專利名稱：利用超聲波霧化技術(shù)的制冷制熱雙效空調(diào)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種制冷制熱系統(tǒng)，尤其是一種利用超聲波霧化原理實(shí)現(xiàn) 制冷制熱循環(huán)的雙效空調(diào)系統(tǒng)，屬于空調(diào)節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的家用空調(diào)大多是采用壓縮機(jī)將制冷劑氟利昂蒸發(fā)和冷凝產(chǎn)生熱量的 交換，主要由壓縮機(jī)、蒸發(fā)器和冷凝器等組成，其存在一些缺點(diǎn)壓縮機(jī)為機(jī) 械結(jié)構(gòu)，壽命較短、噪音較大；制冷劑氟利昂對(duì)大氣臭氧層破壞嚴(yán)重，不利于 環(huán)保；耗能大，使用費(fèi)用高， 一般家庭在夏天若使用空調(diào)就得付出每月好幾百 的電費(fèi)，這就使得一些經(jīng)濟(jì)條件較差的家庭不愿使用。
現(xiàn)有的中央空調(diào)大多是溴化鋰吸收式，采用以水為制冷劑、溴化鋰為吸收 劑的吸收式制冷技術(shù)實(shí)現(xiàn)熱量的交換，主要由發(fā)生器、冷凝器、蒸發(fā)器和吸收 器等組成，其存在一些缺點(diǎn)節(jié)電但耗能大、重量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高；在 有空氣的情況下，溴化鋰溶液對(duì)普通碳鋼具有較強(qiáng)的腐蝕性，這不僅影響機(jī)組 的壽命，并且影響機(jī)組的性能和正常運(yùn)行。
超聲波是頻率范圍在20kHz 10MHz之間由一系列疏密相間的縱波構(gòu)成的機(jī) 械波，具有良好的方向性、反射性和穿透能力，能在氣體、液體及固體媒質(zhì)中 傳播。在超聲作用下，液體在氣相中分散并在液體表面形成細(xì)霧飛逸的過程稱 超聲霧化或氣化，空化作用是超聲成霧的主要原因?，F(xiàn)有專利文獻(xiàn)中，對(duì)超聲 波霧化原理在空調(diào)中的應(yīng)用已有一些研究，如中國專利號(hào)為200320109065.7， 名稱為"空調(diào)器超聲波霧化及蒸發(fā)式冷凝裝置"的實(shí)用新型專利，及中國專利 號(hào)為200520126786.8，名稱為"具有超聲波霧化裝置的空調(diào)器"的實(shí)用新型專 利，它們都是解決了室內(nèi)機(jī)冷凝水積水、排放問題；又如中國專利號(hào)為 200520122818.7，名稱為"無滴水保濕空調(diào)裝置"的實(shí)用新型專利，其解決了 空調(diào)室內(nèi)空氣干燥影響健康的問題；又如中國專利號(hào)為200420060582.4，名稱 為"中央空調(diào)專用超聲波防垢防腐器"的實(shí)用新型專利，其解決了中央空調(diào)的 水循環(huán)系統(tǒng)防垢防腐問題；又如中國專利號(hào)為03144509，名稱為"自然風(fēng)間接 蒸發(fā)冷卻式空氣處理機(jī)及其用途"，及中國專利號(hào)為200710173263. 2，名稱為"基 于超聲波技術(shù)的蒸發(fā)冷卻空調(diào)裝置"的發(fā)明專利，它們都利用超聲波霧化裝置 實(shí)現(xiàn)的蒸發(fā)冷卻制冷，但是水與空氣直接進(jìn)行熱量的交換雖然有除濕過程但還 是避免不了使室內(nèi)濕度過大的問題，使用中需要補(bǔ)充水份維護(hù)麻煩，且在常溫 常壓下進(jìn)行水的蒸發(fā)，對(duì)空氣的降溫效果不是很理想，此外不能同部件實(shí)現(xiàn)制 熱，因此不能滿足用戶全年各季節(jié)的需要。發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的就是要解決上述現(xiàn)有空調(diào)技術(shù)的不足，提供一種雙效空 調(diào)系統(tǒng)，它使超聲波利用其霧化作用參與完成制冷、制熱雙效循環(huán)過程，具有 節(jié)能、成本低、運(yùn)行費(fèi)用低、壽命長、效率高等特點(diǎn)。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的 一種利用超聲波霧化技術(shù)的制冷制熱雙 效空調(diào)系統(tǒng)，包括室內(nèi)熱交換器、室內(nèi)換熱風(fēng)扇、室外熱交換器、室外換熱風(fēng) 扇，其特點(diǎn)是它還包括內(nèi)裝制冷劑的第一霧化器和第二霧化器、以及在第一 霧化器內(nèi)的傳質(zhì)輔助風(fēng)扇，在第一霧化器底部制冷劑液體中放置第一超聲波換 能器，其正、負(fù)電極分別與第一超聲波發(fā)生器的正、負(fù)電極相連；在第二霧化 器底部制冷劑液體中放置第二超聲波換能器，其正、負(fù)電極分別與第二超聲波 發(fā)生器的正、負(fù)電極相連；室外熱交換器內(nèi)換熱盤管的進(jìn)出端通過循環(huán)泵和節(jié) 流閥與第二霧化器內(nèi)的換熱盤管進(jìn)出端連通；第一霧化器和第二霧化器為真空 腔體，它們底部通過回流泵和節(jié)流閥連通，通過水位控制器控制回流泵對(duì)第一 霧化器和第二霧化器內(nèi)的制冷劑液面進(jìn)行調(diào)節(jié)。
上述第一超聲波發(fā)生器和第二超聲波發(fā)生器不同時(shí)通電工作，在第一超聲 波發(fā)生器通電時(shí)，對(duì)第一霧化器內(nèi)制冷劑進(jìn)行霧化，為實(shí)現(xiàn)制冷作用，此時(shí)第 二超聲波發(fā)生器不工作；在第二超聲波發(fā)生器通電時(shí)，對(duì)第二霧化器內(nèi)制冷劑 進(jìn)行霧化，為實(shí)現(xiàn)制熱作用，此時(shí)第一超聲波發(fā)生器不工作。
上述在第一霧化器和第二霧化器內(nèi)裝的制冷劑、第二霧化器內(nèi)和室外熱交 換器連通的換熱盤管內(nèi)裝的制冷劑、以及第一霧化器內(nèi)和室內(nèi)熱交換器連通的 換熱盤管內(nèi)裝的制冷劑，可以采用如水、酒精、甲二醇、乙二醇或丙二醇等液 體，在這些液體中還可以加入活性劑，使液體的表面張力減小，以提高制冷劑 的霧化率。
本實(shí)用新型利用超聲波霧化技術(shù)的制冷制熱雙效空調(diào)系統(tǒng)，其特點(diǎn)是上 述室內(nèi)熱交換器內(nèi)換熱盤管的一端口與第一霧化器的頂部連通，上述傳質(zhì)輔助 風(fēng)扇安裝在該端口處，該換熱盤管另一端口與第二霧化器的頂部連通；通過水 位控制器保持第二霧化器內(nèi)制冷劑液面低于換熱盤管。
這樣，在夏天由第一超聲波換能器在第一霧化器內(nèi)產(chǎn)生低溫霧氣，由傳質(zhì) 輔助風(fēng)扇吹入室內(nèi)熱交換器的換熱盤管內(nèi)，對(duì)室內(nèi)空氣進(jìn)行制冷，然后換熱盤 管內(nèi)溫度升高的蒸汽再進(jìn)入第二霧化器與室外熱交換器進(jìn)行放熱交換，此時(shí)室 內(nèi)熱交換器相當(dāng)于蒸發(fā)器，室外熱交換器相當(dāng)于冷卻器；同理，在冬天由第二 超聲波換能器在第二霧化器內(nèi)產(chǎn)生低溫霧氣，與換熱盤管接觸實(shí)現(xiàn)與室外熱交 換器進(jìn)行吸熱交換，然后產(chǎn)生的高溫蒸汽再進(jìn)入室內(nèi)熱交換器的換熱盤管內(nèi)， 對(duì)室內(nèi)空氣進(jìn)行制熱，制冷劑冷凝后再進(jìn)入第一霧化器內(nèi)，此時(shí)室內(nèi)熱交換器 相當(dāng)于冷卻器，室外熱交換器相當(dāng)于蒸發(fā)器。本實(shí)用新型利用超聲波霧化技術(shù)的制冷制熱雙效空調(diào)系統(tǒng)，其特點(diǎn)是上 述第一霧化器內(nèi)布置有換熱盤管，該換熱盤管的進(jìn)出端與室內(nèi)熱交換器內(nèi)換熱 盤管進(jìn)出端連通；在第二霧化器上方有一個(gè)內(nèi)置吸收槽的吸收腔，在吸收槽側(cè) 壁上部裝制冷溢流管和制熱溢流管分別通向第二霧化器和第一霧化器內(nèi)，并在 制熱溢流管上裝一個(gè)電磁閥；在吸收槽上方有一塊冷凝擋板；在第一霧化器的 側(cè)壁上部向吸收腔伸入一根導(dǎo)氣管，傳質(zhì)輔助風(fēng)扇安裝在導(dǎo)氣管的一端口，導(dǎo) 氣管的另一端口指向冷凝擋板。
這樣，由冷凝擋板和吸收槽的共同作用，使制冷或制熱時(shí)從第一霧化器或 第二霧化器過來的高溫蒸汽在冷凝擋板上冷凝成水珠落入吸收槽內(nèi)，將槽內(nèi)制 冷劑加熱后再分別由制冷溢流管或制熱溢流管送入第二霧化器或第一霧化器， 第一霧化器通過換熱盤管的間接傳熱作用，將冷量或熱量傳給室內(nèi)熱交換器， 最終實(shí)現(xiàn)室內(nèi)空氣的制冷、制熱過程，其效率更高，加工工藝實(shí)施更可靠。
本實(shí)用新型利用超聲波霧化技術(shù)的制冷制熱雙效空調(diào)系統(tǒng)，其特點(diǎn)是上 述超聲波換能器除了置于制冷劑液體中外，還可以在第一霧化器和第二霧化器 上都裝一個(gè)噴淋泵，使超聲波換能器置于噴嘴的下方、制冷劑液面上方，這樣， 由噴淋泵實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)部制冷劑進(jìn)行噴淋，而超聲波換能器是對(duì)噴淋液再進(jìn)行霧化。
液體的蒸發(fā)表面積增大時(shí)，其蒸發(fā)的速度加快，那么蒸發(fā)時(shí)間也就越短， 制冷效率也就越高，顯然霧化效率和制冷效率成正比，所以對(duì)噴淋液霧化產(chǎn)生 的霧滴比直接液體霧化產(chǎn)生的霧滴更細(xì)小，當(dāng)霧滴的霧化粒徑變小時(shí)，其表面 積將增大，將獲得更高的霧化效率，及更高的制冷效率。
本實(shí)用新型利用超聲波霧化技術(shù)的制冷制熱雙效空調(diào)系統(tǒng)的有益效果是
1) 超聲波對(duì)液體的霧化作用，產(chǎn)生與液體溫度相等或相近的水霧，水在霧 化狀態(tài)下很容易蒸發(fā)，由于液體溫度低于氣溫，且由于在真空狀態(tài)下蒸發(fā)溫度 較低，所以當(dāng)霧氣上升遇到較高溫度物體時(shí)，便很快蒸發(fā)，從而吸收大量熱量 實(shí)現(xiàn)制冷或制熱，與真空狀態(tài)下溴化鋰吸收式制冷制熱相比，同樣利用真空特 性但不采用熱源加熱，所以更節(jié)能、效率更高；
2) 與壓縮機(jī)式空調(diào)相比，制冷方式由原來的機(jī)械運(yùn)動(dòng)改為電子器件產(chǎn)生的 超聲波振蕩，其主要機(jī)械結(jié)構(gòu)為水泵，因此壽命要比傳統(tǒng)的壓縮機(jī)式空調(diào)長很 多；并大大降低空調(diào)的運(yùn)行費(fèi)用，更加節(jié)電、節(jié)能；
3) 可取代壓縮機(jī)機(jī)械制冷、溴化鋰制冷，并方便地按需進(jìn)行制冷和制熱過 程的切換，適合于家用空調(diào)、中央空調(diào)系統(tǒng)；
4) 沒有傳統(tǒng)的壓縮機(jī)，使機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單、體積小、占用資源少、制造成本 更低，并降低了系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的噪音，給用戶提供了舒適的環(huán)境；
5) 系統(tǒng)內(nèi)抽真空沒有高壓，且室內(nèi)機(jī)、室外機(jī)可做成一體，即可以只有室
6內(nèi)機(jī)，通過軟管將不需要的冷、熱量輸出到室外，這樣使安裝安全方便；
6) 間接霧氣導(dǎo)熱，不會(huì)對(duì)室內(nèi)空氣的濕度產(chǎn)生影響，不需要再除濕；
7) 不需采用有害的氟利昂作為制冷劑，對(duì)大氣不產(chǎn)生破壞作用，環(huán)保性好， 社會(huì)效益好；


圖1是本實(shí)用新型制冷制熱雙效空調(diào)系統(tǒng)實(shí)施例1的工作原理圖2是本實(shí)用新型制冷制熱雙效空調(diào)系統(tǒng)實(shí)施例2制冷運(yùn)行時(shí)的工作原理
圖3是本實(shí)用新型制冷制熱雙效空調(diào)系統(tǒng)實(shí)施例2制熱運(yùn)行時(shí)的工作原理
圖4是本實(shí)用新型制冷制熱雙效空調(diào)系統(tǒng)實(shí)施例2中冷凝擋板另一種結(jié)構(gòu) 的工作原理圖5是本實(shí)用新型制冷制熱雙效空調(diào)系統(tǒng)實(shí)施例3的工作原理圖。
各附圖中實(shí)線箭頭表示制冷運(yùn)行時(shí)的制冷劑流向，虛線箭頭表示制熱運(yùn)行 時(shí)的制冷劑流向。
對(duì)各幅附圖中的標(biāo)號(hào)說明如下l一空調(diào)房間；2 —室內(nèi)熱交換器；2a—換 熱盤管；3 —室內(nèi)換熱風(fēng)扇；4一傳質(zhì)輔助風(fēng)扇；5 —第一霧化器；5a—換熱盤管； 6 —第一超聲波換能器；7 —第一超聲波發(fā)生器；8 —回流泵；9一節(jié)流閥；10 —
第二超聲波發(fā)生器；ll一第二超聲波換能器；12—第二霧化器；12a—換熱盤管；
13 —循環(huán)泵；14 —室外熱交換器；14a-換熱盤管；15 —室外換熱風(fēng)扇；16 —節(jié) 流閥；17 —節(jié)流閥；18 —循環(huán)泵；19一導(dǎo)氣管；20 —制熱溢流管；20a—溢流口；
21—冷凝擋板；22 —吸收腔；23—吸收槽；24—制冷溢流管；24a—溢流口； 25 一電磁閥；26—噴嘴；27 —噴淋泵；28—噴淋泵；29—噴嘴。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1 本實(shí)施例的利用超聲波霧化技術(shù)的制冷制熱雙效空調(diào)系統(tǒng)，其 工作原理可從圖l中看到，它包括室內(nèi)熱交換器2、室內(nèi)換熱風(fēng)扇3、室外熱交 換器14、室外換熱風(fēng)扇15，還包括內(nèi)裝制冷劑的第一霧化器5和第二霧化器12、 以及在第一霧化器5的傳質(zhì)輔助風(fēng)扇4;在第一霧化器5底部制冷劑液體中放置 第一超聲波換能器6，其正、負(fù)電極分別與第一超聲波發(fā)生器7的正、負(fù)電極相 連；在第二霧化器12底部制冷劑液體中放置第二超聲波換能器11，其正、負(fù)電 極分別與第二超聲波發(fā)生器10的正、負(fù)電極相連；室內(nèi)熱交換器2內(nèi)換熱盤管 2a的一端口與第一霧化器5的頂部連通，傳質(zhì)輔助風(fēng)扇4安裝在該端口處，該 換熱盤管2a另一端口與第二霧化器12的頂部連通；室外熱交換器14內(nèi)換熱盤 管14a的進(jìn)出端通過循環(huán)泵13和節(jié)流閥16與第二霧化器12內(nèi)位于液面上方的換熱盤管12a進(jìn)出端連通；第一霧化器5和第二霧化器12的底部通過回流泵8 和節(jié)流閥9連通，通過水位控制器保持第二霧化器12內(nèi)制冷劑液面低于換熱盤 管12a。
第一霧化器5和第二霧化器12內(nèi)的制冷劑采用如水、酒精、甲二醇、乙二 醇或丙二醇等液體，并在制冷劑液體中加入使液體表面張力減小的活性劑，以 提高制冷劑的霧化率。由于第一霧化器5和第二霧化器12為真空腔體，形成低 壓環(huán)境，因此使制冷劑的蒸發(fā)溫度較低，更容易蒸發(fā)，如制冷劑為水時(shí)，在真 空條件下水的蒸發(fā)溫度為6°C。
第一超聲波發(fā)生器7和第二超聲波發(fā)生器10不同時(shí)通電工作，分別實(shí)現(xiàn)制 冷或制熱不同的需求。在第一超聲波發(fā)生器7工作時(shí)是對(duì)空調(diào)房間1進(jìn)行制冷， 此時(shí)室內(nèi)熱交換器2成為蒸發(fā)器，室外熱交換器14成為冷卻器，而第一霧化器 5成為低壓發(fā)生器，第二霧化器12成為吸收器；在第二超聲波發(fā)生器10工作時(shí) 是對(duì)空調(diào)房間l進(jìn)行制熱，此時(shí)室內(nèi)熱交換器2成為冷卻器，室外熱交換器14 成為蒸發(fā)器，而第二霧化器12成為低壓發(fā)生器，第一霧化器5成為吸收器。
在進(jìn)行制冷運(yùn)行時(shí)，使第一超聲波發(fā)生器7通電工作，產(chǎn)生超聲波信號(hào)激 勵(lì)放置在第一霧化器5內(nèi)的第一超聲波換能器6，使制冷劑霧化在液面上產(chǎn)生微 米級(jí)的自然飄逸的霧滴，并由傳質(zhì)輔助風(fēng)扇4吹入室內(nèi)熱交換器2的換熱盤管 2a，在通過換熱盤管2a時(shí)，由于霧滴溫度低于管外空氣溫度，使霧滴在室內(nèi)換 熱風(fēng)扇3的作用下迅速吸收室內(nèi)空氣的熱量蒸發(fā)，即室內(nèi)換熱風(fēng)扇3吹出涼風(fēng)， 對(duì)空調(diào)房間1進(jìn)行降溫，這是一個(gè)傳質(zhì)傳熱過程，相當(dāng)于壓縮機(jī)制冷的氣體膨 脹過程。室內(nèi)熱交換器2產(chǎn)生的高溫制冷劑蒸汽由于自然上升作用及傳質(zhì)輔助 風(fēng)扇4吹力作用不斷進(jìn)入第二霧化器12內(nèi)，接觸到換熱盤管12a后，將熱量傳 遞給換熱盤管12a內(nèi)制冷劑后冷凝，冷凝后液體則與第二霧化器12內(nèi)制冷劑混 合，使第二霧化器12內(nèi)的制冷劑增多，相當(dāng)于壓縮機(jī)制冷的氣體壓縮過程，同 時(shí)第二霧化器12內(nèi)換熱盤管12a內(nèi)制冷劑液體由循環(huán)泵13作用流入室外熱交 換器14內(nèi)換熱盤管14a,由于室外換熱風(fēng)扇15的作用，它的熱量很容易被室外 的空氣吸收。當(dāng)水位控制器測得第二霧化器12內(nèi)制冷劑液體超出允許水位時(shí)， 打開節(jié)流閥8使第二霧化器12內(nèi)增多的制冷劑再由回流泵9送回第一霧化器5 內(nèi)，從而完成了一次制冷循環(huán)。如此周而復(fù)始，室外熱交換器14周圍的空氣不 斷吸收熱量，而室內(nèi)熱交換器2周圍的空氣則不斷散失熱量實(shí)現(xiàn)制冷。制冷時(shí) 制冷劑的循環(huán)如圖1中實(shí)線箭頭所示。
在進(jìn)行制熱運(yùn)行時(shí)，使第二超聲波發(fā)生器10通電工作，產(chǎn)生超聲波信號(hào)激 勵(lì)放置在第二霧化器12內(nèi)的第二超聲波換能器11，使制冷劑霧化在液面上產(chǎn)生 微米級(jí)的自然飄逸的霧滴，當(dāng)接觸到換熱盤管12a后，由于霧滴溫度低于管內(nèi) 制冷劑溫度，使霧滴吸收熱量后迅速蒸發(fā)，成為蒸汽慢慢上升，同時(shí)第二霧化器12內(nèi)換熱盤管12a內(nèi)制冷劑液體由循環(huán)泵13作用流入室外熱交換器14內(nèi)換 熱盤管14a，由于室外換熱風(fēng)扇15的作用，它很容易吸收室外的空氣升溫，在 第二霧化器12內(nèi)蒸汽越來越多時(shí)溫度壓力不斷升高，由壓差作用使高溫蒸汽進(jìn) 入室內(nèi)熱交換器2的換熱盤管2a，在通過換熱盤管2a時(shí)，使蒸汽在室內(nèi)換熱風(fēng) 扇3的作用下迅速釋放熱量給室內(nèi)空氣然后冷凝，即室內(nèi)換熱風(fēng)扇3吹出熱風(fēng)， 對(duì)空調(diào)房間1進(jìn)行升溫，同時(shí)產(chǎn)生的冷凝液由于重力作用落入第一霧化器5與 其內(nèi)部制冷劑混合，使第一霧化器5內(nèi)的制冷劑增多，當(dāng)水位控制器測得第二 霧化器12內(nèi)制冷劑液體低于要求水位時(shí)，打開節(jié)流閥9使第一霧化器5內(nèi)增多 的制冷劑再由回流泵8送回第二霧化器12內(nèi)，從而完成了一次制熱循環(huán)。如此 周而復(fù)始，室外熱交換器14周圍的空氣不斷散失熱量，而室內(nèi)熱交換器2周圍 的空氣則不斷吸收熱量實(shí)現(xiàn)制熱。制熱時(shí)制冷劑的循環(huán)如圖1中虛線箭頭所示。
在第二霧化器12內(nèi)的換熱盤管12a，及與其連通的室外熱交換器14的換熱 盤管14a，由于不與其它容器進(jìn)行任何傳質(zhì)過程，所以管內(nèi)可以另設(shè)與第二霧化 器12內(nèi)不同制冷劑，如乙二醇而不是水，以更加利于傳熱過程。
連接第一霧化器5和第二霧化器12的回流泵8為雙向泵，實(shí)現(xiàn)第一霧化器 5和第二霧化器12之間制冷劑液體的相互補(bǔ)充平衡，滿足了制冷、制熱時(shí)的不 同需要。
根據(jù)制冷量的需要，即霧化量的不同，可以在第一霧化器5和第二霧化器 12內(nèi)設(shè)置多個(gè)超聲波換能器，同時(shí)多個(gè)超聲波換能器也可以使用一個(gè)超聲波發(fā) 生器產(chǎn)生超聲波信號(hào)進(jìn)行激勵(lì)。
實(shí)施例2 本實(shí)施例的利用超聲波霧化技術(shù)的制冷制熱雙效空調(diào)系統(tǒng)，其工作 原理可從圖2、圖3和圖4中看到，它與實(shí)施例1不同的是在第一霧化器5內(nèi) 布置換熱盤管5a，該換熱盤管5a的進(jìn)出端分別通過節(jié)流閥17和循環(huán)泵18與室 內(nèi)熱交換器2內(nèi)換熱盤管2a進(jìn)出端連通；并在第二霧化器12上方有一個(gè)內(nèi)置 吸收槽23的吸收腔22，在吸收槽23側(cè)壁上部裝制冷溢流管24和制熱溢流管 20分別通向第二霧化器12和第一霧化器5內(nèi)，其中制熱溢流管20的溢流口 20a 比制冷溢流管24的溢流口24a低，并在制熱溢流管20上裝一個(gè)電磁閥25;在 吸收槽23上方有一塊冷凝擋板21;在第一霧化器5的側(cè)壁上部向吸收腔22伸 入一根導(dǎo)氣管19，傳質(zhì)輔助風(fēng)扇4安裝在導(dǎo)氣管19的一端口，導(dǎo)氣管19的另 一端口指向冷凝擋板21。
在進(jìn)行制冷運(yùn)行時(shí)，如圖2中所示，使第一霧化器5內(nèi)制冷劑液面低于內(nèi) 部換熱盤管5a，同時(shí)第二霧化器12內(nèi)制冷劑液面高于內(nèi)部換熱盤管12a，即第 一霧化器5內(nèi)換熱盤管5a脫離液面，而第二霧化器12內(nèi)換熱盤管12a浸入液 體，可以通過水位控制器(圖中未畫出)來控制回流泵9進(jìn)行調(diào)節(jié)，并在整個(gè)制冷過程中保持這種水位。
制冷時(shí)，使第一超聲波發(fā)生器7通電工作，產(chǎn)生超聲波信號(hào)激勵(lì)放置在第 一霧化器5內(nèi)的第一超聲波換能器6，使制冷劑霧化在液面上產(chǎn)生微米級(jí)的自然 飄逸的霧滴，當(dāng)接觸到換熱盤管5a后，由于霧滴溫度低于管內(nèi)制冷劑溫度，使 霧滴吸收熱量后迅速蒸發(fā)，同時(shí)第一霧化器5內(nèi)換熱盤管5a內(nèi)制冷劑液體由循 環(huán)泵18作用流入室內(nèi)熱交換器2內(nèi)換熱盤管2a，由于室內(nèi)換熱風(fēng)扇3的作用， 它很容易吸收室內(nèi)空氣的熱量而升溫，即室內(nèi)換熱風(fēng)扇3吹出涼風(fēng)，對(duì)空調(diào)房 間1進(jìn)行降溫。第一霧化器5吸熱后產(chǎn)生的大量高溫制冷劑蒸汽由傳質(zhì)輔助風(fēng) 扇4作用不斷吹入導(dǎo)氣管19，在從導(dǎo)氣管19出來后與冷凝擋板21接觸冷凝， 再沿著冷凝擋板21滴入吸收槽23內(nèi)，冷凝后釋放的熱量被吸收槽23內(nèi)制冷劑 吸收，并使吸收槽23內(nèi)制冷劑增多，由于此時(shí)電磁閥25關(guān)閉，所以當(dāng)液面達(dá) 到制冷溢流管24的溢流口 24a時(shí)，便沿著制冷溢流管24進(jìn)入第二霧化器12內(nèi)， 與第二霧化器12內(nèi)制冷劑混合，使第二霧化器12內(nèi)的制冷劑增多，且溫度升 高，通過傳導(dǎo)作用將熱量傳給第二霧化器12內(nèi)換熱盤管12a;同時(shí)第二霧化器 12換熱盤管12a內(nèi)制冷劑液體由循環(huán)泵13作用流入室外熱交換器14內(nèi)換熱盤 管14a，由于室外換熱風(fēng)扇15的作用，它的熱量很容易被室外的空氣吸收，當(dāng) 水位控制器測得第二霧化器12內(nèi)制冷液體超出允許水位時(shí)，打開節(jié)流閥8使第 二霧化器12內(nèi)增多的制冷劑再由回流泵9送回第一霧化器5內(nèi)，從而完成了一 次制冷循環(huán)。如此周而復(fù)始，室外熱交換器14周圍的空氣不斷吸收熱量，而室 內(nèi)熱交換器2周圍的空氣則不斷散失熱量實(shí)現(xiàn)制冷。制冷時(shí)制冷劑的循環(huán)如圖2 中實(shí)線箭頭所示。
在進(jìn)行制熱運(yùn)行時(shí)，如圖3中所示，使第一霧化器5內(nèi)制冷劑液面高于內(nèi) 部換熱盤管5a，同時(shí)第二霧化器12內(nèi)制冷劑液面低于內(nèi)部換熱盤管12a，即第 一霧化器5內(nèi)換熱盤管5a浸入液體，而第二霧化器12內(nèi)換熱盤管12a脫離液 面，可以通過水位控制器(圖中未畫出)來控制回流泵9進(jìn)行調(diào)節(jié)，并在整個(gè) 制熱過程中保持這種水位。
制熱時(shí)，使第二超聲波發(fā)生器10通電工作，產(chǎn)生超聲波信號(hào)激勵(lì)放置在第 二霧化器12內(nèi)的第二超聲波換能器11，使制冷劑霧化在液面上產(chǎn)生微米級(jí)的自 然飄逸的霧滴，當(dāng)接觸到換熱盤管12a后，由于霧滴溫度低于管內(nèi)制冷劑溫度， 使霧滴吸收熱量后迅速蒸發(fā)，成為蒸汽慢慢上升，同時(shí)第二霧化器12內(nèi)換熱盤 管12a內(nèi)制冷劑液體由循環(huán)泵13作用流入室外熱交換器14內(nèi)換熱盤管14a，由 于室外換熱風(fēng)扇15的作用，它很容易吸收室外空氣的熱量而升溫，在第二霧化 器12內(nèi)蒸汽越來越多時(shí)溫度壓力不斷升高，由壓差作用使高溫蒸汽順著制冷溢 流管24進(jìn)入吸收腔22，與冷凝擋板21接觸冷凝，再沿著冷凝擋板21滴入吸收 槽23內(nèi)，或直接被吸收槽23內(nèi)制冷劑吸收，使吸收槽23內(nèi)制冷劑溫度升高，并使吸收槽23內(nèi)制冷劑增多，打開電磁閥25，由于制熱溢流管20的溢流口 20a 比制冷溢流管24的溢流口 24a低，當(dāng)液面達(dá)到制熱溢流管20的溢流口 20a時(shí)， 便沿著制熱溢流管20進(jìn)入第一霧化器5內(nèi)，使第一霧化器5內(nèi)制冷劑溫度升高， 通過傳導(dǎo)作用將熱量傳給第一霧化器5內(nèi)換熱盤管5a;同時(shí)換熱盤管5a內(nèi)制冷 劑液體由循環(huán)泵18作用流入室內(nèi)熱交換器2的換熱盤管2a，由于室內(nèi)換熱風(fēng)扇 3的作用，它的熱量很容易被室內(nèi)的空氣吸收，即室內(nèi)換熱風(fēng)扇3吹出熱風(fēng)，對(duì) 空調(diào)房間1進(jìn)行升溫，當(dāng)水位控制器測得第一霧化器5內(nèi)制冷劑液體超出允許 水位時(shí)，打開節(jié)流閥8使第一霧化器5內(nèi)增多的制冷劑再由回流泵9送回第一 霧化器5內(nèi)，從而完成了一次制冷循環(huán)。如此周而復(fù)始，室外熱交換器14周圍 的空氣不斷吸收熱量，而室內(nèi)熱交換器2周圍的空氣則不斷散失熱量實(shí)現(xiàn)制冷。 制熱時(shí)制冷劑的循環(huán)如圖3中虛線箭頭所示。
在第二霧化器12上方設(shè)置的吸收腔22，形成一個(gè)較大的真空腔，形成壓差 有利于蒸汽的流動(dòng)，便有利于對(duì)高溫蒸汽的吸收。
對(duì)于冷凝擋板21可以采用板狀結(jié)構(gòu)或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，且其下端插入槽內(nèi)液體中、 上端與吸收腔22頂面接觸，當(dāng)蒸汽遇到冷凝擋板21時(shí)，會(huì)凝結(jié)成水珠落入吸 收槽中，使吸收槽23內(nèi)液體溫度升高，如果是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)則更易于凝結(jié)。
如圖4所示，冷凝擋板21還可以采用靜電網(wǎng)，包括相互平行的至少兩層負(fù) 電極網(wǎng)和至少一層夾在兩層負(fù)電極網(wǎng)中間的正電極網(wǎng)，且正、負(fù)龜極網(wǎng)的最下 邊高于制冷溢流管24的溢流口24a，以免吸收槽12內(nèi)制冷劑液體帶電，使用靜 電發(fā)生器(圖中未畫出)讓靜電網(wǎng)帶靜電電荷，在兩極網(wǎng)間形成靜電場。
這樣，在制冷、制熱時(shí)從第一霧化器5或第二霧化器12出來的高溫蒸汽進(jìn) 入吸收腔22后，經(jīng)過靜電場時(shí)先與負(fù)電極網(wǎng)接觸而帶負(fù)電，帶了負(fù)電的蒸汽分 子便奔向正電極網(wǎng)，在上面凝結(jié)成水珠迸而落入吸收槽12內(nèi)。使用靜電網(wǎng)之后， 即使沒有傳質(zhì)輔助風(fēng)扇，蒸汽由于靜電場吸附作用也會(huì)自動(dòng)形成環(huán)流，不斷進(jìn) 入吸收腔22被冷凝，因此使冷凝吸收效果更好。
在第一霧化器5內(nèi)的換熱盤管5a，及與其連通的室內(nèi)熱交換器2的換熱盤 管2a，由于不與其它容器進(jìn)行任何傳質(zhì)過程，所以可以另設(shè)與第一霧化器5內(nèi) 不同制冷劑，如乙二醇而不是水，以更加利于傳熱過程。
本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)制冷制熱效率更高，加工工藝實(shí)施更可靠。
實(shí)施例3 本實(shí)施例的利用超聲波霧化技術(shù)的制冷制熱雙效空調(diào)系統(tǒng)，其工作 原理可從圖5中看到，它與實(shí)施例1或2不同的是在第一霧化器5和第二霧 化器12上都裝一個(gè)帶噴嘴(26、 29)的噴淋泵(27、 28)，在第二霧化器12內(nèi) 的噴嘴29位于換熱盤管12a的下方，噴淋泵(27、 28)實(shí)現(xiàn)對(duì)在第一霧化器5和第二霧化器12內(nèi)部制冷劑進(jìn)行噴淋，第一超聲波換能器6和第二超聲波換能 器11分別位于第一霧化器5內(nèi)噴嘴26和第二霧化器12內(nèi)噴嘴29的下方、制 冷劑液面上方，它們實(shí)現(xiàn)對(duì)噴淋液的霧化。
在進(jìn)行制冷運(yùn)行時(shí)，噴淋泵27使第一霧化器5內(nèi)制冷劑產(chǎn)生噴淋，噴淋液 中第一超聲波換能器6發(fā)生高頻率振動(dòng)，將噴淋液霧化成更細(xì)小的霧滴，再由 傳質(zhì)輔助風(fēng)扇4吹入室內(nèi)熱交換器2的換熱盤管2a，進(jìn)行與室內(nèi)空氣的換熱蒸 發(fā)，蒸汽再進(jìn)入第二霧化器12內(nèi)。在第二霧化器12內(nèi)的換熱過程與實(shí)施例1 相同。
在進(jìn)行制熱運(yùn)行時(shí)，噴淋泵28使第二霧化器12內(nèi)制冷劑產(chǎn)生噴淋，噴淋 液中第二超聲波換能器11發(fā)生高頻率振動(dòng)，將噴淋液霧化成更細(xì)小的霧滴，霧 滴飄逸上升與第二霧化器12內(nèi)換熱盤管12a接觸，進(jìn)行與室外空氣的換熱后蒸 發(fā)，蒸汽再進(jìn)入第一霧化器5內(nèi)。在第一霧化器5內(nèi)的換熱過程與實(shí)施例1相 同。
在第二霧化器12內(nèi)的噴嘴29位于換熱盤管12a的下方，使得噴淋液體霧 化后可以與換熱盤管12a進(jìn)行熱交換，而不是直接上升進(jìn)入室內(nèi)熱交換器2，保 證了制熱的順利進(jìn)行。
本實(shí)施例對(duì)噴淋液霧化產(chǎn)生的霧滴比直接液體霧化產(chǎn)生的霧滴更細(xì)小，當(dāng) 霧滴的霧化粒徑變小時(shí)，其表面積將增大，所以本實(shí)施例將獲得更高的霧化效 率，及更高的制冷效率。對(duì)于實(shí)施例2中的第一霧化器5和第二霧化器12上也 可以同樣方法裝噴淋泵使霧滴更細(xì)小。
權(quán)利要求1、一種利用超聲波霧化技術(shù)的制冷制熱雙效空調(diào)系統(tǒng)，它包括室內(nèi)熱交換器(2)、室內(nèi)換熱風(fēng)扇(3)、室外熱交換器(14)、室外換熱風(fēng)扇(15)，其特征是它還包括內(nèi)裝制冷劑的第一霧化器(5)和第二霧化器(12)、以及在第一霧化器(5)內(nèi)的傳質(zhì)輔助風(fēng)扇(4)，在所述第一霧化器(5)底部制冷劑液體中放置第一超聲波換能器(6)，其正、負(fù)電極分別與第一超聲波發(fā)生器(7)的正、負(fù)電極相連；在所述第二霧化器(12)底部制冷劑液體中放置第二超聲波換能器(11)，其正、負(fù)電極分別與第二超聲波發(fā)生器(10)的正、負(fù)電極相連；所述室外熱交換器(14)內(nèi)換熱盤管(14a)的進(jìn)出端通過循環(huán)泵(13)和節(jié)流閥(16)與第二霧化器(12)內(nèi)換熱盤管(12a)的進(jìn)出端連通；所述第一霧化器(5)和第二霧化器(12)為真空腔體，它們底部通過回流泵(8)和節(jié)流閥(9)連通，通過水位控制器控制回流泵(8)對(duì)第一霧化器(5)和第二霧化器(12)內(nèi)的制冷劑液面進(jìn)行調(diào)節(jié)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用超聲波霧化技術(shù)的制冷制熱雙效空調(diào)系統(tǒng)， 其特點(diǎn)是所述室內(nèi)熱交換器(2)內(nèi)換熱盤管(2a)的一端口與第一霧化器(5) 的頂部連通，所述傳質(zhì)輔助風(fēng)扇(4)安裝在該端口處，該換熱盤管(2a)另一 端口與第二霧化器(12)的頂部連通；通過水位控制器保持第二霧化器(12) 內(nèi)制冷劑液面低于換熱盤管(12a)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用超聲波霧化技術(shù)的制冷制熱雙效空調(diào)系統(tǒng)， 其特點(diǎn)是所述回流泵(8)為雙向泵。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用超聲波霧化技術(shù)的制冷制熱雙效空調(diào)系統(tǒng)， 其特點(diǎn)是在所述第一霧化器(5)內(nèi)布置換熱盤管(5a)，該換熱盤管(5a) 的進(jìn)出端分別通過節(jié)流閥(17)和循環(huán)泵(18)與室內(nèi)熱交換器(2)內(nèi)換熱盤 管(2a)進(jìn)出端連通；在所述第二霧化器(12)上方有一個(gè)內(nèi)置吸收槽(23) 的吸收腔(22)，在吸收槽(23)側(cè)壁上部裝制冷溢流管(24)和制熱溢流管(20) 分別通向第二霧化器(12)和第一霧化器(5)內(nèi)，其中制熱溢流管(20)的溢 流口 (20a)比制冷溢流管(24)的溢流口 (24a)低，并在制熱溢流管(20) 上裝一個(gè)電磁閥(25);在所述吸收槽(23)上方有一塊冷凝擋板(21);在所 述第一霧化器(5)的側(cè)壁上部向吸收腔(22)伸入一根導(dǎo)氣管(19)，所述傳 質(zhì)輔助風(fēng)扇(4)安裝在導(dǎo)氣管(19)的一端口，導(dǎo)氣管(19)的另一端口指向 冷凝擋板(21)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用超聲波霧化技術(shù)的制冷制熱雙效空調(diào)系統(tǒng)， 其特點(diǎn)是所述冷凝擋板(21)采用板狀結(jié)構(gòu)或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，且冷凝擋板(21) 下端插入槽內(nèi)液體中、上端與吸收腔(22)頂面接觸。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用超聲波霧化技術(shù)的制冷制熱雙效空調(diào)系統(tǒng)，其特點(diǎn)是所述冷凝擋板(21)為靜電網(wǎng)，包括相互平行的至少兩層負(fù)電極網(wǎng) 和至少一層夾在兩層負(fù)電極網(wǎng)中間的正電極網(wǎng)，且正、負(fù)電極網(wǎng)的最下邊高于 制冷溢流管(24)的溢流口 (24a)，由靜電發(fā)生器讓靜電網(wǎng)帶靜電電荷，在兩 極網(wǎng)間形成靜電場。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1、 2或4所述的利用超聲波霧化技術(shù)的制冷制熱雙效空 調(diào)系統(tǒng)，其特點(diǎn)是所述在第一霧化器(5)和第二霧化器(12)內(nèi)裝的制冷劑、 第二霧化器(12)內(nèi)和室外熱交換器(14)連通的換熱盤管(12a、 14a)內(nèi)裝 的制冷劑、以及第一霧化器(5)內(nèi)和室內(nèi)熱交換器(2)連通的換熱盤管(5a、 2a)內(nèi)裝的制冷劑，三個(gè)地方采用不同的制冷劑，如水、酒精、甲二醇、乙二 醇或丙二醇。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1、 2或4所述的利用超聲波霧化技術(shù)的制冷制熱雙效空 調(diào)系統(tǒng)，其特點(diǎn)是在所述第一霧化器(5)和第二霧化器(12)上都裝一個(gè)對(duì) 內(nèi)部制冷劑進(jìn)行噴淋的帶噴嘴(26、 29)的噴淋泵(27、 28)，在第二霧化器(12) 內(nèi)的噴嘴(29)位于換熱盤管(12a)的下方；所述第一超聲波換能器(6)位 于第一霧化器(5)內(nèi)噴嘴(26)的下方、制冷劑液面上方；所述第二超聲波換 能器(11)位于第二霧化器(12)內(nèi)噴嘴(29)的下方、制冷劑液面上方。
專利摘要一種利用超聲波霧化技術(shù)的制冷制熱雙效空調(diào)系統(tǒng)。它包括室內(nèi)熱交換器、室內(nèi)換熱風(fēng)扇、室外熱交換器、室外換熱風(fēng)扇，內(nèi)裝制冷劑的為真空腔體的第一、第二霧化器、以及在第一霧化器內(nèi)的傳質(zhì)輔助風(fēng)扇，在第一、第二霧化器內(nèi)均放置超聲波換能器；室外熱交換器換熱盤管與第二霧化器換熱盤管連通；第一、第二霧化器底部通過回流泵連通，由水位控制回流泵對(duì)第一、第二霧化器內(nèi)制冷劑液面進(jìn)行調(diào)節(jié)。在對(duì)第一霧化器內(nèi)制冷劑超聲波霧化時(shí)，實(shí)現(xiàn)制冷；在對(duì)第二霧化器內(nèi)制冷劑超聲波霧化時(shí)，實(shí)現(xiàn)制熱。本實(shí)用新型可取代壓縮機(jī)機(jī)械制冷、溴化鋰制冷，并方便地按需進(jìn)行制冷和制熱過程切換，適合家用空調(diào)、中央空調(diào)系統(tǒng)，具有節(jié)能、成本低、運(yùn)行費(fèi)用低、壽命長、效率高的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B01J19/10GK201293412SQ20082012179
公開日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2008年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月28日
發(fā)明者媛 夏, 超 姚, 王寶根 申請(qǐng)人:王寶根