蒸发器和冷凝器制冷制热的减小能量消耗方法技术

本发明专利技术通过改进制冷制热器中冷凝器、蒸发器使制冷剂易于流动、形成最大的液气分离面积以及很大程度地提高制冷剂与液体或气体的相热交换能力；还包括以阻流器代替毛细管、对凸轮压缩机的应用以及增加杂质过滤器和制冷剂量调节器，减小制冷制热器的功率消耗和故障率，可以更加稳定地运行；通过不同制冷制热器的串联连接使用以及制冷器的蒸发器与自然水源的配合、制热器的冷凝器与太阳热能集热器的配合，使制冷制热器的应用范围得到增加和可以对热能的充分利用减小制冷制热应用的功率消耗。

【技术实现步骤摘要】
蒸发器和冷凝器制冷制热的减小能量消耗方法
本专利技术涉及通过压缩来使制冷剂凝结产生热能或蒸发吸收热能的制冷制热器中的各部件改进以及对热能的利用，以减小如电能的能量消耗。
技术介绍
在目前如冰箱、冷藏、空调等的通过压缩和蒸发来制冷制热器中，如电能等的功率消耗能量过大、故障率较高、体积过大以及在温度低时不能制热等的缺点，解决这些问题是本专利技术的目的。
技术实现思路
本专利技术解决技术问题的目的是通过对制冷制热器的改进，减小功率消耗和故障率；通过增加水源和太阳光的配合利用，可以减小功率消耗和增加应用。本专利技术解决技术问题的方案是：采用多凸轮平分转角同轴装配和每轴加上独立转向相反的动力配合作为压缩机、以阻流器代替毛细管、调节制冷制热器内的制冷剂量、增加杂质过滤器、控制制冷空调的冷凝水到冷凝器中吸收热能或冷凝器使用较低温度的流动水源降温、在低温环境制热时对太阳光热能的利用和热能的储存，以及改进包括冷凝器和蒸发器的热交换器：减小管道与翅片或另外（流）管道的配合温差、使制冷剂并列的只从上向下流动和在蒸发器使液体制冷剂分布在更大面积地流动增加液气分离面积、使液体制冷剂在靠近相热交换的（流）管道壁流动、在管道内外表面加翅片或凹凸、在要求热能量变化大时对内部制冷剂量进行控制、对相热交换流体的控制以及制冷制热器通过冷凝器与另外制冷制热器的蒸发器连接串联等，综合降低故障率和功率消耗，使压缩制冷制热器得到更多应用。本专利技术的有益效果是可以较大幅度地减小包括制冷制热电能的功率消耗、故障率和制冷制热器的体积，包括可以在低温环境制热的增加应用范围。附图图1是制冷制热器的配套图。图2、4是热交换器示例图。图3是低温太阳能保温热交换器的示例图。图5是阻流器的示例图。图6是采用多凸轮平分转角同轴装配和每轴加上独立转向相反的动力配合作为压缩机的示例图。图7是制冷剂与液体热交换的容器热交换器以及（流）管道与另外（流）管道外表面紧贴热交换配合的示例图。图8是制冷剂在（流）管道内外增加的翅片流动配合的示例图。图9、10是实体热交换器示例图。具体实施例在图1中，制冷制热器包括压缩机（1）、冷凝器（2）、（3）是冷凝水升温器，（4）是两个液气分离器之一，（5）是自然水源热交换器，（6、7）是制冷制热器与另外制冷制热器的串联连接，（13）是开关与泵（17）一起控制传递热能管道的输送，（15）是加热器，（16）是液体热能储存器，（18、19）是热能需要空间和里面的热交换器，（20）是连接冷凝器的液体管道，毛细管或阻流器（21）、蒸发器（8、12）或（9、10、11）、制冷剂量调节器（23、24），或还有杂质分离器（22）。现在使用的压缩机主要有螺杆式、活塞式和涡旋式。螺杆式的压缩机一般体积较大、两条螺杆间的传动轮容易磨损降低效率、一定的体积时制冷剂流量小、没有振动、压力高、制冷剂的流动有一定的波动等的特点；活塞式的压缩机流量大、振动、活塞与活塞缸的配合磨损容易降低效率、波动大等的特点；涡旋式的压缩机流量小、压力较低、有一定的振动、流体波动等。在图6中是凸轮式的压缩机，是在两轴上的每轴平分转角装配有两个或两个以上的凸轮以及在两轴上的每轴有独立的电动机。也就是凸轮式的压缩机有两条轴（O1、O2），在轴O1上装配有凸轮（01、02）和电动机（05），其中凸轮（01、02）是在不同的腔室内以及是平分转角配合的即是凸轮（01、02）的转角差是＝360÷同轴的凸轮数量÷每个凸轮的齿角数量，如在附图中的凸轮是同轴＝2轮、每轮齿角（凸角）＝3，以上式计算是凸轮（01、02）的转角差是＝360÷2÷3＝60度。在轴O2上装配有凸轮（03、04）和电动机（07），凸轮（03、04）也是在不同的腔室内以及是平分转角配合的转角差＝60度。在轴O1上凸轮（01）与在轴O2上的凸轮（03）在一个腔室内啮合，而在轴O1上凸轮（02）与在轴O2上的凸轮（04）在另外的一个腔室内啮合，即是在一个腔室内的轮（01、03）和在另外一个腔室内的轮（02、04）相当于一个独立的凸轮泵，两个腔室的流体进出口可以根据要求选择串联或并联相通，即是需要压力高时是串联相通，需要流量大时采用并联相通（但会降低流体压力）。这种凸轮式的压缩机在做功时的两轴凸轮总的受力保持反向相等，而分别在两轴上的电动机（05、07）是转动方向相反其他参数相同的，这样压缩机两轴之间没有相互摩擦的损伤即是没有机械性的磨损；。整体的压缩机基本只有轴承有小量滚动的磨损，但其受力均匀和没有振动也使得轴承有很好的寿命。所以凸轮式的压缩机整体寿命长、没有制冷剂的流动波动、没有振动、流量大、可以正反转动以及结构稳固紧凑，需要压力高时选择各个腔室串联相通，需要压力不高时采用两个腔室并联相通，或多个腔室时采用串联和并联配合。凸轮式的压缩机的电动机控制为可正反转动时，制冷与制热的转换通过压缩机的正反转动就可以实现，使制冷剂如（06）内的箭头所示一样可以正反方向流动，而热交换器没有是独立的冷凝器或蒸发器之分，这样可以不使用如四通阀等的制冷剂流向转换器，减小故障发生率。但这样的压缩机的制冷剂如果在气体中有液体时，需要在两个进出口都加有气、液分离器。在图6中的凸轮（01、02、03、04）的齿顶和齿根是正圆的弧面、齿侧是凸轮弧面，在一个凸轮的齿根与另一个凸轮的齿顶啮合时，是正圆柱外凸弧面与正圆柱内凹的弧面啮合，凸轮在转动时齿顶相对于泵壳内圆弧面是大面积的配合，使得齿顶相对于泵壳内圆弧面移动时流体不容易漏泄以及齿顶不容易磨损，如果选择齿顶和齿根的正圆弧面与齿侧的凸轮弧面不是相切而是相交时，更加可以防止流体在齿顶与泵壳内圆弧面之间的泄漏。（4）是加装的压缩机液气分离器。是压缩机有正反方向转动功能时，在压缩机的两个制冷剂的进出口都加装有压缩机液气分离器（4），在液气分离器（4）可以加装正、反的单向阀，使气体制冷剂进入时在液气分离器（4）内分离，液气分离器（4）作为输出侧时不进入液气分离器内而是直接连接通到管道输出到冷凝器。（21）是毛细管或阻流器。现在的制冷制热器中一般是以毛细管进行节流，受压缩机的作用形成一侧热交换器是正压力的冷凝器和另一侧是负压力的蒸发器，毛细管的流动截面很小，容易被堵塞以及其弯曲度变化时影响热交换器。（21）是阻流器时，以模具成型再结合成一层或多层较长的、均匀分布的旋绕流道，在如图5中，是由模具成型的、在一个体积内形成适合长度的流道。可以如（81、82、83、85）是流道内有使制冷剂在流道内作接近或等于180度的曲折弯曲流动，（84）是流道内有品状排列的障碍使得制冷剂作交叉地流动以及交叉流动的流体会相互碰撞，（86）是流道内填充交叉网状的物体使制冷剂作立体交叉地流动（不是呈毛细的渗流），主要是利用制冷剂曲折的、交叉的流动达到阻流的目的，在流道内的制冷剂流动截面一般比现在使用的毛细管的可流动截面可以大几倍以上，能很好地防止制冷剂因有杂物或结冰而堵塞的现象又达到在特定的或某范围变化的压力时控制在设定的流量要求，同时，选择特定的压力和曲折、交叉阻流方式的流道的阻流系数是固定的，一般压力增高时阻流系数会增加，如果制冷制热器的蒸发器和冷凝器的压力差固定以及制冷剂流量固定，选择适合的阻流系数×流道长度即可；如果制冷制热器的蒸发器和冷凝器的压力差变化不大以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.蒸发器和冷凝器制冷制热的减小能量消耗方法，其特征在于，包括毛细管或阻流器以及冷凝器和蒸发器内制冷剂只在（流）管道或翅片水平、从上向下倾斜或垂直流动；；其特征在于，还可以包括压缩机、制冷剂（雪种）量调节器、杂质分离器、冷凝水升温器、在低温环境所使用制热器的蒸发器连接低温太阳能保温热交换器吸收太阳光的热能、制冷器的冷凝器连接低温流动水源散热器释放热能到流动水源中。

【技术特征摘要】
1.蒸发器和冷凝器制冷制热的减小能量消耗方法，其特征在于，包括毛细管或阻流器以及冷凝器和蒸发器内制冷剂只在（流）管道或翅片水平、从上向下倾斜或垂直流动；；其特征在于，还可以包括压缩机、制冷剂（雪种）量调节器、杂质分离器、冷凝水升温器、在低温环境所使用制热器的蒸发器连接低温太阳能保温热交换器吸收太阳光的热能、制冷器的冷凝器连接低温流动水源散热器释放热能到流动水源中。2.根据权利要求1所述的蒸发器和冷凝器制冷制热的减小能量消耗方法，其特征在于，所述的阻流器是以模具成型再结合成一层或多层较长的、均匀分布的旋绕流道，流道内有使制冷剂在流道内作接近或等于180度的曲折弯曲流动（81、83、85）、有品状排列凹凸或有交叉网状的填充物使制冷剂在流道内作交叉和碰撞地流动（84、86）形成制冷剂的流动截面积比毛细管大又有较大的阻流系数，以及制冷剂流动的流道表面可以有许多的小凹凸增加阻流系数，得到阻流器中制冷剂曲折的、交叉的在有较多小凹凸表面的流道中流动代替毛细管的毛细流动，根据冷凝器和蒸发器的压力差和压力差的变化范围选择流道内形状得到合适的阻流系数×长度的值，使制冷剂在阻流器的曲折、交叉流动有合适的流量。3.根据权利要求2所述的蒸发器和冷凝器制冷制热的减小能量消耗方法，其特征在于，所述的阻流器在阻流器中加有一个穿过多层流道的可调节流动量的开关在流道的多处同时调节流量、有多个进出口形成不同的流道长度以适应不同的压力和流量段要求、或以模具成型再结合成的流道中的成型件是由可相对移动的两部分组合成一层或多层中的每一层流道，所述的两部分成型件可以相对移动调节流道的截面积，使流道中的制冷剂的流动量根据两侧连接的冷凝器和蒸发器的压力和流量要求进行调节；其特征在于，可以在所述的阻流器外加有制冷剂进出口的外壳作密封和保护。4.根据权利要求1所述的蒸发器和冷凝器制冷制热的减小能量消耗方法，其特征在于，在冷凝器和蒸发器内制冷剂只在（流）管道或翅片水平、从上向下倾斜或垂直流动中，所述的（流）管道是除了制冷剂与液体进行热交换的管中管配合或一条管道与另外多条（流）管道的外表面紧贴配合中可以有制冷剂在一条（流）管道内或一条管道外配合的分支翅片中流动之外，其他的配合是制冷剂在2条以上的并列（流）管道内或一条管道外配合的分支翅片中流动。5.根据权利要求1所述的蒸发器和冷凝器制冷制热的减小能量消耗方法，其特征在于，所述的制冷剂只在并列的（流）管道或翅片水平流动的冷凝器和蒸发器，是包括制冷剂在水平的S形管道（053）或饼状螺旋的管道（066）中流动以及在水平的S形管道（053）或饼状螺旋的管道（066）内的翅片流动；所述的在水平的S形管道（053）或饼状螺旋的管道（066）内的翅片是包括在冷凝器中没有侧向倾斜使液体制冷剂只沿着管道延伸方向流动的翅片和中间凸起或有凹凸使液体制冷剂在沿着管道延伸方向流动的同时也从中间流动到另侧是相热交换流体的管道壁的翅片，在蒸发器中是没有侧向倾斜使液体制冷剂只沿着管道延伸方向流动的翅片。6.根据权利要求5所述的蒸发器和冷凝器制冷制热的减小能量消耗方法，其特征在于，在水平的S形管道（053）或饼状螺旋的管道（066）内的翅片流动当中所述的翅片包括由两半翅片以弹性组合在一起再放入管道内的翅片（025、037、039）。7.根据权利要求1所述的蒸发器和冷凝器制冷制热的减小能量消耗方法，其特征在于，所述的制冷剂只在（流）管道或翅片从上向下倾斜流动，是包括在倾斜放置的直线、弯曲的（流）管道或（流）管道内外的翅片从上向下倾斜流动；所述的倾斜放置的弯曲的（流）管道或（流）管道内外的翅片包括直线的倾斜（41）、小于90度的弯曲（43）、由水平直线段和有从上到下回折弯曲构成的S形（52）、筒状螺旋形的（64、65、064、065）、饼状螺旋形的（061）的（流）管道或翅片。8.根据权利要求7所述的蒸发器和冷凝器制冷制热的减小能量消耗方法，其特征在于，所述的制冷剂只在（流）管道内外的翅片从上向下倾斜流动，是包括没有侧向倾斜和从上到下侧向倾斜到管道壁的翅片，使液体制冷剂只沿着管道延伸方向流动的翅片或使液体制冷剂在沿着管道延伸方向流动的同时也侧向流动到管道壁的翅片；所述的使液体制冷剂在沿着管道延伸方向流动的同时也侧向流动到管道壁的翅片，是在冷凝器中的制冷剂所流动的翅片有凹凸或有从上到下侧向倾斜到管道壁使凝结成液体的制冷剂在从上向下流动的过程中也有从翅片表面倾斜流动到另侧是相热交换流体的管道壁（40、041），在蒸发器是制冷剂所流动的翅片有凹凸或有从管道壁向下倾斜到翅片使液体制冷剂在沿着另侧是相热交换流体的管道壁从上向下流动的过程中也有分配到翅片表面流动（39、043）。9.根据权利要求1所述的蒸发器和冷凝器制冷制热的减小能量消耗方法，其特征在于，所述的制冷剂在垂直放置的（流）管道或（流）管道内外的翅片从上向下流动的冷凝器和蒸发器是制冷剂在从上到下垂直的（流）管道或在垂直的（流）管道内、外表面有上到下垂直的翅片只从上向下流动；其特征在于，所述的在垂直或接近垂直的（流）管道内、外表面有上到下垂直的翅片在横截面上可以是包括平行、放射、星形等任何的角度、分支。10.根据权利要求9所述的蒸发器和冷凝器制冷制热的减小能量消耗方法，其特征在于，所述的（流）管道内外的翅片在冷凝器中包括凝结成液体的制冷剂只从上向下流动和翅片有凹凸（40）使液体制冷剂沿着翅片表面从上向下流动的过程中也侧向流动到另侧是相热交换流体的管道壁，在蒸发器中包括使液体的制冷剂只从上向下流动和翅片有凹凸（39）使液体制冷剂沿着翅片表面从上向下流动的同时也有从另侧是相热交换流体的管道壁侧向分配流动到翅片表面。11.根据权利要求4、5、6、7、8、9、10所述的蒸发器和冷凝器制冷制热的减小能量消耗方法，其特征在于，在冷凝器和蒸发器中所述的管道、流道以及（流）管道内外的翅片之间的配合包括管中管的配合、（流）管道与另外管道外表面紧贴的配合以及管道外面结合翅片的配合；所述的管中管的配合包括（流）管道内有一条或多条管道（38）以及（流）管道内有多层管道（37）的配合；所述的（流）管道与另外管道外表面紧贴的配合包括管道与加工组合而成的流道（017）的外表面紧贴、在管道的横截面上两种流体的管道均匀间隔排列的外表面紧贴在一起的配合（013）以及在管道的横截面上是一种流体的管道截面数量少而另一种流体管道截面的数量多的外表面紧贴在一起的配合（011）；所述的管道外面结合翅片的配合S形管道穿过翅片的配合（052、053）、管道分支出平行翅片的配合（61、66、016、027、048、046与051）以及管道有放射分支而放射分支之间有平行翅片的配合（70、023），配合整体外面的形状是圆形或方形；所述的管道分支出平行翅片的配合（61）是薄片状的翅片有管道的排列和外表面形状的凹槽，有多片（61）的翅片凹槽紧贴叠加，从两侧结合形成多片相平行的翅片分布在管道周围；所述的管道分支出平行翅片的配合（66）是薄片状的几片平行翅片结合在包裹管道外表面接近一半的材料上，几片平行翅片和包裹管道外表面材料的结合从两侧包裹管道形成多片相平行的翅片分布在管道周围；所述的管道分支出平行翅片的配合（016、027、048）是用模具成型为内部有管道形状而外部是向两侧外延伸出为每侧相平行的翅片（027），或用模具成型为在两翼的有内部接近一半管道截面形状的包裹管道外表面的部分和向一侧分支出相平行的翅片（016、048）再从两侧包裹管道外表面；所述的管道分支出平行翅片的配合（046与051）是由多片相平行的薄翅片（046）结合在两侧有翼而内部是接近一半管道截面形状的包裹管道外表面的中间材料部分（051），或者薄翅片（46）曲折地弯曲成整体基本平行的形状再结合在两侧有翼而内部是接近一半管道截面形状的包裹管道外表面的中间材料部分（051），两组中间材料（015）与平行翅片（046）的结合体从两侧结合在管道的外表面，形成平行翅片（046）从中间材料（051）向两侧分支共同包裹在管道外；所述的管道有放射分支而放射分支之间有平行翅片的配合（70、023）包括用模具成型为内部有管道形状和多片向外呈放射的翅片状而每两片放射翅片之间是向两外延伸出相平行的翅片（023），（70）是以模具成型有接近一半管道截面形状的包裹管道外表面的中间材料部分、放射出3片以上的翅片，每两片放射翅片之间是也一起以模具成型或以薄片状的翅片结合在中间材料和放射翅片上。12.根据权利要求11所述的蒸发器和冷凝器制冷制热的减小能量消耗方法，其特征在于，所述的管道内增加有两组弹性组合在一起相平行的翅片（025、037、039与047）放入管道内紧贴在管道内表面，或有弯曲成为星形翅片（030、036、049）放入管道内有半径扩大的弹力紧贴在管道内表面。13.根据权利要求11所述的蒸发器和冷凝器制冷制热的减小能量消耗方法，其特征在于，所述的（流）管道外表面增加翅片的配合（70、016、027、048、046）的外面加有外壳，所述的外壳包括作为管中管的配合（34）或作为多个（流）管道与外翅片组合在一起时的隔离定位。14.根据权利要求11所述的蒸发器和冷凝器制冷制热的减小能量消耗方法，其特征在于，所述的（流）管道内有多层管道（37）配合的夹层中加有星形翅片（026、034、035）；所述的翅片（026）是分两组薄翅片弯曲为星形放入夹层的管道内，一组星形翅片弹力紧贴在大半径管道的内表面、另一组星形翅片弹力紧贴在小管道的外表面；所述的（034）薄翅片弯曲成为星形放入夹层管道内弹力紧贴管道的外表面；所述的035）是薄翅片（弯曲成为星形以及中间有弯曲部分，受外力作用内半径扩大、外半径缩小放入夹层的管道内，释放后星形翅片（035）弹力紧贴内、外的管道壁。15.根据权利要求11、12、13、14所述的蒸发器和冷凝器制冷制热的减小能量消耗方法，其特征在于，所述的（流）管道与另外流体管道的外表面紧贴、薄翅片与中间材料的结合、薄翅片与放射翅片的结合、中间材料与管道表面的结合以及薄翅片与管道内外表面的受弹力紧贴可以用低温金属焊接在一起，是先将有相结合或紧贴的一侧表面加温浸焊一层较薄的低温金属材料，在相结合或紧贴的另一侧表面也加上助焊剂，将相结合的流道、管道、薄翅片、放射翅片结合在一起加温熔化低温金属，低温金属降温固化后使将相结合的（流）管道与另外流体管道的外表面、管道与中间材料、薄翅片与中间材料或还有放射翅片焊接固定结合在一起。16.根据权利要求11、12、13、14所述的蒸发器和冷凝器制冷制热的减小能量消耗方法，其特征在于，所述的薄翅片与中间材料的结合、薄翅片与放射翅片的结合、中间材料与管道表面的结合还包括用压铸...

【专利技术属性】
技术研发人员：何家密，
申请(专利权)人：何家密，
类型：发明
国别省市：广西,45