带涡流管的运载工具的制作方法

本发明涉及压缩气体及热电转换技术领域。

背景技术：

涡流管优点众多，如可瞬时同步制冷及制热、高度可靠、环境友好、低成本、体积小、重量轻、免维护、温差大（-46~+127℃）、不用电、无化学物质、无旋转部件、抗腐蚀、抗氧化、抗高温等。但其现有应用主要集中在机械加工中的刀具及工件的冷却、实验室干燥气体等领域，应用范围过小，好的产品及技术未能为社会创造更多的价值。涡流管需要压缩气源才能工作，在运载工具上还没有得到应用。

公告号为CN 101676533 B的中国专利文献公开了一种废气能空压机，公告号为CN103061818B的中国专利文献、公告号为US4478304的美国专利文献公开了以压缩空气为动力的发动机，使运载工具上有了压缩气源，公布号为CN106438209A的中国专利文献公开了利用运载工具的风阻驱动装置，也可用于 制备压缩气体。

现有的车载空调离不开制冷剂，对环境有负面影响。

技术实现要素：

本发明目的为了克服现有运载工具中空调存在的环境污染、成本高、可靠性低等问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种带涡流管的运载工具，用于在运载工具上同时制备冷、热气流，其特征是，包括压缩气源及涡流管，压缩气源的出气端通过耐压管道与涡流管的进气端连接。

进一步地，耐压管道上安装有一个以上的流量调节阀、及/或止回阀、及/或压力调节阀用于控制压缩气体的流量或压力。

进一步地，所述压缩气源，数量为一个以上，压缩气体种类包括空气、氧气及氮气。

进一步地，所述涡流管，数量为一个以上。

进一步地，所述压缩气源经过处理，包括除湿、及/或除油、及/或过滤有机物、及/或除尘处理，如过滤可吸入颗粒物PM2.5。

进一步地，涡流管的温度调节阀为电动调节阀。

压缩气源与涡流管连接的基本原理，参考图1：压缩气源101通过耐压管道102与涡流管103的进气端104连接，耐压管道102上装有减压阀105和流量阀106，涡流管103的温度调节阀107为电动调节，涡流管冷端108与冷气流管道109连接，涡流管热端110与热气流管道111连接，其中冷气流管道109及热气流管道111均被覆保温层；在压缩气源101向涡流管103供应压缩气体后，管道内压缩气体沿方向112进入涡流管103，在涡流管冷端108喷射冷气流沿方向113经冷气流管道109流向其他指定位置，同时在涡流管热端110喷射热气流沿方向114经热气流管道111流向其他指定位置。

进一步地，通过冷气流管道、及/或热气流管道将冷气流、及/或热气流引至运载工具的预设位置，用途如下：

用于调节运载工具内部空间的温度：可将冷气流或热气流直接送出的方式调节温度；也可以将冷气流或热气流经空调内的盘管，对盘管降温或加热，再像传统空调一样用风扇吹降温或加热后的盘管，得到冷风或热风；

或用于提供冷、热气流，如提供清洁空气用于改善运载工具内部空气质量，或提供氧气用于提高运载工具内部的氧气浓度，或提供氮气用于对运输的新鲜食材等货物保鲜；

或用于调节运载工具的零部件的温度，如可将冷气流引至制动系统附近，在制动时带开控制阀，用冷气流对制动系统降温、提高制动效能；或将冷气流引至轮胎附近对轮胎降温，防止爆胎，提高安全性；

或用于对运载工具内局部空间内的物品降温或加热，如对饮料降温，食物加热。

进一步地，在压缩氮气、或冷热氮气流的管道的指定位置安装有一个以上的消防用阀门，在发生火情时对外喷射压缩氮气或冷热氮气流，用于灭火，提高运载工具的安全性。

进一步地，在耐压管道或冷热气流的管道上安装有一个以上的气动快速接口，用于连接气动工具：如可连接气动扳手提高运载工具的自维护能力；或连接轮胎充气枪，对轮胎充气尤其是充入氮气，以提高运载工具安全性；或连接吹尘枪，如连接热气流对运载工具进行除冰除雪等操作。

进一步地，在指定位置安装有一个以上的热电转换模块，并通过冷气流管道、及/或热气流管道将冷气流、及/或热气流引至热电转换模块，利用冷气流、热气流及环境温度三者中任意二个的温差发电；包括如下三种方式：

其一，利用冷气流作为冷源、热气流作为热源：即利用冷气流对热电转换模块的冷面降温，利用热气流对热电转换模块的热面升温；

其二，利用冷气流作为冷源、周围环境作为热源：即利用冷气流对热电转换模块的冷面降温，利用热交换器在热电转换模块的热面与周围环境间进行热交换，使热面与环境保持基本相同的温度；

其三，利用周围环境作为冷源、热气流作为热源：即利用热交换器在热电转换模块的冷面与周围环境进行热交换，使冷面与环境保持基本相同的温度，利用热气流对热电转换模块的热面升温；

进一步地，所述冷、热气流管道均被覆隔热层；

进一步地，所述热交换器为无源高效热交换器，如大型散热片、热管等。

进一步地，所述利用冷热气流温差发电的原理图，参考图2：压缩气源201通过耐压管道202与涡流管203的进气端204连接，涡流管冷端205与冷气流管道206连接，涡流管热端207通过热气流管道208与热电转换系统209的热风盘管210进气端连接，热风盘管210出气端与余热气流管道211连接；

热电转换系统209主要由热电转换模块212、热源和冷源组成，此处热源为内部流动热气流的热风盘管210，热风盘管210被覆隔热层213，此处冷源为散热器214，与周围环境进行热交换，热电转换模块212通过绝缘导热层215分别与热风盘管210和散热器214之间进行热交换；

整个系统工作时，压缩气源201沿方向216向涡流管203提供压缩气体，涡流管冷端205沿方向217通过冷气流管道206向外界提供冷气流，如用于机械加工设备的刀具散热；涡流管热端207沿方向218向热风盘管210提供热气流，从而对热电转换模块的热面（此图中热电模块的下面为热面）加热，热气流流经热风盘管210后变为余热气流，沿方向219通过余热气流管道211流出，此余热气流仍带有压力，可另行使用如连接吹尘枪等；热电模块212的冷面（此图中热电模块的上面为冷面）通过散热器214与周围环境进行热交换，进而在热电模块212的冷热面之间产生温差，最终在热电模块212的供电输出端220、221产生电压对外供电，从而完成利用热电转换模块和涡流管的废弃热气流发电。

本发明公开的带涡流管的运载工具，用于温度调节时：环境友好、可靠性高，成本低，体积小、重量轻；提供清洁空气、氧气或氮气等，可有效改善运载工具内的空气质量，提供的冷热气流可增加运载工具的使用便利性、安全性，并可用来发电，节约能源。

本发明若与公布号为CN106438209A的发明申请配合使用，利用其运载工具的风阻驱动装置制备压缩气体，进而对空气分离同步制备压缩氧气与氮气，可利用免费的风能在线制备压缩气体，节省更多能源。

附图说明

图1是压缩气源与涡流管连接的基本原理图；

图2是利用利用冷热气流温差发电的原理图；

图3a是涡流管空调及发电系统的连接示意图；

图3b是利用涡流管间接制冷及发电示意图；

图3c是向空调出风口直接提供清洁冷空气示意图；

图3d是利用涡流管间接制热及发电示意图；

图3e是向货舱直接提供清洁冷氮气示意图。

具体实施方式

下面根据附图以及具体的实施例对本发明作进一步说明。应理解，这些附图及实施例仅出于说明本发明的目的，而不用来限制本发明的范围。本领域内的技术人员可根据本发明所述的原理并通过适当的变换和替代实现更多的功能或拓展本发明的应用范围。

实施例1：带涡流管的运载工具的实施例，参考图3a-e。

涡流管空调及发电系统的连接示意图，参考图3a：

压缩气源301通过耐压管道302将压缩气体经过除水装置303、除油装置304及空气过滤装置305存入储气罐306；再通过耐压管道302与涡流管307的进气端308连接，中间经过减压阀309、消防闭式喷头310、三通311及流量阀312，其中三通311连接了气动快速接口313；高压气体沿方向314流动；

涡流管307的温度调节阀315为电动调节；涡流管冷端316经过三通阀317分别与空调盘管318和热电转换系统319的盘管320连接，中间经过消防闭式喷头321、三通阀322、三通323与流量阀324，其中三通323连接了气动快速接口325，冷气流沿方向326在冷气流管道327内流动；

涡流管热端328经过三通阀329分别与空调盘管318和热电转换系统319的盘管320连接，中间经过消防闭式喷头330、三通阀331、三通332与流量阀333，其中三通332连接了气动快速接口334，热气流沿方向335在热气流管道336内流动；

冷热气流管道327及336及其他冷热气流流经的裸露管道均被覆隔热层（各盘管除外）；

空调盘管318外被覆隔热层337，空调盘管318与发电系统盘管338连接；

热电转换系统319主要由热电转换模块339、盘管320和338（冷、热源）、绝缘导热层340组成，接线柱341和342对外供电；盘管320及338的外面均被覆隔热层343；流经盘管320的气流沿方向344经管道345排出或再利用，流经盘管338的气流沿方向346经管道347排出或再利用。

利用涡流管间接制冷及发电示意图，参考图3b：

夏季，压缩气源301经除水、除油、滤尘处理后经储气罐306向涡流管307输送7bar、温度为35℃的清洁压缩空气；控制三通阀317动作、三通阀322、329及331保持直通状态；此时涡流管冷端316沿方向326喷射冷气流，通过调整涡流管温度调节阀315使冷热气流比例各占50%，将冷气流的温度降低了55℃即低至-20℃，冷气流经三通阀317进入空调盘管318对其降温，冷气流从空调盘管318流出后（温度仍会低于环境温度35℃）沿方向349进入热电转换系统319的盘管338对其降温，作为热电转换模块339的冷源，随后沿方向346经管道347排出或再利用，如引至制动系统，对制动摩擦片降温；同时涡流管热端328沿方向335喷射温度升高了51℃即高至86℃的热气流，经三通阀329沿方向350进入热电转换系统319的盘管320对其升温，作为热电转换模块339的热源，随后沿方向344经管道345排出或再利用；

使用空调风扇吹向降温后的空调盘管318，即可从空调送风口吹出冷风，达到制冷目的；

热电转换模块339的冷面与热面的初始温差高于51℃，从而在其供电输出端341、342产生电压对外供电。

进一步地，在图3b基础上，为改善空气质量，可向空调出风口提供清洁冷空气，参考图3c：控制三通阀322动作，涡流管冷端316喷射的冷气流经三通阀322的管道351，将清洁冷空气直接送到空调出风口，改善驾乘空间的空气质量。

利用涡流管间接制热及发电示意图，参考图3d：

冬季，压缩气源301经除水、除油、滤尘处理后经储气罐306向涡流管307输送7bar、温度为-10℃的清洁氮气N₂；控制三通阀329动作、三通阀317、322及331保持直通状态；此时涡流管热328沿方向335喷射热气流，通过调整涡流管温度调节阀315的使冷、热气流比例为70%和30%，将热气流的温度升高了84℃即高至74℃，热气流经三通阀329进入空调盘管318对其升温，热气流从空调盘管318流出后（温度仍会高于环境温度）沿方向349进入热电转换系统319的盘管338对其升温，作为热电转换模块339的热源，随后沿方向346经管道347排出或再利用；同时涡流管冷端316沿方向326喷射温度降低了39℃即低至-49℃的冷气流，经三通阀317沿方向350进入热电转换系统319的盘管320对其降温，作为热电转换模块339的冷源，随后沿方向344经管道345排出或再利用；

使用空调风扇吹向升温后的空调盘管318，即可从空调送风口吹出热风，达到制热目的；

热电转换模块339的冷面与热面的初始温差高于84℃，从而在其供电输出端341、342产生电压对外供电；

在压缩气体为氮气时，若发生火情，消防闭式喷头310、321和330可自动喷射高压氮气、低温氮气或高温氮气，辅助灭火，提高安全性。

进一步地，在图3d基础上，为保持运输食物的新鲜，可向运载工具的货舱直接提供清洁冷氮气，参考图3e：控制三通阀322动作，涡流管冷端316喷射的冷氮气流经三通阀322的管道351，将清洁冷氮气直接送到货舱出风口，从而使运输的食物保持新鲜。

进一步地，参考图3a-3e：为提高运载工具的自维护性及使用便利性，在压缩气源提供压缩气体（包括空气、氧气或氮气）、及/或涡流管工作前提下，可使用管道上的气动快速接口313、325及334提供清洁高压常温气体、低温中压气流及高温中压气流，用于连接气动扳手、吹尘枪及轮胎充气枪等，其中可通过调节涡流管温度调节阀315的开度控制冷热气流的温度及比例。

在上述2种间接制冷及制热空调（参考图3b、3d）中，热电模块的冷、热源位置交换导致电压输出正负极发生交换，可以通过增加2个三通阀使热电转换系统的冷、热源位置不变，发电正负极不变。

在图3a-3e运载工具上可以同时有多个压缩气源，如压缩空气、压缩氧气及压缩氮气。

在运载工具上可以同时有多个热电转换系统，如图3b、3d所示的冷热源均为涡流管制备的冷热气流降温或升温，也可以同时装备图2所示的一个常温热交换器和一个冷或热盘管组成的冷热源。

在图3b-3e所述模式下，在配备了涡流管的运载工具上实现了无需制冷剂的冷、暖空调，且额外提供电能，且最终排出的冷热气流仍是带压力的气体，可再利用，如用于制动系统降温。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

本发明公开的带涡流管的运载工具的技术，可应用于各种地面、轨道、水面、水下及空中的运载工具，如乘用车、冷藏车、火车、轮船、飞机等，也可用于工厂、办公楼甚至住宅中。