专利名称：制冰制冷装置及其冰储冷空调系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种制冰制冷装置及其冰储冷空调系统，更详细地说，涉及一种以水为冷媒体，在低压条件下，利用水蒸发吸热制冰或制冷的装置以及使用该装置的冰储冷空调系统。
目前，众所周知的空调系统大都用氟里昂或氨等作为冷媒体。氟里昂等有机物气体会对周围环境造成污染问题，尤其是氟里昂产生氯影响大气的臭氧层，造成臭氧层空洞，透过紫外线危害人类健康。为此，发展了一系列无氟冷媒体(即，致冷剂)，但这类冷媒体成本较高。另外，人们日常生活中最需要空调系统供冷时间是从早晨到傍晚的工作时间，这是正是用电高峰期，电价较高。因此，发展和寻找理想的冷媒体及利用该冷媒的空调系统就成为一个重要课题。
本发明的目的在于提供一种以水为冷媒体的一种制冰制冷装置及其冰储冷空调系统，从而，达到既解决了污染问题，又降低空调系统的运行费用。
为实现上述目的，根据本发明的技术方案，本制冰制冷装置，包括蒸发器、冷媒体及其自动控制器，其特征是，配备有一成冰器，所述成冰器的一端具有进液口，而其另一端与蒸发器连接；一台真空泵，设置于所述的上部；以及所述冷媒体是水。
根据本发明的技术方案该冰储冷空调系统，包括蒸发器和回收器，一种冰储冷空调系统，包括回收器、风机盘管，冷媒体在其中循环，其特征是，配备有一成冰器，所述成冰器的一端具有进液口，而其另一端与蒸发器连接；一台真空泵与所述的回收器的上部连接；作为所述冷媒体；以及所述的蒸发器下部和所述回收器下部之间设有连接管道。
由于本装置及其系统利用水蒸发吸热制成冰，再利用冰储冷。本装置或系统制冰是在不用空调时间，例如家庭从夜晚到早晨，即，晚8点到早8点的十多个小时中，饭店餐馆在非客人就餐时间、商业场所在非营业时间，而办公楼则在下班时间等。这段时间是电力低峰时间，电价较底，所以具有为电力移峰填谷的作用同时具有为用户节省运行费用的优点。并且，本制冰制冷装置及其空调系统用水做冷媒，解决了对环境污染问题。另外，空调时不产生交换热能，无散热装置，也无排热干扰问题。在需要空调供冷时，使冰融化放出冷能，以达到室内降温和除湿。本空调系统进入室内的风机盘中流动的水温较低，因而较集中式空调对人更舒适，开机后室温下降快。
图1是说明制冰制冷装置的结构示意图；图2是表示成冰器的结构示意图；图3是表示本发明的冰储冷空调系统的循环图。
下面，结合附图，详细说明本空调系统。
本发明的制冰制冷装置，如图1所示，由蒸发器1、成冰器2和真空泵4构成。该成冰器2的一端具有进液口26，该进液口26可与管道连接，接到成冰补水水箱3。成冰补水水箱3的上部与通阀7连接，用于进水。以便加入冷媒体，例如，水。成冰器2另一与蒸发器1连接，而且，通常把成冰器2安装在蒸发器1的顶部。并且，设置一台真空4，其抽气口用管道与蒸发器1的上部相连，其排气口通向大气。在制冰或制冷时，通过真空泵将蒸发器抽成一定真空度，使蒸发器1内部形成负压，于是从成冰器2的喷口22吸入冷媒体，形成雾状，例如水珠。所形成的雾状水珠由于真空低压蒸发而降低温度结成冰，或者因在水中加入有机物，即使在0℃也不会结冰，成为低温冷冻水。所产生的雾状冰球或液态低温冷冻水降落并储留于蒸发器1的底部。蒸发器1的底部设有通过通阀5的输出泵6输出冷冻水或冰泥。
本发明制冰制冷装置中，以水作为冷媒体，但也可以是含有不溶于水的微细颗粒的水悬浊液，或者微细颗粒与有机物，例如乙二醇等的混合水液作为制冷冷媒体。如果在水中添加微细颗粒作为冷媒体，则微细颗粒作为成冰核，而随着有机物，例如乙二醇添加量改变，还可发改变冰或水的温度。
下面，说明有关蒸发器的结构。蒸发器1是以一个承压容器为主体的钢质结构，其压力值与成冰器2的制冰制冷能力有关。根据需要，蒸发器1的容器下部可设置冰、水出入的管口。必要时蒸发器1内还可设置温度和压力测量装置。还有，根据制冰的需要，可在蒸发器1的容器内设置搅拌器，例如，由电机驱动带动多个叶片转动的搅拌器。
下面，说明有关成冰器的结构。如图2所示，本成冰器2包括底座21、针形螺杆23和步进电机25构成。底座21呈倒T形，底座21的底部中央设有圆形喷口(即，微孔)22，该喷口22上部呈倒锥形扩大，而后形成圆筒形腔室。该底座21的腔室敞口端，设置密封法兰24，并内装针形螺杆23。该针形螺杆23的一端为圆锥体部23a，另一端具有螺纹部23b，与密封法兰24形成可动螺接。并且，该针形螺杆23的具有螺纹部23b的外端部与步进电机25的轴连接。使成冰器的针形螺杆的圆锥体部23a与喷口22之间的间隙可调。通过步进电机25的转动，可以调整针形螺杆23的圆锥体部23a与喷口22的间隙，从而控制从喷口喷入蒸发器1的冷媒体的量。
还需要进一步说明的是，成冰器可分为喷雾式和微气泡搅拌式。喷雾式是把成冰器设在蒸发器上部，当真空泵把蒸发器抽到一定真空度后，成冰器的喷口被打开，使作为冷媒体的水成雾状吸入。水珠表面蒸发吸热使之成为冰微粒。当在水中加入乙二醇等有机物后，则形成冰泥状的冰体。该冰体储留于蒸发器底部，可在真空泵停止后通过阀门5用取水泵6泵出，即为制冰。并且，真空泵泵出的冷空气，随着乙二醇浓度增加而降低此冷空气的温度，即为制冷。
如果成冰器改为在真空泵工作前把水供到蒸发器底部，则真空泵工作后水将产生气泡蒸发使水成冰，并利用搅拌器使之成为冰泥状。这时所用的水应添加冰核添加物质，例如微细颗粒，使之易于成冰。通过调整成冰器的喷口开度与作为冷媒体的水中的添加剂量，可以得到不同温度的冷气和冰，以便工业冷冻、保温及空调在使用。
下面，说明利用上述制冰制冷装置充分制冰，再利用冰储冷的冰储冷空调系统。本发明的冰储冷空调系统，如图3所示，包括蒸发器1、成冰器2、回收器8、真空泵4、蒸发器侧换热器14、回收器侧换热器15、风机盘管12等构成。本系统实质上是上述的制冰制冷装置添加回收器。为了加强回收效果，在蒸发器1和成冰器2之间设置了换热器，使蒸发器1中的冷能交换到回收器中。此外，蒸发器1产生的冰泥，则通过输送泵存于回收器中，因此，本系统中与上述的制冰制冷装置的相同部分和构件给予同样的标号，并且不再进行说明。
在本发明的冰储冷空调系统中，蒸发器1的容器内设有冷能向回收器8转移的循环管路。回收器8是用于回收水蒸气中的冷能并储存冰水混合体的钢结构压力容器。该回收器8承压能力，例如承压2kg(设计为6kg)的回收器中，进而，可利用隔板和管路增大水与水蒸气热交换面积。成冰器2的上部设置管道与成冰补水水箱3相连接；而且，该回收器8的上部设置管道的真空泵4’，通过管道与回收器8上部相连接。通过真空泵的4’的抽唧工作，把蒸发器1和回收器8同时抽成一定真空度，于是，储存于成水补水箱10的媒体经管道喷入成冰器2，在真空气氛下，水因绝热膨胀，使水雾降温而冻结成冰珠降落到蒸发器1的下部并通过管道把蒸发器1中的冰及冷气抽到回收器8，由下向上与水进行热交换，使回收器中的水也产生一定气化而成冰。
上述的真空泵4’是用于使蒸发器1和回收器8内保持一定真空度，随制冰量不同而可采用活塞、旋片螺杆或离心式真空泵，以便达到需要的水蒸发量。上述的通阀7、9、10都是一种电控制的二通阀。
并且，以蒸发器1的容器内设置有蒸发器侧换热器14，在回收3的容器内设置有回收器侧换热器15。蒸发器侧换热器14和回收器侧换热器15的一端用管道相连接，而其另外两端间设置回收泵6用管道相连接。因蒸发器1内的蒸发器侧换热器14里的冷媒体受冰水的冷却而降温，通过回收泵6的抽运循环到回收器8内的回收器侧换热器15里，经过回收器侧换热器15与其中的较热的冷媒热交换，使回收器8的冷媒体冷却。
并且，在回收器8下部设置有管道通阀10与供冷泵11连接，供冷泵11送出端与入室管道连接。该入室管道与各个房间的风机盘管12连接，各风机盘管12通过与其连接的管道使升高了水温的水回到回收器8中。上述的风机盘管12，用于在室内用风机使空气通过盘管，把冷冻水中的冷能转化成冷风，具有降温除湿，排结露水的功能。并且，在回收器8的上方设有补水箱13和补水管16。本系统可按常规自动控制系统的指令，电控通阀9、10，开闭水或水蒸气循环系统。
本发明的冰储冷空调系统中，水用作冷媒体，但也可以是含有不溶于水的微细颗粒的水悬浊液，或者微细颗粒与有机物，例如乙二醇等的混合水液作为制冷冷媒体。
蒸发器1、成冰器2、回收器8以及管道等管路外面都设有保温层，其中，蒸发器1和回收器8的保温层厚度约为7-10cm，范围，管路保温层厚度约为3cm。
一般，自动控制器可由计算机、控制盘、温度和湿度仪表，真空度仪表、水位仪表以及传感器等组成。控制程序储存在计算机的存储器里，用户通过控制盘按需要设定参数后，计算机从传感器取得温度、湿度、蒸发器的真空度和回收器中水位等数据，控制空调系统进行运行。
本空调系统的具体设计数据因系统的应用场合不同而有所不同。例如，本冰储冷空调系统用于70m2(三室一厅)，以供冷时间为10小时，制冰时间约8小时来计算，则空调系统的部分数据真空泵耗电量1.6kw/h蒸发器容积 0.3m3
回收器容积0.9m3水泵流量 0.6m3/h制冰耗电量2kw/h供冷耗电量0.15kw/h又，例如，用于20m2，以供冷时间为10小时，制冰时间约8小时来计算，则空调系统的部分数据真空泵耗电量0.36kw/h蒸发器容积 0.31m3回收器容积 0.3m3水泵流量0.15m3/h制冰耗电量 0.45kw/h供冷耗电量 0.05kw/h本冰储冷空调系统可供居室、饭馆、娱乐场所、商场、办公楼以及工业等应用，制冰、制冷及冰储冷空调。本发明的制冰制冷装置及其空调系统具有为电力移峰填谷的作用，因而为户节省运行费用。并且，因以水为冷媒，消除了对环境污染。由于空调不产生交换热能，无散热装置，所以还无排温干扰问题。本空调系统进入室内的风机盘管中流动的水温较低，因而较集中式空调对人更舒适，开机后室温下降快。
权利要求
1.一种制冰制冷装置，其特征是，配备有一成冰器，所述成冰器的一端具有进液口，而其另一端与蒸发器连接；一台真空泵与所述蒸发器的上部连接；以及冷媒体是水。
2.根据权利要求1所述的制冰制冷装置，其特征是，所述冷媒体是含有不溶于水的微细颗粒的水悬浊液。
3.根据权利要求2所述的制冰制冷装置，其特征是，所述的水悬浊液中还含有有机物。
4.根据权利要求1、2、3所述的制冰制冷装置，其特征是，所述的成冰器具有可调整针形螺杆的圆锥体部与喷口间隙的喷口。
5.根据权利要求2或3所述的空调系统，其特征是，所述的蒸发器的容器内具有搅拌器。
6.一种冰储冷空调系统，包括回收器、风机盘管，冷媒体在其中循环，其特征是，配备有一成冰器，所述成冰器的一端具有进液口，而其另一端与蒸发器连接；一台真空泵与所述的回收器的上部连接；作为所述冷媒体；以及所述的蒸发器下部和所述回收器下部之间设有连接管道。
7.根据权利要求6所述的空调系统，其特征是，上述蒸发器内设置有蒸发器侧换热器和上述回收器内设置有成冰器侧换热器，其间通过回收管和回收泵连接进行冷媒循环。
8.根据权利要求6或7所述的空调系统，其特征是，所述的冷媒体是含有不溶于水的微颗粒的水悬浊液。
9.根据权利8所述的空调系统，其特征是，所述的水悬浊液中含有有机物。
全文摘要
本发明的制冰制冷装置，配备有一成冰器，所述成冰器的一端具有进液口，而其另一端与蒸发器连接；一台真空泵与所述蒸发器的上部相连接；以及所述冷媒体是水。本制冰制冷装置及其空调系统用水做冷媒，消除了对环境污染、无散热装置因而无排热干扰，并具有为电力移峰填谷，为用户节省运行费用的效果。
文档编号F25D3/00GK1165281SQ9710418
公开日1997年11月19日 申请日期1997年4月30日 优先权日1997年4月30日
发明者王之明 申请人:王之明