專利名稱：太陽能到機械能的轉(zhuǎn)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能量轉(zhuǎn)化方法，更具體的說，本發(fā)明主要涉及一種太陽能到機械能的轉(zhuǎn)化方法。
背景技術(shù)：
在邊遠山區(qū)，居住人群分散，如采取集中供電方式，維護保養(yǎng)相關(guān)的線路、輸變電站等費用高。太陽能發(fā)電機為一種可將太陽光熱能直接轉(zhuǎn)化為電能的一種環(huán)保發(fā)電裝置，現(xiàn)有太陽能發(fā)電機的主要原理是通過太陽光直接照在太陽能電池板，利用半導體界面的光生伏特效應(yīng)而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，并對蓄電池進行充電；但由于太陽能具有稀薄性、間斷性及不穩(wěn)定性等缺陷，在 不同時段所輻射的能量也不相同，在某一時段內(nèi)太陽能輻射能量可能達到最強，在該時段內(nèi)，傳統(tǒng)的太陽能電池板無法將這些輻射能量全部轉(zhuǎn)化利用，即造成了太陽輻射能量的巨大浪費，并且除此之外，領(lǐng)域內(nèi)尚沒有利用太陽能帶動機械設(shè)備運轉(zhuǎn)的技術(shù)；而發(fā)明人在此基礎(chǔ)之上，對太陽能的應(yīng)用技術(shù)做了進一步的研究和改進。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于針對上述不足，提供一種太陽能到機械能的轉(zhuǎn)化方法，以期望解決現(xiàn)有技術(shù)中太陽能發(fā)電機對太陽能利用不充分，且無法直接將其轉(zhuǎn)化為機械能等技術(shù)問題。為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:本發(fā)明所提供的一種太陽能到機械能的轉(zhuǎn)化方法，所述的方法包括如下步驟:步驟A、由反射裝置將來自于聚能罩的太陽能反射至能量引導介質(zhì)，由能量引導介質(zhì)將太陽能傳輸至聚能罩下方機械能轉(zhuǎn)化裝置中的熱能吸收器；步驟B、第一觸發(fā)，由機械能轉(zhuǎn)化裝置中氣溫調(diào)整裝置的加熱器將氣體加熱后由氣缸側(cè)面的進氣口進入氣缸的內(nèi)部，從而推動配氣活塞向下運動，并將其與動力活塞之間間隔空間中的氣體由排氣口壓入冷卻器，氣體依次經(jīng)過冷卻器、交換器與加熱器，并由進氣口進入氣缸的內(nèi)部；步驟C、第二循環(huán)，配氣活塞將氣體壓入冷卻器的同時還帶動動力活塞向下運動，動力活塞的活塞桿通過偏心機構(gòu)帶動驅(qū)動齒輪轉(zhuǎn)動，進而驅(qū)動齒輪由另一偏心機構(gòu)通過配氣活塞的活塞桿帶動其向上運動，將配氣活塞上方的高溫氣體再壓入加熱器中，氣體依次經(jīng)過加熱器、交換器與冷卻器，由排氣口進入氣缸內(nèi)部，并同時推動配氣活塞向上運動，推動動力活塞向下運動，從而輸出機械能。作為優(yōu)選，進一步的技術(shù)方案是:所述步驟C不斷循環(huán)。更進一步的技術(shù)方案是:所述步驟C中在驅(qū)動齒輪的軸向上安裝皮帶輪，皮帶輪跟隨驅(qū)動齒輪一同轉(zhuǎn)動并通過皮帶帶動發(fā)電機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。更進一步的技術(shù)方案是:所述步驟A中的能量引導介質(zhì)在聚能罩的外部分叉為兩路，其中一路向機械能轉(zhuǎn)化裝置傳輸太陽能，在其能量輸入端產(chǎn)生熱能使其運行，另一路向儲熱能量箱傳輸太陽能，儲熱能量箱將太陽能轉(zhuǎn)換為熱能進行存儲；在聚能罩及反射裝置無法提供相應(yīng)的太陽能時，儲熱能量箱將其內(nèi)部存儲的熱能由熱傳導管傳導至機械能轉(zhuǎn)化裝置的能量輸入端使其繼續(xù)運行。更進一步的技術(shù)方案是:所述儲熱能量箱中分層并縱橫交錯的設(shè)有相變潛熱材料，所述相變潛熱材料在與太陽能接觸后溫度即升高至既定的溫度。更進一步的技術(shù)方案是:所述相變潛熱材料中包含氧化鋁、氧化鈣、氧化硅、氧化鐵、二氧化鈦、氧化鎂與堿當中的任意一種或多種。更進一步的技術(shù)方案是:所述儲熱能量箱與機械能轉(zhuǎn)換裝置之間的熱傳導管上設(shè)有導熱控制開關(guān)。更進一步的技術(shù)方案是:所述向儲熱能量箱傳輸太陽能的能量引導介質(zhì)上設(shè)有光開關(guān)閥。更進一步的技術(shù)方案是:所述的步驟A中的能量引導介質(zhì)為光纖導管，且光纖導管內(nèi)部的分叉位置上設(shè)有光學棱鏡；光學棱鏡將來自于反射裝置的太陽能分別折射至光纖導管分叉的兩路中進行熱傳導。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果之一是:通過將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能，由熱能直接作用氣溫調(diào)整裝置加熱及冷卻氣體的溫度，從而使氣體膨脹驅(qū)動活塞運動，進而輸出機械能，并且在機械能轉(zhuǎn)化裝置運行的同時 還將來自于聚能罩的一部分太陽能進行儲存，避免了太陽能的浪費，且整個過程中將太陽能直接轉(zhuǎn)化為機械能，再由機械能帶動發(fā)電機產(chǎn)生電能，所轉(zhuǎn)化的機械能還可作為其它設(shè)備的動力，同時本發(fā)明所提供的一種太陽能到機械能的轉(zhuǎn)化方法執(zhí)行所需的設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，尤其適宜于作為小型太陽能發(fā)電機的能量轉(zhuǎn)化方法，亦可用于其它太陽能設(shè)備的作能量轉(zhuǎn)化，應(yīng)用范圍廣闊。


圖1為用于說明本發(fā)明一個實施例中執(zhí)行設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為用于說明本發(fā)明另一個實施例中能量轉(zhuǎn)化設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步闡述。參考圖1、圖2所示，本發(fā)明的一個實施例是一種太陽能到機械能的轉(zhuǎn)化方法，所述的方法包括如下步驟:步驟A、由反射裝置I將來自于聚能罩2的太陽能反射至能量引導介質(zhì)3，由能量引導介質(zhì)3將太陽能傳輸至聚能罩2下方機械能轉(zhuǎn)化裝置4中的熱能吸收器(15)；步驟B、第一觸發(fā)，由機械能轉(zhuǎn)化裝置4中氣溫調(diào)整裝置5的加熱器H將氣體加熱后由氣缸6側(cè)面的進氣口進入氣缸6的內(nèi)部，從而推動配氣活塞7向下運動，并將其與動力活塞8之間間隔空間中的氣體由排氣口壓入冷卻器C，氣體依次經(jīng)過冷卻器C、交換器R與加熱器H，并由進氣口進入氣缸6的內(nèi)部；步驟C、第二循環(huán)，配氣活塞7將氣體壓入冷卻器C的同時還帶動動力活塞8向下運動，動力活塞8的活塞桿通過偏心機構(gòu)9帶動驅(qū)動齒輪10轉(zhuǎn)動，進而驅(qū)動齒輪10由另一偏心機構(gòu)9通過配氣活塞7的活塞桿帶動其向上運動，將配氣活塞7上方的高溫氣體再壓入加熱器H中，氣體依次經(jīng)過加熱器H、交換器R與冷卻器C，由排氣口進入氣缸6內(nèi)部，并同時推動配氣活塞7向上運動，推動動力活塞8向下運動，從而輸出機械能。在本實施例中，加熱器H的熱源來自于太陽能照射至熱能吸收器(15)上所產(chǎn)生的熱能，且本發(fā)明在實際應(yīng)用中，本步驟不斷循環(huán)，即連續(xù)做功，不間斷的輸出機械能。參考圖2所示，在本發(fā)明的另一實施例中，可將上述實施例中轉(zhuǎn)化得到的機械能用于帶動發(fā)電機運轉(zhuǎn)從而產(chǎn)生電能，即在步驟C中的驅(qū)動齒輪10的軸向上安裝皮帶輪11，皮帶輪11跟隨驅(qū)動齒輪10 —同轉(zhuǎn)動并通過皮帶帶動發(fā)電機12的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。再參考圖1及圖2所示，在本發(fā)明用于解決技術(shù)問題更加優(yōu)選的一個實施例中，為充分利用太陽能，避免產(chǎn)生其輻射能量的浪費，步驟A中的能量引導介質(zhì)3在聚能罩2的外部分叉為兩路，其中一路向機械能轉(zhuǎn)化裝置4傳輸太陽能，在其能量輸入端產(chǎn)生熱能使其運行，另一路向儲熱能量箱13傳輸太陽能，儲熱能量箱13將太陽能轉(zhuǎn)換為熱能進行存儲；在聚能罩2及反射裝置I無法提供相應(yīng)的太陽能時，儲熱能量箱13將其內(nèi)部存儲的熱能由熱傳導管14傳導至機械能轉(zhuǎn)化裝置4的能量輸入端使其繼續(xù)運行。在本實施例中，參考現(xiàn)有技術(shù)有利于導光的材質(zhì)，即步驟A中的能量引導介質(zhì)3最好采用光纖導管，并在光纖導管內(nèi)部的分叉位置上增設(shè)光 學棱鏡；光學棱鏡將來自于反射裝置I的太陽能分別折射至光纖導管分叉的兩路中進行熱傳導。其原理為光學棱鏡自身即具有折射功能，又可被光線穿透，因此在將其以近似于45度角的位置安裝在光纖導管的分叉處時，經(jīng)兩次匯聚后的太陽光到達后一部分被光學棱鏡折射，沿著光纖導管的其中一路到達儲熱裝置，另一部分穿過光學棱鏡直接射入機械能轉(zhuǎn)換裝置的能量輸入端，即在太陽光充足的情況下，同時進行機械能轉(zhuǎn)換裝置熱轉(zhuǎn)化機械做功與儲熱能量箱13儲熱。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，在儲熱能量箱13中的吸熱材料可分層并縱橫交錯的設(shè)置，而該材料可采用相變潛熱材料，即在與太陽能接觸后溫度升高至既定的溫度，且材料本身的形狀不發(fā)生改變，可反復(fù)升溫及降溫。而該相變潛熱材料優(yōu)選的成分中應(yīng)當包含氧化鋁、氧化鈣、氧化硅、氧化鐵、二氧化鈦、氧化鎂與堿當中的任意一種或多種，配以其它粗細搭配適當?shù)募稀Ｇ也牧暇哂辛己玫牧W性能和穩(wěn)定性，與水化產(chǎn)物之間具有良好的膠結(jié)強度，較高的熱容，熱導率。可保證工作溫度(200 1000°C)的穩(wěn)定性。通過前述措施配以常規(guī)的保溫結(jié)構(gòu)即可儲存熱量，并在需要時輸出熱量維持機械能轉(zhuǎn)換裝置的運行；經(jīng)發(fā)明人試驗，本發(fā)明可使無光能的狀態(tài)下可持續(xù)輸出機械能32小時。上述儲熱能量箱13的儲熱原理是:當太陽能進入儲熱能量箱13的底部后，將縱橫有序排放的相變潛熱材料進行光學加熱，實現(xiàn)潛熱存儲的效果。由于熱量是從低溫到高溫進行擴散，而且傳熱方向是至下而上進行，因此將輸入光源放置在儲熱能量箱13的下方，并將儲熱能量箱13的熱量輸出端設(shè)置在其上方。再根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，為避免上述太陽能儲存及直接利用發(fā)生紊亂，還可在儲熱能量箱13與機械能轉(zhuǎn)換裝置之間的熱傳導管14上增設(shè)導熱控制開關(guān)；在向儲熱能量箱13傳輸太陽能的能量引導介質(zhì)3上增設(shè)光開關(guān)閥。在本實施例中前述的導熱控制開關(guān)與光開關(guān)閥可通過電控系統(tǒng)自動控制，也可直接手動控制。除上述以外，還需要說明的是在本說明書中所談到的“一個實施例”、“另一個實施例”、“實施例”等，指的是結(jié)合該實施例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或者特點包括在本申請概括性描述的至少一個實施例中。在說明書中多個地方出現(xiàn)同種表述不是一定指的是同一個實施例。進一步來說，結(jié)合任一實施例描述一個具體特征、結(jié)構(gòu)或者特點時，所要主張的是結(jié)合其他實施例來實現(xiàn)這種特征、結(jié)構(gòu)或者特點也落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。盡管這里參照本發(fā)明的多個解釋性實施例對本發(fā)明進行了描述，但是，應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計出很多其他的修改和實施方式，這些修改和實施方式將落在本申請公開的原則范圍和精神之內(nèi)。更具體地說，在本申請公開、附圖和權(quán)利要求的范圍內(nèi)，可以對主題組合布局的組成部件和/或布局進行多種變型和改進。除了對組成部件和/或布局進行的變型和改進外 ，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，其他的用途也將是明顯的。
權(quán)利要求
1.一種太陽能到機械能的轉(zhuǎn)化方法，其特征在于所述的方法包括如下步驟: 步驟A、由反射裝置(I)將來自于聚能罩(2)的太陽能反射至能量引導介質(zhì)(3)，由能量引導介質(zhì)(3)將太陽能傳輸至聚能罩(2)下方機械能轉(zhuǎn)化裝置(4)中的熱能吸收器(15)； 步驟B、第一觸發(fā)，由機械能轉(zhuǎn)化裝置(4)中氣溫調(diào)整裝置(5)的加熱器將氣體加熱后由氣缸(6)側(cè)面的進氣口進入氣缸(6)的內(nèi)部，從而推動配氣活塞(7)向下運動，并將其與動力活塞(8)之間間隔空間中的氣體由排氣口壓入冷卻器，氣體依次經(jīng)過冷卻器、交換器與加熱器，并由進氣口進入氣缸(6)的內(nèi)部； 步驟C、第二循環(huán)，配氣活塞(7)將氣體壓入冷卻器的同時還帶動動力活塞(8)向下運動，動力活塞(8)的活塞桿通過偏心機構(gòu)(9)帶動驅(qū)動齒輪(10)轉(zhuǎn)動，進而驅(qū)動齒輪(10)由另一偏心機構(gòu)(9)通過配氣活塞(7)的活塞桿帶動其向上運動，將配氣活塞(7)上方的高溫氣體再壓入加熱器中，氣體依次經(jīng)過加熱器、交換器與冷卻器，由排氣口進入氣缸(6)內(nèi)部，并同時推動配氣活 塞(7)向上運動，推動動力活塞(8)向下運動，從而輸出機械能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能到機械能的轉(zhuǎn)化方法，其特征在于:所述步驟C不斷循環(huán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能到機械能的轉(zhuǎn)化方法，其特征在于:所述步驟C中在驅(qū)動齒輪(10)的軸向上安裝皮帶輪(11)，皮帶輪(11)跟隨驅(qū)動齒輪(10) —同轉(zhuǎn)動并通過皮帶帶動發(fā)電機(12)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的太陽能到機械能的轉(zhuǎn)化方法，其特征在于:所述步驟A中的能量引導介質(zhì)(3)在聚能罩(2)的外部分叉為兩路，其中一路向機械能轉(zhuǎn)化裝置(4)傳輸太陽能，在其能量輸入端產(chǎn)生熱能使其運行，另一路向儲熱能量箱(13)傳輸太陽能，儲熱能量箱(13)將太陽能轉(zhuǎn)換為熱能進行存儲；在聚能罩(2)及反射裝置(I)無法提供相應(yīng)的太陽能時，儲熱能量箱(13)將其內(nèi)部存儲的熱能由熱傳導管(14)傳導至機械能轉(zhuǎn)化裝置(4)的能量輸入端使其繼續(xù)運行。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能到機械能的轉(zhuǎn)化方法，其特征在于:所述儲熱能量箱(13)中分層并縱橫交錯的設(shè)有相變潛熱材料，所述相變潛熱材料在與太陽能接觸后溫度即升高至既定的溫度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽能到機械能的轉(zhuǎn)化方法，其特征在于:所述相變潛熱材料中包含氧化鋁、氧化鈣、氧化硅、氧化鐵、二氧化鈦、氧化鎂與堿當中的任意一種或多種。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能到機械能的轉(zhuǎn)化方法，其特征在于:所述儲熱能量箱(13)與機械能轉(zhuǎn)換裝置之間的熱傳導管(14)上設(shè)有導熱控制開關(guān)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能到機械能的轉(zhuǎn)化方法，其特征在于:所述向儲熱能量箱(13)傳輸太陽能的能量引導介質(zhì)(3)上設(shè)有光開關(guān)閥。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能到機械能的轉(zhuǎn)化方法，其特征在于:所述的步驟A中的能量引導介質(zhì)(3)為光纖導管，且光纖導管內(nèi)部的分叉位置上設(shè)有光學棱鏡；光學棱鏡將來自于反射裝置(I)的太陽能分別折射至光纖導管分叉的兩路中進行熱傳導。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種太陽能到機械能的轉(zhuǎn)化方法，屬一種能量轉(zhuǎn)化方法，所述的方法包括如下步驟步驟A、由反射裝置將來自于聚能罩的太陽能反射至能量引導介質(zhì)，由能量引導介質(zhì)將太陽能傳輸至聚能罩下方機械能轉(zhuǎn)化裝置中的熱能吸收器；步驟B、第一觸發(fā)，由機械能轉(zhuǎn)化裝置中氣溫調(diào)整裝置的加熱器將氣體加熱后由氣缸側(cè)面的進氣口進入氣缸的內(nèi)部；步驟C、第二循環(huán)，配氣活塞將氣體壓入冷卻器的同時還帶動動力活塞向下運動，通過將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能，由熱能直接作用使氣體膨脹驅(qū)動活塞運動，進而輸出機械能，同時將來自于聚能罩的一部分太陽能進行儲存，避免了太陽能的浪費，本發(fā)明執(zhí)行所需的設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，尤其適宜于作為小型太陽能發(fā)電機的能量轉(zhuǎn)化方法。
文檔編號F24J2/34GK103216404SQ201310130458
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月15日
發(fā)明者茍大利, 茍渝路, 蔣世清 申請人:成都航天烽火精密機電有限公司