CN1255613A - 一种显著降低空调高压热端温度的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明一种显著降低空调高压热端温度的方法及其装置,涉及分体空调中加进水冷而对现有风冷的补充配合。技术构思是利用冷凝水和外加水在冷凝器内空间对延长并成倒Ω形的高温铜管进行两段内外管逆流冷却,以及在冷凝器底部增设的水箱中除用小水泵动力作冷却外还使两个喷头向风叶片喷水。在风叶转动下产生较大面积的汽化吸热并排出机外。因此,除不排水、只排稍高气温的热风这两大难题被解决外,还有节电,以及改善空调工作系统的好处。把家用空调机联合运用风冷、水冷技术推进了一大步。

Description

一种显著降低空调高压热端温度的方法及其装置

本发明一种显著降低空调高压热端温度的方法及其装备，主要是针对目前制冷需利用冷凝器来达到散热降温这一类空调，尤其是分体空调，具体涉及空调冷凝方法及其装置这一领域。

目前空调制冷方式，大都采用压缩机将通过蒸发器进行吸收室内热量的制冷介质气体压缩成高温高压液态，热量经由冷凝器转化到室外，达到降温目的。室外的散热牵连着室内的效率。但目前很多安装空调的楼房，高处的住户受着底楼空调外机热量上升带来的不适，而低楼住户又由于楼上的空调排放出来的水随风飘入到室内和阳台、装有塑料雨蓬的住户受到滴嗒、滴嗒的嘲杂声，以及商业小街道和商场门口的空调外机排放热量，使游人、顾客绕道而行。由于长时间受到空调排水，使墙面、路面生长青苔，如此种种带来了众多不便和害处。99年8月23日《北京晚报》题目为《空调不工作，原是怕高温》文章报道：7月底那几天北京最热的时候有很多空调不能正常工作，原因是T1型空调工作的环境温度上限为43℃。而目前在国内销售的空调器几乎是清一色的T1型。《家用电器》1999年第8期第11页上有一篇名为《分体式空调机利用冷凝水的节能设计装置》的文章，该装置已申报专利。该技术是把室外机机壳加高后在其内紧贴散热器顶部做一个盛水盘，大的为主水盘，隔开小的为排水盘，主水盘中有若干金属蒸发管，一端与压缩机高压高温冷媒输出管相接，另一端与原散热器上的管道相通。机壳顶开一个口，把室内机的冷凝水用管引入主水盘中。当高温冷媒从压缩机出口喷出时，把蒸发管加热，通常达到110℃，蒸发管把盘中冷凝水加热蒸发，水蒸汽被散热风扇抽走，低温冷凝水(低于环境温度17℃)，随即降低了室外机的温度，使机组进入良性循环。水多时可从主盘溢孔中到排水盘，以及再从排水盘侧边孔排到散热器铝片中，进行第二次蒸发。该文认为这样改进后的空调可节电30％，经济效益、环保效益相当可观。不过，该技术二次蒸发不可取，因为空气中及水中的脏物在尘之类可积存在铝片等上，会产生堵塞和腐蚀。水蒸发从盘边抽走，抽力不会很强。另外水蒸发对排出的风温变化也未论及。

因此，本发明提出一种显著降低空调高压热端温度的方法及其装置，其目的是在不改动现有空调基本结构的基础上，完全利用被胡乱排放的凝结水使进入冷凝器之前的制冷剂先行得到大幅度的冷却，以有益于空调系统，以及对外部系统的适应。

为达到本发明之目的提出以下技术方案。总构思是：配合冷凝箱内形状，把箱内这段高温管增长成形并安置。在箱内或底下做一个水箱以容纳凝结水和必要时的外加水。分两段对高温管作内外套管形式逆流冷却。即用刚来的凝结水一次性对内含有已冷却过一次的制冷剂的那段靠近冷凝器入口的管子再冷却后使凝结水散落时进入水箱。在水箱泵力下再对内有未冷却过制冷剂的余下靠压缩机的那一段管冷却。另外，应视包括水箱在内的冷凝器箱是一个热导体，泵力循环回到水箱的水管尾部至少连接两个对风叶片，不同平面位置和喷出不同形状的水体的喷头，并穿过水箱盖。由于风叶片旋转为喷出的水会被带到水箱盖、叶片、冷凝箱内板等处，加之喷出有形的水体，使产生较大的蒸发汽化的面积。在上述综合作用下可达到一个对整机而言新的更低温度的冷凝动态平衡。

具体来讲，首先可将一根内穿过数根(如3根)小铜管成束的非金属管如PVC塑管做成相似倒“Ω”形的平面圆形管体，装在风叶内罩外面。管体顶部有小间隙缺口，将从缺口处外两束铜管头分别以一段铜管连接压缩机和冷凝器，构成制冷剂通道。将缺口处塑管与铜管之间封堵后，再从其下边对塑管连通两管子到冷凝器底部内或拆除底板外延而增设的水箱之中，其中一根与箱底水泵相连，另一根在水箱中心处连有两个喷头，一为常开喷头处于风叶片底下，可喷出平面蝶状膜；另一为受控喷头处于风叶片后端，可直接对风叶片喷水，该喷头在水箱高水位时在设置的水位检测电路驱动电磁阀开启时才喷水。水箱上部上边有许多小孔的盖子、喷头孔及两边进出水管孔。在风叶转动下，喷头的水及相应其他位置的水可成汽态随风而出。对从蒸发器来的水管可使其包围那一段从一束铜管连接到冷凝器的装在风叶后边的铜管后再进入水箱之中而不排放，水流方向与制冷剂运动方向相反，以使凝结水先行对该段冷却。而水箱中的凝结水在泵动力下，经过塑管一周后又回到喷头处，而铜管内的高温制冷剂在压缩机动力下则与上述凝结水反向一周后奔向冷凝器，可达到冷却效果。

本发明对比现有技术，由于利用了低温凝结水对高温高压制冷介质的吸热、带热作用，以及汽化作用，使原冷凝器的50℃-60℃降到30℃左右。因此大大的改变了热风吹出不适之感觉，所排放的热量接近于常温，既快速降温，提高了散热效率，也使高压端压力由原来的1.7MPa降到1.5MPa，即提高制冷效果，也使压缩机排压阻力下降，使电流下降，二者对比如下：海尔冷暖机型号KFR-360W，改装前后的测试，改装前，测压缩机电流5.9A-6.07A(采用数字表DT-890B+电流档，交流20A档)，电压220V。气温29℃，压缩机低压0.52MPa，室外风机出口温度39℃，室内出风口温度14.5℃，凝结水温24.5℃。应用本发明后，在同等条件下测试电流5.1A-5.2A，外机出风口31℃，低压0.48MPa压力，室内机出风13℃。本测试均在加入制冷剂相等，同等条件下测试，取二个电流高端5.2A、6.07A，比较相差0.87A，式P＝u.1＝220×0.87＝191.4W。而本发明的增设动力部分仅为一个30W小水泵，依此191.40-30＝161.40W，按照空调日使用时间8小时，则一天可以省电1.3度。而对功率较大的空调省电就会更加明显突出，机内排出来的水也会通过本装置成雾状排放化为乌有，压缩机由于高压侧压力降低，减轻了负荷，提高了空调使用寿命。至于T1型43℃环境上限问题，根据上述本发明实测数据，即风机口温度可降8℃仅稍高于气温，进冷凝器输入端的制冷剂可降20℃至30℃，高压端压力可下降0.2MPa，并且特意人为地用外加室内自来水使处在高水位工作，估计可以正常工作。原因是较多地减少了冷凝器管内高温高压液态转变成气态的数量，液态制冷剂可以压缩得出并通过。

下边结合附图再对本发明作说明：

图面说明：

图1为实施本发明的空调结构原理图。

图2为实施本发明在冷凝器室中的部分结构分解图。

图3为实施本发明的装置中水箱水位检控电路原理图。

从图1，由压缩机经冷暖换向阀2将低压气态制冷剂从来自蒸发器17的管子10吸入并压缩成高温高压液体，经阀2又经管子3从小缺口右边进去到达管3的圆形管部分4，顺时针运动后再从缺口左边出来后到风冷式冷凝器管6，散热回到蒸发器。另外，凝结水管7自蒸发器17出来后，经中间有一加水器8，对横在冷凝器管6前附近的大约30cm-40cm长一段管子，即该管一头连接冷凝管6的入端，另一头连接圆形管4的出口，进行内外管式对流冷却。凝结水在外管一次性流过，之后任其散落进入到集水箱12中。水箱左侧底部有一小水泵13将水箱中汇集的水由下向上经管子5在缺口左侧进入到套在上述圆形管4外边的管子里经反时针流动后，从缺口右边出来由上而下经管子9到水箱之中并在箱中心互通并联着两个即喷头14和喷头15，构成循环水路。小缺口两侧在内外管之间是封堵的。对如上述可简称为平面圆形内外管水冷式冷凝器，为竖立放置并安装在风叶导流板即叶罩外边，大小相似相配合。喷头14在风叶片底下为常开式，喷头15在风叶片后端为受控式，其上电磁阀16受一水箱水位检控电路驱动。为增加冷却面积，水冷式冷凝器中的内管可用Φ8mm的铜管3根并成一束，外管及其他水管可用PVC类塑管、有隔热性能，或表层有隔热涂料层的金属管，其目的是不向外界幅射温度，专门用于高温制冷剂冷却。

从图2，图2-1风冷式冷凝器6的散热器弯形构造，下有箱底板。图2-2中的风机25紧挨到冷凝器6正中，由固定架26上下四个螺灯固定。图2-3为喷头结构，喷头14为常开，在风叶片底下。喷头15为受控，其上有电磁阀。图2-4为水箱12结构，喷头从箱盖中心的孔上穿上来，左边为泵管孔，右边为管式冷凝器外管水管孔。箱盖上有许多小孔，使得在喷头喷水及风叶转动后落下来的水在盖上风冷蒸发后多余的水又可从孔中流回到水箱。水箱是置于箱底的，中心线也表明了各自位置。不过，由于水箱高度不超过10cm，所以可以将风机25适当上移。箱盖还可做得粗糙些，有小浅槽等扩大面积和利于存水。而冷凝器面罩栅栏采用百叶窗式样，其页叶与风向之间为钝角。

图3是水泵水位检控电路。本电路是一块CMOS四二输入与非门MC140011UB。A、B、C、3个集水器控制电检，分别为低中高水位线，B点水位，水泵工作水位；C点警戒线水位，电磁阀吸合，喷头15工作，直到C点正常水位电磁阀停止工作。工作过程：在第一次开机，由于集水箱无水，YF1 2脚为低电平，YF2 5、6脚低电平，YF2 4脚，YF3 8、9脚高电平，YF3 10脚低电平通过R4使V2导通，继电器、J2吸合、J2-1常闭断开，S、N220交流电回路而不能工作，待水位上升到C点时，YF2 4脚反转呈低电平，YF3 10脚高电平V2截止，继电器J2无电，J2-1恢复常闭，水泵开始工作。当出水量较大，水份不能及时排出，水位上升到B点警戒线，YF1 1、2脚高电平，YF1 3脚低电平，Yf4 12、13脚低电平，YF4 11脚高电平，V1导通，继电器，J1吸合，J1-1通电，电磁阀DF产生磁力，吸合磁铁使喷头15，由水泵供水喷出，由于二喷头同时工作，水位很快退出B警戒水位线，改变了YF1的电平，使V1导通进入截止，J1继电器失电，DF停止工作。电路D9LED发光管，R5是一个补水告知电路，当第一次开机集水箱内无水，为了提高工作效率，可以通过室内瓶式过滤器，拧下上盖，向集水箱加水，直到LED发光，瓶式过滤器有利于第一次开机和西北干热地带加水使用。在此说明D9LED装置在空调内机面板上。

Claims (7)

1、一种显著降低空调高压热端温度的方法，包括压缩机将来自蒸发器的已吸热制冷介质气体压缩成高压高温液态，再经管子送到空调冷凝器风冷散热成较低温高压液体之后，又经管子并通过毛细管节流后成为低温低压气体进入蒸发器，另外来自蒸发器的凝结水通过管子在冷凝器外边附近泄放，其特征是：

(1)可对所述的内有高压高温液态制冷剂管在冷凝器内部适当空间里将其适当做长并成为相应形状，选择从冷凝器入口起的一段管子，以这一段管子为内管，再引入所述的凝结水管为外管套在最靠近冷凝器输入端的那段管子外边，并使水与制冷剂之间为反向运动，之后任其散落而下入水箱；

(2)箱内水通过水泵经管子输送后再从作为上述(1)中剩余的另一段管子的所谓外管中流过，又返回水箱中心连接在水管尾端的至少是两个的喷头中，喷头分别置于风叶片的前后位置上，前置者为常开，后者为受控。

2、根据权利要求1所述的一种显著降低空调高压热端温度的方法，其特征是：

(1)所述的高压高温液态制冷介质可先行进入增设在空调冷凝器内风罩边上的成平面圆形的管式冷凝器中的数根成束的铜管内，并与管壁外另一较大直径的非金属管的内腔之间的流动的凝结水反向流动，经一周后再连接另一段管子进入空调冷凝器中的二次水冷方法；

(2)所述的凝结水管可使其如上述管式冷凝器一样包围那一段从铜管束端至空调冷凝器入口的铜管并一样呈反向流动冷却状态，并通过箱底的水泵经管子输送到圆形管式冷凝器中的非金属管腔内，流过一周后又经管子回到水箱中心设在风叶底下的前面常开喷头，喷出蝶状薄水膜；

(3)所述的凝结水还可从互通的另一个设在风叶后端受控的后面喷头直接向风叶喷水，此喷头开闭受一由集水箱水位检测电路驱动的电磁阀控制，箱内高水位时为开启。

3、一种显著降低空调高压热端温度的装置，包括从压缩机出口以内有高压高温液态制冷剂的管子通过冷暖换向阀或也可直接连接空调冷凝器输入端，冷凝器输出端以内有高压较低温液体制冷剂的管子并通过毛细管节流连接蒸发器输入端，蒸发器输出端以内有低压较高温度气体制冷剂的管子通过冷暖换向阀或直接连接压缩机输入端，另外内有来自蒸发器凝结水的管子，从蒸发器引出其出水口处在冷凝器附近，其特征是：

(1)所述的压缩机出口至冷凝器输入端这一段管子，可在空调冷凝器内适当延长后将其切断后而形成的两管头之间再连接一圆形管式冷凝器，该器主体为将一根其内穿过有数根并成一束的铜管的非金属管做成上有小缺口可外露两处上述一束管头的成平面圆形的管体，该管体固定安装在风机导流板即风叶内罩外面，上述两束管头，分别与前述的切断的两管头之间连通焊接，构成制冷剂通道；

(2)所述的凝结水管，可使其如上述管式冷凝器一样包围那一段从铜管束端至空调冷凝器入口的铜管并一样呈反向流动冷却状态，之后其中水可任其散落而下，箱底置放水泵并有出水管与前述管式冷凝器小缺口一边的非金属管连通，小缺口另一边同样连接有管子并且其出水管在水箱中心处还连接有两个喷头，并穿过水箱盖孔位于其上，一个为常通并安装在风叶片底下可喷出喋状薄水膜者为前面常开喷头，另一个为受电磁阀控制开闭并安装在风叶后端可直接向风叶喷水者为后面受控喷头，上述小缺口封堵后，在水泵动力下，可构成非金属管与其内铜管制冷剂运动方向为反向的水流通道。

4、根据权利要求3所述的一种显著降低空调高压热端温度的装置，其特征是所述的数根一束的铜管可以是3根或4根，所述的非金属管是PVC类的塑管。

5、根据权利要求3所述的一种显著降低空调高压热端温度的装置，其特征是所述的水箱盖，其上有许多小孔，有毛糙表面，还有小浅槽。

6、根据权利要求3所述的一种显著降低空调高压热端温度的装置，其特征是所述的冷凝器，即包括水冷、风冷的冷凝器，其前面面罩栅栏为百叶窗式样，其页叶与风向间夹角为钝角。

7、根据权利要求3所述的一种显著降低空调高压热端温度的装置，其特征是所述的受电磁阀控制开闭的后面受控喷头，驱动电磁阀是一集水箱水位的检测电路，高水位时电磁阀开启，喷头为喷水状态。

Images