[发明专利]多级单侧预冷的叠层交错微通道节流换热制冷器

说明书

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。

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。