專利名稱：共軛零距高低溫?zé)嵩礋釟鈾C(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及熱能與動(dòng)力領(lǐng)域，尤其是一種共軛零距高低溫?zé)嵩礋釟鈾C(jī)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)熱氣發(fā)動(dòng)機(jī)，即斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)用日趨廣泛，但是其機(jī)構(gòu)復(fù)雜，加熱區(qū)和冷 卻區(qū)的面積和加熱及冷卻時(shí)間均受限，為此，急需發(fā)明一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加熱和冷卻效率高， 功率和體積之比高的新型熱氣發(fā)動(dòng)機(jī)。
發(fā)明內(nèi)容為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提出的技術(shù)方案如下一種共軛零距高低溫?zé)嵩礋釟鈾C(jī)，包括氣缸活塞機(jī)構(gòu)、冷卻器和加熱器，所述氣缸 活塞機(jī)構(gòu)的排氣道與所述冷卻器的氣體工質(zhì)入口連通，所述冷卻器的氣體工質(zhì)出口與所述 加熱器的氣體工質(zhì)入口連通，所述加熱器的氣體工質(zhì)出口與所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)的氣缸工質(zhì) 入口連通，在所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)與所述排氣道的連通處設(shè)排氣門，在所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)與 所述氣缸工質(zhì)入口的連通處設(shè)工質(zhì)導(dǎo)入門，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)對(duì)外輸出動(dòng)力。在所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)上設(shè)回?zé)釁^(qū)。在所述冷卻器和所述加熱器之間設(shè)控制閥。在所述排氣道上設(shè)排氣熱交換器，所述冷卻器的出口經(jīng)所述排氣熱交換器與所述 加熱器的入口連通，利用排氣的熱量將經(jīng)過(guò)所述冷卻器冷卻后的工質(zhì)加熱后進(jìn)入所述加熱 器內(nèi)進(jìn)一步加熱。本實(shí)用新型雖然是熱氣發(fā)動(dòng)機(jī)，但是與傳統(tǒng)熱氣發(fā)動(dòng)機(jī)(即斯特林發(fā)動(dòng)機(jī))不同， 在斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)中，工質(zhì)是在單一通道內(nèi)往復(fù)流動(dòng)，這就給加熱區(qū)和冷卻區(qū)帶來(lái)相當(dāng)?shù)南?制，使加熱效率和冷卻效率都受影響。不僅如此，在斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)中，由于工質(zhì)往復(fù)流動(dòng)，所 以無(wú)論是加熱區(qū)還是冷卻區(qū)都不能進(jìn)行對(duì)流傳熱，因此傳熱效率及加熱后的最高溫度和冷 卻后的最低溫度都受影響，進(jìn)而影響發(fā)動(dòng)機(jī)的效率和功率強(qiáng)度。而本實(shí)用新型所公開的共 軛零距高低溫?zé)嵩礋釟鈾C(jī)中工質(zhì)的流動(dòng)是按單一方向進(jìn)行的，形成一個(gè)單一流動(dòng)方向的閉 合回路，這樣就克服了斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的上述缺陷。本實(shí)用新型的原理是通過(guò)對(duì)所述排氣門和所述工質(zhì)導(dǎo)入門的控制，將經(jīng)過(guò)所述氣 缸活塞機(jī)構(gòu)壓縮后產(chǎn)生的高壓氣體工質(zhì)在所述冷卻器中放熱降溫后進(jìn)入所述加熱器，在所 述加熱器中吸收熱量提高溫度后再次進(jìn)入所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)，在所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)中膨脹 作功后再進(jìn)行壓縮進(jìn)入下一個(gè)工作循環(huán)。本實(shí)用新型所公開的共軛零距高低溫?zé)嵩礋釟鈾C(jī)由于氣體工質(zhì)是處于閉合循環(huán) 狀態(tài)，所以可以采用效率較高的工質(zhì)如氦氣等；由于加熱是采用外燃形式加熱，所以可以使 用各種燃料，而且由于屬于連續(xù)燃燒，所以燃燒更容易控制，燃燒效率和排放會(huì)更好。本實(shí)用新型所公開的共軛零距高低溫?zé)嵩礋釟鈾C(jī)由于加熱區(qū)和冷卻區(qū)均是連續(xù) 工作，而且加熱區(qū)和冷卻區(qū)的傳熱面積不受限制，所以傳熱負(fù)荷和效率會(huì)有大幅度提高。[0012]本實(shí)用新型所述控制閥的開啟和關(guān)閉根據(jù)工作過(guò)程加以控制。本實(shí)用新型中所謂的共軛是指所述氣體工質(zhì)的壓縮和作功是由同一個(gè)機(jī)構(gòu)在不 同的時(shí)間內(nèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)形式；所謂的零距是指所述冷卻器和所述加熱器連續(xù)設(shè)置的結(jié) 構(gòu)；所謂的氣缸活塞機(jī)構(gòu)是指由氣缸和活塞構(gòu)成的能夠進(jìn)行壓縮和膨脹作功的機(jī)構(gòu)；所謂 的氣體工質(zhì)是指在冷卻器中不冷凝的不發(fā)生相變的氣體，如氦氣、氫氣、氬氣等；所謂加熱 器是指一切可以對(duì)氣體工質(zhì)進(jìn)行外部加熱的裝置，可以是用火焰直接進(jìn)行的外部加熱的裝 置，也可以是用熱交換器對(duì)氣體工質(zhì)進(jìn)行加熱的裝置；所謂冷卻器是指一切可以對(duì)氣體工 質(zhì)進(jìn)行冷卻的裝置，可以是散熱器或熱交換器；所謂回?zé)釁^(qū)是指在所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)壓縮 所述氣體工質(zhì)時(shí)吸收熱量，在所述氣體工質(zhì)膨脹作功時(shí)放出熱量的結(jié)構(gòu)；所謂的排氣是指 經(jīng)過(guò)所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)壓縮后的氣體工質(zhì)。本實(shí)用新型所公開的共軛零距高低溫?zé)嵩礋釟鈾C(jī)，特別是本實(shí)用新型所公開的共 軛零距高低溫?zé)嵩礋釟鈾C(jī)的某些實(shí)施例中具有相當(dāng)高的密閉性，所以可以在閉合通道中充 入高壓氣體工質(zhì)(即發(fā)動(dòng)機(jī)處于非工作狀態(tài)時(shí)，通道內(nèi)的氣體工質(zhì)的壓強(qiáng)處于較高或相當(dāng) 高的水平)，增加氣體工質(zhì)的密度，從而增加傳熱效率和功率密度，而且可以使循環(huán)壓比增 高，提高效率。本實(shí)用新型中所謂連通是指直接連通、經(jīng)過(guò)若干過(guò)程(包括與其他物質(zhì)混合等) 的間接連通或經(jīng)泵、控制閥等受控連通。本實(shí)用新型中的加熱器也可以是利用太陽(yáng)能對(duì)氣 體工質(zhì)進(jìn)行加熱的裝置。本實(shí)用新型的有益效果如下本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高、噪聲低。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例5的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1如圖1所示的共軛零距高低溫?zé)嵩礋釟鈾C(jī)，包括氣缸活塞機(jī)構(gòu)1、冷卻器2和加熱 器4，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)1的排氣道101與所述冷卻器2的氣體工質(zhì)入口連通，所述冷卻器 2的氣體工質(zhì)出口與所述加熱器4的氣體工質(zhì)入口連通，所述加熱器4的氣體工質(zhì)出口與所 述氣缸活塞機(jī)構(gòu)1的氣缸工質(zhì)入口 201連通，在所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)1與所述排氣道101的 連通處設(shè)排氣門11，在所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)1與所述氣缸工質(zhì)入口 201的連通處設(shè)工質(zhì)導(dǎo)入 門21，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)1對(duì)外輸出動(dòng)力。通過(guò)對(duì)所述排氣門11和所述工質(zhì)導(dǎo)入門21的 控制，將經(jīng)過(guò)所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)1壓縮后產(chǎn)生的高壓氣體工質(zhì)在所述冷卻器2中放熱降溫 后進(jìn)入所述加熱器4，在所述加熱器4中吸收熱量提高溫度后再次進(jìn)入所述氣缸活塞機(jī)構(gòu) 1，在所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)1中膨脹作功后再進(jìn)行壓縮進(jìn)入下一個(gè)工作循環(huán)，使所述氣體工質(zhì)按單一方向定向循環(huán)流動(dòng)。實(shí)施例2如圖2所示的共軛零距高低溫?zé)嵩礋釟鈾C(jī)，其與實(shí)施例1的區(qū)別在于在所述氣缸 活塞機(jī)構(gòu)1上設(shè)回?zé)釁^(qū)3，在所述氣體工質(zhì)被壓縮時(shí)吸收所產(chǎn)生的熱量，在所述氣體工質(zhì)膨 脹作功時(shí)放出熱量，提高所述共軛零距高低溫?zé)嵩礋釟鈾C(jī)的效率。實(shí)施例3如圖3所示的共軛零距高低溫?zé)嵩礋釟鈾C(jī)，其與實(shí)施例1的區(qū)別在于在所述冷卻 器2和所述加熱器4之間設(shè)控制閥5，通過(guò)控制所述控制閥5的開啟和關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)所述氣體 工質(zhì)按按單一方向定向循環(huán)流動(dòng)，提高所述共軛零距高低溫?zé)嵩礋釟鈾C(jī)的效率。實(shí)施例4如圖4所示的共軛零距高低溫?zé)嵩礋釟鈾C(jī)，其與實(shí)施例3的區(qū)別在于在所述氣缸 活塞機(jī)構(gòu)1上設(shè)回?zé)釁^(qū)3，在所述氣體工質(zhì)被壓縮時(shí)吸收所產(chǎn)生的熱量，在所述氣體工質(zhì)膨 脹作功時(shí)放出熱量，提高所述共軛零距高低溫?zé)嵩礋釟鈾C(jī)的效率。實(shí)施例5如圖5所示的共軛零距高低溫?zé)嵩礋釟鈾C(jī)，其與實(shí)施例1的區(qū)別在于在所述排氣 道101上設(shè)排氣熱交換器6，所述冷卻器2的出口經(jīng)所述排氣熱交換器6與所述加熱器4的 入口連通，利用排氣的熱量將經(jīng)過(guò)所述冷卻器2冷卻后的工質(zhì)加熱后進(jìn)入所述加熱器4內(nèi) 進(jìn)一步加熱，提高熱量的利用率，進(jìn)而提高所述共軛零距高低溫?zé)嵩礋釟鈾C(jī)的效率。
權(quán)利要求1.一種共軛零距高低溫?zé)嵩礋釟鈾C(jī)，包括氣缸活塞機(jī)構(gòu)(1)、冷卻器( 和加熱器(4)， 其特征在于所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)(1)的排氣道(101)與所述冷卻器O)的氣體工質(zhì)入口連 通，所述冷卻器O)的氣體工質(zhì)出口與所述加熱器的氣體工質(zhì)入口連通，所述加熱器 (4)的氣體工質(zhì)出口與所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)(1)的氣缸工質(zhì)入口(201)連通，在所述氣缸活塞 機(jī)構(gòu)(1)與所述排氣道(101)的連通處設(shè)排氣門(11)，在所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)(1)與所述氣 缸工質(zhì)入口(201)的連通處設(shè)工質(zhì)導(dǎo)入門(21)，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)(1)對(duì)外輸出動(dòng)力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述共軛零距高低溫?zé)嵩礋釟鈾C(jī)，其特征在于在所述氣缸活塞機(jī) 構(gòu)(1)上設(shè)回?zé)釁^(qū)(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述共軛零距高低溫?zé)嵩礋釟鈾C(jī)，其特征在于在所述冷卻器(2) 和所述加熱器(4)之間設(shè)控制閥(5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述共軛零距高低溫?zé)嵩礋釟鈾C(jī)，其特征在于在所述排氣道(101) 上設(shè)排氣熱交換器(6)，所述冷卻器( 的出口經(jīng)所述排氣熱交換器(6)與所述加熱器(4) 的入口連通，利用排氣的熱量將經(jīng)過(guò)所述冷卻器( 冷卻后的工質(zhì)加熱后進(jìn)入所述加熱器 (4)內(nèi)進(jìn)一步加熱。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種共軛零距高低溫?zé)嵩礋釟鈾C(jī)，包括氣缸活塞機(jī)構(gòu)、冷卻器和加熱器，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)的排氣道與所述冷卻器的氣體工質(zhì)入口連通，所述冷卻器的氣體工質(zhì)出口與所述加熱器的氣體工質(zhì)入口連通，所述加熱器的氣體工質(zhì)出口與所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)的氣缸工質(zhì)入口連通，在所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)與所述排氣道的連通處設(shè)排氣門，在所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)與所述氣缸工質(zhì)入口的連通處設(shè)工質(zhì)導(dǎo)入門，所述氣缸活塞機(jī)構(gòu)對(duì)外輸出動(dòng)力。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高、噪聲低。
文檔編號(hào)F02G1/055GK201818387SQ201020578968
公開日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2010年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月27日
發(fā)明者靳北彪 申請(qǐng)人:靳北彪