一種以克努森壓縮機為核心的制冷系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種以克努森壓縮機為核心的制冷系統(tǒng)。該系統(tǒng)由克努森壓縮機(1)、高溫熱源(2)、冷凝器(3)、儲存器(4)、節(jié)流閥(5)、蒸發(fā)器(6)和干燥器(7)組成。本發(fā)明的優(yōu)點：1.本發(fā)明所提供的制冷系統(tǒng)中無運動部件、不需要潤滑油、運行安全可靠、無噪音，防止壓縮機對制冷劑的污染，能有效地延長所述制冷系統(tǒng)的使用壽命。2.本發(fā)明制冷系統(tǒng)直接通過熱能驅(qū)動，可以回收一些裝置上廢熱，提高了能源的利用率。3.本發(fā)明制冷系統(tǒng)直接利用環(huán)保的新型能源太陽能。
【專利說明】—種以克努森壓縮機為核心的制冷系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬制冷【技術領域】。具體是一種以克努森壓縮機為核心的制冷系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]隨著人們生活水平的不斷提高，空調(diào)的使用日益廣泛，建筑耗能不斷增加，能源問題日益突出。與此同時，在供暖、空調(diào)與制冷系統(tǒng)的應用中，壓縮機是主要的耗能設備。然而大量使用機械壓縮式制冷系統(tǒng)帶來的電能消耗、環(huán)境污染等問題給人類可持續(xù)發(fā)展道路提出了巨大的挑戰(zhàn)。因此，降低壓縮機的能耗問題對實現(xiàn)制冷設備的節(jié)能與環(huán)保有著巨大現(xiàn)實意義。
[0003]本發(fā)明的新制冷系統(tǒng)是將克努森壓縮機替代常規(guī)壓縮制冷系統(tǒng)中的傳統(tǒng)壓縮機(如往復式、螺旋式、渦旋式等)以及制冷系統(tǒng)中相應部件的結構變化?？伺瓑嚎s機是基于氣體熱流逸現(xiàn)象而設計出來的一種氣體壓縮機，它主要依靠熱能驅(qū)動。由于熱能的來源非常廣泛，比如太陽能，地熱能等新型能源，或者是一些設備的余熱能，不僅可以提高能源的利用率也可以應用清潔環(huán)保的新型能源?？伺瓑嚎s機沒有運動部件，進而不存在任何機械方面的損失，能有效的降低噪聲。不需要任何潤滑油等其他液體，可有效防止制冷劑被污染的問題，進而提高了蒸氣壓縮的質(zhì)量。它廣泛的運行壓力，并且多級串聯(lián)可以得到任意的壓力比。故將克努森壓縮機應用于未來空調(diào)系統(tǒng)中具有巨大的研究潛力與應用潛力。此外，針對太陽能驅(qū)動的克努森壓縮機而言，我們還提出了一種可轉(zhuǎn)動式的克努森壓縮機。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的在于，提供了一種以克努森壓縮機為核心的制冷系統(tǒng)，以解決:1.現(xiàn)有蒸氣壓縮制冷的質(zhì)量以及現(xiàn)有壓縮制冷系統(tǒng)耗能大的問題。2.現(xiàn)有壓縮式制冷系統(tǒng)中的機械損失與噪聲問題，從而使整個制冷系統(tǒng)運行安全可靠并且能夠有效地延長該系統(tǒng)的壽命。
[0005]本發(fā)明解決上述技術問題的技術方案如下:
[0006]一種以克努森壓縮機為核心的制冷系統(tǒng)，是將克努森壓縮機替代常規(guī)壓縮制冷系統(tǒng)中的傳統(tǒng)壓縮機，該系統(tǒng)由克努森壓縮機、高溫熱源、冷凝器、儲存器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器和干燥器組成。
[0007]1.各部件的結構或作用:
[0008]I)所述克努森壓縮機為一體鑄成的N個克努森壓縮機串聯(lián)而成，并設有轉(zhuǎn)動柄。在克努森壓縮機上方設有高溫熱源，克努森壓縮機設有吸光玻璃、低壓制冷劑氣體進口、微通道膜、冷腔、熱腔、連接通道、高壓制冷劑氣體出口。低壓制冷劑氣體從低壓制冷劑氣體進口進入到第一級克努森壓縮機冷腔，第一級吸光玻璃吸收第一級高溫熱源熱量加熱第一級微通道膜的上表面，從而使第一級微通道膜的上下表面形成一個溫度差，第一級冷腔的低壓制冷劑氣體在第一級微通道膜的溫度差驅(qū)使下進入第一級熱腔并變成第一級高壓制冷劑氣體。第一級高壓制冷劑氣體通過第一級連接通道進入到第二級克努森壓縮機冷腔，第二級吸光玻璃吸收第二級高溫熱源熱量加熱第二級微通道膜的上表面，從而使第二級微通道膜的上下表面形成一個溫度差，第二級冷腔的低壓制冷劑氣體在第二級微通道膜的溫度差驅(qū)使下進入第二級熱腔并變成第二級高壓制冷劑氣體。第二級高壓制冷劑氣體通過第二級連接通道進入到......第N級克努森壓縮機冷腔。第N級吸光玻璃吸收第N級高溫熱源熱量加熱第N級微通道膜的上表面，從而使第N級微通道膜的上下表面形成一個溫度差，第N級冷腔的低壓制冷劑氣體在第N級微通道膜的溫度差驅(qū)使下進入第N級熱腔并變成第N級高壓制冷劑氣體。第N級高壓制冷劑氣體通過第N級連接通道進入高壓制冷劑氣體出口。
[0009]所述克努森壓縮機的微通道膜設有密封環(huán)、填料、微孔。微通道膜的中間是微孔，外周是密封環(huán)，在微孔和密封環(huán)之間是填料，冷腔的低壓制冷劑氣體通過微孔進入熱腔。
[0010]2)所述高溫熱源為太陽能，其作用為克努森壓縮機提供熱能。
[0011]3)所述冷凝器的作用在于使高壓制冷劑“蒸氣”冷凝為高壓制冷劑流體，其冷卻的方式可以根據(jù)不同的工況進行選擇，并不局限于某一種特定的冷卻方式。
[0012]4)所述儲存器其作用在于儲存高壓制冷劑流體，以便保證較大冷凝負荷的要求，是否需要可根據(jù)具體系統(tǒng)而定。
[0013]5)所述節(jié)流閥的作用是使高壓流體降低為低壓流體并對制冷劑流量進行控制。
[0014]6)所述蒸發(fā)器6的作用是低溫低壓的制冷劑流體通過蒸發(fā)器時，與外界的空氣進行熱交換，“氣”化吸熱，達到制冷的效果。
[0015]7)所述干燥器的作用是對進入克努森壓縮機前的工作氣體進行干燥，保證無液體成分進入克努森壓縮機，從而提高壓縮機的工作性能。
[0016]2.各部件的連接關系:
[0017]所述克努森壓縮機的第N級高壓制冷劑氣體出口與冷凝器的入口相連。冷凝器的出口與儲存器的入口相連。儲存器的出口如節(jié)流閥的入口相連。節(jié)流閥的出口與蒸發(fā)器的入口相連。蒸發(fā)器的出口與干燥器的入口相連。干燥器的入口與第一級克努森壓縮機的入口相連，整個系統(tǒng)成循環(huán)狀。
[0018]上述克努森壓縮機的轉(zhuǎn)動柄起轉(zhuǎn)動作用，使克努森壓縮機上的吸光玻璃總是追蹤太陽輻射的方向。
[0019]本發(fā)明與現(xiàn)有壓縮制冷技術相比的優(yōu)點:
[0020]1.本發(fā)明所提供的制冷系統(tǒng)中無運動部件、運行安全可靠、無噪音，能有效地延長所述制冷系統(tǒng)的使用壽命。
[0021]2.本發(fā)明所提供的克努森壓縮機不需要其它潤滑油等液體，從而可有效地防止壓縮機對制冷劑的污染，提高蒸氣壓縮的質(zhì)量。
[0022]3.本發(fā)明制冷系統(tǒng)直接通過熱能驅(qū)動，可以回收一些裝置上廢熱，從而提高了能源的利用率。
[0023]4.本發(fā)明制冷系統(tǒng)直接利用太陽能進行輻射加熱，從而可以直接利用環(huán)保的新型能源。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1是以克努森壓縮機為核心的制冷系統(tǒng)的結構示意圖。
[0025]圖中，克努森壓縮機1、高溫熱源2、冷凝器3、儲存器4、節(jié)流閥5、蒸發(fā)器6、干燥器7、風扇一 8、風扇二 9、低壓制冷劑氣體入口 11、高壓制冷劑氣體出口 13。
[0026]圖2是克努森壓縮機結構示意圖。
[0027]圖中，克努森壓縮機1、吸光玻璃10、低壓制冷劑氣體入口 11、轉(zhuǎn)動柄12、高壓制冷劑氣體出口 13、微通道膜14，第一級克努森壓縮機1-1、第N級克努森壓縮機1-N。
[0028]圖3是克努森壓縮機截面結構示意圖。
[0029]圖中，第一級高溫熱源2-1、第一級透明玻璃10-1、第一級冷腔15-1、第一級微通道膜14-1、第一級熱腔16-1、第一級連接通道17-1、第二級高溫熱源2-2、第二級透明玻璃10-2、第二級冷腔15-2、第二級微通道膜14-2、第二級熱腔16_2、第二級連接通道17_2、第N級高溫熱源2-N、第N級透明玻璃10-N、第N級冷腔15-N、第N級微通道膜14-N、第N級熱腔16-N、第N級連接通道17-N、高壓制冷劑氣體出口 13。
[0030]圖4是克努森壓縮機微通道膜結構示意圖。
[0031]圖中，微孔20、填料18、密封環(huán)19。
【具體實施方式】
[0032]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述。應當理解，此描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0033]本發(fā)明以克努森壓縮機為核心的制冷系統(tǒng)的結構如圖1所示:
[0034]一種以克努森壓縮機為核心的制冷系統(tǒng)，是將克努森壓縮機替代常規(guī)壓縮制冷系統(tǒng)中的傳統(tǒng)壓縮機，該系統(tǒng)由克努森壓縮機1、高溫熱源2、冷凝器3、儲存器4、節(jié)流閥5、蒸發(fā)器6和干燥器7組成。
[0035]1.各部件的結構或作用:
[0036]I)所述克努森壓縮機I為一體鑄成的N個克努森壓縮機串聯(lián)而成，并設有轉(zhuǎn)動柄12。其結構如圖2和圖3所示:在克努森壓縮機上方設有高溫熱源2，克努森壓縮機I設有吸光玻璃10、低壓制冷劑氣體進口 11、微通道膜14、冷腔15、熱腔16、連接通道17、高壓制冷劑氣體出口 13。
[0037]低壓制冷劑氣體從低壓制冷劑氣體進口 11-1進入到第一級克努森壓縮機冷腔
15-1。第一級吸光玻璃10-1吸收第一級高溫熱源2-1熱量加熱第一級微通道膜14-1的上表面，從而使第一級微通道膜14-1的上下表面形成一個溫度差，第一級冷腔16-1的低壓制冷劑氣體在第一級微通道膜14-1的溫度差驅(qū)使下進入第一級熱腔16-1并變成第一級高壓制冷劑氣體。第一級高壓制冷劑氣體通過第一級連接通道17-1進入到第二級克努森壓縮機冷腔15-2。第二級吸光玻璃10-2吸收第二級高溫熱源2-2熱量加熱第二級微通道膜14-2的上表面，從而使第二級微通道膜14-2的上下表面形成一個溫度差，第二級冷腔16-2的低壓制冷劑氣體在第二級微通道膜14-2的溫度差驅(qū)使下進入第二級熱腔16-2并變成第二級高壓制冷劑氣體。第二級高壓制冷劑氣體通過第二級連接通道17-2進入到......第N級克努森壓縮機冷腔15-N。第N級吸光玻璃1-N吸收第N級高溫熱源2-N熱量加熱第N級微通道膜14-N的上表面，從而使第N級微通道膜14-N的上下表面形成一個溫度差，第N級冷腔16-N的低壓制冷劑氣體在第N級微通道膜14-N的溫度差驅(qū)使下進入第N級熱腔16-N并變成第N級高壓制冷劑氣體。第N級高壓制冷劑氣體通過第N級連接通道17-N進入第N級高壓制冷劑氣體出口 13。
[0038]所述克努森壓縮機I的微通道膜14設有密封環(huán)19、填料18、微孔20。微通道膜14的中間是微孔20，外周是密封環(huán)19，在微孔20和密封環(huán)19之間是填料18，冷腔15的低壓制冷劑氣體通過微孔20進入熱腔16。
[0039]2)所述高溫熱源2為太陽能，其作用為克努森壓縮機提供熱能。
[0040]3)所述冷凝器3的作用在于使高壓制冷劑“蒸氣”冷凝為高壓制冷劑流體，其冷卻的方式可以根據(jù)不同的工況進行選擇，并不局限于某一種特定的冷卻方式。
[0041]4)所述儲存器4其作用在于儲存高壓制冷劑流體，以便保證較大冷凝負荷的要求，是否需要可根據(jù)具體系統(tǒng)而定。
[0042]5)所述節(jié)流閥5的作用是使高壓流體降低為低壓流體并對制冷劑流量進行控制。
[0043]6)所述蒸發(fā)器6的作用是低溫低壓的制冷劑流體通過蒸發(fā)器時，與外界的空氣進行熱交換，“氣”化吸熱，達到制冷的效果。
[0044]7)所述干燥器7的作用是對進入克努森壓縮機I前的工作氣體進行干燥，保證無液體成分進入克努森壓縮機1，從而提高壓縮機的工作性能。
[0045]2.各部件的連接關系:
[0046]所述克努森壓縮機I的第N級高壓制冷劑氣體出口 13與冷凝器3的入口相連。冷凝器3的出口與儲存器4的入口相連。儲存器4的出口如節(jié)流閥5的入口相連。節(jié)流閥5的出口與蒸發(fā)器6的入口相連。蒸發(fā)器6的出口與干燥器7的入口相連。干燥器7的入口與第一級克努森壓縮機I的入口 11-1相連，整個系統(tǒng)成循環(huán)狀。
[0047]上述克努森壓縮機I的轉(zhuǎn)動柄12起轉(zhuǎn)動作用，使克努森壓縮機上的吸光玻璃10總是追蹤太陽輻射的方向。
[0048]實施例
[0049]在本實施例中，具體流程步驟如下:
[0050]如圖2所示，太陽2通過太陽光線直接照射到克努森壓縮機I表面，太陽光2透過吸光玻璃10直接照射到微通道膜14的上表面并對其加熱；由于貼近冷腔15的微通道膜14的下表面無光線照射，不能對其加熱，故整個微通膜14上下形成了一個溫度差，即驅(qū)動克努森壓縮機I工作的溫度梯度。
[0051]如圖2和3所示，低壓制冷劑氣體從入口 11進入克努森壓縮機，在溫度差的驅(qū)動下，低壓制冷劑氣體從冷腔15流向熱腔16，低壓制冷劑氣體的壓力在熱腔16內(nèi)得到升高，在壓力差的作用下使制冷劑氣體繼續(xù)流向下一級克努森壓縮機的冷腔，進行下一級的氣體壓縮，通過N級壓縮后便可以得到高壓制冷劑氣體。當高壓制冷劑氣體壓力達到冷凝壓力時，最后可從克努森壓縮機的出口 13排出。
[0052]高壓制冷劑氣體從克努森壓縮機1-N排出后，流入冷凝器3并進行冷凝。在冷凝器3內(nèi)高壓制冷劑氣體變?yōu)楦邏褐评鋭┝黧w。
[0053]高壓制冷劑流體從冷凝器3出來后，流入儲存器4進行儲存。
[0054]根據(jù)冷凝負荷的需要量，高壓制冷劑流體從儲存器4中流出經(jīng)過節(jié)流閥5后變?yōu)榈蛪褐评鋭┝黧w。
[0055]低壓制冷劑流體在蒸發(fā)器6內(nèi)發(fā)生相變，蒸發(fā)為低壓制冷劑氣體。
[0056]最后低壓制冷劑氣體經(jīng)過干燥器7干燥后，又重新流入第一級克努森壓縮機1-1，從而進入下一次循環(huán)。
[0057]在本實施例中，克努森壓縮機I加熱表面米用可轉(zhuǎn)動式表面。
[0058]在本實施例中，冷凝器3通過風冷的方式將高壓制冷劑氣體冷凝為高壓制冷劑流體，制冷工質(zhì)在冷凝器3中冷凝并且向周圍釋放熱量，然后風扇一 8將冷凝器3周圍的高溫氣流吹走，實現(xiàn)換熱的目的。
[0059]在本實施例中，儲存器4在較低冷負荷的情況下將制冷系統(tǒng)循環(huán)中多余的制冷劑儲存起來，在較高冷負荷時，儲存器4中的制冷劑可以補充制冷系統(tǒng)的制冷量；儲存器4是否使用也可根據(jù)具體的使用條件而定。
[0060]在本實施例中，節(jié)流閥5將高壓低溫制冷劑流體降為低壓低溫制冷劑流體并對整個制冷系統(tǒng)中的制冷量起調(diào)節(jié)作用。
[0061]在本實施例中，制冷劑在蒸發(fā)器6中進行蒸發(fā)并吸收周圍空氣的熱量，然后風扇二 9將低溫空氣吹向蒸發(fā)器6進行熱量交換，達到制冷的效果。
[0062]在本實施例中，干燥器7對進入第一級克努森壓縮機1-1的氣體進行干燥，防止未能完全蒸發(fā)液體進入第一級克努森壓縮機1-1。
[0063]在本發(fā)明的實施例中，采用太陽能熱輻射的方式驅(qū)動克努森壓縮機1，但對于本發(fā)明并不能局限于此，它還可以通過熱阻加熱或者熱傳熱等方式驅(qū)動克努森壓縮機I。
[0064]在本發(fā)明的實施例中，冷凝器3部分采用風冷的形式，但對于本發(fā)明并不能局限于該冷卻方式，也可采用“水冷”的方式。
[0065]在本發(fā)明的實施例中，蒸發(fā)器6米用風冷的方式直接對蒸發(fā)器6降溫,但對于本發(fā)明并不能局限于這種方式，也可采用間接供冷等方式。
[0066]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，冷凝器3與蒸發(fā)器6可以為微通道的換熱器，但具體換熱器的形式，可以跟據(jù)具體使用條件而定。
[0067]盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，但對于本發(fā)明并不能局限于本實施例，在不脫離本發(fā)明型的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權利要求及其等同物限定。
【權利要求】
1.一種以克努森壓縮機為核心的制冷系統(tǒng)，其特征在于，是將克努森壓縮機替代常規(guī)壓縮制冷系統(tǒng)中的傳統(tǒng)壓縮機，該系統(tǒng)由克努森壓縮機(I)、高溫熱源(2)、冷凝器(3)、儲存器(4)、節(jié)流閥(5)、蒸發(fā)器(6)和干燥器(7)組成， 1.1各部件的結構或作用: 1)所述克努森壓縮機(I)為一體鑄成的N個克努森壓縮機串聯(lián)而成，并設有轉(zhuǎn)動柄(12);在克努森壓縮機上方設有高溫熱源(2)，克努森壓縮機(I)設有吸光玻璃(10)、低壓制冷劑氣體進口(11)、微通道膜(14)、冷腔(15)、熱腔(16)、連接通道(17)、高壓制冷劑氣體出口(13);低壓制冷劑氣體從低壓制冷劑氣體的進口(11-1)進入到第一級克努森壓縮機冷腔(15-1)，第一級吸光玻璃10-1吸收第一級高溫熱源2-1熱量加熱第一級微通道膜14-1的上表面，從而使第一級微通道膜14-1的上下表面形成一個溫度差，第一級冷腔16-1的低壓制冷劑氣體在第一級微通道膜14-1的溫度差驅(qū)使下進入第一級熱腔16-1并變成第一級高壓制冷劑氣體，第一級高壓制冷劑氣體通過第一級連接通道(17-1)進入到第二級克努森壓縮機冷腔(15-2)，第二級吸光玻璃10-2吸收第二級高溫熱源2-2熱量加熱第二級微通道膜14-2的上表面，從而使第二級微通道膜14-2的上下表面形成一個溫度差，第二級冷腔16-2的低壓制冷劑氣體在第二級微通道膜14-2的溫度差驅(qū)使下進入第二級熱腔16-2并變成第二級高壓制冷劑氣體，第二級高壓制冷劑氣體通過第二級連接通道(17-2)進入到......第N級克努森壓縮機冷腔(15-N)。第N級吸光玻璃1-N吸收第N級高溫熱源2-N熱量加熱第 N級微通道膜14-N的上表面，從而使第N級微通道膜14-N的上下表面形成一個溫度差，第N級冷腔16-N的低壓制冷劑氣體在第N級微通道膜14-N的溫度差驅(qū)使下進入第N級熱腔16-N并變成第N級高壓制冷劑氣體，第N級高壓制冷劑氣體通過第N級連接通道(17-N)進入高壓制冷劑氣體出口(13)； 所述克努森壓縮機(I)的微通道膜(14)設有密封環(huán)(19)、填料(18)、微孔(20);微通道膜(14)的中間是微孔(20)，外周是密封環(huán)(19)，在微孔(20)和密封環(huán)(19)之間是填料(18)，冷腔(15)的低壓制冷劑氣體通過微孔(20)進入熱腔(16)； 2)所述高溫熱源(2)為太陽能，其作用為克努森壓縮機提供熱能； 3)所述冷凝器(3)的作用在于使高壓制冷劑“蒸氣”冷凝為高壓制冷劑流體，其冷卻的方式可以根據(jù)不同的工況進行選擇，并不局限于某一種特定的冷卻方式； 4)所述儲存器(4)其作用在于儲存高壓制冷劑流體，以便保證較大冷凝負荷的要求，是否需要可根據(jù)具體系統(tǒng)而定； 5)所述節(jié)流閥(5)的作用是使高壓流體降低為低壓流體并對制冷劑流量進行控制； 6)所述蒸發(fā)器(6)的作用是低溫低壓的制冷濟流體通過蒸發(fā)器時，與外界的空氣進行熱交換，“氣”化吸熱，達到制冷的效果； 7)所述干燥器(7)的作用是對進入克努森壓縮機(I)前的工作氣體進行干燥，保證無液體成分進入克努森壓縮機(I)，從而提高壓縮機的工作性能； 1.2各部件的連接關系: 所述克努森壓縮機(I)的第N級高壓制冷劑氣體出口(13-N)與冷凝器(3)的入口相連，冷凝器⑶的出口與儲存器⑷的入口相連，儲存器⑷的出口如節(jié)流閥(5)的入口相連，節(jié)流閥(5)的出口與蒸發(fā)器(6)的入口相連；蒸發(fā)器(6)的出口與干燥器(7)的入口相連，干燥器(7)的入口與第一級克努森壓縮機(1-1)的入口(11)相連，整個系統(tǒng)成循環(huán)狀。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種以克努森壓縮機為核心的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述克努森壓縮機(I)的轉(zhuǎn)動柄(12)起轉(zhuǎn)動作用，使克努森壓縮機上的吸光玻璃(10)總是追蹤太陽輻射的 方向。
【文檔編號】F25B27/00GK104048447SQ201410272413
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月18日 優(yōu)先權日:2014年6月18日
【發(fā)明者】盧葦, 楊林, 曹聰, 陳漢, 劉紀云 申請人:廣西大學