CN113686028A - 热机装置及其双热源太阳能集热器 - Google Patents

热机装置及其双热源太阳能集热器 Download PDF

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Abstract

本发明是有关于一种双热源太阳能集热器，用于对一热机加热，以驱动该热机。该双热源太阳能集热器包含一本体，该本体包括有一太阳能聚热室及一热源室，该太阳能聚热室接受太阳光聚热而产生一太阳热能，该热源室产生或接受一加热热能，该太阳能聚热室与该热源室之间设有一高热传壁，使该太阳能聚热室与该热源室区隔为二空间，该加热热能可以通过该高热传壁传递至该太阳能聚热室。本发明是一种双热源太阳能热机装置，是将该热机置于该太阳能聚热室，以选择式地接收该太阳热能或/及该加热热能而驱动该热机。

Description

热机装置及其双热源太阳能集热器
技术领域
本发明是有关于一种热机装置及其双热源太阳能集热器，特别是指可以选择式地接收太阳热能或/及加热热能以驱动热机的装置。
背景技术
现有的太阳能热机发电装置只能单纯利用太阳能，因此只在有太阳时可以运转，无太阳时则停机，属于被动式(Passive)发电系统。且太阳能热机发电装置在白天运转时若太阳光的强度随时间改变，发电的能力也会随之改变，因此输出电功率欠缺稳定。
因此有中国台湾省发明专利公告第I516732号「太阳能聚焦式史特林引擎发电装置」，其中史特林引擎又名史特灵引擎，该案是一种太阳能聚焦式发电装置，为了维持太阳能发电效率，该案设置追光系统，减少史特灵引擎因为太阳移动位置对聚焦温度的不足使史特灵引擎无所动作的问题，并维持输出的电功率。
但是如果阴天、雨天及夜晚史特灵引擎就无法运作，在长时间的阴雨天气或在缺少阳光的地区，也有无法发电的问题，因此太阳能热机发电系统通常必须另附加能量储存系统(Energy storage system)，以大型电池储存电能或以熔盐系统储存热能继续驱动热机，以维持发电系统供电。然而无论是以电能或热能方式储存，装置成本必须增加，且储存的时间相当有限，在长时间的阴雨天气或在缺少阳光的地区，便无法发电。
发明内容
爰此，本发明提出一种双热源太阳能集热器，该双热源太阳能集热器用于对一热机加热，以驱动该热机，热机可以持续运作不受天气及时间所影响。
为实现上述目的，该双热源太阳能集热器包含：一本体，包括有一太阳能聚热室及一热源室，该太阳能聚热室接受太阳光聚热而产生一太阳热能，该热源室产生或接受一加热热能，该太阳能聚热室与该热源室之间设有一高热传壁，使该太阳能聚热室与该热源室区隔为二空间，该加热热能可以通过该高热传壁传递至该太阳能聚热室。
进一步，有一吸热组件，该吸热组件设置于该太阳能聚热室中且连接该热机，使该吸热组件可以接受该太阳热能或/及该加热热能。
进一步，该太阳能聚热室设有石英玻璃的一透镜，太阳光通过该透镜使该太阳热能传递至该热机。
进一步，有一产热单元，该产热单元接受一燃料而燃烧产生该加热热能，并将该加热热能传递至该热源室中，该本体有一排气口连通该热源室。更进一步，该产热单元设置于该热源室外，一第一输送管连接该产热单元与该热源室，该产热单元通过燃烧一燃料而产生该加热热能，该加热热能通过该第一输送管传递至该热源室中；或者，该产热单元设置于该热源室内，一第二输送管连接至该产热单元，以输送一燃料至该产热单元。
进一步，该热源室的一外壁包覆有一隔热层。
进一步，有一控制单元及一温度感测单元，该温度感测单元设置在该太阳能聚热室，该控制单元电连接该温度感测单元及该产热单元，该温度感测单元侦测一温度信号，该控制单元接收该温度信号，并根据该温度信号控制该产热单元启动或关闭。
进一步，有一控制单元及一定时器，该控制单元电连接该定时器及该产热单元，该定时器用以设定一时间信号，该控制单元接收该时间信号，并根据该时间信号控制该产热单元启动或关闭。
进一步，该热源室环绕于该太阳能聚热室的外围。
本发明再提出一种包含所述双热源太阳能集热器的双热源太阳能热机装置，该双热源太阳能热机装置进一步包含：
一热机，位于该太阳能聚热室中；该热机接受该太阳热能或/及该加热热能而被驱动。
进一步，有一发电单元连接该热机，该热机被驱动后带动该发电单元发电。
进一步，该热机为一史特灵引擎。
通过上述技术特征可具有以下功效：
1.本发明的本体具有太阳能聚热室及热源室，在晴天时热机可借由太阳能聚热室产生的太阳热能使热机运作，而在阴天、雨天及夜晚可由产热单元产生加热热能使热机运作，借由此双热源的集热器使热机可以持续运作不受天气及时间所影响。
2.本发明热机通过连接发电单元可形成太阳能热机发电装置，并通过此双热源太阳能集热器产生稳定的电功率输出。
3.本发明可通过温度感测单元感测太阳能聚热室的温度，而在太阳能聚热室的温度不足时，控制产热单元产生加热热能；或者也可以通过定时器设定例如夜晚没有太阳光的时间，控制产热单元产生加热热能。借此维持热机稳定运转。
4.热源室环绕于太阳能聚热室的外围，借以对太阳能聚热室均匀的热传。而在热源室外包覆隔热层，减少加热热能外溢，提高能源效率。
附图说明
图1为本发明第一实施例的热机装置及其双热源太阳能集热器的构造示意图；
图2为本发明第一实施例中，利用温度侦测器的温度信号或定时器的时间信号来启动产热单元的功能方块图；
图3为本发明第一实施例中，自太阳能聚热室提供热机太阳热能的示意图；
图4为本发明第一实施例中，自热源室提供热机加热热能的示意图；
图5为本发明第一实施例中，同时自太阳能聚热室及热源室提供热机太阳热能及加热热能的示意图；
图6为本发明第二实施例的热机装置及其双热源太阳能集热器的构造示意图。
附图标号说明：1:本体
11:太阳能聚热室
12:热源室
13:高热传壁
14:排气口
2:热机
3:导热管
4:隔热层
5:透镜
6:盖件
7A:产热单元
71A:第一输送管
7B:产热单元
71B:第二输送管
8:温度传感器
9:控制单元
10:定时器
20:发电单元
A:温度信号
B:时间信号。
具体实施方式
综合上述技术特征，本发明热机装置及其双热源太阳能集热器的主要功效将可于下述实施例清楚呈现。
本发明第一实施例的热机装置请参阅图1所示[要说明的是，本发明实施例的图式是以示意图呈现，具体构造依据加工工艺的不同会呈现不同型态]，包括有一双热源太阳能集热器及一热机2。该双热源太阳能集热器包括有一本体1，该本体1包括有一太阳能聚热室11及一热源室12，该太阳能聚热室11与该热源室12之间设有一高热传壁13，该高热传壁13的材质类似于热水器的金属内胆，具有高热传系数但能够抗氧化，该高热传壁13使该太阳能聚热室11与该热源室12区隔为二空间，本实施例中该热源室12环绕于该太阳能聚热室11的外围。该热机2则位在该太阳能聚热室11中，具体而言，该热机2例如是史特灵引擎，将该史特灵引擎的膨胀室伸入该太阳能聚热室11中，并在该热机2上包覆有一吸热组件，例如一导热管3，再有一发电单元20连接该热机2，该发电单元20例如连接该史特灵引擎的活塞连杆。该双热源太阳能集热器还包括在该热源室12的外壁上再包覆有一隔热层4，例如以中空容器的中空层装填石绵层，并将该本体1置入该中空容器；并有石英玻璃的一透镜5设置在该本体1上，使该透镜5对应该太阳能聚热室11，具体的，有一盖件6盖在该本体1上，该盖件6中央透空，将该透镜5支承在该盖件6上。该双热源太阳能集热器更有一产热单元7A，本实施例该产热单元7A设置在该热源室12外，该产热单元7A通过一第一输送管71A连通该热源室12。
参阅图1及图2所示，本实施例的双热源太阳能集热器进一步有一有一温度感测单元8、一控制单元9及一定时器10，该温度感测单元8设置在该太阳能聚热室11中，该控制单元9电连接该温度感测单元8、该定时器10及该产热单元7A。
参阅图2及图3所示，在平日白天太阳光充足时，太阳光通过具有聚热效能的该透镜5而将太阳热能聚焦在该热机2上，使该热机2吸收足够太阳热能而能够带动该发电单元20发电，借此将太阳热能转换为电能。其中，通过该导热管3接收该太阳热能可增加该热机2吸热的表面积，以进一步提高热效率。
参阅图2及图4所示，当夜晚没有太阳光时，可以利用该定时器10设定一时间信号B，在夏天时可设定太阳下山时间约下午6点，在冬天时则可设定太阳下山时间约下午4点半，当该控制单元9接收该时间信号B时，该控制单元9会控制该产热单元7A启动，该产热单元7A例如是一燃烧器而会接受一燃料燃烧产生一加热热能，该加热热能通过例如燃料燃烧后的高温空气的介质传输并通过该第一输送管71A传递至该热源室12中，该加热热能进一步通过该高热传壁13传递至该太阳能聚热室11中，以维持该热机2的运作，使该发电单元20持续发电。在该本体1上则进一步有一排气口14连通该热源室12，以将该燃料燃烧后的高温空气的介质排出。
参阅图2及图5所示，除了夜晚没有太阳光之外，当白天因为阴天、雨天而太阳光不足，使该太阳能聚热室11中的温度不足时，该热机2的运转效能也会受影响而影响该发电单元20的发电功率输出。而由于前述温度感测单元8设置在该太阳能聚热室11中，因此可以持续感测该太阳能聚热室11中的温度而产生一温度信号A，该温度信号A被传输至该控制单元9，当该太阳能聚热室11中的温度不足时，该控制单元9也会控制该产热单元7A启动，以将该加热热能传递至该太阳能聚热室11中，以提高该太阳能聚热室11的温度，以维持该热机2的运作，使该发电单元20持续发电。
本发明通过上述双热源太阳能集热器依据不同状况使用该太阳热能或/及该加热热能驱动该热机2，使该发电单元20可产生稳定的电功率输出。
本发明第二实施例请参阅图6所示，与第一实施例不同之处在于，本实施例没有设置该产热单元7A，而是将一产热单元7B设置在该热源室12中，并以一第二输送管71B连接至该产热单元7B，以输送一燃料至该产热单元7B，本实施例通过该产热单元7B设置在该热源室12中，让燃料在该热源室12中燃烧，减少燃烧后该加热热能的热散逸，以进一步提高热效率。
综合上述实施例的说明，当可充分了解本发明的操作、使用及本发明产生的功效，惟以上所述实施例仅为本发明的较佳实施例，当不能以此限定本发明实施的范围，即依本发明申请专利范围及发明说明内容所作简单的等效变化与修饰，皆属本发明涵盖的范围内。

Claims (13)

1.一种双热源太阳能集热器，用于对一热机加热，以驱动该热机，其特征在于，该双热源太阳能集热器包含： 一本体，包括有一太阳能聚热室及一热源室，该太阳能聚热室接受太阳光聚热而产生一太阳热能，该热源室产生或接受一加热热能，该太阳能聚热室与该热源室之间设有一高热传壁，使该太阳能聚热室与该热源室区隔为二空间，该加热热能可以通过该高热传壁传递至该太阳能聚热室。
2.如权利要求1所述的双热源太阳能集热器，其特征在于，还包含有一吸热组件，该吸热组件设置于该太阳能聚热室中且连接该热机，使该吸热组件接受该太阳热能或/及该加热热能。
3.如权利要求1所述的双热源太阳能集热器，其特征在于，该热源室的一外壁包覆有一隔热层。
4.如权利要求1所述的双热源太阳能集热器，其特征在于，该太阳能聚热室设有材质为石英玻璃的一透镜，太阳光通过该透镜使该太阳热能传递至该热机。
5.如权利要求1所述的双热源太阳能集热器，其特征在于，另包含有一产热单元，该产热单元接受一燃料而燃烧产生该加热热能，并将该加热热能传递至该热源室中，该本体有一排气口连通该热源室。
6.如权利要求5所述的双热源太阳能集热器，其特征在于，该产热单元设置于该热源室外，一第一输送管连接该产热单元与该热源室，该产热单元通过燃烧一燃料而产生该加热热能，该加热热能通过该第一输送管传递至该热源室中。
7.如权利要求5所述的双热源太阳能集热器，其特征在于，该产热单元设置于该热源室中，一第二输送管连接至该产热单元，以输送一燃料至该产热单元。
8.如权利要求4所述的双热源太阳能集热器，其特征在于，有一控制单元及一温度感测单元，该温度感测单元设置在该太阳能聚热室，该控制单元电连接该温度感测单元及该产热单元，该温度感测单元侦测一温度信号，该控制单元接收该温度信号，并根据该温度信号控制该产热单元启动或关闭。
9.如权利要求4所述的双热源太阳能集热器，其特征在于，有一控制单元及一定时器，该控制单元电连接该定时器及该产热单元，该定时器用以设定一时间信号，该控制单元接收该时间信号，并根据该时间信号控制该产热单元启动或关闭。
10.如权利要求1所述的双热源太阳能集热器，其特征在于，该热源室环绕于该太阳能聚热室的外围。
11.一种双热源太阳能热机装置，包含如权利要求1至权利要求10中任一项所述的双热源太阳能集热器，该双热源太阳能热机装置进一步包含： 一热机，位于该太阳能聚热室中；该热机接受该太阳热能或/及该加热热能而被驱动。
12.如权利要求11所述的双热源太阳能热机装置，其特征在于，有一发电单元连接该热机，该热机被驱动后带动该发电单元发电。
13.如权利要求11所述的双热源太阳能热机装置，其特征在于，该热机为一史特灵引擎。
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