[发明专利]综合冷冻和机械压缩的火星大气增压收集装置及其方法

权利要求书

1.一种综合冷冻和机械压缩的火星大气增压收集装置，其特征是：由入口过滤器(1)、空气压缩机(2)、进气阀(3)、制冷机(5)、冷冻室(6)、叶片式热交换器(4)、出气阀(7)、排气阀(8)和气管组成；

所述入口过滤器(1)通过气管连接空气压缩机(2)的进气口端，空气压缩机(2)的出气口端通过气管连接进气阀(3)的进气口端，进气阀(3)的出气口端通过气管连接冷冻室(6)的进气口端，所述冷冻室(6)内部设有叶片式热交换器(4)，并且所述冷冻室(6)通过叶片式热交换器(4)连接制冷机(5)，所述制冷机(5)设置在所述冷冻室(6)的上方；冷冻室(6)的出气口端通过气管连接出气阀(7)的进气口端，出气阀(7)的出气口端连接处理系统，在用于所述连接冷冻室(6)的出气口和出气阀(7)的进气口端连接的气管中心点位置设有垂直气管，并通过垂直气管连接排气阀(8)的进气口端。

2.根据权利要求1所述的一种综合冷冻和机械压缩的火星大气增压收集装置，其特征是：所述入口过滤器(1)为网格状过滤纱。

3.一种如权利要求1所述综合冷冻和机械压缩的火星大气增压收集装置的收集方法，其特征是：包括如下步骤：

步骤一：当探测器上的温度传感器测得火星环境温度低于-50到-70摄氏度时，进入冷冻周期，进气阀(3)和排气阀(8)打开，出气阀(7)关闭，空气压缩机(2)、叶片式热交换器(4)和制冷机(5)开始工作，火星大气通过入口过滤器(1)进入，过滤火星大气中的沙尘颗粒；

步骤二：所述过滤后的火星大气通过入口过滤器(1)连接空气压缩机(2)的进气口端的气管进入空气压缩机(2)，空气压缩机(2)对过滤后的火星大气进行压缩；

步骤三：所述压缩后的火星大气通过空气压缩机(2)的出气口端进入打开的进气阀(3)，经过进气阀(3)和冷冻室(6)连接的气管进入冷冻室(6)；

步骤四:所述制冷机(5)对压缩后的火星大气中的二氧化碳进行降温冷凝到叶片式交换器(4)，待二氧化碳凝固为固体后收集到冷冻室(6)内，未被收集的二氧化碳和稀有气体Ar、N₂通过打开的排气阀(8)排出；

步骤五：当冷冻室(6)内收集一定质量固体二氧化碳后，进入解冻周期，进气阀(3)、排气阀(8)关闭和出气阀(7)打开，空气压缩机(2)和制冷机(5)停止工作；

步骤六：随着火星环境温度回复，冷冻室(6)内温度升温至-100摄氏度，冷冻室(6)内固体二氧化碳升华为气体二氧化碳，待到冷冻室(6)内增压至0.1Mpa后，出气阀(7)打开，高压的二氧化碳气体通过冷冻室(6)的出气口和出气阀(7)的进气口端的连接气管在经由出气阀(7)进入处理系统。

4.根据权利要求3所述收集方法，其特征是：步骤四中所述制冷机(5)对火星大气中的二氧化碳降温至-100到-80摄氏度。

5.根据权利要求3所述收集方法，其特征是：所述空气压缩机(2)所需功率为10-14W,制冷机(5)所需功率为5W。