一种利用液态金属导电的双作用热声发电机制造技术

本发明专利技术涉及发电装置技术领域，尤其涉及一种利用液态金属导电的双作用热声发电机。本发明专利技术提供的一种利用液态金属导电的双作用热声发电机包括串联形成闭合环路的至少三组热声发电单元，每组热声发电单元均包括热声发动机、内部设有液态金属的储液管及至少一个摩擦发电机；摩擦发电机包括外接负载及两个电极，两个电极设于储液管内且其中一个电极始终与液态金属接触，另一个电极的外表面设有发电材料层，热声发动机推动液态金属做升降往复运动，以使得设有发电材料层的电极与液态金属在接触状态和分离状态之间切换。本申请通过设有液态金属的储液管起到谐振子的作用，导电性能优异且性质稳定，可靠性强，结构简单，生产成本低，实用性强。

A double acting thermoacoustic generator using liquid metal conduction

The invention relates to the technical field of power generation devices, in particular to a double acting thermoacoustic generator using liquid metal conduction. Using a liquid metal conductive double action thermal acoustic generator provided by the invention comprises at least three groups to form a closed loop thermoacoustic power generation unit, a liquid storage group of thermoacoustic power generation unit comprises a thermoacoustic engine, inside the liquid metal pipe and at least one friction generator; the generator including the external load and friction two electrodes, two electrodes arranged on the liquid storage tube and one electrode always liquid metal in contact with the outer surface, another electrode material layer has a power, a thermoacoustic engine driven liquid metal lifting reciprocating motion, so that an electrode material layer and the liquid metal power switching between contact and separation state. The utility model plays the role of a harmonic oscillator through a liquid storage tube with liquid metal, has excellent electric conductivity, stable property, strong reliability, simple structure, low production cost and strong practicability.

【技术实现步骤摘要】
一种利用液态金属导电的双作用热声发电机
本专利技术涉及发电装置
，尤其涉及一种利用液态金属导电的双作用热声发电机，具体涉及一种结构简单、制造成本低且能提高生产效率的利用液态金属导电的双作用热声发电机。
技术介绍
热声发动机是将热能转换为机械能的新型动力装置，如果将其与发电机相连，将机械能转化为电能就构成了一种热声发电机。热声发电机是一种外燃式的发电设备，可以利用废热、太阳能、工业余热等进行发电，因此具有广泛的应用前景。如图1为一种双作用热声发电机结构，它由三个单元组成，每个单元包括热声发动机和直线电机。热声发动机的核心部件包括主水冷器1、回热器2、加热器3、热缓冲管4及次水冷器5；直线电机包括膨胀活塞11、膨胀腔11’、压缩活塞12、压缩腔12’、动子13及定子14等。热声发动机的次水冷器5跟直线电机的膨胀腔11’相连，直线电机的压缩腔12’再跟另一个单元中热声发动机的主水冷器1相连，这样各单元之间首尾相连构成一个环路。直线电机的活塞和动子13起到谐振子的作用，决定系统的工作频率。系统工作时，热声发动机的加热器3温度升高到一定值，系统就会产生自激的声波振荡，声波消耗部分能量波推动膨胀活塞11往复运动，将声波形式的机械能转变为电能，声波的剩余能量通过电机的动子13传递到压缩活塞12，再以声波的形式进入另一个单元的发动机，声波在回热器2中能量被放大后再推动该单元中的膨胀活塞11工作。采用上述结构的热声发电机，直线电机的膨胀活塞11及压缩活塞12和动子13采用板簧支撑，且膨胀活塞11及压缩活塞12与气缸之间采用精密的间隙密封以消除二者之间的摩擦，这对加工工艺提出了很高的要求，加工成本高且生存效率低下；另外直线电机的磁路、线圈等制作成本高，这些因素最后导致热声发电机生产成本较为昂贵，难以实用化。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术的目的是：提供一种结构简单、制造成本低且能提高生产效率的利用液态金属导电的双作用热声发电机，以解决现有的热声发电机结构复杂、对加工工艺要求高而造成的成本高、生产效率低及实用性差的问题。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种利用液态金属导电的双作用热声发电机，包括至少三组热声发电单元，每组所述热声发电单元均包括热声发动机、内部设有液态金属的储液管及至少一个摩擦发电机；所述热声发动机包括依次连接的主冷水器、回热器及与所述储液管的进口端连接的加热器；该组所述热声发电单元的储液管的出口端通过连接管与下一组热声发电单元的主冷水器连通，该组所述热声发电单元的主冷水器通过连接管与末组热声发电单元的储液管的出口端连通，以形成闭合环路；所述摩擦发电机包括连接形成导电环路的外接负载及两个电极，所述两个电极设于所述储液管内且其中一个所述电极始终与所述储液管内的液态金属接触，另一个所述电极的外表面设有发电材料层，所述热声发动机推动所述储液管内的液态金属做升降往复运动，以使得所述设有发电材料层的电极与所述液态金属在接触状态和分离状态之间切换。其中，所述摩擦发电机的数量为两个，其中一个所述摩擦发电机的两个电极设于靠近所述储液管的进口端的端口处，另一个所述摩擦发电机的两个电极设于靠近所述储液管的出口端的端口处。其中，所述热声发动机还包括设于所述加热器与所述储液管的进口端之间的热缓冲管及次水冷器，所述热缓冲管与所述加热器连接，所述次水冷器与所述储液管的进口端连接。其中，所述储液管的进口端和出口端均设有浮子，且设于所述储液管出口端的浮子构造有两个用于穿设所述两个电极的通孔。其中，所述外表面设有发电材料层的电极的下端为针尖结构。其中，所述储液管的剖面形状为U型或V型或W型。其中，所述液态金属为汞或钠钾混合物或镓或钠或钾。其中，所述发电材料层为具有多个凸起结构的发电材料层。其中，所述发电材料层采用聚酰亚胺或聚四氟乙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚氯乙烯或聚二甲硅氧烷或聚对二甲苯材质制成。(三)有益效果本专利技术的上述技术方案具有如下优点：本专利技术提供了一种利用液态金属导电的双作用热声发电机，包括至少三组热声发电单元，每组热声发电单元均包括热声发动机、内部设有液态金属的储液管及至少一个摩擦发电机；热声发动机包括依次连接的主冷水器、回热器及与储液管的进口端连接的加热器；该组热声发电单元的储液管的出口端通过连接管与下一组热声发电单元的主冷水器连通，该组热声发电单元的主冷水器通过连接管与末组热声发电单元的储液管的出口端连通，以形成闭合环路；摩擦发电机包括连接形成导电环路的外接负载及两个电极，两个电极设于储液管内且其中一个电极始终与储液管内的液态金属接触，另一个电极的外表面设有发电材料层，热声发动机推动储液管内的液态金属做升降往复运动，以使得设有发电材料层的电极与液态金属在接触状态和分离状态之间切换。本申请提供的储液管替代传统电机结构中的活塞动子，起到谐振子的作用，决定热声发电机的工作频率，大大简化了传统电机结构，降低了对加工工艺的要求及生产成本，经济性好，实用性强，利于进行标准化生产及推广；同时利用液态金属导电，导电性能优异且性质稳定，在保证发电效率的前提下又提高了发电机的可靠性。附图说明图1是现有技术中热声发电机的结构示意图；图2是本专利技术一种利用液态金属导电的双作用热声发电机实施例一的双作用热声发电机的结构示意图；图3中(a)至(d)为本专利技术一种利用液态金属导电的双作用热声发电机实施例一的利用液态金属将机械能转换为电能的状态变化图。图中：1：主冷水器；2：回热器；3：加热器；4：热缓冲管；5：次水冷器；6：储液管；7、9：电极；8：发电材料层；10：外接负载；11：膨胀活塞；11’：膨胀腔；12：压缩活塞；12’：压缩腔；13：动子；14：定子；15：液态金属；16：浮子。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例一特别的，为表述方便，本申请提供的一种利用液态金属导电的双作用热声发电机，将储液管与热声发动机连接的一端定义为储液管的进口端，相应的，将储液管的另一端定义为储液管的出口端。如图2至图3所示，本专利技术实施例提供了一种利用液态金属导电的双作用热声发电机，包括至少三组热声发电单元，每组热声发电单元均包括热声发动机、内部设有液态金属15的储液管6及至少一个摩擦发电机；利用液态金属15导电，导电性能优异且性质稳定，在保证发电效率的前提下又提高了发电机的可靠性；热声发动机包括依次连接的主冷水器1、回热器2及与储液管6的进口端连接的加热器3，主冷水器1形成低温，加热器3形成高温，这样在回热器2的两端形成温度梯度，当回热器2达到一定温度梯度时，就会产生自激的声波振荡；该组热声发电单元的储液管6的出口端通过连接管与下一组热声发电单元的主冷水器1连通，该组热声发电单元的主冷水器1通过连接管与末组热声发电单元的储液管6的出口端连通，以形成闭合环路，其中，当回热器2达到一定温度梯度时，产生的一部分声波用于推动液态金属15在储液管6内做升降往本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用液态金属导电的双作用热声发电机，其特征在于：包括至少三组热声发电单元，每组所述热声发电单元均包括热声发动机、内部设有液态金属的储液管及至少一个摩擦发电机；所述热声发动机包括依次连接的主冷水器、回热器及与所述储液管的进口端连接的加热器；该组所述热声发电单元的储液管的出口端通过连接管与下一组热声发电单元的主冷水器连通，该组所述热声发电单元的主冷水器通过连接管与末组热声发电单元的储液管的出口端连通，以形成闭合环路；所述摩擦发电机包括连接形成导电环路的外接负载及两个电极，所述两个电极设于所述储液管内且其中一个所述电极始终与所述储液管内的液态金属接触，另一个所述电极的外表面设有发电材料层，所述热声发动机推动所述储液管内的液态金属做升降往复运动，以使得所述设有发电材料层的电极与所述液态金属在接触状态和分离状态之间切换。

【技术特征摘要】
1.一种利用液态金属导电的双作用热声发电机，其特征在于：包括至少三组热声发电单元，每组所述热声发电单元均包括热声发动机、内部设有液态金属的储液管及至少一个摩擦发电机；所述热声发动机包括依次连接的主冷水器、回热器及与所述储液管的进口端连接的加热器；该组所述热声发电单元的储液管的出口端通过连接管与下一组热声发电单元的主冷水器连通，该组所述热声发电单元的主冷水器通过连接管与末组热声发电单元的储液管的出口端连通，以形成闭合环路；所述摩擦发电机包括连接形成导电环路的外接负载及两个电极，所述两个电极设于所述储液管内且其中一个所述电极始终与所述储液管内的液态金属接触，另一个所述电极的外表面设有发电材料层，所述热声发动机推动所述储液管内的液态金属做升降往复运动，以使得所述设有发电材料层的电极与所述液态金属在接触状态和分离状态之间切换。2.根据权利要求1所述的利用液态金属导电的双作用热声发电机，其特征在于：所述摩擦发电机的数量为两个，其中一个所述摩擦发电机的两个电极设于靠近所述储液管的进口端的端口处，另一个所述摩擦发电机的两个电极设于靠近所述储液管的出口端的端口处。3.根据权利要求1所述的利用液态金属导电的双作用热...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡剑英，罗二仓，陈燕燕，吴张华，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11