[发明专利]模块式热电换能器

说明书

技术领域

本发明涉及一种热电换能器及其使用方法，该热电换能器用于将热或冷或太阳光转换为电能或产生热和冷。

背景技术

存在多种从太阳光中产生电能或热和冷的可能性。例如，有借助太阳能驱动的热机和直流发电机或发电机发电的可能性。然后可以使用热泵产生热和冷。此外还存在借助维勒米尔机和太阳能直接产生冷或热的可能性。

在各种不同的方法中人们试图尽可能高效率地借助太阳光产生电能或热和冷并且尽可能提高灵活性(例如鉴于各种各样的适用范围)。

热电换能器为热机或热泵，它们将(例如借助太阳光产生的)热或冷转换为电能或它们利用电能产生热和冷。此外热电换能器可以是一个装置，该装置利用电磁部件将热和/或冷转换为可能的情况下其他的温度级上的热和冷。

根据适用范围，热电换能器也可以被构造为模块式的。一个模块式热电换能器由多个相互连接在一起的热电换能器模块构成。为此一个类似的例子例如是多缸内燃机，该多缸内燃机中气缸的每个活塞通过曲轴与其他的活塞连接。

发明内容

下述本发明的目的在于，提高热电换能器模块的效率和/或与效率和灵活的使用范围相关地使多个热电换能器模块尽可能有效地相互连接起来。因此例如，在将平板集热器使用在建筑物顶部的情况下，入射的太阳射线能够得到特别有效和灵活地利用。

这个目的通过如权利要求1所述的热电换能器以及如权利要求14所述的方法得以实现。在从属权利要求中公开本发明的其他的实施方式。

热电换能器被用于将热和/或冷或太阳光转换为电能或用于产生热和冷，并且该热电换能器包括一个或多个热电换能器模块。该热电换能器模块设置有至少两个空间上受限的气体空腔，该气体空腔通过不可移动的或可移动的交流换热器透气地相互连接。第一气体空腔涉及的是一个气体空腔，该气体空腔在热电换能器运行中温度高于环境温度或高于流体流(例如用于冷却第二气体空腔)。借助光学元件(诸如凹面镜)或透镜加热该第一气体空腔，或通过与流体(诸如冷却液或废气)的热连接，或通过与固体(诸如金属热导体)的热连接来加热该第一气体空腔。第二气体空腔涉及的是一个气体空腔，该气体空腔在热电换能器运行中温度低于第一气体空腔。另外，该热电换能器模块设置有至少一个适用于改变一个或数个所谓的气体空腔的大小的容积改变元件。

该热电换能器的出色之处在于：容积改变元件借助电磁部件诸如磁铁或导电线圈或一个/数个被短路的导电体通过产生磁场而如此地移动或变形，使得至少一个气体空腔的大小被改变。具有典型特征的是两个气体空腔借助一个容积改变元件同时发生变化。其中通常一个气体空腔被增大，而另一个气体空腔同时被缩小。电磁部件可以是一个导电的线圈，在该线圈内通过相对磁场的运动或通过线圈范围内的磁场变化能够感应产生电压(电磁感应)，或该线圈通过施加给该线圈的电压能够相对于磁场进行运动。一个优选的实施方式为活动线圈。另外，电磁部件可以被设计为多螺旋管驱动的形式，在该多螺旋管驱动中由永磁铁产生的、局部变化的磁场能够通过数个被循环设置的线圈加速或制动。另外，该电磁部件可以被设计为直线异步驱动的形式，在该异步驱动中被短路的导电体能够借助被循环设置的线圈加速或制动。此外无论是在多螺旋管驱动中还是在直线异步驱动中均通过线圈产生一个具有规定的频率和移动速度的移动交变磁场。

另外，热电换能器以设置有排出热量的第一流体流用的第一流体流区域而出色，其中，热电换能器模块的上述第二气体空腔或各个热电换能器模块的上述第二气体空腔与这个第一流体流导热地连接。可以通过流动速度的变化调节流体流的温度。另外一种热电换能器也是可能的，在该换能器中热电换能器模块至少部分地不通过流体流导热地相互连接，或在该换能器中热电换能器模块组(例如串)分别与单独的流体流相连接。

作为容积改变元件可以是可移动的活塞，回转活塞，旋转活塞，气体弹簧，可移动或可变形的膜片或可移动的交流换热器。在热电换能器模块包括一个以上的容积改变元件的情况下也可以组合使用上述可能性。

热电换能器能够至少包括3×3个或4×4个或至少5×5个热电换能器模块。作为选择，一个热电换能器可以包括x×y个热电换能器模块，其中1≤x≤3，8，16或100并且1≤y≤3，8，16或100。具有典型特征的是：热电换能器模块被设置在一个平面内。当然也可以将热电换能器模块分上下层重叠地或串接地设置。另外，热电换能器的出色之处还在于：热电换能器模块中的多个被构造成与表面相应，并且热电换能器模块能够彼此相对移动。因此，该热电换能器例如可以作为散热顶使用。