发电机制造技术

一种发电机包括一个热差模块、一个压力模块、一个转换模块以及一个热回收安排；该热差模块至少包括被配置成用于包含一种处于高温下的工作介质的一个第一高温储存器、被配置成用于包含一种处于低温下的工作介质的一个第二低温储存器、以及一个热量机构，该热量机构是与这些储存器中的至少一个处于流体连通的。该热量机构被配置成用于通过将热量提供至这些储存器和/或从这些储存器移除热量来维持它们之间的温度差；该压力模块包括一种压力介质，该压力介质是与该热差模块的这些储存器处于选择性流体连通的、以用于与它们的工作介质交替地进行一个热交换过程。该压力介质被配置成在该压力介质的对应于工作介质的高温和低温的一个最小操作温度与一个最大操作温度之间波动；该转换模块是与该压力介质处于机械连通的、并且被配置成利用该压力介质的温度变化来产生输出能量；该热回收安排是与该热差模块处于热连通的、并且被配置成用于从该压力介质中吸收热量并将热量提供至该热差模块或提供至该压力模块。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】发电机披露主题的领域本申请的主题涉及能量发生系统，更具体而言，涉及被适配成利用材料的加热/冷却以及相应的膨胀/压缩而产生电能的系统。披露主题的背景电力的产生是一种形式的能量被转换成电的过程，并且很多种过程是已知的并且在今天被用于此。其中的一些过程涉及将一种形式的能量转化为机械能，从而允许机械元件在磁场内移动/旋转以便产生电。其中的一些过程如下 燃烧煤，以便将水转化为蒸汽，并且允许蒸汽在一个涡轮机内膨胀并且转动该涡轮机，该涡轮机是该机械元件；使用太阳能以便将水转化为蒸汽并且执行相同的事；使用瀑布的动力来驱动一个涡轮机；在一个燃烧室内燃烧气体以便驱动一个活塞(例如内燃发动机)；另外，还存在一些依赖介质的压缩/膨胀要求一个机械元件的往复运动/移动而产生电的过程。在其中的一些过程中，该介质的压缩/膨胀是通过加热/冷却来进行的。这样的系统被披露于例如以下公开文件中GB1536437、W02009064378A2、US2008236166AU US2005198960AU US2006059912A1 等。披露主题的概述根据本申请的主题，提供了一种被配置成用于从介质中提取热量并且利用所述热量在一个过程中产生电能的发电机。具体而言，所述热量可被用于使一个机械元件往复运动/旋转，用以产生所述电力。根据本申请的主题的一个方面，提供了一种发电机，该发电机包括一个热差模块，该热差模块被配置成用于提供一个第一储存器和一个第二储存器，在它们之间具有一个温度差；一个压力模块，该压力模块包含一种压力介质，该压力介质被配置成用于与该热差模块的这些储存器进行交替的热交换过程以便使其温度波动；以及一个转换模块，该转换模块被配置成利用该压力模块的波动而产生能量。具体而言，所述发电机可以包括一个热差模块，该热差模块至少包括一个第一高温储存器，该第一高温储存器被配置成用于包含一种处于高温下的工作介质并且与所述压力模块的压力介质是选择性热连通的；一个第二低温储存器，该第二低温储存器被配置成用于包含一种处于低温下的工作介质并且与所述压力模块的压力介质是选择性热连通的；以及一个热量机构，该热量机构被配置成用于维持这些储存器之间的温度差；一种压力模块，该压力模块包括一种压力介质，该压力介质被配置成用于与该高/低温工作介质交替地进行一个热交换过程，以便在对应于这些储存器的高温和低温的一个最小操作温度与一个最大操作温度之间波动；该压力介质与该转换模块是处于机械连通的，以便来操作它；一个转换模块，该转换模块被配置成用于将该压力介质的温度波动转换成输出能量；以及一个热回收安排，该热回收安排被配置成将热量从该压力模块中传递返回至该热差模块或该压力模块。应理解的是，在此使用术语‘介质’来描述以下任何项固体、流体-液体以及气体。例如，该压力介质甚至可以是一种固体、或者例如甚至是在压力下凝固的一种物质。还应理解的是，术语‘高’与‘低’温是指两个不同的温度Th与T。(在此也称为 Υ)，使得TH>T。。根据不同的实例，温度Th与T。可以如下变化Th与Tc都高于周围温度； Th与Tc都低于周围温度；以及Th高于周围温度并且Tc低于周围温度。在此使用术语‘周围’来定义该发电机的至少该热差模块所在的外部环境的平均温度。具体而言，虽然总体上这个环境仅仅是周围空气，但该发电机也可以被配置成是浸没在任何所希望的介质中，由此，术语‘周围’是指该介质的平均温度。该热差模块可以由一个工作介质子系统构成，该工作介质子系统包括该高温储存器与该低温储存器。具体而言，这些高/低温储存器各自可以配备有被配置成提供这些储存器与该压力模块的一个入口接入端之间的选择性流体连通的一个入口管线、以及被配置成用于提供该压力模块的一个出口接入端与这些储存器之间的选择性流体连通的一个出口管线。该热差模块的这些对应的入口 /出口管线被配置成用于交替地向该压力模块提供高/低温工作介质，以便与该压力介质进行一个热交换过程。该工作介质子系统可以包括一个热泵，该热泵具有一个蒸发器端和一个冷凝器端，该热泵被配置成用于在对其提供的输入功率W的情况下从该蒸发器端朝向该冷凝器端抽取一定量的热量Q。由于该热泵的操作，该冷凝器端被恒定地提供了热量，这样使得该冷凝器端的温度超过了该蒸发器端的温度。该安排是使得高温储存器和低温储存器中的至少一个与该热泵的所述蒸发器端和冷凝器端之一是热关联的。例如，该高温储存器可以与热泵的冷凝器端是热关联的，和/或该低温储存器可以与该热泵的蒸发器端是关联的。因此，该热泵可以作为冷却单元来运行以便将该低温储存器维持在所希望的‘低’温度上，而在冷却过程中从空气热泵中被驱逐出的热量被用于将该高温储存器维持在所希望的‘高，温度上。该热泵的蒸发器/冷凝器端与高/低温储存器之间的热关联可以通过该热泵的蒸发器/冷凝器端与该高/低温度储存器内所包含的工作介质之间的直接/间接接触来实现，从而允许用于前者与后者之间的热交换过程。根据一个具体的实例，这样的接触是通过热泵的蒸发器/冷凝器端出现在高/低工作介质内来实现的。根据一种具体的设计，该高温储存器与热泵的冷凝器侧是处于直接热连通的，而该低温储存器是与外部环境相关联的(即暴露于周围温度中)。根据这种设计的一个具体实例，该低温储存器尽管暴露在外部环境中也可以装配有提供该低温储存器与该热泵的蒸发器端的热关联的一个元件。根据另一个设计，该高温储存器与热泵的冷凝器侧是处于直接热连通的，而该低温储存器与该热泵的蒸发器端是处于直接热连通的。该压力模块可以包括一个包含该压力介质的容器、以及具有一个入口端及一个出口端的至少一个导管(在此称为‘导管’或‘内宓’)，从而构成了该压力模块的这些对应的入口和出口接入端。这样，所述导管可以被配置成与所述高/低温储存器是处于选择性流体连通，以便允许高/低温度工作介质从中穿过。该发电机被配置成使得高/低温工作介质可以被交替地送过该容器的导管(使用与这些储存器的选择性流体连通)，以便与该压力介质来进行热交换过程。因此，该高温工作介质被用于将该压力介质带到所述最大操作温度，并且所述低温工作介质被用于将所述压力介质带到所述最小操作温度。 其结果是，该压力介质被配置成在其一个最大操作温度与一个最小操作温度之间波动，所述波动造成了所述压力介质的体积的对应增加/减少，这可以被该转换模块利用而产生能量。就该压力模块而言，可以使用以下特征(单独地或彼此组合)该容器可以是一个压力容器，在该压力容器内，该压力介质被预加载而构成一种高压介质。在进一步详细讨论该发电机的运行时预加载该压力介质的益处会变得清楚；该容器可以包括从中穿过的多于一个的内芯，每个内芯都被配置成与该热差模块的这些储存器处于选择性流体连通；这些内芯可以彼此是选择性流体连通的，以便允许它们至少采取一种第一线性构型以及一种第二平行构型，在第一线性构型中这些内芯形成一个用于该工作介质的长的单一流动路径，并且在第二平行构型中这些内芯被配置成用于该工作介质在其中的同时流动；该内芯/这些内芯可以由具有对压缩/压力的高抵抗力的、低热容量的以及高热传递系数的材料制成。例如，这样的材料可以是碳化硅、碳化钨、钛等；该压力容器的长度L可以远远长于其直径D，由此在该压力容器内可能需要几个支撑件来支撑从中穿过的这些内本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.04.15 US 61/324,446;2010.10.11 US 61/391,850;1.一种发电机包括，包括 -一个热差模块，该热差模块至少包括 ο—个第一高温储存器，该第一高温储存器被配置成用于包含一种处于高温下的工作介质； O ー个第二低温储存器，该第二低温储存器被配置成用于包含一种处于低温下的工作介质；以及 O—个热量机构，该热量机构是与这些储存器中的至少ー个处于流体连通的，并且该热量机构被配置成用于通过以下方式中的至少ー种来维持这些储存器之间的温度差 将热量提供至所述第一高温储存器内；以及 从所述第二低温储存器中移除热量； -一个压カ模块，该压カ模块包括一种压カ介质，该压カ介质是与该热差模块的所述第一高温储存器和所述第二低温储存器处于选择性流体连通的以用于与这些储存器的高/低温工作介质交替地进行热交换过程，以便在对应于这些储存器的高温和低温的ー个最小操作温度与ー个最大操作温度之间波动； -ー个转换模块，该转换模块是与所述压カ介质处于机械连通的、并且被配置成利用该压カ介质的温度变化来产生输出能量；以及 -一个热回收安排，该热回收安排是与所述热差模块处于热连通的、并且被配置成用于从该压力介质中吸收热量并将热量提供至该热差模块或该压カ模块。2.根据权利要求I所述的发电机，其中，所述热量机构是由ー个热泵构成的，该热泵具有ー个高温的冷凝器端和ー个低温的蒸发器端，并且其中，在配置时是根据以下方式中的至少ー种 -所述第一高温储存器是与所述高温的冷凝器端处于热连通的；并且 -所述第二低温储存器是与所述低温的蒸发器端处于热连通的。3.根据权利要求I或2所述的发电机，其中，所述第一高温储存器以及所述第二低温储存器中的一个是与外部环境处于热连通的。4.根据权利要求I、2或3所述的发电机，其中，所述热差模块进一歩包括ー个第三中温储存器，该第三中温储存器被配置成用于包含ー种处于所述高温与所述低温之间的中温下的工作介质。5.根据权利要求I至4中任一项所述的发电机，其中，所述压カ模块包括在其中包含了所述压カ介质的压力容器。6.根据权利要求5所述的发电机，其中，所述压カ容器具有ー个入口端与ー个出口端，它们各自是与所述的差模块的这些储存器处于热连通的。7.根据权利要求6所述的发电机，其中，所述压カ容器配备有ー个选择性入口阀，并且一个选择性出口阀与所述压カ容器的入口端和出口端相关联、并且被配置成用于提供与该热差模块的这些储存器的选择性流体连通。8.根据权利要求5、6或7所述的发电机，其中，所述压カ容器包括至少ー个导管，该至少ー个导管是与所述压カ介质处于热连通的、并且具有对应地与该压カ模块的入口端和出ロ端相关联的ー个入口端，并且该至少ー个导管被配置成用于所述工作介质从中穿过以便执行所述热交换过程。9.根据权利要求8所述的发电机，其中，所述压カ容器包括从中穿过的多个导管，并且其中，所述多个导管是通过多个控制构件而彼此流体相连的。10.根据权利要求9所述的发电机，其中，所述这些控制构件被构形成用于对所述多个导管选择性地提供以下配置中的至少ー种 -平行的配置，其中该多个导管中至少一部分的每ー个导管都独立地被提供有与所述热差模块的流体连通；以及 -线性的配置，其中所述多个导管中的至少一部分是彼此流体连通的从而形成ー个单一的流动路径。11.根据权利要求10所述的发电机，其中 -在所述平行的配置中，每个导管的入口端和出口端是与该压カ容器的对应的入口端及出ロ端处于直接的流体连通； -在所述线性的配置中，这些导管之一的入口端和出口端中的至少ー个不是与该压カ容器的相应的入口端及出口端处于直接的流体连通的。12.根据权利要求5至11中任一项所述的发电机，其中，所述压カ容器进ー步包括至少ー个耗散构件，该至少一个耗散构件被布置在该压カ容器内、并且是与所述压カ介质处于热连通的、并且被配置用于增加穿过到所述压カ介质内的热传递。13.根据权利要求12所述的发电机，其中，所述耗散构件被配置成用于在所述压カ容器内的移动。14.根据权利要求13所述的发电机，其中，所述耗散构件是与位于该压力容器外部的一个马达相关联的。15.根据权利要求I至14中任一项所述的发电机，其中，所述压カ介质是ー种加压的流体。16.根据权利要求15所述的发电机，其中，在所述容器内的所述压カ介质被包含在2000-8000atm.、更具体地3000_7500atm·、甚至更具体地4000-7000atm.、并且还要更具体地5000-6500atm.的范围内的压カ下。17.根据权利要求15或16所述的发电机，其中，所述压カ介质具有的热膨胀系数是在100-1200、更具体地250-1100、甚至更具体地500-1000、并且还要更具体地600-900的范围内。18.根据权利要求15、16或17所述的发电机，其中，所述压カ介质是选自以下各项中的至少ー项溴こ烷、水、N-戊烯、ニこ醚、甲醇、こ醇、汞和酸类。19.根据权利要求I至18中任一项所述的发电机，其中，所述压カ模块包括包括多于ー个的压力容器，它们各自是与所述热差模块处于流体连通的。20.根据权利要求I至19中任一项所述的发电机，其中，所述发电机包括以下管路 -ー个高温入ロ管线，该高温入ロ管线是与所述压カ模块的ー个入ロ端处于流体连通的、并且被配置成用于提供高温工作介质从该第一高温储存器至所述压カ模块的通过； -ー个高温出口管线，该高温出口管线是与所述压カ模块的ー个出ロ端处于流体连通的、并且被配置成用于提供高温工作介质从该压カ模块返回至所述第一高温储存器的通过； -ー个低温入ロ管线，该低温入ロ管线是与所述压カ模块的ー个入ロ端处于流体连通的、并且被配置成用于提供低温工作介质从该第二低温储存器至所述压カ模块的通过； -ー个低温出口管线，该低温出口管线是与所述压カ模块的ー个出ロ端处于流体连通的、并且被配置成用于提供低温工作介质从该压カ模块返回至所述第二低温储存器的通过。21.根据权利要求20所述的发电机，其中，所述高温出口管线和所述低温出口管线中的至少ー个被配置成在进入它们各自的储存器中之前穿过ー个热交換器。22.根据权利要求21所述的发电机，进ー步包括ー个来源，所述热交換器和所述热差模块二者是与该来源处于热连通的。23.根据权利要求20、21或22所述的发电机，其中，所述发电机包括ー个额外的压カ模块，并且其中，所述热回收安排是由所述高温出口管线和所述低温出口管线中的被配置成在进入它们各自的储存器中之前穿过所述额外的压カ模块的至少ー个出口管线构成的。24.根据权利要求I至23中任一项所述的发电机，其中，所述热回收安排包括至少ー个温度梯度储箱，该温度梯度储箱与所述压カ模块的ー个出口端是处于流体连通的、并且被配置成用于维持其中同时包含的至少两个工作介质的量之间的温度差。25.根据权利要求24所述的发电机，其中，所述梯度储箱被形成为具有一个流动路径迷宮，该流动路径迷宮被配置成用于防止所述至少两个部分之间的混合。26.根据权利要求25所述的发电机，其中，所述迷宫流动路径的最大截面尺寸远小于其总长度。27.根据权利要求25或26所述的发电机，其中，所述迷宫是处于螺旋流动路径的形式。28.据权利要求I至27中任一项所述的发电机，其中，所述发电机要求一个输入功率W输入、并且被配置成提供输出功率W输出 >胃输入。29.据权利要求I至28中任一项所述的发电机，其中，所述压カ介质被配置成用于由于与所述高/低温工作介质的热交換过程而交替地増加和减小其体积，并且其中，所述转换模块被配置成用于将这种体积的増大/减小转换成机械能。30.根据权利要求29所述的发电机，其中，所述转换模块是由一个活塞组件构成的，该活塞组件包括与所述压カ介质处于流体连通的ー个室、以及被保留在所述室内的ー个活塞，该活塞被配置成用于根据所述压カ介质的体积增大/减小而进行往复运动。31.根据权利要求30所述的发电机，其中，所述活塞构成了一个驱动组件的一部分，这样使得该活塞的往复运动导致了输出能量的产生。32.根据权利要求30所述的发电机，其中，所述活塞与一个齿轮组件是机械相连的。33.根据权利要求30所述的发电机，其中，所述活塞与一种液压流体处于流体连通的，该液压流体与用于运行一个驱动组件的一个辅助活塞相关联。34...

【专利技术属性】
技术研发人员：格申·哈里夫，
申请(专利权)人：格申机械有限公司，
类型：
国别省市：