[发明专利]一种海洋温差能发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及海洋温差能发电装置，尤其是一种节能型海洋温差能发电装置。

背景技术

海洋剖面运动设备是人们研究和探测海洋的重要工具。长期持续地在海洋中工作的监测设备传统上都是采用锂电池供电，然而锂电池的能耗有相当一部分用于设备的驱动与控制，极大的降低了剖面运动设备的使用寿命。目前已经有采用相变材料应用温差能发电的装置，但其对发电的控制依靠电磁阀来完成，电磁阀几十瓦的能耗对于这种在海洋中长期值守的剖面运动设备来说依然过大。另一方面，电磁阀一般都由单片机通过电磁继电器进行控制，一旦发生问题便会导致设备故障，降低了设备的可靠性。

发明内容

本发明的目的是针对现有温差能发电装置在控制方式以及能耗上的不足，提出一种结构简洁、运行可靠的节能型海洋温差能发电装置。

一种节能型海洋温差能发电装置，包括：

外油囊；

盛放有固液相变材料与密封液体的相变腔体；

设置在相变腔体内被所述密封材料包覆的相变处液压油囊；

通过带有第一单向阀的第一油路与所述相变处液压油囊连接的蓄能器；

通过依次带有三个液控截止式换向阀、马达和第二单向阀的第二油路与所述蓄能器连接的辅助油囊；

所述相变处液压油囊同时通过带有第三单向阀的第三油路与所述辅助油囊连接；

以及与所述马达输出端连接的发电单元；

所述一个液控截止式换向阀受控于所述辅助油囊；其余两个液控截止式换向阀均受控于所述外油囊，仅在设定压力区间内两者同时导通；

所述外油囊、相变腔体设置在一密封腔体外，其余部件和油路设置在该密封腔体内。

本发明中，第二油路上的三个液控截止式换向阀的功能相对独立，其在第二油路上设置的相对位置无严格限制。

本发明中，受辅助油囊控制的液控截止式换向阀为常闭阀门，仅在辅助油囊压力大于设定压力时才断开；其余两个受外油囊控制的液控截止式换向阀一个为常闭阀门，一个为常开阀门，仅在外油囊压力满足要求的时候，两者才均处于闭合状态，此时若受辅助油囊控制的液控截止式换向阀闭合，则启动发电模式。设备下降时，辅助油囊压力较大，受辅助油囊控制的液控截止式换向阀断开，第二油路断开；设备上升时，辅助油囊压力较小，受辅助油囊控制的液控截止式换向阀导通，上升到发电区间(如图2所示)下限时，外油囊控制的常闭阀门闭合(在发电区间下限之下时，外油囊压力大于此阀弹簧力，此阀一直被断开)，上升到发电区间上限时，外油囊控制的常开阀门断开(在发电区间上限之下时，外油囊压力大于此阀弹簧力，此阀一直被闭合)。

本发明中，阀门闭合是指油液可以流通此阀，阀门断开是指油液不可以流通此阀；常开、常闭是指阀在只受弹簧力作用时的状态，常闭是指油液可以流通此阀，常开是指油液无法流通此阀。

作为优选，所述马达入口的第二油路上设有调速阀。

作为优选，所述发电单元包括与马达依次设置的发电机、DC-DC模块、充电管理模块和锂电池组。

作为优选，所述辅助油囊与其控制的液控截止式换向阀之间的控制油路上设有节流孔。

作为优选，所述外油囊与其控制的两个液控截止式换向阀之间的油路上设有节流孔。

作为优选，所述相变腔体和相变处液压油囊为多组。

作为优选，固液相变材料选用相变温度为18.2℃的正十六烷或相变温度为18±2℃的温度敏感性水凝胶。其相变温度均处于上层海水与底层海水温度之间，固液相变时体积变化8-10％。相变材料为正十六烷时，密封液体选用与其不溶的水，相变材料凝固收缩时由水填补凝固所产生的空间，正十六烷密度小于水，因此相变处液压油囊安装在相变腔体的下侧；相变材料为温敏性水凝胶时，密封液体选用与其不溶且凝固点为-9.6℃的正十二烷，相变材料凝固收缩时由正十二烷填补凝固所产生的空间，温敏性水凝胶密度大于正十二烷，因此相变处液压油囊安装在相变腔体的上侧。作为更进一步优选，所述固液相变材料选用相变温度为18.2℃的正十六烷；密封液体选用水。

作为优选，所述辅助油囊控制的液控截止式换向阀的弹簧力设定值高于相变材料完全冷凝收缩将辅助油囊油液吸收后辅助油囊的压力值、且略低于蓄能器完全充液至辅助油囊后辅助油囊的压力值。作为优选，设备在浅层高水温区时辅助油囊内便充满油液，此时密封腔体内为氮气压力较高，因此能保证下沉阶段主油路断开，设备不发电；深水低温区相变材料完全冷凝收缩将辅助油囊内油液吸走后，氮气压力降低，因此上升阶段此阀导通。