[发明专利]由形状记忆合金驱动的电力设备及方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及能量转换，并更具体地涉及一种用于将热能转换为电的电力设备以及将温差转换为机械能的方法。

背景技术

由于对电的需求持续增长，所以配置成产生电的电力设备变得越来越重要。传统的电力设备通常包括诸如由水车、柴油机或蒸汽轮机驱动的发电机。发电机则可以将一种形式的能量转换为另一种形式，例如，电。

热能是由物体、区域和/或流体之间的温差产生的一种形式的能量。例如，主流体可以具有高于次流体的温度，并由此提供热能的来源。

发明内容

配置成将热能转换为电的电力设备包括热能的来源。热能的来源由具有第一温度与具有不同于第一温度的第二温度的次流体之间的温差产生。电力设备还包括配置成增大主流体与次流体之间的温差的收集器。而且，电力设备包括热力发动机和发电机。热力发动机配置成将至少一部分热能转换为组合体中的机械能，组合体包括与主流体和次流体的每一者都处于热交换关系的拟塑性预应变的形状记忆合金。发电机配置成将机械能转换为电并由热力发动机驱动。

在一个变型中，电力设备还包括平台，平台漂浮设置于次流体中并配置成支撑热力发动机、发电机以及收集器中的至少一者从而相对于次流体漂浮。

利用空气和/或水之间自然形成的温差改变拟塑性预应变的形状记忆合金的结晶相从而将温差转换为机械能的方法包括：充分地定向形状记忆合金使其与具有温差的空气和/或水处于热交换关系，使得当形状记忆合金改变结晶相时形状记忆合金充分地扩大和/或缩小。该方法还包括将空气和/或水之间的温差转换为机械能。

本发明的电力设备和方法提供了热能到电的优良转换。也就是说，电力设备回收热能并产生电。电力设备可以基于陆地或基于海洋并且可以回收自然形成的热能，例如，在不同海拔或不同位置的流体之间的热能。并且，电力设备可操作并可响应于流体之间的最小温差产生电。

本发明的上述特征和优点及其他特征和优点将通过参照附图对实施本发明的最佳模式的下列详细描述变得更明显。

本发明还提供了如下方案：

方案1. 一种配置成将热能转换为电的电力设备，包括：

由具有第一温度的主流体与具有不同于所述第一温度的第二温度的次流体之间的温差提供的热能的来源；

配置成增大所述主流体与所述次流体之间的所述温差的收集器；

热力发动机，所述热力发动机配置成将至少一部分热能转换为机械能并包括设置为与所述主流体和所述次流体的每一者都处于热交换关系的拟塑性预应变的形状记忆合金；以及

配置成将机械能转换为电并由所述热力发动机驱动的发电机。

方案2. 如方案1所述的电力设备，其中，在与所述主流体和所述次流体中的一者处于热交换关系时所述形状记忆合金的结晶相在奥氏体与马氏体之间变化。

方案3. 如方案2所述的电力设备，其中，所述形状记忆合金的结晶相的所述变化驱动所述发电机。

方案4. 如方案2所述的电力设备，其中，所述形状记忆合金在结晶相从马氏体变为奥氏体时如果进行了拟塑性预应变就在尺寸上缩小并且在结晶相从奥氏体变为马氏体时如果受到张应力就在尺寸上扩大。

方案5. 如方案4所述的电力设备，其中，所述形状记忆合金的所述尺寸上缩小和所述尺寸上扩大驱动所述发电机。

方案6. 如方案1所述的电力设备，其中，所述第一温度与所述第二温度之间的所述温差小于或等于约300℃。

方案7. 如方案1所述的电力设备，其中，所述形状记忆合金具有从包括弹簧、条、线材、带、连续环和/或上述各项的组合的组中选择的形态。

方案8. 如方案1所述的电力设备，其中，所述形状记忆合金包括镍和钛。

方案9. 如方案1所述的电力设备，其中，所述收集器是配置成将太阳能传到所述主流体的太阳能收集器。

方案10. 如方案1所述的电力设备，还包括分隔件，所述分隔件与所述收集器相对且间隔一定距离并配置成遮挡所述次流体使其免受太阳能由此增大所述温差。

方案11. 如方案10所述的电力设备，其中，所述热力发动机和所述发电机中的至少一者由所述分隔件支撑。

方案12. 如方案11所述的电力设备，其中，所述热力发动机和所述发电机中的至少一者设置在所述分隔件与所述收集器之间。

方案13. 如方案1所述的电力设备，还包括配置成传送来自所述发电机的电的传递介质。

方案14. 一种配置成将热能转换为电的电力设备，所述电力设备包括：