一种扇叶式制冷辐射末端装置、设备及其控制方法

技术领域

本发明涉及扇叶对流和辐射双制冷技术领域，更具体地说是一种扇叶式制冷辐射末端装置、设备及其控制方法。

背景技术

目前的制冷末端主要分为两类：

1）以送风强化对流的换热方式，目前多为风扇和风盘等设备；

2）以辐射换热为主的换热方式，目前多为吊顶辐射顶板、辐射墙板等设备；生活照常见的制冷末端或设备多以其中一种形式出现；

以风机盘管和辐射板为例：

1.风机盘管中的盘管仅给气流降温，再通过送风口送至人员设备区域进行对流换热，而盘管作为冷热源，和室内温差较大，为避免冷热量损失，保温壳体的设置相当于完全放弃了辐射换热部分；

2.辐射板则正好相冷水和扇叶间增加中介换热，换热效率低，流换热，十分有限。

已有专利对上述技术问题进行改进：如公开号为CN211575379U介绍了一种热管风冷风扇，但是该专利不能实现冷却水内循环，冷水和扇叶间增加中介换热，换热效率低，扇叶前的散热盘管的散热面积有限。因此结合目前技术中的缺陷，提出一种扇叶式制冷辐射末端装置、设备及其控制方法，可满足送风的同时进行辐射制冷、并实现内循环和降低损耗。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供一种扇叶式制冷辐射末端装置、设备及其控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种扇叶式制冷辐射末端装置，包括对流换热部分和辐射换热部分，所述对流换热部分和辐射换热部分均以水箱底座为基本架构，所述对流换热部分中的水箱底座以支撑杆为支撑结构并与连接有扇叶的伺服电机固定安装，且水箱底座的一侧固接有控制伺服电机的控制按钮，所述辐射换热部分以水箱底座为冷却水容器，以气管阀门、水泵入口接管、水泵、水泵出口接管和连通管为循环管道，并以套接在扇叶外侧的储水室和接水环为辐射换热媒介进行设置，且三者间相互连通，所述扇叶的内部设置有一端与储水室和入口流道、另一端与旋转轨道和接水环连通的扇叶流道，所述水箱底座与接水环通道的关口处安装有一过滤网。

作为本发明再进一步的方案：一种扇叶式制冷辐射末端装置的控制方法，包括风扇运行模式和辐射送风模式，所述风扇运行模式包括：

步骤X：驱动所述伺服电机工作带动扇叶转动实现该模式工作；

所述辐射送风模式包括：

步骤Y：通过所述循环管道将水箱底座中冷却水抽送至辐射换热媒介中进行换热，并通过扇叶的转动加强辐射送风效果。

作为本发明再进一步的方案：所述扇叶以及扇叶内的扇叶流道均设置为可变更结构，所述扇叶流道包括折流板流道、盘管型流道和槽型流道三种变更结构，所述扇叶为数量可变的结构。

作为本发明再进一步的方案：所述水箱底座的内部设置有探测冷却水温度的温度探头。

作为本发明再进一步的方案：所述控制按钮预设有D0、D1、D2和D3四种档位，所述档位D0为启停档位，所述档位D1、D2和D3均为工作档位。

作为本发明再进一步的方案：一种扇叶式制冷辐射末端装置的控制方法，所述步骤Y包括：

步骤Y1：将冰块由所述加注口加入水箱底座内并预设启动水温T0，同时将检测水温控制到不大于该温度的范围；

步骤Y2：操作所述控制按钮至启动档位以使伺服电机带动扇叶在该档位下工作，以将所述水箱底座内的冷却水抽送至储水室和入口流道处以待备用；

步骤Y3：预设储水室所需要的水位高度H0并时刻监测储水室水位，当所述储水室水位不低于该水位高度时则断开输水管道的运输通路；

步骤Y4：操作所述控制按钮至工作档位以使扇叶将扇叶流道中的水甩至接水环中并通过接水环进行辐射散热，由于虹吸作用所述储水室中冷却水可持续供给并保证工作循环；

步骤Y5：预设所述储水室的水位高度H1，在所述伺服电机运行时持续监测H1高度并根据该高度调节水泵的抽水量，保持所述储水室的水位高度处于H0≤H≤H1之间。

作为本发明再进一步的方案：所述过滤网的一侧设置有防水溅的挡水板。

作为本发明再进一步的方案：所述水箱底座的外壁镌刻有供冷却水液面显示的液面刻度条。

作为本发明再进一步的方案：一种扇叶式制冷辐射末端装置，所述扇叶由散热效果好的铝合金制成，所述水箱底座的外部包裹有保温效果好的聚氨酯包裹层。

作为本发明再进一步的方案：所述扇叶朝向出风口一侧的表面上构造有石墨烯涂层。该涂层为高辐射发射率的材料涂层，能够进一步提升送风方向辐射换热效率。

本发明的技术效果和优点：

本申请在动力送风强化对流的同时，利用转动扇叶离心力搭配小型水泵完成冷媒介质内循环，在几乎零功耗和损耗增加的情况下，给扇叶降温，转动形成圆形等效辐射面，大幅度增加相同转速档位下的制冷量、换热效率有效提升，且系统简单可靠，效果明显。

附图说明

图1为本发明扇叶式制冷辐射末端装置整体结构的示意图；

图2为本发明扇叶式制冷辐射末端装置中液面刻度条和控制按钮的位置图；

图3为本发明扇叶式制冷辐射末端装置中折流板流道的结构示意图；

图4为本发明扇叶式制冷辐射末端装置中盘管型流道的结构示意图；

图5为本发明扇叶式制冷辐射末端装置中槽型流道的结构示意图；

图6为本发明扇叶式制冷辐射末端装置中扇叶的结构示意图；

图7为本发明扇叶式制冷辐射末端装置、设备及其控制方法中设备等效实施结构图；

图8为本发明扇叶式制冷辐射末端装置、设备及其控制方法中设备关闭方法流程图。

附图标记：1、伺服电机；2、支撑杆；3、水箱底座；4、扇叶；5、旋转轨道；6、液面刻度条；7、控制按钮；8、加注口；9、气管阀门；10、水泵入口接管；11、水泵；12、水泵出口接管；13、储水室；14、入口流道；15、扇叶流道；16、接水环；17、过滤网；18、挡水板；19、连通管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照说明书附图1-7，本发明提供一种扇叶式制冷辐射末端装置，包括对流换热部分和辐射换热部分，对流换热部分和辐射换热部分均以水箱底座3为基本架构，对流换热部分中的水箱底座3以支撑杆2为支撑结构并与连接有扇叶4的伺服电机1固定安装，且水箱底座3的一侧固接有控制伺服电机1的控制按钮7，辐射换热部分以水箱底座3为冷却水容器，以气管阀门9、水泵入口接管10、水泵11、水泵出口接管12和连通管19为循环管道，并以套接在扇叶4外侧的储水室13和接水环16为辐射换热媒介进行设置，且三者间相互连通，扇叶4的内部设置有一端与储水室13和入口流道14、另一端与旋转轨道5和接水环16连通的扇叶流道15，水箱底座3与接水环16通道的关口处安装有一过滤网17；通过向水箱底座3内部加入冷却水，冷却水在水泵11的作用下经由水泵入口接管10和水泵出口接管12被抽吸至储水室13中，此时可通过伺服电机1控制扇叶4旋转，扇叶4在旋转的过程中一方面会因其摆动的叶片加速空气流动、实现对流换热功能，另一方面被抽吸至储水室13内部的冷却水会在扇叶4转动的离心力作用下通过扇叶入口流道14抽吸至扇叶4内的扇叶流道15中，使得扇叶4可在扇叶流道15中的冷却水作用下实现一部分的辐射散热功能，与此同时，扇叶流道15中的冷却水还会持续流入环形的旋转轨道5和接水环16中并利用旋转轨道5和接水环16进行更为全面的辐射散热功能，散热完毕的冷却水升温后会沿着接水环16与过滤网17的开口处在重力的作用下汇聚到此，经由过滤网17回到水箱底座3中，完成水循环。

实施例一

请参阅图1，由于对流散热和辐射散热具体是通过公开的“通过向水箱底座3内部加入冷却水，冷却水在水泵11的作用下经由水泵入口接管10和水泵出口接管12被抽吸至储水室13中，此时可通过伺服电机1控制扇叶4旋转，扇叶4在旋转的过程中一方面会因其摆动的叶片加速空气流动、实现对流换热功能，另一方面被抽吸至储水室13内部的冷却水会在扇叶4转动的离心力作用下通过扇叶入口流道14抽吸至扇叶4内的扇叶流道15中，使得扇叶4可在扇叶流道15中的冷却水作用下实现一部分的辐射散热功能，与此同时，扇叶流道15中的冷却水还会持续流入环形的旋转轨道5和接水环16中并利用旋转轨道5和接水环16进行制冷降温，散热完毕的冷却水升温后会沿着接水环16与过滤网17的开口处在重力的作用下汇聚到此，经由过滤网17回到水箱底座3中，完成水循环”过程实现，在实际应用情况下循环回水箱底座3内的水温度偏高，当其再通过循环管道进入设备进行对流散热和辐射散热时，其散热效果会下降，因此在水箱底座3的上方设置有一加注口8，在循环后可通过加注口8额外加入冰块给水箱底座3内的循环水降温，以保证循环水的冷却效果，从而保证设备的对流散热和辐射散热效果。

作为本发明再进一步的方案：一种扇叶式制冷辐射末端装置的控制方法，包括风扇运行模式和辐射送风模式，风扇运行模式包括：

步骤X：驱动伺服电机1工作带动扇叶4转动实现该模式工作；

辐射送风模式包括：

步骤Y：通过循环管道将水箱底座3中冷却水抽送至辐射换热媒介中进行换热，并通过扇叶4的转动加强辐射送风效果。

实施例二

请参阅图1，在步骤X执行风扇运行模式实现对流散热和步骤Y执行辐射送风模式实现辐射散热的过程中，可从图1明显观察到本申请的设备中冷却水是通过内循环的方式进行流通的，除了蒸发产生的损耗外并无额外损耗，因此节水效果好、用水效率高，在此过程中通过冷水降温后的扇叶4在伺服电机1的带动下向外吹送气流，旋转运动的同时也会强化对流换热效果，能有效降低吹风温度；通过扇叶4高速旋转形成圆形辐射面，以设备前方为主要方向向外辐射冷量，此时辐射角系数更大，能进一步的提高制冷的效果。

作为本发明再进一步的方案：一种扇叶式制冷辐射流道设备，所述扇叶4以及扇叶4内的扇叶流道15均设置为可变更结构，扇叶流道15包括折流板流道、盘管型流道和槽型流道三种变更结构，扇叶4为数量可变的结构。

实施例三

请参阅图3、图4和图5，在图3中A1所示的是折流板流道式样的扇叶流道15，该流道结构相比图4和图5所展示的流道而言，冷却水在扇叶流道15中停留的时间更长，因此其在使用过程中扇叶4的散热效果会更持久和全面，有益于对流散热的实施；在图4中A2所示的是盘管型流道式样的扇叶流道15，该流道结构相比图3和图5所展示的流道而言，冷却水在扇叶流道15中的停留时间和流速均达到了均衡状态，使得冷却水在实施对流散热和辐射散热的方面均保持了其效果，实施效果平衡；在图5中A3所示的是槽型流道式样的扇叶流道15，该流道结构相比图3和图4所展示的流道而言，冷却水会快速的经由扇叶流道15流入旋转轨道5和接水环16中，使得冷却水偏向实施旋转轨道5和接水环16进行定向散热制冷。

实施例四

请参阅图6，本申请中的叶片不仅限于三叶，也可选择五叶或七叶的形式进行实施，图6所展示的仅为一部分的实施例，在选择五叶实施时，扇叶4的推力、噪音和风压均处于三叶和七叶中间区域，综合能力较为平均，在选择七叶实施时，扇叶4的推力、噪音和风压均最佳状态，但成本较高，因此可根据实际情况选择扇叶4的数量。

作为本发明再进一步的方案：水箱底座3的内部设置有探测冷却水温度的温度探头，水箱底座3可增加现有技术中旋转控制电路，实现辐射送风扇叶的转向，调节制冷辐射送风调节区域。

实施例五

本实施例中用于探测冷却水温度的温度探头不限种类，可选择pt100、热电阻或其他类型的温度感应器，可实现温度探测效果即可。

作为本发明再进一步的方案：所述控制按钮7预设有D0、D1、D2和D3四种档位，档位D0为启停档位，档位D1、D2和D3均为工作档位；D0控制开关，D1、D2和D3按照序号排列控制风量大小。

作为本发明再进一步的方案：一种扇叶式制冷辐射末端装置的控制方法，步骤Y包括：

步骤Y1：将冰块由加注口8加入水箱底座3内并预设启动水温T0，同时将检测水温控制到不大于该温度的范围，其中，实施例五中的温度探头可探测水温，并避免水温没降下来增加水循环功耗的问题；

步骤Y2：操作控制按钮7至启动档位以使伺服电机1带动扇叶4在该档位下工作，以将水箱底座3内的冷却水抽送至储水室13和入口流道14处以待备用；在步骤Y3实施前，可通过预设低转速档位D1并启动伺服电机1使得扇叶4以预设低档位D1运行，此时水泵11抽水量大于扇叶4内水流量，则储水室13内液位持续升高，同时扇叶流道15内开始流入冷水；

步骤Y3：预设储水室13所需要的水位高度H0并时刻监测储水室13水位，当储水室13水位不低于该水位高度时则断开输水管道的运输通路，可通过关闭气管阀门9断开输水管道的运输通路；

步骤Y4：操作控制按钮7至工作档位以使扇叶4将扇叶流道15中的水甩至接水环16中并通过接水环16进行辐射散热，由于虹吸作用储水室13中冷却水可持续供给并保证工作循环；对目标设定档位D2或D3运行（3档位为例），在扇叶4转动离心力作用下，将扇叶流道15内的水甩至接水环16中，由于虹吸作用，储水室13中的冷水会源源不断地被抽吸至扇叶流道15内，持续循环；

步骤Y5：预设储水室13的水位高度H1，在伺服电机1运行时持续监测H1高度并根据该高度调节水泵11的抽水量，保持储水室13的水位高度处于H0≤H≤H1之间。

实施例六

请参阅图1，本申请中对于设备关闭的处理方式如下：

关闭伺服电机1的同时关闭水泵11并打开气管阀门9，扇叶4在惯性的作用下继续减速转动，由于底座水箱3和储水室13之间通过循环管道连通，使得储水室13中冷却水全部通过扇叶流道15回到水箱底座3中，即便扇叶4完全停止转动，处于高位的扇叶4中残留水量也会在重力作用下经由储水室13和处于低位的扇叶流道15回流至水箱底座3，完成所有设备停机动作；上述结果为独立运行结构，如若调节运行，可将底座水箱内冷源冰块/冰袋，替换为外冷源进出水接管，制冷效果更佳。

作为本发明再进一步的方案：一种扇叶式制冷辐射末端装置，过滤网17的一侧设置有防水溅的挡水板18；

实施例七

除了接水环16开口处设置有过滤网17外，还可在水泵入口接管10的接头处也设置一小型滤网，用以避免异物堵塞通道通道。

作为本发明再进一步的方案：所述水箱底座3的外壁镌刻有供冷却水液面显示的液面刻度条6。

作为本发明再进一步的方案：所述温度探头型号选用pt100，且其供电与伺服电机1共用。

实施例八

由于温度探头pt100的供电与伺服电机1共用，因此在伺服电机1工作带动扇叶4旋转的时候会带动温度探头pt100即工作，实际上达到了温度探头pt100对水箱底座3中的尚未进入循环的冷却水进行预测温作业，设备预处理效果好。作为本发明再进一步的方案：一种扇叶式制冷辐射末端装置，扇叶4由散热效果好的铝合金制成，水箱底座3的外部包裹有保温效果好的聚氨酯包裹层。

实施例九

请参阅图7，根据上述公开内容，本申请的方案还可设计成如图7所示的结构，也可起到与本申请相同的作用效果。

工作原理：通过加注口8向底座水箱内加入纯净水，同时加入冰块用来给水箱内水降温，所述冷水通过水泵11经由水泵入口接管10和水泵出口接管12，被抽吸至储水室13，储水室13内的冷水在扇叶4转动的离心力作用下，通过扇叶入口流道14抽吸至扇叶4内的扇叶流道15中，扇叶4为金属材质，导热性好，在冷水作用下降温，之后冷水温度上升，在扇叶4离心力的作用下流至接水环16中，其中节水环16为固定结构件，内圈和扇叶的旋转轨道5嵌入式连接，做滑动密封，最后升温后的水沿接水环四周在重力作用下向下汇聚，通过过滤网17后回到水箱底座3中，完成水循环的同时也实现了对流散热和辐射散热的双散热效果。

最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。