CN110715495A - 一种高压摩擦纳米发电除霜装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高压摩擦纳米发电除霜装置，包括交流电机、摩擦纳米发电机、倍压整流电路和蒸发器的翅片；所述交流电机的一端安装摩擦纳米发电机，所述摩擦纳米发电机的输出端经倍压整流电路连接到蒸发器的翅片。由于本发明采用摩擦纳米发电机技术，输出的电流为微安级别，与高压逆变器产生的安培级别的电流相比，差了6个数量级，因此在产生的功耗上，摩擦纳米发电机技术消耗更少，选择高压摩擦除霜装置消耗的能量远远小于逆变器消耗的能量。由于本发明采用摩擦纳米发电技术，在转速为400rpm下获得的电流为100μA，对人体无危害。本发明相比逆变器来说更为轻便，可随身携带；与高压逆变器相比大大降低了成本。

Description

一种高压摩擦纳米发电除霜装置
技术领域
本发明涉及除霜装置，特别涉及一种高压摩擦纳米发电除霜装置。
背景技术
制冷系统包括空气压缩机、蒸发器、膨胀阀和冷凝器四个部分。生活中制冷系统蒸发器结霜问题非常常见。由于冷库内的空气相对湿度比较高，在制冷系统正常运行时，蒸发器的表面温度远低于空气的露点温度，空气中的水分会析出而凝结在蒸发器管壁上。当管壁温度低于0℃时，水露则凝结成霜。随着霜层的加厚，蒸发器的传热恶化，蒸发器翅片间的有效空气流通面积减少，增加了空气的流动阻力，降低了空气的流量，从而增加了蒸发器内工质与空气间的传热热阻。工质从空气的吸热能力下降，制冷量减小，使得冷库降温困难，制冷空气压缩机功耗增大，使得制冷效率下降。又由于空气向蒸发器内工质的传热能力减弱，使蒸发器内的液态工质有可能无法全部吸热气化，导致工质液体进入空气压缩机，造成液击，损坏空气压缩机。传统的除霜方法有人工除霜、热气旁通除霜和高压电除霜，人工除霜具有工作量大、除霜不彻底的缺点，热气旁通除霜是通过电磁阀切换至室外管翅式蒸发器的管道里来化霜，热量全部来自空气压缩机停机前的一些能量和空气压缩机本身的电机运转发出的热量。该热量是有限的，碰上环境温度降低且结霜较厚时，有化霜不净的风险，而且除霜时间过长会导致空气压缩机液击现象。高压除霜的原理利用了高压电场下，由于电场力的作用，霜层的生长会受到抑制，从而起到很好的除霜效果。在传统的高压电除霜装置中，市电220V经过逆变器后获得千伏高压，高压电接在翅片两端进行除霜，在获得高电压的同时也获得较大的电流，一旦漏电将严重威胁生命安全。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种既能产生高压达到除霜效果、又能使电流极小不会伤害人体的高压摩擦纳米发电除霜装置。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种高压摩擦纳米发电除霜装置，包括交流电机、摩擦纳米发电机、倍压整流电路和蒸发器的翅片；
所述交流电机的一端安装摩擦纳米发电机，所述摩擦纳米发电机的输出端经倍压整流电路连接到蒸发器的翅片；
所述摩擦纳米发电机包括定子和转子，所述定子安装在交流电机的外壳上，所述转子安装在交流电机的旋转轴上；所述定子与转子相对的表面贴附铜电极膜；所述转子与定子相对的表面贴附FEP膜；所述铜电极膜与FEP膜的表面相互接触。所述转子和定子均为圆盘结构；
所述交流电机接220V市电；
所述倍压整流电路包括六个电容C1-C6和六个整流二极管D1-D6；电容C1的一端与摩擦纳米发电机的一端连接、另一端同时与整流二极管D1的阳极、整流二极管D2的阴极和电容C2连接；电容C2的另一端与整流二极管D3的阳极、整流二极管D4的阴极和电容C3连接；电容C3的另一端与整流二极管D5的阳极和整流二极管D6的阴极连接；摩擦纳米发电机的另一端同时连接整流二极管D1的阴极、电容C4和蒸发器的翅片，电容C4的另一端与整流二极管D2的阳极、整流二极管D3的阴极和电容C5连接；电容C5的另一端与整流二极管D4的阳极、整流二极管D5的阴极和电容C6连接；电容C6的另一端与整流二极管D6的阳极和蒸发器的翅片连接。
进一步地，所述交流电机为额定电压220V的三相交流电机。
进一步地，所述定子和转子结构相同。
进一步地，所述定子和转子均由6个面积相等的扇形结构组成：所述FEP膜的平面形状为扇形，所述铜电极膜的平面形状为扇形。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、由于本发明采用摩擦纳米发电机技术，输出的电流为微安级别，与高压逆变器产生的安培级别的电流相比，差了6个数量级，因此在产生的功耗上，摩擦纳米发电机技术消耗更少，选择高压摩擦除霜装置消耗的能量远远小于逆变器消耗的能量。由于本发明采用摩擦纳米发电技术，在转速为400rpm下获得的电流为100μA，对人体无危害。
2、由于本发明采用摩擦纳米发电机技术，与传统的高压除霜装置相比，结构上少了高压逆变器，多了个摩擦纳米发电机和倍压整流电路，摩擦纳米发电机实质是两块转盘(半径为20cm)和一个普通的三相交流电动机(截面半径4.5cm，长度15.3cm)，整个装置相比逆变器来说更为轻便，可随身携带。
3、由于本发明采用摩擦纳米发电技术，利用电动机工作时转子旋转的能量产生高压电，通常在转速为400rpm获得电压600V，经过倍压整流电路后可得到3600V高压电，在获得相同高压电的情况下，这种方法与高压逆变器相比大大降低了成本。
4、由于本发明采用高压电除霜技术，获得的高压与传统的高压除霜相比，获得的电压更高，对于单位时间内霜层的形成抑制性能更好，使得霜层结成时间更长、形成的霜层更薄，从而获得更好的除霜效果。
附图说明
图1是本发明的高压摩擦纳米发电除霜装置整体结构示意图。
图2是本发明的转子整体结构示意图。
图3是本发明的定子整体结构示意图。
图4是本发明的转子和定子整体结构示意图。
图5是本发明的倍压整流电路示意图。
图中：1、转子，2、定子，3、交流电机，4、倍压整流电路，5、翅片，6、FEP膜，7、铜电极膜。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步地描述。如图1-5所示，一种高压摩擦纳米发电除霜装置，包括交流电机3、摩擦纳米发电机、倍压整流电路4和蒸发器的翅片5；
所述交流电机3的一端安装摩擦纳米发电机，所述摩擦纳米发电机的输出端经倍压整流电路4连接到蒸发器的翅片5；
所述摩擦纳米发电机包括定子2和转子1，所述定子2安装在交流电机3的外壳上，所述转子1安装在交流电机3的旋转轴上；所述定子2与转子1相对的表面贴附铜电极膜7；所述转子1与定子2相对的表面贴附FEP膜6；所述铜电极膜7与FEP膜6的表面相互接触。所述转子1和定子2均为圆盘结构；
所述交流电机3接220V市电；
所述倍压整流电路4包括六个电容C1-C6和六个整流二极管D1-D6；电容C1的一端与摩擦纳米发电机的一端连接、另一端同时与整流二极管D1的阳极、整流二极管D2的阴极和电容C2连接；电容C2的另一端与整流二极管D3的阳极、整流二极管D4的阴极和电容C3连接；电容C3的另一端与整流二极管D5的阳极和整流二极管D6的阴极连接；摩擦纳米发电机的另一端同时连接整流二极管D1的阴极、电容C4和蒸发器的翅片5，电容C4的另一端与整流二极管D2的阳极、整流二极管D3的阴极和电容C5连接；电容C5的另一端与整流二极管D4的阳极、整流二极管D5的阴极和电容C6连接；电容C6的另一端与整流二极管D6的阳极和蒸发器的翅片5连接。
进一步地，所述交流电机3为额定电压220V的三相交流电机。
进一步地，所述定子2和转子1结构相同。
进一步地，所述定子2和转子1均由6个面积相等的扇形结构组成：所述FEP膜6的平面形状为扇形，所述铜电极膜7的平面形状为扇形。
本发明的工作原理如下：
本发明通过三相交流电机3带动摩擦纳米发电机运转，转子1上的FEP膜6随转子1做旋转运动与定子2上的铜电极膜7产生接触分离运动产生电能，然后通过倍压整流电路4得到高压电后用来除霜。
摩擦纳米发电机工作过程，FEP膜6与铜电极膜7初始处于接触状态，铜电极膜7中电子为自由电子。由于电负性的差异，铜电极膜7中的一部分电子转移到了FEP膜6中，达到了平恒状态。FEP膜6随转子1转动时，当FEP膜6开始与两块铜电极膜7同时接触时，第二块铜电极膜7中一部分电子转移到了FEP膜6上，第一块铜电极膜7向FEP膜6上转移的电子数量减少，间接的实现了电子在两块铜电极膜7上的运动，产生了感应电流。摩擦纳米发电机完成发电工作。
由于摩擦纳米发电机所发出的电为交流电，利用整流二极管的整流和导引作用，在将电压分别贮存到六个电容上，然后把它们按极性相加的原理串接起来，使得最终输出电压为输入电压的六倍。以图5为例，C表示电容，D表示整流二极管，设摩擦纳米发电机输出电压为U，当摩擦纳米发电机输出为上正下负时，整流二极管D1、D3、D5导通，电流流向自上而下，电源向三个电容C1、C2、C3的上臂充电储能。当摩擦纳米发电机输出为上负下正时，整流二极管D2、D4、D6导通，电流流向自下而上，三个电容的C1、C2、C3的上臂通过电源向下臂充电。稳态时，每个电容上的电压为2U，所以总的输出电压为6U，即此电路完成了将输出电压提高为输入电压的六倍，再将这输出电压接到翅片5两端进行除霜。
当电机转速为400rpm时，摩擦纳米发电机获得电压600V，经过倍压整流电路4后可得到3600V高压电。
本发明不局限于本实施例，任何在本发明披露的技术范围内的等同构思或者改变，均列为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种高压摩擦纳米发电除霜装置，其特征在于：包括交流电机(3)、摩擦纳米发电机、倍压整流电路(4)和蒸发器的翅片(5)；
所述交流电机(3)的一端安装摩擦纳米发电机，所述摩擦纳米发电机的输出端经倍压整流电路(4)连接到蒸发器的翅片(5)；
所述摩擦纳米发电机包括定子(2)和转子(1)，所述定子(2)安装在交流电机(3)的外壳上，所述转子(1)安装在交流电机(3)的旋转轴上；所述定子(2)与转子(1)相对的表面贴附铜电极膜(7)；所述转子(1)与定子(2)相对的表面贴附FEP膜(6)；所述铜电极膜(7)与FEP膜(6)的表面相互接触；所述转子(1)和定子(2)均为圆盘结构；
所述交流电机(3)接220V市电；
所述倍压整流电路(4)包括六个电容C1-C6和六个整流二极管D1-D6；电容C1的一端与摩擦纳米发电机的一端连接、另一端同时与整流二极管D1的阳极、整流二极管D2的阴极和电容C2连接；电容C2的另一端与整流二极管D3的阳极、整流二极管D4的阴极和电容C3连接；电容C3的另一端与整流二极管D5的阳极和整流二极管D6的阴极连接；摩擦纳米发电机的另一端同时连接整流二极管D1的阴极、电容C4和蒸发器的翅片(5)，电容C4的另一端与整流二极管D2的阳极、整流二极管D3的阴极和电容C5连接；电容C5的另一端与整流二极管D4的阳极、整流二极管D5的阴极和电容C6连接；电容C6的另一端与整流二极管D6的阳极和蒸发器的翅片(5)连接。
2.根据权利要求1所述的一种高压摩擦纳米发电除霜装置，其特征在于：所述交流电机(3)为额定电压220V的三相交流电机。
3.根据权利要求1所述的一种高压摩擦纳米发电除霜装置，其特征在于：所述定子(2)和转子(1)结构相同。
4.根据权利要求1所述的一种高压摩擦纳米发电除霜装置，其特征在于：所述定子(2)和转子(1)均由6个面积相等的扇形结构组成：所述FEP膜(6)的平面形状为扇形，所述铜电极膜(7)的平面形状为扇形。
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