封闭腔体微型气体发电机 【技术领域】
本发明涉及发电设备， 一种将热能转换为电能的设备， 特别是微型的发电设备。背景技术 现有的发电技术主要采用蒸汽为工作介质发电， 主要的工作介质为水， 其喷嘴设 置在定子上， 不发生运动， 叶片设置在转子上， 喷嘴喷射的蒸汽推动叶片进行旋转发电。
采用低温有机物的朗肯循环 (ORC) 发电机组， 适合于低温热源以及小型的发电， 但是主要是将现有的大型蒸汽发电设备小型化， 其喷嘴与叶片设置与大型的相同， 这样的 结构设置限制了发电的能源利用， 工作介质一般采用低温有机物的工作介质。
此外， 斯特林机也是一种发电设备， 其主要采用缸体以及运动的活塞， 利用缸体外 部的热能实现对缸体内部的工作介质进行汽化， 推动缸体运动后带动发电设备进行机组发 电。
上述的主要的发电技术和方法， 其工作介质都经过了液气相变过程， 需要热能加 热工作介质， 使其产生高温高压蒸汽， 推动发电及的转子转动， 实现发电。但是他们的结构 复杂， 对于大型的蒸汽轮机发电， 不适合于小型化， 而普通的可以小型化的发电设备， 需要 传统的能源， 如柴油进行燃烧提供能源， 不适合于可再生能源， 同时也是属于外燃机的一 种。
发明内容 本发明的目的是提供一种封闭腔体微型气体发电机， 由一个蒸发室和冷凝室组 成， 蒸发室和冷凝室通过一个狭窄区间进行连接， 在狭窄区间上设置叶轮， 叶轮在设置有转 子和定子， 蒸发室通过与外界的热交换使得内部的低温工作介质气化， 推动叶轮旋转发电。
本发明可以利用外部的热能发电， 对能源的形式没有限制。
本发电机可以适合于任何规模的发电设备， 但是更适合于微型的发电设备， 特别 是 1W-100KW 的发电设备。
具体发明内容如下 ：
封闭腔体微型气体发电机， 由一个封闭的腔体、 循环工作介质、 转子、 定子等组成， 所述封闭腔体的一端为蒸发室， 一端为冷凝室， 两个室经由一个狭窄区域相互连接， 在狭窄 区域设置有叶轮， 叶轮设置在转轴上， 转轴的一端设置到封闭腔体内部， 转轴上设置有转 子， 转子周围设置有定子， 腔体蒸发室吸收热能后将循环工作介质气化， 气体通过中间的狭 窄区域推动叶片或叶轮旋转， 气体经过叶轮后进入到冷凝端， 气体被冷凝后被输送到蒸发 端， 通过工作介质的气化推动叶轮转动， 叶轮带动转子与定子相对运动实现发电。
在狭窄区域设置有至少一个喷嘴， 气体通过喷嘴喷射后推动叶轮运行， 叶轮上设 置有转子， 定子设置在其周围， 在其外部设置有发电机壳体。
在腔体的中间部位设置有多个狭窄部位， 在每个狭窄部位设置有至少一个喷嘴， 气体通过喷嘴喷射后可以依次进入到下一个喷嘴中， 在每一个喷嘴周围设置有一个转子和
定子对。 可以采用多级的发电模式， 设置不同的转子对， 通过气体的多次的喷射推动叶轮旋 转， 实现多级的发电。
在狭窄区域的冷凝室内设置有一个液体挡板， 挡板将冷凝后的液体阻挡， 使其不 能进入到狭窄区域内。
在冷凝室壳体与挡板之间设置有一个液体输送管道， 将液体从冷凝室输送到蒸发 室， 在液体输送管道处于蒸发室部位的管道壳体上设置有多个孔， 优选为在孔上安装喷嘴。 在输送管管道上设置喷嘴是为了提高蒸发室的换热效率， 通过将液体喷射后射入到蒸发室 的内部壳体表面上， 直接提高换热性能， 增加热能利用效率。
热驱动装置的热源使用可再生能源、 传统能源或其互补。
由于该结构采用换热方式对蒸发室内的工作介质进行蒸发， 因而对能源形式没有 限制， 既可以采用可再生能源， 也可以采用传统能源， 但是优先采用可再生能源， 在其不足 时采用传统能源进行补充。 但是这并不限制本发明的发电设备可以直接使用传统能源进行 发电。
对于采用的发电工作介质本发明也没有限制， 但是本发明可以采用在 -50-800 摄 氏度进行气化的工作介质。特别是可以采用低温有机物工作介质， 可以实现低品位的能源 的利用。 在蒸发室或冷凝室设置有增强换热的器件， 选自下列一种 ：
A、 换热器 ； B、 翅片 ； C、 蓄热材料。
蒸发室或冷凝室可以为一个换热器的形式， 如板式换热器， 这样可以使用多种形 式的能源， 如余热， 可以通过换热器实现对热能的吸收， 加热封闭腔体的工作介质发电， 在 冷凝端， 也可以采用换热器将余热直接吸收利用， 或为其提供低温的冷凝。
在蒸发室或冷凝室的内部、 外部或内外部加入翅片， 为了增加两个室的换热能力， 提供换热效率。
蒸发室或冷凝室的内部、 外部、 内外部壳体上增加蓄热材料， 可以实现蓄热的发 电， 当热源波动时为其提供平衡装置， 如当采用太阳能热源时为了消除其中午波峰效能， 采 用蓄热其可以将中午的热能进行蓄热， 实现平衡温度的热能发电。
对于不同的应用领域， 在蒸发室的外部壳体上加工有增加转换和吸收的材料。在 蒸发室壳体外部表面， 设置有涂层材料， 如太阳能吸收材料、 辐射吸收材料、 蓄热材料。 当本 设备用于太阳能发电时， 在蒸发室的外部直接加工有太阳能吸收材料， 将太阳能转化为热 能， 实现太阳能的利用。
将封闭腔体进行密闭、 抽真空后密闭、 抽高真空后密闭。对于此封闭腔体， 可以对 其进行密闭、 或抽真空后或高真空密闭， 来降低工作介质的气化温度， 增加换热效率， 增加 传热效率。
当封闭腔体为低真空或高真空后， 本发电系统成为热管型发电系统， 由于采用外 部热源， 因而也可以称其为热管斯特林机。
采用本发明的技术方案具有以下的有益效果 ：
本发明为一种新型的发电热机， 与斯特林机相类似， 可以称其为热管斯特林机， 但 不同传统的斯特林机， 主要区别在于没有采用汽缸， 而是采用叶轮为推动了带动转子运动， 改善了现有的斯特林机的不足和高成本。
本发明的发电装置， 没有能源的限制， 可以采用任何形式的能源。
本发明的发电装置， 特别是针对可再生能源发电及太阳能发电， 为太阳能的利用 提供了全新的技术产品， 由于其成本低可以完全取代传统能源。
利用本发明的发电设备， 在大规模化的利用时， 可以实现低于现有的煤电的发电， 可以实现可再生能源对现有能源的替代。
本发明适合于小型化、 家庭化的发电。 附图说明 图 1 是天然气封闭腔体微型气体发电机结构图。
图 2 是带有翅片与涂层的热管式发电机机构图。
图 3 是带有热管换热的发电机机构图。
图 4 是多级发电结构图。
图中标号的含义如下 ：
1： 蒸发室， 2： 冷凝室， 3： 狭窄区域， 4： 回液管， 5： 发电机， 6： 热管， 7： 挡板， 8： 外部 涂层， 9： 翅片。
具体实施方式
实施例 1、 天然气封闭腔体微型气体发电机
图 1 中蒸发室 1 经外部的天然气加热后使其内部的工作介质 10 蒸发， 蒸发的气体 经狭窄通道进入到叶轮区域， 经喷射后推动叶轮旋转， 乏汽进入到冷凝室 2， 经冷凝室 2 的 冷凝后进入到回液管道 4， 经由回液管道 4 进行到蒸发室 1， 实现循环发电。
实施例 2、 带有翅片的太阳能封闭腔体微型气体发电机
将选择性涂层 8 在蒸发室 1 的外部， 在太阳能的照射下产生热能， 热能加热内部的 工作介质 10， 工作介质汽化后经狭窄通道 3 驱动叶轮， 叶轮旋转带动转子旋转发电， 在其冷 凝室 2 外部设置有翅片 9， 以增加其冷凝的效率， 工作介质经冷凝后通过回液管 4 将液体输 送后蒸发室 1， 实现循环发电。
实施例 3、 带有热管的封闭腔体微型气体发电机
在本实施例中， 在蒸发室冷凝段被直接的设置在液体或气体区域内 11， 热量通过 在冷凝器 3 内的液体的换热设置有热管， 热管可以即直接与各种余热以及带有温度的气体 进行换热， 热能直接加热蒸发室内的液体， 实现汽化后推动汽轮机发电。
实施例 4、 多级封闭腔体微型气体发电机
在本实施例中， 有 2 个狭窄区域， 第二个比第一个更狭窄， 这样通过第一级的狭窄 区域发电后， 其尾气可以直接进入到二级发电系统进行发电， 这样可以提高整体的发电效 率。由于在其蒸发室的外部设置有太阳能选择涂层， 因而可以保证用于太阳能发电。
依靠本发明的原理， 可以进行多种结构、 不同规模的电站的设计， 本发明的结构和 实现方式不限于本实施例。