圓柱群印刷電路板式微通道制冷裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于節(jié)流制冷領(lǐng)域，具體涉及一種由印刷電路板合成的圓柱群印刷電路板式微通道制冷裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]微型節(jié)流制冷器利用焦耳一湯姆遜效應(yīng)(J-T效應(yīng))來進(jìn)行制冷，廣泛應(yīng)用于尺寸空間較小的場(chǎng)合，如內(nèi)腔冷凍治療，紅外夜視裝置等。目前主要的J-T效應(yīng)制冷器仍然采用漢普遜型(螺旋翅片管式)，即將外徑為0.直徑的不銹鋼管纏繞芯軸，高壓氣體流過整個(gè)不銹鋼管進(jìn)入管頭的毛細(xì)管節(jié)流，節(jié)流后的低壓氣體回流掠過不銹鋼管外翅片，預(yù)冷入流的高壓氣體。但漢普遜型節(jié)流制冷器的進(jìn)氣只有一至二路，制冷量較小，且中心的支撐軸占據(jù)了制冷器內(nèi)部較大空間，制冷器結(jié)構(gòu)不緊湊，換熱效率低。
[0003]隨著微通道技術(shù)的發(fā)展，微通道節(jié)流制冷器得到了廣泛的研究與應(yīng)用。微通道節(jié)流制冷器包括相互疊加的高壓微通道板片以及低壓微通道板片，高壓氣體進(jìn)入高壓微通道層后，受到相鄰低壓微通道層的低溫氣體冷卻，預(yù)冷后的高壓氣體節(jié)流降壓后進(jìn)入蒸發(fā)腔吸收外界熱源熱量，最后通過低壓微通道返回。
[0004]為了保證微通道的加工精度，一般采用可塑性強(qiáng)的硅材料進(jìn)行制作。但由于硅材料的強(qiáng)度較低，使得上述節(jié)流制冷器的承壓能力較低，入流氣體的壓力受到限制，進(jìn)而使得制冷溫度下降空間有限。同時(shí)，硅材料的使用使得微通道板片無法多層疊加，導(dǎo)致進(jìn)氣量較小，制冷量較低。盡管矩形微通道側(cè)壁有效支撐了板片，但同時(shí)也增加了通道間壁的軸向?qū)?，致使微通道?jié)流制冷器熱損失較高。、
[0005]綜上所述，現(xiàn)有的J-T效應(yīng)制冷器進(jìn)氣量較小，換熱效率較低，制約了J-T效應(yīng)制冷器的應(yīng)用與發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明通過提供一種圓柱群印刷電路板式微通道制冷裝置來解決上述問題。該制冷裝置采用不銹鋼材料進(jìn)行制備，并運(yùn)用印刷電路板的制作技術(shù)，將微通道設(shè)計(jì)成圓柱群印刷電路板模式，保證換熱效率。
[0007]本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案:
[0008]本發(fā)明提供的圓柱群印刷電路板式微通道制冷裝置，包括從上向下依次疊放的:進(jìn)質(zhì)單元，用于高壓氣體制冷工質(zhì)進(jìn)入微通道制冷裝置;高壓微通道單元，用于引導(dǎo)高壓氣體制冷工質(zhì)流動(dòng);節(jié)流單元，和高壓微通道單元相連通，用于對(duì)流經(jīng)高壓微通道的高壓氣體制冷工質(zhì)進(jìn)行節(jié)流，形成低溫低壓氣體制冷工質(zhì)；蒸發(fā)單元，和節(jié)流單元連通，用于讓低溫低壓氣體制冷工質(zhì)吸收外界環(huán)境的熱量;低壓微通道單元，和蒸發(fā)單元連通，用于引導(dǎo)吸熱后的低溫低壓氣體制冷工質(zhì)流動(dòng)，對(duì)高壓微通道單元內(nèi)的高壓氣體制冷工質(zhì)進(jìn)行預(yù)冷；以及出質(zhì)單元，用于將低壓微通道單元內(nèi)的制冷工質(zhì)排出微通道制冷裝置。其中，高壓微通道單元以及低壓微通道單元均設(shè)置有一定密度的圓柱群，相鄰兩個(gè)圓柱之間的間隙作為制冷工質(zhì)的流道。圓柱群的密度以S/D表示，S/D的范圍是1.0?3.0，S為圓柱的圓心距，D為圓柱的直徑。
[0009]本發(fā)明提供的圓柱群印刷電路板式微通道制冷裝置，還可以具有這樣的特征，還包括:分別覆蓋在微通道制冷裝置上端以及下端的蓋板和底板。
[0010]本發(fā)明提供的圓柱群印刷電路板式微通道制冷裝置，還可以具有這樣的特征:高壓微通道單元還包括進(jìn)質(zhì)口，用于高壓氣體制冷工質(zhì)流入高壓微通道單元的流道內(nèi)；低壓微通道單元還包括出質(zhì)口，用于換熱后的低溫低壓氣體制冷工質(zhì)流出低壓微通道單元的流道。該進(jìn)質(zhì)口和出質(zhì)口也設(shè)置有圓柱群，該圓柱群的密度小于流道內(nèi)圓柱群的密度。
[0011]本發(fā)明提供的圓柱群印刷電路板式微通道制冷裝置，還可以具有這樣的特征:高壓微通道單元和節(jié)流單元處于同一層位置上。
[0012]本發(fā)明提供的圓柱群印刷電路板式微通道制冷裝置，還可以具有這樣的特征:節(jié)流單元的橫截面呈矩形、圓形或梯形。
[0013]本發(fā)明提供的圓柱群印刷電路板式微通道制冷裝置，還可以具有這樣的特征:高壓微通道單元和低壓微通道單元之間采用擴(kuò)散融合焊接方式進(jìn)行連接。
[0014]本發(fā)明提供的圓柱群印刷電路板式微通道制冷裝置，還可以具有這樣的特征:高壓微通道單元與低壓微通道單元內(nèi)的流道尺寸均為微米級(jí)。
[0015]本發(fā)明提供的圓柱群印刷電路板式微通道制冷裝置，還可以具有這樣的特征:圓柱群印刷電路板式微通道制冷裝置采用不銹鋼材料制成。
[0016]發(fā)明作用與效果
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)中的J-T效應(yīng)制冷器相比，本發(fā)明的圓柱群印刷電路板式微通道制冷裝置的效果如下:
[0018](I)高壓微通道單元以及低壓微通道單元的流道均呈圓柱群狀，使得通道單元的緊湊度提高，進(jìn)而增加了傳熱面積密度；
[0019](2)制冷工質(zhì)在微通道單元流道的圓柱之間的縫隙中流動(dòng)，并在流動(dòng)過程中產(chǎn)生了一定的擾動(dòng)，既能夠增強(qiáng)板片與工質(zhì)之間的換熱系數(shù)，又能減弱制冷器的軸向?qū)幔?br>[0020](3)采用擴(kuò)散融合焊技術(shù)進(jìn)行微通道單元之間的連接，能夠?qū)崿F(xiàn)無縫疊加多個(gè)微通道單元，即保證了連接的可靠性，又使得板片數(shù)量可根據(jù)需求調(diào)節(jié)。
【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明的圓柱群印刷電路板式微通道制冷裝置的外觀結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2是本發(fā)明的圓柱群印刷電路板式微通道制冷裝置的爆炸圖；
[0023]圖3是本發(fā)明的高壓微通道單元層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4是本發(fā)明的低壓微通道單元層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖5是圖4中的A內(nèi)的圓柱群的放大圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]以下結(jié)合附圖來說明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0027]圖1是本實(shí)施例的圓柱群印刷電路板式微通道制冷裝置的外觀結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，圓柱群印刷電路板式微通道制冷裝置10包括蓋板11、底板12、進(jìn)質(zhì)單元13以及出質(zhì)單元14。蓋板11和底板12分別覆蓋在微通道制冷裝置10的上端以及下端，進(jìn)質(zhì)單元13和出質(zhì)單元14均垂直設(shè)置在該微通道制冷裝置10的左側(cè)，分別和底板12以及蓋板11相聯(lián)通，用于制冷工質(zhì)進(jìn)入和流出微通道制冷裝置10。
[0028]圖2是本實(shí)施例的圓柱群印刷電路板式微通道制冷裝置的爆炸圖。
[0029]如圖2所示，在微通道制冷裝置10內(nèi)設(shè)置有高壓微通道單元15、節(jié)流單元16、蒸發(fā)單元17以及低壓微通道單元18。高壓微通道單元15和節(jié)流單元16處于同一層上，該層和低壓微通道單元18上下間隔排列設(shè)置。蒸發(fā)單元18位于整個(gè)微通道節(jié)流裝置的右端，用于制冷工質(zhì)和外界環(huán)境進(jìn)行換熱，吸收外界環(huán)境中的熱量進(jìn)行制冷。
[0030]圖3是本實(shí)施例的高壓微通道單元層的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]如圖3所示，高壓微通道單元層中包括高壓微通道單元15的進(jìn)口段19以及流道20，與流道20相聯(lián)通的節(jié)流單元16，與節(jié)流單元16相連通的蒸發(fā)單元17。
[0032]進(jìn)口段19和進(jìn)質(zhì)單元13相聯(lián)通，用于將進(jìn)質(zhì)單元13內(nèi)的高壓氣體制冷工質(zhì)導(dǎo)入流道20內(nèi)。流道20用于高壓氣體制冷工質(zhì)流動(dòng)，并在流動(dòng)過程中和相鄰的低壓微通道單元內(nèi)的制冷工質(zhì)進(jìn)行換熱，將熱量傳遞給低壓微通道單元內(nèi)的制冷工質(zhì)，進(jìn)行預(yù)冷。進(jìn)口段19和流道20均呈圓柱群狀，但圓柱的密度不同，進(jìn)口段19內(nèi)的圓柱較松散，起到均勻氣流、支撐通道的作用，而流道20內(nèi)的圓柱較密集，用于增強(qiáng)板片和氣體制冷工質(zhì)之間的換熱。本實(shí)施例中，圓柱群的密度以S/D表示，S為圓柱的圓心距，D為圓柱的直徑，進(jìn)口端19內(nèi)圓柱群的密度為I?1.5，流道20內(nèi)的圓柱群的密度為2.0?3.0。