具有蓄熱功能的混合熱源二氧化碳動力輸出裝置制造方法
【專利摘要】一種具有蓄熱功能的混合熱源二氧化碳動力輸出裝置，涉及節水、節能、氣動和制冷【技術領域】。集熱室3通過集熱泵4及管路和閥體分別與太陽能集熱器、各蓄熱室、鍋爐相連，構成集熱室供熱閉環回路，有陽光啟動太陽能回路，無陽光啟動蓄熱回路，蓄熱裝置熱量不足，啟動鍋爐回路，為集熱室供熱。儲液罐17、預熱罐19、高壓噴嘴21、汽化室22、葉輪機構23、緩沖室24、風冷箱25、冷卻罐26、空氣壓縮機27及管路和相關閥體，構成二氧化碳液-霧-氣-液轉化閉環回路，液態二氧化碳經高壓噴嘴噴入氣化室，吸熱氣化，推動葉輪做功；氣態二氧化碳經緩沖室泄壓，風冷箱風冷，冷卻罐強冷，再由空氣壓縮機壓入儲液罐進行液態還原。本實用新型適合驅動發電機等負載使用。
【專利說明】具有蓄熱功能的混合熱源二氧化碳動力輸出裝置
[0001]【技術領域】:一種具有蓄熱功能的混合熱源二氧化碳動力輸出裝置，涉及節水、節能、清潔能源、氣動機械和制冷【技術領域】。
[0002]【背景技術】:太陽能、燃料能混合熱源的二氧化碳動力輸出裝置雖然解決了全天候運轉的問題，但由于無陽光時段占比例較大，因此造成燃料能的消耗仍很高，需提供一種技術，使其更加可靠地實行全天候運轉，大幅度地降低燃料能的使用，同時大幅度地減少有害排放。
[0003]
【發明內容】
:本實用新型的目的是提供一種具有蓄熱功能的混合熱源二氧化碳動力輸出裝置，要解決的問題是:為混合熱源的二氧化碳動力輸出裝置增置太陽能蓄熱部分，進一步提升全天候運轉的可靠性，大幅度節省燃料消耗，降低有害排放。它由太陽能蓄熱裝置、混合熱源裝置、二氧化碳液-氣轉換裝置、二氧化碳氣-液轉換裝置、動力輸出部分及輔助電源系統所組成:
[0004]主蓄熱室8的外部敷有保溫層，主蓄太陽能集熱器7通過主蓄熱泵10及其管路與主蓄熱室8相連，主蓄溫控器9安裝在主蓄熱室8上，主蓄光傳感器6、主蓄溫控器9通過熱源控制電路38與蓄熱泵電機37電連接，泄壓閥11安裝在主蓄熱室8的上部，構成太陽能蓄熱裝置；太陽能蓄熱裝置的擴容組合由主蓄熱裝置、多組輔助蓄熱裝置與終端蓄熱裝置組成，輔蓄電控閥41的一端通過管路與輔蓄熱室42相連，終端電控閥45的一端通過管路與終端蓄熱室46相連，輔蓄電控閥41、終端電控閥45及擴容組合的各組輔助蓄熱裝置的電控閥的另一端同三通電控閥2的公共端通過管路并聯于集熱泵4上，主預警溫控器14與輔蓄電控閥41通過熱源控制電路38電連接，末端輔預警溫控器43通過熱源控制電路38與終端電控閥45、燃料輸送閥15電連接，擴容組合的各組蓄熱裝置的其它構件及連接方式與主蓄熱裝置相同。
[0005]集熱室3的外部敷有保溫層，套裝在汽化室22上，太陽能集熱器5、主蓄太陽能集熱器7同鍋爐12的上部通過管路并聯于集熱室3上，三通電控閥2 —端通過管路與太陽能集熱器5的下部相連，另一端通過管路與主蓄熱室8相連，其公共端通過集熱泵4及其管路與集熱室3相連，鍋爐送熱閥16—端通過管路與鍋爐12相連，另一端通過集熱泵4及其管路與集熱室3相連，燃料輸送閥15 —端通過管路與燃料罐13相連，另一端通過管路與鍋爐12相連，終端預警溫控器47安裝在終端蓄熱室46上，通過熱源控制電路38，與鍋爐送熱閥
16電連接，構成混合熱源裝置；
[0006]儲液罐17的外部敷有保溫層，通過輸液閥18及其管路與預熱罐19相連，預熱罐19通過調速閥20及其管路與高壓噴嘴21相連，高壓噴嘴21安裝在汽化室22的輸入端，其噴口開向汽化室22中，構成液-氣轉換裝置；
[0007]汽化室22的排氣端與葉輪機構23的進氣端相通，構成動力輸出部分；
[0008]葉輪機構23的排氣端通過緩沖室24及其管路與風冷箱25的輸入端相連，風冷箱25的輸出端與冷卻罐26通過管路相連，冷卻罐26的外部敷有保溫層，通過管路與空氣壓縮機27的進氣端相連，空氣壓縮機27的排氣端通過管路與儲液罐17相連，蒸發器31安裝在冷卻罐26內，其一端與制冷壓縮機28的輸入端相連，另一端與節流器30相連，冷凝器29繞裝在預熱罐19的外部，一端與節流器30相連，另一端與制冷壓縮機28的輸出端相連，構成二氧化碳氣-液轉換裝置；
[0009]發電機32安裝在葉輪機構23的動力輸出軸上，空氣壓縮機電機34與空氣壓縮機27同軸安裝，制冷壓縮機電機35安裝在制冷壓縮機28內，集熱泵電機36與集熱泵4同軸安裝，蓄熱泵電機37與主蓄熱泵10同軸安裝，風機33安裝在風冷箱25上。電源調節電路39的一端與蓄電池40電連接，其另兩端，一端與發電機32電連接，另一端分別與空氣壓縮機電機34、制冷壓縮機電機35、集熱泵電機36、風機33、輸液閥18、熱源控制電路38電連接。光蓄轉換傳感器1、主蓄光傳感器6、主蓄溫控器9、主預警溫控器14、末端輔預警溫控器43、終端預警溫控器47與熱源控制電路38的輸入端電連接，蓄熱泵電機37、三通電控閥2、輔蓄電控閥41、終端電控閥45、燃料輸送閥15、鍋爐送熱閥16與熱源控制電路38的輸出端電連接，組成輔助電源系統。
[0010]太陽能集熱器5、三通電控閥2通過集熱泵4及其管路與集熱室3連接，構成太陽能直接供熱的液態介質封閉循環回路。
[0011]主蓄熱室8、三通電控閥2通過集熱泵4及其管路與集熱室3連接，構成蓄熱裝置的液態介質封閉循環回路。
[0012]鍋爐12、鍋爐送熱閥16通過集熱泵4及其管路與集熱室3連接，構成鍋爐送熱的液態介質封閉循環回路。
[0013]儲液罐17中充滿液態的二氧化碳，從儲液罐17開始，經輸液閥18、預熱罐19、調速閥20、高壓噴嘴21、汽化室22、葉輪機構23、緩沖室24、風冷箱25、冷卻罐26、空氣壓縮機27，再回到儲液罐17，通過管路連接，構成二氧化碳的液-霧-氣-液轉化的封閉循環回路。
[0014]本實用新型為混合熱源的二氧化碳動力輸出裝置設計了太陽能蓄熱裝置，充分利用太陽能，大幅度降低其燃料能消耗和有害排放，增加了全天候運轉的可靠性，適合驅動發電機等負載使用。
【專利附圖】
【附圖說明】
:
[0015]圖1:本實用新型原理圖。
[0016]圖2:太陽能蓄熱裝置擴容組合示意圖。
[0017]圖3:本實用新型電原理圖。
[0018]圖中:1、光蓄轉換傳感器，2、三通電控閥，3、集熱室，4、集熱泵，5、太陽能集熱器，6、主蓄光傳感器，7、主蓄太陽能集熱器，8、主蓄熱室，9、主蓄溫控器，10、主蓄熱泵，11、泄壓閥，12、鍋爐，13、燃料罐，14、主預警溫控器，15、燃料輸送閥，16、鍋爐送熱閥，17、儲液罐，
18、輸液閥，19、預熱罐，20、調速閥，21、高壓噴嘴，22、汽化室，23、葉輪機構，24、緩沖室，25、風冷箱，26、冷卻罐，27、空氣壓縮機，28、制冷壓縮機，29、冷凝器，30、節流器，31、蒸發器，32、發電機，33、風機，34、空氣壓縮機電機，35、制冷壓縮機電機，36、集熱泵電機，37、蓄熱泵電機，38、熱源控制電路，39、電源調節電路，40、蓄電池，41、輔蓄電控閥，42、輔蓄熱室，43、末端輔預警溫控器，44、末端輔蓄熱室，45、終端電控閥，46、終端蓄熱室，47、終端預警溫控器。【具體實施方式】:
[0019]結合圖1說明本實用新型的結構和實施方式:主蓄熱室8的外部敷有保溫層，主蓄太陽能集熱器7通過主蓄熱泵10及其管路與主蓄熱室8相連，主蓄溫控器9安裝在主蓄熱室8上，主蓄光傳感器6、主蓄溫控器9通過熱源控制電路38與蓄熱泵電機37電連接，泄壓閥11安裝在主蓄熱室8的上部，構成太陽能蓄熱裝置。太陽能蓄熱裝置的設置，是在無陽光時，為集熱室3提供熱能，蓄熱泵電機37通過熱源控制電路38受控于主蓄光傳感器6和主蓄溫控器9，有陽光時，主蓄熱室8內的溫度低于設置值時，主蓄溫控器9通過熱源控制電路38驅動蓄熱泵電機37運轉，推動主蓄熱泵10循環主蓄太陽能集熱器7中的液態介質，將熱能交換到主蓄熱室8中。無陽光或主蓄熱室8中達到設置溫度時，蓄熱泵電機37停轉，主蓄熱泵10停止工作。泄壓閥11的設置是用以調節蓄熱室中的壓力。
[0020]集熱室3的外部敷有保溫層，套裝在汽化室22上，太陽能集熱器5、主蓄太陽能集熱器7同鍋爐12的上部通過管路并聯于集熱室3上，三通電控閥2 —端通過管路與太陽能集熱器5的下部相連，另一端通過管路與主蓄熱室8相連，其公共端通過集熱泵4及其管路與集熱室3相連，鍋爐送熱閥16—端通過管路與鍋爐12相連，另一端通過集熱泵4及其管路與集熱室3相連，燃料輸送閥15 —端通過管路與燃料罐13相連，另一端通過管路與鍋爐12相連，末端輔預警溫控器43安裝在末端輔蓄熱室44上，末端輔預警溫控器43通過熱源控制電路38，與終端電控閥45、燃料輸送閥15電連接，終端預警溫控器47安裝在終端蓄熱室46上，通過熱源控制電路38與鍋爐送熱閥16電連接，構成混合熱源裝置。有陽光時，光蓄轉換傳感器I通過熱源控制電路38驅動三通電控閥2，將太陽能集熱器5與集熱泵4接通，通過集熱泵4的循環，將太陽能集熱器5中的熱交換到集熱室3中；無陽光時，光蓄轉換傳感器I通過熱源控制電路38驅動三通電控閥2，將主蓄熱室8與集熱泵4接通，通過集熱泵4的循環，將主蓄熱室8中的熱交換到集熱室3中，主蓄熱室8中溫度不足時，各級輔助蓄熱裝置依次啟動，按主蓄熱裝置的運行方式，通過集熱泵4為集熱室3供熱，在末端輔蓄熱室44的溫度不足時，末端輔預警溫控器43通過熱源控制電路38驅動終端電控閥45，將終端蓄熱室46與集熱泵4接通，由終端蓄熱室46為集熱室3供熱，同時啟動燃料輸送閥15，接通鍋爐并點燃燃具，對鍋爐12中的液態介質進行加熱。當終端蓄熱室46內溫度不足時，終端預警溫控器47通過熱源控制電路38驅動鍋爐送熱閥16，將鍋爐與集熱泵4接通，由鍋爐12為集熱室3供熱。
[0021]儲液罐17的外部敷有保溫層，通過輸液閥18及其管路與預熱罐19相連，預熱罐19通過調速閥20及其管路與高壓噴嘴21相連，高壓噴嘴21安裝在汽化室22的輸入端，其噴口開向汽化室22中，構成液-氣轉換裝置。本實用新型啟動時，打開輸液閥18，儲液罐17中的液態二氧化碳進入預熱罐19中，打開調速閥20，液態的二氧化碳經高壓噴嘴21以霧狀噴入汽化室22中，液體形成霧態后，增加受熱的表面積，減小受熱半徑，吸收集熱室4的熱能后會迅速氣化。
[0022]汽化室22的排氣端與葉輪機構23的進氣端相通，構成動力輸出部分。液態二氧化碳氣化后會形成很強的爆發力，推動葉輪機構的葉輪旋轉做功，輸出動力，帶動負載運轉。
[0023]葉輪機構23的排氣端通過緩沖室24及其管路與風冷箱25的輸入端相連，風冷箱25的輸出端與冷卻罐26通過管路相連，冷卻罐26的外部敷有保溫層，通過空氣壓縮機27及其管路與儲液罐17相連，蒸發器31安裝在冷卻罐26內，其一端與制冷壓縮機28的輸入端相連，另一端與節流器30相連，冷凝器29繞裝在預熱罐19的外部，一端與節流器30相連，另一端與制冷壓縮機28的輸出端相連，構成二氧化碳氣-液轉換裝置。由于空氣壓縮機27的運轉，作功后的二氧化碳氣體先進入緩沖室24中泄壓穩定，再進入風冷箱25，由風機33對其進行風冷降溫。經風冷降溫后再進入冷卻罐26中，由蒸發器31對其進行強冷降溫后，經強冷降溫后的二氧化碳氣體的體積高度濃縮，再由空氣壓縮機27將其壓入儲液罐
17中進行液化還原。
[0024]蒸發器31安裝在冷卻罐26內，冷凝器29繞裝在預熱罐19的外部，這種技術組合方式，可將冷卻罐26在冷卻二氧化碳氣體時所交換出來的熱，對進入預熱罐19中的液態二氧化碳進行加熱，同時將進入預熱罐19的液態二氧化碳的低溫交換到冷卻罐26中，冷熱互為利用，提高制冷效率，降低制冷系統能耗。
[0025]結合圖2說明本實用新型蓄熱裝置擴容組合的形式和實施方式:太陽能蓄熱裝置的擴容組合由主蓄熱裝置、多組輔助蓄熱裝置與終端蓄熱裝置組成，輔蓄電控閥41的一端通過管路與輔蓄熱室42相連，終端電控閥45的一端通過管路與終端蓄熱室46相連，各級輔蓄電控閥及終端電控閥45的另一端與三通電控閥2的公共端通過管路并聯于集熱泵4上，主預警溫控器14與輔蓄電控閥41通過熱源控制電路38電連接，末端輔預警溫控器43通過熱源控制電路38與終端電控閥45、燃料輸送閥15電連接，終端預警溫控器47安裝在終端蓄熱室46上，通過熱源控制電路38與鍋爐送熱閥16電連接，擴容組合的各單元蓄熱裝置的其它構件及連接方式與主蓄熱裝置相同。為充分利用太陽能，最大限度地降低燃料能的消耗，將蓄熱裝置以多單元組合形式進行擴容，有陽光時，直接利用太陽能為集熱室3供熱的同時，各單元蓄熱裝置大量蓄積熱能，以備夜間、陰雨天等無陽光時使用，其擴容使用方式是:無陽光時，三通電控閥2將主蓄熱室8與集熱泵4接通，對集熱室3供熱。在主蓄熱室8的溫度下降至不能滿足二氧化碳氣化時，主預警溫控器14通過熱源控制電路38驅動輔蓄電控閥41，將輔蓄熱室42與集熱泵4接通，通過集熱泵4的循環，將輔蓄熱室42中的熱交換到集熱室3中，以下各級輔助蓄熱裝置與集熱泵4的接通方式逐級依此類推，梯次啟動，當末端輔蓄熱室44的溫度不足時，末端輔預警溫控器43通過熱源控制電路38驅動終端電控閥45，將終端蓄熱室46與集熱泵4接通，為集熱室3供熱，同時驅動燃料輸送閥15，接通鍋爐并點燃燃具，對鍋爐12中的液態介質進行加熱，以備啟動鍋爐12為集熱室3供熱。
[0026]結合圖3說明本實用新型輔助電源系統的結構和實施方式:發電機32安裝在葉輪機構23的動力輸出軸上，空氣壓縮機電機34與空氣壓縮機27同軸安裝，制冷壓縮機電機35安裝在制冷壓縮機28內，集熱泵電機36與集熱泵4同軸安裝，蓄熱泵電機37與主蓄熱泵10同軸安裝，風機33安裝在風冷箱25上。電源調節電路39的一端與蓄電池40電連接，其另兩端，一端與發電機32電連接，另一端分別與空氣壓縮機電機34、制冷壓縮機電機35、集熱泵電機36、風機33、輸液閥18、熱源控制電路38電連接。光蓄轉換傳感器1、主蓄光傳感器6、主蓄溫控器9、主預警溫控器14、末端輔預警溫控器43、終端預警溫控器47與熱源控制電路38的輸入端電連接，蓄熱泵電機37、三通電控閥2、輔蓄電控閥41、終端電控閥45、燃料輸送閥15、鍋爐送熱閥16與熱源控制電路38的輸出端電連接，組成輔助電源系統。本實用新型啟動時，電源調節電路39接通蓄電池40，由蓄電池40對空氣壓縮機電機34、制冷壓縮機電機35、集熱泵電機36、風機33、輸液閥18及熱源控制電路38等電器提供電能。設備運轉正常后，發電機32輸出電能的大部分用于推動負載，小部分通過電源調節電路39，對空氣壓縮機電機34、制冷壓縮機電機35、集熱泵電機36、風機33、輸液閥18、熱源控制電路38等電器提供電能，同時對蓄電池40進行電能補充，當蓄電池40的電量充足后，電源調節電路39切斷與蓄電池40的電連接。
【權利要求】
1.一種具有蓄熱功能的混合熱源二氧化碳動力輸出裝置，它由太陽能蓄熱裝置、混合熱源裝置、二氧化碳液-氣轉換裝置、二氧化碳氣-液轉換裝置、動力輸出部分及輔助電源系統所組成，其特征是:主蓄熱室(8)的外部敷有保溫層，主蓄太陽能集熱器(7)通過主蓄熱泵(10)及其管路與主蓄熱室(8)相連，主蓄溫控器(9)安裝在主蓄熱室(8)上，主蓄光傳感器(6)、主蓄溫控器(9)通過熱源控制電路(38)與蓄熱泵電機(37)電連接，泄壓閥(11)安裝在主蓄熱室(8)的上部，構成太陽能蓄熱裝置； 集熱室(3)的外部敷有保溫層，套裝在汽化室(22)上，太陽能集熱器(5)、主蓄太陽能集熱器(7)同鍋爐(12)的上部通過管路并聯于集熱室(3)上，三通電控閥(2) —端通過管路與太陽能集熱器(5)的下部相連，另一端通過管路與主蓄熱室(8)相連，其公共端通過集熱泵⑷及其管路與集熱室⑶相連，鍋爐送熱閥(16) —端通過管路與鍋爐(12)相連，另一端通過集熱泵(4)及其管路與集熱室(3)相連，燃料輸送閥(15) —端與燃料罐(13)相連，另一端通過管路與鍋爐(12)相連，終端預警溫控器(47)安裝在終端蓄熱室(46)上，通過熱源控制電路(38)與鍋爐送熱閥(16)電連接，構成混合熱源裝置； 儲液罐(17)的外部敷有保溫層，通過輸液閥(18)及其管路與預熱罐(19)相連，預熱罐(19)通過調速閥(20)及其管路與高壓噴嘴(21)相連，高壓噴嘴(21)安裝在汽化室(22)的輸入端，其噴口開向汽化室(22)中，構成液-氣轉換裝置； 汽化室(22)的排氣端與葉輪機構(23)的進氣端相通，構成動力輸出部分； 葉輪機構(23)的排氣端通過緩沖室(24)及其管路與風冷箱(25)的輸入端相連，風冷箱(25)的輸出端與冷卻罐(26)通過管路相連，冷卻罐(26)的外部敷有保溫層，通過管路與空氣壓縮機(27)的進氣端相連，空氣壓縮機(27)的排氣端通過管路與儲液罐(17)相連，蒸發器(31)安裝在冷卻罐(26)內，其一端與制冷壓縮機(28)的輸入端相連,另一端與節流器(30)相連，冷凝器(29)繞裝在預熱罐(19)的外部，一端與節流器(30)相連，另一端與制冷壓縮機(28)的輸出端相連，構成二氧化碳氣-液轉換裝置； 發電機(32)安裝在葉輪機構(23)的動力輸出軸上，空氣壓縮機電機(34)與空氣壓縮機(27)同軸安裝，制冷壓縮機電機(35)安裝在制冷壓縮機(28)內，集熱泵電機(36)與集熱泵(4)同軸安裝，蓄熱泵電機(37)與主蓄熱泵(10)同軸安裝，風機(33)安裝在風冷箱(25)上，電源調節電路(39)的一端與蓄電池(40)電連接，其另兩端，一端與發電機(32)電連接，另一端分別與空氣壓縮機電機(34)、制冷壓縮機電機(35)、集熱泵電機(36)、風機(33)、輸液閥(18)、熱源控制電路(38)電連接，光蓄轉換傳感器(I)、主蓄光傳感器(6)、主蓄溫控器(9)、主預警溫控器(14)、末端輔預警溫控器(43)、終端預警溫控器(47)與熱源控制電路(38)的輸入端電連接，蓄熱泵電機(37)、三通電控閥(2)、輔蓄電控閥(41)、終端電控閥(45)、燃料輸送閥(15)、鍋爐送熱閥(16)與熱源控制電路(38)的輸出端電連接，組成輔助電源系統。
2.根據權利要求1所述的一種具有蓄熱功能的混合熱源二氧化碳動力輸出裝置，其特征在于:蓄熱裝置的擴容組合由主蓄熱裝置、多組輔助蓄熱裝置與終端蓄熱裝置組成，輔蓄電控閥(41)的一端通過管路與輔蓄熱室(42)相連，終端電控閥(45)的一端通過管路與終端蓄熱室(46)相連，輔蓄電控閥(41)、終端電控閥(45)及擴容組合的各組輔助蓄熱裝置的電控閥的另一端同三通電控閥(2)的公共端通過管路并聯于集熱泵(4)上，主預警溫控器(14)與輔蓄電控閥(41)通過熱源控制電路(38)電連接，末端輔預警溫控器(43)通過熱源控制電路(38)與終端電控閥(45)、燃料輸送閥(15)電連接，擴容組合各單元蓄熱裝置的其它構件及連接方式與主蓄熱裝置相同。
3.根據權利要求1所述的一種具有蓄熱功能的混合熱源二氧化碳動力輸出裝置，其特征在于:太陽能集熱器(5)、三通電控閥(2)、集熱泵(4)通過管路與集熱室(3)連接，構成太陽能直接供熱的液態介質封閉循環回路。
4.根據權利要求1所述的一種具有蓄熱功能的混合熱源二氧化碳動力輸出裝置，其特征在于:主蓄熱室(8)、三通電控閥(2)、集熱泵(4)通過管路與集熱室(3)連接，構成蓄熱裝置的液態介質封閉循環回路。
5.根據權利要求1所述的一種具有蓄熱功能的混合熱源二氧化碳動力輸出裝置，其特征在于:鍋爐(12)、鍋爐送熱閥(16)、集熱泵(4)通過管路與集熱室(3)連接，構成鍋爐送熱的液態介質封閉循環回路。
6.根據權利要求1所述的一種具有蓄熱功能的混合熱源二氧化碳動力輸出裝置，其特征在于:從儲液罐(17)開始，經輸液閥(18)、預熱罐(19)、調速閥(20)、高壓噴嘴(21)、汽化室(22)、葉輪機構(23)、緩沖室(24)、風冷箱(25)、冷卻罐(26)、空氣壓縮機(27)，再回到儲液罐(17)，通過管路連接，構成二氧化碳的液-霧-氣-液轉化的封閉循環回路。
【文檔編號】F01K11/02GK204082458SQ201420548703
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月23日 優先權日:2014年9月23日
【發明者】陳尊山 申請人:陳尊山