CN102706211B - 一种温度控制系统 - Google Patents

Abstract

一种温度控制系统，包括用于实现流体换热的换热组件，所述换热组件之间通过流体管路密闭连通为闭合回路；所述流体管路预先布置并预留出与所述换热组件的流体入口和流体出口分别对接的接口，所述换热组件与所述流体管路通过所述接口可拆卸地密封连接;所述温度控制系统还包括第一隔板，所述流体管路的主体管路部分布置于所述第一隔板的一侧，所述流体管路的所述接口预留在所述第一隔板的另一侧。本发明提供的温度控制系统安装难度小，并且可任意更换换热组件。

Description

一种温度控制系统

技术领域

本发明涉及流体热交换换热技术领域，特别是一种温度控制系统。

背景技术

在航空航天、数据中心、生物医疗器械和精密仪器等行业领域中，温度控制直接与安全生产、提高生产效率、保证产品质量和节约能源等经济技术指标息息相关。不仅如此，在日常生活中我们也处处离不开温度控制，比如供暖、制冷、热水供应等。目前，用于温度控制的方式有蒸汽压缩式、半导体冷却式和高压气体膨胀式等，由于蒸汽压缩式采用潜热换热，热流密度大、效率高且检测控制方便，因此被广泛地应用在工程实际中。

现有的蒸汽压缩式换热系统通常由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器等换热件组成，通过管道将它们连接成一个密闭系统，其工作原理是：制冷剂液体在蒸发器内以低温与被冷却对象发生热交换，吸收被冷却对象的热量并气化，产生的低压蒸汽被压缩机吸入，经压缩后以高压排出；压缩机排出的高压气态制冷剂进入冷凝器被常温的冷却水或空气冷却进而凝结成高压液体；高压液体流经膨胀阀时被节流，变成低压低温的气液两相混合物进入蒸发器；气液两相混合物中的液态制冷剂在蒸发器中蒸发制冷，产生的低压蒸汽再次被压缩机吸入，如此周而复始循环。由此可见，蒸汽压缩式换热系统的换热能力与制冷剂的流量和压缩机的增压比直接相关，因此若要提高换热能力，要么加大制冷剂流量，要么提高压缩机的增压比，但是加大制冷剂流量通常就要加大管道的直径，提高压缩机的增压比则需要选择体积较大、功率较高的压缩机，这两种方法都会增加换热系统的整体尺寸。然而，当前人们更趋向于结构紧凑的小型温度控制系统，因此换热能力高的小型化温度控制系统成为新的研究方向。

为了在较小尺寸内实现较大的换热能力，中国专利CN1567580A公开了一种用于计算机芯片散热的微型制冷系统，其结构为:压缩机与冷凝器相连,冷凝器通过干燥过滤器与毛细管及蒸发器相连,蒸发器通过分液筒与压缩机相连通以形成制冷回路;蒸发器为并联/串联或串并联混合地连接在干燥过滤器与分液筒之间连接管道上的单级或多级蒸发器,毛细管连接在每一蒸发器的前置连接管道上。虽然上述制冷系统在小尺寸下可以实现了预期的换热能力，但是存在着以下不足：①由于该制冷系统的管路直径较细且弯曲较多，在安装时难度大，尤其是管路与其他换热组件连接的位置，供组装工具操作的空隙很小，安装难度很大；②该制冷系统主要用于计算机芯片的散热，为了保证该系统不会干扰计算机其他电子元件的正常运行，需要将压缩机、冷凝器、冷却风扇、干燥过滤器、毛细管、分液筒、控制电路等元件依靠焊接、扣压等工艺集成到制冷器箱体中，形成一个整体的制冷器部件，而为了满足计算机的尺寸要求，该制冷器部件的尺寸不可以过大，如果其中某个换热组件发生损坏，维修人员需要在狭小的空隙中对该元件进行检测、拆卸和更换，操作难度很大，对维修人员的要求也很高，因此为了节约时间及成本，虽然其余换热组件仍旧完好可以正常使用，但常用的方法都是直接更换整个制冷系统，在一定程度上造成了浪费。

为了解决管路系统操作空间小、安装难度大且不便于单独更换某一换热组件的问题，中国期刊文献《集成阀块轻型化设计》（许向阳，《液压与气动》，2007年第二期，P36)公开了一种液压集成阀块，其在中空的金属框架内通过钢管的焊接构建流道，并在框架内壁浇铸类譬如镁铝合金等轻质材料以固定各液压管路并增强整体强度，流道靠近金属框架边缘的位置留有一个孔，以供各类阀插入。

若将上述液压集成阀块构建流道的方法直接用于构建温度控制系统的管路通道，则会存在以下问题：①该液压集成阀块在流道上预留了适于插入各类阀的孔，但上述孔均为独立存在的单孔，适于插入的阀也局限在截止阀、截流阀等控制流道开通与闭合的简单阀体，而在温度控制系统中所用的换热组件大多需要将制冷剂引流至元件内部，再排出进入后续管路中，也就是说换热组件的接口通常为2个或更多个，因此直接应用上述液压集成阀块所提供的单孔插入方式，无法实现管路与换热组件的连通，也就无法实现换热器的换热功能；②为增加强度，上述液压集成阀块流道构建方法要对阀块内部填充镁铝合金，然而由于换热系统的制冷剂在通道的不同位置存在较大温差，如果直接运用上述方法构建管路并填充镁铝合金，镁铝合金会产生热传导，使不同管路之间的温度相互干扰，严重影响换热系统的热效率。

综上所述，现有技术中尚不能解决小型温度控制系统安装难度大、不便于单独更换某一换热组件的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于现有技术中的小型温度控制系统安装难度大、不便于单独更换某一换热组件，而提供了一种安装难度小、可任意更换换热组件的温度控制系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种温度控制系统，包括用于实现流体换热的换热组件，所述换热组件之间通过流体管路密闭连通为闭合回路；

所述流体管路预先布置并预留出与所述换热组件的流体入口和流体出口分别对接的接口，所述换热组件与所述流体管路通过所述接口可拆卸地密封连接；

所述温度控制系统还包括第一隔板，所述流体管路的主体管路部分布置于所述第一隔板的一侧，所述流体管路的所述接口预留在所述第一隔板的另一侧。

上述温度控制系统中，还包括与所述第一隔板平行固定并保持一段距离设置的第二隔板，所述主体管路部分设置于所述第一隔板和所述第二隔板之间。

上述温度控制系统中，所述第一隔板与所述第二隔板之间具有填充物。

上述温度控制系统中，所述填充物为绝热树脂层。

上述温度控制系统中，所述换热组件包括第一换热器和第二换热器；所述第一换热器和所述第二换热器分别设置在需要进行温度控制的使用侧和为所述温度控制系统提供热源/冷源的环境换热侧。

上述温度控制系统中，所述第一换热器和/或所述第二换热器为微通道换热器。

上述温度控制系统中，所述第一隔板和所述第二隔板的尺寸为297×210毫米。

上述温度控制系统中，所述换热组件还包括：

节流装置，与所述流体管路连通；

压缩机，设置于所述第一换热器和所述第二换热器之间并与所述流体管路连通；

充注阀，与所述流体管路连通。

上述温度控制系统中，所述换热组件还包括：

四通换向阀，其四个接口依次与所述第一换热器、所述压缩机的流体入口、所述第二换热器、所述压缩机的流体出口相连通，通过控制所述四通换向阀可以改变所述流体管路中制冷剂的流动方向。

上述温度控制系统中，所述换热组件还包括：

视液镜，其流体入口与所述压缩机的流体出口连通，所述视液镜的流体出口与所述四通换向阀连通；

至少一个高压表，与所述流体管路连通。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

①本发明的温度控制系统，流体管路预先布置并预留出与换热组件的流体入口和流体出口对接的接口，换热组件与流体管路通过接口可拆卸地密封连接。在安装温度控制系统时，可以将流体管路先行组装连接，在组装完成后，再通过接口将换热组件连接在温度控制系统上，这样的设计，可以减少组装时流体管路周围的干扰，增大组装工具操作的空隙，降低安装难度；当某个换热组件发生损坏时，维修人员可以方便地单独拆卸该元件进行替换，在一定程度上避免了浪费；并且换热组件和流体管路独立布置，可以提高系统的可靠性和制造效率，系统构成灵活多样，适用于低成本多工况使用，对应使用条件广泛。

②本发明的温度控制系统，还包括第一隔板，流体管路的主体管路部分布置于第一隔板的一侧，流体管路的接口预留在第一隔板的另一侧。在组装流体管路时，可以将全部流体管路固定安装在第一隔板上，增加流体管路之间的连接强度，并且使组装完成的流体管路便于携带。而且由于主体管路部分和换热组件分别设置于第一隔板的两侧，主体管路部分不再占用换热组件的安装空间，大大增加了安装换热组件的操作空间，降低了安装难度，而且如果某一个换热组件发生损坏，可以便利地进行更换。

③本发明的温度控制系统，还包括与第一隔板平行固定并保持一段距离设置的第二隔板，主体管路部分设置于第一隔板和第二隔板之间。这样的设计，第一隔板和第二隔板共同对主体管路部分进行保护，具有极大的耐压性能，在一定程度上防止主体管路部分在外力的作用下发生损坏，增加了温度控制系统的使用寿命；并且，流体管路组装在第一隔板和第二隔板之间，复杂的流体管路不会裸露在外，使产品外观整洁、美观，且组装完成的流体管路便于携带和运输。

④本发明的温度控制系统，第一隔板与第二隔板之间具有非传热性的填充物。这样的设计，可以将流体管路的主体管路部分封装在填充物中，对管路布局进行保密，商业对手只有近距离观察并将温度控制系统破坏之后，才可以进行仿造；并且，在第一隔板与第二隔板之间充入填充物，可以进一步增加流体管路部分的连接强度，而且该填充物是不传热的，不影响整体温度控制系统的换热效果。

⑤本发明的温度控制系统，填充物为绝热树脂层。由于换热系统的制冷剂在流体管路的不同位置存在较大温差，而绝热树脂的绝热效果好且密度较低，选择绝热树脂层作为填充物，可以保证流体管路之间的绝热效果，并且温度控制系统的整体重量也不会过大。

⑥本发明的温度控制系统，换热组件包括第一换热器和第二换热器，并且，第一换热器和/或第二换热器为微通道换热器。与传统换热器相比，微通道换热器的对流换热系数较高，使用微通道换热器可以提高温度控制系统的传热效率。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明温度控制系统实施例一的结构示意图；

图2是本发明温度控制系统实施例一的平面示意图；

图3是本发明温度控制系统实施例一中流体管路与换热组件的装配示意图；

图4是本发明温度控制系统实施例二的结构示意图；

图5是本发明温度控制系统实施例二的平面示意图；

图6是本发明温度控制系统实施例二中流体管路与换热组件的装配示意图；

图7是本发明温度控制系统另一实施例的装置原理图。

图中附图标记表示为：1-高压表，2-流体管路，3-接口，4-离心式风机，5-风侧柔性连接，6-第一隔板，7-第二隔板，8-填充物，9-第一换热器，10-第二换热器，11-节流装置，12-压缩机，13-四通换向阀，14-充注阀，15-视液镜。

具体实施方式

实施例一

如图1-2所示，是本发明温度控制系统的一个优选实施例。所述温度控制系统包括换热组件、流体管路2、第一隔板6、第二隔板7和填充物8。

所述换热组件用于实现流体换热，在本实施例中，所述换热组件包括第一换热器9、第二换热器10、节流装置11、压缩机12、视液镜15和一个高压表1等换热组件。

所述第一换热器9和所述第二换热器10分别设置在需要进行温度控制的使用侧和为所述温度控制系统提供热源/冷源的环境换热侧，在本实施例中，所述第一换热器9和所述第二换热器10为集成式微通道换热器。由于集成式微通道换热器的内容积小，其对于制冷剂充储量的需求极大减小，使所述温度控制系统更加环保；并且，集成式微通道换热器的结构特征使其具有极大的耐压性能，在一定程度上增加了换热器的使用寿命；所述温度控制系统还可以设计为超临界冷冻循环系统，从而增加所述温度控制系统的温度控制范围。

所述节流装置11与所述流体管路2连通，通过操作所述节流装置11，可以对整个温度控制系统的制冷剂流量进行控制。

所述压缩机12设置于所述第一换热器9和所述第二换热器10之间并与所述流体管路2连通，所述压缩机12对所述流体管路2内的制冷剂加压，使部分制冷剂液化，从而提升所述温度控制系统的换热能力。

所述视液镜15的流体入口与所述节流装置11的流体出口连通，所述视液镜15的流体出口与所述第二换热器10连通；操作人员可以通过所述视液镜15观察所述流体管路2中制冷剂的液化程度，并根据观察到的情况对所述节流装置11进行操作。

所述高压表1与所述流体管路2连通，用于测量所述高压表1安放处制冷剂的压强。

所述换热组件之间通过所述流体管路2密闭连通为闭合回路，所述流体管路2预先布置并预留出与所述换热组件的流体入口和流体出口分别对接的接口3，所述换热组件与所述流体管路2通过所述接口3可拆卸地密封连接。

如图3所示，所述流体管路2与所述换热组件连接的位置均成型有外螺纹，并且，所述接口3处设置有密封管箍，在所述密封管箍上成型有与所述外螺纹配合的内螺纹，在本实施例中，所述密封管箍设置在垂直于所述第一隔板6的所述流体管路2上。在安装过程时，首先将所述密封管箍套装在所述接口3上，将所述换热组件移动至安装位置，反向旋动所述密封管箍，利用所述密封管箍将所述流体管路2与所述换热组件密封连接。

所述第一隔板6上布置有所述流体管路2，在本实施例中，所述流体管路2的主体管路部分布置于所述第一隔板6的一侧，所述流体管路2的所述接口3预留在所述第一隔板6的另一侧。

所述第二隔板7与所述第一隔板6平行固定并保持一段距离设置，所述主体管路部分设置于所述第一隔板6和所述第二隔板7之间。

所述第一隔板6与所述第二隔板7之间具有非传热性的填充物8，在本实施例中，所述填充物8为绝热树脂层。

在本实施例中，所述温度控制系统的尺寸为397×200×155毫米。

实施例二

如图4-5所示，是本发明的另一实施例。

与实施例一不同，所述温度控制系统还包括充注阀14，所述充注阀14与所述流体管路2连通，操作人员可以通过所述充注阀11补充所述温度控制装置中的制冷剂。

在本实施例中，所述温度控制系统不包括所述第二隔板7和所述填充物8，所述流体管路2的主体管路部分布置于所述第一隔板6的一侧，所述流体管路2的所述接口3预留在所述第一隔板6的另一侧。

在本实施例中，所述换热组件还包括风机4和风侧柔性连接5。所述风机4和所述风侧柔性连接5密封连接，用于对所述第二换热器10供给换热用的空气，在本实施例中，所述风机4采用离心式风机。

如图6所示，本实施例中所述密封管箍设置在平行于所述第一隔板6的流体管路2上，这样的设计可以降低所述温度控制系统的高度，适用于对所述温度控制系统尺寸要求较高的情况。在本实施例中，所述温度控制系统的尺寸为297×210×129毫米。

在其他实施例中，如图7所示，所述换热组件还包括四通换向阀13；所述四通换向阀13的四个接口依次与所述第一换热器9、所述压缩机12的流体入口、所述第二换热器10、所述压缩机12的流体出口相连通，通过控制所述四通换向阀13可以改变所述流体管路2中制冷剂的流动方向，从而实现所述温度控制系统制冷循环功能与制热循环功能之间的切换。

在其他实施例中，还可以所述第一换热器9或所述第二换热器10中的任意一个为微通道换热器，或者所述第一换热器9和所述第二换热器10都为其他形式的换热器，均并不会影响本发明的目的。

在其他实施例中，所述高压表1的数目还可以是两个或更多，所述高压表1安装在所述流体管路2的不同位置，则可以对所述温度控制系统不同位置制冷剂的压强进行测量。

在其他实施例中，所述接口3与所述换热组件之间的连接结构还可以是密封扣与密封圈的结合，或者是密封螺母等其他密封部件，同样可以实现本发明的目的。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种温度控制系统，包括用于实现流体换热的换热组件，所述换热组件之间通过流体管路(2)密闭连通为闭合回路；

其特征在于：

所述流体管路(2)预先布置并预留出与所述换热组件的流体入口和流体出口分别对接的接口(3)，所述换热组件与所述流体管路(2)通过所述接口(3)可拆卸地密封连接；

所述温度控制系统还包括第一隔板(6)，所述流体管路(2)的主体管路部分布置于所述第一隔板(6)的一侧，所述流体管路(2)的所述接口(3)预留在所述第一隔板(6)的另一侧；

所述温度控制系统还包括与所述第一隔板(6)平行固定并保持一段距离设置的第二隔板(7)，所述主体管路部分设置于所述第一隔板(6)和所述第二隔板(7)之间；所述第一隔板(6)与所述第二隔板(7)之间具有非传热性的填充物(8)；

所述换热组件包括第一换热器(9)和第二换热器(10)；所述第一换热器(9)和所述第二换热器(10)分别设置在需要进行温度控制的使用侧和为所述温度控制系统提供热源/冷源的环境换热侧；

所述换热组件还包括：

节流装置(11)，与所述流体管路(2)连通；

压缩机(12)，设置于所述第一换热器(9)和所述第二换热器(10)之间并与所述流体管路(2)连通；

充注阀(14)，与所述流体管路(2)连通；

四通换向阀(13)，其四个接口依次与所述第一换热器(9)、所述压缩机(12)的流体入口、所述第二换热器(10)、所述压缩机(12)的流体出口相连通，通过控制所述四通换向阀(13)可以改变所述流体管路(2)中制冷剂的流动方向。

2.根据权利要求1所述的温度控制系统，其特征在于：所述填充物(8)为绝热树脂层。

3.根据权利要求2所述的温度控制系统，其特征在于：所述第一换热器(9)和/或所述第二换热器(10)为微通道换热器。

4.根据权利要求3所述的温度控制系统，其特征在于：所述第一隔板(6)和所述第二隔板(7)的尺寸为297×210毫米。

5.根据权利要求4所述的温度控制系统，其特征在于：所述换热组件还包括：

视液镜(15)，其流体入口与所述压缩机(12)的流体出口连通，所述视液镜(15)的流体出口与所述四通换向阀(13)连通；

至少一个高压表(16)，与所述流体管路(2)连通。