专利名称：供外燃机使用的回流换热室和燃烧室以及使用该装置发电的系统的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及外燃机。更具体地说，本发明涉及具有燃烧室/回流换热室组件设计的适合改善传热特性的外燃机，例如，斯特林循环发动机。
在十九世纪初叶，斯特林循环发动机最初是由罗勃特·斯特林构思的。在十九世纪中叶，这种高温气体发动机的工业应用曾经是为给磨坊提供旋转动力而设计的。其后直到二十世纪中叶，因为内燃机的成功和流行，斯特林发动机被忽略。包括发动机和冷冻机的斯特林循环机是在通过引证在此被并入的Walker的“Striling Engings(Oxford University Press，1980)”中详细描述的。
斯特林循环发动机的原理是斯特林热力学循环的机械实现，包括(1)气体在汽缸里面的等容加热，(2)气体的等温膨胀(在此期间通过驱动活塞作功)，(3)等容冷却和(4)等温压缩。关于斯特林循环机的各个方面及其改进的其它背景资料是在通过引证在此被并入的Hargreaves的“Phillips Stirling Engine(Elsevier，Amsterdam，1991)”中讨论的。
斯特林发动机的高效率理论近年来已经引起人们相当大的兴趣。斯特林发动机有一些附加的优势容易控制燃烧排放物、可以使用更安全、更廉价和更容易得到的燃料以及安静的运转，所有这些优势相结合使斯特林发动机在许多应用成为非常符合需要的内燃机的替代品。
尽管有这些优势，但是斯特林发动机的发展速度比可能以别的方式预期的缓慢得多。一些比较敏锐的问题包括需要在高压下把工作气体密封在工作空间里面、要求在高温下把来自热源的热量通过加热头传递给工作气体，和在负荷改变时需要用来调整功率的简单、可靠且便宜的装置。
一种很好地适合多种应用的设计是自由-活塞斯特林发动机。自由-活塞斯特林发动机使用机械上与功率输出构件无关的置换器。它相对于功率输出构件的运动和定相是借助弹簧和块状物的动态平衡系统的状态而不是机械链接实现的。
斯特林发动机已被推荐用于各式各样的应用。例子包括汽车应用、制冷系统和在外太空中的应用。给便携式电子仪器、通信设备、医用器件和遥控现场服务方面的其它设备供电的需求还提出另一种机会，因为这些应用需要提供功率和能量密度高同时要求尺寸和重量最小、排放物和成本低的功率来源。
迄今，电池已经成为提供便携式功率来源的主要装置。然而，给电池再次充电所需的时间已经证明不便于连续使用的应用。此外，便携式电池通常仅限于提供从几毫瓦到几瓦的功率并因此不能满足对高水平的移动式轻量级功率生产的需求。
用无论是汽油还是柴油作为燃料的内燃机产生功率的小型发电机也已被使用。然而，这种发电机的噪音和排放物特性已经使它们变成完全不适合各式各样的移动式供电系统而且对于室内使用是不安全的。尽管用高能量密度液体燃料产生功率的传统的热力发动机提供尺寸方面的优势，但是热力学缩放比例和成本考虑已倾向于支持它们在较大的发电厂使用。
鉴于这些因素，存在适合功率范围在大约5.1到51公斤米/秒(50到500瓦特)的功率系统的空间。此外，为了利用高能量密度液体燃料，需要能够低速加燃料的改进的燃料准备和递送系统。另外，所述系统也必须能够在排放物最少的情况下非常有效地燃烧。
使发动机效率达到最大值的驱动力鼓励引进一些使斯特林发动机变得更适合比较宽广的应用范围的修正。基本的斯特林发动机使用经由释放到大气的废气能浪费相当多的能量的连续燃烧系统。对于固定使用的斯特林发动机，配备笨重的钢制热交换器把某个比例的排气热量返还给引进的空气促进燃烧。在汽车上使用时，笨重的钢制热交换器被早先发现在燃气轮机发动机应用中有用的那种类型的旋转陶瓷预热器代替。旋转预热器先使灼热气体通过新月形孔口暴露在正在旋转的陶瓷轮子之下，然后使引进的空气分开暴露在对准独立的新月形孔口的热轮子之下。小型自由-活塞斯特林发动机已经在寻求提高发动机效率方面遇到独特的挑战，因为固有的尺寸限制了可用的选择。
鉴于上述内容以及尽管有技术上的进步，继续需要一种热效率特性得到改善的小型活塞斯特林发动机。
提供一种用于外燃机的燃烧室/回流换热室组件，其中包括按照单轴嵌套隔开关系放置的多个实质上半球形圆顶构件，所述多个实质上半球形圆顶构件至少形成第一流动室和第二流动室，所述第一流动室适合通过它输送引进的空气充气而所述第二流动室适合通过它输送流出的燃烧废气充气，其中所述第二室被放置在有效地加热引进的空气充气的位置。
在一个方面中，该组件中所述多个实质上半球形圆顶构件包括(a)有外表面和内表面的进气圆顶；(b)有外表面和内表面的回流换热室圆顶；(c)有外表面和内表面的排气圆顶；以及(d)有外表面和内表面的内部圆顶，其中所述回流换热室圆顶被放置在所述进气圆顶的所述内表面和所述排气圆顶的所述外表面之间，而且所述内部圆顶的所述外表面毗邻所述排气圆顶的所述内表面。
还提供用于有加热头的外燃机的燃烧器，其中包括(a)供有加热头的外燃机使用的燃烧室/回流换热室组件，所述的燃烧室/回流换热室组件包括按照单轴嵌套隔开关系放置的多个实质上半球形圆顶构件，所述多个实质上半球形圆顶构件至少形成第一流动室和第二流动室，所述第一流动室适合通过它输送引进的空气充气，而所述第二流动室适合通过它输送流出的燃烧废气充气；(b)燃料蒸发装置，所述燃料蒸发装置包括至少一个毛细管流动通道，所述至少一个毛细管流动通道有入口端和出口端，所述入口端与液体燃料来源流体连通；和沿着所述至少一个毛细管流动通道安排的热源，而所述热源是可操作的，以便把所述至少一个毛细管流动通道中的液体燃料加热到足以至少使其一部分从液体状态变成蒸汽状态并且将已实质上蒸发的燃料气流从所述至少一个毛细管流动通道的所述出口端递送出去的水平；以及
(c)用所述燃烧室/回流换热室组件的内表面和外燃机加热头的外表面限定的燃烧室，所述燃烧室有一个用来使实质上已蒸发的燃料和空气的气流燃烧起来的点火器，所述燃烧室与所述至少一个毛细管流动通道的所述出口端连通，其中所述燃烧室/回流换热室组件的所述第二室被放置在有效加热引进的空气充气的位置。
另外提供一种发电方法，其中包括(a)通过进气引进空气流；(b)把液体燃料供应给至少一个毛细管流动通道；(c)通过加热至少一个毛细管流动通道中的液体燃料使实质上已蒸发的燃料气流通过至少一个毛细管流动通道的出口；(d)使空气和已蒸发的燃料在燃烧室中燃烧；(e)通过排气口排放燃气气流；(f)完成从在步骤(e)中排放的燃气气流到在步骤(a)中通过回流换热室引进的空气流的热交换；以及(g)使用外燃机把已蒸发的燃料在燃烧室燃烧所产生的热量转换成机械功率和/或电力，其中回流换热室包括按照单轴嵌套关系放置的多个实质上半球形圆顶构件，多个实质上半球形圆顶构件至少形成第一流动室和第二流动室，第一流动室适合通过它输送引进的空气充气，第二流动室适合通过它输送流出的燃烧废气充气，而且第二室被放置在有效加热引进的空气充气的位置。
本发明现在将参照仅仅作为例子给出的本发明的优选形式和参照附图予以更详细地描述，其中
图1给出燃料蒸发装置、燃烧室和排气热量回流换热室的示意图；图2以横截面展示依照本发明的实施方案的燃烧室/回流换热室组件的透视图；图3给出依照本发明的实施方案燃烧室/回流换热室组件的剖视图；图4展示依照本发明的实施方案的燃烧室/回流换热室组件的放大剖视图；图5给出依照本发明燃烧室/回流换热室组件的替代实施方案的剖视图；图6是依照本发明的发电装置的示意图，其中外燃机依照本发明的一个实施方案用来发电。
现在介绍在图1-6中举例说明的实施方案，其中类似的数字用来处处表示类似的零部件。
本发明提供一种适合供外燃机(尤其是斯特林发动机)使用的燃烧室/回流换热室设计。该设计为了保证对诸如外燃机加热头之类的负荷的最大的高质量传热和在回流换热室中预热助燃空气的有效的低质量传热提供与轻质绝热材料一起安排的助燃空气和排气的流动通道。这导致在紧凑的、重量轻而且低成本的设计中对负荷的最有效的传热。
如同众所周知的那样，斯特林发动机是使用外部的连续燃烧系统加热的外燃机。通常，这种连续燃烧系统是由进气系统、排气口和燃烧室组成的。为了提高总的系统效率，使用预热引进空气流的装置是有利的。
以许多方式限制燃料燃烧为加热头提供热量。举例来说，热量必须是在介于大约500℃和750℃之间的温度下提供的。加热头上可用的表面区域要求要么必须从燃烧热源产生非常高的热通量率，要么必须提供扩展的加热头表面，或两者。此外，重要的是传热和头部温度应该尽可能均匀一致，而且燃烧应该在生成诸如NOx、CO和未燃尽的碳氢化合物之类的污染物种最少的情况下完成。
为了使该系统的转换效率达到最大值，应该使用被充分预热的助燃空气。为了实现这个目的，空气在回流换热室中被预先加热。然而，高助燃空气温度显著地增加形成来自燃烧室的NOx排放物的可能性。燃烧室应该在尽可能低的过剩空气水平下操作，以使烟道损失最小和使系统效率达到最大值。对于最大的燃烧室效率，作为可直接利用的来自燃烧的热量的高质量的热量应该被直接转移给发动机的加热头，而作为排气气流的热量的质量较低的热量应该用来预热回流换热室中的助燃空气。
现在参照图1，展示斯特林发动机的燃烧室/回流换热室部分10的示意图。燃料和空气以常温T0(即，环境温度)进入燃烧室12。燃烧产物以通常统一的温度T4排出。
燃烧产物最后接触膨胀交换器14的外表面的温度必须高于名义来源温度TE。人们可能领会到，在这个温度下排放燃烧产物将会失去实现高的总效率的任何可能，因此燃烧系统应该准备通过与排气的热交换给空气预热。仍然参照图1，在温度T0下空气进入回流换热室20的预热通道18的入口16，在经由回流换热室20得到来自排气的热量之后出现在出口24呈现温度Tb。
在温度T0下从燃料递送装置28的出口26引进燃料。非必选地，它可能以m′ap的速率用高压空气来源30夹带注入。人们可能领会到，这种系统的净空气/燃料比以两种气流的总和m′a＝(m′ap+m′as)为基础。在适度预热的情况下，燃料和空气可能预先混合。供本发明的实践使用的特别优选的基于毛细管的燃料蒸发装置是在美国专利公开第US-2003-0177768-A1号中揭示的。
其后，在燃烧室12中进行燃烧，产生温度T2。在这个例子中，在燃烧产物通过膨胀交换器14之前，燃烧是完全的，其中所述燃烧产物是在T3下退出膨胀交换器14的。这是产物进入回流换热室20的排气通道22的排气入口32的温度。排气产物在与引进的空气进行交换热之后在T4下排出。
现在参照图2-4，本发明寻求在紧凑的、重量轻的和低成本的设计中以最高效率实现对斯特林发动机加热头的有效传热。如图所示，燃烧室壳体/回流换热室组件是由四个嵌套的实质上半球形圆顶组成的。这四个圆顶包括可以用不锈钢或一种众所周知的超级合金制造的壁厚从大约0.5毫米到大约1毫米的进气圆顶150、也可以用不锈钢制造的壁厚从大约0.5到大约1毫米的回流换热室圆顶152、又可以用不锈钢制造的壁厚大约为1毫米的排气圆顶154和又可以用不锈钢制造的壁厚大约为1毫米的内部圆顶156。耐高温材料160附着在内部圆顶156上，以便进一步把进气圆顶150、回流换热室圆顶152和排气圆顶154与燃烧产生的热量隔绝和提高把最大热量传递给斯特林发动机加热头170的外表面(见图3)的能力。为了进一步帮助传热，可能由不锈钢构成的加热头170可能被进一步镀上一层铜。如图4所示，嵌套的不锈钢圆顶是按照隔开关系设置的，为的是形成下面讨论的通道。不锈钢圆顶可以借助焊接或铜焊与焊接到陶瓷壳上用来定位的圆形或半圆形管子结合在一起。
参照图2和4，助燃空气被引进入口180然后进入上面的歧管182，在那里它向下流动先通过多个流道184，再通过由进气圆顶150和回流换热室圆顶152组合而成的外壳通道186。然后，助燃空气借助来自流过由排气圆顶154和内部圆顶156组合而成的排气壳通道190的燃烧产物的对流传热吸取热量。空气是通过沿着圆周安排的多个狭槽194输送的，然后改变方向向上通过由回流换热室圆顶152和排气圆顶154组合而成的内壳通道192被进一步加热，最后经由上面的歧管182进入中央的燃烧区域200，在那里它与燃料混合并且被点燃。燃烧室可以要么是按照扩散火焰模式通过歧管182沿着中心轴线引进燃料操作的，要么是按照预先混合模式把燃料引进回流换热室通道或歧管182操作的。燃烧区借助对流和辐射给斯特林发动机加热器头170加热。燃烧产物在加热头的底部流出然后向上流过排气圆顶154和内部圆顶156组合而成的位于轻质耐高温绝缘材料160后面的排气壳通道190。
优选的耐高温材料包括重量轻、纯度高而且工况额定值至少大约1260℃(2300F)的氧化铝-二氧化硅纤维，更优选工况额定值范围为至少大约1427℃到大约1538℃(2600F到大约2800F)。所述材料呈现特有的低导热系数、低比热、高的抗热冲击性和非常好的耐用性。适合本发明使用的耐高温材料在538℃(1000F)的平均温度下拥有至少大约1.2joules/(sec)(cm2)(℃/cm)(0.8BTUin/hr/ft2)的近似导热系数值(ASTM C-201)。这种材料的来源是在市场上按照商标GemcoliteTM销售的产品，来自俄亥俄州Sebring的Refractory Specialties Incorporated公司。
本领域内的普通技术人员可以领会到，毗邻火焰区的绝热材料的位置不允许高质量的热量经由温度较低的回流换热室壁传递给引进的空气和外部环境从而提高效率。
优选的是，燃烧室可以是使用气体燃料来源加燃料的，或者燃烧室可以配备能够为燃烧提供已蒸发的高能量密度液体燃料的燃料系统。在标准的温度和压力(环境条件)下作为气体存在的适当的燃料包括诸如甲烷、乙烷、丙烷和丁烷之类的烃类燃料。
作为替代，适合本发明使用的燃料汽化器被示意地展示在图3中。现在参照图3，本发明的燃烧室/回流换热室组件可能配备燃料汽化器，该燃料汽化器可以包括至少一个与燃料补给系统(未展示)连接的按规定尺寸制作的毛细管流动通道300。如同在美国专利公开第US-2003-0177768-A1号中所揭示的那样，热源是沿着流动通道300安排的，以便把流动通道中的液体燃料加热到足以把已蒸发的燃料气流从流动通道的出口递送到已蒸发的燃料在其中燃烧的燃烧区200。流动通道300可能是与电阻加热器加热的毛细管，其中一段管子被通过的电流加热。特别优选的是，毛细管流动通道应该有低的热惯性，以致毛细管通道300能非常快地升温到预期的燃料蒸发温度，例如，在2.0秒以内，优选在0.5秒以内，更优选在0.1秒以内。按规定尺寸制作的毛细管流动通道优选在诸如单层或多层的金属、陶瓷或玻璃本体之类的毛细管本体中形成。该通道有通向入口和出口的封闭体积，其中所述入口和出口之一可能通向毛细管本体的外部或可能与在同一本体或另一个本体之内的另一个通道连接或与附属装置连接。加热器能用所述本体的一部分(例如，一段不锈钢管)形成，或者加热器可以是被合并在毛细管本体之中或之上的不连续的电阻加热材料层或电阻加热丝。
图5依照本发明的另一方面给出燃烧室/回流换热室组件的替代实施方案的剖视图。燃烧室壳体/回流换热室组件由四个嵌套的实质上半球形圆顶组成，虽然外部的三个圆顶是开口端向外增大的，以适应歧管，如图所示。四个圆顶包括可以用不锈钢制造的壁厚从大约0.5毫米到大约1毫米的进气圆顶550、也可以用不锈钢制造的壁厚从大约0.5毫米到大约1毫米的回流换热室圆顶552、又可以用不锈钢制造的壁厚大约为1毫米的排气圆顶554和又可以用不锈钢制造的壁厚大约为1毫米的内部圆顶556。耐高温材料560附着在内部圆顶556上，以使进气圆顶550、回流换热室圆顶552和排气圆顶554进一步隔绝燃烧产生的热量和提高能力把最大量的热量转移到斯特林发动机加热头(未展示)的外表面。如图所示，嵌套的不锈钢圆顶是按照隔开关系设置的，为的是形成进气通道和排气通道。这些不锈钢圆顶可以借助焊接或铜焊结合在一起。
有利的是，为了在给组件加热和排气圆顶554热膨胀期间提供柔性，内部圆顶560可以是对排气圆顶554弹簧加载的，而不是被刚性地固定。这也避免起因于斯特林发动机振动的内部圆顶560的实时磨损。另一种适当的安排包括本领域内的普通技术人员将认可的在燃气涡轮发动机中使用的那种类型的陶瓷/金属毡。
在操作中，助燃空气被引进入口580，在那里它向下流动经过进气圆顶550和回流换热室圆顶552组合而成的外壳通道586。然后，助燃空气借助对流传热吸收来自通过由排气圆顶554和内部圆顶556组合而成的排气壳通道590流出的燃烧产物的热量。空气通过多个沿着圆周安排的狭槽594，然后改变方向向上通过由回流换热室圆顶552和排气圆顶554组合而成的内壳通道592，并且被进一步加热，最后经由上面的歧管582，通过多个出口狭长孔588进入中心燃烧区600，在那里它与燃料混合并且被点燃。人们可以领会到，通过多个出口狭长孔588的助燃空气用来把漩涡运动赋予助燃空气。漩流空气用来形成适合燃烧的更均匀的空气和燃料混合物，从而产生更稳定的火焰。燃烧区借助对流和辐射给斯特林发动机加热头(未展示)加热。燃烧产物从加热头的底部流出，然后向上流动通过由排气圆顶554和位于轻质耐高温绝热材料560后面的内部圆顶556组合而成的排气壳通道590。
再一次，优选的耐高温材料包括工况额定值至少大约为1260℃(2300F)的重量轻、纯度高的氧化铝-二氧化硅纤维，更优选工况额定值范围从至少大约1427℃到大约1538℃(2600F到大约2800F)。适合本发明使用的耐高温材料在538℃(1000F)的平均温度下拥有至少大约1.2Joules/(sec)(cm2)(℃/cm)(0.8BTU in/hr/ft2)的近似导热系数值(ASTM C-201)。这样的材料的来源是按照商标GemcoliteTM在市场上销售的产品，来自俄亥俄州Sebring的Refractory Specialties Incorporated公司。
与图2-4的实施方案一样，毗邻火焰区的绝热材料位置不允许高质量的热量经由温度较低的回流换热室壁传递给引进的空气和外部环境，从而提高效率。
图6展示依照本发明另一方面的功率系统400的示意图。功率系统400包括诸如运动型斯特林发动机或自由-活塞斯特林发动机之类的外燃机430、燃烧室434和交流发电机432，其中热量在550-750℃下被驱动交流发电机432产生电力的往复运动活塞转换成机械功率。该组件还包括毛细管流动通道/加热器组件436、控制器438、整流器/调节器440、电池442、燃料补给系统444、前面揭示的并在图2-4中描绘的那种类型的燃烧室/回流换热室组件446、助燃鼓风机448、冷却器450和冷却器/鼓风机452。在运行中，控制器438是可操作的，以便控制向毛细管436递送燃料和控制燃料在燃烧室434中的燃烧，以致燃烧产生的热量驱动斯特林发动机430的活塞，使该发动机通过交流发电机432输出电力。如果需要，斯特林发动机430/交流发电机432能用输出机械功率的运动型斯特林发动机(未展示)代替。
为了开始燃烧，空气-燃料混合物能被限制在用诸如火花发生器之类的点火器点燃所述混合物的点火区。点火器可以是任何能够点燃燃料的装置，例如机械式火花发生器、电火花发生器、电阻加热的点火丝以及类似的装置。电火花发生器能用任何适当的电源(例如小电池)供电。然而，电池能用被激活时产生电流的手动操作的压电换能器代替。采用这样的安排，电流能由于压缩该换能器以电机械方式产生。举例来说，撞击物可以是这样安排的，在按压板机时撞击物用预定的力撞击该换能器。该换能器所产生的电力能借助适当的电路供应火花发生机制。这样的安排可以用来点燃燃料-空气混合物。
所产生的一些电力能被储存在诸如电池或电容器之类能给点火器供电的适当的储存装置中。举例来说，手动操作的开关能用来把电流递送给电阻加热元件或直接通过一部分金属管递送，使流动通道中的燃料蒸发，和/或把该电流供应给点火器使递送到燃烧室的燃料-空气混合物开始燃烧。
如果需要，该功率系统的输出可能被用来操作任何类型的依靠机械力或电力的装置。举例来说，所产生的电力可能被用于便携式用电设备，例如，电话通信装置(例如，无线电话)、便携式计算机、电动工具、器具、野营设备、军事设备、诸如电动自行车、电动轮椅和船用推进装置之类的运输设备、电子敏感元件、电子监测设备、电池充电器、照明设备、加热设备，等等。该功率系统还可能被用来把功率供应给非便携式装置或使用电力网不可得、不方便或不可靠的位置。这样的位置和/或非便携式装置包括偏僻的住宅和军事营地、自动售货机、船用设备，等等。
尽管本发明已参照其优选的实施方案被详细地描述，但是不脱离本发明的范围可以有各种不同的变化和可用的等价方案，这一点对于本领域内的普通技术人员是显而易见的。
权利要求
1.供有加热头的外燃机使用的燃烧室/回流换热室组件，其中包括按照单轴嵌套隔开关系放置的多个实质上半球形圆顶构件，所述多个实质上半球形圆顶构件至少形成第一流动室和第二流动室，所述第一流动室适合于通过它传送引进的空气充气，而所述第二流动室适合于通过它传送流出的燃烧废气充气，其中所述第二室被放置在有效加热引进的空气充气的位置。
2.根据权利要求1的组件，其中所述多个实质上半球形圆顶构件包括(a)有外表面和内表面的进气圆顶；(b)有外表面和内表面的回流换热室圆顶；(c)有外表面和内表面的排气圆顶；以及(d)有外表面和内表面的内部圆顶，其中所述回流换热室圆顶被放置在所述进气圆顶的内表面和所述排气圆顶的外表面之间，而所述内部圆顶的所述外表面毗邻所述排气圆顶的所述内表面。
3.根据权利要求2的组件，进一步包括附着在所述内部圆顶的所述内表面之上使所述进气圆顶、所述回流换热室圆顶和所述排气圆顶与燃烧所产生的热量隔离的耐高温材料，借此所述耐高温材料提高把热量转移到外燃机加热头的外表面的能力。
4.根据权利要求3的组件，其中所述耐高温材料是具有工况额定值至少大约为1260℃(2300F)的重量轻、纯度高的氧化铝-二氧化硅纤维。
5.根据任何上述权力要求的组件，其中外燃机的加热头被镀上铜层以便提高对加热头的传热。
6.根据权利要求2、3、4或5的组件，其中所述进气圆顶是用不锈钢制造的，有大约0.5毫米到大约1毫米的壁厚。
7.根据权利要求2、3、4、5或6的组件，其中所述回流换热室圆顶是用不锈钢制造的，有大约0.5毫米到大约1毫米的壁厚。
8.根据权利要求2、3、4、5、6或7的组件，其中所述排气圆顶是用不锈钢制造的，有大约1毫米的壁厚。
9.一种用于有加热头的外燃机的燃烧器，其中包括(a)供有加热头的外燃机使用的燃烧室/回流换热室组件，所述燃烧室/回流换热室组件包括按照单轴嵌套隔开关系放置的多个实质上半球形圆顶构件，所述多个实质上半球形圆顶构件至少形成第一流动室和第二流动室，所述第一流动室适合于通过它传送引进的空气充气而所述第二流动室适合于通过它传送流出的燃烧废气充气；(b)燃料蒸发装置，所述燃料蒸发装置包括至少一个毛细管流动通道，所述至少一个毛细管流动通道有入口端和出口端，所述入口端与液体燃料来源流体连通；和沿着所述至少一个毛细管流动通道安排的热源，而所述热源是可操作的，以便把所述至少一个毛细管流动通道中的液体燃料加热到足以至少使其一部分从液体状态变成蒸汽状态并且将已实质上蒸发的燃料气流从所述至少一个毛细管流动通道的所述出口端递送出去的水平；以及(c)用所述燃烧室/回流换热室组件的内表面和外燃机加热头的外表面定义的燃烧室，所述燃烧室有用来使实质上已蒸发的燃料和空气的气流燃烧的点火器，所述燃烧室与所述至少一个毛细管流动通道的所述出口端连通，其中所述燃烧室/回流换热室组件的所述第二室被放置在有效加热引进的空气充气的位置。
10.根据权利要求9的燃烧器，其中所述多个实质上半球形圆顶构件包括(a)有外表面和内表面的进气圆顶；(b)有外表面和内表面的回流换热室圆顶；(c)有外表面和内表面的排气圆顶；以及(d)有外表面和内表面的内部圆顶，其中所述回流换热室圆顶被放置在所述进气圆顶的所述内表面和所述排气圆顶的所述外表面之间，而且所述内部圆顶的所述外表面毗邻所述排气圆顶的所述内表面。
11.根据权利要求10的燃烧器，进一步包括附着在所述内部圆顶的所述内表面之上使所述进气圆顶、所述回流换热室圆顶和所述排气圆顶与燃烧产生的热量隔绝的耐高温材料，借此所述耐高温材料提高热量向外燃机加热头的外表面转移的能力。
12.根据权利要求11的燃烧器，其中所述耐高温材料是具有工况额定值至少大约为1260℃(2300F)的重量轻、纯度高的氧化铝-二氧化硅纤维。
13.根据任何上述权力要求的燃烧器，其中外燃机的加热头被镀上铜层以便提高对加热头的传热。
14.根据权利要求10、11、12或13的燃烧器，其中所述进气圆顶是用不锈钢制造的，有从大约0.5毫米到大约1毫米的壁厚。
15.根据权利要求10、11、12、13或14的燃烧器，其中所述回流换热室圆顶是用不锈钢制造的，有从大约0.5毫米到大约1毫米的壁厚。
16.根据权利要求10、11、12、13、14或15的燃烧器，其中所述排气圆顶是用不锈钢制造的，有大约1毫米的壁厚。
17.一种发电的方法，该方法包括下述步骤(a)促使空气流经进气口；(b)把液体燃料供应给至少一个毛细管流动通道；(c)通过加热至少一个毛细管流动通道中的液体燃料使实质上已蒸发的燃料气流通过至少一个毛细管流动通道的出口；(d)使空气和已蒸发的燃料在燃烧室中燃烧；(e)通过排放装置排放燃气气流；(f)通过回流换热室完成从在步骤(e)中排放的燃气流到在步骤(a)中引进的空气流的热交换；以及(g)使用外燃机把已蒸发的燃料在燃烧室中燃烧产生的热转换成机械功率和/或电力，其中所述回流换热室包括多个按照单轴嵌套关系放置的实质上半球形圆顶构件，多个实质上半球形圆顶构件至少形成第一流动室和第二流动室，第一流动室适合通过它传送引进的空气充气，而第二流动室适合通过它传送流出的燃烧废气充气，第二室被放置在有效加热引进的空气充气的位置。
18.根据权利要求17的方法，其中多个实质上半球形圆顶构件包括(a)有外表面和内表面的进气圆顶；(b)有外表面和内表面的回流换热室圆顶；(c)有外表面和内表面的排气圆顶；以及(d)有外表面和内表面的内部圆顶，其中回流换热室圆顶被放置在进气圆顶的内表面和排气圆顶的外表面之间，而且内部圆顶的外表面毗邻排气圆顶的内表面。
19.根据权利要求18的方法，进一步包括附着在内部圆顶的内表面之上使进气圆顶、回流换热室圆顶和排气圆顶与燃烧产生的热隔绝的耐高温材料，借此耐高温材料提高把热量转移到外燃机加热头的外表面的能力。
20.根据权利要求18的方法，其中所述耐高温材料是具有工况额定值至少大约为1260℃(2300F)的重量轻、纯度高的氧化铝-二氧化硅纤维。
全文摘要
一种供诸如斯特林发动机之类外燃机使用的燃烧室/回流换热室组件。该组件包括按照单轴嵌套隔开关系放置的多个实质上半球形圆顶构件，所述多个实质上半球形圆顶构件至少形成第一流动室和第二流动室，所述第一流动室适合于通过它输送引进的空气充气，而所述第二流动室适合于通过它输送流出的燃烧废气充气，其中所述第二室被放置在有效加热引进的空气充气的位置。
文档编号F02G5/02GK1846051SQ200480024858
公开日2006年10月11日 申请日期2004年7月1日 优先权日2003年7月1日
发明者罗伯托·O·珀里泽瑞, 彼得·劳弗特斯 申请人:蒂艾克思股份有限公司