专利名称：新型的蒸发器和冷凝器以及吸附式制冷机的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种新型的蒸发器和冷凝器以及由新型的蒸发器和冷凝器组成 的吸附式制冷机，属于吸附式制冷技术领域。
背景技术：
吸附式制冷技术作为一种绿色的制冷技术，可以利用低温余热驱动制冷，且使用 对环境友好的吸附工质对，具有节能和环保的作用，得到广泛的关注。吸附式制冷系统可利 用地热、太阳能、工业余热以及发动机余热等低品位能源，可以有效地缓解能源危机。吸附 式制冷机结构简单，没有运动部件，可以用于震动、倾斜和旋转等场所。与吸收式制冷机相 比，应用更加广泛。
吸附式制冷机一般由吸附床、蒸发器、冷凝器以及管道、阀门组成。其过程是冷却 吸附床时，吸附床吸附蒸发器蒸发的制冷剂，完成吸附过程；加热吸附床时，使吸附床解析 制冷剂，完成脱附过程；解析出的制冷剂进入冷凝器，冷凝成液态制冷剂，最后回流到蒸发 器内，完成一个循环过程。在此过程中，蒸发器和冷凝器中存在液态的制冷剂。虽然，吸附 式制冷机可以用在震动等运动场所，像车载空调，但是吸附式制冷机的效率和稳定性还有 待提高，其中装置中存在的液态制冷剂会随着运动而产生震动，影响制冷剂流动状态以及 蒸发和冷凝性能，导致吸附式制冷机在运动场所运行不稳定，制冷效率不高。
发明专利——卡车尾气吸附制冷驾驶室空调机，
公开日2009年1月7日，公开号 CN101338954A，包括发生器、冷凝器、储液器、节流阀、含氨冷风机的空调机、解吸单向阀组、 吸附单向阀组、尾气输入程控阀组、冷却水输入程控阀组、PLC可编程控制器、冷却水储罐、 水泵、冷却器，以及管道阀门连通成回路，以PLC可编程控制器进行程序控制，利用卡车发 动机尾气对发生器之一进行加热解吸，利用循环冷却水对其余二个发生器进行冷却吸附， 从而形成三台发生器吸附制冷系统，进而形成氨的解吸与吸附循环，而氨的制冷循环带动 氨冷风机对卡车驾驶室实施降温。本发明中冷凝器、储液器、含氨冷风机的空调机以及管道 中都存在液态制冷剂，卡车运动时，液态的制冷剂的震动，影响制冷剂的流动状态，吸附式 空调机运行的稳定性受到严重的考验。发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种新型的蒸发器和冷凝器以 及由新型蒸发器、冷凝器构成的吸附式制冷机，蒸发器和冷凝器为吸附床结构，解决现有传 统的蒸发器、冷凝器以及管道内存在液态制冷剂而导致应用在运动场所中对吸附式制冷机 的性能的影响。同时使得吸附式制冷机结构简单，提高系统运行的可靠性和稳定性，有利于 提高系统的制冷效率。
为实现以上目的，本发明采取了以下的技术方案一种新型的蒸发器和冷凝器以 及组成的吸附式制冷机，新型的蒸发器和冷凝器为采用由吸附剂和换热器组成的吸附床结 构；由新型的蒸发器和冷凝器组成的吸附式制冷机，包括左右两个密闭的左侧腔体和右侧腔体，在左侧腔体内设有第一吸附床，通过第一阀门与第一吸附床连接的第四吸附床，在右 侧腔体内设有第二吸附床，通过第二阀门与第二吸附床连接的第三吸附床，所述第四吸附 床另一侧、在左侧腔体外通过第三阀门连接到第二冷却水流路，或者通过第七阀门连接到 冷冻水流路；所述第一吸附床另一侧、在左侧腔体外通过第四阀门连接到驱动热源流路，或 者通过第八阀门连接到第一冷却水流路；所述第三吸附床另一侧、在右侧腔体外通过第五 阀门连接到冷冻水流路，或者通过第九阀门连接到第二冷却水流路；所述第二吸附床另一 侧、在右侧腔体外通过第六阀门连接到第一冷却水流路，或者通过第十阀门连接到驱动热 源流路。
所述蒸发器和冷凝器分别是具有相同吸附剂材质的第三吸附床、第四吸附床。
所述第一吸附床、第二吸附床中的具有相同的吸附剂材质。
所述第三吸附床、第四吸附床的吸附剂与第一吸附床、第二吸附床具有不同的吸 附剂材质。
所述吸附床中的吸附剂和换热器结合方式为填充式、涂抹式或固化式。
所述第一吸附床、第二吸附床分别交替与驱动热源流路、第一冷却水流路连接，第 三吸附床、第四吸附床分别交替与冷冻水流路、第二冷却水流路连接；在所述第四阀门和第 一吸附床之间连接一条支路，该支路另一端连接在第六阀门和第一冷却水流路之间，在第 六阀门和第二吸附床之间连接一条支路，该支路另一端连接在第四阀门和驱动热源流路之 间；在第四吸附床和第三阀门之间连接一条支路，该支路另一端连接在第五阀门和冷冻水 流路之间，在第三吸附床和第五阀门之间连接有一条支路，该支路另一端连接在第三阀门 和第二冷却水流路之间。
所述第一阀门、第二阀门为压力单向阀门。
所述的吸附式制冷机通过控制第一吸附床、第四吸附床，以及第二吸附床、第三吸 附床的温度，进行吸附或脱附过程，使得第一吸附床、第四吸附床之间，以及第二吸附床、第 三吸附床之间各自形成的压力差，推动气态的制冷剂的循环运动，实现制冷目的。
本发明的工作过程有两个，一为第一吸附床加热脱附过程，第二吸附床冷却吸附 过程，第三吸附床脱附过程，第四吸附床吸附过程；二为第一吸附床冷却吸附过程，第二吸 附床加热脱附过程，第三吸附床吸附过程，第四吸附床脱附过程。
第一吸附床与驱动热源流路连接，第四吸附床与第二冷却水流路连接时，第一吸 附床内的压力大于第四吸附床内的压力，第一吸附床脱附的制冷剂通过第一阀门进入第四 吸附床内，第一吸附床完成脱附过程，第四吸附床完成吸附过程，第四吸附床为冷凝器；与 此同时，第二吸附床与第一冷却水流路连接，第三吸附床与冷冻水流路连接时，第三吸附床 内的压力大于第二吸附床内的压力，第三吸附床脱附出来的制冷剂通过第二阀门进入第二 吸附床内，第二吸附床完成吸附过程，第三吸附床完成脱附过程。在此过程中，第三吸附床 为蒸发器，脱附过程中，由于脱附热的存在，实现制冷的目的。
第二吸附床与驱动热源流路连接，第三吸附床与第二冷却水流路连接时，第二吸 附床内的压力大于第三吸附床内的压力，第二吸附床脱附的制冷剂通过第二阀门进入第三 吸附床内，第二吸附床完成脱附过程，第三吸附床完成吸附过程，第三吸附床为冷凝器；与 此同时，第一吸附床与冷却水流路连接，第四吸附床与冷冻水流路连接时，第四吸附床内的 压力大于第一吸附床内的压力，第四吸附床脱附的制冷剂通过第一阀门进入第一吸附床内，第四吸附床完成脱附过程，第一吸附床完成吸附过程。在此过程中，第四吸附床为蒸发 器，脱附过程中，由于脱附热的存在，实现制冷的目的。
第一吸附床加热时，第一吸附床连接驱动热源流路，第二吸附床连接第一冷却水 流路，第三吸附床连接冷冻水流路，第四吸附床连接第二冷却水流路；第二吸附床加热时， 第二吸附床连接驱动热源流路，第一吸附床连接第一冷却水流路，第三吸附床连接第二冷 却水流路，第四吸附床连接冷冻水流路。通过第一吸附床、第二吸附床、第三吸附床、第四吸 附床之间流路的切换，实现连续制冷。
本发明与现有技术相比，具有如下优点本发明的有益效果蒸发器和冷凝器分 别采用吸附床结构，所述的吸附式制冷机内不存在液态的制冷剂，可以有效的解决了传统 的吸附式制冷机在运动系统使用时运行不稳定、制冷效率不高等问题。所述的吸附式制冷 机中只有吸附床结构，简化了吸附式制冷机的结构，有利于吸附式制冷机的大批量加工制造。
图1为本实用新型的具体实施结构示意图2为沸石和活性炭的吸附过程和脱附过程的P-T附图标记说明1-第一吸附床；2-第二吸附床；3-第三吸附床；4-第四吸附床; 7-左侧腔体；8-右侧腔体；5-第一阀门，6-第二阀门，23-第三阀门，13-第四阀门，24-第 五阀门，14-第六阀门，22-第七阀门，11-第八阀门，21-第九阀门，12-第十阀门，31-驱动 热源流路；32-第一冷却水流路；33-第二冷却水流路；34-冷冻水流路。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明的内容做进一步详细说明。
实施例
如图1所示，一种新型的蒸发器和冷凝器以及组成的吸附式制冷机，包括蒸发器 和冷凝器为采用由吸附剂和换热器组成的吸附床结构；由新型的蒸发器和冷凝器组成的吸 附式制冷机包括左右两个密闭的左侧腔体7和右侧腔体8，在左侧腔体7内设有第一吸附 床1，通过第一阀门5与第一吸附床1连接的第四吸附床4，在右侧腔体8内设有第二吸附 床2，通过第二阀门6与第二吸附床2连接的第三吸附床3，第四吸附床4另一侧、在左侧腔 体7外通过第三阀门23连接到第二冷却水流路33，或者通过第七阀门22连接到冷冻水流 路34 ；第一吸附床1另一侧、在左侧腔体7外通过第四阀门13连接到驱动热源流路31，或 者通过第八阀门11连接到第一冷却水流路32 ；第三吸附床3另一侧、在右侧腔体8外通过 第五阀门M连接到冷冻水流路34，或者通过第九阀门21连接到第二冷却水流路33 ；第二 吸附床2另一侧、在右侧腔体8外通过第六阀门14连接到第一冷却水流路32，或者通过第 十阀门12连接到驱动热源流路31。驱动热源流路31、第一冷却水流路32分别通过第八阀 门11、第十阀门12、第四阀门13、第六阀门14与吸附床1、吸附床2相连。第二冷却水流路 33、冷冻水流路34分别通过第九阀门21、第七阀门22、第三阀门23、第五阀门M与吸附床 3、吸附床4相连。
蒸发器和冷凝器分别是具有相同吸附剂材质的第三吸附床3、第四吸附床4，本实施例中这种吸附剂为一种活性炭。
第一吸附床1、第二吸附床2中的具有相同的吸附剂材质。本实施例中该种吸附剂 为一种沸石。
假设驱动热源温度90 V，冷却水温度35 °C，冷冻水温度35 °C。
当第一吸附床1连接驱动热源流路31，第四吸附床4连接第二冷却水流路33，如 图2所示，第一吸附床1内沸石90°C时脱附压力约为lOkPa，第四吸附床4内35°C时活性炭 吸附压力约为5kPa，第一吸附床1的压力大于第四吸附床4内的压力，制冷剂从第一吸附 床1进入第四吸附床4，第四吸附床4相当于冷凝器作用；与此同时，第二吸附床2连接第 一冷却水流路32，第三吸附床3连接冷冻水流路34，第二吸附床2内沸石35°C时吸附压力 小于0. 3kPa，第三吸附床3内活性炭35°C时脱附压力约为7. lkPa，第三吸附床3内的压力 大于第二吸附床2内的压力，制冷剂从第三吸附床3进入第二吸附床2，并且制冷剂从第三 吸附床3脱附时吸收冷冻水的部分热量，对冷冻水产生制冷作用，第三吸附床3相当于蒸发 器的作用，完成一次循环过程。第一吸附床1、第二吸附床2交替连接第一冷却水流路32、 驱动热源流路31 ；与此同时，第三吸附床3、第四吸附床4交替第二连接冷却水流路33、冷 冻水流路34，实现吸附式制冷机的连续制冷，其具体连接方式为在第四阀门13和第一吸 附床1之间连接一条支路，该支路另一端连接在第六阀门14和第一冷却水流路32之间，在 第六阀门14和第二吸附床2之间连接一条支路，该支路另一端连接在第四阀门13和驱动 热源流路31之间，在第四吸附床4和第三阀门23之间连接一条支路，该支路另一端连接在 第五阀门24和冷冻水流路34之间，在第三吸附床3和第五阀门M之间连接有一条支路， 该支路另一端连接在第三阀门23和第二冷却水流路33之间，上述支路上分别设有第八阀 门11，第十阀门12，第九阀门21，第七阀门22。
具体的工作过程
1.第一吸附床1加热脱附过程，第二吸附床2冷却吸附过程，第三吸附床3为蒸发 器，第四吸附床4为冷凝器
第八阀门11、第十阀门12关闭，第四阀门13、第六阀门14开启，第一吸附床1通 过第四阀门13与驱动热源流路31连接，第二吸附床2通过第六阀门14与第一冷却水流路 32连接；第九阀门21、第七阀门22关闭，第三阀门23、第五阀门M开启，第三吸附床3通 过第五阀门M与冷冻水流路34连接，第四吸附床4通过第三阀门23与第二冷却水流路33 连接。第一吸附床1内的压力大于第四吸附床4内的压力，第一吸附床1脱附的制冷剂通 过第一阀门5进入第四吸附床4内，第一吸附床1完成脱附过程，第四吸附床4完成吸附过 程，第四吸附床4为冷凝器；与此同时，第三吸附床3内的压力大于第二吸附床2内的压力， 第三吸附床3脱附出来的制冷剂通过第二阀门6进入第二吸附床2内，第二吸附床2完成 吸附过程，第三吸附床3完成脱附过程。在此过程中，第三吸附床3为蒸发器，脱附过程中， 由于脱附热的存在，实现制冷的目的。
2、第一吸附床1冷却吸附过程，第二吸附床2加热脱附过程，第三吸附床3为冷凝 器，第四吸附床4为蒸发器
第四阀门13、第六阀门14关闭，第八阀门11、第十阀门12开启，第一吸附床1通 过第八阀门11与第一冷却水流路32连接，第二吸附床2通过第十阀门12与驱动热源流路 31连接；第三阀门23、第五阀门M关闭，第九阀门21、第七阀门22开启，第三吸附床3通过第九阀门21与第二冷却水流路33连接，第四吸附床4通过第七阀门22与冷冻水流路34 连接。第二吸附床2内的压力大于第三吸附床3内的压力，第二吸附床2脱附的制冷剂通 过第二阀门6进入第三吸附床3内，第二吸附床2完成脱附过程，第三吸附床3完成吸附过 程，第三吸附床3为冷凝器；与此同时，第四吸附床4内的压力大于第一吸附床1内的压力， 第四吸附床4脱附的制冷剂通过第一阀门5进入第一吸附床1内，第四吸附床4完成脱附 过程，第一吸附床1完成吸附过程。在此过程中，第四吸附床4为蒸发器，脱附过程中，由于 脱附热的存在，实现制冷的目的。
上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发 明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。
权利要求
1.新型的蒸发器和冷凝器以及吸附式制冷机，其特征在于所述蒸发器和冷凝器为采 用由吸附剂和换热器组成的吸附床结构；所述的吸附式制冷机包括左右两个密闭的左侧腔 体(7)和右侧腔体(8)，在左侧腔体(7)内设有第一吸附床(1)，通过第一阀门( 与第一 吸附床⑴连接的第四吸附床G)，在右侧腔体⑶内设有第二吸附床O)，通过第二阀门 (6)与第二吸附床(2)连接的第三吸附床(3)，所述第四吸附床(4)另一侧、在左侧腔体(7) 外通过第三阀门连接到第二冷却水流路(33)，或者通过第七阀门0 连接到冷冻水 流路(34)；所述第一吸附床(1)另一侧、在左侧腔体(7)外通过第四阀门(1 连接到驱动 热源流路(31)，或者通过第八阀门(11)连接到第一冷却水流路(3 ；所述第三吸附床(3) 另一侧、在右侧腔体(8)外通过第五阀门04)连接到冷冻水流路(34)，或者通过第九阀 门连接到第二冷却水流路(3 ；所述第二吸附床( 另一侧、在右侧腔体(8)外通过 第六阀门(14)连接到第一冷却水流路(32)，或者通过第十阀门(1 连接到驱动热源流路 (31)。
2.如权利要求1所述的新型的蒸发器和冷凝器以及吸附式制冷机，其特征在于所述 蒸发器和冷凝器分别是具有相同吸附剂材质的第三吸附床(3)、第四吸附床0)。
3.如权利要求1所述的新型的蒸发器和冷凝器以及吸附式制冷机，其特征在于所述 第一吸附床(1)、第二吸附床O)中具有相同的吸附剂材质。
4.如权利要求1所述的新型的蒸发器和冷凝器以及吸附式制冷机，其特征在于所述 第三吸附床(3)、第四吸附床的吸附剂与第一吸附床(1)、第二吸附床O)具有不同的 吸附剂材质。
5.如权利要求1所述的新型的蒸发器和冷凝器以及吸附式制冷机，其特征在于所述 吸附床中的吸附剂和换热器结合方式为填充式、涂抹式或固化式。
6.如权利要求1所述的新型的蒸发器和冷凝器以及吸附式制冷机，其特征在于所述 第一吸附床(1)、第二吸附床( 分别交替与驱动热源流路(31)、第一冷却水流路(32)连 接，第三吸附床(3)、第四吸附床(4)分别交替与冷冻水流路(34)、第二冷却水流路(33)连 接；在所述第四阀门(1 和第一吸附床(1)之间连接一条支路，该支路另一端连接在第六 阀门(14)和第一冷却水流路(3 之间，在第六阀门(14)和第二吸附床( 之间连接一条 支路，该支路另一端连接在第四阀门(1 和驱动热源流路(31)之间；在第四吸附床(4)和 第三阀门之间连接一条支路，该支路另一端连接在第五阀门04)和冷冻水流路(34) 之间，在第三吸附床C3)和第五阀门04)之间连接有一条支路，该支路另一端连接在第三 阀门03)和第二冷却水流路(33)之间。
7.如权利要求1所述的新型的蒸发器和冷凝器以及吸附式制冷机，其特征在于所述 第一阀门(5)、第二阀门(6)为压力单向阀门。
全文摘要
本发明公开了一种新型的蒸发器和冷凝器以及吸附式制冷机，蒸发器和冷凝器为采用由吸附剂和换热器组成的吸附床结构；由新型蒸发器和冷凝器组成的制冷机包括左侧腔体和右侧腔体，在左侧腔体内设有第一吸附床和第四吸附床，在右侧腔体内设有第二吸附床和第三吸附床，所述第四吸附床另一侧、在左侧腔体外通过第三阀门连接到第二冷却水流路，所述第一吸附床另一侧、在左侧腔体外通过第四阀门连接到驱动热源流路；所述第三吸附床另一侧、在右侧腔体外通过第五阀门连接到冷冻水流路，所述第二吸附床另一侧、在右侧腔体外通过第六阀门连接到第一冷却水流路；所述蒸发器和冷凝器为采用由吸附剂和换热器组成的吸附床结构。本发明中制冷剂都是以蒸汽状态存在，解决了吸附式制冷机用于运动系统中液态制冷剂震动导致运行不稳定、制冷效率不高的问题，并且具有结构简单，易于加工制造等特点，具有重要的应用价值。
文档编号F25B17/00GK102032721SQ20101059225
公开日2011年4月27日 申请日期2010年12月16日 优先权日2010年12月16日
发明者何兆红, 小林敬幸, 袁浩然, 郭华芳, 陈勇, 鲁涛, 黄宏宇 申请人:中国科学院广州能源研究所