CN110486979A - 多级单侧预冷的叠层交错微通道节流换热制冷器 - Google Patents

Abstract

根据本发明的多级单侧预冷的叠层交错微通道节流换热制冷器，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，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，第一回热节流组件包括上下叠合的第一上板片和第一下板片，第一上板片包括出入口段、节流段以及扩容单元，节流段包括第一流道、第二流道、第三流道，第一扩容腔、第二扩容腔，第一流道包括板上设置的多条呈W形的的折线槽，折线槽的两个端点沿节流段的宽度方向设置，多个折线槽沿节流段的长度方向相互平行设置，第一流道的一端与入口凹槽连通，另一端与第一扩容腔连通，第三流道的一端与出口凹槽连通，另一端与第二流道连通，第三流道设置在第一流道旁。

Description

多级单侧预冷的叠层交错微通道节流换热制冷器

技术领域

本发明属于强化换热节流制冷领域，具体涉及一种多级单侧预冷的叠层交错微通道节流换热制冷器。

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，一般采用可塑性强的硅材料进行制作，高低压微通道板片相互叠加，高压气体进入高压微通道层后，受到相邻低压微通道层的低温气体冷却，预冷后的高压气体节流降压后进入蒸发腔吸收外界热源热量，最后通过低压微通道返回。但上述节流制冷器承压能力较低，入流气体压力受到硅材料的限制，制冷温度下降空间有限，同时，其结构上无法多层叠加，导致进气量较小，制冷量较低。并且现有微通道制冷器为单级回热、节流制冷，采用一股制冷工质，最终达到的制冷温度受限。综上，现有的微通道节流制冷器进气量较小，换热效率较低，冷端温度受限，制约了微通道节流制冷器的应用与发展。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种多级单侧预冷的叠层交错微通道节流换热制冷器。

本发明提供了一种多级单侧预冷的叠层交错微通道节流换热制冷器，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，第一回热节流组件包括上下叠合的第一上板片和第一下板片，第一上板片包括出入口段、节流段以及扩容单元，出入口段呈矩形，具有贯通的一级入口孔，二级入口孔，一级出口孔，二级出口孔，内凹的入口凹槽、内凹的出口凹槽，一级入口孔与入口凹槽相连通，二级出口孔与出口凹槽相连通，二级入口孔、一级出口孔与入口凹槽以及出口凹槽均不连通，节流段包括第一流道、第二流道、第三流道，第一扩容腔、第二扩容腔，第一流道包括板上设置的多条内凹且连通的折线槽，内凹的深度小于第一上板片的厚度，折线槽呈W形，折线槽的两个端点沿节流段的宽度方向设置，多个折线槽沿节流段的长度方向相互平行设置，第一扩容腔设置在第一流道的一端，位于第一流道和第二流道之间，第一扩容腔内部设置有内凹且连通的S形折线槽，内凹的深度小于第一上板片的厚度，第二扩容腔位于第一上板片的远离出入口段的一端，第一流道的一端与入口凹槽连通，另一端与第一扩容腔连通，第三流道的一端与出口凹槽连通，另一端与第二流道连通，第三流道设置在第一流道旁，第二流道一端与第三流道相连通，另一端与第二扩容腔相连通，出入口段矩形的长边与节流段矩形的短边相连后呈T形。

在本发明提供的多级单侧预冷的叠层交错微通道节流换热制冷器中，还可以具有这样的特征：其中，第一扩容腔内设置有返流通孔，第一流道的节流降压后的一级高压气体通过导流通孔进入低压通道板上的预冷段。

另外，在本发明提供的多级单侧预冷的叠层交错微通道节流换热制冷器中，还可以具有这样的特征：其中，第一流道的折线槽的尺寸为微米级。

另外，在本发明提供的多级单侧预冷的叠层交错微通道节流换热制冷器中，还可以具有这样的特征：其中，在第一流道与第二流道之间，设置有隔绝通道，用于隔绝第一流道与第二流道之间导热产生的换热。

另外，在本发明提供的多级单侧预冷的叠层交错微通道节流换热制冷器中，还可以具有这样的特征：其中，第二回热节流组件包括上下叠合的第二上板片和第二下板片，第二上板片包括出入口段、第二节流段以及扩容单元，出入口段包括与出口孔连通的出口凹槽，第二节流段包括第四流道、第五流道、第六流道、第七流道、第三扩容腔，第四流道的一端与出口凹槽相连通，另一端与第七流道相连接，但不连通，第七流道设置在第四流道旁，第六流道设置在第四流道一侧，第七流道与第六流道连通，第五流道包括板上设置的多条内凹连通的折线槽，折线槽呈W形，折线槽的两个端点沿第二节流段的宽度方向设置，多个W形折线槽沿第二节流段的长度方向相互平行设置，第五流道的一端与第七流道连通，另一端与第三扩容腔连通。

另外，在本发明提供的多级单侧预冷的叠层交错微通道节流换热制冷器中，还可以具有这样的特征：其中，第四流道设置有两个与返流小孔位置相对应的进流小孔。

另外，在本发明提供的多级单侧预冷的叠层交错微通道节流换热制冷器中，还可以具有这样的特征：其中，第五流道的折线槽的尺寸为微米级。

另外，在本发明提供的多级单侧预冷的叠层交错微通道节流换热制冷器中，还可以具有这样的特征：其中，第一上板片和第一下板片之间的连接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。

发明的作用与效果

本发明提供的多级单侧预冷的叠层交错微通道节流换热制冷器，在同一板片上设计二级节流制冷结构，利用一级节流降温后得到的低温为二级的高压工质预冷，从而使二级高压工质在节流前达到更低的温度，进而经过二级节流在二级扩容腔内到达极低的最终二级冷端温度。

另外，采用交错W形结构的微通道能够有效减小固体材料轴向导热的影响。流体在W形波纹板片中流动，能够形成网状旋网流，增强扰动，从能增强高低压板片间流体的换热。W形波纹板片通道截面积周期性变化，因此，流体每流过一较窄区域，可将其看做节流过程。因此不必再设置特别的节流装置，从而简化了结构。

附图说明

图1是本发明的实施例中制冷器外形示意图；

图2是本发明的实施例中制冷器整体爆炸示意图；

图3是本发明的实施例中第一通道组件上板片示意图；

图4是本发明的实施例中第一通道组件下板片示意图；

图5是图3中局部A的放大图；

图6是图3中局部B的放大图；

图7是本发明的实施例中第一通道组件单元示意图；

图8是本发明的实施例中第二通道组件上板片示意图；

图9是本发明的实施例中第二通道组件上板片示意图；

图10是本发明的实施例中第二通道组件示意图；

图11是本发明的实施例二中通道中上下板片间六边形间距示意图。

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多级单侧预冷的叠层交错微通道节流换热制冷器作具体阐述。

实施例一

如图1、2所示，多级单侧预冷的叠层交错微通道节流换热制冷器包括依次叠合的上盖板e、上下叠合的第一通道组件和第二通道组件、下盖板h以及一级入口管a，二级入口管d，一级出口管c，二级出口管b。

上、下两块具有一定厚度的上盖板e和下盖板h，起到支撑稳固整个制冷器的作用。

上盖板e上分别设置有贯通的二级入口孔，一级出口孔。

第一通道组件包括上下叠合的上板片g1和下板片g2。

上板片g1和下板片g2均包括出入口段、节流段以及扩容单元。

如图3所示，上板片g1出入口段呈矩形，具有贯通的一级入口孔g1a，二级入口孔g1d，一级出口孔g1c，二级出口孔g1b，内凹的入口凹槽g1ac、内凹的出口凹槽g1bc。

一级入口孔g1a与入口凹槽g1ac相连通，二级出口孔g1b与出口凹槽g1bc相连通，二级入口孔g1d、一级出口孔g1c与入口凹槽g1ac以及出口凹槽g1bc均不连通。

实施例中，入口凹槽g1ac、出口凹槽g1bc均呈“L”形，从板的下表面向内凹，入口凹槽g1ac的通道内的槽底面上阵列间隔设置有多个直立的微圆柱g1a1，该微圆柱阵列结构有支撑和导流的作用，g1a2为通道。

上板片g1包括包含一级高压通道和二级的低压通道，整体按照级数分为两部分，其中一级入口孔g1a为一级高压通道的入口，另一部分为二级低压通道部分，二级出口孔g1b为二级低压工质的出口。

节流段包括流道g11、流道g13、流道g15，扩容腔g12、g14。

流道g11为一级高压通道的回热节流段，与入口凹槽g1ac相连通，流道g11采用W形结构，

如图3所示，流道g11包括板上设置的多条内凹连通的折线槽g111，折线槽g111呈W形，折线槽g111具有两个端点，该两个端点沿节流段的宽度方向设置，多个W形折线槽g111沿回热节流段的长度方向相互平行设置，折线槽g111与入口凹槽g1ac交汇形成多个入口开口。实施例中折线槽g111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3中局部放大图所示，g112为凸起的W型，g111为流体可流动的通道区域。W形折线结构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。

扩容腔g12设置在流道g11的一端，位于流道g11和流道g13之间。

扩容腔g12为一级通道的扩容腔，其中设计为折流挡板形式，具有微挡板g122和微流道g121，微挡板g122垂直于流体流动方向(上板片g1长度)。

折线槽g111与扩容腔g12交汇形成多个入口开口并连通扩容腔g12。

如图5所示，箭头J表示工质在一级扩容体内的流动方向，工质从流道g11中进入扩容腔g12后流经S型通道，然后通过挡板g123形成的通道返流，通过返流小孔g124进入低压板片内。其中，返流小孔g124为穿透上板片的通孔，设置在扩容腔g12内，位于靠近流道g11一端的两侧。

直线凹槽g113为隔绝通道，为镂空的设计，设置在通道g11与通道g13之间，用于隔绝一级换热通道g11与二级换热通道g13之间轴向导热产生的换热。

扩容腔g14为二级低压通道的扩容腔，位于上板片g1远离出入口段的一端。

流道g15设计为折流挡板形式，一端与出口凹槽g1bc连通，另一端与流道g13连通，流道g15设置在流道g11旁。

流道g13为低压返流通道的回热换热段，设计为折流挡板形式，一端与流道g15相连通，另一端与扩容腔g14相连通，流道g13具有微挡板g131和微流道g132，微挡板g131垂直于流体流动方向，通道尺寸均为微米级，挡板间距也在微米级，保证通道排布的紧密性。

如图6所示，箭头表示工质的流动方向。

上板片g1出入口段矩形的长边与节流段矩形的短边相连后呈T形。

如图4所示，下板片g2为一级高压通道与二级低压通道的下板片。下板片g2与上板片g1的尺寸大小结构相同，只是下板片g2中的流道是从上表面向内凹的。

板上设置有多条内凹连通的折线槽g212，折线槽g112呈W形，折线槽g212具有两个端点，该两个端点沿节流段的宽度方向设置，多个W形折线槽g212沿回热节流段的长度方向相互平行设置，多条折线槽g212与入口凹槽g2ac交汇形成多个入口开口。实施例中折线槽g212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4中局部放大图所示，g211为凸起的W型，g212为流体可流动的通道区域。W形折线结构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，

扩容腔g22为一级通道的扩容腔，其中设计为折流挡板形式。

多条折线槽g212与扩容腔g22交汇形成多个入口开口并连通扩容腔g22，其中，在扩容腔g22内位于靠近流道g11一端的两侧，还设置有两个返流小孔，两个返流小孔为穿透下板片g2的通孔，其位置与返流小孔g124的位置相对应。

扩容腔g24为二级低压通道的扩容腔，位于下板片g2远离入口段的一端。

流道g25设计为折流挡板形式，一端与出口凹槽g2bc连通，另一端与流道g23连通，流道g25设置在g21旁。

流道g23为低压返流通道的回热换热段，设计为折流挡板形式，一端与流道g25相连通，另一端与扩容腔g24相连通，流道g23具有微挡板g231和微流道g232，微挡板g231垂直于流体流动方向，通道尺寸均为微米级，挡板间距也在微米级，保证通道排布的紧密性。

如图7所示，上板片g1与下板片g2两者通道叠加形成完整可流动的一级高压和二级低压通道。

两个一级入口孔相连通并形成一级入口通道，两个二级入口孔相连通并形成二级入口通道，两个一级出口孔相连通并形成一级出口通道，两个二级出口孔相连通并形成二级出口通道，两个内凹的入口凹槽相向设置形成连通的入口槽通道、两个内凹的出口凹槽相向设置形成连通的出口槽通道。

上板片g1与下板片g2两者通道叠加形成完整可流动的一级高压和二级低压通道，其中一级高压通道的两个板片中W形波纹相互倒置形成网状触点，W形折线槽相互交错且在交错处相连通。工质在通道中流动过程中将形成网状旋网流，W形结构形成的通道截面周期性变化，每进过一个较窄的截面，形成一次节流，因此在整个高低压通道内，会形成分布式J-T效应，能够增强板片与工质之间的换热效率。

第二通道组件包括上下叠合的上板片f1和下板片f2。

上板片f1和下板片f2均包括出入口段、节流段以及扩容单元。

如图8所示，上板片f1出入口段呈矩形，具有贯通的一级入口孔f1a，二级入口孔f1d，一级出口孔f1c，二级出口孔f1b，内凹的入口凹槽f1dc、内凹的出口凹槽f1cc。

二级入口孔f1d与入口凹槽f1dc相连通，一级出口孔f1c与出口凹槽f1cc相连通，一级入口孔f1a、二级出口孔f1b与入口凹槽f1dc以及出口凹槽f1cc均不连通。

实施例中，入口凹槽f1dc以及出口凹槽f1cc均呈“L”形，从板的下表面向内凹，出口凹槽f1cc的通道内的槽底面上阵列间隔设置有多个直立的微圆柱f1c1，该微圆柱阵列结构有支撑和导流的作用，f1c2为通道。

上板片f1包括包含一级低压通道和二级高压通道，其中二级入口孔f1d为二级高压工质的入口，另一部分为二级低压通道部分，一级出口孔f1c为一级低压工质的出口。

节流段包括流道f11、流道f13、流道f15、预冷段f12、扩容腔f14。

流道f11为一级低压通道的回热节流段，流道f11设计为折流挡板形式，流道f11具有凸起的微挡板f111和流体可流动的微流道f112，微挡板f111垂直于流体流动方向，流道f11的一端与出口凹槽f1cc相连通，另一端与扩容腔f12相连接，但不连通。

与第一通道组件的上板片g1和下板片g2中的返流小孔位置相对应，流道f11内设置有两个进流小孔，进流小孔为通孔。

预冷段f12、f15为二级高压工质的预冷段，均设计为折流挡板形式。

预冷段f12设置在流道f11旁，可保证二级入口高压工质被一级节流后的低温工质在一级的扩容腔内充分预冷。预冷段f12与预冷段f11不连通。流道f12具有凸起的微挡板f121和流体可流动的微流道f122，微挡板f111垂直于流体流动方向。

预冷段f15设置在流道f11一侧，预冷段f12与预冷段f15连通。

如图8所示，流道f13包括板上设置有多条内凹连通的折线槽f132，折线槽f132呈W形，折线槽f132具有两个端点，该两个端点沿节流段的宽度方向设置，多个W形折线槽f132沿回热节流段的长度方向相互平行设置，实施例中折线槽f132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中局部放大图所示，f131为凸起的W型，f132为流体可流动的通道区域。W形折线结构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。

二级高压通道的扩容腔为贯通上下板面的扩容孔f14，扩容孔形状可以为矩形、梯形、椭圆形等形状。实施例中，扩容孔f14的形状为矩形，扩容孔f14位于上板片f1远离出入口段的一端。

流道f13一端与预冷段f12连通，另一端与扩容腔f14连通。

上板片f1出入口段矩形的长边与节流段矩形的短边相连后呈T形。

如图9所示，下板片f2与上板片f1的尺寸大小结构相同，只是下板片f2中的流道是从上表面向内凹的。

下板片f2包括出入口段、节流段以及扩容单元。

下板片f2出入口段呈矩形，具有贯通的一级入口孔f2a，二级入口孔f2d，一级出口孔f2c，二级出口孔f2b，内凹的入口凹槽f2dc、内凹的出口凹槽f2cc。

二级入口孔f2d与入口凹槽f2dc相连通，一级出口孔f2c与出口凹槽f2cc相连通，一级入口孔f2a、二级出口孔f2b与入口凹槽f2dc以及出口凹槽f2cc均不连通。

实施例中，入口凹槽f2dc以及出口凹槽f2cc均呈“L”形，从板的上表面向内凹，出口凹槽f2cc的通道内的槽底面上阵列间隔设置有多个直立的微圆柱f2c1，该微圆柱阵列结构有支撑和导流的作用，f2c2为通道。

下板片f2包括包含一级低压通道和二级高压通道，其中二级入口孔f2d为二级高压工质的入口，一级出口孔f2c为一级低压工质的出口。

节流段包括流道f21、流道f13、流道f25、预冷段f22、扩容腔f24。

流道f21为一级低压通道的回热节流段，流道f21设计为折流挡板形式，流道f21具有微挡板f211和微流道f212，微挡板f211垂直于流体流动方向，流道f21的一端与出口凹槽f2cc相连通，另一端与扩容腔f22相连接，但不连通。

与与第一通道组件的上板片g1和下板片g2中的返流小孔位置相对应，流道f21内设置有两个进流小孔，进流小孔为通孔。

预冷段f22、f25为二级高压工质的预冷段，均设计为折流挡板形式。

预冷段f22设置在流道f21旁，可保证二级入口高压工质被一级节流后的低温工质在一级的扩容腔内充分预冷。预冷段f22与预冷段f21不连通。流道f22具有凸起的微挡板f221和流体可流动的微流道f222，微挡板f211垂直于流体流动方向。

预冷段f25设置在流道f21一侧，预冷段f22与预冷段f25连通。

如图9所示，流道f23包括板上设置有多条内凹连通的折线槽f232，折线槽f232呈W形，折线槽f232具有两个端点，该两个端点沿节流段的宽度方向设置，多个W形折线槽f232沿回热节流段的长度方向相互平行设置，实施例中折线槽f232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2中局部放大图所示，f231为凸起的W型，f232为流体可流动的通道区域。W形折线结构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。

二级高压通道的扩容腔为贯通上下板面的扩容孔f24，扩容孔形状可以为矩形、梯形、椭圆形等形状。实施例中，扩容孔f24的形状为矩形，扩容孔f24位于下板片f2远离出入口段的一端。

流道f23一端与预冷段f22连通，另一端与扩容腔f24连通。

下板片f2出入口段矩形的长边与节流段矩形的短边相连后呈T形。

如图10所示，上板片f1与下板片f2两者通道叠加形成完整可流动的一级高压和二级低压通道，其中一级高压通道的两个板片中W形波纹相互倒置形成网状触点，工质在通道中流动过程中将形成网状旋网流，W形结构形成的通道截面周期性变化，每进过一个较窄的截面，形成一次节流，因此在整个高低压通道内，会形成分布式J-T效应，能够增强板片与工质之间的换热效率。

下盖板h上设置有贯通的一级入口孔、二级出口孔。

实施例中，多级仿生型微通道节流制冷器分别有1组第一通道组件和第二通道组件叠加而成，多级单侧预冷的微通道节流换热制冷器从上至下依次为上盖板e、上板片g1、下板片g2、上板片f1、下板片f2、下盖板h。

上、下两块具有一定厚度的上盖板e和下盖板h，起到支撑稳固整个制冷器的作用。

相邻的一级入口孔g1a、一级入口孔g2a；一级入口孔f1a、一级入口孔f2a相连通。

相邻的二级入口孔g1d、二级入口孔g2d；二级入口孔f1d、二级入口孔f2d相连通。

相邻的一级出口孔g1c、一级出口孔g2c；一级出口孔f1c、一级出口孔f2c相连通。

相邻的二级出口孔g1b、二级出口孔g2b；二级出口孔f2b，二级出口孔f1b相连通。

相邻的扩容孔g14、g24与扩容孔f14、f24相连通。

上盖板e上分别设置有贯通的二级入口孔，一级出口孔，下盖板h上设置有贯通的一级入口孔、二级出口孔。

一级入口管a连通一级入口孔，一级入口孔连通一级入口孔f2a。

二级入口管d连通二级入口孔，二级入口孔连通二级入口孔g1d。

一级出口管c连通一级出口孔，一级出口孔连通一级出口孔g1c。

二级出口管b连通二级出口孔，二级出口孔连通二级出口孔f2b。

实施例中，第一通道组件和第二通道组件的上板片、下板片均采用不锈钢材料制成，采用印刷电路板刻蚀技术对流道进行刻蚀，根据制冷换热需求预先设计刻出不同流道形状的上下板片。

盖板、上板片g、下板片f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。

在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。

换热工质在通道间流动，如此换热工质在通道间上下、前后流动，可很大程度上增大通道上换热工质的流动阻力，且换热通道尺寸为微米级，又增大流道间的压降，从而增强高低压换热单元间的换热，提高制冷效率。

在多级单侧预冷的微通道节流换热制冷器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。

一级高压工质通过入口管a进入，通过入口段后进入第一通道组件上W型的一级高压通道节流降温，同时与第二通道组件上的一级低压通道回热换热，多层一级高压工质汇入在一级扩容腔g14内达到低温，为二级入口高压通道f12的工质预冷，然后通过第一通道组件的扩容腔上的通孔进入f11一级低压通道，与一级高压工质回热换热后通过出口管c流出制冷器。

二级高压工质通过入口管d进入，通过入口段后进入第二通道组件片上W型的一级高压通道节流降温，首先在f12和f22上被同时一级扩容腔内的低温工质预冷，然后与第一通道组件上的二级低压通道回热换热，多层二级高压工质汇入在二级扩容腔f14和f24内达到最低温，为粘贴在二级扩容腔外的外热源降温散热，进而进入第二通道组件上的二级低压通道扩容腔，二级低压工质回热换热后通过出口管b流出制冷器。

本实施例采用交错W形结构的微通道能够有效减小固体材料轴向导热的影响。流体在W形波纹板片中流动，能够形成网状旋网流，增强扰动，从能增强高低压板片间流体的换热。W形波纹板片通道截面积周期性变化，因此，流体每流过一较窄区域，可将其看做节流过程。因此不必再试件中设置特别的节流装置，从而简化结构。

实施例二

本实施例其它结构与实施例一相同，只是与将实施例一中的W型交错型通道结构换成多边形孔状交错微通道结构。

如图11所示，板上设置有多个内凹的多边形孔，多个多边形孔按列设置，各列相互平行，相邻列且相邻的多边形孔的位置交错，多个多边形孔与入口凹槽交汇形成多个入口开口。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，多边形孔为六边形孔。

如图11所示，以边长为0.23mm的正六边形为例，若相邻六边形横向间距为0.45mm，纵向间距为0.55mm，组成同一换热单元的两个板片上的六边形水平方向相邻距离为X，则0<X<0.45mm，即可保证上下板片间的六边形凹槽重叠，从而使工质在换热单元中上下左右流动。

实施例的作用与效果

本实施例提供的多级单侧预冷的叠层交错微通道节流换热制冷器，在同一板片上设计二级节流制冷结构，利用一级节流降温后得到的低温为二级的高压工质预冷，从而使二级高压工质在节流前达到更低的温度，进而经过二级节流在二级扩容腔内到达极低的最终二级冷端温度。

另外，采用交错W形结构的微通道能够有效减小固体材料轴向导热的影响。流体在W形波纹板片中流动，能够形成网状旋网流，增强扰动，从能增强高低压板片间流体的换热。W形波纹板片通道截面积周期性变化，因此，流体每流过一较窄区域，可将其看做节流过程。因此不必再设置特别的节流装置，从而简化了结构。

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 (8)

1.一种多级单侧预冷的叠层交错微通道节流换热制冷器，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包括上下叠合的第一上板片和第一下板片，

所述第一上板片包括出入口段、节流段以及扩容单元，

所述出入口段呈矩形，具有贯通的一级入口孔，二级入口孔，一级出口孔，二级出口孔，内凹的入口凹槽、内凹的出口凹槽，

所述一级入口孔与所述入口凹槽相连通，所述二级出口孔与所述出口凹槽相连通，所述二级入口孔、所述一级出口孔与所述入口凹槽以及所述出口凹槽均不连通，

所述节流段包括第一流道、第二流道、第三流道，第一扩容腔、第二扩容腔，

所述第一流道包括板上设置的多条内凹且连通的折线槽，内凹的深度小于所述第一上板片的厚度，所述折线槽呈W形，所述折线槽的两个端点沿所述节流段的宽度方向设置，多个所述折线槽沿所述节流段的长度方向相互平行设置，

所述第一扩容腔设置在所述第一流道的一端，位于所述第一流道和所述第二流道之间，所述第一扩容腔内部设置有内凹且连通的S形折线槽，内凹的深度小于所述第一上板片的厚度，

所述第二扩容腔位于所述第一上板片的远离所述出入口段的一端，

所述第一流道的一端与所述入口凹槽连通，另一端与所述第一扩容腔连通，

所述第三流道的一端与所述出口凹槽连通，另一端与所述第二流道连通，所述第三流道设置在所述第一流道旁，

所述第二流道一端与所述第三流道相连通，另一端与所述第二扩容腔相连通，

所述出入口段矩形的长边与所述节流段矩形的短边相连后呈T形。

2.根据权利要求1所述的多级单侧预冷的叠层交错微通道节流换热制冷器，其特征在于：

其中，所述第一扩容腔内设置有返流通孔，所述第一流道的节流降压后的一级高压气体通过所述导流通孔进入低压通道板上的预冷段。

3.根据权利要求1所述的多级单侧预冷的叠层交错微通道节流换热制冷器，其特征在于：

其中，所述第一流道的所述折线槽的尺寸为微米级。

4.根据权利要求1所述的多级单侧预冷的叠层交错微通道节流换热制冷器，其特征在于：

其中，在所述第一流道与所述第二流道之间，设置有隔绝通道，用于隔绝所述第一流道与所述第二流道之间导热产生的换热。

5.根据权利要求1所述的多级单侧预冷的叠层交错微通道节流换热制冷器，其特征在于：

其中，第二回热节流组件包括上下叠合的第二上板片和第二下板片，

所述第二上板片包括出入口段、第二节流段以及扩容单元，

所述出入口段包括与出口孔连通的出口凹槽，

所述第二节流段包括第四流道、第五流道、第六流道、第七流道、第三扩容腔，

所述第四流道的一端与所述出口凹槽相连通，另一端与第七流道相连接，但不连通，

所述第七流道设置在所述第四流道旁，

所述第六流道设置在所述第四流道一侧，所述第七流道与所述第六流道连通，

所述第五流道包括板上设置的多条内凹连通的折线槽，所述折线槽呈W形，所述折线槽的两个端点沿所述第二节流段的宽度方向设置，多个W形所述折线槽沿所述第二节流段的长度方向相互平行设置，

所述第五流道的一端与所述第七流道连通，另一端与所述第三扩容腔连通。

6.根据权利要求5所述的多级单侧预冷的叠层交错微通道节流换热制冷器，其特征在于：

其中，所述第四流道设置有两个与返流小孔位置相对应的进流小孔。

7.根据权利要求5所述的多级单侧预冷的叠层交错微通道节流换热制冷器，其特征在于：

其中，所述第五流道的所述折线槽的尺寸为微米级。

8.根据权利要求1所述的多级单侧预冷的叠层交错微通道节流换热制冷器，其特征在于：

其中，所述第一上板片和所述第一下板片之间的连接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。