[发明专利]一种利用固体工质实现热能-机械能转换的热机装置

权利要求书

1.一种利用固体工质实现热能-机械能转换的热机装置，其特征在于，包括活塞式固态热能转换装置(4)；所述活塞式固态热能转换装置(4)包括外壳(14)、内芯(7)和SMA弹簧；外壳(14)的底部封闭，顶部开口，侧壁上设有热水入口(10)、冷水入口(11)、热水出口(8)和冷水出口(9)；内芯(7)位于外壳(14)内，顶部设有活塞(6)，底部开口，侧壁设有分别与热水入口(10)、冷水入口(11)、热水出口(8)和冷水出口(9)对应的开口；活塞(6)顶部设有连接轴(12)，SMA弹簧位于内芯(7)内，所述外壳(14)的底部通过后盖(13)封闭，后盖(13)上设有用于固定SMA弹簧的凸起，内芯(7)侧壁与外壳(14)侧壁贴合，活塞(6)内部设有通路，内芯(7)顶部还设有挡板，挡板位于活塞(6)上方，内芯(7)在外壳(14)内的伸展位置和收缩位置之间滑动，当内芯(7)位于所述收缩位置时，SMA弹簧为收缩状态，内芯(7)侧壁封闭热水入口(10)和冷水出口(9)，热水出口(8)和冷水入口(11)分别与内芯(7)侧壁上对应的开口连通，热水出口(8)位于活塞(6)上方，挡板位于热水出口(8)上方，内芯(7)底部与后盖(13)接触，当内芯(7)位于所述伸展位置时，SMA弹簧为伸展状态，内芯(7)侧壁封闭热水出口(8)和冷水入口(11)，热水入口(10)和冷水出口(9)分别与内芯(7)侧壁上对应的开口连通，热水入口(10)位于活塞(6)下方，内芯(7)底部与后盖(13)之间有间隙，所述SMA弹簧位于内芯(7)的槽形室(15)内，SMA弹簧一端与活塞(6)底部接触，另一端与后盖(13)接触，用于固定SMA弹簧的凸起伸入SMA弹簧内，所述活塞式固态热能转换装置(4)成对设置并分别与杠杆(3)转动连接，油压机(1)的伸缩轴也与杠杆(3)转动连接，杠杆(3)与两个活塞式固态热能转换装置(4)的连接点之间设有支点，所述热水入口(10)和热水出口(8)分别通过管道与热水箱相连，热水箱与热水入口(10)之间设有微型泵(5)，冷水入口(11)和冷水出口(9)分别通过管道与冷水箱相连，冷水入口(11)与冷水箱之间设有微型泵(5)；

SMA弹簧是在高于其逆相变点时压缩制成的，在高温时产生强有力的收缩，在低于相变点温度时对于伸展的抵抗力很弱，把这个力差作为活塞的动力发挥出来，将一个活塞式固态热能转换装置通入热水至高于逆马氏体相变点的温度，将另一个活塞式固态热能转换装置通入冷水冷却至低于相变点的温度，一个活塞式固态热能转换装置的连接轴缩回，另一个活塞式固态热能转换装置的连接轴伸出，则杠杆带动油压机的伸缩轴伸出，接着，将一个活塞式固态热能转换装置通入冷水冷却至低于相变点的温度，将另一个活塞式固态热能转换装置通入热水至高于逆马氏体相变点的温度，则杠杆带动油压机的伸缩轴缩回，伸缩轴做直线往复运动从而使油压机产生机械能；

通入的热水与冷水相互独立，分别在两个微型泵的驱动下依次通入，微型泵通过单片机进行控制，在活塞式固态热能转换装置中设有温度传感器来监测活塞式固态热能转换装置内的实时温度，并将信息传送到主控板，以实现对微型泵的开闭，控制热水与冷水循环的节奏，尽可能减小形状记忆合金滞后温度对活塞式固态热能转换装置工作的影响。