CN106559011A - 一种利用空气、太阳能和水的温差发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及能源技术领域，具体涉及一种利用空气、太阳能和水的温差发电装置，包括发电机和驱动所述发电机运转的驱动装置，其特征在于，所述驱动装置包括流体交替供应装置、盛有第一流体工质的能量转换箱以及与所述能量转换箱相通的活塞，所述活塞的活塞杆与提速装置联接，所述提速装置与所述发电机联接；所述能量转换箱内设有传热管，所述传热管包括贯穿所述能量转换箱外壁的流体进入口和流体排出口，所述流体交替供应装置与所述流体进入口相通。本发明除了提供一种利用空气和水温差发电的新型发电装置外，还对现有太阳能热发电、冷热水温差发电装置进行技术上的重大创新，克服现有同类温差发电装置结构复杂、发电成本高、能量转换效率低的缺陷。

Description

一种利用空气、太阳能和水的温差发电装置

技术领域

本发明涉及能源技术领域，具体涉及一种温差发电装置。

背景技术

地球上的能源绝大部分来自于太阳，在能源日益紧缺的今天，新的可再生绿色洁净发电技术日益受到重视。火力发电既要燃烧燃料，又对大气造成污染，核发电又存在核幅射的危险。因此环保发电已成为一种新的发电趋势。

太阳能热发电，也叫聚焦型太阳能热发电，通过大量反射镜以聚焦的方式将太阳能直射光聚集起来，在集热器或蒸气发生器加热工质(水或熔盐或空气……)，产生高温高压的蒸气，蒸气驱动汽轮机旋转，带动发电机发电。从汽轮机排出的废汽进入冷凝器，待废汽冷却成液态后再用工质泵抽到蒸气发生器处将工质加热成高温高压的蒸气。

现有的海水温差发电技术根据所用工质及流程的不同，一般可分为开式循环、闭式循环和混合式循环，接近实用化的是闭式循环方式。

闭式循环系统采用一些低沸点的物质（如丙烷、异丁烷、氟利昂、氨等）作为工作流体，在闭合回路中反复进行蒸发、膨胀、冷凝。因为系统使用低沸点工作流体，蒸气的压力得到提高。系统工作时，温水泵把表层温海水抽上送往蒸发器，通过蒸发器内的盘管把一部分热量传递给低沸点的工作流体，例如氨水，氨水从温海水吸收足够的热量后，开始沸腾并变为氨气。氨气经过汽轮机的叶片通道，膨胀作功，推动汽轮机旋转。汽轮机排出的氨气进入冷凝器，被冷水泵抽上的深层冷海水冷却后重新变为液态氨，用氨泵把冷凝器中的液态氨重新压进蒸发器，以供循环使用。

在现有的太阳能热发电站和海水发电站发电系统里，存在着三大缺点：第一，发电系统设备冷凝器、汽轮机效率低，在所有循环系统都是将工质变为蒸气推动汽轮机转动，而汽轮机排出的依然是蒸气进入冷凝器，另外汽轮机在高温高压下运行，损失大量热能，热能转化为机械能效率低；第二，汽轮机在高温高压下运行，对制造设备的材质要求极高，造成制造成本高；第三，发电系统都需要工质泵，消耗了大量的电能，发电成本高。

现有的热电厂、钢铁厂等工厂常常产生多余的废热，而这些热能很少被利用起来，造成能源的浪费。

在地球上空气处处存在，空气本身具有能量，在太阳难以照到的地方(如冰川、海底、森林)，水的温度较低，与附近的空气有一定温度差。这样空气与水就存在一定的温差能，人类就可以充分利用这种温差能，变为可为人类服务的电能。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，第一，针对现在能源紧张的局面，提供一种利用空气和冷水温差发电的发电装置；第二，针对现有太阳能热发电装置结构复杂、发电成本高、能量转换效率低等技术上的缺陷，提供一种利用太阳能和冷水温差发电的发电装置；第三，针对现有冷热水温差发电装置结构复杂、发电成本高、能量转换效率低等技术上的缺陷，提供一种利用热水和冷水温差发电的发电装置。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是： 一种利用空气、太阳能和水的温差发电装置，包括发电机和驱动所述发电机运转的驱动装置，所述驱动装置包括流体交替供应装置、盛有第一流体工质的能量转换箱以及与所述能量转换箱相通的活塞，所述活塞的活塞杆与所述发电机联接；所述能量转换箱内设有传热管，所述传热管包括贯穿所述能量转换箱外壁的流体进入口和流体排出口，所述流体交替供应装置与所述流体进入口联接。

优选地，所述驱动装置还包括提速装置，所述提速装置包括提速齿轮组和传动轮，所述传动轮安装在所述提速齿轮组的输入端上，所述传动轮的联接点与所述活塞杆联接，所述提速齿轮组的输出端与所述发电机联接。

优选地，所述驱动装置还包括启停保护装置，所述启停保护装置包括设置于所述发电机与所述提速齿轮组的输出端之间的第一离合装置以及带动所述发电机起动的电动机，设置于所述发电机与第一离合装置之间的惯性轮，设置于所述电动机与发电机之间的第二离合装置。

优选地，所述传热管内装有第二流体工质。

优选地，所述能量转换箱外壁上设有第一流体工质注入口、第一流体工质排出口。

优选地，所述能量转换箱外壁上设有第一联接管，所述第一联接管与活塞之间设有伸缩隔套装置和第二联接管，所述活塞的高度高于所述能量转换箱。

优选地，所述能量转换箱设有能量转换箱排气口，所述能量转换箱排气口与抽气体装置的气阀进气口联接，所述抽气体装置包括真空泵(62)和气阀，所述真空泵进气口与所述气阀排气口联接。

优选地，还包括排水装置，所述排水装置一端与所述能量转换箱的流体排出口联接，另一端设有排水阀，通气管及溢流管。

优选地，所述能量转换箱与两个或两个以上活塞相通，所述能量转换箱与活塞用开关联接，所述活塞的活塞杆都与所述提速装置联接，所述提速装置都与发电机联接。

优选地，当本发明应用在利用空气和冷水温差发电时，所述流体交替供应装置包括压风机、储气罐、冷水泵以及控制所述压风机和冷水泵交替向所述流体进入口供应空气和冷水的冷热流体换向阀或者冷流体阀和热流体阀。

优选地，当本发明应用在利用空气和冷水温差发电时，所述流体交替供应装置亦包括热水泵、空气能热水装置、恒温水箱、冷水泵以及控制所述热水泵、空气能热水装置、恒温水箱和冷水泵交替向所述流体进入口供应冷热水的冷热流体换向阀或者冷流体阀和热流体阀。

优选地，当本发明应用在利用太阳能和冷水温差发电时，所述流体交替供应装置包括热水泵、太阳能热水装置、恒温水箱、冷水泵以及控制所述热水泵、太阳能热水装置、恒温水箱和冷水泵交替向所述流体进入口供应冷热水的冷热流体换向阀或者冷流体阀和热流体阀。

优选地，当本发明应用在利用冷热水温差发电时，所述流体交替供应装置包括冷水泵、热水泵以及控制所述冷水泵和热水泵交替向所述流体进入口供应冷热水的冷热流体换向阀或者冷流体阀和热流体阀。

本发明的有益效果在于，本发明除了提供了一种利用空气和水温差发电的装置外，还对太阳能热发电、冷热水温差发电进行技术上的重大创新，克服现有同类温差发电装置结构复杂、发电成本高、能量转换效率低的缺陷。这种温差发电装置既可节约燃料，又不似火力发电、核发电那样污染环境。该温差发电装置结构简单，与现有技术相比，本发明提供的发电装置无需流体工质泵、蒸发器、冷凝器、汽轮机，具有发电成本低、能量转化效率高的特点。本发眀应用极为广泛，对有空气和水存在温差的地方、有太阳照射的地方、有冷热水共存的地方都适用。

附图说明：

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的基本原理结构示意图(1)；

图2是本发明的基本原理结构示意图(2)；

图3是冷热流体在能量转换箱交换能量推动活塞杆运动基本结构示意图(第一流体工质下层为水银，上层为低沸点物质)；

图4是传热管内装有第二流体工质的能量转换箱的主视图；

图5是传热管内装有第二流体工质的能量转换箱的左视图；

图6是活塞的结构示意图；

图7是伸缩隔套的结构示意图；

图8是伸缩隔套保护装置的结构示意图；

图9是冷热流体在传热管内装有第二流体工质的能量转换箱交换能量推动活塞运动的结构示意图（包括流体交替供应装置、伸缩隔套装置、抽气体装置）；

图10是启停保护装置的结构示意图；

图11是本发明实施例1的原理的结构示意图(含多种优选)；

图12是冷热流体供给方式1的结构示意图；

图13是冷热流体供给方式2的结构示意图；

图14是冷热流体供给方式3的结构示意图；

图15是冷热流体供给方式4的结构示意图；

图16是冷热流体供给方式5的结构示意图；

图17是冷热流体供给方式6的结构示意图；

图18是冷热流体供给方式7的结构示意图；

图19是传热管内没装有第二流体工质的能量转换箱的主视图；

图20是传热管内没装有第二流体工质的能量转换箱的俯视图；

图21是图19中C-C线结构示意图；

图22是第一流体进入箱和第一流体排出箱(通用)结构示意图；

图23是排水装置的结构示意图；

图24是冷热流体在传热管内没装有第二流体工质的能量转换箱交换能量推动活塞杆运动的结构示意图（包括流体交替供应装置、伸缩隔套装置、抽气体装置、排水装置）；

图25是本发明实施例2及实施例3的原理结构示意图(含多种优选)；

图26是实施例3的能量转换箱的主视图；

图27是实施例3的能量转换箱的俯视图；

图28是图26中D-D线结构示意图；

图29是实施例3的流体分箱的结构示意图；

图30是本发明实施例4的基本原理的结构示意图；

图31是实施例4的能量转换箱的剖视图；

图32是本发明实施例5的基本原理的结构示意图。

图中1、流体交替供应装置，2、能量转换箱，3、活塞，4、提速装置，5、发电机，6、抽气体装置，7、启停保护装置，8、第二联接管，9、伸缩隔套装置，10、排水装置，101、冷热流体换向阀，102、冷流体阀，103、热流体阀，104、风机，105、压风机，106、储气罐，107、冷水泵，108、热水泵，109、太阳能热水装置，110、恒温水箱，111、空气能热水装置，201、第一流体工质排出口，202、箱体，203、传热管，204、能量转换箱排气口，205、第一流体工质注入口，206、第一联接管，207、上盖，208、流体进入口，209、流体排出口，210第一流体进入箱，211、流体进入管，212、第一流体排出箱，213、流体排出管，214、流体分箱，215、第二流体进入箱，216、第二流体排出箱，217、挡板，218、第二流体工质排出口，219、第二流体工质排出阀，220、排空管，221、第二水银，222、水， 223、排气阀， 225、第三流体排出箱，226、第三流体进入箱，227、冷流体进入管，228、热流体进入管，229、冷流体排出管，230、热流体排出管，231、第一水银，232、低沸点物质，233、稳固板，31、活塞机座，32、活塞杆，33、开关，301、第一活塞，302、第二活塞，303、第一开关，304、第二开关，41、提速齿轮组，42、传动轮，401、第一提速装置，402、第二提速装置，501、第一发电机，502、第二发电机，61、气阀，62、真空泵，71、第一离合装置，72、惯性轮，73、第二离合装置，74、电动机，731、齿轮，732、皮带轮，733、轴承，734、皮带，735、手柄，736、花键轴，901、伸缩隔套，902、伸缩隔套保护装置，9021、透气孔，1001、第一排水管，1002、排水阀，1003、第二排水管，1004、通气管，1005、溢流管。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1、2所示，本发明基本原理：冷热流体（当本发明利用空气和水的温差发电时冷流体为冷水、热流体为空气或吸收了空气能的水，当本发明利用阳光和水的温差发电时冷流体为冷水、热流体为吸收了太阳能的水，当本发明利用冷热水的温差发电时冷流体为冷水，热流体为热水）通过流体交替供应装置1交替进入盛有第一流体工质的并与活塞3相通的能量转换箱2，通过传热管203与能量转换箱2內装的第一流体工质进行能量交换，使第一流体工质循环热胀冷缩，推动活塞3的活塞杆32不断循环往返运动，把冷热流体的温差能转化为机械能；活塞杆32不断循环往返运动推动发电机5旋转发电，将机械能转化为电能，从而实现把冷热流体的温差能转变为电能。

如图1、2所示，本发明一种利用空气、太阳能和水的温差发电装置，包括发电机5以及驱动所述发电机5运转的驱动装置，所述驱动装置包括流体交替供应装置1、盛有第一流体工质的能量转换箱2以及与所述能量转换箱2相通的活塞3，所述驱动装置还包括提速装置4，所述活塞3的活塞杆32与所述提速装置4联接，所述提速装置4与所述发电机5联接，所述能量转换箱2内设有传热管203，所述传热管203包括管贯穿所述能量转换箱2外壁的流体进入口208和流体排出口209，所述冷热流体换向阀101与所述流体进入口208联接。本发明配置提速装置4目的有两点：第一，令冷热流体交替进入能量转换箱2的频率与发电机频率匹配；第二，降低发电机5起动转矩，保护温差发电装置整套设备。所述的第一流体工质可选择一些低沸点的物质（如甲烷、异丁烷、氟利昂、氨等），亦可选择膨胀系数大，导热性能高的物质，其可以为单一的流体如水、水银、润滑油等，也可为两种或多种流体的混合物，如下层为水银上层为低沸点的物质，还可选择是一种气体或多种混合气体。

如图3所示，所有实施例中所述能量转换箱2內的第一流体工质选择下层为第一水银231上层为低沸点的物质232（如甲烷、异丁烷、氟利昂、氨等）来描述，下层选择第一水银231上层选择低沸点的物质232，目的利用第一水银231导热性能高比热容值小的特点，当第一水银231吸收能量时温度快速上升从而将能量快速传递给上层低沸点的物质232，令低佛点的物质温度快速上升继而沸腾产生蒸气，蒸气膨胀，能量转换箱2内压力增大，推动活塞杆32向外运动；当第一水银231释放能量时温度快速下降从而快速与上层低沸点的物质232交换能量，令低佛点的物质232温度快速下降，能量转换箱2內温度快速下降，蒸气快速凝结，能量转换箱2内压力减少，活塞杆32向內运动。冷热流体从A往B方向流动，所述的第一流体工质在ab 方向循环往返运动。

在所有实施例中所述传热管203横截面形状可以用方形(正方形或长方形)，亦可以是圆形或橢圆形，或其它形状；材料一般选用导热性能好又不与第二水银发生汞齐现象的金属管或石墨烯管或其它材质的管；形状布局可以U型、直线、盘管或其它形状。此外，所述能量转换箱2的形状可为方形，亦可以是圆柱形、橢圆形或者其它形状，材料一般优选外层金属內衬高密度保温材料（如聚氨酯、PP……），外层选用金属确保传热管203与能量转换箱2箱壁的工艺上的联接，同时加强能量转换箱2的稳定性，内衬高密度保温材料目的防止热量散失，提高能量转换效率。

以上为图文共同陈述一种利用空气、太阳能和水的温差发电装置的基本原理，下面具体陈述每一个实施例。

图4、5所示，所述能量转换箱2包括上盖207、箱体202，所述上盖207上设有第一流体工质注入口205、能量转换箱排气口204和第一联接管206，所述箱体202侧壁上设有第一流体工质排出口201、第二流体进入箱215和与之联接通的流体进入管211、第二流体排出箱216和与之联接通的流体排出管213，所述第二流体进入箱216与所述流体进入口208相通，所述第二流体排出箱216与所述流体排出口209相通。所述上盖207与箱体202之间采用螺栓联接，所述第二流体进入箱215、第二流体排出箱216与所述箱体202之间均用螺栓联接，进一步地所述第二流体进入箱215外壁设有第二流体工质排出口218及第二流体工质排出阀219，内部设有挡板217。所述传热管203內充满第二流体工质第二水银221（一般采用导热系数高比热容值低的流体例如水银作为第二流体工质），目的利用第二水银221导热系数高比热容值低的特点，冷热流体大部分能量先与第二水银221交换热量再通过第二水银221和传热管203与能量转换箱2体內第一流体工质进行交换热量。在传热管203內加入第二流体工质第二水银221最终目的加快冷热流体和第一流体工质之间能量交换速度，提高能量转换效率，同时可以减少能量交换箱2的体积。因为连通，所述第二流体进入箱215和第二流体排出箱216亦装有第二水银221，第二水银221水平面与所述流体排出口209标高一致，所述第二流体进入箱215和第二流体排出箱216的第二水银221顶部装有水，标高与流体排出管213管口底部一致，第二水银221顶部装水目的防止第二水银221在空气中挥发。第二流体进入箱215内部设有挡板217，目的使冷热流体在所述第二流体进入箱215处顺利进入所述传热管203，而不流向所述第二流体进入箱215顶部。能量交换箱2装有稳固板233，目的加强传热管203的稳定性。所述能量转换箱2内密布着传热管203，目的是为了增大能量交换面积, 提高热量传递效率。

如图6-9所示，进一步地，所述活塞3与所述能量转换箱2可直接相通，也可通过第二联接管8相通。本实施例的活塞3通过第二联接管8和伸缩隔套装置9与能量转换箱2相通，且所述能量转换箱2与所述第二联接管8、所述第二联接管8与伸缩隔套装置9和所述活塞3之间均密封联接，并通过螺栓锁紧。所述的活塞3包括活塞机座31和活塞杆32，所述的活塞3优选安装在高于所述能量转换箱2的地方，为了让能量转换箱2上层蒸气顺利推动活塞杆32运动，同时防止所述能量转换箱2底层的第一流体工质流到活塞3。所述伸缩隔套装置9包括伸缩隔套901和伸缩隔套保护装置902，所述伸缩隔套保护装置902密布透气孔9021，设置伸缩隔套装置9目的防止第一流体工质与活塞3直接接触，腐蚀活塞3。所述伸缩隔套901一般选用伸缩性极好的橡胶制作，亦可以选用伸缩性极好的其它材料制作。设置伸缩隔套保护装置902目的防止伸缩隔套901在能量转换箱2处于真空状态时伸展太长造成损坏。本实施例，冷热流体交替通过所述第二流体进入箱215流经密布的所述传热管203再流到第二流体排出箱216处排走，冷热水按图中标示的H→I方向流动, 空气按图中标示的H→J及H→I方向流动,所述能量转换箱2内的第一流体工质如图9所示的a至b方向做往返运动。

如图9所示，本实施例的一种利用空气、太阳能和水的温差发电装置还包括抽气体装置6，所述抽气体装置6包括气阀61和真空泵62，所述真空泵62进气口与所述气阀61排气口联接，所述气阀61进气口与所述能量转换箱排气口204联接，所述真空泵排气口与大气相通。设置抽气体装置6目的利用负压调节能量转换箱2箱体內第一流体工质的沸点，令低沸点第一流体工质在不同温度热流体加热状态下都能快速沸腾产生蒸气从而产生强大气压推动活塞3的活塞杆32向前运动。

如图10、11所示，本实施例的一种利用空气、太阳能和水的温差发电装置还包括启停保护装置7，所述启停保护装置7包括第一离合装置71、惯性轮72、第二离合装置73和电动机74，第一离合装置71设置于所述发电机5与所述提速齿轮组41的输出轴之间，惯性轮72设置于所述发电机5与第一离合装置71之间，第二离合装置设置于所述发电机5与电动机74之间。设置所述启停保护装置7目的防止因发电机5起动转矩大造成提速齿轮组41及能量转换箱2受力过大而影响设备的正常运行，安装惯性轮目的稳定发电机5的转速。进一步地所述的第二离合装置包括套接在所述发电机5的输入端和花键轴736上的一对齿轮731、设置在所述花键轴736两端的轴承733、与所述轴承733的内侧设置的手柄735和套接的皮带轮732、以及与所述皮带轮732和所述电动机74联接的皮带734。

如图11所示，所述提速装置4包括提速齿轮组41和传动轮42，所述传动轮42安装在所述提速齿轮组41的输入端上，所述传动轮42的联接点与所述活塞杆32联接，所述提速齿轮组41的输出端与所述发电机5联接。进一步地，所述传动轮42的联接点位置可调，以保证冷热流体在不同温度差时均能使系统正常运行。

如图11所示，是本发明实施例1含多种优选的原理的结构示意图，所述一种利用空气、太阳能和水的温差发电装置优选包括传热管内装有第二流体工质水银221、第二联接管8、伸缩隔套装置9、抽气体装置6、启停保护装置7、提速装置4。采用多种优选配置到本发明实施例中能令设备运转平稳正常，令温差发电装置效率大大提高。

如图12所示，所述一种利用空气、太阳能和水的温差发电装置用于冷热水发电时，所述流体交替供应装置1包括冷水泵107、热水泵108以及控制所述冷水泵107和热水泵108交替向所述流体进入口208供水的冷热流体换向阀101。当本发明的一种利用空气、太阳能和水的温差发电装置采用海水来进行发电时，该一种利用空气、太阳能和水的温差发电装置设置于海面或海岸边，此时所述冷水泵107用于抽取深层海水，所述热水泵108用于抽取表层海水。当冷热流体有足够水压，无须冷热水泵。

如图13-14所示，所述一种利用空气、太阳能和水的温差发电装置用于空气和冷水发电时(冷流体为冷水、热流体为空气)，所述流体交替供应装置1包括冷水泵107、压风机105、储气罐106以及控制所述冷水泵107和压风机105、储气罐106交替向所述流体进入口208供应空气和冷水的冷热流体换向阀101。设置压风机105压缩空气目的一为了升高热流体温度，扩大冷热流体温度差，二为了让空气有一定气压在通过能量转换箱2时克服第二流体工质第二水银221的压强，设置储气罐106让空气的气压、风量、温度更加稳定，从而确保温差发电装置运行的稳定性和连续性。其中图13是指冷流体有足够水压，无须冷水泵。

如图15-16所示，所述一种利用空气、太阳能和水的温差发电装置用于空气和冷水发电时(冷流体为冷水、热流体为吸收了空气能变热了的水)，所述流体交替供应装置1亦可以包括热水泵108、空气能热水装置111、恒温水箱110、冷水泵107以及控制所述空气能热水装置111、恒温水箱110和冷水泵107交替向所述流体进入口208供应冷热流体的冷热流体换向阀101。空气通过空气能热水装置109将空气能转变为水的热能，当水温达到某一数值，空气能热水装置109的热水通过控制阀门自动排放到恒温水箱110存放，热水排放完毕新的冷水注入空气能热水装置111，让空气继续对空气能热水装置111的水加热。设置恒温水箱110目的有两点：第一利用恒温水箱110的热水作为热流体使冷热流体保持额定温差值，确保温差发电装置运行的稳定性，第二确保温差发电装置运行的连续性，在晩上及深夜时都可以发电。其中图15是指冷热流体有足够水压，无须冷热水泵。

如图17-18所示，所述一种利用空气、太阳能和水的温差发电装置用于太阳能和冷水发电时(冷流体为冷水、热流体为吸收了太阳能变热了的水)，所述流体交替供应装置1包括热水泵108、太阳能热水装置109、恒温水箱110、冷水泵107以及控制所述太阳能热水装置109、恒温水箱110和冷水泵107交替向所述流体进入口208供应冷热流体的冷热流体换向阀101。太阳通过太阳能热水装置109将太阳能转变为水的热能，当水温达到某一数值，太阳能热水装置109的热水通过控制阀门自动排放到恒温水箱110存放，热水排放完毕后向太阳能热水装置109注入新水继续加热。设置恒温水箱110目的有两点：第一利用恒温水箱110的热水作为热流体使冷热流体保持额定温差值，确保温差发电装置运行的稳定性，第二确保温差发电装置运行的连续性，在晩上及深夜时都可以发电。其中图17是指冷热流体有足够水压，无须冷热水泵。

在所有实施例中所述流体交替供应装置1包括冷水池、热水池以及冷热流体换向阀101，亦包括高位冷水、高位热水以及冷热流体换向阀101；当冷水高位处可不用冷水泵107，当热水在高位处可不用热水泵108。

如图4-18所示，本发明在具体使用时，先将冷热流体换向阀101切换到冷流体方向，让冷流体通过能量转换箱2，冷流体经过传热管203时通过第二水银及管壁与能量转换箱2内的第一流体工质进行能量交换，令能量转换箱2内的第一流体工质变冷，启动真空泵62，抽取能量转换箱2内部分空气，关闭真空泵62和气阀61，关闭冷热流体换向阀101。启动第一离合装置71令提速齿轮组41和发电机5处于分离状态，再启动电动机74通过皮带轮732及齿轮731，带动发电机5启动，待发电机5正常起动后用手柄735打开第二离合装置73，关闭电动机74。再启动流体交替供应装置1的冷热流体供应设备(当冷热流体为冷热水时启动冷水泵107、热水泵108；当冷热流体为冷水和热空气时启动冷水泵107、压风机105、储气罐106)， 冷热流体换向阀101切换到热流体方向，令能量转换箱2及提速齿轮组41工作，合上第一离合装置71，系统进入正常运行状态。系统启动后，热流体通过冷热流体换向阀101进入能量转换箱2的传热管203后流经第二流体排出箱216处排走，热流体在能量转换箱2内的传热管203中流动与第二水银221进行大部分能量交换，然后第二水银221通过传热管203管壁与能量转换箱2内第一流体工质进行能量交换，亦有一部分热流体直接通过传热管203管壁与能量转换箱2内第一流体工质进行能量交换，能量转换箱2箱体内第一流体工质受热沸腾产生蒸气，气压增大，蒸气通过第二联接管8和伸缩隔套装置9进入到活塞3，蒸气由a往b方向运动，推动活塞杆32向外运动做功，活塞杆32通过联接杆带动提速齿轮组41旋转，提速齿轮组41通过第一离合装置71带动发电机5旋转, 发电机5转动发电；当活塞杆32向外运动达到一定距离时（所述一定距离是指活塞杆32和传动轮42的联接点由距离活塞3最近点行至最远点的长度），关闭冷热流体换向阀101 ，待传热管203中的热流体全部流走后冷热流体换向阀101切换到冷流体方向，冷流体通过冷热流体换向阀101进入能量转换箱2的传热管203后流经第二流体排出箱216处排走，冷流体重复热流体的能量交换步骤，能量转换箱2箱体内第一流体工质受冷温度下降，蒸气凝结，气压变小，活塞3內的蒸气通过第二联接管8和伸缩隔套装置9流入能量转换箱2并凝结成液体，蒸气由b往a方向运动。在惯性轮72通过提速齿轮组41并在外界大气压作用下，推动活塞杆32向內运动，并继续带动发电机5转动发电；待活塞杆32向內运动缩至最短距离时关闭冷热流体换向阀101 ，待传热管203中的冷流体全部流走后冷热流体换向阀101切换到热流体方向，冷热流体重复以上运动源源不绝地向发电机5输送能量, 令发电机5连续发电。关闭系统时，为了防止发电机5出现急停，先打开第一离合装置71令提速齿轮组41和发电机5处于分离状态，再关闭冷热流体换向阀101，关闭提供冷热流体的设备，系统停止运转。

实施例2

如图12、15-25所示，进入能量转换箱2的冷热流体为冷热水时可以在本实施例中进行能量交换实现。所述能量转换箱2外壁上设有第一流体进入箱210和与之联接通的流体进入管211、第一流体排出箱212和与之联接通的流体排出管213，所述第一流体进入箱210与所述流体进入口208相通，所述第一流体排出箱212与所述流体排出口209相通，所述流体进入管211前还设有排空管220。所述第一流体进入箱210、第一流体排出箱212与所述箱体202之间，所述流体进入管211与排空管220之间均用螺栓联接。本实施例还包括排水装置10，所述排水装置10设有排水阀1002，通气管1004及溢流管1005，溢流管1005管口与所述能量转换箱2的流体进入口208标高相同。具体的，所述的排水装置10由第一排水管1001、排水阀1002、第二排水管1003、通气管1004、溢流管1005组成，所述排水装置10一端与所述能量转换箱2的流体排出管213联接，另一端通向尾水排放处。设置所述的溢流管1005的管口与所述的能量转换箱2的流体进入口208标高一致，目的防止能量转换箱2的传热管203管内低部位的水因为水位高差比顶部流速快，造成的传热管203管内低部位的水不满管热交换面积减少而影响能量交换速度及效率，所述通气管1004设置于所述的第一排水管1001的前端上方，目的与第一流体进入箱210的排空管220作用一样，都是为了利用外界大气压使流体排放流畅。本实施例中，冷热流体流经能量转换箱2时，直接通过传热管203管壁与能量转换箱2体內第一流体工质进行能量交换，冷热流体由E往F方向流动，第一流体工质ab方向往返运动。当冷热流体换向阀101刚开启时，排水阀1002处在关闭状态，冷热流体流至排水装置10时先经通气管1004再流经溢流管1005再往F方向排走，待冷热流体换向阀101关闭后排水阀1002再开启，目的同样令传热管203低部位的水满管，加快冷热流体与第一流体工质的能量交换速度从而提高效率。

如图25所示，是本发明实施例2含多种优选的原理的结构示意图，所述一种利用空气、太阳能和水的温差发电装置优选含有第二联接管8、伸缩隔套装置9、抽气体装置6、启停保护装置7、提速装置4、排水装置10。采用多种优选配置到本发明实施例中能令设备运转平稳正常，令温差发电装置效率大大提高。本实施例与实施例1除了在冷热流体与第一流体工质的能量交换形式有所不同(本实施例冷热流体直接通过传热管203管壁与能量转换箱2体內第一流体工质进行能量交换，而实施例1流体通过传热管203管壁和第二水银221与能量转换箱2体內第一流体工质进行能量交换)，其它（如操作步骤、第一流体工质的运动方向等）基本相同，这里不再陈述。

如图13、14、19-25所示，当流经能量转换箱2热流体是空气、冷流体是冷水时，本实施例所述排空管220外接排气阀223，空气流经能量转换箱2时所述排气阀223处于关闭状态，当进入能量转换箱2的流体切换为冷水时所述排气阀223处于开启状态，空气从通气管1004上方排走，其它与本实施例用于冷热水的温差发电时相同，这里不再陈述。

实施例3

如图26-29，本实施例中，所述每条传热管203都贯穿能量转换箱2外壁，所述能量转换箱2外壁设有多个流体分箱214，所述流体分箱214和所述能量转换箱2采用螺栓联接，系统操作和运行方式与实施例2相同(这里不再陈述)，不同的是水流的线路。冷热流体经冷热流体换向阀101和流体进入管211后经传热管203流入到图28所示能量转换箱2右侧顶部分水箱214，然后又分流进入传热管203再合流到图28所示能量转换箱2左侧顶部一个分水箱214，如此循环往返，最后合流到图28所示能量转换箱2左侧底部一个分水箱214，经流体排出管213再流经所述排水装置10排走。冷热流体如图中K→L方向流动。

实施例4

如图30、31所示，本实施例的一种利用空气、太阳能和水的温差发电装置包括第三流体进入箱225、第三流体排出箱226，冷流体阀102、热流体阀103。所述第三流体进入箱225、第三流体排出箱226与能量转换箱2的侧壁采用螺栓联接，所述第三流体进入箱225外连冷流体进入管227和热流体进入管228，所述第三流体排出箱225外连冷流体排出管229和热流体排出管230，所述冷流体阀102与冷流体进入管227联接，所述热流体阀102与热流体进入管228联接，所述能量转换箱2内的冷热流体传热管独立分开，工作时冷热流体交替进入能量转换箱2。冷热体由M往N方向运动，冷热体由O径P方向运动。系统操作和运行方式与实施例2相同，只是冷热流体与第一流体工质能量交换方式不同，这里不再重复叙述。

实施例5

如图32所示，本实施例的所述能量转换箱2通过开关33与活塞3相通，所述活塞3包括第一活塞301、第二活塞302或更多，所述开关33包括第一开关303、第二开关304或更多。所述第一活塞301与第一提速装置401联接，所述第一提速装置401与第一发电机501联接；所述第二活塞301与第二提速装置402联接，所述第二提速装置402与第二发电机502联接，依此类推 。热流体空气和冷流体冷水或热流体热水和冷流体冷水的温差会随季节变化而变化，热流体和冷流体之间的温差能亦随之变化，为了提高温差发电装置的效率和保护设备，活塞及后置的发电装置采用本实施例方案，用以调节发电设备功率。

本发明说明书、权利要求书和附图中出现的术语 “第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同的对象，而并非用于描述特定的顺序。

以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体实施方式对本发明进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及设备；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，不论在其方法及设备上作任何变化或改进，凡是具有与本发明申请相同或相近似的技术方案，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种利用空气、太阳能和水的温差发电装置，包括发电机（5）和驱动所述发电机（5）运转的驱动装置，其特征在于，所述驱动装置包括流体交替供应装置（1）、盛有第一流体工质的能量转换箱（2）以及与所述能量转换箱（2）相通的活塞（3），所述活塞（3）的活塞杆（32）与所述发电机（5）联接；所述能量转换箱（2）内设有传热管（203），所述传热管（203）包括贯穿所述能量转换箱（2）外壁的流体进入口（208）和流体排出口（209），所述流体交替供应装置（1）与所述流体进入口（208）相通。

2.根据权利要求1所述的一种利用空气、太阳能和水的温差发电装置，其特征在于，所述驱动装置还包括提速装置(4)，所述提速装置(4)包括提速齿轮组(41) 和传动轮(42)，所述传动轮(42) 安装在所述提速齿轮组(41)的输入端上，所述传动轮(42)的联接点与所述活塞杆（32）联接，所述提速齿轮组(41)的输出端与所述发电机（5）联接。

3.根据权利要求2所述的一种利用空气、太阳能和水的温差发电装置，其特征在于，所述驱动装置还包括启停保护装置(7)，所述启停保护装置(7)包括设置于所述发电机（5）与所述提速齿轮组(41)的输出端之间的第一离合装置(71)以及带动所述发电机（5）起动的电动机(74)，设置于所述发电机（5）与第一离合装置(71)之间的惯性轮(72)，设置于所述电动机(74)与发电机（5）之间的第二离合装置(73)。

4.根据权利要求1所述的一种利用空气、太阳能和水的温差发电装置，其特征在于，所述传热管（203）内装有第二流体工质。

5.根据权利要求1所述的一种利用空气、太阳能和水的温差发电装置，其特征在于，所述能量转换箱（2）外壁上设有第一流体工质注入口（205）、第一流体工质排出口(201)。

6.根据权利要求5所述的一种利用空气、太阳能和水的温差发电装置，其特征在于，所述能量转换箱（2）外壁上设有第一联接管(206)，所述第一联接管(206)与活塞（3）之间设有伸缩隔套装置(9)和第二联接管(8)，所述活塞（3）的高度高于所述能量转换箱（2）。

7.根据权利要求6所述的一种利用空气、太阳能和水的温差发电装置，其特征在于，所述能量转换箱（2）设有能量转换箱排气口（204），所述能量转换箱排气口（204）与抽气体装置(6)的气阀(61)进气口联接，所述抽气体装置(6)包括真空泵(62)和气阀(61)，所述真空泵(62)进气口与所述气阀(61)排气口联接。

8.根据权利要求1所述的一种利用空气、太阳能和水的温差发电装置，其特征在于，还包括排水装置（10），所述排水装置（10）一端与所述能量转换箱（2）的流体排出口（209）联接，另一端设有排水阀（1002），通气管（1004）及溢流管（1005）。

9.根据权利要求2所述的一种利用空气、太阳能和水的温差发电装置，其特征在于，所述能量转换箱（2）与两个或两个以上活塞（3）相通，所述能量转换箱（2）与活塞（3）用开关(33)联接，所述活塞（3）的活塞杆（32）都与所述提速装置(4)联接，所述提速装置(4)都与发电机（5）联接。

10.根据权利要求1至9任一项所述的一种利用空气、太阳能和水的温差发电装置，其特征在于，所述流体交替供应装置（1）包括压风机（105）、储气罐（106）、冷水泵（107）以及控制所述压风机（105）、储气罐（106）、和冷水泵（107）交替向所述流体进入口（208）供应空气和冷水的冷热流体换向阀（101）或者冷流体阀（102）和热流体阀（103）。

11.根据权利要求1至9任一项所述的一种利用空气、太阳能和水的温差发电装置，其特征在于，所述流体交替供应装置（1）包括热水泵（108）、空气能热水装置（111）、恒温水箱（110）、冷水泵（107）以及控制所述热水泵（108）、空气能热水装置（111）、恒温水箱（110）和冷水泵（107）交替向所述流体进入口（208）供应冷热水的冷热流体换向阀（101）或者冷流体阀（102）和热流体阀（103）。

12.根据权利要求1-9任一项所述的一种利用空气、太阳能和水的温差发电装置，其特征在于，所述流体交替供应装置（1）包括热水泵（108）、太阳能热水装置（109）、恒温水箱（110）、冷水泵（107）以及控制所述热水泵（108）、太阳能热水装置（109）、恒温水箱（110）和冷水泵（107）交替向所述流体进入口（208）供应冷热水的冷热流体换向阀（101）或者冷流体阀（102）和热流体阀（103）。

13.根据权利要求1-9任一项所述的一种利用空气、太阳能和水的温差发电装置，其特征在于，所述流体交替供应装置（1）包括冷水泵（107）、热水泵（108）以及控制所述冷水泵（107）和热水泵（108）交替向所述流体进入口（208）供应冷热水的冷热流体换向阀（101）或者冷流体阀（102）和热流体阀（103）。