本發(fā)明涉及一種提高壓縮機制冷、制熱效率的方案，尤其涉及換熱器與壓縮機組合成的制冷、制熱裝置。

背景技術(shù)：

要想提高制熱、制冷設(shè)備的效率，就應(yīng)想方設(shè)法在不增加壓縮機功耗的前提下，將高溫端的冷凝器溫度盡量提高，同時將低溫端的蒸發(fā)器溫度盡量降低，以加大溫差而提高電熱轉(zhuǎn)化效率。

而現(xiàn)在的空調(diào)、冷庫、冰箱、冰柜等制熱、制冷設(shè)備中，氣態(tài)介質(zhì)經(jīng)過壓縮機壓縮后，進入冷凝器液化放熱，但溫度較高的介質(zhì)在冷凝器中并不能徹底散熱冷卻，然后直接通過膨脹閥進入了蒸發(fā)器氣化吸熱，將未能完全散發(fā)的熱量也帶入了蒸發(fā)器，導(dǎo)致蒸發(fā)器溫度不能達(dá)到足夠低。同時溫度較低的冷介質(zhì)，在蒸發(fā)器中也不能充分吸熱升溫，便直接進入了壓縮機的介質(zhì)入口，迫使壓縮機工作在較高的溫差狀態(tài)，而實際冷凝器和蒸發(fā)器之間的溫差并不很大，所以嚴(yán)重影響了其電熱轉(zhuǎn)化效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

目前，雖然制冷、制熱設(shè)備的電熱轉(zhuǎn)化效率已達(dá)幾倍，但本人認(rèn)為其效率還可在現(xiàn)有基礎(chǔ)上提高一倍以上，達(dá)到10倍左右的電熱轉(zhuǎn)化效率。方案就是采用換熱器與壓縮機組合，特別是采用兩級換熱器組成的換熱器組與壓縮機及膨脹閥組成的組合方案。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

換熱器與壓縮機組合的節(jié)能應(yīng)用，包含壓縮機、冷凝器、換熱器、膨脹閥、蒸發(fā)器和各種連接管道。

將經(jīng)過冷凝器后未能及時散完熱的液態(tài)介質(zhì)，在其進入膨脹閥之前，接入換熱器；同時也將從蒸發(fā)器返回壓縮機前的低溫氣態(tài)介質(zhì)也接入換熱器的另一通道，來自冷凝器中的高溫液態(tài)介質(zhì)，與來自蒸發(fā)器中的低溫氣態(tài)介質(zhì)，在鄰近通道中逆向流動，發(fā)生熱交換，來自冷凝器的液態(tài)熱介質(zhì)的熱，不隨介質(zhì)流向蒸發(fā)器，而被從蒸發(fā)器逆向流來的冷介質(zhì)從換熱器中帶回壓縮機，使壓縮機進出口之間的溫差減小，壓差減小，所以降低壓縮機的功耗。同時，進入膨脹閥氣化的液態(tài)介質(zhì)氣化前就已經(jīng)處于低溫狀態(tài)，所以介質(zhì)在蒸發(fā)器中再氣化吸熱后，蒸發(fā)器中溫度就能達(dá)到更低，冷凝器和蒸發(fā)器之間的溫差增大。所以大大提高了制熱、制冷效率。

進一步，采用兩級換熱器組合，增加一個副膨脹閥，將少量的液態(tài)介質(zhì)通過副膨脹閥后，進入低溫?fù)Q熱器的冷介質(zhì)通道，并在低溫?fù)Q熱器冷介質(zhì)通道中氣化吸熱，使從冷凝器流來的液態(tài)介質(zhì)，經(jīng)高溫?fù)Q熱器降溫后，再流入低溫?fù)Q熱器，進一步降溫，使流向主膨脹閥和副膨脹閥的液態(tài)介質(zhì)溫度更低，所以液態(tài)介質(zhì)在蒸發(fā)器中蒸發(fā)吸熱后，蒸發(fā)器的溫度就更低。將冷凝器置于外界環(huán)境中，便能在蒸發(fā)器中獲得很低的低溫內(nèi)環(huán)境，用于制冷作用；或者將蒸發(fā)器置于外界環(huán)境中，便能在冷凝器獲得很高的高溫內(nèi)環(huán)境，用于制熱作用。

詳細(xì)組合方式是：

壓縮機的介質(zhì)出口與冷凝器的介質(zhì)入口通過管道密閉連通連接，冷凝器的介質(zhì)出口與換熱器組中的高溫?fù)Q熱器的熱介質(zhì)入口通過管道密閉連通連接，高溫?fù)Q熱器的熱介質(zhì)出口與低溫?fù)Q熱器的熱介質(zhì)入口通過管道密閉連通連接，低溫?fù)Q熱器的熱介質(zhì)出口、主膨脹閥的介質(zhì)入口和副膨脹閥的介質(zhì)入口通過下三通道密閉連通連接，副膨脹閥的介質(zhì)出口與低溫?fù)Q熱器的冷介質(zhì)入口通過管道密閉連通連接，主膨脹閥的介質(zhì)出口與蒸發(fā)器的介質(zhì)入口通過管道密閉連通連接，蒸發(fā)器的介質(zhì)出口、低溫?fù)Q熱器的冷介質(zhì)出口和高溫?fù)Q熱器的冷介質(zhì)入口通過上三通管道密閉連通連接，高溫?fù)Q熱器的冷介質(zhì)出口與壓縮機的介質(zhì)入口管道密閉連通連接，如此形成一個閉合循環(huán)通道。

工作原理是：來自蒸發(fā)器的較冷介質(zhì)，在換熱器中，將冷凝器流出的熱介質(zhì)的熱吸收并帶回壓縮機的低壓端，這些熱不再進入蒸發(fā)器，使蒸發(fā)器的溫度保持在較低狀態(tài)，同時這些被帶回的熱量并不損失，而是被帶回系統(tǒng)的高溫循環(huán)部分，所以此方案能使高溫端保持較高溫度，同時來自冷凝器的溫度較高的液態(tài)介質(zhì)的熱，并不隨介質(zhì)一起進入蒸發(fā)器，使低溫端能保持較低溫度，但壓縮機的負(fù)荷并沒有發(fā)生明顯變化，所以能使其制熱、制冷效率大幅提高。

采用雙換熱器組合的目的是提升高溫端的溫度的同時，進一步降低低溫端的溫度，而流過副膨脹閥的介質(zhì)流量很小就能維持進入主副膨脹閥的流體介質(zhì)保持低溫：經(jīng)過副膨脹閥后的液態(tài)介質(zhì)，在低溫?fù)Q熱器冷介質(zhì)通道中氣化吸熱，使經(jīng)高溫?fù)Q熱器初步降溫后流來的液態(tài)介質(zhì)進一步降溫，降溫后的介質(zhì)再經(jīng)副膨脹閥再在低溫?fù)Q熱器冷介質(zhì)通道中氣化吸收后，能再使低溫?fù)Q熱器冷介質(zhì)通道的溫度再更進一步降低，如此下去，低溫?fù)Q熱器流向主、副膨脹閥的介質(zhì)的溫度逐步下降達(dá)到很低，所以這些溫度很低的液態(tài)介質(zhì)通過主膨脹閥進入蒸發(fā)器中后，再氣化吸熱，將導(dǎo)致蒸發(fā)器溫度很低，也就是冷凝器與蒸發(fā)器之間的溫差達(dá)到很大。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例和現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1：制冷制熱設(shè)備與換熱器組的節(jié)能組合圖。

圖2：將高低溫?fù)Q熱器合并為一個整體的結(jié)構(gòu)圖。

圖3：將主副膨脹閥合并用一個膨脹閥的結(jié)構(gòu)圖。

1-壓縮機、2-冷凝器、3-高溫?fù)Q熱器、4-低溫?fù)Q熱器、5-主膨脹閥、6-蒸發(fā)器。

其中壓縮機1包括：101-壓縮機的介質(zhì)入口、102-壓縮機的介質(zhì)出口。

其中冷凝器2包括：201-冷凝器的介質(zhì)入口、202-冷凝器的介質(zhì)出口。

其中高溫?fù)Q熱器組3包括：301-高溫?fù)Q熱器的熱介質(zhì)入口、302-高溫?fù)Q熱器的熱介質(zhì)通道、303-高溫?fù)Q熱器的熱介質(zhì)出口、304-高溫?fù)Q熱器的冷介質(zhì)入口、305-高溫?fù)Q熱器的冷介質(zhì)通道、306-高溫?fù)Q熱器的冷介質(zhì)出口。

其中低溫?fù)Q熱器4包括：401-低溫?fù)Q熱器的熱介質(zhì)入口、402-低溫?fù)Q熱器的熱介質(zhì)通道、403-低溫?fù)Q熱器的熱介質(zhì)出口、404-低溫?fù)Q熱器的冷介質(zhì)入口、405-低溫?fù)Q熱器的冷介質(zhì)通道、406-低溫?fù)Q熱器的冷介質(zhì)出口，407-下三通，408-副膨脹閥，409-上三通。

其中蒸發(fā)器6包括：601-蒸發(fā)器的介質(zhì)入口、602-蒸發(fā)器的介質(zhì)出口。

具體實施方式

為實現(xiàn)本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。

參照附圖1的實施例的制冷制熱設(shè)備與換熱器組的節(jié)能組合，經(jīng)壓縮機1加壓后的氣態(tài)介質(zhì)，由壓縮機的介質(zhì)出口102、冷凝器2的介質(zhì)入口201進入冷凝器2內(nèi)液化放熱，然后由冷凝器的介質(zhì)出口202、高溫?fù)Q熱器3的熱介質(zhì)入口301進入高溫?fù)Q熱器3的熱介質(zhì)通道302，與高溫?fù)Q熱器冷介質(zhì)通道305中的中溫介質(zhì)換熱，溫度降低，然后經(jīng)過高溫?fù)Q熱器的熱介質(zhì)出口303、低溫?fù)Q熱器4的熱介質(zhì)入口401進入低溫?fù)Q熱器的熱介質(zhì)通道402，與低溫?fù)Q熱器的冷介質(zhì)通道405中的低溫介質(zhì)換熱，溫度進一步降低，然后經(jīng)過低溫?fù)Q熱器的熱介質(zhì)出口403后，由下三通407分為兩路，一路經(jīng)過副膨脹閥408后，由低溫?fù)Q熱器的冷介質(zhì)入口404進入低溫?fù)Q熱器的冷介質(zhì)通道405，在低溫?fù)Q熱器冷介質(zhì)通道405中氣化吸熱，使低溫?fù)Q熱器熱介質(zhì)通道402中逆行的液態(tài)介質(zhì)溫度更進一步降低，也就使再經(jīng)過副膨脹閥408進入低溫?fù)Q熱器冷介質(zhì)通道405的介質(zhì)溫度更低，再氣化吸熱后，低溫?fù)Q熱器的熱介質(zhì)通道溫度再進一步下降，如此往復(fù)，低溫?fù)Q熱器冷介質(zhì)通道中的溫度梯度下降。所以流過副膨脹閥408的介質(zhì)流量很小，也能維持低溫?fù)Q熱器4中冷熱介質(zhì)通道的溫度達(dá)到很低。所以增加副膨脹閥后，壓縮機1的功耗增加極小，而使流向主膨脹閥5的液態(tài)介質(zhì)溫度更低；低溫?fù)Q熱器熱介質(zhì)通道403流出的介質(zhì)，經(jīng)下三通407后的分得的另一路，經(jīng)過主膨脹閥5后，溫度很低的液態(tài)介質(zhì)通過蒸發(fā)器的介質(zhì)入口601進入蒸發(fā)器6中氣化吸熱，使蒸發(fā)器6的溫度降低到非常低。在蒸發(fā)器6中吸熱后的氣態(tài)介質(zhì)，由蒸發(fā)器的介質(zhì)出口602流出，再經(jīng)上三通409與來自低溫?fù)Q熱器4的冷介質(zhì)出口406合并后，進入高溫?fù)Q熱器3的冷介質(zhì)入口304，然后在高溫?fù)Q熱器的冷介質(zhì)通道305中，吸收高溫?fù)Q熱器熱介質(zhì)通道302的余熱，經(jīng)余熱預(yù)熱后的介質(zhì)由高溫?fù)Q熱器的冷介質(zhì)出口306流向壓縮機1的介質(zhì)入口101。所以，使用本發(fā)明的制冷、制熱設(shè)備與換熱器組的節(jié)能組合，壓縮機1的功耗增加較少，但能使冷凝器2的溫度更高，同時蒸發(fā)器6的溫度更低，或者在相同制冷量的狀況下，使壓縮機的功耗就大幅降低。

參照附圖1，特別地，高溫?fù)Q熱器組3和低溫?fù)Q熱器4的部分或全部，或者集成在冷凝器2的內(nèi)部，或者集成在蒸發(fā)器6的內(nèi)部，從而減少了連接管道，或者獨立于冷凝器2和蒸發(fā)器6的外部；參照附圖1、附圖2和附圖3，或者高溫?fù)Q熱器3和低溫?fù)Q熱器4合并成一個整體換熱器，并在側(cè)壁安裝進出口與冷介質(zhì)通道互通，直接將蒸發(fā)器6的介質(zhì)出口602接入這個進出口，同時不再使用上三通409，結(jié)構(gòu)不同，功用一樣，都屬于本發(fā)明的涵蓋范圍。

參照附圖1、附圖2和附圖3，或者省略副膨脹閥408，將主膨脹閥移5移到低溫?fù)Q熱器4的熱介質(zhì)出口與下三通407之間，即主、副膨脹閥合并為一個主膨脹閥5，低溫?fù)Q熱器的熱介質(zhì)出口403與主膨脹閥5的介質(zhì)入口管道密閉連通連接，主膨脹閥5、低溫?fù)Q熱器的冷介質(zhì)入口404和蒸發(fā)器6的介質(zhì)入口601通過三通管密閉連通連接。