专利名称：天然新制冷工艺方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及制冷技术，特别涉及一种天然制冷循环与人工蒸气压缩式制冷循环相结合的，可以高倍提高制冷效率的天然新制冷工艺方法及其装置。
现有的制冷技术，尤其在工业民用上广泛应用的蒸气压缩式制冷技术，制冷效率低，耗电量大，降温速度慢。由于其技术实质为“热量搬家”，现有制冷产品的产热量都多于其制冷量，甚至大大多于其制冷量。因此就环境总效果而言，现有制冷技术与其说是制冷，不如说是制热。当现有制冷机的蒸发温度与环境冷凝温度之间的温差较大时，现有制冷技术的制冷效率极低，甚至无法制冷。
有一种纯相变无热制冷工艺方法及其装置，采用首级蒸气压缩式制冷循环与中间级、末级相变以冷制冷循环相结合的方法实行制冷。但是由于在其工艺方法中，并未在其相变以冷制冷循环中实行制冷工质蒸气在绝热膨胀工况下自动冷凝液化的工艺方法；在其中间级与末级的相变以冷制冷循环装置中，并未能设置蒸气节流阀，因此无法使其制冷工质蒸气实现在在绝热膨胀工况下自动冷凝液化，更无法使其在冷凝液化时，只释放甚微的显热，并不释放数量与其汽化潜热相等的蒸气凝结热，致使其无法真正实现高倍提高制冷效率的技术效果。
本发明的目的是提供一种新的天然新制冷工艺方法及其装置，其制冷效率可以高倍提高，不仅可以使相关物体温度下降，而且能够使相关物体所处环境的温度也下降，实现就环境总效果而言的真正意义上的制冷。
本发明的技术方案如下一种天然新制冷工艺方法，其首级制冷循环是，液态制冷工质蒸发汽化，释放汽化潜热，产生制冷量，所生成的蒸气压缩成较高压高温气体，通过排热降温冷却，冷凝成液态工质，节流后液态工质进一步冷却，然后再次吸热蒸发制冷，再将蒸气抽离，降低蒸气压力，使蒸发温度达到设定温度；系统由首级和末级天然制冷循环组成的二级以上多级制冷循环构成，将首级蒸气压缩式制冷循环的制冷压缩机和冷凝器浸泡在次一级天然制冷循环中的液态制冷工质中，使其产生的热量被次一级液态制冷工质所携显冷抵消，从而减小首级制冷循环中的制冷蒸发温度与冷凝环境温度之间的温差，以此提高首级制冷循环的制冷效率。
首级制冷循环之后的其他各级制冷循环为天然制冷循环，天然制冷循环是一种模仿大自然下雨自然现象的一种制冷循环，其技术实质是利用制冷工质蒸气在绝热膨胀工况下冷凝液化时只释放甚微的显热，并不释放与其汽化潜热数量相等的凝结热的物理特性进行高效率制冷；各级天然制冷循环均利用上一级制冷循环所提供的更低温度的冷量来为本级制冷工质蒸气冷凝液化形成低温低压的绝热膨胀空间；利用天然制冷循环将上一级制冷循环所提供的制冷量高倍扩增；末级天然制冷循环，其所制冷量对外供冷；各级制冷循环中的制冷工质的蒸发温度按系统连接次序逐级增高，首级制冷工质的蒸发温度为低，末级为高。
一种天然新制冷装置，它包括制冷压缩机，与其连接的冷凝器，在冷凝器的另一端通过工质输液管连接的节流器，与节流器通过工质输液管连接的蒸发器，蒸发器的另一端通过工质输气管与制冷压缩机连接，形成首级制冷循环，其内充注制冷工质；它还包括第一绝热膨胀容器、工质输气管、蒸气节流阀、对外制冷蒸发器、工质输液管、保温储液容器、工质泵；所述第一绝热膨胀容器，其内上部设置首级制冷冷凝器，下部设置首级制冷压缩机，容器内充注满液态末级制冷工质；工质泵与第一绝热膨胀容器下部连接，工质泵的另一端通过工质输液管与保温储液容器下部连接；启动工质泵，液态末级制冷工质从第一绝热膨胀容器下部进入工质泵，加压后经工质输液管进入保温储液容器内，低温液态末级制冷工质所携显冷与设置在保温储液容器内的首级制冷冷凝器与首级制冷压缩机进行热量交换后，经工质输液管进入对外制冷蒸发器，吸热汽化形成末级制冷工质蒸气，再经工质输气管进入蒸气节流阀，最后进入第一绝热膨胀容器，在绝热膨胀工况下自动冷凝液化，由此形成天然制冷循环。
本发明利用蒸气压缩式制冷循环提供冷量，为天然制冷循环制造低温、低压的绝热膨胀空间，利用制冷工质蒸气在绝热膨胀工况下冷凝液化时只释放甚微的显热，并不释放与其汽化潜热数量相等的凝结热的物理特性进行只产冷、不产热，制冷效率极高的天然制冷循环；利用天然制冷循环将上一级制冷循环所提供的制冷量高倍扩增，将高倍扩增后的末级制冷量作为对外制冷量；因此本发明所述制冷工艺方法及其装置只产冷、不产热，降温速度快，制冷效率极高。
下面结合附图对本发明作详细描述。
图1是一种天然新制冷工艺方法及其天然新制冷装置结构的示意图。
图2是上述天然新制冷含有中间级制冷循环的工艺方法及其装置结构的示意图。
参看图1，本发明的系统由首级和末级制冷循环组成的二级以上的多级制冷循环复合构成。其首级制冷循环利用现有技术，将液态制冷工质蒸发汽化，释放汽化潜热产生制冷量，所生成的蒸气压缩成较高压高温气体，通过排热降温冷却，冷凝成液态工质，节流后液态工质进一步冷却，然后再次吸热蒸发制冷，再将蒸气抽离，降低蒸气压力，使蒸发温度达到设定温度。
本发明所述的天然新制冷工艺方法的特点是系统由首级和末级天然制冷循环组成的二级以上多级制冷循环构成，将首级蒸气压缩式制冷循环的制冷压缩机和冷凝器浸泡在次一级天然制冷循环中的液态制冷工质中，使其产生的热量被次一级液态制冷工质所携显冷抵消，从而减小首级制冷循环中的制冷蒸发温度与冷凝环境温度之间的温差，以此提高首级制冷循环的制冷效率。
首级制冷循环之后的其他各级制冷循环为天然制冷循环，天然制冷循环是一种模仿大自然下雨自然现象的一种制冷循环，其技术实质是利用制冷工质蒸气在绝热膨胀工况下冷凝液化时只释放甚微的显热，并不释放与其汽化潜热数量相等的凝结热的物理特性进行高效率制冷；各级天然制冷循环均利用上一级制冷循环所提供的更低温度的冷量来为本级制冷工质蒸气冷凝液化形成低温低压的绝热膨胀空间；利用天然制冷循环将上一级制冷循环所提供的制冷量高倍扩增；末级天然制冷循环，其所制冷量对外供冷；各级制冷循环中的制冷工质的蒸发温度按系统连接次序逐级增高，首级制冷工质的蒸发温度为低，末级为高。
在天然制冷循环过程中，由于其制冷工质蒸气在绝热膨胀工况下冷凝液化时只释放甚微的显热，并不释放与其汽化潜热数量相等的凝结热，因此其制冷工质蒸气冷凝液化时所需由首级制冷循环提供的冷量甚微，在次一级天然制冷循环制冷量巨大的情况下，首级制冷所需功率甚小，因此制冷效率很高。在首级制冷所耗机械功率不变的情况下，还可以将次一级天然制冷循环所得巨大制冷量，再进行第三级天然制冷循环而扩增冷量。如此类推，还可以进行第四级、第五级乃至第十级以上天然制冷循环，其制冷效率极高。
本发明所述二级以上的多级制冷循环是，在首级制冷循环与末级制冷循环之间设置中间级制冷循环，首级或上一级制冷循环所得的制冷量为下一级制冷循环形成低温低压的绝热膨胀空间，使下一级制冷工质蒸气在绝热膨胀工况下冷凝液化时只释放甚微的显热，并不释放与其汽化潜热数量相等的凝结热，最后成为液态制冷工质。
中间级制冷循环是中间一级制冷循环，或附加中间二级制冷循环后的中间一级、中间二级制冷循环，或附加中间二级、中间三级制冷循环后的中间一级、中间二级及中间三级制冷循环，依次类推。
各级制冷循环中的制冷工质蒸发温度按系统连接次序逐级增高，首级制冷工质的蒸发温度为低，末级为高。
本发明所述的天然新制冷装置应用上述天然新制冷工艺方法来加以实施。如图1所示，一种天然新制冷装置包括现有技术的制冷压缩机1，与其连接的冷凝器2，在冷凝器2的另一端通过工质输液管3连接的节流器4，与节流器4通过工质输液管3连接的蒸发器6，蒸发器6的另一端通过工质输气管7与制冷压缩机1连接，形成首级制冷循环，其内注制冷工质。该天然新制冷装置还包括第一绝热膨胀容器8、工质泵9、保温储液容器10、对外制冷蒸发器11、吸液管12、工质输液管13、工质输液管14、工质输气管15、蒸气节流阀16、工质输气管17、制冷工质18。
第一绝热膨胀容器8内，上部设置首级制冷蒸发器6，下部存注液态制冷工质18；保温储液容器10内，上部设置首级制冷冷凝器2，下部设置首级制冷压缩机1，充注满液态制冷工质18；工质泵9与第一绝热膨胀容器8下部通过吸液管12连接，工质泵9的另一端通过工质输液管13与保温储液容器10下部连接；使用时，启动工质泵9，使液态制冷工质18进入工质泵9，加压后经工质输液管13进入保温储液容器10内，经与首级制冷压缩机1、首级制冷冷凝器2换热后，再经工质输液管14进入对外制冷蒸发器11，吸热汽化后形成的制冷工质蒸气经工质输气管15进入蒸气节流阀16，再经工质输气管17输入第一绝热膨胀容器8内，实行在绝热膨胀工况下自动冷凝液化，由此形成末级天然制冷循环，对外供冷。
本发明所述天然新制冷装置的使用操作程序如下1、往首级制冷循环内充注制冷工质，往天然制冷循环内充注制冷工质18。
2、启动制冷压缩机1，由于制冷压缩机1和冷凝器2浸泡在液态制冷工质18内，液态制冷工质18所携显冷为制冷压缩机1与冷凝器2提供排热条件，致使首级制冷循环实现正常制冷，首级蒸发器6提供冷量使第一绝热膨胀容器8形成次一级制冷工质蒸气在绝热膨胀工况下自动冷凝液化的低温低压空间。
3、启动工质泵9，让液态制冷工质18通过吸液管12进入工质泵9，加压后经工质输液管13进入保温储液容器10，经与制冷压缩机1、冷凝器2换热后，再经工质输液管14进入对外制冷蒸发器11，吸热汽化实现对外供冷制冷。汽化后的制冷工质蒸气经工质输气管15、蒸气节流阀16、工质输气管17进入第一绝热膨胀容器8内冷凝液化。
参看图2，本发明所述天然新制冷装置设有中间级制冷循环，在首级制冷循环与末级制冷循环之间设置中间级制冷循环，即在保温储液容器10与对外制冷蒸发器11之间设置第二以上绝热膨胀容器19。第二以上绝热膨胀容器19内下部内充注有液态制冷工质27，上部设置中间级蒸发器21，中间级蒸发器21经由工质输气管15、蒸气节流阀16、工质输气管17、第一绝热膨胀容器8内绝热膨胀冷凝液化低温低压空间、工质吸液管12、工质泵9、工质输液管13、保温储液容器10、工质输液管14连通，形成天然制冷循环，从而进行多级制冷。
按图2所示的含有中间一级制冷循环的天然新制冷装置，其使用操作程序如同前述的使用操作程序第1、2条一样，第3条以后的使用操作程序如下3、启动工质泵9，让液态制冷工质18进入工质泵9，加压后，通过工质输液管13进入保温储液容器10，换热后经工质输液管14进入中间级蒸发器21，液态制冷工质18通过中间级蒸发器21从第二以上绝热膨胀容器19内的末级制冷工质27蒸气中吸热汽化制冷，再经工质输气管15、蒸气节流阀16、工质输气管17进入第一绝热膨胀容器内液化，由此实现中间级天然制冷循环。
4、启动工质泵20，末级制冷工质27经工质吸液管26吸入工质泵20，加压后经工质输液管25进入对外制冷蒸发器11，吸热汽化实现对外供冷制冷；再经工质输气管24、蒸气节流阀22、工质输气管23进入第二以上绝热膨胀容器19内，实现在绝热膨胀工况下自动冷凝液化。由此实现末级天然制冷循环，实现对外供冷制冷。
本发明的对外供冷制冷温度可以在常温与深冷低温之间任意设定。
本发明所述的天然新制冷工艺方法及其装置由于其极高的制冷效率，大大节省了制冷电能，降低了制冷供冷的生产成本。
本发明在原理、工业和商业上的应用都包含在本发明的权利要求范围内，任何在此基础上的改进技术都取自于本发明的权利要求。
权利要求
1.一种天然新制冷工艺方法，其首级制冷循环是，液态制冷工质蒸发汽化，释放汽化潜热，产生制冷量，所生成的蒸气压缩成较高压高温气体，通过排热降温冷却，冷凝成液态工质，节流后液态工质进一步冷却，然后再次吸热蒸发制冷，再将蒸气抽离，降低蒸气压力，使蒸发温度达到设定温度；其特征在于，系统由首级和末级天然制冷循环组成的二级以上多级制冷循环构成，将首级蒸气压缩式制冷循环的制冷压缩机和冷凝器浸泡在次一级天然制冷循环中的液态制冷工质中，使其产生的热量被次一级液态制冷工质所携显冷抵消，从而减小首级制冷循环中的制冷蒸发温度与冷凝环境温度之间的温差，以此提高首级制冷循环的制冷效率。首级制冷循环之后的其他各级制冷循环为天然制冷循环，天然制冷循环是一种模仿大自然下雨自然现象的一种制冷循环，其技术实质是利用制冷工质蒸气在绝热膨胀工况下冷凝液化时只释放甚微的显热，并不释放与其汽化潜热数量相等的凝结热的物理特性进行高效率制冷；各级天然制冷循环均利用上一级制冷循环所提供的更低温度的冷量来为本级制冷工质蒸气冷凝液化形成低温低压的绝热膨胀空间；利用天然制冷循环将上一级制冷循环所提供的制冷量高倍扩增；末级天然制冷循环，其所制冷量对外供冷；各级制冷循环中的制冷工质的蒸发温度按系统连接次序逐级增高，首级制冷工质的蒸发温度为低，末级为高。
2.根据权利要求1所述的天然新制冷工艺方法，其特征在于，所述二级以上的多级制冷循环在首级制冷循环与末级制冷循环之间，设置中间级制冷循环，首级或上一级制冷循环所得的制冷量为下一级制冷循环形成低温低压的绝热膨胀空间，使下一级制冷工质蒸气在绝热膨胀工况下冷凝液化时只释放甚微的显热，并不释放与其汽化潜热数量相等的凝结热，最后成为液态制冷工质。
3.根据权利要求2所述的天然新制冷工艺方法，其特征在于，中间级制冷循环是中间一级制冷循环，或附加中间二级制冷循环后的中间一级、中间二级制冷循环，或附加中间二级、中间三级制冷循环后的中间一级、中间二级及中间三级制冷循环，依次类推。
4.一种天然新制冷装置，它包括制冷压缩机，与其连接的冷凝器，在冷凝器的另一端通过工质输液管连接的节流器，与节流器通过工质输液管连接的蒸发器，蒸发器的另一端通过工质输气管与制冷压缩机连接，形成首级制冷循环，其内充注制冷工质；其特征在于，它还包括第一绝热膨胀容器、工质输气管、蒸气节流阀、对外制冷蒸发器、工质输液管、保温储液容器、工质泵；所述第一绝热膨胀容器，其内上部设置首级制冷冷凝器，下部设置首级制冷压缩机，容器内充注满液态末级制冷工质；工质泵与第一绝热膨胀容器下部连接，工质泵的另一端通过工质输液管与保温储液容器下部连接；启动工质泵，液态末级制冷工质从第一绝热膨胀容器下部进入工质泵，加压后经工质输液管进入保温储液容器内，低温液态末级制冷工质所携显冷与设置在保温储液容器内的首级制冷冷凝器与首级制冷压缩机进行热量交换后，经工质输液管进入对外制冷蒸发器，吸热汽化形成末级制冷工质蒸气，再经工质输气管进入蒸气节流阀，最后进入第一绝热膨胀容器，在绝热膨胀工况下自动冷凝液化，由此形成天然制冷循环。
5.根据权利要求4所述的天然新制冷装置，其特征在于，在首级制冷循环与末级制冷循环之间设置中间级制冷循环，即在保温储液容器与对外制冷蒸发器之间设置第二以上绝热膨胀容器。第二以上绝热膨胀容器内下部内充注有液态制冷工质，上部设置中间级蒸发器，中间级蒸发器经由工质输气管、蒸气节流阀、工质输气管、第一绝热膨胀容器内绝热膨胀冷凝液化低温低压空间、工质吸液管、工质泵、工质输液管、保温储液容器、工质输液管连通，形成天然制冷循环，从而进行多级制冷。
全文摘要
本发明涉及一种天然新制冷工艺方法及其装置。系统由首级蒸气压缩制冷循环与中间级、末级天然制冷循环复合构成。天然制冷循环模仿大自然下雨现象，让蒸气在绝热膨胀工况下冷凝液化，利用其只释放甚微的显热，并不释放凝结热的物理特性进行高效制冷。利用首级制冷为次一级形成低温低压的绝热膨胀空间，利用中间级与末级高倍扩增上一级提供的冷量，在为首级提供良好排热条件的同时，以极高效率实现对外制冷与供冷。
文档编号F25B7/00GK101025311SQ200610033649
公开日2007年8月29日 申请日期2006年2月17日 优先权日2006年2月17日
发明者易元明 申请人:易元明