CN102589197B - 发生器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及制冷设备技术领域，具体公开了一种发生器，包含：一个储液槽，内部具有一个容置空间；一个高温元件，设置于该储液槽的一侧表面；及一个喷流单元，设有一个容槽、一个注液管、一个喷嘴及一个震荡元件，该容槽设置于该储液槽的容置空间中以容装工作流体；该注液管一端与该容槽的一个表面相连通；该喷嘴设置于该容槽的另一个表面并与该高温元件相对；该震荡元件设置于该容槽，以震荡该容槽中的工作流体，使工作流体的压力产生变化而向该喷嘴处流动，并喷洒于该高温元件上。本发明通过设置喷流单元直接将水雾状的工作流体喷洒于高温元件上，提高了工作流体中致冷剂的蒸发效率，也同步提升吸收式制冷***的循环效率，还能达到节能的功效。
Description
技术领域
本发明涉及制冷设备技术领域，尤其涉及一种发生器，特别是一种装设于吸收式制冷***中的发生器，且该发生器能够提升致冷剂的蒸发效率。
背景技术
现有技术请参照图1所示，一般常见的吸收式制冷***9大致上包含有一个发生器91(generator)、一个冷凝器92(condenser)、一个蒸发器93(evaporator)及一个吸收器94(absorber)，且该发生器91、冷凝器92、蒸发器93及吸收器94利用数个循环管95串接而形成一个封闭回路。
该发生器91包含一个储液槽911及一个热源912，该储液槽911中容装有工作流体，该热源912可对该储液槽911提供热能，以蒸发流动于工作流体中的吸收剂。其中，热源912分为直接加热与非直接加热两种型态；直接加热利用天然气或燃烧油直接加热于发生器91，非直接加热则是利用热源912先加热另一媒介再将热传给发生器91。
此外，目前常见的工作流体主要有氨水跟溴化锂溶液两种二元溶液，利用二元溶液可通过一种物质对另一种物质的吸收和释放产生相变化的特性，达到循环致冷效果。其中，氨水为氨与水混合的溶液，以氨为致冷剂，水为吸收剂，其冷却温度约可达-20℃，较常用于大型冷冻机；溴化锂溶液则为溴化锂与水混合的溶液，以水为致冷剂，溴化锂为吸收剂，其冷却温度约可达18℃，故较常应用于空调***中。以下以溴化锂溶液为工作流体来说明现有吸收式制冷***9的工作原理。
热源912对该发生器91的储液槽911提供热能，使该储液槽911中的溴化锂溶液温度上升，而蒸发出高温高压的水蒸气，该高温高压水蒸气则通过一个第一循环管951进入至冷凝器92中，并凝结成中温液态水。该中温液态水通过一个第二循环管952进入至蒸发器93中，并降温变成低温液态水，再通过一个膨胀阀931使低温液态水降压，并喷射在一个第三循环管953中以形成低温低压的水蒸气，由于该吸收器94是呈真空或近真空的低压状态，因此低温低压水蒸气将经过第三循环管953而自动流向该吸收器94，利用液体汽化需吸收热量的物理性质，吸收外部环境中的热而达到致冷效果。
膨胀后的水蒸气将于该吸收器94内与常温的溴化锂溶液混合，以稀释该吸收器94中原有的溴化锂溶液。在该吸收器94中稀释过的溴化锂溶液，通过一个第四循环管954连接至该发生器91中再被加热蒸发，因水分蒸发而提高浓度的溴化锂溶液，则再通过一个第五循环管955流回该吸收器94中，使高浓度与低浓度的溴化锂溶液，不停地在该发生器91及吸收器94中循环。其中，该吸收式制冷***9还能够设有一个冷却装置96，该冷却装置96中流通有冷却水，且该冷却装置96设置经过该吸收器94及冷凝器92，以维持该吸收器94及冷凝器92中的液体温度不会过高而影响致冷效果。
由上述可知，该现有吸收式制冷***9的循环中，是以该发生器91吸收的热能来作功，且循环致冷效率与该发生器91中溴化锂溶液的蒸发效率成正比。但是，由于该现有吸收式制冷***9通过加热该发生器91中溴化锂溶液，使溴化锂溶液升温，进而产生相变化以转变成水蒸气，因此蒸发效率并不高；相对地，若欲提高该发生器91的蒸发效率，多半仅能对热源912输入更多的能量，使热源912维持在高温状态，但却会额外衍生出耗能的问题。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种发生器，能够提升致冷剂的蒸发效率，以提升吸收式制冷***的循环效率。
为达到前述发明目的，本发明所运用的技术方案是：
一种发生器，包含：一个储液槽，内部具有一个容置空间；一个高温元件，设置于该储液槽的一侧表面；及一个喷流单元，设有一个容槽、一个注液管、一个喷嘴及一个震荡元件，该容槽设置于该储液槽的容置空间中以容装工作流体；该注液管一端与该容槽的一表面相连通；该喷嘴设置于该容槽的另一表面并与该高温元件相对；该震荡元件设置于该容槽，以震荡该容槽中的工作流体，使工作流体的压力产生变化而向该喷嘴处流动，并喷洒于该高温元件上。
本发明的发生器是通过设置一个喷流单元直接将水雾状的工作流体喷洒于高温元件上，提高了工作流体中致冷剂的蒸发效率，也同步提升吸收式制冷***的循环效率。另一方面，由于工作流体中致冷剂的蒸发效率已提升，因此供给于该高温元件的能量即可相对降低，达到节能的功效。
附图说明
图1：一种现有吸收式制冷***的示意图。
图2：本发明较佳实施例的示意图。
图3：本发明应用于吸收式制冷***的示意图。
图4：电动车马达散热***的示意图。
图5：本发明较佳实施例与电动车马达散热***耦合的示意图。
主要元件符号说明：
本发明
现有技术
具体实施方式
为让本发明的上述及其他目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举本发明的较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：
请参照图2，揭示本发明发生器较佳实施例的示意图，在本实施例当中，该发生器1包含一个储液槽11、一个高温元件12及一个喷流单元13。该高温元件12与喷流单元13各设置于该储液槽11，且该喷流单元13可对该高温元件12喷洒液体。
该储液槽11具有一个容置空间111，该储液槽11底部或邻近底部的一侧表面，可以设有一个回流管112，该回流管112的一端与该容置空间111相连通，另一端则与一个吸收器4(请参照图3)相连通；该发生器1与吸收器4之间，流动有循环致冷用的工作流体5，而该工作流体5又依浓度高低分为低浓度工作流体5a及高浓度工作流体5b。该储液槽11顶部或邻近顶部的一侧表面，可以设有一个第一循环管113，该第一循环管113的一端与该容置空间111相连通，另一端则与一个冷凝器2(请参照图3)相连通。
该高温元件12能够设置于邻近该储液槽11顶部的一侧表面，在本实施例中，该高温元件12还能够结合一个传导件121，该传导件121与高温元件12同设于该容置空间111中，该传导件121可吸收该高温元件12的热能而维持高温状态。
该喷流单元13包含一个容槽131、一个注液管132、一个喷嘴133及一个震荡元件134。该容槽131设置于该储液槽11的容置空间111中，该容槽131能够容装低浓度工作流体5a。该注液管132的一端与该容槽131的一表面相连通，另一端则连通至该吸收器4(请参照图3)底部。该喷嘴133可以设置于该容槽131的另一表面，且该喷嘴133与该高温元件12的传导件121相对。该震荡元件134设置于该容槽131，使该喷流单元13能够借助高频震荡的方式，震荡该容槽131中的低浓度工作流体5a，从而控制该低浓度工作流体5a的压力状态，使该容槽131中的低浓度工作流体5a能够周期性的朝该喷嘴133处流动并喷洒于高温的传导件121上。
在本实施例中，该震荡元件134可以是压电薄膜，借由对该压电薄膜通电，使该压电薄膜产生振动，从而带动该容槽131中的低浓度工作流体5a从该喷嘴133中喷出，并借助频率控制的方式，切换对该压电薄膜的通电模式，使该喷嘴133可间歇性的对该传导件121喷洒液体，避免持续的喷流降低热传导效率。
请参照图3，整体吸收式制冷***包含一个发生器1、一个冷凝器2、一个蒸发器3及一个吸收器4。该发生器1以一个第一循环管113与该冷凝器2相连通，该冷凝器2通过一个第二循环管21与该蒸发器3相连通，该蒸发器3通过一个第三循环管31与该吸收器4相连通，且该第三循环管31中邻近该蒸发器3处设有一个膨胀阀32，该吸收器4则以一个注液管132与该发生器1的容槽131相连通，且以一个回流管112与该发生器1的储液槽11相通连。其中，该回流管112能够部分设置于该注液管132中而不相连通，以与充满于该注液管132中的液体进行热交换。
由该注液管132进入至该容槽131中的低浓度工作流体5a，可通过该震荡元件134作用，通过该喷嘴133而喷洒于该储液槽11的容置空间111中，使一部分水雾状的低浓度工作流体5a与该高温元件12的传导件121接触，而瞬间蒸发低浓度工作流体5a中的致冷剂，使蒸发后的高温高压气态致冷剂通过该第一循环管113流出该发生器1，并进入至冷凝器2中而凝结成中温液态致冷剂；另一部分未蒸发的工作流体5，则以液态向下流动而积聚于该储液槽11的容置空间111底部，形成高浓度工作流体5b，并经由该回流管112回流至该吸收器4中。
该冷凝器2中的中温液态致冷剂通过该第二循环管21进入至该蒸发器3中，并降温变成低温液态致冷剂，再通过该膨胀阀32使低温液态致冷剂降压，并喷射在该第三循环管31中，以形成低温低压的气态致冷剂。由于该吸收器4是呈真空或近真空的低压状态，因此该低温低压气态致冷剂将经过该第三循环管31而自动流向该吸收器4，吸收外部环境中的热而达到致冷效果。
膨胀后的低温气态致冷剂将于该吸收器4内与常温的工作流体5混合，以稀释回流至该吸收器4中的高浓度工作流体5b；稀释过后而降低浓度的工作流体5，能够通过该注液管132再次进入至该容槽131中重新利用，使高、低浓度工作流体5a、5b不停地在该发生器1及吸收器4中循环。
其中，借由将一部分的回流管112设置于该注液管132中而不相连通的配置，能够使高温的高浓度工作流体5b在通过该回流管112回流时，能将部分热能传导至该注液管132中，以预热通过该注液管132而注入该容槽131的低浓度工作流体5a，使低浓度工作流体5a升温，进一步提升低浓度工作流体5a喷洒至该高温元件12后的蒸发效率。
本发明的发生器是通过冲击冷却(Impingement Cooling)的技术手段，直接以水雾状的工作流体5喷洒于该高温元件12，提高工作流体5中致冷剂的蒸发效率，以同步提升吸收式制冷***的循环效率。另一方面，由于工作流体5中致冷剂的蒸发效率已提升，因此供给于该高温元件12的能量即可相对降低，达到节能的功效。
本发明的发生器能够应用于各式以吸收式制冷***致冷的设备中，而该高温元件12还可以进一步利用该设备的其他***运作时所排放的废热来加温，以充分利用能量，避免能源浪费。以下是以应用于电动车的使用例提出说明，其是耦合电动车的制冷***及电动车马达的散热***。
请参照图4，为本发明的一个使用例。为加强对电动车马达散热***6的废热收集效率，该马达散热***6包含一个机壳61、一个风扇62、一个蓄热介质63及一个导热元件64。该机壳61中设有定子与转子等马达组成的必要构件；该风扇62与该转子同轴设置，并使该风扇62的叶片凸出于该机壳61一侧端；该蓄热介质63设置于该机壳61的另一侧端，该蓄热介质63为具有蓄热能力的多孔性材质(例如：发泡铝材、陶瓷等)，以在蓄热的同时维持气流流通；该导热元件64则设置于该蓄热介质63背向该机壳61的表面，该导热元件64可以是高热传导率的金属材(例如：铜)。
该风扇62旋转时，机壳61外部的低温空气将被导引进入至该机壳61中，将该机壳61内部元件运作时所产生的高温废热导引至该蓄热介质63处，由该蓄热介质63将废热蓄积，并通过该蓄热介质63内部的细小孔洞，使少数热气向该机壳61外部排出，而多数的热气流向该导热元件64，以对该导热元件64加温。在本实施例中，该导热元件64与该蓄热介质63接触的表面，还可以设置呈锯齿状以增加其接触面积，从而进一步地提升该导热元件64的吸热效率。
请参照图5，该马达散热***6可以接合于制冷***的发生器1，作为该发生器1进行蒸发循环所需的热源。在本实施例中，该马达散热***6的导热元件64可以接合于该发生器1的高温元件12，使马达运作所产生的废热，能集中至该高温元件12，提供该发生器1作功所需的热能，以完成循环并达到致冷的效果。因此，该电动车制冷***的动作，几乎不必再额外消耗电动车的电能，使得其他***可具有更多的能量配额，以增强其作业效率，故耦合该制冷***与该马达散热***6，不但能在有限空间下提升空间运用的效率，有助缩小整体电动车动力设备的体积，从而加大乘坐空间，更有节能及提升动力的功效，且该制冷***作动时，不会增加动力源的负担，具有不影响其他***作业效率的功效。
此外，该制冷***尚可与其他会产生热能的***(例如：电池组、发电机或变流器等)耦合，以充分利用废热，不应仅以与马达散热***耦合为限，这是该技术领域人员能够理解的。
虽然本发明已利用上述较佳实施例揭示，然其并非用以限定本发明，任何本发明所属技术领域人员在不脱离本发明的精神和范围之内，相对上述实施例进行各种更动与修改仍属本发明所保护的技术范畴，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定的为准。
Claims (7)
1.一种发生器，其特征在于，包含：
一个储液槽，内部具有一容置空间，该储液槽设有一回流管及一第一循环管，该回流管的两端分别用以与该容置空间及一吸收器相连通，该第一循环管的两端分别用以与该容置空间及一冷凝器相连通；
一个高温元件，设置于该储液槽的一侧表面；及
一个喷流单元，设有一个容槽、一个注液管、一个喷嘴及一个震荡元件，该容槽设置于该储液槽的容置空间中以容装工作流体；该注液管一端与该容槽的一表面相连通，该工作流体为包含致冷剂及吸收剂的二元溶液；该喷嘴设置于该容槽的另一表面并与该高温元件相对；该震荡元件设置于该容槽，以震荡该容槽中的工作流体，使工作流体的压力产生变化而向该喷嘴处流动，并喷洒于该高温元件上，以蒸发工作流体中的致冷剂，使气态的致冷剂通过该第一循环管流出该容置空间到达该冷凝器，该工作流体未蒸发的部分则以液态通过该回流管流出该容置空间达到该吸收器。
2.如权利要求1所述的发生器，其特征在于，该高温元件设置一个传导件，该传导件设于该储液槽的容置空间中。
3.如权利要求1或2所述的发生器，其特征在于，该震荡元件为压电薄膜。
4.如权利要求1或2所述的发生器，其特征在于，该高温元件结合一个散热***。
5.如权利要求4所述的发生器，其特征在于，该散热***设有一个导热元件，该导热元件与该高温元件相结合。
6.如权利要求5所述的发生器，其特征在于，该导热元件的一个表面设有蓄热介质，该蓄热介质为多孔性材质。
7.如权利要求6所述的发生器，其特征在于，该导热元件与该蓄热介质接触的表面呈锯齿状以增加传热面积。
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