用于能量转换的系统和方法技术方案

用于转换能量的系统和方法；该系统包括：声学共振器（32）；相交换装置（34），被构造为在所述共振器的一部分（38）上的由所述共振器容纳的气态介质中形成第一物质的浓度梯度，从而在所述共振器内产生压力波；以及转换装置（36），用于将由所述压力波构成的机械能转换成非机械能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于能量转换的系统和方法相关申请本申请要求2010年7月19日提交的美国临时专利申请号61/365,390的优先权，将其内容结合于此以供参考，好像完全在这里阐述的一样。
本专利技术在其一些实施方式中涉及可再生能源，更特别地，但是并非唯一地，涉及一种用于基于相交换过程进行能量转换的系统和方法。
技术介绍
根据热力学原理，气体中的声功率和其他形式的功一样有价值，例如，电功率，旋转轴功率，以及水力。例如，可使用声功率产生冷冻，例如在孔脉冲管冷冻机中；可利用其经由线性交流发电机产生电力，并且，可用其产生旋转轴功率，例如，通过韦尔斯涡轮机。此外，可在各种热力发电机中从热量产生声功率，例如，斯特林发动机和热声发动机。19世纪早期的斯特林热空气发动机是第一台在密封系统中使用气体的振荡压力和振荡体积流速的发动机，尽管其时间平均的乘积并不叫做声功率。然后认识到，如果对该系统提供机械能，那么可颠倒斯特林循环以产生有用的冷冻。迄今为止，已经开发了许多种与斯特林循环相关的发动机和冷冻机。这些包括斯特林冷冻机，爱立信发动机，孔脉冲管冷冻机，驻波热声发动机和冷冻机，自由活塞斯特林发动机和冷冻机，以及热声-斯特林混合发动机和冷冻机。其组合，例如Vuilleumier冷冻机和热声驱动的孔脉冲管冷冻机，已经提供了热驱动的冷冻。随着禁止生产含氯氟烃（CFC），对热声学的兴趣已经快速增加。例如，可这样构造热声冷冻机，使得其仅使用惰性气体，其是无毒的，并且不会导致臭氧耗竭，也不会导致全球变暖。在美国专利号4,398,398，4,489,553，4,722,201，5,303,555，5,647,216，5,953,921，6,032,464和6,314,740中公开了示例性的热声发动机和冷冻机，将这些专利的内容结合于此以供参考。在传统的斯特林发动机中，例如，在高温热交换器处对发动机增加高温热量，并在环境温度热交换器处从发动机去除环境温度废热。包含小孔（在其中具有气体）的固体基质（也称作回热器（再生器））平稳地横跨高温热交换器和环境温度热交换器之间的温差。回热器（再生器）上的温度梯度提供在孔内产生气体振荡的条件，从而将在高温热交换器处进入的热量转换成声功率。回热器的孔中的气体在压力较高时朝着高温热交换器移动，并在压力较低时朝着环境温度热交换器移动。因此，使气体的振荡的热膨胀和收缩相对于振荡压力而暂时变相，伴随其沿着孔中的温度梯度的振荡运动，使得，当压力较高时出现热膨胀，并当压力较低时出现热收缩。
技术实现思路
根据本专利技术的一些实施方式的一个方面，提供了一种用于转换能量的方法。该方法包括，从外部源接收能量，使用所接收的能量来导致质量交换过程，以释放热力能，并将热力能直接转换成足以与其一起做功的量的电能。根据本专利技术的一些实施方式的一个方面，提供了一种转换能量的方法。该方法包括，使气态介质与非气态介质接触，以增加气态介质中的第一物质的浓度并释放能量，将所释放的能量的部分直接转换成压力波，并将由压力波构成的机械能转换成非机械能。根据本专利技术的一些实施方式，增加浓度并转换所释放的能量的部分包括，在包含气态介质的声学共振器的部分上形成浓度梯度，并沿着该梯度维持第一物质的通量（流量，flux）。根据本专利技术的一些实施方式，该方法包括，在共振器的部分上还形成温度梯度。根据本专利技术的一些实施方式的一个方面，提供了一种用于转换能量的系统。该系统包括：声学共振器；相交换装置，被构造为在共振器的一部分上的由共振器限制的气态介质中形成浓度梯度，从而在共振器内产生压力波；以及转换装置，用于将由压力波构成的机械能转换成非机械能。根据本专利技术的一些实施方式，该系统包括第一热交换器和第二热交换器，其处于不同温度下，并与共振器的所述部分的相对侧热连通，从而还在该部分上形成温度梯度。根据本专利技术的一些实施方式，非机械能包括电能。根据本专利技术的一些实施方式的一个方面，提供了一种用于产生电力的系统，包括如上所述的能量转换系统。根据本专利技术的一些实施方式的一个方面，提供了一种分配电力的方法，包括，执行如上所述的方法并分配电能。根据本专利技术的一些实施方式，在输电线路（格栅，grid）连接的区域上分配电能。根据本专利技术的一些实施方式，将电能分配至没有输电线路的位置。根据本专利技术的一些实施方式，非机械能包括热能。根据本专利技术的一些实施方式，将相当于第一物质的流体重复地或连续地引导到共振器中，以产生压力波。根据本专利技术的一些实施方式，将流体引导到压力节点和压力波的速度节点之间的共振器中。根据本专利技术的一些实施方式，共振器的所述部分由吸附介质（吸附剂介质）占据，其中，当介质流过吸附介质时，改变该介质中的第一物质的浓度。根据本专利技术的一些实施方式，将吸附介质包含在多孔堆叠中。根据本专利技术的一些实施方式，该流体处于非气态状态中。根据本专利技术的一些实施方式，在压力波的压力节点处或其附近从共振器排出多余的流体。根据本专利技术的一些实施方式，通过线性交流发电机来转换机械能。根据本专利技术的一些实施方式，不用移动零件来转换机械能。根据本专利技术的一些实施方式，通过电容器转换机械能，其中，压力波动态地改变电容器的电容。根据本专利技术的一些实施方式，通过热声热泵转换机械能。根据本专利技术的一些实施方式的一个方面，提供了一种冷冻的方法。该方法包括，执行如上所述的方法，并利用热泵来冷冻。根据本专利技术的一些实施方式的一个方面，提供了一种冷冻系统，其包括如上所述的能量转换系统。根据本专利技术的一些实施方式的一个方面，提供了一种产生电流的方法。该方法包括，在带电的电容器内的气态介质中形成第一物质的浓度梯度，以用振荡方式改变电容器的电容；并提取通过电容的变化产生的振荡电流。根据本专利技术的一些实施方式，电容器包括被选择为改变第一物质的浓度的吸附介质，其中，形成梯度包括，将第一物质的处于减小含量或零含量的状态中的气态介质引导至电容器中。根据本专利技术的一些实施方式的一个方面，提供了一种用于产生电流的系统。该系统包括：带电电容器，处于通常恒定的电压下和/或具有通常恒定的电荷；第一物质的来源，用于在电容器内的气态介质中形成第一物质的浓度梯度，以用振荡方式改变电容器的电容；以及电路，被构造为提取通过电容的变化产生的振荡电流。根据本专利技术的一些实施方式，蒸汽源是电容器内的吸附介质。根据本专利技术的一些实施方式，第一物质是水蒸汽。根据本专利技术的一些实施方式，气态介质包括空气和水蒸汽。根据本专利技术的一些实施方式，第一物质是除了水蒸汽以外的物质。根据本专利技术的一些实施方式的一个方面，提供了一种材料分离的方法。该方法包括，将具有至少第一物质和第二物质的流体介质引导到声学共振器中；在共振器中产生压力波，以在共振器内形成高浓度的第一物质的区域和低浓度的第一物质的区域；并形成高浓度的区域，从共振器中提取第一物质，从而至少将第一物质与流体介质分离。根据本专利技术的一些实施方式，该方法进一步包括，储存至少与流体介质分离的第一物质，从而储存相分离能量；并稍后用第一物质转换相分离能量。根据本专利技术的一些实施方式的一个方面，提供了一种用于材料分离的系统。该系统包括：声学共振器，被构造为接收至少第一物质和第二物质的流体介质；压力波驱动器，用于在共振器中产生压力波，以在共振器内形成高浓度的第一物质的区域和低浓度的第一物质的区域；以及流体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.07.19 US 61/365,3901.一种转换能量的方法，包括：使气态介质与非气态介质接触，以增加所述气态介质中的第一物质的浓度并释放能量；将所述释放的能量的一部分直接转换成压力波；并且将由所述压力波构成的机械能转换成非机械能。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述增加所述浓度和所述转换所述释放的能量的所述一部分包括，在包含所述气态介质的声学共振器的一部分上形成浓度梯度，并沿着所述浓度梯度维持所述第一物质的通量。3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括，在所述声学共振器的一部分上还形成温度梯度。4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述非机械能包括电能。5.一种分配电力的方法，包括执行根据权利要求4所述的方法并分配所述电能。6.根据权利要求5所述的方法，其中，在输电线路连接的区域上分配所述电能。7.根据权利要求5所述的方法，其中，将所述电能分配至没有输电线路的位置。8.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述非机械能包括热能。9.根据权利要求2-3中任一项所述的方法，其中，将对应于所述第一物质的流体重复地或连续地引入到所述声学共振器中，以产生所述压力波。10.根据权利要求9所述的方法，其中，将所述流体引入到所述压力波的压力节点与速度节点之间的所述声学共振器中。11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述声学共振器的一部分由吸附介质占据，其中，当所述气态介质流过所述吸附介质时，改变所述气态介质中的所述第一物质的所述浓度。12.根据权利要求11所述的方法，其中，将所述吸附介质容纳在多孔堆叠中。13.根据权利要求9所述的方法，其中，所述流体处于非气态状态中。14.根据权利要求9所述的方法，其中，在所述压力波的压力节点处从所述声学共振器排出多余的流体。15.根据权利要求2和3中任一项所述的方法，其中，通过线性交流发电机来进行所述机械能的所述转换。16.根据权利要求2和3中任一项所述的方法，其中，所述机械能的所述转换缺乏移动部件。17.根据权利要求2和3中任一项所述的方法，其中，通过电容器来进行所述机械能的所述转换，其中，所述压力波动态地改变所述电容器的电容。18.根据权利要求2和3中任一项所述的方法，其中，通过热声热泵来进行所述机械能的所述转换。19.一种冷冻方法，包括，执行根据权利要求18所述的方法并使用所述热泵来冷冻。20.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：耶胡达·阿戈诺恩，居伊·拉蒙，卡洛斯·多索莱茨，
申请(专利权)人：工业研究与发展基金会有限公司，
类型：
国别省市：