CN102459896B - 模块式热电换能器 - Google Patents

Abstract

本发明设计一种热电换能器，用于将热量转换为电能或用于产生热和冷，其包括：一个热电换能器模块或多个热电换能器模块。该热电换能器模块具有至少两个空间受限的气体空腔，该气体空腔通过交流换热器透气地相互连接，其中一个气体空腔为第一气体空腔，该第一气体空腔在热电换能器运行中温度高于环境温度或流体流，其中，该第一气体空腔优选借助光学元件，诸如凹面镜或透镜，或通过与流体导热连接，诸如冷却液或废气加温，其中，一个气体空腔为第二气体空腔，该第二气体空腔在所述热电换能器运行中比第一气体空腔冷，并且其中，热电换能器模块至少具有一个适合于改变一个或数个气体空腔大小的容积改变元件。该热电换能器的特征在于，容积改变元件能够借助电磁部件，诸如磁铁或导电的线圈或被短路的导电体通过产生磁场如此地运动或变形，使得至少一个气体空腔的大小被改变。另外，该热电换能器的特征在于，用于排出热量的第一流体流的第一流体流区域，该热电换能器模块的第二气体空腔、所述各个热电换能器模块的所述第二气体空腔与该第一流体流区域导热地连接。

Description

模块式热电换能器

技术领域

本发明涉及一种热电换能器及其使用方法，该热电换能器用于将热或冷或太阳光转换为电能或产生热和冷。

背景技术

存在多种从太阳光中产生电能或热和冷的可能性。例如，有借助太阳能驱动的热机和直流发电机或发电机发电的可能性。然后可以使用热泵产生热和冷。此外还存在借助维勒米尔机和太阳能直接产生冷或热的可能性。

在各种不同的方法中人们试图尽可能高效率地借助太阳光产生电能或热和冷并且尽可能提高灵活性(例如鉴于各种各样的适用范围)。

热电换能器为热机或热泵，它们将(例如借助太阳光产生的)热或冷转换为电能或它们利用电能产生热和冷。此外热电换能器可以是一个装置，该装置利用电磁部件将热和/或冷转换为可能的情况下其他的温度级上的热和冷。

根据适用范围，热电换能器也可以被构造为模块式的。一个模块式热电换能器由多个相互连接在一起的热电换能器模块构成。为此一个类似的例子例如是多缸内燃机，该多缸内燃机中气缸的每个活塞通过曲轴与其他的活塞连接。

发明内容

下述本发明的目的在于，提高热电换能器模块的效率和/或与效率和灵活的使用范围相关地使多个热电换能器模块尽可能有效地相互连接起来。因此例如，在将平板集热器使用在建筑物顶部的情况下，入射的太阳射线能够得到特别有效和灵活地利用。

这个目的通过如权利要求1所述的热电换能器以及如权利要求14所述的方法得以实现。在从属权利要求中公开本发明的其他的实施方式。

热电换能器被用于将热和/或冷或太阳光转换为电能或用于产生热和冷，并且该热电换能器包括一个或多个热电换能器模块。该热电换能器模块设置有至少两个空间上受限的气体空腔，该气体空腔通过不可移动的或可移动的交流换热器透气地相互连接。第一气体空腔涉及的是一个气体空腔，该气体空腔在热电换能器运行中温度高于环境温度或高于流体流(例如用于冷却第二气体空腔)。借助光学元件(诸如凹面镜)或透镜加热该第一气体空腔，或通过与流体(诸如冷却液或废气)的热连接，或通过与固体(诸如金属热导体)的热连接来加热该第一气体空腔。第二气体空腔涉及的是一个气体空腔，该气体空腔在热电换能器运行中温度低于第一气体空腔。另外，该热电换能器模块设置有至少一个适用于改变一个或数个所谓的气体空腔的大小的容积改变元件。

该热电换能器的出色之处在于：容积改变元件借助电磁部件诸如磁铁或导电线圈或一个/数个被短路的导电体通过产生磁场而如此地移动或变形，使得至少一个气体空腔的大小被改变。具有典型特征的是两个气体空腔借助一个容积改变元件同时发生变化。其中通常一个气体空腔被增大，而另一个气体空腔同时被缩小。电磁部件可以是一个导电的线圈，在该线圈内通过相对磁场的运动或通过线圈范围内的磁场变化能够感应产生电压(电磁感应)，或该线圈通过施加给该线圈的电压能够相对于磁场进行运动。一个优选的实施方式为活动线圈。另外，电磁部件可以被设计为多螺旋管驱动的形式，在该多螺旋管驱动中由永磁铁产生的、局部变化的磁场能够通过数个被循环设置的线圈加速或制动。另外，该电磁部件可以被设计为直线异步驱动的形式，在该异步驱动中被短路的导电体能够借助被循环设置的线圈加速或制动。此外无论是在多螺旋管驱动中还是在直线异步驱动中均通过线圈产生一个具有规定的频率和移动速度的移动交变磁场。

另外，热电换能器以设置有排出热量的第一流体流用的第一流体流区域而出色，其中，热电换能器模块的上述第二气体空腔或各个热电换能器模块的上述第二气体空腔与这个第一流体流导热地连接。可以通过流动速度的变化调节流体流的温度。另外一种热电换能器也是可能的，在该换能器中热电换能器模块至少部分地不通过流体流导热地相互连接，或在该换能器中热电换能器模块组(例如串)分别与单独的流体流相连接。

作为容积改变元件可以是可移动的活塞，回转活塞，旋转活塞，气体弹簧，可移动或可变形的膜片或可移动的交流换热器。在热电换能器模块包括一个以上的容积改变元件的情况下也可以组合使用上述可能性。

热电换能器能够至少包括3×3个或4×4个或至少5×5个热电换能器模块。作为选择，一个热电换能器可以包括x×y个热电换能器模块，其中1≤x≤3，8，16或100并且1≤y≤3，8，16或100。具有典型特征的是：热电换能器模块被设置在一个平面内。当然也可以将热电换能器模块分上下层重叠地或串接地设置。另外，热电换能器的出色之处还在于：热电换能器模块中的多个被构造成与表面相应，并且热电换能器模块能够彼此相对移动。因此，该热电换能器例如可以作为散热顶使用。

另外，热电换能器可以包括一个排出冷的第二流体流用的第二流体流区域。相应的热电换能器模块的各个第三气体空腔与第二流体流导热地连接。热电换能器模块的第三气体空腔被如下定义，即，在热电换能器运行中，这个第三气体空腔的温度比热电换能器模块的相应的第二气体空腔低或高以及优选也比环境温度低或高。在本发明的一个优选的实施方式中，第一流体流和第二流体流相互对流，这样在第一热电换能器模块中两个流体流具有最高的温度，并且在最后的热电换能器模块中两个流体流具有最低的温度。借助反流原则使每个热电换能器模块中的热与冷之间的温差尽可能的小，以能够保障高效率和因此每个热电换能器模块在作为热泵使用时的高效工作方式。

另外热电换能器模块可以包括用于限制各个容积改变元件的运动的限动元件。限动元件例如可以是弹簧、气体弹簧、止挡、磁性元件或用于控制电磁部件的电子元件。作为选择，容积限制元件也可以相互地用作为限动元件，例如通过磁排斥。限动元件可以如此地限制各个容积改变元件的运动，使得容积改变元件可以进行偏离正弦形的振动。为了使热电换能器模块的效率最佳化，优选具有近似矩形形状的振动。限动元件因此有助于使得振动形式在最大和最小偏移范围内为(近似)平坦的。

热电换能器模块涉及的可以是斯特林模块，双斯特林模块，双重或多重作用的斯特林模块，维勒米尔模块或单一作用，双重或多重作用的维勒米尔模块。热电换能器既可以包括仅仅一个种类的换能器模块也可以包括各种种类的换能器模块的任意组合。借助热电换能器可以产生电流，机械功，热，冷或前述可能性的任意组合。

在双重作用的热电换能器中至少一个容积改变元件或一个气体空腔被如此设置，即，使其在两个(在其他情况下独立的)工艺中协力合作，例如，在斯特林工艺或维勒米尔工艺中。在这种情况下，热电换能器模块的容积改变元件同时构成了另一个热电换能器模块的容积改变元件，或一个气体空腔同时为两个热电换能器模块的组成部分。在多重作用的换能器中，至少一个热电换能器模块与第一另外的热电换能器模块具有第一共用的容积改变元件并且与第二另外的热电换能器模块具有第二共用的容积改变元件，或第一气体空腔被第一和第二热电换能器模块使用并且第二气体空腔被第一和第三热电换能器模块使用。

在本发明的一个优选实施方式中，在热电换能器包括多个热电换能器模块的情况下，该热电换能器模块借助电磁部件通过多相电流相互连接。两个邻接的热电换能器模块之间的相位差例如能够为90°，120°或180°。当然两个邻接的热电换能器模块之间的相位差也可以小于90°。在热电换能器模块数量多的情况下也可以与热电换能器模块的数量不成比例地选择两个邻接的热电换能器模块之间的相位差。另外能够选择(就是说非全部地)运行热电换能器模块或也可以选择全部同时地(也就是无相位差)运行。

在本发明的另一个优选的实施方式中，在一个容积改变元件被制动时通过感应产生的电能被用于另一个容积改变元件的加速。另外这个电能在其被再次用于另一个或同一个容积改变元件的加速之前能够完全或部分地暂时存储在电容器或充电电池中。

在本发明的另一个实施方式中，热电换能器包括一个控制装置，该控制装置用于调节热电换能器模块的每个容积改变元件的振动频率，振幅和振动形式，以及用于调节热电换能器模块的容积改变元件之间的和各种不同热电换能器模块之间的相位差。每个容积改变元件的振动频率，振幅，振动形式和相位差借助热电换能器模块的各个电磁部件被调节。此外电磁部件中的电流通过一个控制器被这样地控制或调节，即，容积改变元件各自被如此地制动或加速，使其产生所期望的振动形式。在制动时它们同时将能量排出给电磁部件，在加速时它们从该电磁部件处引入能量。另外或作为选择，热电换能器可以包括一个装置，该装置将由热电换能器模块引入或排出的能量转换为另一种形式的电能，诸如事先限定了频率的交流电。另外可以借助控制装置决定，热电换能器是应该优选产生电能还是应该优选产生热和/或冷。然后借助控制装置可以确定产生电能的份额或产生热和/或冷的份额。

在本发明的另一个实施方式中，从一个或数个光学元件射出的光线借助光导体，诸如玻璃纤维，被继续导向第一气体空腔之一。射入第一气体空腔的光线借助光吸收器转换为热。光吸收器优选设置在入射光线的焦点或聚焦范围内。优选第一气体空腔至少部分地被隔热层包围，这样能够借助入射的光线和吸收器轻易地加热这个气体空腔。该包层设置在光线进入气体空腔的范围内，优选为透光的和同时为隔热的。例如这可以通过一个被抽成真空的双层玻璃外壳得以实现。

热电换能器的容积改变元件也可以是松动活塞，该松动活塞仅仅借助相应的气体空腔内的和/或气体弹簧内的压力差或借助电磁场进行移动。松动活塞不借助机械活塞杆移动或保持在位置中，这样在松动活塞的情况中比在机械移动活塞的情况中需要较少的结构支出。松动活塞在具有圆形的或任何其他基面的气缸内移动并且被气缸壁引导。松动活塞还可以具有带不同直径/不同基面的区域并且相应地在具有不同基面的区域的气缸内移动。另外它们可以含有仅仅用作活塞导向的区域或用作构成气体弹簧的区域。松动活塞能够具有与气缸的连接件，该连接件适用于传输电流，例如，多芯导电体。可是松动活塞并非借助机械弹簧与气缸如此地连接，使得弹簧给松动活塞施加一个力或使得指向振动运动中点的机械弹簧复位力大于气缸内部由被压缩或膨胀的气体空腔所引起的复位力(取活塞的整个行程的中间值)。另外用于移动容积改变元件的电磁部件(例如线圈)可以同时用作交流换热器，这同样意味着结构简化。

另外热电换能器的出色之处可以在于，容积改变元件能够进行振动，其振动频率与相应的、非通过电磁部件连接的容积改变元件的固有频率具有至少为10％，25％，50％或75％的不同。另外这样的振动的波形也可能不同于非连接的振动。因此能够是一个热电换能器，在该热电换能器中容积改变元件能够进行近似矩形形状的和/或梯形形状的振动。也能够如下地限定这样一个振动，即，使得容积改变元件能够振动，该振动的波形在转向点中具有斜度，该斜度与相同波长和振幅的相应的正弦波形在转向点中的斜度具有至少10％，20％，30％或50％的不同。该转向点是时间点，在该时间点内关于时间的偏移函数的曲率(数学上的二次导数)变更其符号。优选最后所述的不同是这样的，即，斜度的绝对值尤其大于相同波长和振幅的正弦波形的斜度的相应的绝对值。本发明的容积改变元件的振动波形的这样一个偏移与典型地进行正弦振动的热电换能器相比产生更高的效率。

为了容积改变元件能够进行近似矩形形状的或梯形形状的振动形式，电磁部件，限动元件，气体压力，弹簧，重力和/或气体弹簧被这样地设计或控制/调节，即在半振动中(或在经过移动中点的两个通路之间)分别有至少两个局部加速最大值作用于容积改变元件(与关于时间的加速度函数有关)。这些加速最大值一方面用作制动，另一方面用于提高容积改变元件的速度。

在本发明的另一个实施方式中，热电换能器包括维勒米尔模块，该维勒米尔模块包括带有不可移动的交流换热器和可移动的交流换热器的置换柱塞。作为选择，维勒米尔模块还可以包括两个可移动的交流换热器或两个带有两个不可移动的交流换热器的置换柱塞。另外热电换能器的热电换能器模块还可以涉及双重作用或多重作用的维勒米尔模块，其中每个维勒米尔模块配置有3个各具有不同温度区域的气体空腔。在一个优选的实施方式中这样地各设置两个，四个或四个以上的维勒米尔模块，使得第一维勒米尔模块的能够改变其第一和第二气体空腔的容积改变元件与第二维勒米尔模块的一个另外的容积改变元件如此机械式地连接，即两个容积改变元件能够借助相同的电磁部件加速和制动。同样适用于各个另外的维勒米尔模块和各个接着的维勒米尔模块，其中最后的维勒米尔模块的第一和第二气体空腔之间的容积改变元件再次与第一维勒米尔模块的容积改变元件机械连接。

在一个示例性实施方式中，维勒米尔模块如此地相互连接，即存在具有最热温度区域和最冷温度区域的气体空腔，该气体空腔分别被配置给两个邻接的维勒米尔模块，其中，在两个邻接的气体空腔之间各设置有一个可移动的交流换热器，并且其中，可移动的交流换热器通过电磁部件相互连接。在另一个示例性实施方式中，每三个气体空腔通过交流换热器相互连接，其中，这三个气体空腔中的每一个通过各一个置换柱塞分成两个区域，并且其中，这三个置换柱塞通过电磁部件相互连接。在另一个示例性实施方式中，每三个气体空腔通过交流换热器相互连接，其中，这三个气体空腔中的每一个均通过数个置换柱塞分成两个以上的区域，并且其中，该置换柱塞通过电磁部件相互连接。在所有三种情况中借助电磁部件的连接使具有固定的相位差的容积改变元件(可移动的交流换热器或置换柱塞)能够互相相对运动。在所有三种情况中能够如此地选择相位差，即相应的热电换能器的效率被最大化，或甚至除了热和冷以外还产生电能。此外还存在如此地选择不同气体空腔的可移动的交流换热器或置换柱塞的相位差的可能性，即除了热和/或冷还产生电能。

另外能够在供应电(或机械)能的情况下将热电换能器作为(产生热和/或冷的)热泵使用。在作为热泵的运行中，容积改变元件例如被从外部提供给热电换能器的电能(通过产生时间性变动的磁场)移动。

此外本发明还涉及热电换能器的一种方法。首先热电换能器被如此设置，即其能够接收光线(典型的是太阳光)和/或热和/或冷。借助光线或热量加热热电换能器模块的各个第一气体空腔。然后热电换能器产生电流和/或机械功和/或热和/或冷。借助适合的控制方法(例如通过改变热电换能器模块内的容积改变元件的相位差)能够确定电流，机械功以及热和冷的份额。这样例如能够如此地运行热电换能器，使得这个热电换能器仅仅产生电流和余热或使这个热电换能器仅仅产生热和冷。作为产生电流以外的选择或对产生电流的补充还能够产生机械功。如果热电换能器是由冷驱动的话，这样该冷与各个第三气体空腔连接，这样热能被与各个第二气体空腔相连接的流体泵送给与各个第一气体空腔相连接的流体。

另外该方法还涉及借助流体流的流动速度对流体流温度进行调节。就是说，流体流经相应的气体空腔越慢，该流体流吸收所述气体空腔的温度就越多，而流体流经相应的气体空腔越快，所述流体流就越能保持其温度。如果流体应该尽可能地吸收相应气体空腔的温度的话(利用产生的热或冷的情况)，那么例如缓慢的流动速度是有意义的。如果所述流体流仅仅用作对相应气体空腔的冷却的话，那么快的流动速度是有益的，因为在这种情况下该流体的冷却效果大于缓慢流动的流体。

另外本发明涉及一种方法，在该方法中，为了给建筑物，汽车，蓄热器或蓄冷器加温或制冷，热电换能器被置于一方面环境温度与另一方面蓄热器，蓄冷器，与土壤相接触的流体，被光线加热的流体或热导体(例如金属制)或余热发生器之间的温差之中。同样热电换能器能够用于为蓄热器补充热和/或为蓄冷器补充冷。同时环境温度能够比其他用于运行热电换能器的热源/冷却源热或冷。蓄热器例如可以是潜热蓄热器或热水箱，蓄冷器例如可以是装有液态氮的罐。

置换柱塞和处于旁边的气体空腔和/或弹簧和/或气体弹簧可以被理解为具有固有频率的机械振动器，该固有频率一方面由气体空腔内气体的压缩性以及其他作用于活塞上的力的总和以及置换柱塞的质量或连接在其上的质量确定。然而热电换能器如此运行，即其优选在固有频率范围以外振动。这例如通过不同部件，诸如置换柱塞和/或交流换热器的电磁连接得以实现，该电磁连接确定置换柱塞和/或交流换热器的振动频率。由可移动的活塞或交流换热器的质量、机械复位力(诸如弹簧力)所产生的压力相互间可以根据活塞或可移动的交流换热器的受到压缩机气体以及机械阻尼限定的固有频率以及其通过电磁连接而发生改变的工作频率或实际的工作频率而进行明显的偏移(例如大于10％，大于50％，大于100％，大于10倍，或大于100倍)。被机械定义的固有频率以外的运行允许例如置换柱塞具有很低的质量，因为这个置换柱塞不必以动能的形式暂时存储能量(尽管有能力)。更确切地说能够(补充地)通过电能或通过与另外的活塞的连接进行能量存储。另外在本发明中不同频率的运行是可能的，这意味着在需转换的能量方面广泛的应用可能性而同时不明显降低效率。本发明以此不同于传统的自由活塞斯特林机或自由活塞维勒米尔机，该自由活塞斯特林机或自由活塞维勒米尔机大部分以活塞运动的动能形式暂时存储工作空间的膨胀与压缩或扩大与缩小之间的能量和这样被固定在具有一定固有频率的运行上。

在通过流体流导出或排出热量时，该流体流通过与热电换能器模块接触经热交换器吸取升高的温度，就是说该流体流从模块处吸收热能。这适合于产生热，因为被加温的流体流能够被作为热源(例如在热电换能器以外)使用。

在通过流体流导出或排出冷量时，该流体流通过与热电换能器模块接触吸取被降低的温度，就是说该流体流将热能排出给模块。这适合于产生冷，因为被冷却的流体流能够被作为冷却源(例如在热电换能器以外)使用。

本发明的另一个方面是使用一个或数个逐渐变细的线圈，该线圈作为感应制动器或感应加速器作用于活塞。在这种情况下活塞的动能被转换为电能。逐渐变细的线圈是指绕线密度可变的线圈(就是说绕线密度随着接近逐渐变细的端部而减小)。借助逐渐变细的线圈能够更好地考虑活塞的速度：快速的活塞通过与线圈逐渐变细的端部的交替作用首先只产生感应电压。活塞与线圈搭接得越多，绕线密度就越大和因此制动效果也就越大，就是说活塞的运动就越慢。通过由活塞与线圈的较大的搭接而形成的线圈绕线密度的增加能够达到：即使在活塞运动相对较慢时(与未被制动的活塞运动相比)所产生的感应电压也能够达到在相应较快的活塞(搭接少)时的类似高的水平。此外与相应的活塞最大限度搭接的范围内的线圈的较高的绕线密度具有这样的效果，即活塞在最大限度搭接的范围内能够被强有力地制动(直到活塞一时静止下来)。

附图说明

本发明的优选的和可能的实施方式的其他的方面借助附图1至20加以明确阐述。其中：

图1是具有维勒米尔模块的平板集热器；

图2是斯特林模块，其能够用于替代图1所示的维勒米尔模块；

图3是双斯特林模块，其能够用于替代图1所示的维勒米尔模块；

图4是用作太阳能设备的热电换能器；

图5是吸收器和限动元件的结构详图；

图6是限动元件的效果图，

a)根据电流或力的时间变化，

b)根据力的时间变化，

c)根据电流的时间变化；

图7是挠性结构的热泵或热机；

图8是太阳光跟踪装置，

a)为凹面镜式和

b)为透镜式；

图9是双重作用或多重作用的维勒米尔机，即

a)连接起来的维勒米尔机和

b)双重作用的维勒米尔机

c)多重作用的维勒米尔机；

图10是凹面镜；

图11是设置有气体弹簧和凹面镜的维勒米尔机；

图12是设置有气体弹簧的维勒米尔机；

图13是设置有气体弹簧的维勒米尔机；

图14是具有可选气缸的热电换能器；

图15是双重或多重作用的维勒米尔机；

图16是双斯特林；

图17是设置有膜片的维勒米尔机；

图18是平坦的、模块式斯特林；

图19是活塞振动形式图；和

图20是反流原理图。

具体实施方式

图1示出的是一个热电换能器，该换能器被构造为具有维勒米尔模块(Vuilleumiermodul)的平板集热器。每个维勒米尔模块的上端部借助一个凹面镜1如此被加热，即入射光线通过所述凹面镜1被聚焦在一个吸收器3上因此产生热量，该吸收器还可以包括一个弹簧作为限动元件。为了更好地储热，维勒米尔模块的这个上面部分被真空8所包围。这个真空8典型地处于由透明材料诸如类似玻璃构成的两壁之间(这样所述入射光线能够尽可能无阻地照射到所述吸收器3上，所以这样的壁是有益的)。代替光加热还可以设计通过与流体(诸如气体或液体)的热接触的加热，诸如气体或液体。通过与流体接触这样的加热可能性也可以被设计为对光加热的辅助。用于加热的流体例如可以是马达的废气，或冷却循环系统的冷却水，例如来自汽车马达。此外，每个维拉米尔模块还包括两个线圈4。这些线圈的作用在于，能够使可动交流换热器2或置换柱塞6运动或通过所述交流换热器2或所述置换柱塞6的运动利用电磁感应使动能转换为电能。所述置换柱塞6从位于其上的气体空腔中或从位于其下的气体空腔中将气体挤出，使得气体从一个空腔流入相应的另一个空腔。在这个过程中所述被挤出的气体流过固定不动(不可移动)的交流换热器2，该交流换热器在此过程中从流过的气体中吸收热量或将热量排出传给流过的气体。可移动的交流换热器2和置换柱塞6的运动受限动元件5(例如弹簧)的限制。在一个可选的实施方式中，可移动的交流换热器和置换柱塞也可以借助弹簧连接在限动元件或吸收器上，例如为了克服立式构造中的重力。与维勒米尔模块的上部区域11具有不良导热性相反，维勒米尔模块的下部区域10具有良好的导热性(所述下部区域10的部分例如可以由铝材制成)。维勒米尔模块的下面部分与两个流体流热连接，其中，传导热的流体流14与传导冷的流体流13相互对流(如箭头所示)。每个维勒米尔模块都设置有3个具有不同温度范围的空腔。能量以光的形式供给设置有吸收器3的最上部空腔，这样这个空腔是所述3个空腔中的最热的一个。在处于交流换热器2与置换柱塞6之间的中间空腔中将热从维勒米尔模块中引出，因为在此处热被传递给流体流14。在最下部的空腔(在所述置换柱塞6之下)中产生冷，冷被流体流13吸收并被带走。所有维勒米尔模块或流体流的不同热度的区域通过绝缘9相互热隔离。此外每个维勒米尔模块可以包括一个或两个带热交换片12的元件，该热交换片用于高效地将热或冷传递给相应的流体流。还具有以下的可能性，即凹面镜1包括一个套管7，这样所述凹面镜1能够相对所属的维勒米尔模块移动。通过这样的方式能够达到：所述凹面镜1能够移动，以便能够例如如此地调节所述凹面镜1，即所述凹面镜能够因此尽可能高效地捕捉阳光。

作为所述维勒米尔模块以外的选择，在图1所示的平板集热器中还可以使用在图2和3中图示出的斯特林模块(Stirlingmodule)或双斯特林模块(Duplexstirlingmodule)。在图2所示的斯特林模块中使用了两个容积改变元件，即一个可移动的交流换热器2和一个工作活塞15。在图3的双斯特林模块的情况中，使用了两个可移动的交流换热器2和一个可移动的工作活塞15。在这种情况中需要3个流体流，即传递冷的流体流13，传递热的流体流14和另一个传递热的流体流16。所述流体流14和16的流动方向是同方向，相反所述流体流13沿与所述流体流14或16相反的方向流动(所述流动方向由箭头标出)。另外能够使用由各种不同的热电换能器模块构成的组合的热电换能器(例如维勒米尔模块和斯特林模块和双斯特林模块)。

容积改变元件2，6和15借助电磁部件4(线圈)彼此连接，这样容积改变元件2，6和15的运动通过相应的相位差相互制约。也可以借助一个控制装置控制或预先给定一个热电换能器或数个热电换能器的容积改变元件2，6和15之间的所述相位差。通过这样的方式还达到模块运行的振动频率，该振动频率在机械定义的固有频率以外，该固有频率例如由置换柱塞的质量定义。

图4示出的是使用热电换能器作为太阳能设备的整体系统。示出的是一个热电换能器，在该热电换能器中各种不同的部件被顺序连接起来(例如在一个管中)。不可移动的交流换能器2和可移动的工作活塞15被交替地安置在一个内管19中。内管19被一个外管18包围，其中在管18和19的中间空隙中装入传递热的流体流14。借助透镜区17和吸收器涂层3产生热量。也可以使用凹镜区代替透镜区。交流换能器2同时用作各个邻近的工作活塞15的限动元件。另外在吸收器3的区域内设置有绝缘包层22，该绝缘包层包括作为流体通道的槽22a，线圈22b(相当于线圈4)和接口22c。在图4所示的情况中，交流换能器2是定位的和包括包层2a和填充料2b，例如金属毛。工作活塞15的运动通过线圈2与由具有线圈的定子21和转子20构成的发电机电磁连接。如此地确定转子的质量，即转子能够充分地暂时储存来自不同的斯特林模块的气体膨胀的能量，以实现不同的斯特林模块的气体压缩，同时不将它的旋转调向一定的方向。为了实现工作活塞的连接和产生电能，也可以使用全电子部件代替部分机械的发电机。这个电子部件另外可以包括一个变频器，该变频器将所产生的电流转换为所期望频率的电流或直流。在图4所示的实施方式中涉及的是多重作用的热电换能器，因为工作活塞15改变邻接的热电换能器模块的各容积。

图5示出的是设置有用作限动元件的弹簧3a和3b的吸收器3放大详图。弹簧3a和3b基本上是螺旋状的。吸收器被一个断热层，例如真空8所包围。纯限动元件5(不包括吸收器3)设置有一个允许被容积改变元件移动的气体流过的通道5a。

图6以斯特林工作活塞为例说明限动元件的作用。当为如图2所示电磁部件提供正弦波电流32时，这样能够产生作用在活塞上的、作为电磁部件与限动元件的力的总和的力的曲线31。在这种情况中斯特林作为热泵运转：由于正力33的总和大于负力34的总和，所以为了产生热和冷在做功。在图6b和6c中同样示出作为时间函数的力的曲线和电流的曲线，其中数个活塞的力或电流相互重叠。数个模块的所有重叠的力35的平均值始终为正的和比单独的模块平滑。在作为热机的运行中(也就是用于产生电能或机械功)，在由斯特林模块构成的热电换能器中通过相互间具有相位差的单独模块的运行能够实现，模块相互间引入或排出能量，并且这样就不存在必须从外部引入能量的时间点。

图7示出的是具有挠性构造的热泵或热机。数个膜片或膜片区域40用作容积改变元件，该膜片或膜片区域能够借助线圈41移动或在线圈41中能够通过感应引起电流。在气体空腔之间设置有交流换能器42，被移动的气体流过该交流换能器(通过双箭头44被标明)。单独的工作空间47被壁46包围。(膜片或膜片区域40借助线圈或磁铁41和43移动。)在热电换能器模块的上面和下面设置有流体流方向相反的流体室48，该流体流的运动方向通过箭头被标明。处于上部的工作空间通过交流换热器42各自只与各自处于其左下方的工作空间相连(参见双箭头44)。在图7所示的实施方式中涉及的是多重作用的热电换能器，因为用作容积改变元件的膜片区域(40)改变了各个邻接的热电换能器模块的容积。

图8示出的光学元件跟踪装置。光学元件跟踪有利于将入射的日射率增加到最大限度。在图8a中示出的是凹面镜1的跟踪和在图8b中示出的是透镜区17的跟踪。在两种情况中，光学元件至少部分地能够围绕旋转轴线50旋转。除了旋转以外或作为旋转的辅助，也可以通过使光学元件相对热电换能器模块移动实施跟踪。另外在图8a中示出了热电换能器模块51，而在图8b中示出了活塞15和交流换热器2。热电部件至少部分地受到光线52的照射，从而使热电换能器模块的特定的气体空腔被加温或加热。因此通过光学部件跟踪保障了更好的热能供给。在图8a和8b中仅仅示出了光学元件串。然而热电换能器可以由数个这样的串组成，其中每个串分别具有一个跟踪装置，这样每串光学元件能够各自围绕旋转轴线50旋转。如图9c所示，光学元件也可以由直线的、可旋转的凹面镜53构成，该凹面镜仅将光射线52集中在一定范围内并且使其聚焦在热电换能器模块的各个热气体空腔上，或光学元件可以由圆柱形透镜构成。

在图9a和9c中示出的是多重作用的维勒米尔构造形式，在图9b中示出的是双重作用的维勒米尔构造形式。在所有3种情况中，这些构造形式分别具有热、温和冷气体空腔，其中在图9a所示的情况中该热、温和冷气体空腔被如此布置，即，相邻的维勒米尔模块共同使用热或冷气体空腔(第一维勒米尔模块具有气体空腔顺序冷-温-热，接着是另一个具有气体空腔顺序热-温-冷的维勒米尔模块，接着是另一个具有气体空腔顺序冷-温-热的维勒米尔模块，其中这个顺序周期性地循环延续)。在图9b和9c的情况中是双重或多重作用的维勒米尔机，因为在这些热电换能器中容积改变元件被相邻的热电换能器模块共用。在所有3种情况(图9a，图9b和图9c)中，热气体空腔借助光射线52和吸收器3加热并且借助真空8保温。在图9a的情况中部件被设置在内管19中，该内管被外管18包围。在管之间的中间空隙中流动有传递冷的流体流13和传递热的流体流14。此外图9a所示的维勒米尔构造形式具有密封5和吸收器3，它们同时用作可移动的交流换热器2的限动元件。作为辅助，该可移动的交流换热器可以相互间通过磁排斥被用作限动元件。可移动的交流换热器2借助电磁部件4(线圈)相互连接。在图9b中交流换热器2被固定安装在气体空腔之间的连连接管上。置换柱塞6借助线圈4电磁连接(就是说在线圈中一方面通过感应产生电压，或线圈能够被用于产生磁场，该磁场使磁性置换柱塞6产生运动)。另外图9b所示的双重作用的维勒米尔机具有传递热的流体流14和传递冷的流体流13。通过这两个流体流和通过电磁部件4数个图9b所示种类的维勒米尔模块能够相互连接。对于产生热量和冷量的纯维勒米尔机的运行来说，热气体空腔中的置换柱塞6与温气体空腔中的置换柱塞6之间的相位差典型地为4/5π，而热气体空腔中的置换柱塞6与冷气体空腔中的置换柱塞6之间的相位差典型地为1/2π。作为选择，这个构造形式也可以首先作为产生电能和热量的斯特林机运行，其中在这种情况下，上述相位差典型地为1/2π或π。在这种情况下在两种流体中产生余热，并且将相位差为1/2π的置换柱塞6用作工作活塞。图9c所示的构造形式与图9b所示的构造形式除了多重作用的维勒米尔机代替双重作用的维勒米尔机的不同之外都相符，就是说管内部的气体空腔两侧都受到可移动的置换柱塞6的限制。

图10示出的是图9c中使用的凹面镜53。为了能够尽可能多地收集光线(例如在相对热电换能器移动的光源中，诸如阳光中)，凹面镜53能够围绕轴线50旋转。在凹面镜53的情况中，光线不是被聚焦成焦点而是被聚焦为直线。需要加热的气体空腔(例如以管的形式)典型地处在这个聚焦部分中。凹面镜53在数处均设置有凹处，该凹处被作为通道(例如用于连接管或导线或固定件)。这种类型的凹面镜53当然也可以用在其他的模块式热电换能器中，在该热电换能器中热电换能器模块至少部分地沿直线布置。

如例如在图9a中所示，可移动的交流换热器2是有条件地透气的，这使得可移动的交流换热器在气体流过时能够吸收或排出热量。同时快速移动的可移动的交流换热器能够短时间地在相应邻接的气体空腔中产生过压或低压。在图1，图2，图3和图9a的情况中还可以分别使用与可移动的置换柱塞相连接的固定的交流换热器来代替可移动的交流换热器，其中，在这种情况中气体空腔通过连接管相互之间如此地连接，使得流过的气体加热或冷却交流换热器。

将借助图11至20明确说明本发明的其他的方面和热电换能器的按照本发明的其他实施方式。

图11示出的是使用气体弹簧106的热电换能器。它由两个各自旋转对称的气缸和活塞118构成，它们各具有一个空心活塞杆119。入射的光线被可转动的凹面镜101如此地集中，使得绝大部分都投射在光吸收器103上，该光吸收器被所吸收的光线加热。这个热量可以用于加热第一气体空腔111，使得该气体空腔发生膨胀并且将位于下面的活塞压向下方。在光吸收器103的下面设置有交流换热器102。在活塞118的下面设置有用于可移动的线圈104的多芯引线，该线圈能够同时用作机械弹簧和在这种情况中克服活塞从其静止位置的偏移。在活塞的下部区域内设置有线圈104，该线圈用于活塞的加速和制动。线圈104可以由数个部分组成和/或可以被构造为具有各自可变绕线密度，这导致随着活塞的偏移出现可变的感应作用。这具有如下的效果，即，活塞的运动如此地受绕线密度的影响，使得活塞的运动被更强地或更弱地制动或加速。在所示的实施方式中，在轭铁107内设置有管状的永磁铁115。为了实现磁封闭，使用了轭铁107。在活塞偏移其静止位置时，气体弹簧106对其产生复位力。作为对活塞中心区域内的气体弹簧106的辅助，能够在活塞偏移最大的区域内使用另外的气体弹簧116。该辅助的气体弹簧能够作为限动元件或用于保护活塞免于撞在邻接的壁上。活塞的中心区域内的气体弹簧106可以被构造如下，即，通过使第二气体空腔112中的横截面小于第一气体空腔111和第三气体空腔113来利用所引入的热能驱动活塞。因此气体弹簧106还被称为“剩余斯特林”。通过轭铁中的孔117与气体弹簧106相通的辅助空间108可以被用于减小气体弹簧的复位力和连接两个活塞。另外在图11中示出用于供热(与气体空腔112邻接)或供冷(与气体空腔113邻接)的热交换器114。如图20所示，热交换器114可以与流体相连，该流体将热/冷传送到气缸以外的地方。除了可旋转的凹面镜101以外，所有上述部件都被设置在一个压力外壳110内，该压力外壳能够承受例如10bar的压力。由此，能够利用气体使热电换能器在过压下工作。在凹面镜101的区域内压力外壳110由被构造成透明的玻璃壁，更确切地说是双层玻璃壁或多层玻璃壁109构成。

在图12中示出了带有气体弹簧的另一个热电换能器(本图以及以下的图中未示出包括线圈在内的电气或电子元件)。作为对已经在图11中阐述的部件(诸如气体弹簧106，交流换热器102，热交换器114，永磁铁115，限动元件116)的补充，在图12中示出了活塞杆125，该活塞杆在气体弹簧室106中与用于可移动的线圈104的固定元件122相连接。另外的可移动的线圈被固定在第二气体空腔内的活塞上。典型地热于第二气体空腔的第一气体空腔111以及第三气体空腔113不设置线圈，由此避免欧姆损耗。活塞杆由一个滑动轴承124导向，该滑动轴承也可以由一个例如在图15中所示的气体轴承所替代。此外在图12中示出了用于空气或气体的排出口121，该排出口被作为空气轴承或气体轴承。空气轴承或气体轴承121能够减小活塞的摩擦阻力，这(由于被减小的摩擦损失)再次提高了热电换能器的效率。阀门123被用于在活塞的内腔中产生为气体轴承121供气的过压。

图13示出一个热电换能器，该热电换能器具有作为限动元件的气体弹簧116和特别是具有线圈131，该线圈被作为产生磁场的激磁绕组。作为选择可以用永磁铁代替这些部件131。磁封闭通过轭铁107形成。另外在图13中示出了孔132，该孔被用于增加环绕活塞内腔容积的气体弹簧106的容积。通过这个容积增加使气体弹簧106更柔软，就是说作用在活塞上的复位力的强度弱了一些。为了通过热能驱动活塞，温工作空间内的气缸横截面133小于热工作空间中和冷工作空间中的横截面。这个设计方案也被称作“剩余斯特林”。为了能够在左边的气缸中利用与右边气缸中不同的余热或有效热温度级进行运转，使用一个辅助交流换热器134。

图14示出一个具有辅助气缸141的热电换能器。这个辅助气缸也可以应用在后面的图16中代替具有工作活塞的中间气缸。如果不设置该气缸的话，必须通过外部的电源驱动活塞。在气缸141中设置有膜片、弹簧箍或螺纹弹簧142，在其下面设置有永磁铁115和具有线圈104的轭铁144。永磁铁115被固定在膜片或弹簧箍或螺纹弹簧142上。通过永磁铁115的振动感应产生驱动置换柱塞的电压。这样产生的电流可以被暂时存储在电容器或充电电池中(未示出)。同样在图4所示的热电换能器的情况中使用了气体弹簧116作为限动元件。为了避免涡流损耗，此外还示出了由铁氧体制成的或叠片铁芯形式的轭铁107。在轭铁107周围缠绕有数个线圈104，该线圈被用于产生局部移动的交变磁场。通过这样的方式活塞能够被制动或被加速。在图14所示的情况中活塞被如此地构造，使得电环状导体或短路导体143被安装在活塞上。电环状导体或短路导体可以由弧段或由连续的管件构成。为了能够在左边的气缸中利用与右边气缸中不同的余热或有效热温度级进行运转，使用一个辅助交流换热器134。

图15示出的是热电换能器的另一个实施方式。在这个实施方式中，使用一个中空活塞杆151。在活塞杆151中设置有环状导体152。作为环状导体152以外的选择，也可以使用一个或数个环状的或片状的永磁铁。在环状导体152的范围内还设置有各一个由铁氧体制成的或叠片铁芯形式的轭铁107。在空腔153中存在过压，该过压为活塞的空气轴承155供气。紧靠轭铁107或环状导体152设置有用于产生移动磁场的线圈104。在区域154中活塞驱动装置与工作气体分开。因此降低了热工作气体对电气部件的不利影响。对电气部件的不良影响例如可能是欧姆电阻上升或永磁铁受损。另外在图15中示出空气轴承155，该空气轴承被用于均衡活塞杆151相对缸壁的磁引力。上面讨论的驱动方式对工作活塞或设置有剩余斯特林的维勒米尔模块来说也是有益的，特别是因为最大偏移范围内的磁引力能够完全或部分地均衡工作气体或气体弹簧的复位压力。图15中示出的气缸包括属于两个不同的维勒米尔模块的气体空腔：第一热气体空腔156以及温的第二气体空腔157都属于一个维勒米尔模块，该维勒米尔模块通过连管160与一个另外的、邻接的和相同构造的气缸相连接。在这个邻接的气缸中设置有第二温气体空腔158的第二部分以及第三冷气体空腔159。总共可以这样串接2，3，4或4个以上的这种气缸，其中最后的气缸的气体空腔157通过连管160再与第一气缸的气体空腔158连接。上述构造也可以作为所示具有多螺旋管驱动的线性异步驱动(在这种情况下环状导体152被环状永磁铁所替代)或活动线圈驱动以外的选择。

图16示出的是双斯特林形式的热电换能器，该热电换能器既能用于产生电能也能作为热泵使用。此处通过限动元件164将电流传送到置换柱塞的可移动线圈104上，该限动元件可导电和在与活塞接触时通过各至少2个电触点165导电地与线圈相连接。与维勒米尔机不同，这个布局具有一个工作活塞161a。在这个实施方式中工作活塞161a配置有永磁铁。在活塞与位于气缸端部的轭铁166之间产生磁引力，该磁引力克服了由被活塞压缩的或膨胀的气体空腔引起的复位力。弹簧形式的限动元件168防止工作活塞撞击气缸端部。为了降低电损耗，使用了分段的线圈162，通过这种方式再次提高了双斯特林的效率。作为工作活塞161a以外的选择可以使用工作活塞161b。这种活塞是铁磁的并且设置有环状磁铁167，该环状磁铁能够产生局部交错磁场。在这个实施例中，借助被多相电流供电的激磁绕组或励磁线圈163产生移动的磁场。在活塞偏移最大的区域内磁场辅助地将活塞保持在这个位置中并且克服了被压缩的工作气体的压力。另外作为工作活塞161a和161b以外的选择，可以使用一个工作活塞，该工作活塞不同于置换柱塞地在其固有频率内振动，并且该工作活塞通过一个电磁部件制动或加速，该电磁部件被设置在其移动中点区域内。在作为热泵运行时，并非一定要通过由线圈162或163产生的电磁交替作用驱动或制动工作活塞161a或161b，而也可以简单地进行谐振。作为可选，在工作活塞中可以完全取消电磁部件，这样工作活塞在其固有频率范围内进行谐振。图16所示布局中的置换柱塞和工作活塞的振动通过电磁部件如此地耦合，使得它们分别与一定的相位差相互关联。存在如下的可能性，即，通过未示出的控制器事先给定不同相位差或与测量参数相关地调节这些相位差。通过这种方式能够达到或产生更多的有效热或有效冷，或作为可选产生更多的电能。作为图16中所示以外的选择，还可以在同一个气缸中串接地设置至少一个置换柱塞和至少一个工作活塞，其中两个活塞的振动能够通过一个弹簧或气体弹簧耦合。

图17示出的是具有膜片171的维勒米尔机。膜片171被作为容积改变元件。在所示的实施例中，使用机械弹簧177作为限动元件。气体弹簧106构成驱动膜片振动的剩余斯特林。另外图17所示的维勒米尔机设置有一个用于气体弹簧106的辅助空间176，通过这种方式能够进一步使膜片产生振动。通过膜片振动，借助线圈104和例如，管状的永磁铁115产生电压。线圈104的供电172装置与线圈104邻接设置。借助线以及箭头标示出工作气体穿过透气的热交换器或交流换热器102的通路173。随着膜片171的偏移，工作气体的方向(以及因此通路173的箭头方向)发生改变。在图17的维勒米尔机中示出的是工作空间175和用于吸收或放出热能的流体174。被示出的是其内部典型地存在气体的工作空间175，即，热工作空间175a，温工作空间175b，另外的温工作空间175c和冷工作空间175d。工作空间175的相应的温度被传递给流体174。为维勒米尔机的运行提供热能的流体174a将热能排出传给位于上部的热交换器，该热交换器与所述流体174a导热连接。有效热或余热用的流体174b从位于其下的热交换器处吸收热能，该流体与该热交换器导热连接。有效热或余热用的流体174c以同样的方法从位于其上的热交换器处吸收热能，流体与该热交换器导热连接。由维勒米尔机产生的冷能够被放出传递给用于有效冷的流体174d或由这个流体暂时储存直到他用为止。

图18示出的是具有膜片和相邻布置的模块的扁平的、模块式斯特林，在本附图中仅仅详细示出了相邻布置的模块中的两个。左右两侧均可以邻接地设置其他的这样的模块。弹簧177被作为限动元件使用。在单独的模块之间分别设置有交流换热器102，该交流换热器在区域182内是非透气的和在区域183内被构造为透气的，这样能够形成一个如双箭头所示的气体流(即从左上方穿过交流换热器102到右下方或从右下方穿过交流换热器102到左上方)。两个热交换器的半部184a和184b透气地相互连接。温的或热的流体181a被用于热能引入，而冷的流体181b被用于排出有效热或余热。所示设置有膜片的模块式斯特林也可以被供应电能作为加热元件或制冷元件进行工作。在这个实施例中，在单独的斯特林模块中使用了永磁铁115。

图19示出的是热电换能器的作为时间函数的典型的活塞偏移(或一般来说是容积改变元件的运动)。活塞在下转向点196与上转向点197之间运动。在区域191中活塞被制动。这首先通过线圈中的感应来实现。在区域192中气体弹簧、机械弹簧或限动元件的复位力作用在活塞上，该复位力通过电磁部件的制动作用能够被降低到如此程度，即，使得活塞较长时间地停留在这个区域内并且由此产生了所期望的振动波形。如在图16中的工作活塞中所示的那样，这能够得到磁引力的支持。另外能够在这个区域内将能量传递给电容器。在区域193中活塞被限动元件、气体弹簧、机械弹簧和/或电磁部件加速。曲线变化194表明，通过在最大偏移区域内的电磁控制，振动频率与谐振195相比能够被提高并且振动变得类似于矩形振动。作为可选，振动频率与谐振195相比也可以被降低。两者均通过控制/调节由控制装置对电磁部件的制动或加速作用而实现。曲线198示出的是活塞关于时间的典型的加速度。此外作为本发明的独特之处，活塞的每半个周期出现两个局部最小值199a和199b或两个局部最大值200a或200b。与上面讨论的活塞运动194相比，示出了具有气体弹簧或机械弹簧的工作活塞或置换柱塞的谐振195，该谐振作用于整个行程。曲线195符合传统的自由活塞-斯特林或传统的自由活塞-维勒米尔机的活塞运动。与谐振195相比，在本发明中通过活塞曲线194达到了更高的效率。

图20中说明的是本发明的反流原理。这个反流原理例如在如图12所示的维勒米尔模块中或在如图16所示的双斯特林模块中得到应用。此处仅仅简化地示出如图12中所示的维勒米尔模块的气缸204或如图16中所示的置换柱塞202和工作活塞203。被示出的是热流体201a，温流体201b和冷流体201c的流体流，其中，流体流分别按照使用方式在进一步的过程中被不断地加热或冷却。这些流体通过如图12中所示的热交换器114与热电换能器模块的气体空腔导热地连接。通过该反流原理每个热电换能器模块中的邻近的流体流(例如热和温或温和冷)之间的温差被保持尽可能得小，因而能够达到相应的热电换热器的更高的效率。

除了在附图中探讨的实施方式以外，另外的实施方式是可能的，该另外的实施方式中上述部件可以被任意不同地组合使用。

Claims (30)

1.热电换能器，用于将热、冷和/或太阳光转换为电能和/或用于产生热和冷，包括：一个热电换能器模块或多个热电换能器模块，其中，所述热电换能器模块具有至少两个空间受限的气体空腔，所述气体空腔通过交流换热器透气地相互连接，其中，一个气体空腔为第一气体空腔，在所述热电换能器运行时，所述第一气体空腔的温度高于环境温度或流体流，其中，一个气体空腔为第二气体空腔，在所述热电换能器运行时，所述第二气体空腔比所述第一气体空腔冷，并且，所述热电换能器模块具有至少一个适用于改变一个或数个所述气体空腔大小的容积改变元件，

其特征在于，

容积改变元件，所述容积改变元件借助电磁部件，通过产生磁场而如此地运动和/或变形，使得至少一个气体空腔的大小被改变；以及

第一流体流的第一流体流区域，所述第一流体流用于排出热量，所述热电换能器模块的所述第二气体空腔或各个热电换能器模块的所述第二气体空腔与所述第一流体流区域导热地连接，电磁部件，限动元件，气体压力，弹簧，和/或重力被这样地设计或控制/调节，以在经过移动中点的两个通路之间分别有至少两个局部加速最大值作用于所述容积改变元件。

2.根据权利要求1所述的热电换能器，其中所述容积改变元件涉及的是可移动的活塞，或其中，所述容积改变元件涉及的是可移动的和/或可变形的膜片，或其中，所述容积改变元件涉及的是可移动的交流换热器。

3.根据权利要求1所述的热电换能器，其中，所述容积改变元件涉及的是回转活塞或旋转活塞，或其中，所述容积改变元件涉及的是可移动的和/或可变形的膜片，或其中，所述容积改变元件涉及的是可移动的交流换热器。

4.根据权利要求2所述的热电换能器，其中，所述热电换能器整体上构造为能够适应表面的形状和/或其中所述热电换能器包括x×y个热电换能器模块，其中1≤x≤3，8，16或100和1≤y≤3，8，16或100和/或其中所述热电换能器模块能够相互相对运动。

5.根据权利要求1至3中任意一项所述的热电换能器，其中，所述第一气体空腔借助光学元件或通过与流体热连接进行加温。

6.根据权利要求5所述的热电换能器，其中，所述光学元件是凹面镜或透镜。

7.根据权利要求5所述的热电换能器，其中，所述流体是冷却液或废气。

8.根据权利要求1至3中任意一项所述的热电换能器，其中，所述电磁部件是磁铁或导电的线圈或短路的导电体。

9.根据权利要求4所述的热电换能器，其中，所述热电换能器包括至少4×4个热电换能器模块。

10.根据权利要求9所述的热电换能器，其中，所述热电换能器包括至少5×5个热电换能器模块。

11.根据权利要求1至3中任意一项所述的热电换能器，另外包括：用于排出冷的第二流体流的第二流体流区域，所述各个热电换能器模块的第三气体空腔与所述第二流体流区域导热地连接，其中，所述热电换能器模块的第三气体空腔在所述热电换能器运行中温度低于或高于所述热电换能器模块的所述第二气体空腔，并且其中，所述第一流体流和所述第二流体流能够对流，使得在第一热电换能器模块中这两个流体流具有最高温度，而在最后的热电换能器模块中这两个流体流具有最低温度。

12.根据权利要求11所述的热电换能器，其中，所述热电换能器模块的所述第三气体空腔低于环境温度。

13.根据权利要求1至3中任意一项所述的热电换能器，其中，所述热电换能器模块另外包括用于限制各个容积改变元件的运动的限动元件，其中，所述限动元件如此地限制所述容积改变元件的所述运动，使得所述容积改变元件能够产生偏离正弦形的振动。

14.根据权利要求13所述的热电换能器，其中，所述限动元件以弹簧的形式和/或止挡的形式和/或磁铁的形式和/或用于控制电磁部件的电子元件的形式限制所述各个容积改变元件的运动。

15.根据权利要求14所述的热电换能器，其中，所述限动元件为气体弹簧的形式。

16.根据权利要求1至3中任意一项所述的热电换能器，其中，所述热电换能器模块涉及的是斯特林模块和/或双斯特林模块和/或维勒米尔模块，并且其中，所述热电换能器模块用于产生电流和/或机械功和/或热和/或冷。

17.根据权利要求1至3中任意一项所述的热电换能器，另外包括：用于调节所述热电换能器模块的每个容积改变元件的振动频率、振幅、振动形式和相位差的控制装置，其中，借助所述热电换能器模块的各个所述电磁部件对所述振动频率、振幅、振动形式和相位差进行调节；和/或

用于将由所述热电换能器模块引入的和/或排出的能量转换为所述电能的另外的形式的装置。

18.根据权利要求17所述的热电换能器，其中，所述电能的另外的形式为事先预定频率的交流电。

19.根据权利要求1至3中任意一项所述的热电换能器，其中所述容积改变元件涉及的是松动活塞。

20.根据权利要求1所述的热电换能器，其中，所述弹簧包括气体弹簧。

21.根据权利要求1至3中任意一项所述的热电换能器，其中，用于使所述容积改变元件运动/变形的所述电磁部件包括至少两个活动线圈或至少一个多螺旋管驱动或至少一个电磁异步驱动，或其中，所述电磁部件包括至少一个线圈，其绕线密度沿所述线圈的轴线能够变化。

22.根据权利要求1至3中任意一项所述的热电换能器，其中，所述容积改变元件能够进行近似矩形形状的和/或梯形形状的振动，和/或其中所述容积改变元件能够进行振动，该振动的波形在转向点中具有斜度，该斜度与相同波长和振幅的相应的正弦波形在转向点中的斜度具有至少10％的不同。

23.根据权利要求22所述的热电换能器，其中，所述斜度的绝对值大于相同波长和振幅的正弦波形的斜度的相应的绝对值，和/或其中，在经过所述移动中点的两个通路之间，所述容积改变元件的关于时间的加速函数具有各至少两个局部最大值或两个局部最小值。

24.根据权利要求1至3中任意一项所述的热电换能器，包括至少4个气体空腔，其中，所述第一气体空腔通过交流换热器透气地与所述第二气体空腔相连，所述第二气体空腔通过交流换热器透气地与第三气体空腔相连，和所述第三气体空腔通过交流换热器透气地与第四气体空腔相连。

25.根据权利要求1至3中任意一项所述的热电换能器，其中，至少一个容积改变元件在其最大偏移区域内受到由两个铁磁元件的引力引起的、沿偏移方向，即远离移动中心的分力。

26.根据权利要求1至3中任意一项所述的热电换能器的使用方法，其中该方法包括如下步骤：

布置所述热电换能器，使其暴露在光和/或热和/或冷中；和

产生电流和/或机械功和/或热和/或冷。

27.根据权利要求26所述的方法，其中所述流体流的所述温度由所述流体流的流动速度调节。

28.根据权利要求1至3中任意一项所述的热电换能器，其中，所述容积改变元件能够进行近似矩形形状的和/或梯形形状的振动，和/或其中所述容积改变元件能够进行振动，该振动的波形在转向点中具有斜度，该斜度与相同波长和振幅的相应的正弦波形在转向点中的斜度具有至少20％的不同。

29.根据权利要求1至3中任意一项所述的热电换能器，其中，所述容积改变元件能够进行近似矩形形状的和/或梯形形状的振动，和/或其中所述容积改变元件能够进行振动，该振动的波形在转向点中具有斜度，该斜度与相同波长和振幅的相应的正弦波形在转向点中的斜度具有至少30％的不同。

30.根据权利要求1至3中任意一项所述的热电换能器，其中，所述容积改变元件能够进行近似矩形形状的和/或梯形形状的振动，和/或其中所述容积改变元件能够进行振动，该振动的波形在转向点中具有斜度，该斜度与相同波长和振幅的相应的正弦波形在转向点中的斜度具有至少50％的不同。