热管组件及制冷设备的制作方法

1.本技术涉及制冷技术领域，例如涉及一种热管组件及制冷设备。


背景技术：

2.目前，热管内的相变工质主要有氨、氟利昂和水等多种工质，液态的相变工质在热管的蒸发管段内吸热蒸发相变为气态，在压差的作用下，气态冷媒沿着蒸发管段上升至热管的冷凝管段，气态的相变工质在冷凝管段内放热冷凝相变为液态，液态的相变工质再进入蒸发管段完成循环。
3.现有技术公开了一种热管组件，包括外界冷源和热管，热管内充填有相变工质，热管包括冷凝管段和连通于冷凝管段的蒸发管段。其中，外界冷源向冷凝管段传递冷量，蒸发管段为一根管径统一的管体，呈蛇形结构盘绕在冰箱的内胆上，蒸发管段内的相变工质通过蒸发和冷凝过程将冷量传递至冰箱的内胆。
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：蒸发管段采用统一的管径，但是热管组件运行时，蒸发管段靠近冷凝管段的管体内液态的相变工质流量大，而蒸发管段远离冷凝管段的管体内气态的相变工质流量大，统一的管径设计难以同时满足蒸发管段不同位置的液体和气体的需求。例如为了满足液体的流量需求而统一采用较大的管径，此时蒸发管段远离冷凝管段的管体内容易发生气体挟持液体回流的问题；为了防止气体挟持液体回流而统一采用较小的管径，又无法满足蒸发管段靠近冷凝管段处的管体内液体的流量需求。


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热管组件及制冷设备，以解决由于蒸发管段采用统一管径设计而导致无法满足液体流量需求和气体挟持液体回流的问题。
7.在一些实施例中，所述热管组件包括：
8.热管组件，包括内部充填有相变工质的热管；所述热管包括冷凝管段和蒸发管段；
9.所述蒸发管段包括第一管段和多个第二管段，所述第一管段连通于所述冷凝管段，所述第二管段连通于所述第一管段；其中，所述第一管段的管径大于所述第二管段的管径；
10.所述冷凝管段内液态的相变工质经过所述第一管段流向所述第二管段。
11.可选的，所述热管为重力型热管；
12.所述第一管段呈水平设置，所述第二管段为直管件或折弯管件且所述第二管段整体呈竖直设置；每一所述第二管段的上端连通于所述第一管段，以使所述第一管段液态的相变工质在重力作用下流入所述第二管段。
13.可选的，所述第二管段为折弯管件；
14.所述第二管段的折弯角度的范围为150
°
至165
°
，多个所述第二管段的折弯角度相同或相异。
15.可选的，所述第二管段和所述第一管段通过变径管相连接，或者，所述第二管段和所述第一管段相焊接。
16.可选的，所述蒸发管段还包括：
17.汇流管段，多个所述第二管段的下端均连通于所述汇流管段，以汇流多个所述第二管段内未气化的液态的相变工质；
18.其中，所述汇流管段的管径大于所述第二管段的管径。
19.可选的，所述蒸发管段还包括：
20.多个第三管段，每一所述第三管段水平设置，且其两端分别连通于两个所述第二管段；其中，所述第三管段的管径小于所述第一管段的管径。
21.可选的，所述第一管段和/或所述第二管段设有换热翅片。
22.可选的，所述蒸发管段还包括：
23.应急回气管段，所述应急回气管段的一端连通于所述第一管段的上部，另一端连通于所述冷凝管段，以在所述第一管段内液体流量超出预设值的情况下从所述应急回气管段向所述冷凝管段回气。
24.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热管组件。
25.可选的，所述制冷设备包括内胆；所述第一管段和/或所述第二管段贴靠所述内胆的外表面设置。
26.本公开实施例提供的热管组件及制冷设备，可以实现以下技术效果：
27.冷凝管段内气态的相变工质吸收外界冷源的冷量后冷凝为液态，液态的相变工质从冷凝管段依次流向第一管段和第二管段，由于第一管段与第二管段相比更靠近冷凝管段，因此第一管段内液态的相变工质的流量较大，随着液体在第二管段内流通并换热蒸发，第二管段内气态的相变工质的流量较大。第一管段和第二管段相比，第一管段采用大管径有利于液体流通，防止液体流量较大、管径较小致使气体无法从第一管段进入冷凝管段，从而影响热管组件的冷凝效果；第二管段采用小管径，能够防止气体流量较大、管径较大致使液体被气体挟持从第二管段回流至第一管段，从而影响热管组件的蒸发效果。
28.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
29.一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：
30.图1是本公开实施例提供的热管组件结构示意图；
31.图2是本公开实施例提供的另一种热管组件结构示意图；
32.图3是本公开实施例提供的第二管段结构示意图；
33.图4是本公开实施例提供的另一种热管组件结构示意图。
34.附图标记：
35.10：制冷机；20：第一管段；21：第二管段；22：第三管段；23：汇流管段；30：换热翅片；
36.a：折弯角度。
具体实施方式
37.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。
38.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。
39.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。
40.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。
41.除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。
42.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。
43.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。
44.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。
45.冷藏柜等制冷设备具有用于冷藏内胆，紧贴内胆的外表面通过锡箔胶带或铝箔胶带固定有热管，热管内充填有相变工质，热管包括冷凝管段和连通于冷凝管段的蒸发管段，外界冷源通过冷凝管段向气态的相变工质传递冷量，气态的相变工质吸收冷量后相变为液态，液态的相变工质从冷凝管段流向蒸发管段，且液态的相变工质通过蒸发管段将冷量传递至内胆中冷藏的食品，食品的温度得到降低同时液态的相变工质吸热相变为气态，如此完成制冷设备中相变工质的循环。
46.按照热管内工作液体的回流动力可分为有芯热管、电流体动力热管、磁流体动力热管和重力型热管。其中，重力型热管利用相变工质的蒸发和冷凝来传递热量，不需要外加
动力而是依靠冷凝后液态的相变工质的重力完成自动循环。热管的冷凝管段高于蒸发管段设置，且外界冷源向冷凝管段传递冷量，气态的相变工质吸收冷量后液化，在重力作用下，液态的相变工质流向蒸发管段，并通过蒸发管段向外界传递冷量，同时液态的相变工质吸热气化，气态的相变工质沿着蒸发管段上升重新回到冷凝管段。重力型热管结构简单、成本低廉，而且传热性能优良，工作可靠。
47.在一些实施例中，热管组件包括热管组件，热管组件包括内部充填有相变工质的热管；热管包括冷凝管段和蒸发管段；蒸发管段包括第一管段20和多个第二管段21，第一管段20连通于冷凝管段，第二管段21连通于第一管段20；其中，第一管段20的管径大于第二管段21的管径；冷凝管段内液态的相变工质经过第一管段20流向第二管段21。
48.采用本公开实施例提供的热管组件，冷凝管段内气态的相变工质吸收外界冷源的冷量后冷凝为液态，液态的相变工质从冷凝管段依次流向第一管段20和第二管段21，由于第一管段20与第二管段21相比更靠近冷凝管段，因此第一管段20内液态的相变工质的流量较大，随着液体在第二管段21内流通并换热蒸发，第二管段21内气态的相变工质的流量较大。第一管段20和第二管段21相比，第一管段20采用大管径有利于液体流通，防止液体流量较大但管径较小致使气体无法从第一管段20进入冷凝管段，从而影响热管组件的冷凝效果；第二管段21采用小管径，能够防止气体流量较大而管径较大致使液体被气体挟持从第二管段21回流至第一管段20，从而影响热管组件的蒸发效果。
49.可选的，第一管段20和第二管段21的管径设置与冷却空间的容积相适配。例如冷却空间的容积为780l，则第一管段20选用12.7mm的管径、第二管段21选用9.52mm的管径为宜。
50.可选的，热管由不锈钢、铜、铝等导热金属制成。
51.在一些实施例中，第二管段21和第一管段20通过变径管相连接，或者，第二管段21和第一管段20相焊接。
52.示例性的，变径管的两端分别为用以连接较大管口的大端和用以连接较小管口的小端，变径管的大端与第一管段20的管径相适配，变径管的小端与第二管段21的管径相适配。多个变径管均匀地沿第一管段20的延伸方向设置，且每一变径管的大端连通于第一管段20的管体，小端连通于一个第二管段21的上端管口。
53.又一示例性的，多个第二管段21均匀地沿第一管段20的延伸方向设置，且第二管段21的上端焊接于第一管段20的管体，第二管段21的下端封堵。
54.在一些实施例中，通过制冷机10向冷凝管段传递冷量。制冷机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10机具有冷头，通过冷头将产生的冷量传递至冷凝管段中的相变工质。
55.在一些实施例中，如图1所示，热管为重力型热管；第一管段20呈水平设置，第二管段21为直管件或折弯管件且第二管段21整体呈竖直设置；每一第二管段21的上端连通于第一管段20。第一管段20整体水平设置，有利于第一管段20中液态的相变工质流入多个第二管段21内，第二管段21整体竖直设置，有利于液态的相变工质在重力作用下快速在第二管段21内流通。
56.进一步地，可选的，冷藏柜的内胆被构造为矩形腔体，其底面水平放置。第一管段20的延伸方向与内胆的侧面走向一致，第一管段20水平设置且位于内胆的顶面上方，或者，第一管段20水平设置且环绕并贴靠内胆的侧面设置。在第一管段20贴靠内胆的情况下，可向内胆中的食品传递冷量。
57.更进一步地，可选的，第二管段21整体竖直设置，且第二管段21的上端连通于第一管段20的管体，第二管段21的下端封堵，并且第二管段21的管体贴靠内胆的侧面设置。第二管段21内液态的相变工质向内胆内的食物传递冷量的同时气化，气态的相变工质沿着第二管段21进入第一管段20。
58.在一些实施例中，第一管段20设有换热翅片30，或者，第二管段21设有换热翅片30，或者，第一管段20和第二管段21均设有换热翅片30。换热翅片30作为传热元件，可以看做蒸发管段的延伸，能够扩大蒸发管段的换热面积，提高热管组件的热传递效率。这里采用的换热翅片30包括百叶窗翅片、波纹翅片、锯齿翅片或平直翅片。
59.示例性的，在第一管段20贴靠内胆的情况下，环绕第一管段20的表面设有多个百叶窗翅片。这样，通过换热翅片30能够增大第一管段20与内胆的换热面积，有利于第一管段20向内胆传递冷量。
60.又一示例性的，环绕第二管段21的表面设有多个波纹翅片。由于第二管段21作为蒸发管段中向内胆传递冷量的主要管段，通过增设换热翅片30可以有效增强第二管段21的换热效果。
61.又一示例性的，第一管段20贴靠内胆且表面设有多个锯齿翅片，第二管段21贴靠内胆且表面设有多个平直翅片。这样，第一管段20和第二管段21均设置多个换热翅片30，进一步增强了热管组件的换热效率。
62.在一些实施例中，蒸发管段还包括应急回气管段，应急回气管段的一端连通于第一管段20的上部，另一端连通于冷凝管段。第一管段20内的下部用于使来自于冷凝管段液态的相变工质流通，第一管段20的上部用于使来自第二管段21内气态的相变工质流通，当第一管段20内下部的液体流量突然增加超出预设值时，上部用于气体流通的空间减小，导致气体从第一管段20向冷凝管段回气的流量减小，此时打开应急回气管段可以使第一管段20上部的气体从应急回气管段向冷凝管段回气，从而保障了热管组件的正常运行。
63.可选的，应急回气管段设有回气电磁阀，回气电磁阀在打开的情况下允许气体从应急回气管段流向冷凝管段。
64.进一步地，可选的，第一管段20内设有流量传感器，流量传感器用于监测第一管段20内液态的相变工质的流量。
65.更进一步地，可选的，流量传感器和回气电磁阀均电连接于应急回气控制器，流量传感器用于向应急回气控制器发送第一管段20内的流量信号，应急回气控制器根据流量信号控制回气电磁阀的状态。
66.示例性的，当流量传感器监测到第一管段20内的流量超过预设流量值，并将流量信号发送至应急回气控制器后，应急回气控制器控制回气电磁阀开启，部分第一管段20上部气态的相变工质通过应急回气管段回流至冷凝管段内，这样能够保障热管组件的正常运行。
67.在一些实施例中，蒸发管段还包括汇流管段23；多个第二管段21的下端均连通于
汇流管段23，以汇流多个第二管段21内未气化的液态工质；其中，汇流管段23的管径大于第二管段21的管径。这样，气态的相变工质吸收外界冷源的冷量后液化，液态的相变工质从第一管段20流向多个第二管段21，多个第二管段21内液态的相变工质最终汇集在汇流管段23内。同时由于液态的相变工质在汇流管段23的汇集，使得汇流管段23内的液体流量相较于第二管段21较大，这里汇流管段23的管径采用大于第二管段21的管径，能够满足液体的汇流需求。
68.进一步地，可选的，汇流管段23的管径与第一管段20的管径相同。
69.更进一步地，可选的，第二管段21的下端通过变径管与汇流管段23相连接。变径管的大端与汇流管段23的管径相适配，变径管的小端与第二管段21的管径相适配。多个变径管沿汇流管段23的延伸方向、与第二管段21相对应设置，每一变径管的大端连通于汇流管段23的管体，小端连通于对应的第二管段21的下端管口。
70.在一些实施例中，第一管段20水平设置于内胆的上方，汇流管段23水平设置且环绕并贴靠内胆的侧面设置，第二管段21竖直设置，且第二管段21的上端通过变径管连通于第一管段20的管体，第二管段21内的下端通过变径管连通于汇流管段23的管体，第二管段21贴靠内胆的侧面设置。
71.冷凝管段内气态的相变工质吸收外界冷源的冷量后冷凝为液态，液态的相变工质在重力作用下通过第一管段20流向多个第二管段21，液态的相变工质在第二管段21内向内胆中的食品传递冷量，传递冷量的过程中，一部分液态的相变工质蒸发为气态并从第二管段21上升进入第一管段20，另一部分液态的相变工质从第二管段21的下端进入汇流管段23，这部分液态的相变工质在汇流管段23内向内胆中的食品传递冷量，继而蒸发为气态并沿着第二管段21上升至第一管段20内，最后进入冷凝管段。蒸发管段的第一管段20、第二管段21和汇流管段23采用上述布设方式，能够有效提高热管组件的换热效率。
72.在一些实施例中，如图2和图3所示，第二管段21为折弯管件；第二管段21的折弯角度a的范围为150
°
至165
°
，多个第二管段21的折弯角度a相同或相异。第二管段21呈一定角度弯曲，能够减小第二管段21内气态的相变工质和液态的相变工质之间的剪切力，这样在一定程度上可以避免气态的相变工质挟持液态的相变工质上升，从而保障了液态的相变工质能够顺利地从第一管段20流向第二管段21。
73.示例性的，第二管段21的折弯角度a可以选择150
°
、152
°
、154
°
、155
°
、157
°
、159
°
、160
°
、162
°
、164
°
、165
°
中的任意一个。
74.可选的，第二管段21的折弯位置位于第二管段21的中部。
75.可选的，冷藏柜的内胆被构造为矩形腔体，内胆的一个侧面作为门体，另外三个侧面可以设置第二管段21，多个第二管段21均匀贴靠设置于内胆的三个侧面上，且贴靠在同一侧面上的第二管段21的折弯角度a和折弯方向相同，贴靠在不同侧面上的第二管段21的折弯角度a和折弯方向相同或相异。这样，能够在内胆的同一侧面上设置更多的第二管段21，有利于提高热管组件的换热效率。
76.在一些实施例中，可以同时采用具有折弯角度a的第二管段21和为直管件的第二管段21。例如，冷藏柜被构造为矩形腔体，内胆的一个侧面作为门体，另外两个相对侧面可以采用具有折弯角度a的第二管段21，另外一个与门体相对的侧面采用直管件的第二管段21。
77.在一些实施例中，蒸发管段还包括多个第三管段22，每一第三管段22水平设置，且其两端分别连通于两个第二管段21，第三管段22的管径小于第一管段20的管径。这样，通过增设多个第三管段22能够增大蒸发管段的换热面积，有利于提高热管组件的换热效率。第三管段22内气体的流量较大，第三管段22采用较小的管径能够防止气体挟持液体回流。
78.示例性的，如图4所示，第一管段20、两个第二管段21和汇流管段23相连通构成口字形结构，其中位于口字形上部的管段为与冷凝管段直接连通的第一管段20，口字形两侧的管段为第二管段21，口字形下部的管段为汇流管段23。第三管段22被构造为u形的管段，多个第三管段22沿第二管段21的延伸方向设置，且每一第三管段22整体呈水平设置，第三管段22的两端分别连通于两个第二管段21。这样，第一管段20、两个第二管段21、汇流管段23和多个第三管段22组成的蒸发管段围限构成安装空间，便于将冷藏柜的内胆置于安装空间中并与蒸发管段贴靠设置。
79.可选的，第三管段22的管径与第二管段21的管径相同。
80.可选的，第三管段22的表面设有多个换热翅片30，通过换热翅片30能够增大第三管段22的换热面积。
81.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热管组件。
82.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。

技术特征：
1.一种热管组件，其特征在于，包括：热管组件，包括内部充填有相变工质的热管；所述热管包括冷凝管段和蒸发管段；所述蒸发管段包括第一管段和多个第二管段，所述第一管段连通于所述冷凝管段，所述第二管段连通于所述第一管段；其中，所述第一管段的管径大于所述第二管段的管径；所述冷凝管段内液态的相变工质经过所述第一管段流向所述第二管段。2.根据权利要求1所述的热管组件，其特征在于，所述热管为重力型热管；所述第一管段呈水平设置，所述第二管段为直管件或折弯管件且所述第二管段整体呈竖直设置；每一所述第二管段的上端连通于所述第一管段，以使所述第一管段液态的相变工质在重力作用下流入所述第二管段。3.根据权利要求2所述的热管组件，其特征在于，所述第二管段为折弯管件；所述第二管段的折弯角度的范围为150
°
至165
°
，多个所述第二管段的折弯角度相同或相异。4.根据权利要求1所述的热管组件，其特征在于，所述第二管段和所述第一管段通过变径管相连接，或者，所述第二管段和所述第一管段相焊接。5.根据权利要求2所述的热管组件，其特征在于，所述蒸发管段还包括：汇流管段，多个所述第二管段的下端均连通于所述汇流管段，以汇流多个所述第二管段内未气化的液态的相变工质；其中，所述汇流管段的管径大于所述第二管段的管径。6.根据权利要求2所述的热管组件，其特征在于，所述蒸发管段还包括：多个第三管段，每一所述第三管段水平设置，且其两端分别连通于两个所述第二管段；其中，所述第三管段的管径小于所述第一管段的管径。7.根据权利要求1所述的热管组件，其特征在于，所述第一管段和/或所述第二管段设有换热翅片。8.根据权利要求1所述的热管组件，其特征在于，所述蒸发管段还包括：应急回气管段，所述应急回气管段的一端连通于所述第一管段的上部，另一端连通于所述冷凝管段，以在所述第一管段内液体流量超出预设值的情况下从所述应急回气管段向所述冷凝管段回气。9.一种制冷设备，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的热管组件。10.根据权利要求9所述的制冷设备，其特征在于，包括内胆；所述第一管段和/或所述第二管段贴靠所述内胆的外表面设置。

技术总结
本申请涉及制冷技术领域，公开一种热管组件，包括：热管组件，包括内部充填有相变工质的热管；所述热管包括冷凝管段和蒸发管段；所述蒸发管段包括第一管段和多个第二管段，所述第一管段连通于所述冷凝管段，所述第二管段连通于所述第一管段；其中，所述第一管段的管径大于所述第二管段的管径；所述冷凝管段内液态的相变工质经过所述第一管段流向所述第二管段。第一管段和第二管段相比，第一管段采用大管径有利于液体流通，防止液体流量较大、管径较小致使气体无法从第一管段进入冷凝管段；第二管段采用小管径，能够防止气体流量较大、管径较大致使液体被气体挟持从第二管段回流至第一管段。本申请还公开一种制冷设备。本申请还公开一种制冷设备。本申请还公开一种制冷设备。


技术研发人员：刘占杰 张华 李军锋 尤晓宽 管清强 袁顺涛 张龚圣 张鑫 王泽乐 路景震
受保护的技术使用者：青岛海尔生物医疗股份有限公司
技术研发日：2021.10.25
技术公布日：2022/5/25