[发明专利]用于将热量转换成电能的热循环中的装置

说明书

提供了一种热循环中的转换电路，其中，使用工作流体(F1)来吸收与蒸发器(EVAP)中的工作流体进行热交换的介质中所含的热量，其中，在吸收蒸发器中的热量之后，工作流体压缩并且在压缩机(C)中给予更高的压力和更高的温度，其中，该装置被设计成将压缩机(C)下游的工作流体(F1)中的至少一部分能量含量转换为电能，并且穿过该装置之后的工作流体返回到蒸发器(EVAP)，以在热循环中完成电路，其中，转换单元(CONV)包括至少一个封闭气缸(10、20、30、40、50)，所述封闭气缸又包围可在气缸的纵向方向上移动的活塞(11、22、31、41、51)，其中，所述工作流体在气缸的端部处的入口处交替地供应到所述气缸，并且通过在压力下降和温度下降下膨胀，在气缸中的工作流体迫使所述活塞在气缸内部线性地进行往复运动；所述活塞(11、22、31、41、51)磁化，并且线圈(15、25、35、45、55)以这种方式设置在气缸中，使得所述线圈在其运动期间围绕活塞的磁体，由此通过将工作流体中的能含量转换成电能而生成电能。

技术领域

本发明涉及一种热循环中的装置，其中，工作流体从介质(其可以是气体或流体)吸收热量，并且其中，热循环中的所述热量至少部分地在热循环的转换单元中释放。该装置被设计成将发射的热量转换成电能。

背景技术

近年来，利用热循环的机器被广泛地使用，其中，借助于压缩和输送工作流体的压缩机，所述工作流体将热量从第一介质输送到第二介质。例如，热泵用于从岩石、地面或湖泊中提取能量。在制冷技术中，热泵用于冷却食品、住宅或用于其他目的，其中，在这些情况下，这是在热循环中构成热源的要冷却的物体。因此，在下文中，概念热泵将用于以所述方式输送热量的所有这些类型的机器，无论预期用途是加热还是冷却。

在热泵中的电路中，流体运行循环通过压缩机、冷凝器和蒸发器，由此在循环期间，流体分别释放热量并吸收热量。此处的热泵以已知的方式在可逆卡诺过程中操作，其中，流体从具有低温的介质接收一定量的热量Q_c并将具有相同量的热量Q_h释放到具有较高温的介质。为了实现这一过程，必须根据以下命题提供工作

W＝Q_h–Q_c

该过程的效率可以描述如下：

η＝(Q_h-Q_c)/Q_c＝1-T_c/T_h，其中，T_c温度适用于冷源，并且T_h温度适用于热源。

通常，与热泵一起，也使用了COP(coefficient of performance，概念性能系数)，其可用于评估热泵的效率。对于可逆卡诺过程，性能系数写成如下：

COP_H,rev＝1/(1-T_c/T_h)＝T_h/(T_h-T_c)

其表示可以在每个输入工作单元从冷源移动到热源的热量，并且通常仅被指定COP和通常被称为COP值。

随着各种能量的价格全球上涨，在过去几十年，涉及热泵的解决方案大幅度增加，各种运营商投入大量开发和资源，使热泵更有效率。对于今天的热泵，实现性能系数(COP值)约为5。这意味着热泵最佳地传送其消耗的能量的5倍。对于例如用于地热采暖的热泵，可以实现这种最佳值，其中，地热用作对温度要求低的用户加热的冷源，例如，用于对住宅加热。

目前，做出了相当大的努力，以进一步提高热泵系统的效率。然而，已经证明难以进一步实现，因为技术已经是高端的，以达到上述高COP值，其中包括引入高效板式热交换器、低能离心泵、更节能的涡旋压缩机和优化的制冷剂混合物(即，在热泵循环中完成循环的工作流体)。此外，资源已经用于实现以最佳方式控制热泵循环的高端控制系统。因此，在使用传统仪器时，似乎技术已经达到难以超越的极限，除了可能将性能系数提高十分之一以外。