WO2013029477A1 - 车用太阳能暨燃烧热能混合发电系统 - Google Patents

Abstract

一种车用太阳能暨燃烧热能混合发电系统，其包含太阳能收集车壳（1）、燃烧装置（2）、致动机构（3）、发电机（4）以及连接通道（5）。太阳能收集车壳与燃烧装置中容纳的工作流体可通过连接通道而将所吸收的热传递至致动机构，使其输出动能而推动发电机产生电力。该系统可以有效利用太阳能及外燃机，从而减少电动车需电池。

Description

车用太阳能暨燃烧热能混合发电系统 技术领域

本发明是关于车用发电系统， 更具体而言， 本发明是关于将太阳能及 /或燃烧 所产生的热能用于发电的车用发电系统。 背景技术

现行车辆大多使用内燃机并以石化燃料 (如汽油或柴油)作为能量来源，然而， 石化燃料已面临日渐枯竭与环境污染等问题。 因此， 寻找替代能源已成当今重大 议题。 其中， 又以电力驱动的电动车最受人瞩目， 但是为确保续航力， 电动车往 往需要安装大量电池， 此不但会提高成本， 同时也会增加车辆本身的重量因而更 为耗费能源。 另外， 以太阳能驱动的车辆虽深具潜力，但其却面临日照状况不定、 以及单位面积所能吸收的太阳能有限等问题。 再者， 相较于现有的内燃机， 外燃 机较可釆用各式燃料 (例如生质燃料)来作为输出动能的能量来源， 因此其也为车 辆能源发展的一方向。 有鉴于此， 若能提供一种配合使用太阳能以及外燃机而能 减少电池数量的电动车必备受期待。 发明内容

本发明的目的是提供一种混合发电系统， 以能有效运用太阳能与外燃机， 因 而减少电动车所需电池。

在本发明一实施例中， 一种车用太阳能暨燃烧热能混合发电系统包含： 太阳 能收集车壳， 设置于车辆上可暴露至阳光的部位， 且其中容纳有工作流体以收集 太阳能的热能； 燃烧装置， 燃烧燃料以产生热能， 且具有可容纳工作流体的集热 室； 致动机构， 将该太阳能收集车壳及 /或该燃烧装置所得热能转化成动能输出， 且设置有可容纳工作流体的加热室； 发电机， 将该致动机构所输出的动能转化成 电能； 以及连接通道， 使该太阳能收集车壳、 该燃烧装置、 以及该致动机构相互 连通， 并且使工作流体在该太阳能收集车壳、 该燃烧装置、 以及该致动机构之间 流动， 且该连接通道包含二个以上的阀门， 用以控制工作流体的流向。

本发明的车用太阳能暨燃烧热能混合发电系统是能针对电动车的电池进行 充电， 且车辆使用者可视当时日照以及电力需求情况， 自行决定燃烧装置是否启 动、 或是工作流体是否需流经太阳能收集车壳， 因而可使釆用本发明的电动车减 少所需携带的电池， 并可在任何日照情况及任何时间下进行充电。 附图说明

透过参照附图将可更加理解本发明， 而在附图中：

图 1是依照本发明实施例， 呈现车用太阳能暨燃烧热能混合发电系统的概略 架构方块图；

图 2是依照本发明实施例， 呈现车用太阳能暨燃烧热能混合发电系统的燃烧 装置与致动机构的部分概略横剖视图；

图 3是依照本发明另一实施例， 呈现车用太阳能暨燃烧热能混合发电系统的 燃烧装置与致动机构的部分概略横剖视图。 元件符号说明：

1 太阳能收集车壳

2 燃烧装置

2'燃烧装置

21集热室

211 导热器

212 导热板

22燃烧器

221 燃料

23燃烧室

24热交换器

25排气通道

251 排气

26进气通道

261 进气

27耐火材料

28保温材料

3 致动机构

31加热室 5 连接通道

51、 52 阀门

6 工作流体 具体实施方式

本发明的特点与优点将可透过参照附图并配合下列说明而更加显明。

图 1是依照本发明实施例的车用太阳能暨燃烧热能混合发电系统的概略架构 方块图； 而图 2是依照本发明实施例的车用太阳能暨燃烧热能混合发电系统的燃 烧装置与致动机构的部分概略横剖视图。 如图 1所示， 车用太阳能暨燃烧热能混 合发电系统包含太阳能收集车壳 1、 燃烧装置 2、 致动机构 3、 发电机 4、 以及连 接通道 5。 太阳能收集车壳 1与燃烧装置 2皆是用以提供致动机构 3能量 (热能)， 俾使致动机构 3运作以进一步驱动发电机 4而产生电力， 亦即， 发电机 4可用以 将致动机构 3所输出的动能转化成电能。 发电机 4可为该技术领域中具有通常知 识者所熟知的任何类型的发电机， 且发电机 4所产生的电力是针对车辆的电池进 行充电， 以供电给车辆的空调或其他电器使用。 通过连接通道 5, 使太阳能收集 车壳 1、 燃烧装置 2、 以及致动机构 3相互连通， 具体而言， 工作流体 6(图 2)可 通过连接通道 5而在太阳能收集车壳 1、 燃烧装置 2、 以及致动机构 3之间流动。 工作流体 6可为一热传流体 (heat transfer fluid)。

太阳能收集车壳 1具有可容纳工作流体 6并且可供工作流体 6流动的腔体 (未 图示)， 此腔体可形成连接通道 5的一部分。 太阳能收集车壳 1是设置于车辆上可 暴露至阳光的部位， 例如车顶、 引擎盖、 行李箱盖、 车门等等。 通过暴露至阳光 的太阳能收集车壳 1来收集太阳能， 并透过太阳能收集车壳 1中的工作流体 6来 传递由太阳能所产生的热能。 关于太阳能收集车壳 1的更详细说明请参照本发明 人的中国大陆专利申请案第 201110155774.8号「太阳能收集车壳与车用太阳能系 统」。

燃烧装置 2可通过燃烧各种燃料而产生热能。 如图 2所示， 在一实施例中， 燃烧装置 2包括： 集热室 21、燃烧器 22、 燃烧室 23、 热交换器 24、排气通道 25、 进气通道 26。 集热室 21可形成连接通道 5的一部分， 并且围绕在燃烧室 23的周 围。来自太阳能收集车壳 1的工作流体 6可经由连接通道 5进入到集热室 21中并 且在集热室 21中流动。 燃烧装置 2是透过集热室 21中的工作流体 6来吸收燃烧 室 23中所产生的热能，接着工作流体 6可透过连接通道 5流动至致动机构 3并且 将所吸收的热能传递至致动机构 3。

燃烧器 22可用以将燃料 221注入到燃烧室 23中。 当车辆使用者启动燃烧装 置 2时， 燃烧器 22会产生局部高温而点燃注入到燃烧室 23中的燃料 221。 燃料 221 可为气体燃料， 例如液化天然气、 沼气、 曱烷、 或其他可燃气体， 燃料 221 也可为液体燃料， 例如汽油、 柴油、 重油、 煤油、 水煤浆、 乙醇、 植物油、 生质 柴油、 或其他可燃液体， 燃料 221尚可为固体燃料， 例如媒粉、 石蜡粉、 链烷烃 粉、 或其他可燃固体。 除用以点燃燃料 221之外， 燃烧器 22也可预先混合燃料 221以及进气 261(例如氧气或其他气体)， 致使燃烧效果更佳。

23 , 由于排气 251的温度高于进气 261的温度， 因而在热交换器 24中， 进气 261 会吸收较高温的排气 251的热量而提高其本身的温度， 并因此促进燃烧效能， 在 此同时， 排气 251的温度也因热量交换而下降。 此外， 为控制燃烧反应是发生于 燃烧室 23中并减少其热量散失，在集热室 21之外可依序包覆耐火材料 27以及保 温材料 28。

图 3是依照本发明另一实施例的车用太阳能暨燃烧热能混合发电系统的燃烧 装置与致动机构的部分概略横剖视图。 图 3的燃烧装置 2'是类似于图 2的燃烧装 置 2, 其差异在于燃烧装置 2'更包括导热元件， 以促进将燃烧室 23中所产生的热 能传递至致动机构 3 , 而此导热元件可包含导热器 211(例如热管）、 导热板 212、 或是其他本技术领域常见的导热元件。 由于导热元件乃为本技术领域中具有通常 知识者所熟知， 因此为避免不必要地混淆本发明， 在此将不再赘述导热元件的原 理。

致动机构 3是用以将太阳能收集车壳 1及 /或燃烧装置 2(燃烧装置 2')所得的 热能转化成动能输出， 其可为热能致动 (heat activated)机构， 例如史特灵引擎 (Stirling Engine), 或是其他类型的外燃机。 在致动机构 3之外也可设置保温材料 28。

请参照图 2与图 3 , 本发明的致动机构 3设置有可容纳工作流体 6的加热室 31 , 其是透过连接通道 5而与燃烧装置 2(燃烧装置 2')的集热室 21相互连通， 而 加热室 31可形成连接通道 5的一部分， 且工作流体 6可在加热室 31中流动。 因 此，在集热室 21中已吸收热能的工作流体 6可经由连接通道 5而进入加热室 31 , 俾使致动机构 3将热能转化成动能输出。 此外， 如图 3所示， 燃烧装置 2'更具有 导热器 211与导热板 212, 俾使导热效果更佳， 进而提升致动机构 3所能接收的 热能。

回头参照图 1 , 在太阳能收集车壳 1、 燃烧装置 2、 与致动机构 3之间的实线 代表连接通道 5, 工作流体 6是可通过连接通道 5而在上述三者之间流动。 连接 通道 5中至少设有阀门 51与 52, 俾能控制工作流体 6的流向， 而阀门 51与 52 的开关是由车辆使用者依其所需而定。 举例而言， 当日照充足时， 车辆使用者可 开启阀门 51并关闭阀门 52, 致使工作流体 6可先流至太阳能收集车壳 1并提高 温度之后， 再经由燃烧装置 2而抵达致动机构 3。 反之， 若日照不足时， 为避免 工作流体 6行经太阳能收集车壳 1而降低工作流体 6本身的温度， 车辆使用者可 关闭阀门 51并开启阀门 52, 致使工作流体 6直接接收燃烧装置 2所产生的热能 后便流向致动机构 3而使其作动。 除此之外， 车辆使用者更可依电力需求状况而 自行决定是否启动燃烧装置 2。 举例而言， 当日照不足且需额外补充电力时， 车 辆使用者可开启燃烧装置 2并关闭阀门 51与开启阀门 52, 透过燃烧燃料 221所 产生的热能即可通过工作流体 6(直接从燃烧装置 2的集热室 21流向致动机构 3 的加热室 31)、 导热器 211及 /或导热板 212而传给致动机构 3 , 使其输出动能以 马区动发电机 4而发电。

虽然已为求清楚而釆若干细节详加描述本发明， 然而熟习本技术者当可实行 各式变化与修正而仍落入本发明所请申请专利范围的范畴中。 因此， 应将所述实 施例视为说明而非限制， 且本发明并不限于此处所列细节， 而是涵盖所有依本发 明随附申请专利范围所作的简单变化与等效者。

Claims

权利要求书

1.一种车用太阳能暨燃烧热能混合发电系统， 包含：

太阳能收集车壳， 设置于车辆上可暴露至阳光的部位， 且其中容纳有工作流 体以收集太阳能的热能；

燃烧装置， 燃烧燃料以产生热能， 且具有可容纳工作流体的集热室； 致动机构， 将该太阳能收集车壳及 /或该燃烧装置所得热能转化成动能输出， 且设置有可容纳工作流体的加热室；

发电机， 将该致动机构所输出的动能转化成电能； 以及

连接通道， 使该太阳能收集车壳、 该燃烧装置、 以及该致动机构相互连通， 其中， 工作流体是通过该连接通道而在该太阳能收集车壳、 该燃烧装置、 以 及该致动机构之间流动，而该集热室以及该加热室能够形成该连接通道的一部分。

2.如申请专利范围第 1项所述的车用太阳能暨燃烧热能混合发电系统， 其中 该燃烧装置包含燃烧器、 燃烧室、 排气通道、 进气通道、 及 /或热交换器。

3. 如申请专利范围第 2项所述的车用太阳能暨燃烧热能混合发电系统，其中 该燃烧装置更具有导热器、 导热板、 或是其他类型的导热元件。

4. 如申请专利范围第 1~3 项任一项所述的车用太阳能暨燃烧热能混合发电 系统， 其中该燃料包含气体燃料、 液体燃料、 及 /或固体燃料。

5.如申请专利范围第 1项所述的车用太阳能暨燃烧热能混合发电系统， 其中 该致动机构为热能致动机构。

6.如申请专利范围第 5项所述的车用太阳能暨燃烧热能混合发电系统， 其中 该热能致动机构为史特灵引擎。

7.如申请专利范围第 1项所述的车用太阳能暨燃烧热能混合发电系统， 其中 该连接通道包含二个以上的阀门， 用以控制工作流体的流向。