CN104457063B - 一种管形径向压电换能器及应用该压电换能器的超声振动激励装置 - Google Patents

一种管形径向压电换能器及应用该压电换能器的超声振动激励装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种管形径向压电换能器及应用该压电换能器的超声振动激励装置，包括储液罐，储液罐的外部套设有压电换能管，所述压电换能管套设于外套圆管的内部，外套圆管与高频交变电源的正向输出导线连接并接地，所述储液罐与高频交变电源的正向输出导线连接。所述管形径向压电换能器的储液罐的一端连接蒸发器的金属液管，另一端连接压缩机连接口，储液罐的径向伸缩振动沿着蒸发器的金属液管传递到翅片上，形成一种超声振动激励装置。本发明通过在现有风冷冰箱的蒸发器上安装一个径向振动、具有压电陶瓷圆管结构的压电换能器，形成一种超声激励装置，可以减少蒸发器表面的积霜，延长两次电加热化霜周期，从而具有增加换热效率、减少能耗的作用。

Description

一种管形径向压电换能器及应用该压电换能器的超声振动激励装置
技术领域
本发明涉及一种管形径向压电换能器及应用该压电换能器的超声振动激励装置。
背景技术
通过国内外部门单位和学者进行的超声波除霜或抑制结霜的可行性研究表明，利用超声波依靠金属中传播所引发的超声振动效应可进行除霜，如日本提出了采用换能器和变幅杆的超声振动装置，可以减少铝片60%的积霜；意大利学者定制了大翅片间距的蒸发器，并采用在翅片上黏贴矩形压电片的方式可以减少翅片的积霜，并延长两次的化霜间隔。东南大学的相关试验研究表明：依靠超声波在空气中传播所引起的空气紊流具有一定的抑制结霜能力。西安交通大学研究发现，超声振动具有折断翅片早期霜晶体、实现蒸发器抑制结霜的作用。因此，超声波具有一定的延缓蒸发器化霜间隔、减少冷面积霜的优势。如果能很好的应用于风冷冰箱，将能减少风冷冰箱的化霜功耗以及因电加热化霜引起的温度波动等弊端。
目前，国内外整体在翅-管式蒸发器的超声波除霜或抑制结霜研究成果很少，主要的技术限制是于如何在翅-管式蒸发器上安装外在的激励源并实现高效传振。
部分学者提出了一些翅-管式蒸发器的超声激励装置与结构，如：意大利的技术人员提出在每个翅片上黏贴一个矩形压电片；日本方面采用相邻铜管的激励；韩国方面采用蒸发器两侧U型管；我国西安交大的科研人员提出可以焊接或添加金属板作为传振板，并与所有的铜管相连接，以在传振板上安装换能器。针对于现有的三门风冷冰箱所采用的小型蒸发和冷冻室的蒸发器的放置空间，以上超声激励装置均不太适用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种管形径向压电换能器及应用该压电换能器的超声振动激励装置，可以减少蒸发器表面的积霜，延长两次电加热化霜周期，从而具有增加换热效率、减少能耗的作用。
本发明提供一种管形径向压电换能器，包括储液罐，所述储液罐的外部套设有压电陶瓷圆管，所述压电陶瓷圆管套设于外套圆管的内部，所述外套圆管与高频交变电源的正向输出导线连接，所述储液罐与高频交变电源的负向输出导线连接。
所述外套圆管接地。
所述外套圆管的外部设置有电极焊接点，其余位置套设有绝缘材料，通过该电极焊接点连接高频交变电源。
所述压电陶瓷圆管的长度不大于5cm，其径向振动的工作频率为20kHz~40kHz。
所述外套圆管的壁厚为1 mm ~3mm，外套圆管的外径为4cm ~5 cm，外套圆管的长度不大于5cm。
所述压电陶瓷圆管与储液罐的外圈之间通过胶固定。
本发明还提供一种所述的管形径向压电换能器的超声振动激励装置，所述管形径向压电换能器的储液罐的一端连接蒸发器的金属液管，另一端连接压缩机连接口，储液罐的径向伸缩振动沿着蒸发器的金属液管传递到翅片上，形成超声振动激励装置。
本发明具有的优点在于：
本发明提供一种管形径向压电换能器及应用该压电换能器的超声振动激励装置，通过在现有风冷冰箱的蒸发器上安装一个径向振动、压电陶瓷圆管结构的压电换能器，形成一种超声激励装置，可以减少蒸发器表面的积霜，延长两次电加热化霜周期，从而具有增加换热效率、减少能耗的作用。
附图说明
图1是本发明提供的管形径向压电换能器及应用该压电换能器的超声振动激励装置的结构示意图；
图2是本发明提供的管形径向压电换能器的主视结构图；
图3是本发明提供的管形径向压电换能器的俯视结构图。
图中：
1-压缩机连接口；2-储液罐；3-外套圆管；3A-地线；4-压电陶瓷圆管；4A--正极；5-金属挡板；6-翅片；7-金属液管；8-电加热管；9-电加热管卡扣；8A-电极火线；8B-电极零线；10-毛细管连接口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
本发明提供一种管形径向压电换能器，如图2和图3所示，通过热胀冷缩工艺处理压电陶瓷圆管4，将压电陶瓷圆管4完全镶嵌在一个外套圆管3内，该压电陶瓷圆管4所采用的压电材料可以为PZT-4或PZT-8，所述外套圆管3的材质可以为金属或合金材料，如铜、铝或不锈钢等材料。所述外套圆管3可以向压电陶瓷圆管4施加预应力，可以提高径向压电陶瓷圆管4的超声功率密度和功率容量，同时具有防止压电陶瓷圆管4碎裂的作用。压电陶瓷圆管4和外套圆管相互套设成为一个整体，然后套设于储液罐2的外部，径向的压电陶瓷圆管4的长度不大于5cm，其径向振动的工作频率在20kHz~40kHz之间；外套圆管3的壁厚为1 mm ~3mm，其内径稍小于径向压电陶瓷圆管4的外径，外套圆管3的外径在4cm ~5 cm之间，外套圆管3的长度不大于5cm。
所述外套圆管3外布置一个电极焊接点，其余部分采用塑料防电薄膜缠绕；储液罐2连接高频交变电源的负向输出导线，作为超声电源输出的负极，并接地，即成为地线3A，外套圆管3连接高频交变电源的正向输出导线，使外套圆管3的外侧作为施加的正极4A；再将压电陶瓷圆管4套装在储液罐2的外圈上，中间采用超声专用胶进行固定，即形成了管形径向压电换能器。所述储液罐2内的液态冷媒和功率超声作用后，具有强化换热的效果。如图1所示，将该储液罐2与冰箱（优选为风冷冰箱）的蒸发器相连接，即构成了管形径向压电换能器的超声振动激励装置，最终储液罐2的径向伸缩振动沿着蒸发器的金属液管7传递到翅片6上，进而具有一定的除霜作用。所述风冷冰箱中的蒸发器的安装结构如图1所示，与现有技术中相同，蒸发器的金属液管7的一侧通过储液罐2连接压缩机连接口1，且蒸发器的金属液管7的另一侧连接毛细管连接口10，将低温高压的冷媒在蒸发器金属液管7内传送，经膨胀蒸发后变为气液两相混合物的冷媒送入到储液罐2中，通过气体和液体的分离，将液体留于储液罐2中防止其进入压缩机，气体则通过储液罐2的输出口流入压缩机进行冷媒的再压缩，形成高温高压气体。蒸发器的两侧具有金属挡板5，中间具有多个翅片6；蒸发器的底部具有电加热管8，与金属液管7的底部之间安装有电加热管卡扣9，该电加热管8连接电加热管电线的电极火线8A和电极零线8B。
本发明提供一种管形径向压电换能器及应用该压电换能器的超声振动激励装置，通过在现有风冷冰箱的蒸发器上安装一个径向振动、压电陶瓷圆管结构的压电换能器，形成一种超声激励装置，可以减少蒸发器表面的积霜，延长两次电加热化霜周期，从而具有增加换热效率、减少能耗的作用。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (7)

1.一种管形径向压电换能器，其特征在于，包括储液罐，所述储液罐的外部套设有压电陶瓷圆管，所述压电陶瓷圆管套设于外套圆管的内部，所述外套圆管与高频交变电源的正向输出导线连接，所述储液罐与高频交变电源的负向输出导线连接。
2.根据权利要求1所述的管形径向压电换能器，其特征在于，所述外套圆管接地。
3.根据权利要求2所述的管形径向压电换能器，其特征在于，所述外套圆管的外部设置有电极焊接点，其余位置套设有绝缘材料，通过该电极焊接点连接高频交变电源。
4.根据权利要求3所述的管形径向压电换能器，其特征在于，所述压电陶瓷圆管的长度不大于5cm，其径向振动的工作频率为20kHz~40kHz。
5.根据权利要求4所述的管形径向压电换能器，其特征在于，所述外套圆管的壁厚为1 mm ~3mm，外套圆管的外径为4cm ~5 cm，外套圆管的长度不大于5cm。
6.根据权利要求5所述的管形径向压电换能器，其特征在于，所述压电陶瓷圆管与储液罐的外圈之间通过胶固定。
7.一种应用权利要求1-6中任意一项所述的管形径向压电换能器的超声振动激励装置，其特征在于，所述管形径向压电换能器的储液罐的一端连接蒸发器的金属液管，另一端连接压缩机连接口，储液罐的径向伸缩振动沿着蒸发器的金属液管传递到翅片上，形成超声振动激励装置。
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