太阳能制冷系统的制作方法_3

文档序号:9925136阅读:来源:国知局
[0115]太阳能聚光器650由反光材料构成,使得被太阳能聚光器650反射的太阳辐射可以被聚集于聚焦区636。为了描述的目的,图6展示了,尽管由于太阳辐射角度由于地球的旋转而在一天内发生变化,太阳能聚光器650椭圆的外形可以持续的将反射的太阳辐射聚集到聚焦区636。尤其是,图6展示了太阳角度为40度的太阳能辐射673和太阳角度为60度的太阳辐射675都聚焦于聚焦区636。
[0116]请在参看图2,将加热棒236以其长度延伸基本与聚焦区636(图6所示)长度平行的方式放置,将使得被太阳能聚光器650(图6所示)反射的太阳辐射聚集于加热棒236。
[0117]如图6所示,太阳能聚光器650被配置为可安装在窗户672上,使得其将穿过窗户672的太阳辐射聚集。在其他实施方式中,太阳能聚光器也可以适用于悬挂在墙壁或者其他垂直面上。在一些情况下,阻隔窗户的视线是可以被接受的则太阳能聚光器650可以由从其内侧后面看基本上不透光的材料构成。但是,在许多情形下可能优选反射材料中可用作双面镜的那种来构成太阳能聚光器650,从而太阳能聚光器650在从内侧观看时是基本透明的,而从外侧观看则基本上是反射的。另外,太阳能聚光器650可用能作为单向镜的材料构成(例如,含有水银夹层)。
[0118]太阳能聚光器650可以如图6所示形成变化的椭圆形槽以方便制冷系统在窗户上平衡放置,更多通常的任意凹槽形反射器均可能用于聚集太阳辐射。另外,太阳能聚光槽650可以包括单个的水平放置的凹槽形反射器,在其他实践中也可以是水平或者垂直放置的多槽形反射器。本发明中一些实施方式中可用到的多槽式太阳能聚光器将在后文中结合图22和图23进行讨论。
[0119]请参考图3A和图3B,一种示例的空气制冷系统展示了吸收式制冷系统与太阳能聚光器加热元件相结合的情况。
[0120]图3A和图3B分别是本发明一种实施方式的制冷单元300的侧视图和后视图,其中制冷单元300包括吸收式制冷系统352和太阳能聚光器加热元件354。
[0121]太阳能聚光器加热元件354包括椭圆状的太阳能聚光器350、加热棒336和热流体膨胀室340。加热棒336和热流体膨胀室340以与图2中加热棒236和热流体膨胀室240相同的方式配置。加热棒336按照与太阳能聚光器350的聚焦区长度平行的方式延伸放置。
[0122]吸收式制冷系统352与图1中的吸收式制冷系统100相似,但是又按照图2的发方式进行了修改,以与太阳能聚光器加热元件354功能相关联。吸收式制冷系统352包括用于从太阳能聚光器加热元件354吸收热量的锅炉332、与锅炉332功能性连接的冷凝器314、与冷凝器314功能性连接的蒸发器320和功能性连接于蒸发器320与吸收剂槽340之间的吸收器328。锅炉332包括功能性连接于吸收剂槽340和渗流管(图3A和图3B未示)之间的的循环管306,其中渗流管位于锅炉332的回流柱(图3A和图3B未示)的内部。循环管306延伸穿过加热棒336的内部。
[0123]从图3A可以看出,制冷单元300包括支撑元件370,用于将制冷单元300安装或悬挂于窗户。在描述的例子中,支撑元件可以是挂钩的形式,用于将制冷单元300悬挂在杆、窗户框装饰或者固定于窗户框/墙壁、由窗户框/墙壁形成的其他结构上。挂钩只是用于支撑本发明一些实施方式空气制冷单元的支撑元件的例子。更普遍的,任何适于将制冷单元临时的或永久的安装/悬挂于窗户或其他垂直面的支撑元件都可以采用。
[0124]运行时,穿过窗户372的太阳辐射373被太阳能聚光器350反射聚光到加热棒336,加热棒336吸收聚集的太阳辐射并转换为热能。加热棒336产生的热能施加到制冷剂和吸收剂的富溶液中,这些溶液通过循环管306在加热棒336中循环,使得制冷剂在锅炉332中的渗流管(图3A未示)的末端自溶液中蒸发。蒸发的制冷剂继续到达冷凝器314、蒸发器320和吸收器328,其过程与图1所对应描述的吸收冷却过程一致,结果将在蒸发器320产生制冷。
[0125]在一些实施方式中,加热棒336至少部分由太阳辐射吸收材料构成,从而可吸收太阳辐射并直接将其转换为热能供应给吸收式制冷系统352的锅炉332。然而,在一些实施方式中,加热棒336可以包括一个或多个光伏电池用于吸收太阳福射并将其转换为电能。光伏电池产生的电能继而用于给电加热元件供电,使得其产生热能提供给吸收式制冷系统352的锅炉332。产生的电能也可用于给其他元件供电,比如电扇。
[0126]除了吸收式制冷系统352、太阳能聚光器加热元件354和制冷单元300之外,在本例子中,还包括排气罩360,其功能性连接于蒸发器320。当然,在其他实施方式中可以不包括如图所示的排气罩。
[0127]在一些实施方式中,制冷单元包括排热机制(图未示),用于将制冷单元释放的作为吸收冷却过程一部分的热能排放。比如,排放机制可以将冷凝器区域的热能排放到窗户或其他结构的外面。例如,排放机制可以包括安装在窗户开口部位的软管或者管道。
[0128]图4A和图4B分别是制冷单元300中排气罩360(摒除制冷单元300的其他部分)的后视图和侧视图。
[0129]排气罩360设置成包括弯曲的的护罩362,其部分覆盖蒸发器320的一部分,从而将来自吸收式制冷系统352到达蒸发器320的冷却空气散发。在本例子中,排气罩360也包括护罩362内的多个导流鳍片364,导流鳍片沿着蒸发器320的长度方向分布,并被护罩362部分覆盖。这些导流鳍片364与护罩362配合形成通道用于引导来自吸收式制冷系统352(如图3A和图3B所示)的冷却空气的发散。
[0130]在本例中,排气罩360也可以包括风扇366,用于将空气吹响蒸发器320,继而通过导流鳍片364和护罩362从制冷单元300排出。尽管图3A和图3B所描述的例子中包括了风扇366,但是并非所有实施方式都有必要包括风扇,蒸发器320所产生的制冷将冷却其周围的空气。随着空气被冷却,则将自然地“下沉”,因为它变得比周围的空气更致密,蒸发器320上方的暖空气被冷却并向下流动及向外从通风罩360流出,形成一个自然对流气流。注意这里说的空气自然对流与图3A所示的由风扇366引起的空气流的方向相反。
[0131]尽管图3A中所示的风扇366位于排气罩360的护罩362的下边缘,更普遍的是风扇可以设置在能使得空气吹向或倒向蒸发器320的任何位置。例如,风扇可以放置在排气罩360的护罩362靠近顶部边缘的位置,将空气吹向蒸发器320,使得产生与前述自然对流空气流相符的空气流。在另外一些实施方式中,风扇可以放置在护罩362靠近顶部边缘的位置并且设置成反方向的,从而它可以吸入空气到蒸发器320,并将冷却空气吹到排气罩360之外。
[0132]在图3A和3B、4A和图4B中所描述的例子中,多个导流鳍片364设置在排气罩360内,对于每个导流鳍片364而言,从排气罩360内表面到导流鳍片的底部365的距离大于上述排气罩360内表面到导流鳍片的顶部363的距离。在图4B中有清楚的现实。特别的,在本实施例中,导流鳍片的顶部363与护罩362的内表面相接,靠近护罩362在其前端开始向下弯曲的地方。这样配置导流鳍片364和护罩362使得冷却空气流被引导至直线水平的向外路径,而不是普通的扩散模式。
[0133]如前所示,并非所有实施方式都包括用于促进制冷单元产生的冷空气的发散的风扇。在一些情况下,可能优选的是在靠近冷却单元处产生制冷而不是将冷却从制冷单元发散出去。在这种情况下,前面描述的自然向下的空气对流运动就足够了。比如,在一些情况下,制冷单元可利用自然对流过程(更重的冷空气由于重力自然向下移动)取代风扇。制冷单元可以包括放置待冷却物体的托盘。通过自然对流过程使得空气移动到托盘从而给物体降温。
[0134]图5是排气罩560与托盘567整合后的侧视图。排气罩560包括护罩562和多个导流鳍片564,分别与图4B中所示的护罩362和导流鳍片364相似。在本例中,导流鳍片、护罩、蒸发器制冷棒的相对位置设定成将来自制冷单元的空气流引导至一个特定方向。比如,图4B中在导流鳍片364与护罩362的微向下弯曲处相接的点363可产生远离排气罩的空气层流,而不是向上的气流。在图5所示的例子中,由于没有风扇,与图4B中所示的导流鳍片364和护罩362不同,导流鳍片564的顶部没有接触护罩562的上唇。导流鳍片564的这种设置可以促进向下的空气对流运动(不同于图4所描述的例子)。
[0135]在本例中,托盘567与排气罩560通过铰链连接568结合为一体,使得托盘567可以上下来回翻转。
[0136]运行时,到达蒸发器制冷棒520的空气被冷却并由于自然对流而向下流动。护罩562和发撒鳍片564引导自然向下移动的冷空气发散,传输到托盘567,使得托盘上的物品被冷却,或者使得位于托盘位置的一个仓被冷却。作为一个例子,物品可收藏在该仓中,而冷空气由于重力向下流动到仓中。
[0137]在图3A和3B、4A、图4B和图5所描述的例子中,制冷单元通过向吸收式制冷系统的蒸发器的至少一部分直接传输空气而产生制冷并输出冷却空气。然而,在一些情况下,吸收式制冷系统可以包括一个或多个制冷棒,用于被蒸发器冷却,而冷却空气则由空气流过上述制冷棒而形成,并非或者并非单纯由于空气直接流过蒸发器形成。
[0138]图7是另一种实施方式的空气制冷系统的立体示意图,与图3A和图3B中展示的制冷单元300相似,其以单一单元的形式展现。图7展示了制冷单元700。制冷单元700包括聚光器加热元件702,其与图3中所示的太阳能聚光器加热单元354功能相似。制冷单元700也包括吸收式制冷系统704,其与图3中所示的吸收式制冷系统352在构造和功能上相似。
[0139]聚光加热元件701包括椭圆形的太阳能聚光器706、加热棒708(图7中未示出,但在图14和18中有展示)和热流体膨胀室710。加热棒708和热流体膨胀室710共同形成一个油加热室712。在本实施方式中,油加热室712中的热流体是油。然而,如前所述,其他流体也可以被米用。
[0140]吸收式制冷系统704包括锅炉714、冷凝器716、冷凝器排出管717、回流柱718、蒸发器720、吸收器722、排气管724(也可称为冷凝器排气管)、循环管726、渗流管728、蒸气回流管734、吸收剂槽732和淡液回流管730。吸收式制冷系统704的前述各元件与图1吸收式制冷系统100和图2吸收式制冷系统200中具有相似命名的元件功能类似。制冷单元700同样包括与图4A所示排气罩360功能类似的排气罩760。排气罩760同样包含导流鳍片764和风扇766,但在图7中为了便于观察系统700中其他元件而移除了,但在图19中可以看到。排气罩760后续将结合图19进行更详细的描述。蒸发器720包括制冷棒721和线圈部分723,线圈部分723部分位于制冷棒721内并与制冷棒721功能性连接。
[0141]图8至20分开展示了图7的制冷单元700中的各种元件。然而,实施方式并不局限于图8到20所展示的设计和方面以及以下的相关描述。其他实施方式可以包括元件的不同设置和方面。
[0142]图8是冷凝器716和回流柱718的立体结构示意图。在本实施方式中,冷凝器716和回流柱718包括管子802,管子802内径基本为0.375英寸,体积约为5.76立方英寸,长度约为54.8英寸。
[0143]图9是循环管726和渗流管728的透视图.循环管726和渗流管728分别与图2中所示的循环管208、渗流管208功能相似。在本实施方式中,循环管726和渗流管728由管子902形成,管子902内径约为0.188英寸,内部容积约为1.61立方英寸,长度约为56.79英寸。
[0144]图10是吸收器722与图7所示蒸发器720的线圈部分723的透视图。吸收器722和蒸发器720的线圈部分723可以统称为吸收线圈。在本实施方式中,吸收器722和蒸发器720的线圈部分723由线圈形式的管子1002形成。蒸发器720的线圈部分723(管子1002的一部分)是线圈构造的部分循环,其某种程度上是从吸收器722剩余的线圈分离而来的。管子1002内径约为0.375英寸,内部容积约为21.9立方英寸,长度约为198.5英寸。从图7和图10可以看出,吸收线圈是倾斜的,以与图7中的太阳能聚光器706的倾斜/椭圆轮廓相适配。
[0145]图11是吸收剂槽732的透视图。在本实施方式中,吸收剂槽732内径约为1.875英寸,内部容积约为16.84立方英寸,以及长度约为6英寸。
[0146]图12是蒸气回流管734的透视图。在本实施方式中,蒸气回流管734内径约为0.313英寸,内部容积约为0.55立方英寸,以及长度约为7.15英寸。
[0147]图13是蒸发器720(如图7所示)中称为制冷棒的元件721的透视图。制冷棒721内径约为0.75英寸,内部容积约为8.1平方英寸,以及长度约为18.31英寸,制冷棒721从一端进入排气罩760,并基本上贯穿排气罩760的长度。请再参看图7,冷凝的液态氨从冷凝器排出管717进入制冷棒721。制冷棒721功能性连接于吸收线圈。其中,蒸发器720的线圈部分723(由图10中的管子1002形成)至少部分置于制冷棒721之内,从而蒸发的氨流向蒸发器720的线圈部分723,并继
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