[发明专利]形状记忆合金热力发动机和能量收集系统

说明书

技术领域

本发明通常涉及能量收集系统，且更具体地涉及使用形状记忆合金的热力发动机的能量收集系统。

背景技术

热能可以通过工业、装配和制造过程产生。机动车、小型设备和重型设备也能产生热能。该热能中的一些是废热，其是无法找到或设计出有利用途的热量，且通常是浪费的副产品。废热可以排出到大气。运输燃料的燃烧也对废热有贡献。

发明内容

提供一种与热区域和冷区域热连通的能量收集系统。该能量收集系统包括与热区域热连通的热端热力发动机，与冷区域热连通的冷端热力发动机和设置在热端热力发动机和冷端热力发动机之间的中间热力发动机。

该热端热力发动机包括：至少两个可旋转带轮；正时线缆，绕所述至少两个可旋转带轮的一部分设置并限定出一正时带轮比；热端形状记忆合金(SMA)元件，绕所述至少两个可旋转带轮设置并限定出与所述正时带轮比不同的SMA带轮比。热端SMA元件具有热侧和冷侧，且其中热端SMA元件的热侧与热区域直接热连通。

该冷端热力发动机包括：至少两个可旋转带轮；正时线缆，绕所述至少两个可旋转带轮的一部分设置并限定出一正时带轮比；冷端SMA元件，绕所述至少两个可旋转带轮设置并限定出与所述正时带轮比不同的SMA带轮比。冷端SMA元件具有热侧和冷侧，且冷端SMA元件的冷侧直接与冷区域热连通。

中间热力发动机包括：至少两个可旋转带轮；正时线缆，绕所述至少两个可旋转带轮的一部分设置并限定出一正时带轮比；中间SMA元件，绕所述至少两个可旋转带轮设置并限定出与所述正时带轮比不同的SMA带轮比。中间SMA元件具有热侧和冷侧，且中间SMA元件的热侧与热端SMA元件的冷侧热连通且中间SMA元件的冷侧与冷端SMA元件的热侧热连通。

在下文结合附图进行的对实施本发明的较佳模式做出的详尽描述中能容易地理解上述的本发明的特征和优点以及其他的特征和优点。

附图说明

图1是包括热力发动机的能量收集系统的示意图；

图2是图1的热力发动机的示意性侧视图；

图3是可用于图1的能量收集系统的另一热力发动机的示意性侧视图；

图4用于热力发动机的示功图的示意性视图，例如图2或图3所示的；

图5A是具有并行多股细丝SMA的形状记忆合金(SMA)做功元件形式的示意性部分横截面图；

图5B是具有部分地嵌入在基质中的并行SMA多股丝的另一SMA做功元件形式的示意性部分截面图；

图5C是用类似于图5B所示的各个单元构建的复合SMA做功元件的示意性部分截面图；

图6A是具有在弹簧圈中的纤维芯部的、基于弹簧的SMA做功元件的示意性平面图；

图6B是具有两个弹簧和在弹簧圈中的纤维芯部的另一基于弹簧的SMA做功元件的示意性平面图；

图6C是具有交错弹簧的另一基于弹簧的SMA做功元件的示意性平面图，其中在弹簧圈中有两个纤维芯部；

图7A是编织的SMA做功元件及其插入情况的近距视图的示意性侧视图；

图7B是织造网孔SMA做功元件及其插入情况的近距视图的示意性侧视图；

图8A是具有多平面的回环的另一热力发动机的示意性等轴视图；

图8B是具有带三维引导件的多平面回环的另一热力发动机的示意性等轴视图；

图9是具有三个串序热力发动机的能量收集系统的示意性图示或图解，其中一个热力发动机的冷侧用作另一热力发动机的热侧；

图10是具有纵向热力发动机的能量收集系统的示意性侧视图；

图11A是具有多个热力发动机且配置为从高纵横比热源(例如管)捕获热能的能量收集系统的示意性等轴视图；

图11B是具有多个热力发动机且配置为从高纵横比热源和反向流动冷沉捕获热能的另一能量收集系统的示意性等轴视图；

图12是圆形三维SMA做功元件的示意性部分截面图，用于在大型热力发动机中使用；

图13是具有堆叠和分层SMA做功元件的大型热力发动机的一部分的示意性侧视图；和

图14是具有单个SMA做功元件的热力发动机的示意性平面图，其形成多个回环但是仅在两个位置被焊接或连结。

具体实施方式

参见附图，其中相同的附图标记在几幅图中只要可能就对应相同或类似的部件，在图1中示出了热量回收系统或能量收集系统。在其他附图中描述和示出的特征和部件可以并入和与图1中所示的一起使用。所示的能量收集系统10包括热力发动机14和从动部件16。