基于分子筛的制冷机的制作方法

1.本发明涉及制冷技术领域，特别涉及基于分子筛的制冷机。


背景技术：

2.传统的制冷工艺采用压缩机压缩实现冷冻工质的冷凝或者采用液体吸收冷冻工质，这两种方式的能耗都很高。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种基于分子筛的制冷机，能够以更低的功耗实现制冷。
4.根据本发明实施例的基于分子筛的制冷机，包括：
5.蒸发器，设有进口和出口；
6.第一鼓风装置；
7.冷凝组件，包括第一储罐、第二储罐、第二鼓风装置、第一分子筛装置、第二分子筛装置、换向阀、第一阀门、第二阀门和平衡阀；所述第一储罐设有第一进气接口、第一出气接口和出液口；所述换向阀设有第二进气接口、第二出气接口和第三出气接口；所述第二储罐设有第三进气接口、第四进气接口和第四出气接口；所述第一分子筛装置设有第一接口和第二接口；第二分子筛装置设有第三接口和第四接口；所述第一鼓风装置的一端通过第一连接管连通所述出口，另一端通过第二连接管连通所述第一进气接口；所述第二鼓风装置通过第三连接管连通所述第一出气接口，并通过第四连接管连通所述第二进气接口；所述出液口通过第五连接管连通所述进口；所述第二出气接口通过第六连接管连通所述第一接口，所述第六连接管设有用于连通所述第一储罐的第一阀门；所述第三出气接口通过第七连接管连通所述第三接口，所述第七连接管设有用于连通所述第一储罐的第二阀门；所述第二接口通过第八连接管连通所述第三进气接口，所述第八连接管设有允许气流从所述第二接口流向所述第三进气接口的第一单向阀；所述第四接口通过第九连接管连通所述第四进气接口，所述第九连接管设有允许气流从所述第四接口流向所述第四进气接口的第二单向阀；所述第四出气接口通过第十连接管连通所述进口；所述平衡阀的一端通过第十一连接管连通所述第二接口，另一端通过第十二连接管连通所述第三接口。
8.根据本发明实施例的基于分子筛的制冷机，至少具有如下有益效果：通过换向阀使得气流交替经过第一分子筛装置、第二分子筛装置，再通过平衡阀回流，让第一分子筛装置、第二分子筛装置实现再生。而第一分子筛装置、第二分子筛装置能够分离制冷剂和减压气体，制冷剂达到一定浓度后实现冷凝，成为液态的制冷剂，重新进入蒸发器中制冷。该制冷机冷凝的过程所需的能耗更低，从而降低制冷机的生产成本。
9.根据本发明的一些实施例，所述第一鼓风装置包括通风机。
10.根据本发明的一些实施例，所述第二鼓风装置包括通风机。
11.根据本发明的一些实施例，所述第一进气接口位于所述第一储罐的顶部。
12.根据本发明的一些实施例，所述第一出气接口位于所述第一储罐的上部，且位于所述第一进气接口的下方。
13.根据本发明的一些实施例，所述出液口位于所述第一储罐的底部。
14.根据本发明的一些实施例，所述制冷机还包括散热装置，所述散热装置用于给所述第一储罐散热。
15.根据本发明的一些实施例，所述散热装置包括冷却容器，至少部分所述第一储罐位于所述冷却容器内，所述冷却容器用于放置冷却水，以浸泡至少部分所述第一储罐。
16.根据本发明的一些实施例，所述第五连接管包括储液段，所述储液段包括若干u形管。
17.根据本发明的一些实施例，所述第一阀门和/或所述第二阀门为电子阀。
18.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
19.下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：
20.图1为本发明实施例的基于分子筛的制冷机的示意图。
21.附图标记：
22.101、第一连接管；102、第二连接管；103、第三连接管；104、第四连接管；105、第五连接管；106、第六连接管；107、第七连接管；108、第八连接管；109、第九连接管；110、第十连接管；111、第十一连接管；112、第十二连接管；113、蒸发器；114、第一鼓风装置；115、第一储罐；116、第二储罐；117、第二鼓风装置；118、第一分子筛装置；119、第二分子筛装置；120、换向阀；121、第一阀门；122、第二阀门；123、平衡阀；124、第一单向阀；125、第二单向阀；126、储液段。
具体实施方式
23.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
24.在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
25.在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
26.本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
27.参照图1所示，本发明实施例的基于分子筛的制冷机，包括蒸发器113、第一鼓风装置114和冷凝组件，其中蒸发器113，设有进口和出口；冷凝组件，包括第一储罐115、第二储罐116、第二鼓风装置117、第一分子筛装置118、第二分子筛装置119、换向阀120、第一阀门121、第二阀门122和平衡阀123；第一储罐115设有第一进气接口、第一出气接口和出液口；换向阀120设有第二进气接口、第二出气接口和第三出气接口；第二储罐116设有第三进气接口、第四进气接口和第四出气接口；第一分子筛装置118设有第一接口和第二接口；第二分子筛装置119设有第三接口和第四接口；第一鼓风装置114的一端通过第一连接管101连通出口，另一端通过第二连接管102连通第一进气接口；第二鼓风装置117通过第三连接管103连通第一出气接口，并通过第四连接管104连通第二进气接口；出液口通过第五连接管105连通进口；第二出气接口通过第六连接管106连通第一接口，第六连接管106设有用于连通第一储罐115的第一阀门121；第三出气接口通过第七连接管107连通第三接口，第七连接管107设有用于连通第一储罐115的第二阀门122；第二接口通过第八连接管108连通第三进气接口，第八连接管108设有允许气流从第二接口流向第三进气接口的第一单向阀124；第四接口通过第九连接管109连通第四进气接口，第九连接管109设有允许气流从第四接口流向第四进气接口的第二单向阀125；第四出气接口通过第十连接管110连通进口；平衡阀123的一端通过第十一连接管111连通第二接口，另一端通过第十二连接管112连通第三接口。
28.可以理解的是，制冷机内部注入制冷剂和减压气体，通过制冷剂的气态和液态的循环转换，实现制冷的循环。
29.具体地，液态的制冷剂和减压气体在蒸发器113中混合，在液态的制冷剂和减压气体开始混合的位置上，蒸发器113提供了蒸发的空间，该混合位置没有气态的制冷剂，即气态的制冷剂的分压为零，因此液态的制冷剂必然蒸发，形成气态的制冷剂。在该过程中，蒸发器113吸收空气中的热量，实现制冷。
30.气态的制冷剂和减压气体在蒸发器113中混合后，形成混合气体，混合气体进入到冷凝组件中，并通过换向阀120控制流向，交替经过第一分子筛装置118、第二分子筛装置119，第一分子筛装置118和第二分子筛装置119均包括分子筛，分子筛具有筛选分子的作用，它在结构上有许多孔径均匀的孔道和排列整齐的孔穴，不同孔径的分子筛把不同大小和形状分子分开。第一分子筛装置118、第二分子筛装置119设置为允许减压气体通过，而阻止制冷剂通过，达到分离混合气体的作用。
31.例如，制冷剂选择为氨，减压气体选择为氢气或氦气，氢气的分子直径是0.289纳米也就是2.89a。氦气的分子直径是0.26纳米，也就是2.6a。氨气的分子直径是0.444纳米，也就是4.44a。因此，第一分子筛装置118、第二分子筛装置119选用3a或4a的分子筛，都可以有效的分离氢气和氨气，或分离氦气和氨气。
32.气态的制冷剂的液化的本质是，气态的制冷剂的相对湿度达到100％以后，就必然会液化。因此，分离混合气体后，冷凝腔的部分中间只保留有气态的制冷剂，或者同时存在气态的制冷剂和液态的制冷剂，当第一鼓风装置114持续将混合气体导入第一储罐115中，第二鼓风装置117将混合气体输送到第一分子筛装置118和第二分子筛装置119中筛选留下制冷剂，气态的制冷剂的相对湿度达到100％以后，就会冷凝成为液态的制冷剂。
33.从微观上看，蒸发就是液体分子从液面离去的过程。由于液体中的分子都在不停地作无规则运动，它们的平均动能的大小是跟液体本身的温度是相适应的。由于分子的无
规则运动和相互碰撞，在任何时刻总有一些分子具有比平均动能还大的动能。这些具有足够大动能的分子，如处于液面附近，其动能大于飞出时克服液体内分子间的引力所需的功时，这些分子就能脱离液面而向外飞出，变成这种液体的汽，这就是蒸发现象。飞出去的分子在和其他分子碰撞后，有可能再回到液面上或进入液体内部。如果飞出的分子多于飞回的，液体就在蒸发。空间中的分子越多，飞回的分子就会增多。当飞出的分子等于飞回的，液体就处于饱和状态，这个时候的压力叫该液体在该温度下的饱和压力pt。这个时候，如果人为的提高该空间的该物质的气态的分子的数量，飞回的分子就会大于飞出的，于是出现冷凝。
34.下面以制冷剂选择为氨，减压气体选择为氢气，说明制冷机的工作过程。
35.在第二鼓风装置117的作用下，将第一储罐115内的氨气和氢气的混合气体抽出，并吹入换向阀120，换向阀120控制气流先沿着第六连接管106进入到第一分子筛装置118，第一阀门121关闭，第二阀门122打开，第六连接管106处的压强大于第七连接管107处的压强，混合气体被第一分子筛装置118的分子筛过滤，氨气留在第一分子筛装置118中，氢气主要由第八连接管108到第一单向阀124进入到第二储罐116，一小部分氢气从第十一连接管111流入平衡阀123。进入到第二储罐116的氢气沿着第十连接管110流出到蒸发器113，流入平衡阀123的氢气经过第十二连接管112和第九连接管109进入到第二分子筛装置119，把分子筛装置中残留的氨气经过第七连接管107和第二阀门122推入到第一储罐115内，实现第二分子筛装置119的分子筛的再生。
36.随着第一储罐115中氨气的浓度增加，冷凝为液态氨并放热，由第五连接管105流出，在进入蒸发器113的过程中，压强逐渐减小，液氨气化吸热，与第十连接管110处流出的氢气在蒸发器113中混合，混合气体沿着第一连接管101流动，在第一鼓风装置114的助力下，继续沿着第二连接管102进入到第一储罐115内，然后在第二鼓风装置117的作用下，混合气体从第三连接管103流出，完成一个制冷循环。
37.间隔一段时间，换向阀120改变方向，使得第二鼓风装置117吹入的混合气体流向第二分子筛装置119，第一阀门121打开，第二阀门122关闭，第六连接管106处的压强小于第七连接管107处的压强，混合气体被第二分子筛装置119的分子筛过滤，氨气留在第二分子筛装置119中，氢气主要由第九连接管109到第二单向阀125进入到第二储罐116，一小部分氢气从第十二连接管112流入平衡阀123。进入到第二储罐116的氢气沿着第十连接管110流出到蒸发器113，流入平衡阀123的氢气经过第十一连接管111和第八连接管108进入到第一分子筛装置118，把分子筛装置中残留的氨气经过第六连接管106和第一阀门121推入到第一储罐115内，实现第一分子筛装置118的分子筛的再生。
38.通过换向阀120使得气流交替经过第一分子筛装置118、第二分子筛装置119，再通过平衡阀123回流，让第一分子筛装置118、第二分子筛装置119实现再生。而第一分子筛装置118、第二分子筛装置119能够分离制冷剂和减压气体，制冷剂达到一定浓度后实现冷凝，成为液态的制冷剂，重新进入蒸发器113中制冷。该制冷机冷凝的过程所需的能耗更低，从而降低制冷机的生产成本。
39.根据本发明的一些实施例，第一鼓风装置114包括通风机，第二鼓风装置117包括通风机。通风机不需要像常规的制冷机的压缩机那样很大的压缩比，只需要将混合气体导入第一储罐115，由制冷剂自身的浓度变化实现冷凝，通风机一般具有低压差大流量的特
点。当然，第一鼓风装置114和第二鼓风装置117也可以为压缩机，并且功率可以比常规的压缩机小。
40.根据本发明的一些实施例，第一进气接口位于第一储罐115的顶部。第一鼓风装置114将混合气体补充到第一储罐115，有利于保护系统压力稳定，减少气流单侧流动造成的影响。减压气体的质量轻于制冷剂，减压气体会往上流动，制冷剂则会下沉，第一进气接口位于第一储罐115的顶部，能够减少对制冷剂底部浓度的影响。
41.根据本发明的一些实施例，第一出气接口位于第一储罐115的上部，且位于第一进气接口的下方。第一出气接口靠近第一进气接口，能够方便第二鼓风装置117将第一鼓风装置114吹入的混合气体抽入到换向阀120中参与制冷循环，避免抽走底部的液氨。
42.根据本发明的一些实施例，出液口位于第一储罐115的底部，便于液化的制冷剂流出。
43.根据本发明的一些实施例，制冷机还包括散热装置，散热装置用于给第一储罐115散热。通过设置散热装置，能够有效提高第一储罐115的散热效率，进而提高冷凝组件的冷凝效率。
44.根据本发明的一些实施例，散热装置包括冷却容器(图中未示出)，至少部分第一储罐115位于冷却容器内，冷却容器用于放置冷却水，以浸泡至少部分第一储罐115，增大散热接触面积。为了提高散热效果，可以在冷却容器上连接进水管和出水管，保持冷却水在一定的稳定范围。由于第一储罐115的温差不大，冷却水管可以利用常温的水源，方便取用。可以理解的是，散热装置还可以采用风冷设备或冷却水管，或者风冷设备结合冷却水管一起使用。
45.根据本发明的一些实施例，第五连接管105包括储液段126，储液段126包括若干u形管。通过设置u形管，能够存储更多的制冷剂，减小第五连接管105的占用空间。
46.根据本发明的一些实施例，第一阀门121和/或第二阀门122为电子阀。设置为电子阀，方便实现自动化控制。可以理解的是，第一阀门121和第二阀门122也可以设置为机械阀。
47.上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。