用于将太阳辐射转换成机械功率的方法和组件.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103429892 A (43)申请公布日 2013.12.04 CN 103429892 A *CN103429892A* (21)申请号 201280005452.8 (22)申请日 2012.01.11 11150882.6 2011.01.13 EP F03G 6/06(2006.01) (71)申请人 新科隆有限公司 地址 意大利米兰 (72)发明人 维塔利亚诺鲁索 乔治塔尔加 (74)专利代理机构 北京品源专利代理有限公司 11332 代理人 杨生平 钟锦舜 (54) 发明名称 用于将太阳辐射转换成机械功率的方法和组 件 (57) 摘要 一种具有极高效率的。

2、、 用于将太阳辐射转换 成机械功率以发电的方法， 其包括将通过太阳能 设备加热的热流体注入到斯特林发动机的热汽缸 中的步骤， 以及将在吸收制冷装置的吸收段中冷 却的冷流体注入到斯特林发动机的冷汽缸中的步 骤， 从斯特林发动机获取机械功率以用于驱动发 电机。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2013.07.15 (86)PCT申请的申请数据 PCT/EP2012/000095 2012.01.11 (87)PCT申请的公布数据 WO2012/095305 EN 2012.07.19 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 (19)中华人民共。

3、和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103429892 A CN 103429892 A *CN103429892A* 1/1 页 2 1. 一种用于将太阳辐射转换成机械功率以特别用于但非专门用于发电的类型的方法， 包括将通过太阳能设备加热的热流体注入到斯特林发动机的热汽缸中的步骤， 其特征在 于， 该方法包括将在吸收制冷装置的吸收段中冷却的冷流体注入到所述斯特林发动机的冷 汽缸中的步骤， 从所述斯特林发动机获取机械功率， 以特别用于但非专门用于驱动发电机。 2. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 所述方法包括将。

4、由所述太阳能设备加热 的热流体注入所述吸收制冷装置的解吸段的步骤。 3.根据权利要求1或2所述的方法， 其特征在于， 所述方法包括将所述热流体的最高温 度保持在低预设值的步骤。 4. 一种用于将太阳辐射转换成机械功率以特别用于但非专门用于发电的类型的组件 (1)， 包括 ： 斯特林发动机 (20)， 其包括具有各自的热交换器 (9， 10) 的热汽缸 (3) 和冷汽 缸 (4) ； 太阳能设备 (20)， 其用于将太阳光会聚和集中到热交换器 (23) 上 ； 以及流体回路 (29)， 其在所述太阳能设备 (20) 的热交换器 (23) 和所述热汽缸的热交换器 (9) 之间延伸， 其特征在于， 。

5、所述组件包括吸收制冷装置 (30)， 其包括各自的热交换器 (34， 36) 的吸收段 (31) 和解吸段 (32) ； 以及流体回路 (60)， 其在所述吸收段 (34) 的所述热交换器 (34) 和所 述冷汽缸 (6) 的所述热交换器 (9) 之间延伸。 5. 根据权利要求 4 所述的组件 (1)， 其特征在于， 所述组件包括流体回路 (72)， 其在所 述太阳能设备 (20) 的所述热交换器 (23) 和所述解吸段 (32) 的所述热交换器 (36) 之间延 伸。 6. 根据权利要求 5 所述的组件 (1)， 其特征在于， 所述组件包括恒温电路 (80) 的、 用于 检测热流体的温度的装。

6、置 (81)， 该恒温电路 (80) 用于将所述热流体的最高温度限制在低 预设值。 7. 根据权利要求 6 所述的组件 (1)， 其特征在于， 所述恒温电路 (80) 被设置于为 400。 8. 根据权利要求 1 所述的组件 (1)， 其特征在于， 所述组件沿所述流体回路 (29) 包括 用于所述热流体的存储罐 (25)。 权 利 要 求 书 CN 103429892 A 2 1/3 页 3 用于将太阳辐射转换成机械功率的方法和组件 技术领域 0001 本发明涉及一种用于将太阳辐射转换成机械功率以特别用于、 但非专门用于发电 的方法， 以及一种用于实施该方法的组件。 背景技术 0002 众所周。

7、知， 强烈感觉到需要从太阳光线获取机械功率。 0003 为此目的， 已知有将太阳光线集中到锅炉上以在极高温度下生成蒸汽用于驱动涡 轮的组件。 尽管可满足目标并且通常符合要求， 但是这种组件显示出低效率， 因而需要花费 较长时间来回收专用于该投资的资源。 发明内容 0004 本发明的潜在问题是提出具有能够符合前述需求、 同时能够克服如上关于现有技 术所述的缺陷的特定类型的方法。 0005 这个问题通过根据权利要求 1 的方法克服。 0006 在权利要求 2 和权利要求 3 中描述了根据本发明的方法的优选实施例。 0007 根据权利要求 4， 本发明还考虑一种用于将太阳辐射转换成机械功率的组件。 。

8、0008 在权利要求 4 至 8 中描述了根据本发明的组件的优选实施例。 附图说明 0009 通过对本发明实施例的描述将容易理解本发明的其它特征和优点， 这些实施例仅 通过非限制性实例并参照附图提供， 该附图示意性示出根据本发明的组件。 具体实施方式 0010 参照附图， 根据优选但非唯一的实施例的、 用于将太阳辐射转换成机械功率并将 所获得的机械功率转换成电力的组件由符号 1 表示。 0011 组件 1 包括本身已知的斯特林发动机 2， 其包括活塞和汽缸单元 3( 即所谓的热汽 缸 ) 以及活塞和汽缸单元 4( 即所谓的冷汽缸 )。 0012 热汽缸 3 和冷汽缸 4 包括各自的缸体 5 和。

9、缸体 6， 缸体 5 和缸体 6 通过导管 7 连 通， 沿导管 7 设置轮式热交换器 8， 例如金属粉末材料。在导管 7 和缸体 5 与缸体 6 中， 设有 适当气体例如氦。 0013 围绕缸体 5 和缸体 6 设置相应的热交换器 9 和 10， 相应的流体 ( 即， 热流体和冷 流体 ) 通过各自的热交换器 9 和 10， 以使所述流体和相应缸体内提供的气体存在热交换关 系。 0014 在缸体 5 和缸体 6 中具有可移动的、 相应的活塞 11 和 12， 活塞 11 和 12 通过各自 的连杆 13 和 14 驱动曲轴 15， 曲轴 15 进而驱动发电机 16a( 例如交流发电机 )， 。

10、从该发电机 16 引出电力线路 16b( 例如三相电力线路 )。 说 明 书 CN 103429892 A 3 2/3 页 4 0015 为了加热热汽缸 3， 组件 1 包括本身传统的太阳能设备 20 以用于会聚和集中太阳 光。具体地， 设备 20 包括 ： 设置于一平面中并且可各自定向的多个反射镜， 以构成由 21 表 示的菲涅尔线性反射器 ； 抛物面反射镜 22 ； 以及大致管状的构件 23， 其沿抛物面反射镜 22 的焦点设置并且构成热交换器。 0016 流体回路 24 将管状构件 23 与存储罐 25 连接， 流体 ( 例如导热油 ) 在流体回路 24 中循环， 并且该流体沿管状构件 。

11、23 得到加热， 该热流体以即使在夜间也足以保证连续运行 的量容纳在存储罐 25 中。通过泵 26 确保流体沿回路 24 循环。 0017 另一个流体回路27在存储罐25和热交换器9之间延伸， 同样的流体(例如上述导 热油 ) 在该流体回路 27 中循环， 以将热流体带到斯特林发动机 2 的热汽缸 3 的缸体 5 中。 通过循环泵 28 保证流体沿回路 27 循环。 0018 在实践中， 回路 24 和回路 27 整体上构成总体由 29 表示的流体回路， 该流体回路 29 将由太阳辐射加热的流体传输至斯特林发动机的热汽缸， 以用于该热汽缸的加热。 0019 为了冷却冷汽缸 4， 组件 1 包括。

12、本身已知的吸收制冷装置 30。 0020 吸收制冷装置 30 包括吸收段 31 和解吸段 32。 0021 吸收段 31 包括容器 33， 其中容纳液态氨和气态氨， 且其中持续进行氨从液态到气 态的状态行程， 带有强烈的冷却。为了利用这种冷却， 热交换器 34 容纳在容器 33 中并嵌入 液相氨中， 该热交换器 34 实际上被置于大约 -60的低温环境中。 0022 解吸段 32 包括容纳水的容器 35， 其中溶解气态氨， 并且由于能量加热， 其中溶解 在水中的气态氨连续释放出。 为此目的， 将热源、 准确地说是热交换器36， 封装并浸入水中。 0023 在容器 33 的顶部设有舱室 40。舱。

13、室 40 容纳有溶解了气态氨的水。依靠循环泵 42 从舱室 40 中汲水并经由排水口 43 将水洒落在该舱室上 ( 将气态氨带走 ) 的水回路 41 有助于将气态氨溶解于水中。 0024 在容器 35 的顶部设有舱室 44。从水中释放出的气态氨在该舱室 44 中冷凝。容纳 在该舱室内并且属于流体回路 46( 例如水 ) 的线圈 45 有助于这种冷凝， 沿流体回路 46 设 有循环泵 49。通过散热器 47 控制该回路 46， 该散热器 47 通过风扇 48 将氨的冷凝热量驱 散到外界。 0025 导管 50 连同泵 51 将水和溶解在其中的氨从舱室 40 带到容器 35， 同时导管 54 连 。

14、同调节阀 55 将水从容器 35 带到舱室 40 中。 0026 导管 52 连同调节阀 53 将由舱室 44 冷凝的氨带到容器 33 中。 0027 其中有流体 ( 例如低粘度导热油 ) 进行循环的流体回路 60 在交换器 34 和热交换 器 10 之间延伸， 以将冷流体从热交换器 34 带到斯特林发动机 2 的冷汽缸 4 的缸体 6。 0028 有利地， 根据本发明， 导热油的流体回路 70 在存储罐 25 和热交换器 36 之间延伸， 并且其设有循环泵 71， 以便将热流体带到容器 35 中， 以将水中溶解的氨从水中释放。 0029 在实践中， 回路 24 和回路 70 形成流体回路 7。

15、2， 其携带由太阳辐射所加热的流体， 以为解吸段供给将氨从水中排出所需的热量。 0030 应该注意到， 在前述吸收制冷装置 30 中， 其它流体能够代替水作为所谓的溶剂流 体， 正如其它流体能够代替氨作为所谓的溶质流体。 0031 根据本发明， 组件 1 包括恒温电路 80， 其与太阳能设备 20 关联， 用于将流体的最 高温度保持在限定的预设值 ( 优选为 400 ) 以内。恒温电路 80 包括 ： 温度检测器 81， 其 说 明 书 CN 103429892 A 4 3/3 页 5 与回路 24 关联以用于检测流体的实际温度 ； 用于手动设置所需基准预设温度 ( 其优选为 400 ) 的单。

16、元 82 ； 比较器节点 83， 其用于发出实际温度和设定温度之间的差信号， 其用于 控制作用于多个反射镜的致动器 84 以改变反射镜的定向直至该差信号消除。 0032 组件 1 实施根据本发明的一种用于将太阳辐射转换成机械功率以特别用于发电 的方法。 0033 该方法包括提供斯特林发动机 2、 太阳能设备 20 和吸收制冷装置 30 的步骤， 将由 太阳能设备 20 加热的热流体注入斯林特发动机 2 的热汽缸 3 的步骤， 以及将由该制冷装置 30的吸收段31冷却的冷流体注入斯特林发动机2的冷汽缸4的步骤， 从斯特林发动机获得 机械功率， 以特别用于驱动发电机。 0034 该方法包括将由太阳。

17、能设备加热的热流体注入吸收制冷装置的解吸段。 0035 该方法包括将由太阳能设备加热的热流体的最高温度保持在限定的预设值 ( 优 选为 400 ) 以内的步骤。 0036 由于极端热力学温度 Tl(400 +273 673 K) 和 T2( 环境温度 +273 ) 之间 的高差异， 本发明的主要优点在于极高的效率。 斯特林发动机的效率本身也高， 这不仅由于 在冷流体 (-60 ) 和热流体 (400 ) 施加在斯特林发动机上时的温度之间的高差异， 而 且由于该温度范围包括低于 0的温度， 或者换句话说， 该范围设置为更接近绝对零度的温 度。 0037 本发明的另一个优点在于高环境相容性， 或者。

18、换句话说， 在于由于所涉及的最高 温度较低、 进而由于对太阳辐射的部分而非全部本地吸收， 对容纳该组件的环境造成的损 坏较低。 0038 作为另一个优点， 在针对所涉及的最高温度 ( 包含在与通常采用的机械建筑材料 如钢铁相配的数值内 ) 的安全操作条件下， 能够期望长期操作。 0039 此外， 该操作使用连续重复利用的流体 ( 液态流体和气态流体 )， 即在封闭回路中 连续循环， 而不需要将液体逐步地从外部供给至该组件或者甚至从而逐步地释放到外部环 境， 导致完全的操作独立性和完善的环境相容性的更多明显优点。 0040 由于所述组件中完全不存在单独的噪音部件， 因此另一个优点在于无噪音。由于。

19、 斯特林发动机是基于流体的加热和冷却的发动机， 该流体以穿过轮式热交换器并在其中被 交替加热和冷却的方式， 一次热一次冷地从一个汽缸排出到另一个汽缸， 所以斯特林发动 机是无噪音的。例如， 在此不会发生复合内燃机的典型的嘈杂燃烧。 0041 由于用于夜间操作的存储罐联接至在白天期间从太阳能组件汲取热能的快速热 交换器， 所以另一个优点在于整日整夜的操作连续性以及即时干预的可能性。 0042 显然， 为了符合具体而特定的需求， 本领域技术人员能够对前述方法和组件做出 大量修正和变型， 其全部落入如以下权利要求所述的本发明的保护范围内。 说 明 书 CN 103429892 A 5 1/1 页 6 图 1 说 明 书 附 图 CN 103429892 A 6 。