專利名稱：太陽能壓差制冷設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用太陽能使物體或一定范圍空間的溫度降低的設(shè)備。
利用太陽能來制冷，是人們長期的理想，現(xiàn)有的太陽能制冷設(shè)備，可分為兩類，一類是采用光電池產(chǎn)生電流，再用該電流帶動壓縮機(jī)來制冷，此法費(fèi)用高，效率低，難以得到推廣。另一類是利用太陽能直接開動吸收式制冷裝置，此法設(shè)備較龐大，還需要深井冷卻水，效率僅12%，也不易普及。
本發(fā)明的目的是，提供一種利用太陽能運(yùn)轉(zhuǎn)的制冷設(shè)備，該設(shè)備的造價(jià)低，效率高，工作可靠，太陽光越強(qiáng)烈，制冷效果越好，易于推廣和普及。
本發(fā)明設(shè)備主要由太陽能加熱器，渦輪-壓縮機(jī)組以及冷凝器、貯液桶、調(diào)節(jié)閥、蒸發(fā)器和相應(yīng)管路組成。太陽能加熱器產(chǎn)生高溫高壓的氨或氟里昂等制冷劑蒸汽，經(jīng)渦輪-壓縮機(jī)組作功和壓縮后，制冷劑蒸汽進(jìn)入冷凝器，被冷凝為液體并貯存于貯液桶內(nèi)，制冷時(shí)液態(tài)制冷劑經(jīng)調(diào)節(jié)閥進(jìn)入蒸發(fā)器，吸收被冷卻物體的熱量而蒸發(fā)，然后經(jīng)管道回流的蒸汽在冷凝器內(nèi)被高溫蒸汽預(yù)熱后，又回到太陽能加熱器，完成了制冷循環(huán)。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細(xì)的說明。
圖1是本發(fā)明的原理系統(tǒng)圖，本發(fā)明的工作原理和工作過程如圖1所示，太陽能使充滿加熱器1的作為載熱體，又是制冷劑的氨或氟里昂蒸汽的溫度升高，其壓力急劇增加，而密封渦輪3和壓縮機(jī)4的渦殼5因置于陰處，故渦殼5內(nèi)的溫度和壓力均較低，即在加熱器1內(nèi)和渦殼5內(nèi)存在著“壓差”，故將噴咀2打開后，高壓蒸汽進(jìn)入渦殼5內(nèi)，沖擊渦輪3使其旋轉(zhuǎn)，渦輪3上的連桿6帶動壓縮機(jī)活塞7作往復(fù)運(yùn)動，引起進(jìn)氣閥8和9輪流啟閉，使渦殼內(nèi)的蒸汽連續(xù)不斷地被吸入壓縮機(jī)汽缸并在活塞7兩側(cè)被壓縮和排出。由于渦殼內(nèi)的蒸汽被吸入汽缸，渦殼內(nèi)的蒸汽密度減小，壓力降低了，即保持著和加熱器內(nèi)之間的“壓差，”于是加熱器中的熱蒸汽繼續(xù)經(jīng)噴咀2噴出，帶動渦輪3旋轉(zhuǎn)，渦輪旋轉(zhuǎn)又使活塞7繼續(xù)作往復(fù)運(yùn)動并產(chǎn)生壓差，即將渦輪-壓縮機(jī)組置于陰處而產(chǎn)生壓差后，加熱器1內(nèi)的熱蒸汽可使壓差得以維持，和使活塞作連續(xù)的往復(fù)運(yùn)動。
從壓縮機(jī)汽缸排出的高溫高壓蒸汽進(jìn)入冷凝器10中，被冷凝為氨液或氟里昂液，貯存于貯液桶11，制冷時(shí)氨液或氟里昂液經(jīng)調(diào)節(jié)閥12降壓后，進(jìn)入蒸發(fā)器13，在13內(nèi)吸收被冷卻物體的熱量而汽化，這樣，被冷卻空間或物體得到冷卻。13產(chǎn)生的低溫低壓蒸汽經(jīng)回流管15在冷凝器10內(nèi)被高溫蒸汽預(yù)熱后，又被自動抽吸到太陽能加熱器進(jìn)一步加熱。
要使上述加熱-作功-制冷-加熱循環(huán)得以維持，有兩個(gè)必要條件1、熱蒸汽作功的力要大于系統(tǒng)阻力，系統(tǒng)阻力包括機(jī)械摩擦，被壓縮蒸汽的反作用力，流體的沿程摩阻和局部摩阻等。
2、經(jīng)噴咀2噴出的熱蒸汽能夠不斷地回流到加熱器1內(nèi)。
在有太陽的天氣第一個(gè)條件不難滿足，因?yàn)橹评鋭┱羝麎毫﹄S溫度上升非線性地急劇增加，有足夠的沖擊力推動渦輪。夜晚降臨后，制冷循環(huán)將逐漸停止，此時(shí)可靠載冷劑(水、鹽水等)白天蓄積的冷量維持低溫。至于第二個(gè)條件的滿足，在下面作詳細(xì)的說明。
太陽能加熱器1由匯流管16，17和加熱管18組成，在16與回流管15連接處安裝有止回閥20，如圖2所示。當(dāng)噴咀2未打開時(shí)，加熱器1內(nèi)各處的蒸汽壓力是相同的，止回閥20關(guān)閉，蒸汽不會流入或流出加熱器。當(dāng)噴咀打開后，高溫蒸汽噴出，加熱器1內(nèi)的壓力減小，當(dāng)減小到小于回流管15內(nèi)的壓力時(shí)，止回閥20打開，回流的蒸汽進(jìn)入?yún)R流管16，因16的內(nèi)徑較15大得多，故回流蒸汽的體積膨脹，其溫度和壓力降低，即止回閥20在16一側(cè)的溫度和壓力均較15一側(cè)低，故閥20保持開啟，蒸汽能夠不斷地回流到加熱器1內(nèi)，使制冷循環(huán)得以維持。
加熱管18是多根并排排列的金屬園管，其兩端與直徑較大的、一側(cè)開有與加熱管外徑相等的園孔的匯流管焊接為一體，管的外表面均涂成黑色，以便充分吸收太陽能。若采用的載熱體是F-11，F(xiàn)-12等低壓高溫制冷劑，則加熱管和匯流管均可用鋁管;如采用氨作為載熱體，因氨的飽和蒸汽壓在70℃時(shí)達(dá)38個(gè)大氣壓，故采用無縫鋼管制造加熱管和匯流管。
回流的蒸汽隨著排汽管19管端的抽吸作用，沿加熱管18向該端移動，其溫度逐漸升高，至19管端達(dá)到最高溫度和壓力時(shí)排出。止回閥20可防止加熱器溫度過高時(shí)熱蒸汽沿回流管15倒流;一旦發(fā)生倒流，閥20立即關(guān)閉，待加熱器內(nèi)的熱蒸汽排出了一部分，壓力下降時(shí)，閥20自動重新打開。
太陽能加熱器安裝于戶外露天，安裝時(shí)應(yīng)使排汽管19管端稍高于回流管15管端，以利蒸汽的回流。
太陽能加熱器1的另一種型式是將金屬管彎曲成蛇形，底部用角鋼或槽鋼加固。
與渦輪一起密封于渦殼中的壓縮機(jī)的構(gòu)造示意圖如圖3所示，它由內(nèi)徑較大的一級缸21和內(nèi)徑較小的二級缸22組成，兩缸的端部有連通管23連通，一級缸和二級缸都是雙作用缸，其活塞作反向運(yùn)動，即活塞7向右運(yùn)動時(shí)，活塞24向左運(yùn)動。壓縮機(jī)工作的過程是當(dāng)活塞7作往復(fù)運(yùn)動時(shí)，進(jìn)汽閥8和9輪流啟閉，將渦殼內(nèi)的制冷劑蒸汽連續(xù)吸入一級缸21內(nèi)，被初步壓縮后，經(jīng)連通管23和閥25、26進(jìn)入二級缸22進(jìn)一步壓縮，使制冷劑蒸汽在其壓力上升到超過冷凝器的閥值后進(jìn)入冷凝器。采用兩級壓縮的原因是，要使渦輪作功力大，就要求渦殼內(nèi)與加熱器之間的壓差大，也就要求進(jìn)汽閥和缸內(nèi)徑較大，以便吸入較多的蒸汽，產(chǎn)生較大的壓差，但內(nèi)徑增大又使缸內(nèi)壓力減小，達(dá)不到冷凝器的閥值。因此采用內(nèi)徑較大的一級缸吸入較多的蒸汽，內(nèi)徑較小的二級缸增加蒸汽的壓力。止回閥25，26的作用是防止二級缸活塞在進(jìn)行壓縮行程時(shí)蒸汽回流到一級缸內(nèi)。
一級缸活塞7和二級缸活塞24均由同一渦輪3帶動，只是它們的運(yùn)動方向相反。
在本發(fā)明設(shè)備的管路中加裝換向閥，可以在冬天使冷凝器作為蒸發(fā)器、蒸發(fā)器作為冷凝器使用，即可以作為熱泵使用，向室內(nèi)供暖。
本發(fā)明裝置也可以利用其它熱源，如熱水、蒸汽工作。
本發(fā)明的太陽能壓差制冷設(shè)備的主要裝置和工作原理即如上述。本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)是1、熱效率高。因?yàn)榛亓鞯牡蜏氐蛪赫羝墙?jīng)過冷凝器預(yù)熱后，才進(jìn)入太陽能加熱器進(jìn)一步加熱的，即本發(fā)明設(shè)備的作功介質(zhì)不僅從高溫?zé)嵩?太陽能)得到作功動力，還從低溫?zé)嵩?致冷空間)吸收能量，得到作功動力，故熱效率很高。
2、設(shè)備體積較小，運(yùn)行可靠。本發(fā)明的渦輪-壓縮機(jī)組緊湊地密封于渦殼內(nèi)，體積較小;利用成熟的現(xiàn)有加工技術(shù)，可使壓縮機(jī)工作可靠。
本發(fā)明的制冷設(shè)備僅利用太陽能即可連續(xù)工作，不會造成任何污染，且熱效率高，造價(jià)較低，因此有廣闊的用途。
本發(fā)明為小型空調(diào)裝置的普及創(chuàng)造了條件;
本發(fā)明設(shè)備可作為集中空調(diào)裝置使用以節(jié)約能源;
在缺乏電源的地點(diǎn)，如沙漠、島嶼、野外駐地等處使用本發(fā)明裝置，將給人們帶來方便。
下面舉例說明本發(fā)明的實(shí)施。
普及型太陽能壓差制冷設(shè)備，采用氨作為制冷劑，其太陽能加熱器由10根長1500、外徑80的加熱管和2根長1000、外徑120的匯流管組成，加熱管和匯流管均由壁厚為3的10號或20號冷軋無縫鋼管制造。
渦輪的直徑(葉片外緣)為160，渦輪通過連桿和活塞桿使裝有缸套的一、二級缸的活塞作往復(fù)運(yùn)動，不用曲軸。一級缸缸體長160，缸徑100，活塞行程100;二級缸缸體長160，缸徑50，活塞行程100。采用壓力式油潤滑系統(tǒng)，由渦輪帶動的齒輪油泵將潤滑油通過連桿和活塞桿中間的油路送到軸瓦、活塞等需要潤滑的部位。采用兩級干式氨油分離器以從氨蒸汽中分離出潤滑油。
上述渦輪、壓縮機(jī)和氨油分離器均密封于長560，內(nèi)徑252的園筒形渦殼內(nèi)。
冷凝器為立式，回流的低溫蒸汽從其下部進(jìn)入冷凝器內(nèi)的蛇形盤管，被高溫蒸汽預(yù)熱后，從其上部的出口回流至加熱器。采用直立管式蒸發(fā)器，該蒸發(fā)器放在需要冷卻的空間中。
上述普及型太陽能壓差制冷設(shè)備在陽光強(qiáng)烈時(shí)制冷量為3千～4千大卡/小時(shí)。


圖1是本發(fā)明的原理系統(tǒng)圖;圖2是本發(fā)明設(shè)備中的太陽能加熱器的構(gòu)造圖;圖3是本發(fā)明設(shè)備中的壓縮機(jī)組的構(gòu)造示意圖，其中1-太陽能加熱器 2-噴咀 3-渦輪 4-壓縮機(jī)5-渦殼 6-連桿 7-一級缸活塞 8，9-進(jìn)汽閥10-冷凝器 11-貯液桶 12-調(diào)節(jié)閥 13-蒸發(fā)器14-輸汽管 15-回流管 16，17-匯流管 18-加熱管
19-排汽管 20，25，26-止回閥 21-一級缸22-二級缸 23-連通管 24-二級缸活塞
權(quán)利要求
1.一種太陽能壓差制冷設(shè)備，由動力和壓縮裝置，冷凝器，貯液桶，調(diào)節(jié)閥，蒸發(fā)器和相應(yīng)管路組成，其主要特征是，本發(fā)明的動力和壓縮裝置由置于露天的太陽能加熱器1和密封于同一渦殼5中的噴咀2，渦輪3，壓縮機(jī)4組成，太陽能加熱器1由鋼管或鋁管制的、表面涂黑的匯流管16，17和加熱管18組成，16與從冷凝器10內(nèi)穿過的回流管15連接，連接處安裝有止回閥20，17與排汽管19連接，壓縮機(jī)4有一級缸21和二級缸22，兩缸的端部有連通管23連通并安裝有止回閥25，26，一級缸和二級缸均為雙作用缸，兩缸的活塞7和24均由同一渦輪帶動并作反向的往復(fù)運(yùn)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能壓差制冷設(shè)備，其特征還在于，太陽能加熱器1內(nèi)所充注的載熱體為氨或氟里昂等制冷劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能壓差制冷設(shè)備，其特征還在于，太陽能加熱器1的另一種形式是將金屬管彎曲成蛇形，其底部用角鋼或槽鋼加固。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用太陽光的熱能來制冷的設(shè)備，本發(fā)明由太陽能加熱器1、密封于同一渦殼5中的噴嘴2、渦輪3、壓縮機(jī)4及冷凝器、貯液桶、調(diào)節(jié)閥、蒸發(fā)器和相應(yīng)管路組成。本發(fā)明僅利用太陽能即可連續(xù)工作，不會造成任何污染，且熱效率高，造價(jià)較低。本發(fā)明可使小型家用空調(diào)裝置得到普及，可給在缺電地區(qū)，如沙漠、海島和野外駐地的人們帶來方便。
文檔編號F25B27/00GK1058642SQ9010551
公開日1992年2月12日 申請日期1990年8月3日 優(yōu)先權(quán)日1990年8月3日
發(fā)明者陳家山 申請人:陳家山