一种由气流介导的制冷装置及其应用制造方法及图纸

本发明专利技术的目的是提供一种由冷空气作为制冷剂的制冷装置，一呈管道结构，包括降支、底段、升支、顶段、冷空气、管道内充满的液体或气体和升支段的热交换装置。管道结构顶段为与外界冷空气密切接触进行冷交换的部位，升支段内的热交换装置为在顶段制冷后的液体或气体与地面的热空气或热液体进行热交换的部位，其中降支、底段、升支和输送管道的外壁均为隔热结构，顶段为导热性能良好的导热结构。本发明专利技术具有结构简单、使用方便、且使用成本极低、无环境污染等特点，是一种有效制冷方法，适用于空调制冷、冷藏制冷、冷冻制冷等多个领域，具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种以冷空气作为制冷剂的制冷装置及其应用。
技术介绍
制冷是指用人工的方法在一定时间和一定空间内将某物体或流体冷却，使其温度降到环境温度以下，并保持这个低温的过程，包括蒸气压缩式制冷、蒸气吸收式制冷、蒸气喷射式、吸附式制冷、热电制冷、气体膨胀制冷、绝热放气制冷和气体涡流制冷等制冷方法。机械制冷中所需机器和设备的总合称为制冷机。制冷机中使用的工作介质称为制冷剂。制冷剂是现行制冷技术中最常用的制冷介质，在制冷机中循环流动，同时与外界发生能量交换，即不断地从被冷却对象中吸取热量，向环境排放热量，而使局部温度降至低于环境温度，达到制冷目的，包括无机物、氟利昂、碳氢化合物三类，其中在制冷技术中广泛使用的氟利昂易造成大气的臭氧层变薄甚至产生空洞，污染环境。除制冷剂外，制冷过程还需消耗大量的能量，有机械能、电能、热能、太阳能等。因此，如何研制一种新型的成本低廉、环境污染轻或无污染的方法，是目前亟待解决的问题。地球的表面包着一层厚厚的大气层，在垂直方向上可以粗略分为对流层、平流层、中气层、增温层。在对流层(约从地表到12-18千米高处)内，愈往高处愈冷，大约每升高100米，温度平均就下降0.65℃，在3千米高处的气温较地面低近20℃，因此如以高空冷空气作为制冷剂，则既可做到成本低廉，又可不导致环境污染。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种以冷空气作为制冷剂的制冷装置及其应用，特别是以高空冷空气作为制冷剂，通过流动的液体或气体与地面的热空气或液体进行热交换，降低地面的局部热气体或液体的温度，产生制冷效果。为实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案本专利技术为一呈两端向上的管道结构(简称制冷装置)，包括降支、底段、升支、顶段、冷空气、管道内充满的液体或气体和升支段的热交换装置。制冷装置顶段为与外界冷空气密切接触进行冷交换的部位，升支段的热交换装置为在顶段制冷后的液体或气体与地面的热空气或热液体进行热交换的部位，热交换装置的入口与待冷却气体或液体的输入管道相连或相接触，出口与制冷后气体或液体的输出管道相连。所述的制冷装置的降支、底段、升支和冷却气体或液体的输送管道的外壁均为隔热结构，顶段为导热性能良好的导热结构或开放的气体结构。降支和升支隔热外壁之外可选择带动所述的制冷装置向上浮动并保持其在空中位置的气囊，也可选择其他空中固定结构，如钢架拉纤结构。与升支内的热交换装置相连的输入管道接有推动气体或液体在热交换装置内流动的驱动装置。当启动位于升支段的热交换装置与地面的热空气或热液体进行热交换时，使升支内的液体或气体温度升高，结果降支和升支之间形成温差，加热的液体或气体向上流动，从而带动制冷装置内的液体或气体经制冷装置升支、顶段、降支、底段和升支流动。流经顶段液体或气体，通过其周围的冷空气制冷，使管道内液体或气体温度下降，保持降支与升支内液体或气体之间温差，形成循环流动，这样使地面的热空气或热液体经过位于升支段的热交换装置进行热交换后制冷，可用于空调制冷、冷藏和冷冻制冷。所述的制冷装置为如下选择1)所述的制冷装置为以气体为制冷介质的管道结构，呈两端开口并且开口端向上呈开放式结构，两开口端与外界空气相通，包括入口、降支、底段、升支、出口、管道内充满的气体和冷空气，其中入口为外界冷空气进入制冷管道结构的开口，与开口相连接的是降支，即冷气流下降侧，与降支相对应的另一侧是升支，即气流上升侧，向上连接的是出口，气流通过出口进入外界空气；降支与升支底部由底段密闭相连接。升支段内装有热交换装置，热交换装置的入口与待冷却气体或液体的输入管道相连，出口与制冷后气体或液体的输出管道相连。2)所述的制冷装置为以液体为制冷介质的结构，呈密闭的两侧向上的环状管道，包括降支、底段、升支、顶段、管道内充满的液体、冷空气和升支段的热交换装置，顶段为导热性能良好的导热结构，其升支段的热交换装置为部分升支段的直接向外延伸，并于导热结构相连接；3)所述的制冷装置为以液体为制冷介质的结构，呈一个密闭的两侧向上的环状管道结构及与其相连接的至少一个次级密闭的环状管道的结构，包括降支、底段、升支、顶段、管道内充满的液体、冷空气和升支段的热交换装置，顶段为导热性能良好的导热结构，其升支段内的热交换装置为次一级密闭的环状管道结构的顶段导热结构在升支段内的部分，即次一级密闭的环状管道结构的顶段导热结构位于前一级结构升支段的液体内，与液体直接接触进行热量交换；4)所述的制冷装置为以液体为制冷介质的结构，呈一个密闭的两侧向上的环状管道结构及与其相连接的至少一个次级开放式的管道结构，包括降支、底段、升支、顶段、管道内充满的液体、冷空气和升支段的热交换装置，顶段为导热性能良好的导热结构，其升支段的热交换装置为次一级开放式管道结构的顶段导热结构在升支段内的部分，即次一级开放管道结构的顶段导热结构位于前一级结构升支段的液体内，与液体直接接触进行热量交换。所述的制冷装置为以液体为制冷介质的结构时，管内所充满的液体优选水或水的防冻液。所述的制冷装置的顶段和底段之间的温差选择5℃-100℃，优选10℃-80℃，更优选20℃-60℃。所述的制冷装置升支热交换部位选择其升支的全部，优选自下而上1/200至1/2段，更优选自下而上1/200至1/4段。所述的制冷装置为以液体为制冷介质的管道结构时，其顶段的导热结构位于同一水平面，也可位于不同的水平面，如一侧高于另一侧。所述的制冷装置外壁之外可选择气囊样结构，在气囊内装有质量比空气轻的气体，如氦气、氢气等，两端通过管壁气囊的浮力升空并维持其高空位置。所述的制冷装置升支内装有的热交换装置包含有一个或多个待制冷的热气体或热液体的入口和一个或多个冷却气体或冷却液体的出口，并通过管道与制冷终端相连。所述的制冷装置为以气体为制冷介质的管道结构时，其入口和出口位于同一气体空间内，并且所述的气体空间是一与空中大气相通的开放式结构，入口和出口可位于同一水平面，也可位于不同的水平面，如出口高于入口或入口高于出口。为了更有效地启动液体在制冷装置内循环流动，开启制冷时首先向热交换装置内输入温度高于地面温度的气体或液体，使制冷装置升支与降支之间形成温差，带动管道内液体流动，从而启动制冷循环。为了提高液体在管道内的循环效率，在管道内可安装液体或气体流动驱动装置，如水泵或风机。所述的驱动装置，其能量来源为太阳能、风能、电能、机械能、热能等。为了节约能量，降低使用成本，其能量来源优选太阳能和风能，其次为电能、机械能、热能等。为了更有效地降低在冷空气中制冷的液体向地面流动时同地面热气的温度交换，保持其低温状态，在制冷装置的降支、底段、升支和气体或液体的输送管道外壁为隔热结构，其材料或结构包括但不限于聚乙烯保温板、玻璃纤维保温板、陶瓷纤维保温板、石棉保温板、棉花、橡塑海绵、真空隔热热反射保温结构。为了提高制冷效率和方便使用，所述的二级结构后，还可加三级或多级结构。为了提高终端热交换效率，当流经终端制冷剂为液体时，在终端的热交换装置上安装风扇以提高散热效率。热交换装置采用热交换性能良好的材料包括但不限于铜、铝及其合金和热交换性能良好结构，包括但不限于叶片式、板式、微孔式、螺旋管式。所述的专利技术为一种高空结构，为使其达到抗强风、抗地震、结构底部抗强压的效果，依高山或依其它支撑本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由冷空气作为制冷剂的制冷装置，包括：１）呈两侧向上的管道结构；２）分为降支、底段、升支、顶段、冷空气、管道内充填物和升支段的热交换装置；３）降支、底段、升支和输送管道的外壁均为隔热结构，顶段为与外界冷空气密切接触 进行冷交换的部位。４）以气体为制冷介质的制冷管道为两端开口并且两开口端均向上的管道结构，管内充填物为气体５）以液体为制冷介质的制冷管道为密闭环状结构，管内充填物为液体。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘凤鸣，
申请(专利权)人：北京济通天宇科技有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]