[实用新型]一种回热缓冲管型自由活塞斯特林发电机

说明书

本实用新型提供一种回热缓冲管型自由活塞斯特林发电机，包括缸体、活塞、弹性件、直线电机、气缸、冷却器、回热缓冲管束、加热器及蓄热器；缸体包括第一缸体与第二缸体；弹性件、直线电机、活塞、气缸及冷却器安装于第一缸体内，弹性件分别与直线电机的动子及活塞的一端连接，活塞可在气缸内滑动，以将第一缸体分隔为压缩腔与背压腔，压缩腔形成于活塞的另一端与冷却器之间；加热器与蓄热器安装于第二缸体内，加热器的一端与蓄热器连接，加热器的另一端与冷却器之间连接回热缓冲管束。本实用新型明显改善了气体在冷、热端之间的往复运动，使气体运动时实现了一定的等温膨胀、等温压缩、等容回热过程，大幅度提升了发电机的热电转换效率。

技术领域

本实用新型涉及斯特林发电装置领域，尤其涉及一种回热缓冲管型自由活塞斯特林发电机。

背景技术

能源环境问题已经成为制约当今世界各国发展的主要问题。随着社会的不断发展，传统的高品位化石燃料不仅在量上不能满足人类的需求，而且造成的环境污染问题也不符合人类新的发展理念。当今社会一方面在积极探索新的替代能源，如太阳能和核能，另一方面也在开发利用现有的低品位能源，如余热和普通燃料。然而，只有对能源实现成功转化，才能便于人类有效利用。因此，积极解决以上问题的有效途径之一就是开发一种能够对各种新的替代能源和低品位能源进行成功转化的动力机械装置。

自由活塞斯特林发电机是一种高效的外燃式热电转换机械，几乎可以利用现有的所有热源种类。区别于其它类型的自由活塞斯特林发电机，单活塞型自由活塞斯特林发电机只有一个运动部件，该运动部件能够在室温条件下做往复运动，同时活塞采用板弹簧支撑，活塞与气缸之间采用间隙密封技术，相对于常规的自由活塞斯特林发动机，其结构更加简单、寿命更长、可靠性更高。因此，单活塞型自由活塞斯特林发动机具有较为广阔的应用前景，主要用于深海长寿命低功率检测器、航天器仪表和通信、行星表面数据测量传感器等，也可用于建立由小型分布式站点组成的长寿命供电网络。

现有技术中，单活塞型自由活塞斯特林发电机包括密闭的缸体与活塞，活塞将缸体分隔为工作腔与背压腔。在背压腔内装有直线电机与板弹簧，板弹簧分别与直线电机的动子及活塞的一端连接。在工作腔内依次装有冷却器、回热器及加热器，其中，冷却器靠近活塞的另一端设置，在冷却器的中部设有调相小孔，冷却器连接回热器的一端，回热器的另一端连接加热器，且冷却器与回热器的内部均设气体通道。在工作时，由于整个发电机通过缸体形成一个完全与外界封闭的腔体，内部充满高压的氦气，当外部对发电机的加热器进行加热时，氦气受热膨胀，工作腔内的压力升高，使得工作腔内的气压大于背压腔内的气压，以推动活塞朝向背压腔运动，由于活塞运动使得工作腔体积变大，部分气体从加热器进入回热器，将热量留给回热器后温度降低，同时气体运动到冷却器时被冷却，工作腔内压力降低。当工作腔内的气压小于背压腔内的气压时，活塞又向相反的方向运动，推动气体依次沿着冷却器、回热器内的气体通道输入至加热器，在此过程中，气体吸收回热器的热量，进入加热器被加热，压力均升高。当工作腔内的气压大于背压腔内的气压时，活塞再次朝向背压腔运动，以此进行周而复始的循环运动。活塞在运动中带动直线电机的线圈切割磁感线，直线电机对外输出电，实现该发电机源源不断的把外界热能转化成电能的热电转换过程。

然而，在实际使用过程中发现，由于活塞在朝向工作腔运动时，气体只能沿着回热器内的狭小的气体通道流动，以从冷却器输送至加热器，并再从加热器向冷却器返回时，也必须通过回热器，在此过程中，气体的流动受到较大的阻力，影响到斯特林发电机的热电转换效率。

实用新型内容

本实用新型提供一种回热缓冲管型自由活塞斯特林发电机，用以解决现有的单活塞型自由活塞斯特林发电机在使用中由于气体的流动受到较大的阻力，导致热电转换效率低下的问题。