本发明专利技术公开了一种太阳能压缩机和泵，具有一槽状的抛物线反射器，用以在制冷剂通过系统时加热一管道中的制冷剂。压缩机、泵组合包括一覆盖反射器的透镜，透镜隔热、保护反射器不受各种污染物影响，同时增加进入反射器的太阳能的强度。反射器将太阳能转换成热能，当制冷剂通过反射器时使制冷剂过热，减少或消除了系统为获得所需过热阶段而必须作的机械功的量。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】太阳能压缩机/泵组合
技术介绍
人们早已认识到太阳能提供了可用于很多不同应用的一种清洁、高效、廉价和可再生的能源。一旦太阳能可以被有效地利用，可以相信它能满足未来世界的能源需求。这导致了对太阳能及其转化利用的大量研究和投资，例如通过太阳能电池转化成电能，以用于加热应用的太阳能热水和空间加热器形式转化成热能，以及可以用于住宅和商业大厦供能的能量贮存。然而，对于将太阳能用于冷却系统的研究则很少。本专利技术希望在现有技术的基础上提供重大的进步，以将太阳的热量转换到一种可以提供冷却而非其它应用的系统中。机械冷却系统已被本领域所公知。在一个使用基础的蒸汽压缩循环的制冷系统中，当低温的制冷剂例如氟里昂以液体和蒸汽的混合物形式进入蒸发器并被输入热量完全气化时，在蒸发器处即获得冷却。系统中其余的部分则试图回收制冷剂，并将其恢复到可以被再次用于提供冷却的状态。离开蒸发器的处于饱和或轻微过热状态的蒸汽进入压缩机，压缩机提高制冷剂的压力以及相应的温度。高压的热的制冷剂进入冷凝热交换器，用周围的空气或水将制冷剂冷却到接近完全冷凝成液体前的饱和温度。此后高压液体被节流至较低的压力，这使得部分制冷剂气化而同时温度下降。留下的低温液体可以产生有用的制冷。附图1描述了一个典型的单级蒸汽压缩系统。典型的系统具有四个主要部件一蒸发器10，一压缩机20，一冷凝器30，以及一膨胀阀40 (也被称为节流阀)。循环的热力学状态为饱和蒸汽状态的制冷剂进入压缩机，被压缩至一较高的压力，也导致较高的温度。热的被压缩的蒸汽此时处于过热蒸汽的热力学状态，具有可以通常可用冷却水或冷却空气冷凝的温度和压力。该热蒸汽被导向至冷凝器，并在此通过流经一盘管或管束被在盘管或管束外流动的冷却水或冷却空气冷却而冷凝成液体。循环的制冷剂就是在这里从系统中排出热量的，排出的热量则被水或空气(任何一种存在的情况)带走。冷凝的液体制冷剂，处于饱和液体这一热力学状态，接着被导向通过一膨胀阀并经此压力急剧下降。降压导致了部分液体制冷剂的绝热闪蒸蒸发。绝热闪蒸蒸发的自动制冷效果降低了液体和蒸汽混合的制冷剂的温度，使其比待制冷的封闭空间的温度更低。冷的混合物此后被导向至蒸发器中的盘管或管束内。可以使用一风扇以使封闭空间中的暖空气被循环流经带有冷的液体和蒸汽混合的制冷剂的盘管或管束外周。暖空气使冷的制冷剂混合物中的液体部分被蒸发。同时，循环空气被冷却，由此将封闭空间的温度降低至需要的温度。循环的制冷剂在蒸发器处吸收并带走热量，热量此后则在冷凝器处被排出并由冷凝器中使用的水或空气转移至别处。为了完成制冷循环，离开蒸发器的制冷剂蒸汽再次成为饱和蒸汽并回到压缩机。蒸汽压缩制冷系统中主要的能源输入是驱动压缩机的机械动力。压缩机的最小功率如方程式(I)所示。由于制冷剂蒸汽的体积V较大，压缩机的功率需求较大。此外操作风扇或泵以驱动外部流体也需要额外的功率。二《 J VdP (I)。对于蒸汽压缩制冷系统的重要的考虑因素是它的能效比(C0P)，定义为制冷量和总电能需求的比率。一个提供制冷温度为-10°C (14T)同时向30°C (86 T)温度排热的系统的COP大约是3。当将驱动外部流体的电力需求计算在能效比中时，系统的COP会比该水平减小。如果能量需求可以由太阳能提供，或者至少是能量需求中的大部分由太阳能供应，COP将会引人注目地增加并极大地改进系统的效率和成本。本专利技术采用一种可以替代现有压缩机或者与现有压缩机共用在一个冷却系统中以增加制冷和减小成本的太阳能压缩机来直接改进现有冷却系统的效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种太阳能压缩机和泵，能够用于例如改进一现有的冷却系统，通过使用太阳能为制冷剂提供动力作为部分或者代替一个传统的机械压缩系统。当制冷剂离开蒸发器或热交换器时，一太阳能反射器利用太阳能加热一穿过反射器的管道，以减少或消除现有机械压缩机的能量需求。在许多实例中，太阳能压缩机可以完全实现机械压缩机的目的，消除系统消耗的主要能量。为了提升本专利技术的能量效率，一可选的联用热交换器或者一能源管理系统可以显著增加系统的C0P。附图说明图1是现有技术中一种制冷循环的原理 图2是在图1中加入本专利技术的太阳能压缩机和泵后的制冷循环的原理 图3是本专利技术的太阳能压缩机的透视 图4是图3中反射器沿线4-4的剖视 图5是能够用于根据太阳的位置使反射器倾斜到最佳位置的齿轮系统； 图6是反射器的一种替代实施例，反射器的每一端组装有一轴流泵。具体实施例方式本专利技术提供一种采用蒸汽压缩循环制冷方式的太阳能驱动的制冷系统。其热动力循环可以是例如兰金循环，其中流体通过与一被太阳能收集器加热的流体的热交换在一被提高的压力下蒸发。附图2示例了此前讨论的基础的制冷系统，但是加入了与现有的主压缩机20并行或者绕行的本专利技术的太阳能压缩机50。在一些例子中，太阳能压缩机替代机械压缩机20，而在另一些例子中，它作为第二能源起辅助作用。本专利技术的效果之一是它可以容易地改造现有的制冷系统而令人注目地改进效率并降低运作成本，而不需要重新设计旧系统或者建立新系统。本专利技术也提供一种可选的联用热交换器75，安装在太阳能压缩机50之后，用以补偿或利用制冷剂在流出太阳能压缩机时的过量的热量。即，在某些情况下制冷剂被加热到超出系统需求而多余的热量可以被用于许多目的，例如作为民用或商用水的加热器，加热泳池或浴场，用作蒸汽发生器以发电，以及类似的用途。本领域公知有各种不同的联用热交换器，为简要在此省略它们的具体描述。太阳能压缩机50也可以连接至一采用与主循环不同的制冷剂的第二热交换器72。如果选用的第二制冷剂相比主循环的第一制冷剂沸点更低，可以从系统获得更多的热量用以增加输出或系统的效率。如附图3和4所示，本专利技术优选使用一抛物线型的槽状反射器60以加热一中心设置的载有制冷剂的管65。反射器60安装连接载有来自蒸发器10的处于饱和蒸汽状态的制冷剂的管65，管道穿过反射器的焦点。从附图4可见，太阳光束100以平行方式进入反射器而反射器60的弯曲面将光线反射至管65。由于制冷剂穿过反射器，能量被传送至管道65提高了管道的温度，进而提高了穿过管道的制冷剂的温度，管道上可以覆盖吸能材料以进一步增加传热。随着制冷剂温度的提高，压力也增加，直至蒸汽过热。这是制冷剂离开机械压缩机时的状态，即过热状态，但是在此情形下没有机械能被用于转换制冷剂。这样，作为制冷循环的部分，在制冷剂被导向至冷凝器30前，机械压缩机可以被旁路掉，或者，只需要作极少的功或不需要作功。当蒸汽过热的程度超出系统需求时，联用热交换器75抽取部分多余热量并将该热量用作如上文讨论过的那些目的。反射器60的弯曲面可以是抛物线，半圆或者一些可以将太阳光线聚集至管65上的变形。管65优选铜管，其上涂覆有黑色吸能材料以增加制冷剂的热交换。管65沿着太阳光线相交的焦点设置(参见附图4)，从而有效地将最多的热量导向管道进而被制冷剂吸收。温度可轻易达到华氏数百度，从而使制冷剂过热。反射器的内表面70也可以涂覆一高反射材料以进一步增强反射器加热管65的能力。涂层可以是金属的或者其它高反射物质。为进一步增强太阳光束100，以反射器盖的形式构成的放大透镜55可以被放置在反射器的上表面，透镜使太阳光束通过的同时增加阳光加热管本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.03.10 US 12/721,1841.一种用于热能回收系统的太阳能压缩机，包括 一管道，用于运载第一制冷剂通过该压缩机； 一反射器，用于引导入射太阳光进入反射器照射运载第一制冷剂的管道； 一位于管道上方的透镜，用于传递入射太阳光使之通过； 以及 位于压缩机第一端的一轴流泵，所述轴流泵包括位于一中心轴上的多个可动的叶片。2.根据权利要求1所述的太阳能压缩机，其特征在于还包括用于调节反射器的角度以最大化入射太阳光的强度的装置。3.根据权利要求1所述的太阳能压缩机，其特征在于还包括位于压缩机第二端的一第二轴流泵，所述第二轴流泵包括位于一中心轴上的...
【专利技术属性】
技术研发人员：克雷格·麦肯兹，
申请(专利权)人：克雷格·麦肯兹，
类型：
国别省市：
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