[发明专利]用于热能采集和动力转换的系统

说明书

一种热能采集器和动力转换系统使用容纳来自发动机的高温空气流的引气管道(16)。较低温度的空气源被包括于能量转换装置(38)，所述能量转换装置具有热界面和冷界面，所述热界面被可操作地接合到所述引气管道，所述冷界面被可操作地接合到所述较低温度的空气源。所述能量转换装置从所述引气管道与所述较低温度的空气源之间的热梯度生成电动力，并且所述电动力被输送给馈电线。

技术领域

本公开的实施例大体涉及电能生成的领域，并且更具体地，涉及将与局部环境的引气管道温度差用于将被再引入飞行器电动力系统的电动力生成的与热发动机相结合的热电发电机(TEG)或热管。

背景技术

商用飞行器使用来自主推进发动机和/或辅助动力单元(APU)(在本文中被共同被称为发动机)的轴动力，以利用发电机来提供电动力。这些发电机从发动机轴提取马力，并且因此促进更大的燃料消耗。发动机还为环境控制系统(ECS)和气动系统操作提供引气。引气通常通过引气管道从发动机被输送至ECS或气动系统。管道中的引气的温度可以在从300到1000°F的范围内，并且引气通常与用于ECS或气动系统操作的冷空气交换热。因此引气中的初始热能的至少一部分没有被富有成效地利用。

因此期望提供用于采集废热用于电动力生成的转换系统。

发明内容

本文中所公开的实施例提供了一种热能采集器和动力转换系统，所述热能采集器和动力转换系统使用容纳来自发动机的高温空气流的引气管道。较低温度的空气源被包括在能量转换装置中，所述能量转换装置具有热界面和冷界面，所述热界面被可操作地接合到所述引气管道，所述冷界面被可操作地接合到所述较低温度的空气源。所述能量转换装置从所述引气管道与所述较低温度的空气源之间的热梯度生成电动力，并且所述电动力被输送给馈电线。

实施例提供了，通过在热界面处将能量转换装置联接到引气管道并且在冷界面处将能量转换装置联接到环境温度散热器，从飞行器的引气管道中的废热生成补充的电动力的方法。能量转换装置通过利用引气管道与环境温度散热器之间的热梯度来生成电动力。然后通过飞行器中的馈电线分配电动力。

已经被讨论的特征、功能和优势可以在各种实施例中被独立地实现，或可以在其他实施例中组合，其中参考以下说明和附图可看出其进一步的细节。

另外，本公开包含根据以下条款的实施例：

条款1.一种热能采集器和动力转换系统，其包含：

引气管道，其容纳来自发动机的高温空气流；

较低温度的空气源；

能量转换装置，其具有热界面和冷界面，所述热界面被可操作地接合到所述引气管道，所述冷界面被可操作地接合到所述较低温度的空气源；

其中所述能量转换装置从所述引气管道与所述较低温度的空气源之间的热梯度生成电动力，所述电动力被输送给馈电线。

条款2.根据条款1所述的系统，其中所述能量转换装置包含刚性热电发电机(TEG)、薄膜TEG或Rankine发动机中的至少一个。

条款3.根据条款2所述的系统，其进一步包含被接合在所述引气管道与所述热界面之间的热导体。

条款4.根据条款3所述的系统，其中所述能量转换装置是TEG，并且所述热导体包含使所述TEG适合于所述引气管道的可操作接合的几何形状适配器。

条款5.根据条款4所述的系统，其中所述热导体进一步包含热化合物或碳毡。

条款6.根据条款3所述的系统，其中所述热导体包含被接合在所述引气管道与所述热界面之间的热管或循环流体管路。

条款7.根据条款1所述的系统，其中所述热能采集器和动力转换系统被装载在飞行器上。