一种冷却装置及使用该冷却装置的制冷系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种冷却装置及使用该冷却装置的制冷系统。


背景技术：

2.散热是国民生产中不可或缺的一个门类，采用冷却装置对相应的工作液即被冷却介质进行冷却是一种重要的冷却方式，在化工、暖通、制冷、电力、冶炼等各个行业得到广泛的应用。
3.从被冷却介质的循环方式上讲，冷却装置可分为开式冷却装置和闭式冷却装置。开式冷却装置是指被冷却介质在被冷却过程中与外界环境接触，具体是将被冷却介质喷淋在冷却装置内的填料上，使部分被冷却介质蒸发吸热，对未蒸发的被冷却介质进行吸热降温，由于与外界环境接触和不断蒸发，被冷却介质不可避免的会被污染和浓度不断升高，导致其应用场所受限，对于对介质清洁度或成分有要求的场合，则需要将开式冷却装置与换热器配合使用，使被冷却介质在换热器内流动，开式冷却装置则用于产出冷却液，利用冷却液作为载冷剂对换热器内的被冷却介质进行冷却，系统复杂、成本、能耗和故障率高。闭式冷却装置则不存在上述问题，如申请公布号为cn111006419a、申请公布日为2020年04月14日的中国发明专利公开的一种一体化水冷冷水模块机组，包括外壳以及设置在外壳内的喷淋器、冷却填料层、冷却水箱、列管浸泡式冷凝器（即换热器），工作时，喷淋器将冷却液喷淋在冷却填料层上冷却降温，降温后的冷却液下落被收集在冷却水箱内，列管浸泡式冷凝器设置在冷却水箱内，被冷却介质在列管浸泡式冷凝器内流动，冷却液在冷却水箱内与列管式冷凝器热交换实现对被冷却介质的冷却。
4.列管式冷凝器水平布置在冷却水箱内，冷却水箱表面被冷却的低温冷却水在同一水平面沿垂直方向向下运动，与冷媒列管逐层换热，即，冷却水沿列管式冷凝器面积较大的一侧流过列管式冷凝器，冷却液不集中，流速较低，导致冷却装置存在冷却效率低的问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种冷却装置，以解决现有技术中冷却装置存在的冷却效率低的问题。本实用新型的目的还在于提供一种使用上述冷却装置的制冷系统。
6.为实现上述目的，本实用新型所提供的冷却装置的技术方案是：
7.一种冷却装置，包括外壳，风机用于引导气流通过外壳，喷淋装置，换热体由换热管折弯或者多个换热管接续和/或排列连接而形成立体结构，具有供被冷却介质流通的被冷却介质流道，所述外壳内设有冷却液流道，或者在换热体外设置独立壳体而形成所述冷却液流道，所述冷却液流道的出口与所述喷淋装置连通，设定冷却液流道的流向为第一方向，与第一方向垂直的方向为第二方向，所述换热体的换热管具有沿第二方向延伸的横流段，所述横流段在第一方向上的横截面小于在第二方向上的横截面。
8.有益效果是：冷却装置工作时，由喷淋装置所喷洒并落下的冷却液进入冷却液流道内，与换热体进行横向换热，同时，浸没式换热还能够有效减少结垢的产生，另外，由于换
热体的横流段在第一方向上的横截面小于在第二方向上的横截面，由此使得冷却液能够集中并以较快的速度流过换热管组，实现高效的换热。
9.作为进一步的改进，所述换热体包括由沿第一方向并列布置的多个换热管组成的换热管组，所述换热体还包括设置在换热管组两端的管箱，所有换热管的同一端通过对应设置的管箱连通，管箱的内腔和换热管组的内腔共同构成所述被冷却介质流道。
10.有益效果是：通过采用管箱和换热管组配合的结构，保证换热体具有较为简单的结构的同时，还可以使换热体具有尽可能多的横流段。
11.作为进一步地改进，至少一个管箱内设置有折流板，所述折流板将对应管箱的内腔分隔为独立的空间，使得被冷却流道为具有在第二方向折返结构的流道。
12.有益效果是：设置折流板使得被冷却介质流道为在第二方向上折返的流道，被冷却介质在被冷却介质流道内具有更长的流动路径和更高的流速，从而实现更加彻底的换热冷却。
13.作为进一步地改进，所述被冷却介质的流向与冷却液的流向相逆。
14.有益效果是：采用逆流式实现更加充分的换热冷却，获得更低的被冷却介质温度。
15.作为进一步地改进，在换热体外设置独立壳体而形成所述冷却液流道，所述独立壳体包括设置在两管箱两侧的两个封板，两封板与两管箱相背的两侧壁配合形成所述冷却液流道。
16.有益效果是：封板直接与管箱的外壁配合围成冷却液流道，使得冷却装置的结构更加简单。
17.作为进一步地改进，所述冷却装置还包括用于收集冷却装置所喷淋的冷却液的冷却液槽，所述冷却液流道浸没在冷却液槽中。
18.有益效果是：冷却液流道浸没在冷却液槽中，降低对冷却液流道的密封等级要求，提高冷却装置生产制造的方便性。
19.作为进一步地改进，所述冷却液流道的入口处设置有过滤结构。
20.有益效果是：设置过滤结构对将与换热体接触热交换的冷却液进行净化处理，有效减少在换热体上产生结垢及污物。
21.作为进一步地改进，所述冷却液流道的出口处设置有多孔均流板。
22.有益效果是：设置多孔均流板，使得冷却液能够在第二方向上均匀分布地从冷却液流道流出，尽可能地保证冷却液在冷却液流道内均匀流动，提高换热效率。
23.作为进一步地改进，所述外壳内设置有用于收集冷却液的冷却液槽，所述冷却液槽上部设置有导流板，导流板上设置有供冷却液通过以流至冷却液槽内的过液孔，所述冷却液槽具有出液口，所述出液口和所述过液孔在水平方向上错位布置，过液孔与出液口之间的流道构成所述外壳内设置的冷却液流道。
24.有益效果是：设置冷却液槽和导流板在外壳内围成冷却液流道，将换热体直接浸没在冷却液槽内实现高效换热。
25.为实现上述目的，本实用新型所提供的制冷系统的技术方案是：
26.一种制冷系统，包括冷媒输送管路，冷却装置，冷媒输送管路将冷媒作为被冷却介质输送至冷却装置内进行冷凝或冷却，冷却装置包括外壳，风机用于引导气流通过外壳，喷淋装置，换热体由换热管折弯或者多个换热管接续和/或排列连接而形成立体结构，具有供
被冷却介质流通的被冷却介质流道，所述外壳内设有冷却液流道，或者在换热体外设置独立壳体而形成所述冷却液流道，所述冷却液流道的出口与所述喷淋装置连通，设定冷却液流道的流向为第一方向，与第一方向垂直的方向为第二方向，所述换热体的换热管具有沿第二方向延伸的横流段，所述横流段在第一方向上的横截面小于在第二方向上的横截面。
27.有益效果是：冷却装置工作时，由喷淋装置所喷洒并落下的冷却液进入冷却液流道内，与换热体进行横向换热，同时，浸没式换热还能够有效减少结垢的产生，另外，由于换热体的横流段在第一方向上的横截面小于在第二方向上的横截面，由此使得冷却液能够集中并以较快的速度流过换热管组，实现高效的换热，确保制冷系统具有良好的制冷能力。
28.作为进一步的改进，所述换热体包括由沿第一方向并列布置的多个换热管组成的换热管组，所述换热体还包括设置在换热管组两端的管箱，所有换热管的同一端通过对应设置的管箱连通，管箱的内腔和换热管组的内腔共同构成所述被冷却介质流道。
29.有益效果是：通过采用管箱和换热管组配合的结构，保证换热体具有较为简单的结构的同时，还可以使换热体具有尽可能多的横流段。
30.作为进一步地改进，至少一个管箱内设置有折流板，所述折流板将对应管箱的内腔分隔为独立的空间，使得被冷却流道为具有在第二方向折返结构的流道。
31.有益效果是：设置折流板使得被冷却介质流道为在第二方向上折返的流道，被冷却介质在被冷却介质流道内具有更长的流动路径和更高的流速，从而实现更加彻底的换热冷却。
32.作为进一步地改进，所述被冷却介质的流向与冷却液的流向相逆。
33.有益效果是：采用逆流式实现更加充分的换热冷却，获得更低的被冷却介质温度。
34.作为进一步地改进，在换热体外设置独立壳体而形成所述冷却液流道，所述独立壳体包括设置在两管箱两侧的两个封板，两封板与两管箱相背的两侧壁配合形成所述冷却液流道。
35.有益效果是：封板直接与管箱的外壁配合围成冷却液流道，使得冷却装置的结构更加简单。
36.作为进一步地改进，所述冷却装置还包括用于收集冷却装置所喷淋的冷却液的冷却液槽，所述冷却液流道浸没在冷却液槽中。
37.有益效果是：冷却液流道浸没在冷却液槽中，降低对冷却液流道的密封等级要求，提高冷却装置生产制造的方便性。
38.作为进一步地改进，所述冷却液流道的入口处设置有过滤结构。
39.有益效果是：设置过滤结构对将与换热体接触热交换的冷却液进行净化处理，有效减少在换热体上产生结垢及污物。
40.作为进一步地改进，所述冷却液流道的出口处设置有多孔均流板。
41.有益效果是：设置多孔均流板，使得冷却液能够在第二方向上均匀分布地从冷却液流道流出，尽可能地保证冷却液在冷却液流道内均匀流动，提高换热效率。
42.作为进一步地改进，所述外壳内设置有用于收集冷却液的冷却液槽，所述冷却液槽上部设置有导流板，导流板上设置有供冷却液通过以流至冷却液槽内的过液孔，所述冷却液槽具有出液口，所述出液口和所述过液孔在水平方向上错位布置，过液孔与出液口之间的流道构成所述外壳内设置的冷却液流道。
43.有益效果是：设置冷却液槽和导流板在外壳内围成冷却液流道，将换热体直接浸没在冷却液槽内实现高效换热。
附图说明
44.图1为本实用新型中制冷系统实施例1的冷却装置的原理示意图；
45.图2为本实用新型中制冷系统实施例1的冷却装置换热体的结构示意图；
46.图3为本实用新型中制冷系统实施例1的冷却装置换热体上安装封板、过滤器和出水盒后的结构示意图；
47.图4为本实用新型中制冷系统实施例1的冷却装置换热体上安装封板后的结构示意图；
48.图5为本实用新型中制冷系统实施例1的冷却装置换热体上安装封板、过滤器和出水盒后的主视视角下的结构示意图；
49.图6为本实用新型中制冷系统实施例2的冷却装置的原理示意图；
50.图7为本实用新型中制冷系统实施例3的冷却装置的原理示意图；
51.图8为本实用新型中制冷系统实施例4的冷却装置的原理示意图；
52.图9为本实用新型中制冷系统实施例5的原理示意图；
53.图10为本实用新型中制冷系统实施例5的换热体的结构示意图；
54.图11为本实用新型中制冷系统实施例6的换热体的结构示意图；
55.附图标记说明：
56.1、外壳；2、风机；3、进风口；4、喷淋装置；5、填料；6、冷却液槽；7、换热体；8、换热管组；9、第一管箱；10、第二管箱；11、被冷却介质出口；12、被冷却介质入口；13、折流板；14、过滤器；15、出水盒；16、封板；17、冷却液出口；18、循环泵；19、循环管路；20、收水器；21、排污控制阀；22、压缩机；23、蒸发器；24、换热管；25、进管；26、出管；27、导流板；28、过滤网；29、蛇形管；30、被冷却介质入口；31被冷却介质出口。
具体实施方式
57.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
58.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
59.需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且
还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法。
60.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“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；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
61.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“设有”应做广义理解，例如，“设有”的对象可以是本体的一部分，也可以是与本体分体布置并连接在本体上，该连接可以是可拆连接，也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
62.以下结合实施例对本实用新型作进一步的详细描述。
63.本实用新型所提供的制冷系统的具体实施例1，本实施例中，以空调制冷系统为例对本实用新型中的制冷系统的结构及工作方式进行介绍，具体如下：
64.制冷系统包括串联连通的蒸发器、压缩机和冷却装置，制冷系统的冷媒在压缩机内被压缩，压缩后的冷媒经冷媒输送管路被输送至冷却装置内并在冷却装置内作为被冷却介质被冷却降温，冷却降温后的冷媒进入蒸发器内，蒸发器属于室内机部分，冷媒在蒸发器内蒸发实现对室内环境的冷却或冷凝。在其他实施例中，制冷系统还可以为不具有压缩机、蒸发器的制冷系统，如自然冷却制冷系统。被冷却介质可以为液相也可以为气相。
65.冷却装置的结构如图1所示，包括外壳1，外壳1顶部具有出风口，出风口处设置有风机2，对应的，外壳1的侧壁上开设有进风口3，风机2工作时能够通过抽吸在外壳1内形成负压，外界不饱和的空气经由进风口3进入外壳1内，并最终在风机2的抽吸作用下经出风口被抽出，从而在外壳1内形成气流。除此以外，冷却装置还包括在外壳1内由上至下依次设置有喷淋装置4、填料5和冷却液槽6，冷却液槽6用于收集冷却装置内的冷却液，以实现冷却液的循环利用，冷却液槽6内设置有换热体。
66.关于换热体的具体结构，如图2所示，换热体7包括换热管组8、第一管箱9和第二管箱10，换热管组8、第一管箱9和第二管箱10的内腔构成换热体7的被冷却介质流道，第一管箱9和第二管箱10前后即沿横向间隔布置，换热管组8连接在第一管箱9和第二管箱10之间，且所有换热管的两端分别与第一管箱9和第二管箱10的内腔连通，换热管组8即构成换热体的横流段。第一管箱9的左右即纵向两端对应设置有被冷却介质出口11和被冷却介质入口12，工作时，经压缩机压缩的冷媒经由被冷却介质入口12进入换热体7内，并最终由冷却介质出口11流出，期间完成冷却降温。
67.为了实现更好的冷却，第一管箱9和第二管箱10内还设置有折流板13，具体的，第一管箱9内在被冷却介质入口12和被冷却介质出口11之间间隔设置有三个折流板13，三个折流板13将第一管箱9的内部空间分成四个独立的管箱腔单元，对应地，第二管箱10内设置有两个折流板13，该两个折流板13将第二管箱10的内部空间分割成三个独立的管箱腔单元，并且，第二管箱10内的各折流板13在左右方向上位于第一管箱9内相对应的两个折流板13之间，如此，使得被冷却介质在经由被冷却介质入口12进入第一管箱9内后，在右侧第一
个折流板13的阻挡下，能够经过对应的换热管进入第二管箱10内，然后，在第二管箱10内右侧第一个折流板13的阻挡下，被冷却介质再经由对应部分的换热管进入第一管箱9内，如此依次折返，使得被冷却介质在换热体7内呈蛇形爬动式流动，获得更为理想的换热管内流速，增强换热效果。当然，在保证冷却效果的前提下，可不设置折流板，或者仅在一个管箱内设置折流板。本实施例中，换热体为多个换热管排列连接而成的立体结构，在其他实施例中，换热体还可以为多个换热管接续而成。
68.如图3和图5所示，冷却装置还包括固定在第一管箱9和第二管箱10左端的过滤器14，以及固定在第一管箱9和第二管箱10右端的出水盒15，第一管箱9、第二管箱10、过滤器14和出水盒15围成框架型结构，在框架型结构上下封盖有封板16，即在换热体外设置独立壳体，使得第一管箱9和第二管箱10相被的侧壁与上下两侧的封板16围成冷却液流道，换热管组8在冷却液流道内与上、下侧的封板16均间隔布置，过滤器14作为过滤结构其上布置有过滤网，出水盒15的内腔与冷却液流道连通，且其上设置有冷却液出口17。本实施例中，出水盒15内设置有多孔均流板，针对不同的出水口位置，使得冷却液流道内各个位置冷却液分配均匀。过滤网为长条状，与下游的多孔均流板配合，可尽可能确保冷却液在冷却液流道内均匀流动，实现良好散热。
69.在其他实施例中，过滤结构可为直接固定在第一管箱和第二管箱左端的长条状过滤网。当然，在冷却装置整体的防护性能满足冷却液不会被污染的前提下，可以不设置过滤结构。也可以不设置出水盒，直接在第一管箱和第二管箱右端固定多孔均流板，此时，冷却液流道与下游的管路之间通过管径逐渐变小的过渡管段进行连接。
70.如图4所示，第一管箱9、第二管箱10和上下侧的封板16的左右两端分别具有用于安装过滤器14和出水盒15的安装结构，即，上下侧的封板16均同时与第一管箱9、第二管箱10、过滤器14和出水盒15连接，增强封板16的结构强度。
71.如图1所示，冷却装置还包括循环泵18，循环泵18的入水口与出水盒15的冷却液出口17连通，循环泵18的出水口通过循环管路19与喷淋装置4连通，工作时，循环泵18抽吸冷却液流道内的冷却液并将冷却液泵送至喷淋装置4内，经由喷淋装置4喷淋布水，冷却液被喷洒至填料5上，部分冷却液在填料5上蒸发对未蒸发的冷却液吸热使其降温冷却，降温冷却后的冷却液下落并被收集在冷却液槽6内，由于循环泵18抽吸在出水盒15内形成负压，因此，冷却液槽6内的冷却液能够经由过滤器14进入冷却液流道内，并由左向右流动，与换热管组8换热实现对被冷却介质的冷却。此过程中，风机2工作使得外界不饱和空气经进风口3进入外壳1内，不饱和空气在向出气口流动过程中流经填料5，将蒸汽带走，保障冷却液在填料5上能够持续的蒸发。定义冷却液在冷却液流道内的流向为第一方向，垂直于该方向的方向为第二方向，可见，换热管组沿第二方向延伸，冷却液与换热体横流换热。可以确定的是，换热管组在第一方向上的横截面小于在第二方向上的横截面，使得冷却液集中并以较快的速度流过换热管组，实现更加高效的换热。此处所说的横截面是指并列布置而成的立体结构的换热管组的外轮廓面积。
72.换热体7整体浸没在冷却液槽6内的冷却液内，并且冷却液经过过滤器14过滤后进入冷却液流道内，如此尽可能地避免与换热管组8接触的冷却液带有杂质，从能够有效地防止在换热管上形成结垢。另外，被冷却介质在换热体7内由右向左流动，与冷却液流道内的冷却液的流向相反，实现更好的冷却效果。本实施例中，作为进一步的优化，在外壳1内还设
置有收水器20，收水器20设置在喷淋装置4和出风口之间，对气流中裹挟的冷却液进行收集，减少冷却液的流失。对于进风口3的布置，本实施例中，进风口3在上下方向上位于填料5下侧，使得外部空气进入外壳1内后能够向上流动经过填料5，即，逆流式气流流经填料5。当然，在其他实施例中，还可以采用横流式气流来流经填料带走蒸汽。在其他实施例中，在气流即可实现对喷淋装置喷淋的冷却液进行冷却的前提下，可不设置填料。
73.作为进一步的优化，本实施例中，冷却液槽6右侧底部具有下沉结构，在下沉结构上开设有排污口，排污口上连通有排污管，排污管上设置有排污控制阀21，通过定期打开排污控制阀21实现对冷却液槽的排污。另外，由于冷却装置使用过程中会不断地有冷却液流失，因此，冷却液槽还连通有补水装置。
74.本实用新型中制冷系统的实施例2，如图6所示，与实施例1不同的是，冷却液流道串接在冷却液槽6与喷淋装置4之间的循环回路中。对于被冷却介质的流向，可以由下向上流动，亦可由上向下流动。
75.本实用新型中制冷系统的实施例3，如图7所示，与实施例1不同的是，冷却液流道串接在冷却液槽6与喷淋装置4之间的循环回路中，冷却液流道分为串联的两段，各段冷却液流道内均设置有换热体。对于被冷却介质的流向，可以由下向上流动，亦可由上向下流动。
76.本实用新型中制冷系统的实施例4，如图8所示，与实施例1不同的是，冷却液流道串接在冷却液槽6与喷淋装置4之间的循环回路中且位于冷却液槽内，冷却液流道分为串联的两段，各段冷却液流道内均设置有换热体。
77.本实用新型中制冷系统的实施例5，如图9所示，制冷系统包括压缩机22、蒸发器23和冷却装置，与实施例1不同的是，换热体的结构如图10所示，换热体的各换热管24自身为往复折弯结构，换热管组的各换热管24入口均与进管25连通，进管25作为管箱，确保被冷却介质能够进入各换热管24内。各换热管24的出口均与出管26连通，出管26作为管箱使得被冷却介质在出管内汇集。另外，与实施例1不同的是，本实施例中，换热体直接浸没在冷却液槽6内，为了确保冷却液横流过换热体，冷却装置还包括设置在冷却液槽6上方的导流板27，导流板左侧具有过液孔，过液孔处设置过滤网28，对应的，冷却液槽6右侧底部开设出液口，出液口通过出水管路与循环泵18的进水口连通，过液孔和出液口之间的流道构成外壳内设置的冷却液流道。
78.工作时，压缩机22将压缩的冷媒输送至换热管组的被冷却介质流道内，循环泵18抽吸冷却液槽6内的冷却液并将冷却液通过循环管路19泵送至喷淋装置4内，经由喷淋装置4布水，冷却液被喷洒至填料5上，降温冷却后的冷却液下落至导流板27上，在导流板27的引导下经过液孔进入冷却液槽6内，在循环泵18的抽吸下，冷却液在冷却液流道内由左向右横流过换热体，与换热体换热实现对被冷却介质的冷却。冷却完成后的冷媒进入蒸发器23内蒸发吸热完成制冷。
79.本实施例中，作为进一步的优化，导流板由右向左向下倾斜布置，将冷却液向左引导。
80.本实用新型中制冷系统的实施例6，与实施例1不同的是，如图11所示，本实施例中，换热体为由换热管沿第一方向折弯成的蛇形管29，蛇形管29的尾端为被冷却介质入口30，另一端为被冷却介质出口31。
81.本实用新型所提供的冷却装置的具体实施例：冷却装置的实施例即上述制冷系统的实施例1至6的任一实施例中记载的冷却装置，此处不再具体说明。
82.最后需要说明的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行不需付出创造性劳动的修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。