改進(jìn)型能量轉(zhuǎn)換及相關(guān)設(shè)備的制作方法
【專利摘要】提供機(jī)械能的方法和設(shè)備(10)。所述提供機(jī)械能的設(shè)備(10)包括提供機(jī)械能的馬達(dá)(11)。所述馬達(dá)(11)包括接收待加熱流體的腔室(17、117、217、317、417)。提供放大受激發(fā)射輻射源(例如：激光器和/或微波激射器)(36、436)用于向所述腔室(17、117、217、317、417)提供輻射。
【專利說明】改進(jìn)型能量轉(zhuǎn)換及相關(guān)設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及改進(jìn)型能量轉(zhuǎn)換及相關(guān)設(shè)備，具體地但不完全地，涉及改進(jìn)型馬達(dá)。

【背景技術(shù)】
[0002]目前使用的大多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)都是往復(fù)活塞、內(nèi)燃機(jī)。內(nèi)燃機(jī)的工作原理是調(diào)節(jié)后的燃料混合物在密閉腔室中由火花點(diǎn)燃。內(nèi)燃機(jī)中的動(dòng)力生產(chǎn)與燃料燃燒相結(jié)合，并且受限于組合空間內(nèi)四個(gè)沖程中的每一個(gè)沖程。
[0003]雖然可靠，但是內(nèi)燃機(jī)的燃料效率相對(duì)較低，生產(chǎn)成本高且會(huì)引起嚴(yán)重的環(huán)境污染。日益嚴(yán)格的排放要求必須進(jìn)行，諸如催化轉(zhuǎn)換器、高壓噴射系統(tǒng)、合成潤(rùn)滑油和基于高度精制原油的燃料，所有這些都增加了制造和運(yùn)行成本。
[0004]外燃機(jī)的運(yùn)行與內(nèi)燃機(jī)的不同之處在于調(diào)節(jié)后的燃料混合物在其自己的與生產(chǎn)腔室分開的燃燒腔室內(nèi)持續(xù)燃燒。工作流體經(jīng)由熱交換器使能量從燃燒室傳到動(dòng)力生產(chǎn)/工作腔室。
[0005]外燃機(jī)已減少了來自內(nèi)燃機(jī)的有害排放，并且優(yōu)化后的燃料效率使使用的精制燃料減少且降低燃料成本。由于不涉及爆炸，所以外燃機(jī)比內(nèi)燃機(jī)噪音更小。
[0006]然而，外燃機(jī)的缺點(diǎn)在于，諸如，油液降解、熱交換器污染、摩擦強(qiáng)度高、體積/重量/成本高、換熱器系統(tǒng)效率低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種提供機(jī)械能的設(shè)備，該設(shè)備包括:
[0008]用于提供機(jī)械能的馬達(dá)，該馬達(dá)包括至少一個(gè)用于接收待加熱和/或燃燒和/或壓縮和/或膨脹流體的腔室；以及
[0009]向腔室供應(yīng)輻射的放大受激發(fā)射輻射源(例如,激光器和/或微波激射器)。
[0010]輻射可供應(yīng)至腔室以加熱流體。該設(shè)備可配置為利用來自放大受激發(fā)射輻射源的輻射加熱腔室中的流體。
[0011]輻射可供應(yīng)至腔室以預(yù)熱流體。該設(shè)備可配置為利用來自放大受激發(fā)射輻射源的輻射預(yù)熱腔室中的流體。例如，該設(shè)備可配置為在流體點(diǎn)燃之前，利用來自放大受激發(fā)射輻射源的輻射預(yù)熱腔室中的流體。
[0012]輻射可供應(yīng)至腔室以加熱腔室。該設(shè)備可配置為利用來自放大受激發(fā)射輻射源的輻射加熱腔室。例如，輻射可在啟動(dòng)馬達(dá)之前和/或期間和/或不久之后(例如，使腔室和/或流體上升至工作溫度，比如當(dāng)馬達(dá)不工作變冷時(shí))供應(yīng)至腔室。該設(shè)備配置為在啟動(dòng)之前和/或在啟動(dòng)時(shí)向腔室供應(yīng)輻射。
[0013]輻射可供應(yīng)至腔室以點(diǎn)燃流體。啟動(dòng)設(shè)備可配置為利用來自放大受激發(fā)射輻射源的輻射點(diǎn)燃腔室中的流體。
[0014]輻射可供應(yīng)至腔室以保持腔室。啟動(dòng)設(shè)備可配置為利用來自放大受激發(fā)射輻射源的輻射保持腔室。例如，啟動(dòng)設(shè)備配置為利用來自放大受激發(fā)射輻射源的輻射清潔腔室，例如，燒蝕腔室的表面。
[0015]流體可包括惰性流體。該流體可包括水和/或蒸汽。蒸汽可包括飽和蒸汽。蒸汽可包括濕蒸汽。
[0016]流體可包括易燃流體。易燃流體可包括氫氣。
[0017]馬達(dá)可包括內(nèi)燃機(jī)。
[0018]馬達(dá)可包括外燃機(jī)。
[0019]馬達(dá)可配置為壓縮腔室中的流體，諸如，利用活塞進(jìn)行壓縮。
[0020]馬達(dá)可包括限定腔室的氣缸。活塞可限定腔室的端壁。
[0021]馬達(dá)可配置為以預(yù)定間隔向腔室提供放大受激發(fā)射輻射。馬達(dá)可配置為在預(yù)定的腔室循環(huán)相位或者階段向腔室提供放大受激發(fā)射輻射。例如，腔室是可與活塞一起操作的氣缸腔室，馬達(dá)可配置為當(dāng)活塞到達(dá)預(yù)定位置，諸如上止點(diǎn)時(shí)，向腔室提供放大受激發(fā)射輻射。例如，馬達(dá)可包括控制系統(tǒng)(例如，包括開關(guān)和/或定時(shí)器和/或電子控制器)，從而使輻射源和/或輻射導(dǎo)桿和/或輻射入口在預(yù)定活塞位置被激活。
[0022]輻射可包括配置為加熱流體的波長(zhǎng)。例如，當(dāng)流體是蒸汽時(shí)，激光器可包括大約100nm的波長(zhǎng)。
[0023]輻射可包括配置為清潔腔室的波長(zhǎng)。例如，輻射可包括具有低吸收深度的激光輻射，諸如腔室表面中的低吸收深度。
[0024]輻射源可配置為根據(jù)腔室的表面性質(zhì)(例如，低吸收深度)提供具有波長(zhǎng)的輻射。
[0025]輻射可包括多個(gè)波長(zhǎng)。多個(gè)波長(zhǎng)可產(chǎn)生不同的吸收率。因此，不同波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度在沿通過腔室的路徑上可能有所不同。例如，第一波長(zhǎng)的輻射可更易于被流體吸收，從而使第一波長(zhǎng)可用于輻射(例如，加熱)在腔室的第一部分中的流體；以及第二波長(zhǎng)可用于輻射在腔室的第二部分中的流體。第一部分可對(duì)應(yīng)光路的第一段。第二部分可對(duì)應(yīng)光路的第二段。
[0026]輻射可能是發(fā)散的。
[0027]輻射可包括單空間模式輻射。
[0028]輻射可包括多空間模式輻射。
[0029]輻射可包括脈沖輻射和/或掃描輻射。例如，該設(shè)備可配置為提供穿過腔室的掃描輻射。該設(shè)備可配置為徑向和/或軸向和/或螺旋地掃描輻射。
[0030]馬達(dá)可包括輻射源。
[0031]作為替代方案，輻射源可遠(yuǎn)離馬達(dá)。
[0032]馬達(dá)可包括分束器。
[0033]馬達(dá)可包括輻射導(dǎo)桿。
[0034]馬達(dá)可包括多個(gè)腔室。各個(gè)腔室可包括離散型輻射源。作為替代方案，馬達(dá)可配置為向多個(gè)腔室供應(yīng)來自單個(gè)輻射源的輻射。馬達(dá)可配置為向多個(gè)腔室按順序地供應(yīng)來自單個(gè)輻射源的輻射。例如，馬達(dá)可配置為基于各個(gè)腔室的相位選擇性地將來自單個(gè)輻射源的輻射引至各個(gè)腔室。馬達(dá)可配置為按順序地輻射順序腔室中的流體，諸如，相鄰腔室。馬達(dá)可配置為同時(shí)輻射多個(gè)腔室中的流體。
[0035]馬達(dá)可包括外部燃燒倉(cāng)。例如，馬達(dá)可包括氫氣燃燒器。馬達(dá)可配置為向流體腔室供應(yīng)來自外部燃燒倉(cāng)的排液。例如，馬達(dá)可包括進(jìn)液裝置，諸如，進(jìn)液泵和/或進(jìn)液風(fēng)機(jī)，用于向腔室進(jìn)口供應(yīng)流體。
[0036]馬達(dá)可配置為循環(huán)流體(該流體可以是可加熱的流體)。馬達(dá)可包括排液裝置，諸如排液泵和/或排液風(fēng)機(jī)，用于引導(dǎo)腔室排液從腔室出口排出。
[0037]馬達(dá)可配置為再循環(huán)流體，諸如將腔室排液引至腔室進(jìn)口。
[0038]來自內(nèi)燃機(jī)和/或外燃機(jī)的能量(諸如熱能)可用于加熱和/或加壓供應(yīng)至腔室的流體(例如，加熱腔室中的流體，諸如，對(duì)流體進(jìn)行加壓)。
[0039]使用時(shí)，氫氣可供應(yīng)至氫氣燃燒器，從而生成蒸汽。蒸汽可由進(jìn)液風(fēng)機(jī)經(jīng)由進(jìn)口供應(yīng)至流體腔室。腔室可收縮。例如，腔室可被壓縮，諸如通過往復(fù)活塞。輻射源可被激活以向腔室供應(yīng)輻射。腔室中的輻射可加熱蒸汽。腔室中的蒸汽壓力可增加，從而使活塞(向下)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。因此，機(jī)械功可通過活塞控制。例如，活塞可連接至曲柄軸，從而可通過活塞的動(dòng)作使曲柄軸旋轉(zhuǎn)。
[0040]微波激射器可包括氫微波激射器。
[0041]放大受激發(fā)射輻射源可由電池供電。放大受激發(fā)射輻射源可由發(fā)電機(jī)供電。從內(nèi)燃機(jī)和/或外燃機(jī)輸出的能量可用于給放大受激發(fā)射輻射源供電。
[0042]馬達(dá)可配置為將輻射分布在整個(gè)腔室中。
[0043]馬達(dá)可配置為均勻地分布輻射。
[0044]馬達(dá)可配置為集中輻射。
[0045]馬達(dá)可配置為集中在腔室的預(yù)定區(qū)域或預(yù)定體積中的輻射。
[0046]馬達(dá)可配置為根據(jù)在腔室中的流體分布，將輻射分布在腔室中。
[0047]馬達(dá)可配置為加熱腔室中的流體。
[0048]馬達(dá)可配置為均勻地加熱流體。
[0049]馬達(dá)可配置為按順序輻射在腔室不同部分中的流體。馬達(dá)可配置為逐步輻射在腔室不同部分中的流體。馬達(dá)可配置為逐步徑向輻射在腔室不同部分中的流體。馬達(dá)可配置為螺旋輻射在腔室不同部分中的流體。馬達(dá)可配置為分散輻射在腔室不同部分中的流體。馬達(dá)可配置為集中輻射在腔室不同部分中的流體。
[0050]馬達(dá)可配置為根據(jù)腔室中流體體積的變化，輻射腔室內(nèi)的流體。例如，馬達(dá)可配置為:在第一輻射階段期間，諸如在腔室體積減少期間(例如在由活塞壓縮的第一階段期間)，輻射在腔室第一部分中的流體。馬達(dá)可配置為:在第二輻射階段期間，諸如當(dāng)活塞處于上止點(diǎn)時(shí)，或者當(dāng)腔室包括最小體積時(shí)，輻射在腔室第二部分中的流體。
[0051]馬達(dá)可包括過濾器。馬達(dá)可包括在腔室入口處和/或腔室入口之前過濾流體的過濾器。另外地或作為替代方案，馬達(dá)可包括在腔室出口上和/或腔室出口之后過濾流體的過濾器。
[0052]馬達(dá)可包括用于接收流體(例如，易燃流體)的馬達(dá)進(jìn)口。馬達(dá)可包括用于釋放流體(例如，已燃燒流體和/或未燃燒流體；和/或其產(chǎn)品或者成分)的馬達(dá)出口(例如，排氣閥)。
[0053]馬達(dá)可配置為在關(guān)機(jī)時(shí)排出腔室中的流體。在關(guān)機(jī)時(shí)排出腔室中的流體可防止在腔室內(nèi)形成流體冷凝。
[0054]馬達(dá)可配置為在啟動(dòng)時(shí)加熱腔室和/或流體。由于馬達(dá)不工作一段時(shí)間，在啟動(dòng)時(shí)加熱流體和/或腔室可允許任何溫度補(bǔ)償和/或壓力下降。
[0055]根據(jù)本文本發(fā)明的另一方面，提供了一種提供機(jī)械能的方法，方法包括:
[0056]向馬達(dá)的腔室供應(yīng)來自放大受激發(fā)射輻射源的輻射；
[0057]利用輻射加熱和/或點(diǎn)燃和/或加壓腔室中的流體；和/或
[0058]利用輻射加熱和/或保持腔室。
[0059]根據(jù)本文本發(fā)明的另一方面，提供了一種提供機(jī)械能的馬達(dá)腔室，腔室用于接收待加熱和/或燃燒和/或壓縮和/或膨脹的流體，其中，腔室配置為分布來自放大受激發(fā)射輻射源(例如，激光器和/或微波激射器)的輻射以加熱和/或燃燒和/或加壓流體和/或輻射腔室。
[0060]腔室可配置為將輻射分布在整個(gè)腔室中。
[0061]腔室可配置為均勻地分布輻射。
[0062]腔室可配置為集中輻射。
[0063]腔室可配置為集中在腔室的預(yù)定區(qū)域或預(yù)定體積中的輻射。
[0064]腔室可配置為根據(jù)在腔室中的流體分布，分布腔室中的輻射。
[0065]腔室可配置為加熱腔室中的流體。
[0066]腔室可配置為均勻地加熱流體。
[0067]腔室可包括氣缸腔室。腔室可由氣缸限定。腔室可由氣缸和活塞限定。
[0068]腔室可包括至少一個(gè)側(cè)壁。腔室可包括端壁。腔室可包括可移動(dòng)壁，諸如活塞頂或活塞頭。
[0069]腔室可包括流體進(jìn)口。腔室可包括流體出口。
[0070]流體進(jìn)口和/或流體出口可配置為根據(jù)控制系統(tǒng)與腔室流體相通。控制系統(tǒng)可包括活塞的位置和/或輻射腔室中的流體的階段。
[0071]腔室可配置為按順序輻射在腔室不同部分中的流體。腔室可配置為逐步輻射在腔室不同部分中的流體。腔室可配置為逐步徑向輻射在腔室不同部分中的流體。腔室可配置為螺旋輻射在腔室不同部分中的流體。腔室可配置為分散輻射在腔室不同部分中的流體。腔室可配置為集中輻射在腔室不同部分中的流體。
[0072]腔室可配置為根據(jù)腔室中流體體積的變化，輻射腔室內(nèi)的流體。例如，腔室可配置為:在第一輻射階段期間，諸如在腔室體積減少期間(例如，在由活塞進(jìn)行的第一壓縮階段期間)，輻射在腔室第一部分中的流體。腔室可配置為:在第二輻射階段期間，諸如當(dāng)活塞處于上止點(diǎn)時(shí)，或者當(dāng)腔室包括最小體積時(shí)，輻射在腔室第二部分中的流體。
[0073]腔室的第一和/或第二部分可以是環(huán)形部分。腔室的第一和/或第二部分可以是徑向部分。腔室的第一和/或第二部分可以是線段部分。腔室的第一和/或第二部分可以是軸向部分。腔室的第一和/或第二部分可以是螺線部分。腔室的第一和/或第二部分可以是螺旋部分。腔室的第一和/或第二部分可以是中心部分。第一部分可包括第二部分。
[0074]腔室可包括凹面。腔室可包括配置為諸如向腔室的中心部分集中輻射的凹面?？梢苿?dòng)壁和/或腔室端壁和/或側(cè)壁可包括凹面。腔室可包括凸面。腔室可包括配置為傳播輻射的凸面。可移動(dòng)壁和/或腔室端壁和/或側(cè)壁可包括凸面。
[0075]可移動(dòng)壁可包括相對(duì)于腔室的縱軸的軸向和/或橫向和/或旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱輪廓。可移動(dòng)壁可包括相對(duì)于腔室的縱軸的軸向和/或橫向和/或旋轉(zhuǎn)對(duì)稱輪廓。
[0076]腔室可包括反光表面。例如，腔室可包括配置為反射輻射的鏡子。可移動(dòng)壁和/或腔室端壁和/或側(cè)壁可包括反光表面。反光表面可與入射輻射束成角度(例如，使輻射束改變方法向著非輻射腔室部分，諸如遠(yuǎn)離腔室輻射進(jìn)口)。
[0077]腔室可包括異形表面，諸如帶紋路的或者帶凹槽的表面(例如，可移動(dòng)壁和/或腔室端壁和/或側(cè)壁)。異形表面的量級(jí)(或者幅度)和/或程度可根據(jù)輻射波長(zhǎng)進(jìn)行配置。例如，異形表面可包括程度和/或數(shù)量比輻射波長(zhǎng)大的結(jié)構(gòu)。異形表面可包括程度和/或數(shù)量級(jí)與輻射波長(zhǎng)相近結(jié)構(gòu)。異形表面可包括程度和/或數(shù)量級(jí)比輻射波長(zhǎng)小的結(jié)構(gòu)。
[0078]異形表面的量級(jí)和/或程度可根據(jù)光束直徑和/或?qū)挾冗M(jìn)行配置。例如，異形表面可包括程度和/或數(shù)量級(jí)比光束直徑和/或?qū)挾却蟮慕Y(jié)構(gòu)。異形表面可包括程度和/或數(shù)量級(jí)與光束直徑和/或?qū)挾认嘟慕Y(jié)構(gòu)。異形表面可包括程度和/或數(shù)量級(jí)比光束直徑和/或?qū)挾刃〉慕Y(jié)構(gòu)。
[0079]腔室可配置為由輻射進(jìn)行燒蝕。例如，腔室可配置為使輻射基本上到達(dá)腔室的整個(gè)表面。腔室可配置為使腔室表面接收基本上為均質(zhì)劑量的輻射。
[0080]腔室可配置為使腔室表面接收與表面性質(zhì)相對(duì)應(yīng)的輻射劑量。例如，腔室可配置為使容易弄臟或具有污染物濃度的第一腔室部分(諸如，過渡區(qū)，例如，鄰近出口的邊緣或區(qū)域)比不太容易弄臟或具有污染物濃度的第二腔室部分(諸如，中間側(cè)壁部分)接收更高的輻射劑量。
[0081]腔室可以是微觀級(jí)的。
[0082]腔室可以是納米級(jí)的。
[0083]本發(fā)明包括一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)的方面、單獨(dú)存在或以各種組合存在的實(shí)施例或特征，無論在該組合或單獨(dú)存在中是否明確聲明(包括，主張)。例如，要理解，針對(duì)第一方面陳述為可選的特征也可適用于其他方面，不必明確列出這些各種不同的組合和排列。
[0084]另外，用于執(zhí)行一種或多種所論述功能的相應(yīng)裝置也落入本公開內(nèi)。
[0085]要理解，一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例/方面對(duì)于提供機(jī)械能可能有用。
[0086]以上
【發(fā)明內(nèi)容】
僅旨在示例而非限制。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0087]下面將參考附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行描述，在圖中:
[0088]圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的設(shè)備的示意圖；
[0089]圖2是圖1中的設(shè)備的局部視圖；
[0090]圖3是在第一配置中的圖1中的設(shè)備的氣缸的視圖；
[0091]圖4是在第二配置中的圖1中的設(shè)備的氣缸的視圖；
[0092]圖5是在第三配置中的圖1中的設(shè)備的氣缸的視圖；
[0093]圖6是在第四配置中的圖1中的設(shè)備的氣缸的視圖；
[0094]圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的氣缸的剖視圖；
[0095]圖8是圖7中的氣缸的剖視圖，示出了氣缸腔室中的輻射分布的一部分；
[0096]圖9是圖7中的氣缸的俯視圖，示出了氣缸腔室中的輻射分布的一部分；
[0097]圖10是示出了氣缸腔室中的輻射分布的圖表；
[0098]圖11是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的氣缸的剖視圖，示出了氣缸腔室中的輻射分布的一部分；
[0099]圖12是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的氣缸的剖視圖，示出了氣缸腔室中的輻射分布的一部分；以及
[0100]圖13是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的氣缸的透視圖，示出了氣缸腔室中的活塞頭的指示表面。

【具體實(shí)施方式】
[0101]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的一種提供機(jī)械能的設(shè)備的示意圖，該設(shè)備一般表示為10。該提供機(jī)械能的設(shè)備10包括提供機(jī)械能的馬達(dá)11。馬達(dá)11包括接收待加熱流體的腔室17。提供放大受激發(fā)射輻射源(未在圖1中示出)用于向該腔室17供應(yīng)輻射。
[0102]該設(shè)備10進(jìn)一步包括將流體引向一系列氣缸16的進(jìn)液風(fēng)機(jī)14。在所示實(shí)施例中，該設(shè)備10包括一系列五個(gè)徑向設(shè)置的氣缸16a、16b、16c、16d、16e ;各個(gè)氣缸均包括腔室17a、17b、17c、17d、17e。該設(shè)備進(jìn)一步包括將流體引離一系列氣缸16的排液風(fēng)機(jī)18。
[0103]在所不實(shí)施例中，該設(shè)備10進(jìn)一步包括氫氣燃燒器20形式的燃燒機(jī)。因此,氫氣和氧氣(或空氣)經(jīng)由各自的進(jìn)口 22、24供應(yīng)至設(shè)備10。
[0104]將氫氣與氧氣結(jié)合向進(jìn)液風(fēng)機(jī)14提供蒸汽。如圖2所示，蒸汽經(jīng)由各自的氣缸進(jìn)口 26a、26b、26c、26d、26e送至氣缸16 ;各個(gè)進(jìn)口均包括單向閥。各個(gè)進(jìn)口 26a、26b、26c、26d、26e形成并設(shè)置為使蒸汽在適當(dāng)?shù)臍飧籽h(huán)階段僅被送至各自的氣缸16a、16b、16c、16d、16e。換言之，當(dāng)氣缸活塞朝氣缸16a、16b、16c、16d、16e的下部移動(dòng)時(shí)(例如，進(jìn)氣沖程)，蒸汽被送至氣缸16a、16b、16c、16d、16e。
[0105]蒸汽經(jīng)由各自的氣缸出口 28a、28b、28c、28d、28e從氣缸16排出；各個(gè)出口均包括單向閥。各個(gè)出口 28a、28b、28c、28d、28e形成并設(shè)置為使蒸汽在適當(dāng)?shù)臍飧籽h(huán)階段僅被送至各自的氣缸16a、16b、16c、16d、16e。換言之，在排氣沖程期間，當(dāng)氣缸活塞朝氣缸16a、16b、16c、16d、16e的上部移動(dòng)時(shí)，蒸汽僅從氣缸16a、16b、16c、16d、16e排出。
[0106]排液風(fēng)機(jī)18將排出的蒸汽抽離氣缸出口 28a、28b、28c、28d、28e。馬達(dá)外殼32內(nèi)的整流罩30將排出的蒸汽引至排液風(fēng)機(jī)14,蒸汽通過氣缸16a、16b、16c、16d、16e在排液風(fēng)機(jī)14處再循環(huán)。
[0107]圖3是在第一配置中的圖1中的設(shè)備的氣缸的視圖?；钊?4處于下止點(diǎn)，并且蒸汽已經(jīng)通經(jīng)由氣缸進(jìn)口(未在圖3至圖6中示出)送至氣缸16中。活塞34開始?jí)嚎s沖程，如箭頭所指示。當(dāng)活塞34接近上止點(diǎn)時(shí)，如圖4所示，激光源36被激活，從而使激光束經(jīng)由激光進(jìn)口被引入氣缸腔室中。在所示實(shí)施例中，激光源36和激光進(jìn)口相對(duì)于氣缸16軸向設(shè)置。
[0108]在圖4的配置中，氣缸16中的蒸汽由該激光輻射加熱。因此，蒸汽的溫度上升，所以氣缸36中的壓力也升高。氣缸36中升高的壓力使活塞34靠近下止點(diǎn)，向如圖5所示，借此，機(jī)械能諸如借由通往曲柄軸(未圖示)的連桿從氣缸16輸出。在所示實(shí)施例中，一旦活塞到達(dá)圖6的下止點(diǎn)位置，在完成進(jìn)一步的壓縮和動(dòng)力循環(huán)之前，完成排氣沖程和進(jìn)氣沖程，如參考圖3至圖5所描述的。在替代實(shí)施例中，要理解，馬達(dá)可以不包括排氣沖程，并且，相同的流體(諸如，蒸汽)可以在氣缸16內(nèi)被再壓縮和再加熱以生成進(jìn)一步的動(dòng)力沖程。
[0109]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的氣缸116的剖視圖。在所示實(shí)施例中，氣缸116包括氣缸頭140和活塞頭142，分別包括各自的凹面144、146。圖8示出了圖7中的氣缸腔室117中的在上止點(diǎn)的輻射分布的一部分。凹面144、146配置為使氣缸腔室117的蒸汽體積朝氣缸116的中心徑向集中。因此,隨著活塞134到達(dá)上止點(diǎn),激光束150被激活,蒸汽體積集中于氣缸116的同一部分。氣缸116進(jìn)一步包括圓柱形側(cè)壁148,該側(cè)壁也構(gòu)成了凹面，從而使激光束改變方向始終朝氣缸腔室117的中心部分；兩者均由凹面144、146、148側(cè)向或軸向地反射。
[0110]圖9是圖7中的氣缸116的俯視圖，示出了氣缸腔室117中的輻射分布的一部分。由于來自凹面144、146、148的反射，激光束150朝氣缸腔室117的中心152集中。圖10用圖表示出了根據(jù)離中心152的徑向距離貫穿氣缸腔室117的輻射分布。因此，激光束150沿著與氣缸腔室117中的蒸汽分布成比例的路徑。
[0111]圖11示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的替代氣缸216的剖視圖，示出了氣缸腔室217中的輻射分布的一部分。在所示實(shí)施例中，氣缸頭240包括凹面244，并且活塞頭242包括凸面246。氣缸216進(jìn)一步包括圓柱形側(cè)壁248，該側(cè)壁也構(gòu)成了凹面。氣缸腔室217配置為使激光束250被引向氣缸腔室217的外圍部分254，遠(yuǎn)離中心部分252。因此，激光束250沿著與氣缸腔室217中的蒸汽分布成比例的路徑。
[0112]圖12是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的替代氣缸316的剖視圖，示出了氣缸腔室317中的輻射分布350的一部分。在所不實(shí)施例中，氣缸頭340和活塞頭342包括各自的異形表面344和346。該形表面344和346根據(jù)激光束350的波長(zhǎng)進(jìn)行配置。異形表面344和346的程度使激光束350分散于整個(gè)腔室317的中以將輻射均勻地分布在整個(gè)腔室317中。
[0113]圖13中示出了活塞頭442的異形表面446的示意性示例。已經(jīng)利用精細(xì)螺旋圖案470對(duì)氣缸頭446進(jìn)行了精加工。氣缸頭340示出為具有圓周安裝的激光源436。
[0114]要理解，本系統(tǒng)可利用連續(xù)供應(yīng)易燃流體而運(yùn)行。還要理解，系統(tǒng)可利用可加熱流體的閉合電路而運(yùn)行。例如，初始燃燒處理可提供可循環(huán)易燃流體直到在馬達(dá)內(nèi)獲得所需的壓力閾值；在該階段中，不需要向馬達(dá)供應(yīng)更多的流體或者流體成分。
[0115]在替代實(shí)施例中，馬達(dá)可以不連續(xù)的間隔利用激光源來保持氣缸。例如，可在馬達(dá)不工作時(shí)操作激光源，諸如，清潔和/或沖洗氣缸腔室?？蓪⒓す庠匆霘飧浊皇覠g氣缸腔室的表面。馬達(dá)可配置為諸如在馬達(dá)關(guān)機(jī)時(shí)和/或周期性地常規(guī)激活激光源進(jìn)行該操作。
[0116]要理解，任何上面提及的設(shè)備均可具有除已經(jīng)提及的功能以外的其他功能，并且這些功能可由相同的設(shè)備執(zhí)行。
[0117]由此 申請(qǐng)人:孤立地公開了本文所描述的每個(gè)單獨(dú)特征以及對(duì)兩個(gè)或更多此類特征的任意組合，在這個(gè)意義上，根據(jù)本領(lǐng)域的技術(shù)人員的一般常識(shí)，不管此類特征或特征的組合能否解決此處公開的任何問題，基于本說明書整體都能夠執(zhí)行此類特征或其組合，并且此類特征或其組合不限制權(quán)利要求書的范圍。 申請(qǐng)人:指出，本發(fā)明的各個(gè)方面可以包括任何一個(gè)單獨(dú)特征或特征的組合。應(yīng)理解，本文所描述的實(shí)施例僅為示例性的，并且在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改。例如，在描述了四沖程過程的情況下，要理解，在替代實(shí)施例/使用模式中，氣缸可以替代循環(huán)運(yùn)行，諸如兩沖程過程。相似地，在示出了激光源的情況下，要理解，可通過微波激射源(諸如，氫微波激射器)向氣缸腔室供應(yīng)另外的或替代的輻射。
【權(quán)利要求】
1.一種提供機(jī)械能的設(shè)備，其特征在于，包括: 用于提供機(jī)械能的馬達(dá)，所述馬達(dá)包括至少一個(gè)用于接收待加熱和/或燃燒和/或壓縮和丨或膨脹流體的腔室；以及 向所述腔室供應(yīng)輻射的放大受激發(fā)射輻射源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提供機(jī)械能的設(shè)備，其特征在于，所述輻射源包括激光器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的提供機(jī)械能的設(shè)備，其特征在于，所述輻射源包括微波激射器。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的提供機(jī)械能的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備配置為利用來自所述放大受激發(fā)射輻射源的輻射加熱所述腔室中的流體。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的提供機(jī)械能的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備配置為利用來自所述放大受激發(fā)射輻射源的輻射預(yù)熱所述腔室中的流體。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的提供機(jī)械能的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備配置為利用來自所述放大受激發(fā)射輻射源的輻射加熱所述腔室。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的提供機(jī)械能的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備配置為在啟動(dòng)之前和/或在啟動(dòng)時(shí)向所述腔室供應(yīng)輻射。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的提供機(jī)械能的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備配置為利用來自所述放大受激發(fā)射輻射源的輻射點(diǎn)燃所述腔室中的流體。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的提供機(jī)械能的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備配置為利用來自所述放大受激發(fā)射輻射源的輻射保持所述腔室。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的提供機(jī)械能的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備配置為利用來自所述放大受激發(fā)射輻射源的輻射清潔所述腔室，燒蝕所述腔室的表面。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的提供機(jī)械能的設(shè)備，其特征在于，所述流體包括惰性流體。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的提供機(jī)械能的設(shè)備，其特征在于，所述流體包括水和/或蒸汽。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至10任一項(xiàng)所述的提供機(jī)械能的設(shè)備，其特征在于，所述流體包括易燃流體。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的提供機(jī)械能的設(shè)備，其特征在于，所述易燃流體包括氫氣。
15.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的提供機(jī)械能的設(shè)備，其特征在于，所述馬達(dá)包括內(nèi)燃機(jī)。
16.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的提供機(jī)械能的設(shè)備，其特征在于，所述馬達(dá)包括外燃機(jī)。
17.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的提供機(jī)械能的設(shè)備，其特征在于，所述馬達(dá)配置為以預(yù)定間隔向所述腔室提供所述放大受激發(fā)射輻射。
18.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的提供機(jī)械能的設(shè)備，其特征在于，所述馬達(dá)配置為在預(yù)定的腔室循環(huán)相位或者階段向所述腔室提供所述放大受激發(fā)射輻射。
19.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的提供機(jī)械能的設(shè)備，其特征在于，所述馬達(dá)包括限定所述腔室的氣缸和限定所述腔室的端壁的活塞。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的提供機(jī)械能的設(shè)備，其特征在于，所述馬達(dá)配置為:當(dāng)所述活塞到達(dá)預(yù)定位置，諸如上止點(diǎn)時(shí)，向所述腔室提供所述放大受激發(fā)射輻射。
21.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的提供機(jī)械能的設(shè)備，其特征在于，所述馬達(dá)包括控制系統(tǒng)，從而使所述輻射源和/或輻射導(dǎo)桿和/或輻射入口在預(yù)定活塞位置處被激活。
22.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的提供機(jī)械能的設(shè)備，其特征在于，所述輻射包括配置為加熱所述流體的波長(zhǎng)。
23.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的提供機(jī)械能的設(shè)備，其特征在于，所述輻射包括配置為清潔所述腔室的波長(zhǎng)。
24.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的提供機(jī)械能的設(shè)備，其特征在于，所述輻射包括多個(gè)波長(zhǎng)。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的提供機(jī)械能的設(shè)備，其特征在于，第一波長(zhǎng)的輻射比第二波長(zhǎng)的輻射更易于被所述流體吸收，從而使所述第一波長(zhǎng)用于輻射在所述腔室的第一部分中的所述流體；以及所述第二波長(zhǎng)用于輻射在所述腔室的第二部分中的所述流體。
26.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的提供機(jī)械能的設(shè)備，其特征在于，所述輻射是發(fā)散的。
27.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的提供機(jī)械能的設(shè)備，其特征在于，所述輻射包括脈沖輻射和/或掃描輻射。
28.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的提供機(jī)械能的設(shè)備，其特征在于，所述馬達(dá)包括所述輻射源。
29.根據(jù)權(quán)利要求1至27任一項(xiàng)所述的提供機(jī)械能的設(shè)備，其特征在于，所述輻射源遠(yuǎn)離所述馬達(dá)。
30.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的提供機(jī)械能的設(shè)備，其特征在于，所述馬達(dá)包括多個(gè)腔室，且各個(gè)腔室包括離散型輻射源。
31.根據(jù)權(quán)利要求1至29任一項(xiàng)所述的提供機(jī)械能的設(shè)備，其特征在于，所述馬達(dá)包括多個(gè)腔室，并且所述馬達(dá)配置為向多個(gè)腔室供應(yīng)來自單個(gè)輻射源的輻射。
32.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的提供機(jī)械能的設(shè)備，其特征在于，所述馬達(dá)包括氫氣燃燒器。
33.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的提供機(jī)械能的設(shè)備，其特征在于，所述馬達(dá)配置為向所述流體腔室供應(yīng)來自外部燃燒倉(cāng)的排液。
34.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的提供機(jī)械能的設(shè)備，其特征在于，所述馬達(dá)配置為再循環(huán)所述流體。
35.根據(jù)前面任一權(quán)利要求基于權(quán)利要求3所述的提供機(jī)械能的設(shè)備，其特征在于，所述微波激射器包括氫微波激射器。
36.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的提供機(jī)械能的設(shè)備，其特征在于，所述馬達(dá)配置為將輻射分布在整個(gè)腔室。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的提供機(jī)械能的設(shè)備，其特征在于，所述馬達(dá)配置為均勻地分布所述輻射。
38.根據(jù)權(quán)利要求36所述的提供機(jī)械能的設(shè)備，其特征在于，所述馬達(dá)配置為集中所述輻射。
39.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的提供機(jī)械能的設(shè)備，其特征在于，所述馬達(dá)配置為根據(jù)在所述腔室中的流體分布，將所述輻射分布在所述腔室中。
40.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的提供機(jī)械能的設(shè)備，其特征在于，所述馬達(dá)配置為按順序輻射在所述腔室不同部分中的流體。
41.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的提供機(jī)械能的設(shè)備，其特征在于，所述馬達(dá)配置為根據(jù)所述腔室中流體體積的變化，輻射所述腔室內(nèi)的流體。
42.一種提供機(jī)械能的方法，包括: 向馬達(dá)的腔室供應(yīng)來自放大受激發(fā)射輻射源的輻射； 利用所述輻射加熱和/或點(diǎn)燃和/或加壓所述腔室中的流體；和/或 利用所述輻射加熱和/或保持所述腔室。
43.一種提供機(jī)械能的馬達(dá)的腔室，用于接收待加熱和/或燃燒和/或壓縮和/或膨脹的流體，其特征在于，所述腔室配置為分布來自放大受激發(fā)射輻射源的輻射以加熱和/或燃燒和/或加壓所述流體；和/或輻射所述腔室。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的提供機(jī)械能的馬達(dá)的腔室，其特征在于，所述腔室配置為將輻射分布在整個(gè)腔室中。
45.根據(jù)權(quán)利要求43或44所述的提供機(jī)械能的馬達(dá)的腔室，其特征在于，所述腔室配置為集中所述輻射。
46.根據(jù)權(quán)利要求43至45中任一項(xiàng)所述的提供機(jī)械能的馬達(dá)的腔室，其特征在于，所述腔室配置為按順序輻射在所述腔室不同部分中的流體。
47.根據(jù)權(quán)利要求43至46中任一項(xiàng)所述的提供機(jī)械能的馬達(dá)的腔室，其特征在于，所述腔室配置為逐步輻射在所述腔室不同部分中的流體。
48.根據(jù)權(quán)利要求43至47中任一項(xiàng)所述的提供機(jī)械能的馬達(dá)的腔室，其特征在于，所述腔室配置為根據(jù)所述腔室中流體體積的變化，輻射所述腔室內(nèi)的流體。
49.根據(jù)權(quán)利要求43至48中任一項(xiàng)所述的提供機(jī)械能的馬達(dá)的腔室，其特征在于，所述腔室包括凹面。
50.根據(jù)權(quán)利要求43至49中任一項(xiàng)所述的提供機(jī)械能的馬達(dá)的腔室，其特征在于，所述腔室包括凸面。
51.根據(jù)權(quán)利要求43至50中任一項(xiàng)所述的提供機(jī)械能的馬達(dá)的腔室，其特征在于，所述腔室包括可移動(dòng)壁，且所述可移動(dòng)壁包括相對(duì)于所述腔室的縱軸的軸向和/或橫向和/或旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱輪廓。
52.根據(jù)權(quán)利要求43至51中任一項(xiàng)所述的提供機(jī)械能的馬達(dá)的腔室，其特征在于，所述腔室包括反光表面。
53.根據(jù)權(quán)利要求52所述的提供機(jī)械能的馬達(dá)的腔室，其特征在于，所述腔室包括配置為反射所述輻射的鏡子。
54.根據(jù)權(quán)利要求43至53任一項(xiàng)所述的提供機(jī)械能的馬達(dá)的腔室，其特征在于，所述腔室包括異形表面。
55.根據(jù)權(quán)利要求54所述的提供機(jī)械能的馬達(dá)的腔室，其特征在于，所述異形表面的量級(jí)和/或程度根據(jù)所述輻射波長(zhǎng)進(jìn)行配置，所述異形表面包括程度和/或數(shù)量級(jí)比所述輻射波長(zhǎng)大的結(jié)構(gòu)，所述異形表面包括程度和/或數(shù)量級(jí)與所述輻射波長(zhǎng)相近的結(jié)構(gòu)，所述異形表面包括程度和/或數(shù)量級(jí)比所述輻射波長(zhǎng)小的結(jié)構(gòu)。
56.根據(jù)權(quán)利要求54或55所述的提供機(jī)械能的馬達(dá)的腔室，其特征在于，所述異形表面的量級(jí)和/或程度根據(jù)所述光束直徑和/或?qū)挾冗M(jìn)行配置。
57.根據(jù)權(quán)利要求43至56中任一項(xiàng)所述的提供機(jī)械能的馬達(dá)的腔室，其特征在于，所述腔室配置為通過所述輻射進(jìn)行燒蝕，所述腔室配置為使所述輻射基本上到達(dá)所述腔室的整個(gè)表面。
58.根據(jù)權(quán)利要求43至57中任一項(xiàng)所述的提供機(jī)械能的馬達(dá)的腔室，其特征在于，所述腔室配置為使所述腔室表面接收基本上為均質(zhì)劑量的輻射。
59.根據(jù)權(quán)利要求43至58中任一項(xiàng)所述的提供機(jī)械能的馬達(dá)的腔室，其特征在于，所述腔室是微觀級(jí)的。
60.根據(jù)權(quán)利要求43至58中任一項(xiàng)所述的提供機(jī)械能的馬達(dá)的腔室，其特征在于，所述腔室是納米級(jí)的。
【文檔編號(hào)】F01K11/00GK104302908SQ201380022742
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2013年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月1日
【發(fā)明者】理查德·麥克馬洪 申請(qǐng)人:理查德·麥克馬洪