CN103062971B - 一种吸附式太阳能冰箱 - Google Patents

Abstract

一种吸附式太阳能冰箱，包括吸附床、百叶窗、热管冷却系统、冷凝器、蒸发/蓄冷器、储液器、保温箱、控制器和相应管道及附件组成，设有为控制器、微型马达、切换阀和工质分配阀提供电源的太阳能光伏电池板，是一种能够一天执行多个制冷循环的吸附式太阳能冰箱。热管冷却系统包括装配于吸附床内部的热管蒸发段、装配于吸附床外上方的热管冷却段和热管工质循环回路，热管冷却段高于热管蒸发段的最高点；热管工质循环回路包括工质收集器、热管储液器、工质分配阀及其之间的连接管路组成；实现了吸附床冷却的全天候运行。该冰箱具有结构简单、制冷密度大、运行可靠、全太阳能驱动和控制的特点，并具有吸附床和蒸发/蓄冷器的双重蓄冷功能，是一款实用性好、成本低廉的太阳能冰箱。

Description

一种吸附式太阳能冰箱

技术领域

本发明涉及一种固体吸附式太阳能冰箱，特别涉及一种可以连续制冷的吸附式太阳能冰箱；属于固体吸附制冷技术领域。

背景技术

太阳能是一种绿色环保的、取之不尽用之不竭的能源。在太阳能热利用方面已经有成熟的技术和产品，但是在制冷方面，特别是太阳能冰箱还没有可广泛推广和应用的成熟产品。太阳能驱动冰箱的方式主要有两种，一种是光电驱动，一种是热驱动。光电驱动冰箱采用光伏电池把光能转变为电能，然后用电驱动压缩机或者半导体制冷获取低温，结构简单，体积较小，但是，效率低，且制造成本很高，难以在家用冰箱中普及和应用。热驱动冰箱是以太阳光热驱动吸收或者吸附式制冷装置获得低温，具有热效率高、制造成本低的优点。固体吸附式太阳能冰箱是利用固体吸附剂对制冷剂蒸汽的吸附作用导致液体制冷剂蒸发而获取低温的，相对吸收式太阳能冰箱制冷性能系数高，因而具有很高的实用价值。

由于吸附式制冷在用于太阳能冰箱时的优势，有关吸附式太阳能冰箱的研究成果较多。中国专利(02110912.5)公开了一种整体无阀结构的吸附式太阳能冰箱，该冰箱的吸附床通过管道直接与冷凝器及放在装水的冰槽中的蒸发器相连，通过蓄冰的方法储存冷量，整个系统不设切换阀门，运行可靠性较高，但是，该冰箱一天只能最多执行一个制冷循环，即白天解吸冷凝，晚上吸附制冷，制冷连续性差，制冷可靠性差，实用性较低。中国专利(201110130488.6)公开了一种带有蓄热器和辅助蒸汽压缩式制冷的太阳能冰箱，采用热管装置对吸附床进行加热与冷却，传热效率高提高，能够全天候运行，制冷可靠性较高，但是系统过于复杂，成本高，市场竞争力较低，同时，该冰箱的光热制冷系统只能间歇式运行，一天只能执行一个制冷循环。

发明内容

本发明的任务在于提供一种能够一天执行多个制冷循环的吸附式太阳能冰箱，该冰箱具有结构简单、制冷密度大、运行可靠、全太阳能驱动和控制的特点。

为实现发明任务，其技术解决方案是：

一种吸附式太阳能冰箱，包括吸附床、百叶窗、热管冷却系统、冷凝器、蒸发/蓄冷器、储液器、保温箱、控制器和相应管道及附件组成。吸附床内填充有吸附剂。吸附床、冷凝器和蒸发/蓄冷器依次通过管道相连通，冷凝器与蒸发/蓄冷器之间设有切换阀，切换阀与蒸发/蓄冷器之间设有储液器，蒸发/蓄冷器和储液器均装配于保温箱内。切换阀的开关由控制器控制。吸附床与热管冷却系统之间通过热管蒸发段相联接，并与吸附床外壳之间采用密封焊接。

所述的吸附床同时也是集热器，吸附床通过换热表面上的吸热涂层直接从太阳光照中吸收热量用于加热吸附剂实现解吸再生。在吸附床面对太阳光照方向上间隔一定距离装有百叶窗，通过控制百叶窗的开关实现吸附床是否获得太阳光照加热。百叶窗的开关由控制器控制、微型马达驱动。

所述的热管冷却系统包括装配于吸附床内部的热管蒸发段、装配于吸附床外上方的热管冷却段和热管工质循环回路，热管冷却段的装配位置高于热管蒸发段的最高点。热管工质循环回路由工质收集器、工质收集管、热管储液器、工质分配阀和工质分配管依次密封连接而成。工质收集器由倒立的喇叭形管件和工质收集管组成，喇叭形管件的喇叭口倒立于热管冷却段的底部并与管壁密封焊接，保证热管冷却段产生的液体热管工质不会沿着管壁直接流入热管蒸发段，而是通过工质收集管进入热管储液器，工质收集管密封焊接于喇叭形管件与热管冷却段形成的空腔底部。喇叭形管件的中心是热管工质蒸汽的流通通道，保证热管工质蒸汽能够从热管蒸发段顺利流入热管冷却段。热管储液器与工质分配管之间设有工质分配阀，用于控制热管工质的循环，工质分配阀的开关由控制器控制。工质分配管密封焊接于热管蒸发段的顶部。热管冷却段上装有散热翅片。热管工质循环回路用于收集来自于热管冷却段的液体热管工质并通过工质分配阀分配于热管蒸发段，实现吸附床冷却时热管工质能够顺利实现热管蒸发段和热管冷却段之间的循环流动，从而把热量从吸附床传递到大气中，而当吸附床加热时，工质分配阀能够迅速切断热管蒸发段和热管冷却段之间的工质循环，从而杜绝热量从吸附床大量散失。

所述的热管冷却段面向阳光一侧上方装有遮阳板，遮阳板上镶嵌有太阳能光伏电池板。太阳能光伏电池板为控制器、微型马达、切换阀和工质分配阀提供电源，多余的电能由小型蓄电池储存。

所述的冷凝器上装有散热翅片，冷凝器安装在吸附床的背光侧。

所述的保温箱中设有的蒸发/蓄冷器同时具有蒸发器和蓄冷器的功能。

附图说明

图1为本发明中一种吸附式太阳能冰箱系统结构原理示意图。

下面结合附图对本发明进行说明：

具体实施方式

参看图1，一种吸附式太阳能冰箱，包括吸附床2、百叶窗1、热管冷却系统、冷凝器8、蒸发/蓄冷器6、储液器4、保温箱5、控制器19和相应管道及附件组成。吸附床2内填充有吸附剂。吸附床2、冷凝器8和蒸发/蓄冷器6依次通过管道相连通，冷凝器8与蒸发/蓄冷器6之间设有切换阀7，切换阀7与蒸发/蓄冷器6之间设有储液器4，蒸发/蓄冷器6和储液器4均装配于保温箱5内。切换阀7的开关由控制器19控制。吸附床2与热管冷却系统之间通过热管蒸发段3相联接，并与吸附床2外壳之间采用密封焊接。

上述的吸附床2同时也是集热器，吸附床2通过换热表面上的吸热涂层直接从太阳光照中吸收热量用于加热吸附剂实现解吸再生。在吸附床2面对太阳光照方向上间隔一定距离装有百叶窗1，通过控制百叶窗1的开关实现吸附床2是否获得太阳光照加热，百叶窗1通过支架固定在吸附床2上。百叶窗1的开关由控制器19控制、微型马达20驱动。

上述的热管冷却系统包括装配于吸附床2内部的热管蒸发段3、装配于吸附床2外上方的热管冷却段15和热管工质循环回路，热管冷却段15的装配位置高于热管蒸发段3的最高点。热管工质循环回路由工质收集器、工质收集管12、热管储液器11、工质分配阀10和工质分配管9依次密封连接而成。工质收集器由倒立的喇叭形管件13和工质收集管12组成，喇叭形管件13的喇叭口倒立于热管冷却段(15)的底部并与管壁密封焊接，保证热管冷却段15产生的液体热管工质不会沿着管壁直接流入热管蒸发段3，而是通过工质收集管12进入热管储液器11，工质收集管12密封焊接于喇叭形管件13与热管冷却段15形成的空腔底部。喇叭形管件13的中心是热管工质蒸汽的流通通道，保证热管工质蒸汽能够从热管蒸发段3顺利流入热管冷却段15。热管储液器11与工质分配管9之间设有工质分配阀10，用于控制热管工质的循环，工质分配阀10的开关由控制器19控制。工质分配管9密封焊接于热管蒸发段3的顶部。热管冷却段15上装有散热翅片14。热管工质循环回路用于收集来自于热管冷却段15的液体热管工质并通过工质分配阀10分配于热管蒸发段3，实现吸附床2冷却时热管工质能够顺利实现热管蒸发段3和热管冷却段15之间的循环流动，从而把热量从吸附床2传递到大气中，而当吸附床2加热时，工质分配阀10能够迅速切断热管蒸发段3和热管冷却段15之间的工质循环，从而杜绝热量从吸附床2大量散失。

上述的热管冷却段15面向阳光一侧上方装有遮阳板18，遮阳板18上镶嵌有太阳能光伏电池板17。太阳能光伏电池板17为控制器19、微型马达20、切换阀7和工质分配阀10提供电源，多余的电能由小型蓄电池储存。遮阳板18与吸附床2和热管冷却系统之间通过支架组件16固定。

上述的冷凝器18上装有散热翅片，冷凝器18安装在吸附床2的背光侧。

上述的保温箱5中设有的蒸发/蓄冷器6同时具有蒸发器和蓄冷器的功能。

参看图1，一种吸附式太阳能冰箱的工作原理和工作过程大致如下：

白天早晨太阳升起时，控制器19控制切换阀7和工质分配阀10关闭，此时，百叶窗1处于打开状态，吸附床2被加热而解吸，制冷剂蒸汽流入冷凝器8被冷凝成液体并存储于冷凝器8中；吸附床2的温度上升到一定数值以上并保持一段时间后，吸附床2解吸结束，控制器19控制百叶窗1关闭、工质分配阀10打开，吸附床被冷却，延时一段时间后，打开切换阀7，液体制冷剂流入储液器4和蒸发/蓄热器6，吸附床2吸附制冷剂蒸汽，蒸发/蓄冷器6内的制冷剂蒸发制冷；当吸附床2的温度降低到一定数值以下并保持一段时间后，吸附床2吸附过程结束，完成一个制冷循环，然后，控制器19依次控制工质分配阀10和切换阀7关闭、百叶窗打开，进行下一个制冷循环。如此以来实现了一天多个制冷循环。白天制冷循环获得的制冷量除了供保温箱5冷却物品使用外，多余的由蒸发/蓄冷器6储存于保温箱5内。当太阳落下，夜晚降临时，控制器19控制百叶窗1和工质分配阀10打开，吸附床进行冷却，可以根据保温箱5内的温度变化情况来确定切换阀7是否打开，是否使吸附床2进行吸附制冷过程，从而实现了吸附床2和蒸发/蓄冷器6的双重蓄冷。

Claims (3)

1.一种吸附式太阳能冰箱，包括吸附床(2)、百叶窗(1)、热管冷却系统、冷凝器(8)、蒸发/蓄冷器(6)、储液器(4)、保温箱(5)、控制器(19)和相应管道及附件组成；吸附床(2)内填充有吸附剂；吸附床(2)、冷凝器(8)和蒸发/蓄冷器(6)依次通过管道相连通，冷凝器(8)与蒸发/蓄冷器(6)之间设有切换阀(7)，切换阀(7)与蒸发/蓄冷器(6)之间设有储液器(4)，蒸发/蓄冷器(6)和储液器(4)均装配于保温箱(5)内；切换阀(7)的开关由控制器(19)控制；吸附床(2)与热管冷却系统之间通过热管蒸发段(3)相联接，并与吸附床(2)外壳之间采用密封焊接；热管冷却系统包括装配于吸附床内部的热管蒸发段(3)、装配于吸附床(2)外上方的热管冷却段(15)和热管工质循环回路，热管冷却段(15)的装配位置高于热管蒸发段(3)的最高点；热管工质循环回路由工质收集器、热管储液器(11)、工质分配阀(10)和工质分配管(9)依次密封连接而成；工质收集器由倒立的喇叭形管件(13)和工质收集管(12)组成，喇叭形管件(13)的喇叭口倒立于热管冷却段(15)的底部并与管壁密封焊接；工质收集管(12)密封焊接于喇叭形管件(13)与热管冷却段(15)形成的空腔底部；工质分配管(9)密封焊接于热管蒸发段(3)的顶部；热管储液器(11)与工质分配管(9)之间设有工质分配阀(10)，工质分配阀(10)的开关由控制器(19)控制，热管冷却段(15)上装有散热翅片(14)；热管冷却段(15)面向阳光一侧上方装有遮阳板(18)，遮阳板(18)上镶嵌有太阳能光伏电池板(17)。 

2.如权利要求1所述一种吸附式太阳能冰箱，其特征在于：吸附床面对太阳光照方向上间隔一定距离装有百叶窗，百叶窗的开关由控制器控制、微型马达驱动。 

3.如权利要求1所述一种吸附式太阳能冰箱，其特征在于：设有为控制器、微型马达、切换阀和工质分配阀提供电源的太阳能光伏电池板。