[发明专利]热泵

说明书

技术领域

本发明涉及一种热泵，更详细而言，涉及一种通过由外部动力压缩及膨胀气体的热循环，类似于理想的卡诺循环(carnot cycle)，将热从低温移动至高温的热泵。

背景技术

卡诺引擎是无热损失的理想的引擎，实际上所有的引擎都无法超过卡诺引擎的热效率。与一般的内燃机关不同，外燃机具有较高的热效率，其中，斯特林引擎具有与所述卡诺循环类似的高效率，并且振动及噪音也小。

所有热力引擎，比如卡诺引擎、斯特林引擎，都是利用热从高温传递至低温而获得动力。相反，当外部动力以逆循环提供给热力引擎使气体压缩及膨胀，则变成使热移动的热泵。这种热泵例如有斯特林制冷器。

但是，斯特林制冷器，其体积庞大结构复杂，导致制造费用高，且制造技术要求高，维修困难，因此仅适用在局限的领域和场合。并且，一般的制冷器是利用冷媒，通过高压凝结而制成的液体的气化热进行冷却，存在如压缩机等热循环复杂的问题。还存在冷媒导致的环境问题、由冷媒而导致的冷却温度受限制的问题等。

发明内容

本发明是为了解决所述问题而提出的，其目的在于提供一种热循环几乎与卡诺循环和斯特林循环的中间形态相同、具有高热效率的热泵。

本发明的另一目的在于，提供一种不同于现有制冷器、结构简单、制造费用少、维修简单的热泵，现有制冷器通过压缩机/制冷机的相变等具有复杂的热循环结构。

本发明的目的并不限定于所述目的，对于未提及的其它目的，本领域的技术人员可通过以下记载会更加明确。

为了达成所述目的，根据本发明的一方面提供热泵，其包括：气缸，在其内部容纳工作气体；排热部，其位于所述气缸的前端部，在压缩所述工作气体时，将所述工作气体产生的热排放至外部；吸热部，其位于所述气缸的后端部，在所述工作气体膨胀时，使所述工作气体从外部吸收热；活塞，其容纳于所述气缸的内部作直线往复运动；并且所述活塞形成有开放部，以使所述工作气体直接与所述排热部或所述吸热部接触；所述活塞引起所述工作气体的压缩及膨胀；驱动部，其向所述活塞提供驱动力，使得所述活塞相对于气缸进行直线往复运动。

所述驱动部将从外部提供的电能转换为用于所述活塞的直线往复运动的机械能。

所述驱动部包括：磁铁，其具备于所述活塞的外周面；线圈，其缠绕于所述气缸的外周面，在施加外部电流时，根据所述磁铁的磁力线的变化驱动所述活塞进行直线往复运动。

所述驱动部包括：马达，其发生转动力；曲柄臂，其连接于所述马达的旋转轴；连杆，其连接所述活塞和所述曲柄臂，将由所述马达的旋转而产生的动力传递至所述活塞使活塞进行直线往复运动。

所述气缸包括隔热部，所述隔热部配置于所述排热部和所述吸热部之间。

所述气缸形成为前端部往外部开放，所述热泵进一步包括气缸头，所述气缸头与所述气缸的前端部结合封闭所述气缸的前端部。

所述活塞在前端部具备中空部，所述气缸头包括：头盖，其与所述气缸的前端部结合；突出部，其从所述头盖突出，并形成有导槽，该导槽与所述气缸的内侧面离开预定间隔插入所述活塞的前端部。

所述排热部及吸热部以环形形状设在所述气缸的外周面。

还可以包括冷却部，其冷却在所述排热部排放的热。

所述冷却部包括：冷却片，其形成于所述排热部的外径；冷却风扇，其向所述冷却片供给空气进行冷却。

所述冷却部包括：冷却管，其缠绕于所述排热部的外径；冷却泵，其向所述冷却管供给冷却水

进一步包括：冷却循环部，其使通过所述吸热部冷却的外部空气循环。

所述冷却循环部，包括：循环路径腔室，其提供空气的循环路径使外部空气经由所述吸热部；风扇，其具备于所述循环路径腔室，使空气强制循环。

进一步包括：复原单元，其向所述活塞提供复原力持续保持所述活塞的直线往复运动。

根据如上所述的本发明有一个或一个以上的如下效果。

第一，通过采用相同于卡诺循环和斯特林循环的中间形态的热循环，可以期待如现有斯特林制冷器的高热效率。

第二，与现有具有压缩机等复杂的热循环结构的制冷器相比，不需要特别的冷媒，可以仅通过压缩及膨胀气体即可冷却，因此，结构简单、容易制造并维修。

第三，与现有压缩机相比，不需要为了液化冷媒而进行相对高压压缩，因此噪音或振动少。

第四，是自由活塞在封闭的气缸内振动的气密性结构，容易用高压气体运行，因此在每个体积都可以获得高的冷却效率。