[發(fā)明專利]熱聲熱機(jī)系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410014746.8
• 申請日: 2014-01-13
• 公開（公告）號: CN103758715A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 雷綱;張益炳;李海冰
• 申請（專利權(quán)）人: 中科力函（深圳）熱聲技術(shù)有限公司
• 主分類號: F03G7/00
• 分類號: F03G7/00;F25B23/00
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11205
• 代理人: 劉芳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及能量轉(zhuǎn)換裝置技術(shù)，尤其涉及一種熱聲熱機(jī)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

聲波在氣體中傳播時(shí)，會(huì)使傳播介質(zhì)氣體產(chǎn)生壓力、位移和溫度的波動(dòng)。當(dāng)氣體與固定邊界相作用時(shí)，會(huì)引發(fā)聲波能量與熱能之間的轉(zhuǎn)換，這就是熱聲效應(yīng)。

熱聲系統(tǒng)就是利用熱聲效應(yīng)原理設(shè)計(jì)的一種能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，可以將熱能轉(zhuǎn)化為聲波能量，或者將聲波能量轉(zhuǎn)換成熱能，熱聲系統(tǒng)包括熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)和熱聲制冷機(jī)，熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)和熱聲制冷機(jī)是以空氣、氮?dú)饣蚝獾榷栊詺怏w作為工作介質(zhì)，具有高效、安全、使用壽命長的優(yōu)點(diǎn)，因此獲得了人們的廣泛關(guān)注。

圖1為現(xiàn)有的熱聲系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，該熱聲系統(tǒng)包括三個(gè)基本的熱聲熱機(jī)單元，每個(gè)熱聲熱機(jī)單元包括直線電機(jī)a1和熱聲轉(zhuǎn)換裝置a2。

直線電機(jī)a1包括氣缸a11、活塞a12、活塞桿a13、電機(jī)外殼a14、定子a15、動(dòng)子a16和板簧a17。

定子a15與電機(jī)外殼a14的內(nèi)壁固定連接，動(dòng)子a16與定子a15間隙配合，活塞桿a13與動(dòng)子a16固定連接，活塞桿a13與板簧a17固定連接，直線電機(jī)a1工作時(shí)，動(dòng)子a16通過活塞桿a13帶動(dòng)活塞a12在氣缸a11內(nèi)作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

熱聲轉(zhuǎn)換裝置a2包括依次連接的主水冷器a21、回?zé)崞鱝22和主換熱器a23，主水冷器a21與一個(gè)直線電機(jī)a1的氣缸內(nèi)腔，即壓縮腔a18連通，主換熱器a23與另一個(gè)直線電機(jī)的氣缸內(nèi)腔，即膨脹腔a19連通，各熱聲轉(zhuǎn)換裝置a2與直線電機(jī)a1順序連接，這樣，該各熱聲熱機(jī)單元相互連接組成一個(gè)工質(zhì)循環(huán)流動(dòng)的環(huán)路結(jié)構(gòu)。

該熱聲系統(tǒng)作為制冷機(jī)工作時(shí)，接通直線電機(jī)a1的電源，動(dòng)子a16帶動(dòng)活塞a12在氣缸a11內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生聲波能量進(jìn)入主水冷器a21，通過回?zé)崞鱝22，在回?zé)崞鱝22內(nèi)聲波能量被消耗掉大部分，產(chǎn)生制冷效應(yīng)，使主換熱器a23降溫，剩余聲波能量再從主換熱器a23出來，反饋給另一個(gè)直線電機(jī)的膨脹腔a19，再傳遞給第二個(gè)直線電機(jī)a1的活塞a12。

該熱聲系統(tǒng)作為發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，聲波在回?zé)崞鱝22和主換熱器a23內(nèi)吸收熱能轉(zhuǎn)換為聲波能量，聲波能量被放大再從主換熱器a23出來，進(jìn)入直線電機(jī)a1的膨脹腔a19，推動(dòng)活塞a12運(yùn)動(dòng)，聲波能量在活塞a1處被分成兩部分，一部分進(jìn)入壓縮腔a18，反饋進(jìn)入另一回?zé)崞鱝22，剩余部分通過直線電機(jī)a1轉(zhuǎn)換為輸出電功。

但是，該熱聲系統(tǒng)是由多個(gè)熱聲熱機(jī)單元組成的環(huán)路結(jié)構(gòu)，環(huán)路結(jié)構(gòu)中各熱聲熱機(jī)單元中直線電機(jī)活塞的相位不同（即運(yùn)動(dòng)位置不同），一個(gè)環(huán)路結(jié)構(gòu)中熱聲熱機(jī)單元的數(shù)量決定相位差的大小，上述系統(tǒng)中有三個(gè)熱聲熱機(jī)單元，各活塞的相位差為120°，由于環(huán)路結(jié)構(gòu)中各電機(jī)相位不同，在動(dòng)力特性上，產(chǎn)生的振動(dòng)不能彼此抵消，因此，整個(gè)熱聲系統(tǒng)存在較大的振動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種熱聲熱機(jī)系統(tǒng)，能夠抵消各熱聲熱機(jī)單元中電機(jī)外殼的振動(dòng)。

本發(fā)明提供一種熱聲熱機(jī)系統(tǒng)，包括多個(gè)相同的熱聲熱機(jī)環(huán)路結(jié)構(gòu)，每個(gè)所述熱聲熱機(jī)環(huán)路結(jié)構(gòu)包括至少三個(gè)能夠進(jìn)行熱聲轉(zhuǎn)換的熱聲熱機(jī)單元；

每個(gè)所述熱聲熱機(jī)環(huán)路結(jié)構(gòu)中的熱聲熱機(jī)單元相互連接形成氣體工質(zhì)循環(huán)流動(dòng)的環(huán)路結(jié)構(gòu)；

所述多個(gè)熱聲熱機(jī)環(huán)路結(jié)構(gòu)的幾何中心重合，且各熱聲熱機(jī)環(huán)路結(jié)構(gòu)中的熱聲熱機(jī)單元交錯(cuò)設(shè)置。

本發(fā)明提供的熱聲熱機(jī)系統(tǒng)，通過設(shè)置多個(gè)相同的幾何中心重合的熱聲熱機(jī)環(huán)路結(jié)構(gòu)，各環(huán)路結(jié)構(gòu)中的熱聲熱機(jī)單元交錯(cuò)設(shè)置，這樣，對應(yīng)位置的熱聲熱機(jī)單元中的直線電機(jī)的工作相位相同時(shí)，可相互抵消電機(jī)殼體的振動(dòng)。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中熱聲熱機(jī)系統(tǒng)的原理示意圖；

圖2為本發(fā)明提供的熱聲熱機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3A為本發(fā)明提供的熱聲熱機(jī)系統(tǒng)中第一種結(jié)構(gòu)（主換熱器為管束式換熱器）的熱聲熱機(jī)單元示意圖；

圖3B為本發(fā)明提供的熱聲熱機(jī)系統(tǒng)中第一種結(jié)構(gòu)（主換熱器為翅片式換熱器）的熱聲熱機(jī)單元示意圖；

圖3C為本發(fā)明提供的熱聲熱機(jī)系統(tǒng)中第一種結(jié)構(gòu)（主換熱器為殼管式換熱器）的熱聲熱機(jī)單元示意圖；

圖4A為本發(fā)明提供的熱聲熱機(jī)系統(tǒng)中第二種結(jié)構(gòu)（主換熱器為管束式換熱器）的熱聲熱機(jī)單元示意圖；

圖4B為本發(fā)明提供的熱聲熱機(jī)系統(tǒng)中第二種結(jié)構(gòu)（主換熱器為翅片式換熱器）的熱聲熱機(jī)單元示意圖；

圖4C為本發(fā)明提供的熱聲熱機(jī)系統(tǒng)中第二種結(jié)構(gòu)（主換熱器為殼管式換熱器）的熱聲熱機(jī)單元示意圖；