CN103775242A - 智能型的史特林引擎启动控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能型的史特林引擎启动控制装置，其包含有一聚光元件、一史特林引擎、一温度感应单元、一控制单元、一启动马达、一储电元件、一发电机及一第二感应单元，其中所述聚光元件用以将太阳光的热能聚集至一聚光作用区，所述史特林引擎位于所述聚光作用区，所述温度感应单元设置于所述聚光作用区中，用以感应该聚光作用区的温度，并输出一温度感应讯号，主要借所述控制单元接受所述温度感应讯号与所述电性感应讯号，使所述史特林引擎于所述温度感应讯号符合一预设值但无电性感应讯号的状态下，由控制单元发出一启动讯号，使所述启动马达启动所述史特林引擎，以达成一自动启动史特林引擎的控制装置。
Description
技术领域
本发明涉及史特林引擎，尤指一种智能型的史特林引擎启动控制装置。
背景技术
目前，石油被大量开采及使用后，已经使其储存量日益减少，并使其价格不断的向上攀升，且在大量使用石油等燃料所排放出的二氧化碳等气体，更是造成臭氧层破坏及温室效应的一大主因；基于上述理由，具有提供替代式能源如太阳能、水力或风力等发电的各种方案，显然已成为目前产业者所需研究的重要课题。
习知史特林引擎主要包含一缸体及一容设于缸体内部的活塞，此活塞可在缸体内部作移动，另缸体具有一受热端及一冷却端，而活塞连接于一连杆，并借由曲轴、传动齿轮、飞轮等构件直接或间接与连杆连结，即可组合成一史特林引擎，而史特林引擎不需借由其它外力使其动作，只需利用热胀冷缩原理，即可让活塞自动在缸体内部作移动，以提供一动力，且该动力可经一发电装置转换成一电力。
目前，有利用太阳能集热板收集热源受热端的史特林引擎，如中国台湾新型专利公告第M355500号“太阳能储热式史特林引擎发电装置”，主要包含有太阳能集热板、史特林引擎及发电单元，其中：太阳能集热板设有一加热单元及储热单元，而史特林引擎接受加热单元传递的热能而作动，并发电单元耦合于史特林引擎；借之，利用太阳光能的加热器升温储热单元以推动史特林引擎，进而带动发电单元产生电能者。
又，有结合透镜聚集热源的史特林引擎，如中国台湾新型专利公告第M322466 号“结合透镜的史特林动力装置”，主要包含框架、透镜及史特林引擎，其中透镜连接于框架的一端，而史特林引擎则连接于框架的另一端，此史特林引擎包含一缸体及一容设于缸体内部的活塞，活塞可在缸体内部作移动，而缸体具有一受热端及一冷却端，该受热端形成于透镜下方；如此，可使太阳光线先经透镜折射聚集在缸体的受热端上，以增加受热端的受热温度，而提升此动力装置的产出效能。
上述先前技术的缺点如下：
1、习知“太阳能储热式史特林引擎发电装置”与“结合透镜的史特林动力装置”若热源温度不足时，则无法继续推动史特林引擎，进而使史特林引擎停止动作，再次启动时，必须手动操作启动史特林引擎，亦即该史特林引擎必须依赖人力执行再启动，显然浪费人力。
2、习知“太阳能储热式史特林引擎发电装置”与“结合透镜的史特林动力装置”皆无法准确得知太阳光聚集的热源温度是否已达工作温度，因此无法有效掌握再启动的适当时机。
3、现有的太阳能史特林引擎遇阴雨或夜晚等天候因素致热源不足将停止动作，但当工作温度恢复正常时，例如天雨后放晴，现有的太阳能史特林引擎无法自动启动。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能型的史特林引擎启动控制装置，其可在史特林引擎静止且太阳能集热温度达到工作温度时，借由一控制单元发送一启动讯号让一启动马达驱动史特林引擎自动启动。
为达上述目的，本发明的解决方案是：
一种智能型的史特林引擎启动控制装置，包含有：
一用以将太阳光的热能聚集至一聚光作用区的聚光元件；
一史特林引擎，位于所述聚光作用区；
一温度感应单元，设置于所述聚光作用区中，用以感应所述聚光作用区的温度，并输出一温度感应讯号；
一控制单元，电性连接所述温度感应单元；
一启动马达，电性连接所述史特林引擎与所述控制单元；
一用以提供一电力的储电元件，电性连接所述控制单元；
一发电机，连接所述史特林引擎与所述储电元件；
一第二感应单元，电性连接所述发电机与所述控制单元，用以感应所述发电机的一电性讯号，并输出一电性感应讯号；
所述控制单元接受所述温度感应讯号与所述电性感应讯号，使所述史特林引擎于所述温度感应讯号符合一预设值但无电性感应讯号的状态下，由所述控制单元发出一启动讯号，使所述启动马达启动所述史特林引擎。
进一步包含有一负载电性连接所述发电机，所述发电机所产生的电力可供给所述负载。
所述控制单元包含有一温度控制电路及一电压控制电路，所述温度控制电路包含有一第一放大器电性连接一第一继电器，所述电压控制电路包含有一第二继电器电性连接一第二放大器，且所述第二放大器再电性连接一第三继电器，所述第三继电器电性连接所述第二继电器，而所述第二继电器电性连接所述第一继电器。
所述启动马达包含有一第三放大器及一第四继电器，且所述第三放大器分别电性连接所述第三继电器与所述第四继电器，以及所述第三放大器电性连接在所述第二继电器与第二放大器之间，以及所述第三放大器电性连接所述发电机。
所述第一继电器、第二继电器为一固态继电器，而所述第三继电器为一延迟继电器。
所述第四继电器为一固态继电器。
所述聚光元件为一菲尼尔透镜。
所述储电元件为一电池。
一种智能型的史特林引擎启动控制装置，包含有：
一聚光元件，用以将太阳光的热能聚集至一聚光作用区；
一史特林引擎，位于所述聚光作用区；
一温度感应单元，设置于所述聚光作用区中，用以感应所述聚光作用区的温度，并输出一温度感应讯号；
一控制单元，电性连接所述温度感应单元；
一启动发电机，电性连接所述史特林引擎与所述控制单元；
一储电元件，电性连接所述控制单元与所述启动发电机，用以提供一电力；
一第二感应单元，电性连接所述启动发电机与所述控制单元，用以感应所述启动发电机的一电性讯号，并输出一电性感应讯号；
所述控制单元接受所述温度感应讯号与所述电性感应讯号，使所述史特林引擎于所述温度感应讯号符合一预设值但无电性感应讯号的状态下，由所述控制单元发出一启动讯号，使所述启动发电机启动所述史特林引擎。
进一步包含有一负载电性连接所述启动发电机，所述启动发电机所产生的电力可供给所述负载。
所述控制单元包含有一温度控制电路及一电压控制电路，所述温度控制电路包含有一第一放大器电性连接一第一继电器，所述电压控制电路包含有一第二继电器电性连接一第二放大器，且所述第二放大器再电性连接一第三继电器，所述第三继电器电性连接所述第二继电器，而所述第二继电器电性连接所述第一继电器。
进一步，所述启动发电机包含有一第三放大器及一第四继电器，且所述第三放大器分别电性连接所述第三继电器与所述第四继电器，以及所述第三放大器电性连接在所述第二继电器与第二放大器之间，以及所述第三放大器电性连接所述启动发电机。
所述第一继电器、第二继电器为一固态继电器，而所述第三继电器为一延迟继电器。
所述第四继电器为一固态继电器。
本发明具有下列优点：
1、当工作温度符合预设值，且当时史特林引擎未动作，本发明可以自动启动史特林引擎，完全无须依赖人力。
2、史特林引擎停机时，只要太阳能集热温度一恢复到可驱动史特林引擎的工作温度，本发明会立即启动史特林引擎，使史特林引擎在最佳启动的时机点被再度启动。
3、对于天候变化较频繁的季节例如雨季，太阳的热能供应并不稳定，本发明的智能启动功能可以避免史特林引擎的不当停机，进而充分发挥太阳能史特林引擎的工作效率。
附图说明
图1为本发明的构造示意图；
图2为本发明的部分构造示意图；
图3为本发明的作动示意图；
图4为本发明的另一实施例图。
【主要组件符号说明】
1 史特林引擎 2 聚光元件
21 支架 22 聚光作用区
3 温度感应单元 4 控制单元
41 温度控制电路 411 第一放大器
412 第一继电器 42 电压控制电路
421 第二继电器 422 第二放大器
423 第三继电器 5 启动马达
51 第三放大器 52 第四继电器
6 储电元件 7 发电机
71 第二感应单元 8 负载
1A 史特林引擎 2A 聚光元件
21A 支架 22A 聚光作用区
3A 温度感应单元 4A 控制单元
5A 启动发电机 6A 储电元件
71A 第二感应单元 8A 负载。
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
首先，请参阅图1所示，为本发明的构造示意图，包含有一史特林引擎1、一聚光元件2、一温度感应单元3、一控制单元4、一启动马达5、一储电元件6、一发电机7、一第二感应单元71及一负载8，其中：
在本发明的较佳实施例中，该聚光元件2为一菲尼尔透镜，主要吸收并聚集太阳光，其中小型菲尼尔透镜的工作温度通常介于300°C～400°C，而大型菲尼尔透镜的工作温度通常高于1000°C以上，且该聚光元件2借由两支架21架设于该史特林引擎1上，且该聚光元件2用以将太阳光的热能聚集至一聚光作用区22，进而让该史特林引擎1接受该菲尼尔透镜所聚集的太阳光所产生的热能，而进行运转以产生动力。
该温度感应单元3置于该聚光作用区22中，用以感应该太阳光的热能聚集于该聚光作用区22的温度，并输出一温度感应讯号。
该控制单元4电性连接该温度感应单元3，该控制单元4可进一步控制该启动马达5启动该史特林引擎1，而该储电元件6可供电给该控制单元4。
该启动马达5电性连接该史特林引擎1与该控制单元4，主要可借由控制单元4发出一启动讯号让该启动马达5启动该史特林引擎1，进而让该史特林引擎1运转并产生一动力。
在本发明的实施例中，该储电元件6为一电池，主要用以储存电力以及供电给该控制单元4，让该控制单元4可发出启动讯号让该启动马达5驱动该史特林引擎1，亦即自动启动该史特林引擎1。
该发电机7连接于该史特林引擎1与该储电元件6，主要借由该史特林引擎1产生动力让该发电机7发电，并将所产生的电力于该储电元件6储存，而该发电机7连接该第二感应单元71，且该第二感应单元71连接前述控制单元4，其用以感应该发电机7的一电性讯号例如电压讯号，并输出一电性感应讯号。亦即，当该发电机7运转时，代表史特林引擎1正在运转，此时发电机7的电压讯号会被该第二感应单元71所感应；反之，当该发电机7停止时，代表史特林引擎1未运转，此时发电机7没有电压讯号。
该负载8电性连接该发电机7，该发电机7所产生的电力可供给该负载8，该负载8可以是照明设备、动力设备等。
请参阅图2所示，其中该控制单元4包含有一温度控制电路41及一电压控制电路42，而该温度控制电路41包含有一第一放大器411电性连接一第一继电器412，该电压控制电路42包含有一第二继电器421电性连接一第二放大器422，且该第二放大器422再电性连接一第三继电器423，该第二继电器421电性连接该第一继电器412，而该启动马达5包含有一第三放大器51及一第四继电器52，且该第三放大器51分别电性连接该第三继电器423与该第四继电器52，以及该第三放大器51电性连接在该第二继电器421与第二放大器422之间，以及该第三放大器51电性连接该发电机7，其中该第三继电器423为一延迟继电器，而该第一继电器412、第二继电器421及第四继电器52为一固态继电器。其主要借由该温度感应单元3感应由该聚光元件2将太阳光的热能聚集于该聚光作用区22的温度高低，以及借由该该第二感应单元71感应该发电机7的电压讯号，进而决定是否让启动马达5启动该史特林引擎1。
作动示意请参阅图3所示，本发明设可接收太阳光的地点。晴天时，当太阳光透射该菲尼尔透镜并将光线聚集于该聚光作用区22后，会使得热能传递至史特林引擎1，使史特林引擎1运转，进而驱动发电机7以进行发电，而发电机7所产生的电力可以供给该负载8，或者同时传输至该储电元件6储存。当天候转为阴天或夜晚时，太阳光透射该菲尼尔透镜所聚集的太阳光的热能不足以推动该史特林引擎1，则该史特林引擎1会停止运转，该发电机7也会停止发电。
兹以下列三种状态来说明本发明的动作：一、当集热温度达到工作温度的范围，史特林引擎1正常运转，发电机7也正常运转，则温度感应单元3的温度感应讯号温度符合预设值的讯号与第二感应单元71的电性感应讯号有电压的讯号会同时传递至该控制单元4，该控制单元4将维持让该史特林引擎1正常持续动作。二、当集热温度未达到工作温度的范围，史特林引擎1停止运转，发电机7也停止运转，由于此时太阳光温度并不足以让该史特林引擎1作动，因此温度感应单元3的温度感应讯号温度不符合预设值的讯号会传递至该控制单元4，使控制单元4不发出一启动讯号至启动马达5，令史特林引擎1仍维持静止。三、当太阳光的集热温度由低于预设值转变为高于预设值时例如阴天转晴天、夜晚转白天，史特林引擎1处于停止运转状态，发电机7亦停止运转，此时温度感应单元3的温度感应讯号温度符合预设值的讯号与第二感应单元71的电性感应讯号无电压的讯号会同时传递至该控制单元4，而该控制单元4会发出一启动讯号至启动马达5，使启动马达5启动该史特林引擎1，并进一步带动该发电机7开始发电。
再者，另一实施例请参阅图4所示，包含有一史特林引擎1A、一聚光元件2A、一温度感应单元3A、一控制单元4A、一启动发电机5A、一储电元件6A、一第二感应单元71A及一负载8A，其中与上述实施例差别在于：该启动发电机5A电性连接该史特林引擎1A与该控制单元4A，而该启动发电机5A电性连接该负载8A，而该储电元件6A电性连接该启动发电机5A与该控制单元4A，该第二感应单元71A电性连接该启动发电机5A与该控制单元4A，主要借由该温度感应单元3A感应由该聚光元件2A将太阳光的热能聚集于所述两支架21A内的聚光作用区22A的温度高低，以及借由该第二感应单元71A感应该启动发电机5A的电压讯号，进而决定是否让该启动发电机5A启动该史特林引擎1A，并进一步使该史特林引擎1A自行运转。
上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。
Claims (14)
1.一种智能型的史特林引擎启动控制装置，其特征在于，包含有：
一用以将太阳光的热能聚集至一聚光作用区的聚光元件；
一史特林引擎，位于所述聚光作用区；
一温度感应单元，设置于所述聚光作用区中，用以感应所述聚光作用区的温度，并输出一温度感应讯号；
一控制单元，电性连接所述温度感应单元；
一启动马达，电性连接所述史特林引擎与所述控制单元；
一用以提供一电力的储电元件，电性连接所述控制单元；
一发电机，连接所述史特林引擎与所述储电元件；
一第二感应单元，电性连接所述发电机与所述控制单元，用以感应所述发电机的一电性讯号，并输出一电性感应讯号；
所述控制单元接受所述温度感应讯号与所述电性感应讯号，使所述史特林引擎于所述温度感应讯号符合一预设值但无电性感应讯号的状态下，由所述控制单元发出一启动讯号，使所述启动马达启动所述史特林引擎。
2.如权利要求1所述的智能型的史特林引擎启动控制装置，其特征在于：进一步包含有一负载电性连接所述发电机，所述发电机所产生的电力可供给所述负载。
3.如权利要求1所述的智能型的史特林引擎启动控制装置，其特征在于：所述控制单元包含有一温度控制电路及一电压控制电路，所述温度控制电路包含有一第一放大器电性连接一第一继电器，所述电压控制电路包含有一第二继电器电性连接一第二放大器，且所述第二放大器再电性连接一第三继电器，所述第三继电器电性连接所述第二继电器，而所述第二继电器电性连接所述第一继电器。
4.如权利要求1所述的智能型的史特林引擎启动控制装置，其特征在于：所述启动马达包含有一第三放大器及一第四继电器，且所述第三放大器分别电性连接所述第三继电器与所述第四继电器，以及所述第三放大器电性连接在所述第二继电器与第二放大器之间，以及所述第三放大器电性连接所述发电机。
5.如权利要求3所述的智能型的史特林引擎启动控制装置，其特征在于：所述第一继电器、第二继电器为一固态继电器，而所述第三继电器为一延迟继电器。
6.如权利要求4所述的智能型的史特林引擎启动控制装置，其特征在于：所述第四继电器为一固态继电器。
7.如权利要求1所述的智能型的史特林引擎启动控制装置，其特征在于：所述聚光元件为一菲尼尔透镜。
8.如权利要求1所述的智能型的史特林引擎启动控制装置，其特征在于：所述储电元件为一电池。
9.一种智能型的史特林引擎启动控制装置，其特征在于，包含有：
一用以将太阳光的热能聚集至一聚光作用区的聚光元件；
一史特林引擎，位于所述聚光作用区；
一温度感应单元，设置于所述聚光作用区中，用以感应所述聚光作用区的温度，并输出一温度感应讯号；
一控制单元，电性连接所述温度感应单元；
一启动发电机，电性连接所述史特林引擎与所述控制单元；
一储电元件，电性连接所述控制单元与所述启动发电机，用以提供一电力；
一第二感应单元，电性连接所述启动发电机与所述控制单元，用以感应所述启动发电机的一电性讯号，并输出一电性感应讯号；
所述控制单元接受所述温度感应讯号与所述电性感应讯号，使所述史特林引擎于所述温度感应讯号符合一预设值但无电性感应讯号的状态下，由所述控制单元发出一启动讯号，使所述启动发电机启动所述史特林引擎。
10.如权利要求9所述的智能型的史特林引擎启动控制装置，其特征在于：进一步包含有一负载电性连接所述启动发电机，所述启动发电机所产生的电力可供给所述负载。
11.如权利要求9所述的智能型的史特林引擎启动控制装置，其特征在于：所述控制单元包含有一温度控制电路及一电压控制电路，所述温度控制电路包含有一第一放大器电性连接一第一继电器，所述电压控制电路包含有一第二继电器电性连接一第二放大器，且所述第二放大器再电性连接一第三继电器，所述第三继电器电性连接所述第二继电器，而所述第二继电器电性连接所述第一继电器。
12.如权利要求9所述的智能型的史特林引擎启动控制装置，其特征在于：进一步，所述启动发电机包含有一第三放大器及一第四继电器，且所述第三放大器分别电性连接所述第三继电器与所述第四继电器，以及所述第三放大器电性连接在所述第二继电器与第二放大器之间，以及所述第三放大器电性连接所述启动发电机。
13.如权利要求9所述的智能型的史特林引擎启动控制装置，其特征在于：所述第一继电器、第二继电器为一固态继电器，而所述第三继电器为一延迟继电器。
14.如权利要求9所述的智能型的史特林引擎启动控制装置，其特征在于：所述第四继电器为一固态继电器。
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