[发明专利]一种利用热能转换机回收冷凝热的方法节能的空调

摘要

一种利用热能转换机回收冷凝热的方法节能的空调，在空调中电动机带动压缩机运行，将压缩成高温高压的制冷剂送入冷凝式热交换器的散热器中，空气在热能转换机的压气机中压缩成高压气体，流经冷凝式热交换器的热交换壳腔体内，穿过散热器的翘片吸收散热器的热量使体积膨胀，再流进做功机转化成动能，做功机带动压气机转动，由于压缩气体在冷凝式热交换器中吸收了散热器的热量使体积膨胀，所以做功机产生的机械能大于压气机压气时消耗的机械能，将热能转换机的动力输出轴与电机轴相连接，热能转换机把转动动能传递给了电机轴，电机轴与压缩机的轴相连，共同带动压缩机工作，使电动机的耗电量减少，实现节能。

主权项

一种利用热能转换机回收冷凝热的方法节能的空调，主要由立式室内机(1)、储水保温胆(2)、挂式室内机(3)、铜管(4)、热能转换机(5)、电动机(6)、压缩机(7)、冷凝式热交换器(8)、室外机(9)、储液罐(10)、毛细管b(11)、四通阀b(12)、四通阀a(13)、毛细管a(14)、多通接口b(15)、多通接口a(16)、电动阀(17)组成，其节能原理和节能方法是：在空调中电动机(6)带动压缩机(7)运行，将压缩成高温高压的制冷剂送入冷凝式热交换器(8)中，通过冷凝式热交换器(8)回收空调产生的冷凝热，用热能转换机(5)把回收的冷凝热转变成机械能，再将转变的机械能输回给空调以实现节能降耗；冷凝式热交换器(8)由热交换壳(8‑4)和散热器(8‑5)两部分组成，热交换壳(8‑4)是一个外层包有保温层的带有一个进气口(8‑1)和一个出气口(8‑6)的能承受一定温度和压力的金属的密封的空腔体，散热器(8‑5)固定安装在热交换壳(8‑4)的腔体内，散热器(8‑5)的结构和工作原理与现有空调的室内机或室外机内的散热器完全一样，由翘片管组成，在热交换壳(8‑4)的空腔体内增加一个导气板(8‑3)把空腔体隔出一个与出气口(8‑6)接通的导气道(8‑2)，使从冷凝式热交换器(8)的进气口(8‑1)进入的气体均匀的穿过散热器(8‑5)的翘片后从出气口(8‑6)流出，提高散热器(8‑5)的热交换效率，热能转换机(5)是一种将热能转化成动能的机械装置，热能转换机(5)由压气机和做功机两大部分组成，压气机的主回转轴和做功机的主回转轴同轴心对接或使用同一根轴，热能转换机(5)的压气机的高压出气口(5‑22)与冷凝式热交换器(8)的进气口(8‑1)相接，热能转换机(5)的做功机的高压进气口(5‑12)与冷凝式热交换器(8)的出气口(8‑6)相接，空气在压气机中压缩成高压气体，流经压气机的高压出气口(5‑22)进入冷凝式热交换器(8)的热交换壳腔体内，穿过散热器(8‑5)的翘片，吸收散热器(8‑5)的热量使体积膨胀，经过冷凝式热交换器(8)的出气口(8‑6)流进做功机转化成动能，做功机带动压气机转动，由于压缩气体在冷凝式热交换器(8)中吸收了散热器(8‑5)的热量使体积膨胀，进入做功机的做功的气体体积大于从压气机流出的气体体积，所以做功机产生的机械能大于压气机压气时消耗的机械能，多出的这部分机械能就是从冷凝式热交换器(8)中回收来的冷凝热能，热能转换机(5)的动力输出轴与电机轴(6‑1)相连接，热能转换机(5)把转动动能传递给了电机轴(6‑1)，电机轴(6‑1)与压缩机(7)的轴相连，共同带动压缩机(7)工作，使电动机(6)的耗电量减少，减少的电能等于热能转换机(5)从冷凝式热交换器(8)中回收来的冷凝热能。空调结构为冷暖两用空调时，四通阀a(13)、和四通阀b(12)的工作原理相同，四通阀a(13)的四个接口分别是A、B、C、D，四通阀b(12)的四个接口分别是E、F、G、H，四通阀不通电时处于AD连通、BC连通、EH连通、FG连通的状态，四通阀通电时处于AB连通、CD连通、EF连通、GH连通的状态；将压缩机(7)的高压输出端用铜管a(4‑1)接在冷凝式热交换器(8)中的散热器(8‑5)的一个接口上，散热器(8‑5)的另一个接口用铜管b(4‑6)接在四通阀a(13)的A接口上，四通阀a(13)的C接口和D接口上串接毛细管a(14)，如果空调使用二个以上的室内机，则四通阀a(13)的B接口用铜管c(4‑8)连接在多通接口a(16)上，在多通接口a(16)其余的每一个分接口上各接一个电动阀(17)，电动阀(17)用于调节流量的大小或切断流量，每一电动阀(17)后接一路室内机，每一个室内机的回路都接在多通接口b(15)上，多通接口b(15)的总接口用铜管d(4‑7)连接在四通阀b(12)的E接口上，如果只使用一个室内机，则不需要使用多通接口a(13)、多通接口b(12)和电动阀(17)，只需将四通阀a(13)的B接口用铜管c(4‑8)接室内机，室内机的回路用铜管d(4‑7)接在四通阀b(12)的E接口上，四通阀b(12)的F接口连接毛细管b(11)，毛细管b(11)用铜管e(4‑4)连接室外机(9)，室外机(9)的回路用铜管f(4‑5)连接在四通阀b(12)的G接口上，四通阀b(12)的H接口用铜管g(4‑3)接在储液罐(10)入口上，储液罐(10)出口用铜管h(4‑2)接在压缩机(7)的入口上；为了进一步利用冷凝热能，可以在这个空调系统中增加一套烧热水的装置，在冷凝式热交换器(8)的散热器(8‑5)的连接四通阀a(13)的A接口的铜管b(4‑6)上旁通一个铜管，铜管上串接一个电动阀(17)，电动阀(17)后面串接一个装在储水保温胆(2)里的散热管，散热管的另一端串接一个毛细管，再将毛细管用铜管接在多通接口b(15)上或并接在储液罐入口的铜管上；空调制冷状态时，四通阀a(13)和四通阀b(12)不通电，处于AD连通、BC连通、EH连通、FG连通的状态，四通阀b(12)的F接口和H接口接通将串接有毛细管b(11)的室外机(9)隔离，所以在制冷过程中室外机(9)不工作，压缩机(7)将制冷剂压缩转变为高温高压的气体，流经连接压缩机(7)和冷凝式热交换器(8)的铜管a(4‑1)进入凝式热交换器(8)的散热器(8‑5)中，散热器(8‑5)将流过冷凝式热交换器(8)中的空气加热，将散热器(8‑5)内的制冷剂变冷，变冷的制冷剂流经连接冷凝式热交换器(8)和四通阀a(13)的铜管b(4‑6)，进入四通阀a(13)的A接口，制冷剂经过连接在四通阀a(13)的D接口和四通阀a(13)的C接口的毛细管a(14)变成低温低压的液体，从四通阀a(13)的B接口流经多通接口a(16)和电动阀(17)进入立式室内机(1)或挂式室内机(3)，制冷剂经过室内机吸热放冷作用后经过铜管进入多通接口b(15)，再经过连接多通接口b(15)和四通阀b(12)的铜管d(4‑7)，进入四通阀b(12)的E接口，制冷剂流经连接四通阀b(12)的H接口和储液罐(10)的铜管g(4‑3)进入储液罐(10)，流经连接储液罐(10)和压缩机(7)的铜管h(4‑2)回到压缩机(7)，冷凝式热交换器(8)中的散热器(8‑5)将流过冷凝式热交换器(8)中的空气加热，空气变热膨胀，推动热能转换机(5)输出动能，热能转换机(5)和电动机(6)共同带动压缩机(7)动行；空调制热状态时，四通阀a(13)和四通阀b(12)通电，处于AB连通、CD连通、EF连通、GH连通的状态，四通阀a(13)的C接口和D接口连通将串接的毛细管a(14)隔离，四通阀a(13)的A接口和B接口连通将冷凝式热交换器(8)和室内机串接，压缩机(7)将制冷剂压缩转变为高温高压的气体，流经连接压缩机(7)和冷凝式热交换器(8)的铜管a(4‑1)进入凝式热交换器(8)的散热器(8‑5)中，散热器(8‑5)将流过冷凝式热交换器(8)中的空气加热，带有余热的制冷剂从四通阀a(13)的B接口流经多通接口a(16)和电动阀(17)进入立式室内机(1)或挂式室内机(3)，制冷剂经过室内机更进一步吸冷放热作用后流经多通接口b(15)，再经过连接多通接口b(15)和四通阀b(12)的铜管d(4‑7)，进入四通阀b(12)的E接口，制冷剂从四通阀b(12)的F接口经过接毛细管b(11)的铜管e(4‑4)进入室外机(9)，制冷剂在室外机(9)内吸热放冷作用后经过铜管f(4‑5)进入四通阀b(12)的G接口从四通阀b(12)的H接口流出，流经连接储液罐(10)和铜管h(4‑2)回到压缩机(7)，冷凝式热交换器(8)中的散热器(8‑5)将流过冷凝式热交换器(8)中的空气加热，空气变热膨胀，推动热能转换机(5)输出动能，热能转换机(5)和电动机(6)共同带动压缩机(7)动行，热能转换机(5)的做功机的排气口(5‑20)排出的空气依然有一定的温度，在做功机的排气端盖(5‑19)的排气口(5‑20)上加装一个通风三通阀和通向室内的通风管，制热时将做功机的排气口排出的气体导向室内，制冷时直接排放到室外。空调结构为单冷空调时，可以省去室外机(9)、四通阀a(13)、四通阀b(12)和毛细管b(11)，将压缩机(7)的高压输出端用铜管接在冷凝式热交换器(8)中的散热器(8‑5)的一个接口上，散热器(8‑5)的另一个接口用铜管串接毛细管a(14)，如果空调使用二个以上的室内机，毛细管a(14)连接在多通接口a(16)上，在多通接口a(16)其余的每一个分接口上各接一个电动阀(17)，电动阀(17)用于调节流量的大小或切断流量，每一电动阀(17)后接一路室内机，所有的室内机的回路都接在多通接口b(15)上，多通接口b(15)的总接口用铜管连接在储液罐(10)入口上，如果只使用一个室内机，则不需要使用多通接口a(16)、多通接口b(16)和电动阀(17)，只需将毛细管a(14)用铜管连接在室内机上，室内机的回路用铜管接在储液罐(10)入口上，储液罐(10)出口用铜管接在压缩机(7)的入口上；为了进一步利用冷凝热能，可以在这个空调系统中增加一套烧热水的装置，在冷凝式热交换器(8)的散热器(8‑5)的连接毛细管a(14)的铜管上旁通一个铜管，铜管上串接一个电动阀(17)，电动阀(17)后面串接一个装在储水保温胆(2)里的散热管，散热管的另一端串接一个毛细管后用铜管并接在储液罐(10)入口的铜管上；压缩机(7)将制冷剂压缩转变为高温高压的气体，流经连接压缩机(7)和冷凝式热交换器(8)的铜管进入凝式热交换器(8)的散热器(8‑5)中，散热器(8‑5)将流过冷凝式热交换器(8)中的空气加热，将散热器(8‑5)内的制冷剂变冷，变冷的制冷剂流经毛细管a(14)进入室内机，经过室内机吸热放冷作用后经过铜管进入进入储液罐(10)，流经连接储液罐(10)回到压缩机(7)，冷凝式热交换器(8)中的散热器(8‑5)将流过冷凝式热交换器(8)中的空气加热，空气变热膨胀，推动热能转换机(5)输出动能，热能转换机(5)和电动机(6)共同带动压缩机(7)动行。热能转换机(5)的组成结构按功能分为压气机和做功机，在制造时压气机和做功机可以成一体，共用一个主轴，也可以成独立的两个部分，压气机的主轴和做功机的主轴轴心对接，压气机和做功机可选用现有机械结构中的相同的结构，也可以选用现有机械结构中的不同的机械结构，可选用的机械结构有：第一类是涡轮机构，可分为轴流式(透平式)、离心式和轴流离心混合式三种，第二类是曲柄连杆活塞机构，第三类是旋转式机构，例如三角转子机构、刮片式机构，热能转换机整机也可以选用斯特林机构，在上述机械结构中，涡轮机在运行中具气体流量大的特性，所以在本发明中热能转换机的压气机和做功机选用了混合式涡轮机，涡轮机结构由安装在转轴上的多个转动叶轮和安装在机壳上的多个固定叶轮组成，固定叶轮与转动叶轮间隔排列，转动叶轮与流经叶片之间的气体产生作用，在压气机中叶轮上的叶片推动气体使气体压缩，在做功机中气体推动叶片使叶轮转动，叶轮带动轴输出动能，安装在机壳上的固定叶轮起导流的作用；为了进一步提升涡轮机的效率，本发明设计出一种双转向涡轮机用于热能转换机(5)，将现有技术中的固定叶轮变成转动叶轮，命名为外轮组(5‑14)，将现在技术中的原转动叶轮命名为内轮组(5‑31)，内轮组(5‑31)和外轮组(5‑14)的转动方向相反，在外轮组(5‑14)外围设计出一个机壳(5‑15)，内轮组(5‑31)的内叶轮(5‑7)和外轮组(5‑14)的外叶轮(5‑8)间隔排列，流经叶片之间的气体对内叶轮(5‑7)和外叶轮(5‑8)都产生作用，由双转向涡轮机构成的压气机，压气机中外叶轮(5‑8)和内叶轮(5‑7)都推动气体使气体压缩效率提高，由双转向涡轮机构成的做功机，做功机中气体推动外叶轮(5‑8)和内叶轮(5‑7)转动，外叶轮(5‑8)和内叶轮(5‑7)同时输出动能，使气体膨胀做功效率提高，所以选用双转向涡轮机结构的压气机和做功机组成的热能转换机(5)整机效率得到提高。