專利名稱：冷卻系統(tǒng)和用于制造低溫冷卻系統(tǒng)的蒸發(fā)器板的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種冷卻系統(tǒng)，它包括絕熱外殼和帶有平面形蒸發(fā)器的冷卻單元，以及一種用于制造這種冷卻系統(tǒng)的蒸發(fā)器板的方法。
背景技術(shù)：
為了對傳統(tǒng)制冷設(shè)備的內(nèi)室進(jìn)行冷卻，可以采用不同的冷卻單元。基本上，冷卻單元的功能原理是基于對物理效應(yīng)和熱力循環(huán)過程的利用的。例如，在冷蒸氣過程中，在兩種不同壓力和相關(guān)沸騰溫度之間引導(dǎo)稍微沸騰的液體冷卻劑。由此，從正冷卻的環(huán)境中吸取液體冷卻劑蒸發(fā)所需量的熱能(蒸發(fā)熱)。因此，通過直接蒸發(fā)從冷卻室吸收熱。
冷卻單元一般包括沸騰冷卻劑位于其中的蒸發(fā)器。在如壓縮式制冷機(jī)的傳統(tǒng)冷卻系統(tǒng)中，蒸發(fā)器大致由布置在殼體內(nèi)的蛇形通道或管道組成。特別地，該殼體包括規(guī)則地位于冷卻室后側(cè)上的外壁和內(nèi)壁，在該外壁和內(nèi)壁之間布置有蒸發(fā)器。蒸發(fā)器一般通過絕緣材料(優(yōu)選為固化泡沫材料(curing foamed material))固定在其位于外側(cè)殼體和內(nèi)側(cè)殼體之間的位置處。
然而，這些已知系統(tǒng)的缺點(diǎn)在于，由于蒸發(fā)器通道布置在絕緣泡沫中，所以阻礙了蒸發(fā)器和冷卻室之間的熱傳導(dǎo)，從而降低了裝置的冷卻輸出效率，這是因?yàn)槔鋮s裝置內(nèi)室的冷卻是在兩種材料的邊界上進(jìn)行的。冷卻效果只有隨著時間延遲才發(fā)生。
可選地，已知這樣的實(shí)施例，其中使用采用管線在板上布置成蛇形的蒸發(fā)器。該板可直接鄰近冷卻裝置的內(nèi)室。從而，在傳統(tǒng)的冷凍機(jī)部分和臥式冷凍柜(低至-30℃)中，將蛇形銅管、鋁管或鋼管纏繞在鋁板和/或鋼板上。在低溫區(qū)域(蒸發(fā)溫度低至-100℃)，利用由纏繞有蛇形銅管的鋼板制成的大部分內(nèi)容器。然而，這一解決方案在構(gòu)造上是非常昂貴的。此外，并不能確保最佳的能量傳導(dǎo)。已知蒸發(fā)器的另一個實(shí)例為嵌在塑料材料中的蛇形管，但是通過這些蛇形管也不能實(shí)現(xiàn)所需要的效率。只有在較長時間之后且能量消耗增加，才能實(shí)現(xiàn)冷的均勻分布。事實(shí)上，在入口方向上可觀察到溫度下降。
整體上，必須指出，由于傳統(tǒng)蒸發(fā)器在冷卻室中的布置，它們僅在局部有限區(qū)域內(nèi)從其環(huán)境中吸收熱量。只有克服一定困難并消耗較高能量，才能實(shí)現(xiàn)冷卻室內(nèi)的均勻的溫度分布以及較高的冷卻輸出。冷卻效果通常隨著時間延遲而發(fā)生。
特別地，在為低溫區(qū)域(例如-80℃與-90℃之間的溫度范圍)設(shè)計的冷卻系統(tǒng)中，這將給利用可接受的能量消耗達(dá)到并維持這些低溫帶來一些問題。
工作在低溫區(qū)域的壓縮式制冷機(jī)中還產(chǎn)生另外的問題。會迫使一定量的壓縮機(jī)油進(jìn)入冷卻劑中且從而進(jìn)入到蒸發(fā)器中。由于溫度非常低，這些油會沉積在蒸發(fā)器中。因此，蒸發(fā)器的傳熱效率會降低。在最壞的情形下，一定時間后蒸發(fā)器將對于給定的溫度范圍完全失效。

發(fā)明內(nèi)容
在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明的目的在于提供一種冷卻系統(tǒng)，它具有較高的傳熱和/或致冷效率并具有較高的性能系數(shù)，其中能在冷卻室中確保均勻的溫度分布。特別地，該冷卻系統(tǒng)可在低溫區(qū)域內(nèi)，尤其是在-80℃與-90℃之間的范圍內(nèi)永久使用。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種簡單的、低廉的制造方法，用于制造用于冷卻系統(tǒng)的高效蒸發(fā)器。
通過根據(jù)權(quán)利要求1的冷卻系統(tǒng)和根據(jù)權(quán)利要求20的制造方法實(shí)現(xiàn)這些目的。
根據(jù)本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)包括絕熱外殼和具有蒸發(fā)器的冷卻單元，該蒸發(fā)器包括至少一個平面形狀的蒸發(fā)器板，該蒸發(fā)器板包括至少兩塊這樣形狀的并相互連接的板，在所述板之間形成有用于冷卻劑的通道。
制冷劑在較大區(qū)域內(nèi)通過在板表面之間形成的通道。這樣，在板的表面上實(shí)現(xiàn)了均勻的溫度分布，從而實(shí)現(xiàn)了對冷卻裝置內(nèi)室的均勻冷卻。這樣形成所述通道，使得蒸發(fā)器內(nèi)的壓力下降或壓力差最小。除了結(jié)構(gòu)簡單之外，還實(shí)現(xiàn)了較高的溫度均勻性和穩(wěn)定性，從而實(shí)現(xiàn)了高效的冷卻系統(tǒng)。因此，該冷卻系統(tǒng)特別適于產(chǎn)生非常低的、即在低于-80℃的范圍內(nèi)的溫度。
優(yōu)選地，這些板通過焊接相互連接。
特別地，這些板通過焊縫和/或焊點(diǎn)相互連接。在板的邊緣區(qū)域內(nèi)形成周向焊縫，從而將通道限制在板的表面上，并使通道與外部鄰接。另外，將焊線布置成這樣，使得可實(shí)現(xiàn)通道引導(dǎo)來解決蒸發(fā)器內(nèi)壓力下降以及壓縮機(jī)油不完全返回的問題。附加的焊點(diǎn)改善了通道內(nèi)冷卻劑在板表面上的分布，從而在冷卻裝置的內(nèi)室和蒸發(fā)器之間形成了導(dǎo)熱良好的大而均勻的蒸發(fā)表面。除了焊點(diǎn)，還可提供其它形狀的焊接，如圓形焊縫。這些焊接為蒸發(fā)器提供了額外的機(jī)械穩(wěn)定性。
這些焊縫優(yōu)選地布置成這樣，使得在所述板之間形成的用于冷卻劑的所述通道大致呈蛇形或彎曲形延伸。
可將限制通道的焊縫布置或傾斜成這樣，使得所述冷卻劑能在重力的作用下流出，而沒有回流。這樣，使得與冷卻劑一起被帶走的壓縮機(jī)油返回。為此，在側(cè)向(即垂直地)布置在冷卻裝置內(nèi)室內(nèi)的板中，可使分開的通道沿著冷卻劑流動的方向在向下的方向上傾斜，從而使油盡可能完全地返回。
特別地，蒸發(fā)器板包括至少一個用于所述冷卻劑的進(jìn)口以及至少一個用于所述冷卻劑的出口。布置在冷卻裝置內(nèi)室頂側(cè)上的、形成內(nèi)殼頂蓋部分的板，特別地包括一個用于所述冷卻劑的單獨(dú)入口。冷卻劑例如被噴射到上板中部的一個單獨(dú)位置中。冷卻劑流在上板內(nèi)分成兩股，以供應(yīng)給兩塊側(cè)向布置在冷卻裝置內(nèi)室中并垂直對齊的板。冷卻劑在上板內(nèi)的較高的質(zhì)量流量引起被帶走的壓縮機(jī)油的高效傳輸。
優(yōu)選地，所述蒸發(fā)器板的所述板中的至少一塊板由特種鋼、特別是不銹鋼制成。
通常，蒸發(fā)器板的兩塊連接在一起的板由特種鋼、特別是不銹鋼制成。這一材料由于其穩(wěn)定性而適于蒸發(fā)器。因?yàn)槔鋮s劑為高壓冷卻劑，所以會產(chǎn)生力，然而特種鋼能毫無問題地承受這些力。采用特種鋼板的另一優(yōu)點(diǎn)在于由于材料的高熱容量而產(chǎn)生高熱穩(wěn)定性。這一點(diǎn)又實(shí)現(xiàn)了較高的溫度均勻性并降低了能量消耗。
這些板的厚度可以不同。
特別地，所述冷卻系統(tǒng)包括內(nèi)殼，以形成用于存儲需要冷卻的物品的內(nèi)室。該內(nèi)殼至少部分地由平面形蒸發(fā)器形成。
具體地，形成內(nèi)殼的蒸發(fā)器由至少一塊、優(yōu)選地由幾塊、特別是由三塊蒸發(fā)器板形成。這些板因此與冷卻系統(tǒng)的內(nèi)室直接接觸。優(yōu)選地，這些板沿將要被冷卻的內(nèi)室的左側(cè)、上側(cè)和右側(cè)內(nèi)表面布置成U形，用于確保所希望的均勻冷卻效果。然而，根據(jù)希望的用途還可設(shè)想也可在內(nèi)室的底壁或后壁上設(shè)置板。
單個蒸發(fā)器板在其中包括有連續(xù)的蒸發(fā)器通道，在該通道中，在蒸發(fā)過程中產(chǎn)生冷卻效果的冷卻劑被引導(dǎo)。為獲得盡可能大的表面，所述通道可形成為蛇形。特別地，所述殼體內(nèi)壁的實(shí)施例表現(xiàn)出由于蒸發(fā)器或蒸發(fā)器通道自身而產(chǎn)生的積極效果，這是因?yàn)橥ㄟ^冷卻系統(tǒng)的這一實(shí)施例，實(shí)現(xiàn)了從蒸發(fā)器或蒸發(fā)器通道將冷直接傳送到所述內(nèi)室，即避免了對能量流具有負(fù)面影響的材料邊界蒸發(fā)器(絕緣泡沫)。因?yàn)樵谶\(yùn)行過程中，僅需經(jīng)由一種材料邊界就可進(jìn)行吸熱，即對內(nèi)室進(jìn)行冷卻，所以直接的結(jié)果就是提高了裝置的效率，并降低了能量消耗。對蒸發(fā)器來說，通過采用由特種鋼制成的板也可降低能量消耗，這是因?yàn)樵谡５倪\(yùn)行中，這些板由于它們的高熱容量，只是緩慢地加熱。這允許長的壓縮機(jī)持續(xù)時間，從而降低能量消耗。考慮到在殼體內(nèi)部中均勻的溫度分布的背景，另一有利之處在于冷卻殼體的內(nèi)壁自身作為蒸發(fā)器的實(shí)施例，因?yàn)閺膸讉?cè)實(shí)現(xiàn)了冷的輻射。
外殼和內(nèi)殼之間的間隙可填充有絕熱材料，如絕緣泡沫。因此，維持了相對于冷卻系統(tǒng)的系統(tǒng)邊界所需的絕熱。同時，以液體形式引入且隨后固化的絕緣泡沫起到了在外殼和蒸發(fā)器之間的分隔物的作用。也可構(gòu)想相對于位于內(nèi)部的內(nèi)殼的一定粘合功能，從而可不采用其它的固定裝置。從而有效地降低了運(yùn)行中冷或能量的損失。
特別地，在焊縫和/或焊點(diǎn)之間，形成具有在蒸發(fā)器板的板之間的間隔的區(qū)域。通過適當(dāng)布置焊縫和焊點(diǎn)，可使通道沿整個長度具有最優(yōu)橫截面以及適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定性。
所述板中的至少一塊板優(yōu)選地塑性變形，使得所述區(qū)域形成有在這些板之間的間隙，從而形成通道。通過點(diǎn)焊，能使通道的橫截面在其整個長度上不變，從而為冷卻劑實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的通路條件。布置在冷卻系統(tǒng)架構(gòu)中的、優(yōu)選地指向冷卻裝置內(nèi)室的該至少一塊板，由于變形而具有擴(kuò)大的區(qū)域，通過該區(qū)域在冷卻室與冷卻劑之間能發(fā)生熱交換。從而，提高了冷卻系統(tǒng)的效率。
特別地，蒸發(fā)器包括至少兩塊蒸發(fā)器板，這兩塊蒸發(fā)器板至少部分地形成內(nèi)殼的側(cè)向區(qū)域。這使得無需強(qiáng)制空氣循環(huán)就在冷卻室內(nèi)形成良好的溫度分布。
在一個特別優(yōu)選的實(shí)施例中，蒸發(fā)器包括至少一塊另外的蒸發(fā)器板，該另外的蒸發(fā)器板至少部分地形成所述內(nèi)殼的頂蓋區(qū)域。當(dāng)采用若干蒸發(fā)器板時，這些板可實(shí)現(xiàn)為使得冷卻劑同時被引入到蒸發(fā)器板中，用于產(chǎn)生均勻的冷卻效果。其中，所述至少一塊蒸發(fā)器板包括至少一個入口和至少一個出口，通過該入口和出口可一方面供應(yīng)將要蒸發(fā)的冷卻劑，并去除已經(jīng)蒸發(fā)的并在經(jīng)歷相轉(zhuǎn)移后成氣態(tài)的冷卻劑。然而，盡管提供了各個蒸發(fā)器板的模塊化、可靈活使用的實(shí)施例，但也可以設(shè)想將各個板上分別設(shè)置的蒸發(fā)器通道相互連接起來，從而使它們或者形成連續(xù)的通道，使得蒸汽可無障礙地流動通過所有的板，且整個蒸發(fā)器可用作吸熱或冷發(fā)散的有效區(qū)域。
所述側(cè)向蒸發(fā)器板中的至少一塊板可包括焊縫，從而冷卻劑可從布置在蒸發(fā)器板上部區(qū)域中的入口流動到布置在蒸發(fā)器板下部區(qū)域中的出口，而沒有回流。在壓縮式制冷系統(tǒng)中，在壓縮機(jī)中使用的油不可避免地與冷卻劑混合，并與冷卻劑一起被傳送到蒸發(fā)器中。特別是在溫度非常低的情形下，油的返回是一個問題。因?yàn)橛驮诘椭?100℃的低蒸發(fā)溫度下不能與冷卻劑完全混合，所以油傾向于沉積在蒸發(fā)器的冷區(qū)域上。然而，蒸發(fā)器內(nèi)的油層降低了裝置的熱傳導(dǎo)和輸出。本發(fā)明的特定實(shí)施例通過使冷卻劑無回流地流出，并將油不斷地從蒸發(fā)器清除，有助于解決該問題。
內(nèi)表面、特別是側(cè)壁上的內(nèi)殼可包括貯藏裝置，用于存放需要冷卻的物品的存放裝置可插入到該貯藏裝置中。從而，可將內(nèi)室提供的可用空間相應(yīng)地調(diào)節(jié)成滿足需要或適于需要冷卻的物品。
冷卻系統(tǒng)優(yōu)選地包括熱交換器，該熱交換器作為獨(dú)立于外殼的模件而固定在外殼上并連接到蒸發(fā)器上。例如可采用雙管熱交換器作為熱交換器。然而，直到目前為止，熱交換器是集成在容器中的，并在容器內(nèi)一同被充滿泡沫，根據(jù)本發(fā)明的熱交換器不是冷卻系統(tǒng)殼體的整體一部分，而是首先制造成單獨(dú)的部件。單獨(dú)被充入泡沫的該部件可例如安裝在殼體上的壓縮機(jī)隔室內(nèi)。通過相應(yīng)的接頭而連接到蒸發(fā)器上。
還通過一種用于制造如上所述的用于低溫冷卻系統(tǒng)的蒸發(fā)器板的方法來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，該方法的特征在于以下步驟提供至少兩塊板；使板的表面相互對齊；通過將所述板焊接在一起而連接所述板；以及通過將空氣引入到所述板之間而在所述板之間形成通道。
該制造方法還特別適于采用特種鋼板的情形。該方法簡單而且成本低廉。
特別的，通過線焊和/或點(diǎn)焊使所述板相互連接?？衫绮捎眉す鈦磉M(jìn)行點(diǎn)焊。
優(yōu)選地，以特別地壓強(qiáng)約為150巴的壓縮空氣的形式，將空氣吹入到這些板之間，以使至少一塊板至少發(fā)生塑性變形，用于形成用于冷卻劑的通道。
這些板優(yōu)選地由特種不銹鋼制造而成。
這些板可具有不同厚度。在這一情形下引入壓縮空氣時，較薄的板的變形程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于較厚的板。近似認(rèn)為只有較薄的板變形。它具有相應(yīng)較大的、可用于有效熱交換的表面。然而，面向外殼的側(cè)面大致是平的。然而，基于不同的考慮，例如由于冷卻裝置內(nèi)壁的表面條件，板的變形側(cè)也可指向殼體的外壁?？蓪⑻胤N鋼板的可能厚度值設(shè)定為例如1毫米或2.5毫米。
通過引入空氣，所述板中的至少一塊板發(fā)生塑性變形，從而形成具有所述板之間的間隙的區(qū)域，以形成所述通道。
特別地，在所述焊縫和/或焊點(diǎn)之間形成具有所述板之間的間隙的所述區(qū)域。在所述焊點(diǎn)或焊縫之間的區(qū)域內(nèi)填充壓縮空氣的過程中，這兩塊板中較薄的一塊板發(fā)生塑性變形。通過拱起(vaulting)而形成具有設(shè)定直徑的所希望的通道截面。


從以下對優(yōu)選實(shí)施例的描述以及附圖中可以了解本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)。在附圖中圖1為根據(jù)本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)的前視圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明的蒸發(fā)器板的一部分的截面圖；圖3為在根據(jù)本發(fā)明的冷卻裝置中用于側(cè)向布置的蒸發(fā)器板的頂視圖；而圖4為根據(jù)本發(fā)明的準(zhǔn)備用于冷卻裝置頂蓋范圍內(nèi)的蒸發(fā)器板。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了包括外殼2和內(nèi)殼的冷卻裝置1。該內(nèi)殼至少部分地由蒸發(fā)器3形成，而蒸發(fā)器3又大致由蒸發(fā)器板3a、3b、3c組成。每塊所述蒸發(fā)器板3a和3b形成所述內(nèi)殼的側(cè)壁，蒸發(fā)器板3c形成所述內(nèi)殼的頂蓋區(qū)域。然而，所述板也能覆蓋其他的內(nèi)室區(qū)域。所述蒸發(fā)器板3a、3b和3c與所述冷卻裝置1的內(nèi)室直接接觸。通過這樣的方式，因?yàn)橹辉谝环N材料邊界上進(jìn)行內(nèi)室的冷卻，從而實(shí)現(xiàn)了高效的冷卻輸出并從而減小了能量消耗。
可用絕熱材料(特別是絕熱塑料泡沫)填充所述內(nèi)殼和/或蒸發(fā)器3與所述外殼2之間的間隙。因此，在所述冷卻裝置1的由該內(nèi)殼形成的內(nèi)室和所述外殼2之間實(shí)現(xiàn)了冷絕緣。同時，以液體形式引入并隨后固化的絕熱塑料泡沫起到了在所述殼體部分2和3之間的分隔物的作用。
然而，本發(fā)明并不限于這類布置。形成所述內(nèi)殼的所述蒸發(fā)器3能例如通過固定裝置固定到插入在外殼和內(nèi)殼之間的另一中間壁上。用所述絕緣塑料泡沫對根據(jù)上述實(shí)施例形成在外壁和中間壁之間的間隙進(jìn)行填充。所述蒸發(fā)器板以及所述板在其中的相互布置的實(shí)施例對應(yīng)于上述描述。
通過優(yōu)選地設(shè)置在所述冷卻裝置1前側(cè)上的入口開口，可進(jìn)入所述冷卻裝置1的內(nèi)室。所述外殼2包括絕熱的外側(cè)門4。內(nèi)側(cè)門5分段形成，而且也是絕熱的。內(nèi)側(cè)門由若干個能獨(dú)立于所述外側(cè)門4操作的片形區(qū)段5a、5b、5c和5d組成。所述區(qū)段5a、5b、5c和5d還能相互獨(dú)立地打開和關(guān)閉。因此，允許有目的的訪問所述冷卻裝置1的內(nèi)室，而不會對沒有打開的區(qū)域的冷卻效果產(chǎn)生負(fù)面影響。
優(yōu)選地，所述外側(cè)門4與所述冷卻裝置殼體類似，也為雙層壁，從而在所述門的外殼和內(nèi)殼之間形成間隙，該間隙與外殼2和內(nèi)殼之間的間隙類似，能夠由絕緣泡沫填充。
另外，除了所述蒸發(fā)器3之外，所述冷卻裝置1還包括冷卻單元，該冷卻單元包括冷凝器和熱交換器(二者都沒有示出)。所述熱交換器例如可為雙管熱交換器。所述冷卻單元可包括具有兩個單獨(dú)壓縮機(jī)循環(huán)的級聯(lián)系統(tǒng)。在高溫側(cè)，例如采用冷卻劑R404A，室溫下該冷卻劑R404A在冷凝器處變?yōu)橐后w，在階梯式熱交換器中采用對低溫側(cè)進(jìn)行冷卻的冷卻劑，例如R508B。冷卻劑R508B在階梯式熱交換器中變成液體，然后被注射到蒸發(fā)器板中。
在一個優(yōu)選實(shí)施例中(然而在附圖中沒有示出該優(yōu)選實(shí)施例)，所述內(nèi)殼3還在內(nèi)表面上、特別是在內(nèi)壁上，包括合適的貯藏裝置，可將相應(yīng)形狀的存放裝置或存放托架插入到該貯藏裝置中，以相應(yīng)地將所述內(nèi)室4提供的空間調(diào)節(jié)成滿足要求或適于需要冷卻的物體?？稍O(shè)想將存放裝置的數(shù)量多少調(diào)節(jié)成適于上述被分成多個區(qū)段5a至5d的內(nèi)側(cè)門。
圖2以截面圖示例性表示所述蒸發(fā)器板3a、3b、3c中的一個蒸發(fā)器板。所述板3a實(shí)質(zhì)上由兩個不同厚度的不銹鋼板9和10組成。例如，板10的厚度為2.5毫米，板9的厚度為1毫米。
在制造過程中，上下疊置地放置板9和板10，并進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過密封焊縫8(焊線)至少部分地連接所述相互鄰近的板9和板10的外部區(qū)域。而且，采用點(diǎn)焊以給定的間隔形成焊點(diǎn)6，用于連接所述兩塊板9和板10。
下面通過引入例如壓強(qiáng)約為150巴的壓縮空氣使所述兩塊鋼板中較薄的板9在所述焊縫6或所述焊點(diǎn)8之間稍微拱起，從而在所述板9和板10之間形成供冷卻劑通過的通道14。所述焊縫8在所述板9和板10的側(cè)邊緣區(qū)域內(nèi)形成所述通道14的邊界。如下面將要描述的那樣，為了形成用于冷卻劑的從入口延伸到出口的通道，可設(shè)置附加的焊縫或焊線。
如此布置所述焊點(diǎn)6，使得所述薄鋼板9可形成所需的拱形。從而形成限定的通路通道14。此外，所述蒸發(fā)器3的結(jié)構(gòu)得以穩(wěn)定。因?yàn)樗霭?的所述放大了的表面特別適于將蒸發(fā)熱從所述冷卻室傳輸給所述冷卻劑，所以在所述冷卻裝置的所述蒸發(fā)器板3a、3b和3c的布置中，可使所述拱起的薄板9的表面指向內(nèi)部。然而，如有需要，也可使該變形了的表面指向所述外殼2。
圖3以頂視圖表示所述側(cè)向布置的蒸發(fā)器板3a、3b中的一個蒸發(fā)器板。在薄板平面內(nèi)上下疊置的這兩塊鋼板，通過沿幾乎整個周向區(qū)域的焊縫8相互連接在一起。此外，所述蒸發(fā)器板3a包括作為上下疊置的板之間的附加連接的焊點(diǎn)6。通過使上下疊置的板中的至少一塊板拱起而形成通道14用于供冷卻劑通過，該通道在所述焊點(diǎn)6和焊線8之間，從入口11穿過所述蒸發(fā)器板3a延伸到出口12。
此外，焊線或焊縫7從邊緣區(qū)域向內(nèi)部延伸，用以將所述冷卻劑通過所述蒸發(fā)器板3a的通路形成為可能的大致蛇形或彎曲的通路。冷卻劑通過入口11從頂部供應(yīng)，并向著所述蒸發(fā)器板3a下部區(qū)域內(nèi)的出口12的方向流動通過所述通道14。通過所述的焊點(diǎn)6和所述的焊線7，所述冷卻劑在流動通過所述蒸發(fā)器板3a時，分布到所述板的幾乎整個表面上。這樣，在幾乎整個表面上實(shí)現(xiàn)了均勻的溫度，并從而實(shí)現(xiàn)了高效的冷傳導(dǎo)。
所述焊線7從所述板的側(cè)向邊緣向著中心的方向稍微向下方傾斜延伸(并使其繼續(xù)延伸)，用于避免所述冷卻劑在流動過程中發(fā)生回流。所述通道14的下邊界13以及相關(guān)的焊縫也朝著所述出口12的方向傾斜，用于確保所述冷卻劑的可靠流出。
這些措施特別重要，這是因?yàn)橥ㄟ^這一方式，從所述冷卻裝置的壓縮機(jī)帶走的油不會回流，而是被清除。在所述蒸發(fā)器中的油層會降低裝置的熱傳導(dǎo)和輸出。
而且，為了解決這一問題，除了準(zhǔn)備用于所述冷卻系統(tǒng)運(yùn)行的冷卻劑之外，還可摻混另外的冷卻劑，用于提高所述冷卻劑與油的可混合性。例如合成油(如聚醚油)僅與合成冷卻劑可相容。在本例中，采用乙烷作為附加的冷卻劑?？砂凑赵O(shè)定的比例(近似達(dá)到約百分之5、6)將乙烷添加到冷卻劑R508B中，而使混合物變成易燃的。乙烷/R508B的混合物還比純R508B具有更好的效率。通過添加乙烷，確保了油與冷卻劑的可混合性并改善了油從蒸發(fā)器到壓縮機(jī)的返回。
在圖4中，以頂視圖示出了頂蓋側(cè)的蒸發(fā)器板3c。該蒸發(fā)器板3c也由兩塊相對于板平面上下疊置的特種鋼板組成，它們中的至少一塊拱起，從而在連接點(diǎn)或線之間形成用于冷卻劑流動的通道。通過中間的供應(yīng)線路15將所述冷卻劑供應(yīng)到所述蒸發(fā)器板3c中。在這些上下疊置的板的邊緣區(qū)域內(nèi)，通過焊縫8使所述特種鋼板相互連接。通過連接所述鋼板的所述線形焊接連接7和焊點(diǎn)6，使正通過的冷卻劑盡可能均勻地分布到所述板3c的較大表面積上。
通過由進(jìn)口11(見圖2)連接到所述側(cè)向蒸發(fā)器板3a和3b的兩個出口16，將冷卻劑供應(yīng)到所述蒸發(fā)器3的側(cè)向區(qū)域內(nèi)。因此，通過一個入口經(jīng)由所述頂蓋側(cè)蒸發(fā)器板3c，向所述每一塊側(cè)向布置的蒸發(fā)器板3a和3b提供所述冷卻劑。
所述冷卻劑流動通過所述側(cè)向板3a、3b后排出，并被供應(yīng)到雙管熱交換器中。所述冷卻劑在進(jìn)入所述熱交換器時還具有相當(dāng)?shù)偷臏囟?，?90℃。在所述熱交換器中，所述冷卻劑被加熱并隨后被饋送到所述壓縮機(jī)中。
所述蒸發(fā)器板3a、3b和3c中的每個都包括實(shí)際上在整個表面上延伸的通道14。這樣，就形成盡可能大的、并在溫度分布方面相當(dāng)均勻的表面，由此實(shí)現(xiàn)了對所述冷卻裝置1的所述內(nèi)室的冷卻。
可采用合適的已知冷卻劑用于所述冷卻系統(tǒng)的運(yùn)行。特別地，在本發(fā)明范圍內(nèi)，將采用蒸發(fā)溫度低至-100℃的冷卻劑。
權(quán)利要求
1.一種冷卻系統(tǒng)(1)，其包括絕熱外殼(2)以及具有蒸發(fā)器(3)的冷卻單元，該冷卻系統(tǒng)的特征在于，所述蒸發(fā)器(3)包括至少一塊平面形狀的蒸發(fā)器板(3a、3b、3c)，該蒸發(fā)器板包括至少兩塊這樣形狀的并相互連接的板(9、10)，從而在所述板(9、10)之間形成用于冷卻劑的通道(14)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述板(9、10)通過焊接相互連接。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的冷卻系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述板(9、10)通過焊縫(7、8)和/或焊點(diǎn)相互連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的冷卻系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述焊縫(7、8)布置成這樣，使得在所述板(9、10)之間形成的用于所述冷卻劑的所述通道(14)大致呈蛇形或彎曲延伸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的冷卻系統(tǒng)(1)，其特征在于，與所述通道(14)鄰接的所述焊縫(7)布置和/或傾斜成這樣，使得所述冷卻劑能在重力的作用下流出，而沒有回流。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的冷卻系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述蒸發(fā)器板(3a、3b、3c)包括至少一個用于所述冷卻劑的進(jìn)口(11)以及至少一個用于所述冷卻劑的出口(12)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6或7中的任一項(xiàng)所述的冷卻系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述蒸發(fā)器板(3a、3b、3c)的所述板(9、10)中的至少一塊板由特種鋼、特別是不銹鋼制成。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的冷卻系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述蒸發(fā)器板(3a、3b、3c)的所述兩個連接的板(9、10)由特種鋼、特別是不銹鋼制成。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的冷卻系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述板的至少一塊板(9)發(fā)生塑性變形從而形成具有所述板(9、10)之間的間隙的區(qū)域，這些區(qū)域形成所述通道(14)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的冷卻系統(tǒng)(1)，其特征在于，在所述焊縫和/或焊點(diǎn)之間形成具有所述板(9、10)之間的間隙的所述區(qū)域。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的冷卻系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述板(9、10)具有不同厚度。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的冷卻系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述冷卻系統(tǒng)(1)包括內(nèi)殼，該內(nèi)殼用于形成存儲需要冷卻的物品的內(nèi)室，且所述內(nèi)殼至少部分地由所述平面形蒸發(fā)器(3)形成。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的冷卻系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述蒸發(fā)器(3)包括至少兩塊蒸發(fā)器板(3a、3b)，這兩塊蒸發(fā)器板(3a、3b)至少部分地形成所述內(nèi)殼的側(cè)向區(qū)域。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的冷卻系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述蒸發(fā)器(3)包括至少一塊另外的蒸發(fā)器板(3c)，該另外的蒸發(fā)器板(3c)至少部分地形成所述內(nèi)殼的頂蓋側(cè)區(qū)域。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14中的任一項(xiàng)所述的冷卻系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述側(cè)向蒸發(fā)器板(3a、3b)中的至少一塊板包括焊縫(7、13)，使得所述冷卻劑能從布置在所述蒸發(fā)器板(3a、3b)的頂部區(qū)域中的入口(11)流出到布置在所述蒸發(fā)器板(3a、3b)的下部區(qū)域中的出口(12)，而沒有回流。
16.根據(jù)權(quán)利要求13至15中的任一項(xiàng)所述的冷卻系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述內(nèi)殼包括在所述內(nèi)部表面上，特別是在側(cè)壁上的貯藏裝置，用于存放需要冷卻的物品的存放裝置可插入到該貯藏裝置中。
17.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的冷卻系統(tǒng)(1)，其特征在于，為了提高所述冷卻劑與油的可混合性，可將附加的冷卻劑摻混到用于所述冷卻系統(tǒng)(1)運(yùn)行的所述冷卻劑中。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的冷卻系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述摻混的冷卻劑包括乙烷。
19.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的冷卻系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述冷卻系統(tǒng)(1)包括熱交換器，該熱交換器作為獨(dú)立于所述外殼(2)的模件而固定在所述外殼上，且連接到所述蒸發(fā)器(3)上。
20.用于制造根據(jù)權(quán)利要求1至19中的任一項(xiàng)所述的冷卻系統(tǒng)(1)的蒸發(fā)器板(3a、3b、3c)的方法，其特征在于以下步驟提供至少兩塊板(9、10)；使所述板的表面相互對齊；通過將所述板焊接在一起而連接所述板(9、10)；以及通過將空氣引入到所述板之間而在所述板之間形成通道(14)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，通過線焊和/或點(diǎn)焊使所述板(9、10)相互連接。
22.根據(jù)權(quán)利要求20或21中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，以特別地壓強(qiáng)約為150巴的壓縮空氣的形式，將所述空氣吹入到所述板(9、10)之間，以使所述板中的至少一塊板(9)塑性變形，用于形成用于所述冷卻劑的通道(14)。
23.根據(jù)權(quán)利要求20至22中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述板(9、10)由不銹鋼制造而成。
24.根據(jù)權(quán)利要求20至23中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述板(9、10)具有不同厚度。
25.根據(jù)權(quán)利要求20至24中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過引入空氣，使所述板中的至少一塊板(9)發(fā)生塑性變形，從而形成具有所述板(9、10)之間的間隙的區(qū)域，這些區(qū)域形成所述通道(14)。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的冷卻系統(tǒng)(1)，其特征在于，在所述焊縫和/或焊點(diǎn)之間形成具有所述板(9、10)之間的間隙的所述區(qū)域。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種冷卻系統(tǒng)，其包括大致由單獨(dú)的蒸發(fā)器板(3a)組成的呈平面形狀的蒸發(fā)器。每塊蒸發(fā)器板包括兩塊不同厚度的高級鋼板(9和10)，通過焊點(diǎn)(6)和焊縫(8)將這兩塊板(9和10)組裝在一起。在所述高級鋼板(9和10)之間，形成冷卻劑流動通過的通道(14)。優(yōu)選地，所述蒸發(fā)器形成制冷設(shè)備內(nèi)殼的一部分。通過將板(9和10)焊接在一起而制成蒸發(fā)器板。隨后，將壓縮空氣吹入到板(9和10)之間，使所述兩塊板(9、10)中較薄的板變彎曲，從而形成用于冷卻劑的通道(14)。
文檔編號F25D23/02GK1842684SQ200580000998
公開日2006年10月4日 申請日期2005年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月14日
發(fā)明者阿德米森·平托, 斯特凡·比倫, 京特·瓦格納 申請人:多米蒂克有限公司