[发明专利]利用空气热能输出动力、制冷、淡水的冷态发动机

权利要求书

1.一种利用空气热能输出动力、制冷和淡水的冷态发动机或装置由汽化器、高压膨胀机、高压工质泵、空气换热器、循环泵、发电机、管、阀仪表相互连通可运作组成，用单原子或双原子气体做工质，根据深冷工质热力-制冷循环和无霜两级换热循环工作原理，需一次性加注深冷液体或高压气体做工质和启动动力，深冷工质液体吸收空气热能汽化膨胀为高压蒸汽，进入膨胀机推动活塞轮转动，经历绝热膨胀过程，输出机械功和深冷冷量，空气换热器输出制冷，冷凝水和干空气。

2.如权利要求1所述的冷态发动机，其中，深冷工质热力-制冷循环又称第一级循环由汽化器，高压膨胀机，高压工质泵3个主件和管，阀，仪表等辅件相互连接可操作组成。

3.如权利要求1或2所述的冷态发动机，其中，深冷工质热力–制冷循环又称第一级循环由3个相连的热力过程组成；即汽化器的定压吸热过程、膨胀机的绝热膨胀过程和工质泵的等熵压缩过程。

4.如权利要求1或2所述的冷态发动机，其中，至少用一个汽化器来产生高压蒸汽，并将其安装在高压工质泵和高压膨胀机之间，汽化器壳侧流高压工质，管侧流低压传热液。

5.如权利要求1或2所述的冷态发动机，其中，在汽化器和高压工质泵之间至少要安装一个膨胀机，其功能是输出机械功和深冷冷量。

6.如权利要求1或2所述的冷态发动机，其中，在膨胀机和汽化器之间至少要安装一个高压工质泵来将膨胀机出口的工质升压，泵回汽化器。

7.如权利要求1或2所述的冷态发动机，其中，在汽化器和膨胀机之间连通安装一个储罐来增大容积和过热蒸汽。

8.如权利要求1所述的冷态发动机，其中，用单原子气体(如氮气，氦气)或其混合物(如空气)或双原子气体(如二氧化碳)做工质。

9.如权利要求1或2所述的冷态发动机，其中，需一次性加注深冷液体或高压气体做工质和启动动力。

10.如权利要求1或2所述的冷态发动机，其中，采用工质气–液相变循环技术。

11.如权利要求10所述的冷态发动机，其中，循环的工质初压参数(P1)要根据气态工质的液化温度(T2)来设定，并采用大膨胀比(P1：P2＝120–150)。

12.如权利要求1至11中任一所述的冷态发动机，其中，采用由第一级循环和第二级循环组成的无霜两级换热循环技术，第一级循环由汽化器、膨胀机、工质泵组成，第二级循环由汽化器、空气换热器、循环泵组成。

13.如权利要求12所述的冷态发动机，其中，第一级循环和第二级循环通过汽化器偶联组成。

14.如权利要求12或13所述的冷态发动机，其中，用水或低冰点防冻液做传热液。

15.如权利要求14所述的冷态发动机，其中，空气换热器的工作温度通过调节第二循环中传热液的循环流量来达到。

16.如前述权利要求中任一项所述的冷态发动机，其中，膨胀机、工质泵及其连接管的外表面都包覆绝热层，以降低传热。

17.如前述权利要求中任一项所述的冷态发动机，其中，高压膨胀机输出的机械功可直接用作车，船，飞行器和多种机械的动力，还可进一步转化为电能，热能利用。

18.如权利要求17所述的冷态发动机，其中，该膨胀机是一款高压膨胀机，其输出的机械功，因为耗散效应，功将变为废热释放到大气中，而大气热能又能被本发明吸收利用，因此形成热能循环利用方法。

19.如前述权利要求中任一项所述的冷态发动机，其中，可用作钢铁厂、水泥厂等工业耗能大户的供能装置，并且是采用闭式热能循环利用方法。

20.如前述权利要求中任一项所述的冷态发动机，其中，高压膨胀机输出的深冷冷量(-196℃～-210℃)，采用相应的换热技术和装置可以实现深冷冷量的分级利用(空调，20–25℃，冰箱，4～-80℃，材料深冷处理，-120℃～-160℃，空气液化，-196℃～-210℃)，因此可制成多种制冷设备。