一种能级差提升能量交换促进系统的制作方法

本发明属于能量转换和交换技术领域，特别涉及一种能级差提升能量交换促进系统，该系统可以在物理上起到类似化学反应中的酶的催化作用，从而改变环境的局部边界条件，以更有效的手段从温度差或能级差别较小的环境中更加高效的获取能量，或者更加有效的促进环境的改变。

背景技术：

我们知道，生物体内有很多种酶，可以在常温常压下催化许多通常在高温高压下才能进行的化学反应，提升了化学反应的效率。而自然界及人类生产生活过程中有很多中低温热源，冷源和热源之间的温度差比较低，由于只有两个热源，一般的热利用只是采用只有两个热源(一个高温热源温度t1和一个低温热源温度t2)的简单的卡诺循环(carnotcycle)来进行。根据卡诺循环的效率ηc＝1-t2/t1，由此可以看出，卡诺循环的效率只与两个热源的热力学温度有关，如果高温热源的温度t1愈高，低温热源的温度t2愈低，则卡诺循环的效率愈高。因为不能获得t1→∞的高温热源或t2＝0k(-273℃)的低温热源，所以，卡诺循环的效率必定小于1。特别是对于温度差较小的中低温热源，t2与t1的差值比较小，采用卡诺循环的传热的能量交换比较慢，能量利用效率比较低。随着温差驱动玄妙共轭泵技术的出现以及对天然气汽化过程中冷源的利用，对于中低温热源加以有效利用的技术也不断得到新的发展，但仍然缺乏从自然界中直接获得t1→∞的高温热源或t2＝0k(-273℃)的低温热源的相关技术。

技术实现要素：

为此，本发明提供了可以提高能量利用效率，解决现有能量交换效率慢的技术问题，为此，本发明提供了一种能级差提升能量交换促进系统。

所采用的技术方案如下：

一种能级差提升能量交换促进系统，始发能存储装置与所述往复机构形成驱动连接，所述能量差生成装置包括一缸体，其内设有一活塞，所述活塞将所述缸体内空间分隔为第一腔室和第二腔室，所述第一腔室和第二腔室内设有工作介质，且所述缸体上设有与所述第一腔室连通的第一开口和与所述第二腔室连通的第二开口；所述往复机构与所述活塞通过一连杆形成一个整体；所述往复机构带动所述活塞移动，在所述第一开口处和第二开口处形成交替的高压(或高能状态)和低压(或低能状态)。

所述活塞还可以为隔膜结构。

所述连杆还可以为传递动作的拉线或筋膜。

所述系统中还设有第一极化端和第二极化端，所述第一开口处通过第一管路与所述第一极化端连接，所述第二开口处通过第二管路与所述第二极化端连接；所述第一极化端和第二极化端分别有至少一根或多根并联于对应第一管路和第二管路上的支管路组成。

每一支管路的端部设有一控制阀门。

所述的第一管路和第二管路为内径渐变或内径级变的管路。

所述往复机构包括动作缸体、设置于所述动作缸体内的往动活塞和驱动所述往动活塞复位的复原元件，所述始发能存储装置驱动所述往动活塞移动时，所述复原元件压缩，所述连杆带动所述活塞移动，并在所述第一开口和第二开口中的其中一个开口处形成高压(或高能状态)，并同时在另一开口处形成低压(或低能状态)。

所述复原元件设置于所述往动活塞与动作缸体底部之间，所述复原元件为固体弹簧、液体、气体或是某种信息载体与能量载体的混合体。

所述始发能存储装置通过能量驱动装置以电动、气动或液压驱动\机械传动方式控制所述往动活塞沿着所述动作缸体作往复运动。

所述第一腔室和第二腔室中的工作介质可以为同一工质，也可以为不同的工质。

本发明技术方案具有如下优点：

a.本发明在整个系统中设置了始发能存储装置、往复机构和能量差生成装置，始发能存储装置为往复机构提供驱动能，通过连杆实现往复机构与能量差生成装置间的联动，在驱动能量差生成装置中的活塞运动过程中，会在第一腔室和第二腔室内分别形成交替的可供利用的高压(或高能状态)和低压(或低能状态)，从而形成了更大的能级差，能级差别的增大有助于提高能量交换的效率。

b.本发明通过始发能储存装置接收传递始发能量并储备，形成了可以控制往复机构完成往复运动，并分别在来动和往动过程中分别同时在能量差生成装置的两端形成高能集高压及低能集低压，形成更高的能级差，从而可以提高能量交换的效率；在经本发明进行效率提升的能量交换过程中所获得的能量可以大于始发能的状态下，本发明在功能上就类似于可以对化学反应进行催化的酶，可以在物理上有效提高温度差相对较小的两种热源之间的能量交换效率，从而可以广泛应用到中低温热源利用领域，并拓展到其他能量利用领域和生物化学研究领域，将发挥巨大的经济和社会价值，具有极大的意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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的附图。

图1是本发明所提供的能级差提升能量交换促进系统整体结构示意图。

附图标记说明：

1-始发能存储装置

2-往复机构

21-动作缸体，22-往动活塞，23-复原元件

3-能量差生成装置

31-缸体，32-活塞

4-连杆；5-第一极化端；6-第二极化端

7-第一管路；8-第二管路；9-控制阀门；10-始发能控制闸

20-能量驱动装置

a-第一腔室，a1-第一开口，b-第二腔室，b1-第二开口。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供了一种能级差提升能量交换促进系统，具体包括始发能存储装置1、往复机构2和能量差生成装置3，始发能存储装置3与往复机构2间通过能量驱动装置20形成驱动连接，这里的能量驱动装置20可以为马达、气压或液压活塞泵等。能量差生成装置3包括一缸体31，其内设有一活塞32，活塞32将缸体31内空间分隔为第一腔室a和第二腔室b，第一腔室a和第二腔室b内设有工作介质，且缸体31上设有与第一腔室a连通的第一开口a1和与第二腔室b连通的第二开口b1，第一腔室a和第二腔室b中的工作介质为同一相变工质，也可以为不同的相变工质。往复机构2与活塞32通过一连杆4形成一个整体；往复机构2带动活塞32移动，在第一开口a1处和第二开口b1处形成交替的高压(或高能状态)和低压(或低能状态)。这里的往复机构2与始发能存储装置1配合作用于能量差生成装置3上，从而实现了能量的快速转换，大大提高了能量转换效率。

这里的活塞32还可以为隔膜结构，其中的连杆4还可以为传递动作的拉线或筋膜。其功能是能传递驱动及与其它部位隔离。

此外，本发明还优选地在系统中设有第一极化端5和第二极化端6，在第一开口a1处通过第一管路7与第一极化端5连接，第二开口b1处通过第二管路8与第二极化端6连接；第一极化端5和第二极化端6分别有至少一根或多根并联于对应第一管路7和第二管路8上的支管路组成，每一支管路的端部设有一控制阀门9。这里的控制阀门9分别为独立设置，这里的第一管路与第一极化端形成一个整体，二者可以通过管接头螺纹连接，第二管路与第二极化端形成一个整体，二者可以通过管接头螺纹连接。其中的第一管路7和第二管路8采用内径渐变或内径级变的管路，有利于实现能量的变换。

本发明优选的往复机构2包括动作缸体21、设置于动作缸体21内的往动活塞22和驱动往动活塞22复位的复原元件23，这里的复原元件23进一步优选为设置于往动活塞22与动作缸体21底部之间，该复原元件可以是固体(比如弹簧)、液体(如受到外力发生能量状态改变的化学溶液)或气体(如可压缩或易于发生相变的气体)，还可以是某种信息载体与能量载体的混合体，比如dna信息链与某些生物体与受精卵细胞内所蕴含能量的组合。

优选采用弹簧结构，弹簧的两端分别与动作缸体21的底部及往动活塞22形成固定连接，弹簧的两端分别与动作缸体21的底部及往动活塞22形成固定连接。

如图1所示，始发能存储装置1驱动往动活塞22向下移动时，弹簧被压缩，连杆4带动活塞32移动，并在第一开口a1形成高压，在第二开口b1处形成低压；反之，在弹簧恢复力的作用下，使连杆上移，驱动能量快速转换，并在第一开口a1形成低压，在第二开口b1处形成高压。

这里的始发能存储装置1通过电动、气动或液压驱动\机械传动方式控制往动活塞沿着动作缸体21往复运动。始发能可以是任意形式的使活塞32发生位置变化的能量驱动或变动，如电动机的驱动，流体的冲动，温度变化引起的膨胀或收缩，乃至肌肉的收缩与舒张，等等。

具体操作流程如下：

(1)始发能存储装置内预存始发能量；

(2)接通始发能控制闸10，这里的始发能控制闸作为始发能存储装置中能量输出的控制，在始发能的作用下，能量驱动装置20驱动往动活塞做“来动”动作,使往动活塞挤压能量差生成装置中的工作介质，并将第二腔室b内的工作介质挤压至第二极化端中，使其能量迅速缩集到第二极化端的尾部，随着始发能输入，往动活塞对工作介质做正功，工作介质在第二极化端的尾部内能升高，加上支管路采用级变或渐变管道的放大作用，在第二极化端尾部出现密极化的高能级；同时，随着始发能输入，往动活塞对第一腔室a内的工作介质做负功，加上支管路级变或渐变管道的放大作用，工作介质在第一极化端的尾部内能迅速降低，出现疏极化的低能级。

(3)断开始发能控制闸，复原元件释放所存储的能量驱动往动活塞做“往动”动作，在弹簧的回弹作用下，使往动活塞向上移动，将工作介质挤压至第一极化端中，使其能量迅速缩集到第一极化端的尾部，随着复原元件所存储能量的释放，往动活塞对第一腔室a内的工作介质做正功，工作介质在第一极化端的尾部内能升高，加上支管路采用级变或渐变管道的放大作用，在第一极化端尾部出现密极化的高能级；同时，随着复原元件所存储能量的释放，往动活塞对第二腔室b内的工作介质做负功，加上支管路级变或渐变管道的放大作用，工作介质在第二极化端的尾部内能迅速降低，出现疏极化的低能级。

(4)重复步骤1-3，交替在能量差生成装置的两个尾部端产生两个相反的共轭极化效果。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。