專利名稱：一種以空氣為能源輸出動能和冷源的空氣源發(fā)動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及新能源領(lǐng)域，尤其是指空氣的熱能利用技術(shù) 背景技術(shù)現(xiàn)在公知空氣是不能作能源用的，常溫空氣中的熱能是不能用作動力的*現(xiàn)有熱泵技術(shù), 可將空氣中的熱用少量的電能將其升溫，以用于取暖和供熱水，而將空氣壓縮后產(chǎn)生的熱用于動力現(xiàn)還是空白。發(fā)明內(nèi)容為開發(fā)新能源，本發(fā)明提供一種不用燃料的空氣源發(fā)動機，它能將空氣中的熱能轉(zhuǎn)為動 能，進而帶動動力設(shè)備做功或?qū)⑵滢D(zhuǎn)為其它形式可為人利用的能，并提供冷源。本發(fā)明主要采取的技術(shù)方案是用專用的高壓壓縮機將常溫空氣壓縮成高壓氣甚至為液 態(tài)，根據(jù)熱泵原理，高壓氣的溫度將升高，其升溫后比常溫多出的熱包括壓縮機的動能做功 轉(zhuǎn)化成的熱和空氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化成的熱，若壓成液態(tài)還包括空氣的液化熱，即壓縮后比常溫溫 度多出的熱能多于壓縮機消耗的能；讓壓縮空氣產(chǎn)生的熱在一個密閉系統(tǒng)內(nèi)，被一種液態(tài)的 做功功質(zhì)吸收，做功功質(zhì)蒸發(fā)并形成高壓的氣態(tài)功質(zhì)，將高壓空氣中的熱能轉(zhuǎn)為做功功質(zhì)的 膨脹勢能；讓高壓做功功質(zhì)推動一高效氣力發(fā)動機運轉(zhuǎn)，將其膨脹勢能轉(zhuǎn)為發(fā)動機的動能；選擇合適的做功功質(zhì)將高壓空氣的溫度盡可能地降低，使高壓空氣減壓排出膨脹后的溫度低 于做功功質(zhì)的冷凝點，用降溫后通過濾水器濾水和減壓閥減壓的冷空氣通過換熱器將做功后 的做功功質(zhì)再冷凝為液態(tài)，用高壓泵耗用較小的能將其打入做功功質(zhì)的蒸發(fā)容器內(nèi)，這樣可形成做功功質(zhì)的循環(huán)；將壓縮空氣的壓強盡量加大以使盡多的空氣內(nèi)能轉(zhuǎn)為熱能，采取合適 的做功功質(zhì)將高壓空氣的熱量盡可能多得帶走，采取特高效的氣力發(fā)動機將高壓做功功質(zhì)中 的熱盡可能多地轉(zhuǎn)為動能，使氣力發(fā)動機輸出的能大于空氣壓縮機和高壓泵等自身設(shè)備的運 轉(zhuǎn)所耗用的能，則發(fā)動機可向外輸出動能，也即最終使輸出的空氣溫度遠(yuǎn)低于空氣從壓縮機 輸入時的溫度，根據(jù)能的守恒定律，整個系統(tǒng)除維持本身運轉(zhuǎn)還可向外輸出能量，其輸出的 能的最大量為輸入的空氣降溫所放出的能量；根據(jù)采用的做功功質(zhì)的性能不同，此空氣源發(fā) 動機的起動可采用自動或助力起動，采取以上方案在環(huán)境溫度較低時可采用的做功功質(zhì)的冷 凝點也較低，需用的冷凝空氣的溫度低于零度時，由于空氣中用濾水器濾不凈的水份會有結(jié) 霜睹塞管道的可能，故在一些情況下也可用一單獨的制冷系統(tǒng)來冷凝做功后的做功功質(zhì)，這 時需再再耗一部分能且增加設(shè)備，但可增加其適應(yīng)性，它們各有所長適于不同的環(huán)境中。


附圖l、圖2、圖3、圖4是本發(fā)明的原理垂直剖面圖。其中圖1是空氣壓縮機和高壓灌做在一起，且用排出的空氣將做功后的做功功質(zhì)冷凝的 情況，其使用的空氣排出管為易用機械除霜的直排管；圖2是空氣壓縮機和高壓灌做在一起，且用排出的空氣將做功后的做功功質(zhì)冷凝的情況， 其使用的空氣排出管為由上向下多次盤折的，出口接有控制排氣管內(nèi)的空氣壓力和溫度的閥 門i圖3是空氣壓縮機和高壓灌做在一起，采用一制冷系統(tǒng)對做功后的做功功質(zhì)進行冷凝的 情況J圖4是空氣壓縮機和高壓灌不在一起時空氣源發(fā)動機的部分剖面圖。
具體實施方式
在圖1中，1是高壓灌，外有保溫層，內(nèi)有做功功質(zhì)，做功功質(zhì)在其內(nèi)部吸熱蒸發(fā)為高 壓氣態(tài)做功功質(zhì)；4是空氣壓縮機，它和高壓灌組合在一起，其工作時的發(fā)熱部分在高壓灌 的內(nèi)部，用灌內(nèi)的做功功質(zhì)將其產(chǎn)生的熱吸收,* 3是空氣壓縮機的進氣口，內(nèi)有空氣過濾層 它是本發(fā)明的發(fā)動機輸入能源的口，即輸入可利用其熱能的空氣的口； 2是從空氣壓縮機接 出的高壓管，工作時內(nèi)有氣態(tài)或液態(tài)的高壓空氣，壓縮機輸出的熱空氣中的熱能通過高壓管 進行熱交換被做功功質(zhì)吸收；14是高效氣力發(fā)動機，它靠高壓灌內(nèi)的高壓氣態(tài)的做功功質(zhì)推 動其運轉(zhuǎn)，它帶動空氣壓縮機運轉(zhuǎn)并向外輸出動能；15是氣力發(fā)動機的輸入管，外有保溫層 以免散熱降溫，17是此輸入管上的閥門，用以控制發(fā)動機的起停和快慢；13是氣力發(fā)動機 的輸出管，外加保溫層，以免吸收環(huán)境中的熱升溫，高壓氣態(tài)做功功質(zhì)從氣力發(fā)動機噴出呈 低壓低溫的氣態(tài)進入此輸出管；ll是冷凝箱，它外加保溫層以免其吸收外部環(huán)境中的熱，高 效氣力發(fā)動機輸出的低壓低溫做功功質(zhì)通過輸出管進入冷凝箱,* 5是空氣的排氣管，多排橫 向的排氣管由一根豎立的冷凝總管分接而出，其出口端較低，壓縮空氣降溫后進入此管，體 積增大呈低壓超低溫狀態(tài)，它比進入冷凝箱的做功功質(zhì)的溫度更低，小于做功功質(zhì)的冷凝點 的溫度，它通過換熱管吸收做功功質(zhì)的熱將其冷凝為液態(tài)；7是高壓泵，6是接高壓泵的輸 入管，另一端接冷凝箱的低端做功功質(zhì)的液體聚集處,8是高壓泵的輸出管，9是高壓熱交換 管，內(nèi)有空氣的高壓管從它中心經(jīng)過，它和灌連的一端高另一端低且有一定長度，高壓泵將 冷凝后的做功功質(zhì)通過輸出管壓入高壓熱交換管的低端，在高壓熱交換管中吸收高壓管中空 氣的余熱后進入高壓灌，高壓熱交換管有一定長度一便高壓管內(nèi)的高壓空氣和冷凝后的做功 功質(zhì)充分進行熱交換，且使高壓空氣到減壓閥時的溫度盡量接近剛由高壓泵打入的冷凝做功 功質(zhì)的溫度；髙壓熱交換管和高壓泵的輸入、輸出管都加保溫層以防和環(huán)境進行熱交換；21 是濾水器，它將高壓氣中的水份濾到其底部手動或自動放出，以防止減壓降溫時結(jié)霜睹管， 高壓空氣為氣態(tài)和液態(tài)需4吏用相對應(yīng)的不同濾水器；IO是減壓閥，它將高壓管中的空氣當(dāng)住 使之呈一定的高壓以便空氣充分產(chǎn)熱，高壓氣經(jīng)它后減壓擴張為冷氣，通過空氣排氣管換熱 和冷凝箱中的做功功質(zhì)進行熱交換，將氣態(tài)的做功功質(zhì)冷凝為液態(tài)，之后從排氣管口以比常 溫空氣溫度低的冷氣狀態(tài)排出，它可作調(diào)節(jié)空氣溫度用，以代替現(xiàn)在普遍使用的空調(diào)，這可 節(jié)約很多的能源，也降低了城市在夏天的溫度，在調(diào)節(jié)溫度的同時也向室內(nèi)輸送了清新的空 氣；16、 12分別是高壓灌和冷凝箱上的壓力指示器，在使用、調(diào)試檢測時經(jīng)常用到；氣力發(fā) 動機和高ffi^的輸入輸出管、高壓灌和冷凝箱以及高壓熱交換管都加有保溫材料，都是在與 外界的絕熱狀態(tài)下工作的，只靠進空氣口和出空氣口與環(huán)境進行物質(zhì)和能量交換，這樣將其用 于現(xiàn)在普遍使用的汽車可保持汽車現(xiàn)在的外觀不變。根據(jù)空氣溫度和發(fā)動機用途的不同，可選用不同特性的做功功質(zhì)，最好選用低于環(huán)境空 ，在常溫下其為液態(tài)，則發(fā)動機常時間停止 后再起動，高壓灌中的溫度已慢慢降低，做功功質(zhì)多變成液態(tài)，其壓力不足推動發(fā)動機起動， 則需提供一備用能源起動。在圖2中，30是冷凝箱中的空氣排氣管，為一根(或幾根)管在冷凝箱中從上至下多次 盤折后從其底部出到箱外，在箱外接一控制閥門31，減壓的空氣通過排氣管(30)將箱內(nèi)的 做功功質(zhì)冷凝后由排氣口的閥門排出到空氣中，或排入從閥門31接出的一管道中，用來使用 其空氣和冷氣，控制閥門31起到控制排氣管內(nèi)的壓力大小，不使其過冷以防結(jié)冰的作用，且 利于有一定壓力的空氣向外傳輸，以便用其空氣和冷氣，在壓力較大時還可用其壓力做功。圖3是用一制冷系統(tǒng)對做功后的做功功質(zhì)進行冷凝，而將高壓灌內(nèi)的高壓空氣在高壓管 中從高壓灌出來后經(jīng)濾水器、減壓閥門和一心氣力發(fā)動機直接排入空氣中，或排入一管道中 以便用氣用冷。圖中32是接在高壓管上的濾水器，29是接在高壓管上的減壓閥門，28是和 減壓閥相接的小氣力發(fā)動機；22是制冷系統(tǒng)的壓縮機，23是從壓縮機上接出的冷凝管，26 是減壓閥，27是蒸發(fā)管，25是壓縮機的冷卻灌，冷凝管(23)從高壓熱交換器的低端直伸入 其內(nèi)部頂端，在其中經(jīng)多次盤折后由低端出來接減壓閥(26)，蒸發(fā)管在冷凝箱中從上到下多 次盤折，其上端接減壓閥，下端接壓縮機，壓縮機的發(fā)熱部分浸在一盛有導(dǎo)熱介質(zhì)的冷卻灌 (25)中，高壓泵(7)的輸出管(8)經(jīng)壓縮機的冷卻灌，在其導(dǎo)熱介質(zhì)中盤折再接到高壓 熱交換管，工作時壓縮機將制冷功質(zhì)壓入冷凝管，經(jīng)高壓熱交換管中的高壓管吸熱吸熱冷凝 后，經(jīng)減壓閥減壓進入蒸發(fā)管，蒸發(fā)管在冷凝箱中吸收做功功質(zhì)的熱將比其冷凝點高的做功 功質(zhì)冷凝為液態(tài)，制冷功質(zhì)通過蒸發(fā)管從冷凝箱下部入壓縮機，液態(tài)的做功功質(zhì)沉到冷凝箱 的底部，進入高壓泵的輸入管，由高壓泵打入高壓泵的輸出管，經(jīng)冷卻泵將壓縮機產(chǎn)生的熱 帶走，之后進入高壓熱交換管。壓縮機的能耗由氣力發(fā)動機(14)提供。圖4是本發(fā)明的空氣源發(fā)動機的部分垂直剖面圖，其中18是空氣壓縮機的冷卻灌，19是連 接高壓熱交換管的高端和高壓灌的導(dǎo)液管，4空氣壓縮機，3是空氣壓縮機的吸氣口，空氣壓 縮機不和高壓灌做在一起，以增加高壓灌的安全性和好維護性，空氣壓縮機的高壓管從高壓 灌內(nèi)伸出和空氣壓縮機的排出口相連，空氣壓縮機的發(fā)熱部分在一裝有導(dǎo)熱介質(zhì)的冷卻灌 (18)內(nèi)，用一高壓導(dǎo)液管(19)從高壓熱交換管的做功功質(zhì)高端出口接出，在空氣壓縮機 冷卻灌內(nèi)盤折后接高壓灌，以吸收空氣壓縮機的熱量，它適用在一些大型的空氣源發(fā)動機中。
權(quán)利要求
1.一種以空氣為能源輸出動能和冷源的空氣源發(fā)動機.它是一種將空氣壓縮后再取其熱做功的空氣源發(fā)動機，其特征為整個發(fā)動機分做功功質(zhì)吸熱做功循環(huán)系統(tǒng)和空氣壓縮放熱系統(tǒng)，做功功質(zhì)吸熱循環(huán)系統(tǒng)由盛有做功功質(zhì)的高壓灌(1)、靠高壓的做功功質(zhì)推動運轉(zhuǎn)的氣力發(fā)動機(14)、將氣態(tài)的做功功質(zhì)冷凝為液態(tài)的冷凝箱(11)、將冷凝后的液態(tài)做功功質(zhì)打入高壓灌的高壓泵(7)、將做功功質(zhì)導(dǎo)入高壓灌的高壓熱交換管(9)組成，高壓熱交換管的進做功功質(zhì)端較低出端較高，高壓灌上安裝有壓力表(16)，從高壓灌的上部接有氣力發(fā)動機的輸入管(15)，在此輸入管上裝有可開關(guān)和控制做功功質(zhì)在其中流量大小的控制閥(17)，它用來控制氣力發(fā)動機的起停和轉(zhuǎn)動的快慢，氣力發(fā)動機上裝有排氣管(13)，排氣管的另一端接冷凝箱的上部，高壓的做功功質(zhì)從高壓灌的上部由氣力發(fā)動機的進氣管進入氣力發(fā)動機，經(jīng)做功后通過氣力發(fā)動機的排氣管排入冷凝箱，在冷凝箱的底部接有高壓泵的輸入管(6)，高壓泵的輸出管(8)的一端接高壓泵，另一端接高壓熱交換管的下部末端，冷凝后沉在冷凝箱底部的液態(tài)做功功質(zhì)經(jīng)高壓泵的輸入管由高壓泵經(jīng)其輸出管打入高壓熱交換管，由高壓熱交換管導(dǎo)入高壓灌，整個系統(tǒng)除氣力發(fā)動機和高壓泵外，其它都在外面加有保溫層；空氣壓縮放熱系統(tǒng)提供整個發(fā)動機輸入的能量，將空氣中的熱能傳給做功功質(zhì)，它主要有高壓的空氣壓縮機(4)、從空氣壓縮機接出的浸在做功功質(zhì)中的散熱高壓管(2)、濾水器、閥門等組成，高壓管內(nèi)被壓縮的空氣的熱被做功功質(zhì)吸收，其空氣壓縮機和高壓泵在正常運轉(zhuǎn)時都由氣力發(fā)動機輸出的能來帶動。
2. 根據(jù)權(quán)利1所述的空氣源發(fā)動機，其從氣力發(fā)動機排出的氣態(tài)做功功質(zhì)，可用從壓縮機壓 縮被吸熱后由減壓閥減壓的高壓空氣冷凝，其特征為，高壓管(2)在高壓灌內(nèi)被做功功 質(zhì)吸收大部分熱量從高壓灌內(nèi)出來后，通過高壓熱交換管的內(nèi)部由從冷凝箱中打入的做功 功質(zhì)再充分吸熱，之后分別接濾水器(21)、減壓閥(10)和直排的排氣管(5),高壓管 內(nèi)的高壓空氣在高壓熱交換管中被冷凝的做功功質(zhì)吸熱后，經(jīng)濾水器濾除其內(nèi)的部分水， 經(jīng)減壓閥減壓進入冷凝箱中的排氣管(5),將冷凝箱中的做功功質(zhì)冷凝，之后通過較低的 出氣口排入大氣中或作冷氣用，排氣管的立管部分的下部有清霜排水的閥門，這種排氣管 易于清除管內(nèi)的結(jié)霜。
3. 根據(jù)權(quán)利2所述的空氣源發(fā)動機的空氣排氣管，為防止結(jié)霜和方便用其空氣，做成一根或 幾根在冷凝箱內(nèi)從上到下多次盤折的排氣管(30),在箱外再接一控制閥(31)，空氣可直 接排出或接一管道用其冷和空氣，此控制閥控制高壓空氣在排氣管中的減壓程度，進而控 制其溫度，使其能冷凝做功功質(zhì)而不結(jié)霜，且方便排出的帶有一定壓力的空氣通過管道向 使用端傳輸。
4. 根據(jù)權(quán)利1所述的空氣源發(fā)動機，用減壓后的高壓空氣對做功后的做功功進行冷凝，做功 功質(zhì)冷凝點很低時，高壓空氣中的水汽易在排氣管中結(jié)霜睹塞排氣管，為克服這個缺點， 其做功后的氣體做功功質(zhì)由一制冷系統(tǒng)進行冷凝，其特征為空氣壓縮機的高壓管在高壓 灌中出來后，經(jīng)濾水器(32)、開關(guān)閥(29)接一小氣力發(fā)動機(28)排入大氣或管道中， 以用氣和用冷，制冷系統(tǒng)的壓縮機(22)的冷凝管(23)從高壓熱交換管(9)的低端入 其中，到其高端，在其中多次盤折后出來接減壓閥(26)，蒸發(fā)管(27)在冷凝箱(11) 經(jīng)多次盤折后下端接壓縮機的吸氣口，上端接減壓閥(26),壓縮機的發(fā)熱部分有一冷卻 灌(25)，灌內(nèi)盛有導(dǎo)熱介質(zhì)，高壓泵的輸出管(8)經(jīng)壓縮機的冷卻灌，在其中盤折纏繞 后接高壓熱交換管的低端，高壓泵輸出管內(nèi)的做功功質(zhì)經(jīng)壓縮機的冷卻灌將壓縮機發(fā)的熱 帶走，再進入高壓熱交換管，吸收經(jīng)過高壓熱交換管(9)的高壓管(2)內(nèi)空氣的余熱， 壓縮機耗用的能由氣力發(fā)動機(14)提供。 5.權(quán)利1所述的空氣源發(fā)動機，空氣壓縮機在大型機中可不和高壓灌做在一起，以增加高壓 灌的安全性和好維護性，其特征為高壓熱交換管不和高壓灌直接相接，空氣壓縮機(4) 在高壓灌的外部，高壓灌內(nèi)的高壓管伸到灌外連接空氣壓縮機的排氣口，其發(fā)熱部分在一 裝有導(dǎo)熱介質(zhì)的冷卻灌(18)內(nèi)，用一高壓導(dǎo)液管(19)在冷卻灌(18)內(nèi)盤折纏繞，一 端接入高壓灌， 一端接高壓熱交換管的高端，高壓熱交換管內(nèi)的做功功質(zhì)由高壓導(dǎo)液管 (19)經(jīng)冷卻灌(18)進入高壓灌中，空氣壓縮機發(fā)出的熱通過導(dǎo)熱介質(zhì)被高壓導(dǎo)液管內(nèi)的 做功功質(zhì)吸收，它適用在一些大型的空氣源發(fā)動機中。
全文摘要
一種以空氣為能源輸出動能和冷源的空氣源發(fā)動機，本發(fā)明涉及新能源領(lǐng)域，它能將空氣中的熱能轉(zhuǎn)為動能，用專用的壓縮系統(tǒng)將常溫空氣壓縮成高壓氣甚至是液態(tài)，產(chǎn)生的熱在一個密閉系統(tǒng)內(nèi)被一種液態(tài)的做功功質(zhì)吸收，蒸發(fā)成高壓的氣態(tài)功質(zhì)推動一氣力發(fā)動機運轉(zhuǎn)，用氣力發(fā)動機再帶動壓縮空氣的壓縮機運轉(zhuǎn)，用排出的低溫空氣或一制冷系統(tǒng)將做功后的做功功質(zhì)再冷凝為液態(tài)再循環(huán)，它吸進常溫空氣排出冷空氣輸出動能。它可代替常規(guī)燃料用于各種動能需求的領(lǐng)域，還可提供冷源和壓力空氣，可用于交通工具、機械設(shè)備、發(fā)電、制冷等能源和冷源需求領(lǐng)域。
文檔編號F01K25/00GK101148998SQ200610152939
公開日2008年3月26日 申請日期2006年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月21日
發(fā)明者齊樹亮 申請人:齊樹亮