本发明专利技术公开了一种发动机与热泵双功能模式的回热式装置及运行方法，回热式装置包括气缸、活塞、排出器以及依次相连的低温腔、低温换热器、高温换热器和高温腔，活塞、排出器、低温腔和高温腔位于所述气缸内，活塞的扫气容积构成压缩腔，发动机与热泵双功能模式的回热式装置还包括控制阀组件，所述控制阀组件用于控制所述压缩腔与所述低温腔的连通与断开以及所述压缩腔与所述高温腔的连通与断开。其运行方法：当运行在发动机模式时，所述控制阀组件连通所述压缩腔与所述低温腔，并且断开所述压缩腔与所述高温腔之间的连通；当运行在热泵模式时，所述控制阀组件断开所述压缩腔与所述低温腔之间的连通，并且连通所述压缩腔与所述高温腔。腔。腔。
【技术实现步骤摘要】
一种发动机与热泵双功能模式的回热式装置及运行方法
[0001]本专利技术涉及发动机与热泵领域，尤其涉及一种发动机与热泵双功能模式的回热式装置及运行方法。
技术介绍
[0002]发动机与热泵都涉及压缩与膨胀，而回热式装置通过活塞的往复运动实现工质压缩与膨胀，因此，回热式发动机装置与回热式热泵装置具有结构简单、运行效率高等优点。
[0003]回热式发动机装置与回热式热泵装置具有相似的结构，都具有低温腔、低温换热器、高温换热器、高温腔、排出器和活塞等部件，因此，回热式装置既可以发动机模式运行，也可以热泵模式运行。
[0004]然而，对于回热式发动机装置，由于从高温热源吸取的热量一部分用于做功，一部分通过废热排出，即从高温换热器吸取的热量，一部分用于做功，一部分通过低温换热器排出，因此，高温换热器换热能力大于低温换热器换热能力。然而，当回热式发动机装置运行在热泵模式时，此时回热式发动机模式中的高温换热器实际上是回热式热泵模式中的低温换热器，回热式发动机模式中的低温换热器实际上是回热式热泵模式中的高温换热器，由于热泵模式中低温换热器散热量大于高温换热器吸热量，因此，回热式热泵模式中的低温换热器存在换热能力过剩、高温换热器存在换热能力不足的问题。同样的，基于热泵模式设计的回热式热泵装置，运行在发动机模式时，也会存在发动机模式中一个换热器换热能力不足、另一个换热器换热能力过剩的问题。虽然各换热器可以基于满足发动机与热泵模式中最大换热能力来设计，但是这样会造成发动机与热泵模式中至少有一个换热器存在换热能力过剩问题，从而增加死体积、流阻等，进而降低发动机与热泵的性能，因此，目前的回热式装置很难同时实现高效率的发动机与热泵双运行模式。
技术实现思路
[0005]本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种膨胀腔可改变，从而实现换热器换热能力的精准匹配，具有高效率的发动机与热泵双功能模式的回热式装置。
[0006]本专利技术进一步提供一种上述发动机与热泵双功能模式的回热式装置的运行方法。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]一种发动机与热泵双功能模式的回热式装置，包括气缸、活塞、排出器以及依次相连的低温腔、低温换热器、高温换热器和高温腔，所述活塞、所述排出器、所述低温腔和所述高温腔位于所述气缸内，所述活塞的扫气容积构成压缩腔，发动机与热泵双功能模式的回热式装置还包括控制阀组件，所述控制阀组件用于控制所述压缩腔与所述低温腔的连通与断开以及所述压缩腔与所述高温腔的连通与断开。
[0009]作为上述技术方案的进一步改进：所述低温换热器与所述高温换热器之间设有回热器。
[0010]作为上述技术方案的进一步改进：所述低温换热器与所述高温换热器都具有液体
传热媒介流道。
[0011]作为上述技术方案的进一步改进：发动机与热泵双功能模式的回热式装置还包括用于控制所述排出器与所述活塞之间相位的传动机构，所述排出器和所述活塞连接于所述传动机构。
[0012]作为上述技术方案的进一步改进：当运行在发动机模式时，所述高温腔为膨胀腔，当运行在热泵模式时，所述低温腔为膨胀腔；所述膨胀腔的相位领先于所述压缩腔60
°
～150
°
。
[0013]作为上述技术方案的进一步改进：发动机与热泵双功能模式的回热式装置还包括发电机与驱动电机一体机，所述活塞与所述发电机与驱动电机一体机连接；
[0014]或，还包括发电机和驱动电机，所述活塞分别与所述发电机和所述驱动电机连接。
[0015]作为上述技术方案的进一步改进：所述压缩腔与所述低温腔之间设有第一连接管，所述压缩腔与所述高温腔之间设有第二连接管，所述控制阀组件包括设于所述第一连接管上的第一控制阀和设于所述第二连接管上的第二控制阀。
[0016]作为上述技术方案的进一步改进：相同温差下所述高温换热器的换热能力≥1.1倍所述低温换热器的换热能力。
[0017]一种上述的发动机与热泵双功能模式的回热式装置的运行方法，
[0018]当运行在发动机模式时，所述控制阀组件连通所述压缩腔与所述低温腔，并且断开所述压缩腔与所述高温腔之间的连通；
[0019]当运行在热泵模式时，所述控制阀组件断开所述压缩腔与所述低温腔之间的连通，并且连通所述压缩腔与所述高温腔。
[0020]作为上述技术方案的进一步改进：
[0021]当运行在发动机模式时，所述传动机构正转，当运行在热泵模式时，所述传动机构反转；
[0022]或，当运行在发动机模式时，所述传动机构反转，当运行在热泵模式时，所述传动机构正转。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术公开的发动机与热泵双功能模式的回热式装置回热式装置，包括气缸、排出器、活塞以及依次相连的低温腔、低温换热器、高温换热器和高温腔，排出器、活塞、低温腔和高温腔位于气缸内，活塞的扫气容积为压缩腔，还包括控制阀组件，控制阀组件控制压缩腔与低温腔的连通与断开以及压缩腔与高温腔的连通与断开。因此，通过控制阀组件可实现回热式装置膨胀腔与压缩腔的交换，从而使高温换热器和低温换热器在发动机与热泵模式中同样进行交换，最终实现高效率。
[0024]本专利技术公开的回热式装置的运行方法，通过控制压缩腔与高温腔、低温腔的连通与断开，可改变低温腔或高温腔的功能，进而实现相应换热器的精准匹配，易于实现，并可实现高效率。
附图说明
[0025]图1是本专利技术发动机与热泵双功能模式的回热式装置的结构示意图。
[0026]图中各标号表示：1、气缸；2、低温腔；3、低温换热器；4、回热器；5、高温换热器；61、第一连接管；62、第二连接管；7、高温腔；8、控制阀组件；81、第一控制阀；82、第二控制阀；9、
传动机构；10、活塞；11、压缩腔；12、排出器；13、发电机与驱动电机一体机。
具体实施方式
[0027]在本申请的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
[0028]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0029]在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“装配”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种发动机与热泵双功能模式的回热式装置，包括气缸(1)、活塞(10)、排出器(12)以及依次相连的低温腔(2)、低温换热器(3)、高温换热器(5)和高温腔(7)，所述活塞(10)、所述排出器(12)、所述低温腔(2)和所述高温腔(7)位于所述气缸(1)内，所述活塞(10)的扫气容积构成压缩腔(11)，其特征在于：发动机与热泵双功能模式的回热式装置还包括控制阀组件(8)，所述控制阀组件(8)用于控制所述压缩腔(11)与所述低温腔(2)的连通与断开以及所述压缩腔(11)与所述高温腔(7)的连通与断开。2.根据权利要求1所述的发动机与热泵双功能模式的回热式装置，其特征在于：所述低温换热器(3)与所述高温换热器(5)之间设有回热器(4)。3.根据权利要求2所述的发动机与热泵双功能模式的回热式装置，其特征在于：所述低温换热器(3)与所述高温换热器(5)都具有液体传热媒介流道。4.根据权利要求1所述的发动机与热泵双功能模式的回热式装置，其特征在于：还包括用于控制所述排出器(12)与所述活塞(10)之间相位的传动机构(9)，所述排出器(12)和所述活塞(10)连接于所述传动机构(9)。5.根据权利要求4所述的发动机与热泵双功能模式的回热式装置，其特征在于：当运行在发动机模式时，所述高温腔(7)为膨胀腔，当运行在热泵模式时，所述低温腔(2)为膨胀腔；所述膨胀腔的相位领先于所述压缩腔(11)60
°
～150
°
。6.根据权利要求4所述的发动机与热泵双功能模式的回热式装置，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗宝军，孙嘉晨，陈映彤，刘凯，向泉玮，苏晓雪，刘敬平，付建勤，
申请(专利权)人：湖南大学重庆研究院，
类型：发明
国别省市：
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