专利名称：真空蒸发式制冷装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是涉及使物体降温的装置，特别是一种真空蒸发式制冷装置(简称真空制冷装置)，它主要包括为真空蒸发式制冷装置而设计的新型蒸发式冷凝器(简称新冷凝器)。
目前，用机器使物体降温的方法有①用风机吹；②用泵抽除液面蒸气；③用制冷机冷却降温介质，再通过降温介质对物体降温。
风机是通过风叶的转动强制周围空气的流动，流过物体的空气可以带走温度比流动空气高的物体的热量，或带走由物体蒸发出来的气体，使物体降温。
用泵抽除液面蒸气，使物体降温。
目前的制冷机有①蒸气压缩式；②吸收式；③半导体(热电式)。
蒸气压缩式制冷系统是由蒸发器、压缩机、冷凝器和调节阀门四部分组成。
吸收式制冷系统是由发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器四部分组成。
无论是风机吹，抽除液面蒸气或用制冷机使物体降温，都是从物体表面向物体内部逐步进行的；降温的速度一般较慢，对导热不良物体的降温更慢；制冷效率较低，要提高制冷效率和降温速度，就要加大温差，随温差的加大能耗也明显增加，整机成本也增加，整机体积也增加。
冷凝器是制冷机的一大部件，冷凝器的性能的优劣，明显地影响制冷机的制冷效果。
目前的冷凝器主要有水冷式、空气冷却式和蒸发式。
水冷式冷凝器结构简单，冷凝效率高，但用水量较大，要外接水源或配置冷却塔等。
空气冷却式冷凝器结构较复杂，冷凝效率低，体积较大，但可独立使用。
蒸发式冷凝器，结构较复杂，冷凝效率较高，用水量很少，体积较小，可独立使用。
蒸发式冷凝器是由风机、水泵、水槽和冷凝管构成。由水泵从水槽抽水，经喷嘴向冷凝管喷水，水在冷凝管表面形成水膜，水膜蒸发时带走冷凝管上的热量，使冷凝管内冷剂凝结；风机是为了强制空气对流，流过冷凝管外表面，同时把蒸发汽体吹走，利于水膜的气化，使冷凝管冷却。
蒸发式冷凝器，其冷凝效率比同体积的水冷式冷凝器低，但较同体积的空气冷却式冷凝器高。
现实中我们经常对制冷方面有较多的特殊要求其中既要制冷效率高和降温很快，又要使要冷却的物体内外均匀降温，这种要求目前是难以同时办到的。虽然真空制冷装置可以同时达到这种要求，但具体实施真空制冷装置，即制造和使用真空蒸发式制冷机，并且在投入市场、进入家庭时，目前的冷凝器的综合性能就难以达到要求。就目前的蒸发式冷凝器来说，要达到真空蒸发式制冷机的苛刻要求，还需要进行多方面的改进。
本实用新型的任务是开发一种整体体积小，操作简便，具有制冷效率高和很快的降温速度，被冷却的物体内外能均匀降温，能耗低，无污染，性能稳定，容易制造，成本低，冷凝效率高，可独立制冷的真空蒸发式制冷装置。
本实用新型的目的是这样实现的即建立一个能将要冷却的物体(主要是液体或液固混合物)放置在低气压(低于常压，即小于0.1兆帕)状态下，使其中部分物质迅速蒸发而快速自冷，从而达到被冷却物体内外均匀地持续冷却至所需的低温的目的的制冷系统。在要持续高效快速冷却的制冷系统中，必须有冷凝效率很高的冷凝器配套。
以下结合附图作进一步描述
图1表示真空制冷装置的基本构成和一般情况下各部分之间的位置及连接关系；本实用新型由真空室3、冷凝器1、真空形成器7和气阀2以及控制电器组合成一种真空蒸发式制冷装置。如
图1所示其中真空室3是用来放置要冷却的物体4的压力容器，是一定容积的压力容器。制冷时，要冷却的物体放置在支架5上；真空形成器7是可以使真空室3内不凝结气体的气压降低的物体及装置；真空形成器7与真空室3接通气路，以便使真空室3内不凝结气体的气压降低；本制冷装置运转时，真空室3内由不凝结的气体所产生的气压控制在0.1MPa～0MPa的范围内(一个标准大气压是0.1MPa)；冷凝器1的吸热部分要露在真空室3内，以便能凝结从要冷却的物体4中蒸发出来的可凝结气体；气阀2与真空室3接通气路，气阀2可以接通或封闭真空室3内与室外的气路，经过气阀2可以从真空室3内向室外排出气体和从真空室3外向室内放进气体；可以在真空形成器7与真空室3之间的气路中串接气阀6，气阀6可以接通或封闭真空形成器7与真空室3之间的气路，也可以不用气阀6；本制冷装置中的冷凝器1是能将可凝结气体冷却并凝结的物体及装置，冷凝器1的散热部分置于真空室3外。
一个真空制冷装置内，可以仅采用一个真空室3，也可以采用任意个真空室3；真空室3的形状可以是任意的几何形状。
在本制冷装置运转时，能被冷凝器1冷却并凝结的气体为可凝结气体，不能被冷凝器1冷却并凝结的气体为不凝结气体。
本实用新型的冷凝器1是多种多样的，只要能将可凝结气体冷却并凝结的物体及装置都可作为冷凝器1，如制冷装置、水或冰等均可作为冷凝器1。当冷却器用于冷凝时，可作为冷凝器；当冷凝器用于冷却时，可作为冷却器。
真空形成器7可以是要冷却的物体4，可以是真空泵、鼓风机、蒸气发生器，也可以是它们的相互组合等。
真空形成器7可以与真空室3连体，也可以分体。
冷凝器1中的冷凝管可以与已装有气阀2和密封胶圈的真空室3盖构成较简单的真空制冷装置。
气阀2和6可以是手动的，可以是电磁动的，也可以是它们的组合。
控制电器包括定时器，继电器，电源开关等。
图2中上图表示新冷凝器的基本构成和一般情况下各部分之间的位置及连接关系，图2中下图表示蒸发式多槽形冷凝板8剖面宏观的一般构成。本冷凝器1是改进后的蒸发式冷凝器，由风机10、水泵11、水槽9、蒸发式多槽形冷凝板8以及控制电器等构成；其解决方案它是对以前的蒸发式冷凝器进行改进，如图2中上图所示，保留了风机10、水泵11和水槽9三大部件，其改进如下将原来的冷凝管展开成冷凝板13，在冷凝板13的板面上增加合适的肋板12(如图2中下图所示)，从而构成了普通的多槽形的冷凝板，再经过进一步改进，普通多槽形冷凝板就变为蒸发式多槽形冷凝板8；蒸发式多槽形冷凝板8可以与冷凝管及冷却管组合构成复合蒸发式多槽形冷凝板；蒸发式多槽形冷凝板8的散热表面由具有毛细现象特性的结构构成，其散热表面可以是毛细管状结构，可以是微孔结构，可以是缝状结构，也可以在散热表面上覆盖具有及可组成这些结构的材料。所谓毛细现象，就是液体自动沿缝隙向上爬升或向四周扩散的现象。蒸发式多槽形冷凝板8的吸热凝结表面由具有快速聚集被凝结的液体的特性的结构构成，其吸热凝结表面可以是小凸点面，可以是小凸肋面，也可以在吸热凝结表面上覆盖具有及可组成这些面的材料；其吸热凝结表面裸露在真空室3内；其吸热凝结表面也可以是光滑面。水泵11的出水口与蒸发式多槽形冷凝板8散热面上的每条槽的一端连通水路，由水泵11送来的水可以从蒸发式多槽形冷凝板8槽的一端经过槽底部流向另一端的出水口，此时水在蒸发式多槽形冷凝板8的散热面上形成水膜；由风机10产生的强制气流沿着蒸发式多槽形冷凝板8散热面上的每条槽在槽中流动；蒸发式多槽形凝板8的散热面上的出水口与水槽9连通水路，从蒸发式多槽形冷凝板8的散热面上流出的水，流回水槽9；水泵11的进水口与水槽9连通水路。
所述的蒸发式多槽形冷凝板8可以是单面槽板，可以是双面槽板，板面可以是任意几何面；蒸发式多槽形冷凝板8的肋板12部分可以是分段的，也可以是不分段的；蒸发式多槽形冷凝板8可以与水槽9以及风机10构成较简单的新冷凝器，亦可以与水槽9构成更简单的新冷凝器；蒸发式多槽形冷凝板8可以与水槽9连体，也可以分体；蒸发式多槽形冷凝板8可以与冷凝管组合，也可以与冷却管组合，其组合包括连体组合和分体组合；复合蒸发式多槽形冷凝板具有蒸发式多槽形冷凝板8的全部技术特征；控制电器包括定时器，继电器，电源开关等。
本实用新型的第一个具体实施例，如图3所示。采用了改进后的蒸发式冷凝器的独立使用的真空蒸发式制冷机；整机长38cm，宽26cm，高25cm(包括机脚2cm)；整机成本约1000元；整机总电功率损耗约200W；可重复长期使用；操作该机如使用微波炉一样简便；3千克100℃的水降温到50℃仅用1分钟时间，该机一次可高效快速均匀冷却10千克水或体积小于10升的其他物体。从上述的实施例可知，与背景技术相比，真空蒸发式制冷机具有独立使用的整机体积小，制冷效率高，操作简便，降温速度很快，被冷却的物体内外均匀降温，能耗很低，无污染，性能稳定，成本较低，容易制造，整机综合性能好的优点，同时也说明了改进后的蒸发式冷凝器体积小，冷凝效率高，可独立冷凝，可很好地配套组成上述的制冷机，当然也适用于其它制冷机器以及其它的冷凝和冷却场合。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的描述
图1、真空蒸发式制冷装置的结构示意图。
图2、新型蒸发式冷凝器的结构示意图(上图)蒸发式多槽形冷凝板8的剖面的结构示意简图(下图)。
图3、单真空室制冷机的正面简笔图。
图4、双真空室制冷机的正面简笔图。
图5、两组冷凝管的水冷式冷凝器的结构示意图。
图6、双真空室制冷机的另一种冷凝器部件的结构示意图。
图7、球式真空室制冷机的结构示意图。
第一个实施方式是采用新型蒸发式冷凝器1的真空蒸发式制冷装置的具体实施例单真空室制冷机。
如图2和图3所示真空室3为长方体，真空室3顶部为新冷凝器1的蒸发式多槽形冷凝板8，即带肋板12的平直铝板，真空室3的其它部分是使用钢板，正面是真空室3的门，除门外其它钢板部分采用电焊连接，顶部的铝板8与下部分的钢板用螺栓连接，钢铝接触面用胶密封；真空室3的门上装有密封胶圈；在真空室3内下方安装支架5；当真空室3关好门后抽真空至真空室3内气压为30帕时，真空室3各个表面没有较明显的变形，真空室3没有明显的漏气现象。
真空形成器7采用真空泵，其极限真空为10帕，抽气速率为每秒1升。真空泵7固定在机的右方，抽气口用铜管与真空室3连通气路。
新冷凝器1的水槽9固定在机的底部；水泵11固定在真空泵下方空间，用胶管或塑管连通水槽9和蒸发式多槽形冷凝板8的水路、以及水泵11出水口和蒸发式多槽形冷凝板8的水路，水泵11的进水口直接插入水槽9的水中，风机安装在机后面位于真空泵7的下方空间。
定时器选用电子与继电器组合的，安装在机右方真空泵7周围空间。
放气进真空室3是由电磁气阀2控制，电磁气阀2用管与真空室3连通气路。
真空泵7、水泵11、风机10、电磁气阀2均由电源开关和定时器控制。
在真空室3门上安装微型真空表。
机最下方为机脚。
机外表面为机壳。
电源线在机后方接出。
真空泵7总电功耗180W，水泵11总电功耗4W，风机10总电功耗15W。
实验制冷能力3千克100℃的水1分钟内降到50℃。
第一个实施方式中的冷凝器1可用冰块直接取代；此时真空室3顶部焊上钢板，除去新型蒸发式冷凝器1，其它部分不变；使用时，要冷却的物体4和适量的冰1同时放入真空室3内，即可达到同样的制冷效果。
第二个实施方式是由第一个实施方式改变而来的具体实施例双真空室制冷机。
将第一个实施方式的冷凝器1改用图5的水冷式冷凝器，在第一个实施方式的真空室3顶部焊上钢板，使之变成第二个实施方式的真空室3；第二个实施方式采用左、右双真空室3的组合，如图4所示，每个真空室3配一个放气进真空室用的电磁气阀2，或共用一个两位三通电磁阀；真空形成器7采用真空泵，在真空泵7与左右两个真空室3连通的管道上分别串上一个电磁气阀6，或用一个两位三通电磁阀替换；将冷凝器1的空气冷却部分15安装在机顶上，冷凝管17、18分别安装在左、右两个真空室3内顶部，或真空室3内左、右、后侧面上；定时器上增加一个二位三通开关，交替通断左、右真空室3相关电磁阀的电源；真空泵7安装在左、右真空室3之间，冷凝器1的空气冷却部分15采用两个风机14、16，风机14、16总功耗为30W；水泵19由定时器控制。
第二个实施方式的其它结构与第一个实施方式的基本一样，该机左、右真空室3可交替使用。
第二个实施方式采用左、右双真空室3的组合，从外表看，制冷效率比第一个实施方式的提高1倍，并且可独立使用；但由于采用了图5的水冷式冷凝器1，其冷凝效率较低，因此，实际制冷效率并不比第一个实施方式高多少；如果第二个实施方式的冷凝器1在第一个实施方式的基础上，增加图6所示部分，即将冷却管20紧贴安装在蒸发式多槽形冷凝板8的吸热凝结面上，就组台成复合蒸发式多槽形冷凝板；在右边的真空室3内安装冷凝管21，冷凝管21的进水口与第二个水泵22的出水口接通水路，冷凝管21的出水口与冷却管20的进水口接通水路，冷却管20的出水口与第二个水泵22的进水口接通水路；第一个实施方式中的冷凝器1的其余部分不变；经上述的增加改动后，所组成的冷凝器1冷凝效率和第第一实施方式的基本一样，因为此时的冷凝器1实际上与改进后的蒸发式冷凝器基本相同；在第二个实施方式采用了改进后的蒸发式冷凝器1后，其制冷效率基本可以达到第一个实施方式的两倍；此时如果整机体积不变时，右边的真空室3可加大许多。
第三个实施方式球式真空室制冷机真空室3由上下两个半球壳23、24组成，如图7所示，上半球壳23与下半球壳24的接触面上装上密封胶圈；冷凝器1用水冷式的，冷凝器1中的冷凝管安装在上半球壳内壁上，冷凝管入水口和出水口用管道接出真空室3后，入水口经过水阀，用软水管与自来水的水龙头连通水路；在下半球壳24内底部安装支架5，在球内合适的位置上安装真空形成器7，即大功率电热蒸气发生器，用来产生足够的蒸气排挤球内不凝结气体；在上半球壳23外顶部安装气阀2，真空室3在盖好后应该可以不漏气，机脚安装在下半球壳24外表面下方。
使用时打开上半球壳23，将要冷却的物体4放在支架5上，盖好上半球壳23，由电热蒸气发生器7产生足够的蒸气排挤球3内不凝结气体，当上半球壳23上气阀2排出蒸气约10秒钟后，关闭气阀2，关上电热蒸气发生器7的开关，打开连接水龙头的水阀，经过十秒到几分钟后，关上水阀，打开气阀2，放气进真空室3，打开上半球壳23，取出冷却后的物体4。
要冷却物体4也可以直接放入下半球壳2内底部，然后整机进入冷却程序。
在第三个实施方式中，水冷式冷凝器1中的冷凝管安装在上半球壳23内壁上；在上半球壳23(与下半球24接触的部位)上装上密封胶圈；在上半球壳23顶部安装气阀2；这样的组合从球式真空室制冷机的整机来看，可作为一个部件；但从实际应用来看，完全可以成为一个成熟的产品；因为很多生产或生活用具如生产用的半球形夹层蒸气锅、或生活上用的高压锅身等均可直接取代下半球壳24构成完整的真空蒸发式制冷机!因此，水冷式冷凝器1中的冷凝管部分与已装有气阀2和密封胶圈的真空室盖23的组合，可作为较简单的真空制冷装置。
第三个实施方式采用了水冷式冷凝器1，其冷凝效率很高，但要靠自来水提供足够的水量，所以只能在有自来水供水的附近地方使用；如果球式制冷机的上半球壳23是半球形蒸发式多槽形冷凝板8，即采用新型蒸发式冷凝器，其冷凝效率虽然略有降低，但不再需要自来水的连续较大量的供水，几乎可以在任何地方使用；此时风机10可以安装在上半球壳23上。
第三个实施方式的真空形成器7可以采用真空泵，同时可以采用双真空室3的组合方式。
权利要求1．一种真空蒸发式制冷装置，包括真空室(3)，真空形成器(7)，冷凝器(1)和气阀(2)，其特征在于①真空室(3)、真空形成器(7)、气阀(2)通过气路连接组成；冷凝器(1)的吸热部分露在真空室(3)内，散热部分置于真空室(3)外；②真空室(3)是一定容积的压力容器；③真空形成器(7)是可以使真空室(3)内不凝结气体的气压降低的物体及装置；④冷凝器(1)由蒸发式多槽形冷凝板(8)、风机(10)、水泵(11)及水槽(9)构成，所述的蒸发式多槽形冷凝板(8)是将原冷凝管展开成多槽形、其散热表面有具有毛细现象的特性的结构、吸热凝结表面有具有快速聚集被凝结液体的特性的结构、吸热凝结表面裸露在真空室(3)内的蒸发式多槽形冷凝板(8)，蒸发式多槽形冷凝板(8)散热面上的进气口与风机(10)出气口连通，蒸发式多槽形冷凝板(8)散热面上每条槽一端的进水口与水泵(11)出水口连通，另一端出水口与水槽(9)连通，水泵(11)的进水口与水槽(9)连通。
2．根据权利要求1所述的制冷装置，其特征在于可以在真空形成器(7)与真空室(3)之间的气路中串接气阀(6)，也可以不用气阀(6)。
3．根据权利要求1所述的制冷装置，其特征在于真空室(3)可采用一个、任意个来组成制冷装置，真空室(3)的形状可以是任意的几何形状。
4．根据权利要求1所述的制冷装置，其特征在于真空形成器(7)可以为要冷却的物体(4)，可以是真空泵、鼓风机、蒸气发生器，也可以是它们的相互组合。
5．根据权利要求1所述的制冷装置，其特征在于所述的冷凝器(1)是只要能将可凝结气体冷却并凝结的物体及装置都可作为冷凝器(1)，如制冷装置、水、冰均可作为冷凝器(1)。
6．根据权利要求1、5所述的制冷装置，其特征在于蒸发式多槽形冷凝板(8)的散热表面可以是毛细管状结构，可以是微孔结构，可以是缝状结构，也可以在散热表面上覆盖具有及可组成这些结构的材料。
7．根据权利要求1、5所述的制冷装置，其特征在于蒸发式多槽形冷凝板(8)的吸热凝结表面可以是光滑面，可以是小凸点面，可以是小凸肋面，也可以在吸热凝结表面覆盖具有及可组成这些面的材料。
8．根据权利要求1、5所述的制冷装置，其特征在于蒸发式多槽形冷凝板(8)的板面上肋板(12)可以是分段的，也可以是不分段的。
9．根据权利要求1、5所述的制冷装置，其特征在于蒸发式多槽形冷凝板(8)可以是单面槽板，也可以是双面槽板，其板面可以是任意几何面。
10．根据权利要求1、5所述的制冷装置，其特征在于蒸发式多槽形冷凝板(8)可以与水槽(9)相连，也可以分体。
11．根据权利要求1所述的制冷装置，其特征在于蒸发式多槽形冷凝板(8)与水槽(9)及风机(10)构成较简单的冷凝器(1)；蒸发式多槽形冷凝板(8)与水槽(9)构成更简单的冷凝器(1)。
12．根据权利要求1、11所述的制冷装置，其特征在于蒸发式多槽形冷板(8)可以与冷凝管及冷却管组成复合蒸发式多槽形冷凝板，蒸发式多槽形冷凝板(8)可以与冷凝管组合，也可以与冷却管组合，其组合包括连体组合和分体组合。
13．根据权利要求1、5所述的制冷装置，其特征在于冷凝器(1)中的冷凝管与已装有气阀(2)和密封胶圈的真空室(3)盖构成较简单的真空蒸发式制冷装置。
14．根据权利要求1、2所述的制冷装置，其特征在于气阀(2)和气阀(6)可以是手动的，可以是电磁动的，也可以是它们的组合。
15．根据权利要求1、2所述的制冷装置，其特征在于可以在真空形成器(7)、冷凝器(1)、气阀(2)和气阀(6)的外接电源线上接上控制电器，也可以不用控制电器。
专利摘要本实用新型是一种真空蒸发式制冷装置,它主要由真空室(3)、冷凝器(1)、真空形成器(7)和气阀(2)组成,冷凝器的吸热部分露在真空室内,散热部分置于真空室外,制冷装置可对液体以及液固混合物进行快速均匀高效制冷,能耗很低,可独立使用;冷凝器体积小,冷凝效率高,可独立使用,适用于各种制冷机以及其他的冷凝和冷却场合。
文档编号F28B1/00GK2323336SQ97219940
公开日1999年6月9日 申请日期1997年7月29日 优先权日1997年7月29日
发明者周方基 申请人:周方基