專利名稱：熱機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱機(jī)。
發(fā)明的背景熱機(jī)是內(nèi)燃機(jī)的一種替換發(fā)動機(jī)。過去已研制出各種結(jié)構(gòu)的熱機(jī)。盡管熱機(jī)比內(nèi)燃機(jī)具有潛在的較高的熱力學(xué)效率，但是迄今僅在有限的場合應(yīng)用，其原因有多個(gè)，包括結(jié)構(gòu)復(fù)雜、輸出馬力/重量比小、起動困難。
本發(fā)明概述按照本發(fā)明，公開了一種改進(jìn)結(jié)構(gòu)的熱機(jī)。在一個(gè)實(shí)施例中，熱機(jī)由輕型金屬薄板制成，采用多個(gè)一個(gè)套在另一個(gè)內(nèi)的圓筒形容器構(gòu)成移位器(displacer)、燃燒室和冷卻室，并在加熱室與冷卻室之間形成氣流通道，這就制得了堅(jiān)固耐用且輕型的結(jié)構(gòu)。
在另一個(gè)實(shí)施例中，熱機(jī)設(shè)有被偏壓在第一位置上的動力活塞?；钊珘涸诘谝晃恢糜袔讉€(gè)好處，首先，只要動力活塞受到偏壓而最初處在冷卻室位置，熱機(jī)就可以自起動。第二個(gè)好處是，由于采用電力構(gòu)件例如電磁線圈、電磁鐵等(最好是磁性驅(qū)動件例如電磁鐵)來驅(qū)動移位器(最好是根據(jù)動力活塞的位置驅(qū)動移位器)，故不需要動力活塞與移位器之間的復(fù)雜的機(jī)械連接，從而簡化了熱機(jī)的結(jié)構(gòu)。再者，由于采用了電連接，故可調(diào)節(jié)移位器與動力活塞之間的相位角。
本發(fā)明的熱機(jī)可與燃料源(例如罐裝煤氣)、線性發(fā)電機(jī)和電控光發(fā)射裝置相組合構(gòu)成一種閃光燈或其他輕便型光源。顯然，由于本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡單，熱機(jī)以及線性發(fā)電機(jī)可分別按比例擴(kuò)大或縮小而產(chǎn)生較大量或較小量的動力。因此，在另一個(gè)實(shí)施例中，熱機(jī)與線性發(fā)電機(jī)和燃料源一起用作一種發(fā)電機(jī)。還要明白，若將線性發(fā)電機(jī)與電源(例如標(biāo)準(zhǔn)的電輸出端)相連接，便可利用來自電網(wǎng)的電使線性發(fā)電機(jī)像電動機(jī)一樣運(yùn)行，從而使動力活塞有效地驅(qū)動移位器。在這種情況下，熱機(jī)可用作一種制冷機(jī)或深冷的冷卻器。在這種實(shí)施例中，熱機(jī)的加熱室和冷卻室實(shí)際上是顛倒的，且不需要燃燒室。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種熱機(jī)，它具有一個(gè)具有沿縱向延伸的外壁和沿縱向隔開的第一和第二端部的外容器，上述的外壁圍成一個(gè)外腔室；一個(gè)與上述外容器隔開并具有一個(gè)由金屬薄板制成的沿縱向延伸且圍成一個(gè)具有沿縱向隔開的第一和第二端部的內(nèi)腔室的內(nèi)壁的內(nèi)容器，上述的沿縱向延伸的內(nèi)壁具有沿縱向互相隔開的端部，當(dāng)熱機(jī)工作時(shí)，上述腔室的第一端部的溫度與其第二端部不相同，內(nèi)腔室的第一和第二端部由流體通道保持流體連通狀態(tài)，內(nèi)腔室的第一和第二端部和通道構(gòu)成一個(gè)當(dāng)熱機(jī)工作時(shí)工作流體可在其內(nèi)部循環(huán)流通的密封區(qū)；多個(gè)沿縱向隔開安置的并處在內(nèi)、外容器之間的定位件；一個(gè)可移動地安裝在內(nèi)腔室內(nèi)的移位器；和一個(gè)可移動地安裝在內(nèi)腔室內(nèi)的活塞。
按照本發(fā)明的另一方面，提出一種熱機(jī)，它具有互相隔開并沿縱向延伸的內(nèi)壁和外壁，該內(nèi)壁和外壁分別是薄壁結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁圍成一個(gè)腔室，內(nèi)壁和外壁分別具有沿縱向隔開的第一和第二端部，當(dāng)熱機(jī)工作時(shí)，上述第一端部的溫度與第二端部不相同，第一和第二端部由通道保持流體連通狀態(tài)，第一和第二端部以及通道構(gòu)成一個(gè)在未裝置運(yùn)行時(shí)工作流體可在其內(nèi)部循環(huán)流通的密封區(qū)；一個(gè)可移動地安裝在上述腔室內(nèi)之第一與第二端部之間并可在第一位置與第二位置之間移動的移位器；一個(gè)可移動地安裝在第二端部并可在第一位置與第二位置之間移動的活塞；和多個(gè)用于保持內(nèi)壁兩端的空間結(jié)構(gòu)完整性的支承件。
按照本發(fā)明的再一方面，提出一種熱機(jī)，它具有一個(gè)外容器裝置；一個(gè)置于上述外容器裝置之內(nèi)的薄壁內(nèi)容器裝置，該內(nèi)容器裝置具有沿縱向互相隔開的第一和第二端部；用于連接上述第一和第二端部使之呈流體連通狀態(tài)的流體管道裝置；多個(gè)用于使內(nèi)、外容器裝置保持空間穩(wěn)定性的定位裝置；一個(gè)可移動地安裝在內(nèi)容器裝置內(nèi)的移位器裝置；和一個(gè)可移動地安裝在內(nèi)容器裝置內(nèi)的活塞裝置。
按照本發(fā)明的又一方面，提出一種熱機(jī)，它具有互相隔開的沿縱向延伸的內(nèi)壁和外壁，該內(nèi)、外壁各自具有內(nèi)表面和外表面，內(nèi)壁圍成一個(gè)腔室，內(nèi)、外壁分別具有沿縱向互相隔開的第一和第二端部，當(dāng)熱機(jī)工作時(shí)，第一端部的溫度與第二端部是不相同的，第一和第二端部由通道保持流體連通狀態(tài)；第一和第二端以及上述通道構(gòu)成一個(gè)當(dāng)熱機(jī)工作時(shí)工作流體可在其內(nèi)部循流通的密封區(qū)；一個(gè)可移動地安裝在上述腔室內(nèi)的第一與第二端部之間并可在第一位置與第二位置之間移動的移位器；一個(gè)可移動地安裝在第二端部并可在第一位置與第二位置之間移動的活塞；和一個(gè)安裝在外壁的外表面的某個(gè)部位上的熱交換器，該熱交換器具有至少一個(gè)環(huán)繞外壁并具有第一和第二相對的面的散熱片，該散熱片做成可讓流體通過。
按照本發(fā)明的又一方面，提出一種熱機(jī)，它具有一個(gè)具有一個(gè)沿縱向延伸的外壁的外部件，上述外壁具有外表面和沿縱向互相隔的第一和第二端部，并圍成一個(gè)腔室；一個(gè)與上述外部件隔開并具有一個(gè)沿縱向延伸且圍成一個(gè)具有沿縱向隔開的第一和第二端部的內(nèi)腔室的內(nèi)壁的內(nèi)部件，上述的沿縱向延伸的內(nèi)壁具有沿縱向互相隔開的第一和第二端部，當(dāng)熱機(jī)工作時(shí)，上述腔室的第一端部的溫度與第二端部是不相同的，內(nèi)腔室的第一和第二端部由通道保持流體連通狀態(tài)，內(nèi)腔室的第一和第二端部和上述通道構(gòu)成一個(gè)當(dāng)熱機(jī)工作時(shí)工作流體在其內(nèi)部循環(huán)流通的密封區(qū)；一個(gè)可移動地安裝在內(nèi)腔室內(nèi)的移位器；一個(gè)可移動地安裝在內(nèi)腔室內(nèi)的活塞；和多個(gè)安裝在外壁的外表面的某一部位上并沿縱向隔開的用于冷卻外表面的散熱片，該散熱片具有第一和第二相對的面，至少有一部分散熱片具有多個(gè)孔道，因此，當(dāng)冷卻流體冷卻上述散熱片時(shí)，可流過這些孔道。
按照本發(fā)明的又一方面，提出一種熱機(jī)，它具有一個(gè)具有外表面的外容器裝置；一個(gè)具有沿縱向延伸的軸線并置于上述外容器裝置之內(nèi)部的內(nèi)容器裝置，該內(nèi)容器裝置具有沿縱向隔開的第一和第二端部；用于連接上述第一和第二端部使之呈流體連通狀態(tài)的流體管道裝置；安裝在上述外容器裝置的外表面上用于產(chǎn)生流過熱交換裝置的冷卻流體流并至少冷卻外容器裝置之一部分的熱交換裝置；可移動地安裝在上述內(nèi)容器內(nèi)的移位器裝置；和可移動地安裝在上述內(nèi)容器內(nèi)的活塞裝置。
按照本發(fā)明的又一方面，還提出一種熱機(jī)，它具有互相隔開且沿縱向延伸的內(nèi)壁和外壁，該內(nèi)、外壁各自具有內(nèi)表面和外表面，內(nèi)壁圍成一個(gè)腔室，內(nèi)、外壁分別具有沿縱向互相隔開的第一和第二端部，當(dāng)熱機(jī)工作時(shí)，第一端部的溫度與第二端部是不相同的，第一和第二端部由通道保持流體連通狀態(tài)，上述的第一和第二端部和上述通道構(gòu)成一個(gè)當(dāng)熱機(jī)工作時(shí)工作流體可在其內(nèi)部循環(huán)流動的密封區(qū)；一個(gè)安裝在腔室內(nèi)的第一和第二端部之間并可在第一位置與第二位置之間移動的移位器；一個(gè)可移動地安裝在第二端部并可在第一位置與第二位置之間移動的活塞；和一個(gè)安裝在工作流體流過的密封區(qū)內(nèi)的某一部位的熱交換器，該熱交換器具有至少一個(gè)環(huán)繞內(nèi)壁延伸并具有第一和第二相對的面的散熱片，該散熱片做成可導(dǎo)引工作流體流過以加強(qiáng)工作流體與熱交換器之間的熱傳導(dǎo)。
按照本發(fā)明的又一方面，還提出一種熱機(jī)，它具有一個(gè)包含沿縱向延伸的外壁的外部件，上述外壁具有外表面和沿縱向隔開的第一和第二端部，該外壁圍成一個(gè)外腔室；一個(gè)與上述外部件隔開并具有一個(gè)沿縱向延伸的內(nèi)壁的內(nèi)部件。上述內(nèi)壁圍成一個(gè)具有沿縱向互相隔開的第一和第二端部的內(nèi)腔室，上述的沿縱向延伸的內(nèi)壁具有沿縱向互相隔開的第一和第二端部，當(dāng)熱機(jī)工作時(shí)，上述腔室的第一端部的溫度與第二端部是不相同的，內(nèi)腔室的第一和第二端部由通道保持液體連通狀態(tài)，內(nèi)腔室的第一和第二端部以及上述通道構(gòu)成一個(gè)密封區(qū)；一個(gè)可移動地安裝在內(nèi)腔室內(nèi)的移位器；一個(gè)可移動地安裝在內(nèi)腔室內(nèi)的活塞；和多個(gè)安裝在內(nèi)壁的某一部位并沿縱向互相隔開的用于在流體與內(nèi)壁之間傳熱的部件，該互相隔開的的部件具有第一和第二相對的面，至少有一部分互相隔開的部件具有多個(gè)孔道，因此，當(dāng)流體與互相隔開的部件之間傳遞熱量時(shí)，流體流過上述的孔道。
按照本發(fā)明的又一方面，提出一種工作流體可在其內(nèi)部循環(huán)流通的熱機(jī)，該熱機(jī)具有一個(gè)具有外表面的外容器裝置，一個(gè)具有沿縱向延伸的軸線并置于上述外容器裝置內(nèi)的內(nèi)容器裝置，該內(nèi)容器裝置具有沿縱向互相隔開的第一和第二端部；一個(gè)用于連接第一和第二端部使之保持流體連通狀態(tài)的流體管道裝置；一個(gè)具有機(jī)械地安裝在它上面的散熱片的熱交換裝置，上述散熱片可與工作流體相接觸并有助于熱機(jī)與工作流體之間的傳熱；一個(gè)可移動地安裝在內(nèi)容器內(nèi)的移位器裝置；和一個(gè)可移動地安裝在內(nèi)容器內(nèi)的活塞裝置。
按照本發(fā)明的又一方面，提出一種熱機(jī)，它具有互相隔開并沿縱向延伸的內(nèi)壁和外壁，該內(nèi)、外壁各自具有內(nèi)表面和外表面，內(nèi)壁圍成一個(gè)腔室，內(nèi)、外壁分別具有沿縱向互相隔開的第一和第二端部，當(dāng)熱機(jī)工作時(shí)，第一端部的溫度與第二端部是不相同的，第一和第一端部由通道保持流體連通狀態(tài)，第一和第二端部以及上述的通道構(gòu)成一個(gè)密封區(qū)；和一個(gè)安裝在內(nèi)、外壁之一的某一部位上的熱交換器，該熱交換器具有至少一個(gè)環(huán)繞上述壁的某一部位延伸并具有第一和第二相對的面和多個(gè)主導(dǎo)向件的散熱片，該散熱片的結(jié)構(gòu)和排列可產(chǎn)生流過散熱片的主流體流，和流過主導(dǎo)向件的次級流體流，從而加強(qiáng)流體與熱交換器之間的熱傳導(dǎo)。
按照本發(fā)明的又一方面，提出一種可安裝在位于第一和第二壁之間的流體通道內(nèi)的熱交換器，上述的壁具有一個(gè)第一端部和一個(gè)隔開的第二端部，上述的熱交換器具有至少一個(gè)安裝在第一與第二壁之間的散熱片，該至少一個(gè)散熱片具有第一和第二相對的面和多個(gè)主導(dǎo)向件，上述的至少一個(gè)散熱片的結(jié)構(gòu)和排列可在流體從第一端部流過通道到達(dá)第二端部時(shí)產(chǎn)生流過上述的至少一個(gè)散熱片的主流體流并產(chǎn)生流過主導(dǎo)向件的次級流體流，從而加強(qiáng)流體與上述的至少一個(gè)散熱片之間的熱傳導(dǎo)。
按照本發(fā)明的又一方面，提出一種熱機(jī)，它具有一個(gè)帶有外表面的外容器裝置；一個(gè)具有沿縱向延伸的軸線并置于上述外容器裝置內(nèi)的內(nèi)容器裝置，該內(nèi)容器裝置具有沿縱向互相隔開的第一和和第二端部；用于連接第一和第二端部使之保持流體連通狀態(tài)的流體管道裝置；和安裝在至少一個(gè)容器上并具有散熱片的熱交換裝置，上述的散熱片具有第一和第二相對的面，還具有用于在流體從第一端部流到第二端部時(shí)產(chǎn)生流過散熱片的主流體流的第一導(dǎo)向件以及用于產(chǎn)生流過至少一部分第一導(dǎo)向件的次級流體流的第二導(dǎo)向件，從而加強(qiáng)流體與熱交換器之間的熱傳導(dǎo)。
按照本發(fā)明的又一方面，提出一種可安裝在位于第一與第二壁之間的流體通道內(nèi)的熱交換器，上述的壁具有第一端部和與第一端部隔開的第二端部，上述的熱交換器包含具有第一和第二相對的面的散熱片，該散熱片還具有用于在流體從第一端部流到第二端部時(shí)產(chǎn)生流過散熱片的主流體流的第一導(dǎo)向件和用于產(chǎn)生流過至少一部分第一導(dǎo)向件的次級流體流的第二導(dǎo)向件，從而加強(qiáng)流體與熱交換器之間的熱傳導(dǎo)。
按照本發(fā)明的又一方面，提出一種熱機(jī)，它具有一個(gè)沿縱向延伸的外壁；一個(gè)沿縱向延伸并與上述外壁隔開以限定第一通道的內(nèi)壁，上述的內(nèi)、外壁分別具有內(nèi)表面和外表面，內(nèi)壁圍成一個(gè)腔室，內(nèi)、外壁分別具有沿縱向隔開的第一和第二端部；一個(gè)安裝在第一端部并與內(nèi)壁隔開以限定第二通道的熱源，第一與第二端部由上述第一和第二通道保持流體連通狀態(tài)，上述第一和第二端部以及上述第一和第二通道構(gòu)成工作流體可在其內(nèi)部循環(huán)流通的密封區(qū)；一個(gè)可移動地安裝在上述腔室內(nèi)的移位器；一個(gè)可移動地安裝在第二端部的活塞；一個(gè)安裝在第一通道內(nèi)的第一熱交換器，該熱交換器具有至少一個(gè)帶有第一和第二相對的面的散熱片，該散熱片的結(jié)構(gòu)做成可在工作流體流過第一熱交換時(shí)導(dǎo)引流體方面以加強(qiáng)工作流體與第一熱交換器之間的熱傳導(dǎo)；和一個(gè)安裝在第二通道內(nèi)的第二熱交換器，該熱交換器具有至少一個(gè)帶有第一和第二相對的面的散熱片，該散熱片的結(jié)構(gòu)做成可在工作流體流過第二熱交換器時(shí)導(dǎo)引流體方向以加強(qiáng)工作流體與第二熱交換器之間的熱傳導(dǎo)。
按照本發(fā)明的又一方面，還提出一種熱機(jī)，它具有一個(gè)限定一個(gè)當(dāng)熱機(jī)工作時(shí)工作流體可在其內(nèi)部循環(huán)流通的密封區(qū)的容器，所述密封區(qū)具有第一和第二部分，當(dāng)熱機(jī)工作時(shí)，第一部分的溫度與第二部分是不相同的，第一和第二部分由工作流體通道保持流體連通狀態(tài)；一個(gè)可移動地安裝在密封區(qū)內(nèi)的移位器；一個(gè)可移動地安裝在密封區(qū)內(nèi)的活塞；一個(gè)用來對密封區(qū)的第一和第二部分之一供熱的燃燒室；和一個(gè)熱交換器，該熱交換器具有一條向燃燒室提供燃燒空氣的燃燒空氣通道和一條用于從燃燒室排出廢氣的廢氣通道，在熱交換器內(nèi)包含工作流體通道的一部分，燃燒空氣通道的一部分與廢氣通道的一部分保持熱聯(lián)系，工作流體通道的一部分與廢氣通道的一部分保持熱聯(lián)系，上述通道中的至少一個(gè)通道具有帶第一和第二相對的面的散熱片，該散熱片的結(jié)構(gòu)做成可導(dǎo)引流體通過第二熱交換器以加強(qiáng)流體與熱交換器之間的熱傳導(dǎo)。
按照本發(fā)明的又一方面，還提出一種熱機(jī)，它具有一個(gè)用于限定一個(gè)當(dāng)熱機(jī)工作時(shí)對工作流體可在其內(nèi)部循環(huán)流通的密封區(qū)的容器裝置，該密封區(qū)具有第一和第二部分，當(dāng)熱機(jī)工作時(shí)，第一部分的溫度與第二部分是不相同的；用于提供加熱第一部分的熱廢氣的燃燒裝置；用于向燃燒裝置提供待燃空氣的燃燒空氣管道裝置；用于連接第一和第二部分使之保持流體連通狀態(tài)的流體管道裝置；用于從燃燒裝置排出廢氣的廢氣管道裝置；和具有用來在廢氣與待燃燒空氣和工作流體中至少一個(gè)之間傳熱的用散熱裝置的熱交換裝置。
按照本發(fā)明的又一方面，提出一種熱機(jī)，它具有一個(gè)限定一個(gè)當(dāng)熱機(jī)工作時(shí)工作流體可在其內(nèi)部循環(huán)流通的密封區(qū)的容器，所述密封區(qū)具有一個(gè)加熱室和一個(gè)冷卻室，該加熱室和冷卻室由工作流體通道保持流體連通狀態(tài)；一個(gè)與加熱室保持熱聯(lián)系的燃燒室；一個(gè)可移動地安裝在密封區(qū)內(nèi)的移位器；一個(gè)可移動地安裝在密封區(qū)內(nèi)的活塞；至少一個(gè)具有第一和第二相對的面并設(shè)置在冷卻室外部的散熱片；和一個(gè)具有可向燃燒室提供待燃空氣的燃燒空氣通道的熱交換器，至少一部分上述的散熱片安置在熱交換器內(nèi)，以便將從冷卻室回收的熱量用于預(yù)熱待燃燒的空氣。
按照本發(fā)明的又一方面，還提出一種熱機(jī)，它具有具有第一和第二部分的容器裝置；用于連接第一和第二部分使之保持流體連通的流體管道裝置，當(dāng)熱機(jī)工作時(shí)，第一部分的溫度比第二部分的高；用于接收燃燒空氣并對第一部分提供熱量的燃燒裝置；和用于從容器裝置的第二部分向待燃燒的空氣傳熱的熱交換裝置，該熱交換裝置具有設(shè)置在其內(nèi)部的散熱裝置。
按照本發(fā)明的又一方面，還提出一種熱機(jī)，它具有具有第一和第二部分的容器裝置；用于連接第一和第二部分使之保持流體連通狀態(tài)的流體管道裝置，當(dāng)熱機(jī)工作時(shí)，第一部分的溫度比第二部分的高；用于接收燃燒空氣并對第一部分供給熱量的燃燒裝置；一個(gè)用于從容器的第二部分向待燃燒的空氣傳遞熱量的熱交換裝置；和一個(gè)用于在熱交換裝置內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)制對流的風(fēng)扇裝置。
按照本發(fā)明的又一方面，提出一種熱機(jī)，它具有沿縱向延伸的互相隔開的內(nèi)壁和外壁，內(nèi)、外壁各自具有內(nèi)表面和外表面，內(nèi)壁圍成一個(gè)腔室，內(nèi)、外壁分別具有沿縱向互相隔開的第一和第二端部。當(dāng)熱機(jī)工作時(shí)，第一端部的溫度與第二端部是不相同的，第一和第二端部由通道保持流體連通狀態(tài)，第一和第二端部以及上述通道構(gòu)成一個(gè)當(dāng)熱機(jī)工作時(shí)工作流體可在其內(nèi)部循環(huán)流通的密封區(qū)；一個(gè)可移動地安裝在密封區(qū)內(nèi)第一與第二端部之間并可在第一位置與第二位置之間移動的移位器；一個(gè)可移動地安裝在第二端部可在第一位置與第二位置之間移動的活塞；一個(gè)具有側(cè)壁并安裝用來對內(nèi)壁的第一端部供熱的燃燒室殼體；和至少一個(gè)安裝在燃燒室內(nèi)的散熱片，該至少一個(gè)散熱片具有第一和第二相對的面，其結(jié)構(gòu)做成可導(dǎo)引燃燒氣體流過它以加強(qiáng)燃燒氣體與燃燒室殼體之間的熱傳導(dǎo)。
按照本發(fā)明的又一方面，還提出一種熱機(jī)，它具有一個(gè)限定一個(gè)當(dāng)熱機(jī)工作時(shí)工作流體可在其內(nèi)部循環(huán)流通的密封區(qū)的容器，上述密封區(qū)具有第一部分和第二部分，當(dāng)熱機(jī)工作時(shí)，第一端部的溫度與第二端部是不相同的，第一與第二部分由工作流體通道保持流體連通狀態(tài)；一個(gè)可移動地安裝在密封區(qū)內(nèi)的移位器；一個(gè)可移動地安裝在密封區(qū)內(nèi)的活塞；一個(gè)用來對密封區(qū)的第一和第二部分之一供熱的燃燒室殼體；和一個(gè)安裝在燃燒室殼體內(nèi)的熱交換器，該熱交換器具有多個(gè)帶有第一和第二相對的面的散熱片，該散熱片的結(jié)構(gòu)做成可導(dǎo)引燃?xì)饬鬟^熱交換器以加強(qiáng)燃?xì)馀c熱交換器之間的熱傳導(dǎo)。
按照本發(fā)明，還提出一種工作流體可在其內(nèi)部循環(huán)流通的熱機(jī)，該熱機(jī)具有限定一個(gè)當(dāng)熱機(jī)工作時(shí)工作流體可在其內(nèi)部循環(huán)流通的密封區(qū)的容器裝置，所述的密封區(qū)具有第一和第二部分，當(dāng)熱機(jī)工作時(shí)，第一部分的溫度與第二部分是不相同的；用于提供加熱第一部分的燃?xì)獾娜紵b置；和具有安裝在其內(nèi)部的散熱片的熱交換裝置，上述的散熱片與燃?xì)庀嘟佑|并有助于燃?xì)馀c工作流體之間的熱傳導(dǎo)。
按照本發(fā)明，還提出一種熱機(jī)，它具有一個(gè)限定一個(gè)當(dāng)本裝置運(yùn)行時(shí)工作流體可在其內(nèi)部循環(huán)流通的密封區(qū)的容器，該密封區(qū)具有互相隔開的并由工作流體通道保持流體連通的第一和第二端部，當(dāng)本裝置運(yùn)行時(shí)，第一端部的溫度與第二端部是不相同的；一個(gè)可移動地安裝在密封區(qū)內(nèi)第一端部與第二端之間并可在第一位置與第二位置之間移動的移位器；一個(gè)可移動地安裝在第二端部并可在第一位置與第二位置之間移動的活塞；和一個(gè)具有至少一個(gè)形成多個(gè)帶有與其相連接的百葉窗的開口的部件的熱交換器，所述百葉窗的結(jié)構(gòu)和排列可在流體流過熱交換器時(shí)使至少一部分流體流過上述開口而形成渦流。
按照本發(fā)明，還提出一種熱機(jī)，它具有一個(gè)限定一個(gè)當(dāng)本裝置運(yùn)行時(shí)工作流體可在其內(nèi)部循環(huán)流通的密封區(qū)的容器，所述密封區(qū)具有互相隔開的由工作流體通道保持流體連通的第一和第二端部，當(dāng)本裝置工作時(shí)，第一端部的溫度與第二端部是不相同的；一個(gè)可移動地安裝在密封區(qū)內(nèi)的第一與第二端部之間并可在第一位置與第二位置之間移動的移位器；一個(gè)可移動地安裝在第二端部并可在第一位置與第二位置之間移動的活塞；和一個(gè)具有至少一個(gè)帶有第一和和第二相對的面和多個(gè)帶有與其相連接的百葉窗的開口的部件的熱交換器，所述百葉窗的結(jié)構(gòu)和排列可使一部分流過熱交換器的流體從第一相對的面通過至少一部分開口流到第二相對的面，然后從第二相對的面通過至少一部分開口流到第一相對的面。
按照本發(fā)明的又一方面，提出一種裝置，它具有一個(gè)限定一個(gè)當(dāng)熱機(jī)工作時(shí)工作流體可在其內(nèi)部循環(huán)流通的密封區(qū)的容器，所述密封區(qū)具有一個(gè)第一室和一個(gè)第二室，該第一和第二室由工作流體通道保持流體連通；一個(gè)由與第一室保持熱聯(lián)系的熱源或受熱器構(gòu)成的傳熱件；一個(gè)可移動地安裝在上述密封區(qū)內(nèi)并在第一位置與第二位置之間移動而限定本身的循環(huán)形式的移位器；一個(gè)可移動地安裝在密封區(qū)內(nèi)并在第一位置與第二位置之間移動而限定本身的循環(huán)形式的活塞；和至少一個(gè)與上述移位器和活塞之一傳動連接的磁性驅(qū)動器。
一種類似的結(jié)構(gòu)可用于活塞。顯然，上述的磁性驅(qū)動器可以僅用于活塞和移位器中的一種，但最好是活塞和移位器都采用。因此，按照本發(fā)明的又一方面，提出一種裝置，它具有一個(gè)限定一個(gè)當(dāng)熱機(jī)工作時(shí)工作流體可在其內(nèi)部循環(huán)流通的密封區(qū)的容器，所述密封區(qū)具有第一室和第二室，該第一和第二室由工作流體通道保持流體連通狀態(tài)；一個(gè)由與第一室保持熱聯(lián)系的熱源或受熱器構(gòu)成的傳熱件；一個(gè)可移動地安裝在密封區(qū)內(nèi)并在第一位置與第二位置之間移動而限定本身的循環(huán)形式的移位器；一個(gè)可移動地安裝在密封區(qū)內(nèi)并在第一位置與第二位置之間移動而限定本身的循環(huán)形式的活塞；和多個(gè)磁鐵，其中至少有一個(gè)磁鐵固定在移位器和活塞之一上，并且至少有另一個(gè)磁鐵安排成可與固定在移位器和活塞之一上的磁鐵發(fā)生相互作用，從而使移位器和活塞之一在其第一與第二位置之間移動時(shí)由磁場保持在適當(dāng)位置上。
本發(fā)明裝置可采用上面所述的任何結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)磁鐵固定在移位器上，多個(gè)互相隔開安置的磁鐵(其中一個(gè)磁鐵具有可變的磁場)與固定在移位器上的磁鐵相互作用。本裝置還具有一個(gè)發(fā)出信號的磁鐵和一個(gè)發(fā)出信號的線圈，發(fā)出信號的磁鐵和發(fā)出信號的線圈中的一個(gè)固定在活塞上，以便相對于發(fā)出信號的磁鐵和發(fā)出信號的線圈中的另一個(gè)而移動，其特征在于，控制器具有發(fā)出信號的磁鐵和發(fā)出信號的線圈，活塞的移動時(shí)便發(fā)出一個(gè)信號送給具有可變磁場的定位磁鐵，從而驅(qū)動移位器?？刂破髯詈冒ㄒ环N可調(diào)的信號發(fā)生器，以便調(diào)制送給具有可變磁場的定位磁鐵的信號，以調(diào)節(jié)位移器的循環(huán)形式。
按照本發(fā)明的又一方面，提出一種裝置，它具有一個(gè)限定一個(gè)當(dāng)熱機(jī)工作時(shí)工作流體可在其內(nèi)部循環(huán)流通的密封區(qū)的容器，所述的密封區(qū)具有一個(gè)第一室和一個(gè)第二室，該第一和第二室由工作流體通道保持流體連通狀態(tài)；一個(gè)由與第一室保持熱聯(lián)系的熱源或受熱器構(gòu)成的傳熱件；一個(gè)可移動地安裝在密封區(qū)內(nèi)并在第一位置與第二之間移動，而限定本身的循環(huán)形式的移位器；一個(gè)可移動地安裝在密封區(qū)內(nèi)并在第一位置與第二位置之間移動而限定本身的循環(huán)形式的活塞；和一個(gè)與移位器傳動連接的電磁線圈。
按照本發(fā)明的又一方面，提出一種裝置，它具有一個(gè)限定一個(gè)當(dāng)熱機(jī)工作時(shí)工作流體可在其內(nèi)部循環(huán)流通的密封區(qū)的容器，所述密封區(qū)具有一個(gè)加熱室和一個(gè)冷卻室，該加熱室和冷卻室由工作流體通道保持流體連通狀態(tài)；一個(gè)與加熱室保持熱聯(lián)系的熱源；一個(gè)可移動地安裝在密封區(qū)內(nèi)并在第一位置與第二位置之間移動而限定本身的循環(huán)形式的移位器；一個(gè)可移動地安裝在密封區(qū)內(nèi)并在第一位置與第二位置之間移動而限定本身的循環(huán)形式的活塞；一個(gè)與移位器傳動連接的驅(qū)動器；和一個(gè)具有至少一個(gè)線圈和至少一個(gè)磁鐵的發(fā)電機(jī)，上述的磁鐵與活塞傳動連接，上述的至少一個(gè)線圈安置在密封區(qū)的外部。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提出一種裝置，它具有一個(gè)熱機(jī)；一個(gè)與熱機(jī)傳動連接并具有一個(gè)用于供給能量的輸出端的動力輸出系統(tǒng)；和一個(gè)根據(jù)動力輸出系統(tǒng)的動力需求而工作以調(diào)制由熱源向工作流體供給的熱量值的反饋系統(tǒng)，上述的熱機(jī)具有一個(gè)構(gòu)成一個(gè)當(dāng)熱機(jī)工作時(shí)工作流體可在其內(nèi)部流通的密封區(qū)的容器，所述的密封區(qū)具有一個(gè)加熱室和一個(gè)冷卻室，該加熱室和冷卻室由工作流體通道保持流體連通狀態(tài)；一個(gè)與加熱室保持熱聯(lián)系并用來向工作流體供給可變熱量的可變熱源；一個(gè)可移動地安裝在密封區(qū)內(nèi)并在第一位置與第二位置之間移動而限定本身的循環(huán)形式的移位器；一個(gè)可移動地安裝在密封區(qū)內(nèi)并在第一位置與第二位置之間移動而限定本身的循環(huán)形式的活塞。
按照本發(fā)明的另一方面，提出一種熱機(jī)，它具有一個(gè)限定一個(gè)當(dāng)熱機(jī)工作時(shí)工作流體可在其內(nèi)部循環(huán)流通的密封區(qū)的工作容器，上述的密封區(qū)具有一個(gè)第一室和一個(gè)第二室，該第一和第二室由工作流體通道保持流體連通狀態(tài)；一個(gè)可移動地安裝在密封區(qū)內(nèi)的移位器；和一個(gè)可移動安裝在密封區(qū)內(nèi)的活塞，上述移位器和活塞中的至少一個(gè)具有一個(gè)密封件，該密封件具有沿縱向互相隔開的第一和第二端部和在該第一和第二端部之間延伸的外壁，從而使外壁和互相隔開的端部圍成一個(gè)與工作流體隔開的內(nèi)腔室。
附圖的說明為了更好地理解本發(fā)明，且更清楚地說明本發(fā)明如何付諸實(shí)施，下面參看作為實(shí)例的示出本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的附圖，附圖中

圖1是本發(fā)明的熱機(jī)的局部剖視的透視圖；圖2a是沿圖1的2-2線的一種構(gòu)成閃光燈的熱機(jī)的剖視圖，圖中，用于待燃燒的新鮮空氣的熱交換器未示出，移位器處于加熱杯附近，而動力活塞位于動力行程的終點(diǎn)；圖2b是沿圖1的2-2線的一種構(gòu)成閃光燈的熱機(jī)的剖視圖，圖中，用于待燃新鮮空氣的熱交換器未示出，移位器處于離加熱杯的遠(yuǎn)處，而動力活塞位于動力行程的起始點(diǎn)；圖2c是沿圖1的2-2線的另一個(gè)實(shí)施例的剖視圖，圖中，移位器位于加熱杯附近，動力活塞位于動力行程的終點(diǎn)；圖2d是沿圖1的2-2線的另一個(gè)實(shí)施例的剖視圖，其中，移位器處于離加熱杯的遠(yuǎn)處，而動力活塞位于動力行程的起始點(diǎn)；圖2e是沿圖1的2-2線的又一個(gè)構(gòu)成閃光燈的實(shí)施例的剖視圖，其中，移位器位于加熱杯附近，而動力活塞位于動力行程的終點(diǎn)；圖3是圖2c的剖視圖的加熱區(qū)和回?zé)釁^(qū)的放大圖；圖4是圖2c的冷卻區(qū)和線性發(fā)電機(jī)的放大圖；圖5是圖2的移位器和電磁鐵的分解圖；圖6a是用于加熱區(qū)和回?zé)釁^(qū)的熱交換器的透視圖；圖6b是空氣流過加熱區(qū)用的另一種形式的熱交換器的透視圖；圖6c是沿圖6b的6-6線的剖視圖，示出流過圖6b的用于加熱區(qū)的熱交換器的空氣流；圖6d是流過圖6a回?zé)釁^(qū)用的熱交換器的空氣流的放大圖6e是用于加熱區(qū)和回?zé)釁^(qū)的熱交換器的另一個(gè)實(shí)施例的透視圖；圖6f是沿圖6e的6’-6’線的剖視圖；圖7是圖2a的工作部件的透視圖，圖中未示出內(nèi)、外圓筒壁；圖8是圖5的電磁鐵的控制電路的示意圖；圖9是本發(fā)明的第二實(shí)施例的熱機(jī)局部剖視透視圖，該實(shí)施例采用了磁性驅(qū)動系統(tǒng)，其中刪去了電子控制器；圖10是沿圖9的10-10線的剖視圖，圖中，刪去了用于待燃新鮮空氣的熱交換器，移位器處于加熱杯附近，而動力活塞位于動力行程的終點(diǎn)；圖11是沿圖9的10-10線的剖視圖，其中，已刪去待燃新鮮空氣用的熱交換器，移位器處于離加熱杯的遠(yuǎn)端，而動力活塞位于動力行程的起始點(diǎn)；圖12是一種帶百葉窗的散熱片的透視圖；圖12a是另一種帶百葉窗的散熱片的透視圖；圖12b是本裝置的圓筒壁的剖視圖，其中，圖12a的帶百葉窗的散熱片固定在圓筒壁上；圖12c是另一種帶百葉窗的散熱片的透視圖；圖12d是另一種帶百葉窗的散熱片的透視圖；圖12e是具有帶百葉窗的散熱片的熱交換器的一部分的透視圖，示出當(dāng)流體沿軸向流過熱交換器時(shí)在循環(huán)流體中出現(xiàn)的旋流；圖12f具有帶百葉窗的散熱片的熱交換器的一部分的透視圖，示出當(dāng)流體沿軸向流過熱交換器時(shí)在循環(huán)流體中出現(xiàn)的正交流；圖13是徑向葉片的透視圖；圖14是間隔圈的另一實(shí)施例的透視圖；圖15是間隔圈的又一實(shí)施例的透視圖；圖16是螺旋形散熱片的透視圖；圖17是圖16的帶有另一種百葉窗的螺旋式散熱片的放大圖；圖18a是圖16的螺旋形散熱片的百葉窗的放大透視圖，示出副百葉窗；圖18b是圖16的螺旋形散熱片的百葉窗的放大透視圖，示出另一種副百葉窗；
圖19是沿圖11的11-11線的熱機(jī)的另一種替換實(shí)施例的剖視圖；圖20是沿圖11的11-11線的熱機(jī)的另一種替換實(shí)施例的剖視圖；圖21是動力活塞或移位器的組裝圖，其中，動力活塞或移位器由兩個(gè)焊接在一起的容器構(gòu)成；圖22是動力活塞或移位器的組裝圖，其中，動力活塞或移位器由兩個(gè)用螺紋擰緊的容器構(gòu)成；圖23是動力活塞或移位器的組裝圖，其中，動力活塞或移位器由第一和第二容器構(gòu)成，第二容器與第一容器的開口是壓緊配合的；和圖24a和24b是在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的動力活塞的位移與移位器的位移相比較的曲線。
優(yōu)選實(shí)施例說明本文所述的熱機(jī)具有幾個(gè)新穎的設(shè)計(jì)革新，包括用金屬薄板等制成熱機(jī)的構(gòu)件；熱交換器(包括回?zé)崞?的結(jié)構(gòu)和配置；移位器和動力活塞的傳動系統(tǒng)可使它們具有不同的循環(huán)形式；用反饋系統(tǒng)控制供給工作流體的熱(能)量并能使幾個(gè)發(fā)電機(jī)的頻率同步，從而使它們可與負(fù)載串聯(lián)或并聯(lián)地相連接。
在圖1～4、7、9～11、19和20的優(yōu)選實(shí)施例中，熱機(jī)具有一個(gè)作為動力輸出系統(tǒng)的線性發(fā)電機(jī)。顯然，熱機(jī)可以與現(xiàn)有技術(shù)公知的任何其它發(fā)電機(jī)傳動連接。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，熱機(jī)具有一個(gè)在現(xiàn)有技術(shù)中公知的機(jī)械的線性/轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換器作為動力輸出系統(tǒng)。顯然，本發(fā)明的設(shè)計(jì)革新可用于現(xiàn)有技術(shù)中公知的任何動力輸出系統(tǒng)。因此，上述活塞可采用現(xiàn)有技術(shù)中公知的任何方式來連接，以便例如提供線性的或轉(zhuǎn)動的機(jī)械動力。因此，在所有實(shí)施例中，類似的部件用相同的標(biāo)號表示。
按照圖2a、2b、2e和7的實(shí)施例，在熱機(jī)的殼體內(nèi)裝入一種燈泡以構(gòu)成一種輕型的閃光燈。熱機(jī)可與用來產(chǎn)生電流以便向一個(gè)或多個(gè)白熾燈泡、熒光燈泡、發(fā)光二極管、氣體等離子放電光源等供電的線性發(fā)電機(jī)傳動連接。顯然，熱機(jī)可由現(xiàn)有技術(shù)中公知的任何熱源提供動力。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，閃光燈的殼體具有一個(gè)燃料儲器。當(dāng)燃料燃燒時(shí)便產(chǎn)生熱量，為熱機(jī)提供動力。因此，上述的閃光燈具有4個(gè)主要部件，即熱源、熱機(jī)、線性發(fā)電機(jī)和光發(fā)射器(例如燈泡)。還應(yīng)明白，上述的線性發(fā)電機(jī)可用來為任何目的提供動力，而且，熱機(jī)和線性發(fā)電機(jī)可做成一種發(fā)電機(jī)，或者可與電動馬達(dá)或任何需要電的任何其他用途(也就是負(fù)載)相連接。在任何此類用途中，由線性發(fā)電機(jī)對其供電的部件可裝在熱機(jī)內(nèi)，而且線性發(fā)電機(jī)可以是一種分開的獨(dú)立組成部分。
正如附圖中所示，上述各組成部分按線性排列方式安裝(也就是它們沿閃光燈的縱軸線A依序安裝)。但是，應(yīng)當(dāng)明白，上述各部分也可以按各種各樣的布局安裝。例如，燃料儲器不需直接安裝成與熱機(jī)同在一條直線上。同理，燈泡或其他被供電的部件也不一定沿閃光燈的縱軸線A設(shè)置，而是可安置在任何所需部位上，這就要通過改變外殼的形狀并提供足夠長的導(dǎo)線來將燈泡或其他用電部件與線性發(fā)電機(jī)連接起來。另外，熱機(jī)和線性發(fā)電機(jī)的殼體可設(shè)置一個(gè)用于承接標(biāo)準(zhǔn)電插頭的供電端口。
下面針對只有一個(gè)電泡的閃光燈的模式進(jìn)行說明。但是，與裝機(jī)熱源(例如裝有燃料的容器和燃燒室)總成的裝置可形成一種自身帶有光源的輕型光源，其形式可以是閃光燈、輕便野營燈、照明燈等。在這種用途中，圖中將閃光燈畫成好象垂直豎立在臺子上，而其燈泡48則設(shè)置于底部。在這種用途中，為了方便起見，有關(guān)上部、下部、垂直或水平的方向都以圖中所示的閃光燈的方位為基準(zhǔn)。顯然，不管裝置的外殼處于何種特定方位都可使用熱機(jī)和線性發(fā)電機(jī)。薄壁結(jié)構(gòu)按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種新型的熱機(jī)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)是用薄壁構(gòu)件罩住熱機(jī)的位于具有第一和第二端部的工作容器內(nèi)的工作部件或者說運(yùn)動部件(也就是移位器46和動力活塞50)。工作流體在工作容器的第一與第二端部之間循環(huán)流通，工作時(shí)，第一端部比第二端部熱一些。與現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)不同，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)采用薄金屬板等做成工作容器，而現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)計(jì)中，工作容器是用金屬坯料加工成的一個(gè)工作流體可在其內(nèi)部循環(huán)流通的空間，或者鍛造而成。本發(fā)明的工作容器設(shè)置有定位件，使工作容器的壁具有空間穩(wěn)定性，從而成為一種經(jīng)久耐用的構(gòu)件。本發(fā)明的熱機(jī)由于采用的結(jié)構(gòu)材料合理而使熱機(jī)重量輕且熱效率高，因?yàn)楸”诮Y(jié)構(gòu)可使它與工作流體之間的熱傳導(dǎo)較快，而且顯著減少被熱機(jī)零件所滯留的熱量。
在一個(gè)更好的優(yōu)選實(shí)施例中，工作容器是一個(gè)裝在外殼內(nèi)的內(nèi)容器，并沿工作容器的長度方向的多個(gè)部位上在工作容器與外殼之間安裝了定位件。上述的定位件也可僅設(shè)置在內(nèi)容器的沿縱向相對于兩個(gè)端部上。例如，定位件可固定在內(nèi)容器和/或外容器的相對端部上，并且大致平行于熱機(jī)的縱軸線延伸，以便將上述相對端部拉在一起(例如螺栓和蝶形螺帽)，在此情況下，定位件起到一種夾緊機(jī)構(gòu)的作用而將相對端拉在一起并密封內(nèi)腔。定位件最好大致垂直于熱機(jī)的縱軸線延伸，在此情況下，如果工作流體在內(nèi)容器的第一與第二端部之間循環(huán)流通時(shí)穿過的通道設(shè)置在外殼與內(nèi)容器之間的空間內(nèi)，那么，定位件應(yīng)做成可讓流體流過。上述的定位件也可以起到熱交換器和/或回?zé)崞鞯淖饔?，這就可減少構(gòu)成熱機(jī)所需的零件數(shù)目。上述外殼最好也是薄壁結(jié)構(gòu)。
在如圖1所示的實(shí)施例中，工作容器可以是頂上敞開的，其中燃燒室至少部分地(最好全部地)設(shè)置在內(nèi)容器內(nèi)，并用來使內(nèi)容器的頂部具有空間穩(wěn)定性。上述燃燒室采用在燃燒溫度下能保持其結(jié)構(gòu)完整性的材料制成，因此，燃燒室可采用渦輪發(fā)動機(jī)零件的標(biāo)準(zhǔn)制造技術(shù)來制造(例如，用鎳基超合金沖壓出零件，可以在最小的壁厚下獲得最大的傳熱效果)。
圖1、2a、9～11、19和20示范性地說明上述的結(jié)構(gòu)。參看圖2a，閃光燈10的每個(gè)部件在外壁12內(nèi)按縱向延伸排列的方式設(shè)置。外壁12具有第一端部14和第二端部16。最好在外壁12沿縱向設(shè)置一個(gè)起動開關(guān)按鈕或者說點(diǎn)火按鈕18。
如圖2a～2d所示，閃光燈10具有一個(gè)加熱區(qū)22、一個(gè)回?zé)釁^(qū)24、一個(gè)冷卻區(qū)26和一個(gè)發(fā)電區(qū)28。閃光燈10具有一個(gè)可容納上述4個(gè)區(qū)中的一個(gè)的零部件的殼體，該殼體具有最好是圍繞縱軸線A(見圖1)同軸地設(shè)置的外壁12和內(nèi)壁30。雖然在圖中示出的殼體具有套裝的圓筒，但是應(yīng)當(dāng)明白，該殼體可以是具有任何形狀且不一定同軸安裝的內(nèi)容器和外容器。而且，上述殼體可以允許裝入任何形狀的部件，只要發(fā)電裝置與熱機(jī)傳動連接就行。
外壁12具有外表面32和內(nèi)表面34，內(nèi)壁30具有外表面36和內(nèi)表面38，外壁12的內(nèi)表面34與內(nèi)壁30的外表36互相隔開形成一個(gè)可用作環(huán)形流體流道40的外腔室，最好在外腔室內(nèi)安置回?zé)崞?2。這種結(jié)構(gòu)的制造技術(shù)可用于制造在設(shè)置有移位器的內(nèi)腔室外的環(huán)形通道內(nèi)不含有回?zé)崞骰蛘哒f不設(shè)置回?zé)崞鞯臒釞C(jī)。
在圖2a和2b的優(yōu)選實(shí)施例中，在內(nèi)壁30之內(nèi)部設(shè)置有加熱杯44、移位器46、驅(qū)動移位器46的驅(qū)動器48、動力活塞50和具有多個(gè)磁鐵52、鐵氧珠54和線圈56的線性發(fā)電機(jī)。在外壁12的第二端部16安裝有燈泡58。另外，動力活塞50可以是線性發(fā)電機(jī)的一部分(見例如圖10)。
如圖3所示，加熱杯44具有內(nèi)表面60和外表面62，該外表面62與內(nèi)壁30的內(nèi)表面38隔開，以形成流體通道64，該流體通道64是第一條由多個(gè)設(shè)置在內(nèi)壁30上互相隔開的孔66與流體通道40保持流體連通狀態(tài)的通道。因此，流體流道64和孔66構(gòu)成一條將內(nèi)壁30上部之內(nèi)部(也就是加熱室160)與流體通道40相連接的通道。在圖1的實(shí)施例中，內(nèi)壁30端接加熱杯44的頂部90，從而形成一個(gè)環(huán)形空間64，向上流動的工作流體從加熱室140通過環(huán)形空間64流向環(huán)形流體通道40。在流體通道64和40內(nèi)設(shè)置多個(gè)可使內(nèi)壁30的鄰近加熱杯44的端部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的定位件。這些定位件可以是圍繞外表面62連續(xù)延伸并與內(nèi)壁30的內(nèi)表面38相接合以防止內(nèi)壁在熱機(jī)工作時(shí)向內(nèi)收縮的環(huán)狀件，這些定位件也可做成有助于向工作流體傳熱。上述定位件的實(shí)例有凸塊106(見圖3)、與加熱杯4 4的壁相接的接頭(見圖2a)、間隔圈164、476(見圖14和15)、帶百葉窗的散熱片428、440、468(見圖12、12a、12c、12d和13)和螺旋形的帶百葉窗的散熱片448(見圖16)。在另一個(gè)替換實(shí)施例中，內(nèi)、外壁30和12可以是兩個(gè)工作容器，它們由模型沖壓而成然后將一個(gè)工作容器套在另一個(gè)之內(nèi)并用摩擦焊接法將它們的頂部焊接在一起而成為一種雙壁容器。容器的被摩擦焊焊接在一起的部位構(gòu)成一個(gè)中間部分，在此可設(shè)置孔66以便使加熱室140與流體通道40保持流體連通狀態(tài)(見圖3)。
在圖2a和2b的實(shí)施例中，內(nèi)壁30有一個(gè)直徑增大的型鍛部分204，這就可使內(nèi)、外壁30和12互相接合。若內(nèi)壁30采用預(yù)制的圓管制成時(shí)，上述的裝配方法是有利的。
上述內(nèi)、外壁的接合(例如沿發(fā)電區(qū)28的長度的接合)可保持圓筒體的同軸對準(zhǔn)。在圖4的實(shí)施例中，外壁12沿其長度方向的直徑不變，因此，要通過例如在開口158下方的間隙166內(nèi)插入密封層或采用間隔圈164使外壁12與內(nèi)壁30保持互相隔開的狀態(tài)。如圖15所示，間隔圈164可以是一種橫截面大致為U形的基本上為環(huán)形的零件。這樣，間隔圈164具有一對從上端264延伸至槽形部分266以便形成一個(gè)開口區(qū)268的相對側(cè)面262。該相對側(cè)面262最好與穿過間隔圈164的中心軸線B成足夠的角度α向外伸出，這樣，當(dāng)間隔圈164插入外壁12與內(nèi)壁30之間時(shí)，上端264便彼此相向地受壓，從而形成一種滑動緊配合，將兩個(gè)圓筒體機(jī)械地鎖定在一起。多個(gè)在間隙166內(nèi)互相隔開的間隔圈164使外壁12與內(nèi)壁30之間形成足夠的機(jī)械連接并使它們同軸對準(zhǔn)。
正如由圖1舉例說明的那樣，在互相隔開的內(nèi)、外壁之間設(shè)置上述的定位件可形成內(nèi)、外壁本身互相支承的夾層結(jié)構(gòu)。采用多個(gè)互相隔開的上述的定位件，使例如外壁12和內(nèi)壁30的沿縱向隔開的部分(例如分別位于加熱杯44和動力活塞50附近的部分)可以互相接觸，并在內(nèi)、外壁之間傳遞應(yīng)力(向內(nèi)的力或向外的力)。采用定位件保持內(nèi)、外壁的相對位置可以使內(nèi)、外壁的機(jī)械強(qiáng)度相結(jié)合。
例如，在圖1的實(shí)施例中，在熱機(jī)的下端設(shè)置了多個(gè)間隔圈164，在熱機(jī)的上端，通過既設(shè)置在通道64又設(shè)置在通道88內(nèi)的帶百葉窗的散熱片使內(nèi)壁30具有空間穩(wěn)定性，從而使內(nèi)壁30和外壁12保持在相對于加熱杯44的固定位置上。
在圖2a～2d的實(shí)施例中，在動力活塞50的上行程的下方、內(nèi)壁30與外壁12之間有一個(gè)間隙166。這個(gè)位于內(nèi)、外壁30和12之間的間隙166是密封的，以便使工作流體進(jìn)入冷卻室160，并撞擊活塞50。上述間隙最好在緊接開口158下方處密封，以防止工作流體進(jìn)入在熱機(jī)內(nèi)起死區(qū)作用的間隙166。密封上述間隙的方法有幾種，例如，可以設(shè)置一個(gè)或多個(gè)間隔圈164使間隙166密封。在一個(gè)替換實(shí)施例中，采用密封膠(例如環(huán)氧樹脂)充填整個(gè)間隙166或其一部分。在圖2e的替換實(shí)施例中，將內(nèi)壁30的緊接開口158的下方處向外型鍛，從而使內(nèi)壁30和外壁12的位置在冷卻區(qū)內(nèi)互相鄰接。上述的使內(nèi)、外壁30和12的位置互相鄰接或采用環(huán)氧樹脂密封的方法都是定位件的另一種實(shí)例，因?yàn)樗鼈兘钥衫脙?nèi)、外壁30和12之間的相互作用而使內(nèi)、外壁30和12穩(wěn)定之。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，內(nèi)壁30和外壁12分別是“薄壁”構(gòu)件。例如，內(nèi)壁30和外壁12可分別采用諸如鋁、不銹鋼、超合金等一類金屬材料制成，最好用不銹鋼等制成。外壁12和內(nèi)壁30的壁厚可在大約0.001～0.250英寸范圍內(nèi)變化，一般選為大約0.005～0.125英寸，更好是大約為0.01～0.075英寸，最好是大約0.02～0.05英寸。同理，移位器46的壁和活塞50的壁也可用相同的或相似的材料制成。在較大的熱機(jī)(例如直徑超過12英寸的熱機(jī))中，當(dāng)上述的內(nèi)、外壁是采用其強(qiáng)度在600℃不會明顯降低的鎳基超合金和其他類似材料制造時(shí)，上述壁厚優(yōu)選為大于內(nèi)壁30的直徑的1/60，最好是大約為內(nèi)壁30的直徑的1/30。
因此，熱機(jī)的主要零件可用金屬薄板或同樣的材料并用類似于制造軟質(zhì)飲料罐等容器的制造方式制成。在上述優(yōu)選實(shí)施例中，內(nèi)壁30和外壁12由預(yù)制件(例如采用沖壓或深拉法制成的預(yù)制件)構(gòu)成，然后將它們組裝在一起而成為熱機(jī)構(gòu)件。例如，內(nèi)壁30和外壁12可用金屬板制造，先對金屬板輥軋成形然后用激光焊接法將其焊成縱長管子。另外，也可將金屬料通過一種模具深拉而成圓管。然后可通過沖壓、鉆孔、激光加工等方法在內(nèi)壁30上做出孔66和158?？刹捎脹_壓法用金屬薄板沖出圓形底板，然后輥軋成形或焊接到上述圓管上而制成可將動力活塞和移位器安置在其內(nèi)的上端敞開的容器。另外，也可以采用高速碳化物模具對金屬料進(jìn)行鍛壓，而制成頂端敞開的預(yù)制容器。這與現(xiàn)有技術(shù)制造發(fā)動機(jī)的方法是不相同的，在現(xiàn)有技術(shù)中，是先鑄造出金屬坯件，然后通過鉆孔等工序制成發(fā)動機(jī)機(jī)體，這就使發(fā)動機(jī)在結(jié)構(gòu)上比熱機(jī)所要求的要笨重得多。
同理，移位器46也可以由輥軋成形的金屬薄板通過激光焊在一起而制成。然后通過輥軋成形、焊接、釬焊、使用粘結(jié)劑等方法將底板146和頂板136固定到側(cè)壁上。如果需要的話，可在制造過程中加上隔板144。一旦密封之后，移位器46便成為一種可在熱機(jī)中經(jīng)受住施加在它上面的熱和應(yīng)力的高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)件。動力活塞50也可按類似的方式制成。
如圖21～23所示，移位器46或動力活塞50可以由兩個(gè)上端敞開的容器498構(gòu)成，這兩個(gè)容器498可通過例如在移位器46的中部沿焊縫線500焊接的方法連結(jié)在一起。每個(gè)容器498具有縱長側(cè)壁502和端板504，上述側(cè)壁502和端板504可以通過例如高速碳化物壓模沖壓法整體地成形?；蛘撸部梢韵葘⒔饘倭贤ㄟ^一種模具拉制成一種預(yù)制的縱長圓管而制成側(cè)壁502，然后用輥壓成形等方法將端板504固定以側(cè)壁502上。顯然，焊縫500可設(shè)置在沿側(cè)壁502的任何部位上。將端板504固定后，便從空間上使移位器46的相對的端部穩(wěn)定之，然后，將移位器46的側(cè)壁502和端板504密封起來而成為封閉內(nèi)腔506，這就使移位器46的整個(gè)外部結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度在熱機(jī)內(nèi)起到移位器(或動力活塞)的作用。
圖22示出一個(gè)替換實(shí)施例，其中，蓋子508具有在其內(nèi)表面上帶有螺紋512的側(cè)壁510。側(cè)壁502的與端部504相對的一端稍稍向內(nèi)凹進(jìn)，并在壁502上帶有與蓋子螺紋512相匹配的螺紋514，因此，移位器46(或動力活塞50)可通過先制成上端敞開的容器然后將蓋子508用螺紋擰緊在它上面的方法制成。
圖23示出另一個(gè)替換實(shí)施例，其中設(shè)置有蓋子516。該蓋子516具有側(cè)壁518，該側(cè)壁518在其部位520處稍秒向內(nèi)凹進(jìn)，以便為側(cè)壁502形成一個(gè)可將側(cè)壁502的末端承接在它上面的支座。側(cè)壁520外表面的直徑稍大于側(cè)壁502內(nèi)表面的直徑，所以上述的部位520可與側(cè)壁502的內(nèi)表面鎖緊接合。這樣就形成了密封的移位器46(或動力活塞50)。顯然，在圖22和23的實(shí)施例中，側(cè)壁502的一個(gè)相對端要靠端板504使之穩(wěn)定，而其另一個(gè)相對端則靠蓋子508、516使之穩(wěn)定。
為了減少移位器46內(nèi)由于輻射和對流造成的熱傳導(dǎo)，可用多個(gè)隔板144將移位器46分隔成多個(gè)室142(見圖1和3)。增壓通過使移位器46或動力活塞的內(nèi)部增壓可進(jìn)一步改善移位器46和/或動力活塞的耐用性。對移位器46和/或動力活塞增壓的程度最好根據(jù)熱機(jī)內(nèi)工作流體增壓的程度而定。移位器46和動力活塞的壓力一般比熱機(jī)內(nèi)工作流體的壓力高約-2～10大氣壓，更好是高約1～10大氣壓，最好是高約2～4大氣壓。按類似的方式，也可通過對已制成的熱機(jī)的內(nèi)部增壓而同樣提高外壁12和內(nèi)壁30的結(jié)構(gòu)完整性。熱機(jī)的內(nèi)部(也就是工作流體循環(huán)流通之處)一般增壓到大約1～20大氣壓，更合適的是大約4～10大氣壓。因此，若工作流體的壓力為4個(gè)大氣壓，則移位器的壓力可以是2～14大氣壓。
工作流體可以是現(xiàn)有技術(shù)中公知的任何工作流體。例如，工作流體可選用空氣和氦氣。最好是氦氣，氦氣具有高的熱導(dǎo)率，允許熱機(jī)在較高的工作頻率下作業(yè)，從而可提高熱機(jī)內(nèi)部工作空間單位體積(也就是工作流體在其內(nèi)部循環(huán)流道的單位體積)的功率輸出。雙流熱交換器在本發(fā)明結(jié)構(gòu)的另一方面，熱機(jī)具有一個(gè)使用熱交換片的熱交換器，這里所述的熱交換片用來在廢氣與待燃燒的空氣和工作流體中的至少一種之間進(jìn)行熱傳導(dǎo)，最好是用來在廢氣與待燃空氣之間和廢氣與工作流體之間傳熱。因此，上述的熱交換器包括一個(gè)安裝在第一通道內(nèi)的第一熱交換器，該第一熱交換器具有至少一個(gè)帶有第一和第二相對的側(cè)面的散熱片，該散熱片的結(jié)構(gòu)做成可在工作流體流過第一熱交換器時(shí)導(dǎo)引工作流體，以便加強(qiáng)工作流體與第一熱交換器之間的熱傳導(dǎo)；一個(gè)安裝在第二通道內(nèi)的第二熱交換器，該第二熱交換器具有至少一個(gè)帶有第一和第二相對側(cè)面的散熱片，該散熱片的結(jié)構(gòu)做成可在工作流體流過第二熱交換器時(shí)導(dǎo)引工作體，以便加強(qiáng)工作流體與第二熱交換器之間的熱傳導(dǎo)。另外，上述熱交換器也可包括一個(gè)安裝在廢氣通道內(nèi)并且具有至少一個(gè)帶有第一和第二相對側(cè)面的散熱片的第三熱交換器，上述的散熱片的結(jié)構(gòu)做成可在廢氣流過時(shí)導(dǎo)引廢氣以便加強(qiáng)廢氣與第三熱交換器之間的熱傳導(dǎo)。
參看圖3的實(shí)施例，加熱杯44是一個(gè)由熱交換器67包圍的燃燒室，上述的熱交換器67具有一個(gè)帶有內(nèi)表面74和外表面76的內(nèi)燃燒器屏68和一個(gè)帶有內(nèi)表面78和外表面80的外燃燒器屏70以及一個(gè)帶有內(nèi)表面82和外表面84的空氣預(yù)熱屏72(見圖1和3)?？諝忸A(yù)熱屏72的外表面84的溫度最好能讓使用者舒適地手持操作?？梢钥闯?，當(dāng)火焰升起時(shí)，加熱杯44的底板138的溫度升高，其熱量被傳遞給工作流體。加熱杯44的壁62既通過來自火焰的直接輻射而加熱，又通過與來自火焰的熱廢氣316相接觸而加熱。
內(nèi)燃燒器屏68的內(nèi)表面74與外壁12的外表面32隔開，以形成廢氣的第一通道86。當(dāng)廢氣流過該第一通道86(燃?xì)馔ǖ?時(shí)，流道64內(nèi)的工作流體便被加熱。同樣地，外燃燒器屏70的內(nèi)表面78與內(nèi)燃燒器屏68的外表面76隔開而形成廢氣的第二通道(待燃空氣通道)88。空氣預(yù)熱屏72的內(nèi)表面82與外燃燒器屏70的外表面80隔開而形成預(yù)熱空氣流道(待燃空氣流道)102。外燃燒器屏70和空氣預(yù)熱屏72的下部構(gòu)成預(yù)熱空氣流道102的進(jìn)口104。當(dāng)廢氣通過第二通道88時(shí)，便對預(yù)熱空氣流道102內(nèi)的待燃燒的空氣加熱。根據(jù)廢氣的溫度和所需的熱效率的不同，可選用不同數(shù)目的通道。
加熱杯44構(gòu)成一個(gè)燃燒室92。內(nèi)燃燒器屏68可與加熱杯44的頂部90隔開，以便形成廢氣在進(jìn)入第一通道86之前流過的歧管94。在第一通道86的底部設(shè)有一個(gè)環(huán)形件96，以強(qiáng)制廢氣在進(jìn)入第二歧管98之前流過第二通道88(如果需要第二通道的話)，再由上述的第二歧管98導(dǎo)引，流入圓筒形出口管100。也可以如圖1所示，在外燃燒器屏70上做出一個(gè)橫向部分97，以封閉第一通道86的底部。
上述的內(nèi)燃燒器屏68、外燃燒器屏70和空氣預(yù)熱屏72可采用現(xiàn)有技術(shù)中公知的機(jī)構(gòu)固定在一起。在圖3的優(yōu)選實(shí)施例中，上述的3個(gè)屏和環(huán)形件96在結(jié)構(gòu)上壓配合在一起，因此，內(nèi)表面74、78和82分別具有多個(gè)獨(dú)立的沿每個(gè)內(nèi)表面隔開的凸塊，該凸塊靠在相鄰的位置向內(nèi)的外表面上，從而形成一個(gè)可支承每個(gè)位置相對在內(nèi)的下一個(gè)屏的支承件。例如，內(nèi)燃燒器屏68的內(nèi)表面74具有多個(gè)在不同的部位上與外壁12的外表面32相接合的凸塊106。因此，該凸塊106可將內(nèi)燃燒器屏68壓配合在外套12上，并以與外表面32隔開一定距離的方式保持密封而形成流體通道。同理，環(huán)形件96可在安裝3個(gè)屏68、70和72之前通過壓配合安裝在外壁12上。在圖1的優(yōu)選實(shí)施例中，在第一通道86、第二通道88和預(yù)熱空氣流道102中設(shè)置了多個(gè)定位件(包括一個(gè)或多個(gè)間隔圈164、476、帶百葉窗的散熱片428、440、468和螺旋形的帶百葉窗的散熱片448)，用于保持3個(gè)屏68、70和72的空間穩(wěn)定性。上述的定位件也可做成在結(jié)構(gòu)上有助于導(dǎo)熱。
在優(yōu)選實(shí)施例中，在加熱杯44內(nèi)燃燒燃料(最好是有機(jī)燃料)而為熱機(jī)提供熱量。如圖3所示，上述燃料可以是氣態(tài)燃料(例如丁烷)。但是，液態(tài)或固態(tài)燃料(例如石蠟)顯然也可以用。不過，熱機(jī)可以使用任何的熱源，例如，非燃燒的外熱式化學(xué)反應(yīng)(最好是可逆反應(yīng))，而且，在此情況下，不需要熱交換器67。
在一個(gè)替換實(shí)施例中，熱機(jī)可以在位于活塞50附近的室160的工作溫度高于室140的相反方式下運(yùn)行，在此情況下，用受熱器代替加熱杯44，并可設(shè)置熱交換器67從室140抽走熱量。這種熱交換器不需要空氣預(yù)熱流道，但最好有類似的結(jié)構(gòu)。燃料儲器如圖7所示，設(shè)置了一個(gè)燃料儲器108，該燃料儲器108的尺寸可以是任何足以使閃光燈10變得輕便的尺寸，例如，燃料儲器108可以是一個(gè)容積約為25毫升～1升或更大的儲存槽。1升燃料的重量約相當(dāng)于6組D電池。商業(yè)上購得的閃光燈一般用8個(gè)這類電池。便攜式長壽命閃光燈的總重量可從300克左右(帶有約25～50毫升燃料、工作壽命約100小時(shí)的裝置)至2公斤左右(帶有約1升燃料、工作壽命約2000小時(shí)的裝置)。管道110從燃料儲器108伸到圓形燃燒器112，該管道110穿過上述的3個(gè)屏68、70和72，并具有開口114(見圖3)，由空氣預(yù)熱通道102抽入的新鮮的待燃燒空氣在進(jìn)入燃燒器112內(nèi)燃燒之前先通過上述開口114與燃料混合。在管道110內(nèi)設(shè)置有閥116，以便在需要向閃光燈10供電時(shí)有選擇地使儲器108與燃燒器112流體連通。在一個(gè)替換實(shí)施例中，熱機(jī)可通過管道110與外部燃料源相連接，并設(shè)有作為外部燃料源的一部分的燃料流量控制閥(例如位于燃料槽上的調(diào)節(jié)器)。燃燒器燃燒器112可以是現(xiàn)有技術(shù)中公知的任何類型的燃燒器，該燃燒器與上述的加熱杯一起構(gòu)成熱源。燃燒器最好適合于對熱機(jī)供給不同量的熱(例如設(shè)置一種可在多個(gè)位置工作的燃燒閥來達(dá)到此目的)，以成為可變的熱源。顯然，熱源也可以是一種化學(xué)反應(yīng)器(例如通過改變反應(yīng)速度從燃料電池獲得所需數(shù)量的熱能的化學(xué)反應(yīng)器)或太陽。
燃燒器112最好具有蓋子118、底板120和本身帶有多個(gè)槽124的圓周側(cè)壁，空氣與燃料的混合物可流過上述的槽124并進(jìn)行燃燒(見圖3和7)。每個(gè)槽124由一對相對的徑向壁126和內(nèi)圓周壁128構(gòu)成?？赏ㄟ^設(shè)置在裝有按鈕18的殼體220內(nèi)的壓電元件對空氣與燃料的混合物點(diǎn)火，按動電鈕18后，電火花便由導(dǎo)線222和火花塞224傳遞到燃燒器112附近的位置。打開燃料閥并使其保持打開位置的按鈕是現(xiàn)有技術(shù)中公知的，任何這類裝置都可裝入本發(fā)明的結(jié)構(gòu)內(nèi)。
在工作中，當(dāng)按鈕18被壓入殼體220時(shí)，傳動桿228(它是通過例如螺釘229固定在按鈕18上的)使連桿226(它是通過樞軸230可轉(zhuǎn)動地安裝在傳動桿228上的)沿橫向移動，從而通過傳動桿232(它是通過樞軸234與連桿226可轉(zhuǎn)動地相連接并通過樞軸238與閥116相連接的)將該橫向力傳遞到閥116，這就引起閥116繞樞軸236轉(zhuǎn)動而到達(dá)打開位置。這就可使壓縮燃料通過管道110，從而從開口114將待燃燒的空氣抽入管道110內(nèi)。混合好的燃料和空氣進(jìn)入由現(xiàn)有技術(shù)中公知的任何裝置例如火花塞224點(diǎn)火的燃燒器112。燃料燃燒后產(chǎn)生熱的廢氣通過加熱杯44。在圖3的實(shí)施例中，上述的廢氣通過第一歧管94、第一通道86、第二通道88、第二歧管98和出口管100排出閃光燈10之外。上述的按鈕18可通過一種置于殼體220內(nèi)的鎖定機(jī)構(gòu)鎖定在上述的“工作位置”上。另外，上述的燃料閥也可由熱機(jī)械元件、電熱機(jī)械元件或電控制器加以控制。移位器控制按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，移位器的上行程和下行程是不同的。熱機(jī)最好具有操縱移位器46和活塞50的裝置，以便使工作流體在冷卻室140和駐留時(shí)間比在加熱室160長。這可通過控制移位器改變其循環(huán)的上行程部分和下行程部分來達(dá)到，例如可通過改變移位器46在上行程的移動速度使其與下行程的移動速度不同，或者通過使移位器在其循環(huán)中暫停移動而使工作流體在冷卻室140內(nèi)有更長的駐留時(shí)間。移位器46的上述移動方式可在熱力學(xué)上改善與工作流體間的熱傳導(dǎo)效率。由于使空氣在冷區(qū)內(nèi)的駐留時(shí)間增加40％(優(yōu)選為30％，更好是20％)，故可以提高熱力學(xué)效率。操縱移位器用的典型裝置包括采用電磁線圈或磁性驅(qū)動器。這可以通過減小由相位遲延電路326(參見例如圖10)送到驅(qū)動器的信號的脈波寬度和相位遲延的方法來達(dá)到。
例如，參看圖24a和24b，圖中繪出移位器46和活塞50的與其循環(huán)的中心位置的移動距離與時(shí)間的關(guān)系曲線。在圖24a，移位器46與活塞50之間的相位角為180°，移位器46和活塞50各自的膨脹速度和壓縮速度是相同的。在傳統(tǒng)上，熱機(jī)內(nèi)的移位器46和活塞50的移動是通過機(jī)械連接而強(qiáng)制連系在一起的，并且是不能改變的。按照本發(fā)明的一個(gè)方面，移位器46和活塞50之間的相位角可以改變。另外，移位器46和活塞50中的一個(gè)(最好是二者)的膨脹速度和壓縮速度也可以改變。通過改變工作流體的壓縮和膨脹、改變移位器46與活塞50之間的相位角可以使熱機(jī)在不同的熱負(fù)荷和不同的熱狀態(tài)下具有最佳的冷卻性能。例如，在圖24b中，移位器46和活塞50之間的相位角是180°，但活塞50的膨脹和壓縮速度不同。在本實(shí)施例中，快速壓縮后進(jìn)行較慢速的壓縮，然后，再快速膨脹后進(jìn)行較慢速的膨脹。上述的膨脹速度和壓縮速度是互不相關(guān)的，并且可分別獨(dú)立地調(diào)節(jié)以使工作流體與熱機(jī)之間具有最高的傳熱效率。對于結(jié)構(gòu)不同的熱機(jī)，其實(shí)際的循環(huán)形式是不同的。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，可通過電子控制方法方便地調(diào)節(jié)活塞50的循環(huán)形式以滿足不同結(jié)構(gòu)的熱機(jī)和不同用途(例如發(fā)電、制冷、深冷卻)的熱機(jī)。這樣，工作流體的壓縮和膨脹可以控制在熱力學(xué)上最佳的速度，熱機(jī)不僅可用來利用熱源做功，而且可利用輸入到按活塞工作的線性發(fā)電機(jī)的功來進(jìn)行冷卻。
例如，在制冷和深冷卻的情況下，至少有一個(gè)傳動裝置與移位器和活塞傳動連接，以便使移位器和活塞形成可導(dǎo)致工作流體在第一室與在第二室內(nèi)受到的膨脹和壓縮的速度有差別的循環(huán)形式，因此，工作流體的流動在第一室內(nèi)是工作流體從受熱器(例如待冷卻的室內(nèi)或?qū)ζ渌课惶峁├鋮s的管道)吸熱，然后再將第二室的熱傳導(dǎo)給散熱件。上述的至少一個(gè)傳動裝置可以是一個(gè)與活塞傳動連接的馬達(dá)，而第二傳動裝置(例如線圈328)使移位器移動。最好能操縱上述的至少一個(gè)傳動裝置使工作流體在第一室內(nèi)進(jìn)行比它在第一室的壓縮速度慢的膨脹，并可使工作流體在第二室內(nèi)進(jìn)行比它在第二室的膨脹速度慢的壓縮。
參看圖2a～2d，熱機(jī)具有一個(gè)可移動地安裝移位器46的第一部分240和一個(gè)可移動地安裝動力活塞50的第二部分242。移位器46可在其內(nèi)部移動的部分是熱機(jī)的熱端，而動力活塞50可在其內(nèi)部移動的部分是熱機(jī)的冷端。驅(qū)動器48具有一個(gè)形成承接移位器桿134的開口132的內(nèi)圓周壁130。移位器46安裝成可在圖2b所示的α位置與圖2a所示的ω位置之間移動，在上述的α位置時(shí)，移位器46被拉離加熱杯44，而在ω位置時(shí)，移位器46遠(yuǎn)離驅(qū)動器48并朝著加熱杯44推近。如圖2a和2c所示，當(dāng)移位器46處于ω位置時(shí)，在移位器46與驅(qū)動器48之間便出現(xiàn)一個(gè)腔室244。在此位置上，移位器桿134基本上從開口132退出。如圖2b和2d所示，當(dāng)移位器46處于α位置時(shí)，移位器桿134整個(gè)地都進(jìn)入開口132中，從而在移位器46與加熱杯44之間出現(xiàn)一個(gè)加熱室140(該加熱室140由移位器46的頂面136、加熱杯44的底面138和內(nèi)壁30的內(nèi)表面38構(gòu)成)。
通過在加熱杯44內(nèi)進(jìn)行的燃燒對加熱室140加熱。當(dāng)移位器46向上移動至圖2a所示的位置時(shí)，便迫使加熱室140內(nèi)的加熱過的工作流體向上流過被加熱過的加熱杯44加熱了的流體通道64，并通過開口66進(jìn)入被廢氣加熱了的流體通道40(工作流體通道的一部分)，因此提高了工作流體的壓力。當(dāng)移位器46處于圖2a和2c所示的終端位置時(shí)，全部工作流體被迫完全離開加熱室140。因此，加熱杯44的底部138和移位器46的頂部136最好做成彼此鄰接地緊密配合，以迫使盡可能多的工作流體離開加熱室140。最好如圖2a所示，將底部138做成曲面，以便更好地向工作流體傳熱。另外，如圖3所示，底部138也可以是平的，這樣，移位器46的頂部136也要做成平的。
驅(qū)動器48的圓周內(nèi)壁130為移位器桿134提供一種導(dǎo)引，以便在移位器46在α位置與ω位置之間移動時(shí)保持移位器46沿軸線A的縱向?qū)?zhǔn)。移位器桿134和圓周內(nèi)壁130的尺寸和結(jié)構(gòu)要做成可讓移位器桿134進(jìn)、出開口132時(shí)較為順利地移動。為了有助于進(jìn)一步減小摩擦力，移位器46的底部146可具有帶槽的圓周壁148(見圖2d)，圍繞該帶槽圓周壁148安裝一個(gè)特氟隆殼體150等，以便在移位器46移動時(shí)與內(nèi)套30的內(nèi)表面38相接合。另外，還可在圓周內(nèi)壁130上設(shè)置第二個(gè)特氟隆殼體152等。
驅(qū)動器48可以是現(xiàn)有技術(shù)中公知的任何裝置，它與移位器46傳動連接，使移位器46按照與動力活塞50的循環(huán)互補(bǔ)的循環(huán)形式移動，以便使熱機(jī)具有最佳的熱效率。為此，可使移位器46根據(jù)外部激勵例如動力活塞50移動引起的電脈沖來移動。上述的驅(qū)動器48采用電磁線圈或電磁鐵較好，而用電磁鐵更好。如果驅(qū)動器48是電磁線圈，則可通過導(dǎo)線154將電流供給該線圈。(見圖2e)，當(dāng)電磁線圈通上電流后，移位器46將由于所供入的電流(也就是外力)而移動。如果驅(qū)動器48是一個(gè)電磁鐵，那么，移位器46和/或移位器桿134就具有一個(gè)用于在電磁鐵產(chǎn)生的磁場時(shí)移動移位器46的永久磁鐵。因此，當(dāng)電磁鐵的線圈通電時(shí)，線圈的電荷可能與移位器桿134的在開口132處的部位的極性相反，從而迫使移位器桿134向外移離開口132，并且驅(qū)動工作流體離開加熱室140，當(dāng)通入線圈的電流反向時(shí)，移位器桿134便被吸引到驅(qū)動器48上，從而將移位器桿134向下拉入開口132(也就將工作流體抽入加熱室140)。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，移位器46最好被偏壓在圖2b所示的α位置。為此，可設(shè)置例如圖2c和3所示的彈簧156。在本實(shí)施例中，驅(qū)動器48的動作僅僅是將移位器46移動到ω位置(也就是向著加熱杯44移動)，從而將已加熱的工作流體推入冷卻室160內(nèi)。當(dāng)工作流體冷卻到足夠的程度后，可斷開通向驅(qū)動器48的電流，讓偏壓機(jī)構(gòu)(例如彈簧150)將移位器46移動到α位置上，從而將工作流體抽入加熱室140，當(dāng)工作流體受到加熱時(shí)，可接通通入驅(qū)動器48的電流，這就使移位器46克服彈簧156的力移動到ω位置。在一個(gè)實(shí)施例中，在熱機(jī)運(yùn)行過程中，一直對驅(qū)動器48供電。
顯然，驅(qū)動器48不需要完全延伸到內(nèi)壁30的內(nèi)表面38處。例如，驅(qū)動器48的直徑可小于內(nèi)壁30的直徑，并且通過例如支架將驅(qū)動器48安裝在內(nèi)壁30上。如果驅(qū)動器48的外壁與內(nèi)表面38相接觸(如圖2a～2e所示)，那么，腔室244最好通過例如通道260與冷卻室160呈流體流動連通狀態(tài)，以防止在腔室244中形成低壓區(qū)。因此，當(dāng)移位器46移動到圖2a所示的伸出位置時(shí)，在冷卻室160內(nèi)冷卻的工作流體可通過通道260進(jìn)入腔室244，以保持室腔244與冷卻室160之間的壓力平衡。另外，當(dāng)移位器46移動到圖2b所示的回縮位置時(shí)，移位器46便通過通道260將冷卻流體從腔室244推入冷卻室160內(nèi)，然后再進(jìn)入加熱室140。
內(nèi)壁30在冷卻區(qū)26頂部附近具有通道例如多個(gè)開口158，該開口158構(gòu)成工作流體在通過空氣流道40后進(jìn)入熱機(jī)的第二部分242的入口。如圖5所示，驅(qū)動器48下部具有一個(gè)斜面168，該斜面有助于導(dǎo)引工作流體進(jìn)、出冷卻室160。動力活塞50實(shí)際上不與移位器46相連接，而是可根據(jù)冷卻室160內(nèi)壓力的變化而移動。因此，當(dāng)移位器桿134使移位器46移動至圖2a和2c所示的抽出位置時(shí)，工作流體便被迫通過流道40并通過開口158而進(jìn)入冷卻室160。工作流體對活塞50的頂面162的作用力迫使活塞50向下進(jìn)入敞開區(qū)242，當(dāng)工作流體在冷卻室160內(nèi)冷卻時(shí)，其壓力降低，從而將活塞50向上抽拉，并減小熱機(jī)工作區(qū)(也就是工作室140、160、244和流體通道64和40)的體積。當(dāng)移位器46受到例如驅(qū)動器48或彈簧156的作用移離加熱杯44到達(dá)圖2b和2d所示的位置時(shí)，工作流體便被從冷卻室160通過開口158、通道40、開口66和流道64抽入加熱室140內(nèi)。
在圖9～11、19和20的替換實(shí)施例中，驅(qū)動器48具有一個(gè)作用在移位器46上的磁場。正如這些圖例所示那樣，移位器46具有一個(gè)固定在其上(最好是在底部146)的磁鐵286。移位器磁鐵286和固定它的移位器46同心地保持在適當(dāng)位置上，它們的運(yùn)動范圍受兩個(gè)與移位器磁鐵286相斥的磁鐵284和288(最好是環(huán)形的)所限制。因此，移位器46座落在由磁鐵288與移位器磁鐵286互相排斥以及磁鐵284與移位器磁鐵286互相排斥所形成的磁場中。磁鐵286與288之間相斥的磁場可用于貯存來自移位器46的上行程的動能，并限制移位器46的移動。上述的貯存的來移位器46上行程的動能又在下行程時(shí)返回給移位器46。線性發(fā)電機(jī)在本發(fā)明結(jié)構(gòu)的另一方面，本裝置具有一種線性發(fā)電機(jī)，活塞50最好包括線性發(fā)電機(jī)的一部分。在發(fā)電區(qū)28內(nèi)的線性發(fā)電機(jī)可以是現(xiàn)有技術(shù)中公知的任何結(jié)構(gòu)的發(fā)電機(jī)。下面說明示于圖2a、2b、2c、2d和4的線性發(fā)電機(jī)的優(yōu)選實(shí)施例。在這些實(shí)施例中，線性發(fā)電機(jī)置于密封室內(nèi)。在圖2a和2b的實(shí)施例中，線性發(fā)電機(jī)的上端通過活塞50與工作流體隔離，其下端則由封閉件195密封之。在圖2c、2d和4的實(shí)施例中，線性發(fā)電機(jī)的上端通過頂面162與工作流體隔開，其下端則由封閉件195密封之。如圖2a和2b所示，活塞50是一個(gè)帶有頂部162、底部170和側(cè)壁172的密封件。因此，傳動桿174可通過現(xiàn)有技術(shù)中公知的任何機(jī)構(gòu)固定在底部170上。在圖2c、2b和4的實(shí)施例中，活塞50具有頂部162和側(cè)壁172，在該實(shí)施例中，傳動桿174通過現(xiàn)有技術(shù)中公知的任何機(jī)構(gòu)(例如螺紋連接)固定在頂部162的內(nèi)表面176上。如圖4所示，內(nèi)表面176上帶有一個(gè)支承在傳動桿174內(nèi)的相匹配的溝槽內(nèi)的花鍵軸178。
多個(gè)磁鐵52通過現(xiàn)有技術(shù)中公知的任何方法牢牢地固定在傳動桿174上，上述的方法有例如粘結(jié)法或機(jī)械固定法(例如，將磁鐵52中穿過傳動桿174的內(nèi)開孔的尺寸做成可與傳動桿174鎖緊配合，或?qū)鲃訔U174做成帶有螺紋、磁鐵52則安置在兩個(gè)由螺紋固定到傳動桿174上的墊圈之間)。沿發(fā)電區(qū)28的長度方向在隔開的位置上設(shè)置相應(yīng)數(shù)目的導(dǎo)電線圈56，該線圈56可通過現(xiàn)有技術(shù)中公知的方法例如粘結(jié)法或機(jī)械連接法固定在外壁12的內(nèi)表面34上(例如，線圈56可設(shè)置在一個(gè)焊接到或用托架固定到上述內(nèi)表面34上的殼體內(nèi))。因此，當(dāng)傳動桿174與固定在它上面的磁鐵52被動力活塞50帶動時(shí)，上述線圈56是靜止的。顯然，線圈56可采用現(xiàn)有技術(shù)中公知的任何其他手段按固定的方式固定之。在一個(gè)替換實(shí)施例中，線圈56可固定在傳動桿174上，而磁鐵52則可以是固定不動的。
在每組線圈56內(nèi)同心地設(shè)置一個(gè)環(huán)形的鐵氧珠54，每個(gè)鐵氧珠54具有一個(gè)讓傳動桿174穿過的中央孔。線圈56的一個(gè)具有從線圈向外伸出的導(dǎo)線180，其余的線圈56則具有從線圈向外伸出的導(dǎo)線182(見圖7)。熟悉本技術(shù)的人們都會明白，可以只安裝一個(gè)鐵氧珠54和一個(gè)線圈56。還要明白，從任何一個(gè)線圈56伸出的輸出導(dǎo)線可根據(jù)需要并聯(lián)或串聯(lián)地組合在一起。
當(dāng)動力活塞50的頂部162因受到工作流體的沖擊而使活塞50離開驅(qū)動器48進(jìn)入?yún)^(qū)域246時(shí)，磁鐵52便沿軸線A作縱向移動，而在線圈56內(nèi)產(chǎn)生電流(見圖2b)。當(dāng)活塞50由于冷卻室160內(nèi)的工作流體冷卻而向上移動時(shí)，便帶動磁鐵52沿相反方面移動，也在線圈56內(nèi)產(chǎn)生電流。
在優(yōu)選實(shí)施例中，每個(gè)磁鐵52都在一對鐵氧珠54之間移動，具體地說(參看圖4)，磁鐵52a可移動地安裝在線性發(fā)電機(jī)內(nèi)的鐵氧珠54a與鐵氧珠54b之間。當(dāng)傳動桿174隨活塞50移動時(shí)，磁鐵52a便從鄰近鐵氧珠54a的位置(見圖4)移動到鄰近鐵氧珠54b的位置，同理，磁鐵52b從鄰近鐵氧珠54b的位置移動到鄰近鐵氧珠54c的位置。這樣，可以看出，在活塞50的每個(gè)行程的終點(diǎn)，鐵氧珠54b在任何時(shí)候只受到一個(gè)磁鐵52的作用。同理，磁鐵52a將首先對鐵氧珠54a起作用，然后再對鐵氧珠54b起作用。這樣，鐵氧珠54b依序地暴露在例如來自磁鐵52a的北極磁場內(nèi)，然后暴露在來自磁鐵52b的南極磁場內(nèi)。
本發(fā)明結(jié)構(gòu)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)鐵氧珠54首先受到一個(gè)磁場的作用然后又受到反向磁場的作用時(shí)單位時(shí)間內(nèi)的磁通變化速度較快。而且，由于鐵氧珠54受到極性相反的不同磁鐵的作用，所以當(dāng)磁鐵52a移動到圖4所示的位置時(shí)，由磁鐵52a對鐵氧珠54b感應(yīng)產(chǎn)生的磁場將完全消失，鐵氧珠54b便受磁鐵52b的作用。
圖9～11、19和20示出線性發(fā)電機(jī)的另一種結(jié)構(gòu)。在這些實(shí)施例中，磁鐵設(shè)置在內(nèi)壁30內(nèi)，而線圈則安置在其外部(例如安置在內(nèi)壁30的外表面36上，或外壁12的外表面32上)。動力活塞50由多個(gè)互相隔開的磁鐵(例如4個(gè)磁鐵270、272、274和276)和3個(gè)非磁性隔圈278、280和282組成。上述的非磁性隔圈可用塑料制成，它們圍繞并嵌入磁鐵中。顯然，磁鐵與隔圈的組合件可通過傳動桿174與圖2a或2c的動力活塞相連接，上述組合件最好包括活塞50。
圖9～11、19和20的動力活塞50被同軸地支承在適當(dāng)位置上，其運(yùn)動范圍受兩個(gè)分別與磁鐵270和276相斥的磁鐵284和190(最好是環(huán)形的永久磁鐵)所限制。因此，動力活塞50處于由磁鐵284與270以及磁鐵190與276互相排斥所造成的磁場中。磁鐵190與276之間的相斥的磁場可用來貯存來自動力活塞50的下行程的動能，這些動能將在動力活塞50的上行程時(shí)返回給動力活塞50。因此，磁鐵276和190在行程的下部起到磁性彈性件的作用，同理，磁鐵284和270在動力活塞行程的上部形成一個(gè)相斥的磁場，它們也起到磁性彈性件的作用。熱機(jī)的循環(huán)作業(yè)下面根據(jù)圖9～11的實(shí)施例說明熱機(jī)的工作過程，在這些實(shí)施例中，在各個(gè)流體通道上都設(shè)置有散熱片，以助熱的傳導(dǎo)。加熱室140、冷卻室160和通道64、312和40是工作流體在其內(nèi)部循環(huán)流通的密封區(qū)。熱機(jī)循環(huán)作業(yè)由移位器46的位于面對熱機(jī)的冷端(也就是處于α位置)開始。這就使大多數(shù)工作流體被迫進(jìn)入加熱室140，加熱杯44的壁62加熱內(nèi)熱交換器310，該熱交換又加熱通道64內(nèi)的工作流體，然后，熱的廢氣316流過歧管94，再流過排氣的外熱交換器314(熱的廢氣將其絕大多數(shù)熱能傳給熱交換器314)，變成冷卻的廢氣332排出機(jī)外。然后，排氣的外熱交換器314將其熱能通過熱機(jī)外壁12傳遞給排氣的內(nèi)熱交換器312，該熱交換器312又將上述熱能傳給工作流體。
工作流體受熱后發(fā)生膨脹，這種膨脹使工作流體通過熱交換器310和312、回?zé)崞?2、開口158然后進(jìn)入冷卻室160，并在該室160內(nèi)開始形成作用在活塞50上的壓力。這就使動力活塞50朝著磁鐵190向下移動并使磁鐵270、272、274和276分別在發(fā)電機(jī)線圈318、320、322和324產(chǎn)生感應(yīng)電壓和電流。這些線圈對輸出端供電。所產(chǎn)生的電力的一部分最好用于操縱移位器(例如線圈318的電)，其余的電力最好由輸出端向負(fù)載供電。
來自一個(gè)或多個(gè)線圈(例如發(fā)電機(jī)線圈318)的電能通過導(dǎo)線180為相位遲延電路326供電，電路326對來自發(fā)電機(jī)線圈318的電信號進(jìn)行修改，然后通過導(dǎo)線154傳給起著可調(diào)驅(qū)動器作用的移位器控制線圈328。電路326是一種信號調(diào)劑器，它可由例如一個(gè)可變電容與一個(gè)固定感應(yīng)器或一個(gè)可變感應(yīng)器與一個(gè)固定電容組成。這種相位遲延電路326可以是任何一種可驅(qū)動移位器46按照與動力活塞循環(huán)形式不協(xié)調(diào)的循環(huán)形式而移動的電路。電路326改變來自發(fā)電機(jī)線圈318的電信號，然后通過導(dǎo)線154傳給移位器控制線圈328。傳給移位器控制線圈328的上述信號使磁鐵286產(chǎn)生向上的力，這種力又使磁鐵286和與它固定在一起的移位器46向著磁鐵288向上移動。
移位器46的上行程使工作流體流過熱交換器312和310、回?zé)崞?2、開口158而進(jìn)入熱機(jī)的冷端160。當(dāng)工作流體流過回?zé)崞?2時(shí)，其大部分的熱都傳導(dǎo)給回?zé)崞?2，而現(xiàn)已處于熱機(jī)冷端160的工作流體的余熱則由熱交換器330吸收?？晌找烟幱诶鋮s室160中的工作流體的余熱的交換器330最好具有多個(gè)散熱片331，這種散熱片可以是帶百葉窗的散熱片428、440、468或者是螺旋形的帶百葉窗的散熱片448。這就使工作流體收縮，并降低機(jī)內(nèi)壓力。這就使動力活塞50在磁鐵276與190之間貯存的磁能的作用下向上移動。
動力活塞50向上移動使磁鐵270在發(fā)電機(jī)線圈318內(nèi)感應(yīng)出反向的電流脈沖。這種來自發(fā)電機(jī)線圈318的反向電流脈沖給相位遲延電路326供電，該電路326改變來自發(fā)電機(jī)線圈318的電信號，然后將信號通過導(dǎo)線154傳給移位器控制線圈328。傳給移位器控制線圈328的這種信號產(chǎn)生作用在移位器磁鐵286上的向下的力，這種力又引起移位器磁鐵286和與它相固定的移位器46向著磁鐵284向下移動。移位器磁鐵286與磁鐵288之間的相斥的磁場用來將移位器46上行程時(shí)貯存的功能傳遞給下行程。移位器磁鐵286與磁鐵284之間相斥的磁場則用來為下一個(gè)向上行程貯存來自移位器46下行程的動能。移位器磁鐵286與磁鐵284之間的相斥也用來限制移位器46的移動。
在一個(gè)替換實(shí)施例中，相位遲延電路326可用一個(gè)控制器來代替，該控制器可以檢測出來自發(fā)電機(jī)線圈318的電壓何時(shí)達(dá)到零(此時(shí)是活塞50行程的終點(diǎn))。此時(shí)，控制器可中止送給移位器控制線圈328的信號，并開始一種會使移位器46向著磁鐵270向下移動的反向的(負(fù)的)脈沖。另外，控制器也可中止信號，允許移位器46在偏壓件(例如彈簧或移位器周圍的磁場)的作用下向下移動。
如果移位器46直接由活塞50帶動(例如在沒有任何相位角變化的情況)，來自發(fā)電機(jī)線圈318的電能可通過導(dǎo)線180對移位器控制線圈328供電。
移位器46向下移動迫使工作流體從熱機(jī)的冷端160流過開口158、回?zé)崞?2、熱交換器312和310，然后進(jìn)入靠近加熱杯44之底部138的熱機(jī)的熱端140。當(dāng)工作流體流過回?zé)崞?2時(shí)，貯存在回?zé)崞?2內(nèi)的大部分熱量便傳導(dǎo)給工作流體。然后，熱機(jī)的循環(huán)作業(yè)重復(fù)進(jìn)行。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，移位器和/或活塞的循環(huán)形式是可調(diào)節(jié)的。上述的循環(huán)形式是說明移位器/活塞在第一與第二位置之間移動的速度和移位器/活塞分別在第一和第二位置上的駐留時(shí)間。循環(huán)形式也包括活塞與移位器之間的相位角。本發(fā)明裝置最好具有一個(gè)按照對負(fù)載輸出動力的系統(tǒng)的動力要求而工作的反饋系統(tǒng)，以調(diào)制由熱源對工作流體供給熱量的多少。反饋系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例具有一個(gè)與活塞和移位器之一(最好是移位器)傳動連接的可調(diào)信號發(fā)生器，以控制移位器和活塞之一的移動，該可調(diào)信號發(fā)生器可以手動控制，但最好包含活塞和信號調(diào)制器，這樣，活塞產(chǎn)生一種送給信號調(diào)制器的信號，經(jīng)信號調(diào)制器調(diào)制后送到可調(diào)驅(qū)動器。圖10、19和20示出上述結(jié)構(gòu)的實(shí)例。
上述的活塞和例如相位遲延電路326、可變感應(yīng)器370或主控制器372具有一個(gè)與可調(diào)驅(qū)動器傳動連接的可調(diào)信號發(fā)生器，上述的可調(diào)驅(qū)動器可以是線圈328、驅(qū)動器48，并且還可包括熱機(jī)現(xiàn)有技術(shù)中公知的用于移動移位器和活塞(最好是移位器)中的一個(gè)的任何其他驅(qū)動器。自動起動活塞50最好通過例如彈簧184(見圖2b)或通過圖2c和4所示的磁性襯套(例如186、190)偏壓在圖2b、2c和4所示的α位置上。具體地說，如圖4所示，磁鐵186固定在傳動桿174的遠(yuǎn)離活塞50的端部188，傳動桿174的遠(yuǎn)端188穿過由壓配合安裝在外壁12上的封閉件195的中央孔。第二磁鐵190固定在封閉件194的內(nèi)表面192上。為了防上磁鐵彼此接觸，可將彈性件196固定在磁鐵190的遠(yuǎn)離內(nèi)表面192的端部上。磁鐵186的端部198的極性與磁鐵190的端部200的極性相反。因此，磁鐵190和186將活塞50排斥到圖4所示的α位置?；钊?0由于其頂面162受工作流體的作用而在α位置與ω位置(見圖2d)之間移動。
通過將移位器46和活塞50偏壓在α位置，熱機(jī)可自起動。具體地說，當(dāng)熱量傳到燃燒室92(例如加熱杯44內(nèi)開始燃燒)時(shí)，加熱室140內(nèi)的工作流體便開始膨脹。工作流體的膨脹將使一些工作流體流出加熱室140而進(jìn)入冷卻室160，工作流體進(jìn)入冷卻室160將使活塞50向下移動。只要活塞50向下移動足夠的量和/或在足夠的速度向下移動，就會產(chǎn)生通過導(dǎo)線180傳給驅(qū)動器48的電流。這種電信號會使驅(qū)動器48將移位器46移向ω位置，從而開始移位器46的第一行程，并將更多的加熱過的工作流體從加熱室140排入冷卻室160內(nèi)，這就進(jìn)一步使活塞50向下移動而產(chǎn)生更多的電流。
工作流體要封閉在熱機(jī)內(nèi)。為此，將內(nèi)壁30的相對兩端密封，并將流體通道40也密封。最好由加熱杯44封閉內(nèi)壁30的鄰近加熱室140的端部，最好由活塞50通過例如與內(nèi)壁30的內(nèi)表面38形成密封而封閉內(nèi)壁30的鄰近冷卻室160的端部，這樣便使線性發(fā)電機(jī)與工作流體隔開。
顯然，線性發(fā)電機(jī)不需要?dú)饷苊芊?。例如，空氣可以通過封閉件195的中心開口，并通過線圈56。以防止在磁鐵52移動時(shí)在線性發(fā)電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生大的壓力。
封閉件194和195有助于增強(qiáng)閃光燈10的結(jié)構(gòu)并保護(hù)線圈56不受外物入侵而損壞線性發(fā)電機(jī)。封閉件194和195可采用現(xiàn)有技術(shù)中公知的任何方法固定在內(nèi)、外壁之一的底部。例如，參看圖2a，封閉件195整體地做成為內(nèi)壁30的一部分，而封閉件194則可例如焊接在外壁12的遠(yuǎn)離加熱杯44的端部。在圖4所示的實(shí)施例中，封閉件194具有可通過螺紋擰緊在外壁12的外表面32上的環(huán)形凸緣202。但是，若內(nèi)壁或外壁是用高速壓模沖壓而成的，那么封閉件也可整體地做成為內(nèi)/外壁的一部分。
參看圖8，從第一組線圈56引出的導(dǎo)線180與驅(qū)動器48的導(dǎo)線154電連接。導(dǎo)線180穿過控制器206(最好是相位遲延電路326)，導(dǎo)線180和154以及控制器206(可以是相位遲延電路326)可安置在內(nèi)、外壁30和12之間(也就是間隙166和流體通道40內(nèi))。熱機(jī)械控制圖9～11示出采用熱機(jī)械控制的熱交換器的優(yōu)選實(shí)施例的剖視圖。
為了起動熱機(jī)，首先按壓起動開關(guān)按鈕18。該起動開關(guān)18通過連接件291(最好是機(jī)械連接件)與燃料開關(guān)桿290相連接。燃料開關(guān)桿290作動后便立即打開燃料流量控制閥292和可變流量的燃料控制閥294。上述的燃料開關(guān)桿290最好是一種可由連接件291帶動在兩個(gè)位置之間移動并與上述的燃料流量控制閥292和可變流量的燃料控制閥294機(jī)械連接的機(jī)械開關(guān)。當(dāng)燃料開關(guān)桿290松開時(shí)可變流量的燃料控制閥294關(guān)閉，而燃料流量控制閥292仍然打開，這就保證了起動燃料儲器296總是充滿的，燃料開始從起動燃料儲器296流出。在起動燃料儲器296內(nèi)的燃料可足夠熱機(jī)短期(例如1～2分鐘)工作。在燃燒器298點(diǎn)火失敗的情況下，可將偶爾漏泄到環(huán)境中的燃料量限制在只有起動燃料儲器296容積那么多的不會造成危害的小量值。因此，起動燃料儲器296及其相關(guān)機(jī)構(gòu)可起到防止大量燃料溢出或者說漏泄的安全裝置的作用。
當(dāng)按下起動開關(guān)18時(shí)，壓電晶體高壓電源300便產(chǎn)生沿感應(yīng)器302流到會產(chǎn)生火花的電極304的高壓電流，上述的火花點(diǎn)燃燃燒器298內(nèi)的燃料并形成火焰。上述燃料開關(guān)桿290和起動開關(guān)18也可以不一定連接在一起，而是由操作者依序地操作。
上述的火焰立刻開始加熱加熱杯44以及加熱燃料流量控制閥件308，該控制閥件308在受熱時(shí)開始打開可變流量的燃料控制閥294。上述的燃料流量控制閥件308可以是任何可在加熱時(shí)自身改變外形以調(diào)節(jié)可變流量的燃料控制閥294的位置的構(gòu)件。這類構(gòu)件的實(shí)例有加熱時(shí)會發(fā)生變形的構(gòu)件(例如雙金屬片)、隨溫度變化而顯著收縮或伸長的構(gòu)件(例如硬絲)、或隨溫度變化而顯著改變其彈性常數(shù)從而根據(jù)溫度來施加可變的力的構(gòu)件(例如同態(tài)調(diào)節(jié)器型構(gòu)件)。
燃料流量控制閥件308的結(jié)構(gòu)做成可在燃燒室92內(nèi)的溫度達(dá)到最佳的工作溫度時(shí)使可變流量的燃料控制閥294完全打開。使熱機(jī)產(chǎn)生全功率。如果不要求全功率，加熱杯將會開始過熱，因?yàn)榭勺兊臒崃W(xué)能量不轉(zhuǎn)換成機(jī)械能或電能。上述的過熱將使可變流量的燃料控制閥294在偏離其中心最大流量點(diǎn)處開始關(guān)閉，從而減少燃料流量，并使溫度降低到最佳范圍。
于是，建立起一種自調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，由可變流量的燃料控制閥294供給的燃料量可通過燃燒室92的溫度來控制，而且可由雙金屬的燃料控制閥件308控制上述的溫度，使其總是保持在最佳工作范圍之內(nèi)。因此，例如，使反饋系統(tǒng)與可變流量的燃料控制閥294傳動連接，并設(shè)有一個(gè)與燃燒室92保持熱聯(lián)系的熱傳感器(流量控制閥件308)，從而使燃燒室92的溫度隨負(fù)載從線性發(fā)電機(jī)得到的電力反向地改變，熱傳感器檢測燃燒室92的溫度，反饋系統(tǒng)調(diào)節(jié)供給燃燒室92的燃料流量，以便使燃燒室的溫度保持在預(yù)定的范圍內(nèi)。熱電機(jī)械控制圖19示出本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的剖視圖。
為了起動熱機(jī)，最好像圖9～11的實(shí)施例那樣合上起動開關(guān)18，以開始點(diǎn)火并加熱加熱杯44。當(dāng)動力活塞50開始移動且發(fā)電機(jī)線圈318、320、322和324開始發(fā)電時(shí)，電流便流過通過導(dǎo)線340與下電阻器342電連接的導(dǎo)線334、336和338，電流從下電阻器342通過導(dǎo)線346流到內(nèi)負(fù)荷電阻器344，并通過導(dǎo)線350流到外負(fù)載348。
來自發(fā)電機(jī)線圈320、322和324的電流也流過導(dǎo)線352、354和356，并流過導(dǎo)線358。流過下電阻器360和導(dǎo)線362、364到達(dá)內(nèi)負(fù)荷電阻器344和外負(fù)載348。內(nèi)負(fù)荷電阻器344確?？偸怯猩倭康碾娏鲝陌l(fā)電機(jī)流出。這就保證了總有少量的電流流過向通過控制桿366打開可變流量的燃料控制閥294的燃料流量控制閥件308供熱的下電阻器360。通過內(nèi)負(fù)荷電阻器的電流使下電阻器360稍稍發(fā)熱，這就引起燃料控制閥件308外形改變(例如彎曲或收縮式變形)，從而使可變流量的燃料控制閥294打開到足以保持等待工作所需的燃料流量。
當(dāng)通過外負(fù)載348的電流增大時(shí)，由下電阻器360產(chǎn)生的熱量也增多，這就使燃料流量控制閥件308進(jìn)一步變形(例如彎曲更嚴(yán)重)，從而進(jìn)一步打開可變流量的燃料控制閥294，以便供給足夠的燃料來提供產(chǎn)生流過負(fù)載的電力所需的熱能。這就形成了燃料流量與負(fù)載成比例的燃料控制系統(tǒng)。
點(diǎn)火時(shí)，火焰立即開始加熱加熱杯44。當(dāng)加熱杯44的溫度達(dá)到足夠引起熱機(jī)循環(huán)作業(yè)時(shí)，由發(fā)電機(jī)線圈318、320、322和324產(chǎn)生的電流便開始流動。當(dāng)電流開始流過下電阻器360、并通過導(dǎo)線346流過內(nèi)負(fù)荷電阻器344時(shí)，下電阻器360開始發(fā)熱，并將熱量供給開始通過控制桿366打開可變流量的燃料控制閥294的燃料流量控制閥件308。當(dāng)下電阻器360的溫度到達(dá)其最佳工作溫度時(shí)，可變流量的燃料控制閥294便完全打開而產(chǎn)生全功率，若不需要全功率，可使下電阻器360變冷一些，從而使可變流量的燃料控制閥294開始關(guān)閉，以減小燃料流量。反之，如果負(fù)載348吸收更多的電力，可變流量的燃料控制閥294將由于下電阻器360供給依次打開它的燃料流量控制閥件308更多的熱量而再次打開。這樣就建立了自調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，可通過下電阻器360的與負(fù)載348所需電力成比例的溫度控制由可變流量的燃料控制閥294供給的燃料量。另外，如果上述系統(tǒng)沒有內(nèi)負(fù)荷電阻器344，而且外負(fù)載348不需要電時(shí)，那么與下電阻器360相關(guān)的機(jī)構(gòu)將使可變流量的燃料控制閥294切斷燃料供應(yīng)，并使熱機(jī)在燃料儲器296的燃料耗盡時(shí)立即停止工作。
內(nèi)負(fù)荷電阻器344確?？偸怯猩倭康碾娏鲝陌l(fā)電機(jī)流出。這就可保證總是有少量的電流流過對操縱可變感應(yīng)器370的可熱變形件368供熱的下電阻器360。上述的可熱變形件368可以是任何在加熱時(shí)可自行變形的零件(例如，雙金屬片，硬絲或同態(tài)調(diào)節(jié)器型的構(gòu)件)。流過內(nèi)負(fù)荷電阻器344的電流使下電阻器360稍稍發(fā)熱，這就引起可熱變形件368彎曲而使可變感應(yīng)器370(信號調(diào)制器)工作，以便保持移位器46與活塞50之間的最佳相位角。當(dāng)流過外負(fù)載348的電流增大時(shí)，下電阻器360的發(fā)熱量也增加，這就引起可熱變形件368進(jìn)一步變形，從而進(jìn)一步改變可變感應(yīng)器370的狀態(tài)，并再次改變移位器46與活塞50之間的相位角關(guān)系。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，一種具有給定的移位器和動力活塞間的相位角關(guān)系的熱機(jī)，其能量效率曲線隨功率的大小或燃燒器/環(huán)境溫度的變化而變化。同樣地，業(yè)已發(fā)現(xiàn)，通過改變移位器與動力活塞之間的相位角關(guān)系，可以對任何大小的功率和/或燃燒器/環(huán)境溫度建立高效的工作點(diǎn)，于是便發(fā)展出一種簡單的移位器/動力活塞的相位控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可在不同的負(fù)載條件下改變相位角而保持系統(tǒng)的高效率。
在一個(gè)替換實(shí)施例中，采用固體電子學(xué)方法來控制用于激勵電阻器360的晶體管和可變流量的燃料控制閥294的燃料流量控制閥件308以及可變感應(yīng)器370。
因此，例如，可將反饋系統(tǒng)與可變流量的燃料控制閥294傳動連接，該反饋系統(tǒng)包含一個(gè)含有電阻器360和熱傳感器(燃料流量控制件308)的電路，上述電阻器360與一個(gè)電流與輸出端(外負(fù)載348)所需電力成比例的電路電連接，而上述的熱傳感器則與電阻器360保持熱聯(lián)系；因此，熱傳感器可間接地檢測出加到輸出端的負(fù)載所需的電力，反饋系統(tǒng)調(diào)節(jié)供入燃燒室92內(nèi)的燃料的流量，以便使燃燒室92的溫度保持在預(yù)定的東圍內(nèi)。電調(diào)劑控制圖20示出本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的剖視圖。
當(dāng)按壓下起動開關(guān)18時(shí)，便通過導(dǎo)線束376將信號從主控制器372(信號調(diào)制器)傳送到燃料流量控制器374。傳送到燃料流量控制器374的信號使燃料流量控制器374通過導(dǎo)線對384給一種閥(例如彈簧加載的通常是關(guān)閉的電磁燃料閥382)供電，使之打開。上述的燃料閥382的開口讓燃料從小的起動燃料儲器296沿通道110流至燃燒器298。
主控制器372也通過導(dǎo)線對380對高壓電源378供電，以產(chǎn)生高電壓，該高壓再沿導(dǎo)線302傳到會產(chǎn)生火花的高壓電極304，高壓電極304產(chǎn)生的火花將燃燒器298內(nèi)蒸發(fā)的燃料點(diǎn)燃，所形成的火焰立即開始加熱加熱杯44的底部。
來自火焰的熱廢氣和輻射熱加熱由導(dǎo)線對388與燃料流量控制器374相連接的溫度檢測器386(例如熱電偶)。當(dāng)燃料流量控制器374感受到已到達(dá)高溫時(shí)，便通過導(dǎo)線對392向另一個(gè)閥(例如彈簧加載的通常是關(guān)閉的電磁燃料閥390)供電。燃料流量控制器374還通過導(dǎo)線束376向主控制器372送出信號，這又使主控制器372切斷高壓電源，并使電極304停止發(fā)出火花。溫度檢測器386持續(xù)不斷地測量加熱杯44內(nèi)的溫度，并由燃料流量控制器374通過導(dǎo)線對388的連接而實(shí)施監(jiān)控。如果在任一部位的溫度降低到預(yù)定溫度值例如400°F以下，燃料流量控制器374便通過導(dǎo)線束376向主控制器372送出信號。若主控制器372確認(rèn)燃料流量正在供給而溫度已下降到預(yù)定值例如400°F以下，主控制器372會再向高壓電源378供電，此高壓電流沿導(dǎo)線302流到電極304，再發(fā)出火花，以便再次點(diǎn)燃燃燒器298內(nèi)的燃料，再形成火焰?；鹧娴臒崃繉⒃俅渭訜嵊扇剂狭髁靠刂破?74通過導(dǎo)線對388監(jiān)控的溫度檢測器386。
一旦達(dá)到預(yù)定溫度值例如400°F，燃料流量控制器374將立即通過導(dǎo)線束376向主控制器372送出信號，這又使主控制器372斷開高壓電源并使電極304停止發(fā)出火花。如果溫度在預(yù)定時(shí)間內(nèi)不能再提高到預(yù)定值，燃料流量控制器374最好分別通過切斷導(dǎo)線384和392的電流而停止彈簧加載的通常是關(guān)閉的電磁閥382和390。這樣，在本發(fā)明結(jié)構(gòu)中便有了一種用于保證燃燒器一直燃著的安全裝置。
來自一個(gè)或多個(gè)線圈例如發(fā)電機(jī)線圈318的電能通過導(dǎo)線對180給可再充電的電池394充電。電池394又給與它相連接的主控制器372供電。主控制器372控制出從發(fā)電機(jī)線圈318對電池的輸入功率后，便通過導(dǎo)線154對移位器線圈328發(fā)出信號，送到移位器控制線圈328的這一正極信號引起對磁鐵286產(chǎn)生向上的力，這種力又使磁鐵286和與它固定在一起的移位器46向著磁鐵288向上移動。
除了基本循環(huán)以外，新的熱機(jī)還可裝入調(diào)劑燃料燃燒和獲得最佳能量效率的裝置。多個(gè)(例如4個(gè))電磁燃料閥390、294、396和398分別通過導(dǎo)線對392、402、404和406與燃料流量控制閥374相連接。主控制器372通過由導(dǎo)線對418與它相連接的霍爾效應(yīng)電流檢測器416檢測經(jīng)導(dǎo)線對410、412和414流向負(fù)載408的電流。來自各發(fā)電機(jī)線圈的電流通過導(dǎo)線420和422送到負(fù)載408(例如一個(gè)輸出端或一種電力裝置)。當(dāng)主控制器372測出流到負(fù)載408的電流為例如熱機(jī)和發(fā)電機(jī)的最大輸出功率的0～25％時(shí)，便通過沿連接主控制器372和燃料流量控制器374的導(dǎo)線束376中8條導(dǎo)線中的兩條導(dǎo)線送出信號以保證僅給電磁燃料閥390送電，而燃料流量控制器374又僅給彈簧加載的通常是關(guān)閉的電磁燃料閥382和390供電。
當(dāng)主控制器372測出流到負(fù)載408的電流為例如熱機(jī)和發(fā)電機(jī)的最大輸出功率的26％～50％時(shí)，便會沿導(dǎo)線束276中的兩條導(dǎo)線向燃料流量控制器374送出信號。這個(gè)信號使燃料流量控制器374通過導(dǎo)線對402給另一個(gè)彈簧加載的通常是關(guān)閉的電磁燃料閥396供電，使該閥396打開以增大流到燃燒器298燃料流量。
當(dāng)主控制器372測出流到負(fù)載408的電流為例如熱機(jī)和發(fā)電機(jī)的最大輸出功率的51％～75％時(shí)，它便沿導(dǎo)線束376中的兩條導(dǎo)線向燃料流量控制器374發(fā)出信號，這個(gè)信號使燃料流量控制器374通過導(dǎo)線對404向再一個(gè)彈簧加載的通常是關(guān)閉的電磁燃料閥398送電，使該閥398打開，進(jìn)一步增大流到燃燒器298的燃料流量。
為主控制器372測出流到負(fù)載408的電流為例如大于熱機(jī)和發(fā)電機(jī)的最大輸出功率的75％時(shí)，它便沿導(dǎo)線束376中的兩條導(dǎo)線向燃料流量控制器374發(fā)出信號，該信號使燃料流量控制器374通過導(dǎo)線對406給又一個(gè)彈簧加載的通常是關(guān)閉的電磁燃料閥400送電，使該閥400打開，再進(jìn)一步增大流到燃燒器298的燃料流量。反之，若測出的電流減小到低于燃燒器工作所需的范圍，上述系統(tǒng)便會關(guān)閉多余的彈簧加載的通常是關(guān)閉的電磁燃料閥，直到打開的閥的數(shù)目與負(fù)載相匹配為止。
在正常的工作狀態(tài)下，輸出電壓控制器424通過導(dǎo)線426與主控制器372相連接，該電壓控制器424與來自發(fā)電機(jī)線圈320、322和324的導(dǎo)線對410、412和414并聯(lián)連接，發(fā)電機(jī)的輸出頻率與移位器的頻率相同。如果電流檢測器416測出發(fā)生過載的情況，電壓控制器最好斷開與負(fù)載408的連接，以保護(hù)發(fā)電機(jī)，在發(fā)電機(jī)的輸出功率被矯正時(shí)，移位器的工作頻率也改變，以便使系統(tǒng)具有最高的效率。
因此，例如，反饋系統(tǒng)具有與可變流量的燃料閥294工作連接的主控制器372和與輸出端(負(fù)載408)相連接的電流檢測器416，這樣，電流檢測器416檢測流過輸出端的電流，而主控制器372則根據(jù)流過負(fù)載的電流量調(diào)節(jié)供入燃燒器的燃料流量。回?zé)崞靼凑毡景l(fā)明的又一方面，提供一種回?zé)崞鞯男滦徒Y(jié)構(gòu)。如圖6a所示，回?zé)崞?2最好也是一種薄壁結(jié)構(gòu)。具體地說，回?zé)崞?2可用銅板(可涂上諸如一氧化硅和/或二氧化硅之類的包覆層)、鋁板(涂上諸如一氧化硅和/或二氧化硅之類的包覆層)、不銹鋼或鎳基超合金板制造，其厚度約為0.0005～0.005英寸，更好是約為0.001～0.002英寸。
如圖6a所示，回?zé)崞?2具有一個(gè)(最好是多個(gè))通過多個(gè)縱長件210連接在一起的分段208?？v長件210在開口212的相對兩側(cè)隔開，上述開口212形成分段208之間的熱中斷區(qū)，以便使從熱端214傳導(dǎo)至冷端216的熱量最少。因此，上述縱長件210最好是沿圓周方向盡可能地薄，以便使分段208之間的熱傳導(dǎo)最少，但仍保持回?zé)崞?2應(yīng)具有的足夠的結(jié)構(gòu)完整性，使回?zé)崞?2可作為一個(gè)整體件來搬運(yùn)。在圖1的實(shí)施例中，回?zé)崞?2具有多個(gè)獨(dú)立的分段208。
回?zé)崞?2可用軋制成形的金屬板制成。然后最好(例如通過沖壓)制出百葉窗(導(dǎo)向件)218和開口212。因此，可將材料制成圓管，然后點(diǎn)焊在一起而成回?zé)崞?2。還可以像圖17、18a和18b所示的那樣做出副百葉窗(次級導(dǎo)向件)。另外，如圖6e和6f所示，回?zé)崞?2可以用金屬板重復(fù)折迭形成多個(gè)向外伸出部分213。所述的向外伸出部分213最好是一個(gè)緊接一個(gè)的，以便使它們大致沿徑向向外伸出。向外伸出部分213之間的間隙使材料從折迭位置(點(diǎn)213a)改變?yōu)樵俅握鄣恢?點(diǎn)213b)，并形成一個(gè)平均直徑為“d”(見圖6f)的大致為V形開口。在該大致為V形的開口內(nèi)相鄰的向外伸出部分213之間形成一條沿回?zé)崞?2縱向延伸的流道215。如圖6f所示，這種回?zé)崞?2被折迭成一種可很好地安置在緊貼外壁12的內(nèi)表面并具有一個(gè)供移位置在其內(nèi)部移動的中央孔217的環(huán)形帶。如前所述，內(nèi)壁30可做成具有供移位器46在其內(nèi)部移動的通道，所以回?zé)崞?2安置在內(nèi)壁30與外壁12之間。
如圖2a示例說明的那樣，回?zé)崞?2安裝在外壁12與內(nèi)壁30之間的流體通道40內(nèi)，而回?zé)崞髯詈醚由爝^流體通道40的大部分。如圖2a所示，當(dāng)移位器46處于遠(yuǎn)離驅(qū)動器48的位置時(shí)，回?zé)崞?2的上端大致位于移位器46的頂部136，另外，回?zé)崞?2的下端最好在內(nèi)套30的開口158附近。顯然，回?zé)崞?2的結(jié)構(gòu)可在熱機(jī)的其他部位用作熱交換器，只要該部位具有足夠的強(qiáng)度來支承回?zé)崞鞯牟考纯伞?br> 為了改善工作流體與回?zé)崞?2之間的熱傳導(dǎo)，回?zé)崞?2上可做出多個(gè)百葉窗218。該百葉窗218連續(xù)地沿回?zé)崞鞯拈L度方向延伸，或者如圖6a和6e所示，將百葉窗218做成多組219。圖6d較詳細(xì)地示出典型的百葉窗218的細(xì)節(jié)?；?zé)崞?2具有主體部分248。百葉窗218可采用例如沖壓法或現(xiàn)有技術(shù)中公知的其他方法做出來。如圖6d所示，每個(gè)百葉窗218具有一個(gè)從主體部分248伸出的斜角板252，和兩個(gè)位于斜角板252的前部256與主體部分248之間的相對凸緣250。如圖6d所示，一些百葉窗具有沿第一方向(例如圖6d所示的向上方向)伸出的斜角板，而另一些百葉窗則沿相反方向(例如圖6d所示的向下)伸出。示于圖12d、17、18a和18b的結(jié)構(gòu)均可用于回?zé)崞魃系陌偃~窗218。
在圖6b和6c示出一個(gè)采用一圈構(gòu)成圖6a的回?zé)崞?2所用部件的熱交換器。回?zé)崞?2最好采用例如點(diǎn)焊法固定到外壁12和內(nèi)壁30之一的適當(dāng)位置上。參看圖6c，箭頭表示流過百葉窗218的流體。百葉窗218導(dǎo)引流體首先從主體部分248的一側(cè)流到相對的一側(cè)，然后，一部分流體從上述的相對側(cè)返回到主體部分248的起始側(cè)。流體連續(xù)流過主體部分248(從一側(cè)到另一側(cè))改善了工作流體與回?zé)崞?2之間的熱傳導(dǎo)。具體地說，當(dāng)工作流體從加熱室140流過回?zé)崞?2到達(dá)冷卻室160時(shí)，回?zé)崞?2積集熱量，該熱量在工作流體從冷卻室160流到加熱室140時(shí)又傳回給工作流體。
顯然，上述的百葉窗可設(shè)置在整個(gè)回?zé)崞?2或其一部分位置上。而且，回?zé)崞鞑考姆侄?08可用作通道64內(nèi)或通道40上部內(nèi)的熱交換器，只要設(shè)置定位件使內(nèi)壁30和外壁12保持空間穩(wěn)定即可，例如可在內(nèi)壁30的上端設(shè)置一個(gè)或多個(gè)環(huán)圈476(見圖14)。
熱交換器258也可裝入流體通道40的位于加熱區(qū)22(見圖2a)以及冷卻區(qū)26內(nèi)的部位上。該熱交換器有助于將熱交換器67的第一通道86內(nèi)的廢氣的熱量傳給從加熱室140流到冷卻室160的工作流體。
熱交換器258可采用與回?zé)崞?2相同的材料制成。圖6a具體地示出了這種結(jié)構(gòu)。圖6b示出熱交換器258具有多層帶有圖6a所示的百葉窗的部件。用作回?zé)崞?2或熱交換器258的帶百葉窗的主體部分248的層數(shù)可根據(jù)熱交換器258以及回?zé)崞?2所需的熱效率來改變。例如，若流體通道40的徑向厚度約為0.05英寸，那么，就只需要一層的熱交換器258(如圖6a所示)。
示于圖6e和6f的回?zé)崞鞯慕Y(jié)構(gòu)也可用作流體通道40的位于加熱區(qū)22以及冷卻區(qū)26內(nèi)的部位上的熱交換器。這些熱交換器可整體地制成一個(gè)縱長件，或者制成獨(dú)立的縱長分段件。
當(dāng)位于加熱區(qū)22和冷卻區(qū)26的熱交換器和回?zé)崞魇怯刹煌姆侄渭?gòu)成時(shí)，每段的厚度“t”(見圖6f)最好是不同的，以改善結(jié)構(gòu)的熱交換特性。當(dāng)流體與金屬之間的溫度差減小時(shí)，需要有附加的表面積來保持流本與金屬之間的傳熱速率。因此，在具有較低穩(wěn)態(tài)溫度的分段中最好采用逐漸變薄的部件，以便增多單位空間的百葉窗數(shù)目從而增大可用于傳熱的表面積。當(dāng)流體從加熱區(qū)向著冷卻區(qū)流過各分段件而冷卻時(shí)，氣體的體積減小，流動速度也降低。這種速度的降低便降低了傳熱速率。若增多單位空間的百葉窗數(shù)目，便減小空穴的體積(增加了百葉窗的密度)，從而有利地防止流體速度隨其溫度變化而顯著變化的情況，同時(shí)又保持最小的反壓力。因此，最好設(shè)置多個(gè)厚度不同的分段件，以便可改變百葉窗之間的間距，從而可在流體由于在加熱室與冷卻室之間流動而改變溫度的過程中使傳熱速率大致保持恒定。
例如，如果上述的分段件是單獨(dú)制成的，那么安裝在加熱區(qū)和冷卻區(qū)的熱交換的百葉窗218最好互相隔開，使其平均直徑“d”(見圖6f)為1～20倍于金屬板厚度，更好的是為2～10倍于金屬板厚度，最好的約為4～5倍于金屬板厚度，因此，分段件213附近的平均直徑“d”為0.001～0.020英寸，優(yōu)選為0.002～0.012英寸，更好的是為0.06英寸。另外，回?zé)崞鞯陌偃~窗218最好互相隔開，使其平均直徑“d”為1～10倍于金屬板厚度，更好的是為2～5倍于金屬板厚度，最好的是約為3倍于金屬板厚度。因此，分段件213附近的平均直徑為0.005～0.006英寸，優(yōu)選為0.001～0.004英寸，更好的是0.002英寸?；亓髌鞅旧硪部捎啥鄠€(gè)獨(dú)立的分段件串聯(lián)構(gòu)成。在此情況下，例如，回流器可由3個(gè)分段構(gòu)成，這3個(gè)分段是厚度“t”為例如0.004英寸的熱段、厚度“t”為例如0.003英寸的中間段和厚度“t”為例如0.001英寸的冷段。
當(dāng)加熱區(qū)22和冷卻區(qū)26內(nèi)的熱交換器和回?zé)崞髡w地做成時(shí)，該系統(tǒng)最好由厚度“t”適合于所有分段(例如“t”約為0.001～0.004英寸，最好約為0.002英寸)的合適的金屬板制成。百葉窗218最好互相隔開，使其平均直徑“d”為1～10倍于金屬板厚度，更好是2～5倍于金屬板的厚度，最好是約為3～4倍于金屬板厚度。因此，分段件213附近的平均直徑“d”為0.002～0.020英寸，優(yōu)選為0.004～0.010英寸，更好是0.005英寸。散熱片按照本發(fā)明的又一方面，提供一種熱交換器的新型結(jié)構(gòu)。如上所述，在熱交換器的任何氣流通道中可設(shè)置有助于熱機(jī)的結(jié)構(gòu)件與工作流體之間傳熱的機(jī)構(gòu)。例如，在通道64、40、88和102中可設(shè)置這類機(jī)構(gòu)。最好在每個(gè)流體通道內(nèi)設(shè)置至少一個(gè)熱交換件或者說散熱片。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖14示例說明的那樣，散熱片做成可使流體在它沿軸向流過熱交換器時(shí)流過散熱片。在另一個(gè)實(shí)施例中，散熱片做成并且排列成可在流體流過熱交換器時(shí)產(chǎn)生一種被導(dǎo)引的流體流(例如，見圖12、12a、13和16)?？梢栽O(shè)置多個(gè)獨(dú)立的環(huán)形散熱片。另外，也可以設(shè)置多個(gè)獨(dú)立的環(huán)形散熱片。另外，也可以設(shè)置一個(gè)或多個(gè)連續(xù)的螺旋形散熱片(如圖16所示)。在上述的每種情況下，散熱片在熱交換器內(nèi)構(gòu)成多排的在流體流過熱交換器時(shí)會碰到它的散熱片，因此，由散熱片對流體的作用將幾倍于流體流過熱交換器時(shí)的作用。在另一個(gè)實(shí)施例中，散熱片最好具有導(dǎo)向件，這樣，使散熱片的結(jié)構(gòu)和排列可使流體形成流過散熱片的主流，并產(chǎn)生流過主導(dǎo)向件的次級流體流，從而加強(qiáng)流體與熱交換器之間的熱傳導(dǎo)。圖16、17、18a和18b示出上述導(dǎo)向件的實(shí)例。導(dǎo)向件可做成并排列成可產(chǎn)生一種氣旋似的或者說渦流式的空氣流(見圖12e)或產(chǎn)生一種正交流動式的空氣流(見圖12f)。
在熱交換器的優(yōu)選實(shí)施例中，如圖1所示，散熱片安置在兩個(gè)互相隔開而形成氣流通道的同軸圓筒之間。第二氣流通道位于兩個(gè)同軸圓筒中的內(nèi)圓筒的內(nèi)部或位于兩個(gè)同軸圓筒中的外圓筒的外部。散熱片采用熱交換器技術(shù)中公知的任何方法固定在熱交換器的壁上，但是最好是用機(jī)械方法固定到內(nèi)壁和外壁中的一個(gè)或二者上并沿氣流通道全長延伸。但是，在熱交換器的任何特定結(jié)構(gòu)的通道中可采用特定結(jié)構(gòu)的散熱片。例如，熱交換器的橫截面形狀可以是采用構(gòu)成第一流體通道的正方形，并具有在通道中沿縱向隔開的散熱片。多根大致平行的管子(用于通入第二溫度的流體)可沿縱向穿過散熱片，從而構(gòu)成一種具有正方形截面的熱交換器。
參看圖12，環(huán)形散熱片428具有上表面430、內(nèi)側(cè)面432、外側(cè)面434和下表面436。上表面430與下表面436是散熱片428的相對的表面。內(nèi)側(cè)面432和外側(cè)面434是彎曲的，并有一部分壓靠在圓筒壁的沿縱向延伸的表面上(例如，圖12b中的表面438)。這種環(huán)圈可用在位于隔開的圓筒之間的流體通道內(nèi)。例如，在通道64或102可置入這種環(huán)圈(見圖1)。為了在通道102內(nèi)設(shè)置多個(gè)環(huán)形散熱片428，可將外燃燒器屏70安裝在空氣預(yù)熱屏72內(nèi)部，以形成通道102。可將任何所需數(shù)目(最好是多個(gè))的環(huán)形散熱片一次一個(gè)地插入通道102以其內(nèi)側(cè)面432和外側(cè)面434對準(zhǔn)入口104)，然后使環(huán)形散熱片沿上述的屏70和72的內(nèi)壁滑動，直到將它們安置在所需位置為止。環(huán)形散熱片428的尺寸最好做成在將其置入通道102時(shí)其內(nèi)側(cè)面432和外側(cè)面434可彼此相向地移動，內(nèi)側(cè)面432與外側(cè)面434之間的壓力可將環(huán)形散熱片428機(jī)械鎖定在適當(dāng)位置上。施加在散熱片428與上述屏70和72之間的壓力最好是足以保證在屏70和72的正常工作溫度范圍內(nèi)保持屏70和72與環(huán)形散熱片428之間的傳熱速率。這樣，當(dāng)通道102的尺寸在不同的熱狀態(tài)下發(fā)生變化時(shí)，環(huán)形散熱片428與通道102的壁之間將保持充分的接觸，從而可確保保持所需的傳熱速率。
圖12a示出上述環(huán)形散熱片的另一個(gè)實(shí)施例。在該實(shí)施例中，環(huán)形散熱片440具有相對的表面(即上表面446和下表面)和外側(cè)面444和內(nèi)側(cè)面442，其上、下表面基本上是平的(以便大致垂直于通過熱交換器的縱向流道)，其外側(cè)面444像環(huán)形散熱片428一樣是彎曲的以形成一種安裝環(huán)，其內(nèi)側(cè)面442是不彎曲的。圖1示出安裝在通道102內(nèi)的這種環(huán)形散熱片的實(shí)例。散熱片440的外徑要做成當(dāng)它被置入環(huán)形通道102時(shí)施加在外側(cè)面444與外燃燒器屏72的內(nèi)表面之間的壓力會使上述的安裝環(huán)變形并將環(huán)形散熱片440鎖定在適當(dāng)位置上。顯然，也可以僅將內(nèi)側(cè)面做成彎曲的面(或者說安裝環(huán))。例如，參看圖1示出的安裝在通道88內(nèi)的散熱片，其內(nèi)側(cè)面442是彎曲的，以形成一個(gè)類似于圖12a的散熱片440的安裝部位的安裝環(huán)，以便與置于環(huán)形散熱片內(nèi)部的壁(在此情況下是內(nèi)燃燒器屏68的壁)鎖緊連接。散熱片的上表面最好是水平延伸的，以便使其前端圓滑。在本實(shí)施例中，環(huán)形散熱片的內(nèi)徑做成稍小于內(nèi)燃燒屏68，以便在插入其內(nèi)部時(shí)可與內(nèi)燃燒器屏68鎖緊接合。因此，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，設(shè)置多個(gè)有氣流通道穿過其內(nèi)的散熱片，以便與環(huán)形通道的內(nèi)、外壁之一或二者鎖緊接合，從而在熱交換器的整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)保持與相關(guān)的壁相接觸。上述的散熱片的通道可做成開口456那樣(見圖12，12b)，或者在散熱片的葉片472之間形成通道474(見圖13)。
如圖16所示，可設(shè)置一個(gè)或多個(gè)螺旋形散熱片448代替上述的多個(gè)單獨(dú)的環(huán)形散熱片例如散熱片428或440。在一個(gè)實(shí)施例中，圖16所示的螺旋形散熱片448安裝在內(nèi)壁30與外壁12之間的環(huán)形通道內(nèi)。在該實(shí)施例中，螺旋形散熱片448具有可分別與表面36和34鎖緊接合的彎曲的內(nèi)側(cè)面450和外側(cè)面452。顯然，螺旋形散熱片448也可以僅有一個(gè)側(cè)面(內(nèi)側(cè)面或外側(cè)面)是彎曲的，以便僅與一個(gè)壁12或30鎖緊接合。
散熱片在熱交換器中使用時(shí)，其結(jié)構(gòu)最好允許流體流過它，以加強(qiáng)流體與熱交換器之間的熱傳導(dǎo)。在圖12和12a的實(shí)施例中，散熱片428和440做成可繞整個(gè)內(nèi)、外壁之間的環(huán)形間隙延伸。因此，散熱片428具有多個(gè)開口456。為了改善流體與熱交換器(包括散熱片428和內(nèi)、外壁的與散熱片428相接觸的表面)之間的熱傳導(dǎo)，可設(shè)置多個(gè)導(dǎo)向件458。當(dāng)氣流沿圓2a的軸線A和方向沿縱向流動時(shí)，便碰到散熱片428的上表面430或下表面436，并流過開口456、從而在散熱片428與流過交換器的流體之間進(jìn)行熱傳導(dǎo)。
如圖12和12a所示，每個(gè)導(dǎo)向件458皆沿同一方向向上伸出。因此，當(dāng)流體沿縱向(或者說沿軸向)流過熱交換器時(shí)，便由導(dǎo)向件458偏轉(zhuǎn)其方向而旋轉(zhuǎn)，成為氣旋式的流動。因此，例如，參看圖12e的實(shí)施例，多個(gè)散熱片428安裝在外壁12的外表面32上。當(dāng)流體向上流過開口456時(shí)，導(dǎo)向件458將使氣流圍繞外表面32氣旋似地流動。
如圖12c和12d示例說明的那樣，一些導(dǎo)向件458從上表面446向上伸出，另一些導(dǎo)向件則向下伸出。如圖12c所示，導(dǎo)向件458可沿相同方向伸出表面446之外，或者，也可如圖12d所示那樣，導(dǎo)向件458彼此相向地伸出。最好是導(dǎo)向件458如圖12d所示那樣彼此相向地伸出。
導(dǎo)向件458的末端460沿圓周離開它與上表面446相連接的位置。當(dāng)氣流流過開口456時(shí)，它沿導(dǎo)向件456的下表面移動，直到它碰上末端460為止。當(dāng)流體碰到末端460時(shí)，便形成湍流。由于這種湍流，一部分的流體(最好是至少約65％)持續(xù)地向下流過熱交換器，而使其余的流體沿相反方向流過相鄰的開口456，到達(dá)散熱片440的下表面。因此，當(dāng)流體沿軸向流過熱交換器時(shí)，導(dǎo)向件458使一部分流經(jīng)熱交換器的流體至少兩次(最好是3次)流過散熱片440。例如，當(dāng)流體流過熱交換器時(shí)，一部分已經(jīng)從下表面436向上表面436流過散熱片440的流體將沿相反方向從上表面430流到下表面436。這部分流體隨后可再次進(jìn)入流過熱交換器的縱向流體中，并再次從下表面436流到上表面430，并且接著流過熱交換器，而到達(dá)另一個(gè)散熱片440。圖12f具體地示出上述情況。上述這種類型的流動，即利用導(dǎo)向件的結(jié)構(gòu)和排列使一部分已從第一相對側(cè)面向第二相對側(cè)面流過散熱片的流體再從第二相對側(cè)面流到第一相對側(cè)面的流動，稱為“正交流動”。這種流動是有益的，因?yàn)樗挂徊糠至黧w與散熱片440接觸更長的時(shí)間，從而加強(qiáng)了散熱片440與流體之間的熱傳導(dǎo)。
導(dǎo)向件可采用幾種方法制成。如圖12c和12d所示，導(dǎo)向件458是一種從表面446切出或沖壓而成的凸緣。在此情況下，導(dǎo)向件458只有一條邊與散熱片本體相連接。圖17、18a和18b示出另一種結(jié)構(gòu)的導(dǎo)向件。在該實(shí)施例中，導(dǎo)向件462有1個(gè)以上的表面與散熱片相連接。具體地說，如圖17、18a和18b所示，導(dǎo)向件462具有一個(gè)橫向的或者說徑向的邊464，該邊464與上表面454以及相對的也與上表面454相連接的縱向邊466相連接。增大導(dǎo)向件462與散熱片之間的接觸表面可使導(dǎo)向件462與散熱片之間有更多的熱傳導(dǎo)。從而改善導(dǎo)向件462與流過開口456的流體之間的熱傳導(dǎo)，導(dǎo)向件462可采用沖壓法制成，這種導(dǎo)向件462可設(shè)置在本文所述的任何形成的散熱片上。
在一個(gè)替換實(shí)施例中，散熱片可以包含具有徑向葉片的環(huán)形件。具體地說，如圖13所示，散熱片468具有一個(gè)轂470(它可以是彎曲的內(nèi)側(cè)面或者說安裝環(huán)470)和多個(gè)向外伸出(最好是沿徑向向外伸出)的葉片472(或者具有一個(gè)轂和多個(gè)向內(nèi)伸出的葉片)。葉片472最好相對于散熱片468的平面成一角度，以便導(dǎo)引氣流按預(yù)定的模式流過熱交換器。相鄰葉片472之間的間隙是一條流體可流過的通道474。顯然，葉片472的取向可沿同一方向(如同圖12的導(dǎo)向件458的情況那樣)，從而在熱交換器中形成像圖12e所示那樣的旋流。應(yīng)當(dāng)明白，可以是一些葉片472向上導(dǎo)引流體，而另一些葉片則向下導(dǎo)引流體(按與圖12c和12d的導(dǎo)向件458相同的方式)，以產(chǎn)生圖12f所示的正交流動。還應(yīng)明白，如散熱片440一樣，徑向葉片472最好是基本上延伸過整個(gè)同心圓筒之間的環(huán)形間隙(最好是延伸過整個(gè)間隙)以便盡可能多地導(dǎo)引氣流流過通道474。
在某些情況下，可能需要限制在流體與散熱片之間傳遞的熱量的大小。在此情況下，散熱片可只設(shè)置開口而沒有任何導(dǎo)向件。圖14示出這種散熱片的實(shí)例，在本實(shí)施例中，散熱片是一種具有多個(gè)設(shè)置在上表面480上的開口(例如圓形開口)478的環(huán)圈476。且其內(nèi)側(cè)面482和外側(cè)面484也可以象圖14所示那樣是彎曲的。
在又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，導(dǎo)向件本身又具有導(dǎo)向件，以便當(dāng)流體流過熱交換器時(shí)使流體流過導(dǎo)向件。圖16示出這種導(dǎo)向件的實(shí)例。在本實(shí)施例中，導(dǎo)向件458具有至少一個(gè)(最好是多個(gè))設(shè)置在它上面的開口486。例如，參看圖17，導(dǎo)向件462具有多個(gè)設(shè)置在它上面的開口486，當(dāng)流體流過散熱片中的開口456時(shí)，一些流體將流過開口486。最好是如圖18a和18b所示，導(dǎo)向件是一種主導(dǎo)向件并具有多個(gè)設(shè)置在它上面的次級導(dǎo)向件488或者說副百葉窗。顯然，次級導(dǎo)向件可采用散熱片440的制造技術(shù)制成(例如它可以是一種帶凸緣的或者說沖壓的開口)或采用散熱片468的制造技術(shù)制成(例如它可以是穿過葉片的通道)。如同在主導(dǎo)向件的情況那樣，次級導(dǎo)向件最好也與每個(gè)次級開口486相連接。如圖18a所示，全部次級導(dǎo)向件488的取向可以沿同一方向，以便當(dāng)流體沿軸向從下表面490向上表面492流過散熱片時(shí)，流體僅有一次(也就是單方向地)從導(dǎo)向件462的下表面或者說內(nèi)表面492流到導(dǎo)向件462的上表面或者說外表面(內(nèi)表面494與外表面496是相對的表面)。在圖18b的替換實(shí)施例中，一些次級導(dǎo)向件488從上表面496向上伸出，另一些則從下表面494向下伸出。如圖18b所示，各導(dǎo)向件可以交錯(cuò)地向上、向下伸出，或者按其他任意的任何模式伸出(如同圖12c和12d實(shí)施例中的主導(dǎo)向件458的情況那樣)。在此情況下，當(dāng)流體沿軸向從散熱片的下表面490向上表面492流過熱交換器時(shí)，由于次級導(dǎo)向件488造成的湍流而使一部分流體至少兩次流過主導(dǎo)向件462，從而產(chǎn)生類似于圖12f所示的正交流動。顯然，也可以在葉片472上設(shè)置開口(最好是與次級導(dǎo)向件488相連通的開口)。在另一個(gè)實(shí)施例中，葉片472可設(shè)置為次級導(dǎo)向件。
按照本發(fā)明的又一方面，上述的任一種散熱片都可安置在外壁12的外表面上(如圖1所示)，以幫助流體在冷卻室160中冷卻。這些散熱片可構(gòu)成熱機(jī)的外周邊。另外，如圖1所示，還可設(shè)置另一個(gè)外圓套筒522，該圓套筒522可以是空氣預(yù)熱屏72的延伸段，空氣流道524則是預(yù)熱空氣流道102的延伸段，它可用于將冷卻室的熱傳給燃燒的空氣。如圖1所示，熱交換器的散熱片330將外壁12的熱傳給待燃燒的空氣傳熱。也可以安裝一個(gè)風(fēng)扇以產(chǎn)生一股通過空氣流道524的強(qiáng)制對流的氣流，產(chǎn)生這種氣流的該風(fēng)扇可安裝在任何位置。如圖1所示，風(fēng)扇安裝在進(jìn)入空氣流道524的入口附近，它具有一個(gè)馬達(dá)526和一個(gè)由該馬達(dá)帶動的風(fēng)扇葉片528。無論馬達(dá)526還是風(fēng)扇葉片528最好都是環(huán)形的。它們可以安裝在構(gòu)成空氣流道524的一個(gè)壁或兩個(gè)壁上(也就是圖1的實(shí)施例中的安裝在外壁12和/或圓套筒522)上。如果風(fēng)扇地片528是環(huán)形的，那么它可安裝在一個(gè)與環(huán)形馬達(dá)526傳動連接的環(huán)形的風(fēng)扇支座530上。
按照本發(fā)明的又一方面，上述的各種結(jié)構(gòu)的散熱片可安置在圖1所示的加熱杯44的內(nèi)表面60上(如圖1中標(biāo)號532所示)，以幫助從燃燒器92內(nèi)的燃?xì)庀蚣訜岜?4的壁(燃燒室殼體)傳導(dǎo)熱量。
熟悉本技術(shù)的人們都會明白，可以對本發(fā)明公開的熱機(jī)和閃光燈進(jìn)行其他的改進(jìn)，所有這些改進(jìn)全都應(yīng)包括在下述權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。例如，回?zé)崞?2的結(jié)構(gòu)和帶百葉窗的熱交換器的結(jié)構(gòu)可用于任何用途的熱交換裝置中。
現(xiàn)有技術(shù)中公知的任何熱交換器結(jié)構(gòu)都可采用本發(fā)明提出的薄壁結(jié)構(gòu)，以構(gòu)成一種在加熱杯44產(chǎn)生的熱廢氣與熱機(jī)的工作流體之間的熱交換裝置。為了提高熱機(jī)的熱效率，待燃燒的空氣可以例如采用廢氣進(jìn)行預(yù)熱。
權(quán)利要求
1.一種裝置，它具有(a)一個(gè)界定一個(gè)當(dāng)上述裝置工作時(shí)工作流體可在其內(nèi)部循環(huán)流動的密封區(qū)的容器，所述的密封區(qū)具有互相隔開的并由工作流體通道保持流體連通狀態(tài)的第一端部和第二端部，當(dāng)上述裝置工作時(shí)，上述的第一端部的溫度與第二端部是不同的；(b)一個(gè)可移動地安裝在密封區(qū)內(nèi)處在第一端部與第一端部之間并可在第一位置與第二位置之間移動的移位器；(c)一個(gè)可移動地安裝在第二端部可在第一位置與第二位置之間移動的活塞；(d)一個(gè)具有至少一個(gè)界定多個(gè)帶有連帶的百葉窗的開口的部件的熱交換器，上述百葉窗結(jié)構(gòu)和排列可在流體流過熱交換器時(shí)使至少一部分流體流過上述的開口而形成渦流。
2.一種裝置，它具有(a)一個(gè)界定一個(gè)當(dāng)本裝置工作時(shí)工作流體可在其內(nèi)部循環(huán)流動的密封區(qū)的容器，所述的密封區(qū)具有互相隔開的并由工作流體通道保持流體連通狀態(tài)的第一端部和第二端部，當(dāng)本裝置工作時(shí)，上述第一端部的溫度與第二端部是不同的；(b)一個(gè)可移動地安裝在上述密封區(qū)內(nèi)處在第一端部與第二端部之間并可在第一位置與第二位置之間移動的移位器；(c)一個(gè)可移動地安裝在第二端部并可在第一位置之間移動的活塞；(d)一個(gè)具有至少一個(gè)帶有第一和第二相對的表面和多個(gè)帶有連帶的百葉窗的開口的部件的熱交換器，上述的百葉窗的結(jié)構(gòu)和排列可使一部分流過熱交換器的流體從上述的第一相對面通過至少一部分開口流到上述第二相對面，然后從第二相對面通過至少一部分開口流到第一相對面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的裝置，其特征在于，上述的熱交換器包括多個(gè)沿縱向互相隔開的散熱片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2的裝置，其特征在于，上述的熱交換器包括多個(gè)沿縱向互相隔開的散熱片，這些散熱片安裝在上述裝置的壁上，并且至少一部分散熱片具有一個(gè)鄰接上述壁的轂環(huán)和一個(gè)從該轂環(huán)延伸出來的環(huán)形體，在該環(huán)形體部分上設(shè)有多個(gè)開口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2的裝置，其特征在于，上述的熱交換器包括多個(gè)沿縱向互相隔開的散熱片，這些散熱片安裝在上述裝置的壁上，并且有一部分散熱片具有鄰接上述壁的轂環(huán)和多個(gè)從上述轂環(huán)延伸出來的葉片，這些葉片界定可供流體流過的開口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2的裝置，其特征在于，上述的熱交換器包括一種螺旋形散熱片。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2的裝置，其特征在于，上述的熱交換器包括一種螺旋形散熱片，該散熱片安裝在上述裝置的壁上，并具有一個(gè)鄰接上述壁的轂環(huán)和從該轂環(huán)延伸出來的環(huán)形體，在該環(huán)形體上設(shè)有多個(gè)開口。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2的裝置，其特征在于，上述的熱交換器包括一種螺旋形散熱片，該散熱片安裝在上述裝置的壁上，并具有一個(gè)鄰接上述壁的轂環(huán)和多個(gè)從該轂環(huán)延伸出來的葉片，這些葉片界定可供流體流過的開口。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2的裝置，其特征在于，上述的熱交換器包括一種縱長件，上述的開口的取向大致平行于流體流動方向，上述的百葉窗從上述縱長件向外伸出而接觸上述流體。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的裝置，其特征在于，上述的縱長件用金屬制成，并通過沖壓法成形。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或2的裝置，其特征在于，上述的熱交換器包括至少一個(gè)用金屬制造并通過沖壓成形的散熱片。
12.根據(jù)權(quán)利要求1或2的裝置，其特征在于，上述的熱交換器包括至少一個(gè)具有一個(gè)可與固定它的內(nèi)表面鎖緊接合的可變形的安裝環(huán)的散熱片。
13.根據(jù)權(quán)利要求1或2的裝置，其特征在于，上述的熱交換器包括至少一個(gè)通過壓力機(jī)械地安裝在上述裝置的壁上的散熱片。上述的壓力施加在上述的至少一個(gè)散熱片與上述的壁之間，并足以確保在上述的壁的整個(gè)正常工作溫度范圍內(nèi)保持散熱片與上述壁之間的傳熱速率。
14.根據(jù)權(quán)利要求1或2的裝置，其特征在于，至少有一些上述的百葉窗具有至少一個(gè)設(shè)置在它上面的開口，這些百葉窗的結(jié)構(gòu)和排列可在流體通過熱交換器時(shí)使一部分流體至少兩次流過百葉窗。
15.根據(jù)權(quán)利要求1或2的裝置，其特征在于，至少有一些上述的百葉窗具有第一面、第二面和至少一個(gè)開口，該開口的形狀和設(shè)置可在流體流過熱交換器時(shí)使一部分流體從百葉窗的上述第一面單向地流到百葉窗的上述第二面。
16.根據(jù)權(quán)利要求1或2的裝置，其特征在于，至少有一些上述的百葉窗具有至少一個(gè)開口，該至少一個(gè)開口內(nèi)設(shè)置有相關(guān)的副百葉窗，該副百葉窗的結(jié)構(gòu)和排列可在流體流過熱交換器時(shí)使一部分流體至少兩次流過百葉窗。
17.根據(jù)權(quán)利要求1或2的裝置，其特征在于，至少有一些上述的百葉窗具有第一面、第二面和至少一個(gè)開口，該至少一個(gè)開口內(nèi)設(shè)置有連帶的副百葉窗，該副百葉窗的結(jié)構(gòu)和排列可在流體流過熱交換器時(shí)使一部分流體從百葉窗的上述第一面單向地流到百葉窗的上述第二面。
18.根據(jù)權(quán)利要求1或2的裝置，其特征在于，還具有第一和第二沿縱向延伸的壁，該第一和第二壁互相隔開而界定一條流體通道，在該流體通道內(nèi)裝有熱交換器。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的裝置，其特征在于，上述的內(nèi)壁圍成一個(gè)供移位器在其內(nèi)部移動的腔室。
20.根據(jù)權(quán)利要求18的裝置，其特征在于，上述的內(nèi)壁是薄壁件，上述的熱交換器包括至少一個(gè)位于內(nèi)壁與外壁之間并使內(nèi)壁具有空間穩(wěn)定性的散熱片。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的裝置，其特征在于，上述的外壁是薄壁件。
22.根據(jù)權(quán)利要求20的裝置，其特征在于，上述的外壁由金屬薄板制成。
23.根據(jù)權(quán)利要求21的裝置，其特征在于，上述的內(nèi)壁和外壁由金屬薄板制成。
24.根據(jù)權(quán)利要求18的裝置，其特征在于，上述的內(nèi)壁和外壁是薄壁件，上述裝置還具有分別設(shè)置在上述密封區(qū)的第一和第二端部附近的定位件。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的裝置，其特征在于，上述的內(nèi)壁和外壁由一個(gè)從內(nèi)壁伸向外壁的中間件在密封區(qū)的第一端部緊緊連接在一起，因此，上述的中間件包括一種定位件。
26.根據(jù)權(quán)利要求24的裝置，其特征在于，上述內(nèi)壁在內(nèi)腔室的第二端部處具有一個(gè)整體制成的端部以密封內(nèi)壁的第二端部。
27.根據(jù)權(quán)利要求24的裝置，其特征在于，上述的內(nèi)、外管由預(yù)制的圓管制成，每個(gè)圓管各自具有自己的直徑，但在遠(yuǎn)離密封區(qū)的第一端部的位置上內(nèi)、外壁之一的一部分和直徑改變從而使內(nèi)壁和外壁的直徑基本相同，并使內(nèi)壁與外壁鎖緊接合，上述的直徑改變的部分包括一種定位件。
28.根據(jù)權(quán)利要求24的裝置，其特征在于，上述的內(nèi)壁和外壁是分別制成的圓管，至少有一些定位件包括一種從內(nèi)壁內(nèi)外延伸到外壁的環(huán)形件。
29.根據(jù)權(quán)利要求24的裝置，其特征在于，上述的熱交換器包括一個(gè)安置在內(nèi)、外壁之間的回?zé)崞?，該回?zé)崞骺善鸬蕉ㄎ患淖饔谩?br> 30.根據(jù)權(quán)利要求24的裝置，其特征在于，上述內(nèi)壁的厚度為0.001～0.250英寸。
31.根據(jù)權(quán)利要求1或2的裝置，其特征在于，還具有一個(gè)燃燒室，上述的壁包括該燃燒室的至少一部分，并具有位于燃燒室內(nèi)的內(nèi)表面，在該內(nèi)表面上安裝有熱交換器，使燃?xì)饬鬟^熱交換器中的孔道而加強(qiáng)燃?xì)馀c上述壁之間的熱傳導(dǎo)。
32.根據(jù)權(quán)利要求1或2的裝置，其特征在于，還具有一個(gè)燃燒室，上述的壁包括該燃燒室的至少一部分，并具有位于燃燒室外部的外表面，在該外表面上安裝有上述的熱交換器，使工作流體流過熱交換器中的孔道而加強(qiáng)工作流體與上述壁之間的熱傳導(dǎo)。
33.根據(jù)權(quán)利要求1或2的裝置，其特征在于，還具有一個(gè)帶有外表面的外壁，在該外表面的一部分上安裝一個(gè)熱交換器，從而使冷卻流體可流過上述孔道而冷卻熱交換器。
34.根據(jù)權(quán)利要求33的裝置，其特征在于，上述的內(nèi)密封區(qū)的第二端部的溫度比第一端部的低，上述熱交換器安裝在外壁上位于上述密封區(qū)的第二端部的向外位置。
35.根據(jù)權(quán)利要求1或2的裝置，其特征在于，還具有一個(gè)安置在上述密封區(qū)的第一端部的熱源，熱交換器的結(jié)構(gòu)可在工作流體從第一端部流向第二端部時(shí)加熱工作流體。
36.根據(jù)權(quán)利要求1或2的裝置，其特征在于，還具有一個(gè)帶有待燃空氣入口和廢氣出口的燃燒室，熱交換器的結(jié)構(gòu)可使廢氣將熱能傳遞給待燃空氣。
37.根據(jù)權(quán)利要求36的裝置，其特征在于，上述的熱交換器具有多個(gè)面對面構(gòu)成流道的壁，這些壁是薄壁，并且至少有一個(gè)部件作為定位件以使上述的壁具有空間穩(wěn)定性。
38.根據(jù)權(quán)利要求1或2的裝置，其特征在于，上述的壁構(gòu)成密封區(qū)的第一端部，并具有內(nèi)表面，在該內(nèi)表面上安裝熱交換器，從而使工作流體流過熱交換器中的孔道而加強(qiáng)工作流體與壁之間的熱傳導(dǎo)。
39.根據(jù)權(quán)利要求38的裝置，其特征在于，還具有一個(gè)與上述的壁隔開并置于該壁之外面沿縱向延伸而構(gòu)成流體通道的壁，上述的內(nèi)壁構(gòu)成一個(gè)可供移位器在其內(nèi)部移動的腔室，在上述的流體通道內(nèi)安置一個(gè)第二熱交換器。
40.根據(jù)權(quán)利要求1或2的裝置，其特征在于，上述的壁界定密封區(qū)的第二端部并具有一個(gè)內(nèi)表面，在該內(nèi)表面上安裝熱交換器，從而使工作流體流過熱交換器中的孔道而加強(qiáng)工作流體與壁之間的熱傳導(dǎo)。
41.根據(jù)權(quán)利要求40的裝置，其特征在于，還具有一個(gè)與上述的壁隔開并置于上述壁的外部沿縱向延伸而界定一條流體通道的壁，上述的內(nèi)壁界定一個(gè)移位器可在其內(nèi)部移動的腔室，在上述的流體通道內(nèi)安裝上述的第二熱交換器。
42.根據(jù)權(quán)利要求1或2的裝置，其特征在于，還具有一個(gè)燃燒室，其中，熱交換器具有一條向上述燃燒室提供待燃空氣的燃燒空氣流道，在熱交換器內(nèi)設(shè)置有至少一個(gè)作為定位件的部件，上述裝置還具有一個(gè)安裝成與上述燃燒空氣流道保持流體連通狀態(tài)以幫助空氣流過燃燒空氣通道的由馬達(dá)帶動的風(fēng)扇。
43.根據(jù)權(quán)利要求42的裝置，其特征在于，上述的馬達(dá)和風(fēng)扇環(huán)繞上述的裝置。
44.一種熱機(jī)，它具有(a)一個(gè)界定一個(gè)當(dāng)熱機(jī)工作時(shí)工作流體可在其內(nèi)部循環(huán)流通的密封區(qū)的容器，上述密封區(qū)具有由工作流體通道保持流體連通狀態(tài)的第一和第二端部，當(dāng)熱機(jī)工作時(shí)，上述第一端部的溫度與第二端部不同；(b)一個(gè)可移動地安裝在上述密封區(qū)內(nèi)并可在第一位置與第二位置之間移動的移位器；(c)一個(gè)可移動地安裝在上述密封區(qū)內(nèi)并可在第一位置與第二位置之間移動的活塞；和(d)上述熱機(jī)具有一個(gè)帶有表面的外壁和至少一個(gè)通過壓配合安裝在上述外壁上的散熱片。
45.根據(jù)權(quán)利要求44的熱機(jī)，其特征在于，上述的至少一個(gè)散熱片用金屬制造，并通過沖壓法成形。
46.根據(jù)權(quán)利要求44的熱機(jī)，其特征在于，上述的至少一個(gè)散熱片具有一個(gè)用于與上述外壁的外表面鎖緊接合的可變形的安裝環(huán)。
47.根據(jù)權(quán)利要求44的熱機(jī)，其特征在于，上述的外壁是薄壁件，它具有一個(gè)外表面，上述的至少一個(gè)散熱片環(huán)繞上述外壁延伸而使外壁具有空間穩(wěn)定性。
48.在熱機(jī)內(nèi)采用一種傳熱件，將熱能從一個(gè)區(qū)傳遞到另一個(gè)區(qū)，上述傳熱件具有連帶的主百葉窗的第一開口，至少有一個(gè)主百葉窗內(nèi)設(shè)置有至少一個(gè)第二開口，該第二開口具有連帶的副百葉窗。
49.根據(jù)權(quán)利要求48的用途，其特征在于，上述的傳熱件安裝在熱機(jī)的壁上，傳熱件的形狀和設(shè)置可使至少一部分流體環(huán)繞上述的壁流動。
50.根據(jù)權(quán)利要求48的用途，其特征在于，上述的傳熱件用金屬沖壓而成。
51.根據(jù)權(quán)利要求48的用途，其特征在于，上述的傳熱件具有一個(gè)用于與上述的壁鎖緊接合的可變形的安裝環(huán)。
52.根據(jù)權(quán)利要求48的用途，其特征在于，上述的傳熱件通過壓配合安裝到上述的壁上。
53.根據(jù)權(quán)利要求48的用途，其特征在于，上述的副百葉窗的結(jié)構(gòu)和排列可在流體流過上述傳熱件時(shí)，使流體至少兩次流過設(shè)有副百葉窗的主百葉窗。
54.根據(jù)權(quán)利要求48的用途，其特征在于，至少有一些主百葉窗具有第一面和第二面，上述副百葉窗的結(jié)構(gòu)和排列可在流體流過上述傳熱件時(shí)使流體從設(shè)有副百葉窗的主百葉窗的一個(gè)面單向地流到另一個(gè)面。
55.一種裝置，它具有(a)一個(gè)熱機(jī)，該熱機(jī)具有i.一個(gè)構(gòu)成一個(gè)當(dāng)熱機(jī)工作時(shí)工作流體可在其內(nèi)部循環(huán)流通的密封區(qū)的容器，上述密封區(qū)具有一個(gè)加熱室和一個(gè)冷卻室，該加熱和冷卻室由工作流體通道保持流體連通狀態(tài)；ii.一個(gè)與第一端部保持熱聯(lián)系以界定加熱室的可變熱源，該可變熱源向工作流體提供可變值的熱量；iii.一個(gè)可移動地安裝在密封區(qū)內(nèi)并可在第一位置與第二位置之間移動而限定其本身循環(huán)形式的移位器，該移位器以一種頻率移動；iv.一個(gè)可移動地安裝在密封區(qū)內(nèi)并可在第一位置與第二位置之間移動而限定其本身的循環(huán)形式的活塞，該活塞以一種頻率移動，上述移位器和活塞中的一個(gè)具有與其相連接的可調(diào)驅(qū)動器，用于根據(jù)信號使移位器和活塞之一移動，而移位器和活塞中的另一個(gè)則由于受到工作流體的作用而在密封區(qū)內(nèi)移動；(b)一個(gè)與活塞傳動連接并具有用于輸出能量的輸出端的動力輸出系統(tǒng)；和(c)一個(gè)用于調(diào)制送給可調(diào)驅(qū)動器的信號以調(diào)節(jié)移位器和活塞中的至少一個(gè)的頻率和循環(huán)形式中的至少一項(xiàng)的可調(diào)信號發(fā)生器。
56.根據(jù)權(quán)利要求55的裝置，其特征在于，上述的動力輸出系統(tǒng)包括與熱機(jī)傳動連接并具有向負(fù)載供給電能的輸出端的發(fā)電機(jī)，上述的活塞包括上述發(fā)電機(jī)的一部分，上述移位器由上述可調(diào)驅(qū)動器帶動。
57.根據(jù)權(quán)利要求56的裝置，其特征在于，上述的可調(diào)信號發(fā)生器包括一種信號調(diào)制器，因此，活塞的移動將產(chǎn)生送給上述信號調(diào)制器的信號。
58.根據(jù)權(quán)利要求57的裝置，其特征在于，上述的活塞具有至少一個(gè)磁鐵，上述的發(fā)電機(jī)具有至少一個(gè)線圈，活塞安裝在熱機(jī)內(nèi)并可相對于上述的至少一個(gè)線圈移動，上述的至少一個(gè)磁鐵相對于上述的至少一個(gè)線圈的移動產(chǎn)生一種送給上述可調(diào)信號發(fā)生器的信號。
59.根據(jù)權(quán)利要求55的裝置，其特征在于，上述的活塞包括上述發(fā)電機(jī)的一部分，上述的移位器由上述的可調(diào)驅(qū)動器帶動。
60.根據(jù)權(quán)利要求59的裝置，其特征在于，上述的可調(diào)信號發(fā)生器包括一種信號調(diào)制器。因此，活塞的移動產(chǎn)生一種送給上述信號調(diào)制器的信號。
61.根據(jù)權(quán)利要求60的裝置，其特征在于，上述活塞具有至少一個(gè)磁鐵，上述的發(fā)電機(jī)具有至少一個(gè)線圈，上述活塞安裝在熱機(jī)內(nèi)可相對于上述的至少一個(gè)線圈移動，上述的至少一個(gè)磁鐵相對于上述的至少一個(gè)線圈的移動產(chǎn)生一種送給信號調(diào)制器的信號。
62.根據(jù)權(quán)利要求55的裝置，其特征在于，上述的動力輸出部件包括一種與熱機(jī)傳動連接并具有向負(fù)載供電的輸出端的發(fā)電機(jī)，上述活塞以一相位角相對于移位器移動，上述可調(diào)信號發(fā)生器調(diào)制送給上述可調(diào)驅(qū)動器的信號從而也調(diào)節(jié)上述相位角。
63.根據(jù)權(quán)利要求55的裝置，其特征在于，上述熱機(jī)的熱效率隨負(fù)載條件的變化而變化，上述可調(diào)信號發(fā)生器根據(jù)來自動力輸出系統(tǒng)的動力需求量而調(diào)制送給上述可調(diào)驅(qū)動器的信號，以便使熱機(jī)的熱效率保持在預(yù)定范圍內(nèi)。
64.根據(jù)權(quán)利要求55的裝置，其特征在于，上述的可調(diào)信號發(fā)生器具有手動調(diào)節(jié)控制器。
65.根據(jù)權(quán)利要求55、56、57、58、59、60、61、62、63或64的裝置，其特征在于，上述的熱機(jī)的熱效率隨負(fù)載條件變化而變化，上述可調(diào)信號發(fā)生器根據(jù)動力輸出系統(tǒng)的動力需求而調(diào)制送給可調(diào)驅(qū)動器的信號，以便使熱機(jī)的熱效率保持在預(yù)定范圍內(nèi)。
66.根據(jù)權(quán)利要求55、56、57、58、59、60、61、62、63或64的裝置，其特征在于，上述的移位器在上述的可變熱源附近的第一位置與遠(yuǎn)離上述可變熱源的第二位置之間移動，并且在第一和第二位置上分別有一段駐留時(shí)間，上述的循環(huán)形式說明移位器在第一與第二位置之間移動的速度和移位器分別在第一和第二位置上的駐留時(shí)間，上述可調(diào)信號發(fā)生器調(diào)制送給上述可調(diào)驅(qū)動器的信號，以便調(diào)節(jié)移位器的速度、移位器在第一位置的駐留時(shí)間和移位器在第二位置的駐留時(shí)間中的至少一項(xiàng)。
67.根據(jù)權(quán)利要求55、56、57、58、59、60、61、62、63或64的裝置，其特征在于，上述的密封區(qū)具有一個(gè)工作流體冷卻室，上述活塞在位于上述冷卻室的第一位置與位于上述冷卻室之外的第二位置之間移動，并且分別在第一和第二位置有一段駐留時(shí)間，上述的循環(huán)形式說明上述活塞在上述的第一與第二位置之間移動的速度和分別在第一位置和第二位置上的駐留時(shí)間，上述的可調(diào)信號發(fā)生器調(diào)制送給上述可調(diào)驅(qū)動器的信號，以調(diào)節(jié)活塞的移動速度、活塞在第一位置上的駐留時(shí)間和活塞在第二位置上的駐留時(shí)間中的至少一項(xiàng)。
68.根據(jù)權(quán)利要求55的裝置，其特征在于，上述的動力輸出系統(tǒng)包括一種與熱機(jī)傳動連接并具有向負(fù)載供電的輸出端的發(fā)電機(jī)，上述熱機(jī)的熱效率可隨負(fù)載條件變化而變化。上述的可調(diào)信號發(fā)生器根據(jù)輸出端的動力需求而工作以調(diào)制送給上述可調(diào)驅(qū)動器的信號，使熱機(jī)的熱效率保持在預(yù)定范圍內(nèi)。
69.根據(jù)權(quán)利要求55的裝置，其特征在于，上述的動力輸出系統(tǒng)包括一種與熱機(jī)傳動連接并具有向負(fù)載供電的輸出端的發(fā)電機(jī)，上述的活塞包括上述發(fā)電機(jī)的一部分。
70.根據(jù)權(quán)利要求69的裝置，其特征在于，上述的可調(diào)信號發(fā)生器包括一種信號調(diào)制器，因此，上述活塞的移動將產(chǎn)生一種送給上述信號調(diào)制器的信號。
71.根據(jù)權(quán)利要求70的裝置，其特征在于，上述的活塞具有至少一個(gè)磁鐵，上述的發(fā)電機(jī)具有至少一個(gè)線圈，活塞安裝在熱機(jī)內(nèi)并可相對于上述的至少一個(gè)線圈移動，上述的至少一個(gè)磁鐵相對于上述的至少一個(gè)線圈的移動產(chǎn)生一種送給上述信號調(diào)制器的信號。
72.根據(jù)權(quán)利要求55的裝置，其特征在于，上述的動力輸出系統(tǒng)包括一種與熱機(jī)傳動連接并具有向負(fù)載供電的輸出端的發(fā)電機(jī)，上述裝置還具有一個(gè)根據(jù)發(fā)電機(jī)的動力需求而工作以調(diào)制由熱源供給工作流體的熱量的反饋系統(tǒng)。
73.根據(jù)權(quán)利要求72的裝置，其特征在于，上述的反饋系統(tǒng)具有一個(gè)與溫度隨輸出端的動力需求的變化而變化的熱源保持熱聯(lián)系的熱傳感器。
74.根據(jù)權(quán)利要求73的裝置，其特征在于，上述的熱傳感器在加熱時(shí)會改變形狀，并且與上述的可變熱源機(jī)械連接，以便根據(jù)該熱傳感器的變形程度而調(diào)節(jié)由可變熱源供給的熱量。
75.根據(jù)權(quán)利要求74的裝置，其特征在于，上述的熱源是其溫度可用于檢測輸出端的動力需求的熱源。
76.根據(jù)權(quán)利要求75的裝置，其特征在于，上述的反饋系統(tǒng)還具有一個(gè)供輸出端的電流流過的內(nèi)負(fù)荷元件。
77.根據(jù)權(quán)利要求55的裝置，其特征在于，上述的反饋系統(tǒng)包含一種具有與它電連接的電阻器的電路，以便使流過的電流與輸出端的動力需求成比例，上述的熱源就是其溫度被用來檢測輸出端的動力需求的上述電阻器。
78.根據(jù)權(quán)利要求55的裝置，其特征在于，上述的動力輸出系統(tǒng)包括一種與熱機(jī)傳動連接并具有向負(fù)載供電的輸出端的發(fā)電機(jī)，上述的可變熱源具有一個(gè)用于調(diào)節(jié)其溫度的控制器，上述的反饋系統(tǒng)與上述控制器傳動連接，它包含一種含有根據(jù)輸出端的動力需求向上述控制器發(fā)生信號的傳感件的電路。
79.根據(jù)權(quán)利要求78的裝置，其特征在于，上述的傳感件向上述的控制器發(fā)生電信號，使上述可變熱源根據(jù)該電信號調(diào)節(jié)供給工作流體的熱量。
80.根據(jù)權(quán)利要求55的裝置，其特征在于，上述的動力輸出系統(tǒng)包括一種與熱機(jī)傳動連接并具有向負(fù)載供電的輸出端的發(fā)電機(jī)，上述的可變熱源包含一個(gè)燃燒室和一個(gè)與燃燒室相連接的可變流量的燃料閥，該可變流量燃料閥可調(diào)節(jié)至多個(gè)位置，以便對燃燒室供給不同流量的燃料，有一個(gè)反饋系統(tǒng)與上述可變流量燃料閥成傳動連接，它具有與燃燒室保持熱聯(lián)系的熱傳感器，因此，燃燒室的溫度與從線性發(fā)電機(jī)流過負(fù)載的電流反向地變化，上述的熱傳感器檢測燃燒室的溫度，上述反饋系統(tǒng)調(diào)節(jié)供給燃燒室的燃料流量，以便使燃燒室的溫度保持在預(yù)定范圍內(nèi)。
81.根據(jù)權(quán)利要求55的裝置，其特征在于，上述的動力輸出系統(tǒng)包括一種與熱機(jī)傳動連接并具有向負(fù)載供電的輸出端的發(fā)電機(jī)，上述的可變熱源包含一個(gè)燃燒室和一個(gè)與燃燒室相連接的可變流量的燃料閥，該燃料閥可調(diào)至多個(gè)位置，以便對燃燒室供給不同流量的燃料，上述的反饋系統(tǒng)與上述可變流量燃料閥傳動連接，它包含一條含有一個(gè)與它電連接的電阻器以便使流過的電流與輸出端的動力需求成比例的電路，有一個(gè)熱傳感器與上述電阻器保持熱聯(lián)系，因此，上述熱傳感器間接地檢測負(fù)載作用在輸出端的動力需求，上述的反饋系統(tǒng)調(diào)節(jié)供給燃燒室的燃料流量，以使燃燒室的溫度保持在預(yù)定范圍內(nèi)。
82.根據(jù)權(quán)利要求55的裝置，其特征在于，上述的動力輸出系統(tǒng)包括一種與熱機(jī)傳動連接并具有一個(gè)向負(fù)載供電的輸出端的發(fā)電機(jī)，上述的可變熱源包含一個(gè)燃燒室和一個(gè)與燃燒室相連接的可變流量的燃料閥，該燃料閥可調(diào)至多個(gè)位置，以便對燃燒室供給不同流量的燃料，有一個(gè)反饋系統(tǒng)與上述可變流量燃料閥傳動連接，它含有一條具有一個(gè)供輸出端的電流流過的內(nèi)負(fù)荷元件和一個(gè)與它電連接以使流過的電流對應(yīng)于輸出端的動力需求的電阻器的電路，一個(gè)熱傳感器與上述電阻器保持熱聯(lián)系。因此，上述熱傳感器間接地檢測負(fù)載和內(nèi)負(fù)荷元件的動力需求，上述反饋系統(tǒng)件調(diào)節(jié)供給燃燒室的燃料流量，以便使燃燒室的溫度保持在規(guī)定范圍內(nèi)。
83.根據(jù)權(quán)利要求55的裝置，其特征在于，上述的動力輸出系統(tǒng)包括一個(gè)與熱機(jī)傳動連接并且有一個(gè)向負(fù)載供電的輸出端的發(fā)電機(jī)，上述的可變熱源含有一個(gè)燃燒室和一個(gè)與燃燒室連接的可變流量的燃料閥，該燃料閥可調(diào)至多個(gè)位置以便對燃燒室供給不同流量的燃料，上述的反饋部件包含一個(gè)與上述可變流量燃料閥工作連接的控制器，和一個(gè)與輸出端相連接的電流檢測器，因此，上述電流檢測器檢測流過輸出端的電流，而上述控制器根據(jù)流過負(fù)載的電流大小調(diào)節(jié)供給燃燒室的燃料流量。
84.根據(jù)權(quán)利要求84的裝置，其特征在于，上述的可變流量的燃料閥包含多個(gè)分別由控制器獨(dú)立控制的閥。
85.根據(jù)權(quán)利要求55的裝置，其特征在于，上述的動力輸出系統(tǒng)包括一種線性/轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)換器。
86.一種用于提供冷卻的裝置，它具有(a)一個(gè)構(gòu)成一個(gè)當(dāng)熱機(jī)工作時(shí)工作流體可在其內(nèi)部循環(huán)流通的密封室的容器，上述的密封室具有一個(gè)第一室和一個(gè)第二室，該第一和第二室由工作流體通道保持流體連通狀態(tài)；(b)一個(gè)與上述第一室保持熱聯(lián)系的受熱器，該受熱器對工作流體提供熱量；(c)一個(gè)可移動地安裝在密封區(qū)內(nèi)并在第一位置與第二位置之間移動而限定其本身的循環(huán)形式的移位器，上述的循環(huán)形式說明移位器在第一與第二位置之間移動的速度、移位器分別在第一和第二位置上的駐留時(shí)間以及移位器移動的頻率；(d)一個(gè)可移動地安裝在密封區(qū)內(nèi)并可在第一位置與第二位置之間移動而限定其本身的循環(huán)形式的活塞，上述的循環(huán)形式說明活塞在第一與第二位置之間移動的速度、活塞分別在第一和第二位置上的駐留時(shí)間以及活塞移動的頻率；(e)至少一個(gè)與上述第二室保持熱聯(lián)系的散熱件；和(f)至少一個(gè)與移位器和活塞傳動連接的驅(qū)動器，以產(chǎn)生可使工作流體在上述第一室和上述第二室內(nèi)進(jìn)行不同速度的膨脹和壓縮的移位器循環(huán)形式和活塞循環(huán)形式，因此，工作流體的流動首先在第一室從上述受熱器吸熱，然后在第二室向上述散熱件傳熱。
87.根據(jù)權(quán)利要求86的裝置，其特征在于，上述的至少一個(gè)驅(qū)動器工作時(shí)使工作流體在第一室內(nèi)進(jìn)行比其壓縮速度慢的膨脹。然后在第二室內(nèi)進(jìn)行比其膨脹速度慢的壓縮。
88.根據(jù)權(quán)利要求87的裝置，其特征在于，上述的至少一個(gè)驅(qū)動器包括與移位器傳動連接的第一驅(qū)動器和與活塞傳動連接的第二驅(qū)動器。
89.根據(jù)權(quán)利要求88的裝置，其特征在于，還具有一個(gè)與活塞傳動連接的電動馬達(dá)。
90.根據(jù)權(quán)利要求89的裝置，其特征在于，上述的電動馬達(dá)包含一種線性馬達(dá)，上述的活塞包括該線性馬達(dá)的一部分。
91.根據(jù)權(quán)利要求90的裝置，其特征在于，上述活塞的移動產(chǎn)生一種送給第一驅(qū)動器的信號，該信號使第一驅(qū)動器驅(qū)動移位器。
92.根據(jù)權(quán)利要求91的裝置，其特征在于，還具有一個(gè)用于調(diào)制送給第一驅(qū)動器的信號以調(diào)節(jié)移位器的循環(huán)形式的可調(diào)信號發(fā)生器。
93.根據(jù)權(quán)利要求86的裝置，其特征在于，上述的至少一個(gè)驅(qū)動器是可調(diào)的，以便改變移位器循環(huán)形式和活塞循環(huán)形式中的至少一種。
94.根據(jù)權(quán)利要求86的裝置，其特征在于，上述的至少一個(gè)驅(qū)動器是可調(diào)的，以便改變移位器循環(huán)形式和活塞循環(huán)形式。
95.根據(jù)權(quán)利要求86的裝置，其特征在于，上述的移位器循環(huán)形式和活塞循環(huán)形式使工作流體在第一室的駐留時(shí)間比在第二室的駐留時(shí)間至少長約20％。
96.根據(jù)權(quán)利要求86的裝置，其特征在于，上述的至少一個(gè)驅(qū)動器是可調(diào)的，以便改變移位器和活塞中的至少一個(gè)的循環(huán)形式，上述裝置還具有一個(gè)用于調(diào)制送給上述的至少一個(gè)驅(qū)動器的信號以調(diào)節(jié)移位器和活塞中的至少一個(gè)的循環(huán)形式的可調(diào)信號發(fā)生器。
97.根據(jù)權(quán)利要求88的裝置，其特征在于，上述的第一和第二驅(qū)動器分別是可調(diào)的以便改變移位器和活塞的循環(huán)形式，上述裝置還具有一個(gè)用于獨(dú)立地調(diào)節(jié)移位器和活塞各自的循環(huán)形式的手動調(diào)節(jié)器。
98.根據(jù)權(quán)利要求88的裝置，其特征在于，上述的第一和第二驅(qū)動器分別是可調(diào)的，以改變移位器和活塞的循環(huán)形式，上述裝置還具有一個(gè)用于調(diào)制送給第一驅(qū)動器的信號以調(diào)節(jié)移位器的循環(huán)形式的第一可調(diào)信號發(fā)生器和一個(gè)用于調(diào)制活塞的循環(huán)形式的第二可調(diào)信號發(fā)生器。
99.根據(jù)權(quán)利要求98的裝置，其特征在于，還具有一個(gè)與活塞傳動連接的電動馬達(dá)，上述的第二可調(diào)信號發(fā)生器含有一個(gè)用于控制電動馬達(dá)的控制器。
100.根據(jù)權(quán)利要求99的裝置，其特征在于，上述的電動馬達(dá)包括一種線性馬達(dá)，上述的活塞包括該線性馬達(dá)的一部分。
101.根據(jù)權(quán)利要求100的裝置，其特征在于，上述的可調(diào)信號發(fā)生器包含一種信號調(diào)制器，因此，上述活塞的移動將發(fā)出一種送給上述信號調(diào)制器的信號。
102.根據(jù)權(quán)利要求86的裝置，其特征在于，上述活塞以一相位角相對于移位器移動，上述的可調(diào)信號發(fā)生器調(diào)制造給上述的至少一個(gè)驅(qū)動器的信號，以便也調(diào)節(jié)上述相位角。
103.根據(jù)權(quán)利要求86的裝置，其特征在于，上述的第一驅(qū)動器包括一個(gè)電磁線圈或電磁鐵。
104.根據(jù)權(quán)利要求86的裝置，其特征在于，上述裝置的冷卻效率隨冷卻負(fù)載條件的變化而變化，上述的至少一個(gè)驅(qū)動器根據(jù)冷卻負(fù)載條件調(diào)節(jié)移位器循環(huán)形式和活塞循環(huán)形式中的至少一種，以使裝置的冷卻效率保持在預(yù)定范圍內(nèi)。
105.根據(jù)權(quán)利要求88的裝置，其特征在于，還具有一個(gè)用于調(diào)制送給上述第一驅(qū)動器以調(diào)節(jié)移位器的循環(huán)形式的第一可調(diào)信號發(fā)生器和一個(gè)用于調(diào)制活塞的循環(huán)形式的第二可調(diào)信號發(fā)生器，上述裝置的冷卻效率隨冷卻負(fù)載條件的變化而變化，上述的第一和第二可調(diào)信號發(fā)生器中的至少一個(gè)根據(jù)冷卻負(fù)載條件而調(diào)制移位器和活塞中至少一個(gè)的循環(huán)形式以便使上述裝置的冷卻效率保持在預(yù)定范圍內(nèi)。
106.根據(jù)權(quán)利要求86的裝置，其特征在于，上述的受熱器具有可變的冷卻需要量，上述裝置還具有一個(gè)根據(jù)受熱器對裝置的可變冷卻需要量而工作的反饋系統(tǒng)，以便調(diào)制裝置從受熱器吸取的熱量。
107.根據(jù)權(quán)利要求106的裝置，其特征在于，上述的反饋系統(tǒng)包括一種控制器。
108.根據(jù)權(quán)利要求86的裝置，其特征在于，上述的散熱件包括至少一個(gè)設(shè)置在第二室外表面上的散熱片。
109.一種裝置，它具有(a)一個(gè)構(gòu)成一個(gè)當(dāng)熱機(jī)工作時(shí)工作流體可在其內(nèi)部循環(huán)流通的密封區(qū)的容器，上述密封區(qū)具有一個(gè)第一室和一個(gè)第二室，該第一和第二室由工作流體通道保持流體連通狀態(tài)；(b)一個(gè)與上述第一室保持熱聯(lián)系的構(gòu)成熱源或受熱器的傳熱件。(c)一個(gè)可移動地安裝在上述密封區(qū)內(nèi)并可在第一位置與第二位置之間移動而限定其本身的循環(huán)形式的移位器；(d)一個(gè)可移動地安裝在密封區(qū)內(nèi)并可在第一位置與第二位置之間移動而限定基本身的循環(huán)形式的活塞；(e)至少一個(gè)與移位器和活塞之一傳動連接的磁性驅(qū)動器。
110.根據(jù)權(quán)利要求109的裝置，其特征在于，上述的至少一個(gè)磁性驅(qū)動器與上述移位器傳動連接。
111.根據(jù)權(quán)利要求109的裝置，其特征在于，上述的至少一個(gè)磁性驅(qū)動器與上述的活塞傳動連接。
112.根據(jù)權(quán)利要求109的裝置，其特征在于，上述的至少一個(gè)磁性驅(qū)動器包括一個(gè)與上述移位器傳動連接的第一磁性驅(qū)動器和一個(gè)與上述活塞傳動連接的第二磁性驅(qū)動器。
113.根據(jù)權(quán)利要求112的裝置，其特征在于，上述的第一和第二磁性驅(qū)動器是可獨(dú)立控制的。
114.根據(jù)權(quán)利要求110的裝置，其特征在于，上述的至少一個(gè)磁性驅(qū)動器包含一個(gè)固定在上述移位器上的磁鐵和一個(gè)設(shè)置來與上述的設(shè)置在移位器上的磁鐵相互作用并使移位器在密封區(qū)內(nèi)定位的驅(qū)動磁鐵，因此，當(dāng)上述移位器在其第一與第二位置之間移動時(shí)便被相斥的磁場保持在適當(dāng)位置上。
115.根據(jù)權(quán)利要求114的裝置，其特征在于，上述的驅(qū)動磁鐵安置在上述密封區(qū)之外。
116.根據(jù)權(quán)利要求114的裝置，其特征在于，上述的容器具有一個(gè)沿縱向延伸的壁，上述裝置還具有一個(gè)與上述的沿縱向延伸的容器壁隔開的沿縱向延伸的外壁，上述的驅(qū)動磁鐵安裝在上述外壁之外。
117.根據(jù)權(quán)利要求110的裝置，其特征在于，上述的至少一個(gè)磁性驅(qū)動器具有一個(gè)安置在上述移位器上的磁鐵和一個(gè)將移位器偏壓在其第一或第二位置上的偏壓件以及一個(gè)具有可變的磁場效率的驅(qū)動磁鐵，因此，上述的具有可變的磁場效率的驅(qū)動磁鐵和上述的偏壓件共同使移位器在第一與第二位置之間移動。
118.根據(jù)權(quán)利要求11的裝置，其特征在于，上述的偏壓件包括定位磁鐵，該定位磁鐵和上述的驅(qū)動磁鐵的設(shè)置可在移位器于其第一與第二位置之間移動時(shí)限定它的正常工作范圍。
119.根據(jù)權(quán)利要求118的裝置，其特征在于，還具有一個(gè)發(fā)生信號的磁鐵和一個(gè)發(fā)生信號的線圈，該發(fā)生信號的磁鐵和發(fā)生信號的線圈中的一個(gè)安置在活塞上并相對于上述發(fā)生信號的磁鐵和發(fā)生信號的線圈中的另一個(gè)移動，其特征還在于，上述活塞的移動發(fā)生送給上述驅(qū)動磁鐵的信號，上述驅(qū)動磁鐵根據(jù)該信號改變其磁場而驅(qū)動移位器。
120.根據(jù)權(quán)利要求118的裝置，其特征在于，還具有一個(gè)用于調(diào)制送給驅(qū)動磁鐵的信號以調(diào)節(jié)上述移位器的循環(huán)形式的可調(diào)信號發(fā)生器。
121.根據(jù)權(quán)利要求117的裝置，其特征在于，還具有一個(gè)與上述活塞傳動連接的發(fā)電機(jī)和一個(gè)用于調(diào)制送給具有可變磁場效率的磁鐵的信號的信號調(diào)制器，上述的移位器的循環(huán)形式包括移位器在其第一與第二位置之間移動的頻率，因此，移位器的移動頻率是可變的。
122.根據(jù)權(quán)利要求118的裝置，其特征在于，上述的驅(qū)動磁鐵和定位磁鐵設(shè)置在上述密封區(qū)之外。
123.根據(jù)權(quán)利要求118的裝置，其特征在于，上述容器具有沿縱向延伸的壁，上述裝置還具有與上述沿縱向延伸的容器壁隔開的沿縱向延伸的外壁，上述的驅(qū)動磁鐵和定位磁鐵安裝在上述外壁之外。
124.根據(jù)權(quán)利要求111的裝置，其特征在于，上述的至少一個(gè)磁性驅(qū)動器具有一個(gè)安置在活塞上的磁鐵、一個(gè)將活塞偏壓在上述第一和第二位置之一上的偏壓件和一個(gè)具有可變的磁場效率的驅(qū)動磁鐵，因此，上述的具有可變的磁場效率的驅(qū)動磁鐵和上述偏壓件共同使活塞在上述的第一與第二位置之間移動。
125.根據(jù)權(quán)利要求124的裝置，其特征在于，上述的偏壓件包含一種定位磁鐵，上述的驅(qū)動磁鐵和定位磁鐵的設(shè)置可在活塞于其第一與第二位置之間移動時(shí)限定其正常的工作范圍。
126.根據(jù)權(quán)利要求125的裝置，其特征在于，上述的驅(qū)動磁鐵包含至少一個(gè)安裝在上述裝置上的線圈和至少一個(gè)安裝在活塞上可相對于上述的至少一個(gè)線圈移動的從動磁鐵，上述的至少一個(gè)線圈根據(jù)信號產(chǎn)生可變的磁場。其中，該可變的磁場作用在上述從動磁鐵上從而驅(qū)動活塞移動。
127.根據(jù)權(quán)利要求126的裝置，其特征在于，還具有一個(gè)用于調(diào)制送給上述的至少一個(gè)線圈的信號以調(diào)節(jié)活塞的循環(huán)形式的可調(diào)信號發(fā)生器。
128.根據(jù)權(quán)利要求111的裝置，其特征在于，上述的至少一個(gè)磁性驅(qū)動器具有一個(gè)安裝在活塞上的磁鐵和一個(gè)設(shè)置成與安裝在活塞上的磁鐵互相作用并使活塞在密封區(qū)內(nèi)定位的驅(qū)動磁鐵，因此，當(dāng)活塞在其第一與第二位置之間移動時(shí)，便由相斥的磁場支持在適當(dāng)位置上。
129.根據(jù)權(quán)利要求109的裝置，其特征在于，上述的至少一個(gè)磁性驅(qū)動器包含多個(gè)磁鐵，其中至少有一個(gè)磁鐵安裝在上述的移位器和活塞之一上，并且至少另一個(gè)磁鐵安置成可與安裝在移位器和活塞之一上的磁鐵相互作用，因此，當(dāng)移位器和活塞中的一個(gè)在其第一位置與第二位置之間移動時(shí)便被磁場支持在適當(dāng)位置上。
130.根據(jù)權(quán)利要求129的裝置，其特征在于，設(shè)置了至少兩個(gè)互相隔開的定位磁鐵，使之與固定在上述移位器和活塞之一上的磁鐵相斥，因此，當(dāng)上述移位器和活塞中的一個(gè)在其第一與第二位置之間移動時(shí)，便由相斥的磁場支持在適當(dāng)位置上。
131.根據(jù)權(quán)利要求130的裝置，其特征在于，上述的定位磁鐵安裝在密封區(qū)之外并環(huán)繞移位器和活塞中的一個(gè)，因此，使移位器和活塞之一保持在密封區(qū)中央的適當(dāng)位置上。
132.根據(jù)權(quán)利要求131的裝置，其特征在于，上述的至少一個(gè)定位磁鐵具有可變的磁場效率，并具有一個(gè)用于調(diào)制上述可變磁場的相關(guān)控制部件，因此，上述定位磁鐵與上述移位器和活塞之一傳動連接。
133.根據(jù)權(quán)利要求132的裝置，其特征在于，上述的具有可變磁場效率的定位磁鐵是一個(gè)電磁鐵，上述的控制部件包括一種控制器。
134.根據(jù)權(quán)利要求108的裝置，其特征在于，在上述移位器上固定一個(gè)磁鐵，上述的隔開設(shè)置的定位磁鐵與上述的固定在移位器上的磁鐵互相作用，上述裝置還具有一個(gè)發(fā)生信號的磁鐵和一個(gè)發(fā)生信號的線圈，該發(fā)生信號的磁鐵和發(fā)生信號的線圈中的一個(gè)固定在活塞上并相對于上述磁鐵和線圈中的另一個(gè)而移動，其特征還在于，上述控制器包含上述的發(fā)生信號的磁鐵和發(fā)生信號的線圈，上述活塞的移動發(fā)出一個(gè)送給上述具有可變磁場的定位磁鐵的信號而驅(qū)動移位器。
135.一種裝置，它具有(a)一個(gè)構(gòu)成一個(gè)當(dāng)熱機(jī)工作時(shí)工作流體可在其內(nèi)部循環(huán)流通的密封區(qū)的容器，上述密封區(qū)具有一個(gè)第一室和一個(gè)第二室。該第一和第二室由工作流體通道保持流體連通狀態(tài)；(b)一個(gè)與上述的第一室保持熱聯(lián)系的構(gòu)成熱源或受熱器的傳熱件；(c)一個(gè)可移動地安裝在上述密封區(qū)內(nèi)并可在第一位置與第二位置之間移動而限定其本身的循環(huán)形式的移位器；(d)一個(gè)可移動地安裝在上述密封區(qū)內(nèi)并可在第一位置與第二位置之間移動而限定其本身的循環(huán)形式的活塞；和(e)一個(gè)與上述移位器傳動連接的電磁線圈。
136.根據(jù)權(quán)利要求135的裝置，其特征在于，還具有一個(gè)用于調(diào)制送給上述電磁線圈的信號的可調(diào)信號發(fā)生器。上述的移位器循環(huán)形式說明多個(gè)特征包括上述移位器在第一與第二位置之間移動的速度、移位器分別在第一和第二位置上的駐留時(shí)間和移位器在第一與第二位置之間移動的頻率，因此，至少有一項(xiàng)上述的移位器循環(huán)形式的特征是可變的。
137.根據(jù)權(quán)利要求135的裝置，其特征在于，還具有一個(gè)發(fā)電機(jī)。上述活塞與該發(fā)電機(jī)傳動連接，以便根據(jù)上述活塞的移動而發(fā)電。
138.根據(jù)權(quán)利要求137的裝置，其特征在于，上述的傳熱件包括一種熱源，上述的活塞包括上述發(fā)電機(jī)的一部分。
139.根據(jù)權(quán)利要求135的裝置，其特征在于，還具有一個(gè)發(fā)電機(jī)和一個(gè)用于調(diào)制送給上述電磁線圈的信號的可調(diào)信號發(fā)生器，上述活塞與上述發(fā)電機(jī)傳動連接，以便根據(jù)活塞的移動而發(fā)電，上述的移位器循環(huán)形式包括移位器在其第一與第二位置之間移動的頻率，因此，移位器的移動頻率以及由上述發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的電的頻率是可變的。
140.根據(jù)權(quán)利要求139的裝置，其特征在于，上述的傳熱件包括一種熱源，上述的活塞包括上述發(fā)電機(jī)的一部分。
141.一種裝置，它具有(a)一個(gè)構(gòu)成一個(gè)當(dāng)熱機(jī)工作時(shí)工作流體可在其內(nèi)部循環(huán)流通的密封區(qū)的容器，上述密封區(qū)具有一個(gè)加熱室和一個(gè)冷卻室，該加熱室和冷卻室由工作流體通道保持流體連通狀態(tài)；(b)一個(gè)與上述加熱室保持熱聯(lián)系的熱源；(c)一個(gè)可移動地安裝在上述密封區(qū)內(nèi)并可在第一位置與第二位置之間移動而限定其本身的循環(huán)形式的移位器；(d)一個(gè)可移動地安裝在上述密封區(qū)內(nèi)并可在第一位置與第二位置之間移動而限定其本身的循環(huán)形式的活塞；(e)一個(gè)與上述移位器傳動連接的驅(qū)動器；(f)一個(gè)具有至少一個(gè)線圈和至少一個(gè)磁鐵的發(fā)電機(jī)，上述的磁鐵與上述活塞傳動的連接，上述的至少一個(gè)線圈設(shè)置在上述密封區(qū)之外。
142.根據(jù)權(quán)利要求141的裝置，其特征在于，上述的容器具有一個(gè)沿縱向延伸的壁，上述裝置還具有一個(gè)與上述沿縱向延伸的容器壁隔開的沿縱向延伸的外壁，上述的至少一個(gè)線圈安裝在上述外壁之外。
143.根據(jù)權(quán)利要求141的裝置，其特征在于，還具有一個(gè)與上述冷卻室保持熱聯(lián)系的熱交換器，上述的至少一個(gè)線圈安置在上述熱交換器內(nèi)。
144.根據(jù)權(quán)利要求141的裝置，其特征在于，還具有一個(gè)與上述移位器傳動連接的驅(qū)動器，上述的發(fā)電機(jī)還具有一個(gè)發(fā)生信號的線圈，上述活塞相對于上述發(fā)生信號的線圈的移動發(fā)出一種驅(qū)動上述驅(qū)動器的信號。
145.根據(jù)權(quán)利要求144的裝置，其特征在于，上述的驅(qū)動器包含一個(gè)電磁鐵，該電磁鐵設(shè)置在上述的密封區(qū)之外。
146.根據(jù)權(quán)利要求142的裝置，其特征在于，上述的驅(qū)動器包含一個(gè)電磁鐵，該電磁鐵設(shè)置在上述的外壁之外。
147.根據(jù)權(quán)利要求143的裝置，其特征在于，上述的驅(qū)動器包含一個(gè)電磁鐵，該電磁鐵設(shè)置在上述的熱交換器內(nèi)。
148.根據(jù)權(quán)利要求143的裝置，其特征在于，上述的熱交換器包括多個(gè)散熱片。
149.根據(jù)權(quán)利要求144的裝置，其特征在于，上述的發(fā)電機(jī)具有多個(gè)線圈，上述的散熱片與這些線圈保持熱聯(lián)系。
150.根據(jù)權(quán)利要求143的裝置，其特征在于，上述的熱源包括一種燃燒室，上述的熱交換器包括一種用于預(yù)熱待燃空氣的燃燒空氣通道。
151.根據(jù)權(quán)利要求150的裝置，其特征在于，上述的發(fā)電機(jī)具有多個(gè)線圈，上述的熱交換器具有多個(gè)散熱片，至少一部分上述的線圈與上述的散熱片相連接。
152.一種裝置，它具有(a)一個(gè)熱機(jī)，它具有i.一個(gè)構(gòu)成一個(gè)當(dāng)熱機(jī)工作時(shí)工作流體可在其內(nèi)部循環(huán)流通的密封區(qū)的容器，上述密封區(qū)具有一個(gè)加熱室和一個(gè)冷卻室，該加熱室和冷卻室由工作流體通道保持流體連通狀態(tài)；ii.一個(gè)與上述加熱室保持熱聯(lián)系的可變熱源，因此，該可變熱源可向工作流體提供不同值的熱量；iii.一個(gè)可移動地安裝在上述密封區(qū)內(nèi)并可在第一位置與第二位置之間移動而限定其本身的循環(huán)形式的移位器；iv.一個(gè)可移動地安裝在上述密封區(qū)內(nèi)并可在第一位置與第二位置之間移動而限定其本身的循環(huán)形式的活塞；(b)一個(gè)與上述熱機(jī)傳動連接并具有供給能量的輸出端的動力輸出系統(tǒng)；和(c)一個(gè)根據(jù)上述動力輸出系統(tǒng)的動力需要量工作而調(diào)節(jié)由熱源供給工作流體的熱量的反饋系統(tǒng)。
153.根據(jù)權(quán)利要求152的裝置，其特征在于，上述的動力輸出系統(tǒng)包括一種與上述熱機(jī)傳連接并具有可向負(fù)載供電的輸出端的發(fā)電機(jī)。
154.根據(jù)權(quán)利要求152的裝置，其特征在于，上述的反饋系統(tǒng)具有一個(gè)與熱源保持熱聯(lián)系的熱傳感器，上述熱源溫度隨動力輸出系統(tǒng)的動力需求的變化而變化。
155.根據(jù)權(quán)利要求154的裝置，其特征在于，上述的熱傳感器在加熱時(shí)會改變形狀，它與上述可變熱源機(jī)械地連接，以便根據(jù)上述熱傳感器的變形程度而調(diào)節(jié)可變熱源供給的熱量。
156.根據(jù)權(quán)利要求154的裝置，其特征在于，上述的熱傳感器包括一種在加熱時(shí)會發(fā)生變形且與上述可變熱源傳動連接的驅(qū)動件，因此，上述熱傳感器可調(diào)節(jié)由可變熱源供給的熱量。
157.根據(jù)權(quán)利要求156的裝置，其特征在于，上述的熱源是用其溫度來檢測動力輸出系統(tǒng)的動力需求量的熱源。
158.根據(jù)權(quán)利要求158的裝置，其特征在于，上述的可變熱源包含一個(gè)燃燒室和一個(gè)與燃燒室相連接的可變流量的燃料閥，該燃料閥可調(diào)節(jié)至多個(gè)位置以便向上述燃燒室提供不同流量的燃料，上述的反饋系統(tǒng)與上述可變流量燃料閥傳動連接，并具有一個(gè)與上述燃燒室保持熱聯(lián)系的熱傳感器，因此，上述燃料室的溫度與動力輸出系統(tǒng)所需的動力呈反向地改變，上述的熱傳感器檢測燃燒室的溫度，而反饋系統(tǒng)則調(diào)節(jié)供給燃燒室的燃料流量以使燃燒室的溫度保持在預(yù)定范圍內(nèi)。
159.根據(jù)權(quán)利要求156的裝置，其特征在于，上述的可變熱源具有一個(gè)用于調(diào)節(jié)其溫度的控制器，上述反饋系統(tǒng)與該控制器傳動連接，上述的熱源是利用其溫度檢測動力輸出系統(tǒng)的動力需求量的熱源。
160.根據(jù)權(quán)利要求154的裝置，其特征在于，上述的動力輸出系統(tǒng)包括一種與上述熱機(jī)傳動連接并具有向負(fù)載供給電流的輸出端的發(fā)電機(jī)，上述反饋系統(tǒng)包含一條含有一個(gè)與它電連接的電阻器以便使流過的電流與發(fā)電機(jī)供給的電力成比例的電路，上述的熱源是上述的電阻器，因此，可利用它的溫度來檢測輸出端的動力需求量。
161.根據(jù)權(quán)利要求153的裝置，其特征在于，上述的可變熱源包含一個(gè)燃燒室和一個(gè)與燃燒室相連接的可變流量燃料閥，該燃料閥可調(diào)節(jié)至多個(gè)位置以便對燃燒室供給不同流量的燃料，上述的反饋系統(tǒng)與上述可變流量燃料閥傳動連接，并且包含一條含有一個(gè)與它相連接的電阻器以便使流過的電流與輸出端的電力需求量成比例的電路，上述的熱傳感器與上述電阻器保持熱聯(lián)系，因此，該熱傳感器可間接地檢測負(fù)載作用在輸出端的動力需求量，而反饋系統(tǒng)則調(diào)節(jié)供給燃燒室的燃料流量，以便使燃燒室的溫度保持在預(yù)定的范圍內(nèi)。
162.根據(jù)權(quán)利要求153的裝置，其特征在于，上述的可變熱源具有一個(gè)可調(diào)節(jié)其溫度的控制器，上述的反饋系統(tǒng)與上述控制器傳動連接，并包含一條具有一個(gè)可根據(jù)輸出端的動力需求量向上述控制器發(fā)出信號的傳感件的電路。
163.根據(jù)權(quán)利要求162的裝置，其特征在于，還具有一個(gè)與上述傳感件保持熱聯(lián)系的熱傳感器，上述傳感件根據(jù)輸出端的動力需求量改變溫度。
164.根據(jù)權(quán)利要求163的裝置，其特征在于，上述的反饋系統(tǒng)還具有一個(gè)引出輸出端的電流的內(nèi)負(fù)荷元件。
165.根據(jù)權(quán)利要求152的裝置，其特征在于，上述的反饋系統(tǒng)還具有一個(gè)引出輸出端的電流的內(nèi)部負(fù)荷元件。
166.根據(jù)權(quán)利要求153的裝置，其特征在于，上述的熱傳感器包含一種可在加熱時(shí)改變外形且與上述控制器傳動連接的驅(qū)動件，因此，上述的熱傳感器可調(diào)節(jié)由可變熱源供給的熱量。
167.根據(jù)權(quán)利要求166的裝置，其特征在于，上述的反饋系統(tǒng)還具有一個(gè)引出輸出端的電流的內(nèi)部負(fù)荷元件。
168.根據(jù)權(quán)利要求153的裝置，其特征在于，上述的可變熱源包含一個(gè)燃燒室和一個(gè)與燃燒室相連接的可變流量燃料閥，該燃料閥可調(diào)節(jié)至多個(gè)位置，以便向燃燒室供給不同流量的燃料，上述的反饋系統(tǒng)與上述可變流量燃料閥傳動連接，并包含一和含有一個(gè)引出輸出端的電流的內(nèi)負(fù)荷元件和一個(gè)與它電連接的電阻器以便使電流與輸送端的動力需求量相對應(yīng)的電路，并有一個(gè)熱傳感器與上述電阻器保持熱聯(lián)系，因此，上述的熱傳感器可間接地檢測上述負(fù)載和內(nèi)負(fù)載的動力需求量，而反饋系統(tǒng)則調(diào)節(jié)供給燃燒室的燃料流量，以便使燃燒室的溫度保持在預(yù)定范圍內(nèi)。
169.根據(jù)權(quán)利要求154的裝置，其特征在于，上述的動力輸出系統(tǒng)包括一種與熱機(jī)傳動連接并具有向負(fù)載供給電流的輸出端的發(fā)電機(jī)，上述的可變熱源具有一個(gè)用于調(diào)節(jié)其溫度的控制器，上述的反饋系統(tǒng)與上述控制器傳動連接。并包含一條含有一個(gè)引出輸出端的電流的內(nèi)負(fù)荷元件和一個(gè)與它電連接的電阻器以便使電流與輸出端的動力需求量相對應(yīng)的電路，上述的熱源就是上述的電阻器。
170.根據(jù)權(quán)利要求162的裝置，其特征在于，上述的傳感件向上述控制器提供一種電信號，使可變熱源根據(jù)該信號調(diào)節(jié)供給工作流體的熱量。
171.根據(jù)權(quán)利要求153的裝置，其特征在于，上述的可變熱源包含一個(gè)燃燒室和一個(gè)與燃燒室相連接的可變流量燃料閥，該燃料閥可調(diào)節(jié)至多個(gè)位置，以便向燃燒室供給不同流量的燃料，上述的反饋系統(tǒng)含有一個(gè)與上述可變流量燃料閥工作連接的控制器和一個(gè)與輸出端相連接的電流檢測器，因此，上述電流檢測器檢測流過輸出端的電流，而上述控制器則根據(jù)流過負(fù)載的電流大小調(diào)節(jié)供給燃燒室的燃料流量。
172.根據(jù)權(quán)利要求153的裝置，其特征在于，上述的可變熱源具有一個(gè)用于調(diào)節(jié)其溫度的控制件，上述的反饋系統(tǒng)具有一個(gè)與上述調(diào)節(jié)溫度的控制件按操作關(guān)系連接的控制器和一個(gè)與輸出端連接的電流檢測器，因此，上述的電流檢測器檢測流過輸出端的電流，而上述控制器則根據(jù)流出負(fù)載的電流大小調(diào)節(jié)供給燃燒室的燃料流量。
173.根據(jù)權(quán)利要求171的裝置，其特征在于，上述的可變流量燃料閥包含多個(gè)分別由上述控制器獨(dú)立控制的閥。
174.根據(jù)權(quán)利要求173的裝置，其特征在于，上述的每個(gè)閥都具有一個(gè)用于操縱它的相連接的控制件。
175.根據(jù)權(quán)利要求158的裝置，其特征在于，上述的可變流量燃料閥包含多個(gè)分別由上述的驅(qū)動件獨(dú)立控制的閥。
176.根據(jù)權(quán)利要求154的裝置，其特征在于，上述的可變熱源含有一個(gè)燃燒室和一個(gè)與燃燒室連接的可變流量燃料閥，該燃料閥可調(diào)節(jié)至多個(gè)位置，以便對燃燒室供給不同流量的燃料，上述的熱源就是上述的燃燒室。
177.根據(jù)權(quán)利要求170的裝置，其特征在于，上述的控制件是一種電磁線圈或電磁鐵。
178.根據(jù)權(quán)利要求152的裝置，其特征在于，還具有一個(gè)接收信號并產(chǎn)生一個(gè)送給可調(diào)驅(qū)動器的調(diào)制過的信號的可調(diào)信號發(fā)生器，其中，上述的可調(diào)驅(qū)動器與上述移位器和活塞中的一個(gè)相連接，使之根據(jù)上述信號而移動，而上述移位器和活塞中的另一個(gè)則由于受到工作流體作用在它上面的力而在密封區(qū)內(nèi)移動，因此，上述的調(diào)制過信號可調(diào)節(jié)上述移位器和活塞中的一個(gè)的循環(huán)形式。
179.根據(jù)權(quán)利要求178的裝置，其特征在于，上述的活塞以一相位角相對于上述移位器而移動，上述的可調(diào)信號發(fā)生器調(diào)制送給上述可調(diào)驅(qū)動器的信號以調(diào)節(jié)上述相位角。
180.根據(jù)權(quán)利要求178的裝置，其特征在于，上述的移位器在靠近上述可變熱源的第一位置與遠(yuǎn)離上述可變熱源的第二位置之間移動，并且在第一和第二位置上均有一段駐留時(shí)間，上述的循環(huán)形式說明移位器在第一與第二位置之間移動的速度和移位器分別在第一和第二位置上的駐留時(shí)間，上述的可調(diào)信號發(fā)生器調(diào)制送給可調(diào)驅(qū)動器的信號以便調(diào)節(jié)上述的移位器的速度、移位器在第一位置上的駐留時(shí)間和在第二位置上的駐留時(shí)間中的至少一項(xiàng)。
181.根據(jù)權(quán)利要求178的裝置，其特征在于，上述的密封區(qū)具有一個(gè)工作流體冷卻室，上述的活塞在位于上述冷卻室內(nèi)的第一位置與位于上述冷卻室外的第二位置之間移動。它在第一和第二位置上分別有一段駐留時(shí)間，上述的循環(huán)形式說明上述活塞在第一與第二位置之間移動的速度和它在第一和第二位置上的駐留時(shí)間，上述的可調(diào)信號發(fā)生器調(diào)制送給可調(diào)驅(qū)動器的信號以調(diào)節(jié)上述的活塞移動速度、活塞在第一位置上的駐留時(shí)間和活塞在第二位置上的駐留時(shí)間中的至少一項(xiàng)。
182.根據(jù)權(quán)利要求178的裝置，其特征在于，上述的可調(diào)驅(qū)動器是一個(gè)電磁線圈或電磁鐵。
183.根據(jù)權(quán)利要求178的裝置，其特征在于，上述的可調(diào)信號發(fā)生器具有一個(gè)手動調(diào)節(jié)控制器。
184.根據(jù)權(quán)利要求178的裝置，其特征在于，上述的熱機(jī)和熱效率隨負(fù)載條件的變化而變化，上述的可調(diào)信號發(fā)生器根據(jù)動力輸出系統(tǒng)的動力需求量調(diào)制送給可調(diào)驅(qū)動器的信號，以便使裝置的熱效率保持在預(yù)定范圍內(nèi)。
185.根據(jù)權(quán)利要求153的裝置，其特征在于，上述的活塞包括上述發(fā)電機(jī)的一部分。
186.根據(jù)權(quán)利要求178的裝置，其特征在于，上述的動力輸出系統(tǒng)包括一種與熱機(jī)傳動連接并具有向負(fù)載供給電流的輸出端的發(fā)電機(jī)，上述活塞包括上述發(fā)電機(jī)的一部分，上述的移位器由上述可調(diào)驅(qū)動器帶動。
187.根據(jù)權(quán)利要求186的裝置，其特征在于，上述活塞的移動產(chǎn)生上述的送給信號調(diào)制器的信號。
188.根據(jù)權(quán)利要求152的裝置，其特征在于，上述的動力輸出系統(tǒng)包括一種與熱機(jī)傳動連接并具有一個(gè)向負(fù)載供給電流的輸出端的發(fā)電機(jī)，上述的活塞包括上述發(fā)電機(jī)的一部分，上述的移位器由驅(qū)動器帶動，上述活塞的移動產(chǎn)生一個(gè)送給上述驅(qū)動器的信號。
189.根據(jù)權(quán)利要求188的裝置，其特征在于，上述的可調(diào)驅(qū)動器是一個(gè)電磁線圈或電磁鐵。
190.根據(jù)權(quán)利要求179的裝置，其特征在于，上述熱機(jī)的熱效率隨負(fù)載條件的變化而變化，上述的可調(diào)信號發(fā)生器根據(jù)動力輸出系統(tǒng)的動力需求量調(diào)制送給上述可調(diào)驅(qū)動器的信號，以便使裝置的熱效率保持在預(yù)定范圍內(nèi)。
191.根據(jù)權(quán)利要求190的裝置，其特征在于，上述的動力輸出系統(tǒng)包括一種與熱機(jī)傳動連接并具有一個(gè)向負(fù)載供給電流的輸出端的發(fā)電機(jī)，上述的活塞包括上述發(fā)電機(jī)的一部分，上述的移位器由上述可調(diào)驅(qū)動器帶動。
192.根據(jù)權(quán)利要求191的裝置，其特征在于，上述活塞的移動產(chǎn)生送給上述信號調(diào)節(jié)器的信號。
193.根據(jù)權(quán)利要求180的裝置，其特征在于，上述熱機(jī)的熱效率隨負(fù)載條件的變化而變化，上述的可調(diào)信號發(fā)生器根據(jù)動力輸出系統(tǒng)的動力需求量調(diào)制送給可調(diào)驅(qū)動器的信號，以便使裝置的熱效率保持在預(yù)定范圍內(nèi)。
194.根據(jù)權(quán)利要求193的裝置，其特征在于，上述的動力輸出系統(tǒng)包括一種與熱機(jī)傳動連接并具有一個(gè)向負(fù)載供給電流的輸出端的發(fā)電機(jī)，上述的活塞包括上述發(fā)電機(jī)的一部分，上述的移位器由上述的可調(diào)驅(qū)動器帶動。
195.根據(jù)權(quán)利要求194的裝置，其特征在于，上述活塞的移動產(chǎn)生上述的送給信號調(diào)制器的信號。
196.根據(jù)權(quán)利要求181的裝置，其特征在于，上述熱機(jī)的熱效率隨負(fù)載條件的變化而變化。上述的可調(diào)信號發(fā)生器根據(jù)動力輸出系統(tǒng)的動力需求量調(diào)制送給可調(diào)驅(qū)動器的信號，以便使裝置的熱效率保持在預(yù)定范圍內(nèi)。
197.根據(jù)權(quán)利要求196的裝置，其特征在于，上述的動力輸出系統(tǒng)包括一種與熱機(jī)傳動連接并具有一個(gè)向負(fù)載供給電流的輸出端的發(fā)電機(jī)，上述的活塞包括上述發(fā)電機(jī)的一部分，上述的移位器由上述的可調(diào)驅(qū)動器帶動。
198.根據(jù)權(quán)利要求197的裝置，其特征在于，上述活塞的移動產(chǎn)生上述的送給信號調(diào)節(jié)器的信號。
199.根據(jù)權(quán)利要求178的裝置，其特征在于，上述的移位器和活塞中的一個(gè)按特定的頻率移動，上述的循環(huán)形式包括上述的頻率，上述的可調(diào)信號發(fā)生器調(diào)制送給可調(diào)驅(qū)動器的信號，因此，可利用上述的已調(diào)制的信號來調(diào)節(jié)上述移位器和活塞中的一個(gè)的頻率。
200.根據(jù)權(quán)利要求199的裝置，其特征在于，上述熱機(jī)的熱效率隨負(fù)載條件的變化而變化，上述的可調(diào)信號發(fā)生器根據(jù)動力輸出系統(tǒng)的動力需求量調(diào)制送給上述可調(diào)驅(qū)動器的信號，以便使裝置的熱效率保持在預(yù)定范圍內(nèi)。
201.根據(jù)權(quán)利要求200的裝置，其特征在于，上述的動力輸出系統(tǒng)包括一種與熱機(jī)傳動連接并具有一個(gè)向負(fù)載供給電流的輸出端的發(fā)電機(jī)，上述的活塞包括上述發(fā)電機(jī)的一部分，上述的移位器由上述的可調(diào)驅(qū)動器帶動。
202.根據(jù)權(quán)利要求201的裝置，其特征在于，上述活塞的移動產(chǎn)生上述的送給信號調(diào)制器的信號。
全文摘要
一種裝置具有一個(gè)熱機(jī)和一個(gè)與該熱機(jī)的活塞傳動連接并具有一個(gè)用于供給能量的輸出端的動力輸出系統(tǒng)。上述裝置還設(shè)置有一個(gè)根據(jù)其負(fù)載的動力需求量而工作的反饋系統(tǒng)以調(diào)制由熱源供給工作流體的熱量值。
文檔編號F28F1/10GK1434898SQ00819015
公開日2003年8月6日 申請日期2000年12月18日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月17日
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