吸收低温热源热量的动力装置.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010333457.X (22)申请日 2020.04.24 (71)申请人 吕夏春 地址 312000 浙江省绍兴市越城区若耶溪 公寓16幢501室 (72)发明人 吕夏春冯建军梁俊邢嘉雨 金天吕云凡史志义陈琦 郭威周国良裘坦胡俊樑 张征兵金超荣过杭锋 (74)专利代理机构 浙江海贸律师事务所 33347 代理人 徐昌伟 (51)Int.Cl. F01K 27/00(2006.01) (54)发明名称 一种吸收低温热源热量的动力装置 (57)摘要 一种吸收低温热源热量的动。

2、力装置， 属于能 量收集利用技术。 本发明采用在容器外设置动力 转换机构与容器内的转动机构配合动力输入和 输出； 转动机构的冷凝盘上开设冷凝腔， 蒸发盘 上开设蒸发腔， 冷凝腔和蒸发腔通过冷媒通道连 通， 蒸发腔底部安装喷头喷射气流产生反作用力 驱动旋转温差机构自主旋转提供输出动力， 变温 盘上形成由多个温差腔间隔导热件连续串联的 温差叠加线路， 通过充注于冷凝腔、 蒸发腔和冷 媒通道中的冷媒蒸发、 喷射、 冷凝循环驱动转动 机构不断旋转； 温差腔中充注气态工质在旋转离 心力作用下产生压力差从而产生升温和降温， 过 程中吸收外界低温热源的热量补充为冷媒循环 提供能量， 实现有效利用低温环境热源。

3、的热量。 权利要求书2页 说明书5页 附图9页 CN 111396163 A 2020.07.10 CN 111396163 A 1.一种吸收低温热源热量的动力装置， 其特征在于： 所述的动力装置包括容器、 转动机 构和动力转换机构， 容器由柱形壳体围成密闭内腔， 转动机构包括转轴、 旋转温差机构和喷 头； 所述转轴轴向插装于所述旋转温差机构中心， 转轴端部通过轴承支撑安装于所述容器 的壳体上， 转动机构容置于所述容器的密闭内腔中并具有转动间隙； 所述动力转换机构设 置于所述容器壳体外部， 所述转动机构上设置有与所述动力转换机构形成驱动和被驱动对 配关系的配合件， 在转动机构启动时， 所述动力。

4、转换机构为驱动件， 通过与配合件的配合驱 动转动机构启动旋转， 在转动件能达到自主转动后， 动力转换机构转成被动件； 旋转温差机构包括冷凝盘、 蒸发盘以及叠置于所述冷凝盘和蒸发盘之间的至少一个变 温盘， 变温盘上开设有沿圆周方向排列的多个径向的温差腔， 温差腔中充注有高分子量的 气态工质， 相邻两个温差腔之间开设有传导腔， 传导腔从温差腔靠近变温盘圆心的里端贯 通到温差腔靠近变温盘外周的外端， 传导腔中嵌置有第一导热件， 每一个变温盘上沿圆周 方向形成连续串联的温差叠加线路， 该温差叠加线路以作为起始温差腔的第一个温差腔的 里端作为起始点， 以作为终端温差腔的设定温差腔的外端作为终点； 所述冷。

5、凝盘中心开设有轴向圆孔作为冷凝腔， 蒸发盘朝向变温盘的盘面上开设有凹槽 作为蒸发腔， 所述温差腔与冷凝腔、 蒸发腔之间都不连通， 冷凝腔与作为所述温度叠加线路 起始点的温差腔里端之间连接有第二导热件， 蒸发腔与作为所述温度叠加线路终点的温差 腔外端之间连接有第三导热件， 所述冷凝腔和蒸发腔通过穿过所述变温盘的冷媒通道连 通； 所述蒸发腔底部开设有出气通孔， 出气通孔中安装有所述的喷头， 喷头的喷射气流路径 与蒸发盘的轴向和径向都不平行； 冷凝腔、 蒸发腔和冷媒通道中充注有可汽液两态转换的 冷媒。 2.根据权利要求1所述的一种吸收低温热源热量的动力装置， 其特征在于： 所述的冷凝 盘和蒸发盘之间。

6、叠置有三个或三个以上的变温盘， 相邻两个变温盘之间夹装有第一密封隔 板对相邻两个变温盘的温差腔进行密封阻隔， 相邻两个变温盘之间后一个变温盘的起始温 差腔和前一个变温盘的终端温差腔对应， 第一密封隔板上开设通腔连通后一个变温盘的起 始温差腔和前一个变温盘的终端温差腔， 使所有变温盘上的所述温度叠加线路首尾串联连 续； 所述第二导热件连接最邻近冷凝盘的变温盘温差腔里端， 所述第三导热件连接最邻近 蒸发盘的变温盘温差腔外端； 冷凝盘与变温盘之间夹装有第二密封隔板密封阻隔冷凝腔和 温差腔， 蒸发盘与变温盘之间夹装有第三密封隔板密封阻隔蒸发腔和温差腔； 变温盘、 第一 密封隔板、 第二密封隔板、 第三。

7、密封隔板上都设置有通孔首尾相接形成所述的冷媒通道。 3.根据权利要求1或2所述的一种吸收低温热源热量的动力装置， 其特征在于： 每一个 所述的变温盘上并联设置有两条独立的所述温差叠加线路， 同一变温盘上两条温差叠加线 路的起始点和终点各自以变温盘中心线对称， 相应的， 所述的第二导热件和第三导热件分 别为两根。 4.根据权利要求3所述的一种吸收低温热源热量的动力装置， 其特征在于： 所述冷媒通 道的一端口部位于所述冷凝腔侧壁的底部， 该端口部离所述旋转温差机构的旋转中心线的 距离小于另一端口部离所述旋转中心线的距离， 首尾衔接形成所述冷媒通道的通孔都为斜 直孔。 5.根据权利要求4所述的一种吸。

8、收低温热源热量的动力装置， 其特征在于： 所述的冷媒 权利要求书 1/2 页 2 CN 111396163 A 2 通道为偶数条， 以所述旋转中心线为中心对称。 6.根据权利要求1、 4或5所述的一种吸收低温热源热量的动力装置， 其特征在于： 所述 动力转换机构包括沿所述容器壳体周向设置的多个导电线圈， 所述配合件为沿周向分布插 装于所述旋转温差机构的多个永磁铁。 7.根据权利要求6所述的一种吸收低温热源热量的动力装置， 其特征在于： 所述的蒸发 腔为环形凹槽。 8.根据权利要求4所述的一种吸收低温热源热量的动力装置， 其特征在于： 所述的第二 导热件包括连为一体的杆部和盘部， 盘部中心设置空。

9、腔， 盘部位于所述的冷凝腔中， 杆部与 所述变温盘温差腔里端连接。 9.根据权利要求1、 7或8所述的一种吸收低温热源热量的动力装置， 其特征在于： 所述 的第一导热件两端设置有锯齿面。 权利要求书 2/2 页 3 CN 111396163 A 3 一种吸收低温热源热量的动力装置 技术领域 0001 本发明属于能量收集利用技术领域， 尤其与一种吸收低温热源热量的动力装置有 关。 背景技术 0002 在现有的热力学理论中， 处于孤立系统中两物体通过热传递的方式最终能达到两 物体的等温平衡， 并且认为热量只能自发的从温度较高的物体向温度较低的物体传递， 而 不能自发的从温度较低的物体传递到温度较高。

10、的物体； 一般热能利用的过程就是将高温转 化为低温释放能量的过程， 为使温度较低的物体中所具有的热量能得到利用， 就需要借助 一定的技术手段将低温物体具有的热量吸收传递到温度较高的物体。 现有空调装置是一种 将低温热源热量传递到温度较高的物体的装置， 但是其热量传递过程需要消耗大量能量， 不适于作为一个能量转化收集利用装置。 发明内容 0003 本发明的目的旨在克服转化温度较低物体具有的热量为可利用能量时需要消耗 较多能量或更多能量的缺陷， 提供一种能实现吸收利用低温热源热量的动力装置。 0004 为此， 本发明采用以下技术方案： 一种吸收低温热源热量的动力装置， 其特征是， 所述的动力装置包。

11、括容器、 转动机构和动力转换机构， 容器由柱形壳体围成密闭内腔， 转动 机构包括转轴、 旋转温差机构和喷头。 0005 所述转轴轴向插装于所述旋转温差机构中心支撑旋转温差机构旋转， 转轴端部通 过轴承支撑安装于所述容器的壳体上， 转动机构容置于所述容器的密闭内腔中并具有转动 间隙。 所述动力转换机构设置于所述容器壳体外部， 所述转动机构上设置有与所述动力转 换机构形成驱动和被驱动对配关系的配合件。 在转动机构启动时， 所述动力转换机构为驱 动件， 通过与配合件的配合驱动转动机构启动旋转， 在转动机构能达到自主转动后， 动力转 换机构转成被动件， 构成向外输出动力的动力装置。 0006 旋转温差。

12、机构包括冷凝盘、 蒸发盘以及叠置于所述冷凝盘和蒸发盘之间的至少一 个变温盘， 变温盘上开设有沿圆周方向排列的多个径向的温差腔， 温差腔中充注有高分子 量的气态工质， 相邻两个温差腔之间开设有传导腔， 传导腔从温差腔靠近变温盘圆心的里 端贯通到温差腔靠近变温盘外周的外端， 传导腔中嵌置有第一导热件传导热量， 使前一个 温差腔的外端温度与后一个温差腔的里端温度趋近相同， 通过旋转产生离心力使气态工质 向温差腔的外端聚集， 使气态工质在温差腔里端变稀薄降温， 气态工质在温差腔外端压缩 升温， 使得温差腔里端和外端产生温差， 通过温差腔产生温差、 第一导热件的导热， 每一个 变温盘上沿圆周方向形成连续。

13、串联的温差叠加线路， 该温差叠加线路以作为起始温差腔的 第一个温差腔的里端作为起始点， 以作为终端温差腔的设定温差腔的外端作为终点。 0007 所述冷凝盘中心开设有轴向圆孔作为冷凝腔， 蒸发盘朝向变温盘的盘面上开设有 凹槽作为蒸发腔， 所述温差腔与冷凝腔、 蒸发腔之间都不连通， 冷凝腔与作为所述温度叠加 说明书 1/5 页 4 CN 111396163 A 4 线路起始点的温差腔里端之间连接有第二导热件实现冷凝腔的较低温度， 蒸发腔与作为所 述温度叠加线路终点的温差腔外端之间连接有第三导热件实现蒸发腔的较高温度， 所述冷 凝腔和蒸发腔通过穿过所述变温盘的冷媒通道连通； 所述蒸发腔底部开设有出气。

14、通孔， 出 气通孔中安装有所述的喷头， 喷头的喷射气流路径与蒸发盘的轴向和径向都不平行。 冷凝 腔、 蒸发腔和冷媒通道中充注有可汽液两态转换的冷媒， 冷凝腔由于温度较低使冷媒冷凝 为液态， 蒸发腔中温度较高使冷媒蒸发为汽态； 汽态冷媒膨胀从喷头中喷射出， 汽态冷媒喷 出后进入所述的转动间隙。 蒸发腔中冷媒减少， 通过所述冷媒通道向蒸发腔补充冷媒， 冷凝 腔中冷媒补充入冷媒通道中， 从而冷凝腔中的液态冷媒减少， 对所述转动间隙中的冷媒产 生吸力， 使转动间隙中的汽态冷媒进入冷凝腔， 冷凝转化为液态冷媒。 如此， 形成冷媒的蒸 发、 喷射、 冷凝的循环。 在汽态冷媒喷射过程中产生反作用力， 为转动。

15、机构的转动提供驱动 力， 转动机构变温盘的转动实现升温和降温的温差效应， 驱使冷媒蒸发、 喷射、 冷凝的循环， 在实现升温和降温的过程中吸收外界低温热源的热量达到能量补充。 0008 作为对上述技术方案的补充和完善， 本发明还包括下述技术特征。 0009 所述的冷凝盘和蒸发盘之间叠置有三个或三个以上的变温盘， 相邻两个变温盘之 间夹装有第一密封隔板对相邻两个变温盘的温差腔进行密封阻隔， 相邻两个变温盘之间后 一个变温盘的起始温差腔和前一个变温盘的终端温差腔对应， 第一密封隔板上开设通腔连 通后一个变温盘的起始温差腔和前一个变温盘的终端温差腔， 使所有变温盘上的所述温度 叠加线路首尾串联连续； 。

16、所述第二导热件连接最邻近冷凝盘的变温盘温差腔里端， 所述第 三导热件连接最邻近蒸发盘的变温盘温差腔外端； 冷凝盘与变温盘之间夹装有第二密封隔 板密封阻隔冷凝腔和温差腔， 蒸发盘与变温盘之间夹装有第三密封隔板密封阻隔蒸发腔和 温差腔； 变温盘、 第一密封隔板、 第二密封隔板、 第三密封隔板上都设置有通孔首尾相接形 成所述的冷媒通道。 0010 每一个所述的变温盘上并联设置有两条独立的所述温差叠加线路， 同一变温盘上 两条温差叠加线路的起始点和终点各自以变温盘中心线对称， 可以有更好的旋转动平衡， 相应的， 所述的第二导热件和第三导热件分别为两根。 0011 所述冷媒通道的一端口部位于所述冷凝腔侧。

17、壁的底部， 该端口部离所述旋转温差 机构的旋转中心线的距离小于另一端口部离所述旋转中心线的距离， 首尾衔接形成所述冷 媒通道的通孔都为斜直孔， 冷凝腔中的冷媒保证在旋转离心力作用下也能进入冷媒通道， 冷媒能更快速的通过冷媒通道。 0012 所述的冷媒通道为偶数条， 以所述旋转中心线为中心对称， 使转动机构有更好的 旋转动平衡。 0013 所述动力转换机构包括沿所述容器壳体周向设置的多个导电线圈， 所述配合件为 沿周向分布插装于所述旋转温差机构的多个永磁铁。 当动力转换机构为驱动件时导电线圈 通电构成电机定子， 插装有永磁铁的所述旋转温差机构构成电机转子实现转动机构旋转启 动， 启动转动后通过变。

18、温盘的升温、 降温作用实现冷媒的蒸发、 喷射、 冷凝循环， 在汽态冷媒 喷射过程中产生反作用力， 为转动机构的转动提供驱动力。 在动力机构的旋转达到一定速 度后， 可以停止向导电线圈供电， 并将导电线圈转变为发电机定子， 插装有永磁铁的所述旋 转温差机构转变为发电机转子。 0014 所述的蒸发腔为环形凹槽， 能有更好的旋转动平衡。 说明书 2/5 页 5 CN 111396163 A 5 0015 所述的第二导热件包括连为一体的杆部和盘部， 盘部中心设置空腔， 盘部位于所 述的冷凝腔中， 杆部与所述变温盘温差腔里端连接， 盘部设置连通空腔和所述冷媒通道的 通孔， 通过盘部增大与冷媒的接触面积，。

19、 起到更好的冷凝效果。 0016 所述的第一导热件两端设置有锯齿面， 增大第一导热件与所述气态工质的接触 面， 起到更好的导热效果。 0017 本发明可以达到以下有益效果： 通过动力转换机构的启动动力驱动和转动动力输 出， 转动机构形成冷媒的蒸发、 喷射、 冷凝的循环实现驱动转动机构的自主转动并在循环过 程中吸收外界低温热源热量补充转动能量， 形成从低温热源吸收热量转化为动力输出的过 程， 实现了有效利用低温环境热源的热量， 保证了能量用之不竭， 解决了能源资源的枯竭问 题和人类利用能源过程中产生的环保问题。 0018 附图说明： 图1是本发明的主视方向结构示意图。 0019 图2是本发明的俯。

20、视方向结构示意图。 0020 图3是安装有第一导热件的变温盘结构图。 0021 图4是图1的A-A剖视图。 0022 图5是图1的B-B剖视图。 0023 图6是图1的C-C剖视图。 0024 图7是图2的D-D剖视图。 0025 图8是图2的E-E剖视图。 0026 图9是图2的F-F剖视图。 具体实施方式 0027 下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述， 所描述的实施例只是对本 发明的说明和解释， 并不构成对本发明实施方式的唯一限定。 0028 如图1图9所示， 本发明包括容器1、 转动机构和动力转换机构2， 容器1由柱形壳 体围成密闭内腔， 转动机构包括转轴7、 旋转温差机构和。

21、喷头11。 转轴轴向插装于所述旋转 温差机构中心支撑旋转温差机构旋转， 转轴7的端部通过轴承支撑安装于容器1的壳体上， 转动机构容置于容器1的密闭内腔中并具有转动间隙。 动力转换机构2设置于容器1壳体的 外部。 所述转动机构上设置有与所述动力转换机构形成驱动和被驱动对配关系的配合件6。 0029 旋转温差机构包括冷凝盘12、 蒸发盘9以及叠置于冷凝盘12和蒸发盘9之间的三个 变温盘3， 变温盘3上开设有沿圆周方向排列的多个径向的温差腔31， 冷凝盘12中心开设有 轴向圆孔作为冷凝腔， 蒸发盘朝向变温盘的盘面上开设有环形凹槽作为蒸发腔91。 同一变 温盘的相邻两个温差腔之间开设有传导腔， 传导腔。

22、从温差腔靠近变温盘圆心的里端贯通到 温差腔靠近变温盘外周的外端， 传导腔中嵌置有第一导热件4传导热量， 使前一个温差腔的 外端温度与后一个温差腔的里端温度趋近相同。 第一导热件4两端设置有锯齿面。 温差腔中 充注有高分子量的气态工质， 通过旋转产生离心力使气态工质向温差腔的外端聚集， 使气 态工质在温差腔里端变稀薄降温， 气态工质在温差腔外端压缩升温， 使得温差腔里端和外 端产生温差， 通过温差腔产生温差、 第一导热件的导热， 每一个变温盘上沿圆周方向形成连 续串联的温差叠加线路， 该温差叠加线路的第一个温差腔作为起始温差腔311， 起始温差腔 说明书 3/5 页 6 CN 111396163。

23、 A 6 的里端作为起始点， 设定该温差叠加线路的最后一个温差腔为终端温差腔312， 终端温差腔 312的外端作为终点。 0030 相邻两个变温盘3之间夹装有第一密封隔板15对相邻两个变温盘的温差腔进行密 封阻隔， 相邻两个变温盘之间后一个变温盘的起始温差腔311和前一个变温盘的终端温差 腔312对应， 第一密封隔板15上开设通腔连通后一个变温盘的起始温差腔和前一个变温盘 的终端温差腔， 使所有变温盘上的所述温度叠加线路首尾串联连续。 冷凝盘12与变温盘3之 间夹装有第二密封隔板14密封阻隔冷凝腔和温差腔， 蒸发盘8与变温盘3之间夹装有第三密 封隔板13密封阻隔蒸发腔和温差腔。 冷凝腔与最靠近。

24、冷凝盘的变温盘3的起始温差腔311的 里端之间连接有第二导热件5， 通过第二导热件5传递低温实现冷凝腔的较低温度， 第二导 热件5包括连为一体的杆部和盘部， 盘部中心设置空腔， 盘部位于所述的冷凝腔中， 杆部穿 过第二密封隔板14插入变温盘3的起始温差腔311的里端。 蒸发腔91与最邻近蒸发盘的变温 盘的终端温差腔312的外端之间连接有第三导热件10， 通过第三导热件传递温度实现蒸发 腔的较高温度。 每一个所述的变温盘上并联设置有两条独立的所述温差叠加线路， 同一变 温盘上两条温差叠加线路的起始点和终点各自以变温盘中心线对称， 相应的， 所述的第二 导热件和第三导热件分别为两根。 0031 变。

25、温盘3、 第一密封隔板15、 第二密封隔板14、 第三密封隔板13通过中心开设轴孔 固定套装于转轴7。 变温盘3、 第一密封隔板15、 第二密封隔板14、 第三密封隔板13上都设置 有斜向直通孔首尾相接形成连通冷凝腔和蒸发腔的冷媒通道8。 冷媒通道的一端口部位于 所述冷凝腔侧壁的底部， 该端口部离所述旋转温差机构的旋转中心线的距离小于另一端口 部离所述旋转中心线的距离， 第二导热件5的盘部设置连通空腔和冷媒通道的通孔。 冷凝腔 中的冷媒保证在旋转离心力作用下能进入冷媒通道， 并能更快速的通过冷媒通道。 冷媒通 道为两条， 以所述旋转中心线为中心对称。 0032 蒸发腔91的底部开设有两个出气通。

26、孔92， 两个出气通孔92以蒸发盘中心线对称。 每个出气通孔中各安装有一个喷头11， 喷头的喷射气流路径与蒸发盘的轴向和径向都不平 行。 冷凝腔、 蒸发腔和冷媒通道中充注有可汽液两态转换的冷媒， 冷凝腔由于温度较低使冷 媒冷凝为液态， 蒸发腔中温度较高使冷媒蒸发为汽态； 汽态冷媒膨胀从喷头中喷射出， 汽态 冷媒喷出后进入所述的转动间隙。 蒸发腔中冷媒减少， 通过所述冷媒通道向蒸发腔补充冷 媒， 冷凝腔中冷媒补充入冷媒通道中， 从而冷凝腔中的液态冷媒减少， 对所述转动间隙中的 冷媒产生吸力， 使转动间隙中的汽态冷媒进入冷凝腔， 冷凝转化为液态冷媒。 如此， 形成冷 媒的蒸发、 喷射、 冷凝的循环。

27、。 在汽态冷媒喷射过程中产生反作用力， 为转动机构的转动提 供驱动力， 转动机构变温盘的转动实现升温和降温的温差效应， 为冷媒驱使冷媒蒸发、 喷 射、 冷凝的循环， 在实现升温和降温的过程中吸收外界低温热源的热量达到能量补充。 0033 冷凝盘12、 变温盘3、 第一密封隔板15、 第二密封隔板14、 第三密封隔板13和蒸发盘 9上设置对应的配合件安装孔， 配合件6为永磁铁， 配合件6固定穿装于配合件安装孔。 动力 转换机构2包括沿所述容器壳体周向设置的多个导电线圈。 当动力转换机构为驱动件时导 电线圈通电构成电机定子， 插装有永磁铁的所述旋转温差机构构成电机转子实现转动机构 旋转启动， 启动。

28、转动后通过变温盘的升温、 降温作用实现冷媒的蒸发、 喷射、 冷凝循环， 在汽 态冷媒喷射过程中产生反作用力， 为转动机构的转动提供驱动力。 在动力机构的旋转达到 一定速度后， 可以停止向导电线圈供电， 并将导电线圈转变为发电机定子， 插装有永磁铁的 说明书 4/5 页 7 CN 111396163 A 7 所述旋转温差机构转变为发电机转子， 动力转换机构转成被动件， 构成向外输出动力的动 力装置。 说明书 5/5 页 8 CN 111396163 A 8 图1 说明书附图 1/9 页 9 CN 111396163 A 9 图2 说明书附图 2/9 页 10 CN 111396163 A 10 图3 说明书附图 3/9 页 11 CN 111396163 A 11 图4 说明书附图 4/9 页 12 CN 111396163 A 12 图5 说明书附图 5/9 页 13 CN 111396163 A 13 图6 说明书附图 6/9 页 14 CN 111396163 A 14 图7 说明书附图 7/9 页 15 CN 111396163 A 15 图8 说明书附图 8/9 页 16 CN 111396163 A 16 图9 说明书附图 9/9 页 17 CN 111396163 A 17 。