專利名稱：家用熱電聯(lián)產(chǎn)單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種家用熱電聯(lián)產(chǎn)單元(DCHP，domestic combined heatand power unit)，包括具有燃燒器的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，該燃燒器將熱能輸入到發(fā)動(dòng)機(jī)頭部以驅(qū)動(dòng)一往復(fù)式元件，該往復(fù)式元件通過交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能輸出；熱交換器，其中流體接收來自燃燒器的排氣的熱量；輔助加熱器，加熱熱交換器中的流體；以及風(fēng)扇，產(chǎn)生從輔助加熱器通過熱交換器的熱氣流。下面將該單元稱為“所述類型的單元”。
背景技術(shù)：
這種類型的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)是公知的，同時(shí)例如，在英國(guó)申請(qǐng)No.0124985.3中已描述了所述類型的單元。
斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)需要熱量來工作。在許多情況下，家用供熱系統(tǒng)的熱容量可為所產(chǎn)生的熱量提供一種用途。然而，當(dāng)散熱器關(guān)閉且不需要熱水時(shí)，就沒有熱需求。這將使得流體冷卻劑的溫度升高從而降低了斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。使用者如果認(rèn)識(shí)到該需求，就可通過打開散熱器來在一定程度上解決這個(gè)問題。然而，并不能依靠這種方法來防止系統(tǒng)過熱。
另一種防止過熱的方法是根據(jù)熱需求來驅(qū)動(dòng)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，并且通過電網(wǎng)(grid)提供所需的任何額外的電能。然而，這是不可行的，尤其是在電力切斷期間。在這種情況下，可建立DCHP單元來提供用于住宅的熱需求，并且在沒有家居用電(mains electricity)供應(yīng)的情況下也可如我們的未決申請(qǐng)0130378.3中描述的那樣提供一定的電能，這有利于即使在沒有熱需求時(shí)也可操作該單元通過斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)提供電能的最大輸出。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，所述類型的單元的特征在于控制器，該控制器用于檢測(cè)何時(shí)由斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量超過預(yù)定的需求并且在不使用輔助加熱器的情況下操作風(fēng)扇以產(chǎn)生通過熱交換器的未加熱的空氣流。
因此本發(fā)明使用了已在DCHP單元中存在的部件來提供一種散熱的方法。通常結(jié)合輔助加熱器工作的風(fēng)扇用于提供通過熱交換器的冷氣流，從而從熱交換器帶走廢熱并將其通過通常的排氣管道排出。所述風(fēng)扇具有附加的好處，即產(chǎn)生通過發(fā)動(dòng)機(jī)總體的氣流從而冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)組件。
由于可將電力輸出給電網(wǎng)，因此本發(fā)明可用于允許發(fā)動(dòng)機(jī)以其最大輸出能力工作而無論是否存在本地?zé)嵝枨?。這對(duì)于使用者來說很經(jīng)濟(jì)，即允許在高的本地電力需求時(shí)輸入電力的費(fèi)用與在低的本地電力需求時(shí)輸出電力的收入抵消。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施形式中，風(fēng)扇額外地為斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒器產(chǎn)生空氣流，并且設(shè)置分流閥以控制供給斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒器和輔助加熱器的空氣量。或者，第二風(fēng)扇向斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒器提供空氣流。


現(xiàn)在將參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明所構(gòu)造單元的示例，在附圖中圖1是示出了第一DCHP單元的示意性剖視圖；以及圖2是示出了第二DCHP單元的示意性剖視圖。
具體實(shí)施例方式
所述單元大致環(huán)繞斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)1，冷卻器2將熱量從該發(fā)動(dòng)機(jī)帶走且在發(fā)動(dòng)機(jī)頭部由燃燒器3將熱量加入該發(fā)動(dòng)機(jī)中。燃燒器3提供有在氣閥6控制下混合的空氣流4和燃?xì)饬?的混合物。風(fēng)扇7將燃?xì)?空氣混合物供給燃燒器3。然后將已加熱頭部的燃燒產(chǎn)物供給熱交換器8，在其中燃燒產(chǎn)物將熱量傳給水流9。該水流首先被泵10泵送通過冷卻器2，在冷卻器2處水流的溫度升高。然后該水流在熱交換器8中進(jìn)一步被來自燃燒器3的排氣加熱。
設(shè)置輔助加熱器11以加熱來自燃燒器3的燃?xì)庀掠蔚臒峤粨Q器8中的水?？紤]到由斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)1提供的加熱程度來調(diào)節(jié)燃燒器以滿足住宅的熱需求。在氣閥14的控制下向輔助燃燒器11提供燃?xì)饬?2和空氣流13?；旌蠚怏w由輔助風(fēng)扇15供給輔助燃燒器11。
到現(xiàn)在為止已經(jīng)歷三個(gè)加熱階段的水作為已加熱水流16從熱交換器8中排出。已加熱的水流16在住宅中繞著回路循環(huán)來為中心供暖系統(tǒng)提供熱水和/或熱量，并當(dāng)其將熱量傳給住宅時(shí)得以冷卻。然后冷卻的水由泵10驅(qū)動(dòng)繞著上述供暖系統(tǒng)循環(huán)返回，同時(shí)來自燃燒器3和輔助燃燒器11的氣體將它們的熱量傳給水流，從而沿著管道17流出熱交換器8。
在通常的操作中，當(dāng)住宅的熱需求很大時(shí)，燃燒器3和輔助燃燒器11將同時(shí)燃燒以提供熱需求。如果熱需求低，那么就關(guān)閉輔助燃燒器，并且由燃燒器3產(chǎn)生的熱量將足以滿足需求。如果電需求維持不變，而熱需求進(jìn)一步降低，那么由于在住宅中排出的熱量較少，因此在回路中的水的溫度將升高。傳感器18設(shè)置在冷卻器2中以檢測(cè)何時(shí)水溫升高超過閾值。這表明供有熱水流16的加熱回路不能排放足夠的熱量來維持斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)中的溫度差。
在這些情況下，為了進(jìn)一步散量，接收來自傳感器18的信號(hào)的控制系統(tǒng)將接通輔助風(fēng)扇15，在不使燃燒器11燃燒的情況下提供通過熱交換器8的冷氣流。該控制器可改變風(fēng)扇的速度以保持通過斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻器2的有利的水溫，從而允許保持發(fā)電效率并因此消耗較少的燃料。
在圖2中示出了DCHP單元的第二示例。該單元的多數(shù)部件與圖1中示出的部件相同。相同的附圖標(biāo)記用來表示相同的部件，且這里不會(huì)再一次描述這些部件。
圖1和圖2之間的差別在于圖1的雙風(fēng)扇7、15的布置及其相應(yīng)的燃?xì)夂涂諝饬饕约翱刂葡到y(tǒng)被產(chǎn)生單空氣流的單個(gè)風(fēng)扇20取代。該單空氣流由分流閥22分為兩股氣流，根據(jù)兩個(gè)燃燒器3、11的需求通過伺服電機(jī)來控制分流閥22的操作。將燃?xì)饬?3、24供給分離燃?xì)饬鞯南鄳?yīng)分支并根據(jù)燃燒器的需求由閥6、14對(duì)其進(jìn)行控制?；蛘撸?xì)饪晒┙o分流閥22上游的氣流。
與圖1類似，當(dāng)傳感器18顯示水溫升高到超過閾值時(shí)，圖2中分流閥22中的葉片可以逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)以允許空氣流流向輔助燃燒器11。輔助燃燒器保持關(guān)閉，冷氣流通過熱交換器8。這提供了與圖1中示出的裝置相同的效果，但是需要更少的元件。
權(quán)利要求
1.一種家用熱電聯(lián)產(chǎn)單元，包括具有燃燒器的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，該燃燒器將熱能輸入到發(fā)動(dòng)機(jī)頭部以驅(qū)動(dòng)一往復(fù)式元件，該往復(fù)式元件通過交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能輸出；熱交換器，其中流體接收來自所述燃燒器的排氣的熱量；輔助加熱器，其加熱所述熱交換器中的所述流體；以及風(fēng)扇，產(chǎn)生從輔助加熱器通過熱交換器的熱氣流；其特征在于一控制器，該控制器用于檢測(cè)何時(shí)由所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量超過預(yù)定的需求并且在不使用所述輔助燃燒器的情況下操作所述風(fēng)扇以產(chǎn)生通過所述熱交換器的未加熱氣流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單元，其特征在于，所述風(fēng)扇額外地為所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒器產(chǎn)生空氣流，并且設(shè)置分流閥以控制供給所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒器和輔助加熱器的空氣量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單元，其特征在于，一第二風(fēng)扇向所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒器提供空氣流。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的單元，其特征在于，所述控制器是發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的一部分。
全文摘要
一種家用熱電聯(lián)產(chǎn)單元(DCHP)，包括斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)(1)，燃燒器(3)和輔助燃燒器(11)。通過來自所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)和所述輔助燃燒器的排氣來加熱水。如果傳感器(18)檢測(cè)到水溫已升高表明在排氣中熱需求不足，那么通常向所述輔助燃燒器提供空氣流的風(fēng)扇(15)，(20)工作，在不使所述燃燒器燃燒的情況下產(chǎn)生冷氣流來冷卻所述水。
文檔編號(hào)F02G5/02GK1604992SQ02825412
公開日2005年4月6日 申請(qǐng)日期2002年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月19日
發(fā)明者艾德里安·羅賓·理查森, 希瑟·奧德瑞蒂 申請(qǐng)人:麥克羅金能源有限公司