[发明专利]一种热驱动与压电能量回收耦合的热能回收系统及方法

权利要求书

1.一种热驱动与压电能量回收耦合的热能回收系统，其特征在于：包括机架(101)以及通过机架(101)进行固定的形状记忆合金热驱动器与压电能量回收装置；

所述的形状记忆合金热驱动器包括高温热源(501)与常温热汇(601)，以及能够分别连接高温热源(501)与常温热汇(601)而发生相变的形状记忆合金(201)；

所述的压电能量回收装置包括通过机械耦合装置与形状记忆合金(201)相连的压电材料(301)，压电材料(301)在应力驱动下由于正压电效应产生电压，产生的电压再通过导线(302)传递到电路单元(303)，经过电路单元(303)处理后将能量存储在储能单元(304)；所述的机械耦合装置包括由弹簧(407)与活动箱体(408)构成的运动转换装置，所述弹簧(407)的一端固定在机架上，弹簧(407)的另一端与压电材料(301)相连，压电材料(301)固定在所述的活动箱体(408)内，活动箱体(408)固定在所述的形状记忆合金(201)上，所述的弹簧(407)随活动箱体(408)的移动向压电材料(301)提供交变力；或者，所述的机械耦合装置由运动转换装置和变速装置构成；所述的运动转换装置由主轴、曲轴、连杆、活塞以及缸壁构成，所述的主轴连接曲轴，连杆一端连接曲轴，另一端连接活塞，活塞受缸壁的约束做往复运动；所述的变速装置由主轴以及变速齿轮组构成，所述运动转换装置与变速装置的主轴相接，主轴上装配有变速齿轮组，使用两组运动转换装置分别连接形状记忆合金热驱动器与压电能量回收装置，两组运动转换装置之间通过变速装置连接和传递力矩。

2.根据权利要求1所述热驱动与压电能量回收耦合的热能回收系统，其特征在于：所述形状记忆合金(201)热端的相变温度高于冷端的相变温度，所述高温热源(501)的温度高于形状记忆合金(201)热端的奥氏体终止温度，所述形状记忆合金(201)热端的马氏体终止温度大于冷端的奥氏体终止温度，所述常温热汇(601)的温度低于形状记忆合金(201)冷端的马氏体终止温度且高于形状记忆合金(201)的奥氏体终止温度。

3.根据权利要求1所述热驱动与压电能量回收耦合的热能回收系统，其特征在于：所述形状记忆合金热驱动器通过热交换流体管路(702)实现形状记忆合金(201)分别连接高温热源(501)与常温热汇(601)，所述热交换流体管路(702)上设置有双向阀(701)。

4.根据权利要求3所述热驱动与压电能量回收耦合的热能回收系统，其特征在于：所述双向阀(701)控制热交换流体管路(702)中流体的流动，通过改变流体流动方向实现周期性换热；所述形状记忆合金热驱动器的运行包括以下两个过程：第一个过程内，双向泵(701)使热交换流体从高温热源(501)经形状记忆合金(201)流向常温热汇(601)，完成换热流体从高温热源(501)吸热，向形状记忆合金(201)散热的过程，在该过程中，形状记忆合金(201)在温度驱动下发生由马氏体相向奥氏体相的相变，从而产生收缩应力；第二个过程内，双向泵(701)使热交换流体从常温热汇(601)经形状记忆合金(201)流向高温热源(501)，完成换热流体向常温热汇(601)散热，从形状记忆合金(201)吸热的过程，在该过程中，形状记忆合金(201)在温度驱动下发生由奥氏体相向马氏体相的相变，从而恢复到原始状态。

5.根据权利要求1所述热驱动与压电能量回收耦合的热能回收系统，其特征在于：所述的形状记忆合金热驱动器还包括夹具(202)与支撑件，所述的夹具(202)用于将形状记忆合金(201)固定在机架(101)上，形状记忆合金(201)被所述支撑件支撑设置在高温热源(501)与常温热汇(601)之间，通过支撑件的位置移动改变形状记忆合金(201)与高温热源(501)以及常温热汇(601)之间的距离，实现形状记忆合金(201)与高温热源(501)或常温热汇(601)的直接接触换热，形状记忆合金(201)在原长状态下能够和高温热源(501)接触吸热，形状记忆合金(201)在收缩状态下能够和常温热汇(601)接触散热。