[發(fā)明專利]一種利用液態(tài)金屬導(dǎo)電的雙作用熱聲發(fā)電機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611130534.1
• 申請日: 2016-12-09
• 公開（公告）號: CN106677920B
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡劍英;羅二倉;陳燕燕;吳張華
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所
• 主分類號: F02G1/043
• 分類號: F02G1/043;F02G1/055
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11002
• 代理人: 湯財寶

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及發(fā)電裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用液態(tài)金屬導(dǎo)電的雙作用熱聲發(fā)電機，具體涉及一種結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低且能提高生產(chǎn)效率的利用液態(tài)金屬導(dǎo)電的雙作用熱聲發(fā)電機。

背景技術(shù)

熱聲發(fā)動機是將熱能轉(zhuǎn)換為機械能的新型動力裝置，如果將其與發(fā)電機相連，將機械能轉(zhuǎn)化為電能就構(gòu)成了一種熱聲發(fā)電機。熱聲發(fā)電機是一種外燃式的發(fā)電設(shè)備，可以利用廢熱、太陽能、工業(yè)余熱等進行發(fā)電，因此具有廣泛的應(yīng)用前景。如圖1為一種雙作用熱聲發(fā)電機結(jié)構(gòu)，它由三個單元組成，每個單元包括熱聲發(fā)動機和直線電機。熱聲發(fā)動機的核心部件包括主水冷器1、回熱器2、加熱器3、熱緩沖管4及次水冷器5；直線電機包括膨脹活塞11、膨脹腔11’、壓縮活塞12、壓縮腔12’、動子13及定子14等。熱聲發(fā)動機的次水冷器5跟直線電機的膨脹腔11’相連，直線電機的壓縮腔12’再跟另一個單元中熱聲發(fā)動機的主水冷器1相連，這樣各單元之間首尾相連構(gòu)成一個環(huán)路。直線電機的活塞和動子13起到諧振子的作用，決定系統(tǒng)的工作頻率。系統(tǒng)工作時，熱聲發(fā)動機的加熱器3溫度升高到一定值，系統(tǒng)就會產(chǎn)生自激的聲波振蕩，聲波消耗部分能量波推動膨脹活塞11往復(fù)運動，將聲波形式的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽暡ǖ氖Ｓ嗄芰客ㄟ^電機的動子13傳遞到壓縮活塞12，再以聲波的形式進入另一個單元的發(fā)動機，聲波在回熱器2中能量被放大后再推動該單元中的膨脹活塞11工作。

采用上述結(jié)構(gòu)的熱聲發(fā)電機，直線電機的膨脹活塞11及壓縮活塞12和動子13采用板簧支撐，且膨脹活塞11及壓縮活塞12與氣缸之間采用精密的間隙密封以消除二者之間的摩擦，這對加工工藝提出了很高的要求，加工成本高且生存效率低下；另外直線電機的磁路、線圈等制作成本高，這些因素最后導(dǎo)致熱聲發(fā)電機生產(chǎn)成本較為昂貴，難以實用化。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明的目的是：提供一種結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低且能提高生產(chǎn)效率的利用液態(tài)金屬導(dǎo)電的雙作用熱聲發(fā)電機，以解決現(xiàn)有的熱聲發(fā)電機結(jié)構(gòu)復(fù)雜、對加工工藝要求高而造成的成本高、生產(chǎn)效率低及實用性差的問題。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種利用液態(tài)金屬導(dǎo)電的雙作用熱聲發(fā)電機，包括至少三組熱聲發(fā)電單元，每組所述熱聲發(fā)電單元均包括熱聲發(fā)動機、內(nèi)部設(shè)有液態(tài)金屬的儲液管及至少一個摩擦發(fā)電機；所述熱聲發(fā)動機包括依次連接的主冷水器、回熱器及與所述儲液管的進口端連接的加熱器；該組所述熱聲發(fā)電單元的儲液管的出口端通過連接管與下一組熱聲發(fā)電單元的主冷水器連通，該組所述熱聲發(fā)電單元的主冷水器通過連接管與末組熱聲發(fā)電單元的儲液管的出口端連通，以形成閉合環(huán)路；所述摩擦發(fā)電機包括連接形成導(dǎo)電環(huán)路的外接負載及兩個電極，所述兩個電極設(shè)于所述儲液管內(nèi)且其中一個所述電極始終與所述儲液管內(nèi)的液態(tài)金屬接觸，另一個所述電極的外表面設(shè)有發(fā)電材料層，所述熱聲發(fā)動機推動所述儲液管內(nèi)的液態(tài)金屬做升降往復(fù)運動，以使得所述設(shè)有發(fā)電材料層的電極與所述液態(tài)金屬在接觸狀態(tài)和分離狀態(tài)之間切換。

其中，所述摩擦發(fā)電機的數(shù)量為兩個，其中一個所述摩擦發(fā)電機的兩個電極設(shè)于靠近所述儲液管的進口端的端口處，另一個所述摩擦發(fā)電機的兩個電極設(shè)于靠近所述儲液管的出口端的端口處。

其中，所述熱聲發(fā)動機還包括設(shè)于所述加熱器與所述儲液管的進口端之間的熱緩沖管及次水冷器，所述熱緩沖管與所述加熱器連接，所述次水冷器與所述儲液管的進口端連接。

其中，所述儲液管的進口端和出口端均設(shè)有浮子，且設(shè)于所述儲液管出口端的浮子構(gòu)造有兩個用于穿設(shè)所述兩個電極的通孔。

其中，所述外表面設(shè)有發(fā)電材料層的電極的下端為針尖結(jié)構(gòu)。

其中，所述儲液管的剖面形狀為U型或V型或W型。

其中，所述液態(tài)金屬為汞或鈉鉀混合物或鎵或鈉或鉀。

其中，所述發(fā)電材料層為具有多個凸起結(jié)構(gòu)的發(fā)電材料層。

其中，所述發(fā)電材料層采用聚酰亞胺或聚四氟乙烯或聚對苯二甲酸乙二醇酯或聚氯乙烯或聚二甲硅氧烷或聚對二甲苯材質(zhì)制成。

(三)有益效果