本發(fā)明涉及低溫冷能利用系統(tǒng)領域，具體而言，涉及一種液氮動力輸出系統(tǒng)及混合動力冷鏈運輸車。

背景技術：

現(xiàn)有運送貨物的冷藏車，包括車體和冷藏廂體，車體多是采用燃油發(fā)動機驅動，在車體或者冷藏廂體上一般設置有制冷系統(tǒng)，而現(xiàn)有常用的制冷系統(tǒng)主要為燃油發(fā)動機驅動壓縮機制冷，國內外也有部分使用液氮的制冷系統(tǒng)。燃油驅動壓縮機制冷能耗高、且排放物為污染物。而通過液氮制冷系統(tǒng)對冷藏廂體內制冷，制冷后的氮氣往往直接排空或者回收進某個回收箱內待下次使用。

在這個過程中液氮發(fā)揮的作用僅僅是對廂體內部進行制冷，液氮的作用未得到充分的發(fā)揮。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種液氮動力輸出系統(tǒng)及混合動力冷鏈運輸車，旨在解決現(xiàn)有技術中液氮動力輸出系統(tǒng)及混合動力冷鏈運輸車存在的上述問題。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：

一種液氮動力輸出系統(tǒng)，用于冷藏運輸車的冷藏及動力輸出，其包括氮氣冷卻器、氣動馬達和用于儲存液氮的液氮儲罐；

所述液氮儲罐的出口連接所述氮氣冷卻器的入口，所述氮氣冷卻器的出口連接所述氣動馬達；

所述氮氣冷卻器用于冷卻所述冷藏運輸車的車廂內部；

所述氣動馬達用于為所述冷藏運輸車提供動力。

在本發(fā)明較佳的實施例中，所述液氮動力輸出系統(tǒng)還包括介質換熱器、介質加壓泵和介質冷卻器；

所述介質換熱器包括用于液氮流通的液氮通道和用于循環(huán)介質流通的介質通道；

所述液氮通道連接于所述液氮儲罐和所述氮氣冷卻器之間；

所述液氮儲罐的出口連接所述液氮通道的入口，所述液氮通道的出口連接所述氮氣冷卻器的入口；

所述介質通道的出口連接所述介質加壓泵的入口，所述介質加壓泵的出口連接所述介質冷卻器的入口，所述介質冷卻器的出口連接所述介質通道的入口；

所述介質冷卻器用于冷卻所述冷藏運輸車的車廂內部。

在本發(fā)明較佳的實施例中，所述液氮動力輸出系統(tǒng)還包括用于發(fā)電的膨脹發(fā)電機組；

所述膨脹發(fā)電機組安裝在所述介質冷卻器與所述介質通道之間；

所述介質冷卻器的出口連接所述膨脹發(fā)電機組的入口，所述膨脹發(fā)電機組的出口連接所述介質通道的入口。

在本發(fā)明較佳的實施例中，所述液氮儲罐的出口處安裝有閥門，所述閥門可控制所述液氮的輸出速度。

一種混合動力冷鏈運輸車，其包括運輸車本體和上述的液氮動力輸出系統(tǒng)；

所述運輸車本體包括冷藏車廂，所述冷藏車廂內部形成物資冷卻空間；

所述介質冷卻器和所述氮氣冷卻器安裝在所述物資冷卻空間內。

在本發(fā)明較佳的實施例中，所述運輸車本體還包括用于傳輸汽車動能的傳動組件；

所述氣動馬達連接所述傳動組件。

在本發(fā)明較佳的實施例中，所述運輸車本體上設置有蓄電池，所述膨脹發(fā)電機組發(fā)出的電力可儲藏在所述蓄電池內。

在本發(fā)明較佳的實施例中，所述冷藏車廂的內壁設置有保溫層。

在本發(fā)明較佳的實施例中，所述混合動力冷鏈運輸車還包括低溫區(qū)，所述物資冷卻空間內設置有隔溫材料板，所述隔溫材料板與所述冷藏車廂的內壁形成低溫區(qū)的低溫區(qū)壁。

在本發(fā)明較佳的實施例中，所述物資冷卻空間還通過所述隔溫材料板分隔出冷藏區(qū)，所述低溫區(qū)壁上設置有開口連通所述低溫區(qū)與所述冷藏區(qū)。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過上述設計得到的一種液氮動力輸出系統(tǒng)及混合動力冷鏈運輸車，使用時，這種液氮動力輸出系統(tǒng)可以通過介質冷卻器和氮氣冷卻器對外界制冷的同時，對車輛輸出動力。同時通過膨脹發(fā)電機組可以進行發(fā)電，發(fā)出的電力可以直接用于汽車上的設備，也可以進行存儲用于應急處理。通過氮氣冷卻器130和介質冷卻器170延長制冷流程，可以充分利用液氮的低溫。而兩條冷卻線的設置也使得動力輸出和電力輸出互不干擾。通過調整閥門的開度即可控制制冷的速度和溫度，十分便捷。這種液氮動力輸出系統(tǒng)進行動力輸出和電力輸出后排出的廢棄物為氮氣，不對大氣造成任何污染，符合可持續(xù)發(fā)展的要求。這種混合動力冷鏈運輸車將液氮儲罐設置在冷藏車廂下方，可以降低混合動力冷鏈運輸車的重心，從而提高冷鏈運輸車的穩(wěn)定性。通過設置低溫區(qū)，可以為特殊物資提供更低的區(qū)域，滿足特殊物資的保存需求。結合熱力學第一、第二定律，從能量守恒角度分析，在整個系統(tǒng)中，冷量只是直接或間接轉移而未發(fā)生增減，但系統(tǒng)獲得的電能和動能是由制冷而吸收的物資冷卻空間的熱能產生的，制冷的同時利用環(huán)境熱能做功，達到了節(jié)能、環(huán)保的效果。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施方式的技術方案，下面將對實施方式中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1是本發(fā)明實施例一提供的液氮動力輸出系統(tǒng)的結構示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例二提供的混合動力冷鏈運輸車的結構示意圖；

圖3是圖2中III-III向的剖視圖；

圖4是圖2中IV-IV向的剖視圖；

圖5是圖2中V-V向的剖視圖。

圖標：100-液氮動力輸出系統(tǒng)；110-液氮儲罐；120-介質換熱器；130-氮氣冷卻器；140-氣動馬達；111-閥門；123-介質通道；121-液氮通道；150-氮氣回流管；160-介質加壓泵；170-介質冷卻器；180-膨脹發(fā)電機組；181-膨脹機；183-發(fā)電機；10-混合動力冷鏈運輸車；200-運輸車本體；210-冷藏車廂；230-物資冷卻空間；211-保溫層；250-傳動組件；270-隔溫材料板；290-低溫區(qū)；291-擱置臺；271-換氣扇；273-換氣孔；220-蓄電池。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施方式的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施方式中的附圖，對本發(fā)明實施方式中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施方式是本發(fā)明一部分實施方式，而不是全部的實施方式。基于本發(fā)明中的實施方式，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施方式，都屬于本發(fā)明保護的范圍。因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實施方式的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實施方式?；诒景l(fā)明中的實施方式，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施方式，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置關系的術語為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的設備或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關系。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)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觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特征接觸。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，或僅僅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，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

實施例一。

本實施例提供了一種液氮動力輸出系統(tǒng)100，用于冷藏運輸車的冷藏及動力輸出，請參閱圖1，這種液氮動力輸出系統(tǒng)100包括液氮儲罐110、介質換熱器120、氮氣冷卻器130和氣動馬達140。

液氮儲罐110內容置有液氮，在液氮儲罐110的出口處設置有閥門111，通過閥門111可以控制液氮儲罐110內液氮的輸出速度。

介質換熱器120包括介質通道123和液氮通道121。介質通道123和液氮通道121通過導熱性質良好的材料制成，介質通道123內的循環(huán)介質可與液氮通道121內的液氮在短暫的時間內完成換熱。

液氮儲罐110的出口連接液氮通道121的入口。液氮通過液氮儲罐110的出口處經過閥門111，控制一定的輸出流量流到液氮通道121內。

液氮通道121的出口連接氮氣冷卻器130的入口。液氮經過液氮通道121的時候已經吸收一定的熱量，由液氮轉化成了低溫高壓的氮氣，低溫高壓的氮氣通過氮氣冷卻器130時，通過氮氣冷卻器130與外界換熱，對相對高溫的運輸車車廂內形成制冷的作用。

氮氣冷卻器130的出口連接氣動馬達140的入口，在本實施例中采用活塞式氣動馬達140，通過活塞式氣動馬達140能提供較大的扭矩從而推動大重量的車體行進。低溫高壓的氮氣通過氮氣冷卻器130后，再次從外界吸收熱量，形成高壓的氮氣，高壓氮氣對氣動馬達140做功，而氣動馬達140可以對外界提供動能。

氣動馬達140的出口連接氮氣回流管150的入口，對氣動馬達140做功后的氮氣仍然會具有相對較低的溫度，為了充分利用余溫，氮氣通過氮氣回流管150再次對外界制冷。

氮氣回流管150的出口連通大氣，經過了氮氣回流管150的氮氣排空。

這種液氮動力輸出系統(tǒng)100還包括介質加壓泵160、介質冷卻器170和膨脹發(fā)電機組180。

在介質通道123內設置有循環(huán)介質，在本實施例中循環(huán)介質為甲烷。

介質通道123的出口連接介質加壓泵160的入口。甲烷通過的介質通道123與液氮通道121內的液氮交換熱量，由于甲烷的大量熱量被液氮吸收，氣態(tài)的甲烷形成低溫的液態(tài)甲烷，液態(tài)甲烷由于體積急劇縮小，通過介質加壓泵160的增壓再輸送往下一設備。

介質加壓泵160的出口連接介質換熱器120的入口。通過介質加壓泵160加壓的液態(tài)甲烷，進入介質換熱器120后與相對高溫的運輸車車廂內進行換熱，從而形成高壓的氣態(tài)甲烷或者氣液混合態(tài)的甲烷。

膨脹發(fā)電機組180包括膨脹機181和發(fā)電機183。

介質冷卻器170的出口連接膨脹機181的入口。通過了介質冷卻器170的高壓氣態(tài)甲烷進入膨脹機181，對膨脹機181做功，而膨脹機181連接發(fā)電機183，高壓氣態(tài)甲烷對膨脹機181做功后推動發(fā)電機183發(fā)電。

膨脹機181的出口連接介質通道123的入口。對膨脹機181做功后的甲烷具有相對較高的能量，需要再次將能量釋放后，才能再次起到對外界制冷的作用。甲烷再次來到介質通道123，同液氮通道121內的液氮再次進行換熱，從而獲得相對較低的溫度，以及再次形成液態(tài)的甲烷。

在這里介質換熱器120、介質加壓泵160、介質冷卻器170和膨脹發(fā)電機組180共同形成一個朗肯循環(huán)。

在本實施例中，氣動馬達140不僅可以為活塞式氣動馬達140，也可以為葉片式氣動馬達140、緊湊葉片式氣動馬達140、緊湊活塞式氣動馬達140，只要能通過氮氣冷卻器130輸送來的高壓氮氣對氣動馬達140做功從而推動汽車行進即可。循環(huán)介質不僅可以為甲烷，也可以為其他純凈物或者混合物，只要通過介質換熱器120后能發(fā)生氣液轉變，且在液態(tài)下能夠具有較佳的流動性能即可。

通過本發(fā)明提供的液氮動力輸出系統(tǒng)100，可以通過介質冷卻器170和氮氣冷卻器130對外界制冷的同時，對車輛輸出動力。同時通過膨脹發(fā)電機組180可以進行發(fā)電，發(fā)出的電力可以直接用于汽車上的設備，也可以進行存儲用于應急處理。通過氮氣冷卻器130和介質冷卻器170延長制冷流程，可以充分利用液氮的低溫。而兩條冷卻線的設置也使得動力輸出和電力輸出互不干擾。通過調整閥門111的開度即可控制制冷的速度和溫度，十分便捷。這種液氮動力輸出系統(tǒng)100進行動力輸出和電力輸出后排出的廢棄物為氮氣，不對大氣造成任何污染，符合可持續(xù)發(fā)展的要求。

實施例二。

提供了一種混合動力冷鏈運輸車10，請參閱圖2，這種混合動力冷鏈運輸車10包括運輸車本體200和實施例一中的液氮動力輸出系統(tǒng)100。

運輸車本體200包括冷藏車廂210，冷藏車廂210內部形成物資冷卻空間230。

冷藏車廂210的內壁設置有保溫層211，通過保溫層211可隔絕保溫層211與外界的溫度，防止外界的熱量進入物資冷卻空間230。

液氮儲罐110安裝在冷藏車廂210的下方，通過將較大重量的液氮儲罐110安裝在冷藏車廂210下方，可以降低混合動力冷鏈運輸車10的重心，從而提高冷鏈運輸車的穩(wěn)定性。

介質冷卻器170和氮氣冷卻器130安裝在物資冷卻空間230的上部，其中介質冷卻器170安裝在靠近車頭的位置，氮氣冷卻器130安裝在靠近車尾的位置。

介質換熱器120、介質加壓泵160、膨脹發(fā)電機組180安裝在運輸車本體200的上方，通過設置在物資冷卻空間230的外部可防止這些可能發(fā)熱的設備影響物資冷卻空間230的制冷效果。

運輸車本體200還設置有用于傳輸汽車動能的傳動組件250，氣動馬達140連接傳動組件250，傳送組件為混合動力冷鏈運輸車10輸出動力，推動混合動力冷鏈運輸車10行進。

氮氣回流管150設置在物資冷卻空間230的底部，通過氮氣回流管150中的低溫氮氣再次對物資冷卻空間230進行制冷。而氮氣回流管150的出口設置在物資冷卻空間230外，再次制冷后的氮氣通過氮氣回流管150的出口排空。

如圖2、圖3和圖4所示，在物資冷卻空間230內還水平設置有隔溫材料板270，通過隔溫材料板270可以將物資冷卻空間230分隔成上下兩層，其中上層為低溫區(qū)290。在低溫區(qū)290內設置有網狀的擱置臺291，將擱置臺291設置成網狀，不影響整個低溫區(qū)290內的氣體流通。由于氮氣冷卻器130和介質冷卻器170安裝在低溫區(qū)290內，因此低溫區(qū)290比物資冷卻空間230下層區(qū)域具有更低的溫度，可以放置一些具有低溫要求較高的物資，從而確保物資安全。

如圖3、圖4和圖5所示，在隔溫材料板270上靠近車頭的一邊設置有換氣扇271，通過換氣扇271可將低溫區(qū)290內的冷氣扇往物資冷卻空間230下層，從而保證物資冷卻空間230下層的溫度，在隔溫材料靠近車尾的一邊設置有換氣孔273，通過換氣孔273可以平衡低溫區(qū)290與物資冷卻空間230下層的氣壓，防止換氣扇271工作帶來的壓力差，保證換氣扇271的換氣工作。

通過對換氣扇271的功率設置可以調整上下層的溫度差，也可以調控物資冷卻空間230下層的具體溫度。

在本實施例中，介質換熱器120、介質加壓泵160、膨脹發(fā)電機組180不僅可以安裝在運輸車本體200的上方，也可以安裝在車廂的前方或者側面，甚至下方，只要不影響物資冷卻空間230的制冷效果和混合動力冷鏈運輸車10的整體平衡即可。低溫區(qū)290不僅可以設置在物資冷卻空間230的上層，也可以設置在物資冷卻空間230的其他區(qū)域，根據介質冷卻器170和氮氣冷卻器130的具體位置可以進行調整。低溫區(qū)290與物資冷卻空間230其他區(qū)域的換氣不僅可以通過換氣扇271實現(xiàn)，也可以通過其他鼓風設備實現(xiàn)，只要能夠實現(xiàn)低溫區(qū)290與物資冷卻空間230其他區(qū)域的氣流連通即可。低溫區(qū)290的隔溫材料板270不僅可以固定在冷藏車廂210內壁，也可以設置成可活動的、可拆卸的隔溫材料板270。

通過本發(fā)明提供的混合動力冷鏈運輸車10，可以通過介質冷卻器170和氮氣冷卻器130對外界制冷的同時，對車輛輸出動力。同時通過膨脹發(fā)電機組180可以進行發(fā)電，發(fā)出的電力可以直接用于汽車上的設備，也可以進行存儲用于應急處理。通過氮氣冷卻器130和介質冷卻器170延長制冷流程，可以充分利用液氮的低溫。而兩條冷卻線的設置也使得動力輸出和電力輸出互不干擾。通過調整閥門111的開度即可控制制冷的速度和溫度，十分便捷。這種液氮動力輸出系統(tǒng)100進行動力輸出和電力輸出后排出的廢棄物為氮氣，不對大氣造成任何污染，符合可持續(xù)發(fā)展的要求。將液氮儲罐110設置在冷藏車廂210下方，可以降低混合動力冷鏈運輸車10的重心，從而提高冷鏈運輸車的穩(wěn)定性。通過設置低溫區(qū)290，可以為特殊物資提供更低的區(qū)域，滿足特殊物資的保存需求。結合熱力學第一、第二定律，從能量守恒角度分析，在整個系統(tǒng)中，冷量只是直接或間接轉移而未發(fā)生增減，但系統(tǒng)獲得的電能和動能是由制冷而吸收的物資冷卻空間230的熱能產生的，制冷的同時利用環(huán)境熱能做功，達到了節(jié)能、環(huán)保的效果。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。