[发明专利]按斯特林循环原理工作的热机

说明书

技术背景

本发明涉及一种热机，这种热机在权利要求1的前叙部分进行了说明。

现行技术

斯特林热机是熟知的，例如在一部字典和一家公司的技术说明书中都提到了这种热机，该字典为迈耶尔(Meyer)所著的《技术和自然科学字典》，在该字典的第589页上了提到了斯特林热机，该字典的全称、出版商及出版日期如下：

Meyer’s Dictionary of Technologyand the Exact Natural Sciences

Bibliographic Institute，Mannheim/Wien/Z ürich，1970所述的公司为位于辛德尔芬根的(Sindelfingen)的索罗小型动力有限公司(SOLO Kleinmotoren GmbH)，其技术说明书的题目是“斯特林热机的开发工作”。该技术说明书在一个革新市场上进行了分发，该市场举办的时间为1995年3月9日至11日，举办地点在施瓦本兰德哈尔(Schwabenlandhalle)的费尔巴赫(Fellbach-这个地方。

这个热机的结构使得这种熟知的斯特林热机要在高温和高压下驱动循环气体，在通常情况下，温度要高达1000℃，压力要高达300巴。另外，还常用氦作为循环气体。高温和高压需要复杂和庞大的结构，这种结构既要耐高温又要耐高压。氦的使用带来了很大的密封问题，这是因为氦的扩散性是极强的。必要的高温的要求需要第一热交换器，它实际上是一个加热器，该加热器使得驱动气得以被充分地加热，这使得排出的废气也有很高的温度。另外，这种熟知的斯特林热机还需要第二热交换器，它实际上是一个散热器，以使驱动气体的温度再度冷却下来。该散热器发出的热量不能再进入斯特林热机的热循环。所有这些都使这种熟知的斯特林热机的热平衡效果不佳。这种熟知的斯特林热机所需的高压不仅需要复杂和庞大的热机结构，而且使得热机的寿命也较短。

发明的概述

本发明的目的是提供一种热机，这种类型的热机在权利要求1的前叙部分进行了说明，它极大地改善了热平衡，而且其循环气体可以在较低的温度和压力下进行工作。

该目的由权利要求1所述的特征而得以实现。

在本发明的热机中，加热器和散热器都换成了沸石贮热器，原来的加热器是用于产生高温的，而原来的散热器仅仅是用来排出废热的。沸石的优点是，循环气体途径沸石时，该沸石可吸收循环气体，而本发明的热机的循环气体膨胀机构为该循环气体的散热机构。沸石使循环气体渗入至沸石的分子晶格之间，在渗入的过程中伴随着强烈的沸石的放热反应，从而，加热了途径沸石的循环气体。换句话说，即使循环气体已受到加热，在其途径沸石的过程中也象是很冷的状态一样被继续加热。另外，沸石贮热器中的压力下降很多。根据至今为止对该过程中放热反应的了解，途径沸石的循环气体在贮热器中被极大量地吸收，吸收量大约为贮热器容积的十倍。这种吸收过程在两个沸石贮热器中是交替进行的。当第二个沸石贮热器也充满了正在被沸石吸收的循环气体时，另一个事先已充满循环气体的沸石贮热器正在发生解吸作用，向热机供热，使循环气体成为驱动流体。发生的解吸作用就是为了向热机提供热量。为了达到这个目的，热交换剂回路中的热交换剂途径的贮热器中的循环气体将被排出贮热器。热交换剂在循环气体膨胀机构已经吸取了热量和/或热交换剂在另一个吸收了循环气体的贮热器中已经吸取了热量，当该热交换剂途径了一个沸石贮热器时，吸热反应继续进行，循环气体随后从沸石中被排出。在这个过程中，循环气体被充分地加热，从而可以在循环气体膨胀机构中作为驱动流体。吸热反应从热交换剂中吸取热量。因此，根据本发明，来自循环气体膨胀机构的热量完全用于使贮存的循环气体继续工作。因此，本发明的热机可以在热能平衡的情况下运行，在热能平衡方面本发明比斯特林热机有了较大的改进，在熟知的斯特林循环热机中散热过程由散热器完成。本发明的热机的两个沸石式贮热器交替地工作；当一个贮热器对循环气体加热使之成为循环气体膨胀机构的驱动流体时，另一个贮热器正在贮存循环气体并使之冷却，反之亦然。循环气体膨胀机构产生的废热由热交换剂吸收去驱动再次出自贮热器的循环气体，循环气体在贮热器的贮存循环气体的过程中已经事先吸收过热量。在这种程度上实现了热平衡的完美循环，而根据斯特林循环原理工作的热机不能达到这样的热平衡循环。

本发明的有利实施例在各条从属权利要求中都做了说明。