專利名稱：熱動機的制作方法
一種熱動機(非內(nèi)燃、膨脹式)本發(fā)明涉及非內(nèi)燃、膨脹式熱動機。熱動機都有一個共同點，既效率不可能達到和超過100％。
本發(fā)明提出可在只有一個熱源條件(或任何低溫環(huán)境中)下工作的高效熱動機。
本發(fā)明的方案是在一個熱源(環(huán)境)內(nèi)，在給熱動機一定的起動能量的條件下，熱動機帶動一個熱泵系統(tǒng)，通過熱泵及導(dǎo)熱介質(zhì)為熱動機創(chuàng)造一個工作環(huán)境。兩個載熱容器為這個工作環(huán)境與熱源環(huán)境絕熱(半絕熱)。其中一個熱量中轉(zhuǎn)容器內(nèi)安置熱泵的蒸發(fā)器等和熱動機的放熱部分，另一個容器安置熱泵的壓縮機、冷凝器等和熱動機的吸熱部分。熱動機和熱泵結(jié)合成環(huán)閉(半環(huán)閉)的熱量循環(huán)系統(tǒng)，熱動機本身就是受控的熱流通路。為使熱泵送給熱動機的熱流量大于(或小于)熱動機吸收、周轉(zhuǎn)的熱流量，一溫度控制器調(diào)控?zé)釀訖C向熱泵系統(tǒng)和外系統(tǒng)輸送的能量。例如在常溫(或低溫)環(huán)境中，將熱泵的蒸發(fā)器等和熱動機的放熱部分置于可與環(huán)境交換熱量的介質(zhì)的容器中；將壓縮機和冷凝器與熱動機的吸熱部分置于另一個容納較高溫度介質(zhì)并與環(huán)境絕熱的容器中。伺服系統(tǒng)正確調(diào)控?zé)釀訖C在兩容器內(nèi)的吸熱、放熱量。對于熱磁式熱動機與熱泵的組合獲得高比功的諸多因素是1、降低熱動機中熱敏磁性材料的比熱和提高導(dǎo)熱系數(shù)。2、提高其磁感應(yīng)強度。3、提高其居里點后磁導(dǎo)率的溫升變化率(μ-т曲線在居里點處陡峭)。4、選用可產(chǎn)生高強磁場材料制造永磁體并采用聚磁方式。5、或選用超導(dǎo)磁體塊。6、提高熱泵的熱泵系數(shù)φ。7、在適應(yīng)環(huán)境溫度的條件下調(diào)整熱動機向壓縮機輸送的能量，以及盡量減少熱敏鐵氧體環(huán)帶的無用溫升、溫降。使熱泵以最小的壓縮功達到供熱流量≥(或＜)熱動機轉(zhuǎn)動中吸收、周轉(zhuǎn)及泄漏的熱流量。其余能量向外輸送。
本發(fā)明的優(yōu)點是；當(dāng)熱動機遵守守恒定律，消滅與之相當(dāng)?shù)臒崃繒r，本發(fā)明可以從自然環(huán)境介質(zhì)(熱源)中吸熱作功。或者從某一較高溫環(huán)境(如90度)中吸收熱量作功，并無須第二個熱源且熱效率為百分之百。當(dāng)熱動機不遵守能量守恒定律，不存在消滅熱量時，本發(fā)明可在任何非高溫環(huán)境中永遠轉(zhuǎn)動并輸出電能或動能。
對附圖的說明本申請?zhí)峁┦疽飧綀D兩張。圖一為系統(tǒng)從低端吸熱示意。圖二為系統(tǒng)從高端吸熱示意。圖一、二中，1為蒸發(fā)器。2為壓縮機。3為冷凝器。4為熱動機的運動部分(虛線框內(nèi))，其中大直徑圓為主動輪，在8內(nèi)部分為放熱部分。5為發(fā)電機。6為發(fā)電機向外系統(tǒng)和調(diào)控電器分配電能的調(diào)控器。8為可與環(huán)境受控交換熱量和熱動機的放熱的介質(zhì)的容器。其中液體溫度可為0——30攝氏度。7為吸收冷凝器和壓縮機放熱的介質(zhì)的與環(huán)境絕熱的容器。其中液體可為60——90攝氏度。9為熱泵結(jié)構(gòu)構(gòu)件。10為熱動機的熱敏鐵氧體環(huán)帶，11A，11B為溫度控制器，控制熱容器7、8內(nèi)介質(zhì)的正確溫度。12(A、B)為溫度傳感器、與13(A、B)導(dǎo)熱介質(zhì)液面調(diào)諧體(氣囊，伸縮如箭頭所示)一起使熱敏鐵氧體環(huán)帶10離開兩容器時剛剛降溫到恢復(fù)(升溫到失去)鐵磁性(居里點前、后)的溫度。14為可調(diào)熱交換器。(圖中所標(biāo)為示意溫度)圖二中14置于容器7殼體，改變其進入深度(如圖中箭頭)，可使其受控接受外部熱量。
下面結(jié)合


實施例1。(本例中熱動機4使用我國專利申請?zhí)?3131101記載的熱磁式熱動機，其原理見其說明書)蒸發(fā)器1從(環(huán)境)熱源和熱動機的熱敏鐵氧體環(huán)帶10從載熱容器7內(nèi)帶到熱容器8中的(介質(zhì))熱量中吸取熱量。(鐵氧體環(huán)帶10置于流動介質(zhì)中最冷的區(qū)域)壓縮機2將此熱量及驅(qū)動功送到冷凝器3中。這里壓縮機2的動能由熱動機傳遞。設(shè)該能量是熱動機4動能的3/4，設(shè)為1KJ。根據(jù)熱泵的特性可知熱泵系數(shù)φ＞3。既1KJ的驅(qū)動功可產(chǎn)生≥3KJ的熱量從冷凝器3輸出(在容器7內(nèi))。該熱量通過導(dǎo)熱介質(zhì)向熱動機傳熱。暫設(shè)熱動機4遵守能量守恒定律，從熱容器7中吸走(消滅)1.33KJ熱量。再有＜1.67KJ熱量為鐵氧體環(huán)帶10的附帶溫升(居里點附近吸收的)熱量傳導(dǎo)至熱容器8中。兩項之和≤3KJ，則熱容器7中導(dǎo)熱介質(zhì)就不會降溫，(維持熱動機的高端溫度)同時熱動機的＜1/4能量約＜0.33KJ可以由5向系統(tǒng)外輸出。此時該系統(tǒng)附近環(huán)境應(yīng)失熱量0.33KJ。(蒸發(fā)器吸收的2KJ熱量中有1.67KJ是環(huán)帶10釋放的，0.33KJ是從環(huán)境吸收的)靠空氣流動來補充?！绻麩崦翳F氧體環(huán)帶10吸收的附帶溫升(居里點附近吸收的)熱量可以減少，從1.67KJ→0，則熱動機向外輸出的動能趨近1.33kJ-(1.33/φ＝3+0/φ＝3)kJ＝0.88KJ?！绻麩岜孟禂?shù)提高到7，熱動機消滅的熱量為零，則可約有1.33KJ-(1.67/φ＝7+0/φ＝7)KJ＝1.09KJ動能向外系統(tǒng)輸出?！绻麩釀訖C不能準確地消滅1.33KJ熱量，則說明該熱動機可以違背能量守恒定律工作?！?dāng)熱動機消滅的熱量小于熱動機的輸出功，并且小于壓縮機的壓縮功時，系統(tǒng)將向環(huán)境放熱。并且該系統(tǒng)可在任何低溫環(huán)境下工作。
熱動機中熱敏鐵氧體材料的居里點可為55攝氏度，材料溫度升降范圍應(yīng)在1度以內(nèi)。升降值逐漸減小，則輸出功和功率相應(yīng)增大。伺服系統(tǒng)的件13(A、B)在溫度傳感器12(A、B)調(diào)控下，增減容器7、8的容積調(diào)整導(dǎo)熱介質(zhì)與熱敏鐵氧體環(huán)帶的接觸面積，在載熱容器8內(nèi)出端(12B)使鐵氧體環(huán)帶10到達直線部分處溫度≤居里點溫度。既剛剛恢復(fù)鐵氧體的應(yīng)用磁感應(yīng)強度。在載熱容器7內(nèi)環(huán)帶10的出端(12A)使離開容器的鐵氧體溫度剛剛超過鐵氧體失去鐵磁性的溫度。件11控制熱動機向壓縮機輸送的能量(限制容器7內(nèi)的最低溫度)。起動熱動機時，可以向載熱容器7內(nèi)輸入70℃——80℃液體介質(zhì)。(環(huán)境溫度為常溫時)。或通過壓縮機的外電能引線由蓄電池向壓縮機供電，待熱動機正常工作后停止供電。用中斷發(fā)電機和壓縮機的電路或阻力停止熱動機轉(zhuǎn)動，可以停止系統(tǒng)作功。
實施例2，當(dāng)熱泵供熱量小于熱動機須求的熱量時(可設(shè)計將熱泵的供熱量小于熱動機的須求量)，如圖二。可以選一較高溫?zé)嵩?環(huán)境)。例如90攝氏度。或輸入太陽能，此時熱動機的低溫端是在與環(huán)境絕熱的容器8內(nèi)。而熱動機的高溫端是在半絕熱(受控吸熱)的且導(dǎo)熱介質(zhì)溫度低于環(huán)境溫度的容器7內(nèi)。低端絕熱容器內(nèi)的介質(zhì)的溫度應(yīng)是固定的，例如40攝氏度。
比如熱動機消滅1.33KJ熱量(熱動機軸端輸出功為1.33KJ)，附帶溫升為2KJ熱量。熱泵以1KJ壓縮功向熱動機高端輸送3KJ熱量。此流量小于1.33KJ+2KJ＝3.33KJ。欠缺的0.33KJ可由環(huán)境熱源向熱動機高端(半絕熱容器)補充。此時熱動機冷端(絕熱容器)流進流出的熱量是2KJ-2KJ＝0。既絕熱容器內(nèi)溫度不變。此時發(fā)電機可有0.33KJ電能向外輸送?！绻麩釀訖C不能準確地消滅1.33KJ熱量，在某一范圍內(nèi)例2仍可工作。‖當(dāng)熱動機消滅的熱量小于壓縮功時，則絕熱容器內(nèi)溫度會上升，系統(tǒng)難以繼續(xù)做功。此時本實施例不成立?！绻麩釀訖C不存在消滅熱量或消滅的熱量小于壓縮功時，則本系統(tǒng)(實施例1)可以通過熱泵系統(tǒng)自身循環(huán)熱量，并且還有壓縮功熱量從容器8向環(huán)境釋放。例如當(dāng)熱動機作功2KJ，消滅的熱量為0KJ，附帶溫升為2KJ時，容器7內(nèi)失去熱量為2KJ，容器8內(nèi)得到的熱量為2KJ，熱泵系統(tǒng)可用0.7KJ壓縮功向容器7內(nèi)輸送2KJ熱量。既從容器8內(nèi)吸走1.3KJ熱量。容器8內(nèi)輸入輸出熱量之和為+2KJ-1.3KJ＝0.7KJ。容器8須放熱0.75KJ才能保持固定溫度。其意義為該系統(tǒng)可在溫度低于容器8內(nèi)介質(zhì)溫度的環(huán)境下生產(chǎn)能量。
權(quán)利要求
1，一種熱動機，在給熱動機一定的起動能量的條件下，在任一非甚高溫?zé)嵩?環(huán)境)內(nèi)，熱動機帶動一個熱泵系統(tǒng)，通過熱泵及導(dǎo)熱介質(zhì)為熱動機創(chuàng)造一個工作環(huán)境，兩個載熱容器為這個工作環(huán)境與熱源環(huán)境絕熱(半絕熱)，熱動機和熱泵結(jié)合成環(huán)閉(半環(huán)閉)的熱量循環(huán)系統(tǒng)，熱動機本身是受控的熱流通路，伺服系統(tǒng)正確調(diào)控?zé)釀訖C在兩容器內(nèi)的吸熱、放熱量，為使熱泵送給熱動機的熱流量大于(或小于)熱動機吸收、周轉(zhuǎn)的熱流量，一溫度控制器調(diào)控?zé)釀訖C向熱泵系統(tǒng)和外系統(tǒng)輸送的能量。
2，如權(quán)利要求1所述的熱動機，其特征在于在常溫(或低溫)環(huán)境中，將熱泵的蒸發(fā)器等和熱動機的放熱部分置于可與環(huán)境交換熱量的介質(zhì)的容器中；將壓縮機和冷凝器與熱動機的吸熱部分置于另一個容納較高溫度介質(zhì)并與環(huán)境絕熱的容器中。
3，如權(quán)利要求1所述的熱動機，其特征在于在較高溫環(huán)境中，將熱泵的蒸發(fā)器和熱動機的放熱部分置于與環(huán)境絕熱的介質(zhì)容器中，將壓縮機和冷凝器與熱動機的吸熱部分置于另一個容納較高溫度介質(zhì)并可與環(huán)境受控交換熱量的容器中。
4，如權(quán)利要求1所述的熱動機，其特征在于蒸發(fā)器1從(環(huán)境)熱源和熱容器8內(nèi)熱動機4釋放給介質(zhì)的熱量中吸取熱量，壓縮機2與冷凝器3及熱動機的吸熱部分置于載熱容器7內(nèi)，由壓縮機2將蒸發(fā)器1吸收的熱量及驅(qū)動功送到冷凝器3并由介質(zhì)傳導(dǎo)給熱動機，熱動機轉(zhuǎn)動帶動壓縮機和發(fā)電機，發(fā)電機5的電量由導(dǎo)線向系統(tǒng)外輸送。溫度傳感器12(A，B)與導(dǎo)熱介質(zhì)液面調(diào)諧體13(氣囊A，B)一起作用使熱敏鐵體環(huán)帶10離開兩容器的部分剛剛降溫到恢復(fù)、升溫到失去鐵磁性(居里點前、后)的溫度，14為可調(diào)熱交換器，安置于容器7或8的殼體上。
全文摘要
一種可在一個熱源環(huán)境中工作的熱動機。由兩個熱容器容納熱泵與熱動機的吸、放熱，和放、吸熱部分。一個容器從環(huán)境吸熱，一個容器與環(huán)境絕熱。容器內(nèi)置有導(dǎo)熱介質(zhì)。熱動機工作帶動發(fā)電機發(fā)電，并向熱泵的壓縮機輸送部分能量。熱泵工作，通過蒸發(fā)器從熱容器和環(huán)境吸熱，送到冷凝器以＞3的供熱系數(shù)向熱動機供熱。兩個容器之間形成環(huán)閉(準環(huán)閉)的熱量循環(huán)通路。伺服機構(gòu)調(diào)控系統(tǒng)中熱量的流動。發(fā)電機的電能向系統(tǒng)外輸送。
文檔編號F03G7/00GK1683787SQ20041002129
公開日2005年10月19日 申請日期2004年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月14日
發(fā)明者李春明 申請人:李春明