CN104847610A - 一种水冰转换之发电装置、发电系统及其发电方法 - Google Patents

Abstract

一种水冰转换之发电装置，包括：外壳体，围闭形成具有开口的容置腔；冰水容置腔，设置在外壳体之容置腔的开口处；升速齿轮箱，设置在外壳体之异于冰水容置腔的一侧；传动杆，设置在冰水容置腔和升速齿轮箱之间；限位装置，位于冰水容置腔与容置腔之间；弹性元件，抵设在冰水容置腔与容置腔之间；永磁直流发电机，与升速齿轮箱机械连接；逆变器，与永磁直流发电机电连接。本发明水冰转换之发电装置通过设置用于容置水、冰，或者冰水混合物的冰水容置腔，在不同温度下发生体积、位移变化，进而将机械能转换为电能，不仅结构简单、发电高效，而且可往复发电、零污染，符合国家推行的“低碳”政策。

Description

一种水冰转换之发电装置、发电系统及其发电方法

技术领域

本发明涉及发电系统技术领域，尤其涉及一种水冰转换之发电装置、发电系统及其发电方法。

背景技术

20世纪以来，人类科技迅猛发展，在经济繁荣的同时，也不断消耗着巨量不可再生的石化能源，在不久的将来我们的石化能源终将枯竭。从人类自身生存环境和能源消耗两方面看，都迫使我们寻找可再生能源替代现在的常规化石能源。利用以风能、太阳能、生物质能等为代表的清洁能源、可再生能源为人类服务，可以推动技术进步，改善现有能源结构，实现人与自然的可持续发展。

相对于传统的能源，新能源普遍具有污染少、储量大的特点，对于解决当今世界严重的环境污染问题和资源枯竭问题具有重要意义。美国、欧盟和日本等发达国家和地区在进行能源结构调整过程中，已经把新能源发电技术放到非常重要的位置。在我国，充足保障电力供应对经济的持续发展必将起到决定性作用，在现有大电网的基础上，大力发展新能源发电技术将是我国电力系统发展的趋势。

众所周知，现有的新能源发电系统，例如太阳能发电系统，其基本原理是利用光电效应，并由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池组成。太阳能发电系统之作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存起来了，或推动负载工作。太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。太阳能发电独具许多优点，如安全可靠、寿命长、无噪声、无污染、太阳能无处不在；不受地域限制、无需消耗燃料、无机械传导部件，故障低，维修简便；可以无人值守，建设周期短。但是，太阳能发电系统具有间歇型、不稳定性和不可控性等缺点。另外，太阳能电池板寿命有限，大约在10～20年，而在太阳能电池板的制造过程中所使用的大量硅、锗、硼可能会造成其他方面的污染。

随着我国负荷的持续增长，能源需求的不断增加，同时电力系统结构的不断老化，环保问题、能源利用率瓶颈，以及用户对电能质量的高标准要求等，这些已成为我国电力行业所面临的严峻挑战。所以寻求一种新型能源，发展推进新能源发电技术，构建可持续能源系统将成为我国能源发展的必然趋势。

故针对现有技术存在的问题，本案设计人凭借从事此行业多年的经验，积极研究改良，于是有了本发明一种水冰转换之发电装置、发电系统及其发电方法。

发明内容

本发明是针对现有技术中，随着我国负荷的持续增长，能源需求的不断增加，同时电力系统结构的不断老化，环保问题、能源利用率瓶颈，以及用户对电能质量的高标准要求等提供一种水冰转换之发电装置。

本发明之第二目的是针对现有技术中，随着我国负荷的持续增长，能源需求的不断增加，同时电力系统结构的不断老化，环保问题、能源利用率瓶颈，以及用户对电能质量的高标准要求等提供一种水冰转换之发电系统。

本发明之第三目的是针对现有技术中，随着我国负荷的持续增长，能源需求的不断增加，同时电力系统结构的不断老化，环保问题、能源利用率瓶颈，以及用户对电能质量的高标准要求等提供一种水冰转换之发电装置的发电方法。

为实现本发明之第一目的，本发明提供一种水冰转换之发电装置，所述水冰转换之发电装置包括：外壳体，围闭形成具有开口的容置腔，并用于容置所述水冰转换之发电装置的各功能部件；冰水容置腔，设置在所述外壳体之容置腔的开口处，并用于盛装水、冰，或冰水混合物；升速齿轮箱，设置在所述外壳体之异于所述冰水容置腔的一侧；传动杆，设置在所述冰水容置腔和所述升速齿轮箱之间，并用于将所述冰水容置腔之位移传递至所述升速齿轮箱；限位装置，与所述传动杆间隔设置，并位于所述冰水容置腔与所述容置腔之间；弹性元件，抵设在所述冰水容置腔与所述容置腔之间；永磁直流发电机，与所述升速齿轮箱机械连接，并通过所述升速齿轮箱之运动带动所述永磁直流发电机运行；逆变器，与所述永磁直流发电机电连接，并将所述永磁直流发电机之直流电转换成工频交流电，通过工频交流输出装置对外输电。

可选地，所述冰水容置腔由外凸于所述容置腔之开口的凸顶、弹性侧壁和底板围闭形成。

可选地，所述冰水容置腔之凸顶外凸于所述容置腔之开口，并呈褶皱状。

可选地，所述冰水容置腔之凸顶的外表面涂覆吸热层。

可选地，所述限位装置为限位轴，穿设在所述容置腔之底部。

可选地，所述弹性元件为弹簧，套设在所述限位装置之外侧。

可选地，所述永磁直流发电机无需另设励磁装置。

为实现本发明之第二目的，本发明提供一种水冰转换之发电系统，所述水冰转换之发电系统以水冰转换之发电装置为单元结构，并联形成。

为实现本发明之第三目的，本发明提供一种水冰转换之发电装置的发电方法，所述水冰转换之发电装置的发电方法，包括：

执行步骤S1：冰转变为水，所述冰水容置腔呈复位状态；

执行步骤S2：温度降低，水结成冰，所述冰水容置腔之体积膨胀；

执行步骤S3：冰水容置腔之底板进一步向所述容置腔之面向所述升速齿轮箱的一侧运动，并将所述冰水容置腔之位移通过所述传动杆传递至所述升速齿轮箱，进而带动所述升速齿轮箱升速；

执行步骤S4：所述升速齿轮箱升速后带动所述永磁直流发电机运行；

执行步骤S5：所述永磁直流发电机之直流电通过所述逆变器转化为工频交流电，并通过所述工频交流输出装置对外输电；

执行步骤S6：温度升高，冰转变为水，所述冰水容置腔的体积变小，所述传动杆与所述升速齿轮箱分离，并通过所述弹性元件将所述冰水容置腔复位，以执行循环发电。

综上所述，本发明水冰转换之发电装置通过设置用于容置水、冰，或者冰水混合物的冰水容置腔，在不同温度下发生体积、位移变化，进而将机械能转换为电能，不仅结构简单、发电高效，而且可往复发电、零污染，符合国家推行的“低碳”政策。

附图说明

图1所示为本发明水冰转换之发电装置的结构示意图；

图2所示为本发明水冰转换之发电装置的发电方法流程图。

具体实施方式

为详细说明本发明创造的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。

请参阅图1，图1所示为本发明水冰转换之发电装置的结构示意图。所述水冰转换之发电装置1，包括：外壳体11，所述外壳体11围闭形成具有开口112的容置腔111，并用于容置所述水冰转换之发电装置1的各功能部件；冰水容置腔12，所述冰水容置腔12设置在所述外壳体11之容置腔111的开口112处，并用于盛装水、冰，或冰水混合物；升速齿轮箱13，所述升速齿轮箱13设置在所述外壳体11之异于所述冰水容置腔12的一侧；传动杆14，所述传动杆14设置在所述冰水容置腔12和所述升速齿轮箱13之间，并用于将所述冰水容置腔12之位移传递至所述升速齿轮箱13；限位装置15，所述限位装置15与所述传动杆14间隔设置，并位于所述冰水容置腔12与所述容置腔11之间；弹性元件16，所述弹性元件16抵设在所述冰水容置腔12与所述容置腔11之间；永磁直流发电机17，所述永磁直流发电机17与所述升速齿轮箱13机械连接，并通过所述升速齿轮箱14之运动带动所述永磁直流发电机17运行；逆变器18，所述逆变器18与所述永磁直流发电机17电连接，并将所述永磁直流发电机17之直流电转换成工频交流电，通过所述工频交流输出装置19对外输电。

进一步地，所述冰水容置腔12由外凸于所述容置腔11之开口112的凸顶121、弹性侧壁122和底板123围闭形成。所述冰水容置腔12之底板123并通过所述传动杆14与所述升速齿轮箱13连接。当所述冰水容置腔12内介质物性状态发生变化时，所述冰水容置腔12的体积亦随之变化。更具体地，例如，当所述冰水容置腔12内的介质水变化为冰时，所述冰水容置腔12的体积变大，所述冰水容置腔12之底板123便朝向所述容置腔111之面向所述升速齿轮箱13的一侧运动；当所述冰水容置腔12内的介质冰变化为水时，所述冰水容置腔12的体积变小，所述冰水容置腔12之底板123在所述弹性元件16的作用下朝向所述容置腔111之开口112的一侧运动。

为了更直观的揭露本发明之技术方案，凸显本发明之有益效果，现结合具体的实施方式，对本发明水冰转换之发电装置的工作原理和工作方式进行阐述。在具体实施方式中，所述冰水转换之发电装置的各功能部件的具体结构、尺寸，以及位置设置等均为列举，不应视为对本发明之技术方案的限制。

请参阅图2，并结合参阅图1，图2所示为本发明水冰转换之发电装置的发电方法流程图。所述水冰转换之发电装置1的发电方法，包括：

执行步骤S1：冰转变为水，所述冰水容置腔12呈复位状态；

执行步骤S2：温度降低，水结成冰，所述冰水容置腔12之体积膨胀；

执行步骤S3：冰水容置腔12之底板123进一步向所述容置腔11之面向所述升速齿轮箱13的一侧运动，并将所述冰水容置腔12之位移通过所述传动杆14传递至所述升速齿轮箱13，进而带动所述升速齿轮箱13升速；

执行步骤S4：所述升速齿轮箱13升速后带动所述永磁直流发电机17运行；

执行步骤S5：所述永磁直流发电机17之直流电通过所述逆变器18转化为工频交流电，并通过所述工频交流输出装置19对外输电；

执行步骤S6：温度升高，冰转变为水，所述冰水容置腔12的体积变小，所述传动杆14与所述升速齿轮箱13分离，并通过所述弹性元件16将所述冰水容置腔12复位，以执行循环发电。

作为具体的实施方式，为了增加所述冰水容置腔12之吸热能力，加快冰水的物性状态转变，优选地，所述冰水容置腔12之凸顶121外凸于所述容置腔111之开口112，并呈褶皱状。更优选地，所述冰水容置腔12之凸顶121的外表面涂覆吸热层124。所述限位装置15为限位轴，穿设在所述容置腔111之底部，以避免所述冰水容置腔12在发生上下位移时产生水平偏移。所述弹性元件16为弹簧，套设在所述限位装置15之外侧。所述永磁直流发电机17无需另设励磁装置，使用方便。

作为本领域技术人员，容易理解地，为实现不同电量之需，可采用本发明水冰转换之发电装置1为单元结构，并联形成多机组供电系统。

明显地，本发明水冰转换之发电装置1通过设置用于容置水、冰，或者冰水混合物的冰水容置腔12，在不同温度下发生体积、位移变化，进而将机械能转换为电能，不仅结构简单、发电高效，而且可往复发电、零污染，符合国家推行的“低碳”政策。

综上所述，本发明水冰转换之发电装置通过设置用于容置水、冰，或者冰水混合物的冰水容置腔，在不同温度下发生体积、位移变化，进而将机械能转换为电能，不仅结构简单、发电高效，而且可往复发电、零污染，符合国家推行的“低碳”政策。

本领域技术人员均应了解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和变型。因而，如果任何修改或变型落入所附权利要求书及等同物的保护范围内时，认为本发明涵盖这些修改和变型。

Claims (9)

1.一种水冰转换之发电装置，其特征在于，所述水冰转换之发电装置包括：

外壳体，围闭形成具有开口的容置腔，并用于容置所述水冰转换之发电装置的各功能部件；

冰水容置腔，设置在所述外壳体之容置腔的开口处，并用于盛装水、冰，或冰水混合物；

升速齿轮箱，设置在所述外壳体之异于所述冰水容置腔的一侧；

传动杆，设置在所述冰水容置腔和所述升速齿轮箱之间，并用于将所述冰水容置腔之位移传递至所述升速齿轮箱；

限位装置，与所述传动杆间隔设置，并位于所述冰水容置腔与所述容置腔之间；

弹性元件，抵设在所述冰水容置腔与所述容置腔之间；

永磁直流发电机，与所述升速齿轮箱机械连接，并通过所述升速齿轮箱之运动带动所述永磁直流发电机运行；

逆变器，与所述永磁直流发电机电连接，并将所述永磁直流发电机之直流电转换成工频交流电，通过工频交流输出装置对外输电。

2.如权利要求1所述的水冰转换之发电装置，其特征在于，所述冰水容置腔由外凸于所述容置腔之开口的凸顶、弹性侧壁和底板围闭形成。

3.如权利要求2所述的水冰转换之发电装置，其特征在于，所述冰水容置腔之凸顶外凸于所述容置腔之开口，并呈褶皱状。

4.如权利要求2所述的水冰转换之发电装置，其特征在于，所述冰水容置腔之凸顶的外表面涂覆吸热层。

5.如权利要求1所述的水冰转换之发电装置，其特征在于，所述限位装置为限位轴，穿设在所述容置腔之底部。

6.如权利要求1所述的水冰转换之发电装置，其特征在于，所述弹性元件为弹簧，套设在所述限位装置之外侧。

7.如权利要求1所述的水冰转换之发电装置，其特征在于，所述永磁直流发电机无需另设励磁装置。

8.一种水冰转换之发电系统，其特征在于，所述水冰转换之发电系统以水冰转换之发电装置为单元结构，并联形成。

9.一种水冰转换之发电装置的发电方法，其特征在于，所述水冰转换之发电装置的发电方法，包括：

执行步骤S1：冰转变为水，所述冰水容置腔呈复位状态；

执行步骤S2：温度降低，水结成冰，所述冰水容置腔之体积膨胀；

执行步骤S3：冰水容置腔之底板进一步向所述容置腔之面向所述升速齿轮箱的一侧运动，并将所述冰水容置腔之位移通过所述传动杆传递至所述升速齿轮箱，进而带动所述升速齿轮箱升速；

执行步骤S4：所述升速齿轮箱升速后带动所述永磁直流发电机运行；

执行步骤S5：所述永磁直流发电机之直流电通过所述逆变器转化为工频交流电，并通过所述工频交流输出装置对外输电；

执行步骤S6：温度升高，冰转变为水，所述冰水容置腔的体积变小，所述传动杆与所述升速齿轮箱分离，并通过所述弹性元件将所述冰水容置腔复位，以执行循环发电。