CN215909468U

CN215909468U - 一种高温热泵空气消杀机

Info

Publication number: CN215909468U
Application number: CN202122147689.9U
Authority: CN
Inventors: 马海晶; 张柯; 王德昌; 宋庆路
Original assignee: Qingdao University
Current assignee: Qingdao University
Priority date: 2021-09-07
Filing date: 2021-09-07
Publication date: 2022-02-25
Anticipated expiration: 2031-09-07

Abstract

本实用新型属于家用设备技术领域，涉及一种高温热泵空气消杀机，主体结构包括主箱体、N组热泵循环机组、贯流风机和控制器，主箱体的一侧设置有进风口，主箱体的另一侧设置有出风口；N组热泵循环机组并联，每组热泵循环机组均包括压缩机、冷凝器、蒸发器、节流阀和四通换向阀，冷凝器和蒸发器管道连接，四通换向阀分别与冷凝器、蒸发器和压缩机管道连接；N组热泵循环机组的冷凝器并排位于主箱体内靠近进风口一端，蒸发器并排位于主箱体内靠近出风口一端；贯流风机位于蒸发器与出风口之间；上述贯流风机和N组热泵循环机组的压缩机均与控制器电路连接；消杀效率显著提高，节约能耗，安全环保，适用于各种医疗场所、生活及工作环境。

Description

一种高温热泵空气消杀机

技术领域：

本实用新型属于家用设备技术领域，具体涉及一种高温热泵空气消杀机，采用多机组并联，使三组蒸发器和三组冷凝器实现高、中、低温度级别的对应，实现空气的阶级加热和阶级冷却。

背景技术：

空气消杀是指利用物理、化学或其他方法杀灭或去除室内空气中细菌和病毒，能达到消毒杀菌的要求。常用的空气消杀技术主要有紫外线、臭氧、高温、化学消毒剂等，其中化学消毒剂杀菌、紫外线灯照射、臭氧杀菌都需要在无人条件下进行，且化学消毒剂和臭氧杀菌产生的残留和泄露物都会对人体产生危害。紫外线只能沿直线传播，辐射能量低，穿透力弱，仅能杀灭直接照射到的微生物，因此紫外线杀菌效果很难得到保证。而过滤除菌等方式需要定期更换滤芯，有些滤芯材料(例如：铜银离子纤维)价格昂贵，带来高成本和环境污染等问题。高温杀菌技术可以较为全面的灭杀热源附近的细菌病毒，并且不会出现残留泄露带来的环境污染以及频繁更换耗材所带来的资源浪费等问题，绿色环保、对人体无害，是一种非常好的空气消杀方式。但常用的高温空气消杀技术如电加热、空气压缩加热、微波加热、燃烧加热等，成本较高，无法在有人的情况下使用，不适用于日常生活中空气的杀菌和消毒，其最大工作效率不会超过1，能效低能耗大。

综上所述，目前主流的空气消杀方式均无法以较低的能耗达到较好的空气消杀效果和较高的空气消杀效率。

实用新型内容：

本实用新型的目的是为了克服现有技术存在的问题，提出一种新型的类复叠式高温热泵空气消杀机，该热泵系统采用多机组并联，使三组蒸发器和三组冷凝器实现高、中、低温度级别的对应，实现空气的阶级加热和阶级冷却。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种高温热泵空气消杀机，主体结构包括主箱体、N组热泵循环机组、贯流风机和控制器，主箱体的一侧设置有进风口，主箱体的另一侧设置有出风口；N组热泵循环机组并联，每组热泵循环机组均包括压缩机、冷凝器、蒸发器、节流阀和四通换向阀，冷凝器和蒸发器管道连接，四通换向阀分别与冷凝器、蒸发器和压缩机管道连接；N组热泵循环机组的冷凝器并排位于主箱体内靠近进风口一端，蒸发器并排位于主箱体内靠近出风口一端；贯流风机位于蒸发器与出风口之间；控制器位于主箱体内，上述贯流风机和N组热泵循环机组的压缩机均与控制器电路连接。

进一步的，还包括重力热管，重力热管分为冷却段和蒸发段，冷却段位于N组热泵循环机组的并排冷凝器与进风口之间，蒸发段位于N组热泵循环机组的并排冷凝器与并排蒸发器之间。

进一步的，N组热泵循环机组的N为大于0的整数，优选N＝3。

进一步的，还包括接水盘，接水盘位于蒸发器下面。

进一步的，冷凝器和蒸发器连接的管道上设置有节流阀。

进一步的，还包括热电偶，分别位于主箱体内部冷凝器末端以及蒸发器与贯流风机之间；热电偶与控制器电路连接。

本实用新型与现有技术相比，使用类复叠式高温热泵系统复合热管技术，通过多热泵机组并联、空气侧串联加热的方式，实现空气的梯级加热和梯级冷却。该设备综合利用导热、对流、辐射这三种传热方式，能够较为全面的杀灭细菌和病毒，并且不会出现残留泄露带来的环境污染以及频繁更换耗材所带来的资源浪费的问题；高温热泵空气消杀机将多级热泵机组每一级高低压压缩比控制在3以内，且加入四通换向阀，具有反向消杀的功能；在空气流经冷凝器和蒸发器之前分别安装重力热管的冷却段和蒸发段，能够将消杀后高温空气的废热转移到冷热管冷却段用于加热低温空气，降低了蒸发器和冷凝器的负荷，进一步提高了消杀机的综合能量利用效率；相比于现有的空气消杀设备，本产品消杀效率显著提高、消杀效果好，同时节约能耗，安全环保，不会对人体产生伤害，广泛适用于各种医疗场所、生活及工作环境中。

附图说明：

图1是本实用新型涉及的高温热泵消杀机的工作原理示意图。

图2是本实用新型涉及的高温热泵消杀机的整体结构示意图。

具体实施方式：

下面通过具体实施例并结合附图对本实用新型作进一步说明。

实施例1：

本实施例涉及一种高温热泵空气消杀机，以三组热泵循环机组为例，其主体结构包括主箱体1、进风口2、出风口3、百叶栅4、冷凝器Ⅰ5、冷凝器Ⅱ6、冷凝器Ⅲ7、贯流风机8、蒸发器Ⅰ9、蒸发器Ⅱ10、蒸发器Ⅲ11、节流阀Ⅰ12、节流阀Ⅱ13、节流阀Ⅲ14、接水盘15、压缩机Ⅰ16、压缩机Ⅱ17、压缩机Ⅲ18、四通换向阀Ⅰ19、四通换向阀Ⅱ20和四通换向阀Ⅲ21、重力热管22、控制器23、热电偶Ⅰ24、热电偶Ⅱ25。主箱体1的一侧上方设置有进风口2，主箱体1的另一侧中部位置设置有出风口3；风道27的两端分别与进风口2和出风口3固定连接；冷凝器Ⅰ5、冷凝器Ⅱ6、冷凝器Ⅲ7、贯流风机8、蒸发器Ⅰ9、蒸发器Ⅱ10、蒸发器Ⅲ11、消杀室26、重力热管22均设置在风道27中；进风口2的右侧依次设置有重力热管22的冷却段、冷凝器Ⅰ5、冷凝器Ⅱ6和冷凝器Ⅲ7；主箱体1内部靠近出风口3一端设置贯流风机8，贯流风机8将空气从空气进口送向空气出口；出风口3和贯流风机8之间设置有百叶栅4；贯流风机8左侧沿着空气流动方向依次设置有重力热管22的蒸发段、蒸发器Ⅲ11、蒸发器Ⅱ10和蒸发器Ⅰ9；消杀室26位于冷凝器Ⅲ7和重力热管22的蒸发段之间；冷凝器Ⅰ5、冷凝器Ⅱ6和冷凝器Ⅲ7分别与蒸发器Ⅰ9、蒸发器Ⅱ10和蒸发器Ⅲ11通过管道连接，管道上均设置节流阀，分别为节流阀Ⅰ12、节流阀Ⅱ13和节流阀Ⅲ14；在蒸发器Ⅰ9、蒸发器Ⅱ10和蒸发器Ⅲ11下面设置有接水盘15，用于盛接3个蒸发器产生的冷凝水，接水盘15连接冷凝水管排至主箱体外部；主箱体1的下方设置有压缩机Ⅰ16、压缩机Ⅱ17和压缩机Ⅲ18；压缩机Ⅰ16、压缩机Ⅱ17和压缩机Ⅲ18的出口分别连接四通换向阀Ⅰ19、四通换向阀Ⅱ20和四通换向阀Ⅲ21；四通换向阀Ⅰ19分别与冷凝器Ⅰ5、蒸发器Ⅰ9、压缩机Ⅰ16管道连接；四通换向阀Ⅱ20分别与冷凝器Ⅱ6、蒸发器Ⅱ10和压缩机Ⅱ17管道连接；四通换向阀Ⅲ21分别与冷凝器Ⅲ7、蒸发器Ⅲ11和压缩机Ⅲ18管道连接。

本实施例所述重力热管22是一个全封闭的容器，内部装有一定量能够气化的液体，并将其抽成真空。本实施例应用的重力热管22为常温热管，因此采用乙醇、环保型氟利昂等工质，采用紫铜或铝作为壳体材料。重力热管22分为冷却段和蒸发段，空气直接与重力热管22冷却段进行换热降温后，再依次流过三组冷凝器。处理后的高温空气先于重力热管22的蒸发段进行换热，再依次经过三组蒸发器降至室温。利用热管技术，有效降低了冷凝器和蒸发器的负荷，进一步提高了消杀机的综合能量利用效率。

本实施例还包括控制器23，位于主箱体1内，上述贯流风机8、压缩机Ⅰ16、压缩机Ⅱ17和压缩机Ⅲ18均与控制器23电路连接。

本实施例还包括热电偶Ⅰ24、热电偶Ⅱ25，均位于主箱体1内部，热电偶Ⅰ24位于冷凝器Ⅲ7和重力热管22的蒸发段之间，用于测量高温消杀后的高温空气温度。热电偶Ⅱ25位于蒸发器Ⅰ9和贯流风机8之间的消杀室26内，用于监测降温后的空气温度。热电偶Ⅰ24和热电偶Ⅱ25均与控制器23电路连接。

本实施例涉及的高温热泵空气消杀机的空气消杀流程为：空气首先通过进风口2流入风道27内，经过重力热管22的冷却段进行换热，实现空气的初级加热，然后依次经过冷凝器Ⅰ5、冷凝器Ⅱ6、冷凝器Ⅲ7，此时进入消杀机的空气被加热至60℃以上，在消杀室26内完成空气的消毒杀菌；接下来，对消杀后的空气进行降温，经过重力热管22的蒸发段进行初步的降温，再依次经过蒸发器Ⅲ11、蒸发器Ⅱ10、蒸发器Ⅰ9，此时消杀后的空气被冷却至室温，被贯流风机8送至出风口2，经百叶栅4送入室内；位于蒸发器下方的接水盘15，用于盛接蒸发器产生的冷凝水，连接冷凝水管排至设备外部；消杀室26内的空气温度通过贯流风机8的转速控制调节，当消杀室26内的空气温度超过设定值时，贯流风机8的转速增加，反之，贯流风机8的转速减小。

本实施例涉及的高温热泵空气消杀机的热泵机组工作原理为：采用的制冷工质是R134a或其他高温热泵工质，压缩机Ⅰ16、压缩机Ⅱ17、压缩机Ⅲ18用来压缩制冷剂产生制冷剂蒸汽，分别在冷凝器Ⅰ5、冷凝器Ⅱ6、冷凝器Ⅲ7与进风口进入的空气进行逐级换热，空气被加热，制冷剂蒸汽降温冷凝成液体，然后制冷剂液体分别流过节流阀Ⅰ12、节流阀Ⅱ13、节流阀Ⅲ14进行节流降压，再分别进入蒸发器Ⅰ9、蒸发器Ⅱ10、蒸发器Ⅲ11与消杀后空气进行换热，由于制冷剂液体温度低于消杀后空气温度，制冷剂液体逐级吸收空气热量进行蒸发，使空气逐级降温，最后制冷剂回到压缩机，完成制冷剂的循环；在每个压缩机出口分别连接四通换向阀，当机组运行一段时间后，可以改变制冷剂的流向，进行高温端与低温端的转换，同时风机反转，对蒸发器上附着的细菌和病毒进行消杀，避免二次污染。

该热泵机组内介质温度高低按以下顺序排列：蒸发器Ⅰ内温度<蒸发器Ⅱ内温度<蒸发器Ⅲ内温度<冷凝器Ⅰ内温度<冷凝器Ⅱ内温度<冷凝器Ⅲ内温度，并且同一组热泵循环机组的介质在蒸发器内温度和冷凝器内温度温差在20摄氏度以上，冷凝器之间的介质温度相差在5℃以上。

本实施例涉及的重力热管的工作原理为：重力热管为由冷却段和蒸发段两段组成的一体设备，重力热管冷却段内的气态工质与空气进行换热，将热量传给空气变为液态，并通过重力作用回流到重力热管的蒸发段。在蒸发段液态工质与热空气进行换热，吸收热量变为气态流到热管的冷却段，完成一个闭合的循环。利用重力热管有效地降低冷凝器和蒸发器的负荷，消杀机的综合能量利用效率显著提高。

实施例2：

本实施例涉及高温热泵空气消杀机的应用效果：对于一个75m³的实验空间，使用该空气消杀机大约需要19分钟，就能够实现实验空间内空气完全的消毒杀菌。该过程的耗电量大约为0.24kW·h。对于实验空间内物体表面的自然菌数范围在371～592cfu/cm²,经过该热泵空气消杀机消毒后自然菌数达到小于5cfu/cm²，杀灭率达99.19％～99.9％。对于这些污染菌数较高，污染比较严重的情况，该设备展现了良好的消杀效果。而且对于白色葡萄球菌的杀灭率达99.98％，对于空气中自然菌的平均消除率达99.0％以上。

Claims

1.一种高温热泵空气消杀机，其特征在于，主体结构包括主箱体、N组热泵循环机组、贯流风机和控制器，主箱体的一侧设置有进风口，主箱体的另一侧设置有出风口；N组热泵循环机组并联，每组热泵循环机组均包括压缩机、冷凝器、蒸发器、节流阀和四通换向阀，冷凝器和蒸发器管道连接，四通换向阀分别与冷凝器、蒸发器和压缩机管道连接；N组热泵循环机组的冷凝器并排位于主箱体内靠近进风口一端，蒸发器并排位于主箱体内靠近出风口一端；贯流风机位于蒸发器与出风口之间；控制器位于主箱体内，上述贯流风机和N组热泵循环机组的压缩机均与控制器电路连接。

2.根据权利要求1所述的高温热泵空气消杀机，其特征在于，还包括重力热管，重力热管分为冷却段和蒸发段，冷却段位于N组热泵循环机组的并排冷凝器与进风口之间，蒸发段位于N组热泵循环机组的并排冷凝器与并排蒸发器之间。

3.根据权利要求1所述的高温热泵空气消杀机，其特征在于，N组热泵循环机组的N为大于0的整数。

4.根据权利要求1所述的高温热泵空气消杀机，其特征在于，还包括接水盘，接水盘位于蒸发器下面。

5.根据权利要求1所述的高温热泵空气消杀机，其特征在于，冷凝器和蒸发器连接的管道上设置有节流阀。

6.根据权利要求1所述的高温热泵空气消杀机，其特征在于，还包括热电偶，分别位于主箱体内部冷凝器末端以及蒸发器与贯流风机之间；热电偶与控制器电路连接。