CN213238001U - 一种动感单车制冷系统及动感单车 - Google Patents

一种动感单车制冷系统及动感单车 Download PDF

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肖磊
李美勇
申利梅
王宇杰
肖梦涵
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Abstract

本实用新型公开了一种动感单车制冷系统及动感单车,属于制冷技术领域。该系统包括:支撑架和制冷单元;制冷单元包括涡旋压缩机、冷凝器和蒸发器通过制冷管路相互连接形成的制冷循环系统;传动机构用于将使用动感单车时产生的机械能输入至涡旋压缩机;涡旋压缩机用于压缩制冷剂蒸气形成高压蒸气,并将制冷剂蒸气通过制冷管路输送至冷凝器;冷凝器用于将制冷剂蒸气转化为冷凝液体并输送至蒸发器;蒸发器用于将冷凝液体气化吸热以实现制冷,并将气化产生的蒸气输送至涡旋压缩机。本实用新型将动感单车和制冷循环系统相结合,充分利用了人锻炼时输出的机械能,实现了零耗电制冷与制热;其结构紧凑、即开即用。

Description

一种动感单车制冷系统及动感单车
技术领域
本实用新型属于制冷技术领域,更具体地,涉及一种动感单车制冷系 统及动感单车。
背景技术
随着社会的发展,人们生活水平的提高,人们对健康的关注程度也越 来越高。因此,运动成为了生活中不可或缺的一部分,人们对健身的需求 也越发强烈。
动感单车作为健身房中的核心器材之一,被健身者所喜爱。现有的动 感单车通过给健身者施加电磁阻力(即加装磁铁和飞轮)来给健身者增加 运动负荷,从而达到锻炼的目的。然而,现有的动感单车无法回收健身者 锻炼时输出的机械能,造成能量的浪费。随着“全民健身”浪潮的来袭以 及居家锻炼的人越来越多,锻炼产生的机械能总量将会越来越大,因此很 有必要对锻炼产生的机械能加以利用。
现有技术中,公开了将动感单车产生的机械能用于蒸发冷却无泵空调 系统,利用健身者使用动感单车时带动自发电系统、蒸发冷却无泵降温净 化系统、转轮除湿再生系统和蒸发冷却自动补水系统工作,其制冷原理为: 健身者采动动感单车,带动发电机发电,通过整流器将电流转换为直流电 储存在蓄电池中,再将部分直流电供给半导体片设备进行制冷,使得动感 单车自发电系统与其他系统配合,能有效降低运动环境中二氧化碳的浓度, 营造健康、温和、舒适的环境。
但是,传统的制冷装置需要消耗电能,现有技术也不例外,虽然动感 单车可以回收健身者锻炼时产生的机械能,但其先将机械能转换为电能, 再利用电能通过半导体进行制冷,转化路径过长,能量利用率较低,且需 要发电机、整流器、蓄电池等电器设备,使系统的成本和复杂性提高。
实用新型内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求,本实用新型提供了一种动感单 车制冷系统及动感单车,由此解决无法充分利用健身者输出的机械能和传 统小型制冷系统需要消耗电能的技术问题。
为实现上述目的,按照本实用新型的一个方面,提供了一种动感单车 制冷系统,该系统包括:支撑架、传动机构和制冷单元;
所述支撑架的内部设有制冷管路;
所述制冷单元包括涡旋压缩机、冷凝器和蒸发器,所述涡旋压缩机、 所述冷凝器和所述蒸发器通过所述制冷管路依次连接以形成制冷循环系 统;
所述涡旋压缩机的输出端通过所述制冷管路连接于所述冷凝器的输入 端,用于将所述制冷剂蒸气压缩并输送至所述冷凝器;所述冷凝器的输入 端通过所述制冷管路连接于所述蒸发器的输入端,用于将所述制冷剂蒸气 转化为冷凝液体并输送至所述蒸发器;所述蒸发器的输出端通过所述制冷 管路连接于所述涡旋压缩机的输入端,用于将所述冷凝液体气化吸热以实 现制冷,并将气化产生的蒸气输送至所述涡旋压缩机。
优选地,还包括热量回收单元,所述热量回收单元用于通过自来水将 所述冷凝器产生的热量带走并储存使用。
优选地,所述热量回收单元包括自来水管路、截止阀和水箱;
所述水箱通过所述自来水管路连接于所述冷凝器,所述截止阀设置于 所述冷凝器与所述水箱之间的所述自来水管路;
所述自来水管路用于将所述冷凝器产生的热量与自来水混合形成的温 水通入所述水箱内,其还用于使自来水通入所述冷凝器的内管;所述截止 阀用于控制所述水箱内的储水容量。
优选地,所述制冷单元还包括电子膨胀阀,所述电子膨胀阀设置于所 述冷凝器和所述蒸发器之间的所述制冷管路;所述电子膨胀阀用于对所述 冷凝器输送至所述蒸发器的冷凝液体进行降温和流量控制。
优选地,所述蒸发器包括柱形容器、螺旋铜管和顶盖;所述顶盖设于 所述柱形容器的上端;所述螺旋铜管设置于所述柱形容器内;所述螺旋铜 管的下端通过所述制冷管路连接于所述冷凝器,所述螺旋铜管的上端通过 所述制冷管路连接于所述涡旋压缩机;所述螺旋铜管用于使所述冷凝液体 从其下端流入,吸热蒸发形成蒸气后从其上端流入所述漩涡压缩机;所述 柱形容器内还包括载冷剂,所述载冷剂用于冷量的传递。
优选地,所述冷凝器、所述制冷管路、所述自来水管路和所述水箱均 覆盖保温层,所述保温层的材料为聚乙烯泡沫塑料。
按照本实用新型的另一方面,提供了一种动感单车,包括如上文所述 的动感单车制冷系统。
优选地,还包括传动机构,所述传动机构连接于所述涡旋压缩机的动 涡旋盘主轴
总体而言,通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比, 能够取得下列有益效果:
1、本实用新型充分利用使用者健身时产生的机械能,带动制冷单元, 与现有技术的制冷装置相比,不需要消耗电能;
2、本实用新型还通过热量回收单元将冷凝器产生的热量回收,产生的 温水可以供人们使用;
3、本实用新型通过人工产生的机械能带动小型涡旋压缩机,其所需要 转矩小,转矩变化小,转速低,性能较好;
4、本实用新型通过将制冷管路安装在动感单车的支撑架内,节约了系 统的占用空间,使动感单车整体结构紧凑。
附图说明
图1是本实用新型实施例的结构示意图;
图2是本实用新型实施例的蒸发器的结构示意图。
在所有附图中,相同的附图标记用来表示相同的元件或结构,其中: 车头1;涡旋压缩机2;冷凝器3;截止阀4;电子膨胀阀5;蒸发器6;制 冷管路7;自来水管路8;水箱9;车架10;脚踏板11;后链轮12;前链 轮13;链条14;支撑架15;顶盖16;螺旋铜管17;柱形容器18。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合 附图及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解,此处所描 述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。此 外,下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼 此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示,本实用新型提出一种动感单车制冷系统,包括支撑架15、 涡旋压缩机2、冷凝器3、蒸发器6和制冷管路7,所述涡旋压缩机2、所 述冷凝器3和所述蒸发器6之间相互通过所述制冷管路7连通形成制冷循 环系统。所述传动机构连接于所述涡旋压缩机2,所述传动机构用于将使用 动感单车时产生的机械能输入至所述涡旋压缩机2,所述机械能用于带动所 述涡旋压缩机2内动涡旋盘主轴旋转,以使制冷剂蒸气压缩,并将所述制 冷剂蒸气通过所述制冷管路7输送至所述冷凝器3;所述冷凝器3用于将所 述制冷剂蒸气转化为冷凝液体并输送至所述蒸发器6;所述蒸发器6用于将 所述冷凝液体气化吸热以实现制冷,并将气化产生的蒸气输送至所述涡旋 压缩机3。
具体的,所述涡旋压缩机2为小型涡旋压缩机,完全由人力驱动,且 所述压缩机2的功率应适合于人在锻炼时输入功率为150~300W为宜。所 述冷凝器3为小型套管式冷凝器,其内管中的介质为自来水,外管中的介 质为制冷剂,较高温的制冷剂蒸气通过管壁与自来水进行对流传热。所述 蒸发器6为小型蒸发器,所述支撑架15为空心钢架,所述制冷管路7安装 于所述支撑架15内,使整个制冷系统可以更加节约使用空间。
具体的,所述制冷单元中的制冷剂为R507A等安全环保的混合型制冷 剂。使用507A等安全性为A1(不燃烧、不爆炸、毒性低),制冷性能好, 对臭氧层无破坏作用的环保型混合制冷剂,使系统的安全性、经济性、环 保性都可以得到保障。
更进一步的说明,本系统还包括热量回收单元,所述热量回收单元用 于通过自来水将所述冷凝器3产生的热量带走并储存使用。所述热量回收 单元包括自来水管路8、截止阀4和水箱9;所述自来水管路8用于连接于 所述冷凝器3与所述水箱9,将所述冷凝器3产生的热量与自来水混合形成 的温水通入所述水箱9内;所述自来水管路8还用于使自来水通入所述冷 凝器3的内管;所述截止阀4设置于所述冷凝器3与所述水箱9之间的所 述自来水管路8,用于控制所述水箱9内的储水容量。
具体的,如图1所示,所述热量回收单元用于储存和管理制热过程中 产生的温水。由于所述冷凝器3工作时会产生热量交换,本实用新型充分 利用所述冷凝器3工作时产生的热量,将外部的自来水通过所述自来水管 路8通入所述冷凝器3的内管中,所述冷凝器3产生的热量会被自来水带 走从而形成温水,温水通过所述自来水管路8流入所述水箱9内,所述截 止阀可以根据人们对温水的需求量选择打开或者关闭。因为所述温水使经 过热量传递的清洁自来水,所以可以直接使用,锻炼后的人们可以用温水 进行洗手或者洗澡,同时在所述水箱9的出水口加装净水器后,所述温水 可以供人们直接使用。
更进一步的说明,所述制冷单元还包括电子膨胀阀5,所述电子膨胀阀 5设置于所述冷凝器3和所述蒸发器6之间的所述制冷管路7;所述电子膨 胀阀5用于对所述冷凝器3输送至所述蒸发器6的冷凝液体进行降温和流 量控制。需要说明的是,所述冷凝器3与所述蒸发器6之间的制冷管路7 同样设有一个截止阀4,所述截止阀4用于在所述电子膨胀阀5发生故障时 及时控制所述冷凝液体的流量。
更进一步的说明,如图2所示,所述蒸发器6包括顶盖16、柱形容器 18和螺旋铜管17;所述顶盖16设置于柱形容器18的上部;所述螺旋铜管 17设置于所述柱形容器18内;所述螺旋铜管17用于使所述冷凝液体从其 下端流入,吸热蒸发形成蒸气后从所述螺旋铜管17的上端流入所述涡旋压 缩机2;所述柱形容器18内还包括用于冷量传递的载冷剂。
具体的,所述螺旋铜管17为螺旋结构,可以提高制冷的效果。所述柱 形容器18的内部注有载冷剂,所述载冷剂为水。
更进一步的说明,所述冷凝器3、所述制冷管路7、所述自来水管路8 和所述水箱9均覆盖保温层,所述保温层的材料为聚乙烯泡沫塑料。
本实用新型的另一个实施例提出一种动感单车,如图1所示,所述动 感单车除了包含了上文所述的动感单车制冷系统外,还包括:车头1和车 架10;所述车架10设置于支撑架15;所述车头1设置于所述车架10;所 述传动机构设置于所述车架10。
更进一步的说明,所述传动机构包括脚踏板11、后链轮12、前链轮13 和链条14;所述脚踏板11设置于所述后链轮12的圆心处,用于使所述后 链轮12转动;所述链条14设置于所述后链轮12与所述前链轮13,以使当 所述后链轮12转动时带动所述前链轮13同步转动;所述前链轮13通过传 动带与涡旋压缩机2的动涡旋盘主轴连接,以使当所述前链轮13转动时带 动所述动涡旋盘主轴转动。
本实施例在使用时,健身者踩动脚踏板11,通过链传动带动所述涡旋压缩机2的动涡旋盘的主轴旋转,进而压缩制冷剂蒸气,高压的制冷剂蒸气被所述冷凝器3中的自来水冷却为液体,经过所述电子膨胀阀5减压降温后进入所述蒸发器6中的所述螺旋铜管17吸热制冷,蒸发变成蒸气后回到所述涡旋压缩机2中,完成制冷循环。
下面结合具体的参数进一步介绍本实用新型的实际应用效果。
在该实例中,表1为系统中制冷单元运行参数,表2-5为制冷单元中 各制冷设备的参数值,根据表1-5中的参数由制冷原理可计算出系统的性 能参数,其具体结果见表6。
表1制冷单元运行参数
Figure BDA0002590597780000071
表2小型涡旋压缩机参数
Figure BDA0002590597780000072
表3小型套管式冷凝器参数
Figure BDA0002590597780000081
表4蒸发器参数
Figure BDA0002590597780000082
表5电子膨胀阀参数
Figure BDA0002590597780000083
表6系统的性能参数
Figure BDA0002590597780000091
从表6中可以看到,在上述运行参数下,系统需要健身者输入226.4W 机械功率,理论可产生874.9W的制冷量,回收1074.0W冷凝热,所需自 来水流量较小,为0.01284kg/s。若锻炼15min,产生的制冷量足以将2升 25℃的水冷却到0~5℃,同时产生约11.56L 42℃左右的温水。其制冷与 制热效果均较好。
本领域的技术人员容易理解,以上所述仅为本实用新型的较佳实施例 而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内所作 的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种动感单车制冷系统,其特征在于,该系统包括:支撑架(15)、传动机构和制冷单元;
所述支撑架(15)的内部设有制冷管路(7);
所述制冷单元包括涡旋压缩机(2)、冷凝器(3)和蒸发器(6),所述涡旋压缩机(2)、所述冷凝器(3)和所述蒸发器(6)通过所述制冷管路(7)依次连接以形成制冷循环系统;
所述涡旋压缩机(2)的输出端通过所述制冷管路(7)连接于所述冷凝器(3)的输入端,用于将所述制冷剂蒸气压缩并输送至所述冷凝器(3);所述冷凝器(3)的输入端通过所述制冷管路(7)连接于所述蒸发器(6)的输入端,用于将所述制冷剂蒸气转化为冷凝液体并输送至所述蒸发器(6);所述蒸发器(6)的输出端通过所述制冷管路(7)连接于所述涡旋压缩机(2)的输入端,用于将所述冷凝液体气化吸热以实现制冷,并将气化产生的蒸气输送至所述涡旋压缩机(2)。
2.根据权利要求1所述的一种动感单车制冷系统,其特征在于:还包括热量回收单元,所述热量回收单元用于通过自来水将所述冷凝器(3)产生的热量带走并储存使用。
3.根据权利要求2所述的一种动感单车制冷系统,其特征在于:所述热量回收单元包括自来水管路(8)、截止阀(4)和水箱(9);
所述水箱(9)通过所述自来水管路(8)连接于所述冷凝器(3),所述截止阀(4)设置于所述冷凝器(3)与所述水箱(9)之间的所述自来水管路(8);
所述自来水管路(8)用于将所述冷凝器(3)产生的热量与自来水混合形成的温水通入所述水箱(9)内,其还用于使自来水通入所述冷凝器(3) 的内管;所述截止阀(4)用于控制所述水箱(9)内的储水容量。
4.根据权利要求1或3所述的一种动感单车制冷系统,其特征在于:所述制冷单元还包括电子膨胀阀(5),所述电子膨胀阀(5)设置于所述冷凝器(3)和所述蒸发器(6)之间的所述制冷管路(7);所述电子膨胀阀(5)用于对所述冷凝器(3)输送至所述蒸发器(6)的冷凝液体进行降温和流量控制。
5.根据权利要求4所述的一种动感单车制冷系统,其特征在于:所述蒸发器(6)包括柱形容器(18)、螺旋铜管(17)和顶盖(16);所述顶盖(16)设于所述柱形容器(18)的上端;所述螺旋铜管(17)设置于所述柱形容器(18)内;所述螺旋铜管(17)的下端通过所述制冷管路(7)连接于所述冷凝器(3),所述螺旋铜管(17)的上端通过所述制冷管路(7)连接于所述涡旋压缩机(2);所述螺旋铜管(17)用于使所述冷凝液体从其下端流入,吸热蒸发形成蒸气后从其上端流入所述涡旋压缩机(2);所述柱形容器(18)内还包括载冷剂,所述载冷剂用于冷量的传递。
6.根据权利要求3所述的一种动感单车制冷系统,其特征在于:所述冷凝器(3)、所述制冷管路(7)、所述自来水管路(8)和所述水箱(9)均覆盖保温层,所述保温层的材料为聚乙烯泡沫塑料。
7.一种动感单车,其特征在于,包括如权利要求1-6任一项所述的动感单车制冷系统。
8.根据权利要求7所述的一种动感单车,其特征在于:还包括传动机构,所述传动机构连接于所述涡旋压缩机(2)的动涡旋盘主轴。
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