大温差空调的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种大温差空调，包括压缩机、排热器、膨胀做功机构和吸热器，其特征在于：所述压缩机、所述排热器、所述膨胀做功机构和所述吸热器依次连通构成闭合回路，所述闭合回路内充入的工质为惰性气体，所述膨胀做功机构对所述压缩机输出动力。本发明所述的大温差空调结构简单、无污染，可以在气温较低的情况下从空气中获得能量以达到节能环保之目的。
【专利说明】大温差空调
【技术领域】
[0001] 本发明涉及暖通领域，尤其是一种大温差空调。
【背景技术】
[0002] 传统冷热空调由于采用氟利昂作为工质，所以温差较小，为此造成在室外温度较 低时无法对室内供热，因此需要发明一种大温差空调以实现在温度较低地区用空调采暖的 目的。
【发明内容】
[0003] 为了解决上述问题，本发明提出的技术方案如下：
[0004] 方案1，一种大温差空调，包括压缩机、排热器、膨胀做功机构和吸热器，所述压缩 机、所述排热器、所述膨胀做功机构和所述吸热器依次连通构成闭合回路，所述闭合回路内 充入的工质为惰性气体，所述膨胀做功机构对所述压缩机输出动力。
[0005] 方案2, 一种大温差空调，包括压缩机、排热器、膨胀做功机构和吸热器，所述压缩 机、所述排热器、所述膨胀做功机构和所述吸热器依次连通构成闭合回路，所述闭合回路内 充入的工质为平均分子量大于10的惰性气体混合物，所述压缩机受动力源驱动。
[0006] 方案3, 一种大温差空调，包括压缩机、排热器、膨胀做功机构和吸热器，所述压缩 机、所述排热器、所述膨胀做功机构和所述吸热器依次连通构成闭合回路，所述闭合回路内 充入的工质为大温差工质，所述膨胀做功机构对所述压缩机输出动力。
[0007] 方案4,一种大温差空调，包括压缩机、排热器、膨胀做功机构、吸热器、驱动做功机 构、加热器和附属排热器，所述压缩机、所述排热器、所述膨胀做功机构和所述吸热器依次 连通构成闭合回路，所述闭合回路内充入的工质为平均分子量大于10的惰性气体混合物， 在所述压缩机工质出口和所述排热器之间的连通通道上设工质导出口，在所述压缩机工质 入口和所述吸热器之间的连通通道上设工质导入口，所述工质导出口经所述加热器与所述 驱动做功机构的工质入口连通，所述驱动做功机构的工质出口经所述附属排热器与所述工 质导入口连通，所述驱动做功机构对所述压缩机输出动力。
[0008] 方案5, 一种大温差空调，包括压缩机、排热器、膨胀做功机构、吸热器、驱动做功机 构、加热器和附属排热器，所述压缩机、所述排热器、所述膨胀做功机构和所述吸热器依次 连通构成闭合回路，所述闭合回路内充入的工质为大温差工质，在所述压缩机工质出口和 所述排热器之间的连通通道上设工质导出口，在所述压缩机工质入口和所述吸热器之间的 连通通道上设工质导入口，所述工质导出口经所述加热器与所述驱动做功机构的工质入口 连通，所述驱动做功机构的工质出口经所述附属排热器与所述工质导入口连通，所述驱动 做功机构和所述膨胀做功机构对所述压缩机输出动力。
[0009] 方案6,在前述方案1至5中任一方案的基础上，所述压缩机和所述膨胀做功机构 一体化设置。
[0010] 方案7,在前述方案1至6中任一方案的基础上，所述压缩机为容积型压缩机或者 速度型压缩机，所述膨胀做功机构为容积型膨胀做功机构或速度型膨胀做功机构。
[0011] 方案8,在前述方案1至6中任一方案的基础上，所述压缩机为变界流体机构，所述 膨胀做功机构为变界流体机构。
[0012] 方案9,在前述方案1至6中任一方案的基础上，所述压缩机设为叶轮式压气机。
[0013] 方案10,在前述方案1至6中任一方案的基础上，所述膨胀做功机构设为涡轮。
[0014] 方案11，在前述方案1至6中任一方案的基础上，所述压缩机设为叶轮式压气机， 所述膨胀做功机构设为涡轮，所述涡轮对所述叶轮式压气机输出动力。
[0015] 方案12,在前述方案1至6中任一方案的基础上，所述压缩机设为活塞式压气机。
[0016] 方案13,在前述方案1至6中任一方案的基础上，所述膨胀做功机构设为活塞式膨 胀做功机构。
[0017] 方案14,在前述方案1至6中任一方案的基础上，所述压缩机设为活塞式压气机， 所述膨胀做功机构设为活塞式膨胀做功机构，所述活塞式膨胀做功机构对所述活塞式压气 机输出动力。
[0018] 本发明中，所谓的"大温差工质"是指氦气、氢气、氮气和空气中任一种或两种以上 的混合物。
[0019] 本发明中，所谓的"容积型压缩机"是指活塞式压缩机、罗茨式压缩机、螺杆式压缩 机、转子式压缩机等。
[0020] 本发明中，所谓的"速度型压缩机"是指叶轮压气机、涡轮压气机等。
[0021] 本发明中，所谓的"容积型膨胀做功机构"是指是指利用气体工质的静压对外做功 的机构，例如活塞式做功机构、罗茨式做功机构或螺杆式做功机构等，所谓的活塞式做功机 构是指一切利用活塞对外做功的机构，例如活塞式马达等。
[0022] 本发明中，所谓的"速度型膨胀做功机构"是指利用气体工质的动能对外做功的机 构，例如涡轮式做功机构或喷射式做功机构等。
[0023] 本发明中，所谓的"变界流体机构"是指一切流体进入区内的运动件的表面和流体 流出区内的运动件的表面不同的容积型流体机构，也就是说，所谓的"变界流体机构"是由 旋转运动件形成容积变化的一切容积型流体机构，例如，滑片泵、滑片式机构（例如，滑片 式压缩机或滑片式膨胀机）、偏心转子机构（例如，偏心转子压缩机或偏心转子膨胀机）、液 环式机构（例如，液环式压缩机或液环式膨胀机）、罗茨式机构（例如，罗茨式压缩机或罗茨 式膨胀机）、螺杆式机构（例如，螺杆式压缩机或螺杆式膨胀机）、旋转活塞式机构（例如， 旋转活塞式压缩机或旋转活塞式膨胀机）、滚动活塞式机构（例如，滚动活塞式压缩机或滚 动活塞式膨胀机）、摆动转子式机构（例如，摆动转子式压缩机或摆动转子式膨胀机）、单 工作腔滑片式机构（例如，单工作腔滑片式压缩机或单工作腔滑片式膨胀机）、双工作腔滑 片式机构（例如，双工作腔滑片式压缩机或双工作腔滑片式膨胀机）、贯穿滑片式机构（例 如，贯穿滑片式压缩机或贯穿滑片式膨胀机）、齿轮流体机构（例如，齿轮压缩机或齿轮膨 胀机）和转缸滚动活塞机构（例如，转缸滚动活塞压缩机或转缸滚动活塞膨胀机）等。所 述变界机构可选择性地选择包括气缸、隔离体和缸内旋转体，且由所述气缸、所述隔离体和 所述缸内旋转体三者相互配合形成容积变化的机构。
[0024] 本发明中，惰性气体（氦、氖、氩、氪、氙、氡）的绝热指数大，所以在单位压比变化 引起的温比变化大，为此可以利用惰性气体这一特点制造出大温差空调。然而氦气的导热 性好，而其他惰性气体导热性差，但是氦的分子量小。所以当采用速度型压缩机构时应采用 混合气体增加其分子量提高压比简化压缩机构的复杂性。
[0025] 本发明中，某个数值A以上和某个数值A以下均包括本数A。
[0026] 本发明人根据热力学的基本原理以及对宇宙现象的观察认为：在没有外部因素影 响的前提下，热不可能百分之百的转换成其它任何形式的能量或物质。传统热力学第二定 律中只阐述了在没有外部因素影响的前提下，热不能百分之百的转换成功，这一定律是正 确的，但是是片面的。可以用通俗的语言将热定义为能量的最低形式，或者简称为这是宇宙 的垃圾。经分析，本发明人还认为：任何生物（动物、植物、微生物、病毒和细菌）的生长过 程都是放热的。经分析，本发明人还认为：任何一个过程或任何一个循环（不局限于热力学 过程，例如化学反应过程、生物化学反应过程、光化学反应过程、生物生长过程、植物生长过 程都包括在内）其最大做功能力守恒，本发明人认为没有光合作用的植物生长过程是不能 提高其做功能力的，也就是说，豆芽的做功能力是不可能高于豆子的做功能力加上其吸收 的养分的做功能力之和；之所以一棵树木的做功能力要大于树苗的做功能力，是因为阳光 以光合作用的形式参与了由树苗到树木的生长过程。
[0027] 本发明人认为：热机工作的基本逻辑是收敛-受热-发散。所谓收敛是工质的密 度的增加过程，例如冷凝、压缩均属收敛过程，在同样的压力下，温度低的工质收敛程度大； 所谓受热就是工质的吸热过程；所谓发散是指工质的密度降低的过程，例如膨胀或喷射。任 何一个发散过程都会形成做功能力的降低，例如，气态的空气的做功能力要远远低于液态 空气的做功能力；甲醇加水加中等温度的热生成一氧化碳和氢气，虽然所生成的一氧化碳 和氢气的燃烧热大于甲醇的燃烧热20%左右，但其做功能力大于甲醇的做功能力的比例则 微乎其微，其原因在于这一过程虽然吸了 20%左右的热，但是生成物一氧化碳和氢气的发 散程度远远大于甲醇。因此，利用温度不高的热参加化学反应是没有办法有效提高生成物 的做功能力的。
[0028] 本发明人认为：距离增加是熵增加的过程，冷热源之间的距离也影响效率，距离小 效率高，距离大效率低。
[0029] 本发明中，应根据暖通的公知技术，在必要的地方设置必要的部件、单元或系统 等。
[0030] 本发明的有益效果如下：
[0031] 本发明所述的大温差空调结构简单、无污染，可以在气温较低的情况下从空气中 获得能量以达到节能环保之目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0032] 图1是本发明实施例1的结构示意图；
[0033] 图2是本发明实施例2的结构示意图；
[0034] 图3是本发明实施例3的结构示意图；
[0035] 图4是本发明实施例4的结构示意图；
[0036] 图5是本发明实施例5的结构示意图。
【具体实施方式】
[0037] 实施例1
[0038] 如图1所示的大温差空调，包括压缩机10、排热器20、膨胀做功机构30和吸热器 40,所述压缩机10、所述排热器20、所述膨胀做功机构30和所述吸热器40依次连通构成闭 合回路，所述闭合回路内充入的工质为惰性气体，所述膨胀做功机构30对所述压缩机10输 出动力，即本发明可以通过膨胀做功机构30回收一部分能量并输送给所述压缩机10,减少 从动力源输送给所述压缩机10的功，进而降低压缩机能耗。
[0039] 作为可变换的实施方式，所述闭合回路内充入的工质还可以选择地为大温差工 质，所述大温差工质采用指氦气、氢气、氮气和空气中任一种或两种以上的混合物。
[0040] 实施例2
[0041] 如图2所示的大温差空调，包括压缩机10、排热器20、膨胀做功机构30和吸热器 40,所述压缩机10、所述排热器20、所述膨胀做功机构30和所述吸热器40依次连通构成闭 合回路，所述闭合回路内充入的工质为平均分子量大于10的惰性气体混合物，所述压缩机 10受动力源驱动。
[0042] 实施例3
[0043] 如图3所示的大温差空调，在实施例1或者2的基础上，将所述压缩机10设为叶 轮式压气机11，所述膨胀做功机构30设为涡轮31，所述涡轮31对所述叶轮式压气机11输 出动力。
[0044] 作为可变换的实施例，也可以仅将所述压缩机10设为叶轮式压气机11，或者仅将 所述膨胀做功机构30设为涡轮31。
[0045] 实施例4
[0046] 如图4所示的大温差空调，在实施例1或者2的基础上，所述压缩机10设为活塞 式压气机12,所述膨胀做功机构30设为活塞式膨胀做功机构32,所述活塞式膨胀做功机构 32对所述活塞式压气机12输出动力。
[0047] 作为可变换的实施例，也可以仅将所述压缩机10设为活塞式压气机12,或者仅将 所述膨胀做功机构30设为活塞式膨胀做功机构32。
[0048] 实施例5
[0049] 如图5所示的大温差空调，包括压缩机10、排热器20、膨胀做功机构30、吸热器 40、驱动做功机构50、加热器60和附属排热器70,所述压缩机10、所述排热器20、所述膨胀 做功机构30和所述吸热器40依次连通构成闭合回路，所述闭合回路内充入的工质为大温 差工质，在所述压缩机10工质出口和所述排热器20之间的连通通道上设工质导出口，在所 述压缩机10工质入口和所述吸热器40之间的连通通道上设工质导入口，所述工质导出口 经所述加热器60与所述驱动做功机构50的工质入口连通，所述驱动做功机构50的工质出 口经所述附属排热器70与所述工质导入口连通，所述驱动做功机构50和所述膨胀做功机 构30对所述压缩机10输出动力。
[0050] 所述大温差工质采用指氦气、氢气、氮气和空气中任一种或两种以上的混合物。
[0051] 作为可变换的实施方式，可选择性地将大温差工质替换为平均分子量大于10的 惰性气体混合物。
[0052] 作为可变换的实施方式，也可以仅采用所述驱动做功机构50对所述压缩机10输 出动力。
[0053] 作为可变换的实施例，在本发明中所有实施例的基础上，可选择性地将所述压缩 机10和所述膨胀做功机构30 -体化设置。
[0054] 作为可变换的实施例，在本发明中所有实施例的基础上，可选择性地将所述压缩 机10为容积型压缩机或者速度型压缩机，所述膨胀做功机构30为容积型膨胀做功机构或 速度型膨胀做功机构。
[0055] 作为可变换的实施例，在本发明中所有实施例的基础上，可选择性地将所述压缩 机10为变界流体机构，所述膨胀做功机构30为变界流体机构。
[0056] 本发明不限于以上实施例，根据本领域的公知技术和本发明所公开的技术方案， 可以推导出或联想出许多变型方案，所有这些变型方案，也应认为是本发明的保护范围。
【权利要求】
1. 一种大温差空调，包括压缩机（10)、排热器（20)、膨胀做功机构（30)和吸热器 (40)，其特征在于：所述压缩机（10)、所述排热器（20)、所述膨胀做功机构（30)和所述吸热 器（40)依次连通构成闭合回路，所述闭合回路内充入的工质为惰性气体，所述膨胀做功机 构（30)对所述压缩机（10)输出动力。
2. -种大温差空调，包括压缩机（10)、排热器（20)、膨胀做功机构（30)和吸热器 (40)，其特征在于：所述压缩机（10)、所述排热器（20)、所述膨胀做功机构（30)和所述吸热 器（40)依次连通构成闭合回路，所述闭合回路内充入的工质为平均分子量大于10的惰性 气体混合物，所述压缩机（10)受动力源驱动。
3. -种大温差空调，包括压缩机（10)、排热器（20)、膨胀做功机构（30)和吸热器 (40)，其特征在于：所述压缩机（10)、所述排热器（20)、所述膨胀做功机构（30)和所述吸热 器（40)依次连通构成闭合回路，所述闭合回路内充入的工质为大温差工质，所述膨胀做功 机构（30)对所述压缩机（10)输出动力。
4. 一种大温差空调，包括压缩机（10)、排热器（20)、膨胀做功机构（30)、吸热器（40)、 驱动做功机构（50)、加热器（60)和附属排热器（70)，其特征在于：所述压缩机（10)、所述 排热器（20)、所述膨胀做功机构（30)和所述吸热器（40)依次连通构成闭合回路，所述闭合 回路内充入的工质为平均分子量大于10的惰性气体混合物，在所述压缩机（10)工质出口 和所述排热器（20)之间的连通通道上设工质导出口，在所述压缩机（10)工质入口和所述 吸热器（40)之间的连通通道上设工质导入口，所述工质导出口经所述加热器（60)与所述 驱动做功机构（50)的工质入口连通，所述驱动做功机构（50)的工质出口经所述附属排热 器（70)与所述工质导入口连通，所述驱动做功机构（50)对所述压缩机（10)输出动力。
5. -种大温差空调，包括压缩机（10)、排热器（20)、膨胀做功机构（30)、吸热器（40)、 驱动做功机构（50)、加热器（60)和附属排热器（70)，其特征在于：所述压缩机（10)、所述 排热器（20)、所述膨胀做功机构（30)和所述吸热器（40)依次连通构成闭合回路，所述闭合 回路内充入的工质为大温差工质，在所述压缩机（10)工质出口和所述排热器（20)之间的 连通通道上设工质导出口，在所述压缩机（10)工质入口和所述吸热器（40)之间的连通通 道上设工质导入口，所述工质导出口经所述加热器￠0)与所述驱动做功机构（50)的工质 入口连通，所述驱动做功机构（50)的工质出口经所述附属排热器（70)与所述工质导入口 连通，所述驱动做功机构（50)和所述膨胀做功机构（30)对所述压缩机（10)输出动力。
6. 如权利要求1至5中任一项所述大温差空调，其特征在于：所述压缩机（10)和所述 膨胀做功机构（30) -体化设置。
7. 如权利要求1至5中任一项所述大温差空调，其特征在于： 所述压缩机（10)为容积型压缩机或者速度型压缩机，所述膨胀做功机构（30)为容积 型膨胀做功机构或速度型膨胀做功机构。
8. 如权利要求1至5中任一项所述大温差空调，其特征在于： 所述压缩机（10)为变界流体机构，所述膨胀做功机构（30)为变界流体机构。
9. 如权利要求1至5中任一项所述大温差空调，其特征在于：所述压缩机（10)设为叶 轮式压气机（11)。
10. 如权利要求1至5中任一项所述大温差空调，其特征在于：所述膨胀做功机构（30) 设为涡轮（31)。
【文档编号】F25B1/00GK104101122SQ201410227013
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年5月27日 优先权日:2013年5月27日
【发明者】靳北彪 申请人:摩尔动力(北京)技术股份有限公司