[发明专利]一种利用液态金属导电的双作用热声发电机

说明书

技术领域

本发明涉及发电装置技术领域，尤其涉及一种利用液态金属导电的双作用热声发电机，具体涉及一种结构简单、制造成本低且能提高生产效率的利用液态金属导电的双作用热声发电机。

背景技术

热声发动机是将热能转换为机械能的新型动力装置，如果将其与发电机相连，将机械能转化为电能就构成了一种热声发电机。热声发电机是一种外燃式的发电设备，可以利用废热、太阳能、工业余热等进行发电，因此具有广泛的应用前景。如图1为一种双作用热声发电机结构，它由三个单元组成，每个单元包括热声发动机和直线电机。热声发动机的核心部件包括主水冷器1、回热器2、加热器3、热缓冲管4及次水冷器5；直线电机包括膨胀活塞11、膨胀腔11’、压缩活塞12、压缩腔12’、动子13及定子14等。热声发动机的次水冷器5跟直线电机的膨胀腔11’相连，直线电机的压缩腔12’再跟另一个单元中热声发动机的主水冷器1相连，这样各单元之间首尾相连构成一个环路。直线电机的活塞和动子13起到谐振子的作用，决定系统的工作频率。系统工作时，热声发动机的加热器3温度升高到一定值，系统就会产生自激的声波振荡，声波消耗部分能量波推动膨胀活塞11往复运动，将声波形式的机械能转变为电能，声波的剩余能量通过电机的动子13传递到压缩活塞12，再以声波的形式进入另一个单元的发动机，声波在回热器2中能量被放大后再推动该单元中的膨胀活塞11工作。

采用上述结构的热声发电机，直线电机的膨胀活塞11及压缩活塞12和动子13采用板簧支撑，且膨胀活塞11及压缩活塞12与气缸之间采用精密的间隙密封以消除二者之间的摩擦，这对加工工艺提出了很高的要求，加工成本高且生存效率低下；另外直线电机的磁路、线圈等制作成本高，这些因素最后导致热声发电机生产成本较为昂贵，难以实用化。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是：提供一种结构简单、制造成本低且能提高生产效率的利用液态金属导电的双作用热声发电机，以解决现有的热声发电机结构复杂、对加工工艺要求高而造成的成本高、生产效率低及实用性差的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种利用液态金属导电的双作用热声发电机，包括至少三组热声发电单元，每组所述热声发电单元均包括热声发动机、内部设有液态金属的储液管及至少一个摩擦发电机；所述热声发动机包括依次连接的主冷水器、回热器及与所述储液管的进口端连接的加热器；该组所述热声发电单元的储液管的出口端通过连接管与下一组热声发电单元的主冷水器连通，该组所述热声发电单元的主冷水器通过连接管与末组热声发电单元的储液管的出口端连通，以形成闭合环路；所述摩擦发电机包括连接形成导电环路的外接负载及两个电极，所述两个电极设于所述储液管内且其中一个所述电极始终与所述储液管内的液态金属接触，另一个所述电极的外表面设有发电材料层，所述热声发动机推动所述储液管内的液态金属做升降往复运动，以使得所述设有发电材料层的电极与所述液态金属在接触状态和分离状态之间切换。

其中，所述摩擦发电机的数量为两个，其中一个所述摩擦发电机的两个电极设于靠近所述储液管的进口端的端口处，另一个所述摩擦发电机的两个电极设于靠近所述储液管的出口端的端口处。

其中，所述热声发动机还包括设于所述加热器与所述储液管的进口端之间的热缓冲管及次水冷器，所述热缓冲管与所述加热器连接，所述次水冷器与所述储液管的进口端连接。

其中，所述储液管的进口端和出口端均设有浮子，且设于所述储液管出口端的浮子构造有两个用于穿设所述两个电极的通孔。

其中，所述外表面设有发电材料层的电极的下端为针尖结构。

其中，所述储液管的剖面形状为U型或V型或W型。

其中，所述液态金属为汞或钠钾混合物或镓或钠或钾。

其中，所述发电材料层为具有多个凸起结构的发电材料层。

其中，所述发电材料层采用聚酰亚胺或聚四氟乙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚氯乙烯或聚二甲硅氧烷或聚对二甲苯材质制成。

(三)有益效果