是蚀刻深度等于板片厚度的全蚀刻通道，也可以是蚀刻深度小于板片厚度的半蚀刻通道。
8.根据权利要求2所述的微型换热器本体X，其特征在于，所述的后盖板5和前盖板1一样，是流体进出微型换热器本体X的端板； 若所有接头开孔都设在前盖板1上，则后盖板5上可以没有蚀刻孔，即后盖板5可以是一块光板。
9.根据权利要求2所述的微型换热器本体X，其特征在于，构成微型换热器本体X的5种板片的叠层顺序和位置关系是: 至少一片制冷剂节流板片4位于换热器本体X的最中间位置； 流体换热板片2和制冷剂换热板片3每两片为一组，重复排列在制冷剂节流板片4的前、后两侧，其重复次数不限； 一片前盖板1和一片后盖板5分别位于微型换热器本体X的最外侧，其位置可互换； 各板片上的半蚀刻区均朝向同一方向； 各板片上的全蚀刻孔和全蚀刻区的位置互相对齐，即1八、2八、3八和4八对齐，28、38和48对齐，和 对齐，10、20、30 和 40 对齐，22、32 和 42 对齐，1？、2？、3？和 4？对齐，16、26,36和46对齐，111,211,3?和4?对齐，2尺、3尺和4尺对齐，28,38和48对齐，21、31和41对齐，2口、3口和仙对齐。
10.根据权利要求2所述的微型换热器本体X，其特征在于，在经过真空热压扩散焊而成为一个实体后，各个板片上的全蚀刻区20、30、41？在前盖板1和后盖板4之间形成了真空隔热腔，以阻隔冷凝区向蒸发区的热传导； 同样地，各个板片上的全蚀刻区23、33、43，21、31、41以及2口、3口、仙也在前盖板1和后盖板4之间形成了真空隔热腔，以阻隔换热器外表面向蒸发区的热传导。
【文档编号】F25B41/06GK104315757SQ201410585896
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月28日 优先权日:2014年10月28日
【发明者】杨宇飞, 周小平, 其他发明人请求不公开姓名 申请人:武汉微冷科技有限公司