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1、(10)申请公布号 CN 103727718 A (43)申请公布日 2014.04.16 CN 103727718 A (21)申请号 201310713438.X (22)申请日 2013.12.23 F25C 1/12(2006.01) F25B 39/02(2006.01) (71)申请人 福建盛荣船舶设备制造有限公司 地址 350100 福建省福州市闽侯经济技术开 发区南兴路 8 号 (72)发明人 肖荣 (74)专利代理机构 福州市鼓楼区鼎兴专利代理 事务所 ( 普通合伙 ) 35217 代理人 傅契克 (54) 发明名称 一种海水片冰机蒸发器 (57) 摘要 本发明提供一种海水片。
2、冰机蒸发器， 包括内 筒和外筒， 内筒与外筒之间形成环形空腔， 环形空 腔内设置环形上升通道形成制冷腔， 环形空腔处 的外筒壁上分别设有制冷剂入口和制冷剂出口， 形成制冷腔的环形上升通道横截面的高度与宽度 的比例为 1:1.21.7。本发明突破常规思维模式， 采用形成制冷腔的环形上升通道横截面的高度与 宽度的比例值变小的技术构思， 大大提高了海水 片冰机蒸发器的制冰效率， 节约了制冰成本。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 6 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书6页 附图3页 (10)申请公布号 CN 1037。
3、27718 A CN 103727718 A 1/1 页 2 1. 一种海水片冰机蒸发器， 包括内筒和外筒， 内筒与外筒之间形成环形空腔， 环形空腔 内设置环形上升通道形成制冷腔， 环形空腔处的外筒壁上分别设有若干个制冷剂入口和 若干个制冷剂出口， 其特征在于 ： 形成制冷腔的环形上升通道横截面的高度与宽度的比例 为 1:1.21.7。 2. 根据权利要求 1 所述的一种海水片冰机蒸发器， 其特征在于 ： 所述的环形上升通道 为环形阶梯上升通道。 3. 根据权利要求 1 所述的一种海水片冰机蒸发器， 其特征在于 ： 所述的环形上升通道 是由位于环形空腔内、 且绕内筒外表面呈环形上升分布的隔道板。
4、隔成的， 内筒和外筒两端 分别通过上、 下法兰板固定连接。 4. 根据权利要求 1 所述的一种海水片冰机蒸发器， 其特征在于 ： 制冷腔的上方设有预 冷腔， 制冷腔的上端与预冷腔连通。 5. 根据权利要求 1 所述的一种海水片冰机蒸发器， 其特征在于 ： 制冷腔自上而下通过 隔板隔成数段， 每段下部对应的外筒筒壁上设有一制冷剂入口、 上部对应的外筒筒壁上设 有一制冷剂出口。 6. 根据权利要求 1 或 5 所述的一种海水片冰机蒸发器， 其特征在于 ： 制冷腔的除最上 端制冷剂出口外的其余制冷剂出口分别通过出口连接管与预冷腔连通， 预冷腔上端对应的 外筒壁上设有制冷剂总出口。 7. 根据权利要求。
5、 1 所述的一种海水片冰机蒸发器， 其特征在于 ： 制冷腔的下方设有隔 热通道。 8. 根据权利要求 1 所述的一种海水片冰机蒸发器， 其特征在于 ： 内筒的内表面设有沟 道。 9. 根据权利要求 8 所述的一种海水片冰机蒸发器， 其特征在于 ： 沟道呈纵向、 平行均匀 分布。 10. 根据权利要求 1 所述的一种海水片冰机蒸发器， 其特征在于 ： 外筒筒壁外侧上、 下 端均设有安装定位块。 权 利 要 求 书 CN 103727718 A 2 1/6 页 3 一种海水片冰机蒸发器 技术领域 0001 本发明涉及一种制冷设备， 尤其是一种海水片冰机蒸发器。 背景技术 0002 传统的海洋捕捞渔。
6、船， 大都采用在岸上制淡水冰块破碎后铺在水产品上， 这种方 式的缺点是 ： 淡水冰价贵 ； 船载带冰块增加航行耗油量 ； 捕捞周期长冰块损失率大， 易伤水 产品体形， 加速水产品死亡， 降低水产品保鲜质量。随着海洋渔业的蓬勃发展， 也出现了各 种各样的海水制冰设备， 但是， 这些制冰设备仍然存在设备制冷性能低下、 换热效率低， 水 产品易变质等诸多问题。 0003 授权公告号为 CN2622638Y 的中国专利公布了一种制冰机螺旋蒸发器， 该蒸发器 具有二法兰连接内筒和中筒， 形成制冷剂通道， 制冷剂进出口分别连接供给系统， 在内筒的 外壁面连设有多头螺纹， 多头螺纹形成内筒为多翅片状螺旋形结。
7、构， 多头螺纹的外径和中 筒的内孔呈无间隙配合， 多头螺纹的螺旋面、 内筒外壁面和中筒内孔构成冷却剂的螺旋状 流道。但是， 此制冰机的制冷效率仍然较低。对于本领域的普通技术人员来说， 想要提高制 冰机的制冰量， 往往通过采用更大功率的压缩机及 / 或增大制冰机蒸发器的换热面积、 或 增大制冷剂流道的横截面积等方式来达到目的， 即以消耗更多的能量或成本为代价来提高 制冷量， 往往是制冰效率没有改善。 发明内容 0004 本发明旨在提供一种结构简单、 制冰效率高的海水片冰机蒸发器。 0005 一种海水片冰机蒸发器， 包括内筒和外筒， 内筒与外筒之间形成环形空腔， 环形空 腔内设置环形上升通道形成制。
8、冷腔， 制冷腔处的外筒壁上分别设有若干个制冷剂入口和若 干个制冷剂出口， 形成制冷腔的环形上升通道横截面的高度与宽度的比例为 1:1.21.7。 0006 在工作过程中， 制冷剂由制冷剂入口进入制冷腔， 在制冷腔内流动， 从制冷剂出口 流出 ； 同时海水均匀地喷洒在内筒内表面上， 制冷剂在流经制冷腔过程中， 与流经内筒内表 面的海水发生热交换， 使海水在内筒内表面上凝结成冰。 0007 对于本领域的普通技术人员来说， 想要提高制冷量， 往往通过增大制冰机的换热 面积等来达到目的， 即以消耗更多的能量或成本为代价来提高制冷量， 另外， 采用更大功率 的压缩机的方式也只能提高制冰量， 无法提高制冰。
9、效率。 另外， 对于本领域普通技术人员来 说， 也容易想到通过增大制冷剂流道横截面积的方式来提高制冰效率， 而按照技术人员的 常规思维， 一般会认为采用形成制冷腔的环形上升通道横截面高度的增加量大于其宽度的 增加量的方式或者形成制冷腔的环形上升通道横截面的只增加高度的方式来达到增大制 冷剂流道横截面积及换热面积的目的， 可最大限度的增加制冷腔内制冷剂的量， 最有利于 提高制冰效率。鉴于上述考虑， 现有海水片冰机蒸发器的制冷腔的环形上升通道横截面的 高度与宽度的比值均低于 1 ： 1， 有的甚至低至 1 ： 0.3， 但是， 始终没有出现期待的意料之外 的对制冰机制冰效率所起到的提升效果。而本发。
10、明人突破常规思维模式， 采用形成制冷腔 说 明 书 CN 103727718 A 3 2/6 页 4 的环形上升通道横截面高度的增加量小于其宽度的增加量的技术构思， 得到了海水片冰机 蒸发器单位时间制冰量随形成制冷腔的环形上升通道横截面的高度与宽度的比例变化的 规律， 试验的结果出乎意料 ： 在一定范围内， 随着形成制冷腔的环形上升通道横截面的高度 与宽度的比例值变小， 海水片冰机蒸发器单位时间的制冰量呈现梯度增加的趋势。本发明 人经过无数次试验， 从而， 确定了本发明的技术方案， 大大提高了海水片冰机蒸发器的制冰 效率， 节约了制冰成本。 0008 所述的环形上升通道最好为环形阶梯上升通道，。
11、 此时， 内筒与外筒之间的环形空 腔的利用率最大。 0009 所述的环形上升通道是由位于环形空腔内、 且绕内筒外表面环形上升分布的隔道 板隔成的， 内筒和外筒两端分别通过上、 下法兰板固定连接。 这样采用隔道板将内筒与外筒 之间的环形空腔隔成环形上升通道， 再采用上、 下法兰将环形空腔上、 下端封闭， 结构最简 单， 易操作。 0010 制冷腔的上方设有预冷腔， 制冷腔的上端与预冷腔连通， 使从内筒上端向下流动 的水预先与制冷剂的回气先进行热交换， 降低水温， 提高制冰效率。 0011 所述的制冷腔自上而下通过隔板隔成数段， 每段下部对应的外筒筒壁上设有一制 冷剂入口、 上部对应的外筒筒壁上设。
12、有一制冷剂出口， 可提高换热效率。在具体实施过程 中， 除最上端制冷剂出口外的其余制冷剂出口分别通过出口连接管与预冷腔连通， 预冷腔 上端对应的外筒壁上设有制冷剂总出口。当制冷剂出口和制冷剂入口均为 1 个时， 制冷剂 由制冷剂入口进入制冷腔， 沿制冷腔逐渐上升， 当到达制冷剂出口时， 从制冷腔的上端直接 进入预冷腔， 最后， 从制冷剂总出口排出 ； 当制冷剂出口和制冷剂入口均为多于 1 个时 （例 如 2 个、 3 个等） 时， 从除最上端制冷剂出口外的其余制冷剂出口排出的制冷剂气体均依次 经过出口连接管、 预冷腔， 最终从制冷剂总出口排出， 同时， 经过最上端的制冷腔的制冷剂 在经过最上端。
13、的制冷剂出口时直接进入预冷腔， 最后， 从制冷剂总出口排出 ； 当然， 这样， 使 得制冷腔中的制冷剂作为预冷腔的冷源， 提高了制冷剂的有效利用率。 0012 制冷腔的下方设有隔热通道。整个片冰机的下部温度较低， 通过隔热通道起到与 底部其它部件的隔热作用， 避免冷量流失。 0013 内筒的内表面设有沟道， 其主要作用是在制冰过程中可以利用在沟道里的水容易 形成冰核， 起到更好的凝冰效果， 并且， 在刮冰时也增加了一定阻力使得冰容易破裂落下 来。在具体实施过程中， 沟道优选为呈纵向、 平行均匀分布， 沟道设计更为合理。 0014 环形上升通道的横截面为矩形或平行四边形。这样有利于最大限度的利用。
14、制冷 腔的空间， 使制冷剂与内筒外表面和隔道板充分接触， 从而发挥最大换热功效， 同时便于加 工。 0015 外筒筒壁外侧上、 下端均设有安装定位块， 用于实现外筒与其它上、 下部件的位置 配合及固定。 附图说明 0016 图 1 为实施例 1 的局部剖视图 ； 图 2 为实施例 2 的局部剖视图 ； 图 3 为本发明的横向剖视图 ； 说 明 书 CN 103727718 A 4 3/6 页 5 图 4 为图 3 中 A 部分的放大图 ； 图 5 为实施例 3 的局部剖视图。 具体实施方式 0017 现结合附图具体说明本发明较佳的 3 种实施方式。 0018 实施例 1 结合图 1 和图 3，。
15、 一种海水片冰机蒸发器， 包括内筒 1 和外筒 2， 内筒 1 与外筒 2 之间形 成环形空腔 5， 环形空腔 5 内设置环形阶梯上升通道形成制冷腔 9， 制冷腔 9 自上而下通过 隔板100隔成2段， 每段下部对应的外筒筒壁20上设有一制冷剂出口8、 上部对应的外筒筒 壁20上设有一制冷剂入口7 ， 形成制冷腔9的环形上升通道横截面的高度H与宽度L的比 例为 1:1.1。 0019 在工作过程中， 制冷剂由制冷剂入口7进入制冷腔9， 在制冷腔9内流动， 从制冷剂 出口8流出 ； 同时， 内筒内表面101为海水流道， 水流在流经内筒内表面101过程中， 制冷腔 9 内的制冷剂通过内筒壁与海水发。
16、生热交换， 使海水在内筒内表面 101 上凝结成冰。 0020 实施例 2 与实施例 1 不同的是， 制冷腔 9 自上而下通过隔板 100 隔成 3 段， 每段下部对应的外筒 筒壁 20 上设有一制冷剂出口 8、 上部对应的外筒筒壁 20 上设有一制冷剂入口 7（如图 2 所 示） ， 形成制冷腔 9 的环形上升通道横截面的高度 H 与宽度 L 的比例为 1:1.35。 0021 实施例 3 与实施例1不同的是， 制冷腔9中无隔板100， 制冷腔9仅下部对应的外筒筒壁20上设 有一制冷剂入口 7、 上部对应的外筒筒壁 20 上设有一制冷剂出口 8（如图 5 所示） ， 其中， 制 冷剂出口 8。
17、 与预冷腔连通。形成制冷腔 9 的环形上升通道横截面的高度 H 与宽度 L 的比例 为 1:1.7。 0022 为了体现本发明在制冰效率方面的显著技术效果， 本发明人还采取了三种现有技 术的形成制冷腔 9 的环形上升通道横截面的高度 H 与宽度 L 的比例值 （具体分别为 1:0.3、 1:0.7 和 1:0.85， 其他条件与本发明相同） 进行了试验。现将现有技术的 3 中实施例 （下称 现有技术 13） 与本发明的 3 中实施例 （下称实施例 13） 的单位时间制冰量以及电机功率 列举如下。 说 明 书 CN 103727718 A 5 4/6 页 6 形成制冷腔 9 的环形上升通道横截面。
18、的高度 H 与宽度 L 的比例电机功率 （KW）单位时间的制冰量 （Kg/d） 现有技术 1 1:0.36.941695 现有技术 2 1:0.76.781785 现有技术 3 1:0.856.651910 实施例 11:1.16.452040 实施例 21:1.356.142280 实施例 31:1.76.152280 0023 从上表可看出， 随着形成制冷腔 9 的环形上升通道横截面的高度 H 与宽度 L 的比 例的降低， 所需的电机功率不断下降， 而单位时间的制冰量却逐渐上升， 因此， 形成制冷腔 9 的环形上升通道横截面的高度 H 与宽度 L 比例的降低可起到提高单位时间制冰量的作用，。
19、 并且， 所需的电机功率低， 降低能耗。但是， 当形成制冷腔 9 的环形上升通道横截面的高度 H 与宽度 L 的比例降低至 1 ： 1.35 时， 继续降低比例值， 单位时间的制冰量以及所需的电机 说 明 书 CN 103727718 A 6 5/6 页 7 功率趋于稳定， 若继续降低此比例值， 不仅不会提高单位时间的制冰量， 反而会导致制冷剂 成本的增加。 0024 本发明的实施例1中制冷腔9自上而下通过隔板100隔成2段， 每段下部对应的外 筒筒壁 20 上设有一制冷剂入口 7、 上部对应的外筒筒壁 20 上设有一制冷剂出口 8（如图 1 所示） ； 实施例 2 中制冷腔 9 自上而下通过。
20、隔板 100 隔成 3 段， 每段下部对应的外筒筒壁 20 上设有一制冷剂入口 7、 上部对应的外筒筒壁 20 上设有一制冷剂出口 8（如图 2 所示） ； 实 施例 3 中制冷腔 9 的外筒筒壁 20 上的制冷剂入口 7 仅为 1 个， 制冷剂出口 8 也为 1 个 （如 图 5 所示） 。但是， 本发明的制冷剂入口 7 和制冷剂出口 8 并不限于说明书附图 3 中的数量 和组合方式。对于设有多于一个制冷剂出口和多于一个制冷剂入口的制冷腔 9（如实施例 1 和实施例 2） 来说， 无隔板虽也可实施， 但换热效率不及有隔板。 0025 另外， 本发明的环形上升通道并不限于实施例 13 中的环形。
21、阶梯上升通道 （如图 1、 2、 5） ， 也可以为环形渐升型通道 （即螺旋形通道） ， 但是， 环形阶梯上升通道的设计对环形 空腔 5 的利用率最大。 0026 上述实施例 13 还可进一步做如下改进 ： （1） 如图 2 所示， 环形上升通道是由位于环形空腔 5 内、 且绕内筒 1 外表面呈环形上升 分布的隔道板 6 隔成的， 内筒 1 和外筒 2 两端分别通过上、 下法兰板 （3、 4） 固定连接。这样 采用隔道板 6 将内筒 1 与外筒 2 之间的环形空腔 5 隔成环形阶梯上升通道， 再采用上、 下法 兰 （3、 4） 将环形空腔 5 上、 下端封闭， 结构最简单， 易操作。 0027。
22、 （2） 如图 2 所示， 制冷腔 9 的上方设有预冷腔 10， 制冷腔 9 的上端与预冷腔 10 连 通， 使从内筒 1 上端向下流动的水预先与制冷剂的回气进行热交换， 降低水温， 提高制冰效 率。 0028 为了进一步提高换热效率， 除最上端制冷剂出口 8 外的其余制冷剂出口 8 分别通 过出口连接管 11 与预冷腔 10 连通， 预冷腔 10 上端的外筒壁 20 上设有制冷剂总出口 25 （如 图 1、 图 2、 图 5 所示） 。当制冷剂出口 8 和制冷剂入口 7 均为 1 个时， 制冷剂由制冷剂入口 7 进入制冷腔 9， 沿制冷腔 9 逐渐上升， 当到达制冷剂出口 8 时从制冷腔 9。
23、 的上端直接进入预 冷腔 10， 最后， 从制冷剂总出口 25 排出 ； 当制冷剂出口 8 和制冷剂入口 7 均为多于 1 个时 （例如 2 个、 3 个等） 时， 从除最上端制冷剂出口 8 外的其余制冷剂出口 8 排出的制冷剂气体 均依次经过出口连接管11、 预冷腔10， 最终从制冷剂总出口25排出， 同时， 经过最上端的制 冷腔 9 的制冷剂在经过最上端的制冷剂出口 8 时从制冷腔 9 的上端直接进入预冷腔 10， 最 后， 从制冷剂总出口25排出 ； 这样， 使得制冷腔9中的制冷剂作为预冷腔10的冷源， 提高了 制冷剂的有效利用率。 0029 （3） 如图 2 所示， 制冷腔 9 的下方。
24、设有隔热通道 15。整个片冰机的下部温度较低， 通过隔热通道 15 起到与底部其他部件的隔热作用， 避免冷量流失。 0030 （4） 如图 4 所示， 内筒 1 的内表面设有沟道 16， 其主要作用是在制冰过程中可以利 用在沟道 16 里的水容易形成冰核， 起到更好的凝冰效果， 并且， 在刮冰时也增加了一定阻 力使得冰容易破裂落下来。在具体实施过程中， 沟道 16 优选为呈纵向、 平行均匀分布。 0031 （5） 如图 2 所示， 环形上升通道的横截面为矩形或平行四边形。这样有利于最大限 度的利用制冷腔 9 的空间， 使制冷剂与内筒 1 外表面和隔道板 6 充分接触， 从而发挥最大换 热功效，。
25、 同时便于加工。 说 明 书 CN 103727718 A 7 6/6 页 8 0032 （6） 如图 2 所示， 外筒筒壁 20 外侧上、 下端均设有安装定位块 17， 用于实现外筒 2 与其他上、 下部件的位置配合及固定。 0033 另外， 需要说明的是， 本发明的海水片冰机蒸发器的内筒 1 均采用 316L 不锈钢材 质， 而现有技术的片冰机蒸发器的内筒大多采用普通碳素钢材质， 316L 不锈钢材质的导热 性能略差于普通碳素钢材质， 因此， 在相同电机功率的情况下， 由于本发明的独特的流道设 计， 使得即便在蒸发器内筒导热性能略差的情况下， 本发明的海水片冰机蒸发器的制冷效 率仍旧高于现有技术的片冰机蒸发器。 0034 上述具体实施方式仅为本发明的较佳实施方式， 并不是对本发明的具体结构的限 定， 任何人在本发明的基础上作出的简单的改型或变化， 也均落入本专利的保护范围。 说 明 书 CN 103727718 A 8 1/3 页 9 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103727718 A 9 2/3 页 10 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103727718 A 10 3/3 页 11 图 5 说 明 书 附 图 CN 103727718 A 11 。