CN109073269A - 除水空调器 - Google Patents

Abstract

提供了一种空调器，该空调器包括压缩机(101)、冷凝器(105)、蒸发器、以及用于收集该空调器中的冷凝水的第一水容器(106)。该空调器进一步设置有至少一个超声雾化器(104)，该至少一个超声雾化器被安排用于使该水容器中的水雾化。由此，可以实现在该空调器中改进除水。

Description

除水空调器

技术领域

本披露涉及一种空调器。具体地讲，本披露涉及一种便携式空调器。

背景技术

空调(AC)是将空气调节成所需状态的统称。在寒冷时期它可以加热空气，在较温暖时期可以冷却空气，或如果空气含有不期望的颗粒，则用于净化空气。但是，当强调冷却时最常使用空调这种表达。作为产品，空调器可以看起来是各种形式并以各种方式来使用，但它们都享有相同的基本技术。

经常发现，现有的便携式空调器较大、难以搬运、有噪声且效率低。此外，从房间中移除热量而连接的排风出口的设计经常是复杂且效率低的。例如在美国专利No.2,234,753中描述了一种已知的便携式空调器。

便携式AC系统的设计与其他空调器不同，因为该系统的所有部件都安装在必须在空调空间内工作的包装单元内，通过通常连接到外界的排风系统释放残余能量(在正常冷却过程中产生的)。

在便携式AC单元中，有两个一般程序来冷却空气源冷凝器：单风道和双风道方法。在第一方法(单风道)中，系统从其周围(空调空间)吸入空气，迫使空气经过冷凝器表面并最终从冷凝器中去除残余能量。然后，通过使用单风道系统将热风排出室外。在这种方法中，进风温度具有室内温度条件，这使得能量交换过程从制冷剂循环的角度来看更有利。

在双风道方法中，系统使用进风道从室外注入“热”风来冷却冷凝器。最后，来自冷凝器的相对较高温度的空气通过二次排风道再次被释放到室外。在这种方法中，进风温度处于室外温度条件下。这种方法可以为使用者提供更快的冷却效果，因为系统不使用室内空气作为冷凝器的冷却介质，但进而需要更大尺寸/体积的部件来补偿更高的入口室外温度。

两种方法、单风道和双风道，在风流量、换热器的尺寸以及风管道系统的尺寸方面都有不同的限制。

那些特殊性需要便携式AC系统利用特定尺寸的冷凝器，从而限制系统使用的最大风流量，因为进风和排风系统必须尽可能紧凑得多。

在空调器中(尤其在便携式单元中)的其他常见限制是在蒸发器表面上产生冷凝水，尤其在高湿度环境中。过量的水限制系统的连续运行，迫使手动排空水箱，该水箱特别地被实施用于容纳冷凝水。

用于去除在便携式AC系统的正常运行中产生的部分冷凝水的一个常用标准方式是将水滴在冷凝器表面上的方法。这种方法有助于通过蒸发去除部分水，而且这种方法还有助于改进系统的排热过程。但是，在高湿度条件下，冷凝水并不可能一直蒸发。

除了滴水法之外，一些系统包括使用机械轮，该机械轮将来自冷凝器底部的过量未蒸发的水喷溅到该冷凝器的表面上。这种二次机构通过拖曳未蒸发的水滴经过穿过冷凝器的气流来改进去除过量的水。

上述方法有助于去除在系统的正常运行过程中产生的部分不期望的冷凝水，并且还降低循环中的冷凝温度。但是，这些方法需要在系统内部有更大的空间用于安装电机、以及轮。这些方法还易于有噪声，并且其去除水的效果也是有限的。因此，并不总是去除所有过量水。

一直希望改进空调器的运行。

因此，存在着对于改进的空调器的需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种至少部分解决现有空调器问题的改进的空调器。

这个目的和其他目的是通过在所附权利要求中所述的空调器来实现的。

根据一个实施例，提供了一种空调器，该空调器包括压缩机、冷凝器、蒸发器、以及用于收集该空调器中的冷凝水的第一水容器。该空调器进一步设置有至少一个超声雾化器，该至少一个超声雾化器被安排用于使该水容器中的水雾化。由此，可以实现在该空调器中改进除水。

根据一个实施例，(一个或多个)超声雾化器被安排在该第一水容器的底侧上。由此，可以提高除水的效率。

根据一个实施例，该第一水容器位于该冷凝器下方以甚至进一步提高除水效率。

根据一个实施例，至少一个水位传感器可以被安排用于感测在该第一水容器中的水位，并且该空调器被适配成用于使用来自该至少一个水位传感器的输入信号将该第一水容器中的水位控制到预定水位或在预定水位范围内。由此，可以保护该(这些)超声雾化器。

根据一个实施例，水从该蒸发器直接引到该第一水容器。

根据一个实施例，至少一个超声雾化器被适配成用于创建喷雾流，所述喷雾流流过安排在该冷凝器处的翅片和或管。

根据一个实施例，第二水容器。该第二水容器可以小于该第一水容器并且被适配成用于收集水，以便在来自该蒸发器的水与来自该压缩机的排放管道之间进行预热交换。

根据一个实施例，可以设置配水器并且该配水器被适配成用于将水分配到该冷凝器上。该水可以从该空调器的水容器泵送。

该空调器可以有利地作为便携式空调器。

附图说明

现在将通过非限制性实例并参考附图来更详细描述本发明，在附图中：

-图1展示了空调器系统的一般原理，

-图2展示了根据第一实施例的空调器，

-图3展示了根据第二实施例的空调器，

-图4展示了根据第三实施例的空调器，并且

-图5展示了根据第四实施例的空调器。

具体实施方式

现在将参考这些附图在下文中更为全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的某些实施例。然而，本发明可以采用许多不同的形式来实施，并且不应被解释为局限于在此阐述的实施例；而是，这些实施例是以举例方式提供的，这样使得本披露将变得全面和完整，并且将向本领域技术人员充分地表示本发明的范围。贯穿本说明书，相同的数字指代相同的元件。

图1展示了空调器系统100的一般原理。系统的主要部分是压缩机101、蒸发器103、冷凝器105和膨胀装置107(如毛细管)。而且，可以提供冷凝器风扇109和蒸发器风扇111。压缩机101在回路中与冷凝器105、蒸发器103、以及膨胀装置107连接。制冷剂在回路中循环。制冷剂具有从液体转变成蒸气并且通过这样使温度改变的能力。调温后的制冷剂和室内空气协同工作来彼此交换热量。

如以上所述的，在AC系统的正常运行中(尤其是便携式AC单元在高温度和高湿度条件下工作)产生的过量冷凝水可能难以管理。通过使用超声雾化器装置(还被叫做超声喷嘴)作为对例如通常在便携式AC单元中使用的标准水喷溅轮的替代性装置或补充装置，可以实现能够更好地处理过量冷凝水的改进的空调器。

超声雾化器包括压电式换能器，这些压电式换能器产生在水表面的正下方的高频率机械振动。这些振动创建一种非常细并且密的雾，这种雾立即蒸发成气流，尤其当空气处于高温下时。

在其他优势中，使用超声雾化器允许创建小水滴的连续流(喷雾流)，这需要最少的能量、可以用安静的方式工作、不需要移动部件、并且在较短的时间段内使高速率的水雾化。

通过超声室产生的雾化水具有特殊性，该雾化水通过直径非常小(0.5微米或更小)的水滴形成，这些水滴远小于通过标准喷溅轮方法创建的水滴。已经发现，产生小水滴的这种能力有利于除水过程，因为液滴由于其尺寸而重量非常小，穿过冷凝器的气流可以用更容易且快速的方式将喷雾流携带出。

此外，由于超声盘的高振动频率，产生的液滴量也较大。在那些条件下，干空气与喷雾流混合并且“吸收”水分的能力也较高，从而产生高效率除水过程。

在图2中，示出了示例性空调系统的一部分。根据在图2中示出的示例性实施例，系统包括至少一个超声雾化器104，并且在一些情况下包括一组超声雾化器。超声雾化器104可以例如位于空调系统100的水容器106的底侧上。水容器106可以有利地位于空气源冷凝器105下方。根据一些实施例，水容器106设置有在其内壁上的弯曲区段121，该弯曲区段允许超声雾化器104产生的喷雾进行更好地流动。弯曲区段121相对于水容器内壁的至少一部分弯曲。通过提供水容器106的壁(不直、但是具有弯曲的上端)，水容器106的内壁在其内部顶边界上将具有软出口，该软出口有助于雾化器产生的喷雾进行流动。水容器106还可以包括一组水位传感器108来控制储存在水容器106中的水量以保护超声雾化器。因此，可以使用水位传感器将水容器106中的水位控制到预定水位或在预定水位范围内。

根据一种操作模式，如附图标记110指出的，空调系统100使用来自蒸发器103的冷凝水，以帮助冷凝器105的排热过程，并且使一部分水流同时蒸发。接着，剩余的未蒸发水可以落入水容器106以通过超声雾化器104雾化并且最终例如通过冷凝器风扇109吹动的气流而去除。在这些条件下，穿过冷凝器105的气流具有更高的温度和更低的相对湿度，因此，该气流“保留”雾化水的能力更高，因为，水蒸气的饱和压力和干空气的最大湿度比随着空气温度而显著地增加，该空气温度在穿过冷凝器之后尤其高。

如本文描述的，可以用不同的方式调整空调系统100以改进在蒸发器中产生的冷凝物的去除过程，并且帮助冷凝器的排热过程。

根据一些实施例，改进除水的调整可以包括使用具有不同几何结构和室尺寸的不同数量的超声雾化器。此外，可以调整压电式换能器的工作频率以控制产生的喷雾量以及从空调系统中去除的水量。

根据其他实施例，可以提供用于水箱106的不同几何结构。在又其他实施例中，空调系统的布局可以改变。根据一个实施例，来自蒸发器的水110直接被引到水容器106内部，并且使用超声雾化器104以创建喷雾流，该喷雾流可以流动穿过冷凝器105的翅片和或管，从而在过量冷凝物通过气流被去除时加湿该冷凝器的表面并且移除部分热负载。此类配置在图3中示出。

根据在图3中示出的实施例，水容器106位于冷凝器下方。水容器106可以具有简单的矩形截面而不需要没有任何特定的几何形状以有助于除雾过程。在此类实施例中，通过雾化器产生的喷雾将通过冷凝器风扇109被迫流动穿过翅片和管式冷凝器。此外，使用水位传感器和相关联的控制系统可以用于控制水容器106中的储水量并且用于控制从空调系统100中去除的水量。

根据一些其他实施例，水泵送系统(作为使过量冷凝物蒸发的主要方法)与使用多个超声雾化器结合。此类配置在图4中示出，该图示出了在空调系统中设置的水泵112。在图4中示出的示例性实施例的优势是，由于通过水泵实现更好地并且均匀地加湿冷凝器表面，所以水泵送系统可以用于提供部分除水并且可以用高效的方式帮助冷凝器的排热过程。超声雾化器104可以用于帮助除水过程，尤其在高湿度条件下(蒸发方法是不够的)。超声雾化器104的数量在此类实施例中与在图2中示出的实施例相比可以减少。

在图4中示出的实施例中，水泵112被连接到水容器106(位于冷凝器的底部)与配水器114(放置在冷凝器105顶部)之间。

水分配系统包括封闭通道，该封闭通道具有配水器114的一个进水口和在该配水器底侧上的一组小洞，这些小洞由于洞直径会在水流中产生轻微的压降。根据一些实施例，洞的直径可以是在1至3mm范围内。因而，水分配系统包括配水器114，该配水器被适配成用于将水分配到冷凝器105上。

配水器114中的洞创建的压降引起水的出口速度增加，但是，该压降也可以起作用使得通道可以一直装满水，以确保沿着冷凝器表面均匀的水流分配。

来自蒸发器103的冷凝水110可以直接被释放到水容器106。水容器106在其内壁上可以具有软出口角度，该软出口角度创建出口区段，该出口区段允许雾化器104产生的喷雾进行更好地流动，如上所述。

上文描述的实施例的附加变化可以包括用于管理来自蒸发器的水的不同安排，其目的是改进制冷循环的性能。

此类修改可以包括例如，在水进入箱体并且穿过水泵送系统和雾化器开始其去除过程之前，在来自蒸发器的冷凝水与来自压缩机的热排放气体管道之间进行预热交换过程。

在图5中，描绘了另一个示例性实施例。在图5中，空调器系统包括压缩机101、冷凝器105、以及水容器106。水容器106可以位于冷凝器下方。图5的系统进一步包括第二水容器116。水容器116可以是小箱并且进一步被适配成用于收集水，以便在来自蒸发器的水110与来自压缩机101的热排放管道118之间进行预热交换。如图5所示，空调器系统可以进一步包括在水容器106内部的一组超声雾化器104、水泵112、在冷凝器105上方的配水器114、以及冷凝器风扇109，该冷凝器风扇吹动空气穿过冷凝器105、以及从系统去除的水分。

其他附加变化可以包括用于管理来自蒸发器的水的不同安排。此类安排可以包括在来自蒸发器的冷凝水与来自冷凝器的出口管道(制冷循环的液体管线)之间进行预能量交换。此类安排的优势是，在循环中的附加过冷度将会表现为该循环冷却能力的增加。

如本文描述的空调系统提供改进去除通过空调器的正常运行产生的过量冷凝水，尤其在极度潮湿和高温条件下工作时。如本文描述的空调系统通常可以用于所有AC系统，但是对于与空气源热交换器一起工作的便携式AC系统尤其有利。通过去除过量的水，AC系统可以运行更长的时间段，而不需要与使用者交互来排空储存冷凝物的水箱。

如本文描述的空调系统进一步允许有效去除在冷却过程中产生的不期望的冷凝水，同时系统帮助通过冷凝器执行的排热过程，从而提高热循环的效率。

进一步地，已经示出，在空调器系统中使用超声雾化器以创建连续喷雾流需要的能量与已有的除水方法相比减少，并且可以用更安静的方式工作、不需要移动零件、并且在较短的时间段内使高速率的水雾化。雾化器可以产生直径接近0.5微米的水滴，这些水滴远小于在空调器中常规使用的标准喷溅系统产生的液滴。

已经示出，超声雾化器创建小直径水滴的能力尤其有利于空调器中的除水过程，因为液滴由于其尺寸而重量非常小，穿过冷凝器的气流可以用更容易且快速的方式携带喷雾流。

此外，由于超声盘的高振动频率，通过超声雾化器产生的液滴的量也较多。在那些条件下，干空气与喷雾流混合并且“吸收”水分的能力也较高，因此，形成与目前使用的标准方法相比的高效除水过程。

超声雾化器在空调器中用于除水时的附加优势是，能够通过电子控制来调节压电式换能器的振荡频率、以及进而从系统中拖走的水量。

Claims (10)

1.一种空调器(100)，包括：压缩机(101)、冷凝器(105)、蒸发器(109)、以及用于收集该空调器中的冷凝水的第一水容器(106)，其特征在于，至少一个超声雾化器(104)被安排用于使该第一水容器(106)中的水雾化。

2.根据权利要求1所述的空调器，其中，至少一个超声雾化器(104)被安排在该第一水容器(106)的底侧上。

3.根据权利要求1或2所述的空调器，其中，该第一水容器(106)位于该冷凝器(105)下方。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的空调器，进一步包括至少一个水位传感器(108)，该至少一个水位传感器被安排用于感测在该第一水容器(106)中的水位，并且其中，该空调器被适配成用于使用来自该至少一个水位传感器(108)的输入信号将该第一水容器(106)中的水位控制到预定水位或在预定水位范围内。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的空调器，其中，水从该蒸发器(109)直接引到该第一水容器(106)。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的空调器，其中，至少一个超声雾化器(104)被适配成用于创建喷雾流，所述喷雾流流过安排在该冷凝器(105)处的翅片和或管。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的空调器，进一步包括第二水容器(116)。

8.根据权利要求7所述的空调器，其中，该第二水容器(116)小于该第一水容器(106)并且被适配成用于收集水，以便在来自该蒸发器(103)的水与来自该压缩机(101)的排放管道(118)之间进行预热交换。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的空调器，进一步包括配水器(114)，该配水器被适配成用于将水分配到该冷凝器(105)上，所述水从该空调器的水容器(106，116)泵送。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的空调器，其中，该空调器是便携式空调器。