CN107255066B - 一种热泵制热的温差动力发动机 - Google Patents

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Abstract

在一个由高温室、低温室和管道一并构成的密闭的容器中,高温室内有高温盘管换热器，低温室内有低温盘管换热器，高温室与低温室之间用管道连接，管道内有风机叶轮，高温盘管换热器的一端与高温室外的压缩机相连,压缩机与一吸热盘管的一端相连，吸热盘管的另一端通过一节流阀与高温盘管换热器另一端连接成一个闭合回路；低温盘管换热器的一端与低温室外的低温水泵相连,低温水泵与一吸冷盘管的一端相连；吸冷盘管的另一端与低温盘管换热器的另一端连接成另一闭合回路，在高温盘管换热器上通过若干喷头喷射液体状态的工质,工质汽化膨胀，推动管道内的风机叶轮转动，叶轮转动的机械能。使用较少的电能，驱动热泵搬运热量，做较多的功。

Description

一种热泵制热的温差动力发动机
技术领域
本发明涉及一种热泵制热的温差动力发动机，属于能源动力机械。
背景技术
人类文明在于善于制造并使用工具。最近几年，热泵技术发展迅速，有地源热泵、空气源热泵。利用空气源热泵设计的空气源热水器，是采用压缩机从空气中“搬运热量”加热水。以极少的电能“搬运热量”，变为高温热能。空气能热水器是一般电热水器的4-6倍，例如一台制热量为5000W、能效比为4.0的空气能热水器，标称的消耗功率为1.25kW，1小时消耗1.25度电，可以使107.5升的水从15°C加热到55°C。如果要把相同水量的水用电热水器的话，需要消耗5度电。如果将该热能用于发动机，其动力比直接使用电动机强若干倍。
发明内容
本发明的任务是，提供一种热泵制热的温差动力发动机，使用较少的电力，产生较大的机械能。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种热泵制热的温差动力发动机，包括有高温室、低温室，所述高温室内有高温盘管换热器，所述低温室内有低温盘管换热器，所述高温室与低温室之间用管道连接，所述管道内有风机叶轮，所述风机叶轮固定在转轴上，所述转轴两端有轴承，所述轴承通过支架固定，所述高温室、低温室和管道一并构成密闭的外壳；所述高温盘管换热器的一端与高温室外的压缩机相连，所述压缩机与一吸热盘管的一端相连，所述吸热盘管的另一端通过一节流阀与所述高温盘管换热器另一端连接成一个闭合回路，所述闭合回路内有导热工质，所述吸热盘管安放在高温环境处；所述低温盘管换热器的一端与低温室外的低温水泵相连，所述低温水泵与一吸冷盘管的一端相连，所述吸冷盘管的另一端与所述低温盘管换热器的另一端连接成另一闭合回路，所述另一闭合回路内有导热工质，所述吸冷盘管安放在低温环境处；朝着所述高温盘管换热器的方向有若干喷头，所述若干喷头并联起来通过管道与所述高温室外的另一水泵连接，所述另一水泵通过管道连接到工质液体槽，所述工质液体槽处在所述低温室的下方，所述工质液体槽通过管道与所述低温室联通；所述固定风机叶轮的轴承一端固定有筒形内磁钢，在所述筒形内磁钢的外部，对应有筒形外磁钢，所述筒形内磁钢与筒形外磁钢的中间有密闭的外壳隔开，所述筒形内磁钢与筒形外磁钢的结构是由数对按规律排列成筒形状磁体构成，所述筒形外磁钢通过磁钢轴承、磁钢支架传输到动力输出轮；所述低温室的外部安装有压力表和充放气阀，所述压力表和充放气阀联通到所述低温室内。所述吸热盘管是安装在所述高温室外部环境温度较高的空气中的，或者安装在所述高温室外部环境温度较高地源换热器、水源换热器、工厂余热换热器中的；所述吸冷盘管是安装在所述低温室外部环境温度较低的空气中的，或者安装在所述低温室外部环境温度较低地源换热器、水源换热器中的。本发明的工作原理是这样的:在一个由高温室、低温室和管道一并构成的密闭的容器中，高温室内有高温盘管换热器，低温室内有低温盘管换热器，在高温盘管换热器上通过若干喷头喷射液体状态的工质，高温盘管换热器周围的温度大于工质的汽化温度，工质汽化膨胀，相对低温室产生压强差，这个压强差推动管道内的风机叶轮转动，叶轮转动的机械能，通过磁力耦合传递到壳体外的动力输出轮。当高温的工质通过风机叶轮后，到达低温室，设计的低温盘管换热器的温度和气压低于工质的凝结为液体的温度和气压，则工质到达低温室后就凝结成为了液体，会聚到了低温室下方的工质液体槽内，槽内工质液体通过另一水泵又被抽到了喷头，这样往复的汽化——液化，使风机叶轮有恒定的压强动力。工质在低温室的液化与低温室压强关系密切，所以，在所述低温室的外部安装有压力表和充放气阀，所述压力表和充放气阀联通到所述低温室内，通过充放气阀对低温室充放气，调节低温室气压，达到工质每当到达低温室时候，就被液化，保持循环一直以高效率运行。所述吸热盘管是安放在高温室外的高温环境中，作为热泵的低温热源，从中转移热量到高温盘管换热器。如果吸热盘管暴露在空气中，就构成空气源热泵，其位置例如：如果本发明应用作为汽车（飞机、火车）的发动机，则所述吸热盘管安装在机车的车顶、阳面；如果本发明的发动机不移动，则所述吸热盘管安装在河边水源换热器构成水源热泵，安装在地源换热器构成地源热泵，事实上，不少工厂余热没有全部利用起来，例如发电厂，还是应用的大型的双曲线型冷却塔，占用了土地、浪费了大量水资源、浪费了低热能。应用本发明，将发电厂凉水塔用换热器代替，将本发明的吸热盘管安装在该换热器内，本发明输出的机械能用来发电，则可以产生大量的电能。本发明的低温室有低温盘管换热器由低温室外的吸冷盘管提供冷源，安装环境温度尽量低，其位置例如：如果本发明应用作为汽车（飞机、火车）的发动机，则所述吸冷盘管安装在机车的车底、阴面；如果本发明的发动机不移动，则所述吸冷盘管安装在比吸热盘管温度更低的位置。应用在发电厂，本发明的吸冷盘管可以与河水通过换热器换热。当然，如果吸冷盘管的周围环境温度与吸热盘管周围环境温度相同也可以，只是高温室与低温室的温差小，做的功少而已。热泵提升的热源温度越高，高温室与低温室的温差越大，发动机做功越多。本发明的热泵起着搬运热量的作用，工质做功与温差有关，如果有温差大的环境（例如火山附近），不使用热泵也能使工质做功。关于提高热泵高温热源的温度的方法，将在与本发明同日申报的的另一发明给出。
本发明的有益效果是，使用较少的电能，驱动热泵搬运热量，在高温室与低温室产生温差，做出较多的功。可以作为汽车（飞机、火车）的发动机，也可以固定不动，输出动力，驱动发电机。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明结构示意图。
图中1.高温室，2.低温室，3.高温盘管换热器，4.低温盘管换热器，5.风机叶轮，6.管道，7.转轴，8.轴承，9.支架，10.密闭的外壳，11.压缩机，12.吸热盘管，13.节流阀，14．低温水泵，15．吸冷盘管，16．喷头，17．另一水泵，18．管道，19．工质液体槽，20．筒形内磁钢，21.筒形外磁钢，22．磁钢轴承，23．磁钢支架，24．动力输出轮，25．压力表，26．充放气阀。
具体实施方式
图1中，高温室1内有高温盘管换热器3，低温室2内有低温盘管换热器4，高温室1与低温室2之间用管道6连接，管道6内有风机叶轮5，风机叶轮5固定在转轴7上，转轴7两端有轴承8，轴承8通过支架9固定，支架9不影响工质在管道6内流动，高温室1、低温室2和管道6一并构成密闭的外壳10。高温盘管换热器3的一端与高温室1外的压缩机11相连，压缩机11与吸热盘管12的一端相连，吸热盘管12的另一端通过节流阀13与高温盘管换热器3另一端连接成一个闭合回路，在该闭合回路内有导热工质，吸热盘管12安放在高温环境处；低温盘管换热器4的一端与低温室2外的低温水泵14相连，低温水泵14与吸冷盘管15的一端相连，吸冷盘管15的另一端与低温盘管换热器4的另一端连接成另一闭合回路，在该回路内有导热工质，吸冷盘管15安放在低温环境处；朝着高温盘管换热器3的方向有若干喷头16，喷头16并联起来通过管道与高温室1外的另一水泵17连接，另一水泵17通过管道18连接到工质液体槽19，工质液体槽19处在所述低温室2的下方，工质液体槽19通过管道与低温室2联通；固定风机叶轮5的轴承一端固定有筒形内磁钢20，筒形内磁钢20的外部，对应有筒形外磁钢21，筒形内磁钢20与筒形外磁钢21的中间有密闭的外壳10隔开，筒形外磁钢21通过磁钢轴承22、磁钢支架23传输到动力输出轮24；低温室2的外部安装有压力25表和充放气阀26，所述压力表25和充放气阀26联通到所述低温室内。

Claims (2)

1.一种热泵制热的温差动力发动机，包括有高温室、低温室，其特征是：所述高温室内有高温盘管换热器，所述低温室内有低温盘管换热器，所述高温室与低温室之间用管道连接，所述管道内有风机叶轮，所述风机叶轮固定在转轴上，所述转轴两端有轴承，所述轴承通过支架固定，所述高温室、低温室和管道一并构成密闭的外壳；所述高温盘管换热器的一端与高温室外的压缩机相连,所述压缩机与一吸热盘管的一端相连，所述吸热盘管的另一端通过一节流阀与所述高温盘管换热器另一端连接成一个闭合回路，所述闭合回路内有导热工质；所述低温盘管换热器的一端与低温室外的低温水泵相连,所述低温水泵与一吸冷盘管的一端相连，所述吸冷盘管的另一端与所述低温盘管换热器的另一端连接成另一闭合回路，所述另一闭合回路内有导热工质；朝着所述高温盘管换热器的方向有若干喷头，所述若干喷头并联起来通过管道与所述高温室外的另一水泵连接，所述另一水泵通过管道连接到工质液体槽，所述工质液体槽处在所述低温室的下方，所述工质液体槽通过管道与所述低温室联通；固定风机叶轮的轴承一端固定有筒形内磁钢，在所述筒形内磁钢的外部，对应有筒形外磁钢，所述筒形内磁钢与筒形外磁钢的中间有密闭的外壳隔开，所述筒形内磁钢与筒形外磁钢的结构是由数对按规律排列成筒形状磁体构成，所述筒形外磁钢通过磁钢轴承、磁钢支架传输到动力输出轮，所述低温室的外部安装有压力表和充放气阀，所述压力表和充放气阀联通到所述低温室内。
2.根据权利要求1所述的一种热泵制热的温差动力发动机，其特征是：所述吸热盘管是安装在所述高温室外部环境温度较高的空气中的，或者安装在所述高温室外部环境温度较高地源换热器、水源换热器、工厂余热换热器中的；所述吸冷盘管是安装在所述低温室外部环境温度较低的空气中的，或者安装在所述低温室外部环境温度较低地源换热器、水源换热器中的。
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