專(zhuān)利名稱(chēng)：熱聲行波發(fā)動(dòng)機(jī)及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于熱聲轉(zhuǎn)換的行波熱聲系統(tǒng)，具體是涉及一種 新型的熱聲行波發(fā)動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)新型的熱聲行波制冷機(jī)和直線(xiàn)電機(jī)的裝背景技術(shù)熱聲系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)熱能與聲能或其他形式能量相互轉(zhuǎn)換的裝置。通 常，熱聲系統(tǒng)是指包含熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)或熱聲制冷機(jī)的系統(tǒng)。熱聲發(fā)動(dòng)機(jī) 是熱聲系統(tǒng)的核心部件，它產(chǎn)生的壓力波可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)熱聲制冷機(jī)或 者直線(xiàn)電機(jī)等負(fù)載以獲得低溫或者電能等。熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)是通過(guò)振蕩的可壓縮流體與固體工作介質(zhì)的熱相互作 用從而實(shí)現(xiàn)熱能向聲能轉(zhuǎn)換的裝置。熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)任何機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件， 不需要潤(rùn)滑，因而易于維護(hù)，使用壽命較長(zhǎng)。采用氦氣、氮?dú)獾葘?duì)環(huán) 境友好的不活潑氣體作為工作介質(zhì)，不會(huì)產(chǎn)生溫室效應(yīng)。此外，熱聲 發(fā)動(dòng)機(jī)能有效利用汽車(chē)尾氣、工業(yè)廢氣和太陽(yáng)能等低品位能源，能有 效提高能源的綜合利用效率，特別在缺少電能的場(chǎng)合具有實(shí)際意義。而熱聲制冷機(jī)則是通過(guò)可壓縮流體與固體工作介質(zhì)的熱相互作用 從而實(shí)現(xiàn)聲能向熱能轉(zhuǎn)換的裝置。它同樣具有運(yùn)行穩(wěn)定可靠，使用壽 命長(zhǎng)，使用惰性氣體為工作介質(zhì)等特點(diǎn)。用熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的聲能來(lái) 驅(qū)動(dòng)熱聲制冷機(jī)就能獲得完全無(wú)任何機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的制冷系統(tǒng)，具有 非常廣闊的應(yīng)用前景。根據(jù)熱聲系統(tǒng)內(nèi)部工作聲場(chǎng)的不同，熱聲系統(tǒng)可分為熱聲駐波系統(tǒng) 和熱聲行波系統(tǒng)。由于熱聲駐波系統(tǒng)中的工作氣體與固體介質(zhì)的不可 逆換熱，熱聲駐波系統(tǒng)的熱效率較低，如熱聲駐波發(fā)動(dòng)機(jī)，它的熱效率一般在0.20以下。而熱聲行波系統(tǒng)的回?zé)崞髦袣怏w經(jīng)歷可逆的斯特 林循環(huán)，因而其熱效率在理論上要高于熱聲駐波系統(tǒng)，具有很大的應(yīng) 用前景，成為研究的熱點(diǎn)。傳統(tǒng)的熱聲行波系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。它包括一熱聲行波發(fā)動(dòng)機(jī)和一熱聲行波制冷機(jī)。熱聲行波發(fā)動(dòng)機(jī)由一行波環(huán)路和諧振管所構(gòu)成。行波環(huán)路依次包括一慣性管1， 一容性管2， 一主室溫端換熱器3， 一 回?zé)崞?， 一高溫端換熱器5， 一熱緩沖管6和一次室溫端換熱器7，這些部件按次序布置構(gòu)成環(huán)路。而熱聲行波制冷機(jī)由一行波環(huán)路構(gòu)成。 行波環(huán)路依次包括一慣性管9， 一容性管IO， 一主室溫端換熱器ll， 一回?zé)崞?2， 一冷端換熱器13， 一熱緩沖管14和一次室溫端換熱器 15,這些部件按次序布置構(gòu)成環(huán)路?？梢钥吹剑瑸榱藰?gòu)成行波環(huán)路， 熱聲行波發(fā)動(dòng)機(jī)的慣性管和容性管中都包含弧形管結(jié)構(gòu)，同時(shí)，為了 使環(huán)路與諧振管相連接，還采用了三通管的結(jié)構(gòu)。同樣，為了構(gòu)成行 波環(huán)路，熱聲行波制冷機(jī)中也包含弧形管和三通的結(jié)構(gòu)。這種行波環(huán) 路結(jié)構(gòu)的存在占據(jù)了大量的空間，結(jié)構(gòu)不緊湊，不利于實(shí)際應(yīng)用?；?形管及三通的存在會(huì)造成流動(dòng)的復(fù)雜性，引起不必要的流動(dòng)和換熱損 失。此外，對(duì)于熱聲行波發(fā)動(dòng)機(jī)，這種環(huán)路結(jié)構(gòu)無(wú)法克服高溫端換熱 器處的高溫引起的熱應(yīng)力，造成結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種熱聲行波發(fā)動(dòng)機(jī)，它克服了已有技術(shù) 的不足之處，使發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化，并提高了運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性及系 統(tǒng)效率。為此，本發(fā)明提供一種熱聲行波發(fā)動(dòng)機(jī)，包括以下部件用于調(diào)節(jié) 相位的慣性管；與慣性管相鄰的容性管；主室溫端換熱器；回?zé)崞鳎桓?溫端換熱器；熱緩沖管和次室溫端換熱器；其中回?zé)崞魑挥谥魇覝囟?換熱器和高溫端換熱器之間，熱緩沖管位于高溫端換熱器和次室溫端 換熱器之間，其特征在于所述發(fā)動(dòng)機(jī)的上述各部件呈同軸布置并位 于一外殼內(nèi)，慣性管位于該同軸結(jié)構(gòu)的內(nèi)部。本發(fā)明的再一目的是想提供一種熱聲行波制冷系統(tǒng)，它采用了上 述這種新穎的發(fā)動(dòng)機(jī)，提高了運(yùn)行穩(wěn)定性和系統(tǒng)效率。本發(fā)明的又一目的是想提供一種直線(xiàn)發(fā)電系統(tǒng)，它采用了上述這 種新穎的發(fā)動(dòng)機(jī)，提高了運(yùn)行穩(wěn)定性和系統(tǒng)效率。本發(fā)明提供的新型同軸型熱聲行波發(fā)動(dòng)機(jī)的各部件呈同軸布置， 即慣性管、容性管、主室溫端換熱器、回?zé)崞?、高溫端換熱器、熱緩 沖管和次室溫端換熱器被置于同一外殼內(nèi)，且其安裝次序保持與典型熱聲行波發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)相同。慣性管和容性管仍為圓管結(jié)構(gòu)，主室溫 端換熱器、回?zé)崞?、高溫端換熱器、熱緩沖管和次室溫端換熱器則被 置于外殼與慣性管之間的環(huán)形流道中。熱聲行波發(fā)動(dòng)機(jī)的慣性管為采 用熱導(dǎo)率低且耐高溫材料的空管子，有效減少高溫端換熱器、回?zé)崞?和熱緩沖管內(nèi)的高溫對(duì)慣性管的漏熱損失以及該漏熱引起的慣性管內(nèi) 氣體的流動(dòng)和換熱損失。熱聲行波發(fā)動(dòng)機(jī)的慣性管與容性管的連接處 置有一個(gè)彈性膜，它是一種具有較高彈性的有機(jī)材料或金屬材料，由 于彈性膜的存在，聲直流能被完全抑制，同時(shí)由于該彈性膜處的流動(dòng) 截面積較大使得流速較低，確保彈性膜的使用壽命。用本發(fā)明的熱聲行波發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)同軸型的熱聲行波制冷機(jī)。熱聲 行波制冷機(jī)的各部件也呈同軸布置，即慣性管、容性管、主室溫端換 熱器、回?zé)崞?、冷端換熱器、熱緩沖管和次室溫端換熱器被置于同一 外殼內(nèi)，且其安裝次序保持與典型熱聲行波制冷機(jī)的結(jié)構(gòu)相同。慣性 管和容性管仍為圓管結(jié)構(gòu)，主室溫端換熱器、回?zé)崞?、冷端換熱器、 熱緩沖管和次室溫端換熱器則被置于外殼與慣性管之間的環(huán)形流道 中。熱聲行波制冷機(jī)的慣性管為采用低熱導(dǎo)率材料的空管子，有效減 少冷端換熱器、回?zé)崞骱蜔峋彌_管內(nèi)的低溫對(duì)慣性管的冷量損失以及 該冷量損失引起的慣性管內(nèi)氣體的流動(dòng)和換熱損失。熱聲行波制冷機(jī) 的慣性管與容性管的連接處置有一個(gè)彈性膜，它是一種具有較高彈性 的有機(jī)材料或金屬材料，由于彈性膜的存在，聲直流能被完全抑制， 同時(shí)由于該彈性膜處的流動(dòng)截面積較大使得流速較低，確保彈性膜的 使用壽命。所述的同軸型熱聲行波發(fā)動(dòng)機(jī)慣性管的材料可為氧化鋁、氧化鎂、氧化鈦或穩(wěn)定氧化鋯陶瓷管，熔點(diǎn)在200(TC左右，在IOO(TC時(shí)的導(dǎo)熱 系數(shù)約為lW/(m*K)，為普通不銹鋼的1/10或更小；該慣性管也可為 經(jīng)過(guò)氧化鋁、氧化鎂等陶瓷材料涂層處理的耐高溫的不銹鋼或者鈦合所述的同軸型熱聲行波制冷機(jī)慣性管的材料可為熱導(dǎo)率低的不銹 鋼或者聚四氟乙烯等材料。所述彈性膜片的材料為氟橡膠、硅橡膠、天然橡膠、聚氨酯橡膠、 鈹青銅、不銹鋼等。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其關(guān)鍵技術(shù)在于采用了同軸結(jié)構(gòu)避免熱聲行波發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)的熱應(yīng)力，并且使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，利于實(shí)用化；使用 了一種低熱導(dǎo)率且耐熱的陶瓷管或陶瓷材料涂層的不銹鋼或鈦合金 管，它既可以有效保證熱聲行波發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫端換熱器工作在較高溫 度，又可以防止熱量漏入反饋管中；使用了一種低熱導(dǎo)率的不銹鋼或 者聚四氟乙烯管，它可以有效防止熱聲行波制冷機(jī)冷端換熱器的低溫 引起的冷量損失；采用高彈性膜，它既可以有效地傳輸聲波，又可以 抑制聲直流，保證系統(tǒng)的高效率。


圖l是傳統(tǒng)的熱聲行波發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是新型同軸型熱聲行波發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是新型同軸型熱聲行波發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)同軸型熱聲行波制冷機(jī)示意圖；圖4是新型同軸熱聲行波發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)示意圖。 圖號(hào)說(shuō)明圖中，l.發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)慣性管，2.發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)容性管，3.發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)主室溫端 換熱器，4.發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)回?zé)崞鳎?.發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)高溫端換熱器，6.發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)熱緩 沖管，7.發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)次室溫端換熱器，8.諧振管，9.制冷機(jī)側(cè)慣性管，10. 制冷機(jī)側(cè)容性管，ll.制冷機(jī)側(cè)主室溫端換熱器，12.制冷機(jī)側(cè)回?zé)崞鳎?3. 制冷機(jī)側(cè)冷端換熱器，14.制冷機(jī)側(cè)熱緩沖管，15.制冷機(jī)側(cè)次室溫端換熱 器，16.發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)彈性膜片，17.發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)外殼，18.制冷機(jī)側(cè)彈性膜片， 19.制冷機(jī)側(cè)外殼，20.活塞，21.活塞環(huán)，22.板簧，23.定子，24.動(dòng)子， 25.彈簧，26.軸，27.發(fā)電機(jī)側(cè)外殼。
具體實(shí)施方式
在敘述具體實(shí)施方式
前，首先對(duì)涉及本發(fā)明的一些原理作簡(jiǎn)要說(shuō)明。理論上慣性管應(yīng)該工作在室溫環(huán)境中，但由于同軸布置的緣故， 發(fā)動(dòng)機(jī)的回?zé)崞?、高溫端換熱器和熱緩沖管內(nèi)的高溫，制冷機(jī)的回?zé)?器、冷端換熱器和熱緩沖管的低溫將不可避免得使熱量(發(fā)動(dòng)機(jī))或 者冷量(制冷機(jī))漏入反饋管中，并造成該漏熱(發(fā)動(dòng)機(jī))或冷量(制 冷機(jī))損失引起的反饋管內(nèi)不必要的流動(dòng)和換熱損失。此熱漏或冷量損失可以用公式(1)來(lái)簡(jiǎn)單衡量<formula>formula see original document page 8</formula>其中義為慣性管材料的導(dǎo)熱系數(shù)，^為垂直熱漏方向的換熱面積, X代表熱漏方向。從上式可以看出在換熱面積一定的情況下，熱漏與 材料的導(dǎo)熱系數(shù)成正比，因此采用導(dǎo)熱系數(shù)小的慣性管材料將有效減 少熱漏及附加損失。以發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)的慣性管為例，若采用普通的不銹鋼， 在加熱溫度為60(TC時(shí)，它的熱導(dǎo)率義=24.27 W/(m*K)，如果采用本 發(fā)明說(shuō)述的低熱導(dǎo)率材料如氧化鋁陶瓷，2 = lW/(m*K)，由此可見(jiàn)， 漏熱量只有前者的4.1%，從而大大減少了漏熱損失。而對(duì)于本發(fā)明中采用的彈性膜技術(shù)，其原理在于假設(shè)彈性膜片 兩側(cè)的壓力為Pi和P2，彈性膜片的質(zhì)量為m，彈性系數(shù)為K，彈性膜 片的橫截面積為A，則有<formula>formula see original document page 8</formula> (2)其中x為彈性膜片的位移量，x"為位移對(duì)時(shí)間的二階導(dǎo)數(shù)即加速 度 。 將pl、 p2、 X以簡(jiǎn)諧形式表示為其中P" P2、 X分別為各簡(jiǎn)諧量的幅值，(O為角頻率，代入(1)式 可以進(jìn)一步寫(xiě)成如下形式<formula>formula see original document page 8</formula> (3)從上式可以看出，如果彈性膜的彈性很好，即彈性膜的剛度系數(shù)《趨于0;此外，若膜片的質(zhì)量很輕，即質(zhì)量附也趨于0，這樣，在極 限的情況下就可得出膜片兩側(cè)的壓力A、尸2近似完全相同。實(shí)際上， 與膜兩側(cè)的氣體壓力相比，由膜片的彈性和質(zhì)量所引起的貢獻(xiàn)非常小(一般在兩個(gè)量級(jí)以下)，所以可認(rèn)為膜片傳遞聲波的能力與氣體完 全相同。如圖2所示，新型同軸型熱聲行波發(fā)動(dòng)機(jī)包括一外殼17和諧振管 8。外殼17內(nèi)依次布置有慣性管1、容性管2、主室溫端換熱器3、回 熱器4、高溫端換熱器5、熱緩沖管6和次室溫端換熱器7。慣性管采 用低熱導(dǎo)率耐高溫的陶瓷管材料或經(jīng)陶瓷材料涂層的不銹鋼或鈦合金 管，在慣性管與容性管的連接處裝有一彈性膜，既傳遞聲功又完全抑 制了聲直流。對(duì)外殼內(nèi)的各部件按次序進(jìn)行組裝后，將外殼與諧振管通過(guò)法蘭 連接起來(lái)，從而完成了整個(gè)系統(tǒng)的裝配。在裝配完之后在系統(tǒng)中充入 氦氣、氮?dú)獾炔换顫姎怏w工質(zhì)，工作壓力為10 50bar，工作頻率為 50-500 Hz之間(視系統(tǒng)的尺寸而定)。主室溫端換熱器和次室溫端換熱 器采用風(fēng)冷或者水冷等措施維持室溫環(huán)境，并在高溫端換熱器內(nèi)通過(guò) 太陽(yáng)能加熱或高溫燃?xì)廨斎霟崃?，?dāng)回?zé)崞鲀?nèi)建立充分的溫度梯度后， 熱聲自激振蕩便產(chǎn)生。經(jīng)高溫端換熱器放大的聲功，依次通過(guò)熱緩沖 管和次室溫端換熱器， 一部分回到慣性管，在慣性管與容性管連接處 的彈性膜隔絕了聲直流并傳遞了聲功使聲功回到回?zé)崞髦羞M(jìn)行再放 大，另一部分聲功則進(jìn)入諧振管以維持系統(tǒng)的振動(dòng)。聲功在系統(tǒng)的適 當(dāng)位置輸出以驅(qū)動(dòng)負(fù)載如各類(lèi)回?zé)崞髦评錂C(jī)和發(fā)電機(jī)等d圖3所示為一新型同軸型熱聲系統(tǒng)，它包括一新型同軸型熱聲行波 發(fā)動(dòng)機(jī)和一新型同軸型熱聲行波制冷機(jī)。新型同軸型熱聲行波發(fā)動(dòng)機(jī) 包括一外殼17和諧振管8。外殼17內(nèi)依次布置有慣性管1、容性管2、 主室溫端換熱器3、回?zé)崞?、高溫端換熱器5、熱緩沖管6和次室溫 端換熱器7。慣性管采用低熱導(dǎo)率耐高溫的陶瓷管材料或經(jīng)陶瓷材料 涂層的不銹鋼或鈦合金管，在慣性管與容性管的連接處裝有一彈性膜， 既傳遞聲功又完全抑制了聲直流。新型同軸型熱聲行波制冷機(jī)外殼19 內(nèi)依次布置有反饋管9、容性管IO、主室溫端換熱器1K回?zé)崞?2、 冷端換熱器13、熱緩沖管14和次室溫端換熱器15。慣性管采用低熱 導(dǎo)率的不銹鋼或聚四氟乙烯等材料，并在慣性管與容性管的連接處裝 有一彈性膜，既傳遞聲功又完全抑制了聲直流。在分別對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和制冷機(jī)外殼內(nèi)的部件進(jìn)行組裝后，通過(guò)法蘭使兩 者與諧振管連接，完成了整個(gè)系統(tǒng)的裝配。在裝配完之后在系統(tǒng)中充入氦氣作為工作介質(zhì)，工作壓力為10 50bar,工作頻率為50-500 Hz 之間(視系統(tǒng)的尺寸而定)。發(fā)動(dòng)機(jī)和制冷機(jī)的主室溫端換熱器和次室 溫端換熱器采用風(fēng)冷或者水冷等措施維持室溫環(huán)境，并在發(fā)動(dòng)機(jī)的高 溫端換熱器內(nèi)通過(guò)太陽(yáng)能加熱或高溫燃?xì)廨斎霟崃浚?dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的回?zé)?器內(nèi)建立充分的溫度梯度后，熱聲自激振蕩便產(chǎn)生。經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)高溫端 換熱器放大的聲功，依次通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)熱緩沖管和次室溫端換熱器，一 部分回到發(fā)動(dòng)機(jī)慣性管，在發(fā)動(dòng)機(jī)慣性管與容性管連接處的彈性膜隔 絕了聲直流并傳遞了聲功使聲功回到回?zé)崞髦羞M(jìn)行再放大，另一部分 聲功則通過(guò)諧振管進(jìn)入制冷機(jī)的慣性管，制冷機(jī)慣性管與容性管連接 處的彈性膜隔絕了聲直流并傳遞了聲功，并在制冷機(jī)的回?zé)崞鲀?nèi)實(shí)現(xiàn) 聲能向熱能的轉(zhuǎn)換，在制冷機(jī)的冷端換熱器獲得低溫和制冷量，同時(shí) 剩下的聲功依次通過(guò)制冷機(jī)的熱緩沖管和次室溫端換熱器回到制冷機(jī) 的慣性管實(shí)現(xiàn)聲功的回收再利用。如圖4所示的同軸型熱聲系統(tǒng)包括一新型同軸型熱聲行波發(fā)動(dòng)機(jī) 和一直線(xiàn)發(fā)電機(jī)。新型同軸型熱聲行波發(fā)動(dòng)機(jī)包括一外殼17和諧振管 8。外殼17內(nèi)依次布置有反饋管1、容性管2、主室溫端換熱器3、回 熱器4、高溫端換熱器5、熱緩沖管6和次室溫端換熱器7。慣性管采 用低熱導(dǎo)率耐高溫的陶瓷管材料或經(jīng)陶瓷材料涂層的不銹鋼或鈦合金 管，在慣性管與容性管的連接處裝有一彈性膜，既傳遞聲功又完全抑 制了聲直流。直線(xiàn)發(fā)電機(jī)包括一傳動(dòng)系統(tǒng)和動(dòng)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)。傳動(dòng)系統(tǒng)由 活塞20、活塞環(huán)21、板簧22和軸26組成。活塞20與外殼27之間的 密封方式采用活塞環(huán)間隙密封，由于熱聲行波發(fā)動(dòng)機(jī)的工作頻率較高， 所以間隙密封要求相對(duì)較低，活塞環(huán)的加工較容易；使用板簧代替軸 承消除了摩擦損失，提高發(fā)電機(jī)的機(jī)械效率；動(dòng)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)可以根據(jù)輸 出電功率的大小采用動(dòng)圈或者動(dòng)磁式，動(dòng)子24與外殼27之間的背腔 可采用機(jī)械彈簧或者氣體彈簧來(lái)回收部分機(jī)械功。在分別對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)外殼內(nèi)的部件進(jìn)行組裝后，通過(guò)法蘭使兩 者與諧振管連接，完成了整個(gè)系統(tǒng)的裝配。在裝配完之后在系統(tǒng)中充 入氦氣或者氮?dú)獾炔换顫姎怏w作為工作介質(zhì)，工作壓力為10 50bar, 工作頻率為50-500 Hz之間(視系統(tǒng)的尺寸而定)。發(fā)動(dòng)機(jī)的主室溫端換 熱器和次室溫端換熱器采用風(fēng)冷或者水冷等措施維持室溫環(huán)境，并在 發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫端換熱器內(nèi)通過(guò)太陽(yáng)能加熱或高溫燃?xì)廨斎霟崃浚?dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的回?zé)崞鲀?nèi)建立充分的溫度梯度后，熱聲自激振蕩便產(chǎn)生。經(jīng)發(fā) 動(dòng)機(jī)高溫端換熱器放大的聲功，依次通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)熱緩沖管和次室溫端 換熱器， 一部分回到發(fā)動(dòng)機(jī)慣性管，在慣性管與容性管連接處的彈性 膜隔絕了聲直流并傳遞了聲功使聲功回到回?zé)崞髦羞M(jìn)行再放大，另一 部分聲功則通過(guò)諧振管將聲功傳遞至發(fā)電機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)，從而帶動(dòng)發(fā) 電機(jī)動(dòng)子的往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，將聲能通過(guò)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。
權(quán)利要求
1. 一種熱聲行波發(fā)動(dòng)機(jī)，包括以下部件用于調(diào)節(jié)相位的慣性管(1)；與慣性管(1)相鄰的容性管(2)；主室溫端換熱器(3)；回?zé)崞?4)；高溫端換熱器(5)；熱緩沖管(6)和次室溫端換熱器(7)；其中回?zé)崞?4)位于主室溫端換熱器(3)和高溫端換熱器(5)之間，熱緩沖管(6)位于高溫端換熱器(5)和次室溫端換熱器(7)之間，其特征在于所述發(fā)動(dòng)機(jī)的上述各部件呈同軸布置并位于一外殼(17)內(nèi)，慣性管(1)位于該同軸結(jié)構(gòu)的內(nèi)部。
2. 根據(jù)權(quán)利l所述的熱聲行波發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述慣性管 (l)采用熱導(dǎo)率低且耐高溫材料的空管子。
3. 根據(jù)權(quán)利l所述的熱聲行波發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述慣性管 (1)與容性管(2)的連接處設(shè)有一個(gè)彈性膜(9)。
4. 根據(jù)權(quán)利3所述的熱聲行波發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述彈性膜 (9)為一種有機(jī)材料或金屬材料。
5. —種熱聲行波制冷系統(tǒng)，包括制冷機(jī)，其特征在于所述系統(tǒng) 還包括用于驅(qū)動(dòng)所述制冷機(jī)的、根據(jù)上述權(quán)利要求l一5所述的熱聲行 波發(fā)動(dòng)機(jī)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱聲行波制冷系統(tǒng)，其特征在于所述 制冷機(jī)包括以下部件用于調(diào)節(jié)相位的慣性管(9);與慣性管(9)相鄰的 容性管(10);主室溫端換熱器(ll);回?zé)崞?12);冷端換熱器(13);熱 緩沖管(14)和次室溫端換熱器(15);其中回?zé)崞?12M立于主室溫端換熱 器(11)和高溫端換熱器(13)之間，熱緩沖管(14)位于冷端換熱器(13)和 次室溫端換熱器(15)之間，所述制冷機(jī)的上述各部件呈同軸布置，慣 性管(9)位于該同軸結(jié)構(gòu)的內(nèi)部。
7. 根據(jù)權(quán)利6所述的熱聲行波制冷系統(tǒng)，其特征在于所述慣性 管(9)由熱導(dǎo)率低的材料制成。
8. 根據(jù)權(quán)利6所述的熱聲行波制冷系統(tǒng)，其特征在于所述慣性 管(9)與容性管(10)的連接處設(shè)有由有機(jī)材料或金屬材料制成彈性 膜(18)。
9. 一種直線(xiàn)發(fā)電系統(tǒng)，包括直線(xiàn)發(fā)電機(jī)，其特征在于該系統(tǒng)還 包括用于驅(qū)動(dòng)所述直線(xiàn)發(fā)電機(jī)的、根據(jù)上述權(quán)利要求l一5所述的熱聲行波發(fā)動(dòng)機(jī)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的直線(xiàn)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述直線(xiàn)發(fā)電 機(jī)系包括傳動(dòng)系統(tǒng)和動(dòng)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，所述傳動(dòng)系統(tǒng)包括活塞(20)、活 塞環(huán)(21)、板簧(22)和軸(26)，該傳動(dòng)系統(tǒng)的活塞20與外殼 27之間采用活塞環(huán)間隙密封，并用板簧來(lái)定位所述的活塞和軸；所述 動(dòng)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)采用動(dòng)圈或者動(dòng)磁式，動(dòng)子(24)與外殼(27)之間的背 腔采用機(jī)械彈簧或者氣體彈簧來(lái)回收部分機(jī)械功。
全文摘要
一種熱聲行波發(fā)動(dòng)機(jī)，包括以下部件用于調(diào)節(jié)相位的慣性管(1)；與慣性管(1)相鄰的容性管(2)；主室溫端換熱器(3)；回?zé)崞?4)；高溫端換熱器(5)；熱緩沖管(6)和次室溫端換熱器(7)；其中回?zé)崞?4)位于主室溫端換熱器(3)和高溫端換熱器(5)之間，熱緩沖管(6)位于高溫端換熱器(5)和次室溫端換熱器(7)之間，其特征在于所述發(fā)動(dòng)機(jī)的上述各部件呈同軸布置并位于一外殼(17)內(nèi)，慣性管(1)位于該同軸結(jié)構(gòu)的內(nèi)部。
文檔編號(hào)H02K7/18GK101275541SQ20071006481
公開(kāi)日2008年10月1日 申請(qǐng)日期2007年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月27日
發(fā)明者余國(guó)瑤, 吳張華, 巍 戴, 羅二倉(cāng), 胡劍英 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所