一种应用液态气体循环制冷的方法及其设备与流程

本发明涉及制冷技术领域，特别涉及一种应用液态气体循环制冷的方法，还涉及一种应用液态气体循环制冷的设备。

背景技术：

在制冷技术领域内，主要还是靠电力输送给压缩机组，进行制冷，然而在一些暂时无电力或者移动车辆上，需要发电时，常采用小型发电模式。

现在小型发电模式还主要采用柴油发电机，柴油发电机是一种小型发电设备，系指以柴油等为燃料，以柴油机为原动机带动发电机发电的动力机械；柴油发电机广泛用于电信、财政金融部门、医院、学校、商业等部门，是工矿企业和住宅的应急备用电源，军事与野外作业、车辆与船舶等特殊用途的独立电源；然而柴油发电机会污染环境，不便于使用，操作麻烦；同时，在比如冷藏车或制冷车间或制冷箱内，无市电提供电力的情况下，将受到相当大的损失，制冷极易不方便。

技术实现要素：

为了克服上述所述的不足，本发明的目的是提供一种应用液态气体循环制冷的方法，利用贮存的液态气体进行汽化产生带压力的气体并贮存，将该气体的压力能转化为机械能并将该机械能转化为电能，利用该电能驱动制冷系统工作对制冷间进行制冷；还提供一种应用液态气体循环制冷的设备。

本发明解决其技术问题的技术方案是：

一种应用液态气体循环制冷的方法，其中，包括如下步骤：

步骤s1：将液态气体在专用容器中贮存；

步骤s2：将步骤s1内的液态气体进行汽化，将汽化过程中产生的冷能量进行贮存，同时汽化过程中将产生带压力的气体；

步骤s3：将步骤s2产生的气体进行贮存；

步骤s4：将步骤s3内气体的压力能转化为机械能；

步骤s5：将步骤s4产生的机械能转化为电能；

步骤s6：利用步骤s5内的电能提供给制冷系统进行制冷。

作为本发明的一种改进，还包括步骤s7：步骤s6内的制冷系统对制冷间内进行制冷，同时步骤s2内贮存的冷能量也传输到制冷间内。

作为本发明的进一步改进，在步骤s1内，所述液态气体选用液氮；在步骤s2内，所述液氮汽化为氮气。

一种应用液态气体循环制冷的设备，其中，包括用于贮存液态气体的贮存装置、用于液态气体进行汽化同时收集贮存汽化过程中产生的冷能量且处于制冷间的汽化蓄冷装置、用于贮存汽化产生带压力的气体的气体收集装置、用于将汽化产生带压力的气体的压力能转化为机械能且使该机械能转化为电能的发电装置、用于利用所述发电装置提供的电能对制冷间内进行制冷的电驱动制冷装置。

作为本发明的一种改进，还包括用于进行将电能进行存储的电力收集装置，所述电力收集装置连接在所述发电装置与所述电驱动制冷装置之间。

作为本发明的进一步改进，所述贮存装置包括真空贮罐及设置在所述真空贮罐上用于控制所述真空贮罐的释放控制机构。

作为本发明的更进一步改进，所述释放控制机构包括用于控制所述真空贮罐内的液态气体释放出来的第一电磁阀、用于对所述真空贮罐进行增压的增压组件、用于对所述真空贮罐进行安全监测的安全监测组件；所述安全监测组件包括用于对所述真空贮罐进行液位监测的液位计、用于控制所述真空贮罐的安全阀、用于对所述真空贮罐的压力进行监测的压力显示器。

作为本发明的更进一步改进，所述汽化蓄冷装置包括相连通的蓄冷管道和气体贮罐。

作为本发明的更进一步改进，所述发电装置包括用于将气体引导出来使气体的压力能转化为机械能的气动马达和用于将该机械能转化为电能的发电机。

作为本发明的更进一步改进，所述电力收集装置包括依次连接的电力调节器、用于将电能转为直流电进行储存的蓄电池和用于将所述蓄电池输出的直流电转化为交流电的逆变器。

在本发明中，将液态气体进行贮存，将该液态气体进行汽化产生带有压力的气体并贮存，将该气体的压力能转化为机械能并将该机械能转化为电能，进行电力发电，提供电能给制冷系统对制冷间进行制冷；本发明操作方便且实用性强，可以循环对制冷间内进行制冷，本发明无需火力发电，使用不会产生污染，不排放有害气体。

附图说明

为了易于说明，本发明由下述的较佳实施例及附图作以详细描述。

图1为本发明的方法的步骤流程框图；

图2为本发明的设备的连接框图；

图3为本发明的一个实施例的连接结构示意图；

图4为本发明中气动马达的结构示意图；

图5为图4的爆炸图；

图6为本发明中发电机的结构示意图；

图7为图6的剖视图；

附图标记：s1-步骤s1，s2-步骤s2，s3-步骤s3，s4-步骤s4，s5-步骤s5，s6-步骤s6，s7-步骤s7，a-贮存装置，b-汽化蓄冷装置，c-气体收集装置，d-发电装置，e-电力收集装置，f-电驱动制冷装置，g-制冷间，1-真空贮罐，2-释放控制机构，3-蓄冷装置，31-蓄冷板，4-气体贮罐，5-气动发电机组，51-气动马达，511-外壳，512-缸体，513-第一转子，514-叶片槽，515-上端盖，516-下端盖，517-进气口，518-出气口，519-第一转轴，5110-叶片，52-发电机，521-底座，522-机体，523-第二转轴，524-第二转子，525-定子，526-永磁体，527-引出线，528-端盖，529-线圈绕组，6-制冷压缩机，7-第一电磁阀，8-输入管，9-输出管，10-第二电磁阀，11-液体单向阀，12-压力开关，13-冷藏箱，14-蓄电机构，141-电力调节器，142-蓄电池，143-逆变器。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系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装置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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明的一种应用液态气体循环制冷的方法，包括如下步骤：

步骤s1：将液态气体在专用容器中贮存；

步骤s2：将步骤s1内的液态气体进行汽化，将汽化过程中产生的冷能量进行贮存，同时汽化过程中将产生带压力的气体；

步骤s3：将步骤s2产生的气体进行贮存；

步骤s4：将步骤s3内气体的压力能转化为机械能；

步骤s5：将步骤s4产生的机械能转化为电能；

步骤s6：利用步骤s5内的电能提供给制冷系统进行制冷。

在本发明中，利用贮存的液态气体进行汽化产生带压力的气体并贮存，再将该气体引导出来，将该气体的压力能转化为机械能并将该机械能转化为电能，利用该电能驱动制冷系统工作进行制冷。

进一步，还包括步骤s7：步骤s6内的制冷系统对制冷间内进行制冷，同时步骤s2内贮存的冷能量也传输到制冷间内。

更进一步，在步骤s1内，所述液态气体选用液氮；在步骤s2内，所述液氮汽化为氮气；液氮比较安全，且制取液氮成本比较低，液氮汽化成氮气，不易发生反应，所以比较安全，且排出去，因其本身占空气的很大部分，无污染。

本发明提供一个实施例，包括如下步骤：

步骤s1：将液氮在零下205℃~零下196℃的温度下进行贮存；

步骤s2：将步骤s1内的液氮进行汽化，将汽化过程中产生的冷能量进行贮存，同时汽化过程中将产生带压力的氮气；

步骤s3：将步骤s2产生的氮气进行贮存；

步骤s4：将步骤s3内的氮气引导出来，将氮气的压力能转化为机械能；

步骤s5：将步骤s4产生的机械能转化为电能；

步骤s6：利用步骤s5内的电能提供给电驱动制冷设备进行制冷；

步骤s7：利用步骤s6内的电驱动制冷设备对冷藏车的冷藏箱内进行制冷，同时步骤s2内贮存的冷能量也传输到冷藏车的冷藏箱内。

在步骤s1内，作为优选，将液氮在零下196℃或零下198℃的温度下进行贮存，在这样条件下，处于标准气压下，一份液氮可以汽化成近700份氮气。

在本实施例中，通过在零下196℃温度下的液氮释放出来进行汽化，将汽化过程中产生带压力的氮气的压力能转化为机械能，再转为电能，利用该电能提供给电驱动制冷设备对冷藏车的冷藏箱内进行制冷，同时将汽化过程中产生的冷能量输送至冷藏车的冷藏箱内，双层制冷，可以保证制冷效果，而且还可以节约能源，利用有限的液氮最大化地进行制冷。

如图2、图3、图4、图5、图6和图7所示，本发明的一种应用液态气体循环制冷的设备，包括用于贮存液态气体的贮存装置a、用于液态气体进行汽化同时收集汽化过程中产生的冷能量且处于制冷间g的汽化蓄冷装置b、用于贮存汽化产生带压力的气体的气体收集装置c、用于将汽化产生带压力的气体的压力能转化为机械能且使该机械能转化为电能的发电装置d、用于利用发电装置d提供的电能对制冷间g内进行制冷的电驱动制冷装置f。

进一步，还包括用于进行将电能进行存储的电力收集装置e，电力收集装置e连接在发电装置d与电驱动制冷装置f之间。

在本发明中，电驱动制冷装置f采用制冷压缩机6，更好地对制冷间g进行制冷。

贮存装置a包括真空贮罐1及设置在真空贮罐1上用于控制真空贮罐1的释放控制机构2；释放控制机构2包括用于控制真空贮罐1内的液态气体释放出来的第一电磁阀7、用于对真空贮罐1进行增压的增压组件、用于对真空贮罐1进行安全监测的安全监测组件；安全监测组件包括用于对真空贮罐1进行液位监测的液位计、用于控制真空贮罐1的安全阀、用于对真空贮罐1的压力进行监测的压力显示器。

真空贮罐1可以在零下196℃或零下198℃的温度下贮存液氮，通过第一电磁阀7对液氮进行释放开启，使液氮释放出来，增压组件可以有利于对真空贮罐1进行加压，使真空贮罐1内压强增大，有利于输出液氮，同时还可以利用压力显示器对真空贮罐1进行压力监测和显示，液位计对真空贮罐1进行显示真空贮罐1内的液氮含量，安全阀对真空贮罐1进行安全控制，保证真空贮罐1不易爆炸。

更进一步，汽化蓄冷装置b包括相连通的蓄冷管道3和气体贮罐4。

更进一步，在本发明中发电装置d采用气动发电机组5，气动发电机组5包括用于将气体引导出来使气体的压力能转化为机械能的气动马达51和用于将该机械能转化为电能的发电机52。

更进一步，在本发明中电力收集装置e采用蓄电机构14，蓄电机构14包括依次连接的电力调节器141、用于将电能转为直流电进行储存的蓄电池142和用于将蓄电池142输出的直流电转化为交流电的逆变器143。

本发明的一种应用液态气体循环制冷的设备提供一个实施例，如图2和图3所示，本发明的循环制冷设备包括用于贮存液态气体的真空贮罐1、用于液态气体进行汽化的汽化蓄冷装置b、用于贮存汽化产生的气体贮罐4、用于将产生的气体引导出来使该气体的压力能转化为机械能且使该机械能转化为电能的气动发电机组5、用于利用气动发电机组5提供的电能对制冷间g内进行制冷的制冷压缩机6；汽化蓄冷装置b包括蓄冷管道3及设置在蓄冷管道3内的蓄冷板31.

在本发明的一种应用液态气体循环制冷的设备的实施例中，真空贮罐1贮存液态气体，将液态气体导入蓄冷管道3内进行汽化，将汽化产生的气体导入气体贮罐4贮存，气动发电机组5将气体引导出来使该气体的压力能转化为机械能且使该机械能转化为电能，从而可以进行发电，给制冷压缩机6提供电源，使其进行工作，对冷藏车的冷藏箱13进行制冷，无需冷藏车的发动机提供电能，不影响冷藏车的能源和续航能力；同时，蓄冷管道3设置在冷藏箱13的顶壁上，汽化过程中产生的冷能量通过蓄冷板31导入冷藏箱13内，相当于通过制冷压缩机6对冷藏箱13进行制冷，同时蓄冷板31又给冷藏箱13内通过冷能量，可以两层供冷，节约能源，可以利用有限的资源最大化地对冷藏箱进行供冷，还保证制冷效果。

在该实施例中，该实施例还包括用于将真空贮罐1内的液态气体释放出来的释放控制机构2，释放控制机构2包括用于控制真空贮罐1内的液态气体释放出来的第一电磁阀7、用于对真空贮罐1进行增压的增压组件、用于对真空贮罐1进行安全监测的安全监测组件；安全监测组件包括用于对真空贮罐1进行液位监测的液位计、用于控制真空贮罐1的安全阀、用于对真空贮罐1的压力进行监测的压力显示器。

本发明的一种应用液态气体循环制冷的设备再提供一个实施例，在该实施例中，液态气体选用液氮，本实施例的一种应用液态气体循环制冷的设备包括用于在零下196℃或零下198℃的温度下贮存液氮的真空贮罐1、用于将真空贮罐1内的液氮释放出来的释放控制机构2、用于液氮进行汽化的汽化蓄冷装置b、用于贮存汽化产生的氮气的气体贮罐4、用于将氮气引导出来使氮气的压力能转化为机械能且使该机械能转化为电能的气动发电机组5、用于将气动发电机组5产生的电能进行储存的蓄电机构14、用于对冷藏车的冷藏箱13内进行制冷的制冷压缩机6。

如图3所示，在本实施例中，蓄电机构14包括依次连接的电力调节器141、用于将电能转为直流电进行储存的蓄电池142和用于将蓄电池142输出的直流电转化为交流电的逆变器143；电力调节器141与气动发电机组5电性连接，逆变器143与制冷压缩机6电性连接；制冷压缩机6进行工作对冷藏箱进行制冷。

在本实施例中，汽化蓄冷装置b包括安装在制冷间g的顶壁上的蓄冷板31，蓄冷板31可以将液氮汽化过程产生的冷能量，释放到冷藏箱13内，从而减轻制冷压缩机6的负担，可以节约能源，进行双层供冷，保证制冷效果。

为了更好地贮存液氮，真空贮罐1内填加冷媒剂在零下196℃或零下198℃的温度下贮存液氮。

在该实施例中，气动发电机组5包括用于将氮气引导出来使该氮气的压力能转化为机械能的气动马达51和用于将该机械能转化为电能的发电机52。

为了更好地控制，释放控制机构2包括用于控制真空贮罐1内的液氮释放出来的第一电磁阀7；真空贮罐1与蓄冷管道3通过输入管8连通，输入管8上设置有液体单向阀11；蓄冷管道3与气体贮罐4通过输出管9连通，输出管9上设置有压力开关12；气体贮罐4与气动马达51之间相连通的管道上设置有第二电磁阀10；液体单向阀11可以使蓄冷板31内的液氮或汽化成的氮气回流，蓄冷板31上液氮汽化成氮气，氮气通过压力开关12的控制流入气体贮罐4内，使蓄冷板31内的压力控制小于真空贮罐1的压力，通过第一电磁阀7的控制，使真空贮罐1内的液氮在由压力高向压力低的地方流动，从而自然只要打开第一电磁阀7就可以从真空贮罐1向蓄冷板31内流动，从而进行汽化，产生氮气，一份液氮可以汽化成近700分氮气，从而使氮气带有压力，使该带有压力的氮气通过气体贮罐4进行贮存。

在该实施例中，真空贮罐1上连接有释放控制机构2（第一电磁阀7），且通过输入管8与蓄冷板31连通，输入管8上设置有液体单向阀11，蓄冷板31通过输出管9与气体贮罐4连通，输出管9上设置有压力开关12，气体贮罐4的出气口设置有第二电磁阀10，其出气口与气动马达51连通，气动马达51与发电机52连接，电力调节器141与发电机52电性连接，电力调节器141与蓄电池142电性连接，蓄电池142通过逆变器143与制冷压缩机6连接。

在本发明的一种应用液态气体循环制冷的设备中，又再提供一个实施例，在该实施例中，真空贮罐1与若干个蓄冷管道3连接，比如蓄冷管道3内在起始压力为零，真空贮罐1的压力为5mp，打开蓄冷管道3上的输入管8上的液体单向阀11，因压力差，真空贮罐1内液氮流入蓄冷管道3内，液氮在蓄冷管道3内进行汽化，因汽化转化为氮气，会产生压力（1份液氮转化为近700分氮气），但蓄冷管道3内的压力值达到3mp，输出管9上的压力开关12自动打开，氮气因压力原因，会流入气体贮罐4内，同时蓄冷管道3内的压力大于5_mp时，真空贮罐1内液氮因蓄冷装置3的压力大于5mp，将不会向蓄冷管道3内流入，因输入管8上设置的是液体单向阀11，使氮气不会向真空贮罐1内倒入，只会向气体贮罐4流入；当真空贮罐1的液氮不会向蓄冷管道3，不代表其不工作，因为真空贮罐1与若干个蓄冷管道3连接，每一个蓄冷管道3的原理是一样的，向第二个蓄冷管道3输送液氮，第二个蓄冷管道3的压力值大于5mp后，又向第三个蓄冷管道3进行输送液氮，依次向每个蓄冷管道3进行输送液氮，达到使真空贮罐1循环向各个蓄冷管道3进行输送液氮，只要达到使真空贮罐1不停向蓄冷管道3输送液氮的目的就行，保证气体贮罐4驱动气动马达51持续工作，使发电机52持续发电，不会断续，从而保证电量的供应，保证电量的电压稳定，为了更好地保证电量的供应。

在本实施例中，为了更好地进行控制气动马达51的运行，气体贮罐4与气动马达51之间相连通的管道上设置有第二电磁阀10，通过第二电磁阀10可以进行无级调速，方便控制气动马达51的工作转速。

在本实施例中，如图4和图5，气动马达51采用叶片式气动马达，气动马达41包括外壳43、缸体44和转子45，缸体44的上下两端分别通过上端盖431、下端盖432固定连接在外壳43上，转子45处于缸体44内，转子45套接有转轴451，转轴451的两端分别轴接在上端盖431和下端盖432，转子45的外圆周上均匀分布有若干个叶片槽452，叶片槽452内插有叶片453，缸体44的外壁上设置有进气口441和出气口442；在发明中，压缩的氮气从进气口441进入，通过冲击使叶片453进行旋转，从而推动转子45旋转，从而带动转轴451转动，进而可以带动发电机45进行工作。

在本实施例中，如图6和图7所示，发电机52采用永磁发电机；该永磁发电机包括底座521及连接在所述底座521上的机体522，机体522的外表面连接有两个端盖528，用于密封和防尘，机体522内设置有第二转子524、定子525和永磁体526，定子525上缠绕有线圈绕组529，定子525和永磁体526间隔式地连接在机体522的内壁上，第二转子524正对定子525和永磁体526，第二转子524与通过轴承连接在机体522上的第二转轴523轴接，第二转轴523与气动马达51的第一转轴519轴接，线圈绕组529与引出线527电性连接，引出线527伸出机体522，第二转轴523在第一转轴519的带动下，第二转轴523带动第二转子524转动，应用第二转子524与定子525、永磁体526的电磁感应效应，产生电能，通过引出线527将电能传导出去，可以各类电器连接。

在本发明中也可以将液氮换成液氨。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。