[發(fā)明專利]太陽(yáng)能熱機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910094882.1
• 申請(qǐng)日: 2009-08-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101994666A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙天安
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 趙天安
• 主分類號(hào): F03G6/06
• 分類號(hào): F03G6/06
• 代理公司: 云南派特律師事務(wù)所 53110
• 代理人: 張怡

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種以太陽(yáng)能為動(dòng)力來(lái)源的機(jī)械裝置。

背景技術(shù)

太陽(yáng)能是一種潔凈和可持續(xù)產(chǎn)生的能源，發(fā)展太陽(yáng)能科技可減少發(fā)電過(guò)中使用礦物燃料，從而減輕空氣污染及全球暖化的問(wèn)題，它資源豐富，既可免費(fèi)使用，又無(wú)需運(yùn)輸，對(duì)環(huán)境無(wú)任何污染。

從全國(guó)來(lái)看，我國(guó)是太陽(yáng)能資源相當(dāng)豐富的國(guó)家，絕大多數(shù)地區(qū)年平均日輻射量在4kWh/m²以上，西藏地區(qū)最高達(dá)7kWh/m²。利用太陽(yáng)能有許多優(yōu)點(diǎn)：

如普遍、無(wú)害、巨大、長(zhǎng)久。

目前在利用太陽(yáng)能方面，也存在不少困難和障礙：(1)分散性：到達(dá)地球表面的太陽(yáng)輻射的總量盡管很大，但是能流密度很低。平均說(shuō)來(lái)，北回歸線附近，夏季在天氣較為晴朗的情況下，正午時(shí)太陽(yáng)輻射的輻照度最大，在垂直于太陽(yáng)光方向1平方米面積上接收到的太陽(yáng)能平均有1000W左右；若按全年日夜平均，則只有200W左右。而在冬季大致只有一半，陰天一般只有1/5左右，這樣的能流密度是很低的。因此，在利用太陽(yáng)能時(shí)，想要得到一定的轉(zhuǎn)換功率，往往需要面積相當(dāng)大的一套收集和轉(zhuǎn)換設(shè)備，造價(jià)較高。(2)不穩(wěn)定性：由于受到晝夜、氣候、季節(jié)等自然條件的限制以及影響，所以，到達(dá)某一地面的太陽(yáng)輻照度既是間斷的，又是極不穩(wěn)定的，這給太陽(yáng)能的大規(guī)模應(yīng)用增加了難度。為了使太陽(yáng)能成為連續(xù)、穩(wěn)定的能源，從而最終成為能夠與常規(guī)能源相競(jìng)爭(zhēng)的替代能源，就必須很好地解決蓄能問(wèn)題，即把晴朗白天的太陽(yáng)輻射能盡量貯存起來(lái)，以供夜間或陰雨天使用，但目前蓄能也是太陽(yáng)能利用中較為薄弱的環(huán)節(jié)之一。(3)效率低和成本高：目前太陽(yáng)能利用的發(fā)展水平，有些方面在理論上是可行的，技術(shù)上也是成熟的。但有的太陽(yáng)能利用裝置，因?yàn)樾势停杀据^高，總的來(lái)說(shuō)，經(jīng)濟(jì)性還不能與常規(guī)能源相競(jìng)爭(zhēng)。在今后相當(dāng)一段時(shí)期內(nèi)，太陽(yáng)能利用的進(jìn)一步發(fā)展，主要受到經(jīng)濟(jì)性的制約。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種僅只利用太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的太陽(yáng)能熱機(jī)。

本發(fā)明所述的太陽(yáng)能熱機(jī)由太陽(yáng)熱輻射能收集器和熱機(jī)兩部分組成，太陽(yáng)熱輻射能收集器由一個(gè)多歧管腔體和多根真空太陽(yáng)能熱收集管組成，所述的多歧管腔體為中空腔體，其外覆蓋有絕熱材料，其赤道平面上均勻設(shè)置多個(gè)向外輻射的管口，每個(gè)管口連接一根真空太陽(yáng)能熱收集管，其內(nèi)壁有黑色吸熱涂層，多根真空太陽(yáng)能熱收集管與中心位置的多歧管腔體共同形成花瓣?duì)罱Y(jié)構(gòu)，多歧管腔體和多根真空太陽(yáng)能熱收集管為一個(gè)內(nèi)連通的封閉體，其中充滿易導(dǎo)熱液體物質(zhì)；熱機(jī)包括兩個(gè)活塞、一個(gè)腔體和一個(gè)熱交換體，所述的腔體為圓柱形，腔體側(cè)壁有空氣輸送閥，其兩端分別固定安裝磁性方向相反的駐極磁體，在腔體的中央固定安裝有熱交換體，將整個(gè)腔體分隔為兩個(gè)獨(dú)立腔體，在每一個(gè)腔體中各設(shè)有一個(gè)活塞，活塞的中心有通氣孔，上面安裝單向空氣閥，通氣孔外圍設(shè)有駐留磁體，在活塞外圈還設(shè)有動(dòng)磁體，所述的駐極磁體、駐留磁體和動(dòng)磁體均為環(huán)狀永磁體，其內(nèi)、外環(huán)為不同的極性，同一腔體中的動(dòng)磁體與駐極磁體極性一致；所述的熱交換體內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)，內(nèi)部設(shè)有隔離板，通過(guò)進(jìn)液管和出液管與太陽(yáng)熱輻射能收集器的多歧管腔體互通，在管道上連接有循環(huán)泵。

在本發(fā)明中，熱機(jī)包括了兩個(gè)活塞、一個(gè)腔體和一個(gè)熱交換體，是為了效率最大化，如果忽略效率和成本因素，可以采用一個(gè)活塞、一個(gè)腔體和一個(gè)熱交換體的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，只是去掉了一個(gè)活塞和相應(yīng)部分的腔體，其余結(jié)構(gòu)不變，也可達(dá)到同樣目的。

本發(fā)明原理說(shuō)明：本發(fā)明所設(shè)計(jì)的裝置利用了永磁材料溫度發(fā)生改變，會(huì)導(dǎo)致其磁場(chǎng)強(qiáng)度發(fā)生改變的物理現(xiàn)象，利用本發(fā)明的裝置收集太陽(yáng)熱輻射能產(chǎn)生高溫，通過(guò)對(duì)活塞裝置中的永磁材料反復(fù)地加熱和降溫，使活塞在外部磁場(chǎng)的作用下產(chǎn)生規(guī)律機(jī)械運(yùn)動(dòng)，最終將太陽(yáng)熱輻射能量轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。在本發(fā)明中，利用本裝置將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能對(duì)空氣進(jìn)行壓縮，壓縮后的空氣可用于發(fā)電，或驅(qū)動(dòng)其他機(jī)械裝置等用途。

本發(fā)明所設(shè)計(jì)的裝置是一種運(yùn)行溫度低的太陽(yáng)能裝置，其工作溫度在130度左右，所以不需要像有些高溫太陽(yáng)能設(shè)備那樣，將光線進(jìn)行反射和高度會(huì)聚，確保工作物質(zhì)達(dá)到700-800度，甚至更高的溫度。因此在能量收集環(huán)節(jié)，本發(fā)明提供的裝置工藝簡(jiǎn)單，成本較低。由于是直接的收集熱輻射能，相關(guān)環(huán)節(jié)只有一個(gè)——真空太陽(yáng)能熱收集管，將輻射能直接轉(zhuǎn)化為熱能，中間無(wú)二次轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，所以損失的能量極少。此外，不存在聚焦反射鏡，就不需要對(duì)高反光鏡面實(shí)施清潔保養(yǎng)，不擔(dān)心鏡面壽命問(wèn)題；因?yàn)椴淮嬖跁?huì)聚光線問(wèn)題，所以不需要對(duì)太陽(yáng)進(jìn)行精確跟蹤，就免除了復(fù)雜的運(yùn)算設(shè)備，機(jī)械傳動(dòng)設(shè)備，也同時(shí)免除了這些設(shè)備帶來(lái)的能量消耗。