[發明專利]一種熱驅動斯特林裝置及其運行方法

在審

• 申請號: 202210929134.6
• 申請日: 2022-08-03
• 公開（公告）號: CN115434821A
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 羅寶軍;李銀芳;陳春林;劉敬平
• 申請（專利權）人: 重慶麓泱時代科技有限公司
• 主分類號: F02G1/043
• 分類號: F02G1/043;F02G1/047;F02G1/055;F02G1/057
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 徐好

1.一種熱驅動斯特林裝置，包括工作腔、發動機排出器(11)、熱泵排出器(12)和緩沖腔(15)，所述工作腔為低溫腔(1)、低溫換熱器(2)、熱泵回熱器(3)、熱泵室溫換熱器(4)、熱泵室溫腔(5)、發動機室溫腔(6)、發動機室溫換熱器(7)、發動機回熱器(8)、高溫換熱器(9)和高溫腔(10)，所述發動機排出器(11)和所述熱泵排出器(12)上設有排出器連桿(13)，所述排出器連桿(13)延伸至所述緩沖腔(15)內，其特征在于：

至少一個所述排出器連桿(13)位于所述緩沖腔(15)內的部分外周設有連桿氣缸(16)，所述連桿氣缸(16)與所述排出器連桿(13)之間形成密閉的連桿實際受力面積調節腔(17)，所述連桿實際受力面積調節腔(17)與對應的所述工作腔之間設有第一開關閥(221)，所述緩沖腔(15)與所述連桿實際受力面積調節腔(17)之間設有第二開關閥(222)。

2.根據權利要求1所述的熱驅動斯特林裝置，其特征在于：所述排出器連桿(13)包括至少兩段同軸心的桿且相鄰兩段桿的直徑不同，或所述排出器連桿(13)包括至少兩段不同軸心的桿；所述連桿氣缸(16)包括至少兩個內孔并與各段桿一一對應布置。

3.根據權利要求2所述的熱驅動斯特林裝置，其特征在于：各段桿的長度與對應的排出器行程的差值為0至10cm，各所述內孔的長度與對應的排出器行程的差值為0至10cm，各段桿的直徑與對應的內孔的直徑的差值為0至2mm。

4.根據權利要求1至3中任一項所述的熱驅動斯特林裝置，其特征在于：所述發動機排出器(11)和所述熱泵排出器(12)上均設有排出器連桿(13)，兩所述排出器連桿(13)之間設有傳動機構(23)。

5.根據權利要求4所述的熱驅動斯特林裝置，其特征在于：兩所述排出器連桿(13)的直徑不同，所述連桿氣缸(16)設于直徑較大的排出器連桿(13)外周。

6.根據權利要求1至3中任一項所述的熱驅動斯特林裝置，其特征在于：還包括用于驅動排出器運動的電磁驅動機構(25)。

7.根據權利要求1至3中任一項所述的熱驅動斯特林裝置，其特征在于：還包括工質儲罐(24)，所述工質儲罐(24)與所述連桿實際受力面積調節腔(17)之間設有第三開關閥(223)。

8.根據權利要求7所述的熱驅動斯特林裝置，其特征在于：所述工質儲罐(24)與所述連桿實際受力面積調節腔(17)之間還設有第四開關閥(224)，所述第三開關閥(223)與所述工質儲罐(24)之間設有進氣閥(241)，所述第四開關閥(224)與所述工質儲罐(24)之間設有排氣閥(242)。

9.一種權利要求1至8中任一項所述的熱驅動斯特林裝置的運行方法，其特征在于：包括低頻率模式和高頻率模式：

低頻率模式運行時，連桿實際受力面積調節腔(17)與緩沖腔(15)斷開并與對應的工作腔連通；

高頻率模式運行時，連桿實際受力面積調節腔(17)與緩沖腔(15)連通并與對應的工作腔斷開。

10.根據權利要求9所述的熱驅動斯特林裝置的運行方法，其特征在于：在低頻率模式f₁頻率下運行t₁時間、在高頻率模式f₂頻率下運行t₂時間，通過控制t₁和t₂時間長短，使得裝置在t₁+t₂時間內的輸出負荷與需求負荷相等；

或，先計算需求運行頻率f_R，然后選擇最接近需求運行頻率f_R的運行頻率fi，需求運行頻率f_R與自然運行頻率fi之間的差值通過電磁驅動機構(25)來補充，使得裝置運行頻率為f_R。

11.一種權利要求7或8所述的熱驅動斯特林裝置的運行方法，其特征在于：包括工作壓力調節：當工作壓力較高導致輸出負荷超過需求負荷時，在連桿實際受力面積調節腔(17)體積減小過程中，第一開關閥(221)與第二開關閥(222)關閉，當連桿實際受力面積調節腔(17)壓力高于工質儲罐(24)時，第三開關閥(223)開啟，工質儲罐(24)與連桿實際受力面積調節腔(17)連通；在連桿實際受力面積調節腔(17)體積增大過程中，第一開關閥(221)或第二開關閥(222)開啟，第三開關閥(223)關閉，工質儲罐(24)與連桿實際受力面積調節腔(17)斷開連通。