一种热能循环利用的喷射式空调

摘要

本发明提供了一种热能循环利用的喷射式空调，包括主喷射器、冷凝器和预冷蒸发器；所述主喷射器与所述冷凝器连通；所述冷凝器具有外管路和设置在所述外管路中的内管路；所述预冷蒸发器中含有第一节流阀；制冷时，所述冷凝器的外管路能够将来自所述主喷射器的制冷剂冷却成液态，并输送至所述预冷蒸发器；所述预冷蒸发器中的第一节流阀能够将液态制冷剂转变为制冷剂蒸汽，并输送至所述冷凝器的内管路中进行吸热。本发明能够解决现有喷射式空调热能无法回收，热能利用率较低的问题。

权利要求

1.一种热能循环利用的喷射式空调，其特征在于，包括主喷射器、冷凝器、预冷蒸发器、空调蒸发器和余热发生器；

所述主喷射器的主工作流体入口与所述余热发生器连通，所述主喷射器的主引射流体入口与所述空调蒸发器连通；

所述主喷射器的输出口与所述冷凝器连通；

所述冷凝器具有外管路和设置在所述外管路中的内管路；

所述预冷蒸发器中含有第一节流阀；

制冷时，所述主喷射器通过所述主工作流体入口接收来自所述余热发生器的制冷剂蒸汽，所述主喷射器通过所述主引射流体入口接收来自所述空调蒸发器的制冷剂蒸汽，所述主喷射器通过所述输出口向所述冷凝器输送制冷剂蒸汽；

所述冷凝器的外管路能够将来自所述主喷射器的制冷剂蒸汽冷却成液态制冷剂，并输送至所述预冷蒸发器；

在所述预冷蒸发器的底部，液态制冷剂分成两部分，一部分流向所述第一节流阀，一部分流向所述空调蒸发器；

所述预冷蒸发器中的第一节流阀能够将液态制冷剂转变为制冷剂蒸汽，并输送至所述冷凝器的内管路中进行吸热，所述冷凝器的内管路向所述余热发生器输送制冷剂蒸汽。

2.根据权利要求1所述的空调，其特征在于，还包括：回流喷射器、第一调节阀和混流压缩机，所述混流压缩机设置在所述余热发生器中；

所述回流喷射器的回流引射流体入口与所述冷凝器的内管路连通，所述回流喷射器的回流工作流体入口通过所述第一调节阀与所述余热发生器连通，所述回流喷射器的输出口与所述混流压缩机连通；

所述回流喷射器的回流引射流体入口能够吸入所述冷凝器的内管路中的制冷剂蒸汽；

所述回流喷射器的回流工作流体入口通过所述第一调节阀获取来自所述余热发生器的制冷剂蒸汽；

所述回流喷射器将回流引射流体入口接收的制冷剂蒸汽和回流工作流体入口接收的制冷剂蒸汽混合加压后输送至所述混流压缩机；

所述混流压缩机对接收到的制冷剂蒸汽进行增压，所述余热发生器输出增压后的所述制冷剂蒸汽。

3.根据权利要求2所述的空调，其特征在于，所述混流压缩机能够消除轴向推力。

4.根据权利要求3所述的空调，其特征在于，所述混流压缩机为两侧进气中间出气的对称式结构。

5.根据权利要求1所述的空调，其特征在于，还包括第二调节阀，所述余热发生器通过所述第二调节阀与所述主喷射器的主工作流体入口连通。

6.根据权利要求1所述的空调，其特征在于，还包括回热器，所述回热器一端与所述预冷蒸发器连通，另一端与所述空调蒸发器连通。

7.根据权利要求6所述的空调，其特征在于，在所述预冷蒸发器的底部，一部分液态制冷剂通过所述回热器流向所述空调蒸发器。

8.根据权利要求7所述的空调，其特征在于，所述空调蒸发器中的制冷剂蒸汽通过所述回热器的腔体流通至所述主喷射器的主引射流体入口。

说明书

一种热能循环利用的喷射式空调

技术领域

[0001] 本发明涉及空调领域，具体而言，涉及一种热能循环利用的喷射式空调。

背景技术

[0002] 目前常用的空调主要由压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器组成，其中节流阀又叫膨胀阀。压缩式空调的制冷原理是：压缩机将低压低温的制冷剂蒸汽压缩成高压高温的气体，并输送至冷凝器，冷凝器将高压高温的气体冷却成高压中温的液体并将液化放出的热量排放到周围环境中，高压中温的液体制冷剂再经过节流阀的节流降压变为低压低温的气体和液体的混合物，低压低温的制冷剂液体在蒸发器中蒸发变为低压低温的气体同时吸收大量热量，从而达到制冷的目的。

[0003] 蒸汽喷射式空调是利用蒸汽喷射器代替压缩机工作的空调，主要由喷射器、冷凝器、蒸发器、节流阀组成。蒸汽喷射式空调的主要工作过程是：制冷剂蒸汽进入喷射器，经迅速膨胀后在喷嘴出口处形成一定的真空，吸引蒸发器中的低温低压的制冷剂蒸汽，因此蒸发器中的制冷剂不断蒸发，因蒸发时吸热，从而达到制冷目的。被喷射器吸入的制冷剂蒸汽与喷射器喷出的制冷剂蒸汽在喷射器出口处混合形成高温高压的制冷剂蒸汽，被压缩至冷凝器中，在冷凝器中冷凝成液态制冷剂，制冷剂液化放出的热量散发到周围环境中。从冷凝器中出来的中温高压的液态制冷剂分为两路，一路由液体泵增压，返回至发生器中，另一路经过节流阀降压后变为低温低压的气液混合物进入蒸发器中蒸发吸热。由于现有技术喷射效率很低，一直没有实用性。

[0004] 由空调的工作原理可知，压缩机式空调和蒸汽喷射式空调在工作时，冷凝器的作用均是将高压的气态制冷剂冷凝成高压液态状，因此冷凝器都会向周围环境散发大量的热量。

[0005] 现有技术中，喷射式空调中的热能是不能得到回收利用的，热能利用率较低，空调电能消耗较大。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种热能循环利用的喷射式空调，解决现有喷射式空调热能无法回收，热能利用率较低的问题。

[0007] 为达到上述目的，本发明提供了一种热能循环利用的喷射式空调，包括主喷射器、冷凝器和预冷蒸发器；

[0008] 所述主喷射器与所述冷凝器连通；

[0009] 所述冷凝器具有外管路和设置在所述外管路中的内管路；

[0010] 所述预冷蒸发器中含有第一节流阀；

[0011] 制冷时，所述冷凝器的外管路能够将来自所述主喷射器的制冷剂冷却成液态，并输送至所述预冷蒸发器；

[0012] 所述预冷蒸发器中的第一节流阀能够将液态制冷剂转变为制冷剂蒸汽，并输送至所述冷凝器的内管路中进行吸热。

[0013] 优选地，在上述喷射式空调中，所述冷凝器外管路和内管路的截面为同心圆结构。

[0014] 优选地，在上述喷射式空调中，还包括：与所述冷凝器内管路连通的回流喷射器；

[0015] 所述回流喷射器能够吸入所述冷凝器内管路中的制冷剂蒸汽。

[0016] 优选地，在上述喷射式空调中，还包括：

[0017] 与所述回流喷射器连通的混流压缩机，所述混流压缩机能够消除轴向推力。

[0018] 优选地，在上述喷射式空调中，所述混流压缩机为两侧进气中间出气的对称式结构。

[0019] 优选地，在上述喷射式空调中，还包括余热发生器；

[0020] 所述混流压缩机设置在所述余热发生器中。

[0021] 优选地，在上述喷射式空调中，

[0022] 所述余热发生器与所述回流喷射器通过第一调节阀连通；

[0023] 所述余热发生器与所述主喷射器通过第二调节阀连通。

[0024] 优选地，在上述喷射式空调中，还包括：

[0025] 与所述预冷蒸发器连通的回热器；和

[0026] 与所述回热器连通的空调蒸发器。

[0027] 优选地，在上述喷射式空调中，所述预冷蒸发器还能够将液态制冷剂输送至所述回热器的管路中。

[0028] 优选地，在上述喷射式空调中，所述蒸发器中的制冷剂蒸汽通过所述回热器的腔体流通至所述主喷射器。

[0029] 可见，在本发明实施例中，将冷凝器设置成外管路中含有内管路的形式，可以理解，内外管路形成腔中腔的结构，外管路用于制冷剂液化作用，内管路用于流通来自第一节流阀的低压低温的制冷剂蒸汽。利用内外管路中制冷剂的温度差，内管路中的蒸汽能够吸收外管路中制冷剂液化时放出的热量，达到回收热量再利用的效果，从而解决现有技术中喷射式空调热能无法回收，热能利用率较低的问题。

[0030] 为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

[0031] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

[0032] 图1是本发明实施例提供的热能循环利用空调的结构示意图。

[0033] 附图说明如下：

[0034] 1-余热发生器，2-混流压缩机，3-第一调节阀，4-第二调节阀，5-主喷射器，6-回流喷射器，7-冷凝器，8-预冷蒸发器，9-第一节流阀，10-回热器，11-第二节流阀，12-空调蒸发器。

具体实施方式

[0035] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

[0036] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0037] 为了解决现有喷射式空调热能无法回收，热能利用率较低的问题。如图1所示，本发明实施例提供了一种热能循环利用的喷射式空调，包括主喷射器5、冷凝器7和预冷蒸发器8；

[0038] 主喷射器5与冷凝器7连通；

[0039] 冷凝器7具有外管路和设置在外管路中的内管路；

[0040] 预冷蒸发器8中含有第一节流阀9；

[0041] 制冷时，冷凝器7的外管路能够将来自主喷射器5的制冷剂冷却成液态，并输送至预冷蒸发器8；

[0042] 预冷蒸发器8中的第一节流阀9能够将液态制冷剂转变为制冷剂蒸汽，并输送至冷凝器7的内管路中进行吸热。

[0043] 可见，在本发明实施例中，将冷凝器7设置成外管路中含有内管路的形式，可以理解，内外管路形成腔中腔的结构，外管路用于制冷剂液化作用，内管路用于流通来自第一节流阀9的低压低温的制冷剂蒸汽。利用内外管路中制冷剂的温度差，内管路中的蒸汽能够吸收外管路中制冷剂液化时放出的热量，达到回收热量再利用的目的，从而解决现有技术中喷射式空调热能无法回收，热能利用率较低的问题。

[0044] 下面结合图1详细介绍本发明实施例中的空调的热回收过程。

[0045] 参考图1可知，本发明实施例包括余热发生器1、混流压缩机2、第一调节阀3、第二调节阀4、主喷射器5、回流喷射器6、冷凝器7、预冷蒸发器8、第一节流阀9、回热器10、第二节流阀11和空调蒸发器12。

[0046] 图1中各器件之间的线条表示管路连通，线条上箭头表示制冷时制冷剂的流动方向。冷凝器7、预冷蒸发器8和回热器10内的线条表示管路设置。混流压缩机2中的线条为压缩机剖面线。

[0047] 如图1所示，余热发生器1通过第一调节阀3与回流喷射器6连通，通过第二调节阀4与主喷射器5连通。制冷开始时，余热发生器1输出高温高压的制冷剂蒸汽，制冷剂蒸汽分为两部分，分别通过第一调节阀3进入回流喷射器6、第二调节阀4进入主喷射器5。

[0048] 主喷射器5还与空调蒸发器12连通，主喷射器5产生的背向压力吸入空调蒸发器12中的低温低压的制冷剂蒸汽，使空调蒸发器12中的制冷剂不断蒸发，从而制冷。

[0049] 主喷射器5与冷凝器7连通，主喷射器5在出口处形成混合亚高温、高压的制冷剂蒸汽进入冷凝器7的外管路中进行液化。在冷凝器7的外管路中，高温高压的制冷剂蒸汽液化变为中温高压的制冷剂液体，并放出大量的热。冷凝器7的外管路和预冷蒸发器8连通，中温高压的制冷剂液体进入预冷蒸发器8。

[0050] 在预冷蒸发器8中，中温高压的液态制冷剂通过管路流动至预冷蒸发器8的底部，并分为两部分，一部分通过底部第一节流阀9的节流减压的作用，转变为低温低压的制冷剂蒸汽并流动至预冷蒸发器8的顶部，进入冷凝器7的内管路。

[0051] 在冷凝器7中，外管路中高温气体液化成中温液体放出大量的热，内管路中有低温气体流动，内外管路具有温度差，内管路中的气体能够吸收外管路放出的热，并被回流喷射器6的背向负压吸入。

[0052] 在回流喷射器6中，来自余热发生器1的高温高压制冷剂蒸汽喷入回流喷射器6，回流喷射器6与混流压缩机2连通，回流喷射器6将两部分制冷剂蒸汽混合加压后输送至混流压缩机2继续增压，当压力等于余热发生器1内部的压力时，进入余热发生器1，在余热发生器中继续吸热增压后，再次输出高温高压的制冷剂蒸汽，开始下一循环。混流压缩机2设置在余热发生器1中。

[0053] 预冷蒸发器8还与回热器10连通，回热器10与空调蒸发器12连通。在预冷蒸发器8中分出的另一部分液态制冷剂流至回热器10的管路中，沿回热器10中的管路流入空调蒸发器12，通过第二节流阀11的作用转化为气液混合物，在空调蒸发器12中蒸发，吸收周围环境的热量，从而制冷。

[0054] 从空调蒸发器12流出的制冷剂蒸汽流动至回热器10，通过回热器10的腔体流动至主喷射器5，被主喷射器5吸入，完成这一制冷循环。

[0055] 以上过程中，通过冷凝器7的内外管路设计，能够吸收制冷剂蒸汽液化时放出的热量，达到回收空调中多余热能的效果。

[0056] 以上过程中，在预冷蒸发器8中，由于第一节流阀9输出的制冷剂蒸汽的温度低于预冷蒸发器8管路中液体的温度，因此由第一节流阀9输出的制冷剂蒸汽从预冷蒸发器8腔体的底部流动至腔体顶部过程中，能够吸收预冷蒸发器8管路中的制冷剂的热量，达到利用制冷剂冷却制冷剂，回收空调中的热能。

[0057] 以上过程中，回流喷射器6通过冷凝器7吸入预冷蒸发器8中的蒸汽，使得预冷蒸发器8中的制冷剂不断蒸发，制冷剂蒸汽流动过程中不断吸收预冷蒸发器8管路中的热量，并不断进入冷凝器7的内管路中吸收热量，回流喷射器6与冷凝器7和预冷蒸发器8的连通和工作方式，能够形成连续的热回收通路，达到回收空调内热能的效果。

[0058] 以上过程中，从空调蒸发器12流出的制冷剂蒸汽为低温蒸汽，温度低于回热器10管路中的制冷剂液体的温度，从空调蒸发器12流出的制冷剂蒸汽在回热器10的腔体中流动时，能够吸收回热器10管路中的液态制冷剂的热量，并吸收回热器10中电机产生的热量。由图1可知，回热器10中的电机为驱动混流压缩机2的电机。

[0059] 本发明实施例中，冷凝器7的管路是具有腔中腔结构的复合管路，高温气体在外腔中液化放热，低温吸热气体在内腔中逆向吸热，能够达到热量回收的效果。管路形状可以不做具体限定。优选地，外管路和内管路的截面可以为同心圆结构。

[0060] 如图1所示，冷凝器7的外面还设置有风机或者电风扇，用于辅助冷凝器7外管路中的液化过程。

[0061] 相比于现有技术中冷凝器单管散热配合风扇冷却的方式，本发明实施例中利用复合管散热配合风扇冷却，高温气态制冷剂外由风扇冷却，内由气态制冷剂吸热，内外同时冷却，能够增大制冷剂的换热面积，提高制冷剂的冷却效果。

[0062] 由于冷凝器7是内外降温，换热面积大，降温速度快，这样就使冷凝器7的压强迅速降低，而冷却后的制冷液又不断被空调蒸发器12和预冷蒸发器8吸走，这样在主喷射器5的出口处形成了一个稳定的相对较低的压力区，从而改善了喷射器5的出口环境，提高了的喷射系数。

[0063] 本发明实施例中的冷凝器7为内、外冷却式，能控制外冷却热量的排放量与散热速度，与传统冷却方法的不同是：传统冷却方法是简单的将热能一次性排出系统之外不能回收，而本实施例是在冷却的同时回收所需热能，冷凝器7只排出系统中多余的热量，在冷凝器7表面温度低于设定值时，冷凝器风扇不转动，降低排热速度。

[0064] 本发明实施例中，预冷蒸发器8是利用制冷剂冷却制冷剂的技术进行热能回收的。预冷蒸发器8将多余热能进行回收，使空调蒸发器制冷稳定、高效，同时减少了系统中所需的余热量，减小了余热发生器1换热面积与体积。预冷蒸发器8可以为壳管式蒸发器，或者管路为管中管结构。

[0065] 本发明实施例中，通过回流喷射器6的加压作用能够提高回流蒸汽的压力，并提高混流压缩机2入口处的压力，使喷射式空调减小电力消耗，循环稳定。

[0066] 本发明实施例中，通过回热器10能够使液态制冷剂流入空调蒸发器12前过冷，使制冷剂蒸汽流入主喷射器5之前过热，达到更好的制冷效果，并回收电机产生的热量，减小余热发生器1的功率要求。回热器10可以为壳管式回热器，或者管路为管中管结构。

[0067] 本发明实施例中，混流压缩机2为轴流离心式压缩机，其功率范围在50W—3000W，具有轴流压缩机的入口风量大，和离心压缩机的出口风压高的特点，其进气前端叶轮为轴流式叶片，出气后端叶轮为离心式叶片。

[0068] 现有技术中的压缩机，由于内部气体的压力不断变大，轴承会承受较大的轴向推力。本发明实施例中，混流压缩机2为两侧进气中间出气的对称式结构，气体从两端轴向进入，从中间垂直流出，两端产生的轴向推力相等，相互抵消，因此本发明实施例中的混流压缩机2能够消除轴向推力。

[0069] 混流压缩机2没有普通压缩机的阀门系统，能适应温度较高的气体或液体进入，或者气、液混合进入，耗能少，摩损小，工作稳定，液体进入混流式压缩机2可迅速增压，保证了喷射式空调整体系统的稳定运行。

[0070] 将混流压缩机2安装在余热发生器1中，余热发生器1还包括换热管，这种安装方式能够增大压缩机出口面积，减小了出口阻力，又能使余热发生器内的气体快速旋转，从而达到快速换热，减小发生器体积的目的。

[0071] 在实际运行中，冷凝器7只排出系统中多余的热量，余热发生器1、冷凝器7、预冷蒸发器8和空调蒸发器12的温度都在设定范围内，更有利于制冷系统的稳定运行。

[0072] 可见，在本发明实施例中，将冷凝器设置成外管路中含有内管路的形式，可以理解，内外管路形成腔中腔的结构，外管路用于制冷剂液化作用，内管路用于流通来自第一节流阀的低压低温的制冷剂蒸汽。利用内外管路中制冷剂的温度差，内管路中的蒸汽能够吸收外管路中制冷剂液化时放出的热量，达到回收热量的效果，从而解决现有技术中喷射式空调热能无法回收，热能利用率较低的问题。

[0073] 在本发明实施例中，冷凝器7、预冷蒸发器8、回流喷射器6、回热器10和混流压缩机2形成完整的空调热能循环利用系统，能够实现喷射式空调热能的回收，回收的热能用于空调制冷或者进入余热发生器1。因此本实施例中的空调能够实现对热能的回收和合理的循环利用，具有提高热能利用率，降低对余热发生器的功率要求，减少高热能源的使用量，节省电能的有益效果。

[0074] 本实施例中的空调，通过由冷凝器7、预冷蒸发器8、回流喷射器6、回热器10和混流压缩机2形成完整的空调热能循环利用系统，还能够提高喷射器的喷射效率，提高空调制冷效果。

[0075] 本发明实施例中，通过回流喷射器的加压作用能够提高回流蒸汽的压力，并提高混流压缩机入口处的压力，使空调电能消耗减少，循环稳定。

[0076] 本发明实施例中，混流压缩机还能够消除进气的轴向推力，适用较高的使用温度，将混流压缩机安装在余热发生器中，还能够减小余热发生器的体积。

[0077] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。