CN103791577B - 一种微型气流冷却箱的制冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微型气流冷却箱的制冷系统，旨在提供一种不需要化学原料、不需要压缩机、造价低、耗电量小、无污染、只需要一个柜体的制冷系统。本系统包括气流循环制冷系统和智能控制系统。其利用冰晶罐交换器中冰晶蓄冷的相变释放冷量维持冷却气囊的低温和对通入气流进行冷量交换；通过冷却过度管减慢气流速度，促使气流可以得到二次充分冷却；通过温度传感器将信号传递到温控开关，温控开关可以控制进气扇和排气扇开启和关闭，同时信号传递到蜂鸣器，蜂鸣器发出音乐，提示更换冰晶罐交换器，从而实现日常维护智能化；通过智能开关可根据室内的温度及时调整进气扇和排气扇的转速，从而调节室内温度。

Description

一种微型气流冷却箱的制冷系统

技术领域

本发明涉及一种空调系统，尤其涉及一种微型气流冷却箱的制冷系统。

背景技术

中华人民共和国国务院制定的《消耗臭氧层物质管理条例》以从2010年6月1日起施行。为了保护臭氧层和生态环境，保障人体健康，全社会都在关注节能减排。科学家说认识新能源和正确地运用能源，就意味着认识通往未来的路。目前资源与能源问题日益严重，在保证舒适、健康要求的同时，如何有效且合理地分配，利用资源，减少常规能源消耗成为人们不得不面对的问题。近年来国内市场经济飞速发展，企业、行业的内部结构在不断变化，市场竞争激烈，受市场供求关系的影响，中国空调行业发展迅速，新型智能化空调占领市场，其容量巨大。而现有空调虽在外观上千变万化，但仍然改变不了“化学制冷、制热”的本质属性，加之现有空调耗电量大，生产制造成本高，在安装和实用过程中也存在一些问题，比如说外机在使用过程中会向环境转移大量的热量。不符合节能减排、环保的要求。

发明内容

为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种微型气流冷却箱的制冷系统，具备不需要化学原料、不需要压缩机、造价低、耗电量小、无污染、只需要一个柜体的优点。

本发明的微型气流冷却箱的制冷系统，包括气流循环制冷系统和智能控制系统。其中气流循环制冷系统包括：进气扇、进气扇管道、导风管、气流冷却箱、气流冷却箱保温门、第一冷却气囊、冷却过度管、第二冷却气囊、气囊支架、第一冰晶罐交换器、第二冰晶罐交换器、排气管、排气扇管道、排气扇；所述的气流冷却箱的一侧设有气流冷却箱保温门；所述的进气扇管道的一端与进气扇连接，另一端通过导风管与第一冷却气囊连接；第一冷却气囊、冷却过度管和第二冷却气囊顺序连接，并分别用气囊支架将两个冷却气囊固定在气流冷却箱内；第二冷却气囊通过排气管与连接在气流冷却箱另一侧端部的排气扇管道的一端连接；所述排气扇管道的另一端与排气扇连接；所述第一冷却气囊和第二冷却气囊内分别放置第一冰晶罐交换器和第二冰晶罐交换器，且横向平行置于冷却气囊中；所述冰晶罐交换器为圆管式筒体，其内部按照并排方向分布有两端互相连通的小管，且小管的外壁与筒体的底板和顶板连接处均密封无泄漏，冰晶罐交换器内盛有冰晶块。

所述的智能控制系统包括：冷却箱温度传感器、温控开关、蜂鸣器、智能开关、室内温度传感器；在所述冷却过度管的外壁装有温度传感器，在气流冷却箱外侧设置有温控开关和蜂鸣器；冷却箱温度传感器的信号输出端与温控开关及蜂鸣器的信号输入端连接；当温度传感器测得气流冷却箱内的温度达到设定读数时，温度传感器将信号传递到温控开关，温控开关将进气扇和排气扇关闭，系统停止工作，同时信号传递到蜂鸣器，蜂鸣器发出音乐，提示更换冰晶罐交换器；当气流冷却箱内的温度在设定读数范围内，温控开关智能化打开进气扇和排气扇；所述气流冷却箱的外侧设置有智能开关和室内温度传感器；所述室内温度传感器的信号输出端与智能开关的信号输入端连接；智能开关分别与进气扇和排气扇连接；智能开关可根据室内的温度及时调整进气扇和排气扇的转速。

更进一步的，所述冷却过度管设有管式气流缓冲器，平行置于冷却过度管内；所述管式气流缓冲器内一端设有蜂窝板，中部设有阻风轮，另一端设有多棱缓冲板；所述蜂窝板上分布有通透的气孔；所述阻风轮是用不锈钢薄板制作的空心轮体，在阻风轮中心有一个两端相导通的孔；所述在阻风轮的外圆与管式气流缓冲器内壁之间有适当的距离，作为气流通道；所述多棱缓冲板的凸棱处均匀分布若干相通透的小孔；所述气流缓冲器的主要功能是用来阻击流进来的空气，从而让空气在冷却过度管内暂时缓慢运动，使得管内的空气形成曲线流向，延长流程，再通入第二冷却气囊，从而达到充分制冷的效果。

更进一步的，所述冷却气囊和冰晶罐交换器均采用不锈钢薄板制作；所述气流冷却箱的内桶体材料均为玻璃钢制作，可以防止冷却箱配套装置长期与冷却气流接触而生锈。所述内桶体外层覆盖有保温层，防止与外界有冷热交换；所述外露管道和入墙管道选择材料为PVC管，管体外层覆盖有保温层。

更进一步的所述气流冷却箱的顶部内壁设有微型风扇，主要是为了控制和延缓冷却气囊和气流冷却箱的温度上升。

更进一步的，所述气流冷却箱的高400mm,长650mm,厚300mm。所述冷却气囊的内径150mm,长200mm。所述冰晶罐交换器的直径为140mm,长为150mm。所述冷却气囊的内部与冰晶罐交换器的外壁的空隙处，也作为气流冷热交换的空间。

更进一步的，所述第一冷却气囊和第二冷却气囊分别设置有气囊盖板，主要用于更换冰晶罐交换器。

更进一步的，所述进气扇管道端口安装有滤网，可以防止物体被吸进去，确保了系统工作的安全性。所述排气扇管道端口安装有导风板，使用时可以调整

冷却空气的制冷方向。

本发明的有益效果如下：

1.本发明通过气流循环，完成对空气的两次充分冷却，制冷效果好，通过智能开关可以实现整个制冷过程和日常维护的智能化，与现有空调相比较，现有空调是用化学液体结合压缩机形成制冷，本发明是不需要任何化学原料，更不需要用压缩机，只需通过冰晶罐交换器释放冷量和微型风扇的配合完成制冷，对环境不造成任何污染，属于环保系列空调。

2.本发明通过冰晶罐交换器耦合气流循环装置，形成气流冷却系统，在系统运行过程中，利用蓄冷材料冰晶块的相变释放冷量以及微型风扇的配合维持冷却箱的低温，从而保证了气流循环制冷的要求，相变冷却系统是家用制冷的好帮手，同时也适用于宾馆的客房，其优点是造价低，也无需消耗额外的能源，使用方便，经济环保。

3.与现有空调相比，现有空调一般是两台机组配合工作，从而达到制冷，使用时耗电量大，存在能源与环保问题。本发明在设计过程中只需要一个柜体，其进气扇管道功率40W，排气扇管道功率50W，微型风扇功率25W，总用电量是115W，可以节约用电百分之五十以上，属于节能环保系列空调。现有普通空调的生产消耗大量的贵金属材料，而金属材料的价格高，使得空调的生产成本增高。本发明的一种微型气流冷却箱的制冷系统生产总成本不超过400圆，能节约生产成本费用百分之六十五以上，属于节约型空调。

附图说明

图1为本发明的主视图

图2(a)、图2(b)为本发明的气流冷却箱的内部结构图

图3为本发明的气流冷却箱的右侧内部构造图

图4(a)为本发明气流缓冲器的蜂窝板

图4(b)为气流缓冲器的多棱缓冲板

图4(c)为冷却过度管与气流缓冲器的组合图

图5（a）、图5（b）分别为第一冷却气囊与第一冰晶罐交换器的结构图

图5（c）、图5（d）分别为第二冷却气囊与第二冰晶罐交换器的结构图

图6为本发明的系统主要装置分布图

图7为本发明的系统工作流程图

图中：智能开关1、气流冷却箱2、导风管3、气囊支架4、蜂鸣器5、室内温度传感器6、排气管7、第一冷却气囊8、冷却箱温度传感器9、排气扇管道10、排气扇11、气流冷却箱保温门12、进气扇管道13、气流冷却箱支架14、气囊盖板15、微型风扇16、进气扇17、第二冷却气囊18、温控开关19、冷却过度管20、管式气流缓冲器21、滤网22、导风板23、蜂窝板201、多棱缓冲板202、阻风轮203、第一冰晶罐交换器231、第二冰晶罐交换器232。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明

如图1-3所示：一种微型气流冷却箱的制冷系统，其特征在于：包括气流循环制冷系统和智能控制系统。所述气流循环制冷系统包括，进气扇17、进气扇管道13、导风管3、气流冷却箱2、气流冷却箱保温门12、第一冷却气囊8、冷却过度管20、第二冷却气囊18、第一冰晶罐交换器231、第二冰晶罐交换器232、排气管7、排气扇管道10、排气扇11、冷却箱用支架14、气囊支架4。智能控制系统包括：冷却箱温度传感器9、温控开关19、蜂鸣器5、智能开关1、室内温度传感器6。

所述的气流冷却箱（2）的一侧设有气流冷却箱保温门（12）。所述气流冷却箱的高400mm,长650mm,厚300mm。所述气流冷却箱的一侧端部设有进气扇管道13。所述进气扇管道13的一端与进气扇17连接。所述进气扇管道13的另一端通过导风管3与第一冷却气囊8连接。所述第一冷却气囊8通过冷却过度管20与第二冷却气囊18连接。所述第二冷却气囊18通过排气管7与连接在气流冷却箱2另一侧端部的排气扇管道10一端连接。所述排气扇管道10的另一端与排气扇11连接。

所述在气流冷却箱内的冷却过度管20的外壁装有冷却箱温度传感器9，在气流冷却箱2外侧设置有温控开关19和蜂鸣器5，温度传感器9的信号输出端与温控开关19及蜂鸣器5的信号输入端连接。当冷却箱温度传感器9测得气流冷却箱内温度达到设定读数时，温度传感器9将信号传递到温控开关19，智能化关闭进气扇17和排气扇11，同时信号传递到蜂鸣器5，蜂鸣器5发出声音，提示更换冰晶罐交换器，当气流冷却箱内温度在设定读数范围内，温控开关19智能化打开进气扇17和排气扇11，这样就避免了气流无制冷地循环，从而节约能源。所述气流冷却箱的制冷系统在正常使用时配备四只冰晶罐交换器，存放在冰箱的冷冻柜里，气流冷却箱一次用两只，冰晶罐交换器大约能提供24小时左右的冷量。实验表明冰晶罐交换器的温度为-14度，在高效保温箱内任其自然变化，每2小时上升1度，如果与气流有热交换，每小时温度上升1度，如果系统24小时连续工作，那么冰晶罐交换器会因长时间冷热交换而失去释放冷量能力，为了有效控制气流冷却箱的温度，在冷却箱的顶部内壁设有辅助制冷装置微型风扇。

如图4(a)-(c)所示：所述冷却过度管20内设有管式气流缓冲器21，平行置于冷却过度管20内。所述管式气流缓冲器21内一端设有蜂窝板201，中部设有阻风轮203，另一端设有多棱缓冲板202。所述蜂窝板201上均匀分布有通透的小气孔。所述阻风轮203是用不锈钢薄板制作的空心轮体，在阻风轮203中心有一个两端相导通的孔。所述在阻风轮203的外圆与管式气流缓冲器21内壁之间有适当的距离，作为气流通道。所述多棱缓冲板202的凸棱处均匀分布若干相通透的小孔。所述气流缓冲器21的主要功能是用来阻击流进来的空气，从而让空气在冷却过度管20内暂时缓慢运动，使得管内的空气形成曲线流向，延长流程，再通入第二冷却气囊18，从而达到充分制冷的效果。

如图5(a)-(d)所示：所述冷却气囊的内径150mm,长200mm。所述冰晶罐交换器的直径为140mm,长为150mm。所述冰晶罐交换器放置在冷却气囊内。所述冷却气囊的内壁与冰晶罐交换器的外壁的空隙处，也作为气流冷热交换的空间。所述冷却气囊和冰晶罐交换器均用不锈钢薄板制作。所述第一冷却气囊8和第二冷却气囊18分别用气囊支架4固定在气流冷却箱2内，所述第一冷却气囊8和第二冷却气囊18分别设置有气囊口连有气囊盖15，主要用于更换冰晶罐交换器231、232。所述第一冷却气囊8和第二冷却气囊18内分别放置第一冰晶罐交换器231和第二冰晶罐交换器232，且横向平行置于冷却气囊中；所述冰晶罐交换器为圆管式筒体，其内部按照并排方向分布有两端互相连通的小管，且小管的外壁与筒体的底板和顶板连接处均密封无泄漏，冰晶罐交换器内盛有冷却水，经过冷冻后可变成冰晶块，当气流在这些互相连通的小管中运动过程中可以得到充分的冷量交换。

如图6—7所示系统工作时，首先打开气流冷却箱2的气流冷却箱保温门12，然后将第一冷却气囊8和第二冷却气囊18的气囊盖15打开，分别将冰晶罐交换器放置于气囊内，关闭气囊盖15，同时关闭气流冷却箱2的保温门12，再通过温控开关19使得进气扇管道13的风扇旋转抽气工作，排气扇管道10的风扇旋转排气工作。所述进气扇管道13，通过进气扇17从外界（房间或客厅）抽取空气，通入气流冷却箱2内的导风管3，进入第一冷却气囊8，经过冷却过度管20，再通入第二冷却气囊18，经过两次冷热交换后的气流已得到充分的冷却，再经排气管7通入排气扇管道10，将冷却气流输送到室内（房间或客厅）。所述进气扇17及进气扇管道13，排气扇11及排气扇管道10，在正常工况下，主要是完成室内气流的循环冷却。所述在气流冷却箱2的外侧装有室内温度传感器6，所述室内温度传感器6的信号输出端与智能开关1的信号输入端连接。所述智能开关1分别与进气扇17和排气扇11连接。所述智能开关1控制进气扇17和排气扇11的工作状态，通过室内温度传感器6测量出室内的温度低于某一设定值时，智能化关闭进气扇17和排气扇11，高于某一设定值时打开进气扇和排气扇。所述智能开关1可根据室内的温度及时调整进气扇17和排气扇11的转速。所述进气扇管道端口安装有滤网22，可以防止物体被吸进去，确保了系统工作的安全性。所述排气扇管道端口安装有导风板23，使用时可以调整冷却空气的制冷方向。

所述系统通过冰晶罐交换器耦合气流循环装置，形成气流冷却箱，在系统运行过程中利用冰晶罐交换器的相变释放冷量，所述气流冷却箱的制冷系统在正常使用时配备四只冰晶罐交换器，存放在冰箱的冷冻柜里，气流冷却箱一次用两只，冰晶罐交换器大约能提供24小时左右的冷量。实验表明冰晶罐交换器的温度为-14度，在高效保温箱内任其自然变化，每2小时上升1度，如果与气流有热交换，每小时温度上升1度，如果系统24小时连续工作，那么冰晶罐交换器会因长时间冷热交换而失去释放冷量能力，为了有效控制气流冷却箱的温度，在冷却箱的顶部内壁设有辅助制冷装置微型风扇16。微型气流冷却箱的制冷系统是家用室内制冷的好帮手，同时也适用于宾馆的客房，在相同的制冷效果情况下，本发明的空调系统比现有普通空调节约用电百分之五十以上，现有普通空调大部分都是化学液体结合压缩机制冷，属于强制快速制冷，使用一段时间，室内空气干燥。本发明的空调系统属于环保系列空调，制冷的风质轻柔、适宜，长时间使用，湿度适中，符合自然循环制冷。

如果一个房间平方面积为15平方米，高度为3米，这个房间或客厅的体积为45立方米。华东地区的夏天室内温度大约有两个月的时间持续在高温，温度为29—32度。所述冷却箱系挂壁式，夏季放置在冰箱冷冻柜里的冰晶罐交换器大约在-14度左右，将冰晶罐交换器放置在冷却气囊中，系统正常工作后排气扇管道每分钟的排气量是1.5立方米左右，进气扇管道的风量也是1.5立方米左右，那么在十分钟左右就可以让温度降至25度，十五分钟就可以让温度降至22度。由于通过对热气流的冷却，冷却气囊的温度会不断的升高，冰晶罐交换器也相对减弱相变释放冷量，逐渐失去制冷的作用，一段时间，大约在24小时左右更换冰晶罐交换器。

本发明系统总用电量是115W，其中进气扇管道为40W、排气扇管道为50W，微型风扇为25W，可以节约用电百分之五十以上，对环境不造成任何污染，采用的制造材料为不锈钢和玻璃钢。

以上所述仅是本发明的优选方式，应当指出;对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种微型气流冷却箱的制冷系统，包括气流循环制冷系统和智能控制系统，其特征在于：气流循环制冷系统包括：进气扇(17)、进气扇管道(13)、导风管(3)、气流冷却箱（2）、气流冷却箱保温门（12）、第一冷却气囊(8)、冷却过度管(20)、第二冷却气囊(18)、气囊支架（4）、第一冰晶罐交换器（231）、第二冰晶罐交换器(232)、排气管(7)、排气扇管道(10)、排气扇(11)；所述的气流冷却箱（2）的一侧设有气流冷却箱保温门（12）；所述的进气扇管道(13)的一端与进气扇(17)连接，另一端通过导风管(3)与第一冷却气囊(8)连接；第一冷却气囊(8)、冷却过度管(20)和第二冷却气囊(18)顺序连接，并分别用气囊支架（4）将两个冷却气囊固定在气流冷却箱(2)内；第二冷却气囊(18)通过排气管(7)与连接在气流冷却箱(2)另一侧端部的排气扇管道(10)的一端连接；所述排气扇管道(10)的另一端与排气扇(11)连接；所述第一冷却气囊(8)和第二冷却气囊(18)内分别放置第一冰晶罐交换器(231)和第二冰晶罐交换器（232），且横向平行置于冷却气囊中；所述冰晶罐交换器为圆管式筒体，其内部按照并排方向分布有两端互相连通的小管，且小管的外壁与筒体的底板和顶板连接处均密封无泄漏，冰晶罐交换器内盛有冰晶块；

智能控制系统包括：冷却箱温度传感器(9)、温控开关(19)、蜂鸣器(5)、智能开关（1）、室内温度传感器(6）；在所述冷却过度管(20)的外壁装有温度传感器（9），在气流冷却箱（2）外侧设置有温控开关(19)和蜂鸣器(5)；冷却箱温度传感器(9)的信号输出端与温控开关(19)及蜂鸣器(5)的信号输入端连接；当温度传感器(9)测得气流冷却箱(2)内的温度达到设定读数时，温度传感器(9)将信号传递到温控开关(19)，温控开关(19)将进气扇(17)和排气扇(11)关闭，系统停止工作，同时信号传递到蜂鸣器(5)，蜂鸣器(5)发出音乐，提示更换冰晶罐交换器；当气流冷却箱(2)内的温度在设定读数范围内，温控开关(19)智能化打开进气扇(17)和排气扇(11)；所述气流冷却箱（2）的外侧设置有智能开关（1）和室内温度传感器(6）；所述室内温度传感器(6）的信号输出端与智能开关（1）的信号输入端连接；智能开关（1）分别与进气扇（17）和排气扇（11）连接；智能开关（1）可根据室内的温度及时调整进气扇（17）和排气扇（11）的转速。

2.根据权利要求1所述一种微型气流冷却箱的制冷系统，其特征在于：所述冷却过度管(20)设有管式气流缓冲器(21)，平行置于冷却过度管(20)内；所述管式气流缓冲器(21)内一端设有蜂窝板(201)，中部设有阻风轮(203)，另一端设有多棱缓冲板(202)；所述蜂窝板(201)上分布有通透的气孔；所述阻风轮(203)是用不锈钢薄板制作的空心轮体，在阻风轮(203)中心有一个两端相导通的孔；所述阻风轮(203)的外圆与管式气流缓冲器(21)内壁之间有适当的距离，作为气流通道；所述多棱缓冲板(202)的凸棱处均匀分布若干相通透的小孔。

3.根据权利要求1或2所述的一种微型气流冷却箱的制冷系统，其特征在于：所述气流冷却箱（2）的顶部内壁设有微型风扇(16)。

4.根据权利要求3所述的一种微型气流冷却箱的制冷系统，其特征在于：所述气流冷却箱（2）的顶部内壁设有微型风扇(16)。

5.根据权利要求1或2所述的一种微型气流冷却箱的制冷系统，其特征在于：第一冷却气囊和第二冷却气囊分别设置有气囊盖板(15)，用于更换冰晶罐交换器。

6.根据权利要求1或2所述的一种微型气流冷却箱的制冷系统，其特征在于：进气扇管道（13）端口安装有滤网（22）；排气扇管道(10)端口安装有导风板（23）。