逆向拦截冷却法制冷系统的制作方法

本发明涉及制冷系统技术领域，具体涉及一种逆向拦截冷却法制冷系统。

背景技术：

制冷系统被越来越广泛应用。包括家用空调、中央空调、汽车空调、冰箱、冷柜、制冰机、海鲜池、冷库等。然而，传统制冷系统的冷凝器有风冷冷却式和水冷冷却式两种方式，其中风冷冷却式的空气导热性能较差，成本较低，水冷冷却式的水导热性能虽然比空气好，但成本较高，且水冷冷却式常采用循环水冷却，循环水被加热后反而降温困难。因此，无论是风冷冷却式还是水冷冷却式，都受外部气温影响较大，温度不可调、不可控，在高温的季节存在散热差、压缩机处在工况异常边缘运行，负荷大，噪音高，制冷效率低，耗电大，压缩机故障频发，寿命短，维修成本高。

下面以家用定频分体式空调为例，说明传统制冷系统的结构和工作原理，家用定频分体式空调通常采用风冷冷却，其结构如图1所示，其由内机和外机组成，空调运行时，压缩机100将冷媒压缩进入冷凝器200，在冷凝器200管道内，冷媒在气态转化成液态的过程中释放热量，室外风机带动空气以风冷的方式将热量散发到空气中，然后液态冷媒通过节流器300进入蒸发器400蒸发吸热，室内风机带动室内的空气循环并与蒸发器400进行换热，进而对室内空气进行降温，然后冷媒再被压缩机100吸入压缩，以此循环。

要使室内降温速度快，在空调运行时，蒸发器400的表面必须要产生一个较低的温度，使蒸发器400的表面与室内空气之间形成一个较大的温差，这要求室外的冷凝器200在单位时间内释放较多的热量。

实际中，在空调运行的时候，冷凝器200连接压缩机100的出口端，即冷凝器200的入口端开始至冷凝器200的出口端的温度客观是递减的。因此，冷凝器200由其入口端到出口端存在高温区段、中温区段、低温区段或更多区段，冷凝器200的入口端温度越高，出口端温度越低，表示冷凝器200散热效率越高。然而，从图1可以看到，传统制冷系统中的冷凝器200并没有分出高温区段、中温区段和低温区段，不分区段自然就没有次序，而且还设置散热翅片将冷凝器200的各个区段紧密连结，这就忽略了热传导规律。热传导规律是：热量总是从高温物体通过介质向低温物体传导，介质导热性能越好，温差越大，则热传导速度越快。传统制冷系统中的冷凝器200不分区段，用散热翅片将整个冷凝器200紧密连结，散热翅片为高导热的金属介质，其导热性能远高于空气，这就导致了冷凝器200高温区段大量的热量通过散热翅片向中、低温区段快速传导，导致高温区段温度快速下降，中低温区段温度快速上升，高温区段温度下降后，和冷凝器200上风口的气流的温差减小了，高温区段与空气间的热传导效率也就下降了，而中、低温区段，特别是低温区段的出口端，由于温度快速上升，温度必定高于冷凝器200上风口的空气温度，纵使冷凝器200管道足够长也是徒劳，无济于事。低温区段来不及降温就将大量的余热通过节流器300被冷媒带入内机蒸发器400，蒸发不良影响蒸发器400对室内热量的吸收。因此，传统的冷凝器200采用散热翅片的设计，由于忽略了热传导规律，不但起了反作用，还增加了成本。衡量冷凝器200的散热效果，就要看冷凝器200出口端的冷媒温度，显然，传统的制冷系统冷凝器200出口端的温度是高于空气温度的，衡量制冷系统的制冷效果，则需要看蒸发器400上、下风口的温差，传统空调蒸发器400上、下风口温差通常为7℃。

另外，传统制冷系统中的冷凝器200是完全暴露在空气中的，受气温影响较大，冷凝器200的散热效果随着气温的升高而降低，且不可调、不可控。在高温季节，由于气温较高，压缩机100处在高温高压、接近工况异常边缘的环境中运行，压缩机100负荷大，噪音高，故障频发，维修成本高。而冷媒在冷凝器200内液化不良，冷凝器200表面得不到一个较高的温度，与空气之间产生不了一个较大的温差，热传导效率低。同样，液化不良的冷媒通过节流器300进入蒸发器400蒸发，蒸发效果不良，蒸发器400表面得不到一个较低温度，与室内空气之间产生不了一个较大温差，热传导效率低，降温速度慢，耗电大。而传统制冷系统没有应对的技术方案，技术方案缺失，克服不了大气高温的影响。

因此，传统制冷系统的技术短板，是其忽略了热传导规律和存在技术方案缺失而造成的必然结果。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种逆向拦截冷却法制冷系统，以解决现有制冷系统的冷凝器散热效果差、冷媒液化不良而引起的制冷效果差、压缩机超负荷运行的问题。

本发明提供了一种逆向拦截冷却法制冷系统，包括依次通过管道串联成循环回路的压缩机、冷凝器、节流器、内蒸发器和逆向热拦截器，所述逆向热拦截器内设有液态冷媒流道和气态冷媒流道，所述液态冷媒流道的入口端和气态冷媒流道的出口端设于该逆向热拦截器的一端，所述液态冷媒流道的出口端和气态冷媒流道的入口端设于该逆向热拦截器的另一端，所述液态冷媒流道的入口端通过管道与所述冷凝器的出口端相连，液态冷媒流道的出口端通过管道与所述节流器的入口端相连，所述气态冷媒流道的入口端通过管道与所述内蒸发器的出口端相连，气态冷媒流道的出口端通过管道与所述压缩机的入口端相连，逆向热拦截器用于对流经液态冷媒流道的液态冷媒和流经气态冷媒流道的气态冷媒进行热交换。

进一步地，所述逆向热拦截器由内管以及套设于所述内管外的外管组成，所述内管的内腔形成所述液态冷媒流道，所述外管和内管之间的空隙形成所述气态冷媒流道，或者所述内管的内腔形成所述气态冷媒流道，所述外管和内管之间的空隙形成所述液态冷媒流道。

进一步地，所述逆向热拦截器由两条平行连接的换热管道组成，两条所述换热管道的内腔分别形成液态冷媒流道和气态冷媒流道。

进一步地，所述逆向热拦截器外套设有保温隔热套。

进一步地，还包括外风速加速器和内风速加速器，所述冷凝器的两侧分别设有外进风口和外出风口，所述外风速加速器用于带动气流由所述外进风口向所述外出风口流动，所述内蒸发器的两侧分别设有内进风口和内出风口，所述内风速加速器用于带动气流由所述内进风口向所述内出风口流动。

进一步地，所述冷凝器由至少两段依次排列在所述外进风口和外出风口之间的散热区段串联而成。

进一步地，所述冷凝器包括三段散热区段，三段所述散热区段分别为由所述外进风口向外出风口的方向依次排列的低温区段、中温区段和高温区段，所述高温区段的一端为冷凝器的进口端，所述低温区段的一端为冷凝器的出口端。

进一步地，还包括外蒸发器，所述外蒸发器设于所述外进风口和冷凝器之间，并串联于所述内蒸发器的出口端和逆向热拦截器的气态冷媒流道的入口端之间或者逆向热拦截器的气态冷媒流道的出口端和压缩机的入口端之间。

进一步地，所述冷凝器的各散热区段均采用光管面盘曲式或鳞片管面盘曲式结构。

本发明的有益效果体现在：

高温季节系统运行时，由于外蒸发器的设计，使冷凝器的低温区段上风口(即入口气流)得到大幅度降温，有利于对冷凝器进行散热。

冷凝器分高、中、低温三个散热区段，高温区段设置在中温区段的下风口处，中温区段设置在低温区段的下风口处，低温区段设置在外蒸发器的下风口处，并且三个区段均采用光管面盘曲式或鳞片管面盘曲式结构，避免了冷凝器管内液态冷媒热量的横向传导，较大地减少了冷凝器内冷媒热量的有害回流。

逆向热拦截器的设计，更进一步使得通过节流器进入内蒸发器前的液态冷媒温度实现了大幅度下降，且可调可控，因此，由于系统温度实现了大幅度下降，且可调可控，从而也就实现了系统内冷媒压力的整体大幅度下降，且可调可控，系统便实现了低温低压的良好工况环境，在良好的工况环境中，气态冷媒易于被压缩机压缩液化，首先进入冷凝器的高温区段，气态冷媒液化良好，单位时间内释放出较大的热量，使冷凝器高温区段外表产生一个较高温度，与其上风口的气流之间产生一个较大的温差，热传导效率高，单位时间内传导较大热量到空气中，该热量在外风速加速器的驱动下，主要向冷凝器高温区段的下风口方向排放，冷凝器的散热效率自然就高了。同理，由于系统内的液态冷媒也同样得到良好的蒸发，单位时间内吸收较大的热量，使内蒸发器的外表面产生一个较低的温度，与其上风口空气流之间得到一个较大的温差，热传导效率高，单位时间内吸收大量的空气流热量，室内降温快，省电。并且，压缩机在低温低压良好的工况环境中运行，具有负荷小、性能稳定、噪音低、寿命长、维修成本低的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为现有技术中的制冷系统的结构示意图；

图2为本发明实施例的结构示意图；

图3为本发明实施例的逆向热拦截器的横向剖视图；

图4为本发明实施例的逆向热拦截器的纵向剖视图。

附图中，100-压缩机；200-冷凝器；210-外进风口；220-外出风口；230-低温区段；240-中温区段；250-高温区段；300-节流器；400-内蒸发器；410-内进风口；420-内出风口；500-逆向热拦截器；510-液态冷媒流道；520-气态冷媒流道；530-内管；540-外管；550-保温隔热套；600-外风速加速器；700-内风速加速器；800-外蒸发器。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

如图2-图4所示，本发明实施例提供了一种逆向拦截冷却法制冷系统，包括压缩机100、冷凝器200、节流器300、内蒸发器400、逆向热拦截器500、外风速加速器600和内风速加速器700，压缩机100、冷凝器200、节流器300、内蒸发器400通过管道串联成循环回路。

冷凝器200的两侧分别设有外进风口210和外出风口220，外风速加速器600用于带动气流由外进风口210向外出风口220流动，内蒸发器400的两侧分别设有内进风口410和内出风口420，内风速加速器700用于带动气流由内进风口410向内出风口420流动。

优选地，冷凝器200由至少两段依次排列在外进风口210和外出风口220之间的散热区段串联而成，这里“至少两段”的意思冷凝器200可分成两段、三段甚至更多段散热区段。

本实施例中，冷凝器200优选包括三段散热区段，三段散热区段分别为由外进风口210向外出风口220的方向依次排列的低温区段230、中温区段240和高温区段250，高温区段250的一端为冷凝器200的进口端，低温区段230的一端为冷凝器200的出口端，三段散热区段可采用光管面盘曲式或鳞片管面盘曲式结构。

逆向热拦截器500内设有液态冷媒流道510和气态冷媒流道520，液态冷媒流道510的入口端和气态冷媒流道520的出口端设于该逆向热拦截器500的一端，液态冷媒流道510的出口端和气态冷媒流道520的入口端设于该逆向热拦截器500的另一端，液态冷媒流道510的入口端通过管道与冷凝器200的出口端相连，液态冷媒流道510的出口端通过管道与节流器300的入口端相连，气态冷媒流道520的入口端通过管道与内蒸发器400的出口端相连，气态冷媒流道520的出口端通过管道与压缩机100的入口端相连，逆向热拦截器500用于对流经液态冷媒流道510的液态冷媒和流经气态冷媒流道520的气态冷媒进行热交换。

如图3和图4所示，逆向热拦截器500具体由内管530以及套设于内管530外的外管540组成，内管530可采用导热性能较好的金属管，内管530的内腔形成液态冷媒流道510，外管540和内管530之间的空隙形成气态冷媒流道520。工作时，通过液态冷媒流道510的液态冷媒和通过气态冷媒流道520的气态冷媒相向流动，液态冷媒流道510和气态冷媒流道520之间只隔着一层金属薄壁，导热性能好，逆向热拦截器500所需长度短、成本低。

在其它实施例中，气态冷媒流道520和液态冷媒流道510的位置可以调换，即内管530的内腔形成气态冷媒流道520，外管540和内管530之间的空隙形成液态冷媒流道510。除此之外，逆向热拦截器500还可以由两条平行连接的换热管道组成，两条换热管道的内腔分别形成液态冷媒流道510和气态冷媒流道520。

逆向热拦截器500外套设有保温隔热套550，保温隔热套550将逆向热拦截器500与外界大气隔绝开，使气态冷媒流道520内的气态冷媒对液态冷媒流道510内的液态冷媒热量的拦截吸收不受外界影响。

优选地，该逆向拦截冷却法制冷系统还包括外蒸发器800，外蒸发器800设于外进风口210和冷凝器200之间，并串联于内蒸发器400的出口端和逆向热拦截器500的气态冷媒流道520的入口端之间或者逆向热拦截器500的气态冷媒流道520的出口端和压缩机100的入口端之间。外蒸发器800采用光管面盘曲式、鳞片管面盘曲式或翅片式结构均可。

下面结合图2对该制冷系统的工作原理进行说明。

逆向热拦截器500的作用是对流经冷凝器200的低温区段230末端的冷媒在进入节流器300前进行逆向热拦截吸收。随着该制冷系统内冷媒的循环流动，逆向热拦截器500外管540内的气态冷媒沿其流动方向逐渐升温，内管530液态冷媒沿其流动方向逐渐降温，内管530液态冷媒沿着其流动方向连续进入新的低温点，达到出口时，其温度可通过调整逆向热拦截器500的长度使之降至外管540入口处温度，而外管540入口处温度是逆向热拦截器500温度的最低点，并且，逆向热拦截器500内管530出口处液态冷媒的温度，也可以在冷凝器200低温区段230末端的温度至外蒸发器800出口端的温度之间调节，因此，只需要取一个适当的逆向热拦截器500长度，就可以在这两个温度范围内得到一个对应的逆向热拦截器500的内管530出口温度，外蒸发器800出口端温度是可以达到冰点0℃或更低温度的，因为整个外蒸发器800直至压缩机100入口端是凝霜的，因此逆向热拦截器500内管530出口温度也可以调降至冰点0℃或更低，从而实现了通过节流器300进入内蒸发器400的液态冷媒温度的可调、可控。

逆向热拦截器500外管540气态冷媒所拦截吸收的热量，就是冷凝器200低温区段230末端的余热，该余热被拦截吸收后，直接被压缩机100压缩进入冷凝器200的高温区段250，使冷凝器200的高温区段250的温度又再上一个高度，使之与其上风口的空气流温差更大，并避免了冷凝器200低温区段230末端的余热通过节流器300进入内蒸发器400影响冷媒蒸发效果。

本申请将冷凝器200分成高温区段250、中温区段240和低温区段230，高温区段250设置在中温区段240的下风口，中温区段240设置在低温区段230的下风口，低温区段230设在外蒸发器800的下风口，在冷凝器200的上下风口之间，外蒸发器800的下风口处气流温度客观是最低的，在大气可能出现最高温度时，只要适当取定冷凝器200管道的总长度，就可以使其低温区段230末端温度降至外蒸发器800下风口处的温度。由于高温区段250、中温区段240和低温区段230除了首尾相连外，各段之间没有横向接触，杜绝了高温区段250向中、低温区段230横向导热的机会。该制冷系统运行时，来自内蒸发器400、外蒸发器800和逆向热拦截器500的大量热量被气态冷媒循环带入压缩机100，被压缩机100压缩液化的冷媒先进入冷凝器200高温区段250，释放大量热量，其表面温度达到峰值，高温区段250与其上风口冷气流之间产生一个较大的温差，热传导效率高，而在外风速加速器600的驱动下，冷凝器200高温区段250释放大量的热量，只能往其下风口方向排放，冷凝器200内液态冷媒经高、中、低三个区段的三次降温后，低温区段230的末端下降至外蒸发器800下风口处温度，继而进入逆向热拦截器500进行第四次降温。因而，上述冷凝器200不需要太长的管道，就可使低温区段230末端冷媒温度下降至外蒸发器800下风口处温度，成本低。

本申请的冷凝器200、逆向热拦截器500、内蒸发器400和外蒸发器800的管道可为铜、铝、铁、不锈钢或其它合金等金属管，所用的冷媒包括r22冷媒、r12冷媒、r32a冷媒、r134a冷媒、r140a冷媒、r290冷媒、r404冷媒、r410冷媒中的任意一种。

上述逆向拦截冷却法制冷系统适用于家用空调、中央空调、汽车空调、冰箱、冷柜、冷库、海鲜池等场景，应用广泛。

本申请的逆向拦截冷却法制冷系统散热可调、可控，经试验测定，内蒸发器400的上下风口之间的温差能够达到16℃，而传统的空调约为7℃，对比之下，本申请的逆向拦截冷却法制冷系统制冷效率有了较大的提高，且更省电，同时压缩机100在低温低压的工况环境中运行，性能稳定、运行噪音低、寿命长、维修成本低。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。