專利名稱：新型制冷機(jī)及其循環(huán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種以氨或氯甲烷等制冷劑為工質(zhì)的新型制冷機(jī)。這種新型制冷機(jī)除了包括壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)器等常規(guī)部件外，還包括多通閥、發(fā)電機(jī)和常規(guī)熱機(jī)等主要部件，新型制冷機(jī)冷凝器的結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)制冷機(jī)冷凝器的結(jié)構(gòu)不同，并且比傳統(tǒng)制冷機(jī)多了一臺蒸發(fā)器。這種新型制冷機(jī)能夠通過其熱力學(xué)過程從冷庫中吸收熱量并利用外界大氣壓力做功發(fā)電，而且能夠利用膨脹功做功發(fā)電，并補(bǔ)償壓縮機(jī)耗電，因此可以節(jié)約電倉泛。
背景技術(shù)：
我們知道，傳統(tǒng)制冷機(jī)非常耗電，由于傳統(tǒng)制冷機(jī)只使用膨脹閥，因此不能利用膨脹功做功發(fā)電，而且不能利用外界大氣壓力做功發(fā)電，而全球面臨著地球變暖、化石燃料日漸枯竭的問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種新型制冷機(jī)及其循環(huán)。這種新型制冷機(jī)包括壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥、膨脹機(jī)、三通閥或多通閥、發(fā)電機(jī)、真空泵、兩臺蒸發(fā)器和常規(guī)熱機(jī)等部件，并通過熱力學(xué)循環(huán)實(shí)現(xiàn)制冷。這種新型制冷機(jī)的冷凝器安裝在一個密閉空間內(nèi)，密閉空間內(nèi)充滿壓力等于或高于一個大氣壓的氣體，如空氣或氫氣或氦氣，密閉空間內(nèi)壓力可以使溫度等于環(huán)境溫度的制冷劑液化，密閉空間能夠和外界進(jìn)行熱交換。這種新型制冷機(jī)冷凝器的結(jié)構(gòu)和常規(guī)制冷機(jī)冷凝器的結(jié)構(gòu)不同，這種新型制冷機(jī)的冷凝器是一個氣缸組，由氣缸I和氣缸2等兩個或多個氣缸組成，目的是利用氣體在冷凝器內(nèi)放熱過程后與密閉空間之間存在的壓力差做功并使新型制冷機(jī)能連續(xù)工作，因?yàn)闅怏w需要在封閉的氣缸內(nèi)經(jīng)歷近似等容放熱過程及近似等壓放熱壓縮過程，這些過程都需要時間來完成，如果冷凝器是單獨(dú)一個氣缸，新型制冷機(jī)將不能連續(xù)工作。氣缸I和氣缸2等氣缸的入口可以依次連接壓縮機(jī)的出口。相應(yīng)地，一個三通閥或多通閥安裝在壓縮機(jī)出口，并連接氣缸I和氣缸2等氣缸的入口，當(dāng)制冷劑離開壓縮機(jī)后將會進(jìn)入氣缸I或氣缸2等氣缸的內(nèi)部。冷凝器的各個氣缸的結(jié)構(gòu)是相同的。各個氣缸的入口和出口有閥門，活塞能夠在這些氣缸的內(nèi)部移動，各個氣缸的出口閥門都是膨脹閥。工質(zhì)采用較易液化和氣液體積比較大的制冷劑，如氨等。它包括兩種熱力學(xué)循環(huán)，對于熱力學(xué)循環(huán)I :制冷劑依次流經(jīng)壓縮機(jī)、三通閥或多通閥、冷凝器、第一級蒸發(fā)器、膨脹機(jī)、第二級蒸發(fā)器，最后從第二級蒸發(fā)器進(jìn)入壓縮機(jī)。汽態(tài)制冷劑在壓縮機(jī)內(nèi)被急速絕熱壓縮，溫度升高，壓強(qiáng)增大，使汽態(tài)制冷劑排出壓縮機(jī)，壓縮機(jī)出口的汽態(tài)制冷劑壓力等于或高于密閉空間內(nèi)氣體壓力。
汽態(tài)制冷劑排出壓縮機(jī)后，通過三通閥或多通閥進(jìn)入冷凝器的氣缸I或氣缸2等氣缸內(nèi)，例如先進(jìn)入氣缸I內(nèi)。開始時，活塞在氣缸I的底部，出口的閥門關(guān)閉，氣缸I入口的閥門將會打開并連接壓縮機(jī)?；钊囊苿訉褟膲嚎s機(jī)出來的汽態(tài)制冷劑吸入氣缸1，這個過程類似于奧托循環(huán)的吸氣過程。當(dāng)活塞到達(dá)氣缸I的頂部時，活塞固定在頂部，入口和出口的閥門都將會關(guān)閉，此時輪到氣缸2的入口閥門打開并連接壓縮機(jī)的出口。對于冷凝器氣缸組的一系列氣缸重復(fù)與氣缸I同樣的操作。讓汽態(tài)制冷劑在封閉的氣缸I內(nèi)先作等容放熱過程，直到制冷劑溫度降到等于環(huán)境溫度，汽態(tài)制冷劑向常規(guī)熱機(jī)放熱，常規(guī)熱機(jī)吸收這些熱量并用來做功發(fā)電。由于汽態(tài)制冷劑向常規(guī)熱機(jī)放熱，氣缸I內(nèi)壓力將會降低并低于密閉空間內(nèi)壓力，此時將松開氣缸I頂部的活塞，讓密閉空間內(nèi)壓力對活塞壓縮做功，使氣缸I內(nèi)壓力升
高到等于密閉空間內(nèi)壓力，這部分功是可以被新型制冷機(jī)利用來發(fā)電的；由于密閉空間內(nèi)壓力可以使溫度等于環(huán)境溫度的制冷劑液化，因此氣缸I內(nèi)汽態(tài)制冷劑將會液化。當(dāng)氣缸I內(nèi)壓力等于密閉空間內(nèi)氣體壓力時，氣缸I的出口閥門將會打開，活塞繼續(xù)向氣缸I的底部移動并把液態(tài)制冷劑排出氣缸1，當(dāng)液態(tài)制冷劑排出氣缸I后，出口閥門關(guān)閉，氣缸I將會重新連接壓縮機(jī)并重復(fù)等容放熱過程和壓縮過程。冷凝器的其它氣缸將會經(jīng)歷與氣缸I同樣的等容放熱過程和壓縮過程。液態(tài)制冷劑經(jīng)出口閥門排出冷凝器的氣缸后將進(jìn)入第一級蒸發(fā)器，第一級蒸發(fā)器體積大小可以調(diào)節(jié)，由于冷凝器氣缸的出口閥門是膨脹閥，具有降壓降溫作用，因此液態(tài)制冷劑進(jìn)入第一級蒸發(fā)器溫度和壓力將會降低；調(diào)節(jié)膨脹閥及第一級蒸發(fā)器的體積，使液態(tài)制冷劑能夠在第一級蒸發(fā)器內(nèi)全部汽化成汽態(tài)制冷劑，并使第一級蒸發(fā)器內(nèi)壓力高于第二級蒸發(fā)器內(nèi)壓力，目的是為了使汽態(tài)制冷劑能夠在進(jìn)入膨脹機(jī)絕熱膨脹制冷。液態(tài)制冷劑在第一級蒸發(fā)器內(nèi)全部汽化成汽態(tài)制冷劑后將進(jìn)入膨脹機(jī)，液態(tài)制冷劑經(jīng)過膨脹機(jī)絕熱膨脹或多變吸熱膨脹后降壓降溫，并做功發(fā)電，再進(jìn)入第二級蒸發(fā)器，第二級蒸發(fā)器由于壓縮機(jī)的抽吸作用因而壓強(qiáng)較低。低溫汽態(tài)制冷劑將從蒸發(fā)器及環(huán)境中吸熱而變?yōu)槌仄麘B(tài)制冷劑，此汽態(tài)制冷劑最后被吸入壓縮機(jī)進(jìn)行下一循環(huán)。在第二級蒸發(fā)器和壓縮機(jī)之間增加一臺真空泵，真空泵的作用使第二級蒸發(fā)器內(nèi)壓力更低，從而使第二級蒸發(fā)器達(dá)到更低的溫度；低壓汽態(tài)制冷劑經(jīng)過真空泵絕熱壓縮后變?yōu)槌浩麘B(tài)制冷劑，常壓汽態(tài)制冷劑經(jīng)過壓縮機(jī)絕熱壓縮后變?yōu)楦邏焊邷仄麘B(tài)制冷劑。對于熱力學(xué)循環(huán)2:熱力學(xué)循環(huán)2和熱力學(xué)循環(huán)I大致相同，所不同的是制冷劑在冷凝器的氣缸內(nèi)的熱力學(xué)過程是等壓放熱壓縮過程。也就是汽態(tài)制冷劑排出壓縮機(jī)后，通過三通閥或多通閥進(jìn)入冷凝器的氣缸I或氣缸2等氣缸內(nèi)，例如先進(jìn)入氣缸I內(nèi)。開始時，活塞在氣缸I的底部，出口的閥門關(guān)閉，氣缸I入口的閥門將會打開并連接壓縮機(jī)?；钊囊苿訉褟膲嚎s機(jī)出來的汽態(tài)制冷劑吸入氣缸1，這個過程類似于奧托循環(huán)的吸氣過程。當(dāng)活塞到達(dá)氣缸I的頂部時，入口和出口的閥門都將會關(guān)閉，此時輪到氣缸2的入口閥門打開并連接壓縮機(jī)的出口。對于冷凝器氣缸組的一系列氣缸重復(fù)與氣缸I同樣的操作。讓汽態(tài)制冷劑在封閉的離開壓縮機(jī)出口的氣缸I內(nèi)作等壓放熱壓縮過程，直到制冷劑溫度降到等于環(huán)境溫度時，由于汽態(tài)制冷劑向常規(guī)熱機(jī)放熱因而凝結(jié)為液體，常規(guī)熱機(jī)吸收這些熱量并用來做功發(fā)電。由于汽態(tài)制冷劑放熱過程溫度降低而且逐漸凝結(jié)為液體，氣缸I內(nèi)氣壓將低于密閉空間內(nèi)壓力，因此密閉空間內(nèi)氣體壓力將對活塞壓縮做功，使氣缸I內(nèi)壓力升高到等于密閉空間內(nèi)壓力，這部分功是可以被新型制冷機(jī)利用來發(fā)電的。當(dāng)氣缸I內(nèi)液態(tài)制冷劑溫度等于環(huán)境溫度時，氣缸I的出口閥門將會打開，活塞繼續(xù)向氣缸I的底部移動并把液態(tài)制冷劑排出氣缸I。氣缸I將會重新連接壓縮機(jī)并重復(fù)等壓放熱壓縮過程。冷凝器的其它氣缸會經(jīng)歷與氣缸I同樣的等容放熱過程和壓縮過程。
具體實(shí)施例方式下面介紹一具體實(shí)施例，具體實(shí)施方式
不局限于此一例。新型制冷機(jī)和傳統(tǒng)制冷機(jī)非常相似，因此，可以把傳統(tǒng)制冷機(jī)改裝成新型制冷機(jī)。為了把傳統(tǒng)制冷機(jī)改裝成新型制冷機(jī)，需要在傳統(tǒng)制冷機(jī)的壓縮機(jī)出口和冷凝器進(jìn)口之間安裝一個三通閥或多通閥，并把冷凝器改裝成由兩個或多個氣缸組成的氣缸組，這些氣缸的入口和出口有閥門，各個氣缸的出口閥門都是膨脹閥，活塞能夠在這些氣缸的內(nèi)部移動。為了使密閉空間內(nèi)氣體壓力更多地對活塞壓縮做功，這部分功是可以被新型制冷機(jī)利用的，工質(zhì)采用較易液化和氣液體積比較大的制冷劑，如氨等，并使密閉空間內(nèi)充滿壓力高于一個大氣壓的氣體，密閉空間內(nèi)壓力可以使溫度等于環(huán)境溫度的制冷劑液化。例如，以氨為制冷劑，如果環(huán)境溫度為30度，則密閉空間內(nèi)壓力應(yīng)該設(shè)定為大于或等于I. 1672Mpa，因?yàn)樵诖藟毫ο拢?0度的氨將會液化。液態(tài)制冷劑排出冷凝器后將進(jìn)入膨脹閥，液態(tài)制冷劑經(jīng)過膨脹閥后降壓降溫，再進(jìn)入第一級蒸發(fā)器，調(diào)節(jié)膨脹閥及第一級蒸發(fā)器的體積，使液態(tài)制冷劑能夠在第一級蒸發(fā)器內(nèi)全部汽化成汽態(tài)制冷劑，并使第一級蒸發(fā)器內(nèi)壓力高于第二級蒸發(fā)器內(nèi)壓力，目的是為了使汽態(tài)制冷劑能夠在進(jìn)入膨脹機(jī)絕熱膨脹制冷。例如，以氨為制冷劑，如要使第一級蒸發(fā)器內(nèi)溫度為O度，則應(yīng)使第一級蒸發(fā)器內(nèi)壓力小于O. 4294Mpa，因?yàn)榈陀诖藟毫Γ琌度的氨將會汽化。液態(tài)制冷劑在第一級蒸發(fā)器內(nèi)全部汽化成汽態(tài)制冷劑后將進(jìn)入膨脹機(jī)，液態(tài)制冷劑經(jīng)過膨脹機(jī)絕熱膨脹或多變吸熱膨脹后降壓降溫，并做功發(fā)電，再進(jìn)入第二級蒸發(fā)器，第二級蒸發(fā)器由于壓縮機(jī)的抽吸作用因而壓強(qiáng)較低。低溫汽態(tài)制冷劑將從蒸發(fā)器及環(huán)境中吸熱而變?yōu)槌仄麘B(tài)制冷劑，此汽態(tài)制冷劑最后被吸入壓縮機(jī)進(jìn)行下一循環(huán)。由于蒸發(fā)器和冷凝器與環(huán)境之間存在溫度差，因此可以在蒸發(fā)器和冷凝器與環(huán)境之間安裝常規(guī)熱機(jī)，常規(guī)熱機(jī)利用溫度差做功發(fā)電。
權(quán)利要求
1.一種新型制冷機(jī)及其循環(huán)，其特征在于這種新型制冷機(jī)除了包括壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)器等常規(guī)部件外，還包括多通閥、真空泵、發(fā)電機(jī)和常規(guī)熱機(jī)等主要部件，新型制冷機(jī)冷凝器的結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)制冷機(jī)冷凝器的結(jié)構(gòu)不同，并且比傳統(tǒng)制冷機(jī)多了一臺蒸發(fā)器。這種新型制冷機(jī)能夠通過其熱力學(xué)過程從冷庫中吸收熱量并利用外界大氣壓力做功發(fā)電，而且能夠利用膨脹功做功發(fā)電，并補(bǔ)償壓縮機(jī)耗電，因此可以節(jié)約電能。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型制冷機(jī)及其循環(huán)，其特征在于所述的的冷凝器是一個氣缸組，由氣缸I和氣缸2等兩個或多個氣缸組成，各個氣缸的出口閥門都是膨脹閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型制冷機(jī)及其循環(huán)，其特征在于所述的新型制冷機(jī)的冷凝器安裝在一個密閉空間內(nèi)，密閉空間內(nèi)充滿壓力等于或高于一個大氣壓的氣體，如空氣或氫氣或氦氣，密閉空間內(nèi)壓力可以使溫度等于環(huán)境溫度的制冷劑液化，密閉空間能夠和外界進(jìn)行熱交換。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型制冷機(jī)及其循環(huán)，其特征在于所述的新型制冷機(jī)的液態(tài)制冷劑經(jīng)冷凝器氣缸的出口閥門排出冷凝器的氣缸后將進(jìn)入第一級蒸發(fā)器，第一級蒸發(fā)器體積大小可以調(diào)節(jié)；調(diào)節(jié)膨脹閥及第一級蒸發(fā)器的體積，使液態(tài)制冷劑能夠在第一級蒸發(fā)器內(nèi)全部汽化成汽態(tài)制冷劑，并使第一級蒸發(fā)器內(nèi)壓力高于第二級蒸發(fā)器內(nèi)壓力。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型制冷機(jī)及其循環(huán)，其特征在于所述的新型制冷機(jī)的液態(tài)制冷劑在第一級蒸發(fā)器內(nèi)全部汽化成汽態(tài)制冷劑后進(jìn)入膨脹機(jī)，液態(tài)制冷劑經(jīng)過膨脹機(jī)絕熱膨脹或多變吸熱膨脹后降壓降溫，并做功發(fā)電，再進(jìn)入第二級蒸發(fā)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型制冷機(jī)及其循環(huán)，其特征在于在第二級蒸發(fā)器和壓縮機(jī)之間增加一臺真空泵，真空泵的作用使第二級蒸發(fā)器內(nèi)壓力更低，從而使第二級蒸發(fā)器達(dá)到更低的溫度；低壓汽態(tài)制冷劑經(jīng)過真空泵絕熱壓縮后變?yōu)槌浩麘B(tài)制冷劑，常壓汽態(tài)制冷劑經(jīng)過壓縮機(jī)絕熱壓縮后變?yōu)楦邏焊邷仄麘B(tài)制冷劑。
全文摘要
本發(fā)明提供一種以氨或氯甲烷等制冷劑為工質(zhì)的新型制冷機(jī)。這種新型制冷機(jī)除了包括壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)器等常規(guī)部件外，還包括多通閥、發(fā)電機(jī)和常規(guī)熱機(jī)等主要部件，新型制冷機(jī)冷凝器的結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)制冷機(jī)冷凝器的結(jié)構(gòu)不同，并且比傳統(tǒng)制冷機(jī)多了一臺蒸發(fā)器。這種新型制冷機(jī)能夠通過其熱力學(xué)過程從冷庫中吸收熱量并利用外界大氣壓力做功發(fā)電，而且能夠利用膨脹功做功發(fā)電，并補(bǔ)償壓縮機(jī)耗電，因此可以節(jié)約電能。
文檔編號F25B41/06GK102853589SQ20121028962
公開日2013年1月2日 申請日期2012年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月3日
發(fā)明者龔炳新 申請人:龔炳新