冷凝机构及制冷设备的制作方法

1.本技术涉及制冷技术领域，例如涉及一种冷凝机构及制冷设备。


背景技术：

2.目前，随着生物医疗产业的快速发展，生物样品和医学试剂等需要低温存储的材料对制冷设备的要求越来越高，制冷设备的制冷效率和稳定性直接影响被存储材料的有效性，而制冷设备的冷凝机构又与制冷设备的性能息息相关。
3.现有技术公开了一种冷凝机构，制冷机的冷头伸入冷凝腔内，且冷头上设有固定的翅片，热管内气态的相变工质通入冷凝腔内后与冷头和翅片发生热交换，使气态的相变工质冷凝相变为液态。
4.在实现本公开实施例的过程中，发现相关技术中至少存在如下问题：翅片固定于冷头上，仅可以增加气态相变工质和冷头的热交换面积，冷凝机构的冷凝效果不佳，难以满足冷凝机构的需求。


技术实现要素：

5.为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。所述概括不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围，而是作为后面的详细说明的序言。
6.本公开实施例提供一种冷凝机构及制冷设备，以解决翅片的功能单一、冷凝机构的冷凝效果不佳的问题。
7.在一些实施例中，所述冷凝机构包括：
8.冷凝腔；
9.热管，内部充填有相变工质，所述热管的两端均连通于所述冷凝腔；所述热管通过一端向所述冷凝腔内排气，通过另一端从所述冷凝腔回液；
10.制冷机装置，包括冷头；部分或全部所述冷头位于所述冷凝腔内，所述冷头向所述冷凝腔内传递冷量；
11.翅片装置，一个或多个所述翅片装置可旋转地设置于所述冷头，气态的相变工质通入所述冷凝腔可带动所述翅片装置旋转。
12.可选的，所述翅片装置包括：
13.翅片，被构造为扇叶形状；
14.转动座，被构造为圆环形状板件，多个所述翅片均匀地环绕所述转动座设置，且每一所述翅片的一端固定于所述转动座；
15.所述转动座套设于所述冷头且可相对于所述冷头转动。
16.可选的，所述翅片的表面设有引流部，所述引流部用以引导液态相变工质流出所述翅片。
17.可选的，所述引流部包括多个微肋；
18.多个所述微肋平行设置且相邻所述微肋的间距相同或相异，相邻所述微肋构成引流槽。
19.可选的，所述微肋沿所述翅片的长度方向延伸成型；
20.所述微肋被构造横截面为矩形.三角形或者拱形的条形凸起，且同一所述翅片上的微肋的横截面相同或相异，相邻所述翅片上的所述微肋的横截面相同或相异。
21.可选的，所述冷头被构造为柱体形状，且所述冷头设有环形滑轨，所述环形滑轨环绕所述冷头的位于所述冷凝腔内的侧面设置；
22.所述转动座套设于所述滑轨，且两者可构成转动配合连接。
23.可选的，多个所述环形滑轨沿所述冷头的轴线均匀地设置于所述冷头的侧面；
24.每一所述环形滑轨配置一相适配的所述翅片装置。
25.可选的，所述热管为重力热管；所述热管的向所述冷凝腔内通气的一端的水平高度大于从所述冷凝腔回液的一端的水平高度。
26.可选的，所述冷凝机构还包括应急排出组件，所述应急排出组件包括：
27.应急排气口，设置于所述冷凝腔的顶部；和/或，
28.应急排液口，设置于所述冷凝腔的底部。
29.在一些实施例中，所述制冷设备包括上述任一实施例所述的冷凝机构。
30.本公开实施例提供的，可以实现以下技术效果：
31.气态相变工质从热管的一端通入冷凝腔后，吸收冷头的冷量相变为液态；同时，翅片装置可转动地设置于冷头上，翅片装置本身能够增大气态相变工质和冷头的热交换面积，并且当气态相变工质通入冷凝腔时气流带动翅片装置转动，翅片装置转动时增强了冷凝腔内的气流扰动，加速气态相变工质的冷凝，从而提高冷凝机构的换热效果。冷凝后的液态相变工质从热管的另一端回到热管，热管内的液态相变工质向外界传递冷量后蒸发为气态并继续从热管的一端进入冷凝腔。
32.以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的，不用于限制本技术。
附图说明
33.一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件示为类似的元件，附图不构成比例限制，并且其中：
34.图1是本公开实施例提供的冷凝机构的结构示意图；
35.图2是本公开实施例提供的翅片装置的结构示意图；
36.图3是本公开实施例提供微肋的一种截面图；
37.图4是本公开实施例提供微肋的另一种截面图；
38.图5是本公开实施例提供微肋的另一种截面图。
39.附图标记：
40.10：制冷机装置；11：冷头；20：冷凝腔；30：翅片装置；31：转动座；32：翅片；321：微肋；322：引流槽；40：热管。
具体实施方式
41.为了能够更加详尽地了解本公开实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本公开实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本公开实施例。在以下的技术描述中，为方便解释起见，通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。然而，在没有这些细节的情况下，一个或多个实施例仍然可以实施。在其它情况下，为简化附图，熟知的结构和装置可以简化展示。
42.本公开实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开实施例的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
43.本公开实施例中，术语“上”、“下”、“内”、“中”、“外”、“前”、“后”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。这些术语主要是为了更好地描述本公开实施例及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本公开实施例中的具体含义。
44.另外，术语“设置”、“连接”、“固定”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开实施例中的具体含义。
45.除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。
46.本公开实施例中，字符“/”表示前后对象是一种“或”的关系。例如，a/b表示：a或b。
47.术语“和/或”是一种描述对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，a和/或b，表示：a或b，或，a和b这三种关系。
48.需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开实施例中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
49.结合图1-5所示，本公开实施例提供了一种冷凝机构，包括冷凝腔20、热管40、制冷机装置10和翅片装置30。其中，热管40的内部充填有相变工质，热管40的两端均连通于冷凝腔20；热管40通过一端向所述冷凝腔20内排气，通过另一端从冷凝腔20回液；制冷机装置10包括冷头11，部分或全部冷头11位于冷凝腔20内，冷头11向冷凝腔20内传递冷量；一个或多个翅片装置30可转动地设置于冷头11，气态的相变工质通入冷凝腔20可带动翅片装置30旋转。
50.采用本公开实施例提供的冷凝机构，气态相变工质从热管40的一端通入冷凝腔20后，吸收冷头11的冷量相变为液态；同时，翅片装置30可转动地设置于冷头11上，翅片装置30本身能够增大气态相变工质和冷头11的热交换面积，并且当气态相变工质通入冷凝腔20时气流带动翅片装置30旋转，翅片装置30旋转时增强了冷凝腔20内的气流扰动，加速了气态相变工质的冷凝，从而提高了冷凝机构的换热效果。冷凝后的液态相变工质从热管40的另一端回到热管40，热管40内的液态相变工质向外界传递冷量后蒸发为气态并继续从热管
40的一端通入冷凝腔20。
51.在一些实施例中，制冷机装置10采用脉管制冷机，脉管制冷机主要有g-m型和斯特林型，其制冷效应均来自于工质的绝热膨胀。g-m型脉管制冷机通过切换阀将系统在高低压气源之间切换以产生冷量，斯特林型脉管制冷机通过压缩机产生压力波推动进行循环以产生冷量。制冷机装置10通过冷头11将产生的冷量传递至外部的用冷设备。
52.可选的，部分冷头11伸入冷凝腔20内，制冷机装置10通过冷头11向冷凝腔20内传递冷量，或者，全部冷头11伸入冷凝腔20内，这样能够增大气态相变工质和冷头11的换热面积。
53.在一些实施例中，如图2所示，翅片装置30包括翅片32和转动座31。其中，翅片32被构造为扇叶形状；转动座31被构造为圆环形状板件，多个翅片32均匀地环绕转动座31设置，且每一翅片32的一端固定于转动座31；转动座31套设于冷头11且可相对于冷头11转动。
54.这样，无需增设驱动装置如电机等驱动转动座31转动，当热管40中的气态相变工质通入冷凝腔20时，气流产生的风力作用于翅片32上，并通过翅片32作用于转动座31上，使转动座31相对于冷头11转动，这样转动座31转动时带动所有翅片32同步转动，此时翅片装置30起到类似于风扇的作用，多个翅片32旋转增强了冷凝腔20内的气流扰动，加速气态相变工质的冷凝。
55.可选的，翅片32采用铝、铜或钢等热传导性能优异的金属材质制成。这样能够提高翅片32和气态相变工质的换热效果。
56.进一步地，可选的，多个翅片32设置于转动座31的同一侧底面上，或者，多个翅片32设置于转动座31的侧面上；相邻翅片32的间距相同，如此均匀布设可以使转动座31转动时保持动平衡。
57.更进一步地，可选的，每一翅片32的两端分为大端和小端，通过焊接将翅片32的小段固定于转动座31上，翅片32的大端悬空设置，这样便于热管40的气态相变工质通入冷凝腔20后，气流通过翅片32的大端带动转动座31转动。
58.更进一步地，可选的，翅片32的小端可拆卸的连接于转动座31。这样，能够根据热管40中气态相变工质的流量安装不同类型的翅片32。例如，若热管40内气态相变工质的流量较大，则通入冷凝腔20时产生的气流较大时，可以将换热面积较小的翅片32拆下更换为换热面积较大的翅片32，从而增大气态相变工质和冷头11的换热面积；若热管40内气态相变工质的流量较小，则通入冷凝腔20时产生的气流较小时，可以将换热面积较大的翅片32拆下更换为换热面积较小的翅片32，从而使较小的气流也能通过翅片32带动转动座31转动。
59.示例性的，转动座31沿自身圆周方向在底面上均匀地设置多个安装孔，翅片32的小端设有与安装孔相适配的螺接孔，使用螺栓紧固件穿过螺接孔可将翅片32固定于转动座31的安装孔上，这样便于拆卸翅片32。
60.又一示例性的，转动座31沿自身圆周方向在板面上均匀地设置多个卡槽，翅片32的小端设有与卡槽相适配的卡块，卡块和卡槽可构成卡接配合连接，这样可以方便地将翅片32卡接于转动座31上。
61.更进一步地，可选的，冷凝腔20内设有风速传感器，风速传感器用来监测气态相变工质通入冷凝腔20时产生的气流大小，当气流的大小与翅片32的尺寸不匹配，例如气流较
小但翅片32较大时，风力不足以带动翅片32旋转，可以更换换热面积较小的翅片32。
62.在一些实施例中，冷头11被构造为柱体形状，且冷头11设有环形滑轨，环形滑轨环绕冷头11的位于冷凝腔20内的侧面设置；转动座31套设于滑轨，且两者可构成转动配合连接。这样，转动座31可沿着环形滑轨转动，转动座31转动时带动所有翅片32转动，所有翅片32转动时可增强冷凝腔20内的气流扰动，从而加速气态相变工质的冷凝。
63.可选的，环形滑轨被构造为环绕冷头11的环形凹槽，转动座31被构造为圆环形的板件，环形凹槽的直径与转动座31的内圆环的直径相适配，环形凹槽的横截面被构造为矩形，且环形凹槽的槽宽与转动座31的厚度相适配。这样，转动座31可以套设于环形凹槽内。
64.进一步地，可选的，环形凹槽内充填有润滑油脂，可以减小转动座31在环形凹槽内转动时的摩擦，使转动座31的转动更顺畅。环形凹槽的一侧内槽壁上设置有防脱凸起，转动座31的底面上设置有环绕底面的防脱槽，当转动座31套设于环形凹槽内时，环形凹槽侧壁上的防脱凸起陷入防脱槽中，这样能够防止转动座31转动时从环形凹槽内脱出。
65.更进一步地，可选的，转动座31由两个半圆环插接组成，两个半圆环之一设有插块，两个半圆环之另一设有插槽，插块和插槽可构成插接配合连接，从而使两个半圆环插接于一体构成转动座31。两个插块分别设置于一个半圆环两端的端面上，两个插槽分别设置于另一个半圆环两端的端面上，并且插槽和插块的位置相对应、插块长度和插槽的深度相对应，这样两个半圆环插接于一体时没有明显缝隙。使用时可先将一个半圆环卡在环形凹槽的一部分内，然后将另一个半圆环卡在环形凹槽的另一部分内，最后将两者插接于一体构成转动座31，这样便于将转动座31安装在环形滑轨上。
66.可选的，多个环形滑轨沿冷头11的轴线均匀地设置于冷头11的侧面；每一环形滑轨配置一相适配的翅片装置30。这样，当气态相变工质通入冷凝腔20时，气流带动多个翅片装置30同时旋转，每一个翅片装置30具有一组翅片32，多组翅片32旋转时相较于一组翅片32旋转能够带来更剧烈的气流扰动，进一步加速了气态相变工质的冷凝，从而进一步提高了冷凝机构的换热效果。
67.进一步地，可选的，冷头11包括柱体部和邻接于柱体部的圆头部，其中圆头部全部位于冷凝腔20内部，柱体部全部位于冷凝腔20外部，或者，柱体部与圆头部邻接的部分位于冷凝腔20内部。由于圆头部的横截面从顶端到圆头部与柱体部邻接的位置逐渐增大，则多个从圆头部顶端沿冷头11的轴线设置的环形滑轨的直径逐渐增大。由于每个环形滑轨的直径不相同，则套设于不同滑轨的转动座31的大小，以及每一转动座31上的翅片32的数量可根据环形滑轨的直径做出适应性改变。
68.示例性的，四个直径逐渐增大的环形滑轨沿冷头11的轴线从圆头部的顶端向圆头部与柱体部邻接的位置依次设置，每一环形滑轨配置一个相适配的转动座31，四个转动座31上的翅片32依次为三个、四个、五个和八个。
69.在一些实施例中，如图1所示，热管40为重力热管，热管40的向冷凝腔20内通气的一端的水平高度大于从冷凝腔20回液的一端的水平高度。热管40采用重力热管，热管40内低温的液态相变工质与用冷设备热交换后蒸发相变为气态，气态相变工质沿着热管40从热管40的两端中水平高度较高的一端进入冷凝腔20，气态相变工质与冷头11热交换，且产生的气流带动翅片装置30旋转，翅片装置30旋转时可增强冷凝腔20内的气流扰动，加速气态相变工质的冷凝，在重力作用下，冷凝后的液态相变工质从热管40的两端中水平高度较低
的一端进入回流至热管40内，实现相变工质的循环。
70.可选的，冷凝腔20的侧面上部或顶面设有通气口，冷凝腔20的侧面下部或底面设有回液口，热管40的两端分别连通于通气口和回液口。
71.示例性的，冷凝腔20被构造为矩形腔体，冷凝腔20整体水平设置，冷头11穿过冷凝腔20地一侧面伸入冷凝腔20内，通气口设置于冷凝腔20的与冷头11相对的侧面的上部，回液口和通气口设置于同一侧面且位于该侧面的下部。这样，热管40中的气态相变工质从通气口通入冷凝腔20，产生从左向右的气流带动翅片装置30转动，翅片装置30转动时增强冷凝腔20内的气流扰动，加速气态相变工质的冷凝。冷凝后的液态相变工质从回液口回流至热管40中。
72.示例性的，冷头11穿过冷凝腔20地一侧面伸入冷凝腔20内，回液口设置于冷凝腔20的顶面，回液口设置于冷凝腔20的底面。热管40中的气态相变工质从通气口通入冷凝腔20，产生从上向下的气流带动冷头11上的翅片装置30转动，冷凝腔20内的液态相变工质也可以快速地从回液口回流至热管40内。
73.可选的，冷凝腔20的顶部开设有应急排气口，应急排气管道的一端通过应急排气口连通于冷凝腔20，应急排气管的另一端连通于临时储气罐。应急排气管道设有第一电磁阀，第一电磁阀在打开的情况下，冷凝腔20内的气态相变工质可流向临时储气罐。
74.进一步地，可选的，冷凝腔20内设有气压传感器，气压传感器用于监测冷凝腔20内气态相变工质的气压。
75.更进一步地，可选的，气压传感器和第一电磁阀均电连接于排气控制器，气压传感器用于向排气控制器发送冷凝腔20内的气压信号，排气控制器根据气压信号控制第一电磁阀的状态。
76.示例性的，当气压传感器监测到冷凝腔20内的气压超过预设气压值，并将气压信号发送至排气控制器后，排气控制器控制第一电磁阀开启，冷凝腔20内的气态相变工质流向临时储气罐内。这样能够对冷凝腔20进行应急排气，保障冷凝机构的正常运行。
77.可选的，冷凝腔20的底部开设有应急排液口，应急排液管道的一端通过应急排液口连通于冷凝腔20，应急排气管的另一端连通于临时储液罐。应急排液管道设有第二电磁阀，第二电磁阀在打开的情况下，冷凝腔20内的液态相变工质可流向临时储液罐。
78.进一步地，可选的，冷凝腔20内设有液位传感器，液位传感器用于监测冷凝腔20内液态相变工质的液位高度。
79.更进一步地，可选的，液位传感器和第二电磁阀均电连接于排液控制器，液位传感器用于向排液控制器发送冷凝腔20内的液位信号，排液控制器根据液位信号控制第二电磁阀的状态。
80.示例性的，当液位传感器监测到冷凝腔20内的液位超过预设液位高度值，并将液位信号发送至排液控制器后，排液控制器控制第二电磁阀开启，冷凝腔20内的液态相变工质流向临时储液罐内。这样能够对冷凝腔20进行应急排液，保障冷凝机构的正常运行。
81.在一些实施例中，翅片32的表面设有引流部，引流部用以引导液态相变工质流出翅片32。通过设置翅片32增大了气态向变工质和冷头11的热交换面积，气态相变工质通过热交换相变为液态相变工质的同时，不可避免地在翅片32的表面附着液膜，在引流部的作用下，引导液态相变工质流出翅片32，防止附着于翅片32上的液态相变工质影响翅片装置
30转动时的动平衡、影响气态翅片32和气态相变工质的热交换效果。
82.可选的，引流部包括多个相互平行设置的微肋321，相邻微肋321的间距相同或相异，相邻微肋321构成引流槽322。这样，附着于翅片32上的液态相变工质能够沿着引流槽322快速流出翅片32，同时随着液态相变工质在引流槽322内的积聚，在液体表面张力的作用下，构成引流槽322的两个微肋321的顶端的液膜的厚度大大减薄，能够起到减小热阻，增强气态相变工质和翅片32的热交换。并且，微肋321也起到了强化翅片32表面的作用。
83.进一步地，可选的，如图3-5所示，微肋321沿翅片32的长度方向延伸成型；微肋321被构造横截面为矩形、三角形或者拱形的条形凸起，且同一翅片32上的微肋321的横截面相同或相异，相邻翅片32上的微肋321的横截面相同或相异。例如，同一翅片32上的微肋321全部为矩形截面的条形凸起，或者，同一翅片32上的微肋321为矩形截面的条形凸起和三角形截面的条形凸起相间分布。又例如，同一转动座31上的相邻翅片32上的微肋321的横截面全部为拱形。
84.本公开实施例提供了一种制冷设备，包括上述任一实施例中的冷凝机构。
85.以上描述和附图充分地示出了本公开的实施例，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施例可以包括结构的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施例的部分和特征可以被包括在或替换其他实施例的部分和特征。本公开的实施例并不局限于上面已经描述并在附图中示出的结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。