熱動機的製作方法

2023-10-26 05:19:52

專利名稱：熱動機的製作方法
一種熱動機(非內燃、膨脹式)本發明涉及非內燃、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％。
本發明提出可在只有一個熱源條件(或任何低溫環境中)下工作的高效熱動機。
本發明的方案是在一個熱源(環境)內，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，通過熱泵及導熱介質為熱動機創造一個工作環境。兩個載熱容器為這個工作環境與熱源環境絕熱(半絕熱)。其中一個熱量中轉容器內安置熱泵的蒸發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。熱動機和熱泵結合成環閉(半環閉)的熱量循環系統，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於(或小於)熱動機吸收、周轉的熱流量，一溫度控制器調控熱動機向熱泵系統和外系統輸送的能量。例如在常溫(或低溫)環境中，將熱泵的蒸發器等和熱動機的放熱部分置於可與環境交換熱量的介質的容器中；將壓縮機和冷凝器與熱動機的吸熱部分置於另一個容納較高溫度介質並與環境絕熱的容器中。伺服系統正確調控熱動機在兩容器內的吸熱、放熱量。對於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熱係數。2、提高其磁感應強度。3、提高其居裡點後磁導率的溫升變化率(μ-т曲線在居裡點處陡峭)。4、選用可產生高強磁場材料製造永磁體並採用聚磁方式。5、或選用超導磁體塊。6、提高熱泵的熱泵係數φ。7、在適應環境溫度的條件下調整熱動機向壓縮機輸送的能量，以及儘量減少熱敏鐵氧體環帶的無用溫升、溫降。使熱泵以最小的壓縮功達到供熱流量≥(或＜)熱動機轉動中吸收、周轉及洩漏的熱流量。其餘能量向外輸送。
本發明的優點是；當熱動機遵守守恆定律，消滅與之相當的熱量時，本發明可以從自然環境介質(熱源)中吸熱作功。或者從某一較高溫環境(如90度)中吸收熱量作功，並無須第二個熱源且熱效率為百分之百。當熱動機不遵守能量守恆定律，不存在消滅熱量時，本發明可在任何非高溫環境中永遠轉動並輸出電能或動能。
對附圖的說明本申請提供示意附圖兩張。圖一為系統從低端吸熱示意。圖二為系統從高端吸熱示意。圖一、二中，1為蒸發器。2為壓縮機。3為冷凝器。4為熱動機的運動部分(虛線框內)，其中大直徑圓為主動輪，在8內部分為放熱部分。5為發電機。6為發電機向外系統和調控電器分配電能的調控器。8為可與環境受控交換熱量和熱動機的放熱的介質的容器。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的與環境絕熱的容器。其中液體可為60——90攝氏度。9為熱泵結構構件。10為熱動機的熱敏鐵氧體環帶，11A，11B為溫度控制器，控制熱容器7、8內介質的正確溫度。12(A、B)為溫度傳感器、與13(A、B)導熱介質液面調諧體(氣囊，伸縮如箭頭所示)一起使熱敏鐵氧體環帶10離開兩容器時剛剛降溫到恢復(升溫到失去)鐵磁性(居裡點前、後)的溫度。14為可調熱交換器。(圖中所標為示意溫度)圖二中14置於容器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。
下面結合


實施例1。(本例中熱動機4使用我國專利申請號03131101記載的熱磁式熱動機，其原理見其說明書)蒸發器1從(環境)熱源和熱動機的熱敏鐵氧體環帶10從載熱容器7內帶到熱容器8中的(介質)熱量中吸取熱量。(鐵氧體環帶10置於流動介質中最冷的區域)壓縮機2將此熱量及驅動功送到冷凝器3中。這裡壓縮機2的動能由熱動機傳遞。設該能量是熱動機4動能的3/4，設為1KJ。根據熱泵的特性可知熱泵係數φ＞3。既1KJ的驅動功可產生≥3KJ的熱量從冷凝器3輸出(在容器7內)。該熱量通過導熱介質向熱動機傳熱。暫設熱動機4遵守能量守恆定律，從熱容器7中吸走(消滅)1.33KJ熱量。再有＜1.67KJ熱量為鐵氧體環帶10的附帶溫升(居裡點附近吸收的)熱量傳導至熱容器8中。兩項之和≤3KJ，則熱容器7中導熱介質就不會降溫，(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向系統外輸出。此時該系統附近環境應失熱量0.33KJ。(蒸發器吸收的2KJ熱量中有1.67KJ是環帶10釋放的，0.33KJ是從環境吸收的)靠空氣流動來補充。‖如果熱敏鐵氧體環帶10吸收的附帶溫升(居裡點附近吸收的)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。‖如果熱泵係數提高到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動能向外系統輸出。‖如果熱動機不能準確地消滅1.33KJ熱量，則說明該熱動機可以違背能量守恆定律工作。‖當熱動機消滅的熱量小於熱動機的輸出功，並且小於壓縮機的壓縮功時，系統將向環境放熱。並且該系統可在任何低溫環境下工作。
熱動機中熱敏鐵氧體材料的居裡點可為55攝氏度，材料溫度升降範圍應在1度以內。升降值逐漸減小，則輸出功和功率相應增大。伺服系統的件13(A、B)在溫度傳感器12(A、B)調控下，增減容器7、8的容積調整導熱介質與熱敏鐵氧體環帶的接觸面積，在載熱容器8內出端(12B)使鐵氧體環帶10到達直線部分處溫度≤居裡點溫度。既剛剛恢復鐵氧體的應用磁感應強度。在載熱容器7內環帶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內的最低溫度)。起動熱動機時，可以向載熱容器7內輸入70℃——80℃液體介質。(環境溫度為常溫時)。或通過壓縮機的外電能引線由蓄電池向壓縮機供電，待熱動機正常工作後停止供電。用中斷發電機和壓縮機的電路或阻力停止熱動機轉動，可以停止系統作功。
實施例2，當熱泵供熱量小於熱動機須求的熱量時(可設計將熱泵的供熱量小於熱動機的須求量)，如圖二。可以選一較高溫熱源(環境)。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境絕熱的容器8內。而熱動機的高溫端是在半絕熱(受控吸熱)的且導熱介質溫度低於環境溫度的容器7內。低端絕熱容器內的介質的溫度應是固定的，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。此流量小於1.33KJ+2KJ＝3.33KJ。欠缺的0.33KJ可由環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。既絕熱容器內溫度不變。此時發電機可有0.33KJ電能向外輸送。‖如果熱動機不能準確地消滅1.33KJ熱量，在某一範圍內例2仍可工作。‖當熱動機消滅的熱量小於壓縮功時，則絕熱容器內溫度會上升，系統難以繼續做功。此時本實施例不成立。‖如果熱動機不存在消滅熱量或消滅的熱量小於壓縮功時，則本系統(實施例1)可以通過熱泵系統自身循環熱量，並且還有壓縮功熱量從容器8向環境釋放。例如當熱動機作功2KJ，消滅的熱量為0KJ，附帶溫升為2KJ時，容器7內失去熱量為2KJ，容器8內得到的熱量為2KJ，熱泵系統可用0.7KJ壓縮功向容器7內輸送2KJ熱量。既從容器8內吸走1.3KJ熱量。容器8內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。其意義為該系統可在溫度低於容器8內介質溫度的環境下生產能量。
權利要求
1，一種熱動機，在給熱動機一定的起動能量的條件下，在任一非甚高溫熱源(環境)內，熱動機帶動一個熱泵系統，通過熱泵及導熱介質為熱動機創造一個工作環境，兩個載熱容器為這個工作環境與熱源環境絕熱(半絕熱)，熱動機和熱泵結合成環閉(半環閉)的熱量循環系統，熱動機本身是受控的熱流通路，伺服系統正確調控熱動機在兩容器內的吸熱、放熱量，為使熱泵送給熱動機的熱流量大於(或小於)熱動機吸收、周轉的熱流量，一溫度控制器調控熱動機向熱泵系統和外系統輸送的能量。
2，如權利要求1所述的熱動機，其特徵在於在常溫(或低溫)環境中，將熱泵的蒸發器等和熱動機的放熱部分置於可與環境交換熱量的介質的容器中；將壓縮機和冷凝器與熱動機的吸熱部分置於另一個容納較高溫度介質並與環境絕熱的容器中。
3，如權利要求1所述的熱動機，其特徵在於在較高溫環境中，將熱泵的蒸發器和熱動機的放熱部分置於與環境絕熱的介質容器中，將壓縮機和冷凝器與熱動機的吸熱部分置於另一個容納較高溫度介質並可與環境受控交換熱量的容器中。
4，如權利要求1所述的熱動機，其特徵在於蒸發器1從(環境)熱源和熱容器8內熱動機4釋放給介質的熱量中吸取熱量，壓縮機2與冷凝器3及熱動機的吸熱部分置於載熱容器7內，由壓縮機2將蒸發器1吸收的熱量及驅動功送到冷凝器3並由介質傳導給熱動機，熱動機轉動帶動壓縮機和發電機，發電機5的電量由導線向系統外輸送。溫度傳感器12(A，B)與導熱介質液面調諧體13(氣囊A，B)一起作用使熱敏鐵體環帶10離開兩容器的部分剛剛降溫到恢復、升溫到失去鐵磁性(居裡點前、後)的溫度，14為可調熱交換器，安置於容器7或8的殼體上。
全文摘要
一種可在一個熱源環境中工作的熱動機。由兩個熱容器容納熱泵與熱動機的吸、放熱，和放、吸熱部分。一個容器從環境吸熱，一個容器與環境絕熱。容器內置有導熱介質。熱動機工作帶動發電機發電，並向熱泵的壓縮機輸送部分能量。熱泵工作，通過蒸發器從熱容器和環境吸熱，送到冷凝器以＞3的供熱係數向熱動機供熱。兩個容器之間形成環閉(準環閉)的熱量循環通路。伺服機構調控系統中熱量的流動。發電機的電能向系統外輸送。
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 優先權日2004年4月14日
發明者李春明 申請人:李春明