[發明專利]內燃機排氣余熱制冷裝置

無效

• 申請號: 200710094704.X
• 申請日: 2007-12-31
• 公開（公告）號: CN101476797A
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發明（設計）人: 施國梁
• 申請（專利權）人: 施中天
• 主分類號: F25B27/02
• 分類號: F25B27/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明涉及內燃機排氣余熱制冷裝置。

背景技術

內燃機排氣所含的能量約占燃料能量的30～40％，與內燃機的輸出功率相當。對這部分能量還有很大的利用空間。在熱工裝置中，蒸汽發生器利用第一熱源使工質氣化產生高壓；冷凝室利用第二熱源使做功后的乏汽冷凝并提供低壓；換能器件利用壓力差做功或者制冷；給液器件將匯集于集液室的冷凝工質泵送到蒸汽發生器進入下一輪汽化、做功和冷凝熱工循環。給液器件的效率通常比較低，將工質液體從低氣壓的集液室泵送進高氣壓的蒸汽發生器要消耗不少能量。特別是小型的太陽能或余熱利用熱工裝置，本來效率就低，給液器件還要占去相當一部分。

發明內容

本發明的目的是要提供內燃機排氣余熱制冷裝置。

本發明解決其技術問題所采取的技術方案是：用內燃機排氣管與排氣管低熱阻連接或者一體化制作的蒸汽發生器和熱能制冷裝置組成一個內燃機排氣余熱制冷裝置。

眾所周知：要降低熱能制冷裝置的蒸汽發生器和內燃機排氣管之間的熱阻，最有效的方法是將熱工裝置的蒸汽發生器和排氣管一體化制作。又因為傳熱能力與傳熱面積成正比，要進一步降低熱阻可采用增加傳熱面積的方法。除了簡單增加排氣管或蒸汽發生器的直徑和長度外，其它增加傳熱面積的方法還包括：方法一、采用具有一維或兩維凹凸表面的蒸汽發生器；方法二、將余熱制冷裝置的蒸汽發生器伸入排氣管道內包括單獨的內置式換熱，或者同時采用排氣管壁換熱+內置式換熱兩種方式。上述方法一和方法二也可以結合使用。

在上述方案基礎上，再采用蒸汽發生器、噴射器、一個或多個與蒸汽發生器可控連通的中間倉和冷凝室組成一個噴射制冷裝置。對制冷裝置可通過容器壁傳熱。對于工質輸送裝置則可采用一個與中間倉輪流接通集液室和蒸汽發生器，讓工質從集液室流到中間倉再流到蒸汽發生器。如工質不能自流，采用高位液倉與集液室連通并與中間倉可控連通；高位液倉通過抽液管與冷凝室底部集液室連通；再用噴射器通過負壓管向高位液倉提供負壓將集液室內的工質吸入高位液倉；或者將高位液倉的頂部與一個冷源低熱阻連接，利用冷源在高位液倉頂部形成的低蒸汽壓將集液室內的工質吸入高位液倉；或在冷凝室下方設置集液室并使冷凝室集液室可控連通，再在集液室的頂部設置一個換熱界面，通過換熱界面對集液室頂部加熱形成高蒸汽壓將工質壓入高位液倉，再令中間倉輪流接通高位液倉和蒸汽發生器，讓工質從高位液倉流到中間倉再流到蒸汽發生器。

本發明的有益效果包括：通過采用無源泵送器件，不再用有可能引起泄漏的電動泵送器件、殼體無接縫為熱工裝置長期保持真空度保持高效工作創造了條件，使利用內燃機尾氣余熱工作的小型或微型熱工裝置的設備不但投資大幅度降低，工作效率、有效輸出和可靠性提高，并具有推廣應用所需要的經濟性和可操作性。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是本發明內燃機排氣余熱制冷裝置實施例的結構示意圖。

圖中1.蒸汽發生器，2.噴射器，3.冷凝室，4.封閉殼體，5.蒸發室，6.中間倉，7.負壓管，8.真空隔熱層，9.換熱器，10.出倉閥，11.進倉閥，12.液面閥。

具體實施方式

在圖1中，與內置催化材料的內燃機排氣管一體化制造的蒸汽發生器1、噴射器2、與夾套冷凝室3一體制造的封閉殼體4、兼作高位液倉的蒸發室5和中間倉6一起組成一個臥式內燃機排氣余熱制冷裝置。噴射器2的負壓管7向兩邊與冷凝室3連通。蒸汽發生器1被置于封閉殼體4之中；冷凝室3和蒸汽發生器1之間含有真空隔熱層8。真空隔熱層8有助于減少蒸汽發生器1的熱損和輸出更多冷量。蒸汽發生器1除了和內燃機排氣管一體化制作外，也可采用其它的低熱阻連接方式。

圖1所示實施例的工作原理為：尾氣熱能使蒸汽發生器1工質氣化，蒸汽使噴射器2的負壓管7內形成負壓。從噴射器2噴出的乏汽進入冷凝室3凝結匯集于冷凝室3底部集液室。冷凝室3內的工質被負壓吸入蒸發室5并汽化溫度下降，冷量通過換熱器9輸出。圖1所示實施例的補液過程為：通過控制系統令出倉閥10關閉、進倉閥11打開，蒸發室5內的工質進入中間倉6。隨著中間倉6內液位升高，關閉進倉閥11同時出倉閥10和蒸發室5內的液面閥12打開。出倉閥10打開使蒸汽發生器1內的蒸汽進入中間倉6并使中間倉6內溫度升高，同時中間倉6內的工質進入蒸汽發生器1。蒸發室5內的液面閥12打開則使冷凝室3內的工質進入蒸發室5。由此，進入下一輪的補液循環。

蒸發室5兼作高位容器會造成一些能量損失，需要時可分開或采取隔熱措施。

轎車使用的制冷空調平均約占發動機功率的15％。利用本發明制造內燃機排氣余熱制冷裝置，以每年使用制冷空調400小時計可節油240升。對于出租車一個夏季有可能節油1100升。而這個制冷空調僅僅利用了排氣20％的能量。所有這一切，基本不影響轎車的動力性能。