TWM486744U - 間接式蒸發冷凝裝置及使用該裝置的冷凍空調系統 - Google Patents

Description

間接式蒸發冷凝裝置及使用該裝置的冷凍空調系統

本創作是有關一種散熱裝置及使用該散熱裝置的冷凍空調系統，特別是一種具有優異之散熱效率並能改善廢熱直接排放之問題的間接式蒸發冷凝裝置及使用該裝置的冷凍空調系統。

冷凍空調系統的主要用途在於降低室內的溫度以提供一個涼爽舒適或適合冷藏物品的環境，已知的冷凍空調系統A如第1圖所示，基本上包括：壓縮機10、冷凝器12、膨脹閥14和蒸發器16，上述部件之間以冷媒流路20互相連接構成循環迴路，利用冷媒在循環迴路中的物理變化在冷凍空調系統A的吸熱側(通常為室內)吸收熱量，然後於散熱側(通常為室外)將冷媒吸收的熱量移除至室外，進而達到降低溫度的目的。

已知冷凍空調系統A的工作原理係利用壓縮機10將冷媒壓縮成高壓高溫的氣態冷媒，高壓高溫的氣態冷媒經由冷媒流路20輸送至冷凝器12(即為冷凍空調系統A的散熱側)將冷媒冷卻為高壓中溫的液態冷媒，高壓中溫的液態冷媒再經冷媒流路20輸送至冷媒的儲液/乾燥筒18中儲存，再利用冷媒流路20將儲液/乾燥筒18中儲存的冷媒輸送通過膨脹閥14，進一步減壓為低溫低壓的液態冷媒，低溫低壓的液態冷媒再通過冷媒流路20流經蒸發器16(即為冷凍空調系統的吸熱側)產生吸熱作用後變為低溫低壓的 氣態冷媒，低溫低壓的氣態冷媒再通過冷媒流路20輸送至壓縮機12被壓縮成高壓高溫的氣態冷媒，重複上述的循環即可達到降低吸熱側之溫度的功效。

已知大部份的冷凍空調系統A係利用風扇19或其他類似裝置迫使空氣不斷流經冷凍空調系統的散熱側(即前述的冷凝器12)，利用室外的空氣和冷凝器12發生熱交換，這種散熱的方式係將冷凝器12的熱量通過氣冷式的熱交換作用直接排放至大氣，因此會在冷凍空調系統A的散熱側形成溫度很高的熱風，在人口密集的城市中大量排放至室外的熱風不但會直接升高環境的氣溫，若是直接對著人體排放會產生強烈的不適感，因此，如何減少冷凍空調系統A對環境氣溫的影響係為業界努力解決的課題之一。

本創作的目的之一在提出一種間接式蒸發冷凝裝置，用以移除冷凍空調系統吸收的熱量，具有優異之散熱效率並能改善廢熱直接排放之問題。

為實現上述的目的，本創作提出的間接式蒸發冷凝裝置的一種實施例構造，包括：一供水迴路，至少包含一供水幫浦和一供水管用於供應水作為熱交換介質；一熱交換器，裝設於冷凍空調系統的散熱側藉由供水迴路供應的水和冷凍空調系統的散熱側進行熱交換，然後排出已吸收熱量的廢水；一蒸發體，裝設於可與大氣環境相通的一開放空間並位於熱交換器的廢水排出口，令熱交換器排出的已吸收熱量的廢水在蒸發體進行蒸發成為較低溫的水；一集水器，設於蒸發體的下方用以收集由蒸發體落下的水再經由供水迴路循環地供應予熱交換器。

本創作提出的間接式蒸發冷凝裝置，間接利用水的蒸發作用產生質傳形式的熱交換可提升散熱效率，亦可改善傳統冷凍空調系統將廢熱直接排放至大氣的問題。

在本創作的一實施例，蒸發體為一種多孔性的元件。

在本創作的一實施例，還包括一過濾元件，用以過濾流向蒸發體的空氣中的灰塵或雜質。

在本創的一實施例，包括一送風機裝設於可與大氣環境相通的開放空間，用以將空氣送經蒸發體，促進熱交換器排出的廢水在蒸發體進行蒸發反應。

在本創作的一實施例，包括一補水裝置用以對供水迴路補充因為蒸發而損失的水。

本創作的另一目的在提出一種使用上述間接式蒸發冷凝裝置的冷凍空調系統，包括：該間接式蒸發冷凝裝置；一冷媒流路用以輸送冷媒；一壓縮機，將冷媒壓縮成高壓高溫的氣態冷媒藉由冷媒流路輸送至間接式蒸發冷凝裝置的熱交換器進行熱交換，藉由熱交換器將高壓高溫的氣態冷媒冷卻為高壓中溫的液態冷媒；一膨脹閥，透過冷媒流路和熱交換器的高壓中溫的液態冷媒連接，令高壓中溫的液態冷媒在通過膨脹閥之後成為低溫低壓的液態冷媒；一蒸發器，透過冷媒流路和膨脹閥的低溫低壓的液態冷媒連接，令低溫低壓的液態冷媒在蒸發器產生吸熱作用後變為低溫低壓的氣態冷媒，低溫低壓的氣態冷媒再通過冷媒流路輸送至壓縮機被壓縮成高壓高溫的氣態冷媒，並重複上述的循環。

在本創作的一實施例，蒸發體、送風機、集水器和熱交換器 可整合為一體構成冷凍空調系統的室外機。

由上述說明可以瞭解，本創作以水作為熱交換介質和冷凍空調系統的散熱側進行熱交換，再利用水的蒸發作用間接移除冷凍空調系統的散熱側的熱量，利用水的蒸發作用產生質傳形式的熱交換可提升散熱效率，亦可改善傳統冷凍空調系統將廢熱直接排放至大氣的問題。

有關本創作的其他功效及實施例的詳細內容，將配合圖式說明如下。

【習知技術】

A‧‧‧冷凍空調系統

10‧‧‧壓縮機

12‧‧‧冷凝器

14‧‧‧膨脹閥

16‧‧‧蒸發器

18‧‧‧儲液/乾燥筒

19‧‧‧風扇

20‧‧‧冷媒流路

【本創作】

B‧‧‧冷凍空調系統

B1‧‧‧散熱側

D‧‧‧間接式蒸發冷凝裝置

W1‧‧‧廢水

W2‧‧‧較低溫的水

30‧‧‧供水迴路

31‧‧‧供水幫浦

311‧‧‧汲水口

312‧‧‧出水口

32‧‧‧第一供水管

33‧‧‧第二供水管

34‧‧‧第三供水管

40‧‧‧熱交換器

42‧‧‧蒸發體

41A‧‧‧第一流路

41B‧‧‧第二流路

411‧‧‧第一入口

412‧‧‧第一出口

413‧‧‧第二入口

414‧‧‧第二出口

44‧‧‧集水器

441‧‧‧排水口

46‧‧‧送風機

50‧‧‧浮球開關

51‧‧‧入口端

52‧‧‧出口端

60‧‧‧冷媒流路

61‧‧‧儲液/乾燥筒

70‧‧‧壓縮機

701‧‧‧吐出口

72‧‧‧膨脹閥

721‧‧‧入口

74‧‧‧蒸發器

80‧‧‧過濾元件

第1圖，為習知冷凍空調系統的構造示意圖。

第2圖，為本創作間接式蒸發冷凝裝置的一實施例構造示意圖。

第3圖，為本創作間接式蒸發冷凝裝置的另一實施例構造示意圖。

第4圖，為本創作間接式蒸發冷凝裝置的另一實施例構造示意圖。

第5圖，為本創作間接式蒸發冷凝裝置的另一實施例構造示意圖。

第6圖，為本創作使用間接式蒸發冷凝裝置的冷凍空調系統的一實施例構造圖。

在下文中揭露有關本創作之實施例及/或實施方式，其中透過構造示意圖及文字說明的技術特徵及/或元件之間的連結或其對應關係，至少包含以”連接”或其同義之文字描述和構造示意圖中所示之連接線(包含直線和附箭頭之直線其中之任一種)其中之任一種，對於熟悉此項技術領域具有通常知識者，應能充分瞭解前述以文字描述或以圖式連接線其中之 任一種皆已直接或隱含告知該些技術特徵及/或元件之間的連結或其對應關係並能據以實施。惟該些技術特徵及/或元件之間的連結或其對應關係仍應參考相關說明的前後文。

首先請參閱第2圖，係為本創作間接式蒸發冷凝裝置D的一實施例構造示意圖，包括：一供水迴路30、一熱交換器40、一蒸發體42和一集水器44；供水迴路30至少包含一供水幫浦31(pump)和供水管用於供應水作為熱交換介質；熱交換器40裝設於冷凍空調系統B的散熱側B1藉由供水迴路30供應的水和冷凍空調系統B的散熱側B1進行熱交換，然後排出已吸收熱量的廢水W1；蒸發體42裝設於可與大氣環境相通的一開放空間並位於熱交換器40的廢水排出口，令熱交換器40排出的已吸收熱量的廢水W1在蒸發體42進行蒸發成為較低溫的水W2；集水器44設於蒸發體42的下方用以收集由蒸發體42落下的較低溫的水W2再經由供水迴路30循環地供應予熱交換器40，令水重複上述的熱交換和蒸發的運作。在本創作的一實施例，蒸發體42、集水器44和熱交換器40可整合為一體。

請參閱第3圖，為本創作間接式蒸發冷凝裝置D的另一實施例構造示意圖，其中包括一送風機46，送風機46裝設於可與大氣環境相通的開放空間，用以將空氣送經蒸發體42，促進熱交換器40排出的廢水W1在蒸發體42進行蒸發反應。在本創作的一實施例，蒸發體42、送風機46、集水器44和熱交換40器可整合為一體。

請參閱第4圖，為本創作間接式蒸發冷凝裝置D的另一實施例構造示意圖，其中包括一補水裝置用以對供水迴路30補充因為蒸發而損失的水。補水裝置的一種實施方式係為一浮球開關50，浮球開關50的入口 端51連接水源(可為水龍頭或蓄水容器/水塔)，浮球開關50的出口端52連接或延伸至集水器44，浮球開關50可以在集水器44的水位低於一預設的水位時被開啟，令水源的水被注入集水器44。

請參閱第5圖，為本創作間接式蒸發冷凝裝置D的另一實施例構造，其中包括一過濾元件80，用以過濾流向蒸發體42的空氣中的灰塵或雜質，過濾元件80可以選用過濾網、過濾棉或是紙質過濾網其中的任一種。

請參閱第6圖，為本創作的另一實施例其中繪示了使用上述間接式蒸發冷凝裝置D的冷凍空調系統的一實施例構造示意圖，包括：上述的間接式蒸發冷凝裝置D；一冷媒流路60用以輸送冷媒，冷媒流路60的一種實施方式包含高壓管路、冷媒的儲液/乾燥筒61和閥(如四通閥-4 way valve)，但並不以此為限，熟悉此項技術領域具有通常知識者仍可視冷凍空調系統的功能作調整；一壓縮機70，將冷媒壓縮成高壓高溫的氣態冷媒藉由冷媒流路60輸送至間接式蒸發冷凝裝置D的熱交換器40進行熱交換，藉由熱交換器40將高壓高溫的氣態冷媒冷卻為高壓中溫的液態冷媒；一膨脹閥72，透過冷媒流路60和熱交換器40的高壓中溫的液態冷媒連接，令高壓中溫的液態冷媒在通過膨脹閥72之後成為低溫低壓的液態冷媒；一蒸發器74，透過冷媒流路60和膨脹閥72的低溫低壓的液態冷媒連接，令低溫低壓的液態冷媒在蒸發器74產生吸熱作用後變為低溫低壓的氣態冷媒，低溫低壓的氣態冷媒再通過冷媒流路60輸送至壓縮機70被壓縮成高壓高溫的氣態冷媒，並重複上述的循環。

前述本創作之冷凍空調系統中的高壓中溫的液態冷媒經冷 媒流路60輸送至冷媒的儲液/乾燥筒61中儲存，再利用冷媒流路60將儲液/乾燥筒61中儲存的冷媒輸送通過膨脹閥72，前述的膨脹閥72一般而言可採用感溫膨脹閥，可以感測蒸發器74的溫度自動調節冷媒通過膨脹閥72的流量。

熱交換器40的一種實施方式可以是殼管式熱交換器和盤管式熱交換器其中的任一種，熱交換器40裝配於冷凍空調系統的散熱側透過流經熱交換器40的水(熱傳介質)和冷凍空調系統的散熱側進行熱交換，如第2圖所示的熱交換器40一種實施例係為盤管式熱交換器，熱交換器40包含互不相通一第一流路41A和一第二流路41B，第一流路41A具有一第一入口411和一第一出口412，第二流路41B具有一第二入口413和一第二出口414，第一流路41A和冷凍空調系統的冷媒流路60連接，其中一種實施方式如第5圖所示，第一流路41A的第一入口411透過冷媒流路60和冷凍空調系統中的壓縮機70的吐出口701連接，第一流路41A的第一出口412透過冷媒流路60與冷凍空調系統的膨脹閥72的入口721連接，藉由熱交換器40的第一流路41A構成冷凍空調系統的散熱側，換言之就是以熱交換器40作為冷凍空調系統的冷凝器，第二流路41B和供水迴路30連接；具體而言冷凍空調系統的高溫高壓的氣態冷媒由第一入口411進入熱交換器40的第一流路41A，高溫高壓的氣態冷媒在熱交換器40中和供水迴路30供應的水進行熱交換變成中溫高壓的液態冷媒再由第一出口412流出熱交換器40。

供水迴路30和熱交換器40以及集水器44連接構成一種循環式的供水迴路，供水迴路30的一種實施方式包含：供水幫浦31、一第一供水管32、一第二供水管33和一第三供水管34，第一供水管32連接集水器44 的排水口441和供水幫浦31的汲水口311，第二供水管33連接供水幫浦31的出水口312和熱交換器40的第二入口413，第三供水管34的一端連接熱交換器40的第二出口414，第三供水管34的另一端出口位於蒸發體42的上方，透過上述的供水迴路30用以將水依序送經熱交換器40、蒸發體42和集水器44再返回熱交換器40形成一種循環式的供水迴路30。

蒸發體42係為一多孔性元件，可以延長水在蒸發體42的留滯時間，蒸發體42的一種實施方式係為一種紙質的多孔性元件，另一種實施方式係為一種由多孔性發泡材料製成的元件。

集水器44的一種實施方式可以是一種開口朝上的容器，集水器44設於蒸發體42的下方用以收集由蒸發體42落下的水，集水器44具有一排水口441用以將收集的水排放至供水迴路30的第一供水管32再流入供水幫浦31的汲水口311。

在本創作的一實施例，蒸發體42、送風機46、集水器44和熱交換器40可整合為一體構成冷凍空調系統的室外機。

雖然本創作已透過上述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本創作，任何熟悉此一技術領域具有通常知識者，在瞭解本創作前述的技術特徵及實施例，並在不脫離本創作之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本創作之專利保護範圍須視本說明書所附之請求項所界定者為準。

B‧‧‧冷凍空調系統

B1‧‧‧散熱側

D‧‧‧間接式蒸發冷凝裝置

W1‧‧‧廢水

W2‧‧‧較低溫的水

30‧‧‧供水迴路

31‧‧‧供水幫浦

311‧‧‧汲水口

312‧‧‧出水口

32‧‧‧第一供水管

33‧‧‧第二供水管

34‧‧‧第三供水管

40‧‧‧熱交換器

42‧‧‧蒸發體

41A‧‧‧第一流路

41B‧‧‧第二流路

411‧‧‧第一入口

412‧‧‧第一出口

413‧‧‧第二入口

414‧‧‧第二出口

44‧‧‧集水器

441‧‧‧排水口

Claims (10)

1. 一種間接式蒸發冷凝裝置，可安裝於冷凍空調系統的散熱側用以移除冷凍空調系統吸收的熱量，包括：一供水迴路，至少包含一供水幫浦和一供水管用於供應水作為熱交換介質；一熱交換器，裝設於該冷凍空調系統的散熱側藉由該供水迴路供應的水和該冷凍空調系統的散熱側進行熱交換，然後由一排出口排出已吸收熱量的廢水；一蒸發體，裝設於可與大氣環境相通的一開放空間並位於該熱交換器的該排出口，令該熱交換器排出的已吸收熱量的該廢水在該蒸發體進行蒸發成為較低溫的水；一集水器，設於該蒸發體的下方用以收集由該蒸發體落下的水再經由該供水迴路循環地供應予該熱交換器。
2. 如請求項1所述之間接式蒸發冷凝裝置，該熱交換器可以是殼管式熱交換器和盤管式熱交換器其中的任一種。
3. 如請求項1所述之間接式蒸發冷凝裝置，該熱交換器包含互不相通一第一流路和一第二流路，該第一流路具有一第一入口和一第一出口，該第二流路具有一第二入口和一第二出口，該第一流路和該冷凍空調系統連接，藉由該熱交換器的該第一流路構成該冷凍空調系統的散熱側，該第二流路和該供水迴路連接。
4. 如請求項3所述之間接式蒸發冷凝裝置，該供水迴路包含：該供水幫浦、一第一供水管、一第二供水管和一第三供水管，該第一供水管連接該集水器的一排水口和該供水幫浦的一汲水口，該第二供水管連接該供水幫浦的一出水口和該熱交換器的該第二入口，該第三供水管的一端連接該熱交換器的該第二出口，該第三供水管的另一端出口位於該蒸發體的上方，透過該供水迴路用以將水依序送經該熱交換器、該蒸發體和該集水器再返回該熱交換器形成一種循環式的該供水迴路。
5. 如請求項1所述之間接式蒸發冷凝裝置，該蒸發體係為紙質的多孔性元件和多孔性發泡材料製成的元件的其中一種。
6. 如請求項1所述之間接式蒸發冷凝裝置，其中包括一送風機，該送風機裝設於可與大氣環境相通的開放空間，用以將空氣送經蒸發體，促進該熱交換器排出的該廢水在該蒸發體進行蒸發反應。
7. 如請求項1所述之間接式蒸發冷凝裝置，其中包括一補水裝置用以對該供水迴路補充因為蒸發而損失的水。
8. 如請求項7所述之間接式蒸發冷凝裝置，該補水裝置包含：一水位閥，該水位閥的入口連接水源，該水位閥的出口連接該集水器，該水位閥可以在該集水器的水位低於一預設的水位時被開啟，令該水源的水被注入該集水器。
9. 一種使用請求項1所述之間接式蒸發冷凝裝置的冷凍空調系統，包括：該間接式蒸發冷凝裝置；一冷媒流路用以輸送冷媒；一壓縮機，將該冷媒壓縮成高壓高溫的氣態冷媒藉由該冷媒流路輸送至該間接式蒸發冷凝裝置的該熱交換器進行熱交換，藉由該熱交換器將該高壓高溫的氣態冷媒冷卻為高壓中溫的液態冷媒；一膨脹閥，透過該冷媒流路和該熱交換器的該高壓中溫的液態冷媒連接，令該高壓中溫的液態冷媒在通過該膨脹閥之後成為低溫低壓的液態冷媒；一蒸發器，透過該冷媒流路和該膨脹閥的該低溫低壓的液態冷媒連接，令該低溫低壓的液態冷媒在該蒸發器產生吸熱作用後變為低溫低壓的氣態冷媒，該低溫低壓的氣態冷媒再通過該冷媒流路輸送至該壓縮機被壓縮成該高壓高溫的氣態冷媒，並重複上述的循環。
10. 如請求項9所述之冷凍空調系統，其中包括一送風機，該送風機裝設於可與大氣環境相通的開放空間，用以將空氣送經該蒸發體，促進該該熱交 換器排出的該廢水在該蒸發體進行蒸發反應，該蒸發體、該送風機、該集水器和該熱交換器可整合為一體構成該冷凍空調系統的室外機。