[發明專利]一種帶有球面菲涅爾太陽能集熱器的斯特林發電機

在審

• 申請號: 201711039840.9
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107762750A
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 呂冰;朱日程;李發元;王靈利;董泉潤
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: F03G6/06
• 分類號: F03G6/06;F24S23/30
• 代理公司: 西北工業大學專利中心61204
• 代理人: 陳星

技術領域

本發明涉及太陽能發電技術領域，具體地說，涉及一種帶有球面菲涅爾太陽能集熱器的斯特林發電機。

背景技術

隨著社會經濟發展與進步，能源所處地位日益突出。而能源供給主要以一次性化石燃料為主，如今化石燃料日趨匱乏以及環境污染問題日益嚴重，能夠替代一次性能源的可再生、清潔、環保的綠色能源研究，特別是清潔能源發電應用具有重要的意義。

在大環境下能源的利用，光能無疑是首選的清潔能源。過去的十幾年間，光伏發電產業受到了各國政府的大力支持，發展清潔能源已經被提到國家戰略層面。但不可否認，光伏發電所使用的硅光板的生產需要消耗大量的能源，也會產生很大的污染。而采用以聚焦太陽能為熱源的斯特林循環發電，不需要使用能耗高、污染大的單晶硅、多晶硅材質的光伏板，真正發揮了太陽能清潔能源的特點。研究表明，基于斯特林循環的太陽能發電方式比傳統光伏發電方式具有更高的發電效率，更廣的應用前景。

傳統斯特林機是一種以化石燃料為能源的循環回熱式外燃機，依靠外燃燃料供能就會出現對燃料純度要求高且能量耗損大的問題。如專利CN 205508223 U“一種斯特林機演示裝置”中采用的是酒精供能方式，燃燒效率較低，但對酒精純度要求較高。在發明專利CN 1O6870199 A“一種風光聯合發電機”中采用的太陽灶聚焦太陽能供能方式，利用太陽灶雖可節約能源，但是太陽灶聚光效率低，且面對太陽光的移動無法實時轉動太陽灶聚光，大大降低了對太陽能的利用率。

發明內容

為了避免現有技術存在的不足，本發明提出一種帶有球面菲涅爾太陽能集熱器的斯特林發電機。基于斯特林循環利用太陽能的熱效應發電，避免使用能耗高、污染大的光伏板；利用裝有球面菲涅爾鏡的太陽能集熱裝置，不會涉及實時轉動正對太陽聚焦的問題，同時減小太陽光通過透鏡的光程，降低透鏡對太陽光的吸收，且在聚光性上更好地保證系統對太陽能的吸收率，有效地提高發電機的發電效率。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:包括球面菲涅爾透鏡、熱氣缸、冷氣缸、散熱片、熱氣缸活塞、冷氣缸活塞、回熱器、第一活塞連桿、第二活塞連桿、軸套、曲軸、飛輪、聯軸器、發電機和傘形支撐架，其特征在于所述球面菲涅爾透鏡和熱氣缸與傘形支撐架固連，熱氣缸位于球面菲涅爾透鏡下部，且球面菲涅爾透鏡的球心位于熱氣缸中軸線上，球面菲涅爾透鏡用于聚焦太陽能加熱氣缸提供熱能，推動活塞做功，傘形支撐架與熱氣缸的夾角大于光線匯聚夾角；所述熱氣缸活塞與熱氣缸配合位于曲軸的上方，第一活塞連桿一端與熱氣缸活塞連接，第一活塞連桿另一端與曲軸配合的軸套鉸接；所述冷氣缸位于熱氣缸的側面，冷氣缸活塞與冷氣缸配合位于曲軸的上方，第二活塞連桿一端與冷氣缸活塞連接，第二活塞連桿另一端與曲軸配合的軸套鉸接，冷氣缸頂部包覆有散熱片，冷氣缸與熱氣缸之間通過回熱器相連通；所述軸套嵌套在曲軸凸拐處與曲軸同向轉動，所述曲軸一端連接有飛輪，曲軸另一端與發電機輸出軸通過聯軸器連接。

所述球面菲涅爾透鏡為多塊單位片狀菲涅爾鏡組成的半球形結構，菲涅爾透鏡可在不同太陽傾角下匯聚太陽能。

所述軸套為兩套，軸套由兩個半圓形軸瓦扣合而成，軸套采用黃銅材料加工。

所述散熱片與冷氣缸外璧為同心圓弧結構，散熱片采用銅質材料。

有益效果

本發明提出的一種帶有球面菲涅爾太陽能集熱器的斯特林發電機，采用基于斯特林循環利用太陽能熱效應的發電方式，可完全替代其它能耗高的材料，降低生產成本，減少環境污染。利用裝有球面菲涅爾鏡的太陽能集熱裝置，保證了菲涅耳透鏡的結構剛度，半球形結構使透鏡不易發生變形，不易引起光線散焦；采用傘形支撐架，穩定性高，對匯聚光線無遮擋。不會涉及實時轉動正對太陽對焦的問題，同時對任意太陽傾斜角均可實現對太陽光的正交匯聚，提高了透鏡的會聚比與太陽能的利用率。減小太陽光通過透鏡的光程，降低透鏡對太陽光的吸收，且在聚光性上更好地保證系統對太陽能的吸收率，有效地提高發電機的發電效率。帶有球面菲涅爾太陽能集熱器的斯特林發電機還可與其它儲電裝置配合使用，儲存電力。

附圖說明

下面結合附圖和實施方式對本發明一種帶有球面菲涅爾太陽能集熱器的斯特林發電機作進一步詳細說明。

圖1為本發明帶有球面菲涅爾太陽能集熱器的斯特林發電機示意圖。

圖2為球面菲涅爾鏡局部剖視圖。

圖3為斯特林機結構示意圖。

圖中