CN2833401Y - 一种吸附式制冷/热分体空调 - Google Patents

Abstract

一种吸附式制冷/热分体空调，包括吸附器、冷凝器、蒸发器、换热器、管道及阀门，采用一台或两台液体换热的蒸发/冷凝器，其上的吸附工质管道分别经阀门连接吸附器、冷凝器或一端相互连通，而各自的另一端分别经阀门连接吸附器上的一条吸附工质管道，液体换热的蒸发/冷凝器上的冷媒液体进出管道与换热器连接，并在其连接的管道上装有溶液泵。冷媒液体将蒸发/冷凝器内的冷/热量传递至换热器即压缩式分体空调的室内机散发。较好地利用了废弃热/冷量，结构紧凑，对环境无污染，通用性好，制作成本低，用电省，能效比较高。

Description

一种吸附式制冷/热分体空调

所属技术领域

本实用新型涉及一种加热和制冷的组合系统，特别是一种间歇运转的吸附式制冷/热分体空调装置。

技术背景

目前，人们工作、学习和日常生活中所使用的空调设备，特别是家用空调机，基本上都是压缩式制冷/热空调机。这种空调机所采用的制冷/热工质多含有不符合环保要求的氟利昂，而且这类空调机运动部件多，能耗较高，制作工艺复杂，成本较高。而吸附式制冷/热系统由于具备结构简单，制冷/热工质符合环保要求且成本低，运动部件少，能耗低等优点，在近年来开始得到应用和发展。如中国专利公告号：CN1035899C，公告日：1997年9月17日，发明名称：《吸附式降温除湿空调系统》提出了一种依靠再生热源加热吸附床进行除湿和降温的制冷装置。该装置只能制冷并为一体化结构，其效能比有待提高。中国专利公告号：CN2646630Y，公告日：2004年10月6日，发明名称：《铝粉搀和活性碳-甲醇太阳能吸附式空调装置》提出了以太阳能作为吸附床加热源，通过蒸发器和冷凝器获取所需的冷量或热量，对室内空气温度进行冷热调节。该空调装置仍是一体化结构，太阳能热源不能全天候供给，其空调所提供的冷量或热量有限，难以像现有的压缩式空调机，特别是压缩式分体式空调那样普及应用。

发明内容

本实用新型的目的是对现有技术中的不足进行改进，进而提供一种吸附式制冷/热分体空调。它不仅可以制成分体结构，而且结构简单、可利用压缩式空调机的相关部件，工作效能较高，制作成本较低。

本实用新型的技术解决方案是：一种吸附式制冷/热分体空调，包括吸附器、冷凝器、蒸发器、换热器、管道及阀门，采用一台液体换热的蒸发/冷凝器，其上的吸附工质管道分别经阀门连接吸附器和冷凝器，该蒸发/冷凝器上的冷媒液体进出管道与换热器连接，并在其连接的管道上装有溶液泵。

与本实用新型同一构思的另一技术解决方案是：一种吸附式制冷/热分体空调，包括吸附器、冷凝器、蒸发器、换热器、管道及阀门，采用两台液体换热的蒸发/冷凝器，其上的吸附工质管道一端经阀门相互连接，而各自的另一端分别经阀门连接吸附器上的一条吸附工质管道，这两台蒸发/冷凝器上各自的冷媒液体进出管道均与换热器或散热器连接，在其各自连接换热器或散热器的管道上分别装有溶液泵及阀门。

本实用新型所用的换热器为压缩式制冷/热空调的室内机。

本实用新型的散热器为设置在吸附器上的液体箱，液体箱上分别设置有进口管和出口管，进口管经管道及阀门相互连通并分别与冷媒液体箱上的出口管连通，出口管经管道及阀门相互连通并分别与冷媒液体箱上的进口管连通。

本实用新型的控制装置采用单片机或微处理器或可编程控制器，所有阀门均采用电控阀门。

本实用新型的有益效果是：1，通过采用液体换热的蒸发/冷凝器，配以泵、阀门和相应的管道，冷媒液体箱或冷媒液体管道中的冷媒液体将其冷/热量传递至换热器散发、送出。冷媒液体的流动，快速带走冷媒液体箱或冷媒液体管道所贮蓄的能量，起到输送和散发能量的作用，实现了吸附式空调的分体式结构，安装形式灵活、方便，减少了空调所占用的室内空间，增加了室内的美观度，降低了空调运行的噪音。2，有效地利用了空调装置所产生的废弃热/冷量，制冷时利用废热对吸附器升温，制热时利用废冷对吸附器降温，降低了能耗，缩短了吸附器升温或降温的时间，加快了制冷或制热的工作节奏，提高了空调装置的能效比。3，制冷工质对环境无污染，符合环保要求，且来源广泛，成本低，4，结构紧凑，体积小，零部件简单，运动部件少，其换热器即室内机可直接采用压缩式分体空调的室内机，通用性好，制作成本低，用电省，与压缩式空调机相比具有较强的竞争力。

附图说明

图1是本实用新型第一种实施例的结构示意图

图2是本实用新型第二种实施例的结构示意图

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细描述：

通常的吸附式制冷/热装置，在吸附器上有两个吸附工质管道接口，经管道种阀门一端接入冷凝器，另一端接入蒸发器，冷凝器上的吸附工质管道又经管道和阀门与蒸发器上的吸附工质管道接通，在吸附器、冷凝器和蒸发器三者之间构成了吸附工质流动的循环通道。吸附器受热后，吸附工质脱附，以蒸气的形式进入冷凝器，放出热量即制热并在降温后液化，液化的吸附工质进入蒸发器，吸附器冷却后，其内部的吸附剂不断吸附气化的吸附工质，在局部真空环境下使蒸发器内的液化吸附工质不断气化，进入吸附器被吸附剂吸附。液化吸附工质在蒸发器内气化时要吸收热量即制冷。在吸附工质脱附、冷凝、蒸发、吸附的整个工作循环过程中，吸附式制冷/热装置通过冷凝器向外部环境提供热量，通过蒸发器向外部环境提供冷量。

参见图1，本实用新型第一种实施例的结构与通常的吸附式制冷/热装置基本相同，但由于采用了液体换热的蒸发/冷凝器1，使其工作流程发生了改变。液体换热的蒸发/冷凝器1是由申请人自行研究设计并已于同日申请专利的一种冷/热量发生器或散发器。液体换热的蒸发/冷凝器1作为冷/热量发生器的典型结构如图1中所示：吸附工质管道3被包容在一个密闭的水箱13中，水箱13被包容在一个盛有冷媒液体11的冷媒液体箱12中，冷媒液体箱12与换热器8之间有管道7连通两者的进出口，构成一条循环回路。冷媒液体11采用的是冰点温度低于0℃的防冻溶液，如氯化钙水溶液或乙醇水溶液等，一般要求该防冻溶液在温度为-20℃至-30℃时不会结冰。当液体换热的蒸发/冷凝器1作为冷/热量散发器时，其结构上没有什么变化，只是在冷媒液体箱12或水箱13或冷媒液体管道附近设置有散热风扇，这样即使冷媒液体11不流动，散热凤扇也可将液体换热的蒸发/冷凝器1内携带的冷/热量排放出去。在冷媒液体箱12引换热器8连接的管道7上装有溶液泵14及阀门15，而换热器8即空调装置的室内机则采用现有压缩式制冷/热空调的室内机。

图1中制冷/热空调的工作过程是：制冷过程；与通常的吸附式制冷装置的工作流程基本相同，吸附器5加热后吸附工质脱附，经过阀门33以蒸气的形式进入冷凝器4，冷凝器4采用现有的普通冷凝器。吸附工质在冷凝器4内降温液化后经过阀门31进入液体换热的蒸发/冷凝器1蒸发制冷，再经过阀门32被吸附器5内冷却的吸附剂吸附。吸附工质在蒸发过程中制得的冷量被吸收、储存在包容吸附工质管道3的密闭水箱13中，使水箱13内的水降温甚至结冰。水箱又被包容在冷媒液体箱12中，冷媒液体箱12上的冷媒液体进出管道分别经管道7与换热器8接通，构成循环流动的回路，在其管道7上设置有溶液泵14，在溶液泵14的压力驱动下，冷媒液体11吸收水箱13内的冷量后，流动至换热器8经风机将冷量送出，对环境空间送冷降温，冷媒液体11释放冷量后，再流入冷媒液体箱12内重新吸收冷量，形成吸收、传递、释放冷量的工作循环。

制热过程；与通常的吸附式制冷装置的工作流程不同。这时可将液体换热的蒸发/冷凝器1看作是一种冷凝器。脱附后的吸附工质以蒸气的形式反向进入液体换热的蒸发/冷凝器1，向水箱13内放出热量，在水箱13内降温后的吸附工质液体流入冷凝器4蒸发并散发冷量后，被吸附器5内冷却的吸附剂吸附。而水箱13内吸收的热量仍通过流动的冷媒液体11带至换热器8经风机送出，对环境空间送热升温后流回冷媒液体箱12内重新吸收热量，形成吸收、传递、释放热量的工作循环。

从以上的工作循环过程中可以看出，吸附式空调的工作方式是间歇式的，在图1中仅表示了一台吸附器5，其实可以使用两台吸附器，共用一套冷凝器和蒸发器1，一台吸附器蒸发、吸附过程完成时，另一台吸附器脱附、冷凝过程开始，交替工作，提高制冷/热的能力。吸附器5内可使用通用的吸附剂工质对，如活性碳一液氨。吸附器5的加热装置51采用PTC电发热元件。其体积小、加热快，电能应用广泛，适于吸附式空调的推广使用。

参见图2，本实用新型第二种实施例采用了两台液体换热的蒸发/冷凝器，即液体换热的蒸发/冷凝器1、2和两台吸附器即吸附器5、6，同时还相应配置了管道、溶液泵和阀门。吸附器5、6上各有两条吸附工质管道，液体换热的蒸发/冷凝器1、2上的吸附工质管道3一端经阀门31相互连接，而各自的另一端分别经阀门32、33、34、35连接吸附器5、6上的一条吸附工质管道，构成吸附器5—液体换热的蒸发/冷凝器2—液体换热的蒸发/冷凝器1—吸附器5，和吸附器6—液体换热的蒸发/冷凝器2—液体换热的蒸发/冷凝器1—吸附器6这两套吸附工质循环通道。这两台蒸发/冷凝器上各自的冷媒液体进出管道均与换热器8或散热器连接，在其各自连接换热器8或散热器的管道上分别装有溶液泵14、24及阀门15、16、25、26，其中阀门的设置也可以有所增减，但应保证换热器8即室内机正常工作并避免温度不同的冷媒液体互相交流。换热器8即为分体空调的室内机，本实用新型所用的室内机可以直接采用压缩式制冷/热空调的室内机。

在两台吸附器5、6上分别设置了液体箱52、62，液体箱52、62上分别设置有进口管53、63和出口管54、64，液体箱52、62上的进口管53、63经管道及阀门55、57、65、67相互连通并分别与冷媒液体箱12、22上的出口管72、74连通，液体箱52、62上的出口管54、64经管道及阀门56、58、66、68相互连通并分别与冷媒液体箱12、22上的进口管71、73连通。

本实施例中所用的吸附器5、6上分别设置有加热装置51、61和液体箱52、62。带有加热装置和液体箱的吸附器5、6，其结构系申请人自行研究并已于同日申请专利。

液体换热的蒸发/冷凝器1、2和吸附器5、6之间，以及液体换热的蒸发/冷凝器1、2和散热器8之间管道布置也可以选择其他方式，其阀门的数量也可以调整，但应保证各吸附器及各液体换热的蒸发/冷凝器正常工作，其废弃的冷/热量能够得到有效的利用，且应注意不能让工作温度不尽相同的冷媒液体11和冷媒液体21互相混合、交流，造成能量的损耗。

由于设置了两台液体换热的蒸发/冷凝器1、2，就使得本实施例制冷/热的工作流程可以多样化，既可以采用本实用新型第一种实施例制冷/热的工作过程，由一台液体换热的蒸发/冷凝器1向换热器8提供需用的冷量或热量，而另一台液体换热的蒸发/冷凝器2向散热器提供废弃的热量或冷量。也可以采用通常吸附式制冷/热装置的工作流程，在制冷时由液体换热的蒸发/冷凝器1向换热器8提供需用的冷量，而另一台液体换热的蒸发/冷凝器2向散热器提供废弃的热量；在制热时由液体换热的蒸发/冷凝器2向换热器8提供需用的热量，而另一台液体换热的蒸发/冷凝器1向散热器提供废弃的冷量。其中散热器为设置在吸附器5、6上的液体箱52、62，液体箱52、62上的进口管53、63、分别经阀门55、57、65、67与两台蒸发/冷凝器上的冷媒液体出口管道71、73连接，液体箱52、62上的出口管54、64分别经阀门56、58、66、68与两台蒸发/冷凝器上的冷媒液体进口管道72、74连接。散热器也可以是单独设置的可盛装冷媒液体11、21并对其进行散热的装置。散热器的结构与液体换热的蒸发/冷凝器1、2结构相似，但必须设置散热风扇，以便散发冷/热量。冷媒液体11和冷媒液体21实际上是同一种防冻溶液，即如图1实施例中所述的冷媒液体11。但工作时两台液体换热的蒸发/冷凝器中冷媒液体的温度是不相同的，图2中为更好地说明两台液体换热的蒸发/冷凝器中冷/热量的传递、输送过程，故将其分开标注。

由于在吸附器5、6上设置了液体箱52、62，并将该液体箱52、62与液体换热的蒸发/冷凝器1、2上的冷媒液体箱12、22连通，通过各控制阀门的动作可以对空调装置所废弃的能量进行有效利用。其具体工作过程如下：

制冷过程：加热装置51对吸附器5加热，吸附器5内的吸附工质脱附，打开吸附工质管道阀门33，吸附工质以蒸气的形式进入液体换热的蒸发/冷凝器2，吸附器5内吸附工质脱附完成后，加热装置51停止加热，阀门33关闭。液体换热的蒸发/冷凝器2内的冷媒液体21吸收吸附工质的热量，温度升高，打开溶液泵24和冷媒液体管道上的阀门67、68，携带热量的冷媒液体21流经液体箱62，对吸附器6进行循环加热升温，其自身散热降温后再流回液体换热的蒸发/冷凝器2内，形成对吸附器6加热和冷媒液体21自身降温的流动循环。待吸附器6被加热至一定温度(约高于环境温度10--20℃)，打开冷媒液体管道阀门57、58，冷媒液体21流经液体箱52，对刚完成加热的吸附器5进行循环降温，同时关闭阀门67、68，液体箱62关闭。液体换热的蒸发/冷凝器2内部设置有散热风扇，也可以对冷媒液体21及吸附工质进行散热降温，使吸附工质液化并使吸附器5降温。打开吸附工质管道阀门31，液化的吸附工质逐步流入液体换热的蒸发/冷凝器1。吸附器5停止加热后，经冷媒液体21循环降温其内部温度下降，吸附剂的吸附能力增强，在吸附器5内形成局部真空环境，升启吸附工质管道阀门32，在吸附剂的作用下，液化的吸附工质吸热、蒸发、气化后进入吸附器5内被吸附剂吸附，并对液体换热的蒸发/冷凝器1内的冷媒液体11制冷。开动溶液泵14，打开阀门15、16，液体换热的蒸发/冷凝器1内所产生的冷量，由冷媒液体11携带至换热器8，被风机送出。为了尽快降低吸附器5内部的温度，可以在关闭冷媒液体管道上的阀门57、58后，打开液体箱52连通换热器8管路的阀门55、56，使少量携带冷量的冷媒液体11分流进入液体箱52，循环带走吸附器5内的热量，对吸附器5快速降温并恢复吸附能力。

在吸附器5停止脱附过程并开始降温时，加热装置61开始对吸附器6加热，由于在前一工作过程中液体换热的蒸发/冷凝器2已向液体箱62输入了高温冷媒液体21，对吸附器6进行了预加热，加热装置61所用的功率可以降低而且加热时间大大缩短。待吸附器5的吸附过程完结，打开吸附工质管道阀门34，吸附器6内的吸附工质脱附，以蒸气的形式进入液体换热的蒸发/冷凝器2内放热，降温后再以液体的形式进入液体换热的蒸发/冷凝器1吸热，制得冷量，并由冷媒液体11经溶液泵14和开启的阀门15、16，将其冷量送至换热器8如室内机释放。而液体换热的蒸发/冷凝器2内的冷媒液体21吸收吸附工质的热量，温度升高，打开溶液泵24和冷媒液体管道上的阀门57、58，携带热量的冷媒液体21流经液体箱52，对吸附器5进行循环加热升温，其自身散热降温后再流回液体换热的蒸发/冷凝器2内，形成对吸附器5加热和冷媒液体21自身降温的流动循环。当吸附器5被加热至一定温度(约高于环境温度10-20℃)，而吸附器6的脱附过程完结，这时可关闭阀门57、58，液体箱52关闭，同时打开冷媒液体管道上的阀门67、68，冷媒液体21流经液体箱62，对刚完成加热的吸附器6进行循环降温。由此可见，本装置对液体换热的蒸发/冷凝器2内废热的利用过程是，当吸附器5完成吸附时，通过切换冷媒液体管道上的相关阀门，先将液体换热的蒸发/冷凝器2内的高温冷媒液体21送入液体箱52循环，对吸附器5升温，为下一次脱附做准备，当吸附器6完成脱附时，将冷却降温的冷媒液体21送入液体箱62内，对吸附器6降温。必要时可先关闭相关阀门，将流向换热器8的低温冷媒液体21分流引入液体箱62，对吸附器6快速降温，提高其吸附能力。吸附器6完成吸附，吸附器5完成脱附后的废热利用过程则是对相关阀门进行相反的控制操作。

制热过程：加热装置51对吸附器5加热，吸附器5内的吸附工质脱附，打开吸附工质管道阀门33，吸附工质以蒸气的形式进入液体换热的蒸发/冷凝器2，吸附器5内吸附工质脱附完成后，关闭加热装置51及吸附工质管道阀门33。液体换热的蒸发/冷凝器2内的冷媒液体21吸收吸附工质的热量，温度升高，打开溶液泵24和冷媒液体管道上的阀门25、26、携带热量的冷媒液体21直接流向换热器8，经风机将其热量送出。降温后的冷媒液体21从换热器8流回液体换热的蒸发/冷凝器2，重新吸收热量，进行下一次热量输送的循环并对吸附工质降温。吸附工质降温冷凝成为液体后经吸附工质管道阀门31流入液体换热的蒸发/冷凝器1内蒸发制冷，再经阀门32进入吸附器5，完成一次工作循环。吸附器5完成一次工作循环后，吸附器6开始工作，进行下一次制热的工作循环。两台吸附器交替工作，持续向换热器8(室内机)提供热量。换热器8可以直接使用压缩式制冷/热空调的室内机。

在制热过程中，本装置对液体换热的蒸发/冷凝器1内废弃冷量的利用方式是：吸附器5完成脱附后，先打开连通冷媒液体管道上的阀门55、56，开启溶液泵14，携带冷量的冷媒液体11流经液体箱52，对脱附后的吸附器5进行循环降温，提高吸附器5内吸附剂的吸附能力并使液体换热的蒸发/冷凝器1内的冷媒液体11升温；待吸附器5内温度降低至最佳吸附温度(25℃左右)，可关闭阀门55、56，即完成利用废弃冷量对带有余热的吸附器5降温的工作过程。在对冷却后的吸附器6加温时，可以将流向换热器8的高温冷媒液体21分流引入液体箱62，对吸附器6进行升温，减少加热装置61的加热能耗和时间。在吸附器6完成脱附，吸附器5完成吸附后对液体换热的蒸发/冷凝器1内废弃冷量的利用与上述过程基本相同，仅阀门操作不同。

本实用新型实施例中的控制装置均采用微处理器，所有阀门均为电控阀门，由微处理器对各阀门、电加热装置51、61，溶液泵14、24室内机等机构的动作进行自动控制。控制装置也可以采用单片机或可编程控制器。由单片机或微处理器或可编程控制器接收来自室内机上控制器或传感器的信号并按工作程序控制电加热装置51、61，溶液泵14、24，室内机和各阀门动作，对室内的温度进行调节。

Claims (5)

1.一种吸附式制冷/热分体空调，包括吸附器、冷凝器、蒸发器、换热器、管道及阀门，其特征在于：采用一台液体换热的蒸发/冷凝器(1)，其上的吸附工质管道(3)分别经阀门连接吸附器(5)和冷凝器(4)，该蒸发/冷凝器(1)上的冷媒液体进出管道与换热器(8)连接，并在其连接的管道(7)上装有溶液泵(14)。

2.一种吸附式制冷/热分体空调，包括吸附器、冷凝器、蒸发器、换热器、管道及阀门，其特征在于：采用两台液体换热的蒸发/冷凝器(1)(2)，其上的吸附工质管道(3)一端经阀门(31)相互连接，而各自的另一端分别经阀门连接吸附器(5)、(6)上的一条吸附工质管道，这两台蒸发/冷凝器上各自的冷媒液体进出管道均与换热器(8)或散热器连接，在其各自连接换热器(8)或散热器的管道上分别装有溶液泵(14)、(24)及阀门。

3.根据权利要求1或2所述的一种吸附式制冷/热分体空调，其特征在于：换热器(8)为压缩式制冷/热空调的室内机。

4.根据权利要求2所述的一种吸附式制冷/热分体空调，其特征在于：散热器为设置在吸附器(5)、(6)上的液体箱(52)、(62)，液体箱(52)、(62)上分别设置有进口管(53)、(63)和出口管(54)、(64)，进口管(53)、(63)经管道及阀门(55)、(57)、(65)、(67)相互连通并分别与冷媒液体箱(12)、(22)上的出口管(72)、(74)连通，出口管(54)、(64)经管道及阀门(56)、(58)、(66)、(68)相互连通并分别与冷媒液体箱(12)、(22)上的进口管(71)、(73)连通。

5.根据权利要求1或2所述的一种吸附式制冷/热空调，其特征在于：控制装置采用单片机或微处理器或可编程控制器，所有阀门均采用电控阀门。

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