本發(fā)明涉及一種利用漁船發(fā)動機(jī)尾氣余熱驅(qū)動的維勒米爾制冷裝置，特別涉及一種自由活塞式的維勒米爾制冷裝置。

背景技術(shù)：

近年來，我國遠(yuǎn)洋捕魚業(yè)得到迅速發(fā)展，而漁船的內(nèi)燃機(jī)或發(fā)動機(jī)作為海上交通工具，是最大的能源消耗品之一，內(nèi)燃機(jī)尾氣在排出氣缸式溫度可達(dá)300℃以上，大量的漁船發(fā)動機(jī)尾氣余熱直接排放到環(huán)境中造成了巨大的能源浪費(fèi)。并且對于遠(yuǎn)洋捕魚業(yè)來說，漁船出海要帶燃料、淡水、冰塊等，耗時(shí)、 費(fèi)力，減少了船的有效利用率，難出遠(yuǎn)洋作業(yè)。因此必須采取有效的措施合理利用這些余熱，以達(dá)到節(jié)約能源的目的。

維勒米爾制冷機(jī)是利用斯特林熱機(jī)循環(huán)和斯特林制冷循環(huán)共同作用，通過高溫?zé)嵩磳?shí)現(xiàn)低溫制冷的目的，其理論效率等于卡諾循環(huán)效率。由于維勒米爾制冷機(jī)在制冷過程中無相變發(fā)生，因此比較穩(wěn)定，特別適合漁船上的顛簸環(huán)境。傳統(tǒng)的維勒米爾制冷機(jī)為曲柄連桿式。振動大，壽命短，本發(fā)明采用自由活塞式，結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性好，壽命長。

中國專利公開號，CN 1636826A，公開了一種漁船制冷機(jī)組，由換向裝置、發(fā)生器、止回閥、冷凝器、貯液器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器、風(fēng)機(jī)、冷庫、排水管、電磁閥、電動板閥、溫度計(jì)、壓力表、不凍液循環(huán)泵組成。采用吸附原理，利用漁船發(fā)動機(jī)尾氣制冷、制冰。缺點(diǎn)：整個(gè)制冷機(jī)組結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，成本高，在漁船上安裝使用受到一定的限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)中存在的不足，充分利用自由活塞式維勒米爾制冷機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，提供一種利用漁船發(fā)動機(jī)尾氣余熱驅(qū)動的維勒米爾制冷裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的技術(shù)方案是：一種利用漁船發(fā)動機(jī)尾氣余熱驅(qū)動的維勒米爾制冷裝置，包括冷腔、冷排出器、彈簧A、室溫腔、圓板、彈簧B、動圈式直線電機(jī)、線圈、磁鐵、熱排出器、熱腔、余熱回收換熱器、熱回?zé)崞?、水冷散熱器、水冷散熱器出口、冷回?zé)崞鳌⑦B管、冷端換熱器，在冷維勒米爾制冷裝置的氣缸中設(shè)有冷排出器和熱排出器，所述冷排出器和熱排出器將氣缸的總?cè)莘e分為三個(gè)部分：熱腔、冷腔和中間兩個(gè)室溫腔，室溫腔A中設(shè)有帶小孔的圓板，熱排出器的軸連接動圈式直線電機(jī)的線圈，用于使電機(jī)的輸出頻率接近于由兩個(gè)排出器產(chǎn)生的振動系統(tǒng)的振動頻率；熱排出器通過彈簧B連接圓板，圓板通過彈簧A連接冷排出器，所述兩個(gè)室溫腔之間通過連管連通，且連管與水冷散熱器內(nèi)的管道相連接，用以散去室溫腔內(nèi)工質(zhì)氣體的熱量；所述水冷散熱器通過熱回?zé)崞?、余熱回收換熱器與熱腔連通；以及通過冷回?zé)崞?、冷端換熱器與冷腔連通。

所述圓板上有均勻分布的小孔，用于使工質(zhì)氣體在室溫腔中自由流通。所述水冷散熱器的管外用海水冷卻，管內(nèi)走氣體工質(zhì)為氫氣。

高溫的漁船發(fā)動機(jī)尾氣通過所述余熱回收換熱器加熱管內(nèi)高壓的氣體工質(zhì)，形成壓力波驅(qū)動系統(tǒng)循環(huán)工作，使冷腔中氣體工質(zhì)膨脹制冷。所述冷端換熱器通過溶液循環(huán)泵連接換熱器，換熱器置于漁船冷凍室內(nèi)；所述冷端換熱器，其管外載冷劑采用冰河冷媒，用溶液循環(huán)泵提供動力，載冷劑在換熱器中將冷量傳遞給漁船冷凍室，用來制冷或者制冰用。

本發(fā)明的有益效果是：

1、采用漁船發(fā)動機(jī)尾氣余熱驅(qū)動的維勒米爾制冷裝置，利用余熱制冷，節(jié)能環(huán)保，結(jié)構(gòu)上較為緊湊且不怕漁船顛簸，相較于其他型式的制冷裝置有著很長的壽命。

2、采用動圈式直線電機(jī)，使其輸出頻率接近于由兩個(gè)排出器生成的振動系統(tǒng)的振動頻率，可以使系統(tǒng)工況保持穩(wěn)定，提升系統(tǒng)的制冷能力。

附圖說明

圖1為利用漁船發(fā)動機(jī)尾氣余熱驅(qū)動的維勒米爾制冷裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖1所示，一種利用漁船發(fā)動機(jī)尾氣余熱驅(qū)動的維勒米爾制冷裝置，包括冷腔1、冷排出器2、彈簧A3、室溫腔A4-1、室溫腔B4-2、圓板5、小孔6、彈簧B7、動圈式直線電機(jī)8、線圈9、磁鐵10、熱排出器11、熱腔12、尾氣出口13、余熱回收換熱器14、尾氣入口15、熱回?zé)崞?6、水冷散熱器入口17、水冷散熱器18、連管19、水冷散熱器出口20、冷回?zé)崞?1、連管22、冷端換熱器23、溶液循環(huán)泵24、換熱器25、漁船冷凍室26。

在冷維勒米爾制冷裝置的氣缸中設(shè)有冷排出器2和熱排出器11，所述冷排出器2和熱排出器11將氣缸的總?cè)莘e分為三個(gè)部分：熱腔12、冷腔1和中間的室溫腔A4-1、室溫腔B4-2，室溫腔A4-1中設(shè)有帶小孔6的圓板5，熱排出器11的軸連接動圈式直線電機(jī)8的線圈9，用于使電機(jī)的輸出頻率接近于由兩個(gè)排出器產(chǎn)生的振動系統(tǒng)的振動頻率；熱排出器11通過彈簧B7連接圓板5，圓板5通過彈簧A3連接冷排出器2，室溫腔A4-1、室溫腔B4-2之間通過連管22連通，且連管22與水冷散熱器18內(nèi)的管道相連接，用以散去室溫腔內(nèi)工質(zhì)氣體的熱量；水冷散熱器18通過熱回?zé)崞?6、余熱回收換熱器14與熱腔12連通；以及通過冷回?zé)崞?1、冷端換熱器23與冷腔1連通。圓板5上有均勻分布的小孔6，用于使工質(zhì)氣體在室溫腔中自由流通。所述水冷散熱器18的管外用海水冷卻，管內(nèi)走高壓氫氣。高溫的漁船發(fā)動機(jī)尾氣通過所述余熱回收換熱器14的加熱管內(nèi)高壓的氣體工質(zhì)（氫氣），形成壓力波驅(qū)動系統(tǒng)循環(huán)工作，使冷腔1中氣體工質(zhì)膨脹制冷。冷端換熱器23通過溶液循環(huán)泵24連接換熱器25，換熱器25置于漁船冷凍室26內(nèi)；冷端換熱器23，其管外載冷劑采用冰河冷媒，用溶液循環(huán)泵24提供動力，載冷劑在換熱器25中將冷量傳遞給漁船冷凍室26，用來制冷或者制冰用。

在本發(fā)明的維勒米爾制冷裝置中，冷排出器2和熱排出器11將氣缸的總?cè)莘e分為三個(gè)部分：熱腔12，冷腔1和室溫腔A4-1、室溫腔B4-2。兩只排出器以一定的相位差（90°左右）往復(fù)運(yùn)動，驅(qū)使缸內(nèi)氣體通過冷、熱回?zé)崞髟谌齻€(gè)工作腔中循環(huán)。制冷裝置中的壓力變化是以熱氣缸為基礎(chǔ)的，因?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)的總?cè)莘e和總的工質(zhì)量不變，所以系統(tǒng)內(nèi)的氣體工質(zhì)的壓力和其平均溫度成正比。當(dāng)熱排出器11處于它的下死點(diǎn)附近時(shí)，熱腔12容積較大，其中的氣體工質(zhì)較多，此時(shí)系統(tǒng)內(nèi)氣體工質(zhì)的平均溫度就比較高，隨之壓力也就較大。相反，當(dāng)熱排出器11處于其上死點(diǎn)時(shí)，熱腔12容積趨于零，此時(shí)系統(tǒng)內(nèi)氣體工質(zhì)的平均溫度較低，壓力較小。在維勒米爾制冷裝置穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其詳細(xì)的工作過程如下：

首先，高溫的漁船發(fā)動機(jī)尾氣從尾氣入口15進(jìn)入余熱回收換熱器14，在余熱回收換熱器14的管外側(cè)加熱管內(nèi)的氣體工質(zhì)，將熱量傳遞給氣體工質(zhì)，氣體工質(zhì)受熱進(jìn)入熱腔12中，由溫差不同產(chǎn)生的氣體驅(qū)動力驅(qū)動熱排出器11向由上死點(diǎn)相其下死點(diǎn)移動，熱腔12容積增大，此時(shí)冷排出器2向上死點(diǎn)移動，將冷腔1中的氣體工質(zhì)推向室溫腔A4-1、室溫腔B4-2，此過程中氣體工質(zhì)流經(jīng)冷回?zé)崞?1時(shí)，在其中被回?zé)崽盍霞訜岬浇咏鼉墒覝厍恢袣怏w工質(zhì)的溫度，然后進(jìn)入室溫腔A4-1、室溫腔B4-2。熱排出器11在向下死點(diǎn)移動的過程中將室溫腔A4-1、室溫腔B4-2中的氣體工質(zhì)推向熱腔12，此過程中氣體工質(zhì)通過熱回?zé)崞?6時(shí)，被其中的回?zé)崽盍霞訜?，系統(tǒng)內(nèi)的壓力和溫度在這個(gè)過程中迅速上升，熱量則通過水冷散熱器18帶走。海水通過水冷散熱器入口17進(jìn)入水冷散熱器，吸收管內(nèi)的氣體工質(zhì)的熱量，然后經(jīng)連管19將熱量從水冷散熱器出口20帶走。此過程動圈式直線電機(jī)8開始工作，其工作頻率接近由冷、熱排出器產(chǎn)生的振動系統(tǒng)的振動頻率，使系統(tǒng)保持良好的工況。

然后熱排出器11在驅(qū)動力的作用下繼續(xù)向下死點(diǎn)移動，使系統(tǒng)內(nèi)的壓力和溫度繼續(xù)上升，在此過程中，冷排出器2開始由其上死點(diǎn)向下死點(diǎn)移動，室溫腔A4-1、室溫腔B4-2中的部分氣體工質(zhì)被推動到冷腔1中，在經(jīng)過冷回?zé)崞?1時(shí)，被冷回?zé)崞?1中的回?zé)崽盍侠鋮s，然后進(jìn)入冷腔1中。此過程系統(tǒng)內(nèi)的壓力有所下降。

然后冷排出器2繼續(xù)向其下死點(diǎn)移動，致使冷腔1的容積繼續(xù)增大，而熱排出器9則由其下死點(diǎn)向上死點(diǎn)方向移動，熱腔12的容積減少。在熱排出器11向上死點(diǎn)移動的過程中，熱腔12中的高溫的氣體工質(zhì)通過熱回?zé)崞?6進(jìn)入室溫腔A4-1、室溫腔B4-2。同時(shí)，在冷排出器2繼續(xù)向下死點(diǎn)移動的過程中，部分室溫腔A4-1、室溫腔B4-2中的氣體工質(zhì)被推動到冷腔1中，此過程中氣體工質(zhì)在流經(jīng)冷回?zé)崞?1時(shí)，被其中的回?zé)崽盍侠鋮s，然后進(jìn)入冷腔1中。之后熱排出器9繼續(xù)向上死點(diǎn)移動，冷排出器2則開始由其下死點(diǎn)向其上死點(diǎn)移動，這時(shí)冷腔1和熱腔12的容積同時(shí)減小。熱腔12中的氣體工質(zhì)通過熱回?zé)崞?6，在其中被回?zé)崽盍侠鋮s，溫度降低至接近室溫腔的溫度，系統(tǒng)的壓力也隨之下降。冷腔1中的部分氣體工質(zhì)先在冷端換熱器23中吸收載冷劑的熱量，然后經(jīng)過冷回?zé)崞?1被其中的回?zé)崽盍霞訜岬浇咏覝厍籄4-1、室溫腔B4-2的溫度，然后進(jìn)入室溫腔。在此過程中，系統(tǒng)內(nèi)部氣體的壓力也有所降低，并且在該過程中，氣體工質(zhì)在冷端換熱器23中吸熱，產(chǎn)生冷量，冷量由載冷劑（冰河冷媒）在溶液循環(huán)泵24的推動下將其傳遞到漁船冷凍室26中，通過換熱器25來輸出冷量，用于制冷或者制冰的目的。