CN113294926A - 一种户式斯特林制冷系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种户式斯特林制冷系统，包括由集热器依次连接斯特林发动机、压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器，同时斯特林发动机连接发电机、蓄电池、电机至压缩机；由集热器产生的太阳能热源通过集热器与斯特林发动机气缸相连从而加热气缸内工质，随即进行循环输出动力。本发明采用斯特林发动机输出动力给压缩机进行传动进而制冷，打破了现有直接通过压缩机进行制冷的技术；本系统是基于斯特林循环设计的系统，将斯特林发动机剩余动力经转换给蓄电池储能，并直接利用蓄电池给压缩机提供动力从而进行制冷提高了利用率；将可再生能源作为系统再生的热驱动动力，充分利用其清洁性等优点进行户式斯特林制冷，实现环境社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种以可再生能源作为热源，利用斯特林循环无污染且利用率高的户式斯特林制冷系统。
背景技术
制冷技术与其他的技术型产业一样，提高对环境保护、经济发展与技术进步的要求也是制冷空调产业发展的推动力。目前制冷空调业所面临的最重要的问题，也可以说最大的挑战与机遇就是如何实现环保与节能产品的发展目标。在环境保护方面，全球普遍关注的问题是，由臭氧层破坏和温室效应引起的日趋恶化的地球环境。在能源方面，储量有限却不可再生的化石能源依然控制着世界经济发展的命脉，在加大可再生能源的研究、开发与规模化利用的力度的同时，各种节能技术的推广应用就显得尤为重要，而制冷与空调行业又是关注的重点之一。
经过对现有技术文献的检索发现，目前国内外制冷压缩机标准的制定情况，仍以活塞式压缩机为主，离心式、螺杆式、滚动转子式、涡旋式等都在被卓有成效地开发。如庆安集团有限公司发布的《小流量离心式制冷压缩机设计与相似性能试验研究》。该研究以小流量高转速离心式制冷压缩机为研究对象,进行了机芯气动参数和结构尺寸设计，验证了压缩机设计合理性。但是该研究中是以高转速来提高压缩机的制冷效率，实施起来难度较大成本较高，不易实现。
由北京超凡志成知识产权代理事务专利机构发布的：CN209340137U螺杆制冷压缩机及制冷压缩机组。该发明提供了一种螺杆制冷压缩机及制冷压缩机组，涉及制冷设备的技术领域,包括螺杆制冷压缩机主体、排气阀接口和吸气阀接口。该发明是直接通过传动压缩机直接制冷的，比较耗能且费电，且成本较高。
斯特林发动机以空气、氢气、氦气等气体为工质，且工质在封闭环境下循环工作，具有燃料来源广泛、运行特性好、转换效率高、噪音低、污染小、结构简单等特点。且能采用新型能源进行发电，能够有效缓解能源危机。
综上所述，相对于传统的蒸汽压缩节流制冷系统，采用斯特林制冷循环的新型制冷系统，通过斯特林发动机剩余动力经转换给蓄电池储能，并直接利用蓄电池给压缩机提供动力进而制冷，因此可以充分利用斯特林循环的特点进行节能运行控制；将太阳热能作为系统再生的热驱动动力，充分利用可再生能源的清洁性和可再生性等优点等进行户式斯特林制冷工作，实现环境效益和社会效益的百举百全。
发明内容
本发明的目的在于解决现有制冷设备能耗大、污染严重，利用率低 ，且对能源供应要求高。提供一种以可再生能源作为热源，无污染，利用率高，可持续工作的户式斯特林制冷系统。
为了解决上述技术问题，本发明提出的一种户式斯特林制冷系统，包括集热器依次连接斯特林发动机、压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器，同时斯特林发动机连接发电机、蓄电池、电机至压缩机；所述太阳能热源由集热器储于集热处，所述集热器集热处连接斯特林发动机气缸，气缸内工质受热经过循环输出功；所述斯特林发动机与压缩机的连接间设有离合器，斯特林发动机输出轴与压缩机输入轴通过皮带轮连接；所述压缩机排气口由管道连接冷凝器一端，另一端通过膨胀阀由管道连接至蒸发器；所述集热器完成太阳能热源的吸收并将其热量传递给斯特林发动机气缸内工质，随即工质经循环使得斯特林发动机输出功；所述斯特林发动机分别与压缩机和发电机相连，将其输出动力传递给压缩机，同时另一部分动力传递给发电机从而转换为电能储存于蓄电池内；所述斯特林发动机与发电机连接间设有离合器，斯特林发动机与发电机通过皮带轮连接；所述发电机与蓄电池连接间设有逆变器，可将发电机输出电通过整流后给蓄电池充电；所述蓄电池连接电动机，通过蓄电池放电给电动机从而产生旋转扭矩进行转动；所述电动机与压缩机连接间设有离合器，通过皮带轮连接传动给压缩机。
进一步讲：
所述太阳能热源通过集热器将热源传递给斯特林发动机内缸中工质，工质受热经过循环输出动力，通过皮带连接与压缩机进行传动，压缩机排气口与冷凝器一端连接，冷凝器通过膨胀阀与蒸发器相连接从而达到制冷效果；
所述蓄电池充电通过斯特林发动机输出动力给发电机，将动力转换为电能存储在蓄电池中。
所述蓄电池依次与电动机、压缩机连接将电能转换为动力，从而带动压缩机工作。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
太阳能热源通过集热器对斯特林发动机气缸内工质进行加热，从而输出动力与压缩机传动，压缩机排气口依次与冷凝器、膨胀阀、蒸发器连接进行制冷，同时斯特林发动机通过发电机将多余动力转换为电能存储在蓄电池中，蓄电池可通过电机将电能转换为动力与压缩机进行传动从而进行制冷。使用可再生能源作为热源无污染，斯特林发动机剩余动力经转换后储存在蓄电池中，蓄电池内电能经转换可给压缩机提供动力从而进行制冷提高了利用率，实现节能减排的同时，提高了环境效益。本发明系统的特点如下。
（1）本发明系统是基于斯特林循环设计的系统，因此可以充分利用斯特林循环的特点进行节能运行控制。现有技术中，通常是直接通过传动压缩机进行制冷，本发明采用斯特林发动机输出动力给压缩机进行传动进而制冷，并且通过斯特林发动机剩余动力经转换给蓄电池储能，并直接利用蓄电池给压缩机提供动力进而制冷。将太阳热能作为系统再生的热驱动动力，充分利用可再生能源的清洁性和可再生性等优点等进行户式斯特林制冷工作，实现环境效益和社会效益的百举百全。
（2）本发明利用太阳能热源通过集热器与斯特林发动机相连接直接热力驱动压缩机。
（3）本发明通过斯特林发动机与压缩机和发电机间的连接以及电动机与压缩机的连接均变为带式驱动进行能量的传递，设备更简单，更容易实现。
附图说明
图1为本发明的系统原理及结构组成示意图。
图中：1-蒸发器，2-膨胀阀，3-冷凝器，4-压缩机，5-斯特林发动机，6-集热器，7-发电机，8-整流器，9-蓄电池，10-电机，11-离合器，12-逆变器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅对本发明进行解释说明，并不用以限制本发明。
本发明通过传动系统同时向压缩机和发电机给功实现太阳能斯特林发动机所出功充分利用，同时，在斯特林发动机停止工作时，蓄电池仍然可以通过向压缩机供功，从而实现压缩机可以持续工作；在传动系统中设置离合器，实现功流向可控；用太阳能斯特林发动机代替传统发动机，斯特林发动机外燃机的特点可以避免产生废气，实现节能减排的目的，降低污染；将太阳能作为驱动能源，充分利用太阳能可再生等优点，达到节能减排和经济效益双收益。
本发明提出一种户式太阳能斯特林发动机制冷系统，1.一种户式斯特林制冷系统，其特征在于由集热器6依次连接斯特林发动机5，斯特林发动机5通过传动系统连接压缩机4、冷凝器3、膨胀阀2、蒸发器1，同时斯特林发动机5的输出轴通过传动系统连接发电机7，蓄电池9通过电机10接传动系统连接压缩机4、冷凝器3、膨胀阀2、蒸发器1；
所述太阳能热源由集热器6储于集热处，所述集热器6集热处连接斯特林发动机5气缸，气缸内工质受热经过循环输出功；所述斯特林发动机5连接压缩机4的传动系统设有离合器11，斯特林发动机5输出轴与压缩机4输入轴通过传动系统及皮带轮连接；所述压缩机4排气口由管道连接冷凝器3一端，另一端通过膨胀阀2由管道连接至蒸发器1；
所述斯特林发动机5连接发电机7的传动系统设有离合器11，斯特林发动机5与发电机7通过传动系统及皮带轮连接；所述发电机7与蓄电池9连接间设有整流器8，可将发电机7输出电通过整流后给蓄电池9充电；
所述蓄电池9通过逆变器12连接电动机10，通过蓄电池9放电给电动机10从而产生旋转扭矩进行转动；所述电动机10与压缩机4连接间设有离合器11，通过皮带轮连接传动给压缩机4。
本发明系统共有3条能量流流程，分别是：发动机供功给压缩机，发动机供功给蓄电池，蓄电池供功给压缩机。
发动机供功给压缩机流程是集热器6吸热让斯特林发动机5做功，所出功通过传动系统到压缩机4，从压缩机4排气口由管道连接冷凝器3一端，另一端通过膨胀阀2由管道连接至蒸发器1；发动机供功给蓄电池流程是集热器6吸热让斯特林发动机5做功，所出功通过传动系统到发电机7，发电机7与蓄电池9连接间设有整流器8，可将发电机7输出电通过整流后给蓄电池9充电；蓄电池供功给压缩机流程是蓄电池9通过逆变器12供电给电机10，电机通过传动系统将功传递到压缩机4，从压缩机4排气口由管道连接冷凝器3一端，另一端通过膨胀阀2由管道连接至蒸发器1。
除此之外，由于离合器的存在使得系统功流向可控，在太阳能充足的情况下，发动机5所作功同时流向压缩机4用于制冷和蓄电池9转换为电能储存下来；此时，若压缩机不在工作状态，则发动机5所作功全部流向蓄电池9储存下来；在太阳能不充足的情况下，发动机5不做功，蓄电池9所储存的电能给功全部流向压缩机4用于制冷。
尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (3)
1.一种户式斯特林制冷系统，其特征在于由集热器（6）依次连接斯特林发动机（5）、压缩机（4）、冷凝器（3）、膨胀阀（2）、蒸发器（1），同时斯特林发动机（5）连接发电机（7）、蓄电池（9）、电机（10）至压缩机（4）；所述太阳能热源由集热器（6）储于集热处，所述集热器（6）集热处连接斯特林发动机（5）气缸，气缸内工质受热经过循环输出功；所述斯特林发动机（5）与压缩机（4）的连接间设有离合器（11），斯特林发动机（5）输出轴与压缩机（4）输入轴通过皮带轮连接；所述压缩机（4）排气口由管道连接冷凝器（3）一端，另一端通过膨胀阀（2）由管道连接至蒸发器（1）；
所述集热器（6）完成太阳能热源的吸收并将其热量传递给斯特林发动机（5）气缸内工质，随即工质经循环使得斯特林发动机（5）输出功；
所述斯特林发动机（5）分别与压缩机（4）和发电机（7）相连，将其输出动力传递给压缩机（4），同时另一部分动力传递给发电机（7）从而转换为电能储存于蓄电池（9）内；
所述斯特林发动机（5）与发电机（7）连接间设有离合器（11），斯特林发动机（5）与发电机（7）通过皮带轮连接；所述发电机（7）与蓄电池（9）连接间设有整流器（8），可将发电机（7）输出电通过整流后给蓄电池（9）充电；
所述蓄电池（9）与电动机（10）连接间设有逆变器（12）可将电能经转换后给压缩机（4）提供动力，蓄电池（9）连接电动机（10），通过蓄电池（9）放电给电动机（10）从而产生旋转扭矩进行转动；所述电动机（10）与压缩机（4）连接间设有离合器（11），通过皮带轮连接传动给压缩机（4）；所述压缩机（4）通过依次连接冷凝器（3）、膨胀阀（2）、蒸发器（1）进行制冷。
2.根据权利要求书1所述户式斯特林制冷系统，其特征在于，所述太阳能热源通过集热器（6）与斯特林发动机（5）相连接直接热力驱动压缩机（4）。
3.根据权利要求书1所述户式斯特林制冷系统，其特征在于，斯特林发动机（5）与压缩机（4）和发电机（7）间的连接以及电动机（10）与压缩机（4）的连接均通过带式驱动进行能量的传递，设备更简单，更容易实现。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN116428760A (zh) * | 2023-03-30 | 2023-07-14 | 溯元科技(广州)有限公司 | 一种斯特林冷热双动力发动机换热系统 |
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2021
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| CN116428760A (zh) * | 2023-03-30 | 2023-07-14 | 溯元科技(广州)有限公司 | 一种斯特林冷热双动力发动机换热系统 |
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