[發(fā)明專利]一種壓縮空氣制冷及制備熱水裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610227279.6
• 申請(qǐng)日: 2016-04-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105698434A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 薛興;韋鳳蘭;李圣;王鳳娟;魏德強(qiáng);王榮;李新凱;鐘盛;高浩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 桂林電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): F25B29/00
• 分類號(hào): F25B29/00;F25B9/10
• 代理公司: 南寧東智知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 45117
• 代理人: 巢雄輝;汪治興

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于制冷技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種壓縮空氣制冷及制備熱水裝置。

背景技術(shù)

空調(diào)制冷系統(tǒng)一般都是采用蒸汽壓縮式制冷技術(shù)，其蒸汽壓縮制冷機(jī)以完全消耗電力為代價(jià)，使用的氟利昂制冷劑不僅價(jià)格昂貴而且對(duì)大氣臭氧層有破壞作用，無(wú)法滿足工質(zhì)環(huán)保要求，在國(guó)際公約上已被限制使用，雖然專家們?cè)诜e極研究氟利昂制冷劑替代物，有部分替代物具有毒性和爆炸性，對(duì)人類的生活有著不可預(yù)知的危害。通常家用空調(diào)室外換熱器采用風(fēng)冷形式，冷卻風(fēng)吸熱后直接排出室外，既浪費(fèi)能源又會(huì)使周圍大氣環(huán)境溫度升高。

利用壓縮空氣制冷的主要優(yōu)點(diǎn)是：空氣作制冷劑安全可靠，獲取便利，不存在制冷劑購(gòu)買、存儲(chǔ)及污染物處理等中間環(huán)節(jié)，而且設(shè)備質(zhì)量小，調(diào)節(jié)和控制方便，檢修和維護(hù)的工作量小。工質(zhì)空氣既是制冷劑又是載冷劑，可直接輸入到房間來(lái)吸收余熱余濕，使房間通風(fēng)和制冷由同一系統(tǒng)完成。并且換熱器排出的廢熱可通過(guò)冷卻水來(lái)回收利用。

目前市場(chǎng)上關(guān)于空氣制冷采用空氣壓縮機(jī)以及膨脹機(jī)都是單獨(dú)運(yùn)行的，且空氣壓縮機(jī)只進(jìn)行一級(jí)壓縮，沒(méi)有進(jìn)行多級(jí)壓縮，這種制冷系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)制冷效率低，耗電。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種壓縮空氣制冷及提供熱水的裝置，以解決現(xiàn)有家用空調(diào)制冷裝置存在的諸多缺陷的同時(shí)充分利用能量，為日常生活提供生活熱水。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種壓縮空氣制冷及制備熱水裝置，包括電動(dòng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)組、室外換熱器、集水箱、透平膨脹機(jī)，所述空氣壓縮機(jī)組包括一級(jí)空氣壓縮機(jī)和后級(jí)空氣壓縮機(jī)，所述電動(dòng)機(jī)與一級(jí)空氣壓縮機(jī)連接，所述后級(jí)空氣壓縮機(jī)與室外換熱器連接，所述室外換熱器分別與集水箱和透平膨脹機(jī)連接，所述后級(jí)空氣壓縮機(jī)與透平膨脹機(jī)同軸連接，所述透平膨脹機(jī)帶動(dòng)后級(jí)空氣壓縮機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。

進(jìn)一步的，所述后級(jí)空氣壓縮機(jī)與透平膨脹機(jī)通過(guò)空氣靜壓軸承同軸連接。

所述后級(jí)空氣壓縮機(jī)是指在工作流程順序上位于一級(jí)空氣壓縮機(jī)之后的后的多級(jí)空氣壓縮機(jī)，如二級(jí)空氣壓縮機(jī)、三級(jí)空氣壓縮機(jī)等。后級(jí)空氣壓縮機(jī)的每一級(jí)空氣壓縮機(jī)各與一臺(tái)透平膨脹機(jī)通過(guò)空氣靜壓軸承同軸連接。

進(jìn)一步的，所述空氣壓縮機(jī)組為2-5級(jí)。

進(jìn)一步的，還包括水分離器，所述水分離器與透平膨脹機(jī)連接。

上述方案中，其工作原理為：高速電機(jī)驅(qū)動(dòng)一級(jí)空氣壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，空氣被空氣壓縮機(jī)組吸入并壓縮成高溫高壓氣體，高溫高壓氣體再進(jìn)入由透平膨脹機(jī)膨脹功驅(qū)動(dòng)的后級(jí)壓縮機(jī)進(jìn)一步壓縮,排出的高溫高壓空氣在室外換熱器內(nèi)將熱量傳給冷卻水，高溫高壓空氣溫度降低，冷卻水溫度升高并被收集在水箱中供生活使用，在換熱器降溫后的高壓中溫空氣再進(jìn)入透平膨脹機(jī)絕熱膨脹做功消耗空氣本身的內(nèi)能，溫度降低到制冷溫度，壓力降到大氣壓力，由水分離器除水后直接送入房間吸收室內(nèi)熱量，使室內(nèi)溫度逐漸降低達(dá)到制冷目的。

綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

（1）直接采用空氣作制冷劑，減少或避免了對(duì)大氣環(huán)境的破壞，利于節(jié)能減排。

（2）因壓縮空氣在透平膨脹機(jī)中絕熱膨脹做功，利用與膨脹機(jī)同軸的空氣壓縮機(jī)組的后級(jí)空氣壓縮機(jī)回收膨脹功作為其動(dòng)力來(lái)源。膨脹機(jī)葉輪的高速旋轉(zhuǎn)可以帶動(dòng)后級(jí)壓縮機(jī)高速旋轉(zhuǎn)，就可以獲得系統(tǒng)所需的壓縮空氣，有效減少了電機(jī)負(fù)荷及功耗，提高制冷效率，且不存在啟動(dòng)電流大的問(wèn)題，可保護(hù)電機(jī)。

（3）后級(jí)壓縮機(jī)與透平膨脹機(jī)采用靜壓空氣軸承作為主軸承連接，通過(guò)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中軸承腔內(nèi)導(dǎo)入壓縮空氣，使主軸懸浮在壓縮空氣中，主軸轉(zhuǎn)速可在50000-100000r/min,從而可使得空氣在后級(jí)壓縮機(jī)內(nèi)高效離心式壓縮，由于是空氣軸承，空氣的粘度比潤(rùn)滑油小得多，因此采用空氣軸承產(chǎn)生的摩擦熱很小，相應(yīng)的功率損失也少，并且透平膨脹機(jī)體積小、重量輕、效率高、噪音小、節(jié)能省電、操作方便、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)、無(wú)油污染等，從而得到廣泛應(yīng)用。

（4）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，由于制冷劑是空氣，連接方便，不需要擔(dān)心系統(tǒng)制冷劑泄露和污染環(huán)境等問(wèn)題。

（5）冷卻換熱器內(nèi)壓縮空氣用的自來(lái)水在被高溫?zé)峥諝饧訜岷螅占谒渲泄┥钍褂谩?

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1-一級(jí)空氣壓縮機(jī)；2-后級(jí)空氣壓縮機(jī)；3-室外換熱器；4-透平膨脹機(jī)；5-水分離器；6-電動(dòng)機(jī)；7-集水箱；8-房間；9-空氣靜壓軸承。

具體實(shí)施方式