專利名稱：低能耗冷水機(jī)組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種調(diào)解空氣溫度用的冷水機(jī)組。具體的是不用壓縮機(jī)，用水做 制冷劑，同時也是載冷劑的冷水機(jī)組。其目的是顯著節(jié)省電能。
背景技術(shù)：
目前中央空調(diào)大多是使用冷水機(jī)組，來獲得低溫冷水，再通過水循環(huán)來給空氣降 溫。工作動力主要是通過壓縮機(jī)，壓縮工作后的制冷劑蒸氣，使之液化后再繼續(xù)工作。最大 缺點是耗能太大，其次是制冷劑的泄露，破壞大氣的臭氧層。溴化鋰吸收式冷水機(jī)組，需要 濃縮工作后溴化鋰稀溶液，節(jié)電不節(jié)能。這不但使用戶耗費了大量的資金，也加重了目前能 源緊張的局勢
發(fā)明內(nèi)容本實用新型是由蒸發(fā)器，活塞壓縮泵及冷凝器組成。長方體形的蒸發(fā)器內(nèi)壁裝有 動力齒輪，它咬合著減速齒輪，減速齒輪咬合著一組帶有滾子的齒輪，并且這些滾子與下面 在冷媒水中和它對應(yīng)的滾子之間套著吸收層，并且由動力齒輪的帶動，而慢速轉(zhuǎn)動。圓形 的活塞壓縮泵的活塞與泵殼之間是通過密封膜來密封的，并且由框架機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)做往復(fù)運 動。泵體上有保溫層，保溫層中繞有電熱線。冷凝器底部有存水面，它的散熱面上裝有滯水 層。目前，普遍工作著的冷水機(jī)組，采用壓縮機(jī)將工作后5個大氣壓強(qiáng)以上的制冷劑 蒸氣，壓縮到25個大氣壓強(qiáng)以上，使其液化后繼續(xù)工作。由于急聚壓縮和摩擦力的作用，壓 縮后的制冷劑溫度上升到120°C以上，補償上去的能量很大，增加了對環(huán)境的溫室效應(yīng)。溴 化鋰吸收式冷水機(jī)組，由于需保持溴化鋰的正常工作濃度，需將工作后的溴化鋰稀溶液濃 縮，總體耗能大。這使它適合有廢熱的場合工作，限制了它的應(yīng)用范圍。本實用新型的目的 是提供一種明顯節(jié)能的，又不破壞大氣層臭氧層，對環(huán)境的溫室效應(yīng)極低，低壓工作無危險 隱患的低能耗冷水機(jī)組。本實用新型是將蒸發(fā)器中工作過后的水蒸氣，用活塞壓縮泵提出 加壓后，送到冷凝器中去冷凝。壓縮泵是工作在極低壓區(qū)內(nèi)，工作壓強(qiáng)在l_20kpa的區(qū)間， 這是節(jié)能的主要原因。整個系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)都工作在不高于環(huán)境溫度下，明顯降低了對環(huán) 境的溫室效應(yīng)。本實用新型所采用的技術(shù)方案如下本實用新型冷水機(jī)組由三部分組成。即蒸發(fā) 器，活塞泵和冷凝器。這三個部份組成一個在內(nèi)部真空環(huán)境下工作的系統(tǒng)。蒸發(fā)器中的水 即是制冷劑，也是載冷劑。水蒸發(fā)吸收水中的熱量，使水降溫獲得冷水。水的蒸發(fā)采用了吸 收層的技術(shù)。蒸發(fā)的水蒸氣，通過活塞泵加壓，送到冷凝器中凝結(jié)。本發(fā)明采用的活塞泵， 是一種低轉(zhuǎn)速，活塞大面積，大行程，無摩擦阻力，密封好，閥門開關(guān)自動控制的泵。這個泵 能完成將低壓的水蒸氣，加壓到7kpa以上，送入冷凝器去凝結(jié)，以確保環(huán)境溫度是40°C時， 冷水機(jī)組也能照常工作。冷凝器屬平板盒式冷凝器。設(shè)有冷卻水機(jī)構(gòu)，主要是利用蒸發(fā)吸 收潛熱，冷卻水按這個量供給。另外在冷凝器的下方有固定的存水液面，使加壓的水蒸氣通
3過液面時，立刻被吸收，壓強(qiáng)降到與環(huán)境相對應(yīng)的飽和水及飽和水蒸氣壓的數(shù)值上。冷凝器 無需安裝散熱片，應(yīng)在散熱面上設(shè)置滯水層，使冷卻水能滯留在上面。供蒸發(fā)帶走熱量。本實用新型冷水機(jī)組的工作原理是這樣的系統(tǒng)在真空的狀態(tài)下，蒸發(fā)器中的水 蒸發(fā)，帶走水中的熱量，獲得冷水。蒸發(fā)的水蒸氣加壓后，送到冷凝器中凝結(jié)成水，再返回蒸 發(fā)器，循環(huán)工作。本實用新型有益效果如下1、結(jié)構(gòu)簡單，除需嚴(yán)格密封外，無制做難點。2、節(jié)能效果顯著。這一機(jī)型的能效比可達(dá)到10以上。3、不污染環(huán)境，不破壞大氣臭氧層，對環(huán)境的溫室效應(yīng)極小。

圖1是本實用新型的蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)示意圖。圖1中1、外殼、2、水蒸氣出口，3、減速齒輪，4、動力輪，5、滾子齒輪，6、吸收層，7、 冷煤水，8、下支撐滾子。圖2是圖1中一個吸收層的結(jié)構(gòu)圖圖2中9、轉(zhuǎn)軸，它安裝在外殼1的內(nèi)壁上轉(zhuǎn)動。10、上支撐滾子，它與下支撐滾子 8共同支撐吸收層6，并使之慢慢轉(zhuǎn)動。圖3是活塞式壓縮泵的結(jié)構(gòu)圖。圖3中11、電機(jī)，12、動力輪，13、減速輪，14、框架，15、主動輪，16、從動輪，17、壓 簧，18、進(jìn)氣口，19、電磁鐵，20、閥門，21、活塞，22、限位桿，23、密封膜，24、排氣口，40、保溫
層，41、電熱線，42、活動卡簧，43、金屬觸點。圖4是圖3中框架14的結(jié)構(gòu)圖。圖4中25、主動輪，26、框架，27、從動輪，28、開口，29、轉(zhuǎn)軸，30、卡軸，31、卡條， 32、鐵板，33、過渡板。圖5中是冷凝器結(jié)構(gòu)圖。圖5中34、高壓進(jìn)氣口，35、出水口，36、存水面，37、散熱面，38、風(fēng)扇，39、冷卻水。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1是本實用新型的蒸發(fā)器。對 冷水機(jī)組的蒸發(fā)器的要求是，在工作時，蒸發(fā)的水蒸氣始終保持著在對應(yīng)的溫度上是飽和 狀態(tài)。這是在對應(yīng)的溫度上，即冷媒水處在的溫度上，單位時間的蒸發(fā)量最大。雖然蒸發(fā)是 在沸點上進(jìn)行，但也要有足夠的蒸發(fā)面積。水面下，每增加IOcm的深度就要增加Ikpa的壓 強(qiáng)，對水的沸點也要求提高，影響冷媒水的繼續(xù)蒸發(fā)。因此本實用新型采用了吸收層的蒸發(fā) 技術(shù)，不但有利蒸發(fā)，而且在有限的空間內(nèi)，可盡量增加蒸發(fā)面積，其方案如下附圖1是本 實用新型的蒸發(fā)器，圖1中，1是蒸發(fā)器的密封外殼，它呈長方形最好，目的是與壓縮泵并排 安裝，減少占地面積。2是水蒸氣出口，通往活塞式壓縮泵。它的開口及通道的截面積應(yīng)盡 量大，因水蒸氣的壓強(qiáng)極低，而單位時間的流量卻很大，由制冷量決定。7是冷媒水，也是制 冷劑。4是動力齒輪，由電機(jī)帶動，它咬合著減速齒輪3。減速齒輪咬合著分布在兩側(cè)的，固 定在上支撐滾子10上的齒輪5，8是下支撐滾子，在上支撐滾子10和下支撐滾子8之間圍繞一圈吸收層，下支撐滾子正好浸在冷煤水7中，這樣由于電機(jī)的轉(zhuǎn)動使動力齒輪4轉(zhuǎn)動，通 過齒輪3減速，帶動兩側(cè)的一組齒輪5慢速轉(zhuǎn)動，這時上支撐滾子10和下支撐滾子8由于 吸收層6的連接，也在慢速轉(zhuǎn)動。吸收層6進(jìn)水中，吸滿了水，出水后開始在沸點上蒸發(fā)，并 降溫。入水時，將冷量傳遞給冷媒水。這樣由于有多個這種裝置，有效地提高了蒸發(fā)面積。 對吸收層的要求，為了繼續(xù)增加蒸發(fā)面積，吸收層6的表面應(yīng)象散熱片的樣子，來增加蒸發(fā) 面積。并適當(dāng)有一些孔，來使吸收層6的內(nèi)側(cè)的水蒸氣與外側(cè)順暢流通。圖2是圖1中一 個吸收層轉(zhuǎn)動的示意圖，圖中9是轉(zhuǎn)動軸，所有轉(zhuǎn)動軸都安裝在蒸發(fā)器外殼1的內(nèi)壁上。這 種裝置就保證了在泵的連續(xù)工作下，蒸發(fā)器始終保持著最大的蒸發(fā)量。圖3是活塞式壓縮泵的結(jié)構(gòu)圖。對壓縮泵的要求是，它應(yīng)適合極低壓強(qiáng)，但大容量 這樣一個工作條件，本實用新型提供的泵是一種低轉(zhuǎn)速，無摩擦、大行程，密封好，進(jìn)排氣閥 門的開閉自動控制的泵。圖3是泵的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中11是電機(jī)，12是動力輪，通過減速輪13減速后，縮小直徑成主動輪15轉(zhuǎn)動， 并咬合從動輪16的上半部低速轉(zhuǎn)動。從動輪的下半部伸入框架14中，使框架14作往復(fù)運 動，帶動活塞21作往復(fù)運行?；钊?1通過密封膜23與泵的殼體密封。泵的殼體密封著電 機(jī)11及減速裝置和框架14，密封要緊密，以保證泵的容積效應(yīng)?？蚣?4和限位桿22共同 對活塞21限位。18是進(jìn)氣口，與蒸發(fā)器的出氣口 2連接。M是排氣口，將壓縮后的高壓水 蒸氣輸入冷凝器。閥門20上貼著永久磁鐵片，它的開關(guān)取決于電磁鐵19中的電流方向。電 磁鐵19中的電流方向，由壓簧17來確定。例如兩個進(jìn)氣口 18中的電磁鐵線圈并聯(lián)后，通 過一個活動開關(guān)與直流電源相接，調(diào)解永久磁鐵的極向，使進(jìn)氣口 18中的閥門20，如果一 個是開著，側(cè)另一個側(cè)是關(guān)著。改變電磁鐵的電流方向，由雙向開關(guān)決定，雙向開關(guān)的變換 由繼電器按壓簧17的信號決定，壓簧17的信號來源于活塞21的運行上止點和下止點的碰 撞。低壓的水蒸氣加壓后，送往冷凝器中凝結(jié)。圖中42是活動卡簧，在它的一端安裝著金 屬觸點43。這個活動卡簧42的所處情形由活塞21的碰撞來決定。當(dāng)活動卡簧42如圖所 示，活塞21向右運行時，碰撞活動卡簧42，使閥門打開，排氣口 M開通，壓縮后的水蒸氣進(jìn) 入冷凝器，當(dāng)活塞21動行到止點，向左運行時，碰撞活動卡簧42，使金屬觸點43斷開，活動 卡簧42安裝的位置決定著泵的壓縮比。最好安裝兩個活動卡簧，這樣泵就有兩個壓縮比， 那個處在工作狀態(tài)，由冷媒水溫度來決定。冷媒水溫度高時，壓縮比小的工作；冷媒水溫度 較低時，壓縮比大的活動卡簧處在工作狀態(tài)。以保證壓縮后的水蒸氣壓強(qiáng)不會過高或過低 于冷凝器中的水蒸氣壓強(qiáng)，進(jìn)一步節(jié)能。圖中40是保溫層，41是電熱線，它們是使泵的殼體 以及活塞上保持在壓縮水蒸氣壓最高時，所對應(yīng)的飽和氣的溫度，例如當(dāng)壓縮比最高時， 冷媒水溫度也最高時，水蒸氣壓縮后的壓強(qiáng)是20kpa，這時它對應(yīng)的飽和溫度是60°C。把 泵的殼體及活塞保持在這個溫度上，是防止壓強(qiáng)20Kpa的水蒸氣霧化在上面。因為霧化的 水蒸氣呈薄薄的一層水珠，而在吸氣的過程中，它會以沸騰的狀態(tài)蒸發(fā)，而在壓縮段它又形 成。這影響泵的工作，降低高溫段泵的正常工作，是不允許的。由于水蒸氣的密度很小，熱 的傳遞主要是熱傳導(dǎo)，熱損很小。由于中央空調(diào)的制冷量很大，但水蒸氣密度卻很小，因此， 需要循環(huán)的水蒸氣的容積相當(dāng)大。由于泵的行程長，泵的高度也要大，這決定了泵要有很大 的體積。泵的高度將是泵的活塞行程的3倍。為了減少占地面積，泵可與蒸發(fā)器并排豎直 安裝。如果空調(diào)室在一樓，可將泵上的限位管安裝在地下，減小泵的空間高度，為了增大制 冷量，可一個蒸發(fā)器安裝兩個壓縮泵，而占地面積增大的不明顯。[0024] 泵的活塞的往復(fù)直線運行，在這里無法采用曲軸滑塊連桿機(jī)構(gòu)，來由轉(zhuǎn)動變換成 直線往復(fù)運動。為了簡化機(jī)構(gòu)，本實用新型采用了一個框架機(jī)構(gòu)來代替以上說的機(jī)構(gòu)，簡易 且少占空間。圖4是框架14的結(jié)構(gòu)圖。圖中25是主動輪，也是圖3中的15。圖中的27是 從動輪，也是圖3中的16。主動輪25咬合從動輪27的上部轉(zhuǎn)動。從動輪27的下部帶有 齒牙，與框架沈的內(nèi)側(cè)齒牙咬合。從動輪27的轉(zhuǎn)動，使框架沈作平移。如圖4的箭頭所 示。當(dāng)框架沈平移到端點時，由于框架沈的端邊上的齒牙受從動輪27的轉(zhuǎn)動咬合，使從動 輪27的轉(zhuǎn)軸四沿開口觀移動。這時卡軸30恰好脫離卡條31。下移的距離是開口觀的 長度，也是卡軸30的直徑長度加上卡條31的厚度，這個長度也是從動輪27的齒牙與框架 26的內(nèi)側(cè)齒牙的咬合深度。這時從動齒輪27開始咬合框架沈的另一長邊的內(nèi)側(cè)齒牙，使 框架26向相反的方向平移。當(dāng)框架沈平移到另一個端點時，結(jié)果和以上相同。這樣就使 框架26作往復(fù)平移運動?？蚣苌蛲ㄟ^過渡板33和泵的活塞21相接。32是鐵板，它固定 在框架沈的一個面上，卡條31固定在鐵板32上。框架沈的長度是活塞21的行程。由于 壓縮比比較大，假如輸出8°C左右的冷水，需將壓強(qiáng)為Ikpa左右的水蒸氣，壓縮至7個kpa。 因此行程要長一些，有利于工作。這時室外壓縮系統(tǒng)的長度是活塞行程的三倍，或是行程的 2倍，加上限位桿22的長度。圖5是冷凝器。圖5中34是壓縮后的水蒸氣的高壓進(jìn)氣口。 35是水蒸氣凝結(jié)后的出水口。它通往儲液罐，通過蒸發(fā)器的進(jìn)水口的閥門，自動加入到蒸發(fā) 器中，供吸收層6吸收蒸發(fā)繼續(xù)工作。36是存水面。壓縮后的水蒸氣，其壓強(qiáng)超過環(huán)境溫 度所對應(yīng)的飽和氣氣壓的那部份水蒸氣分子，會被存水面36吸收。加強(qiáng)冷凝效果，37是扁 盒式冷凝器的散熱面，由于壓縮后的水蒸氣溫度不會超過環(huán)境溫度，需散失的熱量主要是 氣化潛熱，因此，無散熱片，但上面有金屬細(xì)網(wǎng)狀的滯水層，使冷卻水39能滯留在散熱面37 上，供蒸發(fā)帶走潛熱用。冷卻水39間斷供給，其量只是蒸發(fā)量，每KWh不超過1.8公斤。38 是風(fēng)扇，它使空氣流通，即帶走熱量，也有利于冷卻水的蒸發(fā)。
權(quán)利要求1.一種低能耗冷水機(jī)組，由蒸發(fā)器，活塞壓縮泵及冷凝器組成，其特征是長方體形蒸 發(fā)器內(nèi)壁裝有動力齒輪G)，它咬合著減速齒輪(3)，減速齒輪(3)咬合著一組齒輪(5)，齒 輪(5)連接上滾子(10)并與對應(yīng)的下滾子(8)之間套著吸收層(6)；活塞式壓縮泵呈圓形， 其活塞與泵體通過密封膜密封，由框架(14)驅(qū)動做往復(fù)運行，泵體上繞有電熱 線Gl)和保溫層GO)；冷凝器底部有存水面(36)，散熱面(37)的表面有滯水層。
2.根據(jù)權(quán)利1所述的低能耗冷水機(jī)組，其特征是所述框架06)內(nèi)側(cè)有齒牙，在從動輪 (27)的驅(qū)動下，以及卡軸(30)與卡條(31)的限位，并由開口 08)的位移，帶動框架06) 做往復(fù)運動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低能耗冷水機(jī)組，其特征是活塞壓縮泵的閥門上貼有永久磁 鐵片，并在電磁鐵(19)的磁極變換下，控制閥門的開關(guān)。
專利摘要本實用新型低能耗冷水機(jī)組，不用壓縮機(jī)，用水做制冷劑。它由蒸發(fā)器、活塞壓縮泵和冷凝器組成。蒸發(fā)器采用了吸收層蒸發(fā)技術(shù)，不但有利蒸發(fā)，也使在有限的空間內(nèi)，增大了蒸發(fā)面積?；钊麎嚎s泵是一種低轉(zhuǎn)速，大行程，密封好，無摩擦的泵，來壓縮工作后的水蒸氣，使其達(dá)到在冷凝器中凝結(jié)的條件。冷凝器下部設(shè)有存水液面，吸收水蒸氣分子，增加冷凝效果。這一機(jī)型的能效比可達(dá)10以上，并且在工作中的任一環(huán)節(jié)都不會超過環(huán)境溫度，對環(huán)境的溫室效應(yīng)極小。
文檔編號F04B53/10GK201844490SQ201020585460
公開日2011年5月25日 申請日期2010年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者王澗峰 申請人:王澗峰