CN107124121A - 一种利用冷热水的温差发电的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发电技术领域，具体涉及一种温差发电装置，包括发电机以及驱动所述发电机运转的驱动装置，所述驱动装置包括冷热水供应装置、热腔、冷腔、回热器、液压装置、双作用液压缸、曲轴；本发明现有斯特林发电机相比，能量转换直接在热腔和冷腔内进行，大大提高能量转化率，克服了现有斯特林发电机在热腔外对工质进行加热浪费能源的缺点，同时亦解决了工质容易外泄的问题。另外还对太阳能热发电、海水温差发电进行技术上的重大创新，具有发电成本低、能量转化效率高的特点。本发明应用极为广泛，对能够提供冷热水共存的地方都适用，例如海水、太阳能热水、地热能、工矿企业的废热。

Description

一种利用冷热水的温差发电的装置

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。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，膨胀做功，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。

斯特林发电机是通过气缸内工作介质（氢气或氦气、氮气、空气）经过冷却、压缩、吸热、膨胀为一个周期的循环来输出动力，这是一种外燃发动机，使燃料连续地燃烧，在热腔内膨胀氢气（或氦气、氮气、空气）作为动力气体使活塞运动，膨胀气体在冷腔冷却，反复地进行这样的循环过程。外燃机可以燃烧各种可燃气体，如：天然气、沼气、石油气、氢气、煤气等，也可燃烧柴油、液化石油气等液体燃料，还可以燃烧木材，以及利用太阳能等。只有热腔达到700℃，设备才可做功运行，环境温度越低，发电效率越高。

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。

普通斯特林发电机存在几个缺点：第一，斯特林发电机属外燃机，燃料需在外部燃烧，热量损失是内燃机2-3倍，致使总效率偏低，这是造成不能工业化生产的主要原因；第二，采用氢气或氦气、氮气、空气等气体作为工质，热腔内温度需达700度时设备才做功，设备在高温高压下运行，损失大量热能，热能转化为机械能效率低；第三，由于采用氢气或氦气、氮气、空气等气体作为工质，工质推动活塞运动时要求活塞杆与活塞缸之间密封非常好，否则工质容易外泄，这种情况下，工质密封技术较难，密封件的可靠性和寿命存在问题。

现有的热电厂、钢铁厂等工厂常常产生多余的废热，很多地方存在不少地热能，很多家庭的太阳能热水器的热水过剩，而这些热能很少被利用起来，造成能源的浪费。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，第一，针对现有太阳能热发电装置及海水温差发电装置发电成本高、能量转换效率低等技术上的缺陷，提供一种利用冷热水的温差发电的装置。第二，针对现有斯特林发电机燃料需在外部燃烧，热量损失严重，不能在工业化中普及使用的情况下，提供一种利用冷热水的温差发电的装置，并在工业上普及使用。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是： 一种利用冷热水的温差发电的装置，包括发电机和驱动所述发电机运转的驱动装置，所述驱动装置包括第一冷热水供应装置11、盛有第一流体工质的第一热腔21和第一冷腔31、连通所述第一热腔21和第一冷腔31的第一回热器41、第一双作用液压缸51、以及与所述发电机8相连的曲轴7；所述第一热腔21内设有热腔传热管203，所述热腔传热管203包括贯穿第一热腔21壁的热水进入口208和热水排出口209；所述第一冷腔31内设有冷腔传热管303，所述冷腔传热管303包括贯穿第一冷腔31壁的冷水进入口308和冷水排出口309；所述第一冷热水供应装置11包括第一热水供应装置11001和第一冷水供应装置11002，所述第一热水供应装置11001与热腔传热管203相连通，所述第一冷水供应装置11002与冷腔传热管303相连通；所述第一双作用液压缸51包含第一进油口511和第二进油口512和第一液压杆513，所述第一进油口511与第一热腔21相连通，所述第二进油口512与第一冷腔31相连通，所述第一双作用液压缸51通过第一液压杆513与曲轴7相连；所述第一回热器41包括第一回热器开关411。

上述的一种利用冷热水的温差发电的装置，所述驱动装置还包括用于连接第一热腔21与第一双作用液压缸51之间的第一热液压装置111，连接第一冷腔31与第一双作用液压缸51之间的第一冷液压装置121，所述第一热液压装置111包括热液压箱1101与热膨胀袋1102，所述热膨胀袋1102与第一热腔21相连通，所述热液压箱1101与所述第一进油口511相连通，所述第一冷液压装置121包括冷液压箱1201与冷膨胀袋1202，所述冷膨胀袋1202与第一冷腔31相连通，所述冷液压箱1201与所述第二进油口512相连通。

上述的一种利用冷热水的温差发电的装置，所述驱动装置还包括变速装置9，所述变速装置9输入端与所述曲轴7相连，输出端与所述发电机8相连。

上述的一种利用冷热水的温差发电的装置，所述驱动装置还包括启停保护装置10，所述启停保护装置10包括设置于所述发电机8与所述变速装置9的输出端之间的惯性轮1011；所述启停保护装置10还包括用于带动所述发电机8启动的电动机1013以及设置于所述电动机1013与发电机8之间的离合装置1012。

上述的一种利用冷热水的温差发电的装置，所述驱动装置还包括第二冷热水供应装置12、第二热腔22、第二冷腔32、第二回热器42、第二双作用液压缸52、第二热液压装置112、第二冷液压装置122；所述曲轴7含有第一曲柄71和第二曲柄72部位，所述第二曲柄72和第一曲柄71呈90度，所述第一曲柄71与第一双作用液压缸51相连，所述第二曲柄72与第二双作用液压缸52相连。

上述的一种利用冷热水的温差发电的装置，所述驱动装置还包括第三冷热水供应装置13、第三热腔23、第三冷腔33、第三回热器43、第三双作用液压缸53、第三热液压装置113、第三冷液压装置123、第四冷热水供应装置14、第四热腔24、第四冷腔34、第四回热器44、第四双作用液压缸54、第四热液压装置114、第四冷液压装置124；所述曲轴7还含有第三曲柄73和第四曲柄74部位，所述第三曲柄73和第二曲柄72呈90度，所述第四曲柄74和第三曲柄73呈90度，所述第一曲柄71和第四曲柄呈90度；所述第三曲柄73与第三双作用液压缸53相连，所述第四曲柄74与第四双作用液压缸54相连。

上述的一种利用冷热水的温差发电的装置，所述驱动装置还包括热水排走装置131和冷水排走装置132；所述热水排走装置131的出水口与热水进入口208标高相同，所述冷水排走装置132的出水口与冷水进入口308标高相同；所述第一冷腔31底部高于所述第一热腔21顶部。

上述的一种利用冷热水的温差发电的装置，所述热腔传热管203内装有第二流体工质，所述冷腔传热管303内装有第三流体工质。

本发明的有益效果在于，本发明现有斯特林发电机相比，能量转换直接在热腔和冷腔内进行，大大提高能量转化率，克服了现有斯特林发电机在热腔外对工质进行加热浪费能源的缺点，同时亦解决了工质容易外泄的问题。另外还对太阳能热发电、海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发电成本高、能量转换效率低的缺陷，本发明结构简单，与现有技术相比，本发明提供的发电装置无需流体工质泵、汽轮机，具有发电成本低、能量转化效率高的特点。本发明应用极为广泛，对能够提供冷热水共存的地方都适用，例如海水、太阳能热水、地热能、工矿企业的废热……。所需热源除了热水，还可以使用热气体；所需冷源除了冷水，还可以使用冷气体。

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是第一热腔主视图；

图2是图1中E-E线结构示意图；

图3是第一热腔俯视图；

图4是第一冷腔主视图；

图5是图4中F-F线结构示意图；

图6是第一冷腔俯视图；

图7是第一双作用液压缸的结构示意图；

图8是第一冷液压装置和第一热液压装置的结构示意图；

图9是第一流体工质和液压油运动的结构示意图；

图10是第一液压杆和曲轴运动示意图；

图11是实施例1的基本原理结构示意图；

图12是实施例2的优选结构示意图；

图13是实施例3具有两套冷热源供应装置的原理图；

图14是实施例3具有四套冷热源供应装置的原理图

图15是热腔传热管内装有第二流体工质的第一热腔主视图；

图16是图15中G-G线结构示意图；

图17是冷腔传热管内装有第三流体工质的第一冷腔主视图；

图18是图17中N-N线结构示意图。

图中：11﹒第一冷热水供应装置，12﹒第二冷热水供应装置，13﹒第三冷热水供应装置，14﹒第四冷热水供应装置，11001﹒第一热水供应装置，11002﹒第一冷水供应装置，12001﹒第二热水供应装置，12002﹒第二冷水供应装置，13001﹒第三热水供应装置，13002﹒第三冷水供应装置，14001﹒第四热水供应装置，14002﹒第四冷水供应装置，21﹒第一热腔，22﹒第二热腔，23﹒第三热腔，24﹒第四热腔，201﹒热腔工质排放管，202﹒热腔箱体，203﹒热腔传热管，204﹒热腔连通管，205﹒热腔工质注入管，206﹒热腔工质出入管，207﹒热腔上盖，208﹒热水进入口，209﹒热水排出口，210﹒热水进入箱，211﹒热水进入管，212﹒热水排出箱，213﹒热水排出管，214﹒水银，215﹒水， 216﹒热腔排空管， 217﹒热腔挡板，218﹒第二工质排出管，219﹒第二工质排出阀，220．稳固板， 31﹒第一冷腔，32﹒第二冷腔，33﹒第三冷腔，34﹒第四冷腔，302﹒冷腔箱体，303﹒冷腔传热管，304﹒冷腔连通管， 306﹒冷腔工质出入管，307﹒冷腔上盖，308﹒冷水进入口，309﹒冷水排出口，310﹒冷水进入箱，311﹒冷水进入管，312﹒冷水排出箱，313﹒冷水排出管，314﹒水银，315﹒水， 316﹒冷腔排空管， 317﹒冷腔挡板，318﹒第二工质排出管，319﹒第二工质排出阀，320．稳固板， 41﹒第一回热器，42﹒第二回热器，43﹒第三回热器，44﹒第四回热器，411﹒第一回热器开关，421﹒第二回热器开关，431﹒第三回热器开关，441﹒第四回热器开关，412﹒第一回热管， 51﹒第一双作用液压缸，52﹒第二双作用液压缸，53﹒第三双作用液压缸，54﹒第四双作用液压缸， 511﹒第一进油口，512﹒第二进油口，513﹒第一液压杆，514﹒第一双作用液压缸缸体， 7﹒曲轴， 71﹒第一曲柄，72﹒第二曲柄，73﹒第三曲柄，74﹒第四曲柄， 8﹒发电机， 9﹒变速装置， 10﹒启停保护装置， 1011﹒惯性轮，1012﹒离合装置，1013﹒电动机，111﹒第一热液压装置，112﹒第二热液压装置，113﹒第三热液压装置，114﹒第四热液压装置，1101﹒热液压箱，1102﹒热膨胀袋，1103﹒热液体注入管，1104﹒热液体出入管，1105﹒第一热工质出入口，1106﹒热液压装置开关，121﹒第一冷液压装置，122﹒第二冷液压装置，123﹒第三冷液压装置，124﹒第四冷液压装置， 1201﹒冷液压箱，1202﹒冷膨胀袋，1203﹒冷液体注入管，1204﹒冷液体出入管，1205﹒第一冷工质出入口，1206﹒冷液压装置开关，131﹒热水排走装置，132﹒冷水排走装置，1311﹒热水排走开关，1321﹒冷水排走开关。

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、3、11所示，其中图1、2、3是第一热腔21三视图，所述第一热腔21包括热腔上盖207、热腔箱体202，所述热腔上盖207上设有热腔连通管204、热腔工质注入管205、热腔工质出入管206，所述热腔箱体202内设热腔传热管203和稳固板220，所述热腔传热管203包括贯穿第一热腔壁的热水进入口208和热水排出口209，侧壁上设有热腔工质排放管201、所述第一热腔21外壁上设有热水进入箱210和与之联接通的热水进入管211、热水排出箱212和与之联通的热水排出管213，所述热水进入箱210与所述热水进入口208相通，所述热水排出箱212与所述热水排出口209相通，所述热水进入管211前还设有热腔排空管216。所述热腔排空管216带有排空开关。所述热水进入箱210、热水排出箱212与所述热腔箱体202之间，所述热水进入管211与热腔排空管216之间均用螺栓联接。所述稳固板220用来固定热腔传热管203，所述热水进入管211前设有热腔排空管216目的方便停机时让热水排放畅顺。 热腔连通管204用于与第一冷腔31的连接，热腔工质注入管205用于注入第一流体工质，热腔工质出入管206用于连接第一双作用液压缸51。

如图4—6所示是第一冷腔31的三视图，结构与第一热腔21大致相同，相同之处不在重复描术，不同之处有两点：第一，连接回热器的连通管位置不同，热腔连通管204位于第一热腔21上部，冷腔连通管304位于第一冷腔31下部；第二，第一热腔有热腔工质注入管205和热腔工质排放管201，冷腔没有工质注入管和热腔工质排放管。

图7是第一双作用液压缸51的结构示意图，所述第一双作用液压缸51包含第一进油口511和第二进油口512和第一液压杆513以及第一双作用液压缸缸体514。

如图8和9所示，图8所示是第一热液压装置111和第一冷液压装置121的结构示意图，所述第一热液压装置111包括热液压箱1101与热膨胀袋1102， 热液压箱1101包括热液体注入管1103和热液体出入管1104以及热液压装置开关1106，热液体注入管1103用以注入液压油用，热液体出入管1104连通第一双作用液压缸51的第一进油口511，热膨胀袋1102包括第一热工质出入口1105，所述第一热工质出入口1105与第一热腔21的热腔工质出入管206相连通；所述第一冷液压装置121包括冷液压箱1201与冷膨胀袋1202，冷液压箱1201包括冷液体注入管1203和冷液体出入管1204以及冷液压装置开关1206，冷液体注入管1203用以注入液压油用，冷液体出入管1204连通第一双作用液压缸51的第二进油口512，冷膨胀袋1202包括第一冷工质出入口1205，所述第一冷工质出入口1205与第一冷腔31的冷腔工质出入管306相连通，所述热膨胀袋1102及冷膨胀袋1202一般选用伸缩性极好的丁睛橡胶制作，亦可以选用伸缩性极好的其它材料制作。

第一热腔21与第一热液压装置111，第一热液压装置111与第一双作用液压缸51，第一冷腔31与第一冷液压装置121，第一冷液压装置121与第一双作用液压缸51之间均采用管连接。当第一热腔21的第一流体工质膨胀时由a→b方向运动，热膨胀袋1102膨胀，推动液压油由c→d处运动，继而推动第一液压杆513向外运动；反之，当第一流体工质压缩时由b→a方向运动，热膨胀袋1102收缩，拉动液压油由d→c处运动，继而拉动第一液压杆513向内运动。当第一冷腔31的第一流体工质膨胀时由e→f方向运动，热膨胀袋1202膨胀，推动液压油由h→i处运动，继而推动第一液压杆513向内运动；反之，当第一流体工质压缩时由f→e方向运动，热膨胀袋1202收缩，拉动液压油由i→h处运动，继而拉动第一液压杆513向外运动。

如图10所示，是第一液压杆513和曲轴7运动示意图，主要用以描述第一液压杆513与曲轴7的运动状况。

如图11所示，是本实施例的基本原理结构示意图，本发明包括发电机8和驱动所述发电机8运转的驱动装置，所述驱动装置包括第一热水供应装置11001和第一冷水供应装置11002、盛有第一流体工质的第一热腔21和第一冷腔31、联通所述第一热腔21和第一冷腔31的第一回热器41以及与所述第一热腔21和第一冷腔31相连通的第一双作用液压缸51，所述第一双作用液压缸51通过曲轴7与所述发电机8相连；所述第一热腔21内设有热腔传热管203，所述热腔传热管203贯穿第一热腔21外壁；所述第一冷腔31内设有冷腔传热管303，所述冷腔传热管303贯穿第一冷腔31外壁；所述第一热水供应装置11001与热腔传热管203相连通，所述第一冷水供应装置11002与冷腔传热管303相连通；所述第一回热器41包括第一回热器开关411和第一回热管412，第一回热器开关411通过第一回热管412与第一热腔21的热腔连通管204和第一冷腔31的冷腔连通管304相连；所述热腔传热管203和所述冷腔传热管303密布在第一热腔21和第一冷腔31内，目的增大传热管传热面积，提高能量转化率。

在所有实施例中传热管横截面形状可以用方形(正方形或长方形)，亦可以是园形，或其它形状；材料一般选用导热性能好又不与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。此外，热腔和冷腔以及液压装置的形状可为方形，亦可以是圆柱形或者其它形状，材料一般优选外层金属内层衬高密度保温材料（如聚氨酯），外层选用金属确保传热管与热腔和冷腔箱壁的工艺上的联接，同时加强热腔和冷腔的稳定性，内层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冷热水的温差发电的装置的各个部件形状和内部结构，下面具体陈述每一个实施例。

本发明基本原理：利用热水对热腔的流体工质输送能量，令流体工质膨胀推动液压缸向外运动；同时利用冷水对冷腔的流体工质吸收能量，令流体工质收缩拉动液压缸向内运动，液压杆向内外运动推动曲轴旋转运动，从而推动发电机旋转发电。

如图1—11所示，打开第一回热器41的第一回热器开关411，第一热腔21箱体内下半箱装有液态第一流体工质（第一流体工质一般选择低沸点的制冷剂如甲烷、异丁烷、氟利昂等），上半箱充满此种气态的第一流体工质，第一冷腔31通过第一回热器41与第一热腔21相连通，第一冷腔31箱体底部高于第一热腔21箱体顶部，此时第一冷腔31箱体内亦充满此种气态的第一流体工质。在任何情况下，盛有第一流体工质的第一热腔21和第一冷腔31箱体内每处都受到相等的压强。

打开第一冷水供应装置11002，冷水按图11中C→D所示，从第一冷水供应装置11002开始，经冷腔传热管303最后由冷水排出管313排走；冷水通过冷腔传热管303与第一热腔21和第一冷腔31箱体内第一流体工质交换能量，第一流体工质温度最终与冷水温度相同，在此温度下第一流体工质沸腾，第一热腔21内部分第一流体工质气化并在第一热腔21和第一冷腔31箱体内产生压强，第一双作用液压缸51的第一进油口511与第一热腔21相连通，第一流体工质在此压强下对第一双作用液压缸51的第一液压杆513产生伸展力F1，第一双作用液压缸51的第二进油口512与第一冷腔31相连通，第一流体工质在此压强下对第一双作用液压缸51的第一液压杆513产生收缩力F2，F1与F2方向相反，数值略大于F2，第一液压杆513所受的力(F1-F2)未能推动发电机8运转。

手动曲轴7至如图10所示j点位置时，关闭第一回热器开关411，打开第一热水供应装置11001，向第一热腔21的热腔传热管203注入热水。热水按图11中A→B所示，从第一热水供应装置11001开始，经热腔传热管203最后由热水排出管213排走。热水通过热腔传热管203传热到第一热腔21箱体内的液态的第一流体工质，液态的第一流体工质温度上升沸腾，一部分由液态转为气态，第一热腔21箱体内压强逐渐增大，气态第一流体工质按图11由a→d方向运动，对第一液压杆513产生伸展力F1逐渐增大，收缩力F2不变，推动第一液压杆513向外运动，令曲轴7运动推动发电机8旋转发电。

当曲轴7运动到如图10所示p点时，在发电机8转子惯性力作用下，曲轴7按原运动方向继续运动；打开第一回热器开关411，由于此时第一热腔21箱体内的压强比第一冷腔31箱体内的压强大，曲轴7从 p点运动到j点位置过程中，第一热腔21内的气态第一流体工质通过第一回热器41向第一冷腔31箱体内移动，第一热腔21箱体内的压强逐渐减少，温度逐渐下降，气态第一流体工质由d→a方向运动，伸展力F1逐渐减小；第一冷腔31箱体内的压强逐渐增大，温度逐渐上升，气态第一流体工质由e→i方向运动，收缩力F2逐渐增大，推动第一液压杆513向內运动，从而推动曲轴7旋转运动。第一热腔21和第一冷腔31箱体内的压强差逐渐减少并趋向零。

当曲轴7又运动到如图10所示j点时，在发电机8转子惯性力作用下，曲轴7按原运动方向继续运动；关闭第一回热器开关411，此时第一热腔21和第一冷腔31箱体内的压强和温度都相近。在曲轴7从j点运动到p过程中，热水通过热腔传热管203传热到第一热腔21箱体内的液态的第一流体工质，液态的第一流体工质温度上升沸腾，又一部分由液态转为气态，第一热腔21箱体内压强逐渐增大，气态第一流体工质按图11由a→d方向运动，对第一液压杆513产生伸展力F1逐渐增大，推动第一液压杆513向外运动，从而推动曲轴7旋转运动；在冷水作用下，第一冷腔31箱体内部分气态第一流体工质开冷凝，压强逐渐减少，温度逐渐下降并趋向冷水温度，收缩力F2逐渐减少。

重复曲轴7运动到如图10所示j点时关闭第一回热器开关411，运动到p点时打开第一回热器开关411这一动作，第一液压杆513不断向外向內运动，从而推动曲轴7不断旋转运动，另发电机8持续发电。

实施例2

如图12所示，是本实施例的优选结构示意图，本发明包括发电机8和驱动所述发电机8运转的驱动装置，所述驱动装置包括第一热水供应装置11001和第一冷水供应装置11002、盛有第一流体工质的第一热腔21和第一冷腔31、联通所述第一热腔21和第一冷腔31的第一回热器41以及与所述第一热腔21和第一冷腔31相连通的第一双作用液压缸51、曲轴7、第一热液压装置111和第一冷液压装置121、变速装置9、启停保护装置10、热水排走装置131和冷水排走装置132。

所述第一热液压装置111包括热液压箱1101与热膨胀袋1102，所述热膨胀袋1102与第一热腔21相连通，所述热液压箱1101与所述第一进油口511相连通，所述第一冷液压装置121包括冷液压箱1201与冷膨胀袋1202，所述冷膨胀袋1202与第一冷腔1101相连通，所述冷液压箱1201与所述第二进油口512相连通。

所述驱动装置还包括启停保护装置10，所述启停保护装置10包括设置于所述发电机8与变速装置9的输出端之间的惯性轮1011；所述启停保护装置还包括用于带动所述发电机8启动的电动机1013以及设置于所述电动机1013与发电机8之间的离合装置1012。设置惯性轮1011目的储能以及确保整个装置转速平稳，设置电动机1013目的带动整套发电装置顺利起动，设置离合装置1012目的在于发电装置起动后令电动机1013与发电机8分离。

所述驱动装置还包括变速装置9，所述变速装置9输入端与所述曲轴7相连，输出端通过启停保护装置10与所述发电机8相连。设置变速装置9目的令驱动装置与发电机8的转速匹配。

所述热水排走装置131的出水口与热水进入口208标高相同，所述冷水排走装置132的出水口与冷水进入口308标高相同；热水排走装置131还包括热水排出管开关1211，冷水排走装置132还包括冷水排出管开关1221。所述热水排走装置131排水管口标高与热水进入口208一致，所述冷水排走装置132排水管口标高与冷水进入口308一致，目的防止热腔传热管203及冷腔传热管303管内低部位的水因为水位高差比顶部流速快，造成热腔传热管203及冷腔传热管303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；所述热水排走装置131设有热水排出管开关1211以及所述冷水排走装置132设有冷水排出管开关1221目的停机时便于排放水。

所述第一冷腔31底部高于所述第一热腔21顶部，目的在相同压强下让冷腔31液态的第一流体工质在重力作用下回流到第一热腔21内。

如图1—10，12所示，打开第一回热器41的第一回热器开关411，第一热腔21箱体内下半箱装有液态第一流体工质（第一流体工质一般选择低沸点的制冷剂如甲烷、异丁烷、氟利昂等），上半箱充满此种气态的第一流体工质，第一冷腔31通过第一回热器41与第一热腔21相连通，第一冷腔31箱体底部高于第一热腔21箱体顶部，此时第一冷腔31箱体内亦充满此种气态的第一流体工质。在任何情况下，盛有第一流体工质的第一热腔21和第一冷腔31箱体内每处都受到相等的压强。

第一双作用液压缸51、第一热液压装置111和第一冷液压装置121箱体内装满液压油。

打开第一冷水供应装置11002，冷水按图10中C→D所示，从第一冷水供应装置11002开始，经冷腔传热管303最后由冷水排走装置132排走；冷水通过冷腔传热管303与第一热腔21和第一冷腔31箱体内第一流体工质交换能量，第一流体工质温度最终与冷水温度相同，在此温度下第一流体工质沸腾，第一热腔21内部分第一流体工质气化并对第一热腔21和第一冷腔31箱体内产生压强，第一双作用液压缸51的第一进油口511与第一热腔21相连通，第一流体工质在此压强下通过液压油对第一双作用液压缸51的第一液压杆513产生伸展力F1，第一双作用液压缸51的第二进油口512与第一冷腔31相连通，第一流体工质在此压强下通过液压油对第一双作用液压缸51的第一液压杆513产生收缩力F2，F1与F2方向相反，数值稍大于F2，第一液压杆513所受的力(F1-F2)未能推动发电机8运转。

开机时先合上离合装置1012，启动电动机1013，整个发电装置进入运转状态。当曲轴7运动到如图10所示j点位置时，关闭第一回热器开关411，打开第一热水供应装置11001，向第一热腔21的热腔传热管203注入热水。热水按图12中A→B所示，从第一热水供应装置11001开始，经热腔传热管203最后由热水排走装置131排走。热水通过热腔传热管203传热到第一热腔21箱体内的液态的第一流体工质，液态的第一流体工质温度上升沸腾，一部分由液态转为气态，第一热腔21箱体内压强逐渐增大，气态第一流体工质膨胀由a→b方向运动，热膨胀袋1102膨胀，推动液压油由c→d处运动，第一液压杆513产生伸展力F1逐渐增大，收缩力F2不变，推动第一液压杆513向外运动，令曲轴7旋转运动推动发电机8旋转发电。

当曲轴7运动到如图10所示p点时，在惯性轮1011和发电机8转子惯性力作用下，曲轴7按原运动方向继续运动；打开第一回热器开关411，由于此时第一热腔21箱体内的压强比第一冷腔31箱体内的压强大，曲轴7从 p点运动到j点位置过程中，第一热腔21内的气态第一流体工质通过第一回热器41向第一冷腔31箱体内移动，第一热腔21箱体内的压强逐渐减少，温度逐渐下降，第一流体工质压缩时由b→a方向运动，热膨胀袋1102收缩，拉动液压油由d→c处运动，继而拉动第一液压杆513向内运动，伸展力F1逐渐减小；第一冷腔31箱体内的压强逐渐增大，温度逐渐上升，第一流体工质膨胀由e→f方向运动，热膨胀袋1202膨胀，推动液压油由h→i处运动，继而推动第一液压杆513向内运动，收缩力F2逐渐增大，推动第一液压杆513向內运动，从而推动曲轴7旋转运动。第一热腔21和第一冷腔31箱体内的压强差逐渐减少并趋向零。

当曲轴7又运动到如图10所示j点时，在惯性轮1011和发电机8转子惯性力作用下，曲轴7按原运动方向继续运动；关闭第一回热器开关411，此时第一热腔21和第一冷腔31箱体内的压强和温度都相近。在曲轴7从j点运动到p过程中，热水通过热腔传热管203传热到第一热腔21箱体内的液态的第一流体工质，液态的第一流体工质温度上升沸腾，又一部分由液态转为气态，第一热腔21箱体内压强逐渐增大，第一热腔21箱体内压强逐渐增大，气态第一流体工质膨胀由a→b方向运动，热膨胀袋1102膨胀，推动液压油由c→d处运动，对第一液压杆513产生伸展力F1逐渐增大，推动第一液压杆513向外运动，从而推动曲轴7旋转运动；在冷水作用下，第一冷腔31箱体内部分气态第一流体工质开冷凝，压强逐渐减少，温度逐渐下降，收缩力F2逐渐减少。

重复曲轴7运动到如图10所示j点时关闭第一回热器开关411，运动到p点时打开第一回热器开关411这一动作，第一液压杆513不断向外向內运动，从而推动曲轴7不断旋转运动，另发电机8持续发电。运行至正常状态，打开离合装置1012，关闭电动机1013。

停机时先关闭第一热水供应装置11001，待发电装置停下来后关闭第一冷水供应装置11002。

实施例3

如图13所示，一种利用冷热水的温差发电的装置，包括发电机8和驱动所述发电机8运转的驱动装置，所述驱动装置包括第一冷热水供应装置11、盛有第一流体工质的第一热腔21和第一冷腔31、连通所述第一热腔21和第一冷腔31的第一回热器41、第一热液压装置111和第一冷液压装置121、第一双作用液压缸51、以及与所述发电机8相连的曲轴7；所述驱动装置还包括第二冷热水供应装置12、第二热腔22、第二冷腔32、第二回热器42、第二双作用液压缸52、第二热液压装置112、第二冷液压装置122；所述曲轴7含有第一曲柄71和第二曲柄72部位，所述第二曲柄72和第一曲柄71呈90度，所述第一曲柄71与第一双作用液压缸51相连，所述第二曲柄与第二双作用液压缸52相连。

所述驱动装置还包括变速装置9，所述变速装置9输入端与所述曲轴7相连，输出端通过启停保护装置10与所述发电机8相连。设置变速装置9目的令驱动装置与发电机8的转速匹配。

所述驱动装置还包括启停保护装置10，所述启停保护装置10包括设置于所述发电机8与所述变速装置9的输出端之间的惯性轮1011；所述启停保护装置10还包括用于带动所述发电机8启动的电动机1013以及设置于所述电动机1013与发电机8之间的离合装置1012。

如图14所示，一种利用冷热水的温差发电的装置，包括发电机8和驱动所述发电机8运转的驱动装置，所述驱动装置包括第一冷热水供应装置11、盛有第一流体工质的第一热腔21和第一冷腔31、连通所述第一热腔21和第一冷腔31的第一回热器41、第一热液压装置111和第一冷液压装置121、第一双作用液压缸51、以及与所述发电机8相连的曲轴7；所述驱动装置还包括第二冷热水供应装置12、第二热腔22、第二冷腔32、第二回热器42、第二双作用液压缸52、第二热液压装置112、第二冷液压装置122；所述曲轴7含有第一曲柄71和第二曲柄72部位，所述第二曲柄72和第一曲柄71呈90度，所述第一曲柄71与第一双作用液压缸51相连，所述第二曲柄与第二双作用液压缸52相连。

所述驱动装置还包括第三冷热水供应装置13、第三热腔23、第三冷腔33、第三回热器43、第三双作用液压缸53、第三热液压装置113、第三冷液压装置123、第四冷热水供应装置14、第四热腔24、第四冷腔34、第四回热器44、第四双作用液压缸54、第四热液压装置114、第四冷液压装置124；所述曲轴7还含有第三曲柄73和第四曲柄74部位，所述第三曲柄73和第二曲柄72呈90度，所述第四曲柄74和第三曲柄73呈90度，所述第一曲柄71和第四曲柄呈90度；所述第三曲柄73与第三双作用液压缸53相连，所述第四曲柄74与第四双作用液压缸54相连。

所述驱动装置还包括变速装置9、启停保护装置10，所述启停保护装置10包括设置于所述发电机8与所述变速装置9的输出端之间的惯性轮1011；所述启停保护装置10还包括用于带动所述发电机8启动的电动机1013以及设置于所述电动机1013与发电机8之间的离合装置1012。

如图1-10、12、14所示，打开所有回热器开关，所有热腔箱体内下半箱装有液态第一流体工质（第一流体工质一般选择低沸点的制冷剂如甲烷、异丁烷、氟利昂等），上半箱充满此种气态的第一流体工质，所有冷腔通过对应回热器与对应热腔相连通，所有冷腔箱体底部高于应对热腔箱体顶部，此时所有冷腔箱体内亦充满此种气态的第一流体工质。在任何情况下，盛有第一流体工质的热腔和对应冷腔箱体内每处都受到相等的压强。

所有双作用液压缸、热液压装置和冷液压装置箱体内装满液压油。

打开所有冷水供应装置，冷水经冷腔传热管最后由对应的冷水排走装置排走；冷水通过冷腔传热管与热腔和冷腔箱体内第一流体工质交换能量，第一流体工质温度最终与冷水温度相同，在此温度下第一流体工质沸腾，热腔内部分第一流体工质气化并对热腔和冷腔箱体内产生压强，双作用液压缸的第一进油口与热腔相连通，第一流体工质在此压强下通过液压油对双作用液压缸的液压杆产生伸展力F3，双作用液压缸的第二进油口与冷腔相连通，第一流体工质在此压强下通过液压油对双作用液压缸的液压杆产生收缩力F4，F3与F4方向相反，数值稍大于F4，液压杆所受的力(F3-F4)未能推动发电机8运转。

开机时先合上离合装置1012，启动电动机1013，整个发电装置进入运转状态。当第一液压杆513运动到如图10所示j点位置时，关闭第一回热器开关411，打开第一热水供应装置11001，对第一液压杆513产生伸展力逐渐增大，收缩力不变，当第一液压杆513运动到k点位置时，第二液压杆523运动到j点位置时，关闭第二回热器开关421，打开第二热水供应装置12001，第二液压杆523产生伸展力逐渐增大，收缩力不变，当第一液压杆513运动到p点位置时，第三液压杆533运动到j点位置，关闭第三回热器开关431，打开第三热水供应装置13001，对第三液压杆533产生伸展力逐渐增大，收缩力不变，同时打开第一回热器开关411，对第一液压杆513产生伸展力逐渐减小，收缩力增大，当第一液压杆513运动到m点位置时，第二液压杆523运动到p点位置，打开第二回热器开关421，对第二液压杆523产生伸展力逐渐减小，收缩力增大，同时第四液压杆543运动到j点位置，关闭第四回热器开关441，打开第四热水供应装置14001，第四液压杆543产生伸展力逐渐增大，收缩力不变。

当第一液压杆513又运动到如图10所示j点位置时，关闭第一回热器开关411，对第一液压杆513产生伸展力逐渐增大，收缩力逐渐变小，同时第三液压杆533运动到p点位置，打开第三回热器开关431，对第三液压杆533产生伸展力逐渐变小，收缩力逐渐增大，当第一液压杆513又运动到k点位置时，第二液压杆523运动到j点位置时，关闭第二回热器开关421，对第二液压杆523产生伸展力逐渐增大，收缩力逐渐减小，同时第四液压杆543运动到p点位置，打开第四回热器开关441，对第四液压杆543产生伸展力逐渐减小，收缩力逐渐增大；当第一液压杆513运动到p点位置时，第三液压杆533运动到j点位置，关闭第三回热器开关431，对第三液压杆533产生伸展力逐渐增大，收缩力逐渐减小，同时打开第一回热器开关411，对第一液压杆513产生伸展力逐渐减小，收缩力增大；当第一液压杆513又运动到m点位置时，第二液压杆523运动到p点位置，打开第二回热器开关421，对第二液压杆523产生伸展力逐渐减小，收缩力增大，同时第四液压杆543运动到j点位置，关闭第四回热器开关441，对第四液压杆543产生伸展力逐渐增大，收缩力逐渐变小。

重复着对应的液压杆运动到j点位置，关闭对应的回热器开关，对应液压杆产生伸展力逐渐增大，收缩力逐渐减小；对应的液压杆运动到p点位置，打开对应的回热器开关，对应液压杆产生伸展力逐渐减少，收缩力逐渐增大这一运动过程，曲轴7运动到任何一个位置都能受到一定的液压杆伸展力和收缩力，确保曲轴7转速稳定，带动发电机8稳定运行。

运行至正常状态，打开离合装置1012，关闭电动机1013。

停机时先关闭所有热水供应装置，待发电装置停下来后关闭所有冷水供应装置。

实施例4

如图15、16、17、18所示，热腔传热管203内装有第二流体工质，冷腔传热管303内装有第三流体工质。第二流体工质和第三流体工质均选择导热性能高的液体（例如水银214），主要目的是加快能量转换速度，减少热腔和冷腔的体积，提高能量转换效率。

图15和16是热腔传热管203内装有水银的第一热腔21主视图和左视图，所述第一热腔21包括热腔上盖207、热腔箱体202，所述热腔上盖207上设有热腔连通管204、热腔工质注入管205、热腔工质出入管206，所述热腔箱体202内设热腔传热管203和稳固板220，所述热腔传热管203包括贯穿第一热腔壁的热水进入口208和热水排出口209，侧壁上设有热腔工质排放管201、所述第一热腔21外壁上设有热水进入箱210和与之联通的热水进入管211、热水排出箱212和与之联通的热水排出管213，所述热水进入箱210与所述热水进入口208相通，所述热水排出箱212与所述热水排出口209相通。

进一步地所述热水进入箱210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。所述热腔传热管203内充满第二流体工质水银214（一般采用导热系数高的流体例如水银作为第二流体工质），目的利用水银214导热系数高的特点，热流体大部分能量先与水银221交换热量再通过水银214和热腔传热管203与第一热腔21箱体内第一流体工质进行交换热量。在热腔传热管203内加入第二流体工质水银214最终目的加快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，同时减少第一热腔21的体积。因为连通，所述热水进入箱210和热水排出箱212亦装有水银214，水银214水平面与所述热水排出口209标高一致，所述热水进入箱210和热水排出箱212的水银214顶部装有水，标高与热水排出管213管口底部一致，水银214顶部装水目的防止水银214在空气中挥发。热水进入箱210内部设有挡板217，目的使热水在所述热水进入箱210处顺利进入所述传热管203，而不流向所述热水进入箱210顶部。第一热腔21装有稳固板220，目的加强热腔传热管203的稳定性。所述第一热腔21内密布着热腔传热管203，目的是为了增大能量交换面积,提高热量传递效率。

如图17、18是冷腔传热管303内装有水银的第一冷腔31主视图和左视图，结构与第一热腔21大致相同，相同之处不在重复描术，不同之处有两点：第一，连接回热器的连通管位置不同，热腔连通管204位于第一热腔21上部，冷腔连通管304位于第一冷腔31下部；第二，第一热腔有热腔工质注入管205和热腔工质排放管201，第一冷腔31不用工质注入管和热腔工质排放管。

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 (8)

1.一种利用冷热水的温差发电的装置，包括发电机(8)和驱动所述发电机(8)运转的驱动装置，其特征在于：所述驱动装置包括第一冷热水供应装置(11)、盛有第一流体工质的第一热腔(21)和第一冷腔(31)、连通所述第一热腔(21)和第一冷腔(31)的第一回热器(41)、第一双作用液压缸(51)、以及与所述发电机(8)相连的曲轴(7)；所述第一热腔(21)内设有热腔传热管(203)，所述热腔传热管(203)包括贯穿第一热腔(21)壁的热水进入口(208)和热水排出口(209)；所述第一冷腔(31)内设有冷腔传热管(303)，所述冷腔传热管(303)包括贯穿第一冷腔(31)壁的冷水进入口(308)和冷水排出口(309)；所述第一冷热水供应装置(11)包括第一热水供应装置(11001)和第一冷水供应装置(11002)，所述第一热水供应装置(11001)与热腔传热管(203)相连通，所述第一冷水供应装置(11002)与冷腔传热管(303)相连通；所述第一双作用液压缸(51)包含第一进油口(511)和第二进油口(512)和第一液压杆(513)，所述第一进油口(511)与第一热腔(21)相连通，所述第二进油口(512)与第一冷腔(31)相连通，所述第一双作用液压缸(51)通过第一液压杆(513)与曲轴(7)相连；所述第一回热器(41)包括第一回热器开关(411)。

2.根据权利要求1所述的一种利用冷热水的温差发电的装置，其特征在于：所述驱动装置还包括用于连接第一热腔(21)与第一双作用液压缸(51)之间的第一热液压装置(111)，连接第一冷腔(31)与第一双作用液压缸(51)之间的和第一冷液压装置(121)，所述第一热液压装置(111)包括热液压箱(1101)与热膨胀袋(1102)，所述热膨胀袋(1102)与第一热腔(21)相连通，所述热液压箱(1101)与所述第一进油口(511)相连通，所述第一冷液压装置(121)包括冷液压箱(1201)与冷膨胀袋(1202)，所述冷膨胀袋(1202)与第一冷腔(31)相连通，所述冷液压箱(1201)与所述第二进油口(512)相连通。

3.根据权利要求2所述的一种利用冷热水的温差发电的装置，其特征在于：所述驱动装置还包括变速装置(9)，所述变速装置(9)输入端与所述曲轴(7)相连，输出端与所述发电机(8)相连。

4.根据权利要求3所述的一种利用冷热水的温差发电的装置，其特征在于：所述驱动装置还包括启停保护装置(10)，所述启停保护装置(10)包括设置于所述发电机(8)与所述变速装置(9)的输出端之间的惯性轮(1011)；所述启停保护装置(10)还包括用于带动所述发电机(8)启动的电动机(1013)以及设置于所述电动机(1013)与发电机(8)之间的离合装置(1012)。

5.根据权利要求4所述的一种利用冷热水的温差发电的装置，其特征在于：所述驱动装置还包括第二冷热水供应装置(12)、第二热腔(22)、第二冷腔(32)、第二回热器(42)、第二双作用液压缸(52)、第二热液压装置(112)、第二冷液压装置(122)；所述曲轴(7)含有第一曲柄(71)和第二曲柄(72)部位，所述第二曲柄(72)和第一曲柄(71)呈90度，所述第一曲柄(71)与第一双作用液压缸(51)相连，所述第二曲柄(72)与第二双作用液压缸(52)相连。

6.根据权利要求5所述的一种利用冷热水的温差发电的装置，其特征在于：所述驱动装置还包括第三冷热水供应装置(13)、第三热腔(23)、第三冷腔(33)、第三回热器(43)、第三双作用液压缸(53)、第三热液压装置(113)、第三冷液压装置(123)、第四冷热水供应装置(14)、第四热腔(24)、第四冷腔(34)、第四回热器(44)、第四双作用液压缸(54)、第四热液压装置(114)、第四冷液压装置(124)；所述曲轴(7)还含有第三曲柄(73)和第四曲柄(74)部位，所述第三曲柄(73)和第二曲柄(72)呈90度，所述第四曲柄(74)和第三曲柄(73)呈90度，所述第一曲柄(71)和第四曲柄(74)呈90度；所述第三曲柄(73)与第三双作用液压缸(53)相连，所述第四曲柄(74)与第四双作用液压缸(54)相连。

7.根据权利要求1所述的一种利用冷热水的温差发电的装置，其特征在于：所述驱动装置还包括热水排走装置(131)和冷水排走装置(132)；所述热水排走装置(131)的出水口与热水进入口(208)标高相同，所述冷水排走装置(132)的出水口与冷水进入口(308)标高相同；所述第一冷腔(31)底部高于所述第一热腔(21)顶部。

8.根据权利要求1所述的一种利用冷热水的温差发电的装置，其特征在于：所述热腔传热管(203)内装有第二流体工质，所述冷腔传热管(303)内装有第三流体工质。