CN216077246U - 一种热管型磁性发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热管型磁性发电装置，其由加热腔、热管、集热器、磁性活塞、散热器、感应线圈、整流稳压电路板、电极组成，其中磁性活塞位于热管内部，集热器、散热器分别布置于热管的两端。热管外部缠绕感应线圈，感应线圈连接至整流稳压电路板，整流稳压电路板连接至电极。热管可双向使用，安装灵活，使用方便。其实现了原动机与发电机的一体化，取消了原动机的曲轴等机械系统，工作介质密封性高、装置噪声小、易于小型化、微型化，操作简单、发电效率高、可靠性高。可用在低温热源、小型热转换系统、水下动力、空间站动力等多种领域应用。

Description

一种热管型磁性发电装置

技术领域

本发明属于热发电领域，涉及一种热管型磁性发电装置。该装置可将热能转化为电力。

背景技术

在化石能源和余热发电方面，主要工艺路线为利用热能转换为蒸汽，然后由蒸汽推动旋转机械，进而驱动磁力发电机发电。这种发电方式适于用于大型发电机组，而针对小型热转化装置，如采用这种方式，受蒸汽参数的限制，小型机组发电效率低，系统复杂，对运行人员技术水平要求较高，尤其是当规模很小时，难以找到合适的设备与之匹配。

从能源利用角度来说，废热的有效回收利用一直是急需解决的课题。因此，设计适应多种热源的原动机发电机一体化结构是能源研究者一直思考的问题。

中国专利CN102086785 A、中国台湾专利200809085、国际公开 WO2008/068491A2、日本专利第昭61-255202分别提出了一种热管式发电机，此类热管式发电机在热管内部配置有风扇旋转叶片，且风扇旋转叶片配置有磁性物质。在相对于风扇旋转叶片位置的热管外侧配置的感应线圈产生电流，主要特点为，变化的磁场由转动的风扇是产生。此类热管发电机因含转动机构及传动轴，不易小型化、微型化，喷嘴存在节流损失，且热功率较大时易超压泄露。

中国专利CN1743666A提出了一种温差双向热管传热风轮发电装置，其由封闭外壳、换热器、相变换热介质泵、布液装置、风轮发电机、电器控制器、相变换热介质、保温材料等组成。利用相变介质在蒸发段和冷凝段蒸发和冷凝产生的压力差，推动风轮发电机转动发电。该装置可双向传热，便于安装使用，但内置系统复杂，不易小型化。

中国专利CN205945481 U提出一种温差磁流体脉动发动机，主要是有悬浮在流体内纳米磁性材料组成磁流体，灌装在内部真空的毛细管，组成可传送热能的磁流体脉动热管。该管围绕永磁材料形成可产生电动势线圈，并和具有可感受温差的受热及散热装置组成发电装置。中国专利CN1525630A提出了一种磁流体发电与冷却装置，该装置包含：管路及线圈，该管路具有含多个磁性粒子的流体，线圈环绕于该管路的一部分。当热能传导至该流体而被流体吸收，致使部分流体汽化产生气泡而达到冷却目的，并驱动该流体流动而推动多个磁性粒子通过线圈，进而发电。此类磁流体发电机的特点为，变化的磁场由运动的磁流体产生。所述磁流体为磁性材料在流体中的悬浊液，悬浮液长期运行易团聚沉积，且在发电过程中，磁性材料与流体介质存在速度差，长期运行易造成工作介质的分离，能量多在流体流动中损耗，效率降低。

中国专利CN202259449 U提出了一种热磁发电斯特林发动机。其由冷却器、吸热器、膨胀缸、活塞、压缩缸、曲轴连杆组成，软磁片布置于冷却器与吸热器之间，通过两者之间的温度变化使软磁片产生的磁场变化驱动线圈产生电能。该装置结构复杂，不易小型化。

中国专利CN102403925 A提出一种往复式运动活塞泵驱动的热磁发电系统，该系统通过活塞泵驱动流体往复运动，往复运动的流体加热或冷却磁薄片，使其温度在居里温度附近变化，从而产生磁阻和磁通量的变化，使感应线圈产生感应电动势，将往复运动转化为电能。该系统需借助外力驱动流体往复运动，机械结构复杂，产生电能频率受加热和冷却频率制约，磁性材料需频繁加热和冷却，对材料要求高。

中国专利CN1176521A提出了一种磁电转换部件，该部件与金属套管配合可将往复或转动运动能量转化为热能或电能。该部件内含转动轴，结构复杂。中国专利CN109882309A提出了一种预热高效温差发电机。该装置包括直线发电机、气缸，通过蒸汽驱动活塞带动直线发电机的动子往复运动，将热能转化为电能。该装置机械结构复杂，气缸难以避免的存在漏气等问题，能量转化率低。中国专利CN1118948A提出了一种往复式发动机，该装置采用气压、水压为动力源驱动活塞带动电动机转子做轴向直线往复运动，使电枢沿直线切割磁力线，将机械能转变为电能。该装置虽实现了原动机与发电机的一体化，取消了曲轴等系统，但采用活塞驱动磁性转子，结构仍然较复杂，可进一步简化。

本发明的目的在于提供一种热管型磁性发电装置，本装置采用原动机发电机一体化结构，主体装置冷热端可变化，可双向传热，安装灵活，使用方便。运动机构仅为磁性活塞，结构简单，可适应多种热源。该装置变化的磁场源于磁性活塞的往复运动及活塞在冷热端不同温度条件下的磁场变化，不同于现有热管发电机采用回转风扇的转动及磁流体发电设备中磁性悬浊液介质的流动。避免了现有热管型发电机中旋转机构及喷嘴的设置，无节流损失。避免了采用悬浊液作为工作介质，比磁流体脉动发电的形式具有更长的寿命，可避免磁悬浮材料易沉积、磁性材料易与流体分离、脉动热管局部干烧等的问题。避免了热磁发电原理仅依靠温度变化使磁场变化的限制。

实用新型内容

本发明的目的在于提供一种热管型磁性发电装置，本装置采用原动机发电机一体化结构，运动机构仅为磁性活塞，结构简单，可适应多种热源。主体装置冷热端可转换，可双向传热，安装灵活，使用方便。该装置变化的磁场源于磁性活塞的运动及活塞在冷热端不同温度条件下的磁场变化，不同于现有热管发电机采用回转风扇的转动及磁流体发电设备中磁性悬浊液介质的流动。避免了现有热管型发电机中旋转机构及喷嘴的设置，无节流损失。避免了采用悬浊液作为工作介质，比磁流体脉动发电的形式具有更长的寿命，可避免磁悬浮材料易沉积、磁性材料易与流体分离、脉动热管局部干烧等的问题。避免了热磁发电原理仅依靠温度变化使磁场变化的限制。

为实现所述发明目的，本发明包含以下技术内容：

一种热管型磁性发电装置，其由加热腔、热管、集热器、散热器、磁性活塞、感应线圈、整流稳压电路板、电极组成，其中磁性活塞位于热管内部，集热器位于热管的热端，散热器布置于热管的冷端，热管外部缠绕感应线圈，感应线圈连接至整流稳压电路板，整流稳压电路板连接电极。

所述加热腔位于热管的热端，可拆卸，用于提供热管所需的热量。

所述集热器位于热管的热端，用于收集热管所需的热量。

所述热管内含相变介质，工质在热端受热，在冷端冷却。

所述磁性活塞在热管内部可沿轴向往复移动。

所述散热器位于热管的冷端，用于强化冷端的散热。

所述感应线圈位于冷端与热端之间。

所述整流稳压电路板上有整流稳压电路，感应线圈接入整流稳压电路板上的整流电路及稳压电路。

所述整流电路及稳压电路，其工作原理为技术人员所熟知的范围，这里不再赘述。

本装置的原理是：一种热管型磁性发电装置，在加热腔提供热源或卸下加热腔直接采用已有热源对热管热端集热器进行加热时，热管内工作介质受热发生相变，由液态转变为气态，此过程中，工作介质的体积迅速膨胀产生压力，磁性活塞在热端受热并在此压力推动下自起始位置上行；磁性活塞上行至热管冷端，气体进入冷端在散热器散热液化，工质由气态转变为液态，体积迅速收缩，压力迅速降低，磁性活塞在冷端冷却并在重力及压差作用下下行返回至起始位置，磁性活塞往复运动一次完成一个工作循环。液化工质沿着管壁返回热管热端，完成工质的循环。磁性活塞往复运动过程中，穿过外部感应线圈，且往复运动中，磁性活塞经加热和冷却循环，磁场周期性变化。感应线圈磁通量随磁性活塞的往复运动及温度的周期性变化产生电动势，进而产生周期性电流，达到发电的目的。该电流经整流稳压电路板上的整流电路和稳压电路整流及稳压后通过电极供给外部用电设备。

本发明的有益之处是：本装置可采用多种热源形式，可利用太阳能、工业余热、生物质能等。主体装置冷热端可转换，可双向传热，安装灵活，使用方便。本装置实现了原动机与发电机的一体化，取消了原动机的曲轴等机械系统，工作介质密封性高、装置噪声小、易于小型化、微型化，操作简单、发电效率高、可靠性高，可用在低温热源、小型热转换系统、水下动力、空间站动力等多种领域应用。

附图说明

图1为本发明的原理及结构示意图.

图2为整流稳压电路原理示意图。

图中各标号依次表示：加热腔(1)、热管(2)、集热器(21)、散热器(22) 磁性活塞(3)、感应线圈(4)、整流稳压电路板(5)、整流电路(51)、稳压电路(52)电极(6)。

具体实施方式

以下结合附图对本发明内容进行进一步地、较为完整的说明，以下所述仅为该发明的具体实施方式，本发明的保护不限于此，任何本技术领域的技术人员所想到的变化或替代，都涵盖在本发明的保护范围之内。

一种热管型磁性发电装置，其由加热腔(1)、热管(2)、集热器(21)、散热器(22)、磁性活塞(3)、感应线圈(4)、整流稳压电路板(5)、整流电路(51)、稳压电路(52)电极(6)组成，其中磁性活塞(3)位于热管(2)内部，集热器(21)布置于热管(2)的热端，散热器(22)布置于热管(2)的冷端，热管(2)外部缠绕感应线圈(4)，感应线圈(4)连接至整流稳压电路板(5)，整流稳压电路板(5)连接电极(6)。

所述加热腔(1)位于热管(2)的热端，可拆卸，用于收集并提供热管 (2)所需的热量。

所述集热器(21)位于热管(2)的热端，用于收集热管(2)所需的热量。

所述热管(2)内含相变介质水，工质水在热端受热蒸发，在冷端冷却液化。此外，工质还可根据工作温度选择酒精、甲烷、乙烷、F-13等，热管常用工质。

所述磁性活塞(3)在热管内部可以沿轴向往复移动。

所述散热器(22)位于热管(2)的冷端，用于强化冷端的散热。

所述感应线圈(4)位于冷端与热端之间，略小于磁性活塞的行程范围。

所述整流稳压电路板(5)上有整流电路(51)及稳压电路(52)，感应线圈(4)接入整流稳压电路板(5)上的整流电路(51)及稳压电路(52)。

所述整流电路(51)及稳压电路(52)，其工作原理为技术人员所熟知的范围，这里不在赘述。

本装置的原理是：一种热管型磁性发电装置，在加热腔(1)提供热源或卸下加热腔(1)直接采用已有热源对热管(2)热端的集热器(21)进行加热时，热管(2)内液态水受热发生相变，由液态转变为气态，此过程中，体积迅速膨胀产生压力，磁性活塞(3)在热端受热并在此压力推动下自起始位置上行；磁性活塞(3)上行至热管(2)冷端，水蒸气进入冷端在散热器(22)散热液化，水蒸气由气态转变为液态，体积迅速收缩，压力迅速降低，磁性活塞(3)在冷端冷却并在重力及压差作用下下行返回至起始位置，磁性活塞(3)往复运动一次完成一个工作循环。水蒸气液化后沿着管壁返回热管(2)热端，完成工质的循环。磁性活塞(3)往复运动过程中，穿过外部感应线圈(4)，且往复运动中，磁性活塞(3)经加热和冷却循环，磁场周期性变化。感应线圈(4)内磁通量随磁性活塞(3)的往复运动及温度的周期性变化产生电动势，进而产生周期性电流，达到发电的目的。该电流经整流稳压电路板(5)上的整流电路(51)和稳压电路(52)整流及稳压后通过电极(6)供给外部用电设备。

Claims (4)

1.一种热管型磁性发电装置，其由加热腔(1)、热管(2)、集热器(21)、散热器(22)、磁性活塞(3)、感应线圈(4)、整流稳压电路板(5)、电极(6)组成，其中集热器(21)、散热器(22)布置于热管(2)的两端，磁性活塞(3)位于热管(2)内部，热管(2)外部缠绕感应线圈(4)，感应线圈(4)连接至整流稳压电路板(5)，整流稳压电路板(5)连接至电极(6)。

2.根据权利要求1所述的一种热管型磁性发电装置，其特征是集热器(21)位于加热腔(1)内，加热腔(1)可拆卸，可采用多种热源为集热器(21)供热。

3.根据权利要求1所述的一种热管型磁性发电装置，其特征是热管(2)内含相变工质。

4.根据权利要求1所述的一种热管型磁性发电装置，其特征是所述磁性活塞(3)在热管(2)内部可沿轴向往复移动。

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