专利名称：通过冷媒膨胀动能辅助驱动的热泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种热泵装置，其中冷媒在热交换后的流动压力作为驱动的辅助动力；特别是指压缩高压高温的冷媒在排热的热交换之后，经膨胀降压成较低压的动能压力， 使得动力器作功，以辅助冷媒压缩装置的驱动动力。
背景技术：
在节能减碳的问题上，热泵系统的热交换冷媒已经由容易获得、用之不竭且具有稳定的化学性，安全无毒、不可燃并具有良好的传热特性与流体流动性的低成本自然物质 (例如co2)逐渐替代并且被推广使用。冷媒用于在各种润滑油和机件中运动，并且在高压高温下也不分解而产生有害气体，并且没有回收或再处理的问题，从而符合环保特性等优
点O然而，自然物质的CO2冷媒以高于普通冷媒很多的工作压力和温度提供热交换 (参照图1所示)，其由压缩机A压缩作功为高压高温的液体(其中压力约为150KG/CM2，温度为90°C )，经管路流入冷凝器B，冷水流进行即热式热交换，从而供给热水流，使冷媒呈高压低温状态流出，再经膨胀阀C的针孔阀门收缩膨胀冷媒为低压低温气态形式(其中压力约为80KG/CM2，而低温温度依热交换能量设计而定)之后，流入一蒸发器D进行吸热式制冷的热交换操作，即回流到压缩机A进行循环作功。然而，冷凝器B流出的高压低温CO2冷媒经过膨胀阀C的膨胀降压时仍然保留有约80KG/CM2的气体压力，即仅流入蒸发器D内进行吸热制冷的作功，其中80KG/CM2的流动压力动能没有被利用而造成浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供一种通过冷媒膨胀动能辅助驱动的热泵，用于热交换的冷媒经过膨胀阀装置流动的气体动压能驱动动力器连动的压缩机压缩冷媒，以辅助驱动能源。本发明的技术方案是—种通过冷媒膨胀动能辅助驱动的热泵，包括压缩机，其使压缩的冷媒以高压高温形式流出；冷凝器，其接合压缩机流出的高压高温冷媒；供水管路，其接合冷凝器中的冷水流管路进行热交换后由热水流管路流出；膨胀阀装置，其连通冷凝器，使冷媒降压降温呈气态；辅助动力器，其连通膨胀阀设置流入的气态冷媒，气态冷媒面对其内设置的转子驱动，并延伸转子转轴同轴的连接压缩机的马达转子枢轴旋转；蒸发器，其连通辅助动力器，并引入冷媒进行热交换，使冷媒回流至压缩机内进行压缩；控制装置，其对应各元件设定的数值控制顺序动作。由于本发明采用上述技术方案，从而达到了能源再利用以节省能源消耗的目的。
本发明的目的和其特征，将在以下的描述和有关的附图中进一步的详细说明图1是普通热泵结构元件组成的简单示意图。图2是本发明热泵结构的流程方块示意图。图3是本发明热泵结构元件组成的简单示意图。
图4是本发明压缩机辅助动力器的简单组合剖示图。
具体实施例方式参照图2所示，本发明包括压缩机1，冷凝器2，供水管路3，膨胀阀装置4，辅助动力器5，蒸发器6，控制装置7等部分。参照图2、3所示，压缩机1的高压出口 11经高压高温管路12连接至冷凝器2，并连接至排热管路21的冷媒入口 211，压缩机1的低压吸气口 13经由低压低温管路14连通蒸发器6，并连接至吸热管路61的冷媒出口 611。供水管路3的热交换管路31 (可为二重管式或壳管式等结构，其规格尺寸依据热泵的设计能量确定)与冷凝器2的排热管路21相联，其中冷水流管路32与市用自来水管路相连，并通过设置在冷凝器2的排热管路21的冷媒出口端202进入热交换管路31，经过热交换后的热水流管路33经由冷凝器2的排热管路21的冷媒入口端211的热交换管路31 流出，以便供给使用。热水流管路33上设置有温度感测器34。还可设置热风扇22以提供室内循环的热气流。膨胀阀装置4的入口端41连接连通管路42，连通管路42中流入冷凝器2内高压低温液态形式的冷媒，连通管路42上连通方向阀43的流入端口 431，方向阀43的另一流入端口 432设置有旁通管路44，旁通管路44连通压缩机1的高压高温管路12，方向阀43和冷凝器2的冷媒出口 212之间的连通管路42上设置有压力感测器45，该压力感测器45感测传导到控制装置7的微处理器70的压力值信号。膨胀阀装置4的出口端46通过导管47 连接至辅助动力器5的入口 51。参照图2、4所示，辅助动力器5绝压绝热地连接到压缩机1，使其转子52的转轴 521密封且同轴地连接至压缩机1的马达15的转子转轴151，使得流入膨胀阀装置4内作功并为低压低温气态形式的冷媒面对辅助动力器5的转子52流动驱转，以辅助压缩机1内马达15的旋转动力，从而减少驱动电力的损耗。辅助动力器5的出口 53经由导通管路531连接至蒸发器6的吸热管路61的冷媒入口 612，使得低压低温气态形式的冷媒在蒸发器6的吸热管路61内进行热交换，以提供室内所需的冷藏效果。此外，冷媒经由蒸发器6的吸热管路61的冷媒出口 611，从低压低温管路14再次流入压缩机1的低压吸气口 13，从而进入压缩机1的压缩单元16 (可为单段或多段压缩)内进行冷媒压缩的循环操作。控制装置7连接电力71并经微处理器70对应设定的数值控制各元件的顺序动作。在应用本发明时，电力71驱动压缩机1的马达15和压缩单元16进行初始启动， 使压缩的CO2冷媒以高压高温液态形式流入高压高温管路12，在高压高温液态形式的冷媒还未流动到达冷凝器2和膨胀阀装置4之前，膨胀阀装置4的方向阀43 (例如二位三通方向阀，如图3所示)先切换到经由旁通管路44引入CO2冷媒，使降压降温的冷媒流入辅助动力器5内推动转子52，从而有助于压缩机1的马达15和压缩单元16的启动。
通过与冷凝器2热交换后的冷媒流入压力感测器45之前的连通管路42建立设定的压力值，即由压力感测器45检测的压力值信号传导到控制装置7的微处理器70将方向阀43切换，操作膨胀阀装置4，从而隔断旁通管路44和连通冷凝器2流动的CO2冷媒。流入膨胀阀装置4的高压低温液态CO2冷媒通过降压降温过程成气态形式并具有设定的压力和温度，并且经由导管47流入辅助动力器5内，从而驱动转子52，使转子52的转轴521同轴地驱动压缩机1的马达15的转子转轴151旋转，从而提供辅助动力，节省了压缩机1的马达15使用室内电力的损耗。
权利要求
1.一种通过冷媒膨胀动能辅助驱动的热泵，其包括压缩机，所述压缩机的马达驱动压缩单元压缩(X)2冷媒经由高压高温管路流出；冷凝器，其经由压缩机的高压高温管路引入CO2冷媒；供水管路，其连接至所述冷凝器，通过所述供水管路引入冷水流进行热交换，以热水流形式流出；膨胀阀装置，其设置的方向阀管路分别连接所述冷凝器冷媒出口和所述压缩机的所述高压高温管路，从而切换以操作地引入 CO2冷媒；辅助动力器，其连接所述膨胀阀装置引入的CO2冷媒推动枢转转子，使连接至所述压缩机的马达转子枢轴旋转；蒸发器，其连通所述辅助动力器，使引入的CO2冷媒回流至所述压缩机的所述压缩单元循环的压缩操作；控制装置，其通过对应设定的数值操作各元件顺序动作；其特征在于，(A)所述膨胀阀装置设置的所述方向阀管路分别连接至所述冷凝器冷媒出口和所述压缩机的高压高温管路，从而切换以操作地引入CO2冷媒；(B)所述辅助动力器连接到压缩机的所述膨胀阀装置，引入的冷媒面对所述辅助动力器内设置的所述转子枢转，并延伸所述转子枢轴密封地同轴连接所述压缩机的所述马达转子转轴，从而辅助旋转驱动。
2.根据权利要求1所述的通过冷媒膨胀动能辅助驱动的热泵，其特征在于，所述膨胀阀装置中设置的方向阀管路通常连通冷凝器的CO2冷媒出口，从而隔断连接至所述压缩机的所述高压高温管路，在启动压缩机压缩(X)2冷媒操作时，方向阀瞬时隔断所述冷凝器，打开连通压缩机的高压高温管路引入CO2冷媒，在所述方向阀连接至所述冷凝器的管路上设置压力感测器，在检测到冷凝器冷媒出口到达设定的压力值，即传导信号至控制装置的微处理器操作方向阀，从而隔断压缩机的高压高温管路并打开连通冷凝器的冷媒出口，以便导引冷凝器的(X)2冷媒进入膨胀阀装置。
全文摘要
一种通过冷媒膨胀动能辅助驱动的热泵，其包括压缩机，其压缩冷媒流出；冷凝器，其连通压缩机并引入冷媒；供水管路，其连接至所述冷凝器，通过所述供水管路引入冷水进行热交换，以热水流形式流出；膨胀阀装置，其连通冷凝器，使冷媒降压降温；辅助动力器，其连接膨胀阀装置的冷媒面对转子驱转，且同轴地连接至压缩机马达转子转轴，以便辅助旋转的动力；蒸发器，其连通至所述辅助动力器引入的冷媒热交换回流至压缩机的所述压缩循环操作；控制装置，其通过对应各元件设定的数值控制顺序动作。
文档编号F04B35/04GK102155821SQ20101012122
公开日2011年8月17日 申请日期2010年2月11日 优先权日2010年2月11日
发明者徐开文 申请人:徐开文