专利名称：轴流式压气式的空调设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及中央空调设备，具体是指轴流式压气式的空调设备。
背景技术：
在传统的空调设备中的热交换器和冷凝器均采用传统的毛细管结流的蒸发器和冷凝器，由于这种毛细血管构成的器件中的毛细血管的排布为弯曲设置，因此当冷媒流经这些毛细血管时，其管路的阻力大，因此冷媒在吸热或者放热时受热不均匀，因此能源浪费严重，因此能耗极大。另外，传统的空调设备中的压缩机制冷制热时，因冷媒的特性，压缩机的能效比很低，以离心机为例，其能效比最高为1:6。因此采用传统的压缩机制冷制热时，极其浪费能源。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能效比高的、并且能轴流式压气式的空调设备。本发明的实现方案如下轴流式压气式的空调设备，包括压气装置，所述压气装置为轴流式压气机或者空压机。通过观察长期以来采集的实验数据，我们发现现有的中央空调中的压缩气体(压缩冷媒)的设备基本上采用活塞式压气机来实现气体增压。而在飞机和其他大型运输工具中，一般利用动力式压气机来实现气体增压，例如燃气轮机中的轴流式压气机便是，它是靠高速旋转的叶片对气体作功来实现气流的压缩增压的。要使气体增压，就是使单位容积内气体的分子数目增加，或让在气流中气体的分子彼此之间的距离靠近，就可以达到提高气体压力的目的。而传统的中央空调中的中央空调中的能效是很低的，能源的有效利用只达到16%，最多达到20%。而轴流式压气机是利用高速旋转的动叶对气体作功，把转动轴上的机械能转化为气流的动能和压力能，让气流增压，故通常又把它们称为叶片式压气机。它们的特点供气压力相对来说低一些，但供气量却比较大，而且是连续稳定的。轴流式压气机的空气流量可以做得很大，而且多级轴流式压气机的效率又比较高，一般为84% 89%，因此在近代大功率燃气轮机中，都毫无例外地采用多级轴流式压气机来压缩气体。由于现在的中央空调的设计基本在室内，因此现有的轴流式压气机不能适应现有的中央空调设计，而为了增加其能效比，本发明根据现有的轴流式压气机作出相应的设计，将其应用在中央空调系统中，以增加整个中央空调的能效比。因此本发明包括上述轴流式压气机或者空压机 。为了适应中央空调的设计，一般传统的轴流式压气机采用燃气产生动能，即设计技术难度系数高而成本投入也是巨大的，为此，本发明对现有的轴流式压气机做了如下改造:
轴流压气机包括转子和静子，转子主要由转轴和安装在转轴上的工作叶片构成，其中转轴与驱动电机连接并在驱动电机的驱动下转动，静子主要由外壳体和安装在外壳体上的静置叶片构成，静置叶片位于相邻工作叶片之间，一排转子叶片和一排静子叶片组成一级增压级。所述增压级的数目为3-5。一般的轴流式压气机采用20级左右的增压级，因此其成本投入巨大，且占地面积也是特别大的，而本发明即采用3-5个数目的增压级即可满足压缩气体的需求。而且本发明采用电机的驱动方式来驱动转轴旋转，这样其能效比能更高，电能能更好的转化为转轴转动的动能，且技术要求相对来说低。电机一般采用变频驱动的方式，可根据后期的调节来调节轴流式压气的运转速度。为了适应轴流式压缩机的进气方式，本发明还包括沿建筑物高度方向设置的过气直段管A，所述压气装置位于过气直段管A内，过气直段管A的一端开口、另一端封闭。这样轴流式压缩机即放置在过气直段管A内，其过气直段管A内的气体可直上到达轴流式压气机的进气口，中间不需要再设置其他驱动气体流动的装置，如驱动风机。所述过气直段管A的封闭端与压气装置之间设置有蒸发器，蒸发器与压气装置之间设置有喷淋器，压气装置的进气口位于蒸发器的正上方。本发明将压气装置的进气口位于蒸发器的正上方，例如轴流式压气机放置在蒸发器的正上方，且他们都是位于过气直段管A中，这样冷媒在蒸发器处蒸发后，随着过气直段管A的路径直流向上，中间没有任何阻力，可实现高效的上升速度，能快速的将冷媒气送达到轴流式压气机处。根据上述结构描述，现在具体的说明本发明的工作过程首先，使用喷淋器将喷淋器中的液态冷媒喷出，使得液态冷媒转变为细微的冷媒颗粒，冷媒颗粒此时位于蒸发器的上方，在重力的作用下，向着蒸发器的方向流动，流经蒸发器表面后，由于蒸发器内部的蒸发通道和冷媒颗粒进行热交换，冷媒颗粒吸收热量，冷媒颗粒变为气态冷媒，此时气态冷媒沿着背向底面的方向移动，即朝着轴流式压气机的方向流动。由于气态冷媒的流动方向为直线(只受过气直段管A的左右限制)，因此可达到上升过程无阻力的效果，直达轴流式压缩机的进气口处。最后在轴流式压缩机的压缩下，进行下级的冷凝处理。根据上述工作过程的描述，因此本发明还需要进行冷凝处理，为此本发明还包括与过气直段管A开口端连接的过气通道，过气通道远离过气直段管A的一端连接有过气直段管B，过气直段管B的一端开口、另一端封闭，且过气直段管B内设置有冷凝器。由于需要进行冷凝处理，因此气态的冷媒需要转变为液态的冷媒，因此，一般的过气通道为弯曲向下的管道，即指向地面弯曲的管道。当上述过气通道弯曲向底面方向后，与过气直段管B连通，过气直段管B内还设置有喷淋水泵，喷淋水泵位于冷凝器和过气直段管B的封闭端之间，喷淋水泵与喷淋器连通，通过喷淋水泵与喷淋器连通后，将冷媒行之闭合的循环回路。其中，气体的冷媒在被轴流式压气机压缩后，当其到达冷凝器处，在冷凝器的作用下，进行冷凝处理，其气体冷媒放热变为液态冷媒，在重力的作用下向着底面方向落下，最后到达过气直段管B的封闭端，并存储在过气直段管B的封闭端，通过喷淋水泵将液态冷媒连通到蒸发器处，进行再次吸热循环，这样既可将轴流式压气机的能源转化为制冷制热的能源。一般的，为了配合上述结构，方便进行热交换处理，所述蒸发器为板式热交换器，板式热交换器包括若干用于蒸发液态冷媒的蒸发通道和若干用于通入外界热源的过热通道，蒸发通道和过热通道互相紧贴并隔离，其中蒸发通道的开口方向指向喷淋器。所述过热通道的轴线和蒸发通道的轴线互相垂直；过热通道的两端均连接有通气通道A。蒸发器还可以采用下列这种方式进行热交换处理
所述蒸发器为管道阵列式蒸发器，管道阵列式蒸发器包括若干个层叠的过热盘管；过热盘管的层叠方向由喷淋器指向地面或者过热盘管的层叠方向为水平方向。根据上述板式热交换器的构成，本发明在实施时，喷淋器落处的液态冷媒在重力的作用下流到蒸发通道内，由于蒸发通道和过热通道互相紧贴并隔离，此时对过热通道通入热量较高的媒介，使得其媒介的热量可以快速的传递到蒸发通道内，蒸发通道内的冷媒即可瞬间变为气态冷媒，以达到无阻力上升的目的。而较于传统的蒸发器而言，本发明的蒸发通道为开发式的通道，其管道面大，相比于传统的毛细血管内的蒸发器，其蒸发通道的蒸发效果更佳明显，而在冷媒传输过程中采取的是直线上升和直线下沉，这样就不需要外界的驱动动力，而传统的蒸发器还由于蒸发通道为弯曲结构，因此阻力较大，需要通过单独的外界动力。相比传统空调设备，本发明更加节约能源。一般的，为了配合上述结构，方便进行热交换处理，所述冷凝器为板式热交换器，板式热交换器包括若干用于冷凝汽态冷媒的冷凝通道和若干用于通入外界冷源的过冷通道，冷凝通道和过冷通道互相紧贴并隔离，其中冷凝通道的走向与过气直段管B的走向一致。冷凝器还可以采用下列这种方式进行热交换处理
所述过冷通道的轴线和冷凝通道的轴线互相垂直；过冷通道的两端均连接有通气通道
B0所述冷凝器为管道阵列式冷凝器，管道阵列式冷凝器包括若干个层叠的过冷盘管；过冷盘管的层叠方向与过气直段管B的走向一致或者过冷盘管的层叠方向与过气直段管B的走向垂直。同理，根据上述板式冷凝器的构成，本发明在实施时，轴流式压气机压缩后的气态冷媒变重，在过气直段管B的导向下、和在重力的作用下，自动向着地面方向，即液态冷媒在重力的作用下流向过气直段管B的封闭端，当其到达冷凝器所在位置时，由于冷凝通道和过冷通道互相紧贴并隔离，冷凝通道两端为开口的，在过冷通道内的冷介质作用下，气态冷媒与其进行热交换，气态冷媒冷凝为液态，在重力的作用下，继续沿着冷凝通道向下流动，最后形成股状液态冷媒，最后汇集到过气直段管B的封闭端。股状液态冷媒在重力作用下，以达到无阻力下沉的目的。而较于传统的冷凝器而言，本发明的冷凝通道为开发式的通道，其管道面大，相比于传统的毛细血管内的冷凝器，其冷凝通道的冷凝效果更佳明显，而在冷媒传输过程中采取的是直线下沉，这样就不需要外界的驱动动力，而传统的冷凝器还由于冷凝通道为弯曲结构，因此阻力较大，需要通过单独的外界动力。相比传统空调设备，本发明更加节约能源。本发明的优点在于能效比相比于传统的中央空调高4-5倍，结构简单，节约能源，可灵活运用在高层建筑中，管道布设量少，热交换时，吸热和放热均匀。
图1为本发明的整体结构示意图。图2为蒸发器的结构示意图。图3为冷凝器的结构示意图。图4为轴流式压气机的进气方向示意图。图5为轴流式压气机的刨面结构示意图。图中的标号分别表示为11、压气装置；12、通气通道B ;13、冷凝器；14、喷淋器；15、蒸发器；16、通气通道A ;17、过气通道；18、喷淋水泵；1、蒸发通道；2、过热通道；111、冷凝通道；222、过冷通道，112、转轴，113、静置叶片，114、外壳体，115、驱动电机，116、工作叶片。
具体实施例方式实施例一
如图1-5所示。本发明设计的用于高层建筑并利用重力的低阻力空调设备，按照图1中所示的结构图，取一根过气直段管A，将过气直段管A沿着高楼的外墙壁设置，将其设置成与底面垂直的角度为最佳，根据施工情况，可适当调整你斜度。然后将压气装置11放置在过气直段管A内，压气装置11可为轴流式压气机或者空压机。或先组织好过气直段管A内的蒸发器和压气装置、以及喷淋器，再按照上述方法安装在高楼上。通过观察长期以来采集的实验数据，我们发现现有的中央空调中的压缩气体压缩冷媒的设备基本上采用活塞式压气机来实现气体增压。而在飞机和其他大型运输工具中一般利用动力式压气机来实现气体增压，例如燃气轮机中的轴流式压气机便是，它是靠高速旋转的叶片对气体作功来实现气流的压缩增压的。要使气体增压，就是使单位容积内气体的分子数目增加，或让在气流中气体的分子彼此之间的距离靠近，就可以达到提高气体压力的目的。而传统的中央空调中的中央空调中的能效是很低的，能源的有效利用只达到16%，最多达到20%。而轴流式压气机是利用高速旋转的动叶对气体作功，把转动轴上的机械能转化为气流的动能和压力能，让气流增压，故通常又把它们称为叶片式压气机。它们的特点供气压力相对来说低一些，但供气量却比较大，而且是连续稳定的。轴流式压气机的空气流量可以做得很大，而且多级轴流式压气机的效率又比较高，一般为84% 89%，因此在近代大功率燃气轮机中，都毫无例外地采用多级轴流式压气机来压缩气体。由于现在的中央空调的设计基本在室内，因此现有的轴流式压气机不能适应现有的中央空调设计，而为了增加其能效比，本发明根据现有的轴流式压气机作出相应的设计，将其应用在中央空调系统中，以增加整个中央空调的能效比。因此本发明包括上述轴流式压气机或者空压机 。为了适应中央空调的设计，一般传统的轴流式压气机采用燃气产生动能，即设计技术难度系数高而成本投入也是巨大的，为此，本发明对现有的轴流式压气机做了如下改造
轴流压气机包括转子和静子，转子主要由转轴112和安装在转轴上的工作叶片116构成，其中转轴与驱动电机115连接并在驱动电机的驱动下转动，静子主要由外壳体114和安装在外壳体上的静置叶片113构成，静置叶片位于相邻工作叶片之间，一排转子叶片和一排静子叶片组成一级增压级。轴流式压气机的外壳体114和过气直段管A之间采用密封方式连接，一般采用隔热材料填充或直接与过气直段管A内壁做成一个整体。该区有的过气直段管A可外包隔音材料，以减少噪音。所述增压级的数目为3-5。—般的轴流式压气机采用20级左右的增压级，因此其成本投入巨大，且占地面积也是特别大的，而本发明即采用3-5个数目的增压级即可满足压缩气体的需求。而且本发明采用电机的驱动方式来驱动转轴旋转，这样其能效比能更高，电能能更好的转化为转轴转动的动能，且技术要求相对来说低。电机一般采用变频驱动的方式，可根据后期的调节来调节轴流式压气的运转速度。为了适应轴流式压缩机的进气方式，本发明还包括沿建筑物高度方向设置的过气直段管A，所述压气装置11位于过气直段管A内，过气直段管A的一端开口、另一端封闭。这样轴流式压缩机即放置在过气直段管A内，其过气直段管A内的气体可直上到达轴流式压气机的进气口，中间不需要再设置其他驱动气体流动的装置，如驱动风机。所述过气直段管A的封闭端与压气装置11之间设置有蒸发器15，蒸发器15与压气装置11之间设置有喷淋器14，压气装置11的进气口位于蒸发器15的正上方。本发明将压气装置11的进气口位于蒸发器15的正上方，例如轴流式压气机放置在蒸发器15的正上方，且他们都是位于过气直段管A中，这样冷媒在蒸发器处蒸发后，随着过气直段管A的路径直流向上，中间没有任何阻力，可实现高效的上升速度，能快速的将冷媒气送达到轴流式压气机处。根据上述结构描述，现在具体的说明本发明的工作过程首先，使用喷淋器将喷淋器中的液态冷媒喷出，使得液态冷媒转变为细微的冷媒颗粒，冷媒颗粒此时位于蒸发器的上方，在重力的作用下，向着蒸发器的方向流动，流经蒸发器表面后，由于蒸发器内部的蒸发通道和冷媒颗粒进行热交换，冷媒颗粒吸收热量，冷媒颗粒变为气态冷媒，此时气态冷媒沿着背向底面的方向移动，即朝着轴流式压气机的方向流动。由于气态冷媒的流动方向为直线只受过气直段管A的左右限制，因此可达到上升过程无阻力的效果，直达轴流式压缩机的进气口处。最后在轴流式压缩机的压缩下，进行下级的冷凝处理。根据上述工作过程的描述，因此本发明还需要进行冷凝处理，为此本发明还包括与过气直段管A开口端连接的过气通道17，过气通道17远离过气直段管A的一端连接有过气直段管B，过气直段管B的一端开口、另一端封闭，且过气直段管B内设置有冷凝器13。由于需要进行冷凝处理，因此气态的冷媒需要转变为液态的冷媒，因此，一般的过气通道17为弯曲向下的管道，即指向地面弯曲的管道。当上述过气通道17弯曲向底面方向后，与过气直段管B连通，过气直段管B内还设置有喷淋水泵18，喷淋水泵18位于冷凝器13和过气直段管B的封闭端之间，喷淋水泵18与喷淋器14连通，通过喷淋水泵18与喷淋器14连通后，将冷媒行之闭合的循环回路。其中，气体的冷媒在被轴流式压气机压缩后，当其到达冷凝器处，在冷凝器的作用下，进行冷凝处理，其气体冷媒放热变为液态冷媒，在重力的作用下向着底面方向落下，最后到达过气直段管B的封闭端，并存储在过气直段管B的封闭端，通过喷淋水泵18将液态冷媒连通到蒸发器处，进行再次吸热循环，这样既可将轴流式压气机的能源转化为制冷制热的能源。
—般的，为了配合上述结构，方便进行热交换处理，所述蒸发器15为板式热交换器，板式热交换器包括若干用于蒸发液态冷媒的蒸发通道I和若干用于通入外界热源的过热通道2，蒸发通道I和过热通道2互相紧贴并隔离，其中蒸发通道I的开口方向指向喷淋器14。所述过热通道2的轴线和蒸发通道I的轴线互相垂直；过热通道2的两端均连接有通气通道A16。蒸发器还可以采用下列这种方式进行热交换处理
所述蒸发器15为管道阵列式蒸发器，管道阵列式蒸发器包括若干个层叠的过热盘管；过热盘管的层叠方向由喷淋器14指向地面或者过热盘管的层叠方向为水平方向。根据上述板式热交换器的构成，本发明在实施时，喷淋器落处的液态冷媒在重力的作用下流到蒸发通道I内，由于蒸发通道I和过热通道2互相紧贴并隔离，此时对过热通道2通入热量较高的媒介，使得其媒介的热量可以快速的传递到蒸发通道I内，蒸发通道I内的冷媒即可瞬间变为气态冷媒，以达到无阻力上升的目的。而较于传统的蒸发器而言，本发明的蒸发通道为开发式的通道，其管道面大，相比于传统的毛细血管内的蒸发器，其蒸发通道的蒸发效果更佳明显，而在冷媒传输过程中采取的是直线上升和直线下沉，这样就不需要外界的驱动动力，而传统的蒸发器还由于蒸发通道为弯曲结构，因此阻力较大，需要通过单独的外界动力。相比传统空调设备，本发明更加节约能源。一般的，为了配合上述结构，方便进行热交换处理，所述冷凝器13为板式热交换器，板式热交换器包括若干用于冷凝汽态冷媒的冷凝通道111和若干用于通入外界冷源的过冷通道222，冷凝通道111和过冷通道222互相紧贴并隔离，其中冷凝通道111的走向与过气直段管B的走向一致。冷凝器还可以采用下列这种方式进行热交换处理
所述过冷通道222的轴线和冷凝通道111的轴线互相垂直；过冷通道222的两端均连接有通气通道B12。所述冷凝器13为管道阵列式冷凝器，管道阵列式冷凝器包括若干个层叠的过冷盘管；过冷盘管的层叠方向与过气直段管B的走向一致或者过冷盘管的层叠方向与过气直段管B的走向垂直。同理，根据上述板式冷凝器的构成，本发明在实施时，轴流式压气机压缩后的气态冷媒变重，在过气直段管B的导向下、和在重力的作用下，自动向着地面方向，即液态冷媒在重力的作用下流向过气直段管B的封闭端，当其到达冷凝器所在位置时，由于冷凝通道111和过冷通道222互相紧贴并隔离，冷凝通道111两端为开口的，在过冷通道内的冷介质作用下，气态冷媒与其进行热交换，气态冷媒冷凝为液态，在重力的作用下，继续沿着冷凝通道111向下流动，最后形成股状液态冷媒，最后汇集到过气直段管B的封闭端。股状液态冷媒在重力作用下，以达到无阻力下沉的目的。而较于传统的冷凝器而言，本发明的冷凝通道111为开发式的通道，其管道面大，相比于传统的毛细血管内的冷凝器，其冷凝通道111的冷凝效果更佳明显，而在冷媒传输过程中采取的是直线下沉，这样就不需要外界的驱动动力，而传统的冷凝器还由于冷凝通道111为弯曲结构，因此阻力较大，需要通过单独的外界动力。相比传统空调设备，本发明更加节约能源。实施例2本实施例与实施例1的区别在于:依照上述设置后，当只采用轴流式压气机作为压缩气体的设备，同时采用上述板式冷凝器和板式热交换器作为蒸发器时，蒸发器与轴流式压缩机中间的区域为直管段，我们将其与传统的中央空调设备对比后，检测到如下数据:
权利要求
1.轴流式压气式的空调设备，其特征在于:包括压气装置(11)，所述压气装置(11)为轴流式压气机或者空压机。
2.根据权利要求1所述的轴流式压气式的空调设备，其特征在于:轴流压气机包括转子和静子，转子主要由转轴(112)和安装在转轴上的工作叶片(116)构成，其中转轴与驱动电机(115)连接并在驱动电机的驱动下转动，静子主要由外壳体(114)和安装在外壳体上的静置叶片(113)构成，静置叶片位于相邻工作叶片之间，一排转子叶片和一排静子叶片组成一级增压级。
3.根据权利要求1所述的轴流式压气式的空调设备，其特征在于:还包括沿建筑物高度方向设置的过气直段管A，所述压气装置(11)位于过气直段管A内，过气直段管A的一端开口、另一端封闭。
4.根据权利要求3所述的轴流式压气式的空调设备，其特征在于:所述过气直段管A的封闭端与压气装置(11)之间设置有蒸发器(15)，蒸发器(15)与压气装置(11)之间设置有喷淋器(14)，压气装置(11)的进气口位于蒸发器(15)的正上方。
5.根据权利要求4所述的轴流式压气式的空调设备，其特征在于:还包括与过气直段管A开口端连接的过气通道(17)，过气通道(17)远离过气直段管A的一端连接有过气直段管B，过气直段管B的一端开口、另一端封闭，且过气直段管B内设置有冷凝器(13)。
6.根据权利要求5所述的轴流式压气式的空调设备，其特征在于:过气直段管B内还设置有喷淋水泵(18)，喷淋水泵(18)位于冷凝器(13)和过气直段管B的封闭端之间，喷淋水泵(18)与喷淋器(14)连通。
7.根据权利要求4-6中任意一项所述的轴流式压气式的空调设备，其特征在于:所述蒸发器(15)为板式热交换器，板式热交换器包括若干用于蒸发液态冷媒的蒸发通道(I)和若干用于通入外界热源的过热通道(2)，蒸发通道(I)和过热通道(2)互相紧贴并隔离，其中蒸发通道(I)的开 口方向指向喷淋器(14)。
8.根据权利要求7所述的轴流式压气式的空调设备，其特征在于:所述过热通道(2)的轴线和蒸发通道(I)的轴线互相垂直；过热通道(2)的两端均连接有通气通道A (16)。
9.根据权利要求4-5中任意一项所述的轴流式压气式的空调设备，其特征在于:所述蒸发器(15)为管道阵列式蒸发器，管道阵列式蒸发器包括若干个层叠的过热盘管；过热盘管的层叠方向由喷淋器(14)指向地面或者过热盘管的层叠方向为水平方向。
10.根据权利要求5-6中任意一项所述的轴流式压气式的空调设备，其特征在于:所述冷凝器(13 )为板式热交换器，板式热交换器包括若干用于冷凝汽态冷媒的冷凝通道(111)和若干用于通入外界冷源的过冷通道(222)，冷凝通道(111)和过冷通道(222)互相紧贴并隔离，其中冷凝通道(111)的走向与过气直段管B的走向一致。
11.根据权利要求10所述的轴流式压气式的空调设备，其特征在于:所述过冷通道(222)的轴线和冷凝通道(111)的轴线互相垂直；过冷通道(222)的两端均连接有通气通道B (12)。
12.根据权利要求5-6中任意一项所述的轴流式压气式的空调设备，其特征在于:所述冷凝器(13)为管道阵列式冷凝器，管道阵列式冷凝器包括若干个层叠的过冷盘管；过冷盘管的层叠方向与过气直段管B的走向一致或者过冷盘管的层叠方向与过气直段管B的走向垂直。
全文摘要
本发明公开了轴流式压气式的空调设备，包括压气装置，所述压气装置为轴流式压气机或者空压机。本发明的优点在于能效比相比于传统的中央空调高4-5倍，结构简单，节约能源，可灵活运用在高层建筑中，管道布设量少，热交换时，吸热和放热均匀。
文档编号F04D29/32GK103075766SQ201310036438
公开日2013年5月1日 申请日期2013年1月31日 优先权日2013年1月31日
发明者宋道胜 申请人:宋道胜