[发明专利]一种热压缩机驱动的发电机

说明书

技术领域

本发明涉及利用热能驱动的发电机领域，尤其涉及一种热压缩机驱动的发电机。

背景技术

现有的发电机，大多需要消耗高品位的能源来工作，消耗的能源多为不可再生资源。对于一般设备排出的尾气废热等，这些发电机不能利用，造成了资源的浪费与环境的污染。当前，需要一种可以利用热能，尤其是尾气废热等低品位热能作为热源的发电机，使用外燃加热的方式来驱动发电机对外输出电能。

发明内容

本发明的目的是提供这样一种热压缩机驱动的发电机，其基于低品位热能驱动发电，并且具有振动小、噪声低的特点。

因此，本发明提供一种热压缩机驱动的发电机，其包括热压缩机系统和发电机构，其中该热压缩机系统具有装有工质的至少一个气缸以及与所述气缸流体连通的并与该发电机构相连的输出端，设置在该气缸内将气缸腔体分隔成热腔和冷腔的活塞，驱动活塞在气缸内往复运动的驱动机构，以及布置在气缸的热腔端用于给气缸内的工质输入热量的热端换热器和布置在气缸的冷腔端用于给气缸内的工质输入冷量的冷端换热器，并且该热腔和该冷腔之间由一通路流体连通，在该通路中设有回热器。

在本发明中，封闭在系统内的工质例如可选自氦气、氮气、氢气、空气及其混合物中的任一种。当然，根据具体需求也可以选用其它合适的工质。封闭在热压缩机系统内的工质不会发生泄漏，从而在系统内可以获得很高的压力。另外，本发明中的回热器是低温制冷技术中常用到的一种装置，其由具有高比热容和低阻力系数的多孔介质固体填料组成，填料可以是细金属丝网例如不锈钢、磷青铜等，小金属球或颗粒以及磁性材料等组成。

按照本发明的另一个方案，所述通路由沿该活塞的纵向开设的通孔形成，该回热器布置在该通孔中，这样配置的通路和回热器具有结构简单，效率高的优点。

按照本发明的又一方案，所述通路由该气缸的内壁和外壁之间的空腔形成，该回热器布置在该空腔内。

按照本发明的另一方案，所述通路由在该气缸外的从该热腔端到该冷腔端的连接管路形成，该回热器串联在在该连接管路中。

按照本发明的另一方案，所述通路由该活塞和该气缸内壁之间的夹隙形成，夹隙中的工质起到回热器的作用。

在本发明中，在驱动机构的驱动下，活塞在气缸内往复运动，通过活塞的运动使工质在热腔和冷腔之间流动，当活塞从靠近冷端换热器的下止点向靠近热端换热器的上止点移动时，经热端换热器加热后的工质从热腔流向冷腔，在该过程中，高温工质的部分热量储存在回热器中，当活塞移动到上止点时，系统内的大部分工质位于冷腔内，通过冷端换热器冷却冷腔内的工质，使系统内工质的平均温度下降，从而导致工质的平均压力处于最低值；而当活塞从靠近热端换热器的上止点向靠近冷端换热器的下至点移动时，经冷端换热器冷却后的工质从冷腔经所述通路流向热腔，低温工质从回热器吸收热量，相当于对低温工质进行预热，当活塞移动到下至点时，通过热端换热器向热腔内的工质输入热量，系统内的大部分工质位于热腔内，系统内工质的平均温度升高，从而导致工质的平均压力处于最高值。这样一来，在活塞的周期性运动过程中，系统中的工质压力也发生周期性的变化，从而能够驱动发电机构发电。回热器的设置，减小了系统的加热量，从而起到提高了能量利用效率。

在本发明中，发电机构是现有技术中已知的发电机构，例如线性发电机构、旋转发电机构等。通过驱动机构驱动热压缩机系统的活塞在气缸内的往复运动，热压缩机系统产生交替的压力波动，驱动发电机构发电。在本发明中，热压缩机的输出端可以连接到直线发电机构和旋转发电机机构。在发电机构的一个实施例中，发电机构为直线发电机构，其包括缸体，布置在缸体内的第二活塞，设置在该缸体一端的进气口，以及布置在该缸体另一端外侧的发电机动子和发电机定子，其中第二活塞和该发电机动子通过延伸通过缸体壁的连杆相连接，在这里发电机动子上装有永磁体，所述发电机定子包括线圈和铁芯。在运行过程中，当热压缩机系统产生高低变化的压力波时，驱动发电机构的第二活塞在缸体内移动，进而带动发电机动子相对发电机定子来回切割磁力线运动，从而将动能转化为电能。本领域技术人员应当明白，如果将上述直连杆替换为曲柄连杆机构，则发电机构相应地配置成旋转发电机构。

按照本发明的一个方案，驱动机构可以为主轴与该活塞同轴布置的直线电机，直线电机通常具有行程限制器，活塞在气缸内的往复运动通过行程控制器的控制来实现。另外，驱动机构也可以采用旋转电机，这时需要通过曲柄连杆机构与活塞相连接，将电机的旋转运动转化为活塞的往复直线运动。