[发明专利]一种热泵式发动机

说明书

技术领域

 本发明涉及热力发动机系统，特别是利用吸热器吸收自然界中的热能，并通过压缩机将吸热器吸收的热能和压缩机自身的机械能转化的热能一起输入作功机，作功机向外输出机械功的热力循环系统。

背景技术

人们知道，有一种热泵循环系统，它主要由蒸发器（吸热）、压缩机、冷凝器（排热）、节流阀（膨胀）、管路及工作其内的工质组成，它可以利用蒸发器吸收自然界中的热能，并通过压缩机将蒸发器吸收的热能和压缩机自身的机械能转化的热能一起输入冷凝器，冷凝器向所需要的空间排出热量；该循环系统可以实现其输出的热能是驱动压缩机的原动机所消耗的当量热能的3～5倍；这一种热泵循环系统的工作目的是为了制热或制冷。因此，该系统中必须装有冷凝器用于散热，装有蒸发器用于吸热。系统中安装的节流阀（膨胀阀）是为了将冷凝器内输出端和与其连通的管路中的高温高压液体工质转换成低温低压湿蒸气。系统内没有向外输出机械功。

     热泵循环系统有多种循环模式，其中有一种被称为布雷顿（Brayton）热泵循环的系统，它是为了实现以气体为工质的热泵循环而将节流阀换成膨胀机，该膨胀机在对流经的工质实现降温降压的同时，还会膨胀做功，该膨胀机所作之功通过膨胀机输出轴耦合到压缩机的输入轴上，而对系统外没有输出机械功，该系统的工作目的仍然是制热或制冷。因此，该系统中也必须装有冷凝器用于散热，装有蒸发器用于吸热。

     一种中国专利公开号为CN101201007A的“利用热泵驱动的发电系统”是利用一个完整的热泵系统产生的热源与冷源，经由热源的供热与冷源的供冷以推动热机产生机械能，进而带动发电机组产生电能，因此，该系统中也必须装有冷凝器用于散热，装有蒸发器用于吸热。

     一种中国专利公开号为CN10107835A的“热泵发电机或发动机”只是利用了压缩机输出的能量转换成的热能通过冷凝器输入蒸汽轮机；冷凝器是放热器件，该系统中没有蒸发器件，所以该系统不能从环境中吸收热能。

     就目前所检索到的热泵循环系统、热泵发动机等封闭循环系统中的活塞式压缩机的缸体内的活塞都是一个端面与压缩工质相接触，另一端面与所处环境中的大气相接触，热泵循环系统反馈回来的工质带有一定余压，这一余压没有被有效利用。

发明内容

本发明要达到的目的和要解决的技术问题，一是为了充分利用自然环境中的低位热能，利用热泵循环可实现高制热系数的原理，提出一种可吸收环境中的低位热能，转换成高位热能，并将该高位热能和压缩机自身的机械能转化的热能一起转换成机械能输出的动力系统；二是为了减少压缩机的动力输入，提高循环系统的制热系数，提出一种利用循环系统反馈回来的工质余压的技术方案。

     为达到上述目的和解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是。

 一种热泵式发动机，它类似于现有的热泵循环系统，其特征在于，所述热泵式发动机由吸热器、压缩机、作功机、管路及工作于回路内的工质组成，吸热器的出流口与压缩机进流口通过管路相连通，压缩机的出流口与作功机的进流口通过管路相连通，作功机的出流口与吸热器的进流口通过管路相连通。该循环系统中与现有的热泵循环系统相比，区别在于，该循环系统中没有安装冷凝器和节流器，而是用作功机取代冷凝器和节流器。该系统中的热能几乎全部被输入作功机中，作功机将热能转化成机械能输出。该系统中所用压缩机可以是各种容积型压缩机，也可以是各种速度型压缩机。

为了利用上述一种热泵式发动机循环系统反馈回来的工质余压，减少压缩机的动力输入，根据上述一种热泵式发动机，一种优选的技术方案是，所述压缩机由缸体、位于缸体内的活塞、活塞杆、进流单向阀、出流单向阀、管路及工作其内的工质组成，所述缸体、位于缸体内的活塞、活塞杆、进流单向阀、出流单向阀至少组成两个工作腔，工作腔交替工作于膨胀和压缩状态，安装于压缩机各缸体两端端盖上的各进流单向阀的各进流端通过进流管路连通在一起，形成压缩机的进流口，并接入吸热器的出流口，各进流单向阀的出流端分别与各自工作腔相连通；安装于压缩机各缸体两端端盖上的各出流单向阀的各出流端通过出流管路连通在一起，形成压缩机的出流口，并接入作功机的进流口，各出流单向阀的进流端分别与各自工作腔相连通。该循环系统运行时，从吸热器的出流口流出的工质带有一定余压，余压工质流入处于压缩状态的活塞的背面，形成背压，从而减少压缩机所需的动力输入。压缩机是容积式压缩机，它可以是单缸双腔、双缸双腔或多缸多腔，可以是活塞式压缩机，也可以是能够承受一定背压的旋转式压缩机。