本发明是一种热交换效率较高的换热器高效J管及其以充分利用空气能量 为目的的热力循环构成的系列高效J管空调。本人申请的中国专利94112107.0 主要侧重于8字循环的理论性研究及探索，其J管的热交换效率和热力循环效 率，仍需进一步提高，冷重比、体积比、制造成本、工艺等产业化过程所需要 解决的技术问题还没有处理好。本发明旨在创造一种具有较高实用价值和较高 热力循环效率的系列J管空调，以求从根本上解决现行空调产业面临的高能 耗、低空气品质、CFCs氟氯烃被限止使用之三大难题。

本发明首先着力于热交换效率和热力循环效率的提高及空气能量的充分利 用。高效J管是指较小体积的热交换器就能完成较大的换热量和较低的传热温 差。由于J管的高效特性使得本发明在冷重比、体积比(单位制冷量空调所占 有的体积)、制造成本等关键的技术指标优于现行空调。将空气能量的充分利 用和高效J管的不等温、低传热温差特性有机的融合为一体的高效J管空调， 在刀字循环时COP(制冷量/低压泵输出净功)值可以运行到25以上，在全 新风8字循环时COP值可以运行到30以上。

图1是本发明循环原理示意图。

J1是J1管、J2是J2管、M是低压泵、m是毛细管。

由于J管热交换效率较高，J1和J2采用(2～5)个温度区分割即能实现 0.1～0.5℃传热温差。

J1管的工作压力为P1，J2管的工作压力为P2。

室外空气a3经J1从tn～t1冷却至a1态输入室内，a1≈t1，a3≈tn。

室内空气a1经J2从t1’～tn’吸热、吸湿后以a4态排向室外，t1’趋近于a1的 湿球温度。

由吸收剂和相应制冷剂组成的液态稀溶液x2经J2管冷却至t1′温度后经毛 细管m降压至P1在J1管内从t1～tn逐步被空气加热为温度趋近于a3干球温 度的过热制冷剂蒸汽和吸收剂浓溶液的混合物x3，x3经低压泵M从P1增压至 P2的x1态进入J2从tn’～t1’逐步冷却至x2的稀溶液。被冷却至tn’～t1’的浓吸收 剂溶液其表面分压较低，具有强烈吸收汽态制冷剂的能力，因此J2管的平衡 冷凝压力P2较低。

高效J管空调的窗机和分体机的室外机设有底盘，底盘内存有一定液位的 水溶液或其它载冷剂水溶液。J1的凝结水经滴水管流向底盘由水循环系统定 时、定量喷润J2的通风流道F，F具有载水性和吸水性，在润湿状态时可形成 巨大的表面蒸发水膜，其内部的含水层又有极好的导热性；因此J2是呈连续 的全湿状态散热的，所以t1’能无限趋近a1的湿球温度，且t1’～tn’温升较小。 上述循环为8字循环。

当通过J1的被冷却空气是室内空气a1、通过J2的冷却空气是室外空气a3 时，x3只能加热到a1的干球温度(a1＜a3)、J2管的最低温度t1’也只能冷却到 a3的湿球温度，a3的湿球温度高于a1的湿球温度。由于通过J1、J2管的空气 状态的变化，因此8字循环就演化为刀字循环。

与现行空调相比在8字循环、刀字循环中J1管相当于蒸发器、发生器，J2 管相当于冷凝器、吸收器。区别在于J1的蒸发压力P1高于现行空调、而冷凝 温度和压力P2却远低于现行空调；因此低压泵M与同流量的压缩机相比，所 需净功不到 而制冷量则可增大1倍以上。

参见附图2、3、4、5。图2是J2管的主视图、图3是J2管俯视图、图4 是J2管的放大左剖视图、图4′是细圆管J2片剖视图、图5是标号5的局部放 大图。

J2片1、膜式梯形波浪板(膜波)2、夹板3、拉杆4、弯道6、垫块7、 进汽支管8、并联管9、进汽管10、出液支管11、并联管12、供液管13、扁 管14、内波浪板15、膜式蒸发面16、绝热孔17、软垫18、绝热条19、载水 纱条20、梯形波浪板(梯波)21、梯形膜式蒸发面(梯膜)22。

J2管的换热系统由多层J2片1和多层膜波2相间叠合而成，被肋状夹板3 和拉杆4紧固夹合在其组成的框架内。冷却空气a1→a4的风道F由膜波2和J2 片1构成，每片膜波2的两端各有一个细方条形垫块7，在夹板3和膜波2接 触处贴有缓冲软垫18；每个J2片1在扁管14内构成一个完整的从tn’-t1’不等 温工质流道，工质的入口处有进汽支管8被连接于进汽管10的并联管9(或 分配器)并联、工质的出口处有出液支管11被连接于供液管13的并联管12 (或分配器)并联。

见图3、4。在J2片1中2根平行排列的扁管14、其内插入用薄铝片制成 的内波浪板15用以扩大工质流体的散热面积、工质的折流处设有弯道6、工 质的出口和入口处分别接有出液支管11和进汽支管8、扁管14外包贴着膜式 蒸发面16、扁管14和膜式蒸发面16之间嵌入2根载水纱条20、载水纱条20 被绝热材料制成的绝热条19分隔为2个温区，因此每根扁管14构成一个等温 换热区，扁管14可用Ф6mm左右的薄金属管压制成狭而薄的扁管。

图4′是细圆管J2片剖视图。工质流道为细圆管14′，其内插入内波浪板 15，每根细圆管14′构成1个以绝热条19为界的等温换热区，细圆管14′组成 的J2片的好处在于可以多分割温区和减少膜波2和夹板3的承压。扁管14和 细圆管14′可选用导热性强的耐腐金属制成，如用铜或铝材时应进行表面防腐 处理，以提高耐久性。

见图5，梯波21的两面贴合着梯膜22组成膜波2、膜波2在绝热条19的 上方冲有长条形绝热孔17用以分割换热温区，冷却空气可在此形成湍流以加 强热交换。梯波21作为支撑骨架可用极薄耐腐金属(不锈钢或不锈铁)片或 细金属网制成。膜式蒸发面16、梯膜22、载水纱条20用载水性、吸水性极强 的耐腐不织布(无纺布)制成，在湿润状态时膜式蒸发面16、梯膜22、载水 纱条20均饱含着水，梯膜22和膜式蒸发面16构成的梯形风道F具有巨大的 水蒸发表面积，含水层又具有极好的导热性能；载水纱条20储存的含水量可 使F表面处于连续的湿润状态，使喷水时间间隔尽可能延长，另一方面又可 加强J2片1和膜波2之间的导热性。因风道F是呈连续的全湿状态工作的， 因此可将x2冷却至a1的湿球温度。梯形风道F还可在其流向的横向或纵向设 计成S形以进一步增强热交换性能。

经低压泵M压缩至P2的过热制冷剂蒸汽和吸收剂浓溶液的混合物x1，从 进汽管10经并联管(或分配器)9进入各根进汽支管8，在J2片1的扁管14 (或细圆管14′)内从tn’-t1’逐步不等温冷却至a1的湿球温度的稀溶液x2从出 液支管11汇入并联管(或分配器)12、经供液管13流向J1管。

见图6，是弧形J2’管的阶梯剖视图，图中J2片1中有3根按同心圆弧方 向平行排列的扁管14，膜波2的风道F呈扇形排列，其余结构和J2管完成一 样。J2’管可进一步增大散热面积，降低通风阻力、冷重比、体积比。

J2和J2’是一种热交换效率极高的全湿热交换器，具有广阔的应用范围。 在J管空调中一般作为冷凝器使用，但也可以作为蒸发器使用。

参见附图7、8、9。图7是J1管的主视图、图8是J1管的俯视图、图9 是J1管的放大左剖视图。

夹板3、拉杆4、弯道6、垫块7、扁管14、内波浪板15、J1片30、梯形 波浪板(梯波)31、风道F′、进液支管23、分配器24、毛细管25、分流头 34、供液管13、吸汽支管27、并联管28、吸汽管29、绝热腔32、渗水纱条 33、绝热孔17。

J1管的换热系统由多层J1片30和多层梯波31相间叠合而成被紧固夹合 在肋状夹板3和拉杆4组成的框架内。被冷却空气a3→a2的风道F′由梯波31 和J1片30构成，梯波31的两端各有一个细方条形垫块7、在夹板3和梯波 31接触处贴有缓冲软垫18；每个J1片30在扁管14内构成一个完整的从t1～tn 不等温工质流道，工质的入口处接有进液支管23、进液支管23被连接于毛细 管25的分配器24并联，工质的出口处接有吸汽支管27、吸汽支管27被连接 于吸汽管29的并联管(或分配器)28并联。

梯波31用薄铝片制成，梯形风道F′的间距和高度根据空气放热特性和制 冷的传热温差要求而设计，其梯形坡度较小近似于矩形，风道F′可在其流向 的横向或纵向设计成S形以进一步增加热交换性能，在绝热腔32的上方梯波 31冲有长条形的绝热孔17用以分割导热温区和增强热交换。

图8、9中J1片30有3根平行排列的扁管14、扁管14内插入内波浪板 15用以扩大工质吸热面积、工质折流处有弯道6、扁管14外包贴着薄铝片使 F’成为连续均匀流道，因此J1片30和梯波31结合处同是薄铝片，同种金属 不易在空气中发生电化腐蚀。薄铝片和扁管14之间形成的封闭空气腔是绝热 腔32，用以分割导热温区，使每一根扁管14构成一个等温换热区。扁管14 采用较小的宽度和较薄管壁，较小宽度可以减小梯波31和夹板3的承压、较 薄管壁可以增强膨胀作用使J1片30和梯波31紧密贴合以增强热交换。

由吸收剂和制冷剂组成的液态稀溶液x2从供液管13进入分流头34向各 根毛细管25分流，从毛细管25进入各组分配器24经各根进液支管23而进入 J1的工质流道。x2在扁管14内被室外空气a3逐步加热至a3干球温度的过热 制冷剂蒸汽和过热浓吸收剂溶液的液汽混合物x3、从吸汽支管27汇入并联管 28(或分配器)经吸汽管29被低压泵M抽吸走；同时室外空气a3在F′流道 内被降温、降湿至a1态输入室内，a1的温度趋近于制冷剂在J1片30中的蒸 发温度。J1片30左侧的条状渗水纱条33使J1管F′流道的出风面上形成一个 相互贯通的水流面，可迅速排除梯波31表面的凝结水。制作梯波31和包覆J1 片30的薄铝片应选用亲水铝片。

与J2管一样J1同样可以制成弧形J1’管，J1管在J管空调中一般作为蒸发 器使用，但也可以作为冷凝器而制成J1J1式J管空调。J1管是一种热交换效率 较高的热交换器，显然具有广泛的适用范围。

附图10是J1J2刀字分机结构示意图。J1是指蒸发器用J1管、J2是指冷凝 器用J2管、分机是指分体式空调、刀字指刀字循环。

室内机由J1(或J1’)管、风扇37等组成。室内空气a1在安装J1前面的 风扇37的抽吸作用下从J1管后面经滤网36在J1管内冷却至a2后经可调风门 35导向而输入室内，a2的温度可由P1的压力状态来设定。凝结水由连接于接 口38的滴水管41引向室外机底盘，工质的供液管13连接于接口39、工质的 吸汽管29连接于接口40。由于J1(或J1’)通风阻力较低因而可以使用轴流风 扇。

室外机由J2(或J2’)管、风扇26、低压泵M、底盘、水位控制器、水循 环系统等组成。室外空气a3在J2右侧风扇26的抽吸下从左侧经挡水板50在 J2的风道F内吸热、吸湿至a4态排向室外大气。底盘内的水位由水位控制器 和供水细管控制。水循环系统由水泵47、过滤器48、喷头49及连接管组成， 由自动控制系统间隔性、定时、定量喷润J2的迎风面。M安装在底盘内、挡 水板50安装于进风口，用以防止水雾溅出。

J1J2刀字分机的工质连接管与市售分体式空调一样，供液管13连接于室 外机连接阀45、吸汽管29连接于室外机的连接阀44。滴水管41连接于室外 机的接口46将凝结水引向底盘。

J1J2刀字分机具有较高的热力循环效率，其J2管制成的室外机组亦可配用 现行空调的室内机使用，但效率有所下降。

图11是J1J2刀字窗机结构示意图。J1指蒸发器用J1管、J2指冷凝器用J2 管、刀字窗机指刀字循环的窗式空调，其通风结构与市售窗机一样，离心风扇 55在J1后侧抽吸、室内空气a1在而板的一侧经滤网36在J1的风道F′内冷却 至a2后经涡道在面板的另一侧通过导向风门35导向而输入室内。室外空气a3 在墙外两侧经挡水板、在J2的风道F内吸热、吸湿至a4态被风扇26抽向室 外大气。底盘内的水位由浮球54、离合口53、支架52组成的水位控制器和供 水细管51控制。水循环系统由水泵47、过滤器48等组成，间隔性、定时、 定量(一般是每隔20分钟喷15秒左右)喷润J2的迎风面。低压泵安装于底 盘内、挡水板安装于墙外两侧的进风口。

图12是J1’J2’刀字窗机结构示意图，室内侧前面的风扇37安装在J1’的凹 弧内，在其抽吸下，室内空气a1从室内两侧的进风口58经滤网36白J1的凸 弧面进入风道F′冷却至a2后通过可调风门35导向而输入室内。室外侧后端的 风扇26安装在J2’的凹弧内，在其抽吸下，室外空气a3从墙56外两侧的挡水 板50自J2’的凸弧而进入风道F吸热、吸湿至a4排向室外大气。

室外后端面的护网59用以保护风扇26，中间的弧形隔板57用以隔热和 分隔风道，底盘内的水循环、水位控制系统及低压泵M的安装不再重述。

图14是J1’J2’8字窗机结构示意图。

室内前面风扇37、室外后面风扇26分别安装于J1’和J2’的凹弧内在其抽 吸作用下：

室外空气a3从墙56外顶部的斜窗60经滤网36自凸弧面进入风道F′冷却 至a2后通过可调风门35导向而输入室内，a2的温度可由P1状态来设定。

室内空气a1自室内两侧的进风口58经J2’的凸弧面进入风道F吸热、吸 湿至a4排向室外大气。

底盘内有水位控制、水循环系统和低压泵。

上述J1(J1’)J2(J2’)刀字及8字窗机或室外机的底盘内均有水循环和水 位控制系统在一般湿度的空气状态下耗水很少，如在缺水的状态下可在底盘内 加入适量不易挥发于空气的载冷剂丙三醇或乙二醇水溶液使之构成自给自足的 水平衡循环系统。

图15是J2’J2’刀字热泵式窗机结构示意图。冷凝器、蒸发器均用J2’管便以 制热时转换。制冷时风扇、J管、通风结构与图12的J1’J2’刀字窗机完全一 样，室内两侧进风口58改制成可调风窗58′在制冷时作挡水板使用、制热时作 可调风窗使用，底盘内的水溶液被隔板57分隔为室内底盘和室外底盘，每个 J2’管各配一套由水泵、过滤器、喷头和连接管组成的水循环系统。底盘内可加 入不易挥发于空气的载冷剂(丙三醇、乙二醇、氯化锂、溴化锂中的任何一 种)水溶液，以构成J2’管的外循环工质及水平衡。

制冷时水泵47将室内底盘内的稀水溶液间隔、定时、定量喷向室外J2’ 管，同时水泵47′将室外底盘内的浓水溶液间隔、定时、定量喷向室内J2’管， 使之构成供水或不供水的水平衡系统。

制热时，换向阀使室内J2’管转换为冷凝器，室外J2’转换为蒸发器，室内 外风扇37、26反转。室内空气a1从可调风门35自室内J2’的凹弧面进入风道 增热、增湿至a4从可调风窗58′导向后输入室内；室外空气a3从护网59自室 外J2’的凹弧面经风道降温、降湿至a2从墙外两侧的挡水板50排向大气。同理 水泵47′将室内底盘的浓水溶液间隔、定量、定时喷向室外J2’凸弧面以防止风 道结霜，同时水泵47也将室外底盘内的稀水溶液喷向室内J2’的凸弧面以调节 a4的湿度，使之构成供水或不供水的平衡系统及调节所需湿度。

当底盘的载冷剂水溶液是盐类氯化锂或溴化锂时制作J2片的扁管14或细 圆管14′应是耐腐蚀不锈钢制成。制冷时底盘亦可单独用水作为外循环工质。

上述图15的J2’J2’刀字热泵式窗机沿隔板57可以分解为室内侧和室外侧两 个部份，因此其原理、结构同样可制成J2’J2’刀字热泵式分机。

图16是J2’J2’8字热泵式窗机结构示意图。冷凝器和蒸发器均用J2’管以便 于制冷、制热转换，制冷时通风机构与图14的J1’J2’8字窗机一样。底盘被隔板 61分隔为室内底盘和室外底盘两个部份，室内、外J2’各有一套水循环系统， 底盘内加入不易挥发于空气的载冷剂水溶液构成供水或不供水的外循环工质。

制冷时水泵47将室内侧底盘内的稀水溶液间隔、定时、定量喷向室外J2’ 管，水泵47′将室外侧底盘内的浓水溶液间隔、定时、定量喷向室内J2’构成外 工质循环。喷雾时室内外风扇37、26应停转。

制热时换向阀使室内J2’转换为冷凝器、室外J2’转换为蒸发器。室内空气 a1从室内两侧可调风窗58′经室外J2’冷却至a2排向室外大气、室外空气a3自 墙56外顶部斜窗经室内J2’吸热、吸湿至a4经可调风门35导向后输入室内。 其外循环工质及水循环系统与J2’J2’刀字热泵式窗机完全一样。

上述刀字循环和全新风8字循环J管空调中采用吸收剂和其相适应的制冷 剂组成的循环工质对，其目的在于将被制冷空气在冷却过程中所释放的热能最 大限度地储存于吸收剂溶液中(转化为化学吸收能)，或者这样说吸收剂溶液 最大限度地从t1～tn被被制冷空气加热、浓缩，以尽可能地降低冷凝压力P2， 使低压泵M获得最低P2-P1＝Δp压力差运行。在同一台J管空调中也可以使 用单一或混合(共沸或非共沸)制冷剂(不是工质对)作为循环工质，此时J 管机组可获得最大制冷量，但此时J管空调运行的是卡诺或劳伦茨循环。

J1(J1’)J2(J2’)8字或刀字J管空调的最佳外循环工质是水，其作用是可 以最大限度地降低J2管的冷凝压力P2和温度，在其窗机或室外机底盘内加入 载冷剂(丙三醇、乙二醇)水溶液之目的是弥补缺水状态(供水细管不能连续 供水)时J2管的冷凝之不足。

同时用两个J2管组成的J2(J2’)J2(J2’)8字或刀字J管空调，每个J2管 各配一套水循环系统，当其底盘内的外循环工质是氯化锂、溴化锂、氯化钙一 类吸水性盐水溶液时：浓盐水溶液喷向作为蒸发器的J2管(蒸发J2管)的出 风面，使之均布于风道F的膜式蒸发面16和膜波2表面，被冷却空气在风道 F内具有强烈放湿、放热作用，极大地加强了J2管的热交换作用，J2片内的 循环工质也可从被冷却空气中最大限度地获得热量，另一方面也可以提高设定 蒸发温度和压力P1，在制热运行时可防止风道F表面结霜和便于从被冷却空 气中抽取热量和水份。浓盐水溶液在风道F表面吸水、放热而逐步转化为稀 盐水溶液，从迎风面流入底盘，被配备于冷凝器J2管(冷凝J2管)的水循环 系统定时抽走喷向冷凝J2管的冷却空气(制热时是被制热空气)的迎风面， 在其F表面放湿、吸热而逐步转化为浓盐水溶液从出风面流出而汇入其底 盘，被配备于蒸发J2管的水循环系统抽走而喷向蒸发J2管的出风面……。制 冷、制热时两个J2管的作用互换。上述循环称之为外8字循环，从提高P1的 蒸发压力来提高热力循环效率，制热时可提高被制热空气的温度、湿度，阻止 蒸发J2管的风道F表面结霜。

当采用丙三醇、乙二醇这类水溶液作为外循环工质时，主要目的在于防止 蒸发J2管风道F表面结霜和提高冷凝J2管的输出热风的温度和湿度以提高制 热时空气调节的舒适度。制冷时防止供水细管供水不足。