一种集燃气灶、空调和热水器功能于一体的设备的制作方法

[0001]本发明涉及供热领域，具体是指一种集燃气灶、空调和热水器功能于一体的设备。背景技术：[0002]燃气灶、热水器等燃烧设备消耗大量天然气等能源，现有的燃气灶、热水器等燃烧设备燃烧效率不高，烟气余热、灶台余热浪费严重。提高燃气灶、热水器等燃烧设备的效率，能减少能源消耗，减少二氧化碳排放，保护环境。[0003]因此，设计出一种集燃气灶、空调和热水器功能于一体的设备势在必行。技术实现要素：[0004]本发明要解决的技术问题是现有燃气灶采用空气和天然气自然混合再点火燃烧，由于室内空间狭窄、通风不良导致氧气不足等原因，出现天然气燃烧不充分，出现黄焰和一氧化碳过多等现象，且灶台和烟气中的余热被排至户外空气中，造成能源的浪费和能源使用效率低下。[0005]为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种集燃气灶、空调和热水器功能于一体的设备，包括电动机、离合器、空气压缩机、膨胀机、燃料喷射器、蒸汽发生器、三通阀、空气入口、燃烧室、火焰出口、换热器、热水器、灶台、热水器内换热管、蒸汽发生器内换热管、冷凝器、转轴、工质输送管、室内散热器、风扇、入水口、出水口、输电线、电池、工质泵、火焰通道和燃烧室壁，燃烧室设置在蒸汽发生器内，蒸汽发生器上部设有蒸汽出口，蒸汽出口与工质输送管的进口连接，工质输送管出口与膨胀机的进口连接，膨胀机的工质出口与冷凝器连接，冷凝器通过空气压缩机与蒸汽发生器连接；膨胀机的转轴通过离合器与电动机连接，电动机通过输电线与电池连接；[0006]膨胀机的转子通过离合器与空气压缩机的转子同轴连接，空气压缩机出口与燃烧室的进口连接；蒸汽发生器内的工质可采用加压二氧化碳、氟利昂、r-14、r-22和有机工质；蒸汽发生器内工质循环采用朗肯循环；[0007]蒸汽发生器内设有多个蒸汽发生器内换热管，热水器内设有多个热水器内换热管，热水器内换热管和蒸汽发生器内换热管管径相适配并在接口处进行焊接形成一根整体管道，热水器内换热管和蒸汽发生器内换热管内均铺设有火焰通道，实现燃烧室内高温燃气通过燃烧室、蒸汽发生器内换热内的火焰通道和热水器内换热管内的火焰通道到达灶台上的火焰出口，对灶台上厨具进行加热；燃烧室内的高温燃气通过燃烧室壁和蒸汽发生器内的蒸汽发生器内换热管加热内部的循环工质。[0008]本发明与现有技术相比的优点在于：整体结构结构简单，通过使用膨胀机或汽轮机增压提高空气压缩机的压力，提高燃烧室的温度，将燃气灶、空调器、热水器三合为一，综合利用天然气燃烧产生的热量，提高能源的使用效率，适用性广，便于推广。[0009]作为改进，工质输送管上设有四个三通阀，工质输送管进口通过一个三通阀与换热器进口连接，换热器出口通过两个三通阀与膨胀机进口连接，换热器位于热水器内；[0010]工质输送管进口通过三通阀的另一阀口连接另一个三通阀并与室内散热器连接，室内散热器通过一个三通阀与膨胀机进口连接。[0011]作为改进，换热器出口还可通过两个三通阀与室内散热器进口连接；[0012]工质输送管进口还可通过四个三通阀与膨胀机进口连接。[0013]作为改进，膨胀机出口与工质泵连接的管路上设有冷凝器，工质泵的出口与蒸汽发生器的回液口连接；冷凝器的冷源来源于入水口的水，入水口通过工质泵与冷凝器连接，冷凝器通过管路与热水器进口连接，热水器上设有出水口用于排出热水。附图说明[0014]图1是一种集燃气灶、空调和热水器功能于一体的设备的结构示意图。[0015]图2是实施例一的结构示意图。[0016]图3是实施例二的结构示意图。[0017]如图所示：1、电动机，2、离合器，3.空气压缩机，4、膨胀机，5.、燃料喷射器，6.、蒸汽发生器，7、三通阀，8、空气入口，9、燃烧室，10、火焰出口，11、换热器，12、热水器，13、灶台，14、热水器内换热管，15、蒸汽发生器内换热管，16、冷凝器，17、转轴，18、工质输送管，19、室内散热器，20、风扇，21、入水口，22、出水口，23、输电线，24、电池，25、工质泵，26、火焰通道，27、燃烧室壁。具体实施方式[0018]下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。[0019]本发明在具体实施时，一种集燃气灶、空调和热水器功能于一体的设备，包括电动机1、离合器2、空气压缩机3、膨胀机4、燃料喷射器5、蒸汽发生器6、三通阀7、空气入口8、燃烧室9、火焰出口10、换热器11、热水器12、灶台13、热水器内换热管14、蒸汽发生器内换热管15、冷凝器16、转轴17、工质输送管18、室内散热器19、风扇20、入水口21、出水口22、输电线23、电池24、工质泵25、火焰通道26和燃烧室壁27，所述燃烧室9设置在蒸汽发生器6内，蒸汽发生器6上部设有蒸汽出口，蒸汽出口与工质输送管18的进口连接，工质输送管18出口与膨胀机4的进口连接，膨胀机4的工质出口与冷凝器16连接，冷凝器16通过空气压缩机3与蒸汽发生器6连接；所述膨胀机4的转轴17通过离合器2与电动机1连接，电动机1通过输电线23与电池24连接；[0020]所述膨胀机4的转子通过离合器2与空气压缩机3的转子同轴连接，所述空气压缩机3出口与燃烧室9的进口连接；所述蒸汽发生器6内的工质可采用加压二氧化碳、氟利昂、r-14、r-22和有机工质；所述蒸汽发生器6内工质循环采用朗肯循环；[0021]所述蒸汽发生器6内设有多个蒸汽发生器内换热管15，热水器12内设有多个热水器内换热管14，热水器内换热管14和蒸汽发生器内换热管15管径相适配并在接口处进行焊接形成一根整体管道，热水器内换热管14和蒸汽发生器内换热管15内均铺设有火焰通道26，实现燃烧室9内高温燃气通过燃烧室9、蒸汽发生器内换热管15内的火焰通道26和热水器内换热管14内的火焰通道26到达灶台上的火焰出口10，对灶台上厨具进行加热；所述燃烧室9内的高温燃气通过燃烧室壁27和蒸汽发生器6内的蒸汽发生器内换热管15加热内部的循环工质。[0022]所述工质输送管18上设有四个三通阀7，工质输送管18进口通过一个三通阀7与换热器11进口连接，换热器11出口通过两个三通阀7与膨胀机4进口连接，所述换热器11位于热水器12内；[0023]工质输送管18进口通过三通阀7的另一阀口连接另一个三通阀7并与室内散热器19连接，室内散热器19通过一个三通阀7与膨胀机4进口连接。[0024]所述换热器11出口还可通过两个三通阀7与室内散热器19进口连接；[0025]工质输送管进口18还可通过四个三通阀7与膨胀机4进口连接。[0026]所述膨胀机4出口与工质泵25连接的管路上设有冷凝器16，工质泵25的出口与蒸汽发生器6的回液口连接；所述冷凝器16的冷源来源于入水口21的水，入水口21通过工质泵25与冷凝器16连接，冷凝器16通过管路与热水器12进口连接，热水器12上设有出水口22用于排出热水。[0027]本发明的工作原理：[0028]实施例一：如图2所示，本装置包括电动机1、离合器2、空气压缩机3、膨胀机4、燃料喷射器5、蒸汽发生器6、三通阀7、空气入口8、燃烧室9、火焰出口10、换热器11、热水器12、灶台13、热水器内换热管14、蒸汽发生器内换热管15、冷凝器16、转轴17、工质输送管18、室内散热器19、风扇20、入水口21、出水口22、输电线23、电池24、工质泵25、火焰通道26、燃烧室壁27，燃烧室9位于蒸汽发生器6内，蒸汽发生器6上部设有蒸汽出口，蒸汽出口与工质输送管18进口连接，工质输送管18出口与膨胀机4的进口连接，膨胀机4的工质出口与冷凝器16连接，冷凝器16通过一个工质泵25与蒸汽发生器6连接；膨胀机4的转子通过一个离合器与电动机1连接，电动机1通过输电线23与电池24连接。膨胀机4的转子通过另一个离合器2与空气压缩机3的转子同轴连接，空气压缩机3的出口与燃烧室9的进口连接；蒸汽发生器6内的工质可采用水、氟利昂、r-14、r-22和有机工质等；蒸汽发生器6内工质循环采用朗肯循环。[0029]运行方法：[0030]一、启动模式[0031]离合器2-1接合，离合器2-2接合，电池24(或外接电源)向电动机1输电，以电动机1带动空气压缩机3压气，燃料喷射器5向燃烧室9喷射燃料并点火，启动本装置。[0032]二、汽轮机4增压+电动机1增压模式[0033]本装置启动并运行一段时间，蒸汽发生器6内被加热的循环工质经工质输送管18入口依次通过三通阀7-1、三通阀7-3、三通阀7-2、三通阀7-4到达汽轮机4入口并驱动汽轮机4转动，离合器2-1接合，离合器2-2接合，电池24向电动机1供电，由电动机1和汽轮机4联合做功带动空气压缩机3压气，工质在汽轮机4膨胀做功后经汽轮机4出口到达冷凝器16冷凝，再由工质泵25-2送到蒸汽发生器6回液口，开始下一个循环。[0034]三、汽轮机4增压模式[0035]本装置启动并运行一段时间，蒸汽发生器6内被加热的循环工质经工质输送管18入口依次通过三通阀7-1、三通阀7-3、三通阀7-2、三通阀7-4到达汽轮机4入口并驱动汽轮机4转动，离合器2-1断开，离合器2-2接合，由汽轮机4做功带动空气压缩机3压气，工质在汽轮机4膨胀做功后经汽轮机4出口到达冷凝器16冷凝，再由工质泵25-2送到蒸汽发生器6回液口，开始下一个循环。[0036]四、汽轮机4增压+循环工质热水模式[0037]本装置启动并运行一段时间，蒸汽发生器6内被加热的循环工质经工质输送管18入口到达三通阀7-1，三通阀7-1通往换热器11方向打开，通往室内散热器19方向关闭，循环工质在换热器11处与热水器12内的水换热加热热水器12内的水，然后循环工质经换热器11出口通过三通阀7-2，再通过三通阀7-4到达汽轮机4入口并驱动汽轮机4转动，离合器2-1断开，离合器2-2接合，由汽轮机4做功带动空气压缩机3压气，工质在汽轮机4膨胀做功后经汽轮机4出口到达冷凝器16冷凝，再由工质泵25-2送到蒸汽发生器6回液口，开始下一个循环。[0038]五、汽轮机4增压+室内取暖模式[0039]本装置启动并运行一段时间，蒸汽发生器6内被加热的循环工质经工质输送管18入口到达三通阀7-1，三通阀7-1通往换热器11方向关闭，通往室内散热器19方向打开，循环工质经三通阀7-1并通过三通阀7-3到达室内散热器19加热室内空气，风扇20吹动室内散热器19周围的暖空气实现室内取暖，然后循环工质通过三通阀7-4到达汽轮机4入口并驱动汽轮机4转动，离合器2-1断开，离合器2-2接合，由汽轮机4做功带动空气压缩机3压气，工质在汽轮机4膨胀做功后经汽轮机4出口到达冷凝器16冷凝，再由工质泵25-2送到蒸汽发生器6回液口，开始下一个循环。[0040]六、制冷模式[0041]当空气压缩机3和燃料喷射器5不工作，燃烧室9不点火，热水器12内为冷水；以工质泵25-2为动力工作，蒸汽发生器6内被压缩加热产生温升的循环工质经工质输送管18入口到达三通阀7-1，三通阀7-1通往换热器11方向打开，通往室内散热器19方向关闭，循环工质在换热器11处与热水器12内的冷水换热，循环工质温度降低，然后循环工质经换热器11出口通过三通阀7-2，再通过三通阀7-3到达室内散热器19入口，当室内散热器19内循环工质的温度低于室内温度时，室内散热器19周围的空气被降温，风扇20吹动周围空气实现室内制冷，循环工质在室内散热器19与空气进行热交换后经三通阀7-4到达汽轮机4入口并驱动汽轮机4转动，离合器2-1断开，离合器2-2断开，工质在膨胀机4膨胀后经膨胀机4出口到达冷凝器16冷凝，再由工质泵25-2送到蒸汽发生器6回液口，开始下一个循环。[0042]实施例二：[0043]如图3所示，本装置包括电动机1、离合器2、空气压缩机3、膨胀机4、燃料喷射器5、蒸汽发生器6、三通阀7、空气入口8、燃烧室9、火焰出口10、换热器11、热水器12、灶台13、热水器内换热管14、蒸汽发生器内换热管15、降温器、转轴17、工质输送管18、室内散热器19、风扇20、入水口21、出水口22、输电线23、电池24、工质泵25、火焰通道26、燃烧室壁27，燃烧室9位于蒸汽发生器6内，蒸汽发生器6上部设有蒸汽出口，蒸汽出口与工质输送管18进口连接，工质输送管18出口与膨胀机4的进口连接，膨胀机4的工质出口与降温器连接，降温器通过一个空气压缩机3与蒸汽发生器6连接；膨胀机4的转子通过一个离合器与电动机1连接，电动机1通过输电线23与电池24连接。膨胀机4的转子通过另一个离合器2与空气压缩机3的转子同轴连接，空气压缩机3的出口与燃烧室9的进口连接；蒸汽发生器6内的工质可采用水、氟利昂、r-14、r-22和有机工质等；蒸汽发生器6内工质循环采用闭式布雷顿循环。[0044]膨胀机4出口与空气压缩机3进口连接的管路上设有降温器，空气压缩机3的出口与蒸汽发生器6的回液口连接降温器的冷源来源于入水口21的水；入水口21通过工质泵25与降温器连接，降温器通过管路与热水器12进口连接，热水器12上设有出水口22排出热水。[0045]运行方法如下：[0046]一、启动模式[0047]离合器2-1接合，离合器2-2接合，电池24(或外接电源)向电动机1输电，以电动机1带动压缩机3-1工作并带动空气压缩机3-2压气，燃料喷射器5向燃烧室9喷射燃料并点火，启动本装置。[0048]二、膨胀机4增压+电动机1增压模式[0049]本装置启动并运行一段时间，蒸汽发生器6内被加热的循环工质经工质输送管18入口依次通过三通阀7-1、三通阀7-3、三通阀7-2、三通阀7-4到达膨胀机4入口并驱动膨胀机4转动，离合器2-1接合，离合器2-2接合，电池24向电动机1供电，由电动机1和汽轮机4联合做功带动压缩机3-1工作并带动空气压缩机3-2压气，工质在膨胀机4膨胀做功后经膨胀机4出口到达降温器16降温，再由压缩机3-1送到蒸汽发生器6回液口，开始下一个循环。[0050]三、膨胀机4增压模式[0051]本装置启动并运行一段时间，蒸汽发生器6内被加热的循环工质经工质输送管18入口依次通过三通阀7-1、三通阀7-3、三通阀7-2、三通阀7-4到达膨胀机4入口并驱动膨胀机4转动，离合器2-1断开，离合器2-2接合，由汽轮机4做功带动压缩机3-1工作并带动空气压缩机3-2压气，工质在膨胀机4膨胀做功后经膨胀机4出口到达降温器16降温，再由压缩机3-1送到蒸汽发生器6回液口，开始下一个循环。[0052]四、膨胀机4增压+循环工质热水模式[0053]本装置启动并运行一段时间，蒸汽发生器6内被加热的循环工质经工质输送管18入口到达三通阀7-1，三通阀7-1通往换热器11方向打开，通往室内散热器19方向关闭，循环工质在换热器11处与热水器12内的水换热加热热水器12内的水，然后循环工质经换热器11出口通过三通阀7-2，再通过三通阀7-4到达膨胀机4入口并驱动膨胀机4转动，离合器2-1断开，离合器2-2接合，由汽轮机4做功带动压缩机3-1工作并带动空气压缩机3-2压气，工质在膨胀机4膨胀做功后经膨胀机4出口到达降温器16降温，再由压缩机3-1送到蒸汽发生器6回液口，开始下一个循环。[0054]五、膨胀机4增压+室内取暖模式[0055]本装置启动并运行一段时间，蒸汽发生器6内被加热的循环工质经工质输送管18入口到达三通阀7-1，三通阀7-1通往换热器11方向关闭，通往室内散热器19方向打开，循环工质经三通阀7-1并通过三通阀7-3到达室内散热器19加热室内空气，风扇20吹动室内散热器19周围的暖空气实现室内取暖，然后循环工质通过三通阀7-4到达膨胀机4入口并驱动膨胀机4转动，离合器2-1断开，离合器2-2接合，由汽轮机4做功带动压缩机3-1工作并带动空气压缩机3-2压气，工质在膨胀机4膨胀做功后经膨胀机4出口到达降温器16降温，再由压缩机3-1送到蒸汽发生器6回液口，开始下一个循环。[0056]六、制冷模式[0057]当离合器2-2断开，空气压缩机3-2和燃料喷射器5不工作，燃烧室不点火，热水器内为冷水；离合器2-1接合，电池24(或外接电源)向电动机1输电，以电动机1带动压缩机3-1工作，蒸汽发生器6内被压缩加热产生温升的循环工质经工质输送管18入口到达三通阀7-1，三通阀7-1通往换热器11方向打开，通往室内散热器19方向关闭，循环工质在换热器11处与热水器12内的冷水换热，循环工质温度降低，然后循环工质经换热器11出口通过三通阀7-2，再通过三通阀7-3到达室内散热器19入口，当室内散热器19内循环工质的温度低于室内温度时，室内散热器19周围的空气被降温，风扇20吹动周围空气实现室内制冷，循环工质在室内散热器19与空气进行热交换后经三通阀7-4到达膨胀机4入口并驱动膨胀机4转动，由汽轮机4和电动机1联合做功带动压缩机3-1工作，工质在膨胀机4膨胀做功后经膨胀机4出口到达降温器16降温，再由压缩机3-1送到蒸汽发生器6回液口，开始下一个循环。[0058]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。[0059]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。[0060]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。[0061]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”，“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。[0062]尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。