一种基于涡流管的制冷制热装置的制作方法

本发明涉及制冷制热装置技术领域，特别涉及一种基于涡流管的制冷制热装置。

背景技术：

涡流管是目前一种较前沿的制冷制热方式，由于结构简单，能同时产生冷气和热气，目前在生活及工业中得到了广泛的应用及研究。但由于使用涡流管时需在喷嘴处提供高压流体，因此必须为涡流管提供高压气源，在一定程度上影响了其便携性。

为了解决该问题，研究人员提供了不少可增强涡流管便携性的应用设计。如专利cn201510194733.8公开了一种基于涡流管的便携式充电装置，通过携带一个便携气罐来为涡流管提供高压流体，使其产生冷热流体用于温差发电，从而作为一种充电装置；专利cn200810201890.7公开了一种可充电式涡流管降温服装，通过可充电式直流电源驱动微型空气压缩机，从而为涡流管提供高压流体，用涡流管产生的冷气来为服装制冷。专利cn201110192389.0公开了一种基于涡流管的太阳能热管车载热泵型空调系统，通过太阳能板驱动的泵与储罐来回收汽车在刹车和启动时的能量，得到高压气体作为涡流管高压气源。专利cn109737628a公开了一种空调衣，利用了蓄电池驱动气体压缩机为涡流管提供高压气源，利用涡流管来冷却空调衣。

但是，以上发明均需依赖一定的环境与条件来实现涡流管制冷，或需要便携高压气罐，或需要电源，或需要太阳能或能回收能量的环境(如汽车上)。因此，发明一种适用范围更广，不需依赖环境供能的制冷制热装置是目前亟需解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于涡流管的制冷制热装置，不需依赖环境供能，只需人力机械驱动或利用风能即可在帐篷内产生制冷制热效果，具有结构简单，携带方便等特点，适合应用于无电源提供以及风力资源丰富的野外露营中。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种基于涡流管的制冷制热装置，所述制冷制热装置包括驱动装置、气体压缩装置和涡流管装置，所述驱动装置驱动气体压缩装置产生高压气体并进入到涡流管装置，所述涡流管装置将高压气体转换为冷气流和热气流，所述驱动装置为手摇杆或扇叶。

本发明提供的制冷制热装置的工作过程为：气体压缩装置通过人力机械摇动手摇杆，或者通过风力驱动扇叶以产生驱动力，驱动气体压缩装置产生高压气体并进入涡流管装置，高压气体在涡流管装置生成冷气流(热气流)用于制冷(制热)，热气流(冷气流)直接排至外部环境中。

所述气体压缩装置包括高压气筒、压块、曲柄连杆和转动轴，所述压块设置在高压气筒内，所述曲柄连杆的一端连接压块、另一端与高压气筒外的转动轴连接。

所述高压气筒的顶部设有压盖，所述压盖上设有固定架，所述转动轴穿过固定架与曲柄连杆连接。所述压盖通过螺纹结构固定于高压气筒的顶部，固定支架通过焊接固定于压盖上。

所述转动轴上设有凹槽，所述凹槽内放置有用以连接和固定手摇杆或扇叶的销。通过手摇杆或扇叶可以驱动转动轴转动，转动轴的转动进一步带动曲柄连杆带动压块运动，从而产生高压气体。

所述压块上设有吸气口和吸气阀，所述高压气筒的底部设有排气口和排气阀，所述排气口与涡流管装置相连通。在压差作用下，吸气过程中吸气阀打开，排气阀关闭；排气过程中吸气阀关闭，排气阀打开。

所述涡流管装置包括涡流室、设置在涡流室上方的喷嘴、与涡流室两侧连接的热端和冷端，高压气体经喷嘴进入涡流室后产生冷气流和热气流，分别进入到冷端和热端。

所述冷端包括与涡流室连接的冷端管，所述冷端管的前端设有冷端孔板、末端设有冷端出口。冷端管的前端是指与涡流室相近的一端。

所述热端包括与涡流室连接的热端管，所述热端管的末端依次设有热端调节阀和热端出口。热端调节阀用于改变热端气体压力，从而调节冷热两部分流体的流量比，改变冷热端气流温度。

本发明还提供一种基于涡流管的制冷制热装置在野外露营中的应用。如野外露营用的帐篷。当制冷制热装置中的驱动装置为扇叶时，制冷制热装置放置在帐篷外，可以通过将涡流管的冷端或热端与帐篷连通，实现制冷或制热(如帐篷在顶部设有孔，所述的涡流管装置的冷端或热端垂直插入并固定于帐篷顶部)。当制冷制热装置中的驱动装置为手摇杆时，可以放置在帐篷内，根据制冷或制热的需求，将涡流管装置中的热端或冷端产生的热气流或冷气流引出至帐篷外(如通过排气管引出至帐篷外)。

根据实际需求，在夏天可以使用涡流管冷端出口排出的冷气流对帐篷制冷，将热气流从热端出口排至外部环境；在冬天使用涡流管热端出口排出的热气流对帐篷制热，将冷气流从冷端出口排至外部环境。

本发明的优点和积极效果是：(1)结构简单，携带方便；(2)能实现制冷和制热，满足冬夏的需求；(3)人力机械驱动或利用风能即可在帐篷内产生制冷或制热效果，适合应用于无电源提供以及风力资源丰富的野外露营中；并且利用风能时，可以额外向帐篷内补充新风，让帐篷内保持正压，可以向外透气，起到一个新风换气的效果。

附图说明

图1为本发明提供的基于涡流管的制冷制热装置的结构示意图；

图2为本发明提供的手摇杆的结构示意图；

图3为本发明提供的扇叶的结构示意图；

图4为本发明提供的气体压缩装置的结构示意图；

图5为本发明提供的涡流管装置的结构示意图；

图6为本发明提供的制冷制热装置应用在帐篷上的结构示意图；

其中，1–手摇杆；11–手摇杆连接孔；2–扇叶；21–扇叶连接孔；3–气体压缩装置；31–转动轴；32–曲柄连杆；33–压盖；34–压块；35–高压气筒；36–固定支架；37–销；341–吸气口；342–吸气阀；351–排气口；352–排气阀；4涡流管装置；41–喷嘴；42–涡流室；43–冷端孔板；44–冷端管；45–冷端出口；46–热端管；47–热端调节阀；48–热端出口；5–软管；6–帐篷。

具体实施方式

如下具体实施方式将结合附图进行进一步说明。

如图1至图5所示，本实施例提供一种基于涡流管的制冷制热装置，包括手摇杆1、气体压缩装置3和小型涡流管装置4，或扇叶2、气体压缩装置3和涡流管装置4。手摇杆1或扇叶2驱动气体压缩装置3产生高压气体(高压空气)并进入到涡流管装置4，涡流管装置4产生的冷气流(夏季)/热气流(冬季)用于帐篷内制冷/制热。

其中，如图1和图4所示，气体压缩装置3由转动轴31、曲柄连杆32、压盖33、压块34、高压气筒35、固定支架36、销37、吸气口341、吸气阀342、排气口351、排气阀352组成，曲柄连杆32一端与压块34连接、另一端与转动轴31相连接，压块34置于高压气筒35中，压盖33通过螺纹结构固定于高压气筒35的顶部，固定支架36通过焊接固定于压盖33上，转动轴31穿过固定支架36工作。转动轴31上设有凹槽，凹槽内放置销37，用以连接固定手摇杆1与扇叶2(如图2和图3所示，分别通过手摇杆连接孔11和扇叶连接孔21与销37实现连接固定)。在压块34上设有吸气口341，吸气口341处设有吸气阀342；在高压气筒35底部设有排气口351，排气口351处设有排气阀352，排气口351通过软管5与涡流管装置4中的喷嘴41连接，实现气体压缩装置3和涡流管装置4的连通。在压差作用下，吸气过程中吸气阀打开，排气阀关闭；排气过程中吸气阀关闭，排气阀打开。

摇杆1或扇叶2驱动气体压缩装置3的工作过程为：手摇杆1或扇叶2带动转动轴31转动，并通过曲柄连杆结构32将转动轴31的旋转运动转变为压块34的往复运动，从而使气体压缩装置3产生高压气体。

其中，涡流管装置4的内部结构如图5所示，由喷嘴41、涡流室42、冷端孔板43、冷端管44、冷端出口45、热端管46、热端调节阀47、热端出口48组成。喷嘴41设置在涡流室42的上方，喷嘴41通过软管5与排气口351连接，涡流室42的两侧分别连接着冷端管44和热端管46，冷端管44前端装有冷端孔板43，末端为冷端出口45，热端管46末端设有热端调节阀47，热端调节阀47后连接着热端出口48。冷端孔板43、冷端管44和冷端出口45组成冷端，热端管46、热端调节阀47和热端出口48组成热端。

涡流管装置4的工作过程为：由排气口351排出的高压气体经过软管5进入涡流管装置4的喷嘴41，在喷嘴41内膨胀并沿管壁切向进入涡流室42，高速旋转的气流经涡流变换分离成温度不等的两部分，中心部位的气流温度低，外层部位的气流温度高。冷气流(冷空气)经冷端孔板43与冷端管44从冷端出口45排出，热气流(热空气)经热端管46从热端出口48排出。热端调节阀47用于改变热端气体压力，从而调节冷热两部分流体的流量比，改变冷热端气流温度。

如图6所示，制冷制热装置包括扇叶2、气体压缩装置3和涡流管装置4，需要对帐篷进行制冷，涡流管的冷端通过帐篷顶部的孔伸入到帐篷中，涡流管冷端出口45排出冷气流，热气流从热端出口48排至外部环境，实现制冷；同时可以额外向帐篷内补充新风，让帐篷内保持正压，可以向外透气，起到一个新风换气的效果。当需要对帐篷进行制热时，改变涡流管朝向，使用涡流管热端出口48排出的热气经过帐篷6顶部的孔对帐篷制热，冷气从冷端出口45排至外部环境。

以上实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明，凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。