[發明專利]采用超聲振動抑制蒸發器結霜的裝置

有效

• 申請號: 201110136055.1
• 申請日: 2011-05-25
• 公開（公告）號: CN102252474A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: 張建濤;徐光華;鄭新健;陶唐飛;王鴻海;王定遠;李俊豪;羅愛玲;張四聰;康少英
• 申請（專利權）人: 河南新飛電器有限公司;西安交通大學
• 主分類號: F25B47/00
• 分類號: F25B47/00
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 劉建芳

技術領域

本發明涉及制冷設備的除霜技術領域，尤其是涉及一種利用超聲防止和減少制冷設備蒸發器結霜的裝置。

背景技術

空氣源熱泵型的空調、風冷冰箱、冷風機等制冷設備的蒸發器結霜是困擾制冷行業的一個技術難題。熱泵空氣側蒸發器表面結霜會堵塞蒸發器的空氣通道，增加空氣流動阻力和空氣壓降，減小空氣流量并增加蒸發器傳熱熱阻，從而降低了蒸發溫度，降低了蒸發器的平均換熱系數，使得蒸發器的換熱效率嚴重下降。導熱系數對比參考表1。

????蒸發器結霜嚴重時必須除霜。目前主要采用以熱融霜的辦法。化霜不僅消耗大量的熱量，而且化霜完畢還需壓縮機多做功，將蒸發器溫度重新下降拉回到低溫狀態，仍需耗費大量的電能。如果頻繁化霜，化霜不盡，霜層過厚，則壓縮機和熱泵將無法正常運行。對于空調來講，冬季空調制熱模式運行時，由于蒸發器的結霜導致蒸發器換熱效率嚴重下降，無法向室內提供暖風，室內的舒適性嚴重下降；對于風冷冰箱，由于蒸發器的結霜和反復電熱除霜，大量耗電，且冰箱的溫度波動影響所存放食品的質量。

功率超聲波是一種聲波，它有如下的特點：1.具有較大的能量但無質量；2.比聲波頻率高，人耳聽不到，對人不會造成聲覺上的干擾；3.具有大的加速度和低振幅（3μm左右），功率超聲波在固體中傳播，具有明顯的機械振動效應和熱效應。功率超聲波在固體中傳播時，將超聲的聲能轉化為機械振動，使固體介質會發生低振幅、高頻率、大加速度的振動。超聲波振動篩是超聲振動的典型應用。它依靠在篩網上引入一個低振幅、高頻率的超聲振動波（機械波），使超微細粉體接受巨大的超聲加速度，從而抑制粘附、摩擦等因素?，提高篩分效益和效果。

1998年日本的學者進行了鋁條上（20*92.6*1.9mm）施加超聲振動對抑制結霜的影響的研究，將一個帶有變幅桿的換能器引起的振動施加于該鋁條，試驗中發現，施加37KHz、3.1μm超聲振動可以減少60%的結霜量。

2004年意大利學者提出了一種采用壓電片進行商用蒸發器除霜的思想和試驗，其定制了一個肋片間距很大，翅片很少的蒸發器，在每個翅片上粘貼一個壓電片的方式進行抑制和減少結霜的試驗。

2005年廣州《空調用振動式熱交換器》（專利號為ZL200520042900）專利提到了一種依靠超磁致伸縮的超聲換能器驅動的熱交換器，其目的是為空調蒸發器除垢，以增大熱交換能力。

2007年上海交大《冰箱用超聲波自動除霜裝置》（專利號為ZL?200610028892）專利提到了采用探針作為觸發條件，將換能器安裝在制冷劑管路的一側，依靠超聲振動的方式除霜。

2007年廣州《一種超聲彎曲振動裝置》（專利號為ZL?200720050040）專利提到了大幅度提升換能器功率的結構。

2007年東南大學《空氣源熱泵超聲波除霜系統》（專利號為ZL?200720043382）專利中提到了超聲波除霜的思想，和2003年《冷風機超聲波除霜技術》論文的思想一致。

經過文獻調研，發現目前的超聲除霜和抑制結霜主要停留在試驗嘗試階段，雖有一定的專利和論文出現，但用于除霜時的結構、參數不明確或者無法商業化。

發明內容

本發明的目的在于提供一種采用超聲振動抑制蒸發器結霜的裝置，保證蒸發器翅片間無霜堵塞，使蒸發器兩側空氣能夠持續正常流通，從而充分保證蒸發器的正常換熱。

為實現上述目的，本發明的采用超聲振動抑制蒸發器結霜的裝置包括蒸發器，蒸發器包括液管，液管上連接有翅片，所述液管上連接有傳振板，所述傳振板包括有一受振面，所述受振面上固定連接有功率超聲波換能器。

功率超聲波換能器的振動通過傳振板和液管傳遞到翅片上，從而使得超聲振動可分散到整個蒸發器。蒸發器工作時，翅片處會存在一定的霜球現象（一定的節點效應），但霜球和翅片接觸力不強；隨著系統工作的時間變長，霜球變大，并在重力和振動的聯合作用下脫落，使得蒸發器上的霜球個數減少、而使整個蒸發器表面無明顯的積霜，從而無需熱除霜，這樣就減少了因反復熱除霜所帶來的能耗和相關問題。整個蒸發器上皆分布有功率超聲波，就可以利用功率超聲波的機械振動效應，依靠其巨大的加速度和低振幅作用力，干擾早期的霜晶體生長，將霜晶體折斷、脫落于其所附著生長的翅片，從而保證翅片間無霜堵。超聲振動頻率高，振幅極小（3μm左右），對液管和蒸發器的結構不會造成損害（據統計：振幅超過1mm后，對結構易造成損害）。總之，本發明結構簡單、能耗低、抑制結霜/除霜效果好，可以抑制和減少蒸發器結霜，并可實現蒸發器表面的除垢作用，保證蒸發器的正常換熱。