专利名称：一种以空气为能源输出动能和冷源的空气源发动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及新能源领域，尤其是指空气的热能利用技术 背景技术现在公知空气是不能作能源用的，常温空气中的热能是不能用作动力的*现有热泵技术, 可将空气中的热用少量的电能将其升温，以用于取暖和供热水，而将空气压縮后产生的热用于动力现还是空白。发明内容为开发新能源，本发明提供一种不用燃料的空气源发动机，它能将空气中的热能转为动 能，进而带动动力设备做功或将其转为其它形式可为人利用的能，并提供冷源。本发明主要采取的技术方案是用专用的高压压縮机将常温空气压縮成高压气甚至为液 态，根据热泵原理，高压气的温度将升高，其升温后比常温多出的热包括压縮机的动能做功 转化成的热和空气的内能转化成的热，若压成液态还包括空气的液化热，即压縮后比常温温 度多出的热能多于压縮机消耗的能；让压縮空气产生的热在一个密闭系统内，被一种液态的 做功功质吸收，做功功质蒸发并形成高压的气态功质，将高压空气中的热能转为做功功质的 膨胀势能；让高压做功功质推动一高效气力发动机运转，将其膨胀势能转为发动机的动能；选择合适的做功功质将高压空气的温度尽可能地降低，使高压空气减压排出膨胀后的温度低 于做功功质的冷凝点，用降温后通过滤水器滤水和减压阀减压的冷空气通过换热器将做功后 的做功功质再冷凝为液态，用高压泵耗用较小的能将其打入做功功质的蒸发容器内，这样可形成做功功质的循环；将压縮空气的压强尽量加大以使尽多的空气内能转为热能，采取合适 的做功功质将高压空气的热量尽可能多得带走，采取特高效的气力发动机将高压做功功质中 的热尽可能多地转为动能，使气力发动机输出的能大于空气压縮机和高压泵等自身设备的运 转所耗用的能，则发动机可向外输出动能，也即最终使输出的空气温度远低于空气从压縮机 输入时的温度，根据能的守恒定律，整个系统除维持本身运转还可向外输出能量，其输出的 能的最大量为输入的空气降温所放出的能量；根据采用的做功功质的性能不同，此空气源发 动机的起动可采用自动或助力起动，采取以上方案在环境温度较低时可采用的做功功质的冷 凝点也较低，需用的冷凝空气的温度低于零度时，由于空气中用滤水器滤不净的水份会有结 霜睹塞管道的可能，故在一些情况下也可用一单独的制冷系统来冷凝做功后的做功功质，这 时需再再耗一部分能且增加设备，但可增加其适应性，它们各有所长适于不同的环境中。
附图l、图2、图3、图4是本发明的原理垂直剖面图。其中图1是空气压縮机和高压灌做在一起，且用排出的空气将做功后的做功功质冷凝的 情况，其使用的空气排出管为易用机械除霜的直排管；图2是空气压縮机和高压灌做在一起，且用排出的空气将做功后的做功功质冷凝的情况， 其使用的空气排出管为由上向下多次盘折的，出口接有控制排气管内的空气压力和温度的阀 门i图3是空气压缩机和高压灌做在一起，采用一制冷系统对做功后的做功功质进行冷凝的 情况J图4是空气压縮机和高压灌不在一起时空气源发动机的部分剖面图。
具体实施方式
在图1中，1是高压灌，外有保温层，内有做功功质，做功功质在其内部吸热蒸发为高 压气态做功功质；4是空气压縮机，它和高压灌组合在一起，其工作时的发热部分在高压灌 的内部，用灌内的做功功质将其产生的热吸收,* 3是空气压縮机的进气口，内有空气过滤层 它是本发明的发动机输入能源的口，即输入可利用其热能的空气的口； 2是从空气压缩机接 出的高压管，工作时内有气态或液态的高压空气，压縮机输出的热空气中的热能通过高压管 进行热交换被做功功质吸收；14是高效气力发动机，它靠高压灌内的高压气态的做功功质推 动其运转，它带动空气压縮机运转并向外输出动能；15是气力发动机的输入管，外有保温层 以免散热降温，17是此输入管上的阀门，用以控制发动机的起停和快慢；13是气力发动机 的输出管，外加保温层，以免吸收环境中的热升温，高压气态做功功质从气力发动机喷出呈 低压低温的气态进入此输出管；ll是冷凝箱，它外加保温层以免其吸收外部环境中的热，高 效气力发动机输出的低压低温做功功质通过输出管进入冷凝箱,* 5是空气的排气管，多排横 向的排气管由一根竖立的冷凝总管分接而出，其出口端较低，压縮空气降温后进入此管，体 积增大呈低压超低温状态，它比进入冷凝箱的做功功质的温度更低，小于做功功质的冷凝点 的温度，它通过换热管吸收做功功质的热将其冷凝为液态；7是高压泵，6是接高压泵的输 入管，另一端接冷凝箱的低端做功功质的液体聚集处,8是高压泵的输出管，9是高压热交换 管，内有空气的高压管从它中心经过，它和灌连的一端高另一端低且有一定长度，高压泵将 冷凝后的做功功质通过输出管压入高压热交换管的低端，在高压热交换管中吸收高压管中空 气的余热后进入高压灌，高压热交换管有一定长度一便高压管内的高压空气和冷凝后的做功 功质充分进行热交换，且使高压空气到减压阀时的温度尽量接近刚由高压泵打入的冷凝做功 功质的温度；髙压热交换管和高压泵的输入、输出管都加保温层以防和环境进行热交换；21 是滤水器，它将高压气中的水份滤到其底部手动或自动放出，以防止减压降温时结霜睹管， 高压空气为气态和液态需4吏用相对应的不同滤水器；IO是减压阀，它将高压管中的空气当住 使之呈一定的高压以便空气充分产热，高压气经它后减压扩张为冷气，通过空气排气管换热 和冷凝箱中的做功功质进行热交换，将气态的做功功质冷凝为液态，之后从排气管口以比常 温空气温度低的冷气状态排出，它可作调节空气温度用，以代替现在普遍使用的空调，这可 节约很多的能源，也降低了城市在夏天的温度，在调节温度的同时也向室内输送了清新的空 气；16、 12分别是高压灌和冷凝箱上的压力指示器，在使用、调试检测时经常用到；气力发 动机和高ffi^的输入输出管、高压灌和冷凝箱以及高压热交换管都加有保温材料，都是在与 外界的绝热状态下工作的，只靠进空气口和出空气口与环境进行物质和能量交换，这样将其用 于现在普遍使用的汽车可保持汽车现在的外观不变。根据空气温度和发动机用途的不同，可选用不同特性的做功功质，最好选用低于环境空 ，在常温下其为液态，则发动机常时间停止 后再起动，高压灌中的温度已慢慢降低，做功功质多变成液态，其压力不足推动发动机起动， 则需提供一备用能源起动。在图2中，30是冷凝箱中的空气排气管，为一根(或几根)管在冷凝箱中从上至下多次 盘折后从其底部出到箱外，在箱外接一控制阀门31，减压的空气通过排气管(30)将箱内的 做功功质冷凝后由排气口的阀门排出到空气中，或排入从阀门31接出的一管道中，用来使用 其空气和冷气，控制阀门31起到控制排气管内的压力大小，不使其过冷以防结冰的作用，且 利于有一定压力的空气向外传输，以便用其空气和冷气，在压力较大时还可用其压力做功。图3是用一制冷系统对做功后的做功功质进行冷凝，而将高压灌内的高压空气在高压管 中从高压灌出来后经滤水器、减压阀门和一心气力发动机直接排入空气中，或排入一管道中 以便用气用冷。图中32是接在高压管上的滤水器，29是接在高压管上的减压阀门，28是和 减压阀相接的小气力发动机；22是制冷系统的压縮机，23是从压缩机上接出的冷凝管，26 是减压阀，27是蒸发管，25是压缩机的冷却灌，冷凝管(23)从高压热交换器的低端直伸入 其内部顶端，在其中经多次盘折后由低端出来接减压阀(26)，蒸发管在冷凝箱中从上到下多 次盘折，其上端接减压阀，下端接压缩机，压縮机的发热部分浸在一盛有导热介质的冷却灌 (25)中，高压泵(7)的输出管(8)经压縮机的冷却灌，在其导热介质中盘折再接到高压 热交换管，工作时压縮机将制冷功质压入冷凝管，经高压热交换管中的高压管吸热吸热冷凝 后，经减压阀减压进入蒸发管，蒸发管在冷凝箱中吸收做功功质的热将比其冷凝点高的做功 功质冷凝为液态，制冷功质通过蒸发管从冷凝箱下部入压縮机，液态的做功功质沉到冷凝箱 的底部，进入高压泵的输入管，由高压泵打入高压泵的输出管，经冷却泵将压縮机产生的热 带走，之后进入高压热交换管。压縮机的能耗由气力发动机(14)提供。图4是本发明的空气源发动机的部分垂直剖面图，其中18是空气压缩机的冷却灌，19是连 接高压热交换管的高端和高压灌的导液管，4空气压縮机，3是空气压縮机的吸气口，空气压 縮机不和高压灌做在一起，以增加高压灌的安全性和好维护性，空气压縮机的高压管从高压 灌内伸出和空气压縮机的排出口相连，空气压縮机的发热部分在一装有导热介质的冷却灌 (18)内，用一高压导液管(19)从高压热交换管的做功功质高端出口接出，在空气压縮机 冷却灌内盘折后接高压灌，以吸收空气压縮机的热量，它适用在一些大型的空气源发动机中。
权利要求
1.一种以空气为能源输出动能和冷源的空气源发动机.它是一种将空气压缩后再取其热做功的空气源发动机，其特征为整个发动机分做功功质吸热做功循环系统和空气压缩放热系统，做功功质吸热循环系统由盛有做功功质的高压灌(1)、靠高压的做功功质推动运转的气力发动机(14)、将气态的做功功质冷凝为液态的冷凝箱(11)、将冷凝后的液态做功功质打入高压灌的高压泵(7)、将做功功质导入高压灌的高压热交换管(9)组成，高压热交换管的进做功功质端较低出端较高，高压灌上安装有压力表(16)，从高压灌的上部接有气力发动机的输入管(15)，在此输入管上装有可开关和控制做功功质在其中流量大小的控制阀(17)，它用来控制气力发动机的起停和转动的快慢，气力发动机上装有排气管(13)，排气管的另一端接冷凝箱的上部，高压的做功功质从高压灌的上部由气力发动机的进气管进入气力发动机，经做功后通过气力发动机的排气管排入冷凝箱，在冷凝箱的底部接有高压泵的输入管(6)，高压泵的输出管(8)的一端接高压泵，另一端接高压热交换管的下部末端，冷凝后沉在冷凝箱底部的液态做功功质经高压泵的输入管由高压泵经其输出管打入高压热交换管，由高压热交换管导入高压灌，整个系统除气力发动机和高压泵外，其它都在外面加有保温层；空气压缩放热系统提供整个发动机输入的能量，将空气中的热能传给做功功质，它主要有高压的空气压缩机(4)、从空气压缩机接出的浸在做功功质中的散热高压管(2)、滤水器、阀门等组成，高压管内被压缩的空气的热被做功功质吸收，其空气压缩机和高压泵在正常运转时都由气力发动机输出的能来带动。
2. 根据权利1所述的空气源发动机，其从气力发动机排出的气态做功功质，可用从压縮机压 縮被吸热后由减压阀减压的高压空气冷凝，其特征为，高压管(2)在高压灌内被做功功 质吸收大部分热量从高压灌内出来后，通过高压热交换管的内部由从冷凝箱中打入的做功 功质再充分吸热，之后分别接滤水器(21)、减压阀(10)和直排的排气管(5),高压管 内的高压空气在高压热交换管中被冷凝的做功功质吸热后，经滤水器滤除其内的部分水， 经减压阀减压进入冷凝箱中的排气管(5),将冷凝箱中的做功功质冷凝，之后通过较低的 出气口排入大气中或作冷气用，排气管的立管部分的下部有清霜排水的阀门，这种排气管 易于清除管内的结霜。
3. 根据权利2所述的空气源发动机的空气排气管，为防止结霜和方便用其空气，做成一根或 几根在冷凝箱内从上到下多次盘折的排气管(30),在箱外再接一控制阀(31)，空气可直 接排出或接一管道用其冷和空气，此控制阀控制高压空气在排气管中的减压程度，进而控 制其温度，使其能冷凝做功功质而不结霜，且方便排出的带有一定压力的空气通过管道向 使用端传输。
4. 根据权利1所述的空气源发动机，用减压后的高压空气对做功后的做功功进行冷凝，做功 功质冷凝点很低时，高压空气中的水汽易在排气管中结霜睹塞排气管，为克服这个缺点， 其做功后的气体做功功质由一制冷系统进行冷凝，其特征为空气压缩机的高压管在高压 灌中出来后，经滤水器(32)、开关阀(29)接一小气力发动机(28)排入大气或管道中， 以用气和用冷，制冷系统的压縮机(22)的冷凝管(23)从高压热交换管(9)的低端入 其中，到其高端，在其中多次盘折后出来接减压阀(26)，蒸发管(27)在冷凝箱(11) 经多次盘折后下端接压縮机的吸气口，上端接减压阀(26),压缩机的发热部分有一冷却 灌(25)，灌内盛有导热介质，高压泵的输出管(8)经压縮机的冷却灌，在其中盘折缠绕 后接高压热交换管的低端，高压泵输出管内的做功功质经压縮机的冷却灌将压縮机发的热 带走，再进入高压热交换管，吸收经过高压热交换管(9)的高压管(2)内空气的余热， 压縮机耗用的能由气力发动机(14)提供。 5.权利1所述的空气源发动机，空气压縮机在大型机中可不和高压灌做在一起，以增加高压 灌的安全性和好维护性，其特征为高压热交换管不和高压灌直接相接，空气压縮机(4) 在高压灌的外部，高压灌内的高压管伸到灌外连接空气压縮机的排气口，其发热部分在一 装有导热介质的冷却灌(18)内，用一高压导液管(19)在冷却灌(18)内盘折缠绕，一 端接入高压灌， 一端接高压热交换管的高端，高压热交换管内的做功功质由高压导液管 (19)经冷却灌(18)进入高压灌中，空气压縮机发出的热通过导热介质被高压导液管内的 做功功质吸收，它适用在一些大型的空气源发动机中。
全文摘要
一种以空气为能源输出动能和冷源的空气源发动机，本发明涉及新能源领域，它能将空气中的热能转为动能，用专用的压缩系统将常温空气压缩成高压气甚至是液态，产生的热在一个密闭系统内被一种液态的做功功质吸收，蒸发成高压的气态功质推动一气力发动机运转，用气力发动机再带动压缩空气的压缩机运转，用排出的低温空气或一制冷系统将做功后的做功功质再冷凝为液态再循环，它吸进常温空气排出冷空气输出动能。它可代替常规燃料用于各种动能需求的领域，还可提供冷源和压力空气，可用于交通工具、机械设备、发电、制冷等能源和冷源需求领域。
文档编号F01K25/00GK101148998SQ200610152939
公开日2008年3月26日 申请日期2006年9月21日 优先权日2006年9月21日
发明者齐树亮 申请人:齐树亮