專利名稱：空氣能、空氣制冷調(diào)節(jié)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種新型的以空氣吸收為能源的蒸發(fā)制冷技術(shù)，特別是涉及可將氣體制冷到濕球或霧點(diǎn)溫度以下的集氣體制冷、凈化、除塵、消音為一體的空氣調(diào)節(jié)機(jī)。
現(xiàn)行的各類蒸發(fā)式冷風(fēng)機(jī)，因汽化能力較弱≤90%，很難使冷風(fēng)出口溫度達(dá)到濕球溫度。故制冷效果較差，不能用來降低環(huán)境溫度。另一方面，輸出冷風(fēng)濕度較高，且伴隨著大量未汽化的懸浮液滴，室內(nèi)物品容易霉?fàn)€、腐蝕，而人體對氣調(diào)環(huán)境舒適要求，主要是濕度、溫度兩個指標(biāo)，因而現(xiàn)行的冷風(fēng)機(jī)得不到廣泛應(yīng)用。
現(xiàn)行的窗式家用空調(diào)，其制冷系數(shù)較低＜3.5，肋片的熱交換系數(shù)也較差，約40w/m2;所以需要較大的壓縮制冷和熱交換送風(fēng)功率，不但能耗較大，其運(yùn)轉(zhuǎn)噪音也較高。其次，為防止冷量損失，而采用的內(nèi)封閉式氣流循環(huán)，即抽取室內(nèi)的氣體經(jīng)蒸發(fā)器助片冷卻后，繼續(xù)排向室內(nèi)，且無氣體凈化系統(tǒng)，室內(nèi)各種用具、織物，揮發(fā)出來的氣體和人體表皮、呼吸、抽煙排出的濁氣，及浮菌、懸塵等濁物，無法處理和排放，還有含氧量，空氣負(fù)離子濃度和含濕量的損失等因素，偏離了人們對氣調(diào)環(huán)境的舒適、衛(wèi)生要求。
人體對氣調(diào)環(huán)境的舒適、衛(wèi)生要求有氣體的溫度、濕度、流速、含氧量、負(fù)離子濃度和氣體的潔凈程度幾方面，顯然現(xiàn)行的家用窗式空調(diào)和冷風(fēng)機(jī)不能滿足以上幾方面的氣調(diào)要求。
為創(chuàng)造附合上述要求的氣調(diào)環(huán)境，為了提高制冷系數(shù)和熱交換系數(shù)，為大幅度降低氣調(diào)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)噪音。本發(fā)明采用振動的、潤濕性較好的、疏松多孔的、平行排列的膜面蒸發(fā)器，可產(chǎn)生足夠與快速氣流反復(fù)完全混和的汽化空間，其次蒸發(fā)器與氣流接觸時產(chǎn)生微孔熱效應(yīng)及水溶液表面活性劑的作用，可使一級制冷的輸出氣流低于濕球溫度1.5～3℃。而二級制冷達(dá)到霧點(diǎn)溫度左右，其輸出制冷氣流的含濕量變化較小，這樣這種制冷機(jī)即使在陰雨天也有制冷效果。因這種蒸發(fā)器對氣流阻力較小，所需的送風(fēng)功率也較小，而制冷完全由空氣吸收完成無需消耗電能，可使制冷系數(shù)成數(shù)十倍的提高。另一方面，振動、潤濕的蒸發(fā)膜面具有吸收塵埃、浮菌和凈化部份有害氣體、消音等作用。所以本發(fā)明是集制冷、調(diào)濕、氣體凈化、消音為一體的系統(tǒng)，可創(chuàng)造附合人們舒適、衛(wèi)生要求的氣調(diào)環(huán)境。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步敘述

圖1、是本發(fā)明一級膜式蒸發(fā)制冷機(jī)，主剖視圖。
圖2、是圖1的A-A剖視圖。
圖3、是膜式蒸發(fā)制冷原理圖。
圖4、無功式膜式蒸發(fā)制冷原理圖。
圖5、是本發(fā)明二級氣調(diào)制冷機(jī)主剖視圖。
圖6、是間隔式制冷原理圖。
圖7、是管束間隔式制冷原理圖。
圖8、是機(jī)械制冷的冷凝器制冷原理圖。
見附圖1、一級膜式蒸發(fā)制冷機(jī)由機(jī)體和膜式蒸發(fā)器(8)二部份組成。機(jī)體由電機(jī)(1)、固定圈(2)、主軸(3)網(wǎng)窗(4)、風(fēng)扇(5)、軸流風(fēng)套(6)、分壓板(7)、軸承座(21)、支撐架(22)導(dǎo)向風(fēng)葉(20)、連桿(19)組成。網(wǎng)窗起初級進(jìn)風(fēng)過濾作用;前級風(fēng)扇(5)起推風(fēng)作用，后級風(fēng)扇起吸風(fēng)作用。軸流風(fēng)套(6)和分壓板(7)可防止氣體回流 形成嚴(yán)格的風(fēng)壓區(qū)，以防止風(fēng)壓的無效損耗。導(dǎo)向風(fēng)葉(20)調(diào)節(jié)輸出氣流的方向，連桿(19)可保持各導(dǎo)向風(fēng)葉(20)的同步方向。膜式蒸發(fā)器(8)由配水系統(tǒng)、蒸發(fā)膜(25)和框架(12)等組成，框架(12)和平行排列于其上的柵桿(15)起著均勻張開蒸發(fā)膜(25)的作用。張力調(diào)節(jié)桿(9)和框架上的螺桿(10)用以調(diào)節(jié)各蒸發(fā)膜的均勻張力。平行排布的淋水管(13)上均勻分布著微孔，從微孔中滲出的水溶液，被導(dǎo)水纖維層(14)吸收，由毛細(xì)管傳導(dǎo)，給均水套(16)和蒸發(fā)膜(25)。蒸發(fā)膜(25)選擇耐熱、耐腐蝕，不易腐爛、具有彈性、吸濕性較好、表面蓬松特性的化學(xué)纖維而織成的疏松孔布，單層或數(shù)層迭合而成。均水套和導(dǎo)水纖維將水溶液均勻而適量地分配給蒸發(fā)膜(25)、蒸發(fā)膜借助于重力和毛細(xì)管的輸導(dǎo)作用，使整個膜面處于潤濕狀態(tài)。水盤(23)中的積水層(24)、蒸發(fā)膜也可借助于毛細(xì)抽吸力向上供水。水溶液中加入少量具有長鏈?zhǔn)杷投绦∮H水基分子結(jié)構(gòu)的表面活性劑，如氯化十八烷基三甲基季胺鹽等。用以降低水溶液的表面張力和提高蒸發(fā)膜的毛細(xì)傳導(dǎo)能力。由于蒸發(fā)膜具有大于自身數(shù)十倍的表面積，可將水溶液表面積極大而極薄地展開，使之有足夠的動態(tài)蒸發(fā)表面積。配水閥(17)用以自動控制蒸發(fā)器的水容量，進(jìn)水管(18)可接水箱或自來水。
膜式蒸發(fā)制冷原理圖見附圖3、蒸發(fā)膜(25)兩側(cè)的飽和空氣區(qū)(27)當(dāng)室外干熱空氣a由風(fēng)扇沿→強(qiáng)制流入蒸發(fā)膜片(25)間時，因氣流a的卷吸作用，與飽和空氣(27)混合，如蒸發(fā)膜不振動時，其單面動態(tài)飽和空氣厚度為1，而蒸發(fā)膜在動態(tài)時是波浪形(26)振動的，其蒸發(fā)膜單面動態(tài)飽和層厚度可甩振擴(kuò)大至11，這樣蒸發(fā)膜間的動態(tài)飽和區(qū)厚度為211，而干熱空氣可在最短的行程L內(nèi)達(dá)到完全吸收態(tài)。在L行程內(nèi)氣流a強(qiáng)制流動時，其蒸發(fā)膜間的間隔愈寬，其氣流動壓損失也愈小。動態(tài)時，蒸發(fā)膜面處于半潤濕狀態(tài)，水溶液在蓬松多孔的蒸發(fā)膜上呈極薄的膜狀展開，而表面活性劑可使這種膜更薄，更均勻，處于這種狀態(tài)下的水溶液是極易蒸發(fā)的。另一方面膜面的波浪形甩振運(yùn)動，又加劇了這種蒸發(fā)過程。膜面是無數(shù)微孔組成的，振動時可使壓入微孔的空氣處于壓縮發(fā)熱狀態(tài)，在一定的空氣狀態(tài)下，蒸發(fā)膜面是等溫蒸發(fā)溫度的，所以串入微孔的聲能及壓縮發(fā)熱空氣很快被冷凝至等溫蒸發(fā)溫度，而使其焓值降低。表面活性劑可降低水膜面的水汽分壓力，降低水溶液的蒸發(fā)能態(tài)，具體表現(xiàn)為更低的等溫蒸發(fā)溫度點(diǎn)。這個等溫點(diǎn)低于濕球溫度1.5～3℃，而輸出冷風(fēng)a'是完全吸收態(tài)，也表現(xiàn)為這個等溫點(diǎn)值。因而即使在外界處于飽和空氣下也有制冷效果。這種蒸發(fā)器是冷空氣和制冷工質(zhì)直接接觸而吸收制冷的，又有極好的蒸發(fā)條件，因而有較大的熱交換系數(shù)，可達(dá)5000w/m2。這種膜式蒸發(fā)器，因氣體流動阻力被控制在極小值，且具有較大的換熱系數(shù)，而制冷能源大部份是空氣吸收能，所以具有極高的制冷系數(shù)，cop可達(dá)30～200。其次潤濕態(tài)的蒸發(fā)膜面還有吸附塵埃、浮菌及部份有害氣體的效果，被水膜吸附的污物隨水膜流動而沉入水盤(23)，其中塵埃沉積，由于細(xì)菌無繁殖所需的養(yǎng)份，只能休眠或死亡;溶解水中的有害氣體可用活性炭吸收。所以本發(fā)明是一個高度節(jié)能的、低噪音、集制冷、氣體凈化、調(diào)濕為一體的系統(tǒng)。該系統(tǒng)如加大供水量，還可作為一種吸塵器使用，其塵埃的清除率為99.9%以上。
這種蒸發(fā)制冷原理，還可制成無功膜式蒸發(fā)制冷機(jī)。見附圖4，無功膜式制冷原理圖。安裝在頂部的定位風(fēng)葉(28)自動隨風(fēng)向變化而變化，其箭頭方向就是風(fēng)的流向;滾珠(30)使這種自動轉(zhuǎn)向更為靈活，使入氣口(29)自動對準(zhǔn)自然風(fēng)a，當(dāng)a從入氣口流入膜式蒸發(fā)器(8)而制冷后，由于比重增加及風(fēng)壓作用，使a'沿導(dǎo)風(fēng)管(32)輸入室內(nèi)，調(diào)風(fēng)閥(31)用以控制a'的流量。這種制冷機(jī)充分利用自然風(fēng)力和熱能而制冷，無需消耗電能，即使在室外風(fēng)力極小時，該機(jī)仍可利用冷風(fēng)a'的重壓力而繼續(xù)工作，所以稱無功式，即無需耗電功。
圖5是本發(fā)明二級氣調(diào)制冷機(jī)主剖視圖，它由機(jī)體和間隔式蒸發(fā)器(35)和膜式蒸發(fā)器(8)串接而成，二個蒸發(fā)器的配水原理一致，不再贅述。圖6是間隔式制冷原理圖。蒸發(fā)膜(25)和導(dǎo)熱膜(37)迭合在一起。導(dǎo)熱膜(37)由導(dǎo)熱性較好的防腐材料制成，可以是金屬，也可以用非金屬。自然空氣進(jìn)入間隔式蒸發(fā)器后氣流分為2股a和b，a在蒸發(fā)膜(25)周圍吸收制冷，使蒸發(fā)膜保持等溫蒸發(fā)，而b則被導(dǎo)熱膜(37)冷凝至等溫點(diǎn)b'，a'經(jīng)導(dǎo)流片(34)轉(zhuǎn)向后，流出排風(fēng)口(33)，而排向室外墻(36)左側(cè)。而b'經(jīng)冷凝至等溫點(diǎn)后，被電扇強(qiáng)制壓入膜式蒸發(fā)器(8)，由于b'雖然被冷凝而焓值降低，但含溫量未增加，所以仍然處于未飽和態(tài)，仍有較大的吸收能，進(jìn)入膜式制冷蒸了器后，吸收制冷至霧點(diǎn)溫度以下或霧點(diǎn)溫度的b”，而輸向室內(nèi)墻(36)右側(cè)，作為制冷氣體b”完全利用了空氣的吸收能，而其本身的含濕量增加卻很少。雖然制冷系數(shù)較一級膜式制冷系數(shù)有所降低至cop＝30～150，但是一種更為理想的空氣制冷調(diào)節(jié)機(jī)。
間隔式制冷還可制成管束式，見圖7管束式間隔制冷原理圖，淋水管(13)和均水套(16)置于管束(39)的頂部，潤濕的蒸發(fā)膜(25)裹在管束(29)的外側(cè)，使管束外形成飽和區(qū)。當(dāng)a流過時，蒸發(fā)膜(25)處于等溫蒸發(fā)點(diǎn)，管束是導(dǎo)熱薄管，具有較好的導(dǎo)熱性，在管束內(nèi)流過的b氣流可被迅速冷凝、a和b垂直運(yùn)行。
一級膜式制冷雖然制冷系數(shù)較高，但等溫點(diǎn)偏高，且冷風(fēng)輸出溫度較高，只能適用于較干燥的地區(qū)和制冷要求不高的用戶。而二級氣調(diào)制冷原理有較低的等溫點(diǎn)，且輸出冷風(fēng)含濕量增加較少。我國絕大部份地區(qū)均可獲得較滿意的使用效果。
該制冷原理還可應(yīng)用于機(jī)械制冷機(jī)的冷凝器等溫制冷。見原理7。特制的扁形冷凝管(38)，外側(cè)是蒸發(fā)膜(25)和飽和區(qū)(26)，冷凝管(38)內(nèi)的機(jī)械制冷劑工質(zhì)可被強(qiáng)制冷凝至濕球溫度或霧點(diǎn)溫度以下，而大大降低冷凝溫度。這機(jī)械制冷系數(shù)可大大提高，如應(yīng)用于集中空調(diào)則節(jié)能效果是明顯的。
權(quán)利要求
1.一種以空氣吸收為能源的蒸發(fā)制冷技術(shù)，動力可分電動力式和自然動力式，蒸發(fā)制冷可制成膜式蒸發(fā)器(8)和間隔式蒸發(fā)器(35)；膜式蒸發(fā)器(8)還可用以高效除塵、氣體凈化、消音；該制冷原理也可用作機(jī)械制冷的冷凝器強(qiáng)制制冷。
全文摘要
空氣能、空氣制冷調(diào)節(jié)機(jī)是一種新型的以空氣吸收為能源的蒸發(fā)制冷技術(shù)。其制冷系數(shù)可達(dá)30～∞；熱交換系數(shù)可達(dá)5000W/m
文檔編號F25D1/02GK1063930SQ9110058
公開日1992年8月26日 申請日期1991年2月1日 優(yōu)先權(quán)日1991年2月1日
發(fā)明者吉阿明 申請人:吉阿明