[发明专利]能量转换系统和设备

说明书

本公开的一个方面针对用于能量转换的系统。该系统包括闭式循环发动机，该闭式循环发动机包含一定体积的工作流体。发动机包括膨胀室和压缩室，膨胀室和压缩室各自通过附接到活塞组件的连接构件的活塞而分离。发动机进一步包括从膨胀室延伸的多个加热器管道。发动机包括从压缩室延伸的多个冷冻机管道。膨胀室和加热器管道经由壁式管道流体连接到压缩室和冷冻机管道。

相关申请的交叉引用

本申请要求美国临时专利申请号62/850,701、美国临时专利申请号62/850,678、美国临时专利申请号62/850,599、美国临时专利申请号62/850,623、美国临时专利申请号62/850,692、和标题为“用于能量转换的系统和设备”的美国专利申请号16/418,129的最早可用有效申请日的优先权和权益，它们各自具有2019年5月21日的申请日，并且它们各自的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本主题大体上涉及能量转换系统、发电系统和能量分配系统。本主题另外涉及热交换器和热交换器系统。本主题进一步涉及活塞发动机组件，诸如闭式循环发动机系统。本主题还进一步涉及用于控制或操作本文中的本主题的一个或多个系统的系统和方法。

背景技术

发电和配电系统面临着提供改进的发电效率和/或降低的排放量的挑战。此外，发电和配电系统面临着以较低的传输损失提供改进的功率输出的挑战。某些发电和配电系统在改进发电效率、功率输出和排放量的同时，通常进一步面临着改进尺寸、便携性或功率密度的挑战。

某些发动机系统布置，例如闭式循环发动机，可以比其他发动机系统布置提供一些改进的效率。然而，与其它发动机布置相比，诸如斯特林发动机之类的闭式循环发动机布置面临着提供相对较大的功率输出或功率密度、或改进效率的挑战。闭式循环发动机可能由于低效率燃烧、低效率热交换器、低效率质量传递、对环境的热损失、工作流体的非理想行为、不完全密封、摩擦、泵送损失和/或其他低效率和缺陷而受到影响。因此，需要能够提供改进功率输出、改进功率密度或进一步改进效率的改进的闭式循环发动机和系统布置。另外，需要改进的闭式循环发动机，其可以被提供以改进发电和配电系统。

另外或替代地，一般需要改进的热传递装置，例如用于热力发动机，或可应用于发电系统、分配系统、推进系统、运载器系统或工业或住宅设施。

发明内容

本发明的方面和优点将在下面的描述中部分阐述，或者可以从描述中显而易见，或者可以通过实施本发明来学习。

本公开的一个方面针对用于能量转换的系统。该系统包括闭式循环发动机，该闭式循环发动机包含一定体积的工作流体。发动机包括膨胀室和压缩室，膨胀室和压缩室各自通过附接到活塞组件的连接构件的活塞而分离。发动机进一步包括从膨胀室延伸的多个加热器管道。发动机包括从压缩室延伸的多个冷冻机管道。膨胀室和加热器管道经由壁式管道流体连接到压缩室和冷冻机管道。

在各种实施例中，该系统包括冷侧热交换器，多个冷冻机管道被定位成通过冷侧热交换器。冷侧热交换器包括与多个冷冻机管道直接热连通的冷冻机工作流体通道。冷冻机工作流体通道与多个冷冻机管道内的冷冻机通道流体分离。在一个实施例中，多个冷冻机管道至少部分地与活塞本体内的膨胀室和压缩室的延伸部同向地延伸。在另一个实施例中，多个冷冻机管道至少部分地相对于活塞本体周向延伸。在又一个实施例中，该系统进一步包括在内体积壁与外体积壁之间延伸的室壁。内体积壁至少部分地限定压缩室。室壁、内体积壁和外体积壁一起限定冷冻机工作流体通道，并且多个冷冻机管道被定位在冷冻机工作流体通道内，与冷冻机工作流体通道内的冷冻机工作流体流体分离。