[發(fā)明專利]一種熱驅(qū)動(dòng)斯特林熱泵

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710929121.8
• 申請(qǐng)日: 2017-10-09
• 公開（公告）號(hào): CN107560227B
• 公開（公告）日: 2019-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡劍英;羅二倉(cāng);張麗敏;吳張華;余國(guó)瑤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): F25B27/00
• 分類號(hào): F25B27/00;F02G1/043;F02G1/053
• 代理公司: 11002 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 王文君;王文紅

本發(fā)明提供一種熱驅(qū)動(dòng)斯特林熱泵，包括主缸體和次缸體，所述主缸體與次缸體連通形成環(huán)路，所述主缸體一側(cè)與次缸體一側(cè)連通形成第一連通腔室，所述主缸體另一側(cè)與次缸體另一側(cè)連通形成第二連通腔室；所述主缸體內(nèi)設(shè)置有第一換熱組件，所述次缸體內(nèi)設(shè)置有第二換熱組件；還包括氣缸，所述氣缸與所述第二連通腔室連通，所述氣缸內(nèi)設(shè)有諧振子。本發(fā)明提供的一種熱驅(qū)動(dòng)斯特林熱泵，通過(guò)將熱驅(qū)動(dòng)斯特林熱泵內(nèi)部設(shè)計(jì)成環(huán)路結(jié)構(gòu)，從而減少系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)器件，簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使諧振子易于調(diào)節(jié)系統(tǒng)的能量平衡，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及斯特林熱機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種熱驅(qū)動(dòng)斯特林熱泵。

背景技術(shù)

斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)是一種將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置，具有效率高、可靠、結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)；斯特林熱泵(制冷機(jī))則是利用機(jī)械能進(jìn)行熱量搬運(yùn)的裝置，也具有相同的特點(diǎn)。將斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)和斯特林熱泵組合就構(gòu)成了一種熱驅(qū)動(dòng)的熱泵系統(tǒng)。

熱驅(qū)動(dòng)的熱泵具有良好的應(yīng)用前景，在我國(guó)北方采用燃燒天然氣供暖，天然氣的燃燒溫度可以達(dá)到上千度，而供暖溫度僅為100度以內(nèi)，中間存在巨大的有用功損失。如果利用天然氣燃燒的高溫?zé)崃框?qū)動(dòng)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)再驅(qū)動(dòng)熱泵從環(huán)境吸收熱量，那么就可以利用其中的有用功，提高一次能源利用效率，減少天然氣的使用量。熱驅(qū)動(dòng)的低溫制冷機(jī)也具有較好的應(yīng)用前景，我國(guó)天然氣儲(chǔ)量雖然非常豐富，但大部分屬于煤層氣、頁(yè)巖氣等非常規(guī)天然氣，通常氣源分布散、氣量較小、地點(diǎn)偏僻，傳統(tǒng)電驅(qū)動(dòng)的大型液化設(shè)備無(wú)法使用，因此這些天然氣的利用受到了很大的限制。采用熱驅(qū)動(dòng)斯特林制冷機(jī)則可以燃燒部分天然氣驅(qū)動(dòng)制冷機(jī)液化其余部分氣體，再將這部分液化氣進(jìn)行方便的輸運(yùn)。

傳統(tǒng)的熱驅(qū)動(dòng)斯特林熱泵如圖5所示。左側(cè)為斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，右側(cè)為斯特林熱泵，中間為耦合發(fā)動(dòng)機(jī)和熱泵的活塞。該系統(tǒng)作為熱泵使用時(shí)，中溫?fù)Q熱器的溫度就為泵熱溫度，如果作為制冷機(jī)使用時(shí)，中溫?fù)Q熱器的溫度就為室溫。發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫?fù)Q熱器被加熱后，回?zé)崞鲀?nèi)就會(huì)形成一定的溫度梯度，系統(tǒng)就會(huì)產(chǎn)生自激振蕩，將熱能轉(zhuǎn)化為聲波形式的機(jī)械能；聲波經(jīng)過(guò)活塞傳入熱泵內(nèi)，將低溫?fù)Q熱器內(nèi)的熱量搬運(yùn)到中溫?fù)Q熱器內(nèi)，完成泵熱過(guò)程。經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)：傳統(tǒng)的熱驅(qū)動(dòng)斯特林熱泵對(duì)參數(shù)變化非常敏感，比如活塞阻尼、加熱溫度、充氣壓力等的微小變化都會(huì)對(duì)系統(tǒng)工況產(chǎn)生較大影響，使諧振子容易超出其允許使用行程而破壞，該系統(tǒng)至今未得到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在熱驅(qū)動(dòng)斯特林熱泵中諧振子行程不易控制、系統(tǒng)工作不穩(wěn)定的問(wèn)題，提供一種熱驅(qū)動(dòng)斯特林熱泵。

本發(fā)明提供的一種熱驅(qū)動(dòng)斯特林熱泵，包括主缸體和次缸體，所述主缸體與次缸體連通形成環(huán)路，所述主缸體一側(cè)與次缸體一側(cè)連通形成第一連通腔室，所述主缸體另一側(cè)與次缸體另一側(cè)連通形成第二連通腔室；所述主缸體內(nèi)設(shè)置有第一換熱組件，所述次缸體內(nèi)設(shè)置有第二換熱組件；還包括氣缸，所述氣缸與所述第二連通腔室連通，所述氣缸內(nèi)設(shè)有諧振子。

優(yōu)選地，所述第一換熱組件包括沿所述主缸體軸向設(shè)置的高溫?fù)Q熱器、第一回?zé)崞骱偷谝恢袦負(fù)Q熱器；所述第二換熱組件包括沿所述次缸體軸向設(shè)置的低溫?fù)Q熱器、第二回?zé)崞骱偷诙袦負(fù)Q熱器。

優(yōu)選地，所述第一連通腔室內(nèi)設(shè)置有排出器，所述第二連通腔室內(nèi)設(shè)置有熱緩沖管。

優(yōu)選地，所述高溫?fù)Q熱器一側(cè)的腔室與第二中溫?fù)Q熱器一側(cè)的腔室連通形成第一連通腔室，所述第一中溫?fù)Q熱器一側(cè)的腔室與低溫?fù)Q熱器一側(cè)的腔室連通形成第二連通腔室；所述第二中溫?fù)Q熱器一側(cè)的腔室與所述排出器一側(cè)的腔室連通形成壓縮腔，所述排出器一側(cè)的腔室與所述高溫?fù)Q熱器一側(cè)的腔室連通形成膨脹腔；所述熱緩沖管與低溫?fù)Q熱器的一端相連。

優(yōu)選地，所述第一中溫?fù)Q熱器一側(cè)的腔室與低溫?fù)Q熱器一側(cè)的腔室連通形成第一連通腔室，所述高溫?fù)Q熱器一側(cè)的腔室與第二中溫?fù)Q熱器一側(cè)的腔室連通形成第二連通腔室；所述第一中溫?fù)Q熱器一側(cè)的腔室與所述排出器一側(cè)的腔室連通形成壓縮腔，所述排出器一側(cè)的腔室與所述低溫?fù)Q熱器一側(cè)的腔室連通形成膨脹腔；所述熱緩沖管與高溫?fù)Q熱器的一端相連。