CN104121158B - 气体内循环发动机及太阳能发电系统 - Google Patents

Abstract

气体内循环发动机及太阳能发电系统，属于机械制造，新能源技术领域。本发明旨在解决当前利用太阳能发电过程的一种技术。鉴于当前化石能源日益减少，并且环境污染严重，很有必要发展可再生的清洁能源。当前虽然有光伏发电等利用太阳能的方法，可是光伏发电成本高，太阳能利用率低，并且光伏电池生产过程中也伴有严重的污染。而风能太不稳定。本系统则可以降低成本，生产过程中污染少。利用光热效应，将热能转化为机械能，再转化为电能。在转化过程中工作气体只在机器内部循环流动，热能丢失少，能量转化率高。是比较好的利用太阳能方式。

Description

气体内循环发动机及太阳能发电系统

技术领域

本发明属于机械制造和新能源领域，主要涉及一种可以作为各种设备提供动力或者用于发电的气体内循环发动机以及利用其组成太阳能发电系统。

背景技术

现有发动机噪音大，无法直接利用太阳能给发电机提供动力。当今发电主要是消耗煤炭等化石能源，但化石燃料日益衰竭、不可再生，并且由于环境污染严重，严重危害人们的身体健康，如何高效利用太阳能、风能等可再生清洁能源，是当今社会最大的课题，哪个国家在新能源利用方面有大的突破，哪个国家就有可能在以后的国际社会发展中占领制高点；现有的太阳能发电，主要是利用光电效应进行光伏发电，其转换效率低，并且成本高，而本发明不用光伏电池，成本较低，或可有较高的发电效率，既可以用于家庭小型发电，也可以用于太阳能发电场大规模应用。

发明内容

本发明主要是可以利用太阳能发电，提供一种利用清洁能源无污染低噪音的气体内循环发动机，并且相比光伏发电成本低、有较高的太阳能利用率，在新能源领域有潜在的应用价值。

一种气体内循环发动机，所述气体内循环发动机包括受热箱、风叶轮装置、活塞装置三部分，三部分由导管依次相连通，且对外界密闭，各装置内的气体只能在发动机体内部循环；所述气体内循环发动机包括有受热箱顶部和风叶轮装置之间设有启动阀门，受热箱内压力达到一定程度，阀门才会打开，避免达不到工作压力的气体进入风叶轮导管；连接所述受热箱的后面还设有风叶轮导管，气体受热后膨胀，推动风叶轮转动，产生动力；所述风叶轮导管后连接活塞导管，所述风叶轮装置和所述活塞装置之间的风叶轮转动轴上面设有有传动轮，所述传动轮带动活塞在导管内做往复运动，推动气体单向流动；所述活塞和所述受热箱底部的活塞导管末端方向设有防倒流阀门，使气体朝着背离活塞的方向流动；所述受热箱内充满工作气体，所述受热箱可被加热，加热后气体膨胀，产生原始动力来带动发电机等机器运转。

所述气体内循环发动机是利用空气受热膨胀，推动风叶轮转动做功，把热能转变成机械能的机器。具体工作过程是：受热箱箱体内充满气体，气体受热后膨胀，推动风叶轮转动，风叶轮转动带动导管外的齿轮转动从而将动力传动到外面去；风叶轮转动同时也带动活塞推动装置，推动活塞做往复运动，因为活塞上有小阀门，并且活塞末端的导管上也有阀门，使得从受热箱来的气体只能单向流动，再回到受热箱中去，保持风叶轮之后的导管内的气压较低，从而使得风叶轮转动能够持续下去。为了防止气体开始受热时压力增加不大，缓慢进入导管腔，不能推动风叶轮做功，可以在风叶轮前面装一个阀门，平时阀门闭合，等到受热箱内气体压力增加到一定程度时再开启。

进一步的，所述活塞上面设有小阀门，气体只能单向朝背离风叶轮方向流动。

进一步的，所述风叶轮装置和所述活塞装置外都有导管包裹连同，与受热箱一起形成密闭的循环系统。

进一步的，所述气体为氮气或者氦气或其他化学性质不活泼的气体。

进一步的，所述发动机的优势在于可以利用任何热能，即所述受热箱可以被各种热源加热，包括液体或气体热源、固体热源、热辐射等，都可为受热箱加热、为发动机提供动力，从而节约利用能源。所述发动机还可以作为某些交通工具的驱动装置。

一种利用上述气体内循环发动机组成的太阳能发电系统，包含所述气体内循环发动机和发电机，并用太阳能集热箱替换所述发动机的受热箱，其中所述气体内循环发动机的风叶轮导管与所述发电机相连。

所述太阳能发电系统利用现有的太阳能加热技术，太阳能将受热箱加热，推动发动机做功，直接把太阳能转化为热能，再由本机转化为机械能，发动机后再连接发电机，将机械能转换成电能，从而实现太阳能发电。因吸热箱与机器连通密闭，没有气体流失，所以能量损失少，可以比较高效的利用太阳能发电，不需要光伏电池。此太阳能发电系统应用前景广阔，将来有希望成为未来太阳能发电的主要形式。

本发明与现有技术相比，具有的优点和有益效果如下：

(1)本发明发动机应用于太阳能发电，受热箱吸收了太阳光热之后，全部能量传给工作气体，气体在机器内循环，不与外界连同，热量丢失少，能量转化率就会提高，从而更大限度地利用太阳能。

(2)本发动机或发电系统工作时噪音小，可以直接利用太阳能给发电机供能发电。

(3)本发明的发动机经过进一步开发利用，还可以利用其他任何形式的热能，用来发电，例如用于其它诸多工业生产或者汽车，轮船等交通工具驱动。

附图说明

图1为太阳能发电装置示意图；

图2为活塞平面图；

图3气体或者液体热源为发动机提供动力的示意图；

图4为固体热源为发动机提供动力示意图；

A为受热箱，B为启动阀门，C为风叶轮，D为传动轮，E为活塞，F为防倒流阀门，G为发电机，H为活塞上小阀门，L为散热器，M，N为热源气体或者液体循环管道，S为固体热源。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明的气体内循环发动机及太阳能发电系统进行进一步说明，但并不因此而限制本发明。

如图1所示，一种气体内循环发动机，所述气体内循环发动机包括受热箱、风叶轮装置、活塞装置三部分，三部分由导管依次相连通，且对外界密闭，各装置内的气体只能在发动机体内部循环；所述气体内循环发动机包括有受热箱顶部和风叶轮装置之间设有启动阀门，受热箱内压力达到一定程度，阀门才会打开，避免达不到工作压力的气体进入风叶轮导管；连接所述受热箱的后面还设有风叶轮导管，气体受热后膨胀，推动风叶轮转动，产生动力；所述风叶轮导管后连接活塞导管，所述风叶轮装置和所述活塞装置之间的风叶轮转动轴上面设有有传动轮，所述传动轮带动活塞在导管内做往复运动，推动气体单向流动；所述活塞和所述受热箱底部的活塞导管末端方向设有防倒流阀门，使气体朝着背离活塞的方向流动；所述受热箱内充满工作气体，所述受热箱可被加热，加热后气体膨胀，产生原始动力来带动发电机等机器运转。

工作时气体流动顺序依次为受热箱A，启动阀门B，风叶轮C导管，活塞E导管，受热箱A，形成循环，产生的动能转换为机械能带动发电机G。具体来讲：所述气体内循环发动机是利用空气受热膨胀，推动风叶轮转动做功，把热能转变成机械能的机器。具体工作过程是：受热箱箱体内充满气体，气体受热后膨胀，推动风叶轮转动，风叶轮转动带动导管外的齿轮转动从而将动力传动到外面去；风叶轮转动同时也带动活塞推动装置，推动活塞做往复运动，因为活塞上有小阀门，并且活塞末端的导管上也有阀门，使得从受热箱来的气体只能单向流动，再回到受热箱中去，保持风叶轮之后的导管内的气压较低，从而使得风叶轮转动能够持续下去。为了防止气体开始受热时压力增加不大，缓慢进入导管腔，不能推动风叶轮做功，可以在风叶轮前面装一个阀门，平时阀门闭合，等到受热箱内气体压力增加到一定程度时再开启。

所述活塞上面设有小阀门，气体只能单向朝背离风叶轮方向流动。

所述风叶轮装置和所述活塞装置外都有导管包裹连同，与受热箱一起形成密闭的循环系统。

所述气体为氮气或者氦气或其他化学性质不活泼的气体。

所述发动机的优势在于可以利用任何热能，即所述受热箱可以被各种热源加热，如图2-3所示，包括液体或气体热源、固体热源、热辐射等，都可为受热箱加热、为发动机提供动力，从而节约利用能源。所述发动机还可以作为某些交通工具的驱动装置。

一种利用上述气体内循环发动机组成的太阳能发电系统，包含所述气体内循环发动机和发电机，并用太阳能集热箱替换所述发动机的受热箱，其中所述气体内循环发动机的风叶轮导管与所述发电机相连。

所述太阳能发电系统利用现有的太阳能加热技术，太阳能将受热箱加热，推动发动机做功，直接把太阳能转化为热能，再由本机转化为机械能，发动机后再连接发电机，将机械能转换成电能，从而实现太阳能发电。因吸热箱与机器连通密闭，没有气体流失，所以能量损失少，可以比较高效的利用太阳能发电，不需要光伏电池。因为太阳能相对风能稳定性大的多，故而实用性较强。在太阳能丰富的地区可以做成大型的机器大规模应用，在农村地区，个人家庭的阳台也可以做成小型机器小规模应用，将来有希望成为未来太阳能发电的主要形式。

最后需要说明的是，上面虽然结合实施例对本发明做了详细的说明，但是上述实施例并非具体实施方式的穷举，上述实施例目的在于说明本发明，而非限制本发明的保护范围，对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可以对这些具体实施方式或实施例进行多种变化、修改、替换和变型，这些不经创造性的劳动而设计出与发明技术方案相同或相似的结构、装置、设备及其使用方法和/或用途，均应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.气体内循环发动机，其特征在于：所述气体内循环发动机包括受热箱、风叶轮装置、活塞装置三部分，三部分由导管依次相连通，且对外界密闭，各装置内的气体只能在发动机体内部循环；所述气体内循环发动机包括有受热箱顶部和风叶轮装置之间设有启动阀门；连接所述受热箱的后面还设有风叶轮导管；所述风叶轮导管后连接活塞导管，所述风叶轮装置和所述活塞装置之间的风叶轮转动轴上面设有有传动轮；所述活塞和所述受热箱底部的活塞导管末端方向设有防倒流阀门；所述受热箱内充满工作气体，所述受热箱被加热后气体膨胀，产生原始动力来带动发电机或其他机器运行；所述活塞上面设有小阀门，气体只能单向朝背离风叶轮方向流动。

2.如权利要求1所述的气体内循环发动机，其特征在于：所述风叶轮装置和所述活塞装置外都有导管包裹连同，与受热箱一起形成密闭的循环系统。

3.如权利要求1所述的气体内循环发动机，其特征在于：所述气体为氮气或者氦气或其他化学性质不活泼的气体。

4.如权利要求1所述的气体内循环发动机，其特征在于：所述气体内循环发动机的受热箱还可以被液体或气体热源、固体热源或热辐射加热。

5.一种利用如权利要求1-4任一项所述的气体内循环发动机组成的太阳能发电系统，包含所述气体内循环发动机和发电机，并用太阳能吸热箱替换所述发动机的受热箱，其中所述气体内循环发动机的风叶轮导管与所述发电机相连。