CN108444124A - 一种新型制冷系统及制冷方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于空气制水技术领域，提供了一种新型制冷系统及制冷方法，所述系统包括：制水管路制冷循环回路和水箱管路制冷循环回路，所述制水管路制冷循环回路包括：压缩机、冷凝器、第一节流装置、第一蒸发器和离心风机；所述水箱管路制冷循环回路包括：压缩机、冷凝器、第二节流装置和第二蒸发器；所述第一蒸发器与所述第二蒸发器并联，并与所述冷凝器、所述压缩机串联构成制水管路制冷循环回路和水箱管路制冷循环回路。通过本发明，提高了空气与系统的热湿交换以及产水效率，解决现有制冷系统制水效率低下以及低温难制水的问题。

Description

一种新型制冷系统及制冷方法

技术领域

本发明属于空气制水技术领域，尤其涉及一种新型制冷系统及制冷方法。

背景技术

水是构成人身体的主要成分，是人们生存发展必不可少的重要资源。面对地球上水资源污染日益恶化的问题，可以从空气中制取生活用水，而空气制水的核心在于制冷系统。

目前，现有技术中常见的制冷系统由压缩机、冷凝器、节流装置(毛细管)、蒸发器四个部分组成一个封闭的循环回路，主要用于空调制冷行业或者对环境或者物品降温，对于空气制水行业的热湿交换效率相对较低；市场上也有少量的空气制水产品，基本沿袭了除湿机的制冷系统，由于基于除湿机的制冷系统工况范围的局限以及针对性的设计的问题，对空气中的水分利用率较低，从而产水效率也较低。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种新型制冷系统及制冷方法，以解决现有技术中制冷工况范围局限、空气水分利用率第以及产水效率低的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种新型制冷系统，包括：

制水管路制冷循环回路和水箱管路制冷循环回路；

所述制水管路制冷循环回路包括：压缩机、冷凝器、第一节流装置、第一蒸发器和离心风机，所述压缩机入口通过回气管路与所述第一蒸发器的排管出口连接，所述压缩机的出口通过排气管路与所述冷凝器的排管入口连接，所述冷凝器的排管出口通过管路及第一节流装置与所述第一蒸发器的排管入口连接，空气气流通过离心风机的作用依次流过所述第一蒸发器、所述冷凝器；

所述水箱管路制冷循环回路包括：压缩机、冷凝器、第二节流装置和第二蒸发器，所述冷凝器的排管出口通过管路及所述第二节流装置与所述第二蒸发器的排管入口连接，所述第二蒸发器的排管出口通过回气管路与所述压缩机的入口连接，所述压缩机的出口通过排气管路与所述冷凝器的排管入口连接。

本发明实施例的第二方面提供了一种基于上述新型制冷系统的制冷方法，包括：

制水管路循环制冷；所述制水管路循环制冷包括：

由压缩机吸入自第一蒸发器端传输过来的低温低压气态制冷剂，并压缩成高温高压的气态制冷剂，排入冷凝器；

所述高温高压的气态制冷剂与所述冷凝器排管外的空气换热，冷凝成低温高压的液态制冷剂，并排入第一蒸发器；

所述低压液体与所述第一蒸发器的排管外的空气换热，成为低温低压气态制冷剂；低温低压气态制冷剂通过回气管路被所述压缩机吸入，进行下一次制水管路制冷。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本发明实施例所述的新型制冷系统，通过制水管路制冷循环回路与水箱管路制冷循环回路两个支路，循环制冷，实现了制冷系统与空气充分的热湿交换，并提高了热湿交换效率，提高了空气与系统的热湿交换以及产水效率，在日常的温湿度条件下在实现最佳的制水效果，并对收集的水分进行制冷，维持在一个较低的温度范围，减少微生物、细菌滋生，极其适合应用于空气制水领域，具有较强的实用性与易用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的新型制冷系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的空气流向示意图；

图3是本发明实施例提供的制水管路循环制冷方法的实现流程示意图；

图4是本发明实施例提供的水箱管路循环制冷方法的实现流程示意图。

附图标记：1压缩机 2冷凝器 3过滤器 4第一电磁阀 5第二电磁阀6第一节流装置7第二节流装置 8第一蒸发器 9第二蒸发器 10积水箱11积水盘 12离心风机

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

参见图1是本发明实施例提供的新型制冷系统的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。如图所示，所述系统包括：制水管路制冷循环回路和水箱管路制冷循环回路。

所述制水管路制冷循环回路包括：压缩机1、冷凝器2、第一节流装置6、第一蒸发器8和离心风机12，压缩机1入口通过回气管路与第一蒸发器8的排管出口连接，压缩机1的出口通过排气管路与冷凝器2的排管入口连接，冷凝器2的排管出口通过管路及第一节流装置6与第一蒸发器8的排管入口连接，空气气流通过离心风机12的作用依次流过第一蒸发器8、冷凝器2；水箱管路制冷循环回路包括：压缩机1、冷凝器2、第二节流装置7和第二蒸发器9，冷凝器2的排管出口通过管路以及第二节流装置7与第二蒸发器9的排管入口连接，第二蒸发器9的排管出口通过回气管路与压缩机7的入口连接，压缩机7的出口通过排气管路与冷凝器2的排管入口连接。

进一步的，所述制水管路制冷循环回路还包括：过滤器3、第一电磁阀4；过滤器3的第一端口与冷凝器2的排管出口连接，过滤器3的第二端口通过第一电磁阀4与第一节流装置6的入口连接，第一节流装置6的出口与第一蒸发器8的排管入口连接。

进一步的，所述水箱管路制冷循环回路还包括：过滤器3，第二电磁阀5；过滤器3的第一端口与冷凝器2的排管出口连接，过滤器3的第二端口通过第二电磁阀5与第二节流装置7的入口连接，第二节流装置7的出口与第二蒸发器9的排管入口连接。

通过上述制水管路制冷循环回路和水箱管路制冷循环回路两个支路，提高了热湿交换率以及系统的制水效率，从而在日常的温湿度条件下在实现最佳的制水效果，其工作原理如下：

制水管路制冷循环回路：由第一蒸发器的过来的低温低压气态制冷剂被压缩机吸入压缩成高温高压的气态制冷剂，排入冷凝器，与冷凝器内的空气以及经过蒸发器吸入的空气进行换热，放热冷凝成低温高压的液态制冷剂，经过节流后成为低压低温液体制冷剂，再进入第一蒸发器进行空气换热，吸热汽化成低温低压的气态制冷剂，再次被压缩机吸入，进行下一次的循环，达到循环制冷的目的。

水箱管路制冷循环回路：由第一蒸发器的过来的低温低压气态制冷剂被压缩机吸入压缩成高温高压的气态制冷剂，排入冷凝器，与冷凝器内的空气进行换热，放热冷凝成低温高压的液态制冷剂，经过节流后成为低温低压液体制冷剂，再进入第二蒸发器进行空气换热，吸热汽化成低温低压的气态制冷剂，再次被压缩机吸入，进行下一次的循环，达到循环制冷的目的。

通过上述两个支路的循环制冷，提高了空气与系统的热湿交换，冷凝捕捉更多空气中的水分，提高了产水效率，并对收集的水分进行制冷，维持在一个较低的温度范围，减少微生物、细菌滋生，实现最佳的制水效果。

进一步的，所述第一节流装置为毛细管或电子膨胀阀；所述第二节流装置为毛细管或电子膨胀阀。

进一步的，所述压缩1机为双转子压缩机；所述冷凝器2采用三排管布置的翅片管换热器。

进一步的，所述第一蒸发器8采用两排管布置的翅片管换热器。

进一步的，所述系统还包括：积水箱10；第二蒸发器设置于积水箱内并靠近积水箱底部；积水箱10设置于所述第一蒸发器8下方，用于收集空气经过第一蒸发器8产生的水。

进一步的，所述系统还包括：制冷剂管路和制冷剂；所述制冷剂通过制冷剂管路进行传输；所述制冷剂管路分别与制水管路制冷回路、水箱管路制冷回路焊接成密闭的回路。

可选的，所述系统包括的部分具有以下特征：

压缩机1采用一种宽工况高压缩比的双转子压缩机，具有很高的效率和可靠性。

冷凝器2采用三排管布置的翅片管换热器，加大内螺纹铜管直径，增大换热面积，减小管内制冷剂流动阻力，优化管外空气流动通道，强化传热；大大提高了冷凝器的换热效果，降低冷凝温度，提高能效。

过滤器3拦截制冷剂循环过程中携带的杂质脏污，避免系统流路堵塞。

第一电磁阀4，控制给冷凝空气水分的蒸发器供液；第二电磁阀5控制给收集水箱的水降温的蒸发器供液，都可以按需开启。

第一节流装置6，负责供应合适流量的液体制冷剂值第一蒸发器8换热蒸发；第二节流装置7，负责供应合适流量的液体制冷剂至第二蒸发器9换热蒸发。

第一蒸发器8采用两排管布置的翅片管换热器，加大内螺纹铜管直径，增大换热面积，减小管内制冷剂气液两相流的流动阻力，翅片采用优质亲水铝箔片，优化管外空气流动通道，强化传热；大大提高了蒸发器的传热传质效果，提高制水效率。

第二蒸发器9采用食品级304不锈钢管材制作，主要用于给积水箱的水制冷，维持较低的温度，减少微生物、细菌滋生。

离心风机12采用高效可调速电机配合低惯量离心叶轮，节能降噪。

积水箱10采用食品级塑胶材质制作，用于收集存放制取的水。

制冷剂管路采用优质制冷专用铜管，与各制冷器件焊接成一密闭循环回路。

制冷剂本系统采用R134a制冷剂，运行压力合适，节能环保。

图2是本发明实施例提供的空气流向示意图，如图所示，空气气流在离心风机12的作用下，流经第一蒸发器8铜管管外铝翅片通道，空气中的水分开始在低温翅片表面凝聚，并在重力的作用下向下流动积聚，经积水盘11收集流入第一蒸发器8下部的积水箱10；同时，流过第一蒸发器8被冷却的空气在离心风机12的作用下，继续流过冷凝器2铜管管外铝翅片通道，将冷凝器2铜管内的高温高压的气态制冷剂冷凝成液体。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

参见图3，是本发明实施例提供的制水管路循环制冷方法的实现流程示意图，如图所示，该制水管路循环制冷方法包括以下步骤：

步骤S301，由压缩机吸入自第一蒸发器端传输过来的低温低压气态制冷剂，并压缩成高温高压的气态制冷剂，排入冷凝器。

在本发明实施例中，压缩机是所述系统的核心，可以对制冷剂进行吸入、压缩以及输送的工序，由压缩机将低温低压气态制冷剂做功压缩成高温高压的气态制冷剂，通过排气管路进入冷凝器入口，所述的排气管路采用优质制冷专用铜管，与各制冷器件焊接成一密闭回路。

步骤S302，所述高温高压的气态制冷剂与所述冷凝器排管外的空气换热，冷凝成低温高压的液态制冷剂，并排入第一蒸发器。

在本发明实施例中，所述高温高压的气态制冷剂在冷凝器的内螺纹铜管内与管外流过的空气换热，放热后冷凝成低温高压的液态制冷剂，到达冷凝器出口，流经过滤器和制水回路开启的电磁阀，进入第一节流装置入口，在管内节流后成为低压液体，进入第一蒸发器入口；其中，所述的第一节流装置可以是毛细管，还可以是电子膨胀阀。

另外，流过第一蒸发器被冷却的空气在离心风机的作用下，继续流过冷凝器铜管管外铝翅片通道，将冷凝器铜管内的高温高压的气态制冷剂冷凝成液体。

步骤S303，所述低压液体与所述第一蒸发器的排管外的空气换热，成为低温低压气态制冷剂；低温低压气态制冷剂通过回气管路被所述压缩机吸入，进行下一次制水管路制冷。

在本发明实施例中，所述低压液体进入蒸发器入口，在蒸发器的内螺纹铜管内与管外流过的空气换热，沿着铜管内管路流程蒸发，吸收空气的大量热能，成为低温低压气态制冷剂；所述低温低压的气态制冷剂通过回气管路又被压缩机吸入，开始再一次循环，如此反复，经第一蒸发器下部的积水盘收集流入积水箱的水越来越多，直到水位达到最高限位，在电路控制器的作用下停止制水状态，当水位低过最低限位时，制水状态又被自动开启。

另外，第一蒸发器铜管外部及亲水铝箔翅片的温度大大降低，空气在离心风机的作用下，流经蒸发器铜管管外铝翅片通道，空气中的水分开始在低温翅片表面的凝聚，在重力的作用下向下流动积聚，经积水盘收集流入蒸发器下部的积水箱。

参见图4，是本发明实施例提供的水箱管路循环制冷方法的实现流程示意图，如图所示，该水箱管路循环制冷方法包括以下步骤：

步骤S401，由所述压缩机吸入自第二蒸发器传输过来的低温低压气态制冷剂，并压缩成高温高压的气态制冷剂，排入冷凝器。

在本发明实施例中，由压缩机将低温低压气态制冷剂做功压缩成高温高压的气态制冷剂，通过排气管路进入冷凝器入口，所述的排气管路采用优质制冷专用铜管，与各制冷器件焊接成一密闭回路。

步骤S402，所述高温高压的气态制冷剂与所述冷凝器排管外的空气换热，冷凝成低温高压的液态制冷剂，并排入第二蒸发器。

在本发明实施例中，所述高温高压的气态制冷剂在冷凝器的内螺纹铜管内与管外流过的空气换热，放热后冷凝成低温高压的液态制冷剂，到达冷凝器出口，流经过滤器和水箱回路开启的电磁阀，进入第二节流装置入口，在管内节流后成为低压液体，进入第二蒸发器入口；其中，所述的第二节流装置可以是毛细管，还可以是电子膨胀阀。

步骤S403，所述低压液体与积水箱的水进行换热，吸热蒸发成低温低压的气态制冷剂，所述低温低压气态制冷剂通过回气管路被所述压缩机吸入，进行下一次水箱管路制冷。

在本发明实施例中，所述低压液体在第二蒸发器的不锈钢管内与管外积水箱的水的进行换热，沿着管内管路流程蒸发，吸收管外积水箱的水的大量热能，蒸发成低温低压气态制冷剂，所述低温低压气态制冷剂通过回气管路被所述压缩机吸入进行下一次水箱管路制冷；通过上述方法让水的温度大大降低，维持在一个较低的温度范围，减少微生物、细菌滋生；当达到设定的温度下限时，停止制冷状态，当温度回升超出温度上限时，制冷自动开启。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新型制冷系统，其特征在于，所述系统包括：制水管路制冷循环回路和水箱管路制冷循环回路；

所述制水管路制冷循环回路包括：压缩机、冷凝器、第一节流装置、第一蒸发器和离心风机，所述压缩机入口通过回气管路与所述第一蒸发器的排管出口连接，所述压缩机的出口通过管路及所述第一节流装置排气管路与所述冷凝器的排管入口连接，所述冷凝器的排管出口与所述第一蒸发器的排管入口连接，空气气流通过离心风机的作用依次流过所述第一蒸发器、所述冷凝器；

所述水箱管路制冷循环回路包括：压缩机、冷凝器、第二节流装置和第二蒸发器，所述冷凝器的排管出口通过管路及所述第二节流装置与所述第二蒸发器的排管入口连接，所述第二蒸发器的排管出口通过回气管路与所述压缩机的入口连接，所述压缩机的出口通过排气管路与所述冷凝器的排管入口连接。

2.如权利要求1所述的新型制冷系统，其特征在于，所述制水管路制冷循环回路还包括：过滤器、第一电磁阀；所述过滤器的第一端口与所述冷凝器的排管出口连接，所述过滤器的第二端口通过所述第一电磁阀与所述第一节流装置的入口连接，所述第一节流装置的出口与所述第一蒸发器的排管入口连接。

3.如权利要求1所述的新型制冷系统，其特征在于，所述水箱管路制冷循环回路还包括：过滤器，第二电磁阀；所述过滤器的第一端口与所述冷凝器的排管出口连接，所述过滤器的第二端口通过第二电磁阀与所述第二节流装置的入口连接，所述第二节流装置的出口与所述第二蒸发器的排管入口连接。

4.如权利要求1所述的新型制冷系统，其特征在于，所述第一节流装置为毛细管或电子膨胀阀；所述第二节流装置为毛细管或电子膨胀阀。

5.如权利要求1所述的新型制冷系统，其特征在于，所述压缩机为双转子压缩机；所述冷凝器采用三排管布置的翅片管换热器。

6.如权利要求1所述的新型制冷系统，其特征在于，所述第一蒸发器采用两排管布置的翅片管换热器。

7.如权利要求1所述的新型制冷系统，其特征在于，所述系统还包括：积水箱；

所述第二蒸发器设置于积水箱内并靠近积水箱底部；

所述积水箱设置于所述第一蒸发器下方，用于收集空气经过第一蒸发器产生的水。

8.如权利要求7所述的新型制冷系统，其特征在于，所述系统还包括：制冷剂管路和制冷剂；

所述制冷剂通过制冷剂管路循环流动；

所述制冷剂管路分别与制水管路制冷回路、水箱管路制冷回路焊接成密闭的循环回路。

9.一种基于上述权利要求1的制冷方法，其特征在于，所述方法包括：制水管路循环制冷；所述制水管路循环制冷包括：

由压缩机吸入自第一蒸发器端传输过来的低温低压气态制冷剂，并压缩成高温高压的气态制冷剂，排入冷凝器；

所述高温高压的气态制冷剂与所述冷凝器排管外的空气换热，冷凝成低温高压的液态制冷剂，并排入第一蒸发器；

所述低压液体与所述第一蒸发器的排管外的空气换热，成为低温低压气态制冷剂；低温低压气态制冷剂通过回气管路被所述压缩机吸入，进行下一次制水管路制冷。

10.如权利要求9所述的制冷方法，其特征在于，所述方法还包括：水箱管路循环制冷；所述水箱管路循环制冷包括：

由所述压缩机吸入自第二蒸发器传输过来的低温低压气态制冷剂，并压缩成高温高压的气态制冷剂，排入冷凝器；

所述高温高压的气态制冷剂与所述冷凝器排管外的空气换热，冷凝成低温高压的液态制冷剂，并排入第二蒸发器；

所述低压液体与积水箱的水进行换热，吸热蒸发成低温低压的气态制冷剂，所述低温低压气态制冷剂通过回气管路被所述压缩机吸入，进行下一次水箱管路制冷。