CN102410663B - 空调制冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种空调制冷系统，其特点是：它包括水合物生成器，低温冷源，热源，膨胀阀，蒸发器，低压储气罐，高压储气罐，若干个单向阀，所述水合物生成器的低压气体进气口和高压气体排气口分别连接低压储气罐和高压储气罐，低压储气罐与高压储气罐之间通过蒸发器，膨胀阀和单向阀连接；水合物生成器是一个高压密封容器，内部充有水，外部设有冷却水温的低温冷源或加热水温的热源。该系统的优点是避免了使用高压压缩机，因而提高了系统的效率、可靠性，节省了成本，特别适用于各种低温复叠、多级制冷系统。

Description

空调制冷系统

技术领域

　　本发明涉及一种空调制冷系统，特别涉及一种低温复叠制冷系统或多极压缩制冷系统。

背景技术

目前制冷系统中通常使用机械式压缩机提供制冷系统所需要的压力差。当压缩机压比较高或压缩终了压力较高时，会引起机器效率低、结构复杂、成本上升等。目前的研究主要集中于压缩机本身的发展上。

气体与水在较低的温度与较高的压力下（随气体种类而变化），可以形成气体水合物，在一立方米的水内可以吸纳约200倍的标准体积的气体。当水合物的温度恢复到超过其相平衡温度时，则气体水合物会分解，并释放出气体。当把水合物置于密封容器中时，容器内压力会随着气体的释放而逐渐升高。由于大部分气体的水合物的相平衡曲线在0℃以上有一转折点，即高于此温度时水合物的相平衡压力急剧增长，因此，可以在转折温度以下以较低的压力促成水合物合成，然后在高于此转折点的温度下令其分解，则可以获得较高的气体压力。特别是在常温状态时水合物相平衡压力非常大，水合物几乎无法存在，因此，可以获得极高的高压。

发明内容

本发明是要提供一种空调制冷系统，该系统利用水合物生成时吸收气体、分解时放出气体实现高低压力循环，来替代压缩机，组成制冷系统。

本发明所采用的技术方案是：

一种空调制冷系统，其特点是：它包括水合物生成器，低温冷源，热源，膨胀阀，蒸发器，低压储气罐，高压储气罐，若干个单向阀，水合物生成器的低压气体进气口和高压气体排气口分别连接低压储气罐和高压储气罐，低压储气罐与高压储气罐之间通过蒸发器，膨胀阀和单向阀连接；水合物生成器是一个高压密封容器，内部充有水，外部设有冷却水温的低温冷源或加热水温的热源。

水合物生成器还带有水合物生成促进装置或水中加入水合物生成促进剂。

低温冷源为盘管，盘管盘于水合物生成器的外表面，盘管内部通冷却水，或为换热器。

热源是自然空冷源，或是强制对流换热源，或为加热器。

膨胀阀为节流阀或毛细管。

低压储气罐上设有充气口，进气口和排气口，其进气口连接蒸发器，用于储存来自蒸发器的气体。

高压储气罐上设有进气口和排气口，其进气口连接蒸发器，用于储存来自蒸发器的气体；其排气口连接水合物生成器，用于储存来自水合物分解释放的高压气体。

单向阀一两端分别连接高压储气罐的排气口和膨胀阀的进口端；所述单向阀二两端分别连接低压储气罐的排气口和水合物生成容器的进气口；所述单向阀三两端分别连接水合物生成容器的排气口和高压储气罐的进气口。

本发明的有益效果是：水合物容器内的水在低温下将形成水合物，吸收气体而同时放热，直至系统压力达到系统低压压力（略高于水合物生成最低压力）。之后，将容器置于常温下，水合物吸收热量而分解，放出气体，通过压力控制阀，使气体在达到控制压力时开始排气，之后顺次进入节流膨胀装置，蒸发器等，最后进入低压储气罐，完成一个循环。之后，使水合物容器再次处于低温状态，打开容器进气阀，低压储气罐的气体被吸入容器中形成水合物，直至储气罐内气体压力达到低压压力，如此反复循环，达到连续制冷目的。因此，本发明解决了高压压缩机所带来的问题，尤其适用于低温复叠制冷系统，多级压缩制冷系统等。

附图说明

图1是本发明的制冷系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。

如图１所示，本发明的空调制冷系统，包括水合物生成器1，低温冷源2，热源3，膨胀阀4，蒸发器5，低压储气罐7，高压储气罐8，单向阀一，二，三9，10，11，阀门6，进气阀12。

水合物生成器的低压气体进气口和高压气体排气口分别连接低压储气罐和高压储气罐，低压储气罐与高压储气罐之间通过蒸发器，膨胀阀和单向阀连接。

水合物生成器1是一个高压密封容器，容器上设有低压气体进气口和高压气体排气口，容器内充有一部分水，水温可通过容器外部的低温冷源2冷却，或热源3加热。

水合物生成器1可以带有水合物生成促进装置，如搅拌器，也可以在水中加入水合物生成促进剂，如表面活性剂、乳化液等。

低温冷源2用于冷却水合物生成器中的水，可以采用盘管的形式盘于容器1的外表面，内部通以冷却水；也以是任何形式的换热器。

热源3可以是自然空冷，也可以是强制对流换热，或设置加热器。

膨胀阀4用于降压降温，也可以是节流阀或毛细管；所述蒸发器5用于低温液体的蒸发而制冷。

低压储气罐7用于储存来自蒸发器的气体，其上有充气口，进气口和排气口。

高压储气罐8用于储存来自蒸发器的气体和水合物分解释放的高压气体，其上有进气口和排气口。

单向阀一，二，三9，10，11在正压差下自动打开，在反压差下自动关闭。单向阀一9连接储气罐8的排气口和膨胀阀4的进口端；单向阀二10连接储气罐7的排气口和容器1的进气口；单向阀三11连接容器1的排气口和储气罐8的进气口。进气阀12安装在低压储气罐7上，用于低压储气罐7充气。

本发明的制冷系统的工作过程为，首先，按照图1联成封闭系统，抽出管道中的空气，在水合物生成器1中吸入一定量的水。然后打开阀门6，单向阀一，二，三9，10，11，通过储气罐7的进气阀12向系统充入低压压力气体。关闭阀门6、单向阀三11，使储气罐7和容器1中的压力升高到系统循环所需高压后，关闭进气阀12。之后系统进入工作循环过程。

首先，将冷源2接入水合物生成器1，水合物开始生成，直至储气罐7内压力达到系统所需低压压力（略高于水合物生成最低压力）。关闭单向阀一9，切断冷源2，接通热源3，水合物生成器1中的水合物分解释放出气体，水合物生成器1的容器内压力升高，单向阀二10自动关闭，单向阀三11也在压差作用下自动打开。随着水合物的继续分解，高压储气罐8中的压力达到系统高压值，系统完成压缩过程。切断热源3，接通冷源4，水合物又开始形成，导致容器1内的压力下降，单向阀11自动关闭，打开阀门6，单向阀10，9顺次自动打开，来自储气罐8的高压气体顺次进入膨胀阀4、蒸发器5、储气罐7等，最后被吸入水合物生成器1的容器中形成水合物；直至高压储气罐8中的压力下降到低压压力，单向阀一9自动关闭，系统完成制冷过程。此后，切断冷源2，接通热源3，水合物生成器1的容器中的水合物分解释放气体，压力升高，单向阀二10自动关闭，单向阀三11自动打开，重复压缩过程。如此反复循环，可连续提供冷量。

本发明特别适用于低温复叠制冷系统中的低温级，以提供更低温度的冷量。

本发明并不限于上述实施方式，在本发明的实质范围内，做出的任何变化、改型、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种空调制冷系统，其特征在于：它包括水合物生成器（1），低温冷源（2），热源（3），膨胀阀（4），蒸发器（5），低压储气罐（7），高压储气罐（8），第一单向阀（9），第二单向阀（10）和第三单向阀（11），所述水合物生成器（1）的低压气体进气口和高压气体排气口分别连接低压储气罐（7）和高压储气罐（8），低压储气罐（7）与高压储气罐（8）之间通过蒸发器（5）和膨胀阀（4）连接；水合物生成器（1）是一个高压密封容器，内部充有水，外部设有冷却水温的低温冷源（2）和加热水温的热源（3）；所述第一单向阀（9）两端分别连接高压储气罐（8）的排气口和膨胀阀（4）的进口端；所述第二单向阀（10）两端分别连接低压储气罐（7）的排气口和水合物生成容器（1）的进气口；所述第三单向阀（11）两端分别连接水合物生成容器（1）的排气口和高压储气罐（8）的进气口。

2.根据权利要求1所述的空调制冷系统，其特征在于：所述水合物生成器（1）还带有水合物生成促进装置或水中加入水合物生成促进剂。

3.根据权利要求1所述的空调制冷系统，其特征在于：所述低温冷源（2）为盘管，盘管盘于水合物生成器的外表面，盘管内部通冷却水。

4.根据权利要求1所述的空调制冷系统，其特征在于：所述热源（3）是自然空冷源，或是强制对流换热源，或为加热器。

5.根据权利要求1所述的空调制冷系统，其特征在于：所述膨胀阀（4）为节流阀或毛细管。

6.根据权利要求1所述的空调制冷系统，其特征在于：所述低压储气罐（7）上设有充气口，进气口和排气口，其进气口连接蒸发器（5），用于储存来自蒸发器（5）的气体。

7.根据权利要求1所述的空调制冷系统，其特征在于：所述高压储气罐（8）上设有进气口和排气口，其进气口连接水合物生成器（1），用于储存来自水合物分解释放的高压气体，其排气口经第一单向阀（9）、膨胀阀（4）连接蒸发器（5）。

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