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1. WO2014173382 - THERMOPHORETIC MACHINE

Publication Number WO/2014/173382
Publication Date 30.10.2014
International Application No. PCT/DE2014/000135
International Filing Date 15.03.2014
IPC
F01K 27/00 2006.01
FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
27Plants for converting heat or fluid energy into mechanical energy, not otherwise provided for
F03G 7/00 2006.01
FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
GSPRING, WEIGHT, INERTIA, OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER-PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
7Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
CPC
F01K 27/005
FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
27Plants for converting heat or fluid energy into mechanical energy, not otherwise provided for
005by means of hydraulic motors
F03G 7/00
FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
GSPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
7Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
Applicants
  • FORSCHUNGSZENTRUM JÜLICH GMBH [DE]/[DE]
Inventors
  • RIPOLL, Marisol
  • YANG, Mingcheng
Priority Data
10 2013 007 189.525.04.2013DE
Publication Language German (DE)
Filing Language German (DE)
Designated States
Title
(DE) THERMOPHORETISCHE KRAFTMASCHINE
(EN) THERMOPHORETIC MACHINE
(FR) MACHINE MOTRICE THERMOPHORÉTIQUE
Abstract
(DE)
Vorrichtung zur Umwandlung von Wärme in Bewegungsenergie, welche Vorrichtung zwei Oberflächen (1, 2a) umfasst, die einen Hohlraum (3) einschließen, wobei mindestens eine der Oberflächen (2a) in mindestens einer zu der Oberfläche tangentialen Richtung asymmetrisch strukturiert ist, sowie Mittel, um beide Oberflächen auf verschiedene Temperaturen zu bringen. Erfindungsgemäß ist in dem Hohlraum eine Arbeitsflüssigkeit aus mindestens einer ersten Spezies von Teilchen angeordnet, in der eine auf der strukturierten Oberfläche angeordnete und/oder in der Arbeitsflüssigkeit enthaltene zweite Spezies von Teilchen bei Anlegen eines lokalen Temperaturgradienten zu einer Driftbewegung angeregt wird. Zugleich ist die Strukturierung der Oberfläche so beschaffen, dass sich bei Vorlage der verschiedenen Temperaturen an den beiden Oberflächen in der Arbeitsflüssigkeit ein lokaler Temperaturgradient entlang der tangentialen Richtung ausbildet. Im Ergebnis treibt dann die durch den Temperaturgradienten hervorgerufene thermophoretische Driftbewegung eine gerichtete Bewegung der Arbeitsflüssigkeit und/oder der Oberflächen zueinander an. Der wesentliche Unterschied zum Stand der Technik besteht darin, dass die Bewegung nicht auf die Bewegung einer einzigen Teilchenspezies in der Richtung von kälteren zu wärmeren Gebieten festgelegt ist, sondern eine thermophoretische Relativbewegung zweier Spezies zueinander ist, die auf einer Wechselwirkung zwischen den Spezies beruht.
(EN)
The invention relates to a device for converting heat into kinetic energy, said device comprising two surfaces (1, 2a) that surround a cavity (3), wherein at least one of the surfaces (2a) is asymmetrically structured in at least one direction tangentially to the surface, and means for bringing both surfaces to different temperatures. According to the invention a working fluid comprising at least one first species of particles is arranged in the cavity, wherein a second species of particles arranged on the structured surface and/or contained in the working fluid is energised to effect a drift movement when a local temperature gradient is applied. At the same time the nature of the structuring of the surface is such that when the temperatures at the two surfaces are different, a local temperature gradient develops in the working fluid along the tangential direction. As a result, the thermophoretic drift movement caused by the temperature gradient then provokes a directed movement of the working fluid and/or of the surfaces relative to one another. The essential difference over the prior art is that the movement is not confined to the movement of a single particle species in the direction from colder to warmer regions, but is a thermophoretic relative movement of two species relative to one another, which is based on an interaction between the species.
(FR)
L'invention concerne un dispositif permettant de transformer de la chaleur en énergie cinétique, lequel dispositif comprend deux surfaces (1, 2a) qui délimitent une cavité (3), au moins une des surfaces (2a) étant structurée de manière asymétrique dans une direction tangentielle à la surface, ainsi que des moyens servant à porter les deux surfaces à des températures différentes. Selon l'invention, la cavité contient un liquide de travail constitué d'au moins une première espèce de particules dans lequel une seconde espèce de particules placée sur la surface structurée et/ou contenue dans le liquide de travail est excitée dans un mouvement de dérive par l'application d'un gradient de température local. La structuration de la surface est réalisée de telle manière que la production des températures différentes dans le liquide de travail au niveau des deux surfaces crée un gradient de température local dans la direction tangentielle. En conséquence, le mouvement de dérive thermophorétique provoqué par le gradient de température entraîne alors un mouvement dirigé du liquide de travail et/ou des surfaces l'un par rapport à l'autre. La principale différence par rapport à l'art antérieur réside en ce que le mouvement n'est pas défini par le mouvement d'une seule espèce de particules dans la direction allant de la zone froide vers la zone chaude, mais est un mouvement relatif thermophorétique de deux espèces l'une par rapport à l'autre qui repose sur l'interaction entre les espèces.
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