制冷装置及方法制造方法及图纸

提供了一种用于在两个热储之间传递或交换热能、用于将能量从热能转换成另一种形式的能量、或用于将能量从另一种形式的能量转换成热能的装置和方法。可以使用每单位质量的体积力生成装置来修改工作材料的比热容。可以使用诸如压缩机膨胀机的功交换装置来对工作材料做功，或者允许工作材料对功交换装置做功。或者允许工作材料对功交换装置做功。或者允许工作材料对功交换装置做功。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制冷装置及方法
[0001]优先权声明
[0002]本专利申请是下述美国临时专利申请的非临时申请，并且要求下述美国临时专利申请的优先权的权益：2018年7月11日提交的美国临时专利申请第62/763,958号、2018年7月24日提交的美国临时专利申请第62/764,272号、2019年4月10日提交的美国临时专利申请第62/832,280号、2019年4月10日提交的美国临时专利申请第62/920,065号以及2019年5月16日提交的美国临时专利申请第62/848,591号，上述美国临时专利申请中的每一个通过引用使其全部内容并入本文。


[0003]本专利技术涉及用于传递或交换热能、用于将能量从热能转换成另一种形式的能量、或用于将能量从另一种形式转换成热能的装置和方法。

技术介绍

[0004]当热的热储和冷的热储彼此热接触时，热量典型地从热的热储流向冷的热储。例如，当砖直接物理接触时，即，当热砖的表面抵着冷砖的表面放置时，热量将从热砖流向冷砖。该热量可以例如经由传导来传递。
[0005]常规的热泵需要做机械功，以便将热量从冷储存体传递给热储存体。例如，常规的制冷机消耗电力，以便从冷的内部移除热量并且将热量递送给温暖的外部，诸如制冷机所在的房间。
[0006]常规的热力发动机通过从热储存体吸收热量并且将热量传递给冷储存体来做机械功。例如，在船用蒸汽机中，工作材料从锅炉中的热储存体吸收热量，并且随后例如在蒸汽机上做机械功，于是蒸汽在冷凝器中将热量传递给冷储存体例如海洋。
[0007]在常规的磁制冷机中，磁热工作材料暴露于增加的磁场强度，导致工作材料的温度的绝热升高，如磁热效应所描述的。随着温度的升高，工作材料被热耦合至热储存体，并且热量被允许从工作材料流到热储存体中。例如，热流可以包括热传导。工作材料随后从热储存体热解耦，并且工作材料内的磁场强度减少，导致工作材料的温度的绝热降低，如磁热效应所描述的。工作材料随后被热耦合至冷储存体，并且热量被允许从冷储存体流向工作材料。工作材料从冷储存体热解耦，从而完成热力学循环。以这种方式，热量可以从冷储存体中移除并且被递送至热储存体，从而导致冷储存体的制冷。
[0008]常规固态电制冷机以与常规磁制冷机类似的方式操作，其中使用电热效应和电场来代替磁热效应和磁场。

技术实现思路

[0009]如本文中使用的，在正磁热效应中，工作材料内的磁场强度的增加可以通过减少工作材料的比热容来增加工作材料的温度。类似地，在负磁热效应中，工作材料内的磁场强度的增加可以通过增加工作材料的比热容来降低工作材料的温度。除非另有说明，否则术
语“比热容”可以指恒定压力下的比热容或恒定体积下的比热容。
[0010]如本文所使用的，在正电热效应中，工作材料内的电场强度的增加可以通过减少工作材料的比热容来增加工作材料的温度。类似地，在负电热效应中，工作材料内的电场强度的增加可以通过增加工作材料的比热容来降低工作材料的温度。
[0011]通常，根据本专利技术的一些实施方式，可以利用BFGA(体积力生成装置)的每单位质量的外部体积力的生成装置来修改工作材料的比热容。体积力(body force)性质上可以是例如磁的、电的、引力的或惯性的。
[0012]根据本专利技术的一些实施方式，热力学装置包括：被配置成修改工作材料的比热容的体积力生成装置；以及功交换装置，其中功交换装置可以包括压缩机或膨胀机(expander)，其中压缩机可以对工作材料做功，并且其中工作材料可以对膨胀机做功。
[0013]根据本专利技术的一些实施方式，热力学循环可以包括工作材料的比热容的至少一次人为修改，以及通过压缩机或膨胀机对工作材料的至少一次压缩或膨胀。人为修改是指将工作材料的比热容修改为在自然场景下的比热容之上或之下的值。在自然场景中，工作材料被认为是与任何BFGA装置或工作材料的热力学特性的任何人为修改隔离，并且自然场景中的工作材料的温度和密度与处于人为修改的比热容状态下的工作材料的温度和密度相同。注意，在自然场景下，工作材料的比热容是温度的函数。例如，双原子理想气体的比热容在较大温度下增加，这可以认为是比热容的与人为修改相对照的自然修改。如本文所使用的，工作材料的自然比热容是自然场景中的比热容。
[0014]压缩机是被配置成对工作材料做功的热力学装置。膨胀机是被配置成允许工作材料对膨胀机做功的热力学装置。例如，压缩机可以包括轴流式或离心式压缩机、发散管道或会聚发散管道或会聚管道、往复式活塞或者体积力生成装置。例如，膨胀机可以包括轴流式或离心式涡轮机、会聚管道或会聚发散管道或发散管道、往复式活塞或者体积力生成装置。
[0015]本专利技术的一些实施方式包括一种装置，该装置被配置成能够人为地修改工作材料的比热容。在一些实施方式中，被配置成能够人为地修改工作材料的比热容的装置包括BFGA。
[0016]根据本专利技术的一些实施方式，热能可以直接转换成有用的能量，例如机械功或电。例如，可以人为地增加工作材料的比热容，从而导致工作材料的温度减少。在该示例中，增加是由于BFGA的激活水平增加。例如，温度的减少可以归因于负磁热效应和至少一部分工作材料内的磁场强度的增加。随后可以通过诸如轴流式压缩机的压缩机绝热地压缩工作材料。压缩之后，工作材料的比热容减少，导致工作材料的温度升高。例如，减少可能是由于BFGA激活水平的降低。例如，减少可以归因于负磁热效应和至少一部分工作材料内的磁场强度的降低。随后，通过诸如轴流式涡轮机的膨胀机使工作材料膨胀。对于膨胀和压缩的至少一部分，在膨胀期间比容的给定增量变化下的比热容被配置成小于在压缩期间比容的给定增量变化下的比热容，从而使得对于膨胀和压缩的至少一部分，在膨胀期间比容的给定增量变化下的工作材料的温度大于在压缩期间比容的给定增量变化下的工作材料的温度，其中所述部分被称为“关注部分”。在关注部分中，工作材料可以对环境做净量的功，即，在该示例中，在关注部分期间工作材料对膨胀机做的功可以大于压缩机对工作材料做的功。对于关注部分，膨胀期间比容的给定增量变化下的工作材料的压力可以大于压缩期间比容的给定增量变化下的工作材料的压力。膨胀之后，热量可以从外部热源被传递至工作材料，
并且工作材料可以返回到原始的压力、温度和比热容，从而完成热力学循环。在此简化示例中，传递至工作材料的热量等于工作材料对环境做的净功。在其他实施方式中，热力学循环可以包括其他类型的压缩或膨胀，例如等温、等压或多变压缩或膨胀。
[0017]在一些实施方式中，在给定压力下的膨胀和压缩的关注部分期间的比热容可以低于自然比热容。在一些实施方式中，在给定压力下的膨胀和压缩的关注部分期间的比热容可以大于在给定压力或温度下的自然比热容。在一些实施方式中，在膨胀的关注部分期间的比热容可以基本上等于自然比热容。在一些实施方式中，在压缩的关注部分期间的比热容可以基本上等于自然比热容。在一些实施方式中，在膨胀的关注部分期间的比热容可以小于自然比热容，以及在压缩的相同关注部分期间的比热容可以大于自本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于与工作材料相互作用的装置，其中，所述装置包括：体积力生成装置，其被配置成人为地修改所述工作材料的比热容；以及功交换装置2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述功交换装置包括压缩装置，其中，压缩装置被配置成对所述工作材料做功3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述功交换装置包括膨胀装置，其中，膨胀装置被配置成允许所述工作材料对所述膨胀装置做功4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述体积力生成装置被配置成增加所述工作材料的比热容5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述体积力生成装置被配置成降低所述工作材料的比热容6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述工作材料包括固体颗粒或固体物体7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述工作材料包括流体，例如液体、气体或胶体8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述工作材料包括电子9.根据权利要求8所述的装置，其中，通过所述体积力生成装置来改变所述电子的比热容10.根据权利要求1所述的装置，其中，所述体积力生成装置的体积力性质上是电磁的11.根据权利要求1所述的装置，其中，所述体积力生成装置的体积力性质上是引力的12.根据权利要求1所述的装置，其中，所述体积力生成装置的体积力性质上是惯性的13.根据权利要求10所述的装置，其中，所述体积力生成装置的体积力性质上是电的14.根据权利要求10所述的装置，其中，所述体积力生成装置的体积力性质上是磁的15.根据权利要求10所述的装置，其中，所述体积力生成装置包括磁场生成装置16.根据权利要求15所述的装置，其中，通过流过导体的电流来生成所述磁场的至少一部分17.根据权利要求16所述的装置，其中，所述导体的至少一部分是超导的18.根据权利要求16所述的装置，其中，所述导体的至少一部分以螺线管方式布置在所述工作材料的至少一部分周围或内部19.根据权利要求15所述的装置，其中，通过永磁体生成所述磁场的至少一部分20.根据权利要求10所述的装置，其中，所述体积力生成装置包括电场生成装置21.根据权利要求20所述的装置，其中，所述电场生成装置包括电导体，所述电导体被配置成累积正电荷或负电荷22.根据权利要求20所述的装置，其中，所述电场生成装置包括正电荷集合体或负电荷集合体23.根据权利要求10所述的装置，其中，所述体积力生成装置包括电离装置，所述电离装置被配置成使所述工作材料的至少一部分电离24.根据权利要求23所述的装置，其中，能够回收在电离过程中消耗的所述能量的至少一部分25.根据权利要求24所述的装置，其中，通过功交换装置回收所述能量的至少一部分，所述功交换装置被配置成允许所述工作材料对所述功交换装置做功
26.根据权利要求25所述的装置，其中，所述功交换装置包括发电机27.根据权利要求25所述的装置，其中，所述功交换装置包括轴流式或离心式涡轮机28.根据权利要求25所述的装置，其中，所述功交换装置包括活塞29.根据权利要求24所述的装置，其中，通过热电能量转换装置回收所述能量的至少一部分30.根据权利要求24所述的装置，其中，经由光电效应回收所述能量的至少一部分31.根据权利要求24所述的装置，其中，通过能量转换装置回收所述能量的至少一部分，所述能量转换装置被配置成将热能转换成有用的能量32.根据权利要求31所述的装置，其中，所述有用的能量为电能的形式33.根据权利要求31所述的装置，其中，所述有用的能量为机械能的形式34.根据权利要求23所述的装置，其中，所述电离装置被配置成经由介质阻挡放电使所述工作材料电离35.根据权利要求23所述的装置，其中，所述电离装置被配置成经由电磁辐射使所述工作材料电离36.根据权利要求35所述的装置，其中，通过激光生成电磁辐射37.根据权利要求35所述的装置，其中，通过天线生成电磁辐射38.根据权利要求23所述的装置，其中，所述电离装置被配置成经由所述工作材料的至少一部分内的所述电场中的足够强的空间或时间梯度来使所述工作材料电离39.根据权利要求38所述的装置，其中，所述电场中的空间梯度由带电的电导体提供，所述带电的电导体具有进入所述工作材料中的小的突出部40.根据权利要求38所述的装置，其中，经由场解吸电离使所述工作材料的至少一部分电离41.根据权利要求23所述的装置，其中，所述工作材料的经电离的部分包括非热等离子体42.根据权利要求23所述的装置，其中，所述工作材料的经电离的部分能够包括净电荷43.根据权利要求23所述的装置，其中，所述工作材料的经电离的部分是固体材料44.根据权利要求12所述的装置，其中，所述体积力生成装置的体积力被配置成通过使所述工作材料加速而在所述工作材料内感应惯性体积力45.根据权利要求44所述的装置，其中，所述体积力生成装置的体积力被配置成通过使所述工作材料绕轴线旋转而在所述工作材料内感应惯性体积力46.根据权利要求44所述的装置，其中，所述加速包括与所述工作材料的平移相关联的加速47.根据权利要求44所述的装置，其中，所述加速包括与所述工作材料的旋转相关联的加速48.根据权利要求10所述的装置，其中，所述体积力生成装置被配置成使所述工作材料的至少一部分电极化49.根据权利要求10所述的装置，其中，所述体积力生成装置被配置成在工作材料内的物体的至少一部分上感应磁偶极子50.根据权利要求1所述的装置，其中，工作材料内的物体的比热容被修改
51.根据权利要求1所述的装置，其中，所述工作材料内的物体集合的比热容被修改52.根据权利要求1所述的装置，其中，所述工作材料的宏观比热容被修改53.根据权利要求10所述的装置，其中，通过正磁热效应或负磁热效应来修改工作材料的比热容54.根据权利要求10所述的装置，其中，通过正电热效应或负电热效应来修改工作材料的比热容55.根据权利要求2所述的装置，其中，所述压缩装置包括轴流式或离心式压缩机56.根据权利要求2所述的装置，其中，所述压缩装置包括往复式活塞57.根据权利要求2所述的装置，其中，所述压缩装置包括体积力生成装置58.根据权利要求57所述的装置，其中，所述体积力生成装置包括电场生成装置59.根据权利要求57所述的装置，其中，所述体积力生成装置包括磁场生成装置60.根据权利要求57所述的装置，其中，所述体积力生成装置包括引力场生成装置61.根据权利要求57所述的装置，其中，所述体积力生成装置包括惯性体积力生成装置62.根据权利要求2所述的装置，其中，所述压缩装置包括管道，流体工作材料被配置成流动通过所述管道63.根据权利要求62所述的装置，其中，所述管道是会聚发散管道64.根据权利要求62所述的装置，其中，所述管道是发散管道65.根据权利要求62所述的装置，其中，所述管道是会聚管道66.根据权利要求62所述的装置，其中，在所述工作材料流动通过所述管道的方向上观察的所述管道的截面区域在形状上为圆形67.根据权利要求62所述的装置，其中，在所述工作材料流动通过所述管道的方向上观察的所述管道的截面区域在形状上为环形68.根据权利要求62所述的装置，其中，在所述工作材料流动通过所述管道的方向上观察的所述管道的截面区域在形状上为椭圆形69.根据权利要求62所述的装置，其中，在所述工作材料流动通过所述管道的方向上观察的所述管道的截面区域在形状上为矩形70.根据权利要求3所述的装置，其中，所述膨胀装置包括轴流式或离心式涡轮机71.根据权利要求3所述的装置，其中，所述膨胀装置包括往复式活塞72.根据权利要求3所述的装置，其中，所述膨胀装置包括体积力生成装置73.根据权利要求72所述的装置，其中，所述体积力生成装置包括电场生成装置74.根据权利要求72所述的装置，其中，所述体积力生成装置包括磁场生成装置75.根据权利要求72所述的装置，其中，所述体积力生成装置包括引力场生成装置76.根据权利要求72所述的装置，其中，所述体积力生成装置包括惯性体积力生成装置77.根据权利要求3所述的装置，其中，所述膨胀装置包括管道，流体工作材料被配置成流动通过所述管道78.根据权利要求77所述的装置，其中，所述管道是会聚发散管道79.根据权利要求77所述的装置，其中，所述管道是发散管道80.根据权利要求77所述的装置，其中，所述管道是会聚管道81.根据权利要求77所述的装置，其中，在所述工作材料流动通过所述管道的方向上观
察的所述管道的截面区域在形状上为圆形82.根据权利要求77所述的装置，其中，在所述工作材料流动通过所述管道的方向上观察的所述管道的截面区域在形状上为环形83.根据权利要求77所述的装置，其中，在所述工作材料流动通过所述管道的方向上观察的所述管道的截面区域在形状上为椭圆形84.根据权利要求77所述的装置，其中，在所述工作材料流动通过所述管道的方向上观察的所述管道的截面区域在形状上为矩形85.根据权利要求1所述的装置，其中，所述功交换装置包括：压缩装置，其中压缩装置被配置成对所述工作材料做功；以及膨胀装置，其中所述膨胀装置被配置成允许所述工作材料对所述膨胀装置做功86.根据权利要求85所述的装置，其中，所述装置被配置成能够在使所述工作材料膨胀之前压缩所述工作材料87.根据权利要求85所述的装置，其中，所述装置被配置成能够在压缩所述工作材料之前使所述工作材料膨胀88.根据权利要求85所述的装置，其中，所述膨胀装置和所述压缩装置是相同装置89.根据权利要求85所述的装置，其中，所述装置还包括至少一个热交换器，所述至少一个热交换器被配置成在所述工作材料与另一热储之间交换热量90.根据权利要求86所述的装置，其中，所述体积力生成装置被配置成能够对于所述压缩的至少一部分人为地增加所述工作材料的比热容，其中所述人为的增加是增加到相应的自然比热容之上91.根据权利要求86所述的装置，其中，所述体积力生成装置被配置成能够对于所述膨胀的至少一部分人为地降低所述工作材料的比热容，其中所述人为的降低是降低到相应的自然比热容之下92.根据权利要求86所述的装置，其中，所述体积力生成装置被配置成能够对于所述压缩的至少一部分人为地降低所述工作材料的比热容93.根据权利要求86所述的装置，其中，所述体积力生成装置被配置成能够对于所述膨胀的至少一部分人为地增加所述工作材料的比热容94.根据权利要求87所述的装置，其中，所述体积力生成装置被配置成能够对于所述压缩的至少一部分人为地增加所述工作材料的比热容，其中所述人为的增加是增加到相应的自然比热容之上95.根据权利要求87所述的装置，其中，所述体积力生成装置被配置成能够对于所述膨胀的至少一部分人为地降低所述工作材料的比热容，其中所述人为的降低是降低到相应的自然比热容之下96.根据权利要求87所述的装置，其中，所述体积力生成装置被配置成能够对于所述压缩的至少一部分人为地降低所述工作材料的比热容97.根据权利要求87所述的装置，其中，所述体积力生成装置被配置成能够对于所述膨胀的至少一部分人为地增加所述工作材料的比热容98.根据权利要求1所述的装置，其中，所述工作材料是空气99.根据权利要求1所述的装置，其中，所述工作材料是水
100.根据权利要求1所述的装置，其中，所述工作材料是移动电荷载流子101.根据权利要求100所述的装置，其中，所述工作材料是电子102.根据权利要求100所述的装置，其中，所述工作材料是离子103.根据权利要求100所述的装置，其中，所述工作材料是质子104.根据权利要求85所述的装置，其中，所述膨胀装置包括第一膨胀机和第二膨胀机105.根据权利要求85所述的装置，其中，所述压缩装置包括第一压缩机和第二压缩机106.根据权利要求104所述的装置，其中，所述压缩装置包括单个压缩机107.根据权利要求105所述的装置，其中，所述膨胀装置包括单个膨胀机108.根据权利要求85所述的装置，其中，所述膨胀装置包括单个膨胀机109.根据权利要求85所述的装置，其中，所述压缩装置包括单个压缩机110.根据权利要求106所述的装置，其中，所述装置被配置成能够在在所述压缩机中压缩所述工作材料之前使所述工作材料在所述第一膨胀机中膨胀，以及被配置成能够在使所述工作材料在所述第二膨胀机中膨胀之前在所述压缩机中压缩所述工作材料111.根据权利要求110所述的装置，其中，所述装置还包括至少一个热交换器，所述至少一个热交换器被配置成在所述工作材料与另一热储之间交换热量112.根据权利要求110所述的装置，其中，所述体积力生成装置被配置成能够对于所述压缩的至少一部分人为地增加所述工作材料的比热容，其中所述人为的增加是增加到相应的自然比热容之上113.根据权利要求110所述的装置，其中，所述体积力生成装置被配置成能够对于所述膨胀的至少一部分人为地降低所述工作材料的比热容，其中所述人为的降低是降低到相应的自然比热容之下114.根据权利要求110所述的装置，其中，所述体积力生成装置被配置成能够对于所述压缩的至少一部分人为地降低所述工作材料的比热容115.根据权利要求110所述的装置，其中，所述体积力生成装置被配置成能够对于所述膨胀的至少一部分人为地增加所述工作材料的比热容116.根据权利要求107所述的装置，其中，所述装置被配置成能够在使所述工作材料在所述膨胀机中膨胀之前在所述第一压缩机中压缩所述工作材料，以及被配置成能够在在所述第二压缩机中压缩所述工作材料之前使所述工作材料在所述膨胀机中膨胀117.根据权利要求116所述的装置，其中，所述装置还包括至少一个热交换器，所述至少一个热交换器被配置成在所述工作材料与另一热储之间交换热量118.根据权利要求116所述的装置，其中，所述体积力生成装置被配置成能够对于所述压...

【专利技术属性】
技术研发人员：保罗，
申请(专利权)人：保罗，
类型：发明
国别省市：