[發明專利]一種使用斯特林循環的能量轉換器

有效

• 申請號: 201180022246.3
• 申請日: 2011-03-04
• 公開（公告）號: CN102918250A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 瑪爾諾·埃奧赫克
• 申請（專利權）人: 特雷西那·埃奧赫克·祖爾米拉
• 主分類號: F02G1/043
• 分類號: F02G1/043;F02C1/10;F02C1/05
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 高萍

技術領域

本發明通常涉及機械結構體系，更具體地說，涉及一種使用斯特林循環的能量轉換器，其具有這樣的基本原理：通過對穿過從一個能量源到能量吸收元件的熱流的流動進行轉換，來以借助于能量流的方式提供機械能，傳輸這種能量的元件對于渦輪或馬達的移動提供足夠的功。

背景技術

使用斯特林循環的能量轉換器的具體設計和格式使用了羅伯特·斯特林的理論，其在1816年研究出了第一個外燃機，但是本發明所提供的使用斯特林循環的能量轉換器不一定需要借助燃燒來提供能量，但是一定需要熱源，其運作可以借助于任何燃料、固體、液體或氣體的燃燒而獲得的熱源，以及諸如太陽、地熱、放射同位素等的其他熱源。不過，其設計理念與由羅伯特·斯特林所制造的外燃機是相同的。

本專利申請的特征在于不同設計——即能量轉換系統中的組件和工作流程的結合，其將符合由使用方式所要求的不同需求，該能量轉換系統通過在兩個單元中加熱氣體來同步地運作：在一個單元內部加熱氣體，另一個單元從氣體移除熱量并且該循環產生轉換，這對于馬達或渦輪的軸也是可用的。

轉換的能量與穿過轉換設備的能量流成正比。能量轉換、熱損耗隔離、自由流動、能量或氣體各部分中任一組成元素越佳，轉換器就越有效率。

本專利申請包括使用現代化的、高效的、安全的和功能性的“使用斯特林循環的能量轉換器”，通過在封閉回路中的氣體的膨脹和收縮運作，一般由一組元件以及正確地結合到其中的機械的或構造的解決方案來形成，包括具備獨特設計和合適特性的完整且差異化的構造系統，該構造系統結合了機械類型的合適和特有的結構，具有高可靠性和耐久性并且包括完美地集成和對稱地布置的閉合回路，該閉合回路由一組加熱、隔離、傳輸、膨脹元件形成，以由氣體壓力驅動渦輪或馬達，從而在軸上提供機械能，以轉換為用于特定或一般用途的電能。

本“熱-機械能量轉換器”可利用的能量基于熱源、太陽能、地熱、燃燒、原子輻射等各種形式中所包含的，該熱量由熱流體攜帶并被導入一個室中，來以氣體膨脹并且被轉換為馬達或渦輪軸上的機械能的方式能量轉換到容納在室中的氣體，，使得氣體在一個室中接收能量，從而增加壓力并且移位到另一個室，另一個室的循環在此時刻并以此路徑移除氣體熱量，系統將會執行功轉換，從而驅動渦輪或電機。

由于其他能量形式的供應很充裕，所以自羅伯特斯特林的發明出現很長一段時間以來，本技術領域的現有技術沒有明顯的發展。

在當前已知的技術領域里，外燃機通常通過活塞來工作，因此由于它們的幾何尺寸，使得熱能傳遞到氣體的有效傳送變得困難，并且也使得大規模工程變得困難。最已知的型號是圖14上的對應于附圖標記108的型號Alpha、圖14上的對應于109的型號Beta以及在圖14上對應于110的型號Gamma。也存在被稱作為準渦輪的新型號，其由一個轉子操作，該型號通常具有4個室以及四個熱傳遞區域(兩個熱的區域和兩個冷的區域)，但是需要形成轉子的復雜的組裝系統，該轉子由于在橢圓形式體內的氣體壓力而旋轉，并且以與上述三個型號相同的方式，使得大系統的尺寸確定變得困難。近年來，來自Sunpower公司的William?Beale發展了一種與圖15中的附圖標記111相對應的新型號，其實施例包括基于Alpha自由活塞斯特林型號的以90度異步的四個缸并且也具有氣體渦輪，另一方面，這里提出的主要實施例獲得了高功率系統。大部分型號在壓力室中容易改變的狀態下工作，并且其中的大部分都受到外部環境壓力波動的影響。無論如何，所示出的全部已有型號均要求氣體返回到其原點，以接收能量來產生功，這迫使工程來保持每個功率單元的轉換器體積相對較大。

發明內容

由于現有技術存在上述不便，本發明設計了“使用斯特林循環的能量轉換器”，其基本概念完全基于一種適當的結構，其通用并集成地提供了在能量傳遞和轉換中完全簡便、有效的基本和關鍵特性，其特征還在于實施的便利性，特別是使用不同熱源、可再生或不可再生能量、燃料等；包括更少數目的組件，減少了制造、組裝和維護時間的成本。[10]所提出的發明包括一個新的解決方案，其基于幾何形狀實現加速了的熱傳遞過程，允許在大尺寸系統中熱單元的聯合實施，其對稱性確保了均衡和良好的平衡，當前的系統中不存在上述特點，該解決方案最重要的特點之一是能夠連續地利用能量流，由于此種良好的特性，使其容易離開慣性開始狀態。

附圖說明

圖1是兩個密封單元內氣體傳遞熱能流動的框圖

圖2是表示系統17工作原理的兩個框圖

圖3是轉子制造方法的示意圖

圖4是熱傳遞盤的結構圖