[发明专利]用于能量转换的系统和方法

说明书

本申请涉及用于能量转换的系统和方法。本发明提供一种材料分离的方法和系统。该材料分离的方法包括：将具有至少第一物质和第二物质的流体介质引入到声学共振器中；在所述共振器中产生压力波，以在所述共振器内形成高浓度的所述第一物质的区域和低浓度的所述第一物质的区域。该材料分离的系统包括：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；压力波源，用于在所述共振器中产生压力波，从而在所述共振器内形成高浓度的所述第一物质的区域和低浓度的所述第一物质的区域。

本申请是申请日为2011年7月19日的题为“用于能量转换的系统和方法”的中国专利申请No.201180044911.9的分案申请。

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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

根据本发明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。

根据本发明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。