一種熱聲製冷型環保冷風扇的製作方法

2023-05-01 18:58:36 1

專利名稱：一種熱聲製冷型環保冷風扇的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及降溫裝置，具體涉及一種熱聲製冷型環保冷風扇。
背景技術：
所謂熱聲效應是指振蕩的可壓縮流體與固體介質之間由於熱相互作用而產生的時均能量效應，使得距固體壁面一定範圍內沿著(或逆著)聲傳播方向產生一個時均熱流，並在這個區域內產生或吸收聲功的現象。國內外的研究者從能量轉換觀點將一般情形的熱聲效應分為兩類一是用熱來產生聲，即熱驅動的聲振蕩；二是用聲來產生熱流，即聲驅動熱傳輸。國內已經出現相關通過熱聲製冷的原理來降溫的產品的專利，如孫大明等的「風能驅動的熱聲冰 箱」 (CN101672560A)。目前市面上的蒸髮式冷風扇是藉助水蒸發吸熱的原理而使進風處的熱空氣經水蒸發吸熱而降溫，冷空氣由風機吹出，從而達到降溫的目的，但由於其不斷向被調節空間增加水蒸汽，一般廠家因此均要求將蒸髮式冷風扇用於空曠的空間。即使用於房間，也要求必須打開門窗，保持被調節區域的空氣與周圍環境的空氣可以充分混合流通，在許多情況下，尤其是在夜晚休息時，該要求難以滿足或難以完全滿足，同時存在水流噪聲等，致使很多用戶產生抱怨，大大地限制了該產品的使用範圍。

實用新型內容本實用新型為了克服以上現有技術存在的不足，提供了一種噪音低、運行可靠的熱聲製冷型環保冷風扇，採用揚聲器驅動熱聲製冷正是按照「用聲來產生熱流」進行工作，通過風扇讓自然風流過諧振管的冷段從而降溫，吹出清涼的風；是第一次將熱聲製冷原理與風扇相結合的產品，開闢了熱聲製冷原理應用的一條新途徑。本實用新型的目的通過以下的技術方案實現本熱聲製冷型環保冷風扇，包括罩殼和諧振管，所述諧振管分為依次連接的三段熱段、板疊段和冷段，熱段、板疊段和冷段均為空心結構並且連通，熱段端部設有密封塞，板疊段內部設有板疊，冷段端部設有揚聲器，冷段位於罩殼的出風口處，諧振管是密封的，諧振管內有空氣。所述熱段為金屬材料，板疊段為非金屬材料，冷段為金屬材料，密封塞為金屬材料。優選的，所述熱段為黃銅管，板疊段為玻璃管(或者塑料管)，冷段為黃銅管(或者鋼管、鋁管)，密封塞為鋁塞(或者黃銅塞、鋼塞)。鋁塞加在熱段幫助進一步散熱。所述熱段與板疊段通過琺瑯盤連接，板疊段與冷段通過琺瑯盤連接。所述罩殼的進風口處設有風扇葉片，諧振管位於罩殼內的底部，板疊段外設有隔開熱段和冷段的隔板，罩殼下面連接支架，支架下面連接支座。所述板疊段內部還設有冷端換熱器和熱端換熱器，冷端換熱器和熱端換熱器分別位於板疊的兩邊。[0012]所述板疊包括卷片和硬質線形材料，多條硬質線形材料依次平行的粘在卷片上，卷片捲起後裝入玻璃管中。所述冷端換熱器和熱端換熱器均為帶孔的金屬片。所述諧振管直徑10cm，諧振管總長度為31cm，諧振管形成共振波的有效長度為30cm,玻璃管長3. 5cm,熱段長6. 5cm,冷段長21cm,招塞長度為2cm,招塞旋進諧振管Icm ；硬質線形材料為直徑0. 368mm的釣魚線或金屬線，卷片為寬35mm的膠捲，釣魚線或金屬線每隔5mm用502膠水依次平行的粘在膠捲上；冷端換熱器和熱端換熱器均為50目的銅片，冷端換熱器厚度為Icm,熱端換熱器厚度為2cm。所述揚聲器的驅動硬體系統是依次連接的AT89C52單片機、DDS信號發生器、低通濾波電路、功率放大電路，揚聲器的內阻為8 Q，額定功率為40W，工作頻率為283Hz。本風扇的工作原理為揚聲器產生的聲波在諧振管內形成縱向駐波，諧振管的兩端為駐波的壓力波腹，當聲壓增加時，氣團向諧振管封閉端方向運動並且被壓縮，溫度升高，此時氣團溫度比其附近板疊的溫度高，於是就把熱量輸給板疊，熱端換熱器又把熱量導出板疊，當駐波繼續完成一周時，氣團往回運動，聲壓降低，並且膨脹，溫度降低，由於板疊中熱量已經被熱端換熱器導出，溫度降得更多，因此氣團附近板疊溫度低於氣團溫度，氣團又向板疊傳熱。冷端換熱器加強了氣團向板疊傳熱的能力。因此，氣團每次振動都是從聲源一端吸取熱量向諧振管封閉端輸送熱量。本實用新型相對於現有技術具有如下的優點本實用新型造價低，採用振動小、壽命長的揚聲器作為熱聲驅動器，是基於熱聲製冷原理的冷風扇，與市面上的蒸髮式冷風扇相比，具有結構簡單，運行可靠等優點。揚聲器使氣體駐波頻率維持在諧振管的基頻附近，聲波使氣體在板疊通道裡壓縮和膨脹形成振蕩。振蕩氣體與板疊表面熱交換進行聲功泵熱,系統通過板疊兩邊的冷端換熱器、熱端換熱器將熱量傳入和導出板疊，使熱聲效應更好的進行。導熱性好的鋁塞可以防止管口堆熱影響製冷效果。空氣從進風口進入罩殼，以一定的速度在諧振管冷段進行強制對流換熱，使得進氣空氣的溫度降低，從出風口吹出涼爽的冷風，從而達到送風製冷的目的。在室內空氣循環製冷可使得溫度不斷下降，至較接近於冷段溫度。

圖I是本實用新型的熱聲製冷型環保冷風扇的結構示意圖。圖2是諧振管內部結構示意圖。圖3是板疊的剖面圖。圖4是冷端換熱器或者熱端換熱器的正視圖。圖5是揚聲器驅動電路圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。如圖I和圖2所示的熱聲製冷型環保冷風扇，包括罩殼I和諧振管2，諧振管分為依次連接的三段熱段3、板疊段4和冷段5，熱段、板疊段和冷段均為空心結構並且連通，熱段端部設有密封塞6,板疊段內部設有板疊7,冷段端部設有揚聲器8,冷段位於罩殼的出風口 9處，諧振管是密封的，諧振管內有空氣。熱段為黃銅管，板疊段為玻璃管，冷段為黃銅管，密封塞為鋁塞。鋁塞加在熱段幫助進一步散熱。熱段與板疊段通過琺瑯盤10連接，板疊段與冷段通過琺瑯盤10連接。罩殼的進風口 11處設有風扇葉片12,諧振管位於罩殼內的底部,板疊段外設有隔開熱段和冷段的隔板13，罩殼下面連接支架14，支架下面連接支座15。板疊段內部還設有冷端換熱器16和熱端換熱器17，冷端換熱器和熱端換熱器分 別位於板疊的兩邊。如圖3所示，板疊包括卷片18和硬質線形材料19，多條硬質線形材料依次平行的粘在卷片上，卷片捲起後裝入玻璃管中。冷端換熱器和熱端換熱器均為帶孔的金屬片。本實施例中，各個部件的尺寸和選材如下諧振管直徑10cm，諧振管總長度為31cm，諧振管形成共振波的有效長度為30cm，玻璃管長3. 5cm,熱段長6. 5cm,冷段長21cm,招塞長度為2cm,招塞旋進諧振管Icm ;硬質線形材料為直徑0. 368mm的釣魚線,卷片為寬35mm的膠捲,釣魚線每隔5mm用502膠水依次平行的粘在膠捲上；冷端換熱器和熱端換熱器均為50目的銅片，冷端換熱器厚度為1cm，熱端換熱器厚度為2cm。如圖5所示，揚聲器的驅動硬體系統是依次連接的AT89C52單片機、DDS信號發生器、低通濾波電路、功率放大電路，揚聲器的內阻為8Q，額定功率為40W，工作頻率為283Hzo上述具體實施方式
為本實用新型的優選實施例，並不能對本實用新型進行限定，其他的任何未背離本實用新型的技術方案而所做的改變或其它等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種熱聲製冷型環保冷風扇，其特徵在於包括罩殼和諧振管，所述諧振管分為依次連接的三段熱段、板疊段和冷段，熱段、板疊段和冷段均為空心結構並且連通，熱段端部設有密封塞，板疊段內部設有板疊，冷段端部設有揚聲器，冷段位於罩殼的出風口處，諧振管是密封的，諧振管內有空氣。
2.根據權利要求I所述的熱聲製冷型環保冷風扇，其特徵在於所述熱段為金屬材料，板疊段為非金屬材料，冷段為金屬材料，密封塞為金屬材料。
3.根據權利要求2所述的熱聲製冷型環保冷風扇，其特徵在於所述熱段為黃銅管，板疊段為玻璃管，冷段為黃銅管，密封塞為鋁塞。
4.根據權利要求I所述的熱聲製冷型環保冷風扇，其特徵在於所述熱段與板疊段通過琺瑯盤連接，板疊段與冷段通過琺瑯盤連接。
5.根據權利要求I所述的熱聲製冷型環保冷風扇，其特徵在於所述罩殼的進風口處設有風扇葉片，諧振管位於罩殼內的底部，板疊段外設有隔開熱段和冷段的隔板，罩殼下面連接支架，支架下面連接支座。
6.根據權利要求3所述的熱聲製冷型環保冷風扇，其特徵在於所述板疊段內部還設有冷端換熱器和熱端換熱器，冷端換熱器和熱端換熱器分別位於板疊的兩邊。
7.根據權利要求6所述的熱聲製冷型環保冷風扇，其特徵在於所述板疊包括卷片和硬質線形材料，多條硬質線形材料依次平行的粘在卷片上，卷片捲起後裝入玻璃管中。
8.根據權利要求7所述的熱聲製冷型環保冷風扇，其特徵在於所述冷端換熱器和熱端換熱器均為帶孔的金屬片。
9.根據權利要求8所述的熱聲製冷型環保冷風扇，其特徵在於所述諧振管直徑10cm，諧振管總長度為31cm,諧振管形成共振波的有效長度為30cm,玻璃管長3. 5cm,熱段長6.5cm,冷段長21cm,招塞長度為2cm,招塞旋進諧振管Icm ;硬質線形材料為直徑0. 368mm的釣魚線或金屬線，卷片為寬35mm的膠捲，釣魚線或金屬線每隔5mm用502膠水依次平行的粘在膠捲上；冷端換熱器和熱端換熱器均為50目的銅片，冷端換熱器厚度為1cm，熱端換熱器厚度為2cm。
10.根據權利要求I所述的熱聲製冷型環保冷風扇，其特徵在於所述揚聲器的驅動硬體系統是依次連接的AT89C52單片機、DDS信號發生器、低通濾波電路、功率放大電路，揚聲器的內阻為8 Q，額定功率為40W，工作頻率為283Hz。
專利摘要本實用新型公開了一種熱聲製冷型環保冷風扇，包括罩殼和諧振管，所述諧振管分為依次連接的三段熱段、板疊段和冷段，熱段、板疊段和冷段均為空心結構並且連通，熱段端部設有密封塞，板疊段內部設有板疊，冷段端部設有揚聲器，冷段位於罩殼的出風口處，諧振管是密封的，諧振管內有空氣。本實用新型採用揚聲器驅動熱聲製冷正是按照「用聲來產生熱流」進行工作，通過風扇讓自然風流過諧振管的冷段從而降溫，吹出清涼的風；是第一次將熱聲製冷原理與風扇相結合的產品，開闢了熱聲製冷原理應用的一條新途徑。
文檔編號F24F5/00GK202511408SQ20122012677
公開日2012年10月31日 申請日期2012年3月29日 優先權日2012年3月29日
發明者葉健文, 吳偉林, 張紅, 薛啟帆, 鄭麗菲, 鄭宜峰, 陳琳楠 申請人:華南理工大學