一种多级自由活塞热声斯特林发电机.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109915278A(43)申请公布日2019.06.21(21)申请号201910289421.3(22)申请日2019.04.11(71)申请人江苏克劳特低温技术有限公司地址213000江苏省常州市新北区河海中路85号(72)发明人孙方军杨炳荣(74)专利代理机构常州市权航专利代理有限公司32280代理人刘娟(51)Int.Cl.F02G1/043(2006.01)F02G1/045(2006.01)F02G1/053(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种多级自由活塞热声斯特林发电机(57)摘要本发明涉及一种多级自由活塞热声斯特林发电机，包括热声斯特林发动机和直线发电机，热声斯特林发动机包括缸体，以及设置在缸体内的配气活塞、动力活塞和多级热声单元，配气活塞设置在缸体内上部，动力活塞设置在缸体内下部，且与直线发电机的动子相连，多级热声单元从上至下依次套设在配气活塞的外侧，热声单元分别包括加热器、回热器和冷却器。本发明提高了自由活塞热声斯特林发电机的单台机电功输出能力，并且保留了原本单级自由活塞热声斯特林发电机的优点，仍然具备高效、高比功率、高可靠性、低噪声等优势，适合于余热利用、太空发电、太阳能发电等领域。CN109915278ACN109915278A权利要求书1/1页1.一种多级自由活塞热声斯特林发电机，其特征在于，包括热声斯特林发动机和直线发电机（1），所述热声斯特林发动机包括缸体（2），以及设置在所述缸体（2）内的配气活塞（3）、动力活塞（4）和多级热声单元，所述配气活塞（3）设置在所述缸体（2）内上部，所述动力活塞（4）设置在所述缸体（2）内下部，且与直线发电机（1）的动子（5）相连，多级热声单元从上至下依次套设在所述配气活塞（3）的外侧，所述热声单元分别包括加热器（6）、回热器（7）和冷却器（8）。2.根据权利要求1所述的多级自由活塞热声斯特林发电机，其特征在于，所述配气活塞（3）与所述缸体（2）的顶壁之间形成膨胀腔（9），与所述动力活塞（4）之间形成压缩腔（10）。3.根据权利要求1所述的多级自由活塞热声斯特林发电机，其特征在于，相邻所述热声单元之间设置有热缓冲管（11）。4.根据权利要求1所述的多级自由活塞热声斯特林发电机，其特征在于，所述热声单元包括两级以上。5.根据权利要求1所述的多级自由活塞热声斯特林发电机，其特征在于，所述热声单元的加热器（6）、回热器（7）和冷却器（8）从上向下依次设置，且分别为环形结构，所述配气活塞（3）设置在环形腔体内。6.根据权利要求1所述的多级自由活塞热声斯特林发电机，其特征在于，所述直线发电机（1）安装在缸体（2）内下部，且其动子（5）为环形结构，所述动力活塞（4）安装在动子（5）的环形腔内且与动子（5）为固定连接。7.根据权利要求1所述的多级自由活塞热声斯特林发电机，其特征在于，所述动力活塞（4）的中心设置有通孔（13），所述配气活塞（3）的底部安装有朝向所述动力活塞（4）方向的推移杆（14），所述推移杆（14）的下端穿过通孔（13）连接有板簧（15）。8.根据权利要求1所述的多级自由活塞热声斯特林发电机，其特征在于，所述动力活塞（4）的质量大于配气活塞（3）的质量。2CN109915278A说明书1/4页一种多级自由活塞热声斯特林发电机技术领域[0001]本发明属于热声斯特林发电机技术领域，具体涉及一种多级自由活塞热声斯特林发电机。背景技术[0002]随着世界能源资源的紧张和环境保护的要求，清洁能源和具有广泛应用前景的新型能源已经成为研究的热点。而自由活塞式的热声斯特林发动机作为一种外燃式热机，可用来利用太阳能、地热能、余热等低品位热源，具有结构简单、寿命长、成本低、噪音低等优点，同时使用氦气、氮气、氢气甚至空气等作为工质，对环境友好。而直线发电机具有效率高、寿命长、响应快等优点，适合与自由活塞的热声斯特林发动机耦合，使发动机和发电机各自优势充分发挥，从而使自由活塞的热声斯特林发电机具备高效、高比功率、高可靠性、低噪声等优势。该种发电机在深空探测、地面太阳能发电等领域具有突出优势。如2004年，NASA提出了新一轮登月计划，计划到2018年最长在月球停留14天以上，这要求电源系统的输出功率达到30~50kW。在2007年，NASA和美国能源部DOE确认以自由活塞斯特林转换方式作为方案，且该系统可应用到火星探测中。[0003]在目前的自由活塞的热声斯特林发电技术中，一般通过一级回热器，通过热声效应将外部提供的热量转换成机械功，再用机械功驱动直线发电机进行发电。随着所需发电功率的增加，热声斯特林发动机部分的换热器和回热器需要增加直径和长度，或是通过多台发电机共同使用