CN106802013B - 单元组合式制冷矩阵 - Google Patents

Abstract

一种单元组合式制冷矩阵，包括至少两台制冷单元，所述制冷单元为制冷机；每个制冷单元设有至少两组接口群，每组接口群设有若干进出接口；所述制冷单元的能量媒介通过所述进出接口输入或输出；传输同种能量媒介的接口在制冷单元内部相互导通。本发明设计制造规格统一、接口统一的、能提供基本制冷功率的独立制冷单元，n×m×k个这样的标准制冷单元，组合成功率为n×m×k倍于单元制冷功率的n×m×k维制冷矩阵，以满足更广泛的市场需求。既保证产品质量、提高生产效率、降低综合成本，又可以快速地形成市场规模。

Description

单元组合式制冷矩阵

技术领域

本发明涉及制冷机领域，特别涉及一种单元组合式制冷矩阵。

背景技术

制冷行业的迅猛发展迫切需要市场能够提供各种类型、不同容量的制冷机以满足不同制冷功率的需求，同时要求提高对能源的利用率。

目前作为主要类型的溴化锂吸收式制冷机一般是单机单容量的，对应不同的客户需求，只能选择制造不同型号、不同规格、不同容量的制冷机予以满足。这种单机单容量的吸收式制冷机因型号或容量不同只能根据订单来组织制造，无法预先组织资源进行大批量的生产，市场响应速度慢且制造成本高，严重制约了制冷机行业的发展。

发明内容

本发明的目的是为了解决前述技术问题，提供一种单元组合式制冷矩阵。所谓单元指的是标准的、规格统一小型高效吸收式制冷机，是具备独立的制冷能力、提供基本制冷功率的小型制冷单元；所谓组合指的是以所述小型制冷单元为元素，在水平和垂直三维方向任意插接、无缝扩展；所谓制冷矩阵，是一台由n×m×k个吸收式制冷单元所组成的制冷设备，具体技术方案如下：

一种制冷机作为制冷单元，并运用至少两台所述制冷单元来构造单元组合式制冷矩阵。

每个制冷单元设有至少两组接口群，每组接口群设有若干进出接口；

所述制冷单元的能量媒介通过所述进出接口输入或输出；每组接口群均能完整满足与外界的连接需求。传输同种能量媒介的接口在制冷单元内部相互导通。

进一步的，制冷单元设有至少两个组合面；每个组合面上至少分布一组接口群；相邻的制冷单元通过组合面上的接口相互连接。

进一步的，制冷单元机身壳体内设置有内部通道；所述内部通道将不同组合面上传输同种能量媒介的接口相互导通，使任何组合面均可输入和输出能量媒介。

进一步的，将所述制冷单元的机身设计为长方体，并以长方体的6个表面为组合面，连接相邻的制冷单元。

所述单元组合式制冷矩阵通过相邻制冷单元的组合面相互紧密贴合连接组成。

当n个所述制冷单元在左右两侧组合面相互连接时，构成n个制冷单元组成的单元组合式制冷矩阵，n为≥2的整数；

当m个所述制冷单元在上下两侧组合面相互连接时，构成m个制冷单元组成的单元组合式制冷矩阵，m为≥2的整数；

当k个所述制冷单元在前后两侧组合面相互连接时，构成k个制冷单元组成的单元组合式制冷矩阵，k为≥2的整数。

进一步的，当n行、m列所述制冷单元在左右、上下四个组合面，相互连接呈竖直面排列时，构成n×m个制冷单元组成的平面式单元组合式制冷矩阵，m、n为≥1的整数，且n×m≥2的整数；

当n行、k层所述制冷单元在左右、前后四个组合面，相互连接呈水平面排列时，构成n×k个制冷单元组成的平面式单元组合式制冷矩阵，n、k为≥1的整数，且n×k≥2的整数；

当m列、k层所述制冷单元在上下、前后四个组合面，相互连接呈竖直面排列时，构成m×k个制冷单元组成的平面式单元组合式制冷矩阵，m、k为≥1的整数，且m×k≥2的整数。

进一步的，当n行、m列、k层所述制冷单元在左右、上下、前后六个组合面，相互连接呈立体式排列时，构成n×m×k个制冷单元组成的立体式单元组合式制冷矩阵，m、n、k为≥1的整数，且n×m×k≥2的整数。

如构成制冷矩阵的n×m×k个制冷单元的第i个单元的功率为Pi，则n×m×k个制冷单元组合而成的单元组合式制冷矩阵的功率为P＝∑Pi(i＝1，2，3…，n×m×k；n×m×k≥2的整数)。

进一步的，以吸收式制冷机为制冷单元，称为吸收式制冷单元。所述吸收式制冷单元通过各自组合面上的水流接口相互连接，所述能量媒介为热水、冷水和冷却水。

进一步的，所述吸收式制冷单元设有至少两组水流接口群，每组水流接口群包括热水的入口和出口、冷水的入口和出口，以及冷却水的入口和出口。

进一步的，所述吸收式制冷单元设有至少两个组合面；每个组合面设有一组水流接口群；相邻的吸收式制冷单元通过组合面上的水流接口相互连接。

进一步的，所述吸收式制冷单元的热水入口与相邻吸收式制冷单元的热水入口相互导通，冷水入口与相邻吸收式制冷单元的冷水入口相互导通，冷却水入口与相邻吸收式制冷单元的冷却水入口相互导通；

所述吸收式制冷单元的热水出口与相邻吸收式制冷单元的热水出口相互导通，冷水出口与相邻吸收式制冷单元的冷水出口相互导通，冷却水出口与相邻吸收式制冷单元的冷却水出口相互导通。

进一步的，所述水流接口包括插座与插头；所述插头端部设有倒勾和O型密封圈；所述倒勾插入并卡合在所述插座的内壁，形成自锁结构；所述O型密封圈垫设在所述插头与插座之间，用于达到密封的目的。

进一步的，将所述水流接口插头运用于活动接头。所述活动接头分别为二通接头和截止接头两种结构；当连接二通接头时，水流接口导通；当连接截止接头时，水流接口关闭。所述二通接头两端为水流接口插头；所述截止接头一端为水流接口插头，另一端封闭。

进一步的，将二通接头运用于所述吸收式制冷单元的连接。所述吸收式制冷单元上下两个组合面上水流接口的位置、左右两个组合面上水流接口的位置，均镜像对称，从而使得两个吸收式制冷单元在垂直或水平方向上相组合时，相应组合面上的水流接口通过二通接头直接插接。

进一步的，所述吸收式制冷单元内部还包括一体式水流管道系统：设置在所述吸收式制冷单元机身壳体内；将不同组合面上的相应水流接口相互连通，并与所述吸收式制冷单元内部的换热器管程相连接，使得所述吸收式制冷单元从任何一个组合面均可同时或分别引入引出热水、冷水和冷却水。

进一步的，所述内置式溶液热交换器：所述内置式溶液热交换器设置在所述吸收式制冷单元内，用于将吸收式制冷单元内的低温稀溶液与高温浓溶液进行热交换；

所述溶液热交换器包括用于热交换的换热壁板与溶液热交换器壳体，所述换热壁板与所述壳体共同构成浓溶液与稀溶液通道；

当所述低温稀溶液与高温浓溶液通过不同的通道与所述换热壁板接触时，由所述换热壁板进行热交换。

进一步的，所述溶液箱：用于向所述吸收式制冷单元的再生器提供溶液。所述溶液箱包括箱体和溶液注入口；所述箱体与所述吸收式制冷单元内部空间结构相适应，并内嵌在所述吸收式制冷单元的机体下部，用于存储并向所述再生器提供溶液；所述溶液注入口，设置在所述箱体上，用于将溶液注入所述箱体。

进一步的，所述斜面导流冷凝器，包括若干排呈上下层排列的导流槽，及铺设在各层导流槽上方的换热管。冷媒蒸气在所述换热管外部流动，冷却水在所述换热管内部流通；冷媒蒸气与所述换热管接触时，与换热管内部的冷却水发生热交换而液化成冷凝水，并被所述导流槽收集并导流流出。

进一步的，所述节流装置，包括：

汇流槽，设置在吸收式制冷单元冷凝器底部最低处，用于沉积所述冷凝器内冷媒水；

节流孔，设置在所述汇流槽的槽底最低处，用于将所述汇流槽内沉积的冷媒水排出。

进一步的，所述无循环泵冷媒蒸发器，包括若干排呈上下层排列的导流槽，及铺设在各层导流槽上方的换热管。冷媒水在所述换热管外部流动，冷水在所述换热管内部流通；所述导流槽侧壁上设有若干泄流孔，使冷媒水流向下层导流槽，以保持冷媒液浸没换热管。

进一步的，所述浅槽式换热机构，包括：

浅槽式换热器，由若干排呈上下层排列的导流槽和换热管组成；

溶液分配器，设置在所述浅槽式换热器上部；所述溶液分配器是封闭型长方体，内部为腔体，下部为溶液喷洒面，所述溶液喷洒面尺寸与换热器上端面相同。

进一步的，所述的热水可以为热的气体；所述的冷水可以为冷的气体；所述的冷却水可以为冷却气体。

进一步的，作为所述制冷单元的所述制冷机，包括吸收式制冷机和压缩式制冷机。

进一步的，所述吸收式制冷单元的机身壳体、水流接口、一体式水流管道系统、以及溶液箱，均为工程塑料制作；所述制冷单元的换热管及所述换热壁板由不锈钢材料制作；所述制冷单元的换热媒介采用溴化锂溶液。

本发明的有益效果在于：

设计制造规格统一、接口统一的、能提供基本制冷功率的独立制冷单元，一个单元即是独立完整的制冷机；n×m×k个这样的标准制冷单元，可以无缝式连接，组合成功率为n×m×k倍于单元制冷功率的n×m×k维制冷矩阵，以满足更广泛的市场需求。既保证产品质量、提高生产效率、降低综合成本，又可以快速地形成市场规模。其中，制冷机可以为吸收式制冷机，还可以为压缩式制冷机。

标准制冷单元选用工程塑料和不锈钢管作为主要材料，两种材料具有良好的防吸收剂腐蚀的能力，从根本上避免了不凝气体产生的影响。

制冷单元的密封运用了瓶塞原理，保证了单元气密性和液密性，改善了防泄露指标，大大增加制冷单元的工作可靠性，减少运营成本。

标准制冷单元采用精密注塑工艺，提高部件的集成度，从而大幅度缩小制冷单元的体积和重量，分别为相同容量下传统吸收式制冷机的十分之一。

综上所述，本发明以标准制冷单元通过积木式组合构成容量可变的制冷矩阵，可大大提高生产效率、降低制造成本和生产周期，降低体积和重量、减少占用空间，拓宽了市场应用范围。

附图说明

图1是本发明制冷单元的外部结构示意图；

图2A是本发明吸收式制冷单元装配爆炸示意图；

图2B是本发明吸收式制冷单元拆除壳体后的内部结构示意图；

图3A、3B分别是本发明的制冷单元上、下两组合面的热水、冷水、冷却水标准水流接口示意图；

图3C是本发明的制冷单元上的二通接头示意图；

图3D是本发明的二通结构连接两侧标准水流接口的结构示意图；

图3E、3F分别是本发明的制冷单元的左、右两个组合面的热水、冷水、冷却水标准水流接口示意图；

图4A是制冷单元拆除了壳体外壁板后裸露出的水流槽道立体图；

图4B是图4A中E区域的局部放大图；

图4C是制冷单元拆除了盖板后裸露出的水流槽道后向立体图；

图4D是图4C中F区域的局部放大图；

图5A是本发明的制冷单元内置式溶液热交换器的安装结构示意图；

图5B是图5A中拆除了溶液热交换器外盖后裸露的换热壁板结构示意图；

图6A是本发明制冷单元中节流装置示意图；

图6B是图6A中沿G-G线的截面视图；

图6C是图6B中H区域的局部放大图；

图7A是本发明的制冷单元内再生器与冷凝器的装配图；

图7B是图7A中I区域的局部放大图；

图8A是本发明的制冷单元内蒸发器与吸收器的装配图；

图8B是图8A中K区域的局部放大图；

图9A为本发明单元组合式制冷矩阵由制冷单元左右组合面连接呈排的结构示意图；

图9B为本发明单元组合式制冷矩阵由制冷单元前后组合面连接呈排的结构示意图；

图10为本发明单元组合式制冷矩阵由制冷单元上下组合面连接呈排的连接结构示意图；

图11为本发明单元组合式制冷矩阵由制冷单元上下、左右组合面连接呈竖直面排列的连接结构示意图；

图12为本发明单元组合式制冷矩阵由制冷单元左右、上下、前后六个组合面连接呈立体式排列的连接结构示意图。

具体实施方式

附图构成本说明书的一部分；下面将参考附图对本发明的各种具体实施方式进行描述。应能理解的是，为了方便说明，本发明使用了表示方向的术语，诸如“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”等来描述本发明的各种示例结构部分和元件，但这些方向术语仅仅是依据附图中所显示的示例方位来确定的。由于本发明所公开的实施例可以按照不同的方向设置，所以这些表示方向的术语只是作为说明而不应视作为限制。在可能的情况下，本发明中使用的相同或者相类似的附图标记，指的是相同的部件。

图1是本发明制冷单元的外部结构示意图；

如图1所示，制冷单元的外形为长方体结构。在长方形机身的内部设置有再生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、溶液热交换器、溶液箱等。制冷单元本身既是一台独立的吸收式制冷机，标称制冷功率为4RT(简称单元功率)，又是一个1×1维的制冷矩阵。同时，多个制冷单元又可以在水平和垂直两个方向自由组合、无缝扩展，形成功率为n×m倍于单元功率的n×m维制冷矩阵。其中无缝指的是紧密贴合。

事实上，长方体的制冷单元6个面中至少有2个面可以设置成组合面，最多可以6个面全部都设置成组合面，如图12所示。每个组合面设置有一组接口群，用于与相邻的制冷单元(或外界水源)相连接。而且以每个组合面设有6个水流接口作为一组接口群，实际使用中，根据实际情况，用其中4个水流接口或其他个数的水流接口作为一个接口群设置在一个组合面上亦可。

为了实现多个单元相互组合，作为一个实施例，制冷单元设置了四个组合面：上组合面110、左组合面120、下组合面130和右组合面140。四个组合面上分别设置一组接口群：热水入口、热水出口、冷水入口、冷水出口、冷却水入口和冷却水出口。以图1能看见的上组合面110和右组合面140为例：在上组合面110上分别设有热水入口111、热水出口112、冷水入口113、冷水出口114、冷却水入口115和冷却水出口116；右组合面140分别设有热水入口121、热水出口122、冷水入口123、冷水出口124、冷却水入口125和冷却水出口126。事实上，在与上组合面110相对的下组合面130设有与上组合面110呈镜像对称的6个相同的水流接口，在与右组合面相对的左组合面120(背面)设有与右组合面140呈镜像对称的6个相同的水流接口。这种上下左右相对称的设计，使得当两个制冷单元在上下组合或左右组合时，相应的水流接口能直接对准并连接成一个整体。

此外，在本发明实施例中，用热水、冷水、冷却水作为制冷单元与外界或相邻的制冷单元之间能量传递的能量媒介，事实上，其他例如热的气体、冷的气体和冷却气体等也可以作为本发明的能量媒介。

图2A是本发明吸收式制冷单元装配爆炸示意图；

在图2A中，吸收式制冷单元的上组合面110内暗设有与壳体壁板相配合形成的多条水流槽道(即内部通道)；分别为热水进水管道211、热水出水管道212、冷水进水管道213、冷水出水管道214、冷却水进水管道215和冷却水出水管道216。这些水流槽道分别与图1中的热水入口111、热水出口112、冷水入口113、冷水出口114、冷却水入口115和冷却水出口116相连通。在水流槽道的底部分别标示有H1、H2、L1、L2、M1或M2记号。

同理，在图2A中，制冷单元的右组合面140内暗设有与壳体壁板相配合形成的多条水流槽道；分别为热水进水管道221、热水出水管道222、冷水进入管道223、冷水出水管道224、冷却水进水管道225和冷却水出水管道226，且分别与图1中所述的热水入口121、热水出口122、冷水入口123、冷水出口124、冷却水入口125和冷却水出口126相连通。

上组合面110与右组合面140上的热水进水管道211与热水进水管道221在两组合面的拐角处中形成一个直角弯头，将两侧面里的热水管道连通在一起；冷水、冷却水管道亦如此，不再赘述。

如此，四个组合面上的热水入口111、121……等通过互相连通的热水进水管道211、221……等与再生器201的入口相连，为制冷单元提供热能；冷水的四个冷水入口113、123……等通过冷水进入管道213、223……等与蒸发器203的入口相连；冷却水的四个冷却水入口115、125……等通过冷却水进水管道215、225……等与冷凝器202及吸收器204的入口相连；从而，制冷单元从任何一个组合面上均可同时或分别接入或引出热水、冷水和冷却水。换言之，制冷单元可通过任何一个组合面与另一个制冷单元贴合并连接，构成制冷矩阵。

图2B是本发明吸收式制冷单元拆除壳体后的内部结构示意图；

图2B中，将图1和图2A中所示的外表面拆除，裸露出本发明的制冷单元的主要部件：包括再生器201、冷凝器202、蒸发器203、吸收器204、溶液加注口205(图1中的132)、溶液泵206、溶液箱207、溶液热交换器208及溶液输送管道209。其中，再生器201与冷凝器202处于腔体的上部，蒸发器203、吸收器204、溶液加注口205、溶液泵206及溶液箱207设置在腔体下部；腔体上部的压力高于腔体下部的压力，二者由隔板241相互隔开。

图3A、3B分别是本发明的制冷单元上、下两组合面的热水、冷水、冷却水标准水流接口示意图

图3A、3B可以看出，上组合面110与下组合面130(仰视)上的六个标准水流接口(H1、H2、L1、L2、M1、M2)互为镜像对称；从而，当一个制冷单元与另一个单元呈上下组合时，两个单元的上下两个面上的标准水流接口(端口)能够精确对准；

标准水流接口的初始状态为封闭状态。当某个水流接口需要打开时，可先用专用工具(图中未画出)将该水流接口的封口切割而打开，然后连接二通接头。

图3C是本发明的制冷单元用的二通接头示意图；图3D是本发明的二通结构连接两侧标准水流接口的结构示意图；

图3C、3D可以看出，制冷单元313需要与另一个制冷单元314上下组合；制冷单元313的下组合面上的六个水流接口需要通过六个二通接头310与314上组合面的六个水流接口相连接。以热水入口H1为例(其他水流接口与之相同)，先用专用工具将制冷单元313下组合面及314上组合面的H1接口切割打开，然后连接二通接头310，二通接头310上设有倒勾311和O型密封圈312、315。连接时，倒勾311卡合在制冷单元313、314所在的水流接口的内壁，形成自锁结构；由两个O型密封圈312、315保证被连接的两个水流接口H1的密封性。

上下组合的两个制冷单元313、314与外界的供水管道的连接，可在制冷单元313、314的任何一个(或几个)未使用的水流接口、采用相同的二通接头310连接。

图3E、3F分别是本发明的制冷单元的左、右两个组合面的热水、冷水、冷却水标准水流接口示意图。

如图3E、3F所示，左组合面120与右组合面140上的六个标准水流接口(H1、H2、L1、L2、M1、M2)互为镜像对称；从而，当一个制冷单元与另一个单元呈左右并列时，两个单元的左右两个组合面上的标准水流接口能够精确对准。其水流接口的连接方式与图3B所述方法相同。

需要说明的是，右组合面140上中间预留有溶液热交换器135的方形孔，而左组合面120上则没有。也就是说，溶液热交换器135是安装在组合面140所在的机身壳体内。

图4A是制冷单元拆除了壳体外壁板后裸露出的水流槽道前向立体图；图4B是图4A中E区域的局部放大图；

如图4A、4B所示，外部供来的热水经过热水进水管道211，及在上部和右部在槽底分别印有H1标记的直角弯头、以及设在前部面板上的热水隔板261，流入再生器201管程的入口251；从再生器201管程出口252流出的低温热水，经过直角弯头H2，从热水出水管道212向外部热源回流；如此，形成完整的供热通路。

热水进水管道211与热水出水管道212之间，设有宽度为3.5～4.5mm的真空间隙271，以保证高、低温热水之间的隔热。

图4C是制冷单元拆除了盖板后裸露出的水流槽道后向立体图；图4D是图4C中F区域的局部放大图；

图4C、4D所示，外部负荷供来的冷水经过冷水进水管道213、以及后部面板上的开口孔253进入蒸发器203管程；从蒸发器203管程254流出的低温冷水，经过热水出水管道212向外部负荷回流；如此，形成完整的冷水通路。

冷却水的通路与热水、冷水的通路类似。

图5A是本发明的制冷单元内置式溶液热交换器的安装结构示意图；

如图5A所示，溶液热交换器505本体的厚度很小，可以完全暗嵌在图1中制冷单元右组合面140所在的机身上的矩形区域的溶液热交换器135之内，成为机身右组合面140的一部分，在完成换热功能的同时，又起到增加机身强度的作用。

在图5A中，溶液热交换器的溶液输送管道509，也是制冷单元右组合面140的一部分，在机身塑造时一起完成，在完成输送溶液功能的同时，其截面形状因素也起到减轻机身重量、加强机身强度的作用。

在图5A中，溶液箱510位于制冷单元腔体下部，也即蒸发器203和吸收器204的下部，制冷单元工作期间，溶液会依赖自重自然流回溶液箱510，长期放置时乃至运输过程中，除溶液箱510外，腔体其它部位没有溶液残留。

图5B是图5A中拆除了溶液热交换器外盖后裸露的换热壁板结构示意图；

图5B中，换热壁板520上被压制出密集的、规则的、织纹状的凸条522。这些凸条522用于支撑换热壁板以承受真空压力，并使流过凸条的流体产生紊流以提高传热系数。

图5B中，隔流垫圈512将换热壁板520对角线上的两个圆形水流接口501和504阻断，只允许从再生器溶液出口514而来的高温热溶液，从与514相连的接口506流入溶液热交换器，再沿换热壁板对角线方向流向接口502，再经过与502相连的管道508流向吸收器204并喷淋。与之相邻的另一通道，隔流垫圈512在垂直方向翻转了180(图中未画出)；在阻断502和506两个接口的同时，只允许低温稀溶液在溶液泵503的作用下从圆形水流接口501流入溶液热交换器，再沿另一对角线流向圆形水流接口504，再经过与圆形水流接口504相连的管道509流向再生器溶液入口并喷淋。

图6A是本发明制冷单元中节流装置示意图；图6B是图6A中沿G-G线的截面视图；图6C是图6B中节流孔600所在区域的局部放大图。

图6A、6B、6C所示，为本发明的节流装置600，结合图2B，节流装置600设置在图2B中的隔板241上，位于冷凝器202的底部；在面向冷凝器202的一侧，节流装置600还包括一窄长条状的不规则V形槽601；V形槽601从两边向中间位置深度逐渐增加，节流装置600在601的最深处开有一个直径为2～2.5mm的圆形通孔602；圆形通孔602始终被冷媒水体所封住，阻断了冷凝器内的高温冷媒蒸气与蒸发器内的低温冷媒水蒸气相互窜通，确保蒸发器203的正常工作。

冷凝器202产生的冷媒水，会沉积在V形槽601中；根据冷媒水流量的变化，V形槽601中积液高度会相应地变化，通过V形槽601的积液高度来调节流量。

在面向蒸发器203的一侧，节流孔602口径逐渐扩大，形成一个倒喇叭形603。冷媒水流经节流孔602时产生很大的压力降，确保冷媒水从压力较高的再生压力降低到蒸发所需要的较低的饱和压力，从而实现节流降压的功能。同时，倒喇叭形603也使得节流孔602更不容易被污垢堵塞。

图7A是本发明的制冷单元内再生器201与冷凝器202的装配图；图7B是图7A中所圈示区域的局部放大图；

图7A、7B中冷凝器202的首排换热管已拆除以显示导流槽702的底部细节。再生器201由公称外径为3mm的不锈钢管制成的换热管704在空间上均匀排列，形成一个由15×36换热管阵列构成的管壳式换热器；冷凝器202换热管的排列与再生器201大致相同，只是其换热管701的管心连心线与水平方向呈0～10°的倾角；在换热管701和704的上下两排之间设有导流槽702；导流槽702横贯再生器201与冷凝器202。

图7B中在再生器201首排换热管704的上部设置有溶液分配器711；溶液分配器711上开有四排共12个长方形泄流孔712；从溶液热交换器供来的稀溶液首先流入溶液分配器711，再通过12个泄流孔712被均匀地分配到换热管704上。此后，溶液分配器711的作用由导流槽702代替。在导流槽702的底部设有与溶液分配器711相同的长方形泄流孔712；导流槽702上的每排长方形泄流孔与溶液分配器711上的每排长方形泄流孔，以及后续的导流槽上的每排长方形泄流孔，位置交错分布；使溶液不能直接从上一排泄流孔直接滴到下一排泄流孔，而是以“之”字型路线流动，溶液与换热管之间的接触时间大大加长，确保溶液有足够的时间换热并释放冷媒。

图7B中在溶液分配器711底部设有倾角45°至135°支撑条713，它们既是换热管的支撑，又起导流作用，迫使溶液在导流器中不断改向，起到增加局部紊流效果、强化传热的作用。

图7B中冷凝器202上不设置溶液分配器，只设置导流槽，且导流槽与再生器201的导流槽形状略有不同：冷凝器202的换热管701和导流槽702与水平方向有一个0°～10°的倾角，以方便排出冷凝水。在冷凝器202的底缘，设有冷媒水泄流孔721；每排导流槽上的冷媒水泄流孔在垂直方向相互对准，冷凝器202把从再生器201蒸发出的冷媒蒸气，冷却凝结成冷媒水，冷媒水沿着冷媒水泄流孔721，在重力作用下，直接滴落到冷凝器202最下层的导流槽以及由图6所示的节流装置602中，再由节流装置602节流降压后，流到蒸发器203。在再生器201与冷凝器202的换热管之间设有斜坡式隔液板703；再生器201中产生的冷媒蒸气中所夹带的液滴被隔液板703挡回，只允许蒸气进入到冷凝器202。

再生器201及冷凝器202的换热管704及701，在水平方向的管心距为3.5～4.5mm；在垂直方向的管心距为6.5～7.5mm。换热管排列密度很高，在单位体积上取得很大的传热面积。

图8A是本发明的制冷单元内蒸发器与吸收器的装配图；图8B是图8A中K区域的局部放大图；

图8A、8B中首排换热管已拆除以显示导流槽的底部细节。蒸发器203与吸收器204均由公称外径为3mm的SS304不锈钢管制作的换热管801在空间上均匀排列成15×36换热管阵列，构成管壳式换热结构；在上下两排换热管801之间，设有导流槽802；导流槽802横贯蒸发器203及吸收器204。

图8B中吸收器204上部设有溶液分配器803，溶液分配器803与图7中再生器201中的溶液分配器711形状、功能完全相同，此处不再赘述。

图8B中在蒸发器203上不设置分配器，蒸发器203的导流槽802的底部也不设置如图7中冷凝器202导流槽702那样的倾角，导流槽802在蒸发器203侧呈现为平底浅槽811。在蒸发器203的导流槽802的中部，设置有斜坡式隔液板805，蒸发器203中产生的冷媒蒸气中所夹带的液滴被斜坡式隔液板805挡回，只允许蒸气进入到吸收器204。同时，斜坡式隔液板805上朝向蒸发器203的一侧，设置有四个倒三角形泄流孔806，用于将导流槽802内的冷媒水均匀的排到下层换热管表面，在下层的浅槽内流动与下层换热管进行热交换，通过导流槽802对冷媒水积液进行导流和分配，使冷媒水均匀地浸润并流过每一排换热管。

倒三角形泄流孔806可根据冷媒水流量的大小自动调节冷媒流体在平底浅槽811内的沉积高度：当冷媒水流量大时，液体高度会达到倒三角形孔的上部，排液量加大；当冷媒水流量较小时，其液面高度低，经倒三角形孔的下部，其排液量也减小。使得在制冷负荷小、冷媒流量很小时，冷媒水也能均匀的浸润换热管801，减少换热管表面出现“干斑”的机会，提高蒸发传热系数。

蒸发器203及吸收器204的换热管801，在水平方向的管心距为3.5～4.5mm；在垂直方向的管心距为6.5～7.5mm。换热管排列密度很高，在单位体积上取得很大的传热面积。

图9A为本发明单元组合式制冷矩阵由制冷单元左右组合面连接呈排的结构示意图；

如图9A所示，作为一个实施例，当n(n＝4)个所述制冷单元在左右两侧组合面相互连接时，构成n个制冷单元组成的单元组合式制冷矩阵，n为≥2的整数。在图中，制冷矩阵由四个制冷单元901、902、903和904在水平方向组合扩展，四个制冷单元通过左右组合面相互紧贴，左右组合面上的水流接口通过图3C中所示的二通接头相连。如此，四个单元构成4×1×1维制冷矩阵。以此类推，n个单元可构成n×1×1维制冷矩阵。从外部供水系统供给矩阵的各种水流(热水、冷水、冷却水)可从矩阵中空闲的一个或者多个组合面上的水流接口接入或者引出。

图9B为本发明单元组合式制冷矩阵由制冷单元前后组合面连接呈排的结构示意图；

如图9B所示，作为一个实施例，当k(k＝3)个所述制冷单元在前后两侧组合面相互连接时，构成k个制冷单元组成的单元组合式制冷矩阵，k为≥2的整数。在图中，制冷矩阵由三个制冷单元905、906和907在水平方向组合扩展，三个制冷单元其6个面都为组合面，通过前后组合面相互紧贴，前后组合面上的水流接口通过图3C中所示的二通接头相连。如此，3个单元构成1×1×3维制冷矩阵。以此类推，k个单元可构成1×1×k维制冷矩阵。从外部供水系统供给矩阵的各种水流(热水、冷水、冷却水)可从矩阵中空闲的一个或者多个组合面上的水流接口接入或者引出。

图10为本发明单元组合式制冷矩阵由制冷单元上下组合面连接呈排的连接结构示意图；

如图10所示，作为一个实施例，当m(m＝4)个所述制冷单元在上下两侧组合面相互连接时，构成m个制冷单元组成的单元组合式制冷矩阵，m为≥2的整数。在图中，制冷矩阵由三个制冷单元1001、1002和1003在垂直方向组合扩展，三个制冷单元通过上下组合面相互紧贴，组合面上的水流接口通过图3C中所示的二通接头相连。如此，三个单元构成1×3×1维制冷矩阵。以此类推，m个单元可构成1×m×1维制冷矩阵。从外部供水系统供给矩阵的各种水流(热水、冷水、冷却水)可从矩阵中空闲的一个或者多个水流接口接入或者引出。

图11为本发明单元组合式制冷矩阵由制冷单元上下、左右组合面连接呈竖直面排列的连接结构示意图。

如图11所示，作为一个实施例，当n行、m列所述制冷单元在左右、上下四个组合面，相互连接呈竖直面排列时，构成n×m个制冷单元组成的平面式单元组合式制冷矩阵，其中，n＝、3m＝3。

即，制冷矩阵由九个制冷单元1101、1102、1103……1109在水平和垂直两个方向组合扩展，各制冷单元通过上下、左右组合面相互紧贴，组合面上的水流接口通过图3C中所示的二通接头相连。如此，9个单元构成3×3维制冷矩阵。以此类推，n×m个单元可构成n×m×1维制冷矩阵。从外部供水系统供给矩阵的各种水流(热水、冷水、冷却水)可从矩阵中空闲的一个或者多个水流接口接入或者引出。

需要补充说明的是，当n行、k层制冷单元在左右、前后(四个组合面，相互连接呈水平面排列时，其排列方式与图11相类似，只是组合面有所不同。同样的道理，m列、k层制冷单元在上下、前后四个组合面，相互连接呈竖直面排列时的情形也是相类似的，在此不做赘述。

图12为本发明单元组合式制冷矩阵由制冷单元左右、上下、前后六个组合面连接呈立体式排列的连接结构示意图。

如图12所示，作为一个实施例，当n行、m列、k层所述制冷单元在左右、上下、前后六个组合面相互连接呈立体式排列时，构成n×m×k个制冷单元组成的立体式单元组合式制冷矩阵，其中，n、m、k均＝3。这种制冷单元不同与图9A、图10、图11所示的四个面为组合面，其与图9B相同，6各面都为组合面，可以实现在6个面方向上的组装。

即如图12所示，制冷矩阵由制冷单元101及其他26个制冷单元在水平和垂直三维方向组合扩展(图中省略部分制冷单元标记)，各制冷单元通过上下、左右、前后组合面相互紧贴，组合面上的水流接口通过图3C中所示的二通接头在接口111，112，113等接口处相连。如此，27个单元构成3×3×3维制冷矩阵。以此类推，n×m×k个单元可构成n×m×k维制冷矩阵。从外部供水系统供给矩阵的各种水流(热水、冷水、冷却水)可从矩阵中空闲的一个或者多个水流接口接入或者引出。

图12所示的实施例是n、m、k均相同并连接构成规则的立方体矩阵的情形，事实上，n、m、k可以不相同，每列、每行、每层上的制冷单元根据实际使用环境，可以有所空缺，空缺位置的制冷单元组合面使用截止接头密封即可，不影响整体制冷矩阵的使用。

尽管参考附图中出示的具体实施方式将对本发明进行描述，但是应当理解，在不背离本发明教导的精神、范围和背景下，本发明的单元组合式制冷矩阵可以有许多变化形式，例如减少或者增加水流接口的个数，改变制冷单元的形状或组合面，甚至应用到压缩式制冷机中。本领域技术内普通技术人员还将意识到有不同的方式来改变本发明所公开的实施例中的参数、尺寸、形状，但这均落入本发明和权利要求的精神和范围内。

Claims (27)

1.一种单元组合式制冷矩阵，其特征在于：

包括至少两个制冷单元，所述制冷单元为一台吸收式制冷机；

每个制冷单元设有至少两组接口群，每组所述接口群设有若干进出接口；

所述制冷单元的能量媒介通过所述进出接口输入或输出；

所述制冷单元机身的壳体内设置有内部通道；

所述内部通道将不同组合面上传输同种能量媒介的所述进出接口相互导通；

所述制冷单元设有至少两个组合面；

各组所述接口群分布在所述组合面上；

相邻的所述制冷单元通过所述组合面上的所述进出接口相互连接；

所述制冷单元的所述组合面相互紧密贴合连接组成所述单元组合式制冷矩阵。

2.如权利要求1所述的单元组合式制冷矩阵，其特征在于：

所述内部通道将不同组合面上传输同种能量媒介的所述进出接口相互导通，使任何组合面均可输入和输出能量媒介。

3.如权利要求1所述的单元组合式制冷矩阵，其特征在于：

所述制冷单元的机身为长方体，所述组合面为长方体的6个表面；

在所述制冷单元的6个组合面连接相邻的所述制冷单元，构成所述单元组合式制冷矩阵。

4.如权利要求3所述的单元组合式制冷矩阵，其特征在于：

当n个所述制冷单元在左右两侧组合面相互连接时，构成n个制冷单元组成的单元组合式制冷矩阵，n为≥2的整数。

5.如权利要求3所述的单元组合式制冷矩阵，其特征在于：

当m个所述制冷单元在上下两侧组合面相互连接时，构成m个制冷单元组成的所述单元组合式制冷矩阵，m为≥2的整数。

6.如权利要求3所述的单元组合式制冷矩阵，其特征在于：

当k个所述制冷单元在前后两侧组合面相互连接时，构成k个制冷单元组成的单元组合式制冷矩阵，k为≥2的整数。

7.如权利要求3所述的单元组合式制冷矩阵，其特征在于：

当n行、m列所述制冷单元在左右、上下四个组合面，相互连接呈竖直面排列时，构成n×m个制冷单元组成的平面式单元组合式制冷矩阵，m、n为≥1的整数，且n×m为≥2的整数。

8.如权利要求3所述的单元组合式制冷矩阵，其特征在于：

当n行、k层所述制冷单元在左右、前后四个组合面，相互连接呈水平面排列时，构成n×k个制冷单元组成的平面式单元组合式制冷矩阵，n、k为≥1的整数，且n×k为≥2的整数。

9.如权利要求3所述的单元组合式制冷矩阵，其特征在于：

当m列、k层所述制冷单元在上下、前后四个组合面，相互连接呈竖直面排列时，构成m×k个制冷单元组成的平面式单元组合式制冷矩阵，m、k为≥1的整数，且m×k为≥2的整数。

10.如权利要求3所述的单元组合式制冷矩阵，其特征在于：

当n行、m列、k层所述制冷单元在左右、上下、前后六个组合面，相互连接呈立体式排列时，构成n×m×k个制冷单元组成的立体式单元组合式制冷矩阵，m、n、k为≥1的整数，且n×m×k为≥2的整数。

11.如权利要求10所述的单元组合式制冷矩阵，其特征在于：

如构成制冷矩阵的n×m×k个制冷单元的第i个单元的功率为Pi，则n×m×k个制冷单元组合而成的单元组合式制冷矩阵的功率为P＝∑Pi，其中，i＝1,2,3…,n×m×k；n×m×k为≥2的整数。

12.如权利要求2所述的单元组合式制冷矩阵，其特征在于：

所述制冷单元为吸收式制冷单元，所述吸收式制冷单元是一台吸收式制冷机；所述能量媒介为热水、冷水和冷却水；

所述吸收式制冷单元设有至少两组水流接口群，每组所述水流接口群包括热水的入口和出口、冷水的入口和出口，以及冷却水的入口和出口。

13.如权利要求12所述的单元组合式制冷矩阵，其特征在于：

所述吸收式制冷单元设有至少两个组合面；每个所述组合面设有一组水流接口群；

相邻的所述吸收式制冷单元通过所述组合面上的所述水流接口群相互连接。

14.如权利要求12所述的单元组合式制冷矩阵，其特征在于：

所述吸收式制冷单元的所述热水入口与相邻吸收式制冷单元的所述热水入口相互导通，所述冷水入口与相邻吸收式制冷单元的所述冷水入口相互导通，所述冷却水入口与相邻吸收式制冷单元的所述冷却水入口相互导通；

所述吸收式制冷单元的所述热水出口与相邻吸收式制冷单元的所述热水出口相互导通，所述冷水出口与相邻吸收式制冷单元的所述冷水出口相互导通，所述冷却水出口与相邻吸收式制冷单元的所述冷却水出口相互导通。

15.如权利要求12所述的单元组合式制冷矩阵，其特征在于：

所述水流接口包括插座与插头；

所述插头的端部设有倒勾和O型密封圈；

所述倒勾插入并卡合在所述插座的内壁，形成自锁结构；

所述O型密封圈垫设在所述插头与所述插座之间，用于达到密封的目的。

16.如权利要求15所述的单元组合式制冷矩阵，其特征在于：

还包括活动接头，所述活动接头分别为二通接头和截止接头两种结构；

当连接二通接头时，水流接口导通；当连接截止接头时，水流接口关闭；

所述二通接头两端为水流接口插头；

所述截止接头，一端为水流接口插头，另一端封闭。

17.如权利要求16所述的单元组合式制冷矩阵，其特征在于：

上下两个所述组合面上水流接口的位置相互镜像对称；从而，

一个吸收式制冷单元在垂直方向与另一个吸收式制冷单元相组合时，两个吸收式制冷单元相应组合面上的水流接口通过二通接头直接插接。

18.如权利要求16所述的单元组合式制冷矩阵，其特征在于：

左右两个所述组合面上水流接口的位置相互镜像对称；从而，

一个吸收式制冷单元在水平方向与另一个吸收式制冷单元相组合时，两个吸收式制冷单元相应组合面上的水流接口通过二通接头直接插接。

19.如权利要求12所述的单元组合式制冷矩阵，其特征在于：

所述吸收式制冷单元机身壳体内设置有一体式水流管道系统；

所述一体式水流管道系统将不同组合面上的相应水流接口相互连通，并与所述吸收式制冷单元内部的换热器管程相连接，使得所述吸收式制冷单元从任何一个组合面均可同时或分别引入引出热水、冷水和冷却水。

20.如权利要求12所述的单元组合式制冷矩阵，其特征在于，所述吸收式制冷单元包括内置式溶液热交换器：

所述内置式溶液热交换器设置在所述吸收式制冷单元内，用于将吸收式制冷单元内的低温稀溶液与高温浓溶液进行热交换；

所述溶液热交换器包括用于热交换的换热壁板与溶液热交换器壳体，所述换热壁板与所述壳体共同构成浓溶液与稀溶液通道；

当所述低温稀溶液与高温浓溶液通过不同的通道与所述换热壁板接触时，由所述换热壁板进行热交换。

21.如权利要求12所述的单元组合式制冷矩阵，其特征在于，所述吸收式制冷单元包括溶液箱；

所述溶液箱用于向所述吸收式制冷单元的再生器提供溶液，所述溶液箱包括：

箱体，用于存储并向所述再生器提供溶液，所述箱体与所述吸收式制冷单元内部空间结构相适应，并内嵌在所述吸收式制冷单元的机体下部；以及，

溶液注入口，设置在所述箱体上，用于将溶液注入所述箱体。

22.如权利要求12所述的单元组合式制冷矩阵，其特征在于，所述吸收式制冷单元包括斜面导流冷凝器，包括：

若干排呈上下层排列的导流槽；在各层导流槽的上方铺设换热管；

冷媒蒸气在所述换热管外部流动，冷却水在所述换热管内部流通；冷媒蒸气与所述换热管接触时，与换热管内部的冷却水发生热交换而液化成冷凝水，并被所述导流槽收集并导流流出。

23.如权利要求22所述的单元组合式制冷矩阵，其特征在于，所述吸收式制冷单元包括节流装置，其特征在于，所述节流装置包括：

汇流槽，设置在吸收式制冷单元的所述斜面导流冷凝器底部最低处，用于沉积所述斜面导流冷凝器内冷媒水；

节流孔，设置在所述汇流槽的槽底最低处，用于将所述汇流槽内沉积的冷媒水排出。

24.如权利要求12所述的单元组合式制冷矩阵，其特征在于，所述吸收式制冷单元包括无循环泵冷媒蒸发器，所述无循环泵冷媒蒸发器包括：

若干排呈上下层排列的导流槽；

在各层导流槽的上方铺设换热管；

冷媒水在所述换热管外部流动，冷水在所述换热管内部流通；

所述导流槽侧壁上设有若干泄流孔，使冷媒水流向下层导流槽，以保持冷媒液浸没换热管。

25.如权利要求12所述的单元组合式制冷矩阵，其特征在于，所述吸收式制冷单元包括浅槽式换热机构，其特征在于，所述浅槽式换热机构包括：

浅槽式换热器，由若干排呈上下层排列的导流槽和换热管组成；

溶液分配器，设置在所述浅槽式换热器上部；所述溶液分配器是封闭型长方体，内部为腔体，下部为溶液喷洒面，所述溶液喷洒面尺寸与换热器上端面相同。

26.如权利要求12所述的单元组合式制冷矩阵，其特征在于：

所述的能量媒介还可以为热的气体、冷的气体和冷却气体。

27.如权利要求12-26任一项所述的单元组合式制冷矩阵，其特征在于：

所述吸收式制冷单元的机身壳体、水流接口、一体式水流管道系统、管壳式换热器的壳体、以及溶液箱，均为工程塑料制作；

所述吸收式制冷单元的换热管由不锈钢材料制作；

所述吸收式制冷单元的工质采用溴化锂溶液。

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