CN101936273A - 家用太阳能动力源装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种家用太阳能动力源装置，旨在提供一种低成本、高效率、施工方便的家用太阳能动力源装置。本发明包括蒸汽轮机(5)，还包括圆形凹球面反射体(1)、蒸汽导管(3)，在所述圆形凹球面反射体(1)的偏离聚焦区的位置设置有蒸发器(2)，所述蒸发器(2)通过所述蒸汽导管(3)与所述蒸汽轮机(5)密封连接，所述蒸发器(2)内备有低沸点液体。本发明是一种可作广泛推广和应用的家用太阳能动力源装置。

Description

家用太阳能动力源装置
技术领域
本发明涉及一种太阳能动力源装置，尤其是家用太阳能动力源装置。
背景技术
目前，许多国家都在进行大规模的太阳能利用建设。这些太阳能利用建设主要是利用硅光电池板经串联或者并联的方式来获取高电压和大电流，然后输给蓄电池充电来存储电能，或者直接并入电网。但是，由于硅光电池板价格昂贵，使得整个太阳能发电设备的成本大大地提高，需要投入大量的资金，而且安装整个发电设备需要耗费大量的人力物力，整个安装过程繁琐，需要大量的时间才能完成。也有一些发达国家如美国，采用集光型太阳能发电，这些太阳能发电需要利用大量的大型抛物面镜或曲面镜来采集阳光并经反射聚焦到建设在高塔上的聚集器上。这样一来，就需要大面积的空间来摆放这些镜面，所以这些大型抛物面镜或曲面镜和聚焦高塔一般建在人烟稀少的沙漠里，形成一座太阳能发电站。由于人类居住的区域离沙漠距离较远，这就存在一个需要把由收集到的太阳能转化来的电能传输给用户使用的问题。为了把电能传输到用户区域，这些太阳能发电站需要建设远距离的输电线，这也会使得成本大大增加。而且，对大量的镜面进行不同角度的调整来实现所有镜面的焦点集中在一点上的技术目前并不成熟，当出现偏差时便很难获得高温。此外，沙漠中的风力对镜面的聚焦也会产生不利的影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种低成本、高效率、施工方便的家用太阳能动力源装置。
本发明所采用的技术方案是：本发明包括蒸汽轮机，还包括圆形凹球面反射体、蒸汽导管，在所述圆形凹球面反射体的偏离聚焦区的位置设置有蒸发器，所述蒸发器通过所述蒸汽导管与所述蒸汽轮机密封连接，所述蒸发器内备有低沸点液体。
所述蒸汽导管的管路周围设置有凹弧反射体，所述凹弧反射体的反射光焦点位置与所述蒸汽导管的位置重合。
所述蒸汽轮机的输出轴端采用磁流体密封。
所述家用太阳能动力源装置还包括空调压缩机、联轴器，所述空调压缩机的伸出轴端采用磁流体密封，所述空调压缩机的伸出轴通过所述联轴器与所述蒸汽轮机的输出轴相连接。
所述家用太阳能动力源装置还包括联轴器、发电机、控制电路，所述发电机的输入轴通过所述联轴器与所述蒸汽轮机的输出轴相连接，所述发电机的电输出接口与所述控制电路电连接，所述控制电路电连接有家用电器。
所述家用电器为家用空调机。
所述蒸汽轮机上设置行回流管，所述回流管密封连接到所述蒸发器上，所述回流管的回路上设置有换热器。
所述蒸汽轮机上设置有出口导管，所述出口导管的出口处连接有换热器，所述换热器的出口与大气相通。
所述蒸发器内的低沸点液体为液氨或合成油或水。
本发明的有益效果是：由于本发明采用了一个大型的圆形凹球面反射体来对太阳光进行反射聚焦，这样能收集到更多的太阳光，在圆形凹球面反射体的焦点处产生极高的温度，处在所述圆形凹球面反射体的偏离聚焦区的位置上的蒸发器便能极快产生高温高压，所述蒸发器内的低沸点工质也能很快发生蒸发，这一过程的效率是极高的；同时，在所述蒸汽轮机的输出轴采用磁流体密封，这样使得所述蒸汽轮机的输出轴在转动过程中，不会因为轴与所述蒸汽轮机机体之间存在间隙而产生蒸气泄漏，能够对蒸气有很好的密封作用；另外，本发明是用于家庭中，只要在屋顶上安装上这一设备，即可以使所述蒸汽轮机直接对家用电器进行带动，当家用电器为空调机时，空调机的伸出轴与机体之间也采用磁流体来实现密封；也可以在所述蒸汽轮机的输出端连接发电机来把机械能转化成电能，经过整流后直接输送给家用电器，无需任何外来的输电线路，能自给自足地产生电力，满足家庭需要，使用极为方便；同时这一家用太阳能动力源装置每年只需要保养一次，由此，本发明的成本是比较低的；由于在安装本发明的设备时，只需将所述圆形凹球面反射体安装在屋面上，所述蒸汽轮机、发电机可以放置于屋面上或者地面上，其安装十分方便。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明实施例2的结构示意图；
图3是本发明实施例3的结构示意图；
图4是本发明实施例3的另一种结构示意图；
图5是所述圆形凹球面反射体的工作原理示意图；
图6是所述凹弧反射体横截面剖视图；
图7是所述磁流体密封结构剖视图；
图8是所述磁流体横截面剖视图。
具体实施方式
实施例1：
如图1、图5、图6、图7、图8所示，在本发明中，包括圆形凹球面反射体1，其直径不小于五米，所述圆形凹球面反射体1安装在家庭屋面上；所述圆形凹球面反射体1采用非常纯净的玻璃制成，其透光度极高，或者采用其他有良好反射性的材料制成；由于所述圆形凹球面反射体1使得阳光18聚焦到焦点上，故所述焦点上的温度极高，能达到1000℃以上，为了使蒸发器2不被高温烧坏，需要把蒸发器2移离所述圆形凹球面反射体1的焦点位置，故在所述圆形凹球面反射体1的偏离聚焦区的位置通过支撑架放置蒸发器2；由于所述圆形凹球面反射体1布置在户外，在多云或者阴天的情况下，当光线不是很强烈时，仍然能在所述圆形凹球面反射体1的聚光焦点上产生一定的高温，所述蒸发器2能产生蒸气推动所述蒸汽轮机5的输出轴转动，这样，仍然能产生一定的功率输出；在所述蒸发器2内装有一定量的低沸点液态工质，本实施例采用液氨或低沸点合成油；所述蒸发器2上连接有蒸汽导管3，在所述蒸汽导管3的周围设置有一段凹弧状的凹弧反射体31，所述凹弧反射体31利用拉杆连接到所述蒸汽导管3上，所述蒸汽导管3所处的位置正好是所述凹弧反射体31反射阳光18的聚焦点处，所述蒸汽导管3内的蒸气在流动过程中仍然会受到太阳光的加热，这样使得从所述蒸发器2出来的蒸气温度不会在流动过程中降低，反而会有所上升，当蒸气到达蒸汽轮机5时，会有很高的温度；蒸气带动所述蒸汽轮机5转动。
所述蒸汽轮机5上的输出轴与所述蒸汽轮机5的机体20之间采用密封形式，在本实施例中采用磁流体进行密封连接，这样可以防止低沸点蒸气泄漏。所述磁流体19与所述蒸汽轮机5的输出轴12的连接情况如图5所示，包括循环水冷却系统13、钢质极靴14，铷、铁、硼等强磁材料制成的带有南极和北极的磁块15，所述极靴14的内径比所述磁块15的内径小，所述极靴14、所述磁块15与所述蒸汽轮机5的输出轴之间均存在间隙，在这些间隙内充满磁流体19，在强磁块15的磁场作用下，磁流体19不会产生泄漏，所述蒸汽轮机5内的蒸气也不能泄漏出来，外界污物也进入不到间隙内，所述循环水冷却系统的作用是使得所述磁流体在工作过程中能保持有较低的温度，保持工作性能。
当蒸气中的热能被转化成机械能从所述蒸汽轮机5的输出轴输出后，可以直接把家用电器通过联轴器与所述蒸汽轮机5的输出轴相连接，本实施例选用空调压缩机6，在所述空调压缩机的伸出轴上也设置成磁流体密封，以保持所述空调压缩机6的密封；由于可以把从所述蒸汽轮机5上产生的机械能直接用来带动家用电器工作，此时的转化效率是极高的，能达到50％，而当前采用硅电池板发电的效率仅为17％左右。由于本实施例采用液氨作为工质，若直接把液氨蒸气排入环境中，则会造成污染，所以在所述蒸汽轮机5的出口处密封连接回流管4；此外，蒸气经过所述蒸汽轮机5后，温度会有所降低，但是仍然有余热可以被利用，而且在回流过程中需要把仍然是汽态的氨液化才能回流到所述蒸发器2中，所以在所述回流管4的回路中安装上换热器11，这里采用套管式换热器，所述换热器11的内管流过冷却液，在家庭中一般为水，所述换热器11的外管流过所述工质，待工质冷却液化后，重新回流到所述蒸发器2内接受太阳光加热，进行蒸发，然后经过所述蒸汽导管3再度到达所述蒸汽轮机5，如此循环。这样，所述空调压缩机6就能连续不断地工作，给家庭提供冷气或者热气。
实施例2：
如图2、图5、图6、图7、图8所示，在本实施例中，与实施例1相似，本实施例中也密封连接有回流管4，在所述回流管4的回路上也安装有换热器11，在实现工质循环利用的同时，也实现了余热的回收。与实施例1相比，其不同之处在于：把所述蒸汽轮机5的输出轴12通过联轴器7把机械能输出给发电机8，所述发电机8实现把机械能转化为电能，输出的电流经过整流，可以把电能供应给家用的各种电器，如电视机、电冰箱、空调机、电饭锅等，本实施例采用家用空调机；当输出的功率较高时，可以把多余的电能用蓄电器存储起来以备后用，如在雨天或者多云天气或者阴天时，在所述蒸汽轮机5仍然能提供部分功率的同时，可以利用存储起来的电能用来使更多的家用电器工作。
实施例3：
如图3、图4、图5、图6、图7、图8所示，本实施例与实施例1、实施例2相比较，其不同之处就在于：本实施例中没有形成密封回路。在本实施例中，在所述蒸发器2内装的是生活用水，太阳光反射到所述蒸发器2上，使得生活用水汽化，水蒸气到达并使所述蒸汽轮机5运动；在所述蒸汽轮机5的带动下，当所述蒸气轮机5连接的是家用电器时，所述家用电器就能稳定地工作；当连接的是发电机8时，发电机8转动并产生电能，然后输出到家庭中的各种电器，如实施例2中提到的各种电器；从所述蒸汽轮机5的出口流出的水蒸气，仍然有较高的温度，所以在出口管处接入换热器11，这里采用套管式换热器，所述换热器11的内管通过冷却水，在外管通过所述高温水蒸气，经过了换热器11后，水蒸气降温部分液化，由于水这种工质在转化过程中，并没有受到任何的污染，所以可以把从换热器11中流出的水和水蒸气直接排入大气中。在所述蒸发器2上安装上导水管16，所述导水管16的一端与水池17相连接，以使从所述蒸发器2流失到环境中的水得到补充。
本发明可广泛应用于太阳能发电领域，特别是家庭用太阳能发电领域。

Claims (9)

1.一种家用太阳能动力源装置，包括蒸汽轮机(5)，其特征在于：所述家用太阳能动力源装置还包括圆形凹球面反射体(1)、蒸汽导管(3)，在所述圆形凹球面反射体(1)的偏离聚焦区的位置设置有蒸发器(2)，所述蒸发器(2)通过所述蒸汽导管(3)与所述蒸汽轮机(5)密封连接，所述蒸发器(2)内备有低沸点液体。
2.根据权利要求1所述的家用太阳能动力源装置，其特征在于：所述蒸汽导管(3)的管路周围设置有凹弧反射体(31)，所述凹弧反射体(31)的反射光焦点位置与所述蒸汽导管(3)的位置重合。
3.根据权利要求1所述的家用太阳能动力源装置，其特征在于：所述蒸汽轮机(5)的输出轴端采用磁流体密封。
4.根据权利要求1或3所述的家用太阳能动力源装置，其特征在于：所述家用太阳能动力源装置还包括空调压缩机(6)、联轴器(7)，所述空调压缩机(6)的伸出轴端采用磁流体密封，所述空调压缩机(6)的伸出轴通过所述联轴器(7)与所述蒸汽轮机(5)的输出轴相连接。
5.根据权利要求1或3所述的家用太阳能动力源装置，其特征在于：所述家用太阳能动力源装置还包括联轴器(7)、发电机(8)、控制电路(9)，所述发电机(8)的输入轴通过所述联轴器(7)与所述蒸汽轮机(5)的输出轴相连接，所述发电机(8)的电输出接口与所述控制电路(9)电连接，所述控制电路(9)电连接有家用电器(10)。
6.根据权利要求5所述的家用太阳能动力源装置，其特征在于：所述家用电器(10)为家用空调机。
7.根据权利要求1所述的家用太阳能动力源装置，其特征在于：所述蒸汽轮机(5)上设置有回流管(4)，所述回流管(4)密封连接到所述蒸发器(2)上，所述回流管(4)的回路上设置有换热器(11)。
8.根据权利要求1所述的家用太阳能动力源装置，其特征在于：所述蒸汽轮机(5)上设置有出口导管(41)，所述出口导管(41)的出口处连接有换热器(11)，所述换热器(11)的出口与大气相通。
9.根据权利要求1所述的家用太阳能动力源装置，其特征在于：所述蒸发器(2)内的低沸点液体为液氨或水或合成油。
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