一种节流蒸发器及采用其的压缩制冷系统[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 112682984 A(43)申请公布日 2021.04.20

(21)申请号 202110252823.3(22)申请日 2021.03.09

(71)申请人 天津金海通半导体设备股份有限公

司

地址 300384 天津市滨海新区高新区华苑

产业区物华道8号A106(72)发明人 任彬　

(74)专利代理机构 天津企兴智财知识产权代理

有限公司 12226

代理人 陈雅洁(51)Int.Cl.

F25B 39/02(2006.01)F25B 41/30(2021.01)

权利要求书1页 说明书4页 附图3页

(54)发明名称

一种节流蒸发器及采用其的压缩制冷系统(57)摘要

本发明公开一种节流蒸发器及采用其的压缩制冷系统，节流蒸发器包括壳体，壳体内设有导流板和流体通道，流体通道与壳体的入口端和出口端连通，壳体的出口端内部集成一微型孔口节流部件，微型孔口节流部件包括孔口阀件，孔口阀件包括孔口、渐缩式入口和渐扩式开口，渐缩式入口与蒸发器入口接头连通，制冷剂依次经渐缩式入口、孔口和渐扩式开口进入流体通道内。本发明所述节流蒸发器因体积较小，可以应用于空间紧凑的制冷设备场合，并且不改变原有蒸发器的体积与形状。解决了现有制冷剂从节流阀通过管道输送到蒸发器这个过程中由于管道阻力等因素产生闪蒸现象所造成的制冷量的损失，有效提高制冷系统的制冷效率。

CN 112682984 ACN 112682984 A

权　利　要　求　书

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1.一种节流蒸发器，包括壳体，壳体内设有导流板和流体通道，流体通道与壳体的入口端和出口端连通，其特征在于：壳体的入口端内部集成一微型孔口节流部件，微型孔口节流部件包括孔口阀件，孔口阀件包括孔口、渐缩式入口和渐扩式开口，渐缩式入口与蒸发器入口接头连通，制冷剂依次经渐缩式入口、孔口和渐扩式开口进入流体通道内，在导流板的导流作用下与换热表面充分接触换热。

2.根据权利要求1所述的节流蒸发器，其特征在于：微型孔口节流部件还包括固定台阶，固定台阶将孔口阀件固设于壳体的入口端内。

3.根据权利要求2所述的节流蒸发器，其特征在于：所述固定台阶与壳体入口端过盈配合。

4.根据权利要求1所述的节流蒸发器，其特征在于：微型孔口节流部件与壳体入口端一体成型。

5.根据权利要求1‑4中任一项所述的节流蒸发器，其特征在于：流体通道为多个。6.一种压缩制冷系统，包括压缩机、冷凝器，其特征在于：还包括权利要求1‑5中任一项所述的节流蒸发器，压缩机、冷凝器、节流蒸发器依次连接形成闭合回路。

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一种节流蒸发器及采用其的压缩制冷系统

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技术领域

[0001]本发明属于制冷测试设备温控领域，尤其是涉及一种节流蒸发器及采用其的压缩制冷系统。

背景技术

[0002]半导体研发和生产的前沿技术集中在美国的几个龙头企业，近年来国内电子产品用半导体芯片受到外国垄断企业的制约，核心芯片产品限制对我国出口。这对我国的半导体芯片行业是一个极大的挑战，但同时也是机遇。国内芯片厂家面临巨大的市场需求，同时

各大芯片厂家也竞相努力，提升芯片的开也面临着提高芯片研发制造工艺的提升与突破。

发与生产的技术水平，扩充研发人员力量与资金设备的投入。高性能芯片的研发与生产需

有很多的新增的技术要求需要我们设备厂家去研发，这对设备要各项技术与设备的支撑，

厂家特提出了更高的挑战。芯片的温度测试范围也从原有的常高温扩宽到低温、高温。[0003]温度控制是由冷源和热源同时作用于目标对象，然后通过控制的方式实现温度在设定值的稳定。冷源常用的是压缩机制冷方式。以专利CN 108474601 B为例，现有技术的压缩机制冷方式，主要包括压缩机、冷凝器、节流阀（也称为膨胀阀）、蒸发器，以及其他的辅助部件。制冷剂在节流阀中进行节流后产生低温低压的液体，然后通过管道输送到蒸发器，在蒸发器内部进行蒸发吸热从而产生制冷效果。而在此管道输送过程中，因为管道的管径较细，弯头较多，会造成液体制冷剂的闪蒸。特别对于测试设备领域的制冷设备离实际制冷部件的距离比较远，而且结构比较紧凑，连接的管道都要求比较细，如此产生的闪蒸现象更加明显。闪蒸成气体的制冷剂进入到蒸发器不仅不会产生制冷效果，甚至会影响到蒸发器的换热，极大的减小制冷系统的制冷量，整套制冷系统的装机功率很大部分被管道给损失了。[0004]专利CN104457037A蒸发器集成组件提出将热力膨胀阀采用连接块固定在蒸发器上，如此可以实现热力膨胀阀与蒸发器无管道连接的功能，防止了制冷剂在连接管路中的能量流失，能够有效的提高空调系统的效率和节能性能。此发明的方法可以用在空调设备中，但是对于测试设备来讲，此方法仍然无法解决从节流膨胀阀到蒸发器之间的连接管道的问题，因为测试设备的蒸发器需要与被测试产品进行接触，而且需要进行测试操作，其空间十分紧凑，而且需要进行保温等处理，在测试过程中蒸发器还需要移动，热力膨胀阀通过固定连接块固定在蒸发器上的方法无法满足使用要求。

发明内容

[0005]有鉴于此，本发明旨在提出一种将微型孔口节流部件集成到蒸发器的节流蒸发器，解决了现有技术中制冷剂在节流后进入蒸发器的这段管道中的闪蒸所造成的制冷量损失，提高了制冷系统的效率，同时解决了现有技术热力膨胀阀无法在测试设备紧凑空间中使用的问题，有效提升了测试设备的制冷系统的能效。[0006]为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种节流蒸发器，包括壳体，壳体内设有导流板和流体通道，流体通道与壳体的入

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口端和出口端连通，壳体的入口端内部集成一微型孔口节流部件，微型孔口节流部件包括孔口阀件，孔口阀件包括孔口、渐缩式入口和渐扩式开口，渐缩式入口与蒸发器入口接头连通，制冷剂依次经渐缩式入口、孔口和渐扩式开口进入流体通道内。[0007]作为本发明的优选方案之一，微型孔口节流部件还包括固定台阶，固定台阶将孔口阀件固设于壳体的入口端内。

[0008]作为本发明的优选方案之一，所述固定台阶与壳体入口端过盈配合。[0009]作为本发明的优选方案之一，微型孔口节流部件与壳体入口端一体成型。[0010]作为本发明的优选方案之一，流体通道为多个。[0011]本发明还提供一种压缩制冷系统，包括压缩机、冷凝器还包括所述的节流蒸发器，压缩机、冷凝器、节流蒸发器依次连接形成闭合回路。[0012]相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明所述的节流蒸发器，将节流部件与蒸发器集成一体，制冷剂从冷凝器出来

后进入到集成部件的孔口节流部分进行节流，由于焦耳‑汤姆逊效应产生低温低压的液体制冷剂，然后直接进入到蒸发器的流动换热通道进行蒸发器而产生制冷效果，无需连接管道的输送，避免了现有技术从节流阀到蒸发器连接管道中制冷剂因为管道流动阻力等产生的闪蒸情况，液体制冷剂可完整有效的进入到蒸发器内进行制冷，有效提高了制冷效率。孔口阀件解决了现有技术热力膨胀阀无法在测试设备紧凑空间中使用的问题，有效提升了测试设备的制冷系统的能效。

[0013]

附图说明

[0014]构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为实施例1所述节流蒸发器俯视图；图2为实施例1所述的节流蒸发器正视图；图3为实施例1所述的节流蒸发器剖视图；

图4为实施例1所述的微型孔口节流部件正视图；图5为实施例1所述的微型孔口节流部件俯视图；图6为实施例2所述压缩制冷系统流程图；图7为实施例2所述的压缩制冷系统压焓图。

[0015]附图标记说明：

1、节流蒸发器；11、壳体；111、导流板；112、流体通道；113、壳体出口端；114、壳体

入口端；115、蒸发器入口接头；12、孔口阀件；121、渐缩式入口；122、孔口；123、渐扩式出口；124、固定台阶；2、压缩机；3、冷凝器；4、连接管道。具体实施方式

[0016]需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

[0017]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、

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“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。[0018]在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0019]下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。[0020]实施例1

如图1‑3所示，一种节流蒸发器1包括壳体，壳体内设有导流板111、设于导流板上

的流体通道112，流动通道与壳体入口端114和壳体出口端113连通，壳体入口端内设有微型孔口节流部件，微型孔口节流部件包括孔口阀件12。

[0021]节流蒸发器1的蒸发部分包含蒸发器内部流体导流板111、蒸发器内部流体通道112、壳体出口端113、壳体入口端114；制冷剂由壳体入口端114进入到内部流体通道112中，在流体导流板111的导流作用下与换热表面充分接触进行换热，产生制冷效果，蒸发后的气体制冷剂由壳体出口端113流出。[0022]如图4‑5所示，节流蒸发器1的节流部分为微型孔口节流部件，包括孔口阀件12，节流孔口阀件12包含渐缩式入口121、孔口122、渐扩式出口123，制冷剂进入渐缩式入口121时，由于流动的截面积急剧缩小，而流量不变，导致流速急剧上升，制冷剂以超高的流速通过节流孔口122，然后进入到渐扩式出口123，流动的截面积急剧增大，流速从大变小，液体的压力也随之从高压降低下来，根据焦耳‑汤姆逊效应，制冷剂液体在压力降低的时候温度也会随之降低，获取低温的制冷剂液体。

[0023]微型孔口节流部件为一个微小的部件，其还包括固定台阶124，孔口阀件12通过固定台阶124以过盈配合的方式与蒸发部分固定在一起。可选地，在有条件的情况下，直接在壳体入口端直接加工出来一个孔口阀件。[0024]微型孔口节流部件中，孔口阀件12的外形尺寸，例如孔口大小、入口角度和出口压力释放角度等，均可根据所匹配的制冷系统进行调整。在蒸发器的加工过程中，先将孔口阀件通过过盈配合的方式嵌入到入口内部，然后再焊接或者安装蒸发器入口接头115。[0025]由于孔口较小，所以整个孔口阀件的体积也很小，可以直接集成到蒸发器的入口。孔口阀件的外形完全按照蒸发器的入口形状进行设计，阀体比蒸发器入口尺寸小，但是在阀体的顶部设计一个固定台阶124，在蒸发器加工过程中，先将微型孔口阀件12嵌入到入口内部，因为固定台阶124比壳体入口端114的尺寸具有正公差，可通过按压或者敲击的方式将阀件放置到合适的位置，通过固定台阶的方式固定在入口而不会被制冷剂流体给带走。固定台阶124的外径与蒸发器入口可采用过盈配合的方式安装在一起，或者采用一体式加

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工的方式，直接在蒸发器的入口上加工出来一个节流孔口阀件。安装完孔口阀件之后，再进行蒸发器入口接头115的安装。

[0026]所述节流蒸发器为多通道流动换热部件，制冷剂从入口经过节流后变成液体进入到换热通道中，与换热壁面进行对流传热实现制冷的作用。[0027]本发明将节流和蒸发功能集成在一起，成为一种新型的节流蒸发器，制冷剂从冷凝器出来后进入到集成部件的孔口节流部分进行节流，由于焦耳‑汤姆逊效应产生低温低压的液体制冷剂，然后直接进入到蒸发器的流动换热通道进行蒸发器而产生制冷效果，无需连接管道的输送，避免了现有技术从节流阀到蒸发器连接管道中制冷剂因为管道流动阻力等产生的闪蒸情况，液体制冷剂可完整有效的进入到蒸发器内进行制冷，有效提高了制冷效率。

[0028]实施例2

如图6所示，本实施例提供一种压缩制冷系统，包含压缩机2、冷凝器3、连接管道4。

产生高温高压的气相制冷剂，进入到冷凝器3，经过冷凝器制冷剂在压缩机2内部进行压缩，

3的冷却换热后，变成常温高压的液体制冷剂，然后进入到节流蒸发器1，在集成部件内部首先经过入口的节流部分‑微型孔口节流部件，由于焦耳– 汤姆逊效应，制冷剂由常温高压的液体变成了低温低压的液体制冷剂，进入到蒸发部分内部进行蒸发，产生制冷效果。[0029]如图7所示，为制冷系统的压‑焓图，表示制冷系统过程中制冷剂的热力学特性变化过程，501到502为压缩机的压缩过程，502到503为冷凝器的冷凝过程，503到504或503到

越靠近右边505均为节流过程，504到501或者505到501为蒸发过程。在山峰型曲线的内部，

表示闪蒸情况越严重，越靠近左边表示闪蒸情况越小。

[0030]不采用本发明所述节流蒸发器的制冷系统节流过程为503到505，采用此节流蒸发集成部件的制冷系统节流过程为503到504，此发明可有效的将闪蒸现象从505减小到504。[0031]以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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图5

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