CN108571345A - 一种空气能涡轮式热气发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空气能涡轮式热气发动机，其是在两气缸中部设置筒体，在气流通道的两端分别安装有靠近热腔的热气室和靠近冷腔的冷气室，在热气室和冷气室上分别设有热介质喷口与冷介质喷口，在中心气流通道设有介质回收室，介质回收室内设有转子风轮并填充滤芯并在择气腔壁开设介质回流口，并在热腔与冷腔的气缸壁上设置通往冷端涡轮腔和通往热端涡轮腔的回气流通道，冷端涡轮腔与热端涡轮腔由涡轮腔中心内部的活塞隔开。本发明通过向气缸内喷射热介质和冷介质可以控制和调整涡轮发动机的功率输出，并且提高了有效利用率，具有结构简单、使用方便的特点。

Description

一种空气能涡轮式热气发动机

技术领域

本发明是一种空气能涡轮式热气发动机，涉及热气机领域。

背景技术

热气机是一种外燃的、闭式循环往复活塞式热力发动热气机。其能够使用各种液态、气态或固体能源，在很宽的速度范围内具有良好的扭矩特性，因而非常适于车辆使用。但现有的热气机的功率调节控制和动力输出机构较复杂，机器较为笨重，有效利用率低，影响了热气机的推广应用。

发动机是提供动力的主要设备之一，有热气轮机、水轮机、汽油发动机、内燃式发动机、外燃式发动机，这些发动机需要提供可观的能量做功，但都是消耗外来可观的能量为代价的缺陷，特别是内燃机在使用中还存在排放废气和污染环境的特点。

发明内容

本发明的目的是提供一种空气能涡轮式热气发动机，这种空气能涡轮式热气发动机结构简单、制造容易，不仅能利用周围环境提供能量，而且不排放废气，利于保护环境。

为了实现本发明的目的采取如下技术方案：

一种新型空气能涡轮式热气发动机，主要由空气能加热机构、热力室、冷力室、气流机构、气流回流机构及涡轮驱动机构组成，其特征在于，所述空气能加热机构包括由管道依次串接的压缩机、气液分离器、蒸发器、膨胀阀、过滤器以及储液罐，所述热力室包括密闭的保温壳体，保温壳体中填充有导热介质并排布有散热盘管，该散热盘管的入口端与所述压缩机的出口连接，散热盘管的出口端与储液罐的入口连接；所述的冷力室包括密封的绝热壳体，绝热壳体中填充有吸热介质并排布有吸热盘管，该吸热介质中装配有温度传感器并控制介质流量阀门，介质流量阀门的入口与膨胀阀的出口连接，吸热盘管的入口与所述的的介质流量阀门出口连接，吸热盘管的出口端与蒸发器的入口连接；所述的气流机构是筒体将热端缸和冷端缸隔开依次对应设为热腔、冷腔，位于热腔与冷腔的端部封装有用于将热力室的热量传递到缸内的热导热片和用于将冷腔的热量传递到缸外的冷导热片，并在热端缸与冷端缸的中部直线壁上开设回气流通道；所述气流回流机构为空心筒体结构，其筒体两端部分别固定连通热端缸和冷端缸，在筒体中轴向设有气流通道，在气流通道中设有用于喷射介质以控制热腔及冷腔温度的介质控温机构以及用于将喷射的介质回收的介质回收机构；所述介质控温机构包括用于朝所述热腔喷射热介质的热气室以及用于朝所述冷腔喷射冷介质的冷气室，所述热气室和冷气室对应分设于气流通道两端，在筒体缸壁上分别轴向开设有热介质通道与冷介质通道，所述热介质通道的入口通过热介质支管与连接在散热盘管中部，热介质通道的出口通过对应设置的热介质输送管与所述热气室连通，所述冷介质通道的入口通过冷介质支管与膨胀阀的出口连接，冷介质通道的出口通过对应设置的冷介质输送管与所述冷气室对应连通；所述介质回收机构包括轴向间隔设置于气流通道中部的两径向隔板，在两径向隔板之间通过轴向设置的中心隔板隔设出两并列设置的介质回收室，该两介质回收室通过分设于两径向隔板上开闭方向相反的单向止回活门与气流通道单向连通，在两介质回收室中分别轴向安装有气流驱动的转子风轮，该转子风轮的转轴中串接有电磁发电机，在所述转轴上围设有用于吸收和过滤介质的旋转滤芯，在两介质回收室中还分别安装有与筒体内壁间隙配合的弹性挤压壁，在弹性挤压壁与对应的筒体内壁之间填充有回收滤芯，在弹性挤压壁上开设有分别与两介质回收室连通的介质回流口，在所述筒体的缸体壁中开设有与该介质回流口连通的介质回流通道，该介质回流通道出口通过回流支管与储液罐连接；所述的涡轮驱动机构是由驱动轴串连涡轮壳体内腔的两个涡轮和两涡轮之间的套筒，涡轮壳体的顶端部开设有通过回气流通道与冷腔连通的冷端口及与热腔连通的热端口，两个涡轮对应与冷端口一侧设为冷端涡轮及与热端口一侧设为热端涡轮，套筒在涡轮壳体内腔中部并且外嵌有轴向滑动的活塞，套筒两端部固定有限位传感器，涡轮壳体内腔通过套筒上的活塞分别将冷端涡轮一侧对应的腔体设为冷端涡轮腔及热端涡轮一侧对应的腔体设为热端涡轮腔。

所述的热气室和冷气室为设于筒体两端内壁上的环柱形腔体结构，在热气室和冷气室中分别导向密封滑动安装有轴向往复移动的环状永磁活塞，在热气室和冷气室朝向筒体中心的内端分别设有用于驱动环状永磁活塞的盘状电磁线圈，各盘电磁线圈与环状永磁活塞的磁极均轴向分布，在热气室和冷气室位于筒体端部的外端板上分别安装有用于朝向对应热腔及冷腔喷射介质的气化喷嘴，所述热介质输送管及冷介质输送管对应穿过热气室及冷气室外端板的筒体壁。

所述驱动轴穿过的热端涡轮腔与冷端涡轮腔的端部对应还装配有适配的冷端气封密垫与热端气密封垫，并在冷端涡轮腔和热端涡轮腔内部对应设有大小适配的冷端涡轮和热端涡轮，冷端涡轮螺旋叶片和热端涡轮螺旋叶片旋转方向相反。

所述热介质通道及冷介质通道的出口端分别安装有热介质流量控制阀和冷介质流量控制阀。

所述介质回流通道中设有用于控制所述热介质流量控制阀和冷介质流量控制阀的两个回收介质流量传感器。

所述气流通道中位于筒体的两端分别设有用于调整气流通道口径的快门式缩口机构。

所述气流通道中位于筒体两端的快门式缩口机构与靠近的径向隔板之间还分别设有针束型回热器。

所述的转子风轮由沿对应介质回收室轴向延伸的转轴及安装在转轴两端的螺旋叶片组成，两介质回收室中的螺旋叶片旋向相反，两介质回收室中的转轴通过垂直固定于中心隔板上的支架转动装配，所述的旋转滤芯由圆周均布的若干条状滤片组成，各条状滤片呈螺旋状绕装在转轴上，各条状滤片的两端分别与转轴两端的螺旋叶片对应固定连接。

所述的热气室、冷气室、筒体内壁围成的径向横截面以及热端气缸和冷端气缸的截面形状为对应适配的长圆形结构。

所述的回气流通道为双通道结构，双通道的两个通道大小相同并且内部设有开闭方向相反的两个单向止回活门，连接两个单向止回活门中心所成的直选与驱动轴的方向垂直，冷端气缸与热端气缸分别和涡轮内腔通过两个单向止回活门双向连通，所述的单向止回活门方向分别对应朝涡轮旋转方向一侧为开通状态及对应朝涡轮旋转逆方向一侧为关闭状态。

本发明的空气能涡轮式热气发动机利用热泵吸收空气中的能量通过介质媒体使冷腔和热腔产生温度差，从而产生气压变化带动冷端涡轮和热端涡轮运动，其通过介质控温机构向筒体两端的热腔与冷腔中分别喷射热介质媒体和冷介质媒体可以迅速的控制气缸中热腔与冷腔的温度，以及控制热腔和冷腔的通气口径，从而可以迅速的控制涡轮腔内的活塞往复运动的频率，进而有效的控制驱动轴的功率输出；分别喷入冷端缸和热端缸对应的冷介质和热介质通过介质回收机构在筒体内气流变化过程中流经介质回收室而被滤芯吸收，进而通过单向止回活门对相应气流方向进行选择行通入，使得被滤芯吸收的热介质和冷介质通过转子风轮转动产生离心力流入介质回流口完成回收，而且转子风轮的转动带动了电磁发电机进行发电，配合环状电磁线圈产生磁场，从而在永磁体的作用下产生力对热气室和冷气室进行压缩和收缩，使得热介质和冷介质喷入对应的热腔和冷腔中，该热气机整体结构简单、使用方便，有效利用率相对提高，有效解决了现有技术存在的缺陷。

附图说明

图1是本发明空气能涡轮式热气发动机中空气能加热机构、热力室、冷力室的结构示意图；

图2是本发明空气能涡轮式热气发动机气流机构和气流回流机构的结构示意图；

图3是图2中的A-A剖视图；

图4是图2中的B-B剖视图；

图5是图2中的C-C剖视图；

图6是图2中的D-D剖视图；

图7是本发明空气能涡轮热气发动机的涡轮驱动机构的结构示意图；

图8是图7中的E-E剖视图；

图9是图7中的F-F剖视图；

图10是图7中的G-G刨面图；

图11是本发明空气能涡轮热气发动机冷腔所对应的回气流通道示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施例作详细说明。

本发明的新型空气能热气机主要是由空气能加热机构、热力室34、冷力室37、气流机构、气流回流机构及涡轮驱动机构六个部分组成，空气能加热装置、热力室34、冷力室37的具体结构如图1所示，空气能加热装置主要由压缩机26、气液分离器27、蒸发器35、膨胀阀30、过滤器29及储液罐28通过管道依次串接组成，上述压缩机26、气液分离器27、蒸发器35、膨胀阀30、过滤器29以及储液罐28的工作原理与现有的空气能热水器相同，此处不再赘述。

热力室34包括密闭的保温壳体41，保温壳体41中填充有导热介质36并排布有散热盘管39，该散热盘管39的入口端与压缩机26的出口连接，散热盘管39的出口端与储液罐28的入口连接。

冷力室37包括密封的绝热壳体42，绝热壳体42中填充有吸热介质31并排布有吸热盘管40，为了控制冷力室37的温度，在冷力室37内腔的吸热介质31中，还安装有调控介质流量阀门33出口量大小的温度传感器32，所述的吸热盘管40的出口与蒸发器35入口连接，吸热盘管40的入口通过介质支管43连接在介质流量阀门33的出口上，介质流量阀门33的入口连接在膨胀阀30的出口上。

具体应用中，通过蒸发器35吸收空气中的热量加热管道中的介质媒体，然后通过压缩机26将气体介质媒体压缩成高温介质媒体，高温介质媒体在流过散热盘管39时通过热交换和管道节流方式加热导热介质36，经过膨胀阀30调节出来后成低温介质媒体，低温介质媒体在介质流量阀33门的控制下适量进吸热盘管40，通过热交换吸收吸热介质31中的热量，实现了能量的定向移动，在实际应用中，导热介质36和吸热介质31可以为同一种传递热量的介质。

气流机构的具体实施例如图2、图6所示，其与轴向延伸设置的筒体21相连接，在该筒体21轴向两端对应密封焊接热端缸25和冷端缸24，将热端缸25和冷端缸24内腔依次设为热腔50、冷腔51，热端缸25位于热腔50的一端与热力室34的保温外壳41连接，在热端缸58中位于热腔50的端部安装有用于将热力室中的热量传递到缸内的热导热片53；位于冷腔51的一端与冷力室37的绝热外壳42连接，在冷端缸24中位于冷腔51的端部安装有用于将缸内中的热量传递到冷力室的冷导热片52，在所述的热端缸25与冷端缸24开设有回气流通道56，在实际应用中，保温外壳41和绝热外壳42可以为同一种材料绝热层，热导热片53和冷导热片52可以为同一种材料导热片，冷腔51与热腔50结构相同并通过筒体21对称设置在筒体21两端。

气流回流机构中的筒体21为空心结构，如图2、图3、图4、图5所示，在筒体21中轴向设有气流通道，在气流通道中设有用于喷射介质以控制热腔50及冷腔51温度的介质控温机构以及用于将喷射的介质回收的介质回收机构。其中，介质控温机构包括用于朝热腔50喷射热介质的热气室13以及用于朝冷腔51喷射冷介质的冷气室14，热气室13和冷气室14对应分设于筒体21中的气流通道两端，在筒体21缸体壁中分别轴向开设有热介质通道4与冷介质通道15，热介质通道4的入口通过对应设置的热介质支管38连接在散热盘管39中部，热介质通道4的出口与热气室13连通，利用热介质支管38可以将散热盘管39中经过部分散热后形成的高温或中温介质送入热气室13中；冷介质通道15的入口通过冷介质支管46连接在膨胀阀30的出口上，冷介质通道15的出口与冷气室14对应连通。

本实施例中，热气室13和冷气室14结构相同并对称设置，为节省篇幅，此次以热气室13的结构为例进行说明。如图4，图5所示，热气室13是由筒体21的内壁及固定在内壁上的环形壳体20围成，呈环柱形腔体结构，热气室13通过设在环形壳体20上的气流孔与筒体21内部气流通道进行气流交换；为了调节热腔50与冷腔51的气体通过筒体21内部交换的气流量，筒体21的筒口中由热气室13围成的环形通道构成气流通道的通气孔97，在筒体21中位于筒体21两端的通气孔97中分别安装有用于调整内孔径的快门式缩口机构17，从而调节气流的交换频率，辅助调控制喷嘴的频率，并且通过缩小口径使媒体介质状态液化，辅助了旋转滤芯11对介质媒体的吸收；在热气室13的环柱形腔体中导向密封滑动安装有轴向往复移动的环状永磁活塞5，同时，在热气室13朝向筒体21中心的内端安装有用于驱动环状永磁活塞5的盘状电磁线圈7，盘状电磁线圈7分布在环形壳体20的内部，盘状电磁线圈7与环状永磁活塞5的磁极均轴向分布，通过控制流入环状电磁线圈7中的电流方向可以改变该环状电磁线圈7的磁极方向，从而利用磁极之间同性相斥、异性相吸的原理驱动环状永磁活塞5在热气室13中轴向往复移动；热气室13位于筒体21端部的外端板为介质喷射板面1，在该介质喷射板面1上安装有用于朝热腔50喷射介质的气化喷嘴2，热介质通道4设于热气室13靠近其对应外端板1的筒体21的侧壁上，在热介质通道4及冷介质通道15的出口端分别对应安装有热介质流量控制阀3和冷介质流量控制阀16。

介质回收机构包括轴向间隔设置于气流通道中部的两径向隔板95，在两径向隔板95之间通过轴向设置的中心隔板19隔设出两并列设置的介质回收室99，该两介质回收室99通过分设于两径向隔板95上开闭方向相反的单向止回活门8与气流通道单向连通，在两介质回收室99中分别轴向安装有气流驱动的转子风轮，该转子风轮由轴向延伸的转轴22及安装在转轴22两端的螺旋叶片组成，在两介质回收室99中的转轴22均通过前后两个垂直固定于中心隔板19上的支架9转动装配，在转轴22中串接有电磁发电机12，在转轴22位于两螺旋叶片之间围设有用于吸收和过滤介质的旋转滤芯11，在两介质回收室99中还分别安装有与筒体21内壁间隙配合的弹性挤压壁23，在弹性挤压壁23上密布有供介质流过的通孔，在弹性挤压壁23与对应的筒体21内壁之间填充有回收滤芯10，同时，在筒体21内壁上设有分别与两介质回收室99连通的两个介质回流通道96，两个介质回流通道96通过介质回流支管45连接到储液罐28中，实现介质媒体的重复使用。经过热气室13和冷气室14向热腔50、冷腔51喷射的热介质媒体及冷介质媒体通过筒体21的气流通道分别进入到两介质回收室99中，热介质媒体和冷介质媒体气流带动经过螺旋设置的旋转滤芯11时被旋转滤芯11吸收，由于旋转滤芯11通过转子风轮的转动产生较大的离心力，因而使得旋转滤芯11中吸收的介质在离心力作用下甩向四周，甩出的介质经弹性挤压壁23的通孔被回收滤芯10吸收，同时，其通过单向止回活门8对气流选择间断性地经过两介质回收室99时，对弹性挤压壁23产生气压差，即当气流流经挤压壁23和不经过挤压壁23时分别处于放松和挤压状态，从而推动弹性挤压壁23挤压回收滤芯10，从而将回收的介质媒体经介质回流管道96送入到介质回流支管45中，实现对介质媒体回收。为实现热量的充分利用，在气流通道中位于筒体21两端的快门式缩口机构17与靠近的径向隔板95之间还分别设有针束型回热器6。进一步，为降低热量损失，其在热端缸25、冷端缸24、筒体21外还设有隔热套18，具体应用中，该隔热套18可以采用真空夹层结构，也可采用纳米孔绝热材料。在两个介质回流通道96还安装有两个对应控制热介质流量控制阀3和冷介质流量控制阀16的介质流量传感器100，以便调控喷入热端缸25内热腔50、冷端缸24内冷腔51的介质媒体的量与回收介质回流管道96的介质媒体的量平衡。

具体应用中，电磁发电机12为双轴结构，该电磁发电机12两端的输出轴构成上述转子风轮的转轴22，旋转滤芯11由圆周均布的若干条状滤片组成，各条状滤片呈螺旋状绕装在转轴22上，各条状滤片的两端分别与转轴22两端的螺旋叶片对应固定连接。冷腔51与热腔50通过冷导热片52与热导热片53产出温度差从而导致气缸内压强差，在涡轮的运动中筒体21中的气流通道会形成往复流动的气流，筒体21因气压差产生的不同方向的气流分别通过对应设置的单向止回活门8从两个介质回收室99中流过，从而通过转子风轮的螺旋叶片经转轴22带动电磁发电机12转动发电，两介质回收室99中的电磁发电机12发出的电通过整流后，分别供给环状电磁线圈7、缩口机构17、冷介质流量控制阀16以及热介质流量控制阀3工作。由于气压差带动气流在筒体21往复运动过程中，流过两个介质回收室99中的气流大小会产生周期性的变化，使得由气流带动的电磁发电机12发出的电流大小随两涡轮的运动而产生周期性变化，从而在实际应用中，可以通过两介质回收室99中的两电磁发电机12发电的先后和发电量趋势的走向来控制热气室13及冷气室14中的盘状电磁线圈7工作时机、工作顺序以及供电电流大小，辅助冷介质流量控制阀16和热介质流量控制阀3控制热气室13与冷气室14喷出的介质量。

本实施例中，所述的热气室13、冷气室14、冷端缸内壁24、热端缸内壁25围成的径向横截面以及筒体的横截面形状为对应适配的长圆形结构，上述的热介质通道4、冷介质通道15以及两条介质回流通道96分别设置在直筒圆形的对应两个弧度上和直筒圆形的两条直边上。

涡轮驱动机构如图7、图8、图9、图10、图11所示，主要是通过驱动轴64横向贯穿涡轮壳体67内部腔体中心，并在涡轮壳体67内腔两端装配有同轴的两涡轮和两涡轮之间的套筒63，涡轮壳体67横向中心对应两端开设有通过连接回气流通道56与对应冷腔51一侧连通的冷端口66及对应热腔50一侧连通的热端口65，涡轮壳体67内部与对应冷端口66一侧的腔体安装适配的冷端涡轮61及对应热端口65一侧的腔体安装适配的热端涡轮60，在涡轮壳体67中心内部安装有与驱动轴64适配的套筒63，套筒63通过支架固定在涡轮壳体67上并装配有与涡轮壳体67适配的往返密闭性活塞62，套筒63的轴向两端还设置有活塞62运动的位移最大处的限位传感器73，所述的活塞62将涡轮壳体67内腔隔开，并对应在冷端涡轮61一侧设为冷端涡轮腔71及对应在热端涡轮60一侧设为热端涡轮腔72，在实际应用中，热端涡轮60和冷端涡轮61同轴固定在驱动轴64上，为了避免冷端涡轮腔71和热端涡轮腔72内部气体外泄，驱动轴64在涡轮壳体67的两出口端还设置有和驱动轴64适配的冷端气密封垫69与热端气密封垫70，同时还在涡轮壳体67外部设置对应的隔热层68。

具体应用中，涡轮壳体内壁围成的径向横截面以及活塞和套筒的横截面形状为对应适配的圆形结构。热端涡轮60和冷端涡轮61在转动时，共同带动了涡轮壳体67中的活塞62运动，为了实现在热端涡轮60和冷端涡轮61的驱动方向一致，驱动轴64分别轴向固定有螺旋叶片旋转方向相反的热端涡轮60和冷端涡轮61；为了保证热腔50和冷腔51通过回气流通道56的气流对冷端涡轮61和热端涡轮60的同轴驱动轴64产生的旋转方向一致，所述的热端涡轮60与冷端涡轮61叶片旋转方向相反，并且回气流通道56为大小相同、结构对称的双通道结构，双通道内分别设有开口方向相反的两个独立的单向止回活门75，单向止回活门75使冷腔51和热腔50的气体与涡轮壳体67内腔的气体通过选择进气与出气方向相互交换气体，单向止回活门75方向在朝对应涡轮叶片旋转方向一侧设为开通状态及朝对应涡轮叶片旋转逆方向一侧设为关闭状态。

在实际应用中，所述的回气流通道56如图9、图10、图11所示，回气流通道56以及回气流通道壁76的横截面为对应大小适配的椭圆形，并且所述的隔热层68与隔热套18可以为相同绝热材料，也可以为相同绝热方式。

为了使热腔50和冷腔51内气体通过单向止回活门75对涡轮壳体67内部的涡轮产生最大的驱动力，双通道的回气流通道56中，单向止回活门75安装在靠近涡轮壳体一侧，并且两单向止回活门75的中心连线所成的直线与驱动轴64方向垂直。

工作时，启动压缩机26，根据需要调节介质流量阀门33控制冷力室37内的温度，从而控制冷腔51的吸热能力，调节缩口机构17的通气量，介质媒体在空气能加热机构里循环，介质媒体通过蒸发器35吸收环境中的热量，介质媒体通过吸热介质31吸收冷腔51内的热量以及介质媒体通过压缩机工作产生的热量通过热导热片53传递热腔50中，气流机构中的热腔50的气体通过热导热片53被加热，使热腔50内气体温度不断升高，根据需要控制筒体21中的热气室13向热腔50内喷入热介质媒体，热介质媒体的喷射量通过控制热气室13中的盘状电磁线圈7的电流大小实现，通过控制盘状电磁线圈7的电流从而可以控制盘状电磁线圈7的磁力，通过磁力的大小控制环状永磁活塞5推进的距离，从而将热气室13中适量的热介质通过其外端板上设置的气化喷嘴2喷入热腔50中，热介质在热腔50中受热迅速膨胀从而产生较大的压力通过回气流通道56进入热端口65推动了热端涡轮60转动，进而使热端涡轮腔72压力增大，将活塞62向冷端涡轮腔71方向推动；此时冷腔51的气体通过冷导热片52被吸热，冷腔51内的气压不断减小，冷腔51内气体温度不断下降，使冷端涡轮腔71气体不断进入冷腔51，推动了冷端涡轮61转动，将活塞62同样的向冷端涡轮腔71方向推动。在活塞62向冷端涡轮腔71方向移动时，冷腔51的气压不断增加，热腔50的气压不断减小，在两端气压的作用下，活塞62的运动不断降低，当涡轮壳体67内的活塞62停止运动时，控制筒体21中的冷气室14向冷腔51中喷射冷介质媒体，冷介质媒体的喷射量同样通过控制冷气室14中环状电磁线圈7的电流大小实现，喷入冷腔51中的冷介质媒体汽化增加了冷腔51中的气压从而推动冷端涡轮61转动，带动了活塞62向热端涡轮腔72方向运动，此时由于热腔50气压的降低，热端涡轮腔72的气体进入热腔50，推动了热端涡轮60转动，将活塞同样的向热端涡轮腔72方向运动推动。活塞62向热端涡轮腔72运动从而使得热腔50内温度不断增高、气压不断增大，冷腔51内气压不断减小，温度不断降低，当涡轮壳体67内的活塞62在热腔50内气压作用下运动速度为零时，根据需要向热腔50内喷入热介质，使涡轮壳体67内的活塞62再次向冷端涡轮腔71方向运动，如此循环，通过介质控温机构向筒体21两端的热腔50与冷腔51中分别喷射热介质和冷介质可以迅速的控制热端缸25与冷端缸24中对应的热腔50与冷腔51的温度，从而可以迅速的控制涡轮壳体67中的活塞62往复运动的频率，调控了热端涡轮60和的冷端涡轮61转动的频率，进而有效的控制驱动轴64的功率输出。热气室13及冷气室14中安装的热介质流量控制阀3和冷介质流量控制阀16，可以精确的控制热介质与冷介质的输送量，从而辅助环状永磁活塞5控制热介质与冷介质的喷射量。

在具体应用中，通过控制电流的方向可以控制环状电磁线圈7产生的磁极方向，从而与对应环状永磁活塞5的磁极配合驱动环状永磁活塞5轴向移动，实现对挤压腔的挤压或放松，使喷射到热腔50和冷腔51的介质能再经过介质回收室99，两个介质回收室99的转子风轮中经过气流产生离心力把滤芯11中的介质甩到介质回流通道96进入介质回流支管45，从而回流到了储液罐28中，实现了介质的回收再利用。

本发明的具体实施中，空气能加热装置以介质媒体经过压缩机26压缩后的高温状态通过热导热片53为驱动提供热源，以介质媒体经过节流阀30后的低温状态通过冷导热片52为驱动提供冷源，有效的提高热利用效率。

本发明具体应用中，为了防止外界环境对内部的能量干扰，在筒体21、冷端缸24、热端缸25外围设有一层隔热套18，防止热腔50通过热传递的方式散失内部热量从而降低热腔50的温度，同时也防止了冷腔51通过热传递的方式增加内部热量从而提高冷腔51的温度。通过热导热片53传递能量使热腔50温度提高和通过冷介质喷射入使冷腔51温度降低，有效的控制热腔50和冷腔51的温度差，从而提高了有效利用率，并且通过向热腔50控制性的喷射定量的热介质使热腔50膨胀，加快了热腔50气体的膨胀速率和提高了热力室34通过热导热片53向热腔50传递能量的速率。

Claims (10)

1.一种新型空气能涡轮式热气发动机，主要由空气能加热机构、热力室、冷力室、气流机构、气流回流机构及涡轮驱动机构组成，其特征在于，所述空气能加热机构包括由管道依次串接的压缩机、气液分离器、蒸发器、膨胀阀、过滤器以及储液罐，所述热力室包括密闭的保温壳体，保温壳体中填充有导热介质并排布有散热盘管，该散热盘管的入口端与所述压缩机的出口连接，散热盘管的出口端与储液罐的入口连接；所述的冷力室包括密封的绝热壳体，绝热壳体中填充有吸热介质并排布有吸热盘管，该吸热介质中装配有温度传感器并控制介质流量阀门，介质流量阀门的入口与膨胀阀的出口连接，吸热盘管的入口与所述的的介质流量阀门出口连接，吸热盘管的出口端与蒸发器的入口连接；所述的气流机构是筒体将热端缸和冷端缸隔开依次对应设为热腔、冷腔，位于热腔与冷腔的端部封装有用于将热力室的热量传递到缸内的热导热片和用于将冷腔的热量传递到缸外的冷导热片，并在热端缸与冷端缸的中部直线壁上开设回气流通道；所述气流回流机构为空心筒体结构，其筒体两端部分别固定连通热端缸和冷端缸，在筒体中轴向设有气流通道，在气流通道中设有用于喷射介质以控制热腔及冷腔温度的介质控温机构以及用于将喷射的介质回收的介质回收机构；所述介质控温机构包括用于朝所述热腔喷射热介质的热气室以及用于朝所述冷腔喷射冷介质的冷气室，所述热气室和冷气室对应分设于气流通道两端，在筒体缸壁上分别轴向开设有热介质通道与冷介质通道，所述热介质通道的入口通过热介质支管与连接在散热盘管中部，热介质通道的出口通过对应设置的热介质输送管与所述热气室连通，所述冷介质通道的入口通过冷介质支管与膨胀阀的出口连接，冷介质通道的出口通过对应设置的冷介质输送管与所述冷气室对应连通；所述介质回收机构包括轴向间隔设置于气流通道中部的两径向隔板，在两径向隔板之间通过轴向设置的中心隔板隔设出两并列设置的介质回收室，该两介质回收室通过分设于两径向隔板上开闭方向相反的单向止回活门与气流通道单向连通，在两介质回收室中分别轴向安装有气流驱动的转子风轮，该转子风轮的转轴中串接有电磁发电机，在所述转轴上围设有用于吸收和过滤介质的旋转滤芯，在两介质回收室中还分别安装有与筒体内壁间隙配合的弹性挤压壁，在弹性挤压壁与对应的筒体内壁之间填充有回收滤芯，在弹性挤压壁上开设有分别与两介质回收室连通的介质回流口，在所述筒体的缸体壁中开设有与该介质回流口连通的介质回流通道，该介质回流通道出口通过回流支管与储液罐连接；所述的涡轮驱动机构是由驱动轴串连涡轮壳体内腔的两个涡轮和两涡轮之间的套筒，涡轮壳体的顶端部开设有通过回气流通道与冷腔连通的冷端口及与热腔连通的热端口，两个涡轮对应与冷端口一侧设为冷端涡轮及与热端口一侧设为热端涡轮，套筒在涡轮壳体内腔中部并且外嵌有轴向滑动的活塞，套筒两端部固定有限位传感器，涡轮壳体内腔通过套筒上的活塞分别将冷端涡轮一侧对应的腔体设为冷端涡轮腔及热端涡轮一侧对应的腔体设为热端涡轮腔。

2.根据权利要求1所述的空气能涡轮式热气发动机，其特征在于，所述的热气室和冷气室为设于筒体两端内壁上的环柱形腔体结构，在热气室和冷气室中分别导向密封滑动安装有轴向往复移动的环状永磁活塞，在热气室和冷气室朝向筒体中心的内端分别设有用于驱动环状永磁活塞的盘状电磁线圈，各盘电磁线圈与环状永磁活塞的磁极均轴向分布，在热气室和冷气室位于筒体端部的外端板上分别安装有用于朝向对应热腔及冷腔喷射介质的气化喷嘴，所述热介质输送管及冷介质输送管对应穿过热气室及冷气室外端板的筒体壁。

3.根据权利要求1所述的空气能涡轮式热气发动机，其特征在于，所述驱动轴穿过的热端涡轮腔与冷端涡轮腔的端部对应还装配有适配的冷端气封密垫与热端气密封垫，并在冷端涡轮腔和热端涡轮腔内部对应设有大小适配的冷端涡轮和热端涡轮，冷端涡轮螺旋叶片和热端涡轮螺旋叶片旋转方向相反。

4.根据权利要求1所述的空气能涡轮式热气发动机，其特征在于，在所述热介质通道及冷介质通道的出口端分别安装有热介质流量控制阀和冷介质流量控制阀。

5.根据权利要求4所述的空气能涡轮式热气发动机，其特征在于，在所述介质回流通道中设有用于控制所述热介质流量控制阀和冷介质流量控制阀的两个回收介质流量传感器。

6.根据权利要求1所述的空气能涡轮式热气发动机，其特征在于，在所述气流通道中位于筒体的两端分别设有用于调整气流通道口径的快门式缩口机构。

7.根据权利要求7所述的空气能涡轮式热气发动机，其特征在于，在所述气流通道中位于筒体两端的快门式缩口机构与靠近的径向隔板之间还分别设有针束型回热器。

8.根据权利要求1所述的空气能涡轮式热气发动机，其特征在于，所述的转子风轮由沿对应介质回收室轴向延伸的转轴及安装在转轴两端的螺旋叶片组成，两介质回收室中的螺旋叶片旋向相反，两介质回收室中的转轴通过垂直固定于中心隔板上的支架转动装配，所述的旋转滤芯由圆周均布的若干条状滤片组成，各条状滤片呈螺旋状绕装在转轴上，各条状滤片的两端分别与转轴两端的螺旋叶片对应固定连接。

9.根据权利要求1所述的空气能涡轮式热气发动机，其特征在于，所述的热气室、冷气室、筒体内壁围成的径向横截面以及热端气缸和冷端气缸的截面形状为对应适配的长圆形结构。

10.根据权利要求1所述的空气能涡轮式热气发动机，其特征在于，所述的回气流通道为双通道结构，双通道的两个通道大小相同并且内部设有开闭方向相反的两个单向止回活门，连接两个单向止回活门中心所成的直选与驱动轴的方向垂直，冷端气缸与热端气缸分别和涡轮内腔通过两个单向止回活门双向连通，所述的单向止回活门方向分别对应朝涡轮旋转方向一侧为开通状态及对应朝涡轮旋转逆方向一侧为关闭状态。