[发明专利]矿井软体救生舱用无外界电源空调制冷系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种空调制冷系统，具体应用于煤矿井下软体救生舱内的无外界电源的空调制冷系统，包括制冷剂工质的闭式循环制冷系统和由发电机-蓄电池组成的电力储存系统，无需任何外接电源。

背景技术

煤矿井下发生灾害性事故时，有不同级别的救生系统提供给井下作业人员。一般第一级为井下硐室，会有较为齐全的物资和设备，并且会从外部供电和水，矿难发生时，井下作业人员可以在此待较长时间，但是硐室的投资很大，而且要与外界有管路联通。第二级为救生舱硬舱，目前有移动式或固定式的，分布在矿井的主干道或者一些专设地点，能够在一段时间内为矿工提供必需的生存环境，而且能够在瓦斯爆炸的环境中应用，目前此类产品国内外都已逐步投入市场。第三级为救生舱软舱，分布在矿井工作第一线，在矿难发生并且工作人员无法及时离开工作现场时可以马上给软舱充气，并投入使用。所以软舱使用的独立性、即时性，以及矿井内的环境恶劣性，都对软舱制冷系统提出了很高的技术要求，比如完全与外界气体隔离，无外接电源供给，制冷设备体积小等。

目前，煤矿救生舱空气冷却装置可分为两类：一种是普通的分体式空调，空调主机置于救生舱内部，制冷压缩机置于舱外。因此，在瓦斯爆炸或透水时，必须面对制冷压缩机组等有源部件的防爆问题。二是蓄冷式防爆空调，该系统包括舱外防爆制冷机组和舱内空气调节装置。这两类空调都需要外部电力来维持系统的正常运行。当发生事故时外部电力切断，就只能依靠蓄电池供电。在灾害状态下要维持较长时间的制冷，就需要储备大量的电能，进而导致救生舱内蓄电池体积过大。

中国专利文献号 CN 101504176A 中提到了一种用于煤矿的可移动式应急救生舱的空气调节系统，包括制冷压缩机、翅片换热器、冷凝风机、膨胀阀组成的舱外制冷机组和上蓄冰箱、下蓄冰箱及防爆风机等。主要作用是在矿井下发生事故时，利用最小的电量对救生舱内部的温湿度进行调节。但是该发明主要用于煤矿救生舱硬舱，而且必须要外部供电，不能很好解决工作线上的紧急避难软舱内的制冷问题。

中国专利文献号 CN 101761353A 中公开了一种用于煤矿救生舱的空气冷却系统，包括液态二氧化碳制冷系统和喷射式制冷系统通过管路连接成联合制冷系统，在煤矿井下发生事故时，无需外部供电，无需内部储备蓄电池，利用液态二氧化碳的潜热吸收舱内的热量，再利用液态二氧化碳气化后的高压气体作为喷射式制冷的引射流体进行喷射式制冷，为救生舱提供必要的冷量。虽然该发明不需要外部供电，但是要长时间的维持舱室内的温度需要大量的液态二氧化碳，贮存液态二氧化碳需要高压钢瓶，而且外界温度较高时，极容易造成液态二氧化碳的升温气化。另外,高压钢瓶本身的安全性以及井下运输和定期检查都是目前存在的问题。另外，为了长时间地为舱内人员提供合适的环境，所需要的液态二氧化碳量也是很多的。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种矿井软体救生舱用无外界电源空调制冷系统，采用改进的手动式或脚动式压缩机，由人力做功，并将多余的部分能量用蓄电池储存起来，克服了煤矿井下无电源的特殊情况。本发明中将制冷和发电过程一体化的总系统，不仅提高了能量的利用效率，同时使得空调系统在人休息时也能连续工作，从而保证了矿井中特殊环境下的空气温度始终处于人体较为合适的舒适区域。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种用于煤矿软体救生舱的空气调节制冷系统，包括制冷剂工质的循环制冷系统和发电机-蓄电池的电力系统。

所述的循环制冷系统为闭式系统，包括压缩机、符合软体救生舱特殊要求的室内蒸发器、毛细管、室外冷凝器，并通过制冷剂管路连接。

所述的发电机-蓄电池的电力系统包括手动传动机构、直流发电机、蓄电池和风扇。

手动传动机构连接压缩机以及直流发电机，直流发电机连接蓄电池，高温高压的制冷剂由压缩机出口流经一段绝热制冷剂管路进入室外的防爆冷凝器，在冷凝器风扇的作用下和室外空气强制对流换热，制冷剂温度降低，再通过一段绝热制冷剂管路，流入毛细管，经过节流降压降温之后进入舱内壁顶部的薄板式蒸发器，在蒸发器风扇的作用下与舱内空气强制对流换热，此时低温制冷剂迅速吸收救生舱内部的热量，降低舱内空气温度，之后制冷剂再次进入压缩机内开始下一个循环。

本发明中，在舱内人员做功时，发电机带动制冷循环系统中的风扇，并向蓄电池充电，而在舱内人员休息时，直流发电机作为动力机构，由蓄电池供电，带动压缩机运转，同时蓄电池也向风扇供电，维持循环制冷系统正常工作。所述的制冷循环和电力循环相互耦合，共同调节舱内空气温度。