专利名称：低能耗冷水机组的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种调解空气温度用的冷水机组。具体的是不用压缩机，用水做 制冷剂，同时也是载冷剂的冷水机组。其目的是显著节省电能。
背景技术：
目前中央空调大多是使用冷水机组，来获得低温冷水，再通过水循环来给空气降 温。工作动力主要是通过压缩机，压缩工作后的制冷剂蒸气，使之液化后再继续工作。最大 缺点是耗能太大，其次是制冷剂的泄露，破坏大气的臭氧层。溴化锂吸收式冷水机组，需要 浓缩工作后溴化锂稀溶液，节电不节能。这不但使用户耗费了大量的资金，也加重了目前能 源紧张的局势
发明内容本实用新型是由蒸发器，活塞压缩泵及冷凝器组成。长方体形的蒸发器内壁装有 动力齿轮，它咬合着减速齿轮，减速齿轮咬合着一组带有滚子的齿轮，并且这些滚子与下面 在冷媒水中和它对应的滚子之间套着吸收层，并且由动力齿轮的带动，而慢速转动。圆形 的活塞压缩泵的活塞与泵壳之间是通过密封膜来密封的，并且由框架机构来实现做往复运 动。泵体上有保温层，保温层中绕有电热线。冷凝器底部有存水面，它的散热面上装有滞水 层。目前，普遍工作着的冷水机组，采用压缩机将工作后5个大气压强以上的制冷剂 蒸气，压缩到25个大气压强以上，使其液化后继续工作。由于急聚压缩和摩擦力的作用，压 缩后的制冷剂温度上升到120°C以上，补偿上去的能量很大，增加了对环境的温室效应。溴 化锂吸收式冷水机组，由于需保持溴化锂的正常工作浓度，需将工作后的溴化锂稀溶液浓 缩，总体耗能大。这使它适合有废热的场合工作，限制了它的应用范围。本实用新型的目的 是提供一种明显节能的，又不破坏大气层臭氧层，对环境的温室效应极低，低压工作无危险 隐患的低能耗冷水机组。本实用新型是将蒸发器中工作过后的水蒸气，用活塞压缩泵提出 加压后，送到冷凝器中去冷凝。压缩泵是工作在极低压区内，工作压强在l_20kpa的区间， 这是节能的主要原因。整个系统的各个环节都工作在不高于环境温度下，明显降低了对环 境的温室效应。本实用新型所采用的技术方案如下本实用新型冷水机组由三部分组成。即蒸发 器，活塞泵和冷凝器。这三个部份组成一个在内部真空环境下工作的系统。蒸发器中的水 即是制冷剂，也是载冷剂。水蒸发吸收水中的热量，使水降温获得冷水。水的蒸发采用了吸 收层的技术。蒸发的水蒸气，通过活塞泵加压，送到冷凝器中凝结。本发明采用的活塞泵， 是一种低转速，活塞大面积，大行程，无摩擦阻力，密封好，阀门开关自动控制的泵。这个泵 能完成将低压的水蒸气，加压到7kpa以上，送入冷凝器去凝结，以确保环境温度是40°C时， 冷水机组也能照常工作。冷凝器属平板盒式冷凝器。设有冷却水机构，主要是利用蒸发吸 收潜热，冷却水按这个量供给。另外在冷凝器的下方有固定的存水液面，使加压的水蒸气通
3过液面时，立刻被吸收，压强降到与环境相对应的饱和水及饱和水蒸气压的数值上。冷凝器 无需安装散热片，应在散热面上设置滞水层，使冷却水能滞留在上面。供蒸发带走热量。本实用新型冷水机组的工作原理是这样的系统在真空的状态下，蒸发器中的水 蒸发，带走水中的热量，获得冷水。蒸发的水蒸气加压后，送到冷凝器中凝结成水，再返回蒸 发器，循环工作。本实用新型有益效果如下1、结构简单，除需严格密封外，无制做难点。2、节能效果显著。这一机型的能效比可达到10以上。3、不污染环境，不破坏大气臭氧层，对环境的温室效应极小。
图1是本实用新型的蒸发器结构示意图。图1中1、外壳、2、水蒸气出口，3、减速齿轮，4、动力轮，5、滚子齿轮，6、吸收层，7、 冷煤水，8、下支撑滚子。图2是图1中一个吸收层的结构图图2中9、转轴，它安装在外壳1的内壁上转动。10、上支撑滚子，它与下支撑滚子 8共同支撑吸收层6，并使之慢慢转动。图3是活塞式压缩泵的结构图。图3中11、电机，12、动力轮，13、减速轮，14、框架，15、主动轮，16、从动轮，17、压 簧，18、进气口，19、电磁铁，20、阀门，21、活塞，22、限位杆，23、密封膜，24、排气口，40、保温
层，41、电热线，42、活动卡簧，43、金属触点。图4是图3中框架14的结构图。图4中25、主动轮，26、框架，27、从动轮，28、开口，29、转轴，30、卡轴，31、卡条， 32、铁板，33、过渡板。图5中是冷凝器结构图。图5中34、高压进气口，35、出水口，36、存水面，37、散热面，38、风扇，39、冷却水。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。图1是本实用新型的蒸发器。对 冷水机组的蒸发器的要求是，在工作时，蒸发的水蒸气始终保持着在对应的温度上是饱和 状态。这是在对应的温度上，即冷媒水处在的温度上，单位时间的蒸发量最大。虽然蒸发是 在沸点上进行，但也要有足够的蒸发面积。水面下，每增加IOcm的深度就要增加Ikpa的压 强，对水的沸点也要求提高，影响冷媒水的继续蒸发。因此本实用新型采用了吸收层的蒸发 技术，不但有利蒸发，而且在有限的空间内，可尽量增加蒸发面积，其方案如下附图1是本 实用新型的蒸发器，图1中，1是蒸发器的密封外壳，它呈长方形最好，目的是与压缩泵并排 安装，减少占地面积。2是水蒸气出口，通往活塞式压缩泵。它的开口及通道的截面积应尽 量大，因水蒸气的压强极低，而单位时间的流量却很大，由制冷量决定。7是冷媒水，也是制 冷剂。4是动力齿轮，由电机带动，它咬合着减速齿轮3。减速齿轮咬合着分布在两侧的，固 定在上支撑滚子10上的齿轮5，8是下支撑滚子，在上支撑滚子10和下支撑滚子8之间围绕一圈吸收层，下支撑滚子正好浸在冷煤水7中，这样由于电机的转动使动力齿轮4转动，通 过齿轮3减速，带动两侧的一组齿轮5慢速转动，这时上支撑滚子10和下支撑滚子8由于 吸收层6的连接，也在慢速转动。吸收层6进水中，吸满了水，出水后开始在沸点上蒸发，并 降温。入水时，将冷量传递给冷媒水。这样由于有多个这种装置，有效地提高了蒸发面积。 对吸收层的要求，为了继续增加蒸发面积，吸收层6的表面应象散热片的样子，来增加蒸发 面积。并适当有一些孔，来使吸收层6的内侧的水蒸气与外侧顺畅流通。图2是图1中一 个吸收层转动的示意图，图中9是转动轴，所有转动轴都安装在蒸发器外壳1的内壁上。这 种装置就保证了在泵的连续工作下，蒸发器始终保持着最大的蒸发量。图3是活塞式压缩泵的结构图。对压缩泵的要求是，它应适合极低压强，但大容量 这样一个工作条件，本实用新型提供的泵是一种低转速，无摩擦、大行程，密封好，进排气阀 门的开闭自动控制的泵。图3是泵的结构示意图。图中11是电机，12是动力轮，通过减速轮13减速后，缩小直径成主动轮15转动， 并咬合从动轮16的上半部低速转动。从动轮的下半部伸入框架14中，使框架14作往复运 动，带动活塞21作往复运行。活塞21通过密封膜23与泵的壳体密封。泵的壳体密封着电 机11及减速装置和框架14，密封要紧密，以保证泵的容积效应。框架14和限位杆22共同 对活塞21限位。18是进气口，与蒸发器的出气口 2连接。M是排气口，将压缩后的高压水 蒸气输入冷凝器。阀门20上贴着永久磁铁片，它的开关取决于电磁铁19中的电流方向。电 磁铁19中的电流方向，由压簧17来确定。例如两个进气口 18中的电磁铁线圈并联后，通 过一个活动开关与直流电源相接，调解永久磁铁的极向，使进气口 18中的阀门20，如果一 个是开着，侧另一个侧是关着。改变电磁铁的电流方向，由双向开关决定，双向开关的变换 由继电器按压簧17的信号决定，压簧17的信号来源于活塞21的运行上止点和下止点的碰 撞。低压的水蒸气加压后，送往冷凝器中凝结。图中42是活动卡簧，在它的一端安装着金 属触点43。这个活动卡簧42的所处情形由活塞21的碰撞来决定。当活动卡簧42如图所 示，活塞21向右运行时，碰撞活动卡簧42，使阀门打开，排气口 M开通，压缩后的水蒸气进 入冷凝器，当活塞21动行到止点，向左运行时，碰撞活动卡簧42，使金属触点43断开，活动 卡簧42安装的位置决定着泵的压缩比。最好安装两个活动卡簧，这样泵就有两个压缩比， 那个处在工作状态，由冷媒水温度来决定。冷媒水温度高时，压缩比小的工作；冷媒水温度 较低时，压缩比大的活动卡簧处在工作状态。以保证压缩后的水蒸气压强不会过高或过低 于冷凝器中的水蒸气压强，进一步节能。图中40是保温层，41是电热线，它们是使泵的壳体 以及活塞上保持在压缩水蒸气压最高时，所对应的饱和气的温度，例如当压缩比最高时， 冷媒水温度也最高时，水蒸气压缩后的压强是20kpa，这时它对应的饱和温度是60°C。把 泵的壳体及活塞保持在这个温度上，是防止压强20Kpa的水蒸气雾化在上面。因为雾化的 水蒸气呈薄薄的一层水珠，而在吸气的过程中，它会以沸腾的状态蒸发，而在压缩段它又形 成。这影响泵的工作，降低高温段泵的正常工作，是不允许的。由于水蒸气的密度很小，热 的传递主要是热传导，热损很小。由于中央空调的制冷量很大，但水蒸气密度却很小，因此， 需要循环的水蒸气的容积相当大。由于泵的行程长，泵的高度也要大，这决定了泵要有很大 的体积。泵的高度将是泵的活塞行程的3倍。为了减少占地面积，泵可与蒸发器并排竖直 安装。如果空调室在一楼，可将泵上的限位管安装在地下，减小泵的空间高度，为了增大制 冷量，可一个蒸发器安装两个压缩泵，而占地面积增大的不明显。[0024] 泵的活塞的往复直线运行，在这里无法采用曲轴滑块连杆机构，来由转动变换成 直线往复运动。为了简化机构，本实用新型采用了一个框架机构来代替以上说的机构，简易 且少占空间。图4是框架14的结构图。图中25是主动轮，也是图3中的15。图中的27是 从动轮，也是图3中的16。主动轮25咬合从动轮27的上部转动。从动轮27的下部带有 齿牙，与框架沈的内侧齿牙咬合。从动轮27的转动，使框架沈作平移。如图4的箭头所 示。当框架沈平移到端点时，由于框架沈的端边上的齿牙受从动轮27的转动咬合，使从动 轮27的转轴四沿开口观移动。这时卡轴30恰好脱离卡条31。下移的距离是开口观的 长度，也是卡轴30的直径长度加上卡条31的厚度，这个长度也是从动轮27的齿牙与框架 26的内侧齿牙的咬合深度。这时从动齿轮27开始咬合框架沈的另一长边的内侧齿牙，使 框架26向相反的方向平移。当框架沈平移到另一个端点时，结果和以上相同。这样就使 框架26作往复平移运动。框架沈通过过渡板33和泵的活塞21相接。32是铁板，它固定 在框架沈的一个面上，卡条31固定在铁板32上。框架沈的长度是活塞21的行程。由于 压缩比比较大，假如输出8°C左右的冷水，需将压强为Ikpa左右的水蒸气，压缩至7个kpa。 因此行程要长一些，有利于工作。这时室外压缩系统的长度是活塞行程的三倍，或是行程的 2倍，加上限位杆22的长度。图5是冷凝器。图5中34是压缩后的水蒸气的高压进气口。 35是水蒸气凝结后的出水口。它通往储液罐，通过蒸发器的进水口的阀门，自动加入到蒸发 器中，供吸收层6吸收蒸发继续工作。36是存水面。压缩后的水蒸气，其压强超过环境温 度所对应的饱和气气压的那部份水蒸气分子，会被存水面36吸收。加强冷凝效果，37是扁 盒式冷凝器的散热面，由于压缩后的水蒸气温度不会超过环境温度，需散失的热量主要是 气化潜热，因此，无散热片，但上面有金属细网状的滞水层，使冷却水39能滞留在散热面37 上，供蒸发带走潜热用。冷却水39间断供给，其量只是蒸发量，每KWh不超过1.8公斤。38 是风扇，它使空气流通，即带走热量，也有利于冷却水的蒸发。
权利要求1.一种低能耗冷水机组，由蒸发器，活塞压缩泵及冷凝器组成，其特征是长方体形蒸 发器内壁装有动力齿轮G)，它咬合着减速齿轮(3)，减速齿轮(3)咬合着一组齿轮(5)，齿 轮(5)连接上滚子(10)并与对应的下滚子(8)之间套着吸收层(6)；活塞式压缩泵呈圆形， 其活塞与泵体通过密封膜密封，由框架(14)驱动做往复运行，泵体上绕有电热 线Gl)和保温层GO)；冷凝器底部有存水面(36)，散热面(37)的表面有滞水层。
2.根据权利1所述的低能耗冷水机组，其特征是所述框架06)内侧有齿牙，在从动轮 (27)的驱动下，以及卡轴(30)与卡条(31)的限位，并由开口 08)的位移，带动框架06) 做往复运动。
3.根据权利要求1所述的低能耗冷水机组，其特征是活塞压缩泵的阀门上贴有永久磁 铁片，并在电磁铁(19)的磁极变换下，控制阀门的开关。
专利摘要本实用新型低能耗冷水机组，不用压缩机，用水做制冷剂。它由蒸发器、活塞压缩泵和冷凝器组成。蒸发器采用了吸收层蒸发技术，不但有利蒸发，也使在有限的空间内，增大了蒸发面积。活塞压缩泵是一种低转速，大行程，密封好，无摩擦的泵，来压缩工作后的水蒸气，使其达到在冷凝器中凝结的条件。冷凝器下部设有存水液面，吸收水蒸气分子，增加冷凝效果。这一机型的能效比可达10以上，并且在工作中的任一环节都不会超过环境温度，对环境的温室效应极小。
文档编号F04B53/10GK201844490SQ201020585460
公开日2011年5月25日 申请日期2010年10月29日 优先权日2010年10月29日
发明者王涧峰 申请人:王涧峰