[发明专利]一种脉管膨胀机

说明书

技术领域

本发明涉及一种热泵或制冷机，特别是一种热泵或制冷机循环系统中使用的脉管膨胀机。

背景技术

热泵技术是近年来倍受关注的新能源技术，可将低温热源的热能转移到高温热源。热泵在制冷工况下工作，即与制冷机功能相同。在热泵或制冷机的循环系统中，需要将高压状态的高压流体转换为低压流体。

膨胀机是一种将高压流体变为低压流体使流体的温度降低并将流体的膨胀功回收或转化成其他形式的能量的装置。单相膨胀机是一种十分成熟的技术，而对高压液体在膨胀过程有汽化的膨胀机远没有成熟。汽化会造成气蚀，长时间运行会使运动的金属部件产生麻点，进而产生破坏。长期以来空调热泵等的封闭循环系统中让高压液体膨胀为低压液体的膨胀装置是节流阀，膨胀功简单地损失掉了。一般氟利昂的节流损失并不大，对于二氧化碳为工质的空调，节流损失十分大。对于大型空调，节流损失的功相对输入功很小，但量很大，如果能够回收，意义也非常大。脉管膨胀机JP2007-255798提出了一种可膨胀液体的膨胀机，该膨胀机的设计思想与传统的膨胀机一样，将膨胀功变成机械功回收然后再利用。一般来说，功的传输与转化总是伴随损失。液体在从高压到低压的膨胀过程中，不断地汽化，蒸气逐渐增多。到低压时，蒸气的量最大，液体的量最少。开始时蒸发的蒸气压力很高，这部分蒸气最后也被膨胀为低压，不参与制冷过程而再被压缩到高压，其膨胀过程伴随损失，压缩过程也伴随损失。在空调热泵等的封闭循环系统中，节流阀出来的蒸气要和从蒸发器来的蒸气一起压缩到高压的。

发明内容

为提高能量利用率、降低能耗，本发明的解决方案是在脉管的热端接入压缩机，该压缩机的低压端接脉管,高压端有对外界输出口, 压缩机直接将从液体中蒸发的蒸气压缩到高压，输出，以利用，而不是全部将蒸气降到低压后再压缩。随着蒸发的蒸气不断被压缩机抽走压缩至高压排出，脉管内的液体不断降压降温，直到降到低压低温，然后排出。这样，对于蒸发的蒸气，基本没有膨胀过程,只有压缩过程，进而效率提高。膨胀过程理论上是是可逆的,对蒸气的压缩过程,理论上也是可逆的。因此，该发明的过程是可逆的,没有理论损失,因而理论效率也是最高的。这里，压缩机压缩的是蒸气，属于常规的技术。因此，该膨胀机没有技术困难，部件都是在常规下运行的，实现的可能性很高。

与节流阀相比，本发明的优势更明显。经过节流阀后产生的蒸气是低压，压缩到高压耗功最大，本发明中，开始蒸发的蒸气压力基本是高压，蒸气压力逐渐下降，因而，压缩机吸入压力是逐渐降低的，而蒸发的蒸气量只与蒸发开始时的高压值、结束时的低压值、以及高压液体温度有关，和过程无关，因而压缩耗功少。当然，本发明也适用于气体等单相流体或多相流体，并不限于液气两相。

本发明的有益效果是：由于本发明及时将从液体中蒸发的蒸气压缩至高压，最初蒸发的蒸气不经膨胀到低压再被压缩至高压的过程，基本没有膨胀过程,这样效率提高。同时，各部件都是在常规下运行，实现的可行性很高，从而为两相液体膨胀机的实现打开一条路。本发明有可能取代热泵、制冷机等循环系统的节流阀，提高能量利用效率。

附图说明

图1是脉管膨胀机实施例1。

图2是脉管膨胀机实施例1应用于热泵或制冷机的系统图。

图3是脉管膨胀机实施例2。

图4是脉管膨胀机实施例2应用于热泵或制冷机的系统图。

图5是脉管膨胀机实施例3。

图6是脉管膨胀机实施例3第1种应用于热泵或制冷机的系统图。

图7是脉管膨胀机实施例3第2种应用于热泵或制冷机的系统图。

图8是脉管膨胀机实施例4。

图9是脉管膨胀机实施例4应用于热泵或制冷机的系统图。

图10是脉管膨胀机实施例5。

图11是脉管膨胀机实施例5应用于热泵或制冷机的系统图。

图12是脉管膨胀机实施例6。

图13是脉管膨胀机实施例4应用于间歇式制冷机的系统图。

图14是具有制冷和制热切换功能的热泵或制冷机系统图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：