[发明专利]一种热声驱动的斯特林发动机

说明书

技术领域

本发明涉及一种能应用于温差余热发电及太阳能光热发电CSP技术中的发动机，具体涉及一种热声驱动的斯特林发动机，属于热气机利用领域。

背景技术

斯特林发动机是伦敦的牧师罗巴特斯特林(Robert Stirling)于1816年发明的，所以命名为“斯特林发动机”。斯特林发动机是外燃式热气机，其内部有密闭的工质气体(可用氢、氮、氦或空气等作为工质)，按斯特林循环工作。其理论上的效率几乎等于理论最大效率，称之为卡诺循环效率。

斯特林发动机的优点是：它没有传统内燃机的震爆做功问题，是高效率、低噪音、低污染和低运行成本的发动机，能利用太阳能、地热、化学能、核能等能源使其运行。

斯特林发动机的缺点是：传统的斯特林发动机通常设有配气活塞或移气器这类易磨损的运动部件，它在运动过程中需要耗能及增加了一个潜在的故障源，从而，降低了发动机的可靠性及缩短了发动机的使用寿命。

发明内容

本发明的目的，在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单、科学，构造合理，没有设置配气活塞或移气器这类易磨损的运动部件，取而代之的是采用高压贮气瓶与热室所组成的冷、热区间来移气，可靠性高，制造成本及运行成本都非常低的普及型热声斯特林发动机。

为了实现上述目的，本发明提供的“一种热声驱动的斯特林发动机”是由高压贮气瓶、热室、动力气缸、电机(集电动和发电功能于一体的电机)这四大核心构件组成，通过设置一下气道，使动力气缸与热室相连通，通过设置一上气道，使热室与高压贮气瓶相连通，上气道的中部设有气阀，除电机外，以上各构件组成的整套结构是全封闭的，与外界隔绝的，其内部充满了高压的工质气体，工质气体可以是氢气、氮气、氦气或空气等。

所述的动力气缸是由其内部的动力活塞、连杆、飞轮及支承起飞轮的发动机轴组成的，发动机轴的另一端上设有大皮带轮。

所述的电机，其中心轴为电机轴，电机轴的一端上支承起小皮带轮。

所述的发动机轴与电机轴的联动为：在大皮带轮与小皮带轮上，设置一条与它们相匹配的传动皮带，使其两轴可以联动。

所述的热室是一个密闭的构件，其前部为受热板，该受热板的外围是热源，热源通过夹在中间的受热板向热室内的工质气体传递热能，该热室其实就是一个高温的热区间，其温度为600℃～800℃。

所述的高压贮气瓶其后部设有充气阀，该整体的高压贮气瓶其实就是一个高压的贮气冷区间，其内部工质气体的压力为1.5Mpa～20Mpa。

与现有技术的斯特林发动机不同，本发明“一种热声驱动的斯特林发动机”没有设置配气活塞或移气器等耗能及易磨损的运动部件，取而代之的是设置了冷、热区间，以其组合来移气，当中，高压贮气瓶为冷区间，热室为热区间，另外，保留了传统斯特林式发动机的动力气缸构造，通过设置上气道和下气道使三者贯通，工作时，高压的工质气体在全封闭的三个区间内作受热膨胀，遇冷压缩的运动，就这样周而复始地来回振荡，工质气体的压力波对动力气缸内的动力活塞做功，使其运动，该动能再通过发动机内部的传动装置使电机转动，发出电来。采用本发明，减少了故障源，使发动机的构造更简单、合理和科学，其可靠性高于自由活塞式斯特林直线发电机(它经常出现因漏气而停机的现象)，其制造成本及运行成本远低于光伏发电，其每千瓦的制造成本是光伏単晶硅电池的1/4，其运行成本是光伏发电的1/7左右(能实现低电价联网)，而且，纯转化效率比光伏发电高一倍以上。

附图说明

图1是本发明“一种热声驱动的斯特林发动机”的一个具体实施方式的原理示意图；

图1中，1——热室、2——高压贮气瓶、3——动力气缸、4——电机、5——下气道、6——上气道、11——受热板、21——充气阀、31——动力活塞、32——连杆、33——发动机轴、34——飞轮、35——大皮带轮、41——电机轴、42——小皮带轮、43——传动皮带、61——气阀。

具体实施方式

图1所示“一种热声驱动的斯特林发动机”是由热室1、高压贮气瓶2、动力气缸3、电机4(集电动和发电功能于一体的电机)、这四大核心构件组成，通过设置一下气道5，使动力气缸3与热室1相连通，通过设置一上气道6，使热室1与高压贮气瓶2相连通，上气道6的中部设有气阀61，除电机4外，以上各构件的整套结构是全封闭的，与外界隔绝的，其内部充满了高压的工质气体，工质气体是氦气。