[发明专利]一种周期通孔腔体往复式热电转换装置

说明书

技术领域

本发明属于太阳能应用技术领域，涉及一种热电转换装置，具体涉及一种周期通孔腔体往复式热电转换装置，可用于太阳能发电系统。

背景技术

在石化能源危机和环境污染越来越严重的今天，清洁、环保、低廉的可再生能源的开发和使用成为当今的热点，在可持续发展中扮演着越来越重要的作用。其中太阳能发电，作为来源广泛储量极大的清洁能源之一，具有极大的价值和广泛的前景。目前碟式聚光斯特林发电相较于其他几种太阳能发电如光伏发电，几乎具有最高的能量转换效率，适用于大规模及偏远地区发电，且生产加工过程污染很少，具有良好的前景，但其因结构复杂、功率密度低，成本高，难以进行商业化推广及广泛使用。

例如德国的SBP公司开展了30多年的太阳能应用研究，可提供多种汇聚太阳能产品，包括抛物线槽型、抛物面碟型、反射阵列塔型。该公司的新型的EuroDish抛物面碟型聚光太阳能系统，口径达16米。其斯特林发电机中，25kw的4-95型号重330kg，30kw的NS30A型号重243kg。有着双作用活塞的斯特林机在实际工作中有着最高的功率密度，即功率/重量比。而目前斯特林电机中功率密度最高为160w/kg，斯特林电机作为核心的热电转换装置，仍难以提高功率密度和降低其高昂的成本。

再如授权公告号为CN 104500262B，名称为“自由活塞斯特林发电机”的中国专利，公开了一种自由活塞式斯特灵发动机，该自由活塞斯特林发电机采用自由活塞斯特林发动机驱动直线电机而制成。工作气体在加热腔体内受热膨胀，带动腔内的动力活塞运动，从而驱动直线电机动子运动将机械能转换为电能、膨胀后的气体进入压缩腔内进行被压缩并冷却，然后将冷却后的气体在该腔内配气活塞的作用下流入膨胀腔体，从而完成连续的斯特林循环，实现将热能转化为机械能。这种发动机具有外燃、闭式循环等特点，但依然具有斯特林发电机普遍的结构复杂、成本高、质量重的缺点，依然难以实现商业化。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出了一种一种周期通孔腔体往复式热电转换装置，旨在简化热电转换装置的结构，并降低质量和成本。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种周期通孔腔体往复式热电转换装置，包括工作腔体、活塞体、支撑体、直线发电机和回复机构，其中，

所述工作腔体，包括相互连接的膨胀腔体和加热腔体，所述膨胀腔体，采用顶端封闭的中空圆柱结构，其侧壁上设置有排气孔；所述加热腔体，采用中空台状结构，其上底面中心位置设置有过孔，下底面通过吸热板封闭，该吸热板用于收集反射面汇聚的光能，并实现光热转换，其中心位置设置有通孔；

所述活塞体，由活塞、第一空心杆和第二空心杆组成，其中第一空心杆的杆壁上设置有进气孔；

所述支撑体，包括依次连接的上支撑杆、定子套筒、下支撑杆和底座，所述底座的中心位置设置有定位套筒；

所述直线发电机，包括定子和中空的动子；

所述回复机构，包括一个拉簧；

所述工作腔体与支撑体相连，活塞安装在膨胀腔体的空腔内，定子固定在定子套筒内，第二空心杆穿过动子的中心孔，嵌套在定位套筒上，拉簧套在定位套筒外侧，其一端与动子相连，另一端固定在底座上；所述动子通过膨胀腔体侧壁上的排气孔和第一空心杆杆壁的进气孔的周期性打开，在活塞体和回复机构的带动下，沿轴向往复运动，实现热电转换特性。

一种周期通孔腔体往复式热电转换装置，包括工作腔体、活塞体、支撑体、直线发电机和回复机构，其中，

所述工作腔体，包括相互连接的膨胀腔体和加热腔体，所述膨胀腔体，采用顶端封闭的中空圆柱结构，且封闭端的中心位置设置有过孔，该中空圆柱结构的侧壁上设置有排气孔；所述加热腔体，采用中空台状结构，其上底面中心位置设置有过孔，下底面通过吸热板封闭，该吸热板用于收集反射面汇聚的光能，并实现光热转换，其中心位置设置有通孔；

所述活塞体，由活塞、连通的第一空心杆和末端封闭的第二空心杆组成，其中活塞的中心位置设有中心柱通过的过孔，第一空心杆的杆壁上设置有第一进气孔，第二空心杆的杆壁上设置有第二进气孔，且封闭的末端中心设有中心柱通过的过孔；

所述支撑体，包括依次连接的上支撑杆、定子套筒、下支撑杆和底座及中心柱，所述底座的中心位置设置有过孔；

所述直线发电机，包括定子和中空的动子；

所述回复机构，包括多个拉簧；