CN202055932U - 蝶轭式热燃装置 - Google Patents

Abstract

一种蝶轭式热燃装置，可将一热能转换成一机械能，以推动一动力装置或一发电装置，其具有一第一气缸体、一第二气缸体以及一蝶轭式活塞，其中，蝶轭式活塞的两端分别置于第一气缸体及第二气缸体之中，并可于两气缸体之间进行适当的位移运作，而两气缸体之间组设有一热冷循环模组，以将第一气缸体中受热效应后的工质气体进行冷却，并提供第二气缸体作用时所需的致冷工质气体，借此，本实用新型利用工质气体于两气缸体之间产生热胀或冷缩的效应，驱使蝶轭式活塞产生往复式的运作，进而产生动力，依此，本实用新型可应用于各式的动力交通工具或化学热能发电装置之中，并具有环保节能的功效。

Description

蝶轭式热燃装置

技术领域

一种蝶轭式热燃装置，本实用新型尤指一种可将一热能转换成一机械动能以产生动能的蝶轭式热燃装置。

背景技术

热燃机为一种将特定物质(如煤油、汽油等石化燃料)所蕴含的化学能，经由燃烧作用产生热能，再借助热能推动机械结构产生运作或发电的装置，上述所称的热燃机一般区分成以石化能源做为主要燃料的内燃机，及以不限定燃料的外燃机，然而，无论是上述所称的外燃机或内燃机，皆局限于燃料的本身特性以及热能转换机械能的效率偏低，造成能源的耗损及空气污染，其主要原因在于石化能源是有不可逆的线性能源限制，当石化能源经燃烧而产生化学作用后，便会以废热的形态消失，且内燃机更因需自大气中吸取大量冷空气的开放式热循环，使得内燃机于爆炸及排放的冲程作业中，大部分的化学能是与冷空气产生结合，形成一氧化碳、二氧化碳、硫氧化合物等，而上述的二氧化碳等气体为一般所俗称的温室气体，如此，便会导致地球暖化等问题的产生；再者，上述所称的外燃机，虽可避免使用石化能源做为驱动时的燃料，透过卡诺循环(Carnot cycle)或史特林循环(Stirling cycle)等热功转换循环，将热能转换成机械能，但上述外燃机受限于运作时所需热能的取得，及外燃机结构限制，导致藉用上述各种热功转换循环产生运作的外燃机，其效率大多仅有百分之四十至百分之六十，除上述原因之外，更因卡诺循环为一种以理论为依据的热功转换循环，其运作时需绝对高温的热源及绝对低温的冷源，才可产生卡诺循环所欲达成的高效率转换，又，史特林循环为一种利用热冷再生的循环概念将热能转换机械能的功效，而当下技术以能将其实现，但史特林循环仍受限于工作气体以及机械结构的不理想限制，未能产生较佳的工作效率。

实用新型内容

有鉴于上述问题，本实用新型者以多年来从事相关热燃机结构设计的经验，针对热燃机的活塞结构以进行相关的分析及研究，期能设计出解决上述问题方案，缘此，本实用新型主要的目的在于提供一种利用蝶轭式活塞，以改善热燃机转换效率的蝶轭式热燃装置。

为达上述目的，本实用新型所称的蝶轭式热燃装置，其主要是由一第一气缸体、一第二气缸体、一蝶轭式活塞以及一热冷循环模组所组构而成，其中，一个第一气缸体，成形有一个容置空间，并具有一个热能传导件；一个第二气缸体，成形有另一个容置空间；一个蝶轭式活塞，成形有一个摆动轴，该摆动轴延伸成形有一个曲杆，该曲杆上两端分别组设有一个第一活塞环及一个第二活塞环，而该第一活塞环及第二活塞环分别置于该第一气缸体及该第二气缸体之中，且可于该第一活塞环及该第二活塞环之间进行往复运作；以及，一个热冷循环模组，具有一个循环管及一个致冷器，其中，该循环管两端分别与该第一气缸体及该第二气缸体组设，而该致冷器包覆于该循环管上，以使导入该循环管之中的一种工质气体受到冷却。如此，便可借助蝶轭式的机械结构改良，以提升热燃机的转换效率。

该蝶轭式活塞的该曲杆呈弧状。且该蝶轭式活塞最好为成对使用。

各该蝶轭式活塞组设于同一轴承上。

该热能传导件的一端组设有一个储热装置。

该热能传导件具有一个热导管及一个储热元件。

该储热装置成形有一个以上的热源导入口。

该蝶轭式热燃装置与一个飞轮发电装置组设。

该飞轮发电装置与一个再生燃料电池模组组设。

该蝶轭式热燃装置具有多组气缸体。

本实用新型的有益效果在于：上述装置据以实施后，确实可达到提供一种可最高效的将一热能转换成一机械动能，并以产生动能的蝶轭式热燃装置。

附图说明

图1，为本实用新型的构件示意图(一)。

图2，为本实用新型的构件实施示意图(一)。

图3，为本实用新型的构件实施示意图(二)。

图4，为本实用新型的实施流程图(一)。

图5，为本实用新型的实施示意图(一)。

图6，为本实用新型的构件示意图(一)。

图7，为本实用新型的实施流程图(二)。

图8，为本实用新型的另一实施例(一)。

图9，为本实用新型的另一实施例(二)。

图10，为另一实施例(二)的构件组合示意图。

图11，为另一实施例(二)的实施示意图(一)。

图12，为另一实施例(二)的实施示意图(二)。

图13，为本实用新型的另一实施例(三)。

【主要元件符号说明】

10蝶轭式热燃装置

101第一气缸体        102第二气缸体

1011容置空间         1021容置空间

1012热能传导件

103蝶轭式活塞        104热冷循环模组

1031摆动轴          1041循环管

1032曲杆            1042致冷器

1033第一活塞环      1034第二活塞环

1035曲轴

11热储存装置        12飞轮发电装置

111容置空间         1111热导管

1112储热元件        1113热源导入口

1113’热源导入口    1113”热源导入口

13再生燃料电池系统

131高压碳纤瓶       132燃料电池单元

21热胀行程          22冷缩行程

31导入热能          32产生电能

33产生电能          34进行电化学再生作用

40蝶轭式热燃装置

401第一气缸体       402第二气缸体

4011热能传动件

403第一蝶轭式活塞   404第二蝶轭活塞

4031组设孔          4041组设孔

4032曲杆            4042曲杆

4033培林            4043培林

4034带动件          4044带动件

405热冷循环模组     406轴承

407连动件

50蝶轭式热燃装置

具体实施方式

本实用新型为提升热燃机的转换效率，是比较各式封闭式工质循环(如卡诺循环、史特林循环等)以及各式开放式工质循环(如奥图循环等)的工作特性，决意以封闭式工质作为本实用新型的循环机制，请参阅图1，图中所示为本实用新型的构件示意图(一)，如图所示，本实用新型所称的蝶轭式热燃装置10，其主要由一第一气缸体101、一第二气缸体102、一蝶轭式活塞103以及一热冷循环模组104所组构而成，其中，第一气缸体101及第二气缸体102由外观之，略呈一弧状，而两气缸体101、102之中分别成形有一容置空间1011、1021，且第一气缸体101由一可耐高温的材质所制成，如一难熔金属、一陶瓷以及一合金材料等，又，第一气缸体101上组设有一热能传导件1012，热能传导件1012其主要用于将外部热源所产生的热能传导至第一气缸体101中，以使第一气缸体101于蝶轭式热燃装置10运作时，处于高温的工作状态下，而其为一难熔金属经加工所制成，所述的难熔金属可为一钨(W)或为一钽(Ta)等金属材质，又，蝶轭式活塞103依据蝴蝶蝶翼(或锚)的形态所制成，以使蝶轭式活塞103运作时，可产生宛若蝴蝶振翅飞翔时，所产生的双向并同时反向摆动的机械仿生运作，其主要是成形有一摆动轴1031，摆动轴1031延伸成形有一曲杆1032，曲杆1032则成形为一弧状，且曲杆1032的两侧端缘分别组设有一第一活塞环1033及一第二活塞环1034，又，第一活塞环1033容置于第一气缸体101所成形的容置空间1011内，而第二活塞环1034则容置于第二气缸体102所成形的容置空间1021内，又，组设完成的第一活塞环1033与第一气缸体101呈紧配的态样，而第二活塞环1034也与第二气缸体102呈紧配，如此，两活塞环1033、1034便可于所组设的气缸体101或102之中，进行压缩及复归的动作，再请参阅图1，热冷循环模组104其主要具有一循环管1041及一致冷器1042，其中，循环管1041的一端与第一气缸体101相组设，而相对应的另一端则与第二气缸体102相组设，且循环管1041的其中一部分受到致冷器1042的包覆，又，致冷器1042可借助吸取外部水资源或填充一致冷液，产生致冷的功效，如此，热冷循环模组104借助循环管1041将第一气缸体101运作时，所产生的高温工质气体导入第二气缸体102之中，并于导入过程中受到致冷器1042的作用，由原先的高温骤降成低温，因此，第二气缸体102于蝶轭式热燃装置10运作时，处于低温的工作环境下，当然，本实用新型中的致冷器1042并不直接消耗本系统能源，最好是用天然冷源，比如大气温度(空气冷却)，或海水温度，或地下水温度。

请参阅图2及图3，图2为本实用新型的构件实施示意图(一)，图3则为本实用新型的构件实施示意图(二)，承上所述，蝶轭式活塞103的曲杆1032依据设计时所产生的弧度，以及气缸体101或102内所成形的容置空间1011或1021大小，而产生有不同的上、下止点，而图中所示的A为本实用新型的上止点，B则为本实用新型的下止点，又，上、下止点A、B之间为一般活塞机构所称的活塞行程C，因此，蝶轭式活塞103运作于活塞行程C之间，且与蝶轭式活塞103所组设的一曲轴1035，在上、下止点A、B之间产生一次的圆周运动。

请参阅图4，图中所示为本实用新型的实施流程图(一)，并请搭配参照图1-图3，而本实用新型所称的蝶轭式热燃装置10其运作流程如下所述：

(1)热胀行程21：本实用新型于运作的初始，外部热源所产生的热能借助热能传导件1012的传导，使第一气缸体101作用于一高温状态下，且第一气缸体101的容置空间1011内的工质气体受到高温效应，而产生热胀推力，驱使曲杆1032往第二气缸体102的位置摆动，上述摆动过程是如图3中所示的D，又，受热后的工质气体除在第一气缸体101之中产生热胀作功之外，更经由热冷循环模组104的循环管1041传导至第二气缸体102之中；

(2)冷缩行程22：承上所述，受热的工质气体于传导途中，受到致冷器1042的作用，由原先的高温转换成低温，因此，传导至第二气缸体102之中的工质气体，是使第二气缸体102作用于低温状态下，当第一气缸体101产生热胀推力，使曲杆1032向第二气缸体102位移时，致冷后的工质气体于第二气缸体102之中产生冷缩推力，也使曲杆1032向第一气缸体101摆动，如图2中所示的E，如此，曲杆1032不断于两气缸体101、102之间，产生往复摆动的运作，借此，本实用新型也可与一机械结构组设，以提供机械结构运作时所需的动能。

请参阅图5，图中所示为本实用新型的实施示意图(一)，本实用新型所称的蝶轭式热燃装置10，除可选择进行产生动力外，更可选择连接一发电结构，以疏解现今因发电所产生的污染问题，如图所示，为使第一气缸体101运作时，可产生较高温的工作温度，本实施例使热能传导件1012与一热储存装置11组设，并请参阅图6，图中所示为本实用新型的构件示意图(一)，如图所示，热储存装置11其主要由一难熔金属所制成，以承受储热时所产生的高温，而热储存装置11的内部成形有一容置空间111，容置空间111内具有一热导管1111及一储热元件1112，其中，热导管1111布设于储热元件1112之间，使热导管1111与储热元件1112之间可进行热交换，而储热元件1112可为一石墨、一沸石材料等，又，热储存装置11的外缘成形有一热源导入口1113，以将外部热源导入热储存装置11，所述的外部热源诸如一太阳热能、一生质气化热能或为一生质液化热能等，再请参照图5，承上所述，本实施例更进一步于蝶轭式热燃装置10的后端组设有一飞轮发电装置12及一再生燃料电池模组13，其中，飞轮发电装置12可为一轴向飞轮发电装置或为一径向飞轮发电装置，并与蝶轭式热燃装置10呈相连动，以借助蝶轭式热燃装置10运作时所产生的动力，连动飞轮发电装置12产生运作，以产生电能，又，上述所称的再生燃料电池模组13，可借助飞轮发电装置12产生电力的同时，进行水电解作用，且再生燃料电池模组13之中可具有一个以上的高压碳纤瓶131及一燃料电池单元132，其中，高压碳纤瓶131可储存水电解作用后所产生的分离氧气及分离氢气(可做为输出的能源产品)，也可在所属热燃装置在启动或其它引入的热源不能有效供应时，做为备份能源储备，进行合成气燃烧作用，提供本实用新型做动时，所需的热能，以维持系统的正常输出。

请参阅图7，图中所示为本实用新型的实施流程图(二)，并请搭配参照图5，上述实施例的实施过程如下所述：

(1)导入热源31：本实施例运作初始，储热装置11收集外部热源所传导的热能，而所述的外部热源，如图6所述，在此不于赘述，当热能导入储热装置11之后，受到热导管1111的传导，且同时间储热元件1112将热能储存于其中，以延长蝶轭式热燃装置10获得热能的时间，又，热能经由热能传导件1012导入第一气缸体101之中，使第一气缸体101内的工质气体逐渐产生高温；

(2)产生动能32：承上述，第一气缸体101产生高温后，产生热胀的压力，驱使蝶轭式活塞103往第二气缸体102的方向位移，又，第一气缸体101内中受热的工质气体，同时经由热冷循环模组104，导至第二气缸体102，且传导途中，受到致冷器1042的作用，致使工质气体由原先的高温降温低温，如此，第二气缸体102作用于低温的环境之中，并于第二气缸体102中形成一冷缩的压力，推使蝶轭式活塞103往第一气缸体101的方向位移；

(3)产生电能33：承产生动能32步骤所述，蝶轭式活塞103进行多次的往复做动后，便产生一动能，连动飞轮发电装置12产生运作，并产生电能；

(4)进行电化学再生作用34：承上所述，飞轮发电装置12产生电能后，此电能可经转换后，供电子装置运作使用，又，或是将此电能用于再生燃料电池模组13之中，使燃料电池单元132可满足所属系统对电力的需求，且燃料电池单元132还可进行水电解作用后，所产生的氧分离气及氢分离气，可储存于高压碳纤瓶131之中，可在所属热燃装置在启动或其它引入的热源不能有效供应时，做为备份能源储备，进行合成气燃烧作用，提供本实用新型做动时，所需的热能，以维持系统的正常输出。

请参阅图8，图中所示为本实用新型的另一实施例(一)，如图所示，上述实施例所称的储热装置11，其成形有一热源导入口1113，以收集外部热源所产生的热能，然而，为使本实用新型运作时，可作用于更高温的状态下，储热装置11可于其外表，成形有一个以上的热能导入口1113、1113’、1113”...，以分别接收不同热源所产生的热能，例如热能导入口1113接收来自太阳能的热能，而热能导入口1113’接收来自生质气化热能，热能导入口1113”则接收来自生质液化热能，借此，以同时收集多种热源所产生的热能，进而确保本实用新型中的第一气缸体101(请参阅图1)可作用于高温之中。

请参阅图9，图中所示为本实用新型的另一实施例(二)，承上述，上述各实施例之中，皆仅以单一蝶轭式活塞103进行实施举例，但本实用新型可使用一个以上的蝶轭式活塞103进行实施，如图所示，本实施例所称的蝶轭式热燃装置40，其具有一第一气缸体401、一第二气缸体402、一第一蝶轭式活塞403、一第二蝶轭式活塞404以及一热冷循环模组405，其中，第一蝶轭式活塞403及第二蝶轭式活塞404轴设于一轴承406上，并可各自进行往复摆动的运作，然而，其余构件与图1所述相同，在此不于赘述；再请搭配参照图10，图中所示为另一实施例(二)的构件组合示意图，如图所示，为使两蝶轭式活塞403、404于运作时，可产生一动能，以推动后续所组设的各种装置、机构，依此，第一蝶轭式活塞403及第二蝶轭式活塞404分别成形有一组设孔4031、4041，而一曲杆4032、4042分别活动组设于组设孔4031、4041之中，又，为使曲杆4032、4042可较顺畅的于组设孔4031、4041运作，可进一步于组设孔4031、4041之中，组设一培林4033、4043，并使培林4033、4043可于组设孔4031、4041之中，产生适当的滑动，再将曲杆4032、4042分别穿设于所对应的培林4033、4043之中，又，曲杆4032、4042的一端分别组设有一带动件4034、4044，而带动件4034、4044之间更组设有一连动件407，借此，两蝶轭式活塞403、404做动时，驱使曲杆4032、4042于组设孔4031、4041之中产生运作，并连动带动件4034、4044运作，然而，连动件407受到两带动件4034、4044的带动，产生运作并产生有一动能，可供所组设的装置、机构运作时使用。

请参阅图11及图12，图11所示为另一实施例(二)的实施示意图(一)，而图12为另一实施例(二)的实施示意图(二)，又，本实施例所称的蝶轭式热燃装置40，其运作流程如下所述：

(1)热胀行程：当热能经由热能传动件4011，传导至第一气缸体401中，使第一气缸体401内的工质气体产生高温，并产生有一热胀推力，致使第一蝶轭式活塞403及第二蝶轭式活塞404，分别往第二气缸体402的方向运作，而运作方向如图11中所示的F、G；

(2)冷缩行程：承上述，第一气缸体401内的工质气体除了在第一气缸体401之中产生热胀作用外，更经由热冷循环模组405传导至第二气缸体402之中，且因热冷循环模组405的作用使工质气体转换成一低温的态样，进而使第二气缸体402作用于低温的形态下，又，第二气缸体402产生有冷缩的推力，再次将第一蝶轭式活塞403及第二蝶轭式活塞404往第一气缸体401的方向作用，运作方向如图12中所示的H、I，据此，两蝶轭式活塞403、404经多次的作用后，便可产生动力，以推动一装置或机构。

请参阅图13，图中所示为本实用新型的另一实施例(三)，如图所示，本实用新型所称的蝶轭式热燃装置50，其可利用堆叠模组的设计，以产生多组气缸体的形态，诸如四缸、八缸、十二缸等形态，借此以提升蝶轭式热燃装置50所产生的动能，然而，本实施例以四缸进行举例，但并不以此为限。

综上所述，本实用新型所称的蝶轭式热燃装置，经运作后可将一热能转换成一动能，其主要具有一第一气缸体、一第二气缸体、一蝶轭式活塞以及一热冷循环模组，其中，蝶轭式活塞的两端分别容置于第一气缸体及第二气缸体之中，且可于其中进行适当的位移运作，又，热冷循环模组两端分别连接第一气缸体及第二气缸体，借此，以将第一气缸体中受热的工质气体进行冷却，并导致第二气缸体之中，使第二气缸体作用于低温的状态下，如此，两气缸体分别作用于高温及低温的状态，致使蝶轭式活塞于两气缸体之中产生往复运作，进而产生有一动力，此动力供一机械结构、装置产生运作，又或是驱使一发电装置产生电能，而所产生的电能可供一再生燃料电池单元运作时使用，据此，本实用新型据以实施后，确实可达到提供一种可将一热能转换成一机械动能以产生动能的蝶轭式热燃装置。

唯，以上所述者，仅为本实用新型的较佳的实施例而已，并非用以限定本实用新型实施的范围；任何熟习此技艺者，在不脱离本实用新型的精神与范围下所作的均等变化与修饰，皆应涵盖于本实用新型的专利范围内。

Claims (10)

1.一种蝶轭式热燃装置，其特征是包括：

一个第一气缸体，成形有一个容置空间，并具有一个热能传导件；

一个第二气缸体，成形有另一个容置空间；

一个蝶轭式活塞，成形有一个摆动轴，该摆动轴延伸成形有一个曲杆，该曲杆上两端分别组设有一个第一活塞环及一个第二活塞环，而该第一活塞环及第二活塞环分别置于该第一气缸体及该第二气缸体之中，且可于该第一活塞环及该第二活塞环之间进行往复运作；以及

一个热冷循环模组，具有一个循环管及一个致冷器，其中，该循环管两端分别与该第一气缸体及该第二气缸体组设，而该致冷器包覆于该循环管上，以使导入该循环管之中的一种工质气体受到冷却。

2.如权利要求1所述的蝶轭式热燃装置，其特征在于，该蝶轭式活塞的该曲杆呈弧状。

3.如权利要求1所述的蝶轭式热燃装置，其特征在于，该蝶轭式活塞为成对使用。

4.如权利要求3所述的蝶轭式热燃装置，其特征在于，各该蝶轭式活塞组设于同一轴承上。

5.如权利要求1所述的蝶轭式热燃装置，其特征在于，该热能传导件的一端组设有一个储热装置。

6.如权利要求1所述的蝶轭式热燃装置，其特征在于，该热能传导件具有一个热导管及一个储热元件。

7.如权利要求6所述的蝶轭式热燃装置，其特征在于，该储热装置成形有一个以上的热源导入口。

8.如权利要求1所述的蝶轭式热燃装置，其特征在于，该蝶轭式热燃装置与一个飞轮发电装置组设。

9.如权利要求8所述的蝶轭式热燃装置，其特征在于，该飞轮发电装置与一个再生燃料电池模组组设。

10.如权利要求1所述的蝶轭式热燃装置，其特征在于，该蝶轭式热燃装置具有多组气缸体。

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