[發明專利]具有傳輸管道的熱聲換能器裝置

有效

• 申請號: 201380060258.4
• 申請日: 2013-09-17
• 公開（公告）號: CN104797816B
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發明（設計）人: 托馬斯·沃爾特·斯坦納;布里亞克·梅達爾·德沙爾東;克斯真·托德·崞特瑞;羅納德·格雷戈里·克洛普弗
• 申請（專利權）人: 埃塔里姆有限公司
• 主分類號: F03G7/06
• 分類號: F03G7/06
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司11205
• 代理人: 馬爽,臧建明

1.一種熱聲轉換器裝置，包括：

機械轉換器，可操作的在聲能和機械能之間提供能量轉換，所述機械轉換器包括至少一個用于在所述機械轉換器中確定壓縮室和膨脹室的隔板，所述至少一個隔板具有隔板表面積；

熱轉換器，包括流路，所述流路包括經熱耦合的在聲能和熱能之間進行能量轉換的回熱器部，所述回熱器部具有回熱器流動面積；

所述機械轉換器，通過傳輸管道分別在所述壓縮室和所述流路之間，以及在所述膨脹室和所述流路之間延伸，與所述熱轉換器中的所述流路進行流體連通，所述傳輸管道通過所述壓縮室和所述膨脹室之間的所述流路完成聲能循環，所述聲能循環具有包含工作氣體的工作體積且可操作的用于輔助在所述壓縮室和所述膨脹室之間的聲能流動；

其中所述傳輸管道的截面面積小于所述回熱器的流動面積，并且所述回熱器的流動面積小于所述隔板的表面積；以及

其中所述至少一個隔板可操作的承受彈性位移從而引起所述工作體積中的壓力振蕩，并且其中所述聲能循環用于使沿著所述聲能循環的至少一個位置上的壓力振蕩與所述機械轉換器中的壓力振蕩具有反相位關系。

2.根據權利要求1所述的裝置，其中所述熱轉換器的所述流路包括多個用于平行流動的所述回熱器部，并且其中所述回熱器流動面積包括與所述多個回熱器部相關的總面積。

3.根據權利要求1所述的裝置，其中所述機械轉換器包括多個平行配置的機械轉換器，并且其中所述隔板表面積包括與所述多個機械轉換器相關的總的隔板表面積。

4.根據權利要求1所述的裝置，其中所述傳輸管道的所述截面面積小于所述隔板表面積至少10倍。

5.根據權利要求4所述的裝置，其中在所述壓縮室和所述流路間的所述傳輸管道包括第一截面面積，并且其中在所述膨脹室和所述流路之間的所述傳輸管道包括第二截面面積，并且所述第一截面面積小于所述第二截面面積。

6.根據權利要求1所述的裝置，其中選擇所述各傳輸管道的長度以引起在所述壓縮室中的壓力振蕩和所述膨脹室中的壓力振蕩之間約360度的相變。

7.根據權利要求1所述的裝置，其中選擇所述各傳輸管道的長度從而引起：

在所述壓縮室中的壓力振蕩和所述膨脹室中的壓力振蕩之間約360度的初始相變；以及

在所述壓縮室中的壓力振蕩和所述膨脹室中的壓力振蕩之間至少一個額外的360度的相變，以至于通過所述聲能循環的總體相變與所述初始相變具有相同的效果。

8.根據權利要求1所述的裝置，其中所述裝置還包括連接至所述至少一個隔板的機械彈簧，并且其中在共振頻率上發生所述彈性位移，所述共振頻率部分取決于作用在所述至少一個隔板上的總剛度，所述總剛度包括至少一個隔板剛度、一個由于工作氣體作用于所述至少一個隔板上的氣體剛度、以及與所述機械彈簧相關的機械彈簧剛度，并且其中對與所述機械彈簧剛度相關的所述總剛度的貢獻包括所述總剛度的至少一半。

9.根據權利要求8所述的裝置，其中所述傳輸管道中的溫度變化導致在所述聲能循環中與聲能流動相關的聲速的改變，并且其中所述傳輸管道各自的長度被配置為以使所述氣體剛度和所述機械彈簧剛度各自在所述總剛度中的比例使得聲速的改變至少部分地被相應的共振頻率的改變所抵消，以至于使由聲速改變而引起的在所述壓縮室中的壓力振蕩和所述膨脹室中的壓力振蕩之間的相變至少部分地被補償。

10.根據權利要求8所述的裝置，其中所述機械轉換器封裝在壓力容器中，并且其中所述至少一個隔板連接至外部能源系統用于在所述外部能源系統和所述至少一個隔板之間傳遞機械能，所述外部能源系統置于所述壓力容器的外部，并且其中所述共振頻率還取決于包括至少一個隔板質量以及與所述外部能源系統的連接相關的外部質量的總質量，并且其中所述外部質量大于所述隔板質量。

11.根據權利要求10所述的裝置，其中所述外部能源系統包括以下其中之一：

發電機；以及

原動機。

12.根據權利要求8所述的裝置，其中所述機械彈簧包括連接在所述至少一個隔板和所述壓縮室以及所述膨脹室之一的腔室壁之間的彈性壁部，所述彈性壁部可操作的密封所述腔室中的所述工作氣體，同時輔助所述至少一個隔板的彈性位移。