CN1253683C - 一种制冷方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种制冷方法，包括下述具体步骤：将液体置于容腔中，然后将容腔密闭抽气，使液体中的气体释放出来，容腔中的液体的温度降低，然后利用降低了温度的液体作为冷却工质对其它物质进行冷却。一种实现前述方法的装置，包括一个可以密闭的容腔，容腔上设置有液体入口和液体出口，抽气设备通过管道与容腔相连通。本发明具有节能降耗、环保效果好、制冷效率高的优点，结构简单，制造成本较低，易于推广使用，经济效益明显，市场前景良好。

Description

一种制冷方法及其装置

                          技术领域

本发明涉及制冷与低温工程领域，具体涉及一种制冷方法及其装置。

                          背景技术

目前制冷的方法主要有：热电制冷、磁制冷、气体绝热膨胀制冷、液体蒸发制冷等方法。其中热电制冷又称为“半导体制冷”或“电子制冷”，它是利用热电制冷效应的一种特殊制冷方式，具体是采用两种不同类型的半导体材料，两端用导体材料连接起来，组成一个环路并连接一直流电源；当电路接通后，半导体材料的一端温度降低(吸热制冷)，另一端温度升高，向周围介质放热。目前市场上已有半导体制冷的电冰箱和空调器产品出售，但主要缺点是制冷效率低、造价高。磁制冷是顺磁物质在磁场中被磁化以后，如果突然地减小磁场，此时顺磁物质的温度就要下降，即可利用其制冷。目前国内外都在研究磁制冷的冰箱及空调，据介绍比常规电冰箱节点1/3以上，是一种很有前途的制冷方式，但有关技术还需要进一步完善才能达到实用的要求。气体绝热膨胀制冷是指气体被压缩冷却后，突然减压膨胀时能够得到低温；常用空气做制冷剂，空气被压缩后冷却到常温，再通过膨胀机进行绝热膨胀，从而得到低温空气作为制冷源。这种方法制冷效率较低，但具有结构简单、无公害等优点，因此已在小汽车及飞机空调上得到了应用。液体蒸发制冷是液体在蒸发过程中吸收潜热而使其周围温度下降，绝大多数空调器都是采用的这种制冷方法，它是利用液体(即制冷剂)在蒸发器中降低压力而不断蒸发，吸收周围介质的热量，使介质温度下降；这种制冷方法根据制冷过程中消耗的能量形式不同分为(1)蒸气压缩式制冷——消耗电能；(2)吸收式制冷——消耗热能；家庭用空调器主要采用蒸气压缩式制冷方法，吸收式制冷主要应用于中央空调器。蒸气压缩式制冷是目前最经济而且应用最为广泛的一种制冷方法，其原理是利用制冷剂(如氟利昂22)液体的蒸发潜热从被冷却物体中吸热而实现制冷，其制冷设备主要由压缩机、冷凝器、节流机构(如膨胀阀、主细管等)、蒸发器等四大部分组成，压缩机将从蒸发器送来的低压蒸气进行压缩，变成高温、高压蒸气后进入冷凝器，受到空气或水的冷却而凝结成高压液体，再经节流机构节流后变成低压液体，于是在蒸发器中吸热，使用冷场合得到低温，吸收汽化热后的低压蒸气重返压缩机，继续进行下一个循环；这种制冷方式使用的制冷剂氟利昂严重损害环境，且压缩机工作噪音大。

                          发明内容

本发明的目的在于克服现有制冷技术的缺点，提供一种高效、低能耗，对环境无损害的制冷方法。所述制冷又称“致冷”，即人工制造低温(低于环境温度)的技术。

本发明的另一目的在于提供一种实现上述方法的装置。

本发明的目的通过下述技术方案实现：本制冷方法包括下述具体步骤——将液体置于容腔中，然后将容腔密闭抽气，使液体中的气体释放出来，容腔中的液体的温度降低，然后利用降低了温度的液体作为冷却工质对其它物质进行冷却。

为了更好地实现本发明，可以在液体置于容腔中后用多孔材料浸入液体将气体引入液体中。

为了更好地实现本发明，可以在多孔材料浸入液体中经过抽真空，从液体中出来之后旋转多孔材料，在离心力的作用下使液体从多孔材料中脱出，气体进入多孔材料后，再用多孔材料将气体引入液体中；循环进行前述操作。

为了更好地实现本发明，可以将需要冷却的气体注入已降低了温度的液体中进行冷却；所述需要冷却的气体可以是空气。

所述需要冷却的气体可吹送到容腔的外壁上，利用已降低了温度的容腔外壁对气体进行冷却。

所述多孔材料可以是沸石、活性碳、烧结多孔材料、发泡多孔材料等，亦包括纳米多孔材料。

所述液体可以是水。

实现上述方法的装置包括一个可以密闭的容腔，容腔上设置有液体入口和液体出口，抽气设备通过管道与容腔相连通。

所述液体入口和液体出口可结合为一个液体出入口。

所述可以密闭的容腔内设置有电机，电机转轴上安装有多孔材料。

所述抽气设备通过管道和集成阀与容腔相连通。

所述可以密闭的容腔连接有换热器。

所述换热器为对流式换热器，包括风道、传热片或换热管、风扇，所述传热片部分位于所述容腔内，其余部分位于风道内，风道的一端设置有风扇，利用风扇鼓风进入风道流过传热片进行冷却。

本发明的作用原理是：液体中溶解有气体，当液体处于低压或真空环境时，会释放出溶解的气体，释放气体的过程可以带走热量，使液体的温度降低；同时，多孔材料吸附有气体，在抽真空的过程中，气体从多孔材料上脱附，气体脱附的过程亦是一个吸热的过程，可以使处于液体中的多孔材料和液体的温度降低，然后可以通过降低了温度的液体冷却其它物质。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：(1)环保效果好：本发明没有用到氟利昂，对环境无损害，有利于环境保护；(2)节能降耗：本发明无需消耗能量将汽体压缩成液体，能耗较低，而且可避免产生压缩机大功率工作时产生的较大震动和噪音；(3)制冷效率高；(4)结构简单，制造成本较低，易于推广使用，经济效益明显，市场前景良好；(5)应用范围较广：本发明可应用于开发各种制冷设备。

                         附图说明

图1是本发明制冷装置结构示意图。

图2是本发明制冷装置另一结构的示意图。

图3是本发明制冷装置又一结构的示意图。

                          具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

本发明的具体结构如图1所示，由图1可见，本制冷装置包括可以密闭的容腔3，容腔3设置有液体进口和液体出口，所述液体进口与储水容器2相连通，所述液体出口下设置有储水容器19，所述容腔3通过管道10与真空泵6相连通，真空泵6上设置有排气口7；容腔3内同时设置有管道16，管道16上开有孔17，管道16伸出容腔一端连接与抽气机12相连接；在容腔3内壁固定设置有液位计15；在液体进口、液体出口以及管道10、16上设置有开关阀1、8、9、11、13、14、18；在容腔3内盛装有水4，水4上部还有空间5。

利用上述装置进行制冷的具体步骤是：首先关闭开关阀18，打开开关阀1，使储水容器2中的水进入容腔3中，并到达液位计15的控制位置；然后打开开关阀8，此时其它开关阀都关闭，开动真空泵6对容腔3抽真空，在抽真空的过程中，溶解在水4中的气体释放出来，被排到室外，并带走水4中的热量，水4的温度得到降低；当达到设定的温度，停止抽真空，打开开关阀13、14、9，其它开关阀都关闭，开动抽气机12把室内气体通过管道16经由小孔17抽入水中，有部分气体溶解在水中，大部分气体从水中浮出之后进入空间5，然后通过管道10又进入室内，气体在水4中时与水4进行热交换，气体被水4冷却，冷却了的气体返回室内使室温降低；当水温升高之后，重复前述操作步骤即可持续对室内空气进行冷却，实现调节室内空气温度的效果。

实施例2

本实施例的装置部分同实施例1。具体操作步骤除下述特征外同实施例1：容腔3中的经抽真空温度降低的水4对气体进行冷却，当水温升高之后，将开关阀11打开，抽气机12将气体抽到容腔3内的空间5，气体压力施加在水面上，水经阀18快速排到储水容器19中，然后向容腔3重新输入储水容器2中的水。

实施例3

本实施例除下述特征外同实施例1：容腔3设置的液体进口直接与自来水管相连通，通过自来水管向容腔3中输入水。

实施例4

本发明的另一具体结构如图2所示，由图2可见，本制冷装置包括可以密闭的容腔3，容腔3设置有液体进出口，所述液体进出口设置有开关阀1并与储水容器2相连通，容腔3还通过管道16、26与集成阀20相连接，管道16位于容腔3内的一端开有孔17，并设置有开关阀11、14，管道16伸出容腔3外的一端设置有开关阀13并与集成阀20相连接，管道26上亦设置有开关阀23；集成阀20除了与容腔3相连通之外，还通过管道与真空泵6相连接，在所述管道上设置有开关阀8、24，其中设置开关阀24的管道连接到真空泵6的排气口7，集成阀6亦与设置有开关阀9、25的管道相连接；所述容腔3内设置有电机22，电机22的转轴上安装有多孔材料21；容腔3内壁还固定设置有液位计15。

利用上述装置进行制冷的具体步骤是：利用上述装置进行制冷的具体步骤是：首先打开开关阀1，使储水容器2中的水进入容腔3中，达到液位计15的控制位置，然后打开开关阀8、23、24、9，集成阀20使开关阀8、23、24、9控制的管道相通，其它开关阀都关闭，开动真空泵6对容腔3抽真空，在抽真空的过程中，溶解在水4和多孔材料21中的气体释放出来并被排到室外，带走水4中的热量使水4的温度降低；当达到设定的温度，停止抽真空，打开开关阀25、8、24、13、14，集成阀20使阀25、8、24、13、14控制的管道相通，其它开关阀都关闭，真空泵6把室内气体通过管道16由小孔17抽入水中，有部分气体溶解在水中，大部分气体从水中浮出之后进入空间5，集成阀20使开关阀23和25控制的管道相通，气体在水中时与水进行热交换，气体被水冷却，冷却了的气体通过开关阀23和25控制的相通管道进入室内使室温降低；当水温升高之后，打开开关阀25、8、24、13、11，集成阀20使开关阀25、8、24、13、11控制的管道相通，其它开关阀都关闭，真空泵6把室内气体抽到容器3上的空间5中，气体压力施加在水面上，水4经开关阀1快速排到储水容器2中，然后关闭开关阀1；使电机22通电，电机22带动多孔材料21高速旋转，多孔材料21中的水在离心力的作用下从多孔材料21中脱出，气体重新进入多孔材料21中；然后循环地重复上述过程，即可持续对室内空气进行冷却，实现调节室内空气温度的效果。

实施例5

本发明的又一具体结构如图3所示，由图3可见，本制冷装置包括可以密闭的容腔3，容腔3设置有液体进出口，所述液体进出口设置有开关阀1并与储水容器2相连通，容腔3还通过管道与集成阀20相连接，在所述管道上设置有开关阀23，集成阀20除了与容腔3相连通之外，还通过管道与真空泵6相连接，在所述管道上设置有开关阀8、24，其中设置开关阀24的管道连接到真空泵6的排气口7，集成阀6还与设置有开关阀9、25的管道相连接；所述容腔3内设置有电机22，电机22的转轴上安装有多孔材料21；容腔3内壁还固定设置有液位计15；所述容腔3下端连接有换热器，所述换热器包括壳体28、空气过滤层29、传热片27、风扇30，壳体28一端设置有空气过滤层29和风扇30，风扇30位于空气过滤层29一侧，壳体28另一端设置有出风口32，所述传热片27部分位于所述容腔3内，其余部分位于壳体28内的风道31中，并与风扇30相对。

利用上述装置进行制冷的具体步骤是：首先打开开关阀1，使储水容器2中的水进入容腔3中，达到液位计15的控制位置，然后打开开关阀23、8、24、9，集成阀20使开关阀23、8、24、9控制的管道相通，其它开关阀都关闭，开动真空泵6对容腔3抽真空，在抽真空的过程中，溶解在水4中的气体和多孔材料21中的气体释放出来，被排到室外，并带走水中的热量，水的温度得到降低，降低了温度的水冷却传热片27，装在壳体28内的风扇30将从空气过滤层29进入的空气吹过传热片27并经过风道31，空气被传热片27冷却之后从出风口32吹出，从而使室温降低，当室温降至设定的温度时，停止抽真空。当水温升高之后，打开开关阀25、8、24、23，集成阀20使开关阀25、8、24、23控制的管道相通，其它开关阀都关闭，真空泵6把室内气体抽到容器3内的空间5中，气体压力施加在水面上，水经开关阀1快速排到储水容器2中，然后关闭开关阀1，使电机22通电，电机22带动多孔材料21高速旋转，多孔材料21中的水在离心力的作用下从多孔材料21中脱出，气体重新进入多孔材料21中。然后循环地重复上述过程，即可持续对室内空气进行冷却，实现调节室内空气温度的效果。

Claims (10)

1、一种制冷方法，其特征在于包括下述具体步骤：将液体置于容腔中，然后将容腔密闭抽气，使液体中的气体释放出来，容腔中的液体的温度降低，然后利用降低了温度的液体作为冷却工质对其它物质进行冷却。

2、根据权利要求1所述的制冷方法，其特征在于：在液体置于容腔中后用多孔材料浸入液体将气体引入液体中。

3、根据权利要求1所述的制冷方法，其特征在于：在多孔材料浸入液体中经过抽真空，多孔材料从液体中出来之后旋转多孔材料，使液体从多孔材料中脱出，气体进入多孔材料后，再用多孔材料将气体引入液体中。

4、根据权利要求2或3所述的制冷方法，其特征在于：所述多孔材料可以是沸石、活性碳、烧结多孔材料、发泡多孔材料和纳米多孔材料。

5、根据权利要求1所述的制冷方法，其特征在于：将需要冷却的气体注入已降低了温度的液体中进行冷却。

6、根据权利要求1所述的制冷方法，其特征在于：将需要冷却的气体吹送到容腔的外壁上，利用已降低了温度的容腔外壁对气体进行冷却。

7、实现如权利要求1所述制冷方法的一种制冷装置，其特征在于：包括一个可以密闭的容腔，容腔上设置有液体入口和液体出口，抽气设备通过管道与容腔相连通。

8、根据权利要求7所述的制冷装置，其特征在于：所述可以密闭的容腔内设置有电机，电机转轴上安装有多孔材料。

9、根据权利要求7所述的制冷装置，其特征在于：所述抽气设备通过管道和集成阀与容腔相连通。

10、根据权利要求7所述的制冷装置，其特征在于：所述可以密闭的容腔连接有换热器，所述换热器包括风道、传热片或换热管、风扇，所述传热片部分位于所述容腔内，其余部分位于风道内，风道的一端设置有风扇，利用风扇鼓风进入风道流过传热片进行冷却。

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