專(zhuān)利名稱(chēng)：太陽(yáng)能斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于新能源的開(kāi)發(fā)利用領(lǐng)域，具體涉及利用太陽(yáng)能的斯特林發(fā)
動(dòng)才幾裝置。
背景技術(shù)：
過(guò)去已知多種發(fā)動(dòng)機(jī)i殳備，通常是利用汽油、柴油或天然氣作為燃料 的內(nèi)燃機(jī)設(shè)備。和上述發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備不同的是斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)屬于外燃機(jī)設(shè) 備，其工作時(shí)噪音小，可以安靜地工作。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的基本原理是對(duì) 密封在氣缸中的工作介質(zhì)(一般為氣體)進(jìn)行加熱或冷卻，以便產(chǎn)生壓力波 動(dòng)和活塞的垂直運(yùn)動(dòng)，然后將活塞的垂直運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn) 一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)封閉的氣缸內(nèi)充有一定容積的工質(zhì)。氣缸 一端為熱腔，另一端為冷腔。熱腔用來(lái)加熱密封在氣缸中的介質(zhì)，冷腔用 以冷卻。過(guò)去對(duì)熱腔的加熱方式主要采用和內(nèi)燃機(jī)類(lèi)似的汽油、柴油或天 然氣作為燃料，在燃燒這些燃料的情況下，將會(huì)產(chǎn)生二氧化碳以及其它破 壞環(huán)境的物質(zhì)例如鉛。
考慮到開(kāi)發(fā)綠色可再生能源,人們將太陽(yáng)能為斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的熱腔的 加熱。目前通常的做法是采用一個(gè)大的反射板反射太陽(yáng)光，由反射板反射 的反射光聚焦，并且將其熱能提供給斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的熱腔，從而對(duì)斯特林 發(fā)動(dòng)機(jī)的熱腔進(jìn)行加熱。這種方案設(shè)備復(fù)雜，成4*高
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了 一種太陽(yáng)能斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)裝置，巧妙地把太陽(yáng)能真空集 熱管作為斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的熱腔或熱腔的一部分，從而降低了系統(tǒng)成本，本 發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)可以連接發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，實(shí)現(xiàn)低成本的太陽(yáng)能發(fā)電。此發(fā) 動(dòng)機(jī)還可以用于驅(qū)動(dòng)運(yùn)輸車(chē)輛、水泵等設(shè)備。
一種太陽(yáng)能斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)裝置，包括帶有熱腔和冷腔的氣缸，其中， 所述的熱腔為太陽(yáng)能采集真空管或是與太陽(yáng)能釆集真空管連通，通過(guò)太陽(yáng) 能采集真空管吸收太陽(yáng)能加熱工作介質(zhì)。
所述的熱腔為太陽(yáng)能采集真空管時(shí)，在太陽(yáng)能采集真空管中充入固定 量的氣體作為斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的工作介質(zhì)。工作介質(zhì)一般為氫氣、氦氣、氮 氣等氣體。
所述的熱腔與太陽(yáng)能采集真空管連通時(shí)，在太陽(yáng)能采集真空管及熱腔 中均充入固定量的氣體作為斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的工作介質(zhì)。工作介質(zhì)一般為氫 氣、氦氣、氮?dú)獾葰怏w。
本發(fā)明裝置工作時(shí)，由于太陽(yáng)能采集真空管作為斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)裝置的 熱腔或與斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)裝置的熱腔連通成為熱腔的一部分，太陽(yáng)能采集真 空管把直射、散射以及其它反射面反射的太陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為熱量，并加熱太陽(yáng) 能采集真空管中的工作介質(zhì)，替代現(xiàn)有技術(shù)中由外部熱源加熱斯特林發(fā)動(dòng)
機(jī)的熱腔，從而加熱其中的工作介質(zhì)；和現(xiàn)有技術(shù)相同，工作介質(zhì)在冷腔 被冷卻。根據(jù)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的原理，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)將會(huì)執(zhí)行一個(gè)重復(fù)等容 加熱、絕熱膨脹、等容冷卻和絕熱收縮的基本熱循環(huán)，這個(gè)熱循環(huán)是由于 工作介質(zhì)在斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的冷腔和熱腔不停移動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。工作介質(zhì)在熱腔 被加熱膨脹，在冷腔被冷卻而收縮。工作介質(zhì)的移動(dòng)可以推動(dòng)斯特林發(fā)動(dòng) 機(jī)的活塞運(yùn)動(dòng)。通過(guò)各種不同的連桿方式，可以把活塞的垂直運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)利用太陽(yáng)能的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)裝置。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)可以
4連接發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，實(shí)現(xiàn)^^成本的太陽(yáng)能發(fā)電。
本發(fā)明裝置中通過(guò)對(duì)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的熱腔進(jìn)行直接改進(jìn)，將熱腔與熱 源獲得裝置集于一體，內(nèi)部充有工作介質(zhì)的太陽(yáng)能采集真空管在收集太陽(yáng) 能的同時(shí)加熱工作介質(zhì)，簡(jiǎn)單巧妙地解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題。
根據(jù)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的原理，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的理論熱效率僅由熱腔和冷 腔的溫度決定，如果越是提高熱腔的溫度，降低冷腔的溫度，則熱效率就 越高。可以通過(guò)提高斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的熱腔和冷腔的溫度差，提高斯特林發(fā) 動(dòng)才幾的熱效率。
所述的太陽(yáng)能采集真空管可以采用現(xiàn)有技術(shù),帶有雙層殼體，雙層殼 體間為真空腔，作為優(yōu)選，雙層殼體的內(nèi)殼體的外壁涂有太陽(yáng)光吸收涂層， 太陽(yáng)光吸收涂層可進(jìn)一步提高太陽(yáng)能采集真空管的太陽(yáng)能收集能力，減少 對(duì)外輻射的熱量損失，從而荻得更高的太陽(yáng)能能量以加熱工作介質(zhì)，提高 熱腔的溫度并提高斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。
還可通過(guò)提高太陽(yáng)能采集效率來(lái)獲取更高的太陽(yáng)能能量加熱工作介 質(zhì)，從而提高熱腔的溫度。本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案中，太陽(yáng)能斯特林發(fā)動(dòng) 機(jī)裝置還包括用于太陽(yáng)光收集的反射設(shè)備和用于跟蹤太陽(yáng)能的跟蹤設(shè)備。 太陽(yáng)光收集反射設(shè)備用于收集太陽(yáng)的散射光和直射光并把他們反射到太 陽(yáng)能真空集熱管上，跟蹤設(shè)備控制反射設(shè)備的角度和高度，使反射設(shè)備可 以隨著太陽(yáng)的早晚變化> 四季變化而變化，提高太陽(yáng)能的收集效率。因此， 設(shè)置反射設(shè)備和跟蹤設(shè)備，最大效率收集到更高的太陽(yáng)能能量加熱斯特林 發(fā)動(dòng)機(jī)的工作介質(zhì)，提高熱腔和冷腔的溫差，使得斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率 提高。
為了進(jìn)一步提高本發(fā)明太陽(yáng)能斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)裝置的效率,設(shè)有用于冷 卻冷腔內(nèi)的工作介質(zhì)的冷卻裝置。所述的冷卻裝置為設(shè)置在冷腔外圍的帶有進(jìn)水管和出水管的水冷夾套，冷水持續(xù)流經(jīng)水冷夾套使冷腔內(nèi)工作介質(zhì) 溫度降低，可提高斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。冷水經(jīng)過(guò)與工作介質(zhì)熱交換后 被加熱變成熱水從出水管流出，可實(shí)現(xiàn)在斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電同時(shí)提供熱水 供應(yīng)。
本發(fā)明的太陽(yáng)能斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)裝置
具有以下的優(yōu)點(diǎn):(1)利用可再生能源太陽(yáng)能作為發(fā)動(dòng)機(jī)的能量來(lái)
源、沒(méi)有廢氣排放、綠色環(huán)保；(2)將太陽(yáng)能采集真空管同時(shí)作為熱腔 和熱源獲取裝置，簡(jiǎn)化了裝置，便于控制；(3)應(yīng)用于太陽(yáng)能發(fā)電，大 大降低了發(fā)電成本;(4)在發(fā)動(dòng)機(jī)工作的同時(shí)提供熱水供應(yīng);(5)設(shè)備 簡(jiǎn)單，太陽(yáng)能利用效率高。
圖l是本發(fā)明的太陽(yáng)能斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)裝置的示意圖。
圖2是本發(fā)明的太陽(yáng)能斯特林發(fā)動(dòng)^U裝置的另 一種實(shí)施方式的示意
實(shí)施例1
參見(jiàn)圖1,太陽(yáng)能斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)裝置，包括帶有熱腔和冷腔的氣缸， 太陽(yáng)能采集真空管l作為斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的熱腔，與冷腔共同構(gòu)成斯特林發(fā) 動(dòng)機(jī)的密閉氣缸。
反射設(shè)備3用于太陽(yáng)光收集；跟蹤設(shè)備4用于跟蹤太陽(yáng)能。太陽(yáng)光沿 方向A入射到反射設(shè)備3，反射設(shè)備3收集太陽(yáng)的散射光和直射光并把他 們反射到太陽(yáng)能真空集熱管1上；跟蹤設(shè)備4控制反射設(shè)備3的角度和高 度，使反射設(shè)備3可以隨著太陽(yáng)的早晚變化、四季變化而變化，提高太陽(yáng)能的收集效率。
冷腔外圍設(shè)有帶進(jìn)水管6和出水管5的水冷夾套(夾套部分圖中未表 示)，冷水沿方向B從進(jìn)水管6進(jìn)入水冷夾套，經(jīng)熱交換后沿方向C從出 水管5流出。
活塞裝置23由氣缸內(nèi)工作介質(zhì)推動(dòng)在冷腔和熱腔之間移動(dòng)，活塞裝 置23的運(yùn)動(dòng)經(jīng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置由直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)后帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā) 電(活塞裝置在氣缸內(nèi)的具體構(gòu)造以及與活塞裝置相連的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置、 發(fā)電機(jī)圖中省略，可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的各種形式)。
實(shí)施例2
參見(jiàn)圖2，太陽(yáng)能斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)裝置，包括帶有熱腔和冷腔的氣缸， 太陽(yáng)能采集真空管l作為本發(fā)明的太陽(yáng)能斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)裝置的熱腔的一部 分，與斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)2的熱腔21連通，構(gòu)成本發(fā)明的太陽(yáng)能斯特林發(fā)動(dòng) 機(jī)裝置的熱腔，并進(jìn)一步與斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)2的冷腔22共同構(gòu)成本發(fā)明的 太陽(yáng)能斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)裝置的密閉氣缸。在太陽(yáng)能采集真空管1的雙層殼體 間為真空腔13，雙層殼體的內(nèi)殼體的外壁涂有太陽(yáng)光吸收涂層12，太陽(yáng) 光吸收涂層12可進(jìn)一步提高太陽(yáng)能采集真空管1的太陽(yáng)能收集能力。
反射設(shè)備3用于太陽(yáng)光收集；跟蹤設(shè)備4用于跟蹤太陽(yáng)能。太陽(yáng)光沿 方向A入射到反射設(shè)備3,反射設(shè)備3收集太陽(yáng)的散射光和直射光并把他 們反射到太陽(yáng)能真空集熱管1上；跟蹤設(shè)備4控制反射i殳備3的角度和高 度，使反射設(shè)備3可以隨著太陽(yáng)的早晚變化、四季變化而變化，提高太陽(yáng) 能的收集效率。
冷腔外圍設(shè)有帶進(jìn)水管6和出水管5的水冷夾套(夾套部分圖中未表 示),冷水沿方向B從進(jìn)水管6進(jìn)入水冷夾套，經(jīng)熱交換后沿方向C從出
7水管5流出，提供熱水供應(yīng)。
活塞裝置23由氣缸內(nèi)工作介質(zhì)推動(dòng)在冷腔和熱腔之間移動(dòng)，活塞裝 置23的運(yùn)動(dòng)經(jīng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置由直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)后帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā) 電(活塞裝置在氣缸內(nèi)的具體構(gòu)造以及與活塞裝置相連的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置、 發(fā)電機(jī)圖中省略，可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的各種形式)。
權(quán)利要求
1、一種太陽(yáng)能斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)裝置，包括帶有熱腔和冷腔的氣缸，其特征在于所述的熱腔為太陽(yáng)能采集真空管或是與太陽(yáng)能采集真空管連通，通過(guò)太陽(yáng)能采集真空管吸收太陽(yáng)能加熱工作介質(zhì)。
2、 如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)裝置，其特征在于在 所述的太陽(yáng)能采集真空管中充入工作介質(zhì)。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的太陽(yáng)能斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)裝置，其特征在于: 所述的工作介質(zhì)為氫氣、氦氣或氮?dú)狻?br>
4、 如權(quán)利要求i所迷的太陽(yáng)能斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)裝置，其特征在于包 括用于太陽(yáng)光收集的反射設(shè)備和用于跟蹤太陽(yáng)能的跟蹤設(shè)備。
5、 如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)裝置，其特征在于設(shè) 有用于冷卻冷腔內(nèi)工作介質(zhì)的冷卻裝置。
6、 如權(quán)利要求5所述的太陽(yáng)能斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)裝置，其特征在于所 述的冷卻裝置為設(shè)置在冷腔外圍的帶有進(jìn)水管和出水管的水冷夾套。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種太陽(yáng)能斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)裝置，包括帶有熱腔和冷腔的氣缸，其中，熱腔為太陽(yáng)能采集真空管或是與太陽(yáng)能采集真空管連通，通過(guò)太陽(yáng)能采集真空管吸收太陽(yáng)能加熱工作介質(zhì)。本發(fā)明的太陽(yáng)能斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)裝置利用可再生能源太陽(yáng)能作為發(fā)動(dòng)機(jī)的能量來(lái)源、沒(méi)有廢氣排放、綠色環(huán)保；將太陽(yáng)能采集真空管同時(shí)作為熱腔和熱源獲取裝置，簡(jiǎn)化了裝置，便于控制；應(yīng)用于太陽(yáng)能發(fā)電，大大降低了發(fā)電成本；在發(fā)動(dòng)機(jī)工作的同時(shí)提供熱水供應(yīng)；設(shè)備簡(jiǎn)單，太陽(yáng)能利用效率高。
文檔編號(hào)F03G6/06GK101581286SQ20091009904
公開(kāi)日2009年11月18日 申請(qǐng)日期2009年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月4日
發(fā)明者勇 王 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)