[发明专利]太阳能斯特林发动机装置

说明书

技术领域

本发明属于新能源的开发利用领域，具体涉及利用太阳能的斯特林发动机装置。

背景技术

过去已知多种发动机设备，通常是利用汽油、柴油或天然气作为燃料的内燃机设备。和上述发动机设备不同的是斯特林发动机属于外燃机设备，其工作时噪音小，可以安静地工作。斯特林发动机的基本原理是：对密封在气缸中的工作介质(一般为气体)进行加热或冷却，以便产生压力波动和活塞的垂直运动，然后将活塞的垂直运动转换成旋转运动，从而实现一个发动机设备。斯特林发动机封闭的气缸内充有一定容积的工质。气缸一端为热腔，另一端为冷腔。热腔用来加热密封在气缸中的介质，冷腔用以冷却。过去对热腔的加热方式主要采用和内燃机类似的汽油、柴油或天然气作为燃料，在燃烧这些燃料的情况下，将会产生二氧化碳以及其它破坏环境的物质例如铅。

考虑到开发绿色可再生能源，人们将太阳能为斯特林发动机的热腔的加热。目前通常的做法是采用一个大的反射板反射太阳光，由反射板反射的反射光聚焦，并且将其热能提供给斯特林发动机的热腔，从而对斯特林发动机的热腔进行加热。这种方案设备复杂，成本较高。

发明内容

本发明提供了一种太阳能斯特林发动机装置，巧妙地把太阳能真空集热管作为斯特林发动机的热腔或热腔的一部分，从而降低了系统成本，本发明的发动机可以连接发电机进行发电，实现低成本的太阳能发电。此发动机还可以用于驱动运输车辆、水泵等设备。

一种太阳能斯特林发动机装置，包括带有热腔和冷腔的气缸，其中，所述的热腔为太阳能采集真空管或是与太阳能采集真空管连通，通过太阳能采集真空管吸收太阳能加热工作介质。

所述的热腔为太阳能采集真空管时，在太阳能采集真空管中充入固定量的气体作为斯特林发动机的工作介质。工作介质一般为氢气、氦气、氮气等气体。

所述的热腔与太阳能采集真空管连通时，在太阳能采集真空管及热腔中均充入固定量的气体作为斯特林发动机的工作介质。工作介质一般为氢气、氦气、氮气等气体。

本发明装置工作时，由于太阳能采集真空管作为斯特林发动机装置的热腔或与斯特林发动机装置的热腔连通成为热腔的一部分，太阳能采集真空管把直射、散射以及其它反射面反射的太阳光转化为热量，并加热太阳能采集真空管中的工作介质，替代现有技术中由外部热源加热斯特林发动机的热腔，从而加热其中的工作介质；和现有技术相同，工作介质在冷腔被冷却。根据斯特林发动机的原理，斯特林发动机将会执行一个重复等容加热、绝热膨胀、等容冷却和绝热收缩的基本热循环，这个热循环是由于工作介质在斯特林发动机的冷腔和热腔不停移动实现的。工作介质在热腔被加热膨胀，在冷腔被冷却而收缩。工作介质的移动可以推动斯特林发动机的活塞运动。通过各种不同的连杆方式，可以把活塞的垂直运动转换成旋转运动，从而实现利用太阳能的斯特林发动机装置。斯特林发动机可以连接发电机进行发电，实现低成本的太阳能发电。

本发明装置中通过对斯特林发动机的热腔进行直接改进，将热腔与热源获得装置集于一体，内部充有工作介质的太阳能采集真空管在收集太阳能的同时加热工作介质，简单巧妙地解决了现有技术中存在的问题。

根据斯特林发动机的原理，斯特林发动机的理论热效率仅由热腔和冷腔的温度决定，如果越是提高热腔的温度，降低冷腔的温度，则热效率就越高。可以通过提高斯特林发动机的热腔和冷腔的温度差，提高斯特林发动机的热效率。

所述的太阳能采集真空管可以采用现有技术，带有双层壳体，双层壳体间为真空腔，作为优选，双层壳体的内壳体的外壁涂有太阳光吸收涂层，太阳光吸收涂层可进一步提高太阳能采集真空管的太阳能收集能力，减少对外辐射的热量损失，从而获得更高的太阳能能量以加热工作介质，提高热腔的温度并提高斯特林发动机的热效率。

还可通过提高太阳能采集效率来获取更高的太阳能能量加热工作介质，从而提高热腔的温度。本发明优选的技术方案中，太阳能斯特林发动机装置还包括用于太阳光收集的反射设备和用于跟踪太阳能的跟踪设备。太阳光收集反射设备用于收集太阳的散射光和直射光并把他们反射到太阳能真空集热管上，跟踪设备控制反射设备的角度和高度，使反射设备可以随着太阳的早晚变化、四季变化而变化，提高太阳能的收集效率。因此，设置反射设备和跟踪设备，最大效率收集到更高的太阳能能量加热斯特林发动机的工作介质，提高热腔和冷腔的温差，使得斯特林发动机的热效率提高。