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CN102878034B - 浮力式太阳集热动力装置 - Google Patents

浮力式太阳集热动力装置 Download PDF

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Abstract

一种浮力式太阳集热动力装置，包含：一个座体，具有一个容置空间，该容置空间具有一个第一工作流体；一个集热组件，结合于容置空间的开口端，使该容置空间形成一个密闭空间；一个导热组件，由一个导热管一端管口连接容置空间，该导热管的另一端管口连接一个泵，该泵由抽取口抽取容置空间的第一工作流体；及一个热机，由数管路连通一个压缩机、一个热交换器及一个气涡轮机，该气涡轮机连接一个发电机，该热交换器与第一工作流体作热交换。该集热式动力装置有较佳的储热效果，可减少热量的逸失，具有使该热式动力装置产生更多的能量的功效。本发明的浮力式太阳集热动力装置，有滞空的设计，具有减少地面空间其它摆设限制的功效。

Description

浮力式太阳集热动力装置
技术领域
本发明有关于一种动力装置，尤其是一种浮力式太阳集热动力装置。
背景技术
现有技术太阳能集热式动力装置包含一集热组件及一储能组件，通过该集热组件吸收太阳所放射的热能，且将该热能转换成电能或其它能量型态，再将该能量输出至该储能组件储存，如此，让使用者即使是在没有太阳的时候，也能运用早已储存的能量。
现有技术太阳能集热式动力装置在吸收太阳热能后，会将该热能通过一热机转换成轴功输出，而在转换的过程中，因系统匹配考虑，该热机的单位时间能量转换值有限，未能充分利用吸收的太阳辐射热能，使得轴功的供应量变少且不稳定，降低该太阳能集热式动力装置的供能效果。
此外，该集热组件大多设有一聚热板，并将该聚热板置于地表平面或屋顶平面，通过该聚热板吸收太阳所放射的辐射热能，为使该聚热板能顺利接收太阳热能，该聚热板的配置必须避免周遭存在遮蔽物，或是保持该聚热板周围的净空，当一区域置放该聚热板后，该区域的邻近空间便产生其它对象摆放的限制。
如此一来，为了达到空间的有效利用及提供一稳定的动力来源二个基本需求，传统的太阳能集热式动力系统存在改良的空间。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种浮力式太阳集热动力装置，该热式动力装置可降低系统因日照量变化所造成的能量供应不均，使该集热式动力装置能产生更多的能量。
本发明的次要目的是提供一种浮力式太阳集热动力装置，该热式动力装置可浮于空中，减少地面空间其它摆设的限制。
为达到前述发明目的，本发明所运用的技术手段包含有：
一种浮力式太阳集热动力装置，包含：一座体，具有一容置空间，该容置空间具有一第一工作流体；一集热组件，结合于容置空间的开口端，使该容置空间形成一密闭空间；一导热组件，由一导热管一端管口连接容置空间，该导热管的另一端管口连接一泵，该泵由抽取口抽取容置空间的第一工作流体；及一热机，由数管路连通一压缩机、一热交换器及一气涡轮机，该气涡轮机连接一发电机，该热交换器与第一工作流体作热交换。
本发明的浮力式太阳集热动力装置，其中，该集热组件具有一透光层、一集热层及一集热板，该集热层的一表面连接该透光层，另一表面连接该集热板。
本发明的浮力式太阳集热动力装置，其中，该透光层设有数聚光部。
本发明的浮力式太阳集热动力装置，其中，该数聚光部形成弧凹表面。
本发明的浮力式太阳集热动力装置，其中，该集热层设有数第一集热部及数第二集热部，该数第一集热部及数第二集热部间隔设置，且该数第一集热部与该数聚光部对应设置。
本发明的浮力式太阳集热动力装置，其中，该数第一集热部还可以形成渐窄的斜度设计。
本发明的浮力式太阳集热动力装置，其中，该数第二集热部填充一温室气体。
本发明的浮力式太阳集热动力装置，其中，该集热板设有数集热道，该数集热道对应设置于该数第一集热部的窄部。
本发明的浮力式太阳集热动力装置，其中，该导热管设于数集热道内。
本发明的浮力式太阳集热动力装置，其中，该第一工作流体为一氦气。
本发明的浮力式太阳集热动力装置，其中，该座体的材料为一绝热材质。
本发明的浮力式太阳集热动力装置，其中，该热机还可以另设有一预热器，该预热器设于压缩机与热交换器之间。
本发明的浮力式太阳集热动力装置，其中，该热机的数管路内具有一第二工作流体。
本发明的有益效果在于：所述的浮力式太阳集热动力装置，该热式动力装置有较佳的储热效果，可减少热量的逸失，具有使该热式动力装置产生更多的能量的功效。
本发明的浮力式太阳集热动力装置，该热式动力装置有滞空的设计，具有减少地面空间其它摆设限制的功效。
附图说明
图1：本发明浮力式太阳集热动力装置立体图。
图2：本发明浮力式太阳集热动力装置剖视图。
其中：
〔本发明〕
1   座体              11  容置空间
2   集热组件          21  透光层
211 聚光部            22  集热层
221 数第一集热部      222 数第二集热部
23  集热板            231 集热道
3   导热组件          31  导热管
32  泵                321 抽取口
4   热机              41  压缩机
42  热交换器          43  气涡轮机
44  发电机            45  预热器
具体实施方式
为让本发明的上述及其它目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举本发明的较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：
请参照图1、2所示，本发明的浮力式太阳集热动力装置包含一座体1、一集热组件2、一导热组件3及一热机4。该座体1具有一容置空间11，该集热组件2结合于该容置空间11的开口端，使该座体1的容置空间11形成一密闭空间，该导热组件3结合于该集热组件2，该热机4可以与该密闭空间的工作流体作热交换。
该座体1具有一容置空间11，该容置空间11可以容置第一工作流体，该第一工作流体的成份在此并不设限，较佳为一气体且具有热容比(Cp)高且比重小于1的特性，使该第一工作流体具有较高的容热效果与较大的浮力，在本实施例中，该第一工作流体为一氦气。该座体1的材料与形状在此并不设限，较佳以绝热材质制成，避免热量由该座体1导出。
该集热组件2结合于该容置空间11的开口端，并将该开口端封闭，使该容置空间11形成一密闭空间，可以避免该容置空间11内的第一工作流体逸出。该集热组件2包含一透光层21、一集热层22及一集热板23。
该透光层21由透光材质制成，并具有数聚光部211，该数聚光部211可汇集太阳光所照射的热能，在本实施例中，该数聚光部211形成弧凹表面，使太阳光能聚焦，形成较佳的集热效果。
该集热层22的一表面连接该透光层21，并设有数第一集热部221与数第二集热部222。该数第一集热部221是相对该数聚光部211设置，该数第一集热部221较佳形成渐窄的斜度设计，以达到较佳的聚热效果；该数第二集热部222是设于未连接该聚光部211的区间，在本实施例中，该数第二集热部222与该数第一集热部221间隔设置，且该数第二集热部222较佳可填充温室气体以增加热源吸收效果。
该集热板23连接于该集热层22的另一表面，该集热板23设有数集热道231，该数集热道231相对设置于该数第一集热部221的窄部，以将该数第一集热部221的热能汇集至该数集热道231。该集热板23较佳以高导热材质制成，使该集热板23能累积与聚集数第一集热部221与数第二集热部222的热量。
该导热组件3包含一导热管31及一泵32，该导热管31较佳为高导热材质制成，该导热管31穿设于数集热道231，用以传导该集热道231所汇集的热能，在本实施例中，该导热管31是形成连续的绕设于数集热道231。该导热管31的一端管口连接于泵32，该导热管31的另一端管口连接于容置空间11，经由该泵32的抽取口321可以使该第一工作流体能于该容置空间11、导热管31及泵32之间循环流动，将该导热管31的热能传导至该容置空间11。
该热机4具有一压缩机41、一热交换器42、一气涡轮机43及一发电机44，在本实施例中，该热机4较佳可以设有一预热器45，并设有数管路，通过该数管路连结该压缩机41、预热器45、热交换器42及气涡轮机43，使该压缩机41、预热器45、热交换器42及气涡轮机43之间形成一循环回路，该循环回路中还可以填充第二工作流体，其中，该气涡轮机43连接该发电机44。当该压缩机41推动该第二工作流体后，该第二工作流体会经过该预热器44进行预热，再经过该热交换器42与容置空间11的第一工作流体进行热交换，以吸收该容置空间11中的热能。该热交换器42的设置位置并不设限，在本实施例中，该热交换器42设于该容置空间11内。当该第二工作流体经过该预热器44与热交换器42提高温度，并达到足以推动该气涡轮机43的热能后，推动该气涡轮机43，使该气涡轮机43输出一轴功至该发电机44，产生一电能输出。
请再参阅图1、2所示，其是本发明的浮力式太阳集热动力装置的作动过程，是由该数聚光部211汇集太阳光的热能，并将该热能通过数第一集热部221进行聚热，再将该热能集中于该数集热道231，及该数第二集热部222内所填充的温室气体的温度，也会随着太阳光照射该透光层21而上升，以使该集热板23更具有被加热的效果，以使该数集热道231与该集热板23的温度提升，进而使绕设于该数集热道231的导热管31能处于高温环境，提升导热管31的温度。
由于该导热管31的一端管口与该泵32的抽取口321连接该容置空间11，使该容置空间11的第一工作流体可于该导热管31内与该容置空间11产生循环，该泵32的抽取口321会抽取该容置空间32的第一工作流体，并将该容置空间11的第一工作流体送入该导热管31，该第一工作流体通过该导热管31时，该导热管31的热能会传导至该第一工作流体，使该热能随着该第一工作流体由导热管31的管口排出至容置空间11，借助该第一工作流体的循环作动，使热量由该集热组件2转移至该容置空间11内储存。
由于该热机4的热交换器42设于该容置空间11内，并与该容置空间11的第一工作流体进行热交换，当该压缩机41驱动该热机4内的第二工作流体时，该第二工作流体会先经过该预热器44进行预热，再经过该热交换器42进行热交换，吸收该容置空间11中的热能，通过该二阶段的热能吸收，使该第二工作流体具有驱动该气涡轮机43的能量，进而推动该气涡轮机43而产生一轴功输出，并将该轴功输入至该发电机44转换成电能，当该第二工作流体释放出本身的热能驱动该气涡轮机43后，会再度回到该压缩机41，再进行下一次的循环作动。
在本发明的浮力式太阳集热动力装置的作动过程中，除了通过该集热组件2累积热能外，该热量也会通过该导热组件3，将热能通过第一工作流体传导至该容置空间11，使热能累积储存于该容置空间11中，当该热机4与该容置空间11进行热交换时，虽然单位时间内的热交换效率有限，但未完全利用的热能不会直接逸散，而是会继续存在该容置空间11内，继续进行热交换的动作。此外，该容置空间11所填充的第一工作流体，为高热容比与比重小于1的气体，高热容比可使该气体储存更高的热能，比重小于1会使该气体上升，产生浮力，当该浮力大于该动力装置整体的重量时，会使该动力装置上升，并使该动力装置形成一滞空的状态。
本发明的浮力式太阳集热动力装置，该热式动力装置有较佳的储热效果，可减少热量的逸失，具有使该热式动力装置产生更多的能量的功效。
本发明的浮力式太阳集热动力装置，该热式动力装置有滞空的设计，具有减少地面空间其它摆设限制的功效。

Claims (12)

1.一种浮力式太阳集热动力装置，其特征是，包含：
一个座体，具有一个容置空间，该容置空间具有一种第一工作流体；
一个集热组件，结合于容置空间的开口端，该容置空间形成一个密闭空间,且该集热组件具有一个透光层、一个集热层及一个集热板，该集热层的一个表面连接该透光层，另一个表面连接该集热板；
一个导热组件，由一个导热管一端管口连接容置空间，该导热管的另一端管口连接一个泵，该泵由抽取口抽取容置空间的第一工作流体；及
一个热机，由数管路连通一个压缩机、一个热交换器及一个气涡轮机，该气涡轮机连接一个发电机，该热交换器与第一工作流体作热交换。
2.依权利要求1所述的浮力式太阳集热动力装置，其特征在于，该透光层设有数聚光部。
3.依权利要求2所述的浮力式太阳集热动力装置，其特征在于，该数聚光部形成弧凹表面。
4.依权利要求2或3所述的浮力式太阳集热动力装置，其特征在于，该集热层设有数第一集热部及数第二集热部，该数第一集热部及数第二集热部间隔设置，且该数第一集热部与该数聚光部对应设置。
5.依权利要求4所述的浮力式太阳集热动力装置，其特征在于，该数第一集热部从连接该透光层的一表面至连接该集热板的另一表面，具有渐窄的斜度。
6.依权利要求4所述的浮力式太阳集热动力装置，其特征在于，该数第二集热部填充一种温室气体。
7.依权利要求5所述的浮力式太阳集热动力装置，其特征在于，该集热板设有数集热道，该数集热道对应设置于该数第一集热部的窄部。
8.依权利要求7所述的浮力式太阳集热动力装置，其特征在于，该导热管设于数集热道内。
9.依权利要求1所述的浮力式太阳集热动力装置，其特征在于，该第一工作流体为一种氦气。
10.依权利要求1所述的浮力式太阳集热动力装置，其特征在于，该座体的材料为一种绝热材质。
11.依权利要求1所述的浮力式太阳集热动力装置，其特征在于，该热机另设有一个预热器，该预热器设于压缩机与热交换器之间。
12.依权利要求1所述的浮力式太阳集热动力装置，其特征在于，该热机的数管路内具有一种第二工作流体。
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