CN105910326A - 一种制冷剂自调节的吸附式制冷机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制冷剂自调节的吸附式制冷机，其包括：左工作腔、右工作腔及存储腔，左工作腔和右工作腔之间通过隔板隔开，存储腔位于左工作腔及右工作腔的下部，存储腔与左工作腔及右工作腔之间通过蒸发器托盘隔开；左工作腔中设置有：左吸附床、左冷凝器、左冷凝液收集器、左蒸发器及左腔抽气管；右工作腔中设置有：右吸附床、右冷凝器、右蒸发器、右冷凝液收集器及右腔抽气管；存储腔中设置有：储液器、制冷剂充注管以及制冷剂导管。本发明的制冷剂自调节的吸附式制冷机，储液器的制冷剂会在腔体之间压差的作用下回流到蒸发器托盘，制冷剂回流量会随着工况条件的变化而变化，实现制冷剂的自调节，进而减小蒸发器的冷量损失，提高机组性能。
Description
技术领域
本发明涉及制冷技术领域，特别涉及一种制冷剂自调节的吸附式制冷机。
背景技术
随着世界经济的持续发展和社会生活水平的不断提高，人类对能源的需求越来越大，对环境的污染破坏也日益严重。全球约15%的电能用于制冷和空调系统，常规的机械压缩式制冷设备所采用的CFCs和HCFCs制冷剂会造成臭氧层的破坏和产生温室效应。随着人们对制冷需求的不断增加，发展和推广应用节能环保的制冷技术刻不容缓。吸附式制冷是一种热驱动的制冷技术，能够有效地利用低品位热能，提高能源的整体利用效率。吸附式制冷采用天然工质作为制冷剂，对环境无破坏作用。因此吸附式制冷是一种节能环保的制冷技术，是现有制冷技术的一种有效补充方案，其研究和发展得到了国内外大量研究人员的关注和重视。
现有的吸附式制冷机的产品化主要有以下技术路线：1）采用真空止回阀的结构；2）双蒸发器的结构。但由于真空止回阀安装在机组壳体内部，难以维护和更换，所以可靠性要求和造价都非常高。双蒸发器吸附式制冷机无需真空止回阀，可提高系统可靠性和降低制造成本。双蒸发器吸附式制冷机在运行过程中，处于解吸状态侧的蒸发器相当于冷凝器的储液器，而切换到吸附状态时，此蒸发器需要从冷凝温度降至蒸发温度，造成部分冷量的损失。现有双蒸发器吸附式制冷机由于要满足不同工况条件下制冷剂的需求量，所以制冷剂的充注量会大于常规的使用量。在机组运行中，不参与循环的制冷剂会滞留在蒸发器中，增大了蒸发器的总热容量，使得冷量的损失大大增加。
现有制冷机中，技术人员已提出了不少双蒸发器吸附式制冷机的专利，但这些技术均无法实现蒸发器中制冷剂的自动调节。申请号为200810041457.1 ，名称为：无真空切换阀门的硅胶-水吸附制冷机的中国专利，将机组分为两个真空腔，每个真空腔包含一个吸附床、一个冷凝器和一个蒸发器。通过将两个真空腔完全隔离，所以不会出现两个吸附床之间制冷剂的不平衡问题。申请号为201010154357.7，名称为：制冷剂自动平衡的硅胶-水吸附制冷机的中国专利，将机组分为两个真空腔和一个热管蒸发腔，每个真空腔包含一个吸附床、一个冷凝器和一个隔离器，热管蒸发腔包含热管蒸发器，同时机组还设置了自动补水装置。通过自动补水装置，实现两个真空腔之间制冷剂的自动平衡，保证两个吸附床都能有足够的制冷剂。这两种技术只是避免吸附床之间的制冷剂的不平衡问题，尚未解决蒸发器中过多的制冷剂而引起的冷量损失问题。
发明内容
本发明针对上述现有技术中存在的问题，提出一种制冷剂自动调节的吸附式制冷机，实现了制冷剂的自调节，进而减小了蒸发器中过多的制冷剂而引起的冷量损失，提高了制冷机的机组性能。
为解决上述技术问题，本发明是通过如下技术方案实现的：
本发明提供一种制冷剂自动调节的吸附式制冷机，其包括：左工作腔、右工作腔以及存储腔，所述左工作腔和所述右工作腔之间通过隔板隔开，所述存储腔位于所述左工作腔及所述右工作腔的下部，所述存储腔与所述左工作腔及所述右工作腔之间通过蒸发器托盘隔开；其中，
所述左工作腔中设置有：左吸附床、左冷凝器、左冷凝液收集器、左蒸发器以及左腔抽气管；
所述左吸附床包括：左吸附床盘管、左吸附床进口管以及左吸附床出口管，所述左吸附床进口管的一端与所述左吸附床盘管的一端相连，所述左吸附床的另一端位于所述左工作腔的外部；所述左吸附床出口管的一端与所述左吸附床盘管的另一端相连，所述左吸附床出口管的另一端位于所述左工作腔的外部；
所述左冷凝器设置于所述左吸附床的下部，其包括：左冷凝器盘管、左冷凝器进口管以及左冷凝器出口管，所述左冷凝器进口管的一端与所述左冷凝器盘管的一端相连，所述左冷凝器进口管的另一端位于所述左工作腔的外部；所述左冷凝器出口管的一端与所述左冷凝器盘管的另一端相连，所述左冷凝器出口管的另一端位于所述左工作腔的外部；
所述左冷凝液收集器设置于所述左冷凝器的底部，用于收集经所述左冷凝器冷凝后的制冷剂，并将所述制冷剂导入所述蒸发器托盘中；
所述左蒸发器设置于所述左冷凝液收集器的下部，其包括：左蒸发器盘管、左蒸发器进口管以及左蒸发器出口管，所述左蒸发器进口管的一端与所述左蒸发器盘管的一端相连，所述左蒸发器进口管的另一端位于所述左工作腔的外部；所述左蒸发器出口管的一端与所述左蒸发器盘管的另一端相连，所述左蒸发器出口管的另一端位于所述工作腔的外部；
所述左腔抽气管用于对所述左工作腔进行抽真空；
所述右工作腔中设置有：右吸附床、右冷凝器、右蒸发器、右冷凝液收集器以及右腔抽气管；
所述右吸附床包括：右吸附床盘管、右吸附床进口管以及右吸附床出口管，所述右吸附床进口管的一端与所述右吸附床盘管的一端相连，所述右吸附床的另一端位于所述右工作腔的外部；所述右吸附床出口管的一端与所述右吸附床盘管的另一端相连，所述右吸附床出口管的另一端位于所述右工作腔的外部；
所述右冷凝器设置于所述右吸附床的下部，其包括：右冷凝器盘管、右冷凝器进口管以及右冷凝器出口管，所述右冷凝器进口管的一端与所述右冷凝器盘管的一端相连，所述右冷凝器进口管的另一端位于所述右工作腔的外部；所述右冷凝器出口管的一端与所述右冷凝器盘管的另一端相连，所述右冷凝器出口管的另一端位于所述右工作腔的外部；
所述右冷凝液收集器设置于所述右冷凝器的底部，用于收集经所述右冷凝器冷凝后的制冷剂，并将所述制冷剂导入所述蒸发器托盘中；
所述右蒸发器设置于所述右冷凝液收集器的下部，其包括：右蒸发器盘管、右蒸发器进口管以及右蒸发器出口管，所述右蒸发器进口管的一端与所述右蒸发器盘管的一端相连，所述右蒸发器进口管的另一端位于所述右工作腔的外部；所述右蒸发器出口管的一端与所述右蒸发器盘管的另一端相连，所述右蒸发器出口管的另一端位于所述工作腔的外部；
所述右腔抽气管用于对所述右工作腔进行抽真空；
所述存储腔中设置有：储液器、制冷剂充注管以及制冷剂导管，所述储液器用于存储制冷剂；所述制冷剂充注管的一端位于所述存储腔的外部，所述制冷剂充注管用于为所述储液器中补充制冷剂；所述制冷剂导管的一端设置于所述储液器中，所述制冷剂导管的另一端设置于所述蒸发器托盘中，使所述左工作腔以及所述右工作腔与所述储液器连通。
较佳地，所述左冷凝器出口管与所述右吸附床进口管相连和/或所述右冷凝器出口管与左吸附床进口管相连。
较佳地，所述左吸附床出口管与所述右冷凝器进口管相连和/或所述右吸附床出口管与所述左冷凝器进口管相连。
较佳地，所述左腔抽气管设置于所述左吸附床与所述左冷凝器之间和/或所述右抽气管设置于所述右吸附床与所述右冷凝器之间。
较佳地，所述左吸附床和/或所述右吸附床为翅片管式换热器。
较佳地，所述存储腔的底部设置有支架，用于支撑吸附式制冷剂。
较佳地，所述存储腔的底部设置有排液管。
较佳地，所述左工作腔、所述右工作腔以及所述存储腔通过外壳围成一体。
较佳地，所述左腔抽气管、所述右腔抽气管以及所述制冷剂充注管的位于所述外壳外的一端设置有开关阀门。
相较于现有技术，本发明具有以下优点：
（1）本发明提供的制冷剂自调节的吸附式制冷机中，在双蒸发器吸附式制冷机中增加一个制冷剂储液器，储液器的制冷剂会在腔体之间压差的作用下回流到蒸发器托盘，制冷剂回流量会随着工况条件变化而变化，实现了制冷剂的自调节，可以大大减小蒸发器的总热容量，降低冷量的损失，从而提高机组的性能；
（2）本发明的制冷剂自调节的吸附式制冷机，制冷剂能够自调节，保证吸附床之间都能有足够的制冷剂，不会出现制冷剂不平衡的问题，提高了机组的可靠性。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明：
图1为本发明的制冷剂自调节的吸附式制冷机的结构示意图。
标号说明：1-左工作腔，2-右工作腔，3-存储腔，4-隔板，5-蒸发器托盘，6-外壳，7-支架，8-排液管；
11-左吸附床，12-左腔抽气管，13-左冷凝器，14-左冷凝液收集器，15-左蒸发器；
111-左吸附床盘管，112-左吸附床进口管，113-左吸附床出口管；
131-左冷凝器盘管，132-左冷凝器进口管，133-左冷凝器出口管；
151-左蒸发器盘管，152-左蒸发器进口管，153-左蒸发器出口管；
21-右吸附床，22-右腔抽气管，23-右冷凝器，24-右冷凝液收集器，25-右蒸发器；
31-储液器，32-制冷剂充注管，33-制冷剂导管。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
结合图1，本实施例对本发明的制冷剂自调节的吸附式制冷机进行详细描述，其结构示意图如图1所示，其包括：左工作腔1、右工作腔2以及存储腔3，左工作腔1与右工作腔2通过隔板4分开，存储腔3位于左工作腔1和右工作腔2的下部，通过蒸发器托盘5与左工作腔1和右工作腔2分开。本实施例中蒸发器托盘5为一体化设计，分为左侧和右侧，左侧位于左工作腔1的底部，右侧位于右工作腔2的底部。不同实施例中，也可分开设计，分为左蒸发器托盘和右蒸发器托盘。
左工作腔1中从上至下依次设置有：左吸附床11、左腔抽气管12、左冷凝器13、左冷凝器收集器14以及左蒸发器15。其中，左吸附床11包括：左吸附床盘管111、左吸附床进口管112以及左吸附床出口管113；左吸附床进口管112的一端与左吸附床盘管111的一端相连，另一端位于左工作腔1的外部；左吸附床出口管113的一端与左吸附床盘管111的另一端相连，另一端位于左工作腔1的外部，加热流体或冷却流体从左吸附床进口管112进入，流经左吸附床盘管111，从左吸附床出口管113流出，吸附剂填充在左吸附床盘管111的外侧。左腔抽气管12用于对左工作腔1进行抽真空。左冷凝器13包括：左冷凝器盘管131、左冷凝器进口管132以及左冷凝器出口管133，左冷凝器进口管132的一端与左冷凝器盘管131的一端相连，另一端位于左工作腔1的外部；左冷凝器出口管133的一端与左冷凝器盘管131的另一端相连，另一端位于左工作腔1的外部；冷却流体从左冷凝器进口管132进入，流经左冷凝器盘管131，从左冷凝器出口管133流出。左冷凝器收集器14用于对左冷凝器13所冷凝的液体进行收集，并将其导入蒸发器托盘5中。左蒸发器15包括：左蒸发器盘管151、左蒸发器进口管152以及左蒸发器出口管153，左蒸发器进口管152的一端与左蒸发器盘管151的一端相连，另一端位于左工作腔1的外部；左蒸发器出口管153的一端与左蒸发器盘管151的另一端相连，另一端位于左工作腔1的外部；冷冻液从左蒸发器进口管152流入，流经左蒸发器盘管151，从左蒸发器出口管153流出。
右工作腔2中设置有：右吸附床21、右腔抽气管22、右冷凝器23、右冷凝液收集器24以及右蒸发器25；各部件的设置方式与左工作腔1中的部件设置方式对称一致，此处不再一一描述。
存储腔3中设置有：储液器31、制冷剂充注管31以及制冷剂导管33，其中，储液器31用于储存制冷剂；制冷剂充注管31设置于储液器31的上方，用于补充制冷剂；制冷剂导管33一端连通储液器31，另一端连通蒸发器托盘5的左侧和右侧，用于使制冷剂在左工作腔1和存储腔3以及右工作腔2和存储腔3之间进行流通。本实施例中，制冷剂导管33包括两根，一根连通储液器31与蒸发器托盘5的左侧，另一根连通储液器31与蒸发器托盘5的右侧。
本实施例中，左工作腔1、右工作腔2以及存储腔3通过外壳6围成一个整体，外壳6的底端还设置有支架7，用于支撑制冷机，存储腔3的底部还设置有排液管8，用于定期将存储腔3中的多余液体排出。
本实施例中，左腔抽气管12、右腔抽气管22、制冷器充注管32以及排液管8的位于外壳6外部的一端都设置有开关阀门，用于对抽气、充注及排液等过程进行控制。
下面以左吸附床的加热解吸和右吸附床的冷却吸附为例进行详细说明，具体制冷过称为：加热流体从左吸附床进口管112进入左吸附床11，一股冷却流体从右吸附床进口管进入右吸附床21，另一股冷却流体从左冷凝器进口管132进入左冷凝器13，冷冻液从右蒸发器进口管进入右蒸发器25；左吸附床11被加热，制冷剂会从吸附剂中解吸出来，解吸出来的制冷剂蒸汽会在左冷凝器13中冷凝成液体，并流入冷凝液收集器14中，接着流经蒸发器托盘5的左侧，最后全部流入储液器31中，此时左工作腔1和存储腔3的压力相当；同时右吸附床21被冷却，右工作腔2压力下降，在右工作腔2和存储腔3的压差作用下，储液器31中的制冷剂液体会经制冷剂导管33流进蒸发器托盘5的右侧，并在右蒸发器25中蒸发产生制冷效果，通过流入右蒸发器25的冷冻液将冷量输出。
左吸附床的冷却吸附和右吸附床的加热解吸与左吸附床的加热解吸和右吸附床的冷却吸附原理相同，此处不再赘述。
较佳实施例中，将左冷凝器出口管与右吸附床进口管相连以及右冷凝器出口管与左吸附床进口管相连，这样，冷却流体只需一股，冷却流体可以从左冷凝器进口管进入，从左冷凝器出口管流出后流入右吸附床中，或者冷却流体从右冷凝管器进口管进入，从右冷凝器出口管流出后流入左吸附床中。或者也可以将左吸附床出口管与右冷凝器进口管相连以及右吸附床出口管与左冷凝器进口管相连，这样冷却流体先流经吸附床，再流经冷凝器。
较佳实施例中，左吸附床11和右吸附床21为结构和尺寸均相同的翅片管式换热器；左冷凝器13和右冷凝器23为结构和尺寸均相同的换热器；左蒸发器15和右蒸发器25为结构和尺寸均相同的换热器。
此处公开的仅为本发明的优选实施例，本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，并不是对本发明的限定。任何本领域技术人员在说明书范围内所做的修改和变化，均应落在本发明所保护的范围内。
Claims (9)
1.一种制冷剂自调节的吸附式制冷机，其特征在于，包括：左工作腔、右工作腔以及存储腔，所述左工作腔和所述右工作腔之间通过隔板隔开，所述存储腔位于所述左工作腔及所述右工作腔的下部，所述存储腔与所述左工作腔及所述右工作腔之间通过蒸发器托盘隔开；其中，
所述左工作腔中设置有：左吸附床、左冷凝器、左冷凝液收集器、左蒸发器以及左腔抽气管；
所述左吸附床包括：左吸附床盘管、左吸附床进口管以及左吸附床出口管，所述左吸附床进口管的一端与所述左吸附床盘管的一端相连，所述左吸附床的另一端位于所述左工作腔的外部；所述左吸附床出口管的一端与所述左吸附床盘管的另一端相连，所述左吸附床出口管的另一端位于所述左工作腔的外部；
所述左冷凝器设置于所述左吸附床的下部，其包括：左冷凝器盘管、左冷凝器进口管以及左冷凝器出口管，所述左冷凝器进口管的一端与所述左冷凝器盘管的一端相连，所述左冷凝器进口管的另一端位于所述左工作腔的外部；所述左冷凝器出口管的一端与所述左冷凝器盘管的另一端相连，所述左冷凝器出口管的另一端位于所述左工作腔的外部；
所述左冷凝液收集器设置于所述左冷凝器的底部，用于收集经所述左冷凝器冷凝后的制冷剂，并将所述制冷剂导入所述蒸发器托盘中；
所述左蒸发器设置于所述左冷凝液收集器的下部，其包括：左蒸发器盘管、左蒸发器进口管以及左蒸发器出口管，所述左蒸发器进口管的一端与所述左蒸发器盘管的一端相连，所述左蒸发器进口管的另一端位于所述左工作腔的外部；所述左蒸发器出口管的一端与所述左蒸发器盘管的另一端相连，所述左蒸发器出口管的另一端位于所述工作腔的外部；
所述左腔抽气管用于对所述左工作腔进行抽真空；
所述右工作腔中设置有：右吸附床、右冷凝器、右蒸发器、右冷凝液收集器以及右腔抽气管；
所述右吸附床包括：右吸附床盘管、右吸附床进口管以及右吸附床出口管，所述右吸附床进口管的一端与所述右吸附床盘管的一端相连，所述右吸附床的另一端位于所述右工作腔的外部；所述右吸附床出口管的一端与所述右吸附床盘管的另一端相连，所述右吸附床出口管的另一端位于所述右工作腔的外部；
所述右冷凝器设置于所述右吸附床的下部，其包括：右冷凝器盘管、右冷凝器进口管以及右冷凝器出口管，所述右冷凝器进口管的一端与所述右冷凝器盘管的一端相连，所述右冷凝器进口管的另一端位于所述右工作腔的外部；所述右冷凝器出口管的一端与所述右冷凝器盘管的另一端相连，所述右冷凝器出口管的另一端位于所述右工作腔的外部；
所述右冷凝液收集器设置于所述右冷凝器的底部，用于收集经所述右冷凝器冷凝后的制冷剂，并将所述制冷剂导入所述蒸发器托盘中；
所述右蒸发器设置于所述右冷凝液收集器的下部，其包括：右蒸发器盘管、右蒸发器进口管以及右蒸发器出口管，所述右蒸发器进口管的一端与所述右蒸发器盘管的一端相连，所述右蒸发器进口管的另一端位于所述右工作腔的外部；所述右蒸发器出口管的一端与所述右蒸发器盘管的另一端相连，所述右蒸发器出口管的另一端位于所述工作腔的外部；
所述右腔抽气管用于对所述右工作腔进行抽真空；
所述存储腔中设置有：储液器、制冷剂充注管以及制冷剂导管，所述储液器用于存储制冷剂；所述制冷剂充注管的一端位于所述存储腔的外部，所述制冷剂充注管用于为所述储液器中补充制冷剂；所述制冷剂导管的一端设置于所述储液器中，所述制冷剂导管的另一端设置于所述蒸发器托盘中，使所述左工作腔以及所述右工作腔与所述储液器连通。
2.根据权利要求1所述的制冷剂自调节的吸附式制冷机，其特征在于，所述左冷凝器出口管与所述右吸附床进口管相连和/或所述右冷凝器出口管与左吸附床进口管相连。
3.根据权利要求1所述的制冷剂自调节的吸附式制冷机，其特征在于，所述左吸附床出口管与所述右冷凝器进口管相连和/或所述右吸附床出口管与所述左冷凝器进口管相连。
4.根据权利要求1所述的制冷剂自调节的吸附式制冷机，其特征在于， 所述左腔抽气管设置于所述左吸附床与所述左冷凝器之间和/或所述右抽气管设置于所述右吸附床与所述右冷凝器之间。
5.根据权利要求1所述的制冷剂自调节的吸附式制冷机，其特征在于，所述左吸附床和/或所述右吸附床为翅片管式换热器。
6.根据权利要求1所述的制冷剂自调节的吸附式制冷机，其特征在于，所述存储腔的底部设置有支架，用于支撑吸附式制冷剂。
7.根据权利要求1所述的制冷剂自调节的吸附式制冷剂，其特征在于，所述存储腔的底部设置有排液管。
8.根据权利要求1至7任一项所述的制冷剂自调节的吸附式制冷机，其特征在于，所述左工作腔、所述右工作腔以及所述存储腔通过外壳围成一体。
9.根据权利要求8所述的制冷剂自调节的吸附式制冷机，其特征在于，所述左腔抽气管、所述右腔抽气管以及所述制冷剂充注管的位于所述外壳外的一端设置有开关阀门。
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2016
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