专利名称：高效节能扩散吸收式制冷机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用热虹吸原理制冷的扩散吸收式制冷机，可作为冰箱、空调、饮水机、冷风机等多种家用制冷产品的制冷机芯。
背景技术：
由于目前普遍使用的氟里昂加压缩机制冷的产品会对环境造成严重污染，对人类生存的地球产生破坏，国际上早于1987年9月在加拿大通过禁用氟里昂的蒙特利尔协议。鉴于此，不用氟里昂、不用压缩机、无噪音、无电磁辐射、多能源、结构简单可靠、寿命长、安装运输维修方便的扩散吸收式制冷机受到制冷行业的重视，它是替代氟里昂加压缩机制冷产品的重要出路之一。
目前，市场上见到的扩散吸收式制冷机主要用于冰箱产品。国际上生产扩散吸收式冰箱最早最成功和目前产销量最大的厂商为瑞典伊莱克斯公司，现年产销250万台左右，其它如德国、俄国等也曾有过冰箱产品。我国以前宾馆用小冰箱都是从国外进口的，以伊莱克斯产品为主。有关扩散吸收式制冷机的工作原理可以参见《电冰箱》P10-12，许中行编著，化学工业出版社1996年9月第一版。
申请人99年曾提出扩散吸收式制冷的冰热饮水机实用新型专利申请，专利号为99227300.5，其制冷机的结构原理如图1所示，由发生器5、加热器6、精馏器3、冷凝器2、吸收器9、蒸发器13、热交换器14、贮液罐7以及连接它们的气、液管提升管4、液氨管11、混合气体管8、蒸发内管10组成。它是利用热虹吸原理，将贮液罐中的制冷剂氨经发生器提升、精馏、冷凝后，至蒸发器，经氢气/氦气扩散形成蒸发产生致冷效应，再由吸收器中的水吸收氨气回流到贮液罐，如此循环往复。
图1所示现有扩散吸收式制冷机的发生器均采用三套管式构造，发生器5的外套管与中套管之间为稀溶液，中套管中为浓溶液，提升管4位于中套管顶部。加热方式为热源传递到发生器的外套管壁-外套管内的稀溶液-中套管壁-中套管内的浓溶液，待浓溶液沸腾后被提升管提升。这种构造形式使得传热过程中大部分热能被浪费，不仅造成整机热效率低、能耗大，而且也延缓了制冷工作的起动时间。再者，自提升管4顶端回落的稀溶液流经发生器5的外套管与中套管之间时，又被再次加热，不仅进一步增加能耗，而且使稀溶液温度过高，虽然通过液体热交换器14传递一部分热量给发生器中套管中的浓溶液，但其温度仍然偏高，有时高达60-70度，从而使送到吸收器9顶部的稀溶液温度偏高，造成吸收器内气、液两相之间分压差偏小，大大降低吸收器的吸收效率。因此，现有扩散吸收式制冷机存在着热效率低、能耗大、起动时间长、制冷量小等缺点，热效率不超过40％，起动时间约需30分钟，这也是至今扩散吸收式制冷机仅限于冰箱而不能用于其它制冷产品的主要原因。
另外，图1所示现有技术制冷机的吸收器9均采用圆管盘管构造，内外管壁都是光滑的，存在吸收系数低、吸收面积小、接触时间短、吸收温度高等缺点，也是影响整机效率、能耗、制冷量的重要因素之一。还有，现有制冷机整机的制造材料传统地都采用低碳钢，其热传导系数低，仅为36.7W/(M·K)，传热效率低，并且因比重大而使整机笨重，制造成本高，外观欠佳。
发明内容
本发明所要解决的最主要的技术问题是，克服现有扩散吸收式制冷机热效率低的缺点，提供一种热效率高、能耗小、起动时间快、制冷量大的扩散吸收式制冷机。
本发明进一步所要解决的技术问题是对扩散吸收式制冷机吸收器的结构进行改进，提高其吸收效率，增大其吸收量。
本发明更进一步所要解决的技术问题是选用传热效率高、比重小、耐氨腐蚀并且强度足够的材料作为整机制造材料，替代原来效果不佳的低碳钢材料。
本发明解决上述最主要技术问题的技术方案如下一种高效节能扩散吸收式制冷机，其组成包括贮液罐、加热器、提升管、精馏器、冷凝器、蒸发器、吸收器、液体热交换器、液氨管以及连接它们的气、液管，其特征是贮液罐分成阶梯式连通的上、下两部分，液体热交换器位于其上部罐体外周，加热器置于其下部罐体内；提升管直接安装在贮液罐下部罐体内加热器上方在提升管上出口处具有与精馏器连通的气液分离器，提升管上管口伸入该气液分离器内，气液分离器底部与下降稀溶液管上管口连通，下降稀溶液管的下管口与液体热交换器连通。
本发明将贮液罐分成上下两部分，液体热交换器位于其上部罐体外周，加热器置于下部罐体内，直接地集中加热下部罐体内的制冷剂，使下部罐体成为沸腾室，沸腾的制冷剂又直接被提升管提升，在这里，传统的三套管式发生器的功能被沸腾室和提升管所取代，因而在本发明中取消了扩散吸收式制冷机传统结构中的发生器，加热效果好，热效率高达80％左右，能耗小，节能50％以上，提升速度快，由原来的30分钟减少到5分钟左右，制冷工作起动迅速，制冷量大；与精馏器连通的气液分离器使提升管出口处的稀溶液经下降稀溶液管直接流至液体热交换器中，传递热量给贮液罐上部中的制冷剂，而不再经发生器返流再次加热，充分利用热能，减少能耗，降低吸收器的吸收温度，进一步提高吸收效率。本发明制冷机能充分满足多种制冷产品的要求，作为冰箱、空调器、冰热饮水机、冷风机、除湿机等的制冷机芯。
本发明进一步的技术解决方案及效果将在具体实施方式
部分给予说明。
图2为本发明高效节能扩散吸收式制冷机整体结构示意图。
图3为与精馏器连通的气液分离器结构放大示意图。
图4为吸收器结构示意图(立体)。
图5为图4中A-A剖示图。
具体实施例方式下面参照附图并结合实施例对本发明进行详细描述。
如图2和图3所示，本发明高效节能扩散吸收式制冷机的组成包括贮液罐7、加热器6、提升管4、精馏器3、冷凝器2、蒸发器13、吸收器9、液体热交换器14、液氨管11、蒸发内管10、混合气体管8，贮液罐7分成阶梯式连通的上、下两部分72、71，液体热交换器14位于上部罐体72外周，加热器6置于下部罐体71内，提升管4直接安装在贮液罐7下部罐体71内加热器6的上方，在提升管4上出口处具有与精馏器3连通的气液分离器15，提升管4的上管口伸入气液分离器15内，气液分离器15底部与下降稀溶液管16的上管口连通，下降稀溶液管16的下管口与液体热交换器14连通。图2中17为提升管4的保温套。由于采用本发明的加热提升方式，提升管4的数量可以根据制冷量的要求来定，不受原有外套管限制，实施例中将数十根提升管有序地紧密排列成一个矩形体，热利用率更高。
本发明制冷机用于小功率制冷时，冷凝器和吸收器冷却方式采用自然对流，中功率制冷时可以采用风扇强迫对流冷却方式，大功率制冷时，可以采用循环水冷却方式。图2中21、22分别为冷凝器2和吸收器9外周的循环水冷却器，与水泵19连通，用于大功率制冷时的水冷却，与此同时贮液罐7分成阶梯式连通的上、中、下三部分73、72、71，在罐体73部分的外周设置预热室20，可将循环冷却水引入其中作为贮液罐上部罐体73内制冷剂的预热用。当循环水量较大时，可以在机外另设冷却水池。
如图4和图5所示，实施例中，为了增大吸收器9的吸收面积，增加接触时间，降低吸收温度，提高吸收系数，本发明解决第二个技术问题的技术方案是(1)、吸收器9的外形呈矩形环形腔，内部的螺旋盘管91截面呈矩形并且相邻管壁重合，在原有吸收器占据空间内增大吸收面积，加长吸收时间；(2)、在盘管91内壁均匀分布管向肋条92，有利于增大马拉各尼对流效应；(3)、在吸收器9环形腔的内外壁均匀分布管向散热翅片93，有利于降低吸收温度。
本发明解决第三个技术问题的技术方案是制冷机整体制造材料选用中等强度以上的铝合金材料，其抗拉强度大于280MPa，用合金材料替代传统的低碳钢材料，具有热传导系数高，大于190W/(M·K)，传热效率高，并且因比重小而使整机重量大大减轻，制造成本低，外观美观大方。通过理论分析和实验验证得知，尽管碱对铝材有腐蚀性，但氨却是例外，铝材对氨是耐腐蚀的，因此应用铝合金材料完全能保证扩散吸收式制冷机的寿命和使用安全性。
权利要求
1.高效节能扩散吸收式制冷机，其组成包括贮液罐、加热器、提升管、精馏器、冷凝器、蒸发器、吸收器、液体热交换器、液氨管以及连接它们的气、液管，其特征是贮液罐分成阶梯式连通的上、下两部分，液体热交换器位于其上部罐体外周，加热器置于其下部罐体内；提升管直接安装在贮液罐下部罐体内加热器上方；在提升管上出口处具有与精馏器连通的气液分离器，提升管上管口伸入该气液分离器内，气液分离器底部与下降稀溶液管上管口连通，下降稀溶液管的下管口与液体热交换器连通。
2.根据权利要求1所述的高效节能扩散吸收式制冷机，其特征是数十根提升管有序地紧密排列成一个矩形体。
3.根据权利要求1所述的高效节能扩散吸收式制冷机，其特征是在冷凝器和吸收器外周具有与水泵连通的循环水冷却器，贮液罐分成阶梯式连通的上、中、下三部分，在罐体上部的外周设置预热室。
4.根据权利要求1或2或3所述的高效节能扩散吸收式制冷机，其特征是吸收器的外形呈矩形环形腔，内部的螺旋盘管截面呈矩形并且相邻管壁重合。
5.根据权利要求4所述的高效节能扩散吸收式制冷机，其特征是在吸收器内部螺旋盘管的内壁均匀分布管向肋条。
6.根据权利要求4所述的高效节能扩散吸收式制冷机，其特征是在吸收器环形腔的内外壁均匀分布管向散热翅片。
7.根据权利要求1或2或3所述的高效节能扩散吸收式制冷机，其特征是制冷机整体制造材料选用中等强度以上的铝合金材料，其抗拉强度大于280MPa。
全文摘要
高效节能扩散吸收式制冷机的组成包括贮液罐、加热器、提升管、精馏器、冷凝器、蒸发器、吸收器、液体热交换器、以及连接它们的气、液管，贮液罐为连通的上、下两部分，液体热交换器位于其上部罐体外周，加热器置于其下部罐体内；提升管安装在贮液罐下部罐体内加热器上方；在提升管上出口处具有与精馏器连通的气液分离器，提升管上管口伸入该气液分离器内，气液分离器底部与下降稀溶液管及液体热交换器连通。加热器直接地集中加热下部罐体内的制冷剂，使下部罐体成为沸腾室，沸腾的制冷剂又直接被提升管提升，密封罩使提升管出口处的稀溶液经下降稀溶液管直接流至液体热交换器中，热效率高，能耗小，制冷工作起动迅速，制冷量大。
文档编号F25B15/02GK1443997SQ0211274
公开日2003年9月24日 申请日期2002年3月12日 优先权日2002年3月12日
发明者刘祖唐 申请人:刘祖唐