本發(fā)明涉及一種動力裝置，具體涉及一種通過介質(zhì)進行氣液相轉(zhuǎn)換，吸收外界溫差能源，通過高壓氣體膨脹轉(zhuǎn)換為機械能的裝置，類似于汽車發(fā)動機等內(nèi)燃機產(chǎn)品的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的發(fā)動機一般采用石化燃油作為能源，通過燃油燃燒，將化學能轉(zhuǎn)換為機械動能，燃油燃燒時，消耗空氣中的氧氣，排放二氧化碳、二氧化硫、以及煙塵等廢氣塵埃，一方面消耗能源，另一方面污染環(huán)境，危害人類健康，當今，能源的枯竭與環(huán)境的惡化已經(jīng)成為全世界各國政要、全球知名科研單位面臨的重大難題，以電池包作為能源的電動汽車、通過利用風能、太陽能等各種自然能源發(fā)電并網(wǎng)等新技術(shù)的利用，已經(jīng)逐步興起，這些新技術(shù)在一定程度上緩解了能源的消耗速度、同時對減緩環(huán)境惡化也起到了積極作用，但是，這些新技術(shù)都不能從根本上扭轉(zhuǎn)能源枯竭與環(huán)境惡化的局面；工業(yè)動力作為能源消耗最大的領(lǐng)域之一，如果發(fā)動機能夠使用清潔能源、并且其工作中不排放有害氣體，不影響空氣質(zhì)量，無疑對有效扭轉(zhuǎn)能源枯竭與環(huán)境惡化的局面起到積極的作用，本發(fā)明出現(xiàn)以前，有人發(fā)明了以低溫液態(tài)氣體為發(fā)動機工作能源的方法，如：申請?zhí)枮閏n011277904、申請日期為2001年8月29日、名稱為：以低溫液態(tài)氣體為發(fā)動機工作能源的方法及動力裝置的專利申請，它由低溫液態(tài)氣體儲存罐、連接管路、儲氣缸、節(jié)氣門機構(gòu)、氣缸、排氣管路等組成一個非循環(huán)系統(tǒng)，將儲存在儲存罐內(nèi)的液態(tài)氣體通過連接管路抽入儲氣缸，通過蒸發(fā)、升溫及加溫裝置在管路和儲氣缸中對液態(tài)氣體進行加溫氣化，從而在儲氣缸中產(chǎn)生高壓膨脹的氣體，高壓膨脹的氣體沖擊發(fā)動機的活塞頂部運行做功，同時通過與氣缸相連的排氣管排氣，最終，其做完功的無用氣體，排放到空氣中；該發(fā)明專利基本達到了不使用石化燃料的目的，在一定程度上實現(xiàn)了減少能源消耗、減少了空氣污染源的作用，但是，其排氣口排放的氣體即使對空氣質(zhì)量不產(chǎn)生污染，也仍然存在著消耗大量能源、甚至排放有害氣體、污染空氣質(zhì)量的可能，因為，這種方法需要不斷補充加注在加注低溫液態(tài)氣體，這些低溫液態(tài)氣體需要在工廠大量生產(chǎn)，生產(chǎn)過程中，需要重新將它們從空氣中分離出來、并進行加高壓、降溫液化等一系列加工，這些加工作業(yè)過程，以現(xiàn)有的手段，仍然會消耗大量能源、消耗電力、消耗煤炭等不易再生能源，還會有排放，不可避免地加劇了能源的枯竭與環(huán)境的惡化，仍然不是一款真正意義上的環(huán)保動力裝置。

本發(fā)明專利出現(xiàn)以前，工業(yè)企業(yè)、汽車托運、工程機車作業(yè)等各行各業(yè)中，冷熱能源的利用，除了使用在室內(nèi)空氣溫度調(diào)節(jié)和保持之外，幾乎沒有其他什么用途；各種內(nèi)燃機燃燒石化燃料，產(chǎn)生大量熱量、燃燒廢氣直接排放到空氣中去了，其余熱沒有很好地被利用起來，是大家都知道的事情，冷藏也好、室內(nèi)空氣制冷也好、制熱也好，同樣要消耗大量電力、最后都以熱量的形式排放到大氣、海洋、土地等地球環(huán)境中去了，這是大家不容易看到的事情，這些熱量可不可以不直接排放到大氣、海洋、土地等環(huán)境中去，可不可利用起來用于轉(zhuǎn)換為其他能源，可不可利用起來轉(zhuǎn)換成機械能用于代替工人作業(yè)，再進一步是否可以將機械能轉(zhuǎn)化為電能，用于商業(yè)供電以及將電能轉(zhuǎn)換為化學能儲存起來，本發(fā)明一種環(huán)保溫差發(fā)動機能夠比較方便解決這些問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)在普通內(nèi)燃發(fā)動機消耗石化能源大、并向大氣中排放廢氣、引起空氣質(zhì)量下降等環(huán)境污染問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是，提供一種能有效利用冷熱能源的裝置，通過一種特殊介質(zhì)，吸收冷熱能源后，該介質(zhì)可以方便地進行氣液相轉(zhuǎn)換、進一步轉(zhuǎn)換成機械動能的裝置，稱為環(huán)保溫差發(fā)動機，其特點是結(jié)構(gòu)簡單、實用性強、工作效率高、有效利用清潔環(huán)保的冷熱溫度差作為能源，工作中不消耗石化能源、不使用動力電力能源、沒有氣體排放、不產(chǎn)生空氣污染，通過其輸出的機械動能，還可方便地帶動發(fā)電機進行發(fā)電，還可方便地帶動壓縮機熱泵工作，還可代替其他動力裝置、機器做功；本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，利用一種特殊介質(zhì)在密閉通道內(nèi)循環(huán)，介質(zhì)氣液相交替轉(zhuǎn)換，通過對介質(zhì)進行加熱蒸發(fā)、產(chǎn)生高壓氣體推動活塞氣缸作機械運動，將熱能轉(zhuǎn)換為機械能，再對做功后的低壓介質(zhì)氣體進行降溫冷凝、轉(zhuǎn)變成液態(tài)介質(zhì)，液態(tài)介質(zhì)經(jīng)過增壓形成高壓液體，高壓液體蒸發(fā)后又形成高壓氣體，這樣循環(huán)往復，可不斷將冷熱溫度差能源轉(zhuǎn)換為機械能，達到普通內(nèi)燃發(fā)動機輸出功能的效果。

本發(fā)明一種環(huán)保溫差發(fā)動機主要包括以下部分：氣動馬達、調(diào)節(jié)閥、介質(zhì)管道、安全閥、高壓氣體罐、溫度傳感、高溫蒸發(fā)器、壓力傳感、高壓液態(tài)罐、高溫保溫材料、單向閥、增壓泵、低壓液態(tài)罐、低溫保溫材料、介質(zhì)加注口、低溫冷凝器、低壓氣體罐、電氣主控板、人體操作及傳感、底座，本發(fā)明的關(guān)鍵技術(shù)之一是利用一種特殊介質(zhì)在密閉循環(huán)通道內(nèi)進行氣液相轉(zhuǎn)換，氣液相轉(zhuǎn)換可以方便地利用冷熱溫差能源，本發(fā)明一種環(huán)保溫差發(fā)動機的特點如下：

1.替代各種內(nèi)燃機，節(jié)約各種燃油消耗

2.大量投入使用后，能源消耗比較少，使用成本低廉

3.利用溫差熱能轉(zhuǎn)化為機械動能，應用范圍廣泛

4.可方便利用各種余熱，做到能源利用充分、減少浪費，節(jié)約能源

5.介質(zhì)密閉循環(huán)使用，不排放，不產(chǎn)生空氣污染

6.與壓縮機熱泵系統(tǒng)結(jié)合，利用其產(chǎn)生的冷熱能源，既方便，效率又高

7.利用廢棄熱源時，可以有效減緩周圍溫度上升

8.利用廢棄熱源時，還可能降低周圍溫度

9.可以不燃燒燃油，減少能源消耗，解決能源危機。

附圖說明

附圖l是本發(fā)明各部分組成示意圖，主要包含氣動馬達1、調(diào)節(jié)閥2、介質(zhì)管道3、安全閥4、高壓氣體罐5、溫度傳感6、高溫蒸發(fā)器7、壓力傳感8、溫度傳感9、壓力傳感18、高壓液態(tài)罐10、高溫保溫材料11、單向閥12、增壓泵13、溫度傳感14、低壓液態(tài)罐15、低溫保溫材料16、介質(zhì)加注口17、低溫冷凝器19、溫度傳感20、低壓氣體罐21、電氣主控板22、人體操作及傳感23、底座24等零部件。

附圖2是本發(fā)明的氣缸工作原理示意圖，主要包含3個行程，即：高壓氣體注入做功行程a-b、高壓氣體膨脹做功行程b-c、低壓氣體排出慣性行程c-d。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明一種環(huán)保溫差發(fā)動機做進一步地說明：

如圖1所示，是本發(fā)明各部分組成示意圖，與普通內(nèi)燃機有較大的不同，一般內(nèi)燃機都必須消耗石化燃料，在發(fā)動機氣缸內(nèi)與高壓空氣混合、點火燃燒，迅速產(chǎn)生大量熱能以及釋放更多氣體，用于推動氣缸活塞運動，本質(zhì)上是將石化燃料的化學能轉(zhuǎn)化為機械動能；而本發(fā)明溫差發(fā)動機不需要石化燃料，利用介質(zhì)在密閉通道內(nèi)循環(huán)，介質(zhì)氣液相交替轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生高壓氣體推動活塞氣缸作機械運動，將熱能轉(zhuǎn)換為機械能，再對做功后的低壓介質(zhì)氣體進行降溫冷凝、轉(zhuǎn)變成液態(tài)介質(zhì)，液態(tài)介質(zhì)經(jīng)過增壓形成高壓液體，高壓液體蒸發(fā)后形成高壓氣體，這樣循環(huán)往復，可不斷將溫差熱能轉(zhuǎn)換為機械能；本發(fā)明一種環(huán)保溫差發(fā)動機中使用的特殊介質(zhì)起到了非常重要的作用，特殊介質(zhì)可以采用空調(diào)系統(tǒng)中大量使用的冷媒劑，例如r600、r134a、r22、r410a等等，現(xiàn)在各種優(yōu)質(zhì)環(huán)保的空調(diào)冷媒劑種類非常多，根據(jù)需要情況，根據(jù)環(huán)保溫差發(fā)動機的功率大小、工作環(huán)境等不同，可以選用相對應的特殊介質(zhì)；現(xiàn)以冷媒劑r134a為例，進一步對本發(fā)明一種環(huán)保溫差發(fā)動機的具體實施方式加以說明，首先是選取冷媒劑r134a氣液相轉(zhuǎn)換工作點，即蒸發(fā)點和冷凝點的選取，冷媒劑r134a的氣液相臨界特性參數(shù)摘錄如下：

溫度:-10-505101520253035404550(攝氏度)

壓力:200243293350415489572666771888101711601319(kpa)

根據(jù)上述特性參數(shù)可知，高溫蒸發(fā)器7中介質(zhì)蒸發(fā)溫度為45攝氏度，壓力為1160kpa，高溫度熱能源可以采用壓縮機熱泵冷凝器釋放的熱源，一般壓縮機熱泵冷凝器釋放熱能時，其溫度大致在+45～+70攝氏度，可以滿足高溫蒸發(fā)器7對熱源的需求；根據(jù)上述特性參數(shù)可知，低溫冷凝器19中介質(zhì)冷凝溫度為5攝氏度，壓力設(shè)定為350kpa，低溫度冷能源可以采用壓縮機熱泵蒸發(fā)器釋放的冷源，一般壓縮機熱泵蒸發(fā)器釋放冷能時，其溫度大致在-7～+5攝氏度，可以滿足低溫冷凝器19對冷源的需求；一般壓縮機熱泵系統(tǒng)產(chǎn)生的冷熱溫度差能源剛好可以滿足本發(fā)明一種環(huán)保溫差發(fā)動機對冷熱溫度差能源的需求，成為較好的溫差能源；介質(zhì)r134a的工作點決定后，環(huán)保溫差發(fā)動機工作過程實現(xiàn)如下：

當需要啟動溫差發(fā)動機時，人體操作及傳感23發(fā)出氣動等操作信號，電氣主控板22獲取信號，根據(jù)信號控制調(diào)節(jié)閥2，高壓氣體罐5中的高壓氣體(45攝氏度、1160kpa左右)注入氣動馬達1，氣動馬達輸出機械動能，高壓氣體做功后變?yōu)榈蛪簹怏w(5攝氏度、350kpa左右)，低壓氣體回流到低壓氣體罐21中，低壓氣體通過管道與低溫冷凝器19相連接，在低溫冷凝器19中冷凝轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，液態(tài)介質(zhì)流回到低壓液態(tài)罐15，低壓液態(tài)介質(zhì)的溫度壓力與低壓氣體相接近(5攝氏度、350kpa左右)，低壓液態(tài)介質(zhì)經(jīng)過增壓泵13增壓，得到高壓液態(tài)介質(zhì)(1160kpa左右)，高壓液態(tài)介質(zhì)通過管道輸送到高壓液態(tài)罐10中，與高壓液態(tài)罐10中原有的高壓液態(tài)介質(zhì)混合，同時等到熱量補充，溫度得到提高，溫度穩(wěn)定在接近45攝氏度，高壓高溫液態(tài)介質(zhì)通過管道與高溫蒸發(fā)器7相連接，在高溫蒸發(fā)器7中高壓高溫液態(tài)介質(zhì)繼續(xù)吸熱蒸發(fā)變?yōu)楦邏焊邷貧怏w(45攝氏度、1160kpa左右)，高壓高溫氣體流入高壓氣體罐5中儲存起來，供氣動馬達使用，這樣，特殊介質(zhì)r134a，在吸收外界冷熱能源的情況下，不停地吸熱蒸發(fā)、高壓做功、放熱冷凝、液態(tài)增壓等過程，在密閉通道內(nèi)循環(huán)往復，不停地將冷熱能源轉(zhuǎn)換為機械動能，對外界沒有排放，不影響周圍空氣環(huán)境；為了有利于產(chǎn)品加工、有利于產(chǎn)品安全、穩(wěn)定、可靠的工作，本發(fā)明一種環(huán)保溫差發(fā)動機上還設(shè)置多種傳感、閥門、以及各種保溫材料，主要包含高壓氣體罐5上設(shè)置有安全閥4，用于壓力過高時泄壓，泄壓出來的氣體，流入低壓氣體罐21，還包含溫度傳感6、溫度傳感9、溫度傳感14、溫度傳感20，還包含壓力傳感8、壓力傳感18，還包含單向閥12，用于防止高壓液態(tài)介質(zhì)回流，還包含高溫保溫材料11和低溫保溫材料16等。

如圖2所示，是本發(fā)明的氣缸工作原理示意圖，氣動馬達氣缸為活塞式結(jié)構(gòu)，與普通氣動馬達的區(qū)別是排氣口不與大氣相通，而是通過管道收集做功后的介質(zhì)氣體，把它輸送到低壓氣體罐21中，排氣口壓力通常大于外界大氣壓力，根據(jù)使用的特殊介質(zhì)及其工作點設(shè)置不同，排氣口壓力的壓力值設(shè)置也會相應變化，各種介質(zhì)的最佳排氣口壓力各不相同；進氣口通過管道與高壓氣體罐5相連，高壓氣體罐5中的高壓介質(zhì)氣體經(jīng)過調(diào)節(jié)閥2控制，可以源源不斷地從進氣口進入氣缸；進氣口安裝有控制閥j，排氣口安裝有控制閥p，控制閥p和控制閥j根據(jù)活塞活動的位置，通過機械結(jié)構(gòu)進行相應打開或關(guān)閉；我們還是以介質(zhì)r134a為例做進一步的說明，氣動馬達氣缸工作過程如下：圖中a部分排氣閥p關(guān)閉、進氣閥j打開，高壓氣體罐5中的高壓氣體r134a進入氣缸，氣缸中壓力為1160kpa，活塞在恒定的氣體壓力f下運動，輸出機械動能，直到活塞移動到位置b，完成高壓氣體注入做功行程a-b；圖中b部分排氣閥p關(guān)閉、進氣閥j關(guān)閉，氣缸中的高壓氣體膨脹，介質(zhì)氣體壓力f繼續(xù)推動活塞運動，輸出機械動能，f隨著氣體膨脹程度逐步減小，直到活塞移動到位置c而行程結(jié)束，f為零，完成高壓氣體膨脹做功行程b-c；圖中c部分排氣閥p打開、進氣閥j關(guān)閉，氣缸不對活塞做功，活塞在其他機械結(jié)構(gòu)作用下返回復位，同時，將氣缸中的低壓氣體經(jīng)過排氣口排出至低壓氣體罐21，完成低壓氣體排出慣性行程c-d；圖中d部分排氣閥p關(guān)閉、進氣閥j關(guān)閉，這是個短暫的過渡狀態(tài)，排氣閥p關(guān)閉后，進氣閥j隨即打開，進入圖中a部分狀態(tài)，活塞每往返一次，完成一次充氣做功、膨脹做功、慣性排氣等三個完整的工作行程。

具體實施方式僅以冷媒劑r134a作為介質(zhì)、冷熱能源僅以壓縮機熱泵產(chǎn)生的冷熱能源應用為例進行說明，本發(fā)明不局限于此，根據(jù)情況，特殊介質(zhì)可用不限于r134a，可以是其它特殊介質(zhì)，冷熱能源可以不限于壓縮機熱泵產(chǎn)生的冷熱能源，還可以是各種工業(yè)余熱、太陽能、風能、冰雪雨水等冷熱能源，只要是采用本發(fā)明的密閉循環(huán)結(jié)構(gòu)、介質(zhì)氣液相轉(zhuǎn)換，吸收冷熱能源轉(zhuǎn)換為機械動能的原理和方法，都在本發(fā)明專利要求保護的范圍之內(nèi)。