CN108759145B - 回热节流组件、组合型微通道节流制冷器及装置 - Google Patents

Abstract

根据本发明所涉及的回热节流组件、组合型微通道节流制冷器及装置,制冷器为叠层斜槽形与波浪形组合型微通道节流制冷器，制冷器由多个斜槽形与波浪形回热节流组件交错叠加而成，回热节流组件包括上下叠合的回热节流上板和回热节流下板，回热节流上、下板均包括依次连接的入口段、回热节流段以及扩容段，回热节流上板上设置多个相互平行的直线槽，回热节流下板上设置有多个相互平行的W形折线槽，回热节流上板上的直线槽和回热节流下板上的折线槽相互交错且在交错处相连通，扩容段通过回热节流段连通入口段形成多个回热节流通道，工质在通道中流动过程中将形成网状旋网流，增强扰动，从而增强了板片与工质之间的换热效率。

Description

回热节流组件、组合型微通道节流制冷器及装置

技术领域

本发明属于强化换热领域，具体涉及一种叠层斜槽形与波浪形组合微通道节流制冷器及装置。

背景技术

微型节流制冷器利用焦耳－汤姆逊效应(J-T效应)来进行制冷，广泛应用于尺寸空间较小的场合，如内腔冷冻治疗，红外夜视装置等。目前主要的J-T效应制冷器仍然采用汉普逊型(螺旋翅片管式)，外径为0.5mm-1mm直径的不锈钢管缠绕芯轴，高压气体流过整个不锈钢管进入管头的毛细管节流。节流后的低压气体回流掠过不锈钢管外翅片，预冷入流的高压气体。但汉普逊型节流制冷器的进气只有一至二路，制冷量较小，且中心的支撑轴占据了制冷器内部较大空间，制冷器结构不紧凑，换热效率低。

随着微通道技术发展，微通道节流制冷器得到了广泛的研究与应用，为了保证微通道的加工精度，一般采用玻璃、硅等非金属材料制作，但上述材料制作的微通道节流制冷器承压能力较低，入流气体压力受到材料的限制，制冷温度下降空间有限；同时，一般的微通道多为单层换热结构，导致进气量较小，制冷量较低；现有的矩形微通道侧壁虽然有效支撑了板片，但增加了通道间壁的轴向导热，微通道节流制冷器热损失较高；圆柱型微通道结构通过圆柱间的间隔可减小板片上的轴向导热，但其承压能力受到削减，且矩形及圆柱型板片的通道内压降还存在增大的空间，故温度降低不够充分。综上，现有的微通道节流制冷器进气量较小，换热效率较低，承压能力受限，制约了微通道节流制冷器的应用与发展。

发明内容

本发明为解决上述问题，一方面的目的在于提供一种回热节流组件、组合型微通道节流制冷器及制冷装置。

本发明提供了一种第一回热节流组件，具有这样的特征，包括上下叠合的第一回热节流上板和第一回热节流下板，第一回热节流上板包括依次连接的入口上段、第一通道上段以及第一扩容上段，入口上段具有贯通的第一入口上孔、入口上凹槽、入口上凹槽上阵列布置的多个微圆柱以及贯通的第一出口上孔，第一入口上孔与入口上凹槽上相连通，第一出口上孔与入口上凹槽不连通，第一通道上段上设置有多条贯通该板上下表面的第一直线槽，多条第一直线槽相互平行设置，沿预定角度延伸的多条第一直线槽与入口上凹槽交汇形成多个入口上开口，第一扩容上段具有贯通的第一扩容上孔，第一扩容上孔与第一通道上段相连，沿预定角度延伸的多条第一直线槽与第一扩容上孔交汇形成多个第一扩容上口，第一回热节流下板包括依次连接的入口下段、第一通道下段以及第一扩容下段，入口下段具有贯通的第一入口下孔、入口下凹槽、入口下凹槽上阵列布置的多个微圆柱以及贯通的第一出口下孔，第一入口下孔与入口下凹槽上相连通，第一出口下孔与入口下凹槽上不连通，第一通道下段上设置有多条贯通该板上下表面的连通的第一折线槽，第一折线槽呈W形，第一折线槽的两个端点沿第一通道下段的宽度方向设置，多个第一折线槽沿第一通道下段的长度方向相互平行设置，多个第一折线槽与入口下凹槽交汇形成多个入口下开口，第一扩容下段具有贯通的第一扩容下孔，第一扩容下孔与第一通道下段相连，多条第一折线槽与第一扩容下孔交汇形成多个第一扩容下口，相邻的第一入口上孔与第一入口下孔相连通并形成第一入口通道，第一出口上孔与第一出口下孔相连通形成第一出口通道，入口上凹槽与入口下凹槽相向设置形成连通的入口槽通道，入口槽通道内的多个微圆柱叠合用于支撑与导流，入口槽通道连通第一入口上开口、第一入口下开口，相邻的第一通道上段上的第一直线槽与第一通道下段上的第一折线槽相互交错且在交错处相连通，相邻的第一扩容上孔与第一扩容下孔相连通形成第一扩容通道，第一扩容通道通过第一扩容上口和第一扩容下口分别连通第一通道上段和第一通道下段，第一扩容通道连通入口槽通道形成多个第一回热节流通道。

本发明提供了一种第二回热节流组件，具有这样的特征，包括上下叠合的第二回热节流上板和第二回热节流下板，第二回热节流上板包括依次连接的出口上段、第二通道上段以及第二扩容上段，出口上段具有贯通的第二入口上孔、出口上凹槽、出口上凹槽上阵列布置的多个微圆柱以及贯通的第二出口上孔，第二出口上孔与出口上凹槽相连通，第二入口上孔与出口上凹槽不连通，第二通道上段上设置有多条内凹的第二直线槽，该第二直线槽内凹的深度小于第二回热节流上板的厚度，多条第二直线槽相互平行设置，沿预定角度延伸的多条第二直线槽与出口上凹槽交汇形成多个出口上开口，第二扩容上段具有贯通的第二扩容上孔，第二扩容上孔与第二通道上段相连，沿预定角度延伸的多条第二直线槽与第二扩容上孔交汇形成多个第二扩容上口，第二回热节流下板包括依次连接的出口下段、第二通道下段以及第二扩容下段，出口下段具有贯通的第二入口下孔、出口下凹槽、出口下凹槽上阵列布置的多个微圆柱以及贯通的第二出口下孔，第二出口下孔与出口下凹槽相连通，第二入口下孔与出口下凹槽不连通，第二通道下段上设置有多条内凹且连通的第二折线槽，第二折线槽呈W形，该第二折线槽内凹的深度小于第二回热节流下板的厚度，第二折线槽的两个端点沿第二通道下段的宽度方向设置，多个第二折线槽沿第二通道下段的长度方向相互平行设置，多条第二折线槽与出口下凹槽交汇形成多个出口下开口，第二扩容下段具有贯通的第二扩容下孔，第二扩容下孔与第二通道下段相连，多条第二折线槽与第二扩容下孔交汇形成多个第二扩容下口，相邻的第二入口下孔与第二入口上孔相连通并形成第二入口通道，第二出口上孔与第二出口下孔相连通形成第二出口通道，出口上凹槽和出口下凹槽相向设置形成连通的出口槽通道，出口槽通道连通出口上开口、出口下开口，相邻的第二通道上段上的第二直线槽与第二通道下段上的第二折线槽相互交错且在交错处相连通，相邻的第二扩容上孔与第二扩容下孔相连通形成第二扩容通道，第二扩容通道通过第二扩容上口、第二扩容下口连通第二通道上段和第二通道下段,第二扩容通道连通出口槽通道形成多个第二回热节流通道。

本发明提供了一种组合型微通道节流制冷器，具有这样的特征，包括依次叠合的上盖板、多个上下叠合的回热节流部件以及下盖板，

其中，回热节流部件包括上下叠合的第一回热节流组件和第二回热节流组件，第一回热节流组件为上述的第一回热节流组件，第二回热节流组件为上述的第二回热节流组件，相邻的第一入口通道与第二入口通道相连通，相邻的第一出口通道与第二出口通道相连通，相邻的第一扩容通道与第二扩容通道相连通，外界的制冷介质从第一入口通道流入，经入口槽通道进入第一回热节流通道进行节流制冷，然后汇入第一扩容通道，在第一扩容通道与第二扩容通道内达到冷端温度，第二扩容通道内的制冷介质从多个第二扩容口进入第二回热节流通道，后经过出口槽通道从第二出口通道流出。

本发明提供了一种制冷装置，具有这样的特征，包括用于对多种形式热源进行冷却的制冷器，制冷器为上述的微通道节流制冷器。

在本发明提供的制冷装置中，还可以具有这样的特征：制冷装置为红外夜视仪、内腔冷冻治疗仪以及肿瘤冷冻治疗仪中的任意一种。

发明的作用与效果

根据本发明所涉及的叠层斜槽形与波浪形组合微通道节流制冷器，回热节流上板上设置有相互平行的直线槽，回热节流下板上设置有有相互平行的折线槽，回热节流组件包括上下叠合的回热节流上板和回热节流下板，回热节流下板上的折线槽和回热节流上板的直线槽相互交错且在交错处相连通，扩容上口、扩容下口通过回热节流上段和回热节流下段分别连通入口上、下开口或出口上、下开口形成多个回热节流通道，工质在通道中流动过程中将形成网状旋网流，增强扰动，从而增强了板片与工质之间的换热效率。

另外，叠层斜槽形与波浪形组件通道的截面积周期性变化，因此工质流体每流过一较窄区域，可将其看做节流过程，不必在组件中额外设置特别的节流装置，从而简化了结构。

进一步地，相邻的第一和第二回热换热组件间中折线槽以及直线槽的交错设置，可以提高第一和第二回热换热组件的换热强度，增大制冷器的制冷量。

附图说明

图1是本发明的实施例中叠层斜槽形与波浪形组合微通道节流制冷器整体外形图；

图2是本发明的实施例中叠层斜槽形与波浪形组合微通道节流制冷器爆炸示意图；

图3是本发明的实施例中多边形孔形高压通道下板片示意图；

图4是本发明的实施例中斜槽形高压通道下板片示意图；

图5是本发明的实施例中波浪形高压通道下板片示意图；

图6是图5的G的局部放大示意图；

图7是图5的G的局部放大示意图；

图8是本发明的实施例中锯齿形高压通道下板片示意图；

图9是本发明的实施例中多边形孔形高压通道上板片示意图；

图10是本发明的实施例中斜槽形低压通道上板片示意图；以及

图11是高压通道组件示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明的回热节流组件、组合型微通道节流制冷器及制冷装置作具体阐述。

实施例一

图1为叠层斜槽形与波浪形组合微通道节流制冷器整体外形图，该叠层斜槽形与波浪形组合微通道节流制冷器100包括入口段1，回热节流段2和扩容段3。高压常温气体从制冷器入口段1进入回热节流区，经相邻组件内低压低温回流气体换热预冷，在此流动过程中高压流体既有伯努利效应又存在焦汤节流效应，回热节流后的多层低温低压气体汇集到扩容段3内膨胀降温，同时在扩容段3内吸收外界热源热量，随后进入低压通道，最后经低压出口流出。高低压板片相邻布置，确保高压工质回热的充分性，且多层高压通道内的预冷效果尽可能均匀一致。

如图2所示，叠层斜槽形与波浪形组合微通道节流制冷器100包括依次叠合的上盖板10、上下叠合的多个回热节流部件、下盖板40以及进口管50、出口管60，回热节流部件为上下叠合的高压通道组件20和低压通道组件30。

上盖板10上设置有贯通的入口孔。

每个高压通道组件20包括上下叠合的高压通道上板片21和高压通道下板片22。

高压通道上板片21和高压通道下板片22均包括依次连接的入口段、回热节流段以及扩容段。

高压通道下板片22包括依次连接的入口下段、第一回热节流下段以及第一扩容下段，高压通道下板片22采用高压通道下板片22A、高压通道下板片22B、高压通道下板片22C以及高压通道下板片22D中的任意一种。

高压通道下板片22A、高压通道下板片22B、高压通道下板片22C以及高压通道下板片22D中的入口下段以及第一扩容下段均相同，只是高压通道下板片22中的第一回热节流下段不同，高压通道下板片22A、高压通道下板片22B、高压通道下板片22C以及高压通道下板片22D分别具有第一回热节流下段A、第一回热节流下段B、第一回热节流下段C以及第一回热节流下段D。

高压通道下板片22A包括依次连接的入口下段、第一回热节流下段A以及第一扩容下段。

如图3所示，高压通道下板片22A入口下段呈矩形，具有贯通的第一入口下孔221、内凹的入口下凹槽223以及贯通的第一出口下孔222，第一入口下孔221与入口下凹槽223相连通，第一出口下孔222与入口下凹槽223不连通。实施例中，入口下凹槽223呈“L”形，从板的上表面向内凹，入口下凹槽223通道内的槽底面上阵列间隔设置有多个直立的微圆柱2231，该微圆柱阵列结构有支撑和导流的作用。

高压通道下板片22A第一扩容下段具有贯通的第一扩容下孔225，第一扩容下孔225与第一回热节流下段相连，第一扩容下段形状可以为矩形、梯形、椭圆形等形状。实施例中，第一扩容下段形状为梯形，其梯形的底边长的一边朝外，用于增大接触物与尾部扩容端的接触面积，第一扩容下孔225也呈与第一扩容下段形状相配的梯形状。

高压通道下板片22A第一回热节流下段A呈矩形，板上设置有多个贯通该板上下表面的第一多边形孔224A，多个第一多边形孔224A按列设置，各列相互平行，相邻列且相邻的第一多边形孔224A的位置交错，多个第一多边形孔224A与入口下凹槽交汇形成多个入口下开口A，多个第一多边形孔224A与第一扩容下孔225交汇形成多个第一扩容下口A。第一多边形孔为四边形孔、五边形孔、六边形孔、八边形孔等中的任意一种。实施例中，第一多边形孔为六边形孔。高压通道下板片22A入口下段矩形的长边与第一回热节流下段A矩形的短边相连后呈T形。如图4的局部放大图E所示，第一多边形孔224A为第一回热节流下段A上设计的六边形孔，226A为未设计多边形孔的平面区域。实施例中，高压通道下板片22A第一回热节流下段A在宽度方向的两边均留有未设计多边形孔的平面区域227A。实施例中，高压通道下板片22A采用不锈钢材料制成，高压通道下板片22A可根据制冷换热需求预先设计多边形孔的形状和排列方式，采用冲压开孔技术冲压成孔。

如图4所示，高压通道下板片22B第一回热节流下段B呈矩形，板上设置有多条贯通该板上下表面的第一直线槽224B，多条第一直线槽224B相互平行设置，沿预定角度延伸的多条第一直线槽224B与入口下凹槽223交汇形成至少一个入口下开口B，沿预定角度延伸的多条第一直线槽224B与第一扩容下孔225交汇形成至少一个第一扩容下口B。沿预定角度延伸的第一直线槽224B与第一回热节流下段B长度方向水平的夹角为θ(0<θ<90°，90°<θ<180°)，实施例中，预定角度θ为45度。实施例中第一直线槽224B尺寸均为微米级，通道间距也在微米级，以保证通道排布的紧密性。高压通道下板片22B入口下段矩形的长边与第一回热节流下段B矩形的短边相连后呈T形。如图4的局部放大图F所示，第一直线槽224B为第一回热节流下段B上设计的与水平成θ角度的矩形凹槽，226B为未设计凹槽的平面区域。实施例中，高压通道下板片22B第一回热节流下段B在宽度方向的两边均留有未设计凹槽的平面区域227B。

如图5所示，高压通道下板片22C第一回热节流下段C呈矩形，板上设置有多条贯通该板上下表面的连通的第一折线槽224C，第一折线槽224C呈W形，如图6所示，第一折线槽224C具有两个端点2241C和2242C，该两个端点2241C和2242C沿第一回热节流下段C的宽度方向设置，多个W形第一折线槽224C沿第一回热节流下段C的长度方向相互平行设置，多条第一折线槽224C与入口下凹槽223交汇形成多个入口下开口C，多条第一折线槽224C与第一扩容下孔225交汇形成多个扩容下口C。实施例中第一折线槽224C尺寸均为微米级，通道间距也在微米级，以保证通道排布的紧密性。

高压通道下板片22C入口下段矩形的长边与第一回热节流下段C矩形的短边相连后呈T形。

如图6中的局部放大图G所示，第一折线槽224C为第一回热节流下段C上设计的W形凹槽，226C为未设计凹槽的平面区域。实施例中，高压通道下板片22C的第一回热节流下段C在宽度方向的两边均留有未设计凹槽的平面区域227C。如图7所示，平行设计的W形通道与水平线的夹角分别为θ1、θ2(0<θ1<90°，90°<θ2<180°)，实施例中，θ1为30°，θ2为120°，通道尺寸均为微米级，通道间距也在微米级。

如图8所示，高压通道下板片22D的第一回热节流下段D呈矩形，板上设置有多条贯通该板上下表面的连通的第一折线槽224D，第一折线槽224D呈锯齿形，第一折线槽224D具有两个端点2241D和2242D，该两个端点2241D和2242D沿第一回热节流下段D的长度方向设置，一端2241D连通入口下凹槽223，另一端2242D连通第一扩容下孔225，多个锯齿形第一折线槽224D沿第一回热节流下段D的宽度方向相互平行设置，多条第一折线槽224D与入口下凹槽223交汇形成多个入口下开口D，多条第一折线槽224D与第一扩容下孔225交汇形成多个扩容下口D。实施例中第一折线槽224D尺寸均为微米级，通道间距也在微米级，以保证通道排布的紧密性。

如图8的局部放大图H所示，第一折线槽224D为第一回热节流下段D上设计的锯齿形凹槽，226D为未设计凹槽的平面区域。实施例中，高压通道下板片22D的第一回热节流下段D在宽度方向的两边均留有未设计凹槽的平面区域227D。

实施例中，高压通道下板片22D采用不锈钢材料制成，采用印刷电路板刻蚀技术对第一折线槽224D进行刻蚀，根据制冷换热需求预先设计刻出不同折线斜度的板片。

高压通道上板片21与高压通道下板片22形状大小一样。

高压通道上板片21包括依次连接的入口上段、第一回热节流上段以及第一扩容上段。高压通道上板片21采用高压通道上板片21A、高压通道上板片21B、高压通道上板片21C以及高压通道上板片21D中的任意一种。

高压通道上板片21A、高压通道上板片21B、高压通道上板片21C以及高压通道上板片21D中的入口上段以及第一扩容上段均相同，只是高压通道上板片21中的第一回热节流上段不同。高压通道上板片21A、高压通道上板片21B、高压通道上板片21C以及高压通道上板片21D分别具有第一回热节流上段A、第一回热节流上段B、第一回热节流上段C以及第一回热节流上段D。

高压通道上板片21入口上段与高压通道下板片22入口下段结构一样，只是高压通道上板片21的入口上凹槽从板的下表面向内凹。

高压通道上板片21第一扩容上段与高压通道下板片22A第一扩容下段结构大小一样，其中的第一扩容上孔与第一扩容下孔225形状大小一样。

高压通道上板片21A包括依次连接的入口上段、第一回热节流上段A以及第一扩容上段。

如图9所示，高压通道上板片21A入口上段呈矩形，具有贯通的第一入口上孔211、内凹的入口上凹槽213以及贯通的第一出口上孔212，第一入口上孔211与入口上凹槽213相连通，第一出口上孔212与入口上凹槽213不连通。实施例中，入口上凹槽213呈“L”形，入口上凹槽213通道内的槽底面上阵列间隔设置有多个直立的微圆柱2131，该微圆柱阵列结构有支撑和导流的作用。

高压通道上板片21A第一扩容上段与高压通道下板片22A第一扩容下段结构一样，第一扩容上孔215与第一扩容下孔225形状大小一样。

高压通道上板片21A第一回热节流上段A与高压通道下板片22A第一回热节流下段A结构一样，第一回热节流上段A上第一多边形孔214A列与第一回热节流下段A上第一多边形孔224A列的位置有交错，即上下板在的多边形孔列相对于回热节流段矩形短边的距离是不同的。多个第一多边形孔214A与入口上凹槽交汇形成多个入口上开口A，多个第一多边形孔214A与第一扩容上孔215交汇形成多个第一扩容上口A。

如图9中的I为局部放大图，216A为未设计六边形孔的平面区域，214A为六边形孔。实施例中，高压通道上板片21A第一回热节流上段A在宽度方向的两边均留有未设计多边形孔的平面区域217A。实施例中，高压通道上板片21A采用不锈钢材料制成，高压通道上板片21A可根据制冷换热需求预先设计多边形孔的形状和排列方式，采用冲压开孔技术冲压成孔。

高压通道上板片21B第一回热节流上段B与高压通道下板片22B第一回热节流下段B结构包括直线槽的尺寸是一样的，只是高压通道上板片21B中的直线槽的倾斜方向与第一直线槽224B的倾斜方向交错，多个直线槽与入口上凹槽交汇形成多个入口上开口B，多个直线槽与第一扩容上孔215交汇形成多个第一扩容上口B。

高压通道上板片21C的第一回热节流上段C与高压通道下板片22C第一回热节流下段C结构一样，第一回热节流上段C中的折线槽与第一回热节流下段C的第一折线槽224C相互交错。第一回热节流上段C中多个折线槽与入口上凹槽交汇形成多个入口上开口C，多个折线槽与第一扩容上孔215交汇形成多个第一扩容上口C。

高压通道上板片21D第一回热节流上段D与高压通道下板片22D的第一回热节流下段D结构一样，只是锯齿形折线槽中的折线与第一回热节流下段D的锯齿形第一折线槽224D中的折线相互交错，锯齿形折线槽与入口上凹槽交汇形成多个入口上开口D，锯齿形折线槽与第一扩容上孔215交汇形成多个第一扩容上口D。

每个低压通道组件30包括上下叠合的低压通道上板片31和低压通道下板片32。

低压通道上板片31和低压通道下板片32均包括依次连接的出口段、回热节流段以及扩容段。

低压通道上板片31包括依次连接的出口上段、第二回热节流上段以及第二扩容上段，低压通道上板片31采用低压通道上板片31A、低压通道上板片31B、低压通道上板片31C以及低压通道上板片31D中的任意一种。

低压通道上板片31与高压通道上板片21形状大小一样，低压通道上板片31的出口上段与高压通道上板片21入口上段形状大小一样，第二扩容上段与第一扩容上段形状大小一样。

低压通道上板片31A、低压通道上板片31B、低压通道上板片31C以及低压通道上板片31D中的出口上段以及第二扩容上段均相同，只是低压通道上板片31中的第二回热节流上段不同，低压通道上板片31A、低压通道上板片31B、低压通道上板片31C以及低压通道上板片31D具有第二回热节流上段A、第二回热节流上段B、第二回热节流上段C以及第二回热节流上段D。

低压通道上板片31A包括依次连接的出口上段、第二回热节流上段A以及第二扩容上段。

如图10所示，低压通道上板片31B出口上段呈矩形，具有贯通的第二入口上孔311、内凹的出口上凹槽313以及贯通的第二出口上孔312，第二出口上孔312与出口上凹槽313相连通，第二入口上孔311与出口上凹槽不连通。实施例中，出口上凹槽313呈“L”形，从板的下表面向内凹，出口上凹槽313通道内的槽底面上阵列设置有多个直立的微圆柱3131，该微圆柱阵列结构有支撑和导流的作用。

低压通道上板片31出口上段矩形的长边与回热节流上段矩形的短边相连后呈T形。

低压通道上板片31B第二扩容上段具有贯通的第二扩容上孔315，第二扩容上孔315与第二回热节流上段相连。第二扩容上段形状可以为矩形、梯形、椭圆形等形状。实施例中，第二扩容上段形状为梯形，其梯形的底边长的一边朝外，用于增大接触物与尾部扩容端的接触面积，第二扩容上孔315也呈与扩容段形状相配的梯形状且与第一扩容上孔215、第一扩容下孔225大小相同。

第二回热节流上段A呈矩形，板上设置有多个内凹的第二多边形孔，该第二多边形孔内凹的深度小于低压通道上板片31A的厚度，多个第二多边形孔按列设置，各列相互平行，相邻列的相邻的第二多边形孔的位置交错，多个第二多边形孔与出口上凹槽交汇形成多个出口上开口A。多个第二多边形孔与第二扩容上孔315交汇形成多个扩容上口A。

低压通道上板片31A的第二回热节流上段A与第一回热节流上段A大小、形状相同，只是第二多边形孔是盲孔，而第一回热节流上段A中的第一多边形孔214A是通孔。

如图10所示，第二回热节流上段B呈矩形，板上设置有多条内凹的第二直线槽314B，该第二直线槽314B内凹的深度小于低压通道上板片31B的厚度，多条第二直线槽314B相互平行设置，沿预定角度延伸的多条第二直线槽314B与出口上凹槽313交汇形成至少一个出口上开口B，多条第二直线槽314B与第二扩容上孔315交汇形成多个扩容上口B。沿预定角度延伸的第二直线槽314B与第二回热节流上段B长度方向水平的夹角为θ(0<θ<90°，90°<θ<180°)，实施例中，预定角度θ为45度。实施例中第二直线槽314B尺寸均为微米级，通道间距316B也在微米级，以保证通道排布的紧密性。如图10中的局部放大图J所示，第二直线槽314B为第二回热节流上段B上设计的与水平成θ角度的矩形凹槽，316B为未设计凹槽的平面区域。

低压通道上板片31B的第二回热节流上段B与第一回热节流上段A大小、形状相同，只是第二直线槽314B是盲槽，而第一回热节流上段A中的第一直线槽314是通透的槽。

第二回热节流上段C呈矩形，板上设置有多条内凹且连通的W形第二折线槽，该W形第二折线槽内凹的深度小于第二回热节流上段C的厚度，第二折线槽具有两个端点，该两个端点沿第二回热节流上段C的宽度方向设置，多个W形第二折线槽沿第二回热节流上段C的长度方向相互平行设置，多条W形第二折线槽与出口上凹槽交汇形成多个出口上开口C，多条第二折线槽与第二扩容上孔315交汇形成多个扩容上口C。

低压通道上板片31C的第二回热节流上段C与第一回热节流上段C大小、形状相同，只是第二折线槽是盲槽，而第一回热节流上段C中的第一折线槽314C是通透的槽。

第二回热节流上段D呈矩形，板上设置有多条内凹且连通的锯齿形第二折线槽，该锯齿形第二折线槽内凹的深度小于第二回热节流上段D的厚度，锯齿形第二折线槽具有两个端点，该两个端点沿第二回热节流上段D的长度方向设置，一端连通出口上凹槽，另一端连通第二扩容上段，多个锯齿形第二折线槽沿第二回热节流上段D的宽度方向相互平行设置，多条锯齿形第二折线槽与出口上凹槽交汇形成多个出口上开口D，多条锯齿形第二折线槽与第二扩容上孔315交汇形成多个扩容上口D，实施例中锯齿形第二折线槽尺寸均为微米级，通道间距也在微米级，以保证通道排布的紧密性。

低压通道上板片31D的第二回热节流上段D与第一回热节流上段D大小、形状相同，只是第二折线槽是盲槽，而第一回热节流上段D中的锯齿形第一折线槽314D是通透的槽。

低压通道下板片32与低压通道上板片31形状大小一样，只是在局部有些差异。

低压通道下板片32包括依次连接的出口下段、第二回热节流下段以及第二扩容下段，低压通道下板片32采用低压通道下板片32A、低压通道下板片32B、低压通道下板片32C以及低压通道下板片32D中的任意一种。

低压通道下板片32A、低压通道下板片32B、低压通道下板片32C以及低压通道下板片32D中的出口下段以及第二扩容下段均相同，只是低压通道下板片32中的第二回热节流下段不同，低压通道下板片32包括低压通道下板片32A、低压通道下板片32B、低压通道下板片32C以及低压通道下板片32D具有第二回热节流下段A、第二回热节流下段B、第二回热节流下段C以及第二回热节流下段D。

低压通道下板片32A包括依次连接的出口下段、第二回热节流下段A以及第二扩容下段。

低压通道下板片32出口下段与低压通道上板片31出口上段结构一样，只是低压通道下板片32的入口下凹槽从板的上表面向内凹。

第二回热节流下段A呈矩形，板上设置有多个内凹的第二多边形孔，该第二多边形孔内凹的深度小于低压通道上板片32A的厚度，多个第二多边形孔按列设置，各列相互平行，相邻列的相邻的第二多边形孔的位置交错，第二回热节流下段A与第二回热节流上段A结构一样，但第二回热节流下段A上第二多边形孔列与第二回热节流上段A上第二多边形孔列的位置有交错，即上下板的多边形孔列相对于同一回热节流段矩形短边的距离是不同的。多个第二多边形孔与出口下凹槽交汇形成多个出口下开口A。多个第二多边形孔与第二扩容下孔315交汇形成多个扩容下口A。

第二回热节流下段B与第二回热节流上段B结构包括直线槽的尺寸是一样的，只是当第二回热节流下段B与第二回热节流上段B以直线槽内凹面相向进行叠合时，第二回热节流下段B中的直线槽的倾斜方向与第一直线槽314B的倾斜方向交错，多个直线槽与出口下凹槽交汇形成多个出口下开口B，多个直线槽与第二扩容下孔315交汇形成多个第二扩容下口B。

第二回热节流下段C与第二回热节流上段C结构一样，只是当第二回热节流下段C与第二回热节流上段C以折线槽内凹面相向进行叠合时，第二回热节流下段C中的W形折线槽与第二回热节流上段C中的W形折线槽相互交错。W形折线槽与出口下凹槽交汇形成多个出口下开口C，W形折线槽与第二扩容下孔315交汇形成多个第二扩容下口C。

第二回热节流下段D与第二回热节流上段D结构一样，只是当第二回热节流下段D与第二回热节流上段D以锯齿形折线槽内凹面相向进行叠合时，第二回热节流下段D中的锯齿形折线槽与第二回热节流上段D中的锯齿形折线槽相互交错。多个锯齿形折线槽与出口下凹槽交汇形成多个出口下开口D，多个锯齿形折线槽与第二扩容下孔315交汇形成多个第二扩容下口D。

当高压通道上板片21A、高压通道上板片21B、高压通道上板片21C以及高压通道上板片21D中的任意一种与高压通道下板片22A、高压通道下板片22B、高压通道下板片22C以及高压通道下板片22D中的任意一种进行组合叠加后可以得到多个不同的高压通道组件20。

高压通道上板片21A分别与高压通道下板片22A、B、C、D上下叠合可以得到四组高压通道组件20A1(21A+22A)、20A2(21A+22B)、20A3(21A+22C)、20A4(21A+22D)。

以此类推，高压通道上板片21B分别与高压通道下板片22A、B、C、D上下叠合可以得到四组高压通道组件20B1(21B+22A)、20B2、20B3、20B4。

高压通道上板片21C分别与高压通道下板片22A、B、C、D上下叠合可以得到四组高压通道组件20C1(21C+22A)、20C2、20C3、20C4。

高压通道上板片21D分别与高压通道下板片22A、B、C、D上下叠合可以得到四组高压通道组件20D1、20D2、20D3(21D+22C)、20D4。

当低压通道上板片31A、低压通道上板片31B、低压通道上板片31C以及低压通道上板片31D中的任意一种与低压通道下板片32A、低压通道下板片32B、低压通道下板片32C以及低压通道下板片32D中的任意一种进行组合叠加后可以得到多个不同的低压通道组件30。

低压通道上板片31A分别与低压通道下板片32A、B、C、D上下叠合可以得到四组低压通道组件30A1(31A+32A)、30A2(31A+32B)、30A3(31A+32C)、30A4(31A+32D)。

以此类推，低压通道上板片31B分别与低压通道下板片32A、B、C、D上下叠合可以得到四组低压通道组件30B1、30B2、30B3、30B4。

低压通道上板片31C分别与低压通道下板片32A、B、C、D上下叠合可以得到四组低压通道组件30C1、30C2、30C3、30C4。

低压通道上板片31D分别与低压通道下板片32A、B、C、D上下叠合可以得到四组低压通道组件30D1、30D2、30D3、30D4。

实施例中，高压通道组件20采用高压通道组件20B3，即高压通道上板片21B和高压通道下板片22C进行上下叠合。入口段的第一入口上孔211和第一入口下孔221相连通并形成第一入口通道，第一出口上孔212和第一出口下孔222相连通形成第一出口通道，内凹的入口上凹槽213和入口下凹槽223相向设置形成连通的入口槽通道，入口槽通道连通入口上开口B、入口下开口C。如图11中的K的局部放大图所示，a为上板片通道部分，b为下板片未设计通道部分，c为上板片、下板片交错部分，d为下板片通道部分。高压通道上板片21B与高压通道下板片22C的回热节流段上的直线槽214B和W形折线槽224C相互交错且在交错处c相连通。相邻的第一扩容上孔B与第一扩容下孔C相连通形成第一扩容通道，第一扩容通道连通第一扩容上口B和第一扩容下口C，并通过第一回热节流上段B和第一回热节流下段C连通入口槽通道，第一扩容通道连通入口槽通道形成多个高压回热节流通道。即第一扩容上口B、第一扩容下口C通过第一回热节流上段B和第一回热节流下段C分别连通入口上开口B、入口下开口C形成多个高压回热节流通道。

低压通道组件30采用低压通道组件30B3，即低压通道上板片31B和低压通道下板片32C进行上下叠合。出口段中相邻的第二入口下孔与第二入口上孔311相连通并形成第二入口通道，第二出口上孔312与第二出口下孔相连通形成第二出口通道，出口上凹槽和出口下凹槽相向设置形成连通的出口槽通道，出口槽通道连通出口上开口B、出口下开口C，相邻的第二通道上段上的第二直线槽与第二通道下段上的第二折线槽相互交错且在交错处相连通，相邻的第二扩容上孔315与第二扩容下孔相连通形成第二扩容通道，第二扩容通道连通第二扩容上口B、第二扩容下口C，并通过第二回热节流上段B和第二回热节流下段C连通出口槽通道，第二扩容通道连通出口槽通道形成多个低压回热节流通道。即第二扩容上口B、第二扩容下口C通过第二回热节流上段B和第二回热节流下段C分别连通出口上开口B、出口下开口C形成多个低压回热节流通道。

组合型微通道节流制冷器可以从上述高压通道组件20的组合以及上述低压通道组件30的组合中分别选取任意一种高压通道组件和一种低压通道组件进行叠加组合。

组合型微通道节流制冷器中高压通道组件的数量可以大于1，类型可以是相同的，低压通道组件的数量可以大于1，类型可以是相同的，例如：组合型微通道节流制冷器中采用20A2、30A2、20A2、30A2、20A2、30A2进行叠加组合。

组合型微通道节流制冷器中高压通道组件的数量可以大于1，类型可以是相同的，也可以不同；低压通道组件的数量可以大于1，类型可以是相同的，也可以不同。例如：组合型微通道节流制冷器中采用20A2、30B1、20A2、30A2、20C2、30D1进行叠加组合。

实施例中，高、低压通道的上板片均采用不锈钢材料制成，高、低压通道的上下板片采用印刷电路板刻蚀技术对直线槽、折线槽分别进行刻蚀，并根据制冷换热需求预先设计刻出不同斜度折线的板片。

共有3组高压通道组件20和3组低压通道组件30相互交错叠加而成，如图2所示，叠层斜槽形与波浪形组合微通道节流制冷器100从上至下依次为上盖板10、高压通道组件20、低压通道组件30、高压通道组件20、低压通道组件30、高压通道组件20、低压通道组件30、下盖板40，实施例中，高压通道组件20采用高压通道组件20B3，低压通道组件30采用低压通道组件30B3。

相邻的第一入口通道与第二入口通道相连通，相邻的第一出口通道与第二出口通道相连通，相邻的第一扩容通道与第二扩容通道相连通。

上盖板10上设置有贯通的入口孔，该入口孔连通第一入口通道，进口管50连通入口孔。

下盖板40上设置有贯通的出口孔，该出口孔连通出口通道，出口管60连通出口孔。

实施例中，盖板、高压通道板片、低压通道板片之间的连接均采用扩散融合焊接技术，依靠每层板片之间材料的原子扩散融合焊接技术而相互结合，密封性好且无接触热阻。微通道的形状尺寸可根据需求改动，具有灵活性。

同时换热通道尺寸为微米级，能很大程度上增大通道上换热工质的流动阻力，增大流道间压降，从而增强高低压换热单元间的换热，进一步提高制冷效率。

在叠层斜槽形与波浪形组合微通道节流制冷器100中采用高压气体工质作为焦汤节流制冷剂，在常温工况下使用该制冷器时，可采用焦汤节流系数大于0的气体(如氮气、氩气、二氧化碳等)或者混合工质。

外界的气体工质从进口管50进入入口通道，气体工质同时进入三个高压通道组件20，从入口槽通道进入高压节流通道到达扩容通道，扩容通道中的气体工质同时进入三个低压通道组件30，经过低压节流通道、出口槽通道、出口通道后从出口管60流出。

高压常温气体从进口管50进入制冷器，通过高压通道组件20的入口段进入高压通道回热节流段进行焦汤节流效应，并经高压通道组件20的低压通道回热节流段预冷，达到回热节流低温汇入扩容腔，低压低温的气体在扩容腔与外界换热，吸收外界散热片上热量，流过低压通道组件30后由出口管60流出制冷器。

在回热节流制冷器的上下设计有具备承压能力的一定厚度的上下边板，通过原子融合焊接工艺与高低压通道焊接为整体，以保证制冷器整体的承压能力。

通道板槽的制作工艺和方法：

本实施例选用强度较高的不锈钢为微通道结构的基板材料，将在钢板上冲压开孔的制作技术运用于此节流制冷器，板片采用冲压开孔技术，首先设计孔的形状大小，根据孔的尺寸形状设计对应的冲压模具，从而在基板材料上冲压出不同形状的孔。随后运用原子扩散融合焊接技术，将已经完成冲孔的各板片顺序排列，相互接触，在高温缺氧条件下使接触板片的原子间相互扩散再结晶，形成可靠连接。与以往微通道制冷器制造技术相比优点有：

与以往微通道制冷器制造技术相比优点有：

1)使用冲压开孔技术在基板材料上开孔较为方便，与现今微通道结构中多采用的化学腐蚀、激光刻蚀等技术相比，尺寸稳定，互换性好，可在常温下进行，高效低耗，操作简单。

2)扩散融合焊技术能无缝叠加多个换热单元，板片数量可根据具体换热需求调节；

3)原子融合焊接工艺可基本消除焊接板片间的接触热阻，将各层板片叠加结合为一整体，成型的制冷器密封良好且结合部分没有附加热阻，增大焊接板片间的换热效率。

实施例二

本实施例其它结构与实施例一相同，不同的是高压通道组件20采用高压通道组件20C3，低压通道组件30采用低压通道组件30C3。

实施例三

本实施例其它结构与实施例一相同，不同的是高压通道组件20采用高压通道组件20A3，低压通道组件30采用低压通道组件30C4。

实施例四

本实施例其它结构与实施例一相同，不同的是高压通道组件20采用高压通道组件20C2。

实施例五

本实施例其它结构与实施例一相同，不同的是低压通道组件30采用低压通道组件30C2。

实施例六

本实施例其它结构与实施例一相同，不同的是所有的高压通道组件采用三块板叠合而成，从上至下依次为高压通道上板片21A、高压通道上板片21A和高压通道下板片22A。

实施例七

本实施例其它结构与实施例一相同，不同的是所有的高压通道组件20中回热节流段结构采用低压通道组件30中回热节流段结构，并可取消上盖板10和下盖板40。

实施例八

一种制冷装置，使用上述的任意一种的微通道节流制冷器用于对多种形式热源进行冷却的制冷器。

本实施例中，制冷装置采用实施例一中的微通道节流制冷器用于热源的制冷器。

实施例九

本实施例的其它结构与实施例四相同，其制冷装置为红外夜视仪、内腔冷冻治疗仪以及肿瘤冷冻治疗仪中的任意一种。

本实施例中制冷装置为内腔冷冻治疗仪。

实施例的作用与效果

根据本实施例所涉及的叠层斜槽形与多边形孔交错组合型微通道节流制冷器，回热节流上板上设置相互平行的直线槽，回热节流下板上设置有多个按列设置的多边形孔，回热节流组件包括上下叠合的回热节流上板和回热节流下板，回热节流下板上的多边形孔和回热节流上板上直线槽相互交错且在交错处相连通，扩容上口、扩容下口通过回热节流上段和回热节流下段分别连通入口上开口、入口下开口形成多个回热节流通道，工质在通道中流动过程中将形成网状旋网流，增强扰动，从而增强了板片与工质之间的换热效率。

另外，叠层斜槽形与多边形孔交错组件通道的截面积周期性变化，因此工质流体每流过一较窄区域，可将其看做节流过程，不必在组件中额外设置特别的节流装置，从而简化了结构。

进一步地，每个回热节流下板上多边形孔的阵列设计，能够有效地减少微通道金属材料的轴向导热对于制冷器性能的影响。相邻的第一和第二回热换热组件间中多边形孔以及直线槽的交错设置，可以提高第一和第二回热换热组件的换热强度，增大制冷器的制冷量。

进一步地，入口段设置的较松散的小圆柱起到导流气流，支撑通道的作用。

进一步地，高低压通道截面尺寸、多边形结构尺寸、布置方式可由通道内工质的物性和换热需求确定，根据加工限制和尺寸要求来确定。

进一步地，一个微通道节流制冷器可以由单个高、低压通道组件叠加或多个高、低压通道组件叠加形成，通过增加换热单元的层数增大板片上的换热通道，提高制冷器的换热效率。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种第一回热节流组件，其特征在于，包括：

上下叠合的第一回热节流上板和第一回热节流下板，

所述第一回热节流上板包括依次连接的入口上段、第一通道上段以及第一扩容上段，

所述入口上段具有贯通的第一入口上孔、入口上凹槽、所述入口上凹槽上阵列布置的多个微圆柱以及贯通的第一出口上孔，所述第一入口上孔与所述入口上凹槽上相连通，所述第一出口上孔与所述入口上凹槽不连通，

所述第一通道上段上设置有多条贯通所述第一回热节流上板上下表面的第一直线槽，多条所述第一直线槽相互平行设置，沿预定角度延伸的多条所述第一直线槽与所述入口上凹槽交汇形成多个入口上开口，

所述第一扩容上段具有贯通的第一扩容上孔，所述第一扩容上孔与所述第一通道上段相连，沿预定角度延伸的多条所述第一直线槽与所述第一扩容上孔交汇形成多个第一扩容上口，

所述第一回热节流下板包括依次连接的入口下段、第一通道下段以及第一扩容下段，

所述入口下段具有贯通的第一入口下孔、入口下凹槽、所述入口下凹槽上阵列布置的多个微圆柱以及贯通的第一出口下孔，所述第一入口下孔与所述入口下凹槽上相连通，所述第一出口下孔与所述入口下凹槽上不连通，

所述第一通道下段上设置有多条贯通所述第一回热节流下板上下表面的连通的第一折线槽，所述第一折线槽呈W形，所述第一折线槽的两个端点沿所述第一通道下段的宽度方向设置，多个所述第一折线槽沿所述第一通道下段的长度方向相互平行设置，多个所述第一折线槽与所述入口下凹槽交汇形成多个入口下开口，

所述第一扩容下段具有贯通的第一扩容下孔，所述第一扩容下孔与所述第一通道下段相连，多条所述第一折线槽与所述第一扩容下孔交汇形成多个第一扩容下口，

相邻的所述第一入口上孔与所述第一入口下孔相连通并形成第一入口通道，所述第一出口上孔与所述第一出口下孔相连通形成第一出口通道，所述入口上凹槽与所述入口下凹槽相向设置形成连通的入口槽通道，所述入口槽通道内的多个微圆柱叠合用于支撑与导流，所述入口槽通道连通所述第一入口上开口、第一所述入口下开口，相邻的所述第一通道上段上的所述第一直线槽与所述第一通道下段上的所述第一折线槽相互交错且在交错处相连通，相邻的所述第一扩容上孔与所述第一扩容下孔相连通形成第一扩容通道，所述第一扩容通道通过所述第一扩容上口和所述第一扩容下口分别连通所述第一通道上段和所述第一通道下段，所述第一扩容通道连通所述入口槽通道形成多个第一回热节流通道。

2.一种第二回热节流组件，其特征在于，包括：

上下叠合的第二回热节流上板和第二回热节流下板，

所述第二回热节流上板包括依次连接的出口上段、第二通道上段以及第二扩容上段，

所述出口上段具有贯通的第二入口上孔、出口上凹槽、所述出口上凹槽上阵列布置的多个微圆柱以及贯通的第二出口上孔，所述第二出口上孔与所述出口上凹槽相连通，所述第二入口上孔与所述出口上凹槽不连通，

所述第二通道上段上设置有多条内凹的第二直线槽，该第二直线槽内凹的深度小于所述第二回热节流上板的厚度，多条所述第二直线槽相互平行设置，沿预定角度延伸的多条所述第二直线槽与所述出口上凹槽交汇形成多个出口上开口，

所述第二扩容上段具有贯通的第二扩容上孔，所述第二扩容上孔与所述第二通道上段相连，沿预定角度延伸的多条所述第二直线槽与所述第二扩容上孔交汇形成多个第二扩容上口，

所述第二回热节流下板包括依次连接的出口下段、第二通道下段以及第二扩容下段，

所述出口下段具有贯通的第二入口下孔、出口下凹槽、所述出口下凹槽上阵列布置的多个微圆柱以及贯通的第二出口下孔，所述第二出口下孔与所述出口下凹槽相连通，所述第二入口下孔与所述出口下凹槽不连通，

所述第二通道下段上设置有多条内凹且连通的第二折线槽，所述第二折线槽呈W形，该第二折线槽内凹的深度小于所述第二回热节流下板的厚度，所述第二折线槽的两个端点沿所述第二通道下段的宽度方向设置，多个所述第二折线槽沿所述第二通道下段的长度方向相互平行设置，多条所述第二折线槽与所述出口下凹槽交汇形成多个出口下开口，

所述第二扩容下段具有贯通的第二扩容下孔，所述第二扩容下孔与所述第二通道下段相连，多条所述第二折线槽与所述第二扩容下孔交汇形成多个第二扩容下口，

相邻的所述第二入口下孔与所述第二入口上孔相连通并形成第二入口通道，所述第二出口上孔与所述第二出口下孔相连通形成第二出口通道，所述出口上凹槽和所述出口下凹槽相向设置形成连通的出口槽通道，所述出口槽通道连通所述出口上开口、所述出口下开口，相邻的所述第二通道上段上的所述第二直线槽与所述第二通道下段上的所述第二折线槽相互交错且在交错处相连通，相邻的所述第二扩容上孔与所述第二扩容下孔相连通形成第二扩容通道，所述第二扩容通道通过所述第二扩容上口、所述第二扩容下口连通所述第二通道上段和所述第二通道下段,所述第二扩容通道连通所述出口槽通道形成多个第二回热节流通道。

3.一种组合型微通道节流制冷器，其特征在于，包括：

依次叠合的上盖板、多个上下叠合的回热节流部件以及下盖板，

其中，所述回热节流部件包括上下叠合的第一回热节流组件和第二回热节流组件，

所述第一回热节流组件为权利要求1所述的第一回热节流组件，所述第二回热节流组件为权利要求2所述的第二回热节流组件，

相邻的所述第一入口通道与所述第二入口通道相连通，相邻的所述第一出口通道与所述第二出口通道相连通，相邻的所述第一扩容通道与所述第二扩容通道相连通，

外界的制冷介质从所述第一入口通道流入，经所述入口槽通道进入所述第一回热节流通道进行节流制冷，然后汇入第一扩容通道，在所述第一扩容通道与所述第二扩容通道内达到冷端温度，所述第二扩容通道内的所述制冷介质从多个所述第二扩容上口、所述第二扩容下口进入所述第二回热节流通道，后经过所述出口槽通道从第二出口通道流出。

4.一种制冷装置，其特征在于,包括：

包括用于对多种形式热源进行冷却的制冷器，

所述制冷器为权利要求3中的微通道节流制冷器。

5.根据权利要求4所述的制冷装置，其特征在于：

所述制冷装置为红外夜视仪、内腔冷冻治疗仪以及肿瘤冷冻治疗仪中的任意一种。

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