專利名稱：一種高效傳熱裝置及應(yīng)用該裝置的空調(diào)機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種高效傳熱裝置，特別涉及傳熱管內(nèi)介質(zhì)發(fā)生相變的傳熱裝置，以及應(yīng)用這種裝置的空調(diào)機。
眾所周知，熱傳遞過程中傳熱介質(zhì)如有相變，則由于潛熱的放出或吸收會使熱量大大增加，人們常將這種裝置應(yīng)用于空調(diào)、冰箱等制冷領(lǐng)域。但是在現(xiàn)有技術(shù)中這種傳熱管內(nèi)有相變的傳熱裝置通常都有壓縮機，使裝置變得復(fù)雜。
本實用新型的目的是提供一種不帶壓縮機的高效傳熱裝置，其傳熱管內(nèi)介質(zhì)在傳熱過程中不斷發(fā)生相變，從而達到極高的傳熱效率。
本實用新型的另一目的是提供應(yīng)用這一傳熱裝置的三種設(shè)備主副空調(diào)機、多頭空調(diào)機、以及車用空調(diào)機。
本實用新型的目的通過如下技術(shù)方案達到所述高效傳熱裝置的構(gòu)造為由銅管等高導(dǎo)熱材料管構(gòu)成的一個加熱端及一個冷卻端；所述加熱端及冷卻端之間的連通管道；配置在加熱端或冷卻端的至少一個單向流動裝置，以及充填入裝置內(nèi)的相變介質(zhì)，工作中所述加熱端在垂直方向上位于冷卻端的下方，以保證有液體介質(zhì)不斷補充流入加熱端。
所述主副空調(diào)機的構(gòu)成為將上述高效傳熱裝置的冷卻端適配到現(xiàn)有空調(diào)機(主機)的液態(tài)壓力管道；將其加熱端安置在待冷卻房間，配以現(xiàn)有空調(diào)的室內(nèi)機，構(gòu)成一套新的副空調(diào)機；與市場出售的現(xiàn)有空調(diào)機一起，構(gòu)成主副空調(diào)機。
所述多頭空調(diào)機的構(gòu)成為將上述多個高效傳熱裝置的冷卻端并行或串行地適配到同一個室外機組送出高壓相變介質(zhì)的蒸發(fā)器的(冷卻)腔內(nèi)；將其加熱端安置在不同的待冷卻房間，配以現(xiàn)有空調(diào)的室內(nèi)機，構(gòu)成一個室外機帶多個室內(nèi)機的多頭空調(diào)機。
所述車用空調(diào)器的構(gòu)成為將多片半導(dǎo)體致冷片安置在其冷、熱面被隔開在二個空間的盒子中，發(fā)熱面所在的空間同車外相通，冷卻面所在的空間同車內(nèi)相通，在二個空間各裝有風扇和上述高效傳熱裝置，并將上述傳熱裝置的冷、熱端分別適配在半導(dǎo)體致冷片的冷、熱端面上，風扇能使空氣分別通過上述高效傳熱裝置冷卻端和加熱端，實現(xiàn)車外、車內(nèi)的獨立空氣循環(huán)，輔之控制電路，構(gòu)成車用(電子)空調(diào)機。
本實用新型的優(yōu)越性是明顯的。在上述高效傳熱裝置中只要冷熱端存在溫差，則會產(chǎn)生傳熱介質(zhì)的相變，伴隨著潛熱轉(zhuǎn)換，造成極高的傳熱效率。并且該裝置不需要電機、壓縮機等動力裝置，構(gòu)造簡單，成本低廉，易于安裝，運行可靠，并且傳熱效率極高。試驗證明本實用新型的經(jīng)濟效益十分可觀。
以下結(jié)合附圖對本實用新型進行詳細說明


圖1為本實用新型的高效傳熱裝置示意圖；圖2為
圖1中單向閥放大的剖面圖；圖3為應(yīng)用該傳熱裝置的主副空調(diào)器機示意圖4為應(yīng)用該傳熱裝置的多頭空調(diào)機示意圖；圖5為應(yīng)用該傳熱裝置的車用空調(diào)器示意圖；附圖中，相同部件以相同標號表示。
圖1中標號10代表本實用新型的整個高效傳熱裝置。標號1、2、分別表示傳熱裝置的加熱端及冷卻端，其形式可以是盤繞的光管或翹片管，3為連接加熱端1、冷卻端2的中間輸送管，一般為直的光管。上述管道1—3共同構(gòu)成一個封閉回路，它們可由銅管等高導(dǎo)熱性壓力管構(gòu)成。
在加熱端1及中間輸送管3的交接處，提供有兩個單向閥4。圖2為其放大的剖視圖。其構(gòu)成為，在一圓柱形銅塊21上提供兩個不同直徑的通孔22、23，一個鋼球24置于其間，“坐”在兩個孔22、23之間的臺肩25上，臺肩25為弧形面，其下部與鋼球接觸部分形成密封面，該密封面可通過鋼球擠壓銅柱的臺肩25形成。鋼球24的上方裝有一限位銷26，在另一實施例中26也可作成限位凸的形式，即相當于把銷26中間部分切斷，只留下兩個凸出端部，以限定鋼球24的位移。
值得說明的是，鋼球24的大小及其與限位銷之間的距離，需根據(jù)不同的應(yīng)用場合，經(jīng)試驗確定，一般而言，鋼球尺寸小于30mm，其與限位銷之間距離小于10mm。在安裝中，需要使閥4相對于水平面向上傾斜5°—45°角，以使閥4的鋼球24在啟動前處于關(guān)閉狀態(tài)。
傳熱回路1—3中充入適量流動性好、可相變的介質(zhì)，如氟利昂、酒精、水、戊烷、共沸溶液(R501、R502、R503、R504)等。本傳熱裝置中根據(jù)工作條件、應(yīng)用場合，常溫下充液比一般對氟利昂而言為20—80％，即在常溫下，充液完成后，回路中的傳熱介質(zhì)的液體所占比例為20～80％，其余以汽態(tài)形式存在。
傳熱裝置的加熱端在垂直方向上宜安裝于冷卻端的下方，在工作時，裝置加熱端1受熱，其中的液態(tài)介質(zhì)會吸收熱量汽化，體積膨脹，壓力升高，從而沖開
圖1中的上方單向閥4，經(jīng)上方中間管3到達冷卻端2。由于冷卻端2溫度低于介質(zhì)的相變點，故介質(zhì)將變?yōu)橐簯B(tài)，放出潛熱，同時體積減小，壓力下降，由前述壓力升高的氣體推動和借助于液柱的重力作用，經(jīng)下方中間管3、單向閥4，返流至加熱端1的下端盤管中，形成液—汽—液的變化及循環(huán)流動，在冷、熱端相變，伴隨著潛熱的發(fā)生，產(chǎn)生極高的傳熱效率，理論上說，只要加熱端1和冷卻端2之間存在著溫差，就會有上述傳熱循環(huán)過程。
在上述例子中，加熱端提供有兩個單向閥，但在應(yīng)用中也可視情況在冷卻端設(shè)置單向閥，其數(shù)目和位置可以變化，但至少要有一個單向閥。
上述實施例中，閥4的臺肩25為弧形面，顯然，它也可作成錐形面等，其下部擠壓出密封面；球24也可作成錐體形式。閥4與管道1—3，2—3之間的連接可通過焊接實現(xiàn)；亦可通過將銅柱21放入管道中，擠壓鄰近銅柱21兩端的銅管，使閥4定位。
另外，由于加熱端1及冷卻端2為工作區(qū)(傳熱區(qū))，中間管3起傳輸作用，故應(yīng)用中管3常覆以隔熱材料。
下面說明上述高效傳熱裝置的三種應(yīng)用設(shè)備。
參見圖3，其示出本實用新型的主副空調(diào)機，其整體以標號30代表。市場現(xiàn)有空調(diào)機(主機)中，其室外機31中的壓縮機33將高壓冷卻介質(zhì)由冷卻器經(jīng)管路34同室內(nèi)機35的蒸發(fā)器36相聯(lián)通，高壓介質(zhì)經(jīng)管路34完成循環(huán)流動。
本實用新型的主副空調(diào)機按如下方式構(gòu)成將上述高效傳熱裝置10的冷卻端2盤繞在壓縮機出口管路34附近，構(gòu)成一擴大的蒸發(fā)冷卻空間37；高效傳熱裝置10的加熱端構(gòu)成為一蒸發(fā)器32，經(jīng)單向閥4、管路3與蒸發(fā)冷卻空間37相聯(lián)通，控制電路等配套設(shè)備38同蒸發(fā)器32(即裝置10的加熱端)及閥4共同構(gòu)成一個室內(nèi)機，即為副機39。安裝中，要使副機39在垂直方向低于蒸發(fā)冷卻空間37。在室外機31工作時，室內(nèi)主機35和室內(nèi)副機39可以同時工作，也可以分別獨立工作，完成各自房間的制冷、除濕等功能。它們及相應(yīng)的連接管路共同構(gòu)成主副空調(diào)機30。
在蒸發(fā)冷卻空間37中，管2從管34吸取冷量，而二者互相隔離，并不連通。因此，主副機裝置無介質(zhì)交換，副機39同主機裝置是附加關(guān)系，其消耗的冷量來自主機剩余冷量及分出的一部分冷量，在主副機同時工作時，壓縮機33處于間歇工作狀態(tài)中，其工作時間將被延長，而維持停機時不受影響。這樣就使得低成本地增加了一個冷卻房間，同時又不增加耗電的功率，即不增加電表的容量，為現(xiàn)在供電線路緩解了矛盾。
圖4為本實用新型的多頭空調(diào)機，其整體以標號40代表。其中，室外機組41通過管路42將高壓冷凝介質(zhì)串行送入多個蒸發(fā)冷卻空間43中，它們沿管線42串行排列，組成冷凝蒸發(fā)器組，實現(xiàn)帶動多個室內(nèi)機A1、A2、…An的目的。安裝中，要使室內(nèi)機A1、A2、…An在垂直方向上低于蒸發(fā)冷卻空間43。在蒸發(fā)冷卻空間43中套裝有高效傳熱裝置10的冷卻端2和儲能循環(huán)裝置45的冷(熱)端44。壓縮機送出的高壓冷凝介質(zhì)在蒸發(fā)冷卻空間43中同時冷卻2和44中的介質(zhì)。高效傳熱裝置10的冷卻端2中被冷卻介質(zhì)經(jīng)管路3和閥4同一臺室內(nèi)機的蒸發(fā)器1相連，蒸發(fā)器1作為高效傳熱裝置10的加熱端從流動的空氣吸取熱量，推動介質(zhì)循環(huán)流動，同時冷卻了空氣，實現(xiàn)了空調(diào)機的降溫功能。
附加儲能裝置45由冷(熱)端44、單向閥46和管路47組成閉環(huán)裝置。當室內(nèi)機全部工作時，該裝置溫度平衡，不工作；當一部分室內(nèi)機工作時，工作的室內(nèi)機中流動介質(zhì)在該冷(熱)端44中即起了加熱作用，該端即為加熱端，而未工作的端只被主管路介質(zhì)冷卻，成為冷卻端，儲存冷量。輔助儲能裝置45中，介質(zhì)受冷、熱端溫差的推動開始循環(huán)流動，即等于把未工作的室內(nèi)機所剩余未用的冷量帶給工作的冷端，從而起到將剩余部分的能量儲存起來，傳給工作點。尤其是只有1—2個房間開啟了室內(nèi)機時，該儲能裝置不僅加速了開機房間的制冷速度，在維持時，室外壓縮機停止工作期間還可以不斷地循環(huán)流動，將儲存的冷量(液化的未汽化部分的潛能)供給工作點，從而大大地延長室外機的停機時間，減小啟動頻度，節(jié)能、降低設(shè)備損耗。
圖5示出本實用新型的車用空調(diào)器，其整體以50表示，圖中半導(dǎo)體致冷片56在通電后二個面分別升溫和降溫，無負載溫差可達60℃。
車內(nèi)空間51由二個通風口同冷卻室55相通，隔板53將機箱分割為二個相互隔開的空間54和55，半導(dǎo)體致冷片56的熱面和冷面被隔在空間54和55中，空間54的進風口和出風口直接與車外空間相通。在空間54中，半導(dǎo)體的熱面上適配著高效傳熱裝置10的加熱端1，經(jīng)閥4同冷卻端2相連。在冷卻端，為增加散熱效果，利用增大彎曲度或加裝翅片57擴大了熱交換面積。風扇58加強了空氣經(jīng)過冷卻部分2和57的速度，保證散熱所需的通風量。在空間55中，另一套高效傳熱裝置10的冷卻端2適配在半導(dǎo)體致冷片56的冷面上，并經(jīng)閥4和管路3與加熱端1相通，車內(nèi)空氣受風扇59的作用，通過二個通風口，吹過加熱端1，受半導(dǎo)體致冷片56冷面所產(chǎn)生冷量的作用，空氣被冷卻、降溫，達到控制溫度的目的。安裝中要使裝置10的加熱端1在垂直方向低于冷卻端2。
多個半導(dǎo)體片并聯(lián)成組排列，每片功率約為60W，一般車用發(fā)電機最小功率為300W，在向天行駛時，原用于大燈等燈光的電供給此空調(diào)裝置使用，最多可帶5片，制冷已達到可接受程度。夜間行駛，空調(diào)功率可減半使用，既能保證燈光，又可實現(xiàn)制冷需要。
車輛在行駛中，空氣相對運動高速通過空間54中的散熱片，大大提高了半導(dǎo)體熱端的散熱效果。
以上說明了本實用新型的幾種實施例，但還可有其它形式及變化，均體現(xiàn)在所附權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種主副空調(diào)機(30)，其特征在于，其由現(xiàn)有空調(diào)機(主機)及高效傳熱裝置(10)組合構(gòu)成將裝置(10)的加熱端(1)配以現(xiàn)有空調(diào)的室內(nèi)機構(gòu)成副機(39)，裝于另一待冷卻房間；將冷卻端(2)緊鄰主機壓縮機(33)出口管路(34)安裝，形成一蒸發(fā)冷卻空間(37)，安裝中使室內(nèi)機(39)在垂直方向低于冷卻空間(37)。
2.一種多頭空調(diào)機(40)，其特征在于，其由室外機的壓縮冷卻裝置(41)及室內(nèi)管路(42)及多個高效傳熱裝置(10)組合構(gòu)成將裝置(10)的熱端配以現(xiàn)有空調(diào)的室內(nèi)機，分別裝于多個待冷卻房間；將裝置(10)的冷端(2)緊鄰管路(42)安裝，構(gòu)成多個蒸發(fā)冷卻空間(43)，安裝中，使各室內(nèi)機A1、A2…An在垂直方向上低于相應(yīng)的蒸發(fā)冷卻空間(43)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的多頭空調(diào)機(40)，其特征在于，將另一附加儲能裝置(45)緊鄰裝置(10)的冷卻端(2)、管路(42)的蒸發(fā)冷卻空間(43)安裝，以利于整個裝置(40)冷量的存儲轉(zhuǎn)移。
4.一種車用空調(diào)器(50)，其特征在于，其由半導(dǎo)體制冷器件(56)及高效傳熱裝置(10)組合物成將裝置(10)的加熱端(1)緊鄰半導(dǎo)體熱端安裝，將其冷端暴露于車外空間(54)；將另一傳熱裝置(10)的冷卻端(2)緊鄰半導(dǎo)體冷端安裝，將其熱端(1)暴露于車內(nèi)空間(55)，安裝中使各裝置(10)的加熱端(1)在垂直方向上低于冷卻端(2)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的車用空調(diào)器(50)，其特征在于，所述傳熱裝置(10)的冷卻端(2)、加熱端(1)加裝有散熱片，并在相應(yīng)空間(54、55)裝有排風扇(58、59)。
專利摘要本實用新型涉及一種高效傳熱裝置，該裝置包括由銅等高導(dǎo)熱材料構(gòu)成的一個加熱端1和一個冷卻端2；所述加熱端及冷卻端之間的連通管道3，共同構(gòu)成一個封閉的傳熱回路；配置在加熱端或冷卻端的至少一個單向閥4，以及充填入該傳熱回路內(nèi)的可相變介質(zhì)，工作中所述加熱端1在垂直方向位于所述冷卻端2的下方，以保證有液態(tài)介質(zhì)不斷補充流入加熱端1，本實用新型還涉及應(yīng)用這種傳熱裝置的三種設(shè)備主副空調(diào)機，多頭空調(diào)機，以及車用空調(diào)機。
文檔編號F24F3/06GK2226231SQ95221098
公開日1996年5月1日 申請日期1995年9月26日 優(yōu)先權(quán)日1995年9月26日
發(fā)明者王俊良, 丁印深, 弋岷生, 王建幫, 唐遇鶴 申請人:王俊良, 丁印深