水冷卻的微通道冷凝器的制造方法
【專利摘要】本申請?zhí)峁┮环N用于級聯(lián)制冷系統(tǒng)的冷凝器。該冷凝器可包括一個外殼、一個微通道盤管、流過所述微通道盤管的氨制冷劑，以及流動穿過所述外殼用于與所述氨制冷劑熱交換的基于水的冷卻劑。
【專利說明】
水冷卻的微通道冷凝器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本申請及由此產(chǎn)生的專利通常涉及制冷系統(tǒng)，并且尤其涉及用于高側(cè)的基于氨的冷卻循環(huán)的具有水冷卻的微通道冷凝器的級聯(lián)制冷系統(tǒng)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]級聯(lián)制冷系統(tǒng)通常包括第一側(cè)冷卻循環(huán)，即高側(cè)，和第二側(cè)冷卻循環(huán)，即低側(cè)冷卻循環(huán)。兩個冷卻循環(huán)通過普通熱交換器，即級聯(lián)蒸發(fā)器-冷凝器，接合。級聯(lián)制冷系統(tǒng)可在非常低的溫度以高效方式提供冷卻。
[0003]目前的制冷趨勢促使采用二氧化碳、氨和其他類型的天然制冷劑而非慣常的基于氟烴的制冷劑。此外，至少相較于基于氟烴的系統(tǒng)，有興趣改進這種基于天然制冷劑的制冷系統(tǒng)的整體效率。此外，希望限制在那些制冷系統(tǒng)中使用的氨的整體充注量以降低成本及潛在的使用風(fēng)險等。
[0004]因此，希望一種改進的制冷系統(tǒng)，例如一種級聯(lián)制冷系統(tǒng)，其使用天然制冷劑以提高的效率提供冷卻。此外，希望這種改進的級聯(lián)制冷系統(tǒng)以安全有效的方式限制基于氨的制冷劑在系統(tǒng)中的整體充注量。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本申請及由此產(chǎn)生的專利因此提供一種用于級聯(lián)制冷系統(tǒng)的冷卻器。該冷凝器可包括一個外殼、一個微通道盤管、流過所述微通道盤管的氨制冷劑，以及流動穿過所述外殼用于與所述氨制冷劑熱交換的基于水的冷卻劑。
[0006]本申請及由此產(chǎn)生的專利在此進一步提供一種級聯(lián)制冷系統(tǒng)。該級聯(lián)制冷系統(tǒng)可包括一個低側(cè)循環(huán)和一個高側(cè)循環(huán)。所述高側(cè)循環(huán)可包括一個水冷卻的微通道熱交換器。
[0007]本申請及由此產(chǎn)生的專利在此進一步提供一種級聯(lián)制冷系統(tǒng)。該級聯(lián)制冷系統(tǒng)可包括一個具有二氧化碳制冷劑的低側(cè)循環(huán)和一個具有氨制冷劑的高側(cè)循環(huán)。所述高側(cè)循環(huán)可包括一個內(nèi)有微通道盤管的水冷卻的冷凝器。
[0008]當(dāng)結(jié)合附圖及所附權(quán)利要求書閱讀下面詳細的說明書，本申請及由此產(chǎn)生的專利的這些和其他特征及改進將對本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的?！靖綀D說明】
[0009]圖1是具有高側(cè)循環(huán)和低側(cè)循環(huán)的級聯(lián)制冷系統(tǒng)的示意圖。
[0010]圖2是本文描述的水冷卻的微通道冷凝器的示意圖。
[0011]圖3是圖2中的水冷卻的微通道冷凝器的側(cè)視圖。
[0012]圖4是圖2的水冷卻的微通道冷凝器的側(cè)剖面圖。
[0013]圖5是本文描述的水冷卻的微通道冷凝器的替換實施例的透視圖。【具體實施方式】
[0014]現(xiàn)在參照附圖，在所有這些圖中相同的數(shù)字指代相同的元件。圖1示出級聯(lián)制冷系統(tǒng)100的一個例子。級聯(lián)制冷系統(tǒng)100可被用來對在例如超市、冷儲存等中使用的任何類型的室進行冷卻。級聯(lián)制冷系統(tǒng)100也可應(yīng)用于加熱、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)和/或不同類型的商業(yè)或工業(yè)應(yīng)用。整體級聯(lián)制冷系統(tǒng)100可具有任何合適的尺寸、形狀、配置或制冷量。
[0015]通常來說，級聯(lián)制冷系統(tǒng)可包括第一側(cè)即高側(cè)循環(huán)110和第二側(cè)即低側(cè)循環(huán)120。 高側(cè)循環(huán)110可包括一個或多個高側(cè)壓縮機130、一個高側(cè)冷凝器140和一個高側(cè)膨脹閥 150。額外的組件也可在此使用。高側(cè)循環(huán)110可包括天然制冷劑160的流。天然制冷劑160可包括氨170的流。其他類型的制冷劑可在此使用。高側(cè)循環(huán)110及其內(nèi)的組件可具有任何合適的尺寸、形狀、配置或制冷量。其他組件和其他配置可此使用。
[0016]在最為知曉的級聯(lián)制冷系統(tǒng)內(nèi)，高側(cè)冷凝器140典型地可以是銅焊板熱交換器，銅管及鋁散熱片熱交換器等。高側(cè)冷凝器140可以通過基于水180和/或乙二醇的混合物的流進行水冷卻。這種已知的冷凝器可具有有限的操作溫度變化率(gradient)。[〇〇17] 低側(cè)循環(huán)120可包括一個或多個低側(cè)壓縮機190、一個低側(cè)蒸氣分離器罐200、一個中間溫度回路210和一個低溫回路220。中間溫度回路210可包括一個栗230和一個或多個中間溫度蒸發(fā)器240。低溫回路220可包括一個低側(cè)膨脹閥250和一個或多個低溫蒸發(fā)器260。 額外的組件也可在此使用。低側(cè)循環(huán)120可包括以流動的二氧化碳270及類似物的形式的天然制冷劑160。其他類型的制冷劑可在此使用。低側(cè)循環(huán)120的組件可具有任何合適的尺寸、 形狀、配置或容量。其他組件和其他配置可在此使用。
[0018]上述兩個循環(huán)110、120可通過級聯(lián)蒸發(fā)器/冷凝器280接合。具體地，制冷劑170、 270各自的流可通過級聯(lián)蒸發(fā)器/冷凝器280交換熱量。級聯(lián)蒸發(fā)器/冷凝器280可具有任何合適的尺寸、形狀、配置或容量。其他組件和其他配置可在此使用。
[0019]氨170的流可被高側(cè)壓縮機130壓縮并在高側(cè)冷凝器140內(nèi)被冷凝。氨170的流可流過高側(cè)膨脹閥150并在級聯(lián)蒸發(fā)器/冷凝器280內(nèi)交換熱量。同樣，二氧化碳制冷劑270可被低側(cè)壓縮機190壓縮并流過級聯(lián)蒸發(fā)器/冷凝器280來在那里交換熱量。二氧化碳制冷劑270 可在蒸氣分離器罐200內(nèi)分離并流過中間溫度回路210及低溫回路220。各制冷循環(huán)于是可在此重復(fù)。
[0020]圖2-4示出水冷卻的微通道冷凝器300的一個例子。水冷卻的微通道冷凝器300可包括一個外殼310。在該例子中，外殼310可采用板狀或蛤殼狀的外觀315。其他形狀和配置可在此使用。外殼310可在其內(nèi)限定出一個內(nèi)部流體空間320。水冷卻的微通道冷凝器300也可包括微通道盤管330。微通道盤管330可以全部或部分由鋁和/或鋁合金制成用于從其通過的良好熱交換。微通道盤管330可延伸穿過外殼310并進入內(nèi)部流體空間320。微通道盤管 330可被視為在內(nèi)部流體空間320內(nèi)“漂浮”。[〇〇21]水冷卻的微通道冷凝器300可包括殼流體入口 340和殼流體出口 350。殼流體入口 340和殼流體出口350可與內(nèi)部流體空間320連通。多個壁板分流器(web flow diverters) 360可設(shè)置在內(nèi)部流體空間320內(nèi)以便促進流體在其內(nèi)的攪拌。水冷卻的微通道冷凝器300 可包括微通道流體入口 370和微通道流體出口 380。微通道流體入口 370和微通道流體出口 380可與微通道盤管330連通。水冷卻的微通道冷凝器300及其組件可具有任何合適的尺寸、 形狀、配置或容量。其他組件及其他配置可在此使用。[〇〇22]使用中，氨170的流經(jīng)由高側(cè)壓縮機130流向水冷卻的微通道冷凝器300。氨170的流經(jīng)由微通道流體入口 370進入，在內(nèi)部流體空間320內(nèi)穿過微通道盤管330，并經(jīng)由微通道流體出口 380離開。同樣地，水或其他冷卻劑的流經(jīng)由殼流體入口 340進入水冷卻的微通道冷凝器300。水180充滿內(nèi)部流體空間320并與微通道盤管330內(nèi)的氨170的流交換熱量。壁板分流器360可在內(nèi)部流體空間內(nèi)造成湍流以用于增加熱量轉(zhuǎn)移。水180的流隨后經(jīng)由微通道流體出口 380離開內(nèi)部流體空間320。水180的流可按適當(dāng)方式被再次使用或再循環(huán)。[〇〇23]圖5示出本文描述的可替換實施例的水冷卻的微通道冷凝器400。代替掉上文描述的“蛤殼”形的外殼310,在本例子中外殼410可采用更接近圓筒形420及類似形狀。外殼410 可采用其他形狀及尺寸。圓筒420限定了用于微通道盤管330以及相關(guān)的入口 340、370和出口 350、380的內(nèi)部流體空間320。其他組件及其他配置可在此使用。[〇〇24]水冷卻的微通道冷凝器300、400的使用可為整體級聯(lián)制冷系統(tǒng)100提供改進的效率。已知其內(nèi)的橫截面積減小，微通道盤管330的使用相較于慣常的冷凝器減少了氨的充注量。此外，如果使用鋁，微通道盤管330可提供更高的整體操作溫度變化率。這種以較少的氨充注量而效率得以改進因而可確保本文所述的整體成本上的優(yōu)勢。
[0025]除氨170的流外，二氧化碳或其他制冷劑的流可在此使用。如果使用二氧化碳，微通道盤管330可被使用但不被稱為冷凝器。相反地，微通道盤管330可設(shè)置在外殼310內(nèi)，在這種情況下可被描述為流體(二氧化碳及類似物)對流體(水及類似物)熱交換器。其他組件及其他配置可在此使用。
[0026]顯然，上文僅涉及本申請及由此產(chǎn)生的專利的某些實施方式。在不脫離下面的權(quán)利要求及其等同方式所限定的本發(fā)明的一般精神及范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可在此作出多種改變和改進。
【主權(quán)項】
1.一種用于級聯(lián)制冷系統(tǒng)的冷凝器，包括:一個夕卜殼；一個微通道盤管；流過所述微通道盤管的氨制冷劑；以及流動穿過所述外殼用于與所述氨制冷劑熱交換的基于水的冷卻劑。2.如權(quán)利要求1所述的冷凝器，其中所述外殼包括板狀形狀。3.如權(quán)利要求1所述的冷凝器，其中所述外殼包括圓筒狀形狀。4.如權(quán)利要求1所述的冷凝器，其中所述外殼包括內(nèi)部流體空間。5.如權(quán)利要求1所述的冷凝器，其中所述外殼包括殼流體入口和殼流體出口。6.如權(quán)利要求1所述的冷凝器，其中所述外殼包括其內(nèi)的多個流體導(dǎo)向器。7.如權(quán)利要求1所述的冷凝器，其中所述微通道盤管包括鋁。8.如權(quán)利要求1所述的冷凝器，其中所述微通道盤管包括微通道流體入口和微通道流 體出口。9.如權(quán)利要求1所述的冷凝器，其中所述微通道盤管漂浮在所述外殼內(nèi)。10.如權(quán)利要求1所述的冷凝器，其中所述基于水的冷卻劑包括乙二醇。11.如權(quán)利要求1所述的冷凝器，其中所述氨制冷劑在所述外殼內(nèi)與基于水的冷卻劑交換熱量。12.如權(quán)利要求1所述的冷凝器，其中所述氨制冷劑在所述外殼內(nèi)冷凝。13.—種級聯(lián)制冷系統(tǒng)，包括:一個低側(cè)循環(huán);和一個高側(cè)循環(huán)；所述高側(cè)循環(huán)包括一個水冷卻的微通道熱交換器。14.如權(quán)利要求13所述的級聯(lián)制冷系統(tǒng)，其中所述高側(cè)循環(huán)包括氨制冷劑或二氧化碳 制冷劑。15.如權(quán)利要求13所述的級聯(lián)制冷系統(tǒng)，其中所述水冷卻的微通道熱交換器包括一個 外殼和外殼內(nèi)的一個微通道盤管。
【文檔編號】F25B39/04GK105972848SQ201610136283
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年3月10日
【發(fā)明人】史蒂夫·菲斯特
【申請人】西克制冷產(chǎn)品有限責(zé)任公司