[发明专利]一种基于热管的新型热泵装置

说明书

此项专利所要解决的技术问题是减小空调压缩机的高功耗，减少对电能的应用；解决该问题的技术方案是利用热管取代压缩机的地位，通过对普通重力式热管改造降低热管启动因数，从而实现输入少能量的逆能量梯度传热，从而实现节能减排；此专利主要用途是一种新型的热泵装置，理论上可以制成家用空调机，实现低能耗空调。

1.技术领域：

此项专利基于空调系统的基本原理，将热管元件在结构上进行改造，通过利用气体在液体中所受浮力大于重力实现自然压缩液态制冷剂，从而实现压缩机压缩气态制冷剂的作用。压缩机被取代，则气液分离器、油分离器和压缩机都可以省略，为空调系统节省了很大的空间。

2.背景技术：

此项专利整体系统上应用空调系统原理；元件部分应用热管基本原理、基本物理学，热管内管壁可以应用强化传热原理将内表面制成具有低热阻的内壁面，或者增加螺旋翅片增大换热面积；带感温包的膨胀阀和单向阀应用基本物理学。

3.发明内容：

(1)前言：

随着科技的发展与创新，人们更致力于创造更好的生活条件来满足各种工作场合中的人体舒适度要求，故空调应运而生。普通空调分为四大件、辅助装置和制冷剂，四大件包括蒸发器、冷凝器、压缩机、膨胀阀。空调的作用是将热量沿着负能量梯度的方向进行传递，且液体在汽化和液化(即在气液两相变化时)的时候会吸收和放出大量的热，故采用沸点在正常环境温度下的制冷剂在系统中吸热或放热。在制冷系统中，蒸发器在室内吸收热量，冷凝器在室外放出其在室内吸收的热量，夏季中假设室外温度为30摄氏度，若制冷剂的沸点为24摄氏度，则制冷剂在冷凝器中不能液化放热，若想让制冷剂在室外实现自主的液化放热，则需要压缩机将来自蒸发器的气体进行压缩，压缩成高压气体，则制冷剂的分子间距变小，故使得沸点(即液化温度)升高，当沸点高于环境温度的时候，制冷剂在冷凝器中实现自主的液化放热；在蒸发器中同理，若室内温度低于制冷剂的沸点，需要将来自冷凝器的液体压力通过膨胀阀变小，从而使得沸点变小，当沸点小于室内温度的时候，制冷剂在蒸发器中汽化吸热。空调系统就是通过四大件间相互配合实现将能量沿着负能量梯度进行传播。故压缩机在空调系统中起着关键性的作用，但是与此同时，压缩机也是最耗电能的一个装置，若能用另一种不耗能的或者低耗能的装置来取代压缩机，但能够有压缩机的功效，就可以实现很大程度上的减少能耗，从而实现节能减排。

(2)对热管的改造：

一种叫热管的装置，其大体结构可分为蒸发段、隔热段和冷凝段。其主要构造有外壳、制冷剂和吸液芯等。制冷剂在管内流动，在蒸发段吸热成为气体，在冷凝段放热成为液体，再通过吸液芯回到蒸发段进行蒸发。普通热管可分为重力式热管和吸液芯式热管。但普通的热管制冷效果不能达到所需要的制冷或者制热量，所以经过我们研究讨论，基于空调系统的启发，将这种热管进行改造，从而得到更好的效果，并且理论上可以实现取代压缩机的的目的。

(3)应用此种新型热管的一种热泵装置：

通过对这种热管的改造，理论上具有更高的换热量，并且这种新型热管的理论启动因数具有比普通热管更低的特点。这种新型热管理论上具有高的传热效率，因此可以与围护结构相结合，也可以制成一种新型的热泵装置。

(4)研究思路：