CN102042716A - 零泄漏式制冷机 - Google Patents

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Abstract

零泄漏式制冷机，它涉及的是热能转换技术领域。它是为了克服现有气-液相变式压缩制冷机制冷效能只有2.0至3.0，浪费大量能源，其工作介质对人体与大气环境有着严重的污染的问题，及现有斯特林制冷机还存在功率/重量比小，及密封困难而无法实现零泄漏的问题等。它的导气气缸腔与压缩气缸腔的上部连通成的封闭空腔连接有一个对外通气阀门，通气阀门的导通起始点为飞轮曲轴总成中曲轴转动时压缩活塞运动到压缩气缸腔的左侧顶端前10度至后45度之间，通气阀门的导通角为5度至30度，所有活动密封处及通气阀门的对外通气端口都封闭在一个密闭壳体中。本发明能实现高效的制冷、制热，能实现零泄漏，超大的功率/重量比，制冷/制热的效能为2.5至20。

Description

零泄漏式制冷机
技术领域
本发明涉及的是制冷技术领域。
背景技术
现有气-液相变式压缩制冷机已经广泛应用在冰箱、冰柜、空调等制冷装置中，给人类生活带来诸多便利，但其制冷效能只有2.0至3.0，而浪费了大量能源，同时其内部的工作介质对人体与大气环境有着严重的污染，具统计这些是造成地球环境变暖的主要原因之一。给人类将来的生活环境带来了无法挽回的损失与破坏。
斯特林机是斯特林于1816年发明的。斯特林制冷机理论上的效率几乎等于理论最大效率，称为卡诺循环效率。斯特林制冷机是通过气体压缩升温放热、减压降温吸热来制冷制热的。他具有高效能、噪音小、制冷范围宽的优点。
但是，斯特林制冷机还有许多问题要解决，例如功率/重量比小，及密封困难而无法实现零泄漏的问题等。所以，还不能成为大批量使用的制冷机。
发明内容
本发明的目的是提供一种零泄漏式制冷机，本发明是为了克服现有气-液相变式压缩制冷机制冷效能只有2.0至3.0，浪费大量能源，其工作介质对人体与大气环境有着严重的污染的问题，及现有斯特林制冷机还存在功率/重量比小，及密封困难而无法实现零泄漏的问题等。
本发明的一种零泄漏式制冷机，包括导气气缸腔、导气活塞、压缩气缸腔、压缩活塞、飞轮曲轴总成、通气阀门、气体工质、密闭壳体、电动机；
导气活塞的内部空腔内设置有多层储热导气金属网，导气活塞的两端面上各开有通孔与其内部空腔连通，导气活塞设置在导气气缸腔内，导气活塞的连杆穿过导气气缸腔的一端的滑动密封套后与飞轮曲轴总成的第一曲杆转动连接，飞轮曲轴总成的曲轴转动时带动导气活塞在导气气缸腔内做左右往复运动，导气气缸腔的右端为制冷端，左端为制热端，或相反，压缩活塞设置在压缩气缸腔内，压缩活塞的左端的连杆与飞轮曲轴总成的第二曲杆转动连接，导气气缸腔与压缩气缸腔的上端连通，飞轮曲轴总成的第一曲杆与第二曲杆之间的夹角为90度，导气气缸腔与压缩气缸腔的上部连通成的封闭空腔连接有一个对外通气阀门，通气阀门的导通起始点为飞轮曲轴总成中曲轴转动时压缩活塞运动到压缩气缸腔的左侧顶端前10度至后45度之间，通气阀门的导通角为5度至30度，电动机的转动主轴与飞轮曲轴总的曲轴传动连接，将上述所有部件的活动密封处、电动机及通气阀门的对外通气端口都封闭在一个密闭壳体中，密闭壳体内的气体工质的压力为1～300个大气压(在机械强度允许的情况下加压)。
本发明能实现高效的制冷、制热，因外部都为静密封，而能实现零泄漏，其内部的活动密封件技术采用现有技术就能满足其工作要求，因而它的气体工质的压力可以很高(几百个大气压，只要机械强度够就可以)，进而能实现超大的功率/重量比，进一步缩小装置的体积和减小重量，实现高效节能。
制冷/制热的效能为2.5至20，温差越小其制冷/制热效能越高。
它还保持了原有高转换率的性能(其理论上的效率几乎等于理论最大效率-卡诺循环效率)。它还具有运转平稳、噪声极小、结构简单、对材料要求低、使用方便、维护费用低、使用寿命长、功率/重量比大的优点。而适合大批量的生产销售推广使用。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式由导气气缸腔1、导气活塞2、压缩气缸腔3、压缩活塞4、飞轮曲轴总成5、通气阀门6、气体工质7、密闭壳体8、电动机9组成；
导气活塞2的内部空腔2-1内设置有多层储热导气金属网2-2，导气活塞2的两端面上各开有通孔2-3与其内部空腔2-1连通，导气活塞2设置在导气气缸腔1内，导气活塞2的连杆2-4穿过导气气缸腔1的一端的滑动密封套1-1后与飞轮曲轴总成5的第一曲杆5-1转动连接，飞轮曲轴总成5的曲轴5-2转动时带动导气活塞2在导气气缸腔1内做左右往复运动，导气气缸腔1的右端为制冷端，左端为制热端，或相反，压缩活塞4设置在压缩气缸腔3内，压缩活塞4的左端的连杆4-1与飞轮曲轴总成5的第二曲杆5-3转动连接，导气气缸腔1与做功气缸腔2的上端连通，飞轮曲轴总成5的第一曲杆5-1与第二曲杆5-3之间的夹角为90度，导气气缸腔1与做功气缸腔2的上部连通成的封闭空腔连接有一个对外通气阀门6，通气阀门6的导通起始点为飞轮曲轴总成5中曲轴5-2转动时压缩活塞4运动到压缩气缸腔3的左侧顶端前10度至后45度之间，通气阀门6的导通角为5度至30度，电动机9的转动主轴与飞轮曲轴总5的曲轴5-2传动连接，将上述所有部件的活动密封处、电动机9及通气阀门6的对外通气端口6-1都封闭在一个密闭壳体8中，密闭壳体8内的气体工质7的压力为1～300个大气压(在机械强度允许的情况下加压)或更高。
所述飞轮曲轴总成5的曲轴5-2可与密闭壳体8内设置的发电机8-1连动，或通过磁力与密闭壳体8的外界转轮磁力传动连接。
所述通气阀门6的动作可由凸轮机构(曲轴机构)或传感器电控实现。
所述导气气缸腔1的制冷端/制热端可通过热管与制热/制冷处连接。
所述气体工质7可选用空气、氮气、氦气或氢气(都应是干燥的气体)。
具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一的不同点在于所述通气阀门6的导通起始点为飞轮曲轴总成5中曲轴5-2转动时压缩活塞4运动到压缩气缸腔3的左侧顶端前5度。其它组成和连接与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一的不同点在于所述通气阀门6的导通起始点为飞轮曲轴总成5中曲轴5-2转动时压缩活塞4运动到压缩气缸腔3的左侧顶端处。其它组成和连接与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一的不同点在于所述通气阀门6的导通起始点为飞轮曲轴总成5中曲轴5-2转动时压缩活塞4运动到压缩气缸腔3的左侧顶端后5度。其它组成和连接与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一的不同点在于所述通气阀门6的导通起始点为飞轮曲轴总成5中曲轴5-2转动时压缩活塞4运动到压缩气缸腔3的左侧顶端后15度。其它组成和连接与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一的不同点在于所述通气阀门6的导通起始点为飞轮曲轴总成5中曲轴5-2转动时压缩活塞4运动到压缩气缸腔3的左侧顶端后25度。其它组成和连接与具体实施方式一相同。
具体实施方式七：结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一的不同点在于所述通气阀门6的导通起始点为飞轮曲轴总成5中曲轴5-2转动时压缩活塞4运动到压缩气缸腔3的左侧顶端后35度。其它组成和连接与具体实施方式一相同。
具体实施方式八：结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一的不同点在于所述通气阀门6的导通角为6度。其它组成和连接与具体实施方式一相同。
具体实施方式九：结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一的不同点在于所述通气阀门6的导通角为10度。其它组成和连接与具体实施方式一相同。
具体实施方式十：结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一的不同点在于所述通气阀门6的导通角为15度。其它组成和连接与具体实施方式一相同。
工作原理：
电动机9通电转动后，带动飞轮曲轴总5的曲轴5-2转动，第一曲杆5-1与第二曲杆5-3分别带动导气活塞2、压缩活塞4做往复运动，导气活塞2运动到导气气缸腔1的右侧顶端时，压缩活塞4向右端运动压缩作功，在导气气缸腔1左端内部的气体工质7被压缩，并升温，其热能被导气气缸腔1左端外部释放掉(风冷或水冷)，然后导气活塞2向左运动，将导气气缸腔1内高压低温的气体工质7排挤到导气气缸腔1内的右侧端，压缩活塞4向左端运动，在导气气缸腔1右端内部的气体工质7被减压，使其气体工质7温度进一步降低，而向导气气缸腔1的右端吸收热能，实现制冷目的，周而复始旋转制冷或制热。
当飞轮曲轴总成5中曲轴5-2转动时压缩活塞4运动到压缩气缸腔3的左侧顶端前10度至后45度之间时，其内部系统压力正好处在等于小于外界压力阶段，当通气阀门6导通后内外压力会自动平衡，使下一周的转动处于系统平衡点最优状态，因而能克服因动密封微小露气而影响系统平衡点稳定度的问题，使其更具有实用性。其内部的活动密封部件所承受的密封压力仅为做功时的压力差，而降低了密封难度，进一步的降低造价。

Claims (10)

1.零泄漏式制冷机，它包括导气气缸腔(1)、导气活塞(2)、做功气缸腔(3)、做功活塞(4)、飞轮曲轴总成(5)、通气阀门(6)、气体工质(7)、密闭壳体(8)、电动机(9)；
导气活塞(2)的内部空腔(2-1)内设置有多层储热导气金属网(2-2)，导气活塞(2)的两端面上各开有通孔(2-3)与其内部空腔(2-1)连通，导气活塞(2)设置在导气气缸腔(1)内，导气活塞(2)的连杆(2-4)穿过导气气缸腔(1)的一端的滑动密封套(1-1)后与飞轮曲轴总成(5)的第一曲杆(5-1)转动连接，飞轮曲轴总成(5)的曲轴(5-2)转动时带动导气活塞(2)在导气气缸腔(1)内做左右往复运动，导气气缸腔(1)的右端为制冷端，左端为制热端，或相反，压缩活塞(4)设置在压缩气缸腔(3)内，压缩活塞(4)的左端的连杆(4-1)与飞轮曲轴总成(5)的第二曲杆(5-3)转动连接，导气气缸腔(1)与做功气缸腔(2)的上端连通，飞轮曲轴总成(5)的第一曲杆(5-1)与第二曲杆(5-3)之间的夹角为90度，其特征在于导气气缸腔(1)与做功气缸腔(2)的上部连通成的封闭空腔连接有一个对外通气阀门(6)，通气阀门(6)的导通起始点为飞轮曲轴总成(5)中曲轴(5-2)转动时压缩活塞(4)运动到压缩气缸腔(3)的左侧顶端前10度至后45度之间，通气阀门(6)的导通角为5度至30度，电动机(9)的转动主轴与飞轮曲轴总(5)的曲轴(5-2)传动连接，将上述所有部件的活动密封处、电动机(9)及通气阀门(6)的对外通气端口(6-1)都封闭在一个密闭壳体(8)中，密闭壳体(8)内的气体工质(7)的压力为1～300个大气压或更高。
2.根据权利要求1所述的零泄漏式制冷机，其特征在于所述通气阀门(6)的导通起始点为飞轮曲轴总成(5)中曲轴(5-2)转动时压缩活塞(4)运动到压缩气缸腔(3)的左侧顶端前5度。
3.根据权利要求1所述的零泄漏式制冷机，其特征在于所述通气阀门(6)的导通起始点为飞轮曲轴总成(5)中曲轴(5-2)转动时压缩活塞(4)运动到压缩气缸腔(3)的左侧顶端处。
4.根据权利要求1所述的零泄漏式制冷机，其特征在于所述通气阀门(6)的导通起始点为飞轮曲轴总成(5)中曲轴(5-2)转动时压缩活塞(4)运动到压缩气缸腔(3)的左侧顶端后5度。
5.根据权利要求1所述的零泄漏式制冷机，其特征在于所述通气阀门(6)的导通起始点为飞轮曲轴总成(5)中曲轴(5-2)转动时压缩活塞(4)运动到压缩气缸腔(3)的左侧顶端后15度。
6.根据权利要求1所述的零泄漏式制冷机，其特征在于所述通气阀门(6)的导通起始点为飞轮曲轴总成(5)中曲轴(5-2)转动时压缩活塞(4)运动到压缩气缸腔(3)的左侧顶端后25度。
7.根据权利要求1所述的零泄漏式制冷机，其特征在于所述通气阀门(6)的导通起始点为飞轮曲轴总成(5)中曲轴(5-2)转动时压缩活塞(4)运动到压缩气缸腔(3)的左侧顶端后35度。
8.根据权利要求1所述的零泄漏式制冷机，其特征在于所述通气阀门(6)的导通角为6度。
9.根据权利要求1所述的零泄漏式制冷机，其特征在于所述通气阀门(6)的导通角为10度。
10.根据权利要求1所述的零泄漏式制冷机，其特征在于所述通气阀门(6)的导通角为15度。
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