[发明专利]一种带有球面菲涅尔太阳能集热器的斯特林发电机

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能发电技术领域，具体地说，涉及一种带有球面菲涅尔太阳能集热器的斯特林发电机。

背景技术

随着社会经济发展与进步，能源所处地位日益突出。而能源供给主要以一次性化石燃料为主，如今化石燃料日趋匮乏以及环境污染问题日益严重，能够替代一次性能源的可再生、清洁、环保的绿色能源研究，特别是清洁能源发电应用具有重要的意义。

在大环境下能源的利用，光能无疑是首选的清洁能源。过去的十几年间，光伏发电产业受到了各国政府的大力支持，发展清洁能源已经被提到国家战略层面。但不可否认，光伏发电所使用的硅光板的生产需要消耗大量的能源，也会产生很大的污染。而采用以聚焦太阳能为热源的斯特林循环发电，不需要使用能耗高、污染大的单晶硅、多晶硅材质的光伏板，真正发挥了太阳能清洁能源的特点。研究表明，基于斯特林循环的太阳能发电方式比传统光伏发电方式具有更高的发电效率，更广的应用前景。

传统斯特林机是一种以化石燃料为能源的循环回热式外燃机，依靠外燃燃料供能就会出现对燃料纯度要求高且能量耗损大的问题。如专利CN 205508223 U“一种斯特林机演示装置”中采用的是酒精供能方式，燃烧效率较低，但对酒精纯度要求较高。在发明专利CN 1O6870199 A“一种风光联合发电机”中采用的太阳灶聚焦太阳能供能方式，利用太阳灶虽可节约能源，但是太阳灶聚光效率低，且面对太阳光的移动无法实时转动太阳灶聚光，大大降低了对太阳能的利用率。

发明内容

为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种带有球面菲涅尔太阳能集热器的斯特林发电机。基于斯特林循环利用太阳能的热效应发电，避免使用能耗高、污染大的光伏板；利用装有球面菲涅尔镜的太阳能集热装置，不会涉及实时转动正对太阳聚焦的问题，同时减小太阳光通过透镜的光程，降低透镜对太阳光的吸收，且在聚光性上更好地保证系统对太阳能的吸收率，有效地提高发电机的发电效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括球面菲涅尔透镜、热气缸、冷气缸、散热片、热气缸活塞、冷气缸活塞、回热器、第一活塞连杆、第二活塞连杆、轴套、曲轴、飞轮、联轴器、发电机和伞形支撑架，其特征在于所述球面菲涅尔透镜和热气缸与伞形支撑架固连，热气缸位于球面菲涅尔透镜下部，且球面菲涅尔透镜的球心位于热气缸中轴线上，球面菲涅尔透镜用于聚焦太阳能加热气缸提供热能，推动活塞做功，伞形支撑架与热气缸的夹角大于光线汇聚夹角；所述热气缸活塞与热气缸配合位于曲轴的上方，第一活塞连杆一端与热气缸活塞连接，第一活塞连杆另一端与曲轴配合的轴套铰接；所述冷气缸位于热气缸的侧面，冷气缸活塞与冷气缸配合位于曲轴的上方，第二活塞连杆一端与冷气缸活塞连接，第二活塞连杆另一端与曲轴配合的轴套铰接，冷气缸顶部包覆有散热片，冷气缸与热气缸之间通过回热器相连通；所述轴套嵌套在曲轴凸拐处与曲轴同向转动，所述曲轴一端连接有飞轮，曲轴另一端与发电机输出轴通过联轴器连接。

所述球面菲涅尔透镜为多块单位片状菲涅尔镜组成的半球形结构，菲涅尔透镜可在不同太阳倾角下汇聚太阳能。

所述轴套为两套，轴套由两个半圆形轴瓦扣合而成，轴套采用黄铜材料加工。

所述散热片与冷气缸外璧为同心圆弧结构，散热片采用铜质材料。

有益效果

本发明提出的一种带有球面菲涅尔太阳能集热器的斯特林发电机，采用基于斯特林循环利用太阳能热效应的发电方式，可完全替代其它能耗高的材料，降低生产成本，减少环境污染。利用装有球面菲涅尔镜的太阳能集热装置，保证了菲涅耳透镜的结构刚度，半球形结构使透镜不易发生变形，不易引起光线散焦；采用伞形支撑架，稳定性高，对汇聚光线无遮挡。不会涉及实时转动正对太阳对焦的问题，同时对任意太阳倾斜角均可实现对太阳光的正交汇聚，提高了透镜的会聚比与太阳能的利用率。减小太阳光通过透镜的光程，降低透镜对太阳光的吸收，且在聚光性上更好地保证系统对太阳能的吸收率，有效地提高发电机的发电效率。带有球面菲涅尔太阳能集热器的斯特林发电机还可与其它储电装置配合使用，储存电力。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明一种带有球面菲涅尔太阳能集热器的斯特林发电机作进一步详细说明。

图1为本发明带有球面菲涅尔太阳能集热器的斯特林发电机示意图。

图2为球面菲涅尔镜局部剖视图。

图3为斯特林机结构示意图。

图中