专利名称：冰箱和冷柜的制冷装置的制作方法
技术领域：
本发明属于制冷机械领域。 二，背景技术目前公知的冰箱和冷柜制冷方式有蒸汽压缩式制冷，吸收式制冷，半导体制冷 等。运用最广泛的是蒸汽压缩式制冷，目前大多数冰箱和冷柜都采用蒸汽压縮式制 冷，其基本原理是，压缩机吸入蒸发器内低温低压制冷工质蒸汽，压縮变成高温高 压流体，然后进入冷凝器，采用风冷或水冷冷却，变成常温高压流体，再进入摩擦 阻力极大的毛细管或节流膨胀器节流降压，最后进入蒸发器膨胀气化吸热制冷。由 于冷凝器内的制冷工质是高压状态， 一般高达十几个大气压，而蒸发器内的蒸汽是 低压状态， 一般只有一到数个大气压，因此，存在巨大的压力差，必须采用节流降 压装置，对将要进入蒸发器内的制冷工质进行节流降压。大家都知道，存在巨大的压力差，也就是存在巨大的压力能，根据能量守恒和 转化定律，这个压力能如果不利用起来作功，最后也会转化成热能，而不会突然失 踪，这是非常明白的道理。就像燃气轮机出来的燃气，具有强大的压力能，如果不 对涡轮作功，就全部转化为热能。也就是说，毛细管也好，节流膨胀器也罢，说到 底，就是将制冷工质的巨大的压力能，转化成热能。由于毛细管对制冷工质产生极 大阻力，所以，无论是冰箱还是空调，毛细管都非常烫，温度远远超过冷凝器末端 的温度(大家不相信可以去摸一下儿)，其原因就是制冷工质的巨大的压力能，转化 成了热能。目前通常采用的办法是，在毛细管外加装一个回热器，用蒸发器出来的 较冷蒸汽对毛细管吸热降温，也有直接将毛细管焊接在压缩机的进口处。目前广泛采用的压缩机制冷方式，能耗高制冷效率低，其中很重要原因，就是 制冷工质的巨大的压力能，没有被回收利用起来。如果仅仅是没有回收利用，这倒 也罢了，更哭笑不得的是，这压力能还转化成了热能，使制冷工质升温，为了消除 该热能，又不得不潸耗更多饞最进行降温。 三，发明内容本发明的任务和目的是，针对公知的冰箱和冷柜，制冷工质的巨大的压力能， 没有被回收利用起来，压力能还转化成了热能，使制冷工质升温，导致能耗高制冷 效率低的闳题，提出了新的技术觯决方案。冰箱和冷柜的制目置，包括制 ^压缩机，i^凝器，蒸发器，管路等，其特别 之处是在冷凝器出口和蒸发器进口之间，设置有一个把制冷工质流体的压力能转换为输出功的能量转換装置[u，该能量转换装置i怖制冷工质进出口m分别和冷凝 器出口和蒸发器进口直接或间接连通。特别之处是所述的能量转换装置1〗，由涡轮2，制冷工质进出口[3，传动转 轴[4〗和外充[51组成。特别之处是能量转换装置U的传动转轴[4]和一个风扇[6转轴共轴。特别之处是能最转麟置m的传动转轴[4和一个风扇问转轴通过传动机构[7连接。特别之处是:能量转換装置fll的传动转轴4和一个制冷压缩机[8的电机转轴共轴。特别之处是能lt转换装置[l的传动转轴[4和一个制冷压縮机[8j的电机转轴通过传动机构7连接。特别之处是在饞量转换装置[u和冷凝器出口之间或在能量转换装置i:i和蒸发 器进口之间设置有一个回热器。具体工作方法是制冷压缩机工作，压缩机将制冷工质蒸汽压缩变成高温高压 流体，然后进入冷凝維冷却，变成常温高压流体，然后进入冰箱和冷柜外的能量转 换装置作功，使冰箱和冷柜外的风扇髙速转动，对冷凝器风冷，然后制冷工质流体 进入回热器，用蒸发雠出来的较冷蒸汽对其吸热降温，然后制冷工质流体进入冰箱 和冷柜内的能量转换装置作功，使冰箱和冷柜内的风扇高速转动，对蒸发器风冷. 然后制冷工质流体进入蒸发器膨胀气化吸热制冷。众所周知，燃气轮机出来的髙温燃气，对涡轮作功后温度会下降，原因就是部 分内能转化为动能做功。因此，制冷工质作功后，温度也会下降，从而更有利于制 冷》压缩机对制冷工质做功，会导致制冷工质始值增加，其增加值为(h2-h,)，制冷 工质作功，会导致tl冷工质焓值减少，其减少值为(h3-h4),制冷工质蒸发前烚值减 少,有利于在蒸发器虽更强劲吸热，这是制冷常识，不必多言。有些教科书说，节流 前后焓值是不变的，即h3-h4,这种说法是完全错误的，也是不负责任的，众所周 知，制冷工质通过毛细管，存在严重阻力损失，导致压力严重下降，温度急剧上升，压力能转化为热能，并通过各种途径散热，焓值怎么可能不变呢？这不是非常可笑 吗？当然，有一种状况h3-h4，即毛细管处于绝热状态，坚决不让毛细管散热。 通过本发明，能够回收多少能量，详细计算如下。
单位质量制冷增量Q-h3如 制冷量增加率J豕0 3如)* 100% / (h，-h3)
可引出单位功W - (h3-h4Xhrh,) / (h,-h3)
可引出功率P - M(h3-lu)(h2-h0 / (h广h3) 单位功增加率j - (h3-h4)*100% / (hrhj)
总节能率
案例1:根据某品脾制冷机厂提供的权戚技术资料，已知某制冷机
h产1450.7kj/kg， h2-1630kj/lcg, h3=341.76kj/kg, h4-154.01kj/kg，制冷剂质量流量 M=0.0496kg/s,其中h3为冷凝器出口的制冷工质洽值，h4为蒸发器入口的制冷工
质焓值，即有
单位质量制冷增量Q ti3-h4-341.76-154.01=187.75 kj/kg 制冷量增加率J - (h3-h4)*100% / (h,-h3"16.93%
可引出单位功W - (hrluXhrhi) / (h!如)- 187.75*179.3/1108.94=30.36 kj/kg 可引出功率P- M(h3-h4Xh2-h,) / (h广h3， 1.5kW=1505.68W 单位功增加率- j - (h3-h4)*100% / (hrh3)=16.93°/0 总节能率=J+j=33.86%
案例2:根据某著名品牌冷柜制造商提供的权威技术资料，已知某冷柜
ln^l^JKJ/kg, h2=469.231^kg, h3=236.62^/kg, h4-207.09kj/kg，制冷剂质量流量 M=0.0117kg/S,其中h3为冷凝器出口的制冷工质焓值，h4为蒸发器入口的制冷工 质焓值，即有-
单位瀵量制冷賴Q = h3^ 236.62-207.09*29.53 kj/kg
制冷量增加率J (h3-h4)* 100% / (h，-h3)
=(236.62-207.09)*100%/(407.2-236.62)= 29.53*100%/170.58-17.31% 可引出单位功W = (hyluXhrhO /(h广h3一 29.53*62.03/170.58 -10.73 kj/kg 可引出功率P - M(h3-h4XhyhO / (h,-hs)N).12kW-125.63W 单位功增加率-j = (h3-h4)"00%/(hrh3)= 17.31% 总节能率-J+j 34.62%案例3:某品牌冷柜，压缩机颧定功率P产760瓦，室外机风扇和室内机风扇合 计功率p2=l20瓦，能效比为2.75,制冷量Qp760*2.75=2090W，用微型涡轮代替室 内外风扇电机后，制冷量壤加15%，即Q2=O+<U5)*2090=2404W,总电耗由880W 下降到760W,总节能率=<(Q2/PiHQi/Pi+P2))*100%/(Q，/pi+P2) =(3.16-2.375)* 100°/"2.375-33.05%综上所述，总的节能实际上有两部分组成， 一是微型涡轮代替室内外风扇电机 后的节能，二是制冷工质输出功后的焓值h4下降，导致h,和h4之间的焓差增加， 制冷量相应增加。有些公众有疑惑，制冷工质输出功后，为什么制冷量不降反升， 取得双倍功效，下面再作通俗的解释。1，传统冰箱和冷柜设冷凝器出口的制冷工质温度为30度，和室外环境温度 基本一致，进入毛细管后降压升温，假设达到40度，由回热器降温，降温幅度假设 为20度，即降温后达到20度，进入蒸发器膨胀，降温輻度假设为30度，即降温后 达到零下10度。2,本发明设冷凝器出口的制冷工质温度为30度，和室外环境温度基本一致， 进入微型涡轮做功后，温度有所下降，降低到30度以下，我们假设仍为30度，由 回热器降温，降温輻度假设也为20度，即降温后达到10度，进入蒸发器膨胀，降 温輻度假设为30度，即降温后达到零下20度。通过上面的对照，我们已经清楚，进入蒸发器的制冷工质温度越低，越能吸热 制冷，正是以上原因，导致制冷工质输出功后，制冷量不降反升，取得双倍功效。本发明的优点和积极效果是制冷工质的巨大的压力动能，被回收利用起来， 压力能转化成风能，使制冷工质降温，取消了风扇电机，既降低了生产成本，又节 省了风机电能，取消了毛细管，既降低了生产成本，又避免了制冷工质升温耗能， 使制冷工质经过回热器吸热降温后，能够以非常低的温度进入蒸发器，使制冷效率 更高，制冷更强劲，有效解决了传统冰箱和冷柜能耗高制冷效率低的问题。既降低 成本，又节省电能，又提高制冷量，一举三得， 一箭三雕。根据反复测算，综合节 能效率达到30%以上，如果在全世界推广应用，将有效降低全球能源消耗，降低温 室气体排放。 四，附留镦明圉1 ^i置转換装置[1]的结构2是能置转换装置[l]和风扇的共轴3是能jt转换装置[l]和风扇和制冷压缩机的共轴图 图4是能量转换装置[1]和风麋通过传动机构连接的结构图 图5是能量转换装置[1]和制冷压缩机通过传动机构连接的结构图 各零部件名称和编号能量转换装置1，涡轮[2，制冷工质进出口[3，传动转
轴[4，外壳[5]，风扇[6，传动机构7]，制冷压缩机[8〗。
五，
具体实施例方式
下面结合附图
和实施例对本发明作进一步说明。
实施例1:冰箱和冷柜的制冷装置，包括制冷压缩机，冷凝器，蒸发器，管路 等，在冷凝器出口和蒸发器进口之间，设置有一个把制冷工质流体的压力能转换为 输出功的饞量转换装置[ll,该能量转换装置[1的制冷工质进出口[3分别和冷凝器出 口和蒸发器进口直接或间接连通。所述的能量转换装置[l，由涡轮2],制冷工质进 出口[3],传动转轴4!和外壳[5组成。传动转轴4和一个风扇[6〗转轴共轴。
实施例2:能量转换装置[1的传动转轴[41和一个风扇6转轴通过传动机构7
连接。
实施例3:能量转换装置ll的传动转轴41和一个制冷压缩机[8的电机转轴共轴。
实施例4:能傲转换^[lj的传动转轴41和一个制冷压縮机[81的电机转轴通过 传动机构[7连接。
实施倒5:在能量转换装置1〗和冷凝器出口之间或在能量转换装置[1]和蒸发器 进口之间设置有一个回热器。
具体工作方法是制冷压缩机工作，压缩机将制冷工质蒸汽压縮变成高温高压 流体，然后进入冷凝醮冷却，^常温高压流体，然后进入冰箱和冷柜外的能量转 换装置作功，使室外机风康离速转动，对冷凝器风冷，然后制冷工质流体进入回热 器，用蒸发器出来的较冷蒸汽对其吸热降温，然后制冷工质流体进入冰箱和冷柜内 的能量转换装置作功，使室内机风扇高速转动，对蒸发器风冷，然后制冷工质流体 进入蒸发耱膨胀气化吸热制冷。
权利要求
1. 冰箱和冷柜的制冷装置，包括制冷压缩机，冷凝器，蒸发器，管路等，其特征是在冷凝器出口和蒸发器进口之间，设置有一个把制冷工质流体的压力能转换为输出功的能量转换装置[1]，该能量转换装置[1]的制冷工质进出口[3]分别和冷凝器出口和蒸发器进口直接或间接连通。
2，根据权利要求1所述的冰箱和冷柜的制冷装置，其特征是所述的能量转换装置[l],由涡轮[2，制冷工质进出口[3]，传动转轴4和外壳[5组成。
3，根据权利要求1或2所述的冰箱和冷柜的制冷装置，其特征是能量转换装置[1]的传动转轴4和一个风扇[61转轴共轴。
4，根据权利要求1或2所述的冰箱和冷柜的制冷装置，其特征是能量转换装 置[1的传动转轴[4]和一个风扇6转轴通过传动机构[7}连接。
5,根据权利要求1或2所述的冰箱和冷柜的制冷装置，其特征是能量转换装 置1]的传动转轴[4和一个制冷压缩机8]的电机转轴共轴。
6，根据权利要求1或2所述的冰箱和冷柜的制冷装置，其特征是能量转换装 置[1的传动转轴4]和一个制冷压缩机8的电机转轴通过传动机构[7]连接。
7，根据权利要求1或2所述的冰箱和冷柜的制冷装置，其特征是在能量转换装置[1和冷凝器出口之间或在饞量转换装置[1]和蒸发器进口之间设置有一个回热器。
全文摘要
本发明公开了一种冰箱和冷柜的制冷装置，属于制冷机械领域。针对公知的冰箱和冷柜的制冷装置，存在制冷工质的巨大的压力能，没有被回收利用起来，压力能还转化成了热能，使制冷工质升温，导致能耗高制冷效率低的问题，提出了新的技术解决方案。方案要点是，在冷凝器出口和蒸发器进口之间，设置一个把制冷工质流体的压力能转换为输出功的装置，利用该输出功驱动散热风扇工作，解决了冰箱和冷柜能耗高制冷效率低的问题，在制冷机械领域具有广泛的用途。
文档编号F25D11/00GK101245963SQ20071003764
公开日2008年8月20日 申请日期2007年2月16日 优先权日2007年2月16日
发明者徐亮良 申请人:徐亮良