CN113074098A - 一种活塞式膨胀压缩机及其应用方法和*** - Google Patents

一种活塞式膨胀压缩机及其应用方法和*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种活塞式膨胀压缩机，包括膨胀压缩机缸体、形成于所述膨胀压缩机缸体内的腔体以及设置于所述腔体内的活塞，在所述膨胀压缩机缸体的一侧设置有用于消耗电能推动所述活塞运动或将所述活塞动能向电能转变的动力件，在所述膨胀压缩机缸体的另一侧配置有与所述腔体相连通的低压工质室和高压工质室，所述低压工质和所述高压工质在所述活塞的往复移动中进入或排出所述腔体并完成所述低压工质的压缩以及所述高压工质的膨胀工作；还提供了该活塞式膨胀机的应用方法和***；本发明公开的活塞式膨胀压缩机，通过共用活塞实现了膨胀功能与压缩功能的耦合，大幅提升了部件和***的能源利用率。

Description

一种活塞式膨胀压缩机及其应用方法和***
技术领域
本发明涉及流体膨胀压缩技术领域，具体涉及一种活塞式膨胀压缩机及其应用方法和***。
背景技术
近年来，世界各国对能源的需求越来越大，能源的高效利用符合人类社会的可持续发展要求。在热力发电、制冷、热泵等循环中，存在一个增压过程和一个降压过程。在热力发电循环***中，通过膨胀部件(透平或膨胀机)实现工质压力的降低并对外输出功率，通过增压部件(泵或压缩机)实现工质压力的升高并消耗功率；在制冷、热泵循环***中，通过膨胀部件(膨胀阀、节流阀、毛细管或膨胀机)实现工质压力的降低并对外输出功率，通过增压部件(压缩机)实现工质压力的升高并消耗功率。目前，无论是热力发电的正循环***，还是制冷热泵的逆循环***，膨胀部件和增压部件均独立设置，即正循环的膨胀部件向***外输出功率(如电能)，而增压部件消耗***外输入的功率(如电能)；逆循环的压缩部件消耗***外输入的功率(如电能)，而膨胀部件向***外输出功率(如电能)或通过绝热节流的方式消耗这部分膨胀功。若通过设备将膨胀过程与压缩过程耦合起来，实现膨胀过程向压缩过程传递功率，则可减少能源间的转换过程，实现热力***性能的提升。
(CN211623711U)公开了一种摆动转子式膨胀压缩机，可以有效回收节流过程的膨胀功，减少冷量损失；还减少了机械运动部件带来的摩擦损失、运动冲击、振动以及噪声。但结构略复杂，加工成本较高。除此以外，大多类似技术通过共用联轴器或转子将膨胀部件和压缩部件耦合。
发明内容
本发明的目的在于提供一种活塞式膨胀压缩机及其应用方法和***，以解决现有技术中膨胀部件和增压部件均独立设置，能源转换过程多，热力***性能不高的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：
一种活塞式膨胀压缩机，包括膨胀压缩机缸体、形成于所述膨胀压缩机缸体内的腔体以及设置于所述腔体内的活塞，在所述膨胀压缩机缸体的一侧设置有用于消耗电能推动所述活塞运动或将所述活塞动能向电能转变的动力件，在所述膨胀压缩机缸体的另一侧配置有与所述腔体相连通的低压工质室和高压工质室，所述低压工质和所述高压工质在所述活塞的往复移动中进入或排出所述腔体并完成所述低压工质的压缩以及所述高压工质的膨胀工作。
作为本发明的一种优选方案，所述腔体由形成于所述膨胀压缩缸体的内部并互相独立的压缩腔和膨胀腔组成，所述活塞包括设置于所述压缩腔内的压缩部以及设置于所述膨胀腔的膨胀部，所述压缩端与所述膨胀端延伸至所述膨胀压缩机缸体的一侧并共同与所述动力件相连以实现所述压缩端与所述膨胀端的同时移动，在所述膨胀压缩机缸体的另一侧通过密封垫片盖合有膨胀压缩机端盖。
作为本发明的一种优选方案，所述动力件包括连杆滑块机构以及与所述连杆滑块机构的一端连接的驱动机构，所述驱动机构为通过电机驱动或驱动电机的凸轮、偏心轮或曲轴连杆机构中的一种，所述连杆滑块机构的另一端与所述活塞连接用于实现所述活塞水平运动与所述电机旋转运动的转换。
作为本发明的一种优选方案，在所述低压工质室包括开设在所述膨胀压缩机端盖上的压缩进气道和压缩排气道；
所述压缩进气道向内延伸并形成于所述压缩腔相连通的压缩进气腔，在所述压缩腔的内壁通过定位销固定有用于在流体压差作用下驱动所述压缩进气道启闭的进气板簧阀片；
所述压缩排气道向内延伸并形成于所述压缩腔相连通的压缩排气腔，在所述压缩排气腔的内壁通过定位销固定有用于在流体压差作用下驱动所述压缩排气道启闭的排气板簧阀片。
作为本发明的一种优选方案，所述高压工质室包括开设在所述膨胀压缩机端盖上的膨胀进气道和膨胀排气道；
所述膨胀进气道向内延伸形成于所述膨胀腔相连通的膨胀进气腔，在所述膨胀进气道上安装有用于控制所述膨胀进气道启闭的膨胀进气阀；
所述膨胀排气道向内延伸形成于所述膨胀腔相连通的膨胀排气腔，在所述膨胀排气道上安装有用于控制所述膨胀排气道启闭的膨胀排气阀；
所述膨胀进气阀和膨胀排气阀由电磁驱动或由与驱动机构联系的连锁结构驱动。
基于上述，本发明提供了上述活塞式膨胀压缩机的应用方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤100、推动活塞向靠近动力件方向移动，向压缩腔通入低压工质直至活塞运动至止停点，低压工质充满压缩腔，并向膨胀腔通入定量高压工质后停止通入，高压工质在膨胀腔内膨胀并对活塞做功；
步骤200、推动活塞向远离动力件方向移动，将膨胀腔内膨胀后的高压工质排出，低压工质在压缩腔内被压缩后排出，直至运动至止停点，低压工质和高压工质均被完全排出；
步骤300、重复步骤100和步骤200，活塞进行往复循环运动以实现活塞式膨胀压缩机的连续工作。
作为本发明的一种优选方案，在步骤100中，膨胀腔内的高压工质膨胀对活塞做功以驱动或辅助驱动所述活塞向靠近动力件方向移动并通过动力件对外输出电能；
在步骤200中，动力件消耗电能以驱动活塞克服摩擦阻力向远离动力件方向移动。
另外，本发明提供了一种包含上述活塞式膨胀压缩机的应用***，包括与活塞式膨胀压缩机相连并形成循环回路的蒸发器和冷凝器，所述活塞式膨胀压缩机的压缩腔的出口端与所述蒸发器的进口端相连以使得高压工质在蒸发器内吸热达到高温高压状态，所述蒸发器的出口端与所述活塞式膨胀压缩机的膨胀腔相连接以使得高温高压的流体进入所述膨胀腔内，经所述膨胀腔膨胀做功后的低温低压工质进入所述冷凝器内被冷却为液体，所述冷凝器的出口与所述压缩腔相连以实现对液态工质增压。
本发明还提供了另一种包含上述活塞式膨胀压缩机的应用***，包括与活塞式膨胀压缩机相连并形成循环回路的蒸发器和冷凝器，所述活塞式膨胀压缩机的膨胀腔的出口与所述蒸发器的进口相连以使得低温低压的工质在所述蒸发器内吸热蒸发为气态，经所述蒸发器出口的气态工质进入所述活塞式膨胀压缩机的压缩腔被压缩为高温高压状态，所述压缩腔的出口与所述冷凝器的进口相连以使得高温高压工质被冷却为液态，经所述冷凝器出口的液态工质进入所述膨胀腔内膨胀做功。
本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：
本发明公开的活塞式膨胀压缩机，通过共用活塞实现了膨胀功能与压缩功能的耦合，大幅提升了部件和***的能源利用率，并通过安全、可靠、高效的膨胀功能和压缩功能的耦合，大幅提升热力发电、制冷、热泵等能源转换***的运行效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
图1为本发明实施例提供活塞式膨胀压缩机的结构示意图；
图2为本发明实施例提供活塞式膨胀压缩机的K-K截面的剖视图；
图3为本发明实施例提供活塞式膨胀压缩机的第一种应用***的结构示意图；
图4为本发明实施例提供活塞式膨胀压缩机的第二种应用***的结构示意图。
图中的标号分别表示如下：
1-膨胀压缩机端盖，2-排气板簧阀片，3-密封垫片，4-进气板簧阀片，5-膨胀压缩机缸体，6-膨胀腔密封环，7-压缩腔密封环，8-活塞，9-膨胀排气阀，10-膨胀进气阀，11-密封环，12-压缩腔，13-膨胀腔，14-压缩进气腔，15-膨胀进气腔，16-压缩排气腔，17-膨胀排气腔，18-膨胀进气道，19-压缩进气道，20-压缩排气道，21-膨胀排气道，C-1-蒸发器，C-2-冷凝器，C-3-活塞式膨胀压缩机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
如图1所示，本发明提供了一种活塞式膨胀压缩机，其特征在于，包括膨胀压缩机缸体5、形成于所述膨胀压缩机缸体5内的腔体以及设置于所述腔体内的活塞8，在所述膨胀压缩机缸体5的一侧设置有用于消耗电能推动所述活塞8运动或将所述活塞8动能向电能转变的动力件，在所述膨胀压缩机缸体5的另一侧配置有与所述腔体相连通的低压工质室和高压工质室，所述低压工质和所述高压工质在所述活塞8的往复移动中进入或排出所述腔体并完成所述低压工质的压缩以及所述高压工质的膨胀工作。
所述腔体由形成于所述膨胀压缩缸体5的内部并互相独立的压缩腔12和膨胀腔13组成，所述活塞8包括设置于所述压缩腔12内的压缩部以及设置于所述膨胀腔13的膨胀部，所述压缩端与所述膨胀端延伸至所述膨胀压缩机缸体的一侧并共同与所述动力件相连以实现所述压缩端与所述膨胀端的同时移动，在所述膨胀压缩机缸体5的另一侧通过密封垫片3盖合有膨胀压缩机端盖1。
如图1和图2所示，为膨胀腔13和压缩腔12的一种具体形状的示例，压缩腔12为开设膨胀压缩缸体5中心处的一个圆柱状腔体，膨胀腔13为其外部的另一个圆环状腔体，为了保证压缩腔12和膨胀腔13的密封性，在压缩腔12的内壁安装了压缩密封环7，在膨胀腔13的内环壁安装密封圈11并在其外环壁安装膨胀密封环6。
膨胀压缩机内部腔体由膨胀腔13、压缩腔12构成，根据应用场合和具体工况，膨胀腔13和压缩腔12可设置为等横截面、非等横截面，当膨胀压缩机应用在制冷、热泵循环***时，压缩腔12的横截面积比膨胀腔13的横截面积要大；当膨胀压缩机应用在发电循环***中时，膨胀腔13的横截面积比压缩腔12的横截面积要大。非等横截面时，压缩腔12与膨胀腔13横截面积比值等于被压缩流体与膨胀流体的体积流量的比值，相应活塞8的压缩侧与膨胀侧横截面积比值也等于被压缩流体与膨胀流体的体积流量的比值。
所述动力件包括连杆滑块机构以及与所述连杆滑块机构的一端连接的驱动机构，所述驱动机构为通过电机驱动或驱动电机的凸轮、偏心轮或曲轴连杆机构中的一种，所述连杆滑块机构的另一端与所述活塞8连接用于实现所述活塞8水平运动与所述电机旋转运动的转换。
进一步地，所述低压工质室包括开设在所述膨胀压缩机端盖1上的压缩进气道19和压缩排气道20；
所述压缩进气道19向内延伸并形成于所述压缩腔12相连通的压缩进气腔14，在所述压缩腔12的内壁通过定位销固定有用于在流体压差作用下驱动所述压缩进气道19启闭的进气板簧阀片4；
所述压缩排气道20向内延伸并形成于所述压缩腔12相连通的压缩排气腔16，在所述压缩排气腔16的内壁通过定位销固定有用于在流体压差作用下驱动所述压缩排气道20启闭的排气板簧阀片2。
所述高压工质室包括开设在所述膨胀压缩机端盖1上的膨胀进气道18和膨胀排气道21；
所述膨胀进气道18向内延伸形成于所述膨胀腔13相连通的膨胀进气腔15，在所述膨胀进气道18上安装有由电磁驱动或由与凸轮(偏心轮、曲轴连杆)联系的连锁结构驱动所述膨胀进气道18启闭的膨胀进气阀10；
所述膨胀排气道21向内延伸形成于所述膨胀腔13相连通的膨胀排气腔17，在所述膨胀排气道21上安装有由电磁驱动或由与凸轮(偏心轮、曲轴连杆)联系的连锁结构驱动所述膨胀排气道21启闭的膨胀排气阀9。
膨胀腔13的膨胀进气阀10和膨胀排气阀9负责实现膨胀进气道18和排气道21的联通和断开，并依据活塞8的移动方向和位置，由电磁驱动或由与凸轮(偏心轮、曲轴连杆)联系的连锁结构驱动，进行开启和关闭动作。通过监测凸轮(偏心轮、曲轴连杆)转动角度等参数，驱动相应的电路响应或连锁结构的动作，实现对膨胀腔13进气阀和排气阀的开启和关闭。压缩腔12的进气板簧阀片4和排气板簧阀2片负责实现压缩腔12进气道和排气道的联通和断开。进气板簧阀片4由定位销固定在压缩腔12内壁，排气板簧阀片2由定位销固定在压缩排气腔16内壁。板簧阀片由其两侧流体压差驱动而开启和关闭。
活塞8外侧通过连杆滑块机构与一凸轮、偏心轮或曲轴连杆结构连接，然后再与电机连接，电机可实现电能驱动，亦可实现发电输出。连杆滑块机构与凸轮、偏心轮或曲轴连杆组成的结构可以实现活塞8水平运动与电机旋转运动的转换。
膨胀压缩机的压缩行程，***消耗机械功，电机消耗电能，用于压缩和输运工质，并克服活塞与壁面的摩擦力。膨胀压缩机的膨胀行程，工质膨胀推动活塞运动，吸入需压缩工质，克服活塞与壁面的摩擦力，并对外输出机械功，电机向外发电。为防止活塞8对压缩腔12和膨胀腔13端面的撞击，以及防止出现液击现象。
本发明实施例还提供了上述活塞式膨胀压缩机的应用方法，包括如下步骤：
步骤100、推动活塞向靠近动力件方向移动，向压缩腔通入低压工质直至活塞运动至止停点，低压工质充满压缩腔，并向膨胀腔通入定量高压工质后停止通入，高压工质在膨胀腔内膨胀并对活塞做功；
步骤200、推动活塞向远离动力件方向移动，将膨胀腔内膨胀后的高压工质排出，低压工质在压缩腔内被压缩后排出，直至运动至止停点，低压工质和高压工质均被完全排出；
步骤300、重复步骤100和步骤200，活塞进行往复循环运动以实现活塞式膨胀压缩机的连续工作。
对上述活塞的运动过程进行具体分析：
压缩侧：
低压流体被压缩进气道19输送至压缩进气腔14，当活塞8从左止点右移动时，压缩腔12内压力降低至低于压缩进气腔14压力，当进气板簧阀片4两侧压差足够大时，进气板簧阀片4打开，低压流体开始进入压缩腔12，当活塞8移动到右止点时，进气板簧阀片4关闭，低压流体停止进入压缩腔12，此时压缩腔12内充满低压流体；
当活塞8从右止点向左移动时，压缩腔12内压力不断升高直至高于压缩排气腔16压力，当排气板簧阀片2两侧压差足够大时，排气板簧阀片2打开，高压流体开始进入压缩排气腔16，当活塞8移动到左止点时，排气板簧阀片2关闭，高压流体停止进入压缩排气腔16，被排入压缩排气腔16内的高压流体被压缩排气道20输送至循环***。
膨胀侧：
当活塞8从左止点向右移动时，膨胀进气阀10开启，高压流体通过膨胀进气道18输送至膨胀腔13，当活塞8从左向右移动一段距离后，膨胀进气阀10关10闭，高压流体在封闭的膨胀腔13内膨胀，并对活塞8做功，
推动活塞8继续向右移动，当活塞8移动到右止点时，膨胀排气阀9开启，随着活塞8向左移动，膨胀后的低压流体通过膨胀排气道21被排出膨胀腔13，当活塞8移动到左止点时，全部低压流体通过膨胀排气道21被输送至循环***，膨胀排气阀9关闭。
其中，在步骤100中，膨胀腔内的高压工质膨胀对活塞做功以驱动或辅助驱动所述活塞向靠近动力件方向移动并通过动力件对外输出电能；
在步骤200中，动力件消耗电能以驱动活塞克服摩擦阻力向远离动力件方向移动。
即活塞8向左移动时，对压缩腔12内流体的压缩过程消耗机械功，当活塞8向右移动时，膨胀腔13内的流体膨胀对活塞8做功。活塞8通过连杆滑块机构和凸轮、偏心轮或曲轴连杆与外部电机相联系。活塞8向左移动的耗功行程和向右移动的做功行程，使得电机具有周期性的电能消耗和电能输出效果。通过整流元件，可实现电机对电能的稳定需求或稳定输出
如图3所示，本发明实施例提供了一种包含上述活塞式膨胀压缩机的应用***，包括与活塞式膨胀压缩机C-3相连并形成循环回路的蒸发器C-1和冷凝器C-2，所述活塞式膨胀压缩机C-3的压缩腔12的出口端与所述蒸发器C-1的进口端相连以使得高压工质在蒸发器C-1内吸热达到高温高压状态，所述蒸发器C-1的出口端与所述活塞式膨胀压缩机C-3的膨胀腔13相连接以使得高温高压的流体进入所述膨胀腔13内，经所述膨胀腔13膨胀做功后的低温低压工质进入所述冷凝器C-2内被冷却为液体，所述冷凝器C-2的出口与所述压缩腔12相连以实现对液态工质增压。
该***即为正循环热力发电***，活塞8获得的膨胀功大于消耗的压缩功，膨胀压缩机C-3的综合效果是向外输出电能。
具体的运行过程为：高压工质首先在蒸发器C-1中吸热达到高温高压状态，然后进入膨胀压缩机C-3的膨胀腔13膨胀做功，做功后的低温低压工质进入冷凝器C-2，并在冷凝器C-2中被冷却冷凝为液态，并通过管路被输送至膨胀压缩机C-3的压缩腔12，在压缩腔12内，液态工质被增压并被输送至蒸发器C-1，从而完成一个循环。该***即为膨胀压缩机C-3用于逆循环制冷、热泵***中。
如图4所示，发明实施例还提供了另一种包含上述活塞式膨胀压缩机的应用***，包括与活塞式膨胀压缩机C-3相连并形成循环回路的蒸发器C-1和冷凝器C-2，所述活塞式膨胀压缩机C-3的膨胀腔13的出口与所述蒸发器C-1的进口相连以使得低温低压的工质在所述蒸发器C-1内吸热蒸发为气态，经所述蒸发器C-1出口的气态工质进入所述活塞式膨胀压缩机C-3的压缩腔12被压缩为高温高压状态，所述压缩腔12的出口与所述冷凝器C-2的进口相连以使得高温高压工质被冷却为液态，经所述冷凝器C-2出口的液态工质进入所述膨胀腔13内膨胀做功
该***即为逆循环制冷、热泵***，活塞8消耗的压缩功大于获得的膨胀功，膨胀压缩机C-3的综合效果是消耗外界电能。
具体的运行过程为：
低温低压工质首先在蒸发器C-1中吸热蒸发，并向外供冷，然后气态工质进入膨胀压缩机C-3的压缩腔12被压缩至高温高压状态，然后进入冷凝器C-2被冷却冷凝为液态，液态工质继续进入膨胀压缩机C-3的膨胀腔13，并在膨胀腔13内膨胀做功，从膨胀压缩机C-3膨胀腔13出来的低温低压工质进入冷凝器C-2，从而完成一个循环。在逆循环制冷、热泵***中，活塞8消耗的压缩功大于获得的膨胀功，膨胀压缩机C-3的综合效果是消耗外界电能
以上实施例仅为本申请的示例性实施例，不用于限制本申请，本申请的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本申请的实质和保护范围内，对本申请做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本申请的保护范围内。

Claims (9)

1.一种活塞式膨胀压缩机，其特征在于，包括膨胀压缩机缸体(5)、形成于所述膨胀压缩机缸体(5)内的腔体以及设置于所述腔体内的活塞(8)，在所述膨胀压缩机缸体(5)的一侧设置有用于消耗电能推动所述活塞(8)运动或将所述活塞(8)动能向电能转变的动力件，在所述膨胀压缩机缸体(5)的另一侧配置有与所述腔体相连通的低压工质室和高压工质室，所述低压工质和所述高压工质在所述活塞(8)的往复移动中进入或排出所述腔体并完成所述低压工质的压缩以及所述高压工质的膨胀工作。
2.根据权利要求1所述的一种活塞式膨胀压缩机，其特征在于，所述腔体由形成于所述膨胀压缩缸体(5)的内部并互相独立的压缩腔(12)和膨胀腔(13)组成，所述活塞(8)包括设置于所述压缩腔(12)内的压缩部以及设置于所述膨胀腔(13)的膨胀部，所述压缩端与所述膨胀端延伸至所述膨胀压缩机缸体的一侧并共同与所述动力件相连以实现所述压缩端与所述膨胀端的同时移动，在所述膨胀压缩机缸体(5)的另一侧通过密封垫片(3)盖合有膨胀压缩机端盖(1)。
3.根据权利要求2所述的一种活塞式膨胀压缩机，其特征在于，所述动力件包括连杆滑块机构以及与所述连杆滑块机构的一端连接的驱动机构，所述驱动机构为通过电机驱动或驱动电机的凸轮、偏心轮或曲轴连杆机构中的一种，所述连杆滑块机构的另一端与所述活塞(8)连接用于实现所述活塞(8)水平运动与所述电机旋转运动的转换。
4.根据权利要求3所述的一种活塞式膨胀压缩机，其特征在于，在所述低压工质室包括开设在所述膨胀压缩机端盖(1)上的压缩进气道(19)和压缩排气道(20)；
所述压缩进气道(19)向内延伸并形成于所述压缩腔(12)相连通的压缩进气腔(14)，在所述压缩腔(12)的内壁通过定位销固定有用于在流体压差作用下驱动所述压缩进气道(19)启闭的进气板簧阀片(4)；
所述压缩排气道(20)向内延伸并形成于所述压缩腔(12)相连通的压缩排气腔(16)，在所述压缩排气腔(16)的内壁通过定位销固定有用于在流体压差作用下驱动所述压缩排气道(20)启闭的排气板簧阀片(2)。
5.根据权利要求3所述的一种活塞式膨胀压缩机，其特征在于，所述高压工质室包括开设在所述膨胀压缩机端盖(1)上的膨胀进气道(18)和膨胀排气道(21)；
所述膨胀进气道(18)向内延伸形成于所述膨胀腔(13)相连通的膨胀进气腔(15)，在所述膨胀进气道(18)上安装有用于控制所述膨胀进气道(18)启闭的膨胀进气阀(10)；
所述膨胀排气道(21)向内延伸形成于所述膨胀腔(13)相连通的膨胀排气腔(17)，在所述膨胀排气道(21)上安装有用于控制所述膨胀排气道(21)启闭的膨胀排气阀(9)；
所述膨胀进气阀(10)和膨胀排气阀(9)由电磁驱动或由与驱动机构联系的连锁结构驱动。
6.一种基于权利要求1-5中任一项所述活塞式膨胀压缩机的应用方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤100、推动活塞向靠近动力件方向移动，向压缩腔通入低压工质直至活塞运动至止停点，低压工质充满压缩腔，并向膨胀腔通入定量高压工质后停止通入，高压工质在膨胀腔内膨胀并对活塞做功；
步骤200、推动活塞向远离动力件方向移动，将膨胀腔内膨胀后的高压工质排出，低压工质在压缩腔内被压缩后排出，直至运动至止停点，低压工质和高压工质均被完全排出；
步骤300、重复步骤100和步骤200，活塞进行往复循环运动以实现活塞式膨胀压缩机的连续工作。
7.一种根据于权利要求6中所述的一种活塞式膨胀压缩机的应用方法，其特征在于，
在步骤100中，膨胀腔内的高压工质膨胀对活塞做功以驱动或辅助驱动所述活塞向靠近动力件方向移动并通过动力件对外输出电能；
在步骤200中，动力件消耗电能以驱动活塞克服摩擦阻力向远离动力件方向移动。
8.一种包含权利要求1-5中任一项所述活塞式膨胀压缩机的应用***，其特征在于，包括与活塞式膨胀压缩机(C-3)相连并形成循环回路的蒸发器(C-1)和冷凝器(C-2)，所述活塞式膨胀压缩机(C-3)的压缩腔(12)的出口端与所述蒸发器(C-1)的进口端相连以使得高压工质在蒸发器(C-1)内吸热达到高温高压状态，所述蒸发器(C-1)的出口端与所述活塞式膨胀压缩机(C-3)的膨胀腔(13)相连接以使得高温高压的流体进入所述膨胀腔(13)内，经所述膨胀腔(13)膨胀做功后的低温低压工质进入所述冷凝器(C-2)内被冷却为液体，所述冷凝器(C-2)的出口与所述压缩腔(12)相连以实现对液态工质增压。
9.一种包含权利要求1-5中任一项所述活塞式膨胀压缩机的应用***，其特征在于，包括与活塞式膨胀压缩机(C-3)相连并形成循环回路的蒸发器(C-1)和冷凝器(C-2)，所述活塞式膨胀压缩机(C-3)的膨胀腔(13)的出口与所述蒸发器(C-1)的进口相连以使得低温低压的工质在所述蒸发器(C-1)内吸热蒸发为气态，经所述蒸发器(C-1)出口的气态工质进入所述活塞式膨胀压缩机(C-3)的压缩腔(12)被压缩为高温高压状态，所述压缩腔(12)的出口与所述冷凝器(C-2)的进口相连以使得高温高压工质被冷却为液态，经所述冷凝器(C-2)出口的液态工质进入所述膨胀腔(13)内膨胀做功。
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