CN101287953B - 制冰机、用于制冰机的蒸发器组件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制冰机，其具有其上结冰的结冰表面；包括冷却结冰表面的微通道蒸发器的制冷***和供水***。微通道蒸发器包括微通道管，其促进微通道管和结冰表面之间的接触区域中的分布冷却效果。在一些实施例中，微通道管包括定义绝热区域并且将管分成多个非绝热区域的一系列凹入部分。绝热和非绝热区域可以被构造来在结冰表面上形成单个的冰块。在其它实施例中，微通道管之间的和/或结冰表面和微通道管之间的空间可以形成绝热区域，其至少部分地定义由制冰机制造的冰的尺寸和形状。结冰表面可以通过胶粘剂或粘结接合材料(诸如胶、环氧或者其它胶粘剂)附接到微通道管。

Description

制冰机、用于制冰机的蒸发器组件及其制造方法
相关申请交叉引用
本申请要求2005年6月22日递交的美国临时专利申请No.60/693,123、2005年8月18日递交的美国临时专利申请No.60/709,325、2005年12月23日递交的美国临时专利申请No.60/753,429以及2006年4月4日递交的美国临时专利申请No.60/789,099的优选权，上述申请的全部内容通过引用被包含于此。
背景技术
制冰机被广泛用于提供商业冰块。通常，制冰机通过使得水流过冷却表面而制造大量的洁净冰。该冷却表面被热耦合到蒸发器线圈，该蒸发器线圈转而耦合到制冷***。冷却表面在其表面上通常包含大量的凹槽，其中在表面上流过的水可以被收集于此。当水在凹槽上流过时，其被冰冻成冰块。
为了收获冰，通过使得热的经压缩的制冷剂流经蒸发器线圈、通过位于冰附近的加热元件和/或以其它手段来加热蒸发器线圈。热量可以被传递到冷却表面，直到其被加温到足以从该表面收获冰的温度。一旦脱离该表面，冰块就落入到冰存储箱中。由典型的制冰机制造的冰块是预成型的，或者具有规则形状，并且在一些实施例中，其具有通常很薄的外形。在一些制冰机中，冰块以单个方块的形式从冷却表面脱离，而在另一些制冰机中，多个冰块由薄的冰桥连接，这些冰桥通常在冰落入到存储箱中时断裂。
通常制造使用与冷却表面热接触的铜管的蒸发器。低压、经膨胀的制冷剂通过铜管，以冷却蒸发器。铜管可以被固定(例如，通常是焊接或者铜焊)到铜板，该铜板分配来自铜管的冷却效果。因为铜管是圆筒形的，并且因为铜板通常基本上是平面的，所以在两个部件之间是线接触，这可能降低两个部件之间的传热效率和速度。
发明内容
在一些实施例中，提供了一种用于形成冰的制冰机蒸发器，所述蒸发器组件包括：微通道管，其具有定义出多个通过所述微通道管的流动通路的内壁；片，其具有制冰操作期间水在其上流过的第一表面，所述片耦合到所述微通道管，以与所述微通道管进行热传导；以及胶粘剂和粘结接合材料中的至少一种，其将所述第一表面耦合到所述微通道管。
本发明的一些实施例提供了一种用于制造制冰机用蒸发器组件的方法，所述方法包括：将具有多个制冷剂流动通路的微通道管紧邻导热材料片的表面布置；将所述微通道管和所述导热材料片压制在一起；利用胶粘剂和粘结接合材料中的至少一种将所述微通道管和所述导热材料片耦合。
在一些实施例中，提供了一种制冰机用蒸发器组件，所述蒸发器组件包括：结冰片，其定义出多个结冰位置，所述多个结冰位置中的每一个具有一定的宽度；多个微通道蒸发器管，所述多个微通道蒸发器管中的每一个具有多个内部制冷剂通路，并且具有与所述多个结冰位置中的每一个的所述宽度基本相等的宽度；第一绝热区域，其被定义在所述多个微通道蒸发器管中的相邻的微通道蒸发器管之间；以及第二绝热区域，其沿着所述多个微通道蒸发器管中每一个被定义在相邻的结冰位置之间。
通过考虑详细的说明和附图，本发明的其它方面将变得清楚。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的制冰机的示意图，其包括了微通道蒸发器组件和制冷***的其它部件。
图2是图1的蒸发器组件的局部剖视立体图。
图3是图2的沿线3-3所取的蒸发器组件的剖视图。
图4是图2的沿线4-4所取的蒸发器组件的剖视图。
图5是根据本发明的另一个实施例的制冰机的示意图，其包括了微通道蒸发器组件和制冷***的其它部件。
图6是图5的蒸发器组件的局部剖视立体图。
图7是图5的蒸发器组件的分解立体图。
图8是根据本发明的另一个实施例的制冰机的示意图，其包括了微通道蒸发器组件和制冷***的其它部件。
图9是图8的蒸发器组件的局部剖视立体图。
图10是图8的蒸发器组件的分解立体图。
图11是根据本发明的又一个实施例的微通道蒸发器组件的局部剖视立体图。
图12是根据本发明的又一个实施例的微通道蒸发器组件的局部剖视立体图。
图13是根据本发明的另一个实施例的蒸发器的立体图。
图14是图13所示的蒸发器的分解立体图。
在本发明的任何实施例被详细解释之前，应该理解，本发明的应用不限于在下面的描述中所阐述的或者在附图中所示出的部件的构造和布置的细节。本发明能够具有其它的实施方式并且能够以各种方式实施或者实现。还应该理解，本文所用的措词和术语是出于说明的目的，并且不应被当作限制。本文中“包括”、“包含”或者“具有”及其变体的使用意在包括其后所列的项目及其等同物，以及其它的项目。除非另有指明或限制，术语“安装”、“连接”、“支撑”及其变体以宽泛含义来使用，并且包括直接和间接安装、连接、支撑和耦合。此外，“连接”和“耦合”不限于物理或者机械连接或耦合。
具体实施方式
参考图1，所示的制冰机210包括具有压缩机14、冷凝器18以及微通道蒸发器组件22的制冷***。制冷***还包括电磁阀26、干燥器30、热交换器34、膨胀阀38以及测温传感器42。使用反馈控制来响应于来自传感器42的信息调控膨胀阀38。通过包括水供应端口的水供应***将水提供到蒸发器组件22。
参考图2和3，蒸发器组件22包括入口集管50、出口集管54以及多个与入口集管50和出口集管54流体连通的微通道管58。管58是基本偏平的，并且其中形成有多个微通道62(见图3)。在所示的结构中，微通道62具有基本矩形的横截面形状，其中每个微通道62的宽度尺寸为约1.4mm，高度尺寸为约1.0mm。或者，微通道62可以具有不同的横截面形状(例如，圆形、三角形、偏圆形、梯形等)，并且可以具有大于或者小于1mm的宽度尺寸以及大于或者小于0.5mm的高度尺寸。管58可以由具有高导热性的金属(诸如铝)制成。但是，管58也可以由具有较高导热性的其它金属(诸如铜或钢)制成。
如图2和4所示，管58被形成或者弯曲成包括沿管58的宽度方向延伸的凹入部分68。凹入部分彼此间隔大致等于将被制造的冰块的长度的距离，在所示实施例中，该距离为约20mm。
蒸发器组件22还包括绝热部件66，其被布置在管58的凹入部分68中并被固定到凹入部分68。在所示结构中，绝热部件66被构造为基本圆柱形的棒。或者，绝热部件66可以被构造成具有多种其它形状中的任何一种形状。例如，绝热部件66可以具有与凹入部分的形状相匹配的形状。绝热部件66优选由具有较低导热性的材料(诸如包括PVC、聚丙烯或乙烯在内的多种不同塑料中的任何一种)制成。
凹入部分68的尺寸和构造被设计来接纳绝热部件66，使得绝热部件66没有伸出到各个管58的顶表面上方的部分(见图4)。在所示的结构中，绝热部件66通过胶粘剂或粘附材料74(诸如胶、环氧或者其它胶粘剂)耦合到管58，其中，所述胶粘剂或粘附材料74填充绝热部件66和管58的顶表面之间的空隙。胶粘剂或粘附材料74优选也具有较低的导热性。
参考图2和3，蒸发器组件22还包括基座78，所述基座78具有构造来支撑微通道管58的直立凸起82a、82b。具体地，多对直立凸起82a、82b被构造来支撑相邻的管58的侧边。如图3所示，直立凸起82a、82b对包括用于支撑管58的上表面86a、86b。如图2和4所示，基座78还包括沿基座78的长度形成在凸起82a、82b之间的切口90。基座78中的切口90的尺寸被设计来接纳管58的凹入部分68。
蒸发器组件22还包括横杆94，所述横杆94被构造来与直立凸起82a、82b对配合，从而将管58固定在横杆94和直立凸起82a、82b对之间。在所示结构(图3)中，各直立凸起82a、82b对分别定义出狭槽102，并各横杆94分别包括至少一个被构造来与直立凸起82a、82b配合的配合部分或肋98。在所示的结构中，凸起82a、82b和肋98包括彼此配合的凸缘106、110。或者，凸起82a、82b和横杆94可以包括可以使横杆94与凸起82a、82b配合的其它结构。
当将横杆94耦合到凸起82a、82b上时，管58被夹在或固定在横杆94和直立凸起82a、82b对的侧边之间。这样的连接足以将微通道管58固定到基座78。
参考图2和3，蒸发器组件22还包括上覆于管58和横杆94的金属壳或片114。虽然在图2和3中仅仅示出了片114的一部分，但是片114可以上覆蒸发器组件22的整个上表面。在所示结构中，片114与管58的一部分直接接触，有利于形成冰块的位置处的片114和管58之间的传导传热。或者，在片114和管58之间可以是胶粘剂和/或粘结接合材料，并且可以通过该胶粘剂和/或粘结接合材料进行传导传热。片114的不与管58直接接触的部分(即，在凹入部分68处)有利于减少在与片114直接接触的绝热部件66对应的位置处的片114和管58之间的传热。在所示实施例中，片114由不锈钢支撑，但是也可以由其它材料(诸如塑料)或者多种材料的组合(例如，层叠的或者以任何其它方式布置的)制成。
在一些实施例中，片114的厚度可以不大于约0.010英寸。在一些实施例中，片114的厚度不小于约0.003英寸和/或不大于约0.005英寸。在一些实施例中，片114被构造为利用上述并且下面将针对图8-10的实施例更详细描述的胶粘剂或粘结接合材料，通过非加热工艺(即，不在或不接近片114的熔融温度下)附接到微通道管58上。也可以提供没有任何胶粘剂或粘结接合材料的熔融行为的接合工艺(用于焊接或者铜焊操作的典型过程)，从而明显简化组装工艺。
参考图1，在制造冰块的“冷却循环”中制冰机210和制冷***的运行过程中，压缩机14从蒸发器组件22接收低压、基本气态的制冷剂，对制冷剂加压，并且向冷凝器18排放高压、基本气态的制冷剂。在电磁阀26关闭的情况下，高压、基本上气态的制冷剂途经冷凝器18。在冷凝器18中，热量被从冷却剂去除，导致基本气态的制冷剂冷凝成基本液态的制冷剂。
在离开冷凝器18之后，高压、基本液态的制冷剂被干燥器30干燥，并且途经热交换器34。当通过热交换器34时，高压、基本液态的制冷剂从在到压缩机14的入口的途中、正通过热交换器34的低压、基本气态的制冷剂吸收热量。在离开热交换器34之后，高压液态的制冷剂遭遇膨胀阀38，膨胀阀38降低用于引入到蒸发器组件22中的基本液态的制冷剂的压力。具体地，低压液态制冷剂进入入口集管50和管58。制冷剂在通过管58时从管58吸收热量，并且蒸发。低压、基本气态的制冷剂被从出口集管54排出，以再引入压缩机14的入口。
如图1所示，蒸发器组件22包括将该组件构造为多通路蒸发器的挡板120。在这样的设计中，制冷剂在入口集管50和出口集管54之间来回行进。在所示结构中，蒸发器组件22被构造为3通路蒸发器。或者，蒸发器组件22可以包括大于3或者小于3的通路。
参考图2，片114和横杆94在蒸发器组件22上定义出多个流体流动通道118。绝热部件66和横杆94将流体流动通道118分成绝热区域122a、122b和非绝热区域126(见图3和4)。在此所用的“绝热区域”和“非绝热区域”是相对术语，用于指示一个区域(即，非绝热区域)在冷却循环期间更冷，从而较之绝热区域，在该区域中更容易结冰，其中，在制冰操作期间，水流经上述区域，片耦合到微通道管的用于与其的热传导，其中该结冰片的厚度不大于约0.010英寸。这些术语不应被解释为表示一个区域必须被绝热，而另一个区域必须是非绝热的，或者一个区域必须包括专用的绝热的材料。非绝热区域126是片114上的如下区域，其被布置成与管58有足够的热传导，以在片114上结冰，而绝热区域122a、122b是片114上的如下区域，其与管58足够绝热，从而冰将不形成在该绝热区域122a、122b中。在此，绝热区域可以由绝热材料、空气、热阻和距离的合适组合等来绝热。
应该理解，绝热区域122a、122b和非绝热区域126可以由多种不同的方法创建。例如，管58在非绝热区域126中的壁厚度可以薄于绝热区域122a、122b，以提高非绝热区域126中结冰的速度。如果绝热区域122a、122b中的壁厚度足够厚，则可以需要很少的或者不需要凹入部分68和绝热部件66。或者，用于这两种区域的材料可以具有不同的传热系数，从而使得冷却水流过的表面的能力不同。
所示制冰机210在冷却循环的运行过程中，水沿着流体流动通道118的外表面流经各流体流动通道118。水在片114的与管58的直接接触片114的部分相对应的部分(即，“非绝热区域126”)上冰冻。绝热部件66防止水在片114的沿流体流动通道118间隔开的部分(即，“绝热区域122a”)上冰冻，使得分离和独立的冰块形成在流体流动通道118中。相邻管58之间的空间和占据这些空间的横杆94防止水在片114的相邻管58之间的部分(即，“绝热区域122b”)上冰冻。
为了收获冰块状物或者冰块，冷却循环被停止，并且不再让水流经流体流动通道118。然后打开电磁阀26，以允许从压缩机14排出的高压、基本为热气态的制冷剂进入蒸发器组件22。高压、基本为热气态的制冷剂对蒸发器组件22中的管58进行“解冻”，促使冰从片114脱离。各个冰块将最终沿流体流动通道118下滑，并且落入存储箱(没有示出)的冰架(没有示出)中。此时，收获循环停止，并且冷却循环重新开始，以产生更多的冰块。
图5-7示出了根据本发明的实施例的另一种制冰机210。此实施例的元件和特征在很多方面与上述的图1-4所示的实施例中的元件和特征相似。因此，下面的描述主要集中于与上述的实施例不同的元件和特征上。对于图5-7所示的下述的制冰机210的元件和特征以及其可能的替代方式的其它信息，应该参考上文的描绘。
参考图5，所示的制冰机210包括具有压缩机214、冷凝器218以及微通道蒸发器组件222的制冷***。制冷***还包括电磁阀226、干燥器230、热交换器234、膨胀阀238以及测温传感器242。使用反馈控制来响应于来自传感器242的信息调控膨胀阀238。通过包括水供应端口的水供应***将水提供到蒸发器组件222。
参考图6和7，所示实施例的蒸发器组件222包括入口集管250、出口集管254以及多个与入口集管250和出口集管254流体连通的微通道管258。管258的横截面形状与图2和3所示的管58的基本相同，并且可以采用上面针对图1-4的实施例所述的任何其它形式。
在所述的蒸发器组件222的运行中，低压、基本液态的制冷剂进入最靠近图6的顶部的入口集管250，如图6中的局部剖视图中的箭头所示，通过微通道管258，并且经由最靠近图6的底部的出口集管254以基本气态的制冷剂离开蒸发器组件222。通过入口集管250、微通道管258和出口集管254的制冷剂流动由入口集管250和出口集管254中的挡板320确定(图5和6)。
蒸发器组件222还包括框架228，其用于支撑微通道管258，并且用于将微通道管258彼此相互定位。图6和7所示的框架228将微通道管258夹在或者支撑在蒸发器组件222的第一和第二侧边之间，并且使得微通道管258保持基本平行和具有一定间隔的构造(下面将更详细地描述)。
所示实施例的框架228包括多个横杆294，其横跨蒸发器组件222并且与微通道管258交叉。横杆294以基本垂直于微通道管258的方式延伸，并且构成由蒸发器组件222在其中制造冰的一系列流体流动通道318的侧边。所示实施例中的横杆294在蒸发器组件222的两侧从微通道管258向外延伸出，从而在蒸发器组件222的两侧上定义出流体流动通道318的架构。框架228还包括处于框架228的相对两端的水入口件319和水出口件321，这两者分别具有水在流入和流出流体流动通道318的途中流过的表面。
流体流动通道318可以衬有包括上面针对图1-4所示实施例所述的任何材料在内的导热材料。例如，图5-7所示的蒸发器组件222中的流体流动通道318衬有片314，所述片314例如是不锈钢片、其它金属材料的箔片或者非金属的导热片。图5-7所示实施例中的片314覆盖横杆294和微通道管258的表面，从而定义出上述的流体流动通道318。因此，每一个流体流动通道318可以具有大致U形的横截面。可以使用胶粘剂或粘结接合材料将片314附接到微通道管258。下面将更详细讨论用于在此所描述和所示出的本发明的本实施例和其它实施例的接合材料及其使用方法。
在一些实施例中，片314的厚度可以不大于约0.010英寸。在一些实施例中，片314的厚度不小于约0.003英寸和/或不大于约0.005英寸。在一些实施例中，片314被构造为利用上述并且下面将针对图8-10的实施例更详细描述的胶粘剂或粘结接合材料，通过非加热工艺(即，不在或不接近片314的熔融温度下)附接到微通道管258上。也可以提供没有任何胶粘剂或粘结接合材料的熔融行为的接合工艺(用于焊接或者铜焊操作的典型过程)，从而明显简化组装工艺。
蒸发器组件222两侧上的流体流动通道318的底部在多个位置上与微通道管258接触。在这些位置上，用于对流体流动通道318加衬的片314与微通道管258导热连通。因此，这些位置定义出流体流动通道318的非绝热区域326。在蒸发器组件222的运行过程中，在这些非绝热区域326中可以形成冰块。
为了在流体流动通道318的选定区域中制造冰，图5-7中所示的蒸发器组件222的流体流动通道318还具有多个绝热区域322。绝热区域322通过相邻微通道管258之间的空间224被定义在蒸发器组件222中，但是绝热可以以上述的任何方式(例如，通过紧邻微通道管258布置的绝热元件等)来创建。这些空间可以保持为空的，或者可以被蒸发器组件222的其它绝热结构部分或者完全占据。在任一情形中，相邻管258之间的空间224防止了从流体流动通道318的紧邻空间224的区域到微通道管258的热传导。当横杆294将各个微通道管258的长度分成多个结冰位置或非绝热区域326时，横杆294可以构成沿各个微通道管258的长度的另外的绝热区域。
在蒸发器组件222中，可以以多种不同的方式被定义出相邻微通道管258之间的空间224。仅仅作为示例，图5-7所示实施例中的微通道管258以基本平行并间隔开的布置方式被布置，以创建空间224。如上所述，图5-7所示实施例中的微通道管258沿平行于流体流动通道318的方向布置，从而定义出流体流动通道318的非绝热区域326。
再次参考图5-7所示的实施例，在冷却循环中制冰机210的运行过程中，水流经各流体流动通道318。水在流体流动通道318中的与微通道管258的接触对流体流动通道318加衬的片314的部分相对应的位置(即，“非绝热区域326”)上冰冻。相邻微通道管258之间的空间防止了水在流体流动通道318中的一部分(即，绝热区域322b)中冰冻，使得分离和独立的冰块形成在流体流动通道318中。横跨各个微通道管258的横杆294划分相邻的流体流动通道318(即，通过“绝热区域322a”)及其各结冰位置(即，“非绝热区域326”)。冰可以以与图1-4所示的第一实施例相似的方式收获。
在图5-7所示实施例中的，流体流动通道318位于蒸发器组件222的两侧。在其它实施例中，流体流动通道318位于蒸发器组件222的仅仅一侧。
至少部分地根据上述流体流动通道318的位置和定向以及通过蒸发器组件222的水的流动通路，蒸发器组件222可以具有任何所期望的定向。例如，在其侧都具有流体流动通道318的蒸发器组件222(见图6和7)可以基本垂直或者以相对于水平面较大的角度定向，而仅仅在其一侧上具有流体流动通道318的蒸发器组件222可以以相对于水平面较小的角度定向。
图8-10示出了根据本发明另一个实施例的制冰机410。此实施例的元件和特征在很多方面与上述的图1-7所示的实施例中的元件和特征相似。因此，下面的描述主要集中于与上述的实施例不同的元件和特征上(除非另有说明)。对于图8-10所示的下述的制冰机410的元件和特征以及其可能的替代方式的其它信息，应该参考上文的描绘。
参考图8，所示的制冰机410包括具有压缩机414、冷凝器418以及微通道蒸发器组件422的制冷***。制冷***还包括电磁阀426、干燥器430、热交换器434、膨胀阀438以及测温传感器442。使用反馈控制来响应于来自传感器442的信息调控膨胀阀438。通过包括水供应端口的水供应***将水提供到蒸发器组件422。除了蒸发器组件(下面将更详细描述)，制冷***相对于前述的实施例基本保持不变。
具体参考图9和10，所示实施例的蒸发器组件422包括入口集管450，出口集管454以及多个处于入口集管450和出口集管454之间的微通道管458。蒸发器组件422提供了通过入口集管450、出口集管454和微通道管458的不同类型的制冷剂流动通路的示例，其中，通过蒸发器组件422的制冷剂的蜿蜒通路是单条通路，而不是如前面实施例所示的两条平行蜿蜒通路。因此，图8-10的实施例中的入口集管450和出口集管454设置有额外的挡板520，以得到所示的单条蜿蜒通路。通过蒸发器组件422的其它类型的制冷剂通路也是可以的，并且落入本发明的精神和范围中。
具有多个凹入518的材料片514被布置在微通道管458的各侧上，从而如将在下面更详细描述的，可以在蒸发器组件422的两侧制造冰。在其它实施例中，蒸发器组件422的仅仅一侧上设置有其上结冰的片。各个片514可以由单个材料片形成，从而凹入518可以完全由片514定义(例如，通过冲制、压制、铸造、模制等)。在一些实施例中，可以由同一片在该同一片中定义多个这样的凹入518。例如，在一些实施例中，蒸发器518的一侧上的所有凹入518由同一片514定义。各个凹入518可以完全由同一片514定义。这样，用于各个单独的冰块的结冰表面不必如现有技术中常见的由多个片组装在一起来构造。
处于各个片514和微通道管458之间的是接合材料437。接合材料437被布置来将各个片514接合到微通道管458。在一些实施例中(例如，在其中在组装过程中接合材料437仅仅被施加到微通道管458的某些情形中)，接合材料437可以接触各个凹入518的底部和各个凹入518周围的区域。接合材料437将凹入518的底部接合到微通道管458。由于微通道管458和偏平形状和各个片514的非平面形状，多个绝热区域522a被定义在片514和微通道管458之间。其它的绝热区域522b被定义在相邻微通道管458之间。任一种或者两种绝热区域可以是空的，或者用期望的任何绝热材料部分或者完全填充，以防止在凹入518之间结冰。类似地，凹入518的底部与微通道管458导热连通，从而定义出如针对本发明的前述实施例所述的在制冷***运行过程中在其上结冰的位置。
用于将片514连接到微通道管458的接合材料437可以包括环氧、胶、胶带或者其它胶粘剂或粘结接合材料。在一些实施例中，接合材料437是双面胶带。接合材料437可以是导热的或者较不导热的。在一些实施例中，接合材料437包括泡沫胶粘剂或粘结接合材料。在这样的实施例中，接合材料可以是闭孔泡沫。并且，接合材料437可以包括粘弹性泡沫，并且可以是基本耐湿或者不透水的。耐湿或不透水胶带可以用于防止水进入片514和微通道管458之间的空间，水进入片514和微通道管458之间的空间在某些情况下可能缩短蒸发器组件422的寿命和/或降低其效率。在图8-10所示实施例中的接合材料437是3-MTM VHBTM粘弹性丙烯酸泡沫双面胶带，其是耐湿的，并且可以获得适于低温(例如，在或低于0℃下的温度)应用的各种品种。在本发明的其它结构实施例中，可以根据上面提供的描述设置胶粘剂或粘结接合材料。
继续参考图8-10所示的实施例，片514包括诸如不锈钢的导热材料薄层。在其它实施例中，片514可以包括其它导热材料。在一些实施例中，片514的厚度可以不大于约0.010英寸。在一些实施例中，片514的厚度可以不小于约0.003英寸并不大于约0.005英寸。薄的片厚度使得焊接、铜焊和其它强烈加热或熔融工艺不适于将片514耦合到微通道管458。因此，可以使用在不用接近管458或者片514的熔融温度的情况下在微通道管458和片514之间形成接合的接合工艺。此接合工艺也可以在没有任何胶粘剂或粘结接合材料的熔融行为(用于焊接或者铜焊操作的典型过程)的情况下实现，从而明显简化组装工艺。上述的片厚度和接合工艺也可以应用于本发明的任何其它实施例。
在所示实施例中的凹入518具有带有斜面边缘的基本方形形状，但是在其它实施例中，凹入518可以具有基本垂直于凹入518的底部的侧面。在所示实施例中的凹入的斜面边缘有助于在收获过程中使冰脱离。本领域技术人员将理解，可以使用多种不同形状的凹入518，包括圆形、偏圆、梯形、不规则或者其它形状。图8-10所示实施例中的凹入518沿各个微通道管458的长度布置成行。在给定行中的相邻凹入518之间的绝热区域522a防止局部的结冰，从而沿着各个微通道管458在相邻冰块之间产生隔断。在相邻行的凹入518之间，绝热区域522b具有相似的功能。并且，相邻微通道管458之间的空间424在绝热区域522b提供额外的绝热。
图11示出了根据本发明的另一个实施例的微通道蒸发器组件622。此实施例的元件和特征在很多方面与上面针对图1-10所述的实施例中的元件和特征相似。因此，下面的描述主要集中于与上述的实施例不同的元件和特征上。对于图11所示的下述的微通道蒸发器组件622的元件和特征以及其可能的替代方式的其它信息，应该参考上文的描绘。
图11所示的蒸发器组件622包括上覆于多个管658上的导热材料片714。片714的结构可以与上面详细描述的那些的相似，但是其形状被设计为不同的形式。各个片714形成有沿基本垂直于管658的方向行进的通道718。与前述的实施例类似，蒸发器组件622设置有绝热区域722a、722b和非绝热区域726。在图11所示实施例中，绝热区域722a在相邻通道718之间行进，并且平行于通道718。绝热区域722a通过在各个片714和微通道管658之间产生间隙，明显降低它们之间传递的热量，来提供绝热效果。在一些实施例中，绝热区域722a仅仅在微通道管658上方产生间隙，使得绝热区域722a在微通道管658之间周期性间断。如前面的实施例所示，通过相邻管658之间的空间624，维持绝热区域722b。如在前面的实施例中所述的，任意或者全部绝热区域722a、772b可以用绝热材料部分或者全部填充，或者可以如图11所示是空的。接合材料637(在上面已经参考图8-10的实施例进行了详细描述)被提供在管658和各个片714之间，以将片714耦合到微通道管658。在一些实施例中，蒸发器组件622的仅仅一侧设置有导热材料片714。
应该注意，图11所示实施例中的片714的刚度足以保持各个通道718的形状(在反复的结冰和收获循环之后)，而无需用于组件的结构完整性的框架或者基座。并且，使用接合材料637将片714耦合到微通道管658提供了足以将微通道管658彼此保持在所期望的间隔位置上的结构强度。
图12示出了根据本发明的另一个实施例的微通道蒸发器组件822。此实施例的元件和特征在很多方面与上面针对图1-11所述的实施例中的元件和特征相似。因此，下面的描述主要集中于与上述的实施例不同的元件和特征上。对于图12所示的下述的微通道蒸发器组件822的元件和特征以及其可能的替代方式的其它信息，应该参考上文的描绘。
图12所示的蒸发器组件822包括上覆于多个微通道管858上的导热材料片914。两个片914都是基本平坦的。微通道管858被布置在入口集管850和出口集管854之间。如图所示，微通道管858是基本非平面的，使得各个管858包括交替的上部分858a和下部分858b(上和下是相对的术语，仅仅用于描述图12中所示的方位)。两个片914被布置在微通道管858的相对两侧上，并且通过接合材料837耦合到微通道管858。由于微通道管858的形状，绝热区域922a，922b和非绝热区域926沿着片914出现在不同位置上。非绝热区域926出现在片914被耦合到微通道管858的上部分858a的位置上，而绝热区域922a，922b分别出现在片914没有被接合到管858(即，紧邻各个下部分858b)以及紧邻相管858之间的空间824的位置上。在一些实施例中，蒸发器组件822的仅仅一侧设置有导热材料片914。
图12所示实施例中的片914的刚度足以保持片914的偏平形状，而无需用于组件的结构完整性的框架或者基座。并且，使用接合材料837将片914耦合到微通道管858提供了足以将微通道管858彼此保持在所期望的间隔位置上的结构强度。
图13和14示出了根据本发明的另一个实施例的微通道蒸发器组件1022。此实施例的元件和特征在很多方面与上面针对图1-12所述的实施例中的元件和特征相似。因此，下面的描述主要集中于与上述的实施例不同的元件和特征上。对于图13和14所示的下述的微通道蒸发器组件1022的元件和特征以及其可能的替代方式的其它信息，应该参考上文的描绘。
图13和14所示的蒸发器组件1022提供了其中微通道管1058和片1014可以以不同方式定向和布置而同时仍然落入本发明的精神和范围内的实施方式。例如，图13和14所示的蒸发器组件1022利用多个定义蒸发器组件1022的不同部分的片1014。并且，图13和14提供了蒸发器组件1022如何可以具有两个或者更多个沿着一个或者多个微通道管1058耦合在不同位置处的非共面片1014的示例。
图13和14所示的蒸发器组件1022包括壳体1028和上覆于微通道管1058的导热材料片1014。所示实施例的壳体1028是基本长方形的，并且包括相对的两个支撑部件1031。壳体1028包括在第一和第二相对两侧边之间延伸的肋1032。支撑柱1039从肋1032基本垂直地延伸出。两个支撑部件1031基本相同，并且占据了第一和第二侧边1035，1036的大部分。支撑部件1031定义出多个基本垂直的狭缝1040。壳体1028用于接纳支撑部件1031，使得支撑部件1031的狭缝1040至少部分地接纳壳体1028的支撑柱1039。支撑部件1031还包括垂片1043，用于相对于壳体1028支撑支撑部件1031。
在其它实施例中，壳体1028可以具有任何其它适用于支撑微通道管1058的形状。例如，壳体1028可以较之图13和14所示的更长或者更宽，以分别容纳更多的微通道管1058通路或更长的微通道管1058通路。作为另一个示例，壳体1028可以较之图13和14所示的更厚，以容纳更宽的微通道管1058。在其它实施例中，不存在壳体1028，在此情况下，微通道管1058和片1014可以以任何其它合适的方式被相对于某一结构(例如，在制冰机中的)支撑。
图13和14所示实施例的微通道管1058以非平面的、蜿蜒的构型布置在入口1050和出口1054之间。蜿蜒构型可以为通过蒸发器组件1022的制冷剂流提供单件的微通道管1058。在其它实施例中，此蜿蜒构型由尾对尾(即串联)连接的两件或者更多件微通道管以任何方式定义。
继续参考图13-14所示的实施例，蜿蜒构型可以通过弯曲微通道管1058来形成。或者，图13-14所示的微通道管1058的弯曲部分中的一个或者多个可以被耦合到微通道管1058的其它所示部分的另一个管(例如，单独的歧管或者其它连接管，另一件微通道管等)来替换。如果使用的话，可以如前所述使用入口歧管和出口歧管(或者其它连接管)，以定义通过管1058的蜿蜒流动通路、平行流动通路或者其它流动通路。
图13-14所示的管1058适于延伸通过支撑部件1031的狭缝1040，并且置放在支撑柱1039上。管1058四次延伸穿过壳体1028。在一些实施例中，根据蒸发器组件1022所需的生产能力，管1058延伸穿过更大或者更小的壳体更多或更少的次数。
导热材料片1014可以包括基本平坦的区域1118和绝热区域1122，所述基本平坦区域1118被构造来与微通道管1058进行热交换，所述绝热区域1122被构造来防止片1014和微通道管1058之间的传热。如前面的实施例所述，任意或者全部绝热区域1122可以用绝热材料部分或者全部填充，或者可以不存在导热材料。接合材料1037(在上面已经参考图8-10的实施例进行了详细描述)被提供在管1058和各个片1014之间，以将片1014耦合到微通道管1058。在图13-14所示实施例中，片1014在一半处被折叠，使得其基本包围微通道管1058，并且允许在管1058的两侧上结冰。或者，在微通道管1058的相对两侧上的片1014可以定义一个或者多个包围微通道管1058的衬套，诸如通过在如上所述弯曲微通道管1058之前将衬套滑动到沿微通道管1058的期望位置处。在一些实施例中，分离的两个片1014可以被耦合到微通道管1058的相对两侧上。
应该注意，图13-14所示实施例中的片1014的刚度足以保持各个绝热区域1122的形状(在反复的结冰和收获循环之后)，而无需用于组件的结构完整性的框架或者基座。并且，使用接合材料1037将片1014耦合到微通道管1058提供了足以相对于微通道管1058保持片1014的结构强度。图13-14的实施例中的绝热区域1122由形成在片1014中凸起定义。在一些实施例中，绝热区域1122可以是任何所期望的形状，以改变在平坦区域1118上形成的冰的形状。在图13-14所示实施例中，喷嘴(没有示出)被布置来将水喷洒在片1014上，以形成冰。在一些实施例中，如前面实施例所述的，水可以在片1014上流过，以形成冰。
图13-14所示的蒸发器组件1022包括一个蜿蜒的微通道管1058件，其由微通道管1058的相对两面上的材料片1014上覆。在一些实施例中，两件或者更多件微通道管1058可以以垂直对齐和层叠构型布置，以增大蒸发器组件1022的生产能力。因此，一个或者多个上覆有片1014的附加蜿蜒状的微通道管1058以被布置在图13-14所示的微通道管1058和片1014的上方或者下方，由此在一个片1014的平坦区域1118上流过的水然后流经相邻片1014的另一个平坦区域1118，从而根据需要提供额外的制冰能力。通过利用两个或者更多个这样的微通道和管组件“层”，蒸发器组件1022的不同部分可以彼此独立地工作。因此，可以选择性地激活这样的蒸发器组件1022的不同部分，以便调节蒸发器组件1022的制冰速率。
图13-14所示的微通道管1058的各个通路在微通道管1058的各侧上产生单行的冰。在其它实施例中，两个或更多个平行并且间隔开的微通道管1058被夹在相同的片1014之间，从而使得在微通道管1058的各侧上可以生产两行或者更多行冰。
在图13-14所示的实施例中，水被喷洒到片1014上，以在其上结冰。在其它实施例中，水可以从头顶的水歧管或者其它水源在片1014上流过。
图13-14所示的蒸发器组件1022具有多个在其上结冰的非绝热区域1118和多个在其上不结冰的绝热区域1122。如上所述，图13-14所示的绝热区域1122由肋定义。但是，还可以使用或者也可以使用在此所述的用于定义绝热区域和非绝热区域的各种方式中的任何一种。例如，基本平坦的片1014(例如，没有肋或者其它绝热特征)可以被耦合到非平面的微通道管1058(诸如上面针对图12所公开的非平面微通道管1058中的任何一种)。在这样的实施例中，绝热区域可以至少部分由平坦片1014和非平面微通道管之间的空间来定义。
作为另一个示例，图13-14所示的片1014可以具有其它绝热特征，诸如上面针对图8-10的实施例所述的凹入形状中的任何一种。作为又一个示例，微通道管1058的形状可以被设计为至少部分接纳上面针对图1-4的实施例所述的任意一种绝热部件。简而言之，在此公开的任何蒸发器组件的任何特征可以与另一蒸发器组件的任何特征组合，只要这样的特征不相互排斥或者抵触。
附图中所示的上述实施例仅仅是作为示例，而不是意在作为对本发明的构思和原理的限制。因此，本领域普通技术人员将理解，可以对实施例及其构造和布置进行各种变化，而不会偏离由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。本发明的各种特征和优点在所附权利要求中限定。

Claims (22)

1.一种用于形成冰的制冰机蒸发器组件，所述蒸发器组件包括：
微通道管，其具有形成多个通过所述微通道管的流动通路的内壁；
片，其具有制冰操作期间水在其上流过的第一表面和与所述第一表面相反的第二表面；以及
接合材料，其位于所述第二表面与所述微通道管之间以将所述微通道管和所述片耦合，使得在所述微通道管与所述片之间传导的热量通过所述接合材料来传导。
2.如权利要求1所述的制冰机蒸发器组件，其中，多个凹入被定义在所述片中，并且所述多个凹入至少部分定义出所述片的结冰位置。
3.如权利要求2所述的制冰机蒸发器组件，其中，所述多个凹入与所述片一体地形成。
4.如权利要求2所述的制冰机蒸发器组件，其中，所述凹入是基本长方形的。
5.如权利要求1所述的制冰机蒸发器组件，其中，所述接合材料是胶带。
6.如权利要求5所述的制冰机蒸发器组件，其中，所述胶带是泡沫胶带。
7.如权利要求6所述的制冰机蒸发器组件，其中，所述胶带是粘弹性泡沫胶带。
8.如权利要求1所述的制冰机蒸发器组件，其中，所述片是第一片，所述制冰机蒸发器组件还包括在制冰操作期间水在其上流过的第二片，所述第二片在所述微通道管的与所述第一片相反的一侧耦合到所述微通道管，以与所述微通道管进行热传导。
9.如权利要求1所述的制冰机蒸发器组件，其中，所述片的厚度不超过0.010英寸。
10.如权利要求1所述的制冰机蒸发器组件，其中，所述片的厚度不超过0.005英寸。
11.一种用于制造制冰机用蒸发器组件的方法，所述方法包括：
将具有多个制冷剂流动通路的微通道管紧邻导热材料片的表面布置；
将接合材料布置在所述微通道管与所述导热材料片的表面之间；
将所述微通道管和所述导热材料片压制在一起；
利用所述接合材料将所述微通道管和所述导热材料片耦合。
12.如权利要求11所述的方法，还包括在所述导热材料片中形成多个凹入，其中，在所述制冰机的制冰操作期间中冰形成在所述凹入中。
13.如权利要求12所述的方法，所述凹入是基本长方形的，并且其尺寸与在所述制冰机的制冰操作期间中所形成的冰基本相似。
14.如权利要求11所述的方法，其中，利用所述接合材料将所述微通道管和所述导热材料片耦合的步骤包括用胶带将所述微通道管和所述导热材料片耦合。
15.如权利要求14所述的方法，其中，所述胶带是泡沫胶带。
16.如权利要求15所述的方法，其中，所述胶带是粘弹性泡沫胶带。
17.如权利要求11所述的方法，其中，所述导热材料片是第一导热材料片，所述方法还包括：
在所述微通道管的与所述第一导热材料片相反的一侧紧邻所述微通道管布置第二导热材料片；
将所述微通道管和所述第二导热材料片压制在一起；以及
利用所述接合材料将所述微通道管和所述第二导热材料片耦合。
18.如权利要求11所述的方法，其中，所述导热材料片的厚度不超过0.010英寸。
19.如权利要求11所述的方法，其中，所述导热材料片的厚度不超过0.005英寸。
20.如权利要求11所述的方法，还包括将所述导热材料片的一部分与所述微通道管绝热，同时保持所述导热材料片的其它部分与所述微通道管导热连通。
21.如权利要求11所述的方法，其中，耦合所述微通道管和所述导热材料片的步骤在基本低于所述导热材料片的熔融温度的温度下进行。
22.如权利要求11所述的方法，还包括将所述微通道管从基本平面形状弯曲为非平面形状。
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