CN101270737A - 低热温差发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低热温差发电机，属于节能动力设备，包括充满载体的热采集气室以及储压气室、冷凝管、叶轮、储液室和气路装置，热采集气室的出口连接由储压腔、动力腔和压力腔组成的气路装置，热采集气室的出口连通压力腔，储压腔与压力腔之间和压力腔和动力腔之间分别通过可复位阀门连接，储压腔连接储压气室，储压腔的出口通过回流气导管连接储液室，动力腔的出口通道设置气动叶轮，动力腔的出口通过出气管连接冷凝管，冷凝管的另一端连接储液室，压力腔设置有测压通道，测压通道内部设置活塞，测压通道连通出气管，储液室的底部设置回液管连接热采集气室的入口，气动叶轮的输出轴连接发电机。结构简单，热利用率高。

Description

低热温差发电机
技术领域
本发明涉及一种低热温差发电机，属于节能动力设备。
背景技术
能源短缺问题是当今世界面临的一大难题，针对如何有效利用低温余热有多种方法。现有的温差发电机有的采用用隔热层及半导体温差发电片把储能器和温度变化的热源隔开，通过半导体温差发电片或半导体致冷片发电。还有的采用一级或多级热泵扩大温差，并采用带电荷内循环的工作蒸气切割磁场和冲击燃气轮片带动发电机进行发电。这些温差发电机热利用率和运行效率低，并且结构复杂，成本高，难以维护。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低热温差发电机，结构简单，热利用率高。
本发明所述的低热温差发电机，包括充满载体的热采集气室以及储压气室、冷凝管、叶轮、储液室和气路装置，热采集气室的出口连接由储压腔、动力腔和压力腔组成的气路装置，热采集气室的出口连通压力腔，储压腔与压力腔之间和压力腔和动力腔之间分别通过可复位阀门连接，储压腔连接储压气室，储压腔的出口通过回流气导管连接储液室，动力腔的出口通道设置气动叶轮，动力腔的出口通过出气管连接冷凝管，冷凝管的下端连接储液室，压力腔设置有测压通道，测压通道内部设置活塞，测压通道连通出气管，起自控作用，储液室的底部设置回液管连接热采集气室的入口，气动叶轮的输出轴连接发电机。
使用时，热采集气室的载体被热水加热后，内部压力上升，压力腔和储压腔之间的阀门打开，气体流入储压气室。储压腔内的压力达到所需值后，压力腔和动力腔之间的阀门自动打开，同时压力腔和储压腔之间的阀门关闭，此时储压腔和储压气室内部为高压。气流快速通过出口通道，并且冲击气动叶轮带动发电压缩装置工作，尾气经过冷凝管的冷却，液化，汇集在储液室。当热采集气室内部的压力下降到一定位置时，测压通道的活塞通过电磁阀打开储压腔的出口，储压气室内的高压气体通过回流气导管进入储液室，将储液室内部的液体压回热采集气室。此时，储压气室和储压腔内的压力降低，压力腔和动力腔之间的阀门关闭，叶轮停止运转。热采集气室被加热，开始新的工作循环。
气动叶轮的输出轴可直接连接需要转动动力的设备，提供相应的动力供应，如直接连接制冷压缩机、发动机等。
热采集气室根据需要放置在有余热的地方，如太阳能热水器的水箱、煤渣、地热、丰富的温水等等。
本发明中：
储压腔的出口设置电磁阀控制的活塞，测压通道设置的活塞连接电磁开关，电磁开关电联接电磁阀。可以根据测压通道内部的压力，自动控制回流气导管的关闭和打开。
压力腔和动力腔之间的可复位阀门装置包括杠杆、活塞和调节钮，活塞设置在储压腔顶部，活塞的顶杆套有弹簧，顶杆与杠杆的一端相适应，杠杆的另一端固定连接阀门。顶杆与杠杆的一端相适应，即当活塞被压力克服弹簧弹力推动向上运动时，会顶起杠杆的该端。
储液室的与冷凝管相连接的进口处设置防回流截止阀，防止将储液室内的液体压回热采集气室时，发生回流。
回液管设置防回流截止阀，防止热采集气室内压力增大时，高压气体回流入储液室。
储压气室设有保温层，防止热的散失。
载体采用低沸点液体，如饱和丙烷。沸点低，适合使用。
本发明低热温差发电机，通过利用余热或太阳热能，将热采集气室内的低沸点液体加热，使热采集气室内的压强升高，高压气流带动启动叶轮传动，使得发电机发电或者压缩机制冷，尾气经过冷凝后，循环利用。本发明以低温热能转化为电能，密闭循环使用，没有环境污染，相对于普通太阳能发电、温差发电等，成本低，热能利用率高。
附图说明
图1、本发明一实施例结构示意图。
图2、本发明气路装置的结构示意图。
图中：1、水箱  2、水  3、热采集气室  4、气室出口  5、气室入口  6、气动叶轮  7、输出轴  8、气路装置  9、出气管  10、储压气室  11、回流气导管12、冷凝管  13、16、防回流截止阀  14、储液室  15、回液管  17、太阳能集热管  18、动力腔  19、调节钮  20、杠杆  21、23、阀门  22、压力腔  24、29、活塞  25、储压腔  26、活塞  27、电磁阀  28、电磁开关。
具体实施方式
下面结合实施例附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，充满载体的热采集气室3设置在太阳能热水器的水箱1内部的水2中，热采集气室3的气室出口4连接气路装置8，气室入口5通过回液管15连接储液室14，气路装置8设置有气动叶轮6、储压气室10、回流气导管11和出气管9，出气管9通过冷凝管12连接储液室14，回流气导管11连通储液室14，储液室14与冷凝管12相连接的进口处设置防回流截止阀13，储压气室设有保温层，回液管15设置防回流截止阀16。
热采集气室3内的载体采用低沸点液体，如饱和丙烷。沸点低，适合使用。饱和丙烷的温度压力参数如下表1。
表1、单位体积内饱和丙烷的温度压力参数表
温度K  260  270  280  290  300  310  320  330  340  350  360
压强bar  3.11  4.31  5.83  7.71  10.00  12.75  16.03  19.88  24.36  29.56  35.55
(1bar＝105Pa＝0.1MPa＝1kg/cm2)
例如：气钻工作压力为4-8kg/cm2，即相对压强差为4-8bar。
夏季时，环境温度47摄氏度(320K)时，压强16.03bar。热水温度67摄氏度(340K)时，压强24.36bar，压强差8.33bar，即可达到使用要求。
冬季时，环境温度-13摄氏度(60K)时，压强3.11bar。热水温度17摄氏度(290K)时，压强7.11bar，压强差4.60bar，即可达到使用要求。
北方寒冷的冬季可直接利用井水和空气的温差发电。
如图2所示，气路装置8包括储压腔25、动力腔18和压力腔22，气室出口4连通压力腔22，储压腔25与压力腔22之间和压力腔22和动力腔18之间分别通过阀门23、21连接，储压腔25连接储压气室10，储压腔10的出口通过回流气导管11连接储液室14，储压腔25的出口设置电磁阀27控制的活塞26，动力腔18的出口通道设置气动叶轮6，动力腔18的出口通过出气管9连接冷凝管12，冷凝管12的下端连接储液室14，压力腔22设置有测压通道，测压通道内部设置活塞29，测压通道连通出气管9，测压通道设置的活塞29连接电磁开关28，电磁开关28电联接电磁阀27。
压力腔22和动力腔18之间的阀门21的打开装置包括杠杆20、活塞24和调节钮19，活塞24设置在储压腔25顶部，活塞24的顶杆套有弹簧，顶杆与杠杆20的一端相适应，杠杆20的另一端固定连接阀门21，顶杆与杠杆的一端相适应，即当活塞被压力克服弹簧弹力推动向上运动时，会顶起杠杆的该端，其它活塞的顶杆也套有弹簧，成为弹性活塞。
气动叶轮6的输出轴7连接发电压缩装置。
电磁阀使用自充电电池电源，无需外部电源。
使用过程：
使用时，热采集气室3放置在太阳能热水器的水箱1中，太阳能集热管17接受阳光照射，水2被加热，热采集气室3的载体被热水加热后，内部压力上升，阀门23打开，气体流入储压气室10，储压腔25内的压力达到所需值后，活塞24向上运动，顶杆将杠杆20顶起，阀门21打开，同时阀门23关闭，此时储压腔25和储压气室10内部为高压，热采集气室3的气流快速通过出口通道，并且冲击气动叶轮6带动发电压缩装置工作，尾气经过冷凝管12的冷却，液化，汇集在储液室14。当热采集气室3内部的压力下降到一定位置时，测压通道的活塞29在弹簧的作用下复位，顶杆闭合电磁开关28，电磁阀27打开活塞26，从而打开储压腔25的出口，储压气室10内的高压气体通过回流气导管11进入储液室14，将储液室14内部的液体压回热采集气室3，此时，储压气室10和储压腔25内的压力降低，活塞24在弹簧的作用下复位，杠杆20失去支撑，阀门21复位关闭，气动叶轮6停止运转。热采集气室3再次被加热，开始新的工作循环。

Claims (7)

1、一种低热温差发电机，其特征在于包括充满载体的热采集气室以及储压气室、冷凝管、叶轮、储液室和气路装置，热采集气室的出口连接由储压腔、动力腔和压力腔组成的气路装置，热采集气室的出口连通压力腔，储压腔与压力腔之间和压力腔和动力腔之间分别通过可复位阀门连接，储压腔连接储压气室，储压腔的出口通过回流气导管连接储液室，动力腔的出口通道设置气动叶轮，动力腔的出口通过出气管连接冷凝管，冷凝管的另一端连接储液室，压力腔设置有测压通道，测压通道内部设置活塞，测压通道连通出气管，储液室的底部设置回液管连接热采集气室的入口，气动叶轮的输出轴连接发电机。
2、根据权利要求1所述的低热温差发电机，其特征在于储压腔的出口设置电磁阀控制的活塞，测压通道设置的活塞连接电磁开关，电磁开关电联接电磁阀。
3、根据权利要求1或2所述的低热温差发电机，其特征在于压力腔和动力腔之间的可复位阀门装置包括杠杆、活塞和调节钮，活塞设置在储压腔顶部，活塞的顶杆套有弹簧，顶杆与杠杆的一端相适应，杠杆的另一端固定连接阀门。
4、根据权利要求3所述的低热温差发电机，其特征在于储液室的与冷凝管相连接的进口处设置防回流截止阀。
5、根据权利要求4所述的低热温差发电机，其特征在于回液管设置防回流截止阀。
6、根据权利要求5所述的低热温差发电机，其特征在于储压气室设有保温层。
7、根据权利要求6所述的低热温差发电机，其特征在于载体为低沸点液体。
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