一种液氮动力输出系统及混合动力冷链运输车的制作方法

本发明涉及低温冷能利用系统领域，具体而言，涉及一种液氮动力输出系统及混合动力冷链运输车。

背景技术：

现有运送货物的冷藏车，包括车体和冷藏厢体，车体多是采用燃油发动机驱动，在车体或者冷藏厢体上一般设置有制冷系统，而现有常用的制冷系统主要为燃油发动机驱动压缩机制冷，国内外也有部分使用液氮的制冷系统。燃油驱动压缩机制冷能耗高、且排放物为污染物。而通过液氮制冷系统对冷藏厢体内制冷，制冷后的氮气往往直接排空或者回收进某个回收箱内待下次使用。

在这个过程中液氮发挥的作用仅仅是对厢体内部进行制冷，液氮的作用未得到充分的发挥。

技术实现要素：

本发明提供了一种液氮动力输出系统及混合动力冷链运输车，旨在解决现有技术中液氮动力输出系统及混合动力冷链运输车存在的上述问题。

本发明是这样实现的：

一种液氮动力输出系统，用于冷藏运输车的冷藏及动力输出，其包括氮气冷却器、气动马达和用于储存液氮的液氮储罐；

所述液氮储罐的出口连接所述氮气冷却器的入口，所述氮气冷却器的出口连接所述气动马达；

所述氮气冷却器用于冷却所述冷藏运输车的车厢内部；

所述气动马达用于为所述冷藏运输车提供动力。

在本发明较佳的实施例中，所述液氮动力输出系统还包括介质换热器、介质加压泵和介质冷却器；

所述介质换热器包括用于液氮流通的液氮通道和用于循环介质流通的介质通道；

所述液氮通道连接于所述液氮储罐和所述氮气冷却器之间；

所述液氮储罐的出口连接所述液氮通道的入口，所述液氮通道的出口连接所述氮气冷却器的入口；

所述介质通道的出口连接所述介质加压泵的入口，所述介质加压泵的出口连接所述介质冷却器的入口，所述介质冷却器的出口连接所述介质通道的入口；

所述介质冷却器用于冷却所述冷藏运输车的车厢内部。

在本发明较佳的实施例中，所述液氮动力输出系统还包括用于发电的膨胀发电机组；

所述膨胀发电机组安装在所述介质冷却器与所述介质通道之间；

所述介质冷却器的出口连接所述膨胀发电机组的入口，所述膨胀发电机组的出口连接所述介质通道的入口。

在本发明较佳的实施例中，所述液氮储罐的出口处安装有阀门，所述阀门可控制所述液氮的输出速度。

一种混合动力冷链运输车，其包括运输车本体和上述的液氮动力输出系统；

所述运输车本体包括冷藏车厢，所述冷藏车厢内部形成物资冷却空间；

所述介质冷却器和所述氮气冷却器安装在所述物资冷却空间内。

在本发明较佳的实施例中，所述运输车本体还包括用于传输汽车动能的传动组件；

所述气动马达连接所述传动组件。

在本发明较佳的实施例中，所述运输车本体上设置有蓄电池，所述膨胀发电机组发出的电力可储藏在所述蓄电池内。

在本发明较佳的实施例中，所述冷藏车厢的内壁设置有保温层。

在本发明较佳的实施例中，所述混合动力冷链运输车还包括低温区，所述物资冷却空间内设置有隔温材料板，所述隔温材料板与所述冷藏车厢的内壁形成低温区的低温区壁。

在本发明较佳的实施例中，所述物资冷却空间还通过所述隔温材料板分隔出冷藏区，所述低温区壁上设置有开口连通所述低温区与所述冷藏区。

本发明的有益效果是：本发明通过上述设计得到的一种液氮动力输出系统及混合动力冷链运输车，使用时，这种液氮动力输出系统可以通过介质冷却器和氮气冷却器对外界制冷的同时，对车辆输出动力。同时通过膨胀发电机组可以进行发电，发出的电力可以直接用于汽车上的设备，也可以进行存储用于应急处理。通过氮气冷却器130和介质冷却器170延长制冷流程，可以充分利用液氮的低温。而两条冷却线的设置也使得动力输出和电力输出互不干扰。通过调整阀门的开度即可控制制冷的速度和温度，十分便捷。这种液氮动力输出系统进行动力输出和电力输出后排出的废弃物为氮气，不对大气造成任何污染，符合可持续发展的要求。这种混合动力冷链运输车将液氮储罐设置在冷藏车厢下方，可以降低混合动力冷链运输车的重心，从而提高冷链运输车的稳定性。通过设置低温区，可以为特殊物资提供更低的区域，满足特殊物资的保存需求。结合热力学第一、第二定律，从能量守恒角度分析，在整个系统中，冷量只是直接或间接转移而未发生增减，但系统获得的电能和动能是由制冷而吸收的物资冷却空间的热能产生的，制冷的同时利用环境热能做功，达到了节能、环保的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施例一提供的液氮动力输出系统的结构示意图；

图2是本发明实施例二提供的混合动力冷链运输车的结构示意图；

图3是图2中III-III向的剖视图；

图4是图2中IV-IV向的剖视图；

图5是图2中V-V向的剖视图。

图标：100-液氮动力输出系统；110-液氮储罐；120-介质换热器；130-氮气冷却器；140-气动马达；111-阀门；123-介质通道；121-液氮通道；150-氮气回流管；160-介质加压泵；170-介质冷却器；180-膨胀发电机组；181-膨胀机；183-发电机；10-混合动力冷链运输车；200-运输车本体；210-冷藏车厢；230-物资冷却空间；211-保温层；250-传动组件；270-隔温材料板；290-低温区；291-搁置台；271-换气扇；273-换气孔；220-蓄电池。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例一。

本实施例提供了一种液氮动力输出系统100，用于冷藏运输车的冷藏及动力输出，请参阅图1，这种液氮动力输出系统100包括液氮储罐110、介质换热器120、氮气冷却器130和气动马达140。

液氮储罐110内容置有液氮，在液氮储罐110的出口处设置有阀门111，通过阀门111可以控制液氮储罐110内液氮的输出速度。

介质换热器120包括介质通道123和液氮通道121。介质通道123和液氮通道121通过导热性质良好的材料制成，介质通道123内的循环介质可与液氮通道121内的液氮在短暂的时间内完成换热。

液氮储罐110的出口连接液氮通道121的入口。液氮通过液氮储罐110的出口处经过阀门111，控制一定的输出流量流到液氮通道121内。

液氮通道121的出口连接氮气冷却器130的入口。液氮经过液氮通道121的时候已经吸收一定的热量，由液氮转化成了低温高压的氮气，低温高压的氮气通过氮气冷却器130时，通过氮气冷却器130与外界换热，对相对高温的运输车车厢内形成制冷的作用。

氮气冷却器130的出口连接气动马达140的入口，在本实施例中采用活塞式气动马达140，通过活塞式气动马达140能提供较大的扭矩从而推动大重量的车体行进。低温高压的氮气通过氮气冷却器130后，再次从外界吸收热量，形成高压的氮气，高压氮气对气动马达140做功，而气动马达140可以对外界提供动能。

气动马达140的出口连接氮气回流管150的入口，对气动马达140做功后的氮气仍然会具有相对较低的温度，为了充分利用余温，氮气通过氮气回流管150再次对外界制冷。

氮气回流管150的出口连通大气，经过了氮气回流管150的氮气排空。

这种液氮动力输出系统100还包括介质加压泵160、介质冷却器170和膨胀发电机组180。

在介质通道123内设置有循环介质，在本实施例中循环介质为甲烷。

介质通道123的出口连接介质加压泵160的入口。甲烷通过的介质通道123与液氮通道121内的液氮交换热量，由于甲烷的大量热量被液氮吸收，气态的甲烷形成低温的液态甲烷，液态甲烷由于体积急剧缩小，通过介质加压泵160的增压再输送往下一设备。

介质加压泵160的出口连接介质换热器120的入口。通过介质加压泵160加压的液态甲烷，进入介质换热器120后与相对高温的运输车车厢内进行换热，从而形成高压的气态甲烷或者气液混合态的甲烷。

膨胀发电机组180包括膨胀机181和发电机183。

介质冷却器170的出口连接膨胀机181的入口。通过了介质冷却器170的高压气态甲烷进入膨胀机181，对膨胀机181做功，而膨胀机181连接发电机183，高压气态甲烷对膨胀机181做功后推动发电机183发电。

膨胀机181的出口连接介质通道123的入口。对膨胀机181做功后的甲烷具有相对较高的能量，需要再次将能量释放后，才能再次起到对外界制冷的作用。甲烷再次来到介质通道123，同液氮通道121内的液氮再次进行换热，从而获得相对较低的温度，以及再次形成液态的甲烷。

在这里介质换热器120、介质加压泵160、介质冷却器170和膨胀发电机组180共同形成一个朗肯循环。

在本实施例中，气动马达140不仅可以为活塞式气动马达140，也可以为叶片式气动马达140、紧凑叶片式气动马达140、紧凑活塞式气动马达140，只要能通过氮气冷却器130输送来的高压氮气对气动马达140做功从而推动汽车行进即可。循环介质不仅可以为甲烷，也可以为其他纯净物或者混合物，只要通过介质换热器120后能发生气液转变，且在液态下能够具有较佳的流动性能即可。

通过本发明提供的液氮动力输出系统100，可以通过介质冷却器170和氮气冷却器130对外界制冷的同时，对车辆输出动力。同时通过膨胀发电机组180可以进行发电，发出的电力可以直接用于汽车上的设备，也可以进行存储用于应急处理。通过氮气冷却器130和介质冷却器170延长制冷流程，可以充分利用液氮的低温。而两条冷却线的设置也使得动力输出和电力输出互不干扰。通过调整阀门111的开度即可控制制冷的速度和温度，十分便捷。这种液氮动力输出系统100进行动力输出和电力输出后排出的废弃物为氮气，不对大气造成任何污染，符合可持续发展的要求。

实施例二。

提供了一种混合动力冷链运输车10，请参阅图2，这种混合动力冷链运输车10包括运输车本体200和实施例一中的液氮动力输出系统100。

运输车本体200包括冷藏车厢210，冷藏车厢210内部形成物资冷却空间230。

冷藏车厢210的内壁设置有保温层211，通过保温层211可隔绝保温层211与外界的温度，防止外界的热量进入物资冷却空间230。

液氮储罐110安装在冷藏车厢210的下方，通过将较大重量的液氮储罐110安装在冷藏车厢210下方，可以降低混合动力冷链运输车10的重心，从而提高冷链运输车的稳定性。

介质冷却器170和氮气冷却器130安装在物资冷却空间230的上部，其中介质冷却器170安装在靠近车头的位置，氮气冷却器130安装在靠近车尾的位置。

介质换热器120、介质加压泵160、膨胀发电机组180安装在运输车本体200的上方，通过设置在物资冷却空间230的外部可防止这些可能发热的设备影响物资冷却空间230的制冷效果。

运输车本体200还设置有用于传输汽车动能的传动组件250，气动马达140连接传动组件250，传送组件为混合动力冷链运输车10输出动力，推动混合动力冷链运输车10行进。

氮气回流管150设置在物资冷却空间230的底部，通过氮气回流管150中的低温氮气再次对物资冷却空间230进行制冷。而氮气回流管150的出口设置在物资冷却空间230外，再次制冷后的氮气通过氮气回流管150的出口排空。

如图2、图3和图4所示，在物资冷却空间230内还水平设置有隔温材料板270，通过隔温材料板270可以将物资冷却空间230分隔成上下两层，其中上层为低温区290。在低温区290内设置有网状的搁置台291，将搁置台291设置成网状，不影响整个低温区290内的气体流通。由于氮气冷却器130和介质冷却器170安装在低温区290内，因此低温区290比物资冷却空间230下层区域具有更低的温度，可以放置一些具有低温要求较高的物资，从而确保物资安全。

如图3、图4和图5所示，在隔温材料板270上靠近车头的一边设置有换气扇271，通过换气扇271可将低温区290内的冷气扇往物资冷却空间230下层，从而保证物资冷却空间230下层的温度，在隔温材料靠近车尾的一边设置有换气孔273，通过换气孔273可以平衡低温区290与物资冷却空间230下层的气压，防止换气扇271工作带来的压力差，保证换气扇271的换气工作。

通过对换气扇271的功率设置可以调整上下层的温度差，也可以调控物资冷却空间230下层的具体温度。

在本实施例中，介质换热器120、介质加压泵160、膨胀发电机组180不仅可以安装在运输车本体200的上方，也可以安装在车厢的前方或者侧面，甚至下方，只要不影响物资冷却空间230的制冷效果和混合动力冷链运输车10的整体平衡即可。低温区290不仅可以设置在物资冷却空间230的上层，也可以设置在物资冷却空间230的其他区域，根据介质冷却器170和氮气冷却器130的具体位置可以进行调整。低温区290与物资冷却空间230其他区域的换气不仅可以通过换气扇271实现，也可以通过其他鼓风设备实现，只要能够实现低温区290与物资冷却空间230其他区域的气流连通即可。低温区290的隔温材料板270不仅可以固定在冷藏车厢210内壁，也可以设置成可活动的、可拆卸的隔温材料板270。

通过本发明提供的混合动力冷链运输车10，可以通过介质冷却器170和氮气冷却器130对外界制冷的同时，对车辆输出动力。同时通过膨胀发电机组180可以进行发电，发出的电力可以直接用于汽车上的设备，也可以进行存储用于应急处理。通过氮气冷却器130和介质冷却器170延长制冷流程，可以充分利用液氮的低温。而两条冷却线的设置也使得动力输出和电力输出互不干扰。通过调整阀门111的开度即可控制制冷的速度和温度，十分便捷。这种液氮动力输出系统100进行动力输出和电力输出后排出的废弃物为氮气，不对大气造成任何污染，符合可持续发展的要求。将液氮储罐110设置在冷藏车厢210下方，可以降低混合动力冷链运输车10的重心，从而提高冷链运输车的稳定性。通过设置低温区290，可以为特殊物资提供更低的区域，满足特殊物资的保存需求。结合热力学第一、第二定律，从能量守恒角度分析，在整个系统中，冷量只是直接或间接转移而未发生增减，但系统获得的电能和动能是由制冷而吸收的物资冷却空间230的热能产生的，制冷的同时利用环境热能做功，达到了节能、环保的效果。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。