發電機的製作方法

2024-02-05 11:49:15

專利名稱：發電機的製作方法
發電機披露主題的領域本申請的主題涉及能量發生系統，更具體而言，涉及被適配成利用材料的加熱/冷卻以及相應的膨脹/壓縮而產生電能的系統。披露主題的背景電力的產生是一種形式的能量被轉換成電的過程，並且很多種過程是已知的並且在今天被用於此。其中的一些過程涉及將一種形式的能量轉化為機械能，從而允許機械元件在磁場內移動/旋轉以便產生電。其中的一些過程如下 燃燒煤，以便將水轉化為蒸汽，並且允許蒸汽在一個渦輪機內膨脹並且轉動該渦輪機，該渦輪機是該機械元件；使用太陽能以便將水轉化為蒸汽並且執行相同的事；使用瀑布的動力來驅動一個渦輪機；在一個燃燒室內燃燒氣體以便驅動一個活塞(例如內燃發動機)；另外，還存在一些依賴介質的壓縮/膨脹要求一個機械元件的往復運動/移動而產生電的過程。在其中的一些過程中，該介質的壓縮/膨脹是通過加熱/冷卻來進行的。這樣的系統被披露於例如以下公開文件中GB1536437、W02009064378A2、US2008236166AU US2005198960AU US2006059912A1 等。披露主題的概述根據本申請的主題，提供了一種被配置成用於從介質中提取熱量並且利用所述熱量在一個過程中產生電能的發電機。具體而言，所述熱量可被用於使一個機械元件往復運動/旋轉，用以產生所述電力。根據本申請的主題的一個方面，提供了一種發電機，該發電機包括一個熱差模塊，該熱差模塊被配置成用於提供一個第一儲存器和一個第二儲存器，在它們之間具有一個溫度差；一個壓力模塊，該壓力模塊包含一種壓力介質，該壓力介質被配置成用於與該熱差模塊的這些儲存器進行交替的熱交換過程以便使其溫度波動；以及一個轉換模塊，該轉換模塊被配置成利用該壓力模塊的波動而產生能量。具體而言，所述發電機可以包括一個熱差模塊，該熱差模塊至少包括一個第一高溫儲存器，該第一高溫儲存器被配置成用於包含一種處於高溫下的工作介質並且與所述壓力模塊的壓力介質是選擇性熱連通的；一個第二低溫儲存器，該第二低溫儲存器被配置成用於包含一種處於低溫下的工作介質並且與所述壓力模塊的壓力介質是選擇性熱連通的；以及一個熱量機構，該熱量機構被配置成用於維持這些儲存器之間的溫度差；一種壓力模塊，該壓力模塊包括一種壓力介質，該壓力介質被配置成用於與該高/低溫工作介質交替地進行一個熱交換過程，以便在對應於這些儲存器的高溫和低溫的一個最小操作溫度與一個最大操作溫度之間波動；該壓力介質與該轉換模塊是處於機械連通的，以便來操作它；一個轉換模塊，該轉換模塊被配置成用於將該壓力介質的溫度波動轉換成輸出能量；以及一個熱回收安排，該熱回收安排被配置成將熱量從該壓力模塊中傳遞返回至該熱差模塊或該壓力模塊。應理解的是，在此使用術語『介質』來描述以下任何項固體、流體-液體以及氣體。例如，該壓力介質甚至可以是一種固體、或者例如甚至是在壓力下凝固的一種物質。還應理解的是，術語『高』與『低』溫是指兩個不同的溫度Th與T。(在此也稱為 Υ)，使得TH>T。。根據不同的實例，溫度Th與T。可以如下變化Th與Tc都高於周圍溫度； Th與Tc都低於周圍溫度；以及Th高於周圍溫度並且Tc低於周圍溫度。在此使用術語『周圍』來定義該發電機的至少該熱差模塊所在的外部環境的平均溫度。具體而言，雖然總體上這個環境僅僅是周圍空氣，但該發電機也可以被配置成是浸沒在任何所希望的介質中，由此，術語『周圍』是指該介質的平均溫度。該熱差模塊可以由一個工作介質子系統構成，該工作介質子系統包括該高溫儲存器與該低溫儲存器。具體而言，這些高/低溫儲存器各自可以配備有被配置成提供這些儲存器與該壓力模塊的一個入口接入端之間的選擇性流體連通的一個入口管線、以及被配置成用於提供該壓力模塊的一個出口接入端與這些儲存器之間的選擇性流體連通的一個出口管線。該熱差模塊的這些對應的入口 /出口管線被配置成用於交替地向該壓力模塊提供高/低溫工作介質，以便與該壓力介質進行一個熱交換過程。該工作介質子系統可以包括一個熱泵，該熱泵具有一個蒸發器端和一個冷凝器端，該熱泵被配置成用於在對其提供的輸入功率W的情況下從該蒸發器端朝向該冷凝器端抽取一定量的熱量Q。由於該熱泵的操作，該冷凝器端被恆定地提供了熱量，這樣使得該冷凝器端的溫度超過了該蒸發器端的溫度。該安排是使得高溫儲存器和低溫儲存器中的至少一個與該熱泵的所述蒸發器端和冷凝器端之一是熱關聯的。例如，該高溫儲存器可以與熱泵的冷凝器端是熱關聯的，和/或該低溫儲存器可以與該熱泵的蒸發器端是關聯的。因此，該熱泵可以作為冷卻單元來運行以便將該低溫儲存器維持在所希望的『低』溫度上，而在冷卻過程中從空氣熱泵中被驅逐出的熱量被用於將該高溫儲存器維持在所希望的『高，溫度上。該熱泵的蒸發器/冷凝器端與高/低溫儲存器之間的熱關聯可以通過該熱泵的蒸發器/冷凝器端與該高/低溫度儲存器內所包含的工作介質之間的直接/間接接觸來實現，從而允許用於前者與後者之間的熱交換過程。根據一個具體的實例，這樣的接觸是通過熱泵的蒸發器/冷凝器端出現在高/低工作介質內來實現的。根據一種具體的設計，該高溫儲存器與熱泵的冷凝器側是處於直接熱連通的，而該低溫儲存器是與外部環境相關聯的(即暴露於周圍溫度中)。根據這種設計的一個具體實例，該低溫儲存器儘管暴露在外部環境中也可以裝配有提供該低溫儲存器與該熱泵的蒸發器端的熱關聯的一個元件。
根據另一個設計，該高溫儲存器與熱泵的冷凝器側是處於直接熱連通的，而該低溫儲存器與該熱泵的蒸發器端是處於直接熱連通的。該壓力模塊可以包括一個包含該壓力介質的容器、以及具有一個入口端及一個出口端的至少一個導管(在此稱為『導管』或『內宓』)，從而構成了該壓力模塊的這些對應的入口和出口接入端。這樣，所述導管可以被配置成與所述高/低溫儲存器是處於選擇性流體連通，以便允許高/低溫度工作介質從中穿過。該發電機被配置成使得高/低溫工作介質可以被交替地送過該容器的導管(使用與這些儲存器的選擇性流體連通)，以便與該壓力介質來進行熱交換過程。因此，該高溫工作介質被用於將該壓力介質帶到所述最大操作溫度，並且所述低溫工作介質被用於將所述壓力介質帶到所述最小操作溫度。 其結果是，該壓力介質被配置成在其一個最大操作溫度與一個最小操作溫度之間波動，所述波動造成了所述壓力介質的體積的對應增加/減少，這可以被該轉換模塊利用而產生能量。就該壓力模塊而言，可以使用以下特徵(單獨地或彼此組合)該容器可以是一個壓力容器，在該壓力容器內，該壓力介質被預加載而構成一種高壓介質。在進一步詳細討論該發電機的運行時預加載該壓力介質的益處會變得清楚；該容器可以包括從中穿過的多於一個的內芯，每個內芯都被配置成與該熱差模塊的這些儲存器處於選擇性流體連通；這些內芯可以彼此是選擇性流體連通的，以便允許它們至少採取一種第一線性構型以及一種第二平行構型，在第一線性構型中這些內芯形成一個用於該工作介質的長的單一流動路徑，並且在第二平行構型中這些內芯被配置成用於該工作介質在其中的同時流動；該內芯/這些內芯可以由具有對壓縮/壓力的高抵抗力的、低熱容量的以及高熱傳遞係數的材料製成。例如，這樣的材料可以是碳化矽、碳化鎢、鈦等；該壓力容器的長度L可以遠遠長於其直徑D，由此在該壓力容器內可能需要幾個支撐件來支撐從中穿過的這些內芯；該壓力容器可以包括一個或多個共同對齊的在這些支撐件處具有連接點的內
-I-H
心;這些內芯中的至少一個可以裝配有一個耗散安排，該耗散安排是與該壓力介質相接觸的、並且被配置成用於提高進入該壓力介質中的熱傳遞的效率，由此提高工作介質與該壓力介質之間的熱交換過程的效率；該耗散安排可以與該內芯是一體的、或者可以是一個裝配到其上的分離的安排。在前一種情況下，該內芯可以被形成為具有處於肋/尖刺等形式的增加的表面積，並且在後一種情況下，該內芯可以裝配有至少一個安裝在其上的耗散構件(例如肋/翼片/葉片等);一個或多個內芯可以被配置成圍繞其自身的軸線旋轉，或者所有這些內芯都可以被配置成圍繞一個共同的軸線旋轉(例如該壓力容器中的中央軸線);該分離的耗散安排還可以被配置成圍繞它被安裝在其上的這些內芯旋轉；該分離的耗散安排可以被配置成被一個馬達來驅動。該安排也可以是使得具有幾個內芯的這些耗散安排被一個單一的馬達同時驅動；驅動該耗散安排的馬達可以位於該壓力容器外部；該馬達的一個驅動軸可以被配置成從該壓力容器的兩側延伸、並且甚至被兩個馬達來驅動，其中在每一端處一個馬達與驅動軸接合。應了解的是，只有該驅動軸從該壓力容器的一端伸出，即，它的第二端在該壓力容器內，該容器內的壓力可以對該驅動軸施加一個大的荷載從而試圖將它推出該壓力容器。這種作用可能如此嚴重而使得該驅動軸處於從該容器中被『射出』的危險中；每個內芯還可以被裝配有一個內部安排，該內部安排被配置成用於增大該工作介質內的熱傳遞，由此提高該壓力介質與該工作介質之間的熱交換過程的效率；根據一個實例，該內部安排可以是一個靜態安排，S卩，簡單的位於該內芯內。根據另一個實例，該內部安排可以是一個動態安排，該動態安排被配置成用於在該內芯內移位/旋轉以便使該工作介質穿過該內芯而循環； 該內部安排還可以被配置成用於使該工作介質沿著該內芯主動移位(例如，類似阿基米德螺杆);對於相對長的壓力容器，該壓力容器可以包括兩個或更多個內芯，這些內芯是共線地彼此相連的、並且還配備有在兩個相鄰內芯之間的交界點處的被密封的支撐件；在所述容器內的壓力介質可以被預加載、並且被包含在2000-8000atm.、更具體地3000-7500atm.、甚至更具體地4000-7000atm.、並且還要更具體地5000_6500atm·的範圍內的壓力下。應了解的是，提供了用於製成該壓力容器的合適材料，該壓力介質的甚至更高的預加載也是可能的；該壓力介質具有的熱膨脹係數可以在100-1200、更具體地250-1100、甚至更具體地500-1000、並且還要更具體地600-900的範圍內；並且該壓力介質可以選自下組溴乙燒、/K、N-戊烯、二乙醚、甲醇、乙醇、汞和酸類。另外，該發電機中的發生了熱傳遞過程的至少一個或更多的部件(例如柱體、管、表面等)可以被形成有一個具有增加的表面積的熱傳遞表面。確切地說，所述表面可以被形成有多個增加其表面積的元件，例如，凸起、突起等。根據一個具體的實例，這些元件可以是微結構，這些微結構具有如立方體、多面體、錐體等的幾何形狀。根據另一個實例，這些元件可以是脊(平行的或螺旋的)。在後一種情況下，這樣的脊元件導致的是在這些管道的沿其中心軸線截取的截面中，該表面出現起伏(在峰與谷之間)。在這些脊被形成在該管道的內表面與外表面二者上的情況下，則該安排可以是使得內表面上的一個峰面向外表面上的一個谷並且反之亦然，由此在每個垂直於中心軸線的截面中維持大致恆定的材料厚度。應了解的是，雖然預形成一個圓柱形部件的具有所述微結構的外表面(如上文提至IJ)是相當簡單的，但是預形成所述圓柱形部件的內表面提出了一個更複雜的問題。為此目的，以下介紹一種用於預形成一個圓柱形部件的具有微結構的內表面的方法的步驟(a)提供一個基本上平面的板，該板具有一個第一面和一個相反的第二面；(b)在所述第一面上預形成所述微結構；(C)提供一個模具，該模具被形成為具有一個在尺寸與形狀上與所述板相對應的非貫通的空腔，所述空腔具有一個底表面以及在該模具的一個表面處的一個開口 ；
(d)將所述板放在所述空腔內，使得所述第二面與所述底表面相匹配並且所述第一面面朝該空腔的開口，使得在所述第一面與所述開口之間仍然存在一個空間；(e)將一種填充劑材料引入該空腔中以便填充所述空間，包括在這些微結構之間形成的空間；(f)讓所述填充劑材料凝固以便形成一個由所述板和凝固的填充劑材料構成的單板，該單板具有由所述填充劑材料構成的一個第一面以及由原來的板的第二面構成的一個
第二面；(g)將所述單板變形以獲得至少一種局部圓柱形的形狀，使得所述單板的第二面
構成所述柱體的一個外表面並且所述單板的第一面構成所述柱體的一個內表面；(h)將所述填充劑材料從所述單板上移除，由此得到具有在其內表面上形成的多個微結構的原來的板；並且(i)在具有這些微結構的內表面上進行最終的精加工。該發電機的轉換模塊可以包括一個動態安排，該動態安排與該壓力介質是機械連通的以便被其驅動。具體地講，該動態安排可以包括一個可移動構件，該可移動構件被配置成根據該壓力介質從所述最大操作溫度和所述最小操作溫度的波動進行往復運動。根據一個具體的實例，該動態安排可以由一個活塞組件構成，該活塞組件包括具有位於其中的活塞的一個外殼，該活塞將該外殼密封性地劃分成一個與該壓力介質處於機械連通的第一輸入室、以及一個與馬達組件處於機械連通的第二輸出室，該馬達組件被配置成用於產生輸出能量。該轉換模塊的活塞可以被配置成在該外殼內相對於該壓力介質的體積波動進行往復運動。具體而言，隨著該壓力介質的溫度增加，它的體積相應增加，由此使該活塞移位從而使得該輸入室的體積增加並且該輸出室的體積減小。相應地，隨著該壓力介質的溫度降低，它的體積相應減少，由此使該活塞移位從而使得該輸入室的體積減小並且該輸出室的體積增加。這種往復運動可以被該馬達組件用於產生輸出能量。根據一個實例，該馬達組件包括一個曲軸安排，這樣使得該活塞的往復運動被配置成用於產生該曲軸圍繞其軸線的旋轉。這種往復運動可以通過已知的方法被轉換而用於產生輸出能量。根據另一個實例，該活塞可以與一個線性軸相關聯，該線性軸被配置成與一個齒輪組件嚙合，該齒輪組件進而被配置成用於將該軸的線性往復運動轉換成旋轉運動。這種旋轉運動可以通過已知的方法被轉換而用於產生輸出能量。根據一個具體的設計實施方案，可以在該活塞與該馬達之間提供一個中間裝置，例如，該活塞可以被適配成通過一種中間物質如油上的壓力而驅動一個功用活塞(utilitypiston)。本申請的發電機可以進一步包括至少一個輔助熱交換器，該輔助熱交換器至少與該高溫儲存器以及該低溫儲存器的出口管線之一是處於熱連通的。該熱交換器可以被配置成用於進行所述這些出口管線內的工作介質內與外部環境和/或該熱交換器被浸沒在其中的介質之間的一個熱交換過程。因此，該熱交換器可以被配置成將在與該壓力模塊的壓力介質進行熱交換的過程中被加熱/冷卻的工作介質在其從該壓力容器離開時進行冷卻/加熱。
現在將對該發電機的各種結構構型、以及每種構型的運行方法的幾個實例進行說明，在其中一些構型中該發電機可以包括額外的元件、構件、模塊和/或安排。應該了解的是，雖然每個構型都可以獨立地使用，但這些不同構型的不同特徵還可以被組合在一起以產生該發電機的新構型。某本構型根據以上描述的發電機的一種基本構型，該熱差模塊包括與一個熱泵的冷凝器端處於熱連通的一個高溫儲存器、以及與外部環境處於熱連通的一個低溫儲存器。應了解的是，在這種配置下，該熱泵的蒸發器端也暴露於外部環境，這樣使得在運行中，該蒸發器端不斷從環境中抽出熱量，並且該熱泵不斷地將熱量從該蒸發器端抽至該冷凝器端。 該壓力模塊包括一個單一的壓力容器，該壓力容器在其中包含了一種可以被預加載至高壓(約6000atm.)的壓力介質、並且具有至少一個從中穿過的導管。該壓力容器進一步配備有與該導管的入口端相關聯的一個入口閥以及與該導管的出口端相關聯的一個出口閥。該壓力容器還可以配備有一個輸出管線，該輸出管線是與該轉換模塊的動態安排處於流體連通的。這些高/低溫儲存器各自包括提供了在該儲存器與該入口閥之間的選擇性流體連通的一個入口管線以及提供了在該儲存器與該出口閥之間的選擇性流體連通的一個出
口管線。因此提供了使用上述實例的發電機來產生輸出能量的方法，所述方法包括以下步驟a)選擇性地打開該入口閥和出口閥以便提供在高溫儲存器與該壓力容器之間的流體連通，並且使該高溫工作介質從該高溫儲存器進入該入口閥、經該導管並且穿出該出口閥而返回進入該高溫儲存器。由於在該高溫工作介質與該壓力介質之間的一個熱交換過程，當後者加熱至其最大操作溫度時前者冷卻下來。加熱時，該壓力介質的體積增加並且導致該活塞在一個方向上移位；並且b)選擇性地打開該入口閥和出口閥以便提供在低溫儲存器與該壓力容器之間的流體連通、並且使該低溫工作介質從該低溫儲存器穿過而進入入口閥、經該導管並且從該出口閥穿出而返回進入該低溫儲存器。由於在該低溫工作介質與該壓力介質之間的一個熱交換過程，當後者冷卻至其最小操作溫度時前者加熱。冷卻時，該壓力介質的體積減小並且導致該活塞在一個相反方向上移位。反覆進行以上步驟提供了該活塞的往返的往復運動，由此允許該發電機產生電。指出了該高壓介質的壓力越高，該發電機的熱動力學操作就越有效(只要維持了該發電機的機械完整性)。更確切地說，該活塞有一個預定的阻力，這要求該高壓介質的一個預定的閾值壓力來克服這個阻力並且使該活塞移位。在使用一種低壓介質的事件中，其加熱將首先導致該低壓介質的壓力增加至該閾值壓力並且此後才導致該活塞的位移。根據以上所述，預加載該壓力容器內的介質至一個高壓(超過該閾值壓力)確保了該壓力介質的加熱將直接導致該活塞的位移並且不會浪費在將該介質加壓至該閾值壓力上。還應注意以下事項
當返回至該高溫儲存器時，冷卻的高溫工作介質可以自由地從該熱泵的冷凝器端吸收進一步的熱量，以便使其回到它原來的高溫；當返回至低溫儲存器時，加熱的低溫工作介質可以將至少一些熱量排放進入外部環境，以便冷卻下來並且使它的溫度回到其原來的低溫；當從步驟(a)切換至步驟(b)時並且取決於導管的長度，可能有益的是，在選擇性切換入口閥的位置以便提供與該低溫儲存器的流體連通之後，延遲對用以提供與低溫儲存器的流體連通的出口閥的位置的選擇性切換。以此方式，在開始進行步驟(b)時，該導管中包含的高溫工作介質可以首先被推動穿過它的出口管線而進入該高溫儲存器中，並且然後才選擇性地切換該出口閥來提供與該低溫儲存器的流體連通。這同樣適用於當從步驟(b)切換至步驟(a)時；
上述方法可以進一步包括一個額外步驟(C)，在該步驟中，加熱的低溫工作介質被送過該輔助熱交換器以便允許從該工作介質到外部環境的更有效的熱量排放。肓接回收構型根據以上構型，該低溫儲存器的出口管線在離開該壓力容器後並不是直接返回進入該低溫儲存器中、而是首先被送過該熱泵的蒸發器端。以此方式，不同於它的熱量被排放至環境中並且被熱泵在蒸發器端再吸收，它是直接返回至該熱泵的蒸發器端的，由此提高了該發電機的操作效率。冷卻的儲存器構型根據以上顯示的發電機的構型，展示了一個冷卻的儲存器安排，其中該第一高溫儲存器是與該熱泵的冷凝器端處於熱連通的(如在先前的實例中)，而該低溫儲存器是與該熱泵的蒸發器端處於熱連通的。在以上安排下，該低溫工作介質在與該壓力介質進行熱交換過程時從中回收部分熱量、並且從環境中回收剩餘的熱量以便將總熱量從該熱泵HP的蒸發器端提供至冷凝器
端。，雙重操作該發電機可以包括兩個壓力容器，每個壓力容器通過相應的入口 /出口閥而連接至高溫及低溫儲存器。另外，這些壓力容器各自的壓力介質是與對應的活塞處於流體機械連通的。使用兩個壓力容器允許了該發電機的至少兩種操作模式a)同時循環一這兩個壓力容器均平行地進行以上步驟(a)與(b)。換言之，在整個發電機循環中的任何時間點，一個壓力容器內的壓力介質的溫度與另一個壓力容器內的壓力介質的溫度相似，即，這兩個壓力介質同時加熱並且同時冷卻。這種安排下，該發電機可以配備有兩個馬達組件，每個馬達組件被其對應的活塞驅動；b)交替循環一這些壓力容器錯開地進行步驟(a)與(b)，例如，當一個壓力容器進行該循環的步驟(a)時，另一個壓力容器進行該循環的步驟(b)。換言之，當一個壓力容器內的壓力介質經歷加熱時，另一個壓力容器內的壓力介質經歷冷卻，並且反之亦然。在這種安排下，該發電機可以配備有一個馬達組件，該馬達組件被兩個活塞驅動(即，這兩個活塞可以彼此同步的進行往復運動)。中間儲存器的構型
在以上構型下，該發電機可以包括三個儲存器一個高溫儲存器、一個低溫儲存器以及一個中溫儲存器。這種安排是基於冷卻的儲存器構型，其中，增加了一個額外的中溫儲存器，該中溫儲存器包含中溫工作介質。該中溫儲存器被配置成包含一種中溫工作介質，術語『中間』是指在所述高溫與所述低溫之間的一個溫度。這些高溫/中溫/低溫儲存器各自是與該壓力介質處於選擇性流體連通的。這種安排下，在相對於該基本構型所描述的步驟(a)和(b)的基礎上進行兩個額外的步驟(a』)和(b』)，這些步驟如下(a』 )[在步驟(a)之後進行]使該中溫工作介質從中溫儲存器穿過該壓力容器的導管，由此將該壓力介質的溫度(通過與其的熱交換過程)從最大操作溫度降低至一個中間操作溫度(在該最大操作溫度與該最小操作溫度之間);以及(b』 )[在步驟(b)之後進行]使來自該中溫儲存器的中溫工作介質被送過該壓力容器導管，由此將該壓力介質的溫度(通過與其的熱交換過程)從最小操作溫度提高至一個 中間操作溫度(在該最大操作溫度與該最小操作溫度之間)。確切地說，在以上步驟(a』)與(b』)過程中，該中溫工作介質被用於對應地通過高/低溫工作介質來在該工作介質的冷卻/加熱之間對其進行冷卻/加熱。因此，每個冷卻/加熱步驟被分為兩個階段，第一階段是通過中間工作介質來進行的並且第二階段是通過高/低工作介質來進行的。以上安排下，應了解的是，該高/低溫工作介質被具體用來在一個降低的溫度範圍內提供加熱/冷卻(即，在中溫與高溫之間，和/或中溫與低溫之間)，由此使得該發電機的操作更有效。關於以上安排，應了解的是，該中溫儲存器可以與外部環境處於熱連通，而這些高/低溫儲存器對應地與熱泵的冷凝器端/蒸發器端處於熱連通。另外，這些高溫/中溫/低溫儲存器的出口管線中任何一個都可以在離開該壓力容器時被送過該輔助熱交換器。根據這種安排的具體實例，該中間出口管線可以穿過該輔助熱交換器，以便對應地將在該壓力介質返回至它的儲存器之前在與其熱交換的過程中獲得/損失的所需熱量傳遞至大氣中/從大氣中吸收所需熱量。相比之下，這些高溫/低溫儲存器的出口管線可以將該工作介質直接返回至其對應的儲存器而不必穿過該熱交換器。交叉構型根據以上構型，該發電機包括兩個壓力容器(與該雙重操作安排相似)，並且每個出口閥還與入口閥處於選擇性流體連通。確切地說，每個出口閥O也配備有一個交叉管線C0L，該交叉管線提供了在一個壓力容器的出口閥與另一個壓力容器的入口閥之間的流體連通。這種安排下，進行如以下說明的額外交叉步驟是可能的(a〃)[在步驟(a』)之後進行]其中，中間工作介質WM在離開一個壓力容器PV的導管時經交叉管線COL被提供給另一個壓力容器PV的入口閥，以便開始加熱其內的壓力介質、並且然後才經另一個出口閥而返回至該中溫儲存器；以及(b〃)[在步驟(b』)之後進行]其中，中間工作介質WM在離開一個壓力容器PV的導管時經交叉管線COL被提供給另一個壓力容器PV的入口閥，以便開始冷卻其內的壓力介質、並且然後才經另一個出口閥而返回至該中溫儲存器。
以上安排提供了從該壓力介質中更顯著的熱量回收。更確切地說，不同於在它返回至該中溫儲存器的過程中將一定量的熱量排放到環境中/從環境中抽出，該中溫工作介質現在是在與該壓力介質的熱交換過程中排放/抽出一部分熱量，由此提高了該發電機的效率。熱梯度回收構型以上構型下，該發電機還包括一個壓力容器(與基本安排類似)、以及與出口閥相關聯的至少一個梯度儲箱。該梯度儲箱可以包括一個安排，該安排被配置成用於防止其中所含的工作介質的多個部分進行混合，由此大大降低了這些部分之間的熱傳遞以及這些部分到達熱平衡的速度。具體而言，該梯度儲箱在用於本發電機中時可以包含處於溫度Tl下的第一部分工作介質、處於溫度T2下的第二部分工作介質以此類推，使得Tl Φ T2古依次類推。
具體而言，在現在將解釋的該發電機的操作下，該梯度儲箱允許將包含在其中的工作介質維持在一個溫度梯度下，使得T1>T2>….Tn，或可替代地，Τ1<Τ2<. ... Τη。因此，這個加熱/冷卻的中溫工作介質的進入該梯度儲箱中的這些部分具有不同的溫度，並且如後面會詳細說明的，可能有益的是維持該梯度儲箱內這些部分之間的一個溫度梯度。為此目的，該梯度儲箱可以進一步包括一個非混合機構，該非混合機構被配置成用於通過防止工作介質的不同部分彼此混合而維持該儲存器內的一個溫度梯度。換言之，該非混合機構被配置成用於減慢該梯度儲箱內接收的工作介質達到均勻的溫度。該非混合機構可以是被形成為具有一個流動路徑而使得用於該工作介質的進入該梯度儲箱內的多個相繼部分之間熱傳遞的截面積足夠小而大大減慢熱傳遞的任何機構。術語『足夠小』是指被定義為標稱截面尺寸D的截面積顯著小於該路徑的長度L。這種非混合機構的實例可以是具有長度L和截面D〈〈L的長管；具有相似特性的一個螺旋管；位於該儲存器內而形成具有以上特性的流動路徑的一個螺旋表面；以及被形成為具有多個流動路徑的一個限制性迷宮，每個流動路徑都具有以上特性。以上所有實例中，該流動路徑可以由具有隔熱特性的材料製成，S卩，具有不良的熱傳導。這樣的材料的一個實例可以是塑料。在運行中，對於關於該基本構型所解釋的基本操作步驟(a)和(b)增加了幾個額外步驟，這些步驟如下(b"')[在步驟(b)之前進行]其中，低溫工作介質被送過該壓力容器的導管以便通過與該壓力介質的熱交換過程而被加熱，但不是返回至該低溫儲存器中，而是被引入到該梯度儲箱中。應了解的是，要離開該壓力容器的低溫工作介質的第一部分會在比最後部分更高的溫度下達到這種梯度(因為在這個熱交換過程中該壓力介質逐漸冷卻下來)。該梯度儲箱的設計允許將這些部分各自維持在他們自身的對應溫度上，從而使得最終在該梯度儲箱內最上面的部分具有最高溫度，而在該梯度儲箱內最下面的部分具有最低溫度。(b"")[在步驟(b)之後進行]其中在該梯度儲箱內的工作介質以LIFO (後進先出)的順序被再循環返回穿過該壓力容器，由此逐漸加熱該壓力介質至一個中間溫度、並且然後才開始該操作的步驟(a)。
本質上，該發電機的這些操作步驟描述了一個「停頓」操作，其中在該梯度儲箱中的工作介質WM被保持在其中(停頓)直到正確的時間、並且然後被釋放到發電機的管路中以進行所要求的熱交換過程。應了解的是，穿過這個加熱/冷卻的壓力容器的中溫工作介質的每個部分都是以不同溫度從中被排放的。例如，如果以定量的方式來觀察該系統的運行，當具有溫度T+的中溫工作介質開始循環而穿過包含了在高溫TS>T+下的壓力介質的這個加熱的壓力容器時，該中溫工作介質的第一部分將以溫度Ts』從該壓力容器中被排放,這樣使得τ +〈Τ熱』〈Τ熱，該工作介質的第二部分 將以溫度T熱"從該壓力容器中被排放，這樣使得T中〈Τ熱"〈Τ熱』〈Τ熱等等。穿過這個冷卻的壓力容器的中溫工作介質發生了相似的過程，只是T中>ιν >ιν』 XIV。這些溫度TS、T+與IV對應於各個高溫/中溫/低溫儲存器內的工作介質的高溫/中溫/低溫。以上安排提供了在該發電機內進行熱回收的另一種方式，由此進一步提高了它的效率。還應了解的是，LIFO構型的使用允許了該壓力介質被逐漸加熱(首先從最低溫度的部分開始)，從而更好地利用了該工作介質的每個部分的熱量。還應了解的是，該梯度儲箱可以既用於加熱的低溫工作介質又用於冷卻的高溫工作介質。根據隨後詳細描述的具體實例，該發電機可以包括多於一個的梯度儲箱。例如，每個壓力容器可以配備有它自己的梯度儲箱和/或多個梯度儲箱被提供用於高溫/低溫工作介質。根據一個具體的安排，該熱梯度回收構型可以與該雙重操作構型相組合，其中該發電機的操作可以如以下描述在一個第一階段，類似於先前描述的那個實例(沒有梯度儲箱)，在溫度Ts下的該高溫工作介質被送過一個壓力容器以便加熱包含在其內的壓力介質，而與此同時，在溫度T&下的該低溫工作介質被送過另一個壓力容器以便冷卻包含在其內的壓力介質。這個階段之後，一個壓力容器內的壓力介質被加熱至一個溫度T熱』〈T熱並且在另一個壓力容器內的壓力介質被冷卻至一個溫度Τ: >Τ；φ。此後，進行一個返回步驟，在此過程中在溫度T +下的中溫工作介質被送過這兩個壓力容器以便冷卻/加熱其內的壓力介質。具體而言，穿過這個加熱的壓力容器的中溫工作介質與之進行一個熱傳遞過程並且將它冷卻至一個接近T +的溫度，而穿過這個冷卻的壓力容器的中溫工作介質與之進行一個熱傳遞過程並且將它加熱至一個接近T + (然而，未達到τ+)的溫度。然而，與這個先前的實例(其中該中溫工作介質在穿過這些壓力容器之後經該散熱器返回至該中間儲存器)相比，在本實例中，該中溫工作介質以兩次動作的順序流進這些梯度儲箱。在該順序的第一次動作過程中，要離開該壓力容器的加熱的中溫工作介質的第一部分是處於溫度T加熱的下，這樣使得T中〈Τ加熱的〈Τ熱』，該工作介質的第二部分將會從該壓力容器中以溫度ts』被排放，這樣使得'CTwswCTs'等等。加熱的工作介質被送入其對應的壓力容器的梯度儲箱內，這樣使得該梯度儲箱在其中包含了加熱的工作介質內的不同部分並且維持了它們之間的溫度梯度。同時，要離開該壓力容器的冷卻的中溫工作介質的第一部分是處於溫度IVipw下，這樣使得Tφ>T^PM>TS』，該工作介質的第二部分將會從該壓力容器中以溫度Tm_』被排放，這樣使得T + >T；^_』 XIVipwXTs'等等。冷卻的工作介質被送入其對應壓力容器的梯度儲箱內，這樣使得該梯度儲箱在其中包含了冷卻的工作介質內的不同部分並且維持了它們之間的溫度梯度。在任何情況下，重要的是注意，因為這個加熱的壓力容器內的加熱的壓力介質在這個步驟中從不會達到T +，所以從中穿過的中溫工作介質也從不會以溫度Tt離開該壓力容器，而是始終略微更熱。換言之，加熱的中溫工作介質的每個部分是在溫度下，使得同時，因為這個冷卻的壓力容器內的冷卻的壓力介質在這個步驟中從不會達到τ+，所以從中經過的該中溫工作介質也從不會以溫度τ+離開該壓力容器，而是始終略微更冷。換言之，冷卻的中溫工作介質的每個部分是在溫度τ η下，使得τ + >τ
〉τ涼。由於在每個梯度儲箱中的非混合機構，每個梯度儲箱中的工作介質維持了一個溫度梯度，從而減慢了這個加熱/冷卻的中溫工作介質的不同部分之間的混合。 當完成該順序的第一個動作時，每個梯度儲箱的大部分被一種加熱的/冷卻的中溫工作介質填充，該工作介質以變化的溫度跨越該儲存器。在這一點上進行該順序的第二個動作，也稱為交叉步驟來自這個加熱的壓力容器的梯度儲箱(S卩，在該第一次動作過程中使用的包含了加熱的中溫工作介質的梯度儲箱)的工作介質被送過包含先前被低溫工作介質冷卻至溫度τ:的壓力介質的這個相反的(冷卻的)壓力容器，並且來自這個冷卻的壓力容器的梯度儲箱(在該第一次動作過程中使用的包含了冷卻的中溫工作介質的梯度儲箱)的工作介質被送過包含先前被高溫工作介質加熱至溫度ts』的壓力介質的這個相反的壓力容器。另外，來自這些梯度儲箱的工作介質以先進後出的順序(FILO)流到這些相反的壓力容器，即，要進入該梯度儲箱的加熱的中溫工作介質的最後部分(這也是加熱的中溫工作介質的最冷的部分)將會是被送過該相反的壓力容器的第一部分。以此方式，被送過現在的低溫/高溫壓力容器的該工作介質的溫度在該交叉步驟過程中不斷地並且逐漸地升高/降低。應注意的是，甚至這個加熱的工作介質的最冷的部分也是處於溫度Tsn>T + >IV』的，並且甚至這個冷卻的中溫工作介質的最熱的部分也是處於溫度的。因此，應了解的是，冷卻的/加熱的壓力介質T&』 /T『與加熱的/冷卻的中溫工作介質的最冷/最熱的部分TsViVn之間的溫度差比在前者與τ+下的中溫工作介質之間的先前的溫度差大得多。還應注意的是，以LIFO順序進行該交叉步驟的一個原因是，如果使用先進先出(FIFO)的順序，加熱的/冷卻的中溫工作介質的最熱/最冷的部分就會與該壓力介質進行如此強烈的熱傳遞過程以至使得這個加熱的/冷卻的中溫工作介質的最熱/最冷的部分對該熱傳遞過程具有極小影響。使用LIFO順序允許對於該工作介質的每個部分的更好利用。以上步驟中(切換步驟)，在加熱的中溫工作介質與冷卻的壓力介質之間發生了熱傳遞，導致冷卻的壓力介質的平均溫度是大約TAV—^OV+Tin_n)/2。同時，在冷卻的中溫工作介質與加熱的壓力介質之間發生了熱傳遞，導致冷卻的壓力介質的平均溫度是大約Tav
h=(T熱，+T冷卻的n)/2。
應該注思的是，由於以上討論的溫度差(即，T中〈T加熱的〈T熱並且T中〉T冷卻的〉T典，)，只有使用處於溫度τ+下的中溫工作介質來冷卻/加熱該壓力介質，溫度TAV—。與Tav h才會比應該已經實現的相應的平均溫度TAV—C』與TAV—H』更熱/更冷。在這兩個壓力容器的壓力介質完成了熱傳遞過程並且到達溫度Tav。與Tav H之後，該主循環(步驟(I)和(III))自身重複，但是現在由高溫工作介質流到先前冷卻的壓力容器並且該低溫工作介質現在流到先前加熱的壓力容器。因此，該切換步驟提供了超越先前描述的發電機實例的允許與該壓力介質的更有效的熱傳遞過程的一種改進，從而使得加熱的/冷卻的壓力介質在加熱/冷卻至更非常接近T +的溫度後返回、並且甚至可以達到一個比Tt更低/更高的溫度。在該順序的這兩個動作中，中溫工作介質(儘管不一定在溫度T +下)被送過該散熱器，從而允許它與外部環境(通常是周圍空氣，但可以是該散熱器浸沒在其中的任何其它介質)進行一個熱傳遞過程。 該發電機的整個操作中，由於該工作介質和壓力介質的熱動力學性能，該發電機不斷地產生熱量，該熱量進而通過該散熱器被排放至周圍環境。更具體而言，這種安排是使得加熱的中溫工作介質的溫度增加比冷卻的中溫工作介質的溫度減小是略微更大的。這種增加/降低的不同是通過該中溫工作介質的輕微過熱來表示的，即，產生過量的熱量。然而，它通過經散熱器驅逐出這種過度的熱量而得到補償。還應注意的是，整個發電機、並且更具體而言是該發電機的被配置成用於使高溫/中溫/低溫工作介質穿過的管路總是處於恆定壓力下(即，在該管道的每個部分中總存在工作介質，無論是否循環)。因此，在該系統的一個起始位置，該梯度儲箱在其中包含了中溫水(即，在溫度T +下的水)。在該順序的第一動作過程中，當加熱的/冷卻的中溫工作介質進入這些梯度儲箱時，先前包含在其中的該工作介質被排放出並且再循環返回進入該輔助的儲存用儲存器中，該儲存器包含了處於溫度T +下的中溫工作介質。在該切換步驟過程中(該順序的第二個動作)，為了將包含在這些梯度儲箱內的工作介質泵送到適當的壓力容器中，該中溫工作介質被循環進入這些梯度儲箱，因此將加熱的/冷卻的中溫工作介質推出該儲存器並且進入所希望的壓力容器內。注意到的是，在該順序的第二動作過程中，這些儲存器(高溫/低溫/中溫)是與循環的流體斷開的，從而使得事實上只有中溫工作介質被循環穿過該發電機的管路。該發電機還可以包括一個或多個恆溫器，這些恆溫器配置成用於提供對高溫/低溫/中溫工作介質以及加熱的/冷卻的壓力介質的控制。例如，該恆溫器/這些恆溫器可以被配置成用於將該中溫工作介質維持在一個基本上等於環繞該發電機的周圍環境(空氣、水等)的溫度下。累積器構型根據以上構型，該發電機可以進一步包括一個累積器單元，該累積器單元包含了一種儲存的工作介質。該累積器單元配備有一個加熱安排，這個加熱安排被配置成通過該發電機提供的輸出功率來運行。該累積器單元可以通過對應地連接至該入口閥和出口閥上的相應入口和出口管線而與該壓力容器處於選擇性流體連通。在操作中，該發電機的一部分輸出功率可以被用來運行這個加熱安排，從而使得它加熱該累積器單元中所包含的工作介質。因此，在所要求的時刻，該高溫儲存器可以被斷開，並且該累積器單元可以提供必要的高溫工作介質。在這種安排下，任何未使用的過量的輸出功率都可以被提供給該累積器單元，由此來事實上作為累積器運行。根據一個具體的實例，加熱元件可以是一個加熱線圈或其他任何被配置成被加熱以便加熱該存儲工作介質的元件。可替代地，這個加熱安排可以由一個輔助熱泵(未顯示)構成，並且該累積器單元可以包括兩個隔室，一個是與該輔助熱泵的蒸發器側處於熱連通的並且另一個是與該輔助熱泵的冷凝器側處於熱連通的。具體而言，每個隔室可以具有一個對應的入口，相應的入口和出口管線對應地附接至該入口上。這種安排可以是使得該出口位於該高溫隔室的一個頂端處，而該入口位於該高溫隔室的一個底端處。相反，該低溫隔室的出口可以位於在該隔室的一個底端處，而其入口可以位於在該隔室的一個頂端處。以上的這種安排允許從該高溫隔室的一個高溫區中抽出高溫工作介質、並且允許 將該工作介質返回至該高溫隔室的一個低溫區。相應地，這種安排允許從該低溫隔室的一個低溫區中抽出低溫工作介質、並且將該溫度工作介質返回至該低溫隔室的一個高溫區。在操作中，一旦該輔助工作介質位於這些隔室內並且對應地到達與這些高溫/低溫儲存器類似的溫度，則當主要熱泵暫時停止其操作時，它就可以用於該發電機的運行。應了解的是，該累積器可以包括一個熱泵和直接加熱元件(例如線圈)二者、並且與兩者相組合工作。確切地說，該高溫隔室可以配備有多個加熱器，這些加熱器被配置成用於直接加熱該隔室內包含的儲存流體。應了解的是，在該輔助熱泵的運行過程中，該高溫/低溫隔室內的儲存介質可以到達一個加熱/冷卻極限(即，達到一個最大/最小溫度極限)。在這樣一個事件中，該輔助熱泵的運行可以被中斷，並且然後使用這些加熱器來進一步加熱在高溫隔室內的儲存介質。在以上安排下，一旦該輔助熱泵被中斷，該高溫隔室內的工作介質就可以作為一種高溫工作介質來使用，而低溫隔室的工作介質可以作為該低溫/中溫工作介質來使用。在本申請的主題的所有以上方面中，用於為對應的高溫/低溫儲存器產生熱源/冷源的該A/C單元可以是處於級聯安排的形式的，該級聯安排包括幾個等級，每個等級按照基本的A/C壓縮/膨脹方式來運行。具體而言，該級聯安排可以包括被配置成用於為該高溫儲存器提供熱量的一個第一末端等級、和被配置成用於為低溫儲存器提供必要的冷量的一個第二末端等級。每個等級包括一個蒸發器區段、一個壓縮機、一個膨脹構件以及一個冷凝器區段，並且包含了一種流體(氣體或液體)，這種流體被配置成經受相應的壓縮和膨脹以便在冷凝器處提供一個高溫源並且在蒸發器處提供一個低溫源，如本身已知的。確切地說，在每個等級內的流體都被配置成具有一個蒸發器溫度TEVAP(n)和一個冷 矢疋器溫度Tgqnd (η)， 其中 Tcond (η)
>TEVAP(n)，並且η表示等級的數目。該級聯安排被設計成使得一個等級的冷凝器區段被配置成用於與下一等級的蒸發器區段進行一個熱交換過程。具體地說，這種設計可以是使得在一個等級的冷凝器內的壓縮流體的溫度高於與其發生該熱交換過程的下一等級的蒸發器內的膨脹流體的溫度。每個等級可以在閉環中操作，S卩，每個等級的流體不與隨後一個等級的流體相接觸。確切地說，隨後兩個等級之間的熱交換過程可以經過一個中間構件來進行，例如一個熱傳導表面。根據一個具體的實例，隨後兩個等級之間的熱交換過程發生在一個熱交換器內，該熱交換器包括一個直徑為D1的內管,它穿過了一個直徑D2CD1的外管。該內管構成一個等級的冷凝器，而該外管構成下一等級的蒸發器。因此，在操作過程中，一個等級的壓縮流體由於其壓縮而被加熱至溫度流經該內管，下一等級的膨脹流體由於其膨脹而被冷卻至溫度TEVAP(n+1)〈T_(n)、流經該外管(以便圍繞內管流動)。其結果是，經過該內管的壁發生了熱交換過程一加熱的流體與該內管的一個內表面相接觸並且冷卻的流體與該內管的一個外表面相接觸。在這個熱交換過程中，從在內管內流動的流體向在該外管內流動的流體排放了熱量。應注意的是，這種熱交換器的設計可以是使得由內管限定的體積是小於在該內管的外表面與該外管的內表面之間限定的體積。具體地講，該外管的內表面實際上在垂直於該管的縱向軸線截取的截面上是圓的，而該內管的內和/或外表面在同一個截面上可以具 有更曲折的形狀。該冷凝部分與蒸發器部分內的流動方向既可以是平行的，即壓縮流體與膨脹流體在同一個方向上流動(如在一個平行熱交換器內)。可替代地，該流動方向可以是相反的，即，壓縮流體與膨脹流體在相反的方向上流動(如在一個逆流熱交換器內)。每個等級可以包含一種不同的流體、並且被配置成在不同溫度範圍內運行。具體地講，在同一個等級內，在冷凝器內流體的高溫Tkmi與在蒸發器內的流體的低溫Tevap之間的差總體上在所有的等級之間是類似的。例如，該溫度差可以是約30° C。根據一個具體的實例，該級聯安排可以包括七個等級，每個在約30° C的溫度範圍Λ內操作，在第一等級的蒸發器處的流體溫度TEVAP(1)低至0° C，並且在第七等級的冷凝器處的流體溫度Tevapw高至245° C。應注意的是，在所有這些等級內，在一個等級的蒸發器中的膨脹流體的溫度總是低於隨後等級的冷凝器內的壓縮流體的冷凝溫度。換言之， Tevap (n)〈 Tcond (n+i) °該發電機還可以包括一個控制器，將該控制器被配置成用於調節每個等級的壓縮機和/或膨脹閥的操作以便在一個等級內的流體的壓縮溫度與一個隨後等級內的流體的膨脹溫度之間維持一個所希望的差。如先前描述的，每個等級可以包括一個壓縮機，該壓縮機被配置成用於壓縮在該等級內循環的、在蒸發器至冷凝器之間行進的流體。為了維持每個等級內的在蒸發器與冷凝器之間的相似的溫度範圍，這些等級的壓縮機可以具有不同的功率消耗，從而使得每個等級被配置成以不同的COP來運行。其原因在於用於加熱/冷卻的COP是按照該溫度差除以高溫/低溫來計算的。因此，一個具有在27° C與57° C之間的30° C冷凝器/蒸發器差的等級給出的COP不同於一個具有在90° C與120° C之間的30° C冷凝器/蒸發器差的等級。替代性地，每個等級可以裝配有相同的壓縮機(S卩，提供相同的功率)。然而，在這種安排下，每個等級中的冷凝器/蒸發器之間的溫度差(從低到高)將逐漸減小。例如，第一等級的Λ可以是對於第一等級的30° C、對於第二等級是24° C、對於第三等級是20° C以此類推。應了解的是，通過使用具有若干等級的一個級聯安排，每一個等級都對高溫儲存器的1^與低溫儲存器的IV之間的總體溫度差做出貢獻。正如在以上實例中，這七個等級中的每一個都貢獻了約30° C，由此給出了 240° C的溫度差。應該理解的是，具有240° C的溫度差的一個單一的壓縮/膨脹循環所具有的COP是遠低於七個壓縮機、每個壓縮機都貢獻了其自身壓縮/膨脹循環的。其結果是，在單一壓縮/膨脹循環中會浪費的能量是高於這種級聯安排的，從而使得後者對於目前描述的發電機是更有效的。如先前描述的，該發電機可以包括一個散熱器，該散熱器被配置成用於允許該工作介質在加熱/冷卻這些壓力容器中的壓力流體之後與環境進行熱交換過程。根據一種具體的設計，該高工作介質在加熱該壓力流體(並且隨後冷卻下來)之後被直接返回到該高溫儲存器中，而該低溫工作介質在冷卻了該壓力流體(並且隨後加熱)之
後穿過該散熱器以便被環境冷卻。該散熱器單元可以被配置成根據環境的溫度以及該低溫工作介質的所得溫度來控制，從而使得該低溫工作介質以一個基本上恆定的並且預定的溫度離開該散熱器單元。更具體地，該散熱器單元可以包括被配置成用於確定該散熱器所提供的冷卻速率的一個控制元件、以及一個感測單元，該感測單元被配置成一方面用於測量離開該散熱器單元的低溫工作介質的溫度並且另一方面向該控制單元提供數據。例如，如果希望的是該低溫工作介質以一個預定的溫度T離開該散熱器單元並進入該低溫儲存器，則該感測單元測量離開散熱器單元的該低溫工作介質的溫度T』並且(a)如果Τ』 >T，則該感測單元將這個讀數提供至該控制單元，該控制單元進而增大該散熱器單元的冷卻速率(例如通過提高一個冷卻風扇的轉速)以便降低溫度Τ』 ；並且(b)如果Τ』〈T，則該感測單元將這個讀數提供至該控制單元，該控制單元進而減小該散熱器單元的冷卻速率(例如通過降低一個冷卻風扇的轉速)以便升高溫度T』。通過參考以上內容，當使用這種級聯安排時，這種構型使得在該散熱器內的熱交換過程是用進入該級聯安排的第一等級的、與該低溫儲存器相關聯的低溫工作介質來發生的。具體而言，這個熱交換過程將該低溫工作介質(該低溫工作介質在穿過該壓力容器之後現在是加熱的)帶到一個溫度T』 ^ Tenv，而UTenvMevap,其中Totd是在第一等級的冷凝器處的壓縮流體的高溫，並且Tevap是在第一等級的蒸發器處的膨脹流體的低溫。應該注意的是，每個等級(取決於其壓縮機)被設計用於一個預定的溫度範圍，即，被配置成用於從冷端(蒸發器)去除預定量的熱量。如果該蒸發器是位於對其提供了比壓縮機在該等級的壓縮/膨脹循環中所能夠抽取的更多熱量的一個環境中，則該等級變得不夠有效(即，該壓縮機不能應付從蒸發器中去除熱量)。因此，該級聯安排可以進一步被配置成用於根據環境的溫度來調整其運行以及其總體溫度範圍。更具體而言，如果環境的溫度增大為使得TenvWot^Tevap,並且該級聯安排的第一等級變得不夠有效(如以上說明的)，則該級聯安排可以被配置成用於繞過該第一等級並且將該低溫儲存器連接至第二等級上。在以上安排下，代替在低溫TEVAP(1)與高溫Tcqndw之間的運行，該級聯安排現在是在低溫Tevap⑵與聞溫之間運彳丁。因此，聞溫與低溫儲存器之間的總體溫度差降低，但是該級聯安排的效率基本上保持相同。為了進行以上調整，該級聯安排可以具有一個旁通模塊，該旁通模塊包括與第二等級相關聯的並且位於該低溫儲存器內的一個蒸發器。該旁通模塊可以進一步包括多個閥，這些閥允許將第一等級完全斷開並且引導第二等級的壓縮流體在該旁通模塊的蒸發器內、而不是在第二等級原來的蒸發器內膨脹。根據一種特定設計的蒸發器，它可以包括以下特徵多個壓力容器~該發電機的每一側(左/右)都包括四個壓力容器，其中的每個壓力容器具有與關於先前的實例所描述的相似的結構；線性內芯連接——每個容器都包括六個內芯，但是與先前的實例不同的是，這些內芯是彼此線性連接的從而形成了一個長的工作介質流動路徑(是先前披露的平行連接的六倍長);線性容器連接(工作介質)——每側的四個壓力容器的這些內芯是彼此線性連接的從而形成了一個甚至更長的工作介質流動路徑；
線性容器連接(壓力介質)—每側上的這四個壓力容器的包含高壓介質的這些隔室也是通過高壓連接而彼此處於流體連通的，由此形成了一個長的壓力介質流動路徑；外部低溫儲存器—由該A/C單元的蒸發器構成的低溫儲存器被暴露在環境中並且不用於工作介質穿其而過的循環。在運行中，該發電機的一側的整個循環可以包括以下步驟(考慮到了相反一側經歷了相同的步驟、僅略有偏差)a)高溫工作介質沿著二十四個內芯的長度(這四個壓力容器中的每一個中的六個內芯)從A/C單元的冷凝器端穿過，由此將該壓力介質的溫度升高至其最大操作溫度並且同時被冷卻至一個較低溫度；b)從該第四壓力容器的最後一個內芯，冷卻下來的高溫工作介質在穿過一個散熱器之後被返回至該A/C單元的冷凝器端，該散熱器是用於從中驅逐其中保留的熱量的至少一個額外的部分；c)來自該中間儲存器的處於周圍溫度下的中溫工作介質被送過這四個壓力容器的所有二十四個內芯，由此將該壓力介質的溫度降低至該最大操作溫度以下並且同時被加熱至一個較高溫度；d)從該最後一個內芯，該中溫工作介質流入這些梯度儲箱中以便被儲存在那裡，從而使得要進入該梯度儲箱中的中溫工作介質的第一部分是處於最高溫度並且要進入該梯度儲箱中的最後一部分是處於最低溫度；e)來自該中間儲存器的處於周圍溫度下的中溫工作介質被送過這四個壓力容器的所有二十四個內芯，由此進一步將該壓力介質的溫度降低至該最小操作溫度以下並且同時被加熱至一個較高溫度；f)從最後一個內芯，該中溫工作介質流回至該中間工作儲存器中，穿過該散熱器以便將任何額外的熱量驅逐至環境中；g)來自該梯度儲箱的加熱的中溫工作介質被送過這四個壓力容器的內芯，由此將該壓力介質逐漸加熱至高於該最小操作溫度、而仍低於該最大操作溫度的一個溫度。逐漸加熱是通過使用一種LIFO安排而實現的，其中要進入該梯度儲箱中的最後一個部分(也具有最低溫度)首先流經這些內芯；h)從最後一個內芯，該中溫工作介質流入該中間工作儲存器中，同時穿過該散熱器單元以便將任何額外的熱量驅逐至環境中；i)從步驟(a)開始重複。具體而言，步驟(a)和(b)、以及(e)和(f)可以持續一個第一時間段並且步驟(C)和⑷、以及(g)和(h)可以持續大於該第一時間段的一個第二時間段。確切地說，該第二時間段可以是該第一時間段的兩倍長。在一個具體實例中，該第一時間段可以是約5秒並且該第二時間段可以是大約10秒。該發電機可以被用於多種要求動力的系統中，例如家用電器、交通工具(例如轎車、輪船、飛機、潛艇等)、工業系統等等。特別地，在被配置成用於在至少部分地浸沒在不同於環境空氣的一種介質中的情況下運行的系統實例中，該發電機可以被配置成使用這種特定介質來作為工作介質。例如，如果該發電機被用於航海的輪船上，該工作介質可以是海水。
關於該壓力介質，應該注意以下內容當預加載該壓力介質時，其熱傳遞係數增大；當預加載該壓力介質時，該壓力介質的體積膨脹係數減小；當預加載該壓力介質時，該壓力介質的密度增大；該壓力介質的密度越高，其在壓力下經受體積變化的可能性越低；當預加載該壓力介質時，該壓力介質的密度增大；當預加載該壓力介質時，熱容量減小；並且當預加載該壓力介質時，該壓力介質的黏度增大。除以上內容之外，本申請的發電機可以結合以下特徵在該發電機的運行過程中，當從一個操作步驟切換至後一個步驟時，可能有利的是相對於這些入口閥的選擇性打開而延遲這些出口閥的選擇性打開。例如在步驟(a)的過程中，高溫工作介質被送過這些內芯，從而使得入口閥和出口閥均是與該高溫儲存器處於流體連通的，並且在步驟(b)的過程中，低溫工作介質被送過這些內芯，從而使得入口閥和出口閥均是與該低溫儲存器處於流體連通的。當從(a)切換至(b)時，可能有利的是延遲該出口閥的選擇性切換，從而使得它保持是與該高溫儲存器處於流體連通的，直到該內芯中包含的所有高溫工作介質都首先被完全返回至該高溫儲存器中、並且然後才將該出口閥切換成是與低溫儲存器處於流體連通的；該內芯中的靜態螺旋件可以由一種具有非常低的熱傳遞係數、從而不從工作介質中吸收熱量的材料製成。這樣的材料的實例可以是玻璃纖維，具有的熱傳遞係數是大約O. I ；該發電機可以包括若干梯度儲箱，其中一些被指定為唯獨與高溫工作介質一起使用而其他的被指定為唯獨與低溫工作介質一起使用；該內芯可以形成有加強肋，從而為該內芯提供增強的壓力抵抗性。增強的抵抗性可以允許減小內芯壁的厚度，由此增大工作介質與壓力介質之間的熱傳遞；該累積器也可以是預加載的，以便提高其中所含的工作介質的沸點，由此允許它吸收更多熱量；該累積器本身可以用作該工作介質子系統的一個備份；該發電機可以包括一個控制器，該控制器被配置成用於進行該發電機的操作的優化，包括對該壓縮機的控制以及由此對空調單元的COP、閥的操作的控制等等；該累積器可以包括兩個隔室，一個是用於包含高溫儲存介質並且另一個是用於包含低溫儲存介質；該累積器的隔室可以具有一個豎直的取向，以便允許其中類似於這些梯度儲箱的熱梯度；一個用於產生約1麗的發電機可能具有約30噸的重量、並且佔據約100平方米的面積；該累積器可以用作對家庭/辦公室/工廠等的熱/冷水供應的直接來源；使用一個累積器單元可以將該發電機的總動力容量減少多達66% (當該累積器使用熱泵來運行時)，由此允許將該發電機系統的尺寸減小多達2/3。
附圖簡要說明為了理解本發明並且了解在實踐中可以如何實施本發明，現在僅通過非限制性實例的方式、通過參考附圖來描述多個實施方案，在附圖中圖A至H是根據本申請主題的發電機的不同變體的實例的示意圖；圖IA至ID是所披露的主題的發電機的對應的示意性等距圖、正視圖、側視圖以及截面圖；圖2A是圖IA中所示的發電機的示意性等距圖，不含機械動力單元和能量發生單元;圖2B是圖2A所示的細節A的一個示意性放大圖；圖3A是圖IA的發電機的這些壓力容器和能量發生單元的示意性等距圖；圖3B是圖3A所示的這些壓力容器的一個示意性截面；圖3C是圖3B所示的細節B的一個示意性放大圖；圖3D是圖3B所示的細節C的一個示意性放大圖；圖3E是圖3B所示的截面的一個示意性正視圖；圖4A是圖IA所示的發電機的一個壓力容器的示意性等距圖；圖4B是圖4A所示的細節D的一個示意性放大圖；圖4C是圖4A中所示的細節D的示意性等距圖，去掉了該壓力容器的殼；圖4D是圖4A中所示的壓力容器的示意性等距圖，去掉了該殼；圖4E是細節E的一個示意性放大圖，去掉了若干其他的部件；圖4F是圖4A所示的細節F的一個示意性放大圖；圖5A是該壓力容器的一個示意性等距截面圖；圖5B是該壓力容器的內芯的一個區段的示意性等距圖；圖5C是該壓力容器的一個另外的等距截面圖；圖6A至6C是圖IA所示的發電機的能量發生單元的對應的示意性等距圖；圖7A至7C是該壓力容器內使用的熱耗散單元的對應的示意性正視圖；圖8A至8F分別是對該發電機的運行的分析示意圖；圖9是圖IA的發電機在與一個累積器安排結合使用時的示意性等距圖；

圖10是對該發電機的運行的分析的另外一個示意圖；圖IlA是圖IA至ID所示的發電機的另一個實例的示意性正面等距圖IlB是圖IlA所示的發電機的一個示意性背面等距圖；圖12A是圖IlA和IlB所示的發電機中使用的一個梯度系統的示意性等距圖；圖12B是圖12A所示的梯度系統的一個示意性放大圖；圖12C是圖12A所示的梯度系統的一個示意性放大圖，移除了其若干部件；圖12D是圖12C所示的發電機的一個示意性側視圖；圖13A是圖IlA和IlB所示的發電機中使用的一個散熱器部分的示意性等距圖；
圖13B是圖IIA和IlB所示的發電機中使用的一個工作介質儲存器的示意性等距圖，其中它的罩是透明的；圖14A是圖IlA和IlB所示的發電機中使用的一個混合機構的示意性等距圖；圖14B是圖14A所示的混合機構的一個示意性等距圖，其中移除了該發電機的若干部件；圖14C是圖14B所示的細節G的一個示意性放大圖；圖14D是圖IlA和IlB所示的發電機中使用的一個壓力容器的、沿著垂直於該壓力容器的中央軸線的一個平面而截取的示意性截面圖；圖14E和14F分別是圖IlA和IlB所示的發電機中使用的一個驅動螺杆的示意性等距圖和等距截面圖；圖15A是圖IlA和IlB所示的發電機中使用的一個流量調節器的示意性等距圖；圖15B是圖15A所示的調節器的一個示意性放大圖，其中其蓋件是透明的；圖15C是圖15B所示的流量調節器的一個示意圖；圖16A是圖IlA和IlB所示的發電機中使用的一個累積器安排的示意性等距圖；圖16B是圖16A所示的累積器安排的一個示意性背面等距圖；圖17A至17D是圖IlA和IlB所示的發電機的管路連接件的對應的示意性等距圖；圖17E和17E』是圖IlA和IlB所示的發電機的工作介質的溫度的示意性圖表；圖18A是一種包含圖IlA和IlB所示的發電機的車輛的示意性等距圖；圖18B是圖18A所示的車輛的一個示意性等距圖，移除了其若干部件；圖18C是圖18B所示的車輛的一個示意性等距圖，移除了其多個其他部件；圖18D和18E分別是圖18C所示的車輛的示意性俯視圖和仰視圖；圖18F和18G分別是圖18C所示的細節H和I的示意性放大圖；圖19A是一種包含圖IlA和IlB所示的發電機的輪船的示意性等距圖；圖19B是圖19A所示的輪船的一個示意性等距圖，移除了其若干部件；圖19C是圖19B所示的輪船的一個示意性等距圖，移除了其多個其他部件；圖19D和19F分別是圖19C所示的細節J、K和L的示意性放大圖；圖20A和20B分別是圖IlA和IlB所示的發電機的一個圓柱形部件的示意性截面圖；圖20C是圖20A所示的圓柱形部件的一個示意性局部截面圖,其中一個螺旋件元件位於其中；圖20D是有待用於本申請的發電機中的一個圓柱形部件的另一個實例的示意性等距圖20E是圖20D所示的圓柱形部件沿其一條中央軸線截取的一個示意性截面圖；圖21A至21G分別是生產圖20A和20B所示的圓柱形部件的不同階段的示意性等距圖；圖22A和22B分別是根據本申請的另一個實例的發電機的示意性正面等距圖和背面等距圖；圖22C是圖22A所示的細節M的一個示意 性放大圖；圖22D是圖22B所示的細節N的一個示意性放大圖；圖23A是圖22A所示的發電機中使用的一個工作介質子系統的示意性等距圖；圖23B是圖23A所示的工作介質子系統的一個示意性等距圖，其中為了更清楚的觀察而移除了其殼體；圖23C是圖23B所示的工作介質子系統的一個示意性右側視圖；圖23D是圖23A所示的工作介質子系統沿圖23B所示的平面1_1截取的一個示意性截面圖；圖23E是圖23D所示的細節O的一個示意性放大圖；圖23F是圖23A所示的工作介質子系統沿圖23B所示的平面II-II截取的一個示意性截面圖；圖24A和24B分別是在本申請的主題的發電機中使用的工作介質子系統的另一個實例的示意性正面等距圖和背面等距圖；圖24C和24D分別是從圖24A和24B中的細節P和Q的示意性放大圖；圖25A是在本申請的主題的發電機中使用的工作介質子系統的另一個實例的示意性等距圖；圖25B是從圖25A中截取的細節R的一個示意性放大圖；圖26A和26B分別是示意性表格，示出了可以在以上圖中所示的發電機構造中使用的兩種材料的特性；圖27A是根據本申請的主題的另一個實例的示意性等距圖；圖27B是圖27A所示的發電機的一個示意性等距圖，其中為了更清楚的觀察而移除了其支撐結構；圖27C至27E是圖27B所示的發電機的示意性正視圖、背視圖和側視圖；圖28A是圖27A至27E所示的發電機的正面的管路連接件的示意性等距圖；圖28B是圖28A所示的管路連接件的一個示意性放大圖；圖29A是在圖27A至27E所示的發電機中使用的壓力系統的示意性等距圖；圖29B和29C分別是圖29A所示的壓力系統的一個單一柱體的正面部分的示意性等距圖和正視圖；圖30A至30C分別是圖29A所示的壓力系統的中間部分的示意性頂部等距圖、底部等距圖和側視圖；圖31A和31B分別是圖29A所示的壓力系統的示意性背面等距圖和側視圖，其中為了更清楚的觀察而移除了這些柱體中的一些；圖32A和32B是在圖27A至27E所示的發電機中使用的梯度儲箱的示意性等距圖33A是圖27A至27E所示的發電機中使用的一個累積器安排在被連接到該發電機的多個儲存器上時的示意性等距圖；圖33B是圖33B所示的累積器安排的一個示意性等距圖；圖33C是圖33B所示的累積器安排的一個示意性等距圖；圖34是在圖27A至27E所示的發電機中使用的一個熱泵的示意性等距圖；圖35A是在圖27A至27E所示的發電機中使用的一個齒輪組件的示意性等距圖；圖35B是圖35A所示的齒輪組件的一個示意性等距圖，其中移除了它的罩；圖35C至35E分別是圖35A和35B所示的齒輪組件的一個機構的示意性放大等距圖、側視圖和俯視； 圖36A和36B分別是根據本申請的主題的另一個實例的發電機的示意性等距圖和側視圖；圖36C是圖36A和36B所示的發電機的一個示意性放大等距圖；圖36D是圖36A和36B所示的發電機的一個示意性等距圖，其中為了更清楚的觀察而移除了這些壓力容器；圖37A是圖36D所示的管路連接件的一個示意性放大等距圖；圖37B是圖37A所示的管路連接件的一個右前側的示意性的進一步放大的等距圖；圖37C是圖37A所示的管路連接件的一個左側邊前側的示意性的進一步放大的等距圖；圖37D是圖36A和36B所示的發電機的後端的示意性等距圖；圖37E是圖37C所示的管路連接件的一個示意性放大等距圖；圖38是在圖36A和36B所示的發電機中使用的壓力系統的示意性等距圖；圖39是在圖36A和36B所示的發電機中使用的一個熱泵的示意性等距圖；圖40A是圖36A至36D所示的發電機中使用的一個累積器安排的示意性等距圖；圖40B是圖40A所示的累積器安排的一個管路系統的放大圖；圖40C和40D是圖40A所示的累積器安排的多個隔室的示意性放大等距圖；圖41A是在圖36A和36B所示的發電機中使用的單一柱體的示意性等距圖；圖41B是圖41A所示的柱體的一個前端的示意性放大等距圖；圖41C是圖41A所示的單一柱體的一個示意性等距圖，其中移除了其殼體；圖41D是圖41C所示的柱體的一個前端的示意性放大等距圖；圖41E是圖41C所示的柱體的一個中間部分的示意性放大等距圖；圖42A是在圖36A和36B中所示的發電機的壓力容器中使用的、根據本申請的主題的另一個實例的一個內芯的一部分的示意性等距圖；圖42B是圖42A所示的內芯的一個前部分的示意性放大等距圖；圖42C是圖42A所示的內芯的一個後部分的示意性放大等距圖；圖42D是圖42A所示的內芯的一個示意性背面圖；圖42E是圖42C所示的內芯的一個後部分的示意性放大等距圖；圖43是在圖36A和36B中所示的發電機的壓力容器中使用的、根據本申請的主題的又一個實例的一個內芯的一部分的示意性等距圖44A是在圖36A和36B中所示的發電機的壓力容器中使用的、根據本申請的主題的又另一個實例的一個內芯的一部分的示意性等距圖；圖44B是圖44A所示的內芯的一個前部分的示意性放大等距圖；圖44C是圖44A所示的內芯的一個後部分的示意性放大等距圖；圖45A是在圖36A和36B中所示的發電機的壓力容器中使用的、根據本申請的主題的又另一個實例的一個內芯的一部分的示意性等距圖；圖45B是圖44A所示的內芯的一個後部分的示意性放大等距圖；圖45C是圖44A所示的內芯的一個前部分的示意性放大等距圖；圖46A是在圖36A和36B所示的發電機中使用的一個壓力容器的示意性等距展開圖； 圖46B至46D是圖46A所示的壓力容器的多個部分的示意性放大等距圖；圖47是在圖36A和36B中所示的發電機中使用的、根據本申請的主題的另一個實例的一個齒輪安排的一個機構的示意性等距圖；圖48A是在本申請的主題的發電機中使用的工作介質子系統的示意性等距圖；圖48B和48C分別是圖49A所示子系統沿平面A-A和B-B截取的對應的示意性等距橫向截面圖和縱向截面圖；圖49A是在圖36A至36D所示的發電機中使用的一個壓力容器的示意性等距圖；圖49B至49E是圖49A所示的多個細節的示意性放大圖；圖49F是在圖49A所示的壓力容器中使用的並且夾持其一個單一內芯的一個支撐安排的示意性等距圖；圖49G是圖49F所示的支撐安排的一個示意性等距圖；並且圖49H是圖49G所示的細節的一個示意性等距放大圖。實施方案的詳細說明參見圖A，示出了一個示意圖來展示本發明的發電機的一個基本安排，該基本安排包括一個熱差模塊、一個壓力模塊以及一個轉換模塊。該熱差模塊包括一個第一高溫儲存器和一個第二低溫儲存器，它們各自在其中包含一種分別處於高/低溫下的工作介質WM (未顯示)。該第一高溫儲存器與一個熱泵HP的一個冷凝器端CE是熱關聯的，這樣使得該熱泵HP的操作(在提供了動力W1時)將熱量Q提供至該冷凝器端以便使得第一儲存器內的工作介質WM維持在高溫下。該第二低溫儲存器與環境是熱關聯的。每個儲存器都配備有一個入口管線IL，該入口管線是通過一個入口閥I而與該壓力模塊的壓力容器PV的入口處於選擇性流體連通的；以及一個出口管線0L，該出口管線是通過一個出口閥O而與該壓力容器PV的一個出口處於選擇性流體連通的。該壓力容器PV在其中包含一種壓力介質PM並且被形成為具有從中穿過的一個中央導管C，該導管是與該入口閥I和出口閥O處於流體連通的，從而允許該工作介質WM從這些儲存器中穿過。該壓力容器PV配備有一個壓力管線PL，該壓力管線是與該壓力介質PM處於流體連通的，該壓力介質是與該轉換模塊處於流體連通的。該轉換模塊進而包括一個活塞P，該活塞是與該壓力管線PL處於流體連通的並且帶有一個發電機。該活塞被配置成進行往復運動，這種往復運動被該發電機用來產生輸出功率w2。在操作過程中，高/低溫工作介質WM被選擇性地提供至該壓力容器中，從而導致該壓力介質PM的膨脹和收縮，因而導致該活塞P進行往復運動。具體地，進行以下步驟a)使高溫工作介質WM從該高溫儲存器進入入口閥I、穿過導管C並且流出出口閥O而返回進入該高溫儲存器內。因為高溫工作介質WM與該壓力介質PM之間的熱交換過程，在後者加熱至一個最大操作溫度時前者冷卻。加熱時，該壓力工作介質PM增加其體積並且使該活塞P向右移位；以及b)使低溫工作介質WM從該低溫儲存器進入入口閥I、穿過導管C並流出出口閥O而返回進入該低溫儲存器內。因為低溫工作介質WM與該壓力介質PM之間的熱交換過程，在後者冷卻至一個最小操作溫度時前者加熱。冷卻時，該壓力工作介質PM減小其體積並且使該活塞P向左移位。反覆進行以上步驟將提供該活塞P的來回往復運動，由此允許該發電機產生電 力。應注意以下內容冷卻的高溫工作介質WM在返回至該高溫儲存器時從熱泵的冷凝器端自由吸收更多的熱量，以便使其回到它原來的高溫；加熱的低溫工作介質WM在返回至該低溫儲存器時將至少一些熱量排放進入外部環境，以便冷卻下來並且使它的溫度回到它的原始低溫；取決於導管C的長度，可能有利的是，在選擇性切換入口閥I的位置以便提供與該低溫儲存器的流體連通之後，延遲對用以提供與該低溫儲存器的流體連通的出口閥O的位置的選擇性切換。以此方式，開始進行步驟(b)時，導管C內包含的高溫工作介質WM將首先被推動穿過其出口管線OL而進入該高溫儲存器之中、並且然後才選擇性地切換該出口閥O來提供與該低溫儲存器的流體連通。這同樣適用於從步驟(b)切換至步驟(a)時；就熱力學操作而言，熱泵HP通過施加一定量的功W1而將一定量的熱量Q』(從與該蒸發器處於熱連通的環境中吸收的熱量)從其蒸發器端中抽出到該冷凝器端中。因此，該高溫儲存器的高溫工作介質內所含的熱量Q是Q=Q』 +W10在操作過程中，熱量Q通過該熱交換過程被提供至該壓力介質PM，使得熱量Q中的一部分Q1被用於移位該活塞P，並且至少一部分熱量Q2通過與壓力介質PM的熱交換而被低溫工作介質麗吸收。熱量Q2在加熱的低溫工作介質麗通過出口管線OL的過程中被釋放回外部環境中、並且被自由地再次抽入該熱泵HP的蒸發器端。這樣的安排提供了有待由該發電機(即，一個回收安排)回收的一定量的熱量Q2。應了解的是，熱量Q2少於參與該熱泵HP的熱力學過程的熱量Q』，並且因此該熱泵不斷地從環境(在Q2的基礎上)抽取另外的熱量以允許將總量Q』供應至該冷凝器端。該轉換單元的發電機所提供的輸出功的量W2取決於由此被轉換成能量的熱量Qp這種安排是使得熱量Q1大於Q』 +W1的量，從而使得所產生的輸出能量W2大於W1。確切地說，因為使用熱泵HP來在該發電機內循環熱量，應了解的是，一定量的輸入功W1就足夠用於置換熱量Q』 >Wi，這取決於該熱泵的COP (性能係數)。例如，在C0P=3的條件下，在施加W1=IKW的條件下，該熱泵將從該蒸發器向該冷凝器抽取Q』 =2Kff的熱量。因此，熱量Q1可能大於W1，從而產生輸出能量W2SW1。現轉到圖B，示出了一種替代的安排，展示了直接熱回收安排。在這種安排下，該低溫儲存器的出口管線LO在離開該壓力容器後並不是直接返回進入該低溫儲存器中、而是首先被送過該熱泵HP的蒸發器端。以此方式，不同於熱量Q2被排放至環境中並且被熱泵在蒸發器端再吸收，它是直接返回至該熱泵HP的蒸發器端的，由此提高了該發電機的操作效率。現轉到圖C，示出了發電機的又另一種替代的安排，展示了一個冷卻的儲存器安排，其中該第一高溫儲存器是與該熱泵HP的冷凝器端處於熱連通的(如在先前的實例中)，而該低溫儲存器是與該熱泵HP的蒸發器端處於熱連通的。在以上安排下，該低溫工作介質麗在與該壓力介質PM的熱交換過程中從中回收了部分熱量Q2、並且從環境中回收剩餘的熱量q以便將熱量Q』從該熱泵HP的蒸發器端提供至冷凝器端。現轉到圖D，示出了發電機的另一種安排，展示了壓力容器的雙重操作。具體而言， 觀察到的是該壓力模塊包括兩個壓力容器，每個壓力容器一方面是與這些高/低溫儲存器處於選擇性流體連通的、另一方面是與其自身的活塞安排處於流體連通的。這種安排進一步是使得每個活塞都與該發電機機械相連的，從而使得這兩個活塞的往復運動被該發電機用來產生輸出功率。以上安排下，當一個壓力容器是與該高溫儲存器處於流體連通時，另一個壓力容器是與該低溫儲存器處於流體連通的，反之亦然。因此，當一個壓力容器內的壓力介質PM被加熱時，另一個壓力容器內的壓力介質PM被冷卻下來，反之亦然。以上安排下，這些活塞的往復運動是協調的，從而使得這兩個活塞通常在同一方向上大體上同時移位。換言之，當底部壓力容器的壓力介質PM增加其體積並且將其活塞推至右側時，頂部壓力容器的壓力介質PM減小其體積並且將其活塞向左移位邊，反之亦然。應注意的是，術語『頂部』和『底部』僅用於描述的目的——正如將在之後的安排中顯示的，這些活塞還可以並排放置。還應了解的是，以上安排提供了對多個(不僅兩個)彼此相互連接的壓力容器的使用。現在注意圖E，其中示出了該發電機的又另一個實例，展示了一種中間儲存器安排，其中該發電機內包括三個儲存器高/中/低溫儲存器。這種安排是圖C所示的冷卻的儲存器安排的一個組合，其中，已經增加了一個額外的中溫儲存器，該中溫儲存器包含了中溫工作介質。這些高/中/低溫儲存器各自是與該壓力介質處於選擇性流體連通的。這種安排下，在相對於圖A描述的步驟(a)和(b)的基礎上進行兩個額外的步驟(a)與(b』)，這些步驟如下(a』 )[在步驟(a)之後進行]在該步驟過程中，來自該中溫儲存器的中溫工作介質被送過壓力容器的導管，由此將該壓力介質PM的溫度(通過與其的熱交換過程)從最大操作溫度降低至一個中間操作溫度(在該最大操作溫度與該最小操作溫度之間)；以及(b』 )[在步驟(b)之後進行]在該步驟過程中，來自該中溫儲存器的中溫工作介質WM穿被送過該壓力容器的導管，由此將該壓力介質PM的溫度(通過與其的熱交換過程)從最小操作溫度提高至一個中間操作溫度(在該最大操作溫度與該最小操作溫度之間)。關於以上安排，應了解的是，該中溫儲存器可以與外部環境處於熱連通，而這些高/低溫儲存器對應地與熱泵HP的冷凝器端/蒸發器端處於熱連通。現在轉到圖F，示出了該發電機的還又另一個實例，展示了一種交叉安排，其中該發電機包括兩個壓力容器(與該雙重操作安排相似)，並且每個出口閥還與這些入口閥處於選擇性流體連通。確切地說，每個出口閥O也配備有一個交叉管線C0L，該交叉管線提供了在一個壓力容器的出口閥與另一個壓力容器的入口閥之間的流體連通。這種安排下，進行如以下說明的額外的交叉步驟是可能的(a〃)[在步驟(a』)之後進行]其中，中間工作介質WM在離開一個壓力容器PV的導管時經交叉管線COL被提供給另一個壓力容器PV的入口閥，以便開始加熱其內的壓力介質、並且然後才經另一個出口閥而返回至該中溫儲存器；以及(b〃)[在步驟(b』)之後進行]其中，中間工作介質WM在離開一個壓力容器PV的 導管時經交叉管線COL被提供給另一個壓力容器PV的入口閥，以便開始冷卻其內的壓力介質、並且然後才經另一個出口閥而返回至該中溫儲存器。以上安排提供了從該壓力介質PM中更顯著的熱量回收。更確切地說，不同於在它返回至該中溫儲存器的過程中將一定量的熱量排放到環境中/從環境中抽出，該中溫工作介質麗現在是在與該壓力介質PM的熱交換過程中排放/抽出一部分熱量，由此提高了該發電機的效率。現在轉到圖G，示出了該發電機的又一個進一步的實例，展示了一個熱梯度安排，其中該發電機包括一個壓力容器(與基本安排相似)、以及與該出口閥O相關聯的一個梯度儲箱。該梯度儲箱可以包括一個安排，該安排被配置成用於防止其中包含的工作介質的多個部分進行混合，由此大大降低了這些部分之間的熱傳遞以及這些部分到達熱平衡的速度。具體而言，該梯度儲箱在用於本發電機中時可以包含一個在溫度Tl下的第一部分工作介質、在溫度T2下的第二部分工作介質以此類推，使得Tl Φ T2古以此類推。具體而言，在現在將解釋的該發電機的操作下，該梯度儲箱允許將包含在其中的工作介質維持在一個溫度梯度下，使得T1>T2>···. >Tn，或可替代地，T1<T2<. . . .〈Τη。在運行中，對關於圖A所解釋的基本操作步驟(a)和(b)增加了幾個額外的步驟，這些步驟如下(b"')[步驟(b)之前進行]其中，低溫工作介質麗被送過該壓力容器PV的導管以便通過與該壓力介質的熱交換過程而被加熱，但不是返回至該低溫儲存器、而是被引入該梯度儲箱中。應了解的是，要離開該壓力容器的低溫工作介質的第一部分會在比最後部分更高的溫度下達到這種梯度(因為在這個熱交換過程中該壓力介質PM逐漸冷卻下來)。該梯度儲箱的設計允許將這些部分各自維持在它們自身的對應的溫度上，從而使得最終在該梯度儲箱內最上面的部分具有最高溫度，而在該梯度儲箱內最下面的部分具有最低溫度。(b"")[在步驟(b)之後進行]其中，在該梯度儲箱內的工作介質以LIFO(後進先出)的順序被再循環返回穿過該壓力容器，由此逐漸加熱該壓力介質至一個中間溫度、並且然後才開始該操作的步驟(a)。本質上，該發電機的這些操作步驟描述了一個「停頓」操作，其中在該梯度儲箱中的工作介質WM被保持在這種操作中(停頓)直至正確的時間、並且然後被釋放到發電機的管路中以進行所要求的熱交換過程。以上安排提供了在該發電機內進行熱回收的另一種方式，由此進一步提高了它的效率。還應了解的是，LIFO構型的使用允許了該壓力介質被逐漸加熱(首先從該最低溫度的部分開始)，從而更好地利用了工作介質中每個部分的熱量。還應了解的是，該梯度儲箱既可以既用於加熱的低溫工作介質麗又可以用於冷卻的高溫工作介質WM。根據隨後詳細描述的具體實例，該發電機可以包括多於一個的梯度儲箱。例如，每個壓力容器可以配備有它自己的梯度儲箱和/或多個梯度儲箱被提供用於高溫/低溫工作介質。現在轉到圖H，示出了該發電機的又一個進一步的實例，展示了一種累積器(綠色電池)安排，其中該發電機進一步包括一個累積器單元，該累積器單元包含有一種儲存的工作介質。該累積器單元配備有一個加熱安排，這個加熱安排被配置成通過該發電機提供的輸出功率W2來運行。 該累積器單元是通過對應地連接至該入口閥和出口閥上的相應入口和出口管線而與該壓力容器PV處於選擇性流體連通的。在操作中，該發電機的一部分輸出功率可以被用來運行這個加熱安排，從而使得它加熱在該累積器單元內所包含的該工作介質。因此，在所要求的時刻，該高溫儲存器可以被斷開，並且該累加器單元可以提供必要的高溫工作介質。在這種安排下，任何未使用的過量的輸出功率都可以提供給該累積器單元，由此來事實上作為累積器運行。根據一個具體的實例，加熱元件可以是一個加熱線圈或其他任何被配置成被加熱以便加熱該存儲工作介質的元件。可替代地，這個加熱安排可以被一個輔助熱泵(未顯示)構成，並且該累加器單元可以包括兩個隔室，一個是與該輔助熱泵的蒸發器側處於熱連通的並且另一個是與該輔助熱泵的冷凝器側處於熱連通的。參見圖1A，示出了總體上表示為I的一個發電機，該發電機包括連接至一個工作介質子系統100上的一個空調單元10、兩個壓力容器200、一個機械功率組件300、一個散熱器單元400、一個功率發電機單元500、一個累積器單元50以及輸出端。總體上，這些容器200中的每一個都包含了一種加壓的流體，並且該發電機運行的原理是使用該加壓流體的體積的周期性增加/減小來進行一個活塞的機械性來回位移以便產生電力。通過進一步參見圖3C，壓力容器200具有一個空心的圓柱形本體210、以及一個從中穿過的空心的中央內芯240，這樣使得在該中央內芯240的外表面242與該圓柱形本體210的內表面214之間形成一個空腔，該空腔被適配成包含的該加壓的流體。該空心的中央內芯240的內部空間243被適配成從工作介質子系統100接收一種高/中/低溫工作介質來從中穿過，以便控制該加壓流體的溫度。參見圖IA至1D，工作介質子系統100包括一個高溫儲存器110、一個低溫儲存器120以及一個在室溫下的中溫水儲存器130。術語『高』、『低』以及『中』在這個具體實例中是指相應的溫度約40° C、約10° C以及約25° C。該工作介質子系統在一側是與一個空調單元10處於流體連通的、並且在另一側是與這些壓力容器200處於流體連通的。
這些儲存器110、120以及130各自經過多個分配閥140而連接至這兩個壓力容器200。因為發電機I包括兩個壓力容器200、並且總體上是關於從中經過的一個中央平面而對稱的，因此適當時使用了左側(L)和右側(R)標記。現將詳細解釋工作介質子系統100與這些右側壓力容器200R之間的連接方式(應注意的是，到第二個壓力容器200的連接方式本質上是相似的)高溫儲存器110通過入口 IllR被連接至分配閥140R並且通過管線112R被連接至壓力容器200R的出口上。相應地，低溫儲存器120通過入口 121R被連接至分配閥140R上並且通過管線122R被連接至壓力容器200R的出口上。該儲存器130通過入口 131R被連接至分配閥140R並且通過管線132R被連接至壓力容器200R的出口上。管線132R則被連接至散熱器單元400的一個冷卻元件410R上，並且該冷卻元件410的出口通過管線133R被連回儲存器130。
這些儲存器110和120以及將它們連接至這些壓力容器200L、200R以及該散熱器單元400上的管路可以被施加有隔熱物，以便防止管路本身的熱量損失。相似地，這些分配閥140LU40R也可以用低傳熱率的材料製成(例如，鈦或塑料)或覆蓋有隔熱物。相比之下，將儲存器130連接至壓力容器200L、200R以及該散熱器單元400上的管路可以由具有高熱傳遞係數的材料(例如銅)製成並且暴露與環境中，允許該『中間』水的溫度與周圍環境的溫度儘可能地均等。總體上，以上描述管路可以被構成為使得它具有在發電機I的整個操作過程中被維持的一種內在水壓(並且沒有空氣)。此外，中溫水儲存器130可以通過水龍頭135 (圖1C)被連接至家用水壓上(用戶壓力)，這樣使得在系統中的壓力下降的情況下，可以向系統提供額外水來重建該壓力。現將描述發電機I的總體操作(應注意的是，在此是相對於容器200R來描述該操作的，然而，在容器200L內同時發生了相似的操作)。在一個初始位置，這些容器200都填充了這種壓力介質，該壓力介質被加壓至約5000Atm。這些內芯240以及以上所有的連接管線都被處於標準家用壓力(用戶壓力)下的工作介質填充。在這個位置中，該壓力介質的溫度等於室溫(例如約25° C)，並且相應地，馬達的活塞處於中間位置上。在一個第一操作階段中，分配閥140R打開用於管線11 IR的埠，並且來自高溫儲存器的高溫水開始循環穿過容器200R的內芯240。穿過內芯240時，該高溫水(在約40° C)和該壓力介質(在約25° C)之間發生了熱交換過程，導致該壓力介質被加熱。因為加熱，該壓力介質增加其體積(膨脹)，因此使活塞朝其一個第一終點移位。現在具有略微降低的溫度的該高溫水現通過管線112R離開壓力容器200R、並且被返回至該高溫儲存器內。這個過程發生直到該壓力介質被加熱(並且膨脹)至一個所希望的/足夠的量，即，直到活塞被移位至其所希望的第一終點位置。典型地，該壓力介質並沒有被加熱到與該高溫水一樣的溫度，而是在以下幾度，例如32° C-35° C。此後，分配閥140R將用於該高溫水入口的埠關閉、並且將用於該中溫水儲存器的管線131R的埠打開。於是，中溫水(B卩，在25° C)流經壓力容器200R，導致發生了一個反向的熱交換過程，其中加熱的壓力介質(在約32° C-35° C)將其熱量傳遞給該中溫水。其結果是，該壓力介質被冷卻並且該中溫水被加熱。
壓力介質的這種冷卻下來導致其體積因而減小，從而導致活塞朝其原始位置機械地移位。這個過程持續到該壓力介質被冷卻至所希望/足夠的量，即，直到該活塞被移位返回至它的初始(中間)位置。加熱的中溫水通過管線132R離開壓力容器200R、並且進入散熱器單元400的冷卻元件410R。在冷卻元件410R中，加熱的中溫水經歷了另一個熱交換過程，其中它將從加熱的壓力介質吸收的熱量排放至周圍大氣中。因此，該中溫水以接近其儲存器內的初始溫度的溫度(在約25° C)通過管線133R返回至中溫水儲存器130中。以上總結了該發電機的循環的第一部分。第一部分的循環之後，發生了第二部分，其中使用低溫水進行一個類似的操作，該操作如下分配閥140R斷開來自中溫水儲存器130的水、並且打開用以與來自該低溫儲存器的管線121R形成流體相通。於是，低溫水被送過容器200R的內芯240。在穿過內芯240時，該低溫水(在約10° C)與該壓力介質(在循環的第一部分之後現在回到約25° C)之 間發生了熱交換過程，導致該壓力介質被冷卻下來。因為冷卻，該壓力介質減小其體積(壓縮)，因此將活塞朝其一個第二終點移位。現在具有略微降低的溫度的該低溫水通過管線122R離開壓力容器200R、並且被返回至該低溫儲存器內。這個過程發生到該壓力介質被冷卻(並且壓縮)至所希望/足夠的量，即，直到活塞被移位至它的所希望的第二終點位置。典型地，該壓力介質並沒有被冷卻到與該低溫水一樣的溫度，而是在以下幾度，例如15° C-18° C。此後，分配閥140R將用於該低溫水入口的埠關閉、並且將用於該中溫水儲存器的管線131R的埠重新打開。於是，中溫水(B卩，在25° C)流經壓力容器200R，導致發生了反向的熱交換過程，其中冷卻的壓力介質(在約15° C-18° C)從該中溫水中吸收熱量。其結果是，該壓力介質被加熱並且該中溫水被冷卻。因而，該壓力介質的加熱導致其體積增大，從而使活塞朝它的初始位置機械地移位。這個過程持續到該壓力介質被加熱至一個所希望的/足夠的量，即，直到活塞被移位至其初始(中間)位置。冷卻的中溫水通過管線132R離開壓力容器200R、並且進入散熱器單元400的冷卻元件410R。在冷卻元件410R中，冷卻的中溫水經歷了另一個熱交換過程，其中它從周圍大氣中吸收了損失給加熱的壓力介質的熱量。因此，該中溫水以接近其儲存器內的初始溫度的溫度(在約25° C)通過管線133R返回至中溫水儲存器130中。這總結了該發電機的循環的第二部分。總之，整個發電機循環過程可以描述如下I)壓力介質首先從約25° C被加熱(通過來自高溫儲存器110的高溫水)至約32° C-35° C，從而使活塞從它的初始位置移位至一個第一終點位置；II)壓力介質從約32° C_35° C被冷卻回到約25° C (通過來自中溫水儲存器130的中溫水)，從而使活塞移位回到它的初始位置；III)壓力介質從約25° C被冷卻(通過來自低溫儲存器120的低溫水)至約15° C-IS0 C，從而使活塞從它的初始位置位移至一個第二終點位置；IV)壓力介質從15° C_18° C被加熱(通過從中溫水儲存器130的中溫水)回到約25° C，從而使該活塞移位回到它的初始位置；
應注意的是，雖然該低/高溫水在穿過壓力容器200R後被直接返回至它們各自的儲存器120、110中，但該中溫水在穿過壓力容器200R後被送過散熱器單元400的冷卻元件410，以便對應地將在與該壓力介質的熱交換過程中獲得/損失的所要求量的熱量傳遞至大氣中/從大氣中吸收該所要求量的熱量。在構造中，高溫儲存器110和低溫儲存器120構成了空調單元10的一部分，如從圖ID中觀察的。儲存器110、120各自已經完全浸沒在一個管道陣列中，該管道陣列被適配成接收空調單元10的操作流體，例如氟利昂氣體。具體而言，空調單元10具有壓縮機(未顯示)，該壓縮機被適配成用於使氟利昂氣體壓縮，經管線12進入高溫儲存器110的管道，這樣使得加熱的氟利昂氣體將熱量傳遞給高溫儲存器的水。接著，冷卻的氟利昂氣體通過管線14離開高溫儲存器110而回到空調單元10中。接著，冷卻的氟利昂氣體通過入口 22被提供至低溫儲存器120，在其管道中它被允許膨脹，由此冷卻了低溫儲存器120的水，並且使其通過管線24離開而回到空調單元10中。這個過程重複發生，以便在一個高溫儲存器110內提供高溫水存儲器並且在一個低溫儲存器120內提供低溫水存儲器。應了解的是，以上操作僅是相對於右側壓力容器200R而描述的，然而在左側壓力容器200L上可以同時進行類似的操作。因此，可以如下地進行兩個主要的操作循環a)同時循環一左側和右側這兩個壓力容器200L、200R平行地進行以上步驟(I)至(IV)。換言之，在整個發電機循環中的任何時間點，在右側壓力容器200R內的壓力介質的溫度與左側壓力容器200L內的壓力介質的溫度相似，即，這兩個壓力介質同時加熱並且同時冷卻；b)交替循環一壓力容器200L、200R錯開地進行以上步驟⑴至(IV)，例如當右側壓力容器200R進行該循環的步驟(I)時，左側壓力容器200L進行該循環的步驟(III)。換言之，當右側壓力容器200R中的壓力介質經歷加熱時，左側壓力容器200L中的壓力介質經歷冷卻，並且反之亦然。
總體上，壓力容器200L、200R內的加壓流體可以被選擇成使得它具有良好的熱膨脹性能(在加熱下顯著膨脹)、以及足夠的熱傳遞能力。用於該加壓流體的材料的實例可以是(但不限於):水、N-戊烯、二乙醚、溴乙烷、甲醇、乙醇、汞、酸類以及其他。還應理解的是，該加壓流體不限於一種液體介質，並且也可以由一種氣體材料構成。通過內芯240的工作介質可以被選擇成使得它具有足夠的熱傳遞性能以及允許其容易前行穿過該發電機I的密度。用於該加壓流體的材料的實例可以是(但不限於):水、汞、氟利昂以及其他。還應理解的是，該工作介質不受限於一種液體介質、並且也可以由一種氣體材料(例如，氣體形式的氟利昂)構成。現在轉到圖2A至4A至4F，將詳細地描述這些壓力容器200和這些內芯240的獨特構造。壓力容器200L、200R各自包括一個外殼210，該外殼是由既夠硬也夠厚而足以充分地抵抗該加壓流體的壓力(即，約5000atm)的材料製成的。這樣一種材料的一個實例可以是鋼。 在壓力容器200L、200R內有一個內芯240穿過，該工作介質被適配成穿過該內芯。內芯240可以用如下的材料製成，該材料一方面也能夠抵抗壓力容器200L、200R內的高壓、並且另一方面具有充分的足夠的熱容量和熱傳遞性能以便在該工作介質與該加壓流體之間提供有效的熱傳遞過程。這樣一種材料的實例可以是銅-鈹、4340鋼等。具體參見圖4B，其中示出了內芯240的一個區段。觀察到的是，該內芯的內表面和外表面被形成有多面體形式的多個表面元件247。這些表面元件247的目的是增加與該工作介質和該加壓流體的接觸面積，從而由此提高內芯240與該工作介質/加壓流體之間熱傳遞的有效性。形成這些元件247可以通過在外側上逐漸噴砂(gradual sand spraying)、並且在內側使用專用精整頭(未顯示)來進行。以此方式，內芯240的表面積可以增大幾乎20倍(與一個光滑的內/外表面相比)。具體參見圖4F，在內芯上安裝了一個混合單元220，該混合單元被適配成用於在該發電機操作過程中混合該加壓流體以便提高其有效性。該混合單元220具有在內芯240的方向上延伸的一條中心軸線X、並且包括圍繞該中心軸線X分布的多個風扇葉片224，這些葉片使用多個環225彼此連接。該混合單元220在每一側上由一個限制環223來界定。這些風扇葉片224可以由這樣的材料製成，該材料具有足夠的隔熱性能以便減少向葉片224 自身的熱量損失、具有低的熱容量以便減少熱量吸收並且是輕質的以便將所要求的驅動功率最小化。這樣的材料可以是例如鈦。限制環223裝配有一個正齒輪229，該正齒輪被適配成與安裝在一個驅動杆226上的一個齒輪228a嚙合。該驅動杆226由一個外部馬達205L、250R驅動，這種連接是在一個安裝在驅動杆226上的齒輪228a與該驅動馬達250R的一個相應的齒輪254之間的。應注意的是，根據一種特別設計，該馬達可以位於該壓力容器內，而不必在容器外部——節省了克服該軸的動態阻力以及與密封件結合作用的力所要求的能量。另一種選擇是使用一種磁性機構來旋轉該軸——消除了對複雜的動態密封件的需要。作為以上描述的混合單元220的替代方案，請注意圖7A至7C，其中示出了三種不同的被動式熱耗散單元280、290以及290』。熱耗散單元280是處於套管282的形式，多個熱耗散元件284從其徑向地延伸，這些熱耗散元件被適配成用於提高內芯240與該加壓流體之間的熱傳導。熱耗散單元290具有一個中央套管292，其中多個熱耗散元件294徑向地從其上延伸。熱耗散單元290』總體上是類似的，區別在於每個熱耗散元件294』被形成有用來提高熱傳遞的額外的延伸段296』。這些熱耗散單元280、290以及290』被牢固地附接到內芯240上以便具有與其最大表面接觸，從而允許更好的熱傳遞。具體參見圖5A，壓力容器200L、200R進一步包括一個內殼230，該內殼具有的直徑小於殼210的內表面214的直徑、並且大於混合單兀220的直徑。因此,殼230將壓力容器200L、200R的內部空間劃分為在殼230和混合單元220之間的一個內室232、以及在殼230和壓力容器200L、200R的內表面214之間的一個外室234。殼230可以由一種具有足夠的隔熱性能的材料製成，以便減少向殼230自身的熱損失,例如,鈦。應注意的是，由於殼230在兩端是開放的，內室232和外室234是彼此處於流體連通的。在發電機I的操作過程中，分離成內室232和外室234有助於該內室232的加壓流體與外室234內的加壓流體的隔熱(儘管它們是彼此處於流體連通的)。這種加壓流體的隔熱通過減少向外部鋼殼210的熱損失而提高了發電機I的效率。應注意的是，通過混合單元240產生的循環幾乎不會影響被包含在殼230與殼210的內表面之間的加壓流體。
回到圖4F，內芯240內裝備有一個驅動螺杆248，該驅動螺杆被配備成圍繞自身旋轉以便將該工作介質推進穿過內芯240 (以類似於阿基米德螺杆的原理工作)。驅動螺杆248由一個外部馬達260L、260R驅動，並且通過齒輪246與馬達260L、260R的齒輪264的嚙合而被連接至其上。驅動螺杆248可以由一種具有充分的隔熱性能的材料製成，以便減少驅動螺杆248自身的熱損失。這樣一種材料的實例可以是鈦或高強度塑料。注意到的是，可以使用的多種驅動螺杆248的變體，如從之後將討論的圖14F和14G中將清楚的。參見圖3C和4E，壓力容器200R、200L各自在其兩端處裝配有一個密封組件270，該密封組件包括一個通過螺栓緊固的頭部密封件272、其上安裝了三個密封構件274的一個主要密封件本體273、一個輔助密封組件276以及一個軟密封構件278。此外，提供了具有類似設計的兩個密封件276』、278』(圖3C所示)，用於對該主要密封件本體273與內芯240之間的空間進行密封。 現在轉到圖3A至3E，現將詳細描述機械功率組件300和功率發電機單元500。壓力容器200L、200R各自在其一端裝配有一個機械功率組件300L、300R。由於這兩個機械功率組件300L、300R是本質上類似的，因此現僅詳細的描述它們中的一個，應理解該說明也適用於另一個組件。機械功率組件300R被維持成通過一個出口埠 216R而與壓力容器200R處於流體連通。機械功率組件300R包括一個活塞單元320R、以及一個壓力調節器340R。活塞單元320R具有一個空心殼體322以及鉸接到壓力容器200R的埠 216上的一個頸部324。頸部324被形成有一個入口孔口 326，該入口孔口提供了壓力容器200R與頸部324之間的流體連通。在殼體322內包含有一個可移位的活塞330，該可移位活具有一個通過O型環333恰當地並且密封性地接收在殼體322內的頭部332 ；以及恰當地接收在頸部324內的一個頸部334。因此，殼體322被劃分為一個入口室323工，該入口室是與壓力容器200R處於流體連通的以便在其中接收該壓力介質；以及一個出口室323。，這些室由頭部332彼此隔離。活塞單元320的這種設計是使得入口室323工被適配成在其中包含一些壓力介質，並且入口室32 被適配成在其中包含一種輔助工作介質，該輔助工作介質被適配成用於運行該發電機單元500。這樣的一種流體可以是例如機油或類似物。殼體322進一步被形成有一個出口埠 325，該輔助流體可以通過該出口埠朝向發電機單元500離開該活塞單
J Li ο在運行中，在發電機循環的階段(I)過程中，該壓力介質升溫並且體積增加，由此流進該入口室323工，將活塞330的頭部332朝殼體322的底部328推動。其結果是，包含在出口室323。內的輔助工作介質被推出出口埠 325並且進入管線302中。在循環的階段(II)和(III)的過程中，該壓力介質冷卻並且體積減小，由此從入口室323工流回到壓力容器200R中，從而將活塞330的頭部332朝殼體322的頸部324拉動。其結果是，該輔助工作介質被吸回到出口室323。中。活塞330被設計成使得頭部322的截面積比頸部324的截面積大20倍，由此將出口室323。內的壓力從5000atm減小至約250atm。該輔助流體的來回運動被用於操作馬達520的一個活塞(圖6A和6B)，這進而被用於產生電力。
此外，該輔助工作介質還是與位於活塞單元320與發電機單元500之間的壓力調節器340處於流體連通的。壓力調節器340被形成為具有一個殼體342，該殼體在其中保持了由一個加壓彈簧360來偏置的一個活塞350。根據一個替代性的實例，活塞350可以被一種壓縮氣體偏置，例如，氮氣。壓力調節器340形成有一個T接頭構件343，該構件具有一個被適配成接收管線302的入口埠 345、一個殼體入口 346以及一個連接至管線304的出口埠 347。在操作過程中，通過管線302離開活塞單元320的出口室323。的大部分輔助流體直接穿過T接頭343經出口 345流進管線304中，而剩餘的輔助流體流進壓力調節器340。因此，在不為人所希望的壓力增加的情況下，壓力調節器340的活塞350被抵抗彈簧360的偏置力而推動，由此通向發電機單元500的管線304內的輔助流體的壓力被維持在一個理想的壓力上。該壓力調節器還按以下方式作為活塞運動的同步器起作用如果一個壓力容器內 的壓力介質的膨脹太大並且另一個壓力容器的活塞沒有空間來「後退」，則該氣體活塞將吸收額外的壓力、並且在該機構的往復運動時將其返回。更確切地說，被提供至該活塞的、不能被表現成這個相反活塞的移動的任何額外壓力都被氣體活塞340吸收，並且可替代地在缺乏壓力時，氣體活塞340對以上不足進行補償。現在轉到圖6A至6C，現將詳細描述發電機單元500。發電機單元500包括一個運動轉換器520以及一個功率單元540。運動轉換器520包括一個基本殼體510、以及兩個活塞殼體522R、522L，每個活塞殼體在一端處被連接至該主要轉換單元上並且在另一端處被連接至管線304上。該基本殼體由一個頂部構件512和一個底部構件514形成(具有相似的設計)，每個構件都形成為具有一個通道516，這樣使得當這兩個構件被附接時，形成一個空間518(未顯示)，在該空間中一個中心板513被適配成進行往復運動。中心板513通過一個指銷515與一個凸輪從動件517配合。該凸輪從動件517被適配成在中心板513的往復運動下圍繞一個第二指銷519而旋轉。凸輪從動件517被固定地附接至板511上，這樣使得凸輪從動件517圍繞指銷519的旋轉導致了板511圍繞其中心軸線X的旋轉。為了克服頂部/底部的「死點」，在該齒輪和該發電機之間還可以提供一個飛輪(未顯示)。殼體522R (將只描述一個，因為它們二者具有相似的設計)包括一個在其內進行往復運動的活塞530R，從而在殼體522R內形成一個入口室524R。殼體522R被形成為具有一個入口 526R，該入口提供了在入口室524R與來自管線304的該輔助工作介質之間的流體連通。這些活塞530R和530L在一端處被形成為具有一個頭部532R、532L，這些頭部對應地位於更靠近入口 526R、526L處，並且這些活塞在相反的另一端處與中心板513是一體形成的。在運行中，例如在如上描述的一個交替循環下，在該循環的階段I的過程中，右室200R中的加壓流體加熱並且體積增大，左室200L中的加壓流體冷卻並且體積減小。其結果是，在右側活塞單元320R中的輔助工作介質被推向活塞530R從而在其上推進，而左側活塞單元320R中的輔助工作介質被吸入從而在活塞530L上拉動。在該階段中，活塞530R、530L的移動使中心板513在一個方向上移位。此後，在該循環的階段II和III的過程中，發生了反向的運行，S卩，左室200L中的加壓流體加熱並且體積增大，而右室200R中的加壓流體冷卻並且體積減小。其結果是，左側活塞單元320R中的輔助工作介質被推向活塞530L，從而其上推動。這些活塞530R、530L的移動使得中心板513在另一個方向上移位，如圖6B和6C中所見。中心板51 3的往復運動導致凸輪從動件517的旋轉，從而導致板511圍繞其中心軸線而旋轉。這種旋轉運動被功率單元540轉換成電能。回到圖1B，功率單元540產生的一部分電力被提供至輸出端、一部分用於空調單元10、並且剩餘的部分被提供給電池50。電池50可以用於助推啟動該系統。應了解的是，以上描述的系統I可以產生用於其運行的電力的至少高達4倍，SP，如果發電機I要求Ikwh(千瓦每小時)用於其運行，則它能產生至少高達4kwh的電力。還應理解的是，這種電力的增加是通過與環境進行熱交換過程而獲得的，即，使用周圍介質(空氣、水)來吸收/傳遞熱量至運行穿過散熱器400的水。具體而言，使用一個空調單元10允許了在電力生產中獲得顯著增益。與中間空調系統(在該中間空調系統中，在冷卻一個空間(例如，一個房間)的過程中產生的熱量被驅逐至外部環境中(熱量通過空調系統被排放至房間外部))相反，在本發電機中，這種熱量不會浪費並且被用於加熱高溫儲存器內的水。圖8A至8F中披露了發電機I的實驗分析，顯示了在不同循環時間下的該工作介質和加壓流體的溫度波動圖。轉到圖9，發電機I還可以包括一個填充有儲存介質例如水的累積器安排590，其中在發電機I產生過量電力的事件中，這個過量的量將被轉向到一個加熱體，該加熱體被用於加熱該累積器安排590內的水。以此方式，累積器安排590可以作為一個電池來起作用。例如，當累積器安排590中的水被加熱至一個所希望的程度，例如被加熱至類似於高溫儲存器110溫度的一個溫度時，用於運行發電機I的高溫水可以由累積器安排590而不是由高溫儲存器110來提供。其結果是，可以減少空調單元10的運行(或甚至完全地中斷)，從而允許它消耗較少的電力。一旦發電機I產生的電力量相當於所希望的消耗量，空調單元10就返回至正常運行並且累積器安排590內的水將逐漸地被冷卻。此外，該累積器安排內增加的壓力可以允許將其加熱至高於該工作介質的沸點，以便累積更多的熱量。例如在5atm (標準家用壓力)下的水可以在150° C沸騰。而且，累積器安排590可以包括一個被配置成用於直接加熱累積器安排中的水的加熱元件，以便在其內維持一個所希望的溫度。發電機I還可以包括一個控制器(未顯示)，該控制器被適配成監測該加壓流體的溫度、該工作介質、累積器安排590內水的溫度、活塞330R、330L、530R、530L的位移、壓力調節器340內的壓力、中心板513的位移等。該控制器可以用來控制這些分配閥140的運行、馬達250、260的運行、活塞的位移等。現在轉到圖IlA和11B，示出了該發電機的另一個實例，它總體上表示為I』並且包括連接至一個工作介質子系統100』的一個空調單元10、兩個壓力容器200』、一個機械功率組件300、一個散熱器單兀400、一個功率發電機單兀500、一個梯度組件600、一個累積器單元50以及輸出端。
原則上，發電機I』在設計上類似於先前描述的發電機1，區別在於穿過壓力容器200』的內芯的設計和數目、散熱器單元400』的不同設計、額外的梯度組件600、以及相應的多個閥和將該發電機的各個部件彼此相連的管路。首先，將關於圖12A至圖12D來詳細描述梯度組件600以及其在發電機I』中的利用在該發電機的一個初始位置(該發電機處於休止狀態時)，該發電機的管路被填充有處於預定壓力下的工作介質，該工作介質處於中溫。因此，該壓力介質也是處於該中溫下。在該發電機的運行的一個第一階段中，空調單元AC開始其運行，加熱該高溫儲存器110』內的工作介質並且冷卻該低溫儲存器120』內的工作介質。中間儲存器130』具有 保持在中溫下的工作介質。一旦高/低溫儲存器110』、120』中的工作介質對應地達到其所希望的溫度，則驅動機構250』、260』開始它們的如下運行(a) (i)來自高溫儲存器110』的高溫工作介質被送過右側壓力容器200R，以便加熱該壓力介質，並且經管線PhR被再循環回到該高溫儲存器110』(管線U、L2)中；(ii)同時，來自低溫儲存器120』的低溫工作介質被送過左側壓力容器200L，以便冷卻該壓力介質，並且經管線PcR被再循環回到該低溫儲存器120』(管線U、L3)中；(iii)步驟(a)持續直到每個壓力容器200R』、200L』內的壓力介質對應地達到一個所希望的高溫1^/1\令；(b)⑴來自中溫儲存器130』的在中溫下的工作介質被送過壓力容器200R』，以便被熱的壓力介質加熱，由此從中除去熱量；(ii)同時，來自中溫儲存器130』的在中溫下的工作介質被送過壓力容器200L』，以便被該冷的壓力介質冷卻，由此對其提供熱量；(c) (i)加熱的中溫工作介質被送入在其內具有一種溫度梯度的梯度儲箱600R(管線U、L4),從而使得該梯度儲箱600R的頂部部分包含了比該梯度儲箱600R的底部部分更熱的加熱後中溫工作介質；(ii)同時地，冷卻的中溫工作介質被送入在其內具有一個溫度梯度的梯度儲箱600L (管線Lp L4),從而使得梯度儲箱600R的頂部部分包含了比梯度儲箱600L的底部部分更冷的冷卻的中溫工作介質；(iii)這個階段持續直到該中溫工作介質在每個梯度儲箱600R、600L內達到所希
望的溫度；(d) (i)加熱的中溫工作介質被從梯度儲箱600R送到該發電機的前面，在這裡它再次進入左側壓力容器200L』(見圖17A中的管線L6H、L7c),由此進一步將熱量提供給冷的壓力介質並且將其加熱回到一個接近Tt的溫度；(ii)同時地，冷卻的中溫工作介質被從梯度儲箱600L送到該發電機的前面，在這裡它再次進入右側壓力容器200R』(見圖17A中的管線Lec、Lm),由此進一步從熱的壓力介質中去除熱量並且將其冷卻回到一個接近Tt的溫度；(iii)這個步驟持續到這兩個壓力容器200R』和200L』內的壓力介質處於T巾的溫
度上；接著，步驟(a)至(d)自身重複但以相反的方式，即，高溫工作介質現被送過左側壓力容器200L』並且低溫工作介質被送過右側壓力容200R』，等等。應了解的是，進入梯度儲箱600R中的加熱的中溫工作介質的第一部分比通入梯度儲箱600R中的中溫工作介質的下一部分更熱，並且對應地，進入梯度儲箱600L的冷卻的中溫工作介質的第一部分比通入梯度儲箱600L中的中溫工作介質的下一部分更冷。這種交叉步驟提供了許多優點，其中一個是與該壓力介質更好的熱傳遞過程。具體而言，應注意的是，在每個容器內，該壓力介質首先與在Tt溫度下的中溫工作介質進行熱交換過程(步驟(b) (i)和(b) (ii))，並且此後與一種加熱的/冷卻的中溫工作介質進行一個另外的熱傳遞過程(步驟(C)⑴和(c) (ii) )。應注意的是，在步驟(b)⑴和(b) (ii)的過程中，包含在梯度儲箱600R、600L中的中溫工作介質流過管線L5K、La以及L5而進入該散熱器，在此可以通過與外部環境的熱交換過程除去該發電機的任何累積熱量。具體參照圖12C，這些梯度儲箱600R、600L是用一種螺旋結構620R、620L形成的，它被配置成用於防止加熱的/冷卻的中間工作介質在它們之間進行熱交換過程、並且因此維持這些儲箱600R、600L內的溫度梯度。現在轉到圖13A，示出了該發電機的進一步的管路安排，具體而言L3-引導已經穿過了壓力容器的低溫水返回至低溫儲存器120』 ；L5』、L5K』、La』 -引導中溫水在穿過散熱器後回到中間儲存器130』中；L8 -引導中溫工作介質回到中間儲存器130中；以及L9 -朝向這些梯度儲箱600R、600L引導中溫水回到該發電機的後部。現在參見圖13B，觀察到的是該低溫儲存器120』包括一個熱傳遞元件124』，該熱傳遞元件被配置成通過構成為空調單元AC的冷凝器而用於冷卻該儲存器120』中的工作介質。儲存器120』進一步包括一個由外部馬達126』驅動的風扇128』，被配置成用於維持儲存器120』中的均勻的溫度。現在轉到圖14A至14D，將對該工作介質的驅動機構以及這些壓力容器200R』、200L』的內芯進行說明已觀察到的是，雖然先前說明的發電機I每個容器僅具有一個內芯240，但當前說明的發電機I 』是每個容器具有六個內芯240 』，而每個內芯具有與先前說明的內芯240相似的設計。為了使該工作介質同時循環穿過所有內芯240，提供了一個馬達250』，該馬達被配置成用於驅動一個與齒輪256』 B齒合的齒輪254』，這進而驅動了一個共用的齒輪259』(mutual gear)，該共用的齒輪與每個內芯240的對應的齒輪242』嚙合。這些齒輪242』負責轉動驅動螺杆(未示出)，該驅動螺杆則推動該工作介質穿過整個發電機管路系統。此外，提供了一個次級驅動馬達260』，該次級驅動馬達被配置成用於使這些內芯240』、這些內芯240』各自的風扇安排220』圍繞這些內芯的軸線旋轉(應注意在一些應用中，甚至這些內芯本身也可以圍繞其軸線旋轉)。驅動馬達260』被配置成可以與共用的驅動輪269』相嚙合，該共用的驅動輪進而與風扇安排220』的這些齒輪222』相嚙合。應注意的是，該發電機進一步包括具有多個驅動馬達250』、260』的一個額外的陣列，該陣列位於該發電機的後側，即，在這些壓力容器200R』、200L』的另一端。以此方式，驅動荷載被分布在馬達的前陣列與後陣列之間。
具體參照圖14E和14F，在先前說明的發電機中使用的驅動螺杆可以具有不同的設計，不同之處在於螺杆的節距角(70度)，該節距角進一步對循環工作介質穿過內芯240』並且朝向內芯240』的內表面推動該工作介質起作用。現在轉到圖15A至15C，示出了發電機I』的一個控制器，總體上表示為700。控制器700被定位成插入在離開壓力容器200』的管線Ltl與通向閥140』的管線L1之間。控制器700的目的是調節來自壓力容器200』的流速Q，這是通過控制該工作介質經過的截面積來實現的。具體參照圖15C，控制器700包括一個罩720，該罩被形成有與管線Ltl處於流體連通的一個入口孔722、以及與管線L1處於流體連通的一個出口孔724。控制器700進一步包括一個柱塞740，該柱塞被形成為具有一個頂部742、一個頸部744和一個主塊體746。主 塊體746被形成為具有一個通路748，並且一個彈簧被安裝到頸部744上、壓在該罩上，從而將柱塞740向下偏置。因此，當通路748與這些入口 /出口孔722、744對齊時，提供了最大的截面流動面 積。當柱塞偏移並且通路748不對齊時，截面流動面積減小。通過控制彈簧的荷載，例如通過任何常規手段，例如螺杆(未示出)，有可能調整穿過發電機I』的流速。現在轉到圖16A和16B，示出了當在以上說明的發電機I』中使用時的累積器安排590。儲存器590具有通向其的兩條管線Lltl，每個壓力容器200』都有一條引出。此外，累積器安排590進一步具有從發電機I』的後側通向其的多條管線Ln。這些存儲用儲存器還具有通向用戶埠(未示出)的一個出口管線592。該累積器安排590可以如先前說明的包括一個在其中的加熱元件，該加熱元件被配置成用於加熱其中所含的工作介質。總體上，累積器安排590可以用來蓄積發電機I』所產生的過多的能量。更確切地說，發電機I』所產生的任何額外能量(即，未被用戶消耗的能量)都可以被轉為加熱累積器安排590中所含的工作介質。累積器安排590的加熱的工作介質之後可以代替在高溫儲存器110』中由空調單元AC產生的高溫工作介質來使用，由此節約了 AC的功率。替代性地，累積器安排590中的工作介質的壓力可以升高(大於管線592的末端用戶所要求的)，從而使得該工作介質的沸點升高，由此允許該累積器安排中的工作介質吸收更多能量。現在轉到圖17A至17D，顯示了發電機I』的閥和管路系統V1 -前主閥，具有通向以下管線的入口 /出口 Lh -來自高溫儲存器110 』的出口管道；Lc-來自低溫儲存器120』的出口管道；L10 -通向累積器安排590的出口管道；L-引導工作介質進入這些壓力容器200』內的主內芯管線；以及L6C,L6H -交叉管線，引導工作介質從梯度儲箱600進入一個相反的壓力容器200』。V2-前輔助閥，具有通向以下管線的入口 /出口 L5L\L5/ (從L5』分出)-引導來自梯度儲箱600的處於中溫下的中溫工作介質的管線；L8-引導中溫工作介質回到中間儲存器130』中；以及L9-引導中溫工作介質到發電機I』的後部以提供壓力。
V3-後主閥，具有通向以下管線的入口 /出口L1 -引導來自這些壓力容器200』內的內芯的工作介質；L2 -引導高溫工作介質回到高溫儲存器110』中；L3 -引導低溫工作介質回到低溫儲存器120』中；L4-引導中溫工作介質到梯度儲箱600 ;以及L9-引導中溫工作介質到發電機I』的後部以提供壓力。V4-後輔助閥，具有通向以下管線的入口 /出口 L4 -引導中溫工作介質到梯度儲箱600中；L5-引導中溫工作介質到梯度儲箱600 ;以及L6C,L6H -交叉管線，引導工作介質從梯度儲箱600進入一個相反的壓力容器200』。現在轉到圖17E，示出了穿過該內芯的工作介質的溫度示意圖表，每個壓力容器200R』、200L』有一個。該圖表可以分為以下部分S1 -相當於以上描述的第一半循環的步驟(a) (i)-處於15° C溫度1^下的高溫工作介質在t IOsec至t=15sec被送過內芯；S2 -相當於以上描述的第一半循環的步驟(b) (i)-處於溫度Tt下的中溫工作介質在t=15sec至t ^ 20sec被送過內芯；S3-相當於以上描述的第一半循環的步驟(d) (i)-來自相反的壓力容器200』的梯度儲箱600的、處於一個梯度溫度下的冷卻的中溫工作介質在t ^ 20sec至t ^ 25sec被送過內芯；S4 -相當於以上描述的第二半循環的步驟(a) (i)，其中這些壓力容器交換位置-處於T &下的低溫工作介質在t ^ 25sec至t ^ 30sec被送過內芯；S5-相當於以上描述的第二半循環的步驟(b) (i)-處於溫度Tt下的中溫工作介質在t ^ 30sec至t ^ 35sec被送過壓力容器200』 ；並且S6-相當於以上描述的第二半循環的步驟(d) (i)-來自相反的壓力容器200』的梯度儲箱600的、處於一個梯度溫度下的加熱的中溫工作介質在t ^ 35sec至t ^ 40sec被送過內芯；這概括了發電機I』的整個循環。應了解的是，下部圖表描繪了穿過相反的壓力容器的內芯的工作介質的溫度。因此，以上這些階段也適用於下部的圖表，其中指數變化是從⑴到(ii)，例如步驟(b) (ii)而不是步驟(b)⑴。現在轉到圖18A至18G，示出了一種車輛，總體上表示為800，其中採用了發電機I』的一種修改的形式，總體上表示為I」。觀察到的是工作介質的容器被置於車輛800的前部F處，而所有移動產生機構都位於車輛800的後部R。這些壓力容器200』是沿著車輛的底盤820水平布置的，在前部F與後部R之間進行連接。不同於以上說明的的發電機I』，在當前的發電機中，這些梯度儲箱600是位於壓力容器200』的與工作介質存儲器110』、120』和130』相同的一側。還應了解的是，這些壓力容器200』的布置為車輛800提供了額外的穩定性，這是由於這些壓力容器200』的重量。還應了解的是，由於車輛800通常在發電機I』激活時是移動的，因此散熱器400的運行效率可能由於移動的車輛800與環境空氣之間的熱傳遞係數的增加而大大改善。
現在轉到圖19A至19F，示出了一種輪船，總體上表示為900，該輪船包括先前說明的發電機I』的一種修改的形式，總體上表不為I」』。應注意的是在發電機Γ」中，不存在中間儲存器130』。其原因是發電機Γ」使用它被浸沒在其中的水來作為其主要工作介質，並且因此容納了它所浸沒於其中的水的這個儲存器(湖、海洋、池塘)取代了儲存器130』。為了利用該介質，提供了兩條管線L9』，從而允許該發電機從以上介質中抽取水進入發電機Γ」中。現在轉到圖20A和20B，示出了分別了對其沒有施加壓力和施加壓力時壓力容器200』的內芯的截面。觀察到的是該內芯的內表面襯有一個內層1000，該內層由於其上形成的多個微結構1100而具有增大的表面積。增大其表面積是所希望的，以便增大該內層與流經該內芯的工作介質之間的熱傳遞係數。圖20C示出了容器200』的內芯，其中螺旋件240』在其中穿過，它被配置成用於致 使該工作介質前進穿過壓力容器200』以及整個發電機系統I。現在轉到圖21A至21G，示出了一種生產該內層的方法，該方法包括以下步驟(a)提供一個基本上平的板1000』，該板具有第一面F1和一個相反的第二面F2 ；(b)使用兩個擠壓輪Wp W2在第一面F1上預形成多個微結構1100，這些擠壓輪之一被形成為具有用於形成這些微結構1100的一個對應的表面MS ；(c)提供一個模具M，該模具被形成為具有在尺寸和形狀上對應於板1000』的一個非貫通的空腔C，該空腔C具有一個底表面和一個在模具M的表面處的開口 ；(d)將板1000』置於該空腔內使得第二面F2匹配抵靠在該底表面上並且第一面F1面對空腔C的開口，這樣使得在第一面F1與該開口之間留有一個空間；(e)將一種填充劑材料F引入空腔C內以便填充該空間，包括在微結構MS之間形成的空間；(f)使填充劑材料F凝固以便形成由板1000』以及凝固的填充劑材料F構成的一個單板，該單板具有由該填充劑材料構成的一個第一面以及由原來的板1000』的第二面構成的一個第二面F2 ；(g)通過一個壓力塊PB和一個變形模具D來使該單板變形，以便獲得至少一個具有直徑Dm的局部圓柱形的形狀，使得該單板1000』的第二面F2構成該圓柱體的一個外表面並且該單板的第一面構成了該圓柱體的一個內表面；(h)將填充劑材料F從單板1000』上移除，由此得到具有在其內表面上形成的微結構MS的原來的板1000 ;並且(i)在具有微結構的內表面上進行最終的精加工。現在參見圖20D和20E，示出了內芯的另一個實例，總體上表示為240〃，該內芯在其內表面和其外表面上均對應地形成有脊246〃和247〃。這種內芯240〃可以由鎢或其他材料製成(見圖26A、26B)並且其設計提供了更堅牢的內芯240"。應注意的是，這些脊246〃和247〃被設計成使得它們中的一個的峰與它們中的另一個的谷相反並且反之亦然，從而使得沿著中央軸向X的每個點的厚度都是基本上相同的(N)。這些脊246〃、247〃可以是平行的，如在本實例中，或者替代地是處於一個螺旋脊的形式(如處於螺紋的形式)。這後一個實例的一個優點是生產簡單-這些外部脊247〃可以通過車削來形成並且這些內部脊246〃可以通過攻螺紋來形成。現在轉到圖22A和22B，示出了發電機的又另一個實例，總體上表示為2000，該發電機在構造上基本類似於先前說明的發電機I，但與其不同之處主要是工作介質子系統2100的設計(與工作介質子系統100不同)。工作介質子系統2100是處於級聯安排2150的形式，該級聯安排包括一個高溫儲存器2110和一個低溫儲存器2120，而沒有先前的這些實例中的中間工作介質儲存器。這些壓力容器2200R、2200L各自在其入口端配備有一個對應的入口管線2136R、2136L，這些管線由對應的閥2140B和2140A來調節，並且在其出口端配備有一個對應的入口管線2146R、2146L、是通過對應的閥2140D和2140C來調節的。高溫儲存器2110的一個出口端通過對應的管線2134R、2134L而連接至閥2140B和2140A上，並且高溫儲存器2110的一個入口端通過對應的管線2144R、2144L而連接至閥 2140D 和 2140C 上。低溫儲存器2120的一個出口端通過對應的管線2132R、2132L而連接至閥2140B和2140A上，並且低溫儲存器2120的一個入口端通過對應的管線2142R、2142L而連接至閥2140D 和 2140C 上。在本發電機中(如在先前說明的實例中)，在初始位置，該壓力容器中的壓力流體是處於大約為環境溫度的溫度Tenv下。當前說明的發電機的運行循環的初始步驟可以描述如下(a)使來自高溫儲存器2110的、處於溫度Th的高溫水穿過該壓力容器從而加熱其中所含的壓力流體。這導致將該壓力流體加熱至溫度TsXTenv ^TS〈TH)並且同時將該高溫工作介質冷卻至溫度Th_m_ tc,並且同時將該低溫水加熱至溫度IV >Tco此後，步驟(a)和(b)自身重複，不同之處在於現在壓力流體是在溫度1^與1^之間不斷波動。在進行步驟(a)的同時，現在處於IVwswXTc的溫度下的加熱的低溫工作介質通過與處於溫度ΤΕΝν〈 νΛ δΜ下的環境進行熱交換過程而被冷卻。這個過程通過一個散熱器單元2400(在圖22Α、22Β中示出)來調節。此外，在進行步驟(b)的同時，現在處於<TH的溫度下的冷卻的高溫工作介質被該A/C系統加熱，從而使其回到溫度TH。應了解的是，當步驟(a)在一個壓力容器(例如容器2200R)中發生時，第二壓力容器2200L經歷步驟(b)。因此，這些壓力容器保持交替-當一個壓力容器中的壓力流體加熱時，另一個中的壓力流體被冷卻，並且反之亦然。現在轉到圖23A至23F，該工作介質子系統2100的設計的主要區別是，先前用來在A/C的對應冷凝器/蒸發器區段處提供高/低溫儲存器的A/C現在是用一個級聯安排2150來代替的，該級聯安排具有若干等級G1至G7,每個等級作為一個基礎的A/C壓縮/膨脹機構來運行，正如現在將解釋的。該安排是使得該級聯2150具有一個第一末端等級G1，該等級對該低溫儲存器2120提供『低』；以及一個第二末端等級G7，該等級對該高溫儲存器2110提供熱量。
這些等級G(n)各自包括一個壓縮機C(n)、一個冷凝器區段2152(n)、一個膨脹閥2154(n)、一個蒸發器區段2156(n)以及一個通向壓縮機C(n)的返回管道2158(n)，其中(η)指代等級G的數字。這些等級G1至G7各自包括一種可壓縮的流體(氣體或液體)、並且被設計成運行在對應的冷凝器區段2152(η)處的高流體溫度ΤΗ(η)與對應的蒸發器區段2156(η)處的低溫Tc(n)之間。該安排是使得一個等級G(n)的冷凝器區段2152(n)以及下一個等級G(n+1)的蒸發器區段2156(n)是熱連接的以便提供一個熱交換過程。確切地說，該安排具有多個同心管，其中該冷凝器區段2152(n)是由內管構成的並且蒸發器區段2156(n)是由外管構成的。在這種安排下，來自一個等級G(n)的壓縮流體在內管內流動並且與來自下一個等級G(n+1)的膨脹流體進行熱交換過程，該膨脹流體在外管的內表面與內管的外表面之間流動(見圖23E)。 該級聯安排2150被設計成使得一個等級G(n)的蒸發器區段2156(n)中的流體的溫度T「n)低於在下一個等級G(n+1)內流動的流體的冷凝溫度、並且必然低於該等級G(n+1)的冷凝器區段2152(n+1)中的流體的溫度TH(n+1)。其結果是，發生一個熱交換過程，其中一個等級G(n)的膨脹流體從下一個等級G(n+1)的壓縮流體獲取熱量。然而，應了解的是下一個等級G(n+1)的冷卻的流體的溫度是t(n+1)。以下示出了溫度Tc(n)、TH(n)和Tcwd的一個實例
~ln)~ TH(n) TC(n) TCOND~
~ 27 O
257 27 30
390 57 60~ Γ 6 90 93
5 155 6 9~6 197 155 158~ 245 197 200在實踐總中，第一等級G1的蒸發器區段2156i被浸沒在低溫儲存器2120中，從而將低溫水帶到約3° C的溫度，並且第七等級的冷凝器區段21527被浸沒在高溫儲存器2110中，從而將高溫水帶到約242° C的溫度。應了解的是，高/低溫儲存器2110、2120的這種高/低溫從不會達到對應的冷凝器/蒸發器區段21527、2156i的溫度、並且總是對應地略微
更低/更高。從圖22A和22B中觀察到的是，發電機2000裝配有對應地配置成用於驅動這些壓力容器2200的內芯的一個前驅動馬達和一個後驅動馬達2250F和2250R、並且裝配有被配置成驅動該螺旋件從而使工作介質在發電機2000內循環的一個前驅動馬達和一個後驅動馬達 2260F 和 2260R。使用前馬達和後馬達來驅動同一個元件有助於在位於高壓力環境中的這種轉動的元件(內芯或螺旋件)上施加更低的荷載。如果僅使用一個馬達，則該內芯和/或螺旋件將傾向於在該壓力容器內彎曲，這可能導致損害該系統的機械整體性。現在轉到圖22D，顯示了散熱器單元2400是沿著從壓力容器2200R、2200L通向低溫儲存器2120的管線2146R、2146L來定位的。散熱器單元2400的目的是提供在這些管線內流體的加熱的低溫水(處於IV力_6<]的溫度下)與該環境的周圍空氣之間的一個熱交換過程。該散熱器單元裝配有一個風扇(未示出)和被配置用於調節該風扇運行的控制單 元(未示出)，這樣使得離開散熱器的低溫水基本上保持在一個恆定的溫度下。例如，如果IVwsw是約50° C，則要求將這個溫度降低至約20° C以便使第一等級G1有效地起作用。因此，該控制單元被用來將離開散熱器的低溫水維持在約20° C的溫度上。該控制單元可以包括一個傳感器，該傳感器是與排放自散熱器的低溫水的管線2149相關聯的、並且是配置用於測量其溫度的。如果這個溫度超過預定溫度(在這個具體實例中是20° C)，則該控制單元將致使該風扇更快地旋轉，以便提高散熱器單元2400內的熱交換速率。替代性地，如果這個溫度低於預定溫度(在這個具體實例中是20° C)，則該控制單元將致使該風扇更慢地旋轉，以便降低散熱器單元2400內的熱交換速率。現在轉到圖24A至24D，示出了級聯安排的另一個實例，總體上表示為2150』、並且被配置成用於將其運行模式調節至外部環境的周圍溫度上。當前說明的級聯安排2150』與先前關於圖23A至23F所說明的級聯安排2150之間的區別在於第一和第二等級Gp G2的設計，並且具體在於與之相關聯的旁通安排2170。總體上，可能在不同的時間，環境的周圍溫度增大至它超過了在第二等級G2的冷凝區段215 中的壓縮流體的溫度的一個程度。在這樣的情況下，在與之進行了熱交換過程之後從散熱器單元排放的低溫水也將處於高於第二等級G2的冷凝區段215 中的壓縮流體溫度的一個溫度下。其結果是，第一等級G1的蒸發器區段2156jf被浸沒在非常熱的環境中。因為每個等級都是裝配有一個具有預定功率的壓縮機的並且是被設計用於一個預定的溫度差Λ的，因此該壓縮機C1將不能從蒸發器區段2156i去除如此多的熱量，從而使得第一等級G1的運行是無效率的。為了克服這個問題，使用了一個旁通安排2170，該旁通安排被配置成繞過第一等級G1並且將低溫儲存器2120與第二等級G2的蒸發器相連接。確切地說，該旁通安排2170包括兩個閥2172a，2172b，它們對應地與第二等級G2的蒸發器區段以及第二等級的壓縮機C2相關聯。該旁通安排2170具有一個通向蒸發器區段2176的膨脹閥2174，該蒸發器區段是處於通入低溫儲存器2120中的管道的形式；以及引導出低溫儲存器2120的出口閥2178。在正常的運行模式下，當環境的溫度低於第二等級G2中的壓縮流體的溫度時，埠 A1和B1是打開的而埠 A2和B2是關閉的，並且級聯安排2150以與級聯安排2150相同的方式運行。
一旦外部環境的周圍空氣的溫度升高超過第二等級G2中的壓縮流體的溫度，埠A1和B1是關閉的而埠 A2和B2是打開的以便允許以下這些來自第二等級G2的冷凝器區段215 的壓縮流體通到膨脹閥2174，從而允許該流體膨脹並冷卻。在穿過膨脹閥2174後，膨脹的流體沿著管線2176前行而進入低溫儲存器2120中，在這裡它將水冷卻並通過通向壓縮機C2的管線2178排放(被略微加熱)。應了解的是，雖然在正常運行模式下，低溫儲存器2120與高溫儲存器2110之間的溫度差為約240° C(在由第一等級蒸發器2156J9 0° C提供的3° C與由第七等級冷凝器21527的242° C提供的242° C之間)，現在溫度差是在由第二等級蒸發器21562的27° C提供的30° C與由第七等級冷凝器21527的242° C提供的242° C之間的210° C。換言之，在減小級聯安排2150』的總溫度差的同時，由於從該過程中消除了級聯 安排2150』的第一等級G1的運行，效率總體上保持相同。現在轉到圖25A至25B，示出了級聯安排的另一個實例，總體上表示為2150〃，它類似於先前說明的級聯安排2150，其區別在於每個等級的熱交換器中的流體的流動現在是在相反的方向上(與先前說明的實例中的平行流動相反)。確切地說，第一等級G1的壓縮流體在一個方向上流經其對應的冷凝器區段2152i〃，而第二等級匕的膨脹流體在相反的方向上流經其對應的蒸發器區段21562〃。如所周知的，逆流熱交換器提供了更高的熱交換器效率並且因此提供了級聯安排2150"的更有效的運行。還應注意的是，雖然當前實例的級聯安排2150〃被展示為沒有如在先前實例的級聯安排2150』中的旁通安排2170 (見圖24A至24D)，但這樣的旁通安排2170可以裝配到先前說明的級聯安排2150〃中。現在轉到圖27A至27E，示出了發電機的又一個實例，總體上表示為3000。總體上，發電機3000的結構大體上類似於這些先前說明的發電機的結構，然而具有以下區別-多個壓力容器—該發電機的每一側(左/右)都包括四個壓力容器，其中的每個壓力容器具有與關於先前的實例所描述的相似的結構；-線件內芯連接——每個容器都包括六個內芯，但是與先前的實例不同的是，這些內芯是彼此線性連接的從而形成了一個長的工作介質流動路徑(是先前披露的平行連接的六倍長);-線件容器連接(工作介質)——每側的四個壓力容器的這些內芯是彼此線性連接的從而形成了一個甚至更長的工作介質流動路徑；-線性容器連接(壓力介質)—每側上的這四個壓力容器的包含高壓介質的這些隔室也是通過高壓連接而彼此處於流體連通的，由此形成了一個長的壓力介質流動路徑；-外部低溫儲存器~由該A/C單元的蒸發器構成的低溫儲存器被暴露在環境中並且不用於工作介質穿其而過的循環。在運行中，該發電機的一側的整個循環可以包括以下步驟(考慮到了相反一側經歷了相同的步驟、僅略有偏差)a)高溫工作介質沿著二十四個內芯的長度(這四個壓力容器中的每一個中的六個內芯)從A/C單元的冷凝器端穿過，由此將該壓力介質的溫度升高至其最大操作溫度並且同時被冷卻至一個較低溫度；
b)從該第四壓力容器的最後一個內芯，冷卻下來的高溫工作介質在穿過一個散熱器之後被返回至該A/C單元的冷凝器端，該散熱器是用於從中驅逐其中保留的熱量的至少一個額外的部分；c)來自該中間儲存器的處於周圍溫度下的中溫工作介質被送過這四個壓力容器的所有二十四個內芯，由此將該壓力介質的溫度降低至該最大操作溫度以下並且同時被加熱至一個較高溫度；d)從該最後一個內芯，該中溫工作介質流入這些梯度儲箱中以便被儲存在那裡，從而使得要進入該梯度儲箱中的中溫工作介質的第一部分是處於最高溫度並且要進入該梯度儲箱中的最後一部分是處於最低溫度；e)來自該中間儲存器的處於周圍溫度下的中溫工作介質被送過這四個壓力容器的所有二十四個內芯，由此進一步將該壓力介質的溫度降低至該最小操作溫度以下並且同時被加熱至一個較高溫度； f)從最後一個內芯，該中溫工作介質流回至該中間工作儲存器中，穿過該散熱器以便將任何額外的熱量驅逐至環境中；g)來自該梯度儲箱的被加熱的中溫工作介質被送過這四個壓力容器的內芯，由此將該壓力介質逐漸加熱至高於該最小操作溫度、而仍低於該最大操作溫度的一個溫度。逐漸加熱是通過使用一種LIFO安排而實現的，其中要進入該梯度儲箱中的最後一個部分(也具有最低溫度)首先流經這些內芯；h)從最後一個內芯，該中溫工作介質流入該中間工作儲存器中，同時穿過該散熱單元以便將任何額外的熱量驅逐至環境中；i)從步驟(a)開始重複。具體而言，步驟(a)和(b)、以及(e)和(f)可以持續一個第一時間段並且步驟(C)和⑷、以及(g)和(h)可以持續大於該第一時間段的一個第二時間段。確切地說，該第二時間段可以是該第一時間段的兩倍長。在一個具體實例中，該第一時間段可以是約5秒並且該第二時間段可以是大約10秒。具體參照圖28A和28B，如下進行這些步驟步驟(a)和(b):高溫工作介質從高溫儲存器流入閥E中經E2進入、經E和管線Le=>管線Lb2離開而進入閥B :經B2進入、經B和管線LR1離開=> 經管線LRtj離開內芯並且進入閥D :經D進入、經D3和管線LD3=>管線Lf離開而進入閥F :經F進入、經Fl和管線Lfi離開而返回至高溫水儲存器。步驟(C)和(d):中溫工作介質從中溫儲存器經管線L,,流入閥B中:經B3進入、經B和管線LR1離開=> 經管線LRtj離開內芯並且進入閥D :經D進入、經Dl和管線LD1=>管線Lh離開而進入閥H :經Hl進入、經H離開而進入梯度儲箱中。先前儲存在梯度儲箱中的水將被推動穿過管線Lp (在圖27A中示出)和散熱器3400並且返回至中間儲存器中。步驟(e)和(f):中溫工作介質從中溫儲存器經管線L,,流入閥B中:經B3進入、經B和管線LR1離開=> 經管線LRtj離開內芯並且進入閥D :經D進入、經D2和管線LD2=>管線Ln離開而進入散熱器單元3400中並且返回至中間儲存器。步驟(g)和(h):中溫工作介質從梯度儲箱流入閥H中:經H進入、經H2和管線Lbi離開而進入閥B中經BI進入、經B和管線LR1離開=> 經管線LR。離開內芯並且進入閥D 經D進入、經D2和管線LD2=>管線Ln離開而進入散熱器單元3400中並且返回至中間儲存器。應了解的是，閥A相當於閥B，閥C相當於D，並且閥G相當於H。閥E和F不是等效的、並且各自對不同的儲存器負責一閥E用於高溫工作介質儲存器並且閥F用於中溫工作介質儲存器。參照圖29A至29C，觀察到的是發電機3000包括四個壓力容器3200，每個壓力容器包括六個內芯C1至c6。還應注意的是，這些內芯是相互連接的從而形成了一個單一的流動路徑。具體而言，這些內芯是如下連接的-在壓力容器3200的前端處，內芯C1和C2是通過連接器CC^2而流體連通的，內芯C3和C4是通過連接器CC3_4而流體連通的，並且內芯C5和C6是通過連接器cc5_6而流體連通的；
-在壓力容器3200的後端處，這些內芯是相反地連接的內芯C2和C3是通過連接器cc2_3而流體連通的，內芯C4和C5是通過連接器CC4_5而流體連通的，並且內芯C6和C1是通過連接器CCV1而流體連通的(圖30A示出)；現在轉到圖30A至30C，顯示了發電機3000具有一個中間點供給，即，該工作介質在兩個相繼的壓力容器3200之間的區域處而不是如先前說明的實例中那樣在第一壓力容器3200的前部處進入這些壓力容器中。還觀察到的是全部四個內芯320(^至3200IV是通過管道W"、W2_3和W3_4相互連接的。具體而言，管線Lki被連接到第一壓力容器320(^的第一內芯C1上。其結果是，該工作介質的流動路徑如下-進入第一壓力容器32001的第一內芯C1中，穿過其全部內芯C1至C6並且離開第六內芯C6而進入連接器管道Wi_2中；-進入第二壓力容器3200π的第一內芯C1中，穿過其全部內芯C1至C6並且離開第六內芯C6而進入連接器管道w2_3中；-進入第三壓力容器3200ΠΙ的第一內芯C1中、穿過其全部內芯C1至C6並且離開第六內芯C6而進入連接器管道W3_4中；並且-進入第四壓力容器3200IV的第一內芯C1中、穿過其全部內芯C1至C6並且離開第六內芯C6而進入管線Lkq中。在以上安排下，壓力容器320(^至3200IV的所有二十四個內芯是彼此流體連通的，從而形成了一條長的流動路徑。現在轉到圖31A和31B，觀察到的是，壓力容器3200=至3200IV也是彼此流體連通的，即，這些容器中的每一個之內的加壓流體是與其他容器內的加壓流體處於流體連通的。高壓連接器PifPn以及P4-i提供了流體連通。這四個壓力容器之一裝配有一個出口高壓連接器P ，穿過該出口高壓連接器，該高壓介質被提供至活塞單元3270R、3270L。現在轉到圖32A和32B，所示的發電機3000包括兩個梯度儲箱3600L、3600R，每個梯度儲箱都是通過適當的管路而與壓力容器3200流體連通的。具體而言，梯度儲箱3600L、3600R各自對應地裝配有一個相應的閥H、G，該閥被配置成用於為梯度儲箱3600L、3600R提供加熱的/冷卻的工作介質，如先前關於以上步驟(C)和(d)所描述的。梯度儲箱3600L、3600R各自具有總體上類似於先前描述的梯度儲箱600、1600以及2600的結構。具體而言，它被形成為具有一個流動迷宮3610，該流動迷宮被配置成用於維持進入該梯度儲箱的該工作介質的多個連續的部分之間的溫度差。此外，觀察到，梯度儲箱3600L、3600R各自在頂部連接至管道線Lgo上，它被配置成當工作介質通過閥H和G進入這些梯度儲箱時允許該梯度儲箱所包含的一種介質被推出。參見圖33A和33B,披露了一種總體上表不為3900的累積器安排,該累積器安排被配置成用於儲存以上發電機產生的一些能量。累積器安排3900包括一個罩3910，該罩3910包含了一種儲存介質(未顯不)，該儲存介質被配置成通過位於罩3910內的加熱兀件3920來加熱。確切地說，這些加熱元件3920是使用發電機3000產生的電功率來運行的，以便加熱該儲存介質。
其結果是，在給定的時間內，在罩3910內的儲存介質被逐漸加熱至一個類似於在高溫儲存器3110內的高溫工作介質的溫度。達到這樣一個溫度時，發電機3000的閥A至G被選擇性地切換，使得來自罩3910的高溫儲存介質而不是來自高溫儲存器3110的高溫工作介質被循環穿過發電機3000，從而限定了一種輔助運行模式。具體而言，這種安排是使得在該輔助模式下步驟(a)和(b)由此被如下地進行步驟(a)和(b):高溫儲存介質從累積器安排3900的罩3910的出口 GBa流進閥E中經El進入、經E和管線LK=>管線Lb2離開而進入閥B :經B2進入、經B和管線LR1離開=> 經管線LR0離開內芯並且進入閥D :經D進入、經D3和管線管線Lf離開而進入閥F :經F進入、經Fl和管線Lfi離開而經GBin返回至罩3910。應了解的是，在發電機3000運行在該輔助模式中時，高溫儲存器3110被以上描述的管道繞過，因此沒有參與發電機3000的運行。這允許暫時關閉A/C單元，並且由此減少了發電機3000的整體功率消耗。現在轉到圖34，A/C單元是處於工作介質子系統3100的形式，該工作介質子系統具有一個冷凝器端3112、一個蒸發器端3122、一個壓縮機安排CP以及一個膨脹閥安排EV。蒸發器端3122被暴露於環境中，以便與其熱連通並且從中吸收熱量。冷凝器端3112位於構成了高溫儲存器3110的一個殼體內，該高溫儲存器包含了該高溫工作介質(未顯示)。壓縮機安排CP和膨脹閥安排EV是與冷凝器端3112和蒸發器端3122 二者處於流體連通的、並且運行以便產生一個標準的冷卻循環，在該標準的冷卻循環中一種載體介質(未顯示)被壓縮機安排CP壓縮、穿過冷凝器端3112並且通過膨脹閥安排EV膨脹進入蒸發器端3122。觀察到的是，壓縮機安排CP包括四個壓縮機(CP1至0匕)，並且膨脹閥安排EV包括四個膨脹閥(EV1至EV4),以便形成四個工作對CP1-EviXP2-EV2XP3-EV3以及CP4_EV4。壓縮機CP1至CP4各自具有不同的功率消耗並且提供不同的壓縮比率，並且膨脹閥EV1至EV4各自對應地被配置成用於提供不同的膨脹程度。這種安排是使得工作介質子系統3100 —次通過至少一個對來運行，這個對是根據在該高溫儲存器與該低溫儲存器之間所要求的溫度差來選擇的。這些CP-EV對可以被配置成用於在一天/年的特定時間運行。更確切地說，一個對可以被配置成用於在夏天白天運行，另一個用於在夏天夜晚運行，第三個用於冬天白天並且第四個用於冬天夜晚，從而為發電機3000提供了更有效的運行。此外，當這四個壓縮機中的一個出現故障時，以上這種安排提供了至少三個備用壓縮機。例如，如果夏天夜晚的壓縮機出現故障，則在修理該夏天夜晚的壓縮機時可以使用冬天白天的壓縮機。現在轉到圖35A至35E，示出了總體上表示為3300的一個線性齒輪機構，以替代先前描述的功率組件300。線性齒輪3300包括一個殼體3310，在該殼體內一個齒條3320被配置成與該齒輪機構3300的小齒輪安排3340R、3340L相接合。端部3310R、3310L被對應地形成為具有一個相應的開口 3312R、3312L，該開口與一種輔助工作介質處於流體連通，在發電機300的運行過程中，因為壓力容器3200R、3200L內包含的壓力介質的壓力改變，該輔助工作介質被泵送入和泵送出殼體3310。其結果是，使得齒條3320在該殼體3310的一個第一端部3310R與一個第二端部3310L之間的交替壓力下進行往復運動。因為齒條3320的螺紋部分3324與小齒輪安排3340R、3340L的小齒輪3348R、 3348L相接合，在殼體3310內的齒條3320的往復運動導致小齒輪3348R、3348L圍繞它們的軸線旋轉，由此將線性移動轉換成旋轉運動，這最終被傳送至一個驅動軸3332。觀察到的是，攜帶了小齒輪3348R、3348L的這些軸3342L、3342R各自在其兩端也裝配有軸承3345L、3345R，從而使得小齒輪3348R、3348L的轉動僅是單向的。確切地說，並且具體參見圖35C，當齒條3320向左移位時，其上安裝了小齒輪3348R的軸3342R圍繞其軸線旋轉，從而導致小齒輪3348R旋轉。然而，與此同時，在其上安裝了小齒輪3348L的軸3342L也圍繞其軸線旋轉時，小齒輪3348L自身因為軸承3345L而保持靜止。類似地，在齒條3320在相反方向的位移過程中，當小齒輪3348R保持靜止時小齒輪3348L旋轉。為了穩定這些軸3342L、3342R而仍然允許它們在齒條3320的位移過程中自由地轉動，額外的軸承3344L、3344R被裝配至每個軸3342L、3342R上。因此，由於這兩個小齒輪3348R、3348L與該發電機軸的一個齒輪3338相接合，齒條3320在這兩個方向中的任一方向上的位移都將使齒輪3338旋轉並且因此使軸3332旋轉。軸3332的旋轉可以通過任何已知的方式被轉換為電力。此外，為了將齒條3320穩定在殼體內的往復運動中，齒輪機構3300配備有兩個界定輥3350R、3350L，各自對應地位於一個對應的小齒輪安排3340R、3340L的前面。這些輥3350R、3350L被配置成用於接合該齒條，以便將其移動界定為僅在軸向方向。界定輥3350R、3350L各自對應地包括一個在其上安裝有輥構件3356R、3356L的軸3352R、3352L。此外，軸3352R、3352L的每端都分別裝配有軸承3354R、3354L，這些軸承類似於小齒輪安排3340R、3340L的軸承3344R、3344L。在組件中，輥構件3356R、3356L與齒條3320的一個無螺紋部分3322相接合，以便僅允許其軸向移動。還要注意到的是，驅動軸3332自身也配備有一個軸承3335，從而允許它通過慣性自由地轉動，即使齒條3320已經停止了往復運動。應了解的是，線性齒輪組件3300的這種齒條和小齒輪安排提供了若干顯著優點-齒條3320的任何位移都導致驅動軸3332的旋轉，即使在一個方向的衝程長度不同於相反方向上的衝程長度；-由於驅動軸3332的軸承3335，齒條3320在一個方向上產生一個單一的衝程時並且在齒條完成在該方向上的移動之後，該驅動軸繼續進一步旋轉，因此允許甚至在該齒條的移動過程中產生額外的功率；
-線性齒輪安排3300比先前描述的功率組件更加準確，因為其結構簡單並且使用了一個單一的齒條3320 ；-它提供了比先前描述的功率組件高得多的傳動比；並且現在轉到圖36A至36D，示出了總體上表示為4000的發電機的又另一個實例。本質上，發電機4000與先前描述的發電機3000相似，然而也有多個區別，其中一些如下-僅包括兩個壓力容器4200R、4200L(不是八個)，每個都比壓力容器3200更長；-以前供給和後流出方式來運行，即，工作介質從其前端進入壓力容器4200R、4200L並且在其後端尚開；-推動工作介質穿過該發電機是通過多個泵進行的；
-配備有一個組合閥4140R、4140L，該組合閥被配置成具有兩個運行模式；-包括一個累積器安排4900，該累積器安排被劃分為兩個隔室並且具有一個在其間運行的熱泵；並且-其齒輪機構4300包括棍齒輪(roller-gears)而不是普通齒輪。參見圖36A，觀察到的是，發電機4000包括一個工作介質子系統4100、多個壓力容器4200、一個發電機組件4300、一個散熱器4400、多個梯度儲箱4600L、4600R以及一個累積器安排4900。現在轉到圖37A至37D，發電機4000包括四個內芯分配安排4140L、4140R (每個中有兩個)，每個壓力容器4200在其每端裝配有一個內芯分配安排4140L、4140R。注意到的是，壓力容器4200L、4200R各自包括五個內芯4220，並且閥4140L、4140R各自通過五個分配管線(例如，對於如圖37B所示的左側壓力容器4200L的前端是La6至Laici)以及五個相應的調節閥(例如A6至Altl)來連接至這些內芯4220上。還注意到的是，每個壓力容器4200L、4200R的這些內芯4220都通過多個連接器相互連接而至形成一個單一的流動路徑(例如，對於如圖37B所示的左側壓力容器4200L的前
端是 LaC7—8 和 Lac9—10
並且對於左側壓力容器4200L的後端是LDC8_9和LDaQ_6)。這些分配安排4140R、4140L和這些調節閥被設計成允許選擇性的並行/線性流動通過這些內芯4220。換言之，這些內芯4200可以在並行地運行，S卩，工作介質的從壓力容器4200的一端單向流動穿過所有內芯4220而到達另一端，或可替代地，形成一個單一的(並且相當地長的)、工作介質行進通過其中的流動路徑。如參見發電機4000的運行將變得清楚的，可能有利的是在其運行過程中的某些階段使用並行的流動構型，而在其他階段中可能有利的是使用線性流動構型。 通過參見圖37A至37D現在描述該發電機運行中的這些不同階段。下面提供了從壓力容器4200L、4200R的初始位置開始的這些步驟，其中，在右側壓力容器4200R內的壓力介質已經到達其最大溫度(例如42. 5° C)，而左側壓力容器4200L內的壓力介質已經到達其最小溫度(例如7. 5° C)。下面將就右側壓力容器4200R來描述這些步驟，應理解這同樣適用於存在相偏移的左側壓力容器4200L。高溫能量的吸收和儲存中溫工作介質(例如25° C)從中溫儲存器通過管線Ln流進閥B :經B2進入、經B離開而進入泵4150R並且穿過其中到達分配安排4140R而進入管線LB6=>流經所有內芯(線性流動構型)=> 經管線Latl離開內芯並且進入閥C :經C進入、經Cl和管線La離開=> 進入閥G :經G2進入該梯度儲箱。該梯度儲箱先前儲存的水將被推動穿過管線LHa (圖37D所示)並且穿過散熱器4400返回進入中間儲存器4130。在這一點，梯度儲箱4600R內的中間工作介質的最熱部分(儲箱頂部)可以是約40° C並且梯度儲箱4600R內的中間工作介質的最冷部分(儲箱底部)可以是約27. 5° C。在這一點該壓力介質的溫度可以是約30° C。高溫能量回收中溫工作介質從梯度儲箱4600R流進閥G :經G進入、經Gl和管線Lgi (Lai)離開而進入閥A 經Al進入、經A離開並且進入泵4150L並且穿過其中而到達分配安排4140L進入管線LA6=>穿過所有內芯(線性流動構型)=> 經管線Ldici離開內芯並且進入閥D :經D進入、經D2和管線Ld2離開=> 進入該散熱器單元並且返回至梯度儲箱4600L。在這個步驟過程中，右側梯度儲箱4600R內的工作介質逐漸地加熱左側壓力容器4200L內的壓力介質，而左側梯度儲箱4600L內的工作介質(範圍在約22. 5° C至10° C之間)逐漸地將右側壓力容器4200R內的壓力介質冷卻至約15° C。實質性冷卻:低溫工作介質(例如0° C)從該低溫儲存器通過管線La流進閥B 時地穿過所有內芯(並行流動構型)=> 經所有管線Lce_10離開內芯並進入閥C :經C進入、經C3和管線離開=> 返回進入該低溫儲存器4120，可任選地穿過散熱器4400(甚至部分地穿過)。這可以將右側壓力容器4200R內的壓力介質的溫度減小至約7. 5° C。低溫能暈的吸收和儲存中溫工作介質(例如25 V )從該中溫儲存器通過管線Ln流進閥B :經B2進入、經B離開而進入泵4150R並且穿過其中到達分配安排4140R進入管線LB6=>穿過所有內芯(線性流動構型)=> 經管線Latl離開內芯並且進入閥C :經C進入、經Cl和管線La離開=> 進入閥G :經G2進入該梯度儲箱。梯度儲箱中先前儲存的水將被推動穿過管線Llia (圖37C所示)並且穿過散熱器4400返回進入中間儲存器4130。在這一點，該梯度儲箱4600R內的中間工作介質的最冷部分(儲箱頂部)可以是約10° C並且該梯度儲箱4600R內的中間工作介質的最熱部分(儲箱底部)可以是約22. 5° C。在這一點該壓力介質的溫度可能是約20° C。低溫能量回收中溫工作介質從梯度儲箱4600R流講閥G :經G講入、經Gl和管線Lgi (Lai)離開而進入閥A :經Al進入、經A離開並且進入泵4150L並且穿過其中到達分配安排4140L進入管線LA6=>穿過所有內芯(線性流動構型)=> 經管線LD6_1(i離開內芯並且進入閥D :經D進入、經D2和管線LD2=>管線Lm離開而進入該散熱器單元並且返回至該梯度儲箱4600L。這個步驟中，左側梯度儲箱4600L內的工作介質逐漸地將右側壓力容器4200R內的壓力介質加熱至約35° C，而右側梯度儲箱4600R內的中間工作介質(範圍在約22. 5° C至10° C之間)逐漸地將左側壓力容器4200L內的壓力介質冷卻至約15° C。實質性加熱高溫工作介質(例如50° C)從該高溫儲存器4110通過管線Lhi流進閥B :經B3進入、經B離開而進入泵4150R並且穿過其中到達分配安排4140R進入管線LB6=>同時穿過所有內芯(並行流動構型)=> 經管線Latl離開內芯並且進入閥C :經C進入、經C4和管線Lm離開=> 返回進入該高溫儲存器4110，可任選地穿過散熱器4400 (甚至部分地穿過)。這可以將右側壓力容器4200R內的壓力介質的溫度升高至約42. 5° C。以上描述的六個步驟中的每個步驟可以持續一個預定量的時間，例如，五秒。然而，在其他安排下，可能有利的是每個步驟持續一個不同的時間段。為了控制該發電機的運行，可以提供一個被配置成監測以下任一項的控制器
-穿過發電機4000的管路的流速；-閥的運行模式(是打開/關閉、並行/線性構型等)；以及-每個步驟的持續時間。參照圖38,發電機4000包括一個壓力系統,該壓力系統與先前關於發電機3000所描述的相似。每個壓力容器4200L、4200R對應地裝配有一個工作活塞4270L、4270R以及一個補償活塞4280L、4280R。工作活塞4270L、4270R各自通過管線4274L、4274R被附接至齒輪機構4300的殼體上，以便最終導致齒條4320 (圖47所示)在其內的往復運動。轉到圖39，所示的是一個熱泵形式的工作介質子系統4100，該工作介質子系統總體上與先前描述的子系統3100類似，不同之處在於它不使用四個不同的壓縮機，而是使用可以在不同壓縮比和功率消耗下運行的一個單螺杆壓縮機，並且因此能夠針對環境條件來 調整其運行。現在轉到圖40A至40D，發電機4200進一步包括一個累積器安排4900，該累積器安排在目的上與先前描述的累積器安排3900相似。然而，觀察到的是累積器安排4900包括一個高溫隔室4910h和一個低溫隔室4910。，並且被連接至一個輔助熱泵4930上，該輔助熱泵的冷凝器端4932位於該第一隔室4910h內並且其蒸發器端4934位於該第一隔室4910c 內。具體而言，這些隔室4910H、4910C各自具有一個對應的入口 GHI、GCI和出口 GH0、GC0，相應的入口和出口管線對應地附接到它們上。觀察到的是，出口 GHO位於在隔室4910h的頂端，而入口 GHI位於隔室4910h的底端。相反，出口 GCO位於在隔室4910。的底端，而入口 GCI位於隔室4910。的頂端。以上這種安排允許從該高溫隔室4910H的一個高溫區中抽出高溫工作介質，並且允許將該工作介質返回至該高溫隔室4910h的一個低溫區。相應地，這種安排允許從該低溫隔室4910。的一個低溫區中抽出低溫工作介質、並且將該溫度工作介質返回至該低溫隔室4910。的一個高溫區。因此，該發電機提供的一些能量可以選擇性地被提供至該輔助熱泵4930而不是簡單的加熱器(如在先前描述的實例中)，由此不但提供了在4910h的輔助高溫儲存器、而且產生了在4910。的低溫儲存器。在運行過程中，一旦隔室4910j^P4910c內的輔助工作介質分別到達與這些高溫/低溫儲存器類似的溫度，在主要熱泵暫時停止其運行時，它可以用於該發電機的運行。此外，該高溫隔室4910H配備有多個加熱器，這些加熱器被配置成用於直接加熱隔室4910h內包含的儲存流體。應了解的是，在該輔助熱泵4930的運行過程中，該高/低溫隔室內的儲存介質可以達到一個加熱/冷卻的極限(即，達到一個最大/最小的溫度極限)。在這樣一個事件中，該輔助熱泵4930的運行可以被中斷，並且然後使用加熱器來進一步加熱在高溫隔室49IOh內的儲存介質。在以上安排下，一旦該輔助熱泵4930被中斷，高溫隔室4910H內的工作介質可以作為一種高溫工作介質來使用，而低溫隔室4910。內的工作介質可以作為該低溫/中溫工作介質來使用。現在轉到圖41A至41E，將描述壓力容器4200和其內的這些內芯的結構。壓力容器4200包括一個在其中容納了五個內芯4220的外部殼體4222。壓力容器4200也配備有一個密封安排，該密封安排包括被配置成用於防止從壓力容器4200洩露並且維持該壓力介質的高溫的多個密封件4242、4244以及4246。在壓力容器4200內的每個內芯4220裝配有一個攪拌組件4230，該攪拌組件被配置成用於圍繞內芯4220旋轉以便提供該壓力介質的更好混合併且由此在壓力容器4200的運行過程中在該壓力介質和在這些內芯4220內流動的工作介質之間提供更有效的熱傳遞。這些攪拌組件4230總體上與先前描述的這些相似、並且包括一個驅動齒輪4234，該驅動齒輪與安裝在中央軸4235上的一個中心齒輪4232相接合併且由一個外部馬達來驅動。還觀察到的是，由於壓力容器4200是相當長的(它的長度比它的標稱直徑大得 多)，所以沿著壓力容器4200提供了多個支撐安排4290，這些支撐安排被配置成用於支撐這些內芯4220。本質上，這些支撐安排4290包括形成有洞的支撐盤4293，以用於從中接收這些內芯4220。每個這樣的支撐安排4290還裝配有用於防止任何不希望的洩露的多個密封構件 4295、4297。現參見圖42A至45C，其中示出了內芯結構的多個實例。應注意的是，這些實例顯示了該內芯的前端結構。具體參見圖42A至42E，所示的一個內芯4220』包括一個內芯本體4221』和一個容納了靜態流動軸的中央內芯空腔4222』。觀察到的是，靠近該前端，該流動軸的第一部分4223』是光滑地並且不佔據空腔4222』的整個截面。此外觀察到的是，前部的內芯本體4221』僅在其內側上形成有一個粗糙的表面4226』。相比之下，該流動軸的第二部分4224』被形成為一個佔據了整個空腔4222』截面的螺旋件。此外觀察到的是，第二部分處的內芯本體4221』在其內側和外側上均形成有粗糙的表面4226』。還觀察到該流動軸是空心的並且形成有多個內部通道4223。注意到的是，在其內側和外側上均形成有粗糙表面4226』的這些脊是彼此對齊的，這樣使得外表面上的脊的峰與內表面上的谷對齊。這為該內芯提供了在垂直於該內芯的軸線截取的任何給定截面處的一種均勻的厚度。以上設計的一個原因在於該第一部分在壓力容器內的位置。如從圖41A至41E可觀察到的，該內芯的第一部分位於密封件4242、4244、4246的區域處，由此未參與同該壓力介質的熱交換過程。這樣，不要求具有與第二部分相同的結構，並且通過將其維持在如圖所示的簡化設計中可以降低成本。具體參照圖42D，觀察到的是該粗糙的表面4226』是處於齒的形式，這些齒沒有完全地從該內芯的中心徑向地延伸。而是，這些齒以一個很小的角度延伸，使得流經內芯4220的工作介質通過齒的引導而盤旋並且在齒之間滲透，從而允許更好的熱交換過程。現在注意的是圖43，其中所示的一個內芯4220〃具有類似於圖42A至42E所示的設計，區別是使用了一個隔熱套筒4227〃來對內芯4220〃的第一部分進行隔熱，這樣使得穿過該第一部分的工作介質不會將它的能量浪費在加熱/冷卻該內芯的、沒有參與該熱交換過程的部分上。現在轉到圖44A至45C，示出了兩個額外的內芯4220〃』和4220IV，它們具有與先前描述的內芯4220』和4220〃類似的設計(已經對相似的元件指定了相似的參考號、添加了對應的前綴)。內芯4220〃和4220IV與先前說明的內芯之間的主要區別在於該粗糙表面的設計，該粗糙表面是處於多個環的形式而不是處於錐形/多面體形突起的形式。這樣的設計是略微更容易的並且製造起來成本更低的。現在轉到圖46A至46D，示出了壓力容器4200的一個組件。可以觀察到，這些內芯4220和所有與之相關的機械元件(風扇安排、齒輪、驅動軸等，在此稱為『內芯組件』)全都被多個套筒構件4200s封閉。這些套筒構件4200s是由一種剛性材料形成的並且具有足夠的厚度而能對整個內芯組件提供機械支撐。例如，該套筒構件420(^可以由鋼製成並且具有幾毫米的厚度。在以上安排下，有可能首先完全組裝整個內芯組件並且用這些套筒構件420(^來封閉它並且然後才將封閉的組件滑動進入該壓力容器罩4200中。此外，為了服務和維修的目的，有可能從壓力容器4200中移除這種封閉的內芯組件(例如通過將它滑出)、移除適當的套筒構件4200s並且進行所要求的維修。 還觀察到的是，這些套筒構件4200s具有半圓形的截面(B卩，具有半管的形狀)，並且當兩個這樣的構件封閉了該內芯組件的一部分時，在它們之間仍留有一個空隙G (見圖46C、46D)。空隙G提供了壓力介質一個內部區域(在這些套筒構件4200S與該內芯組件之間所限定的)與一個外部區域(這些套筒構件4200S與該壓力容器4200的罩4222之間所限定的)之間的流體連通。還注意到的是，該密封安排包括多個密封件4244，這些密封件實質上是由三個獨立件構成的，並且一旦被插入套筒4220s中並且被安裝至這些內芯4220上，這些獨立件就被擠壓得更靠近彼此從而為壓力容器4200提供必須的密封。現在轉到圖47，示出了齒輪機構4300的一種改進，其中該齒輪機構4300包括與齒條4320接合的多個輥銷式小齒輪4348R、4348L、以及與驅動軸4332接合的多個齒輪3349R、3349L。由於增大的接觸表面以及簡化的齒形狀，輥銷式小齒輪3348R、3348L提供了超過普通齒輪安排的高得多的效率。在所有其他方面，該齒輪機構4300以大致相似的方式運行。然而，輥銷式小齒輪4348R、4348L對該齒輪提供了摩擦減小的優點，因為這些輥銷式小齒輪4348R、4348L是圍繞其自身軸線自由旋轉的。轉到圖48A至48C，示出了工作介質子系統4100』的另一個實例，其中高/低溫儲存器4110、4120各自對應地被分為若干個隔室。這些隔室是彼此流體連通的，但它們仍延遲了離開該子系統4100而朝向壓力容器4200L、4200R的工作介質、與在進行了其熱交換過程之後進入該子系統4100中的工作介質之間的混合。這樣一種安排可以提供更有效的發電機構型。現在轉到圖49A至49H，示出了一個壓力容器4200』，其具有的長度L遠大於其直徑D。壓力容器4200』還包括如先前關於圖41A至41D所說明的多個支撐組件4920』，然而相比之下，在本實例中每個內芯4220』不是一個單一的內芯而是由多個內芯區段形成的。每兩個相繼的區段在位於它們之間的支撐組件4290』處彼此連接。為了連接兩個內芯區段，在這些區段之間引入插入件並且將該插入件對應地接納在這些內芯中以便在它們之間提供流體連通。從圖49B中還觀察到，這些內芯區段被完全包含在壓力容器中並且在該壓力容器的末端處，僅有這些插入件是伸出的。插入件4299』本身可以由一種不要求高的熱傳遞係數的材料(如塑料)製成。當通過這種插入件來在支撐組件4290』處被連接時，兩個相繼的內芯區段具有一定自由度來相對彼此而移動。為了減少這些內芯相對於彼此的位移，該支撐組件4290』包括多個軸承4293』，這些軸承允許這些內芯的風扇安排圍繞其自身自由旋轉。具體參照圖49D，這些軸承4293』是一種自調心類型的，其中具有多個軸承球4295』的殼體4294』是彎曲形狀的，從而為這些內芯以及安裝在其上的風扇安排提供了仍可控的一定自由度。參照圖49F和49G，更清楚地顯示該支撐組件4290』具有盤的形狀，該盤被形成為具有若干開口，其數目對應於這些內芯以及驅動軸DS的數目。現在注意圖49H，其中顯示了套管構件4200s』通過螺栓4285經一個開口 4287而 附接至該內芯組件上。觀察到的是這個開口 4287不是圓形的、而是略微拉長的。應理解的是，該封閉的內芯組件被首先引入壓力容器4200』中、並且然後才是該壓力容器被用高壓(例如6000atm.)來預加載。在這樣的壓力下，該壓力容器可能略微伸長，並且因此這些容納了螺栓的開口應提供一定的自由度。這種安排不僅對於套管構件4200s』的螺栓是如此、並且對於該壓力容器內的其他栓接的元件也是如此。此外，至少對於壓力容器內的螺栓附接件(S卩，具有螺栓或擰入螺紋孔中的螺釘的附接件)的大部分而言，可能有益的是在螺紋中形成一個孔，該孔提供了在該螺紋孔的未被螺栓佔據的部分之間的流體連通，從而在螺栓的兩側(其頭部以及其末端)使荷載均等，以便減小剪切力。關於本申請的發電機的所有以上實例、構型和安排，可以適用以下計算結果基礎數據-總體上，發電機4000可以被配置成提供輸入功率的大致2.24倍，即=2. 24W 入。自然，如果一部分輸出功率被提供返回到發電機的運行中，則淨輸出功率是大約I. 24W
輸入(2· 24W輸入_W輸入)；-標準熱泵的平均效率可以在50%_70%的範圍內，即，對於理論上應該提供W輸出=IOW輸人的COP 10，實際的輸出是在5W輸人-7W輸人的範圍內。為了這種計算的目的，將假設效率為55% ；-選擇用於本計算的COP是8，並且高溫工作介質與低溫工作介質之間的溫度差是約 40。C;-該發電機可以通過馬達組件將提供至壓力介質的熱量的大約30%轉化成輸出能量，即，對於提供至壓力介質的一定量的熱量Q，大約O. 3Q被轉化成實際的輸出(基於在約6000atm.的預荷載下的乙基溴的特性)；-該能量回收安排提供了對該壓力介質內的熱量的剩餘部分的約50%_66%的回收率；在以上參數下，該發電機可以如下運行在該發電機的熱泵中提供LOOkWh的電能(以便在高溫與低溫儲存器之間產生40° C的差值)將提供4. 40kWh的熱能，這是提供至壓力介質的熱量。理論上，在適當溫度下40° C的溫度範圍以及COP 8應該產出更大功率，然而由於熱泵的55%的效率，輸出為Ikffhx8x55%=4. 40kWh。
由於被提供至壓力介質的熱量的僅有30%被最終轉化成輸出能量，因此以上計算得出了約1.32kWh的電能。這得出了該壓力介質內熱量的剩餘部分是約4. 40-1. 40=3. OOkffh (考慮該系統內的各種熱損失，用I. 4代替了 1.32)。回收該壓力介質內剩餘部分熱量的60%得到了 I. 80kffh的回收功率(3. 00x0. 6=1.80kffh)o因此，提供至壓力介質的4. 40kWh中有I. 80被回收，這得出了將隨著該發電機的每個循環而被提供至壓力介質中的額外熱量是4. 40-1. 80=2. 60。換言之，在每個循環中，約2. 60kWh的熱量是由該熱差模塊提供的並且約1.80的熱量是由該回收安排所提供的，從而得出該發電機在生產1.32kWh時運行所要求的4. 40kffh的熱量。在以上安排下，為了提供所要求的2. 60kWh熱量，在如以上建議的C0P=8下該熱差模塊的熱泵現在僅要求0.59kWh (而不是lkWh)。這給出了在該發電機的運行啟動時，即在其運行的第一個循環中，提供了 IkWh作為輸入功率、但一旦該回收安排發揮作用則在該發電機的連續運行中快速降低至O. 59kWh。 總而言之，在該發電機的連續運行中(在啟動之後)，為了提供1.32kWh的輸出能量，該發電機要求O. 59kffh的恆定供給，由此給出了 I. 32/0. 59=2. 24:1的輸入/輸出比。應注意的是，有可能在更低的溫度範圍、例如30° C而非40° C下運行該發電機，由此有可能增大該發電機的每個運行循環的淨輸出(I. 67kWh而非I. 32kWh)。然而，這還可以產生更小的每小時循環次數，由此減小該發電機的總能量產量。以上計算是相對於具體參數而提供的，這些參數取決於材料、C0P、溫度範圍等等並且將各種損失、熱量漏洩、補償因子等等考慮在內。這些參數可以被改變以便通過該發電機的運行而實現不同的、可能超過(並且也可能低於)以上展示的結果的最終結果。本申請的主題所屬領域的技術人員容易了解的是，在不背離本申請的主題的範圍的情況下加以必要的變更就可以做出多種改變、變化以及修改。
權利要求
1.一種發電機包括，包括 -一個熱差模塊，該熱差模塊至少包括 ο—個第一高溫儲存器，該第一高溫儲存器被配置成用於包含一種處於高溫下的工作介質； O ー個第二低溫儲存器，該第二低溫儲存器被配置成用於包含一種處於低溫下的工作介質；以及 O—個熱量機構，該熱量機構是與這些儲存器中的至少ー個處於流體連通的，並且該熱量機構被配置成用於通過以下方式中的至少ー種來維持這些儲存器之間的溫度差 將熱量提供至所述第一高溫儲存器內；以及 從所述第二低溫儲存器中移除熱量； -一個壓カ模塊，該壓カ模塊包括一種壓カ介質，該壓カ介質是與該熱差模塊的所述第一高溫儲存器和所述第二低溫儲存器處於選擇性流體連通的以用於與這些儲存器的高/低溫工作介質交替地進行熱交換過程，以便在對應於這些儲存器的高溫和低溫的ー個最小操作溫度與ー個最大操作溫度之間波動； -ー個轉換模塊，該轉換模塊是與所述壓カ介質處於機械連通的、並且被配置成利用該壓カ介質的溫度變化來產生輸出能量；以及 -一個熱回收安排，該熱回收安排是與所述熱差模塊處於熱連通的、並且被配置成用於從該壓力介質中吸收熱量並將熱量提供至該熱差模塊或該壓カ模塊。
2.根據權利要求I所述的發電機，其中，所述熱量機構是由ー個熱泵構成的，該熱泵具有ー個高溫的冷凝器端和ー個低溫的蒸發器端，並且其中，在配置時是根據以下方式中的至少ー種 -所述第一高溫儲存器是與所述高溫的冷凝器端處於熱連通的；並且 -所述第二低溫儲存器是與所述低溫的蒸發器端處於熱連通的。
3.根據權利要求I或2所述的發電機，其中，所述第一高溫儲存器以及所述第二低溫儲存器中的一個是與外部環境處於熱連通的。
4.根據權利要求I、2或3所述的發電機，其中，所述熱差模塊進一歩包括ー個第三中溫儲存器，該第三中溫儲存器被配置成用於包含ー種處於所述高溫與所述低溫之間的中溫下的工作介質。
5.根據權利要求I至4中任一項所述的發電機，其中，所述壓カ模塊包括在其中包含了所述壓カ介質的壓力容器。
6.根據權利要求5所述的發電機，其中，所述壓カ容器具有ー個入口端與ー個出口端，它們各自是與所述的差模塊的這些儲存器處於熱連通的。
7.根據權利要求6所述的發電機，其中，所述壓カ容器配備有ー個選擇性入口閥，並且一個選擇性出口閥與所述壓カ容器的入口端和出口端相關聯、並且被配置成用於提供與該熱差模塊的這些儲存器的選擇性流體連通。
8.根據權利要求5、6或7所述的發電機，其中，所述壓カ容器包括至少ー個導管，該至少ー個導管是與所述壓カ介質處於熱連通的、並且具有對應地與該壓カ模塊的入口端和出ロ端相關聯的ー個入口端，並且該至少ー個導管被配置成用於所述工作介質從中穿過以便執行所述熱交換過程。
9.根據權利要求8所述的發電機，其中，所述壓カ容器包括從中穿過的多個導管，並且其中，所述多個導管是通過多個控制構件而彼此流體相連的。
10.根據權利要求9所述的發電機，其中，所述這些控制構件被構形成用於對所述多個導管選擇性地提供以下配置中的至少ー種 -平行的配置，其中該多個導管中至少一部分的每ー個導管都獨立地被提供有與所述熱差模塊的流體連通；以及 -線性的配置，其中所述多個導管中的至少一部分是彼此流體連通的從而形成ー個單一的流動路徑。
11.根據權利要求10所述的發電機，其中 -在所述平行的配置中，每個導管的入口端和出口端是與該壓カ容器的對應的入口端及出ロ端處於直接的流體連通； -在所述線性的配置中，這些導管之一的入口端和出口端中的至少ー個不是與該壓カ容器的相應的入口端及出口端處於直接的流體連通的。
12.根據權利要求5至11中任一項所述的發電機，其中，所述壓カ容器進ー步包括至少ー個耗散構件，該至少一個耗散構件被布置在該壓カ容器內、並且是與所述壓カ介質處於熱連通的、並且被配置用於增加穿過到所述壓カ介質內的熱傳遞。
13.根據權利要求12所述的發電機，其中，所述耗散構件被配置成用於在所述壓カ容器內的移動。
14.根據權利要求13所述的發電機，其中，所述耗散構件是與位於該壓力容器外部的一個馬達相關聯的。
15.根據權利要求I至14中任一項所述的發電機，其中，所述壓カ介質是ー種加壓的流體。
16.根據權利要求15所述的發電機，其中，在所述容器內的所述壓カ介質被包含在2000-8000atm.、更具體地3000_7500atm·、甚至更具體地4000-7000atm.、並且還要更具體地5000-6500atm.的範圍內的壓カ下。
17.根據權利要求15或16所述的發電機，其中，所述壓カ介質具有的熱膨脹係數是在100-1200、更具體地250-1100、甚至更具體地500-1000、並且還要更具體地600-900的範圍內。
18.根據權利要求15、16或17所述的發電機，其中，所述壓カ介質是選自以下各項中的至少ー項溴こ烷、水、N-戊烯、ニこ醚、甲醇、こ醇、汞和酸類。
19.根據權利要求I至18中任一項所述的發電機，其中，所述壓カ模塊包括包括多於ー個的壓力容器，它們各自是與所述熱差模塊處於流體連通的。
20.根據權利要求I至19中任一項所述的發電機，其中，所述發電機包括以下管路 -ー個高溫入ロ管線，該高溫入ロ管線是與所述壓カ模塊的ー個入ロ端處於流體連通的、並且被配置成用於提供高溫工作介質從該第一高溫儲存器至所述壓カ模塊的通過； -ー個高溫出口管線，該高溫出口管線是與所述壓カ模塊的ー個出ロ端處於流體連通的、並且被配置成用於提供高溫工作介質從該壓カ模塊返回至所述第一高溫儲存器的通過； -ー個低溫入ロ管線，該低溫入ロ管線是與所述壓カ模塊的ー個入ロ端處於流體連通的、並且被配置成用於提供低溫工作介質從該第二低溫儲存器至所述壓カ模塊的通過； -ー個低溫出口管線，該低溫出口管線是與所述壓カ模塊的ー個出ロ端處於流體連通的、並且被配置成用於提供低溫工作介質從該壓カ模塊返回至所述第二低溫儲存器的通過。
21.根據權利要求20所述的發電機，其中，所述高溫出口管線和所述低溫出口管線中的至少ー個被配置成在進入它們各自的儲存器中之前穿過ー個熱交換器。
22.根據權利要求21所述的發電機，進ー步包括ー個來源，所述熱交換器和所述熱差模塊二者是與該來源處於熱連通的。
23.根據權利要求20、21或22所述的發電機，其中，所述發電機包括ー個額外的壓カ模塊，並且其中，所述熱回收安排是由所述高溫出口管線和所述低溫出口管線中的被配置成在進入它們各自的儲存器中之前穿過所述額外的壓カ模塊的至少ー個出口管線構成的。
24.根據權利要求I至23中任一項所述的發電機，其中，所述熱回收安排包括至少ー個溫度梯度儲箱，該溫度梯度儲箱與所述壓カ模塊的ー個出口端是處於流體連通的、並且被配置成用於維持其中同時包含的至少兩個工作介質的量之間的溫度差。
25.根據權利要求24所述的發電機，其中，所述梯度儲箱被形成為具有一個流動路徑迷宮，該流動路徑迷宮被配置成用於防止所述至少兩個部分之間的混合。
26.根據權利要求25所述的發電機，其中，所述迷宮流動路徑的最大截面尺寸遠小於其總長度。
27.根據權利要求25或26所述的發電機，其中，所述迷宮是處於螺旋流動路徑的形式。
28.據權利要求I至27中任一項所述的發電機，其中，所述發電機要求一個輸入功率W輸入、並且被配置成提供輸出功率W輸出 >胃輸入。
29.據權利要求I至28中任一項所述的發電機，其中，所述壓カ介質被配置成用於由於與所述高/低溫工作介質的熱交換過程而交替地増加和減小其體積，並且其中，所述轉換模塊被配置成用於將這種體積的増大/減小轉換成機械能。
30.根據權利要求29所述的發電機，其中，所述轉換模塊是由一個活塞組件構成的，該活塞組件包括與所述壓カ介質處於流體連通的ー個室、以及被保留在所述室內的ー個活塞，該活塞被配置成用於根據所述壓カ介質的體積增大/減小而進行往復運動。
31.根據權利要求30所述的發電機，其中，所述活塞構成了一個驅動組件的一部分，這樣使得該活塞的往復運動導致了輸出能量的產生。
32.根據權利要求30所述的發電機，其中，所述活塞與一個齒輪組件是機械相連的。
33.根據權利要求30所述的發電機，其中，所述活塞與一種液壓流體處於流體連通的，該液壓流體與用於運行一個驅動組件的一個輔助活塞相關聯。
34.根據權利要求I至33中任ー項所述的發電機，其中，所述輸出能量的至少一部分被用於運行所述發電機本身。
35.根據權利要求I至34中任一項所述的發電機，其中，所述發電機進ー步包括ー個熱量存儲單元，該熱量存儲單元被配置成用於儲存輸出能量的至少一部分。
36.據權利要求35所述的發電機，其中，所述熱量存儲單元包括ー種儲存介質，並且其中所述部分被用來對所述存儲介質進行加熱和/或冷卻。
37.據權利要求35或36所述的發電機，其中，所述熱量存儲單元包括由所述部分提供動カ的多個加熱元件，以用來獲得ー種加熱的儲存介質。
38.根據權利要求37所述的發電機，其中，該加熱的儲存介質是與所述壓カ模塊處於選擇性流體連通的、並且被配置成用於運行一個輔助的高溫儲存器。
39.根據權利要求35或36所述的發電機，其中，所述儲存介質包括ー個輔助熱泵、與所述熱泵的一個冷凝器端相關聯的ー個第一室、以及與所述熱泵的一個蒸發器端相關聯的一個第二室，並且其中，所述部分被用於對所述輔助熱泵供能。
40.據權利要求40所述的發電機，其中，所述第一室及所述第二室是與所述壓カ模塊處於選擇性流體連通的、並且被配置成對應地作為輔助的高/中/低溫儲存器來運行。
41.根據權利要求35至40中任一項所述的發電機，其中，所述存儲單元既包括多個加熱元件又包括一個輔助熱泵。
42.根據權利要求35至41中任一項所述的發電機，其中，所述存儲単元被用作對於外部使用者的ー個高/低溫介質來源。
43.—種使用如權利要求I至42中任一項所述的發電機來產生輸出能量的方法,所述方法至少包括以下步驟 0)運行所述熱差模塊以便維持所述第一高溫儲存器與所述第二低溫儲存器之間的ー個溫度差； 1)將處於溫度Th下的高溫工作介質提供至所述壓カ模塊並且使之與所述壓カ模塊進行ー個熱交換過程，由此將該壓カ介質的溫度升高至ー個最大操作溫度Tpmax並且因此將所述高溫工作介質的溫度降低至TH_冷卻的； II)將具有溫度TH_&_的高溫工作介質返回至所述第一高溫儲存器中並且進行步驟(O)以便將其溫度升高回到Th; III)將處於溫度 Υ下的低溫工作介質提供至所述壓カ模塊以便與所述壓カ介質進行ー個熱交換過程，由此將該壓カ介質的溫度降低至ー個最小操作溫度Tpmin並且因此將所述低溫工作介質的溫度升高至T L-加熱的； IV)將具有溫度的低溫工作介質返回至所述第二低溫儲存器中；並且 V)從該低溫工作介質中驅逐熱量以便將其溫度降低回到IY其中，TL〈TPMAX，TPMIN〈TH。
44.根據權利要求43所述的方法，其中，在步驟(V)中對熱量的驅逐是通過將熱量排放至外部環境中來進行的。
45.根據權利要求43所述的方法，其中，在步驟(V)中對熱量的驅逐是通過將熱量提供至所述第二低溫儲存器來進行的。
46.根據權利要求43、44或45所述的方法，其中，所述發電機進ー步包括ー個第三中溫儲存器，該第三中溫儲存器被配置成用於包含一種處於中溫TiXIY. TiCTh的工作介質，並且其中，所述方法進ー步包括以下步驟中的至少ー個 在步驟(II)與(III)之間進行的(II』) 將處於溫度T1下的中溫工作介質提供至所述壓カ模塊以便與所述壓カ介質進行ー個熱交換過程，由此將該壓カ介質的溫度降低至一個中間操作溫度Tpintek並且因此將所述中溫工作介質的溫度升高至T1 -加熱的S 將具有溫度IVwpw的中溫工作介質返回至所述第三中溫儲存器中；並且驅逐出被該中溫工作介質所吸收的至少ー些熱量以便將其溫度降低回到T1;以及 在步驟(V)與⑴之間進行的(V』) 將處於溫度T1下的中溫工作介質提供至所述壓カ模塊以便與所述壓カ介質進行ー個熱交換過程，由此將該壓カ介質的溫度升高至一個中間操作溫度Tpintek並且因此將所述中溫工作介質的溫度降低至T1Upm ; 將具有溫度T^ipw的中溫工作介質返回至所述第三中溫儲存器中以便吸收熱量從而將其溫度升高回到！\。
47.根據權利要求43至46中任一項所述的方法，其中，所述發電機包括至少ー個第一壓カ模塊以及ー個第二壓カ模塊，並且其中，該方法在所述第一壓カ模塊和所述第二壓カ模塊上以ー個相偏移同時進行，這樣使得當在所述第一壓カ模塊中進行步驟(I)時，在所述第二壓カ模塊中進行步驟(III)，並且反之亦然。
48.根據權利要求43至46中任一項所述的方法，其中，所述發電機至少包括ー個第一壓カ模塊以及ー個第二壓カ模塊，並且其中，在所述第一壓カ模塊上進行的該方法的步驟(V)中，熱量的驅逐是通過在所述第二壓カ模塊內進行的該方法的在步驟(II)與(III)之間的ー個中間步驟(II』)來進行的。
49.根據權利要求43至48中任一項所述的方法，其中，所述發電機至少包括ー個第一壓カ模塊以及ー個第二壓カ模塊，並且其中，在所述第一壓カ模塊上進行的該方法的步驟(II)中的吸收至少一部分熱量是通過在所述第二壓カ模塊內進行的該方法的步驟(V)與(I)之間的ー個中間步驟(V』)來進行的。
50.根據權利要求43至50中任一項所述的方法，其中，所述發電機進ー步包括至少ー個梯度儲箱，並且其中，所述方法進ー步包括以下步驟 在該方法的步驟(III)與(IV)之間進行的(III』)，在該步驟過程中，在離開該壓カ模塊時所述低溫工作介質被提供至所述梯度儲箱並且被儲存在那裡；以及 在該方法的步驟(V)與(I)之間進行的(V")，在該步驟過程中，該梯度儲箱內儲存的加熱的低溫工作介質被提供至所述壓カ模塊以便與所述壓カ介質進行ー個熱交換過程，由此將該壓カ介質的溫度升高至一個中間操作溫度Tpintek並且因此將所述儲存的低溫工作介質的溫度降低至更接近 Υ。
51.根據權利要求43至49中任一項所述的方法，其中，所述發電機進ー步包括至少ー個梯度儲箱，並且其中，所述方法進ー步包括以下步驟 在該方法的步驟(I)與(II)之間進行的(I")，在該步驟過程中，在離開該壓カ模塊時所述高溫工作介質被提供至所述梯度儲箱並且被儲存在那裡；以及 在該方法的步驟(II)與(III)之間進行的(II")，在該步驟過程中，該梯度儲箱內儲存的冷卻的高溫工作介質被提供至所述壓カ模塊以便與所述壓カ介質進行ー個熱交換過程，由此將該壓カ介質的溫度降低至一個中間操作溫度Tpintek並且因此將所述儲存的低溫工作介質的溫度升高至更接近 Υ。
52.根據權利要求50或51所述的方法，其中，步驟(III』)和(I")是以ー種LIFO方式進行的，即，被提供至該梯度儲箱的第一部分工作介質分別在步驟(V")和(II")過程中將是從其中被最後排放至該壓カ模塊的。
53.根據權利要求43至52中任一項所述的方法，其中，所述發電機配備有ー個熱量存儲單元，其中，該方法進ー步包括這樣ー個步驟，在該步驟的過程中，所述高/低溫儲存器中的至少ー個與所述壓カ模塊的流體連通被斷開，並且在該存儲単元與該壓カ模塊之間提供了流體連通。
54.根據權利要求53所述的方法，其中，所述存儲單元即包括一個輔助熱泵又包括多個加熱元件，並且其中，當該熱量存儲單元的對應的室到達極限溫度時，該輔助熱泵的運行被中斷，並且這些熱量元件被用於加熱這些室中至少ー個之內的存儲介質。
55.根據權利要求5至19中任ー項所述的發電機，其中，所述壓カ容器進ー步包括位於所述導管與該壓カ容器的一個壁的ー個內表面之間的至少ー個套管構件，由此將該壓カ容器劃分成ー個內部區和ー個外部區。
56.根據權利要求55所述的發電機，其中，所述內部區和所述外部區是彼此流體連通的、並且在它們中包含了所述壓カ介質。
57.根據權利要求55或56所述的發電機，其中，所述外部區內的壓カ介質用作在該內部區內的壓カ介質與所述壓カ容器的該壁之間的ー個隔離屏障。
58.根據權利要求55、56或57所述的發電機，其中，所述至少一個套管構件被配置成用於為該壓カ容器內的一個導管/多個導管提供機械支撐。
59.根據權利要求58所述的發電機，其中，所述套管構件是由鋼製成的。
60.根據權利要求58或59所述的發電機，其中，一個或多個套管構件被用於封裝所有位於該壓力容器內的機械部件以形成ー個內芯組件。
61.根據權利要求60所述的發電機，其中，所述內芯組件是從所述壓カ容器中可去除的，以便允許其服務和維修。
62.根據權利要求55至61中任一項所述的發電機，其中，所述壓カ容器包括根據權利要求58至61所述的ー個第一套管構件、以及被包含在所述第一套管構件與所述導管/這些導管之間的ー個第二套管構件。
全文摘要
一種發電機包括一個熱差模塊、一個壓力模塊、一個轉換模塊以及一個熱回收安排；該熱差模塊至少包括被配置成用於包含一種處於高溫下的工作介質的一個第一高溫儲存器、被配置成用於包含一種處於低溫下的工作介質的一個第二低溫儲存器、以及一個熱量機構，該熱量機構是與這些儲存器中的至少一個處於流體連通的。該熱量機構被配置成用於通過將熱量提供至這些儲存器和/或從這些儲存器移除熱量來維持它們之間的溫度差；該壓力模塊包括一種壓力介質，該壓力介質是與該熱差模塊的這些儲存器處於選擇性流體連通的、以用於與它們的工作介質交替地進行一個熱交換過程。該壓力介質被配置成在該壓力介質的對應於工作介質的高溫和低溫的一個最小操作溫度與一個最大操作溫度之間波動；該轉換模塊是與該壓力介質處於機械連通的、並且被配置成利用該壓力介質的溫度變化來產生輸出能量；該熱回收安排是與該熱差模塊處於熱連通的、並且被配置成用於從該壓力介質中吸收熱量並將熱量提供至該熱差模塊或提供至該壓力模塊。
文檔編號F01K25/02GK102844529SQ201180018994
公開日2012年12月26日 申請日期2011年4月14日 優先權日2010年4月15日
發明者格申·哈裡夫 申請人:格申機械有限公司