CN202832852U - 一种用于蓄热式斯特林发动机的加热蓄热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于蓄热式斯特林发动机的加热蓄热装置，它包括控制器（7）、至少一个加热元件（3）、若干个蓄热体（1）和绝热层（4），所述的加热元件（3）分别与控制器（7）相连，蓄热体（1）依附在加热元件（3）的周围，绝热层（4）包裹在蓄热体（1）的四周，所述的蓄热体（1）上设有温度传感器（5），所述的温度传感器（5）与控制器（7）相连，所述的绝热层（4）的两端均设有一个工质气体通道（2），工质气体通道（2）上设有气体阀门（6），气体阀门（6）与控制器（7）相连。本实用新型具有既能加热又能蓄热、保温效果好的、不产生污染物、蓄热能量密度大、剩余能量检测方便、适合做成大规模系统等特点。

Description

一种用于蓄热式斯特林发动机的加热蓄热装置

技术领域

本实用新型涉及一种加热蓄热装置，特别是一种用于蓄热式斯特林发动机的加热蓄热装置。

背景技术

随着全球能源与环保的形势日趋严峻，斯特林发动机由于其具有多种能源的广泛适应性和优良的环境特性已越来越受到重视，所以，在水下动力、太阳能动力、空间站动力、热泵空调动力、车用混合推进动力等方面得到了广泛的研究与重视，并且已得到了一些成功的应用。

斯特林发动机又称热气机，它是一种采用外部热源加热的外燃式发动机，因此具有对多种热源或燃料的适应性，如可采用传统的燃油、天然气、沼气、酒精等燃料，也可以采用太阳能、工业余热、固体燃料、生物质能等，范围十分广泛。斯特林发动机主要由加热系统、工质循环系统、传动系统等组成，加热系统产生的热量通过加热器传递给斯特林发动机的内部工质，通过斯特林循环，推动活塞做功，并通过传动系统的曲轴或输出轴对外输出。传统的斯特林发动机一般有两个活塞，即动力活塞和配气活塞，动力活塞和配气活塞之间有一个连接通道，即工质气体通道，配气活塞在加热器、回热器、冷却器内不断穿梭运动，起到配气的作用；动力活塞对工质气体进行压缩，同时在工质气体受热膨胀时，工质气体又推动动力活塞向外做功。

斯特林发动机尚存在的主要问题和缺点是制造成本较高，尤其是加热器、冷却器制造较为困难，工艺要求高。工质密封技术较难，密封件的可靠性和寿命还存在问题，功率调节控制系统较复杂，机器较为笨重。斯特林发动机的未来发展将更多的应用新材料(如陶瓷)和新工艺，以降低造价；对实际循环进行理论研究，完善结构，提高性能指标；在应用方面，正大力研究汽车用大功率燃煤斯特林发动机、太阳能斯特林发动机和特种用途斯特林发动机等。

斯特林发动机不排废气，除燃烧室需要的空气外，不需要其他空气，所以适用于都市环境和外层空间。如果采用蓄热式加热器，整个发动机将成为一个不需要空气，也完全没有污染物排放的清洁发动机，适合在室内或者环境要求较高的场合使用。

本实用新型就斯特林发动机中关键部件之一——加热器进行了结构改进，优化了传统加热器的结构，加大了换热面积，同时将原有传统的加热器改为可以自带能源的加热蓄热装置，本设备一物两用，既是加热器又是蓄热器。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种既能加热又能蓄热、保温效果好的、不产生污染物的一种用于蓄热式斯特林发动机的加热蓄热装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种用于蓄热式斯特林发动机的加热蓄热装置，它包括控制器、至少一个加热元件、若干个蓄热体和绝热层，所述的加热元件分别与控制器相连，蓄热体依附在加热元件的周围，绝热层包裹在蓄热体的四周。 

本实用新型所述的蓄热体上设有温度传感器，所述的温度传感器与控制器相连接。

本实用新型所述的绝热层的两端均设有一个工质气体通道。

本实用新型所述的工质气体通道上设有气体阀门，所述的气体阀门分别与控制器相连。

本实用新型所述的气体阀门由高温绝热材料制成。

本实用新型所述的加热元件包括电热管、热管和内部流动着高温工质介质的管道中的一种或多种的组合。

本实用新型所述的控制器还与电源相连。

本实用新型的有益效果是：

（1）由于加热器一直处于高温，需要时可以马上发动，不像传统斯特林发动机需要较长暖机时间以确保加热器达到工作温度；

（2）由于蓄热材料的比热不受充放热的影响，蓄热材料的蓄热能力不会随着充放热次数的而明显减小，因此，蓄热材料拥有几乎无限次的蓄热循环寿命；

（3）采用加热元件加热，可以很方便的通过各种方式进行充热；

（4）蓄热材料易得，可以完全回收再利用。可以采用全陶瓷蓄热部件，所含元素均为地壳中含量最为丰富的氧、硅、铝等元素，原料成本极为低廉，且对环境无污染；

（5）蓄热能量密度大：按照氧化铝加热到1500摄氏度计算，其热能能量密度可达400wh/kg；

（6）相比传统斯特林发动机采用的金属材料制成的加热器，其工作温度一般在700~800摄氏度，如采用陶瓷加热器，工作温度更高，用氧化铝可达1500摄氏度以上，可以大大提高斯特林发动机热效率；

（7）剩余热量检测方便，蓄热器的温度可以直接反映蓄热器的剩余携带能量；

（8）适合做成大规模的系统，系统空间尺寸越大，保温越好处理，储能效果越好，可以大规模的储存电网的富裕功率；

（9）不依赖于空气，不产生污染物，适合封闭空间如室内使用。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图中，1-蓄热体，2-工质气体通道，3-加热元件，4-绝热层，5-温度传感器，6-气体阀门，7-控制器，8-电源。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，一种用于蓄热式斯特林发动机的加热蓄热装置，它包括控制器7、至少一个加热元件3、若干个蓄热体1和绝热层4，所述的加热元件3分别与控制器7相连，蓄热体1依附在加热元件3的周围，绝热层4包裹在蓄热体1的四周。 

本实用新型所述的蓄热体1上设有温度传感器5，所述的温度传感器5与控制器7相连接。

本实用新型所述的绝热层4的两端均设有一个工质气体通道2。

本实用新型所述的工质气体通道2上设有气体阀门6，所述的气体阀门6分别与控制器7相连。

本实用新型所述的气体阀门6由高温绝热材料制成。

本实用新型所述的加热元件3包括电热管、热管和内部流动着高温工质介质的管道中的一种或多种的组合。

本实用新型所述的控制器7还与电源8相连。

本实用新型的工作原理如下：由于蓄热体1为有一定孔隙的物体，加热元件3直接和蓄热体1接触，加热的时候直接将热量传递给蓄热体1，由于在蓄热体1上设有温度传感器5，当温度达到设定值以后，控制器7将切断加热元件的电源，停止加热。通过工质气体在蓄热体1内的孔隙与已经被加热的蓄热体1换热从而实现工质气体的加热。

在蓄热体1的四周均包裹有一定厚度的绝热层4，以隔绝蓄热体1向外散失热能。绝热层4的两端均设有一个工质气体通道2，工质气体通道2上均设有一个高温绝热材料制成的气体阀门6。当蓄热装置处于蓄热状态时，控制器7将气体阀门6置于关闭状态，从而保证最低的热量损失；当蓄热装置处于工作状态时，控制器7将气体阀门6置于开启状态，从而保证工质气体得以进出蓄热器内部。

Claims (7)

1.一种用于蓄热式斯特林发动机的加热蓄热装置，其特征在于：它包括控制器（7）、至少一个加热元件（3）、若干个蓄热体（1）和绝热层（4），所述的加热元件（3）分别与控制器（7）相连，蓄热体（1）依附在加热元件（3）的周围，绝热层（4）包裹在蓄热体（1）的四周。

2.根据权利要求1所述的一种用于蓄热式斯特林发动机的加热蓄热装置，其特征在于：所述的蓄热体（1）上设有温度传感器（5），所述的温度传感器（5）与控制器（7）相连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于蓄热式斯特林发动机的加热蓄热装置，其特征在于：所述的绝热层（4）的两端均设有一个工质气体通道（2）。

4.根据权利要求1或3所述的一种用于蓄热式斯特林发动机的加热蓄热装置，其特征在于：所述的工质气体通道（2）上设有气体阀门（6），所述的气体阀门（6）分别与控制器（7）相连。

5.根据权利要求1或4所述的一种用于蓄热式斯特林发动机的加热蓄热装置，其特征在于：所述的气体阀门（6）由高温绝热材料制成。

6.根据权利要求1所述的一种用于蓄热式斯特林发动机的加热蓄热装置，其特征在于：所述的加热元件（3）包括电热管、热管和内部流动着高温工质介质的管道中的一种或多种的组合。

7.根据权利要求1所述的一种用于蓄热式斯特林发动机的加热蓄热装置，其特征在于：所述的控制器（7）还与电源（8）相连。

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