本发明涉及一种太阳能动力机,更具体地说是一种把太阳能转换成机械传动或其它类似能量的装置。 在现有技术中,一般均采用多镜跟踪式太阳能接收器,然后用传统的蒸气机或热力机把太阳能转换成机械传动或其他形式的能量,如英国专利第1,466026号就是采用这种方法的例子,这种方法会导致产品的大型化,无法在室内家庭应用,而且在交通不发达的地区也无法使用。用这种方法制造的设备结构比较复杂,操作困难,不利于大范围的推广应用。
如大家所知,太阳蕴藏着极大的能量,它与其他矿物能源不同,它是随便可取的而不受任何限制,所以在目前能源危机的情况下,向太阳争取能源是非常重要的。
一种液体如水,酒精等,如果被加热到一定温度后就会蒸发变为气体,假设该液体容纳在一个密闭可挠性容器内,当发生上述变化时,它的体积就会发生变化,这种体积变化过程实际上是一种能量的释放过程。
本发明的一个目的就是利用上述的原理,采用合适地液体容器,同时在容器内有吸光介质用来更好地吸收太阳能,从而使其液体在容器内蒸发成气体,释放出能量。
本发明的另一个目的,就是设计一种把用上述方法释放出的能量收集并转换成机械传动或其他形式的能量的装置,这种装置具有结构简单,操作方便等特点。
下面参照附图,对本发明的实施例进行详细说明。
图1为根据本发明的利用太阳能释放能量的密封式容器的简图;
图2为图1中密封式容器的侧视图;它表示了液体受热蒸发成气体后使其容器的体积胀大的情形;
图3为利用密封式容器释放能量的装置的简单结构图示;
图4为本发明所采用的双稳态遮光器的简单示意图,它用来合理地利用太阳能,从而实现密封容器的释放能量;
图5为应用本发明原理的一个简单的水泵系统;
首先参照图1和图2,它表示了密封式容器在没有吸收太阳能的情况下的状态。图中数字1表示密封式容器,本实施例用透明而不透气的可挠性薄膜制成容器,图中数字2表示设置在密封容器内的吸光介质这种介质一般要求吸光系数高且多孔,本实施例采用渍有动力机工作液体的黑布作为吸光材料。图中数字3表示在吸光介质上的液体点,在太阳光的照射作用下,这些液体开始蒸发,从而使这个薄膜密封容器开始膨胀,释放出能量。本实施例采用水作为工作液体;密封容器1为长方形,也可为其他形状,在低于液体的沸点时,容器基本上是平薄的一片,当受太阳光照射时,黑布上的温度逐渐升高一直到温度达到液体的沸点温度,液体开始汽化,密封容器在其中间位置胀起,使其体积的宽度和长度方向缩短,而厚度方向增加。
参见图3为利用密封容器1释放出能量的装置,图中多个长方形的密封容器纵向排列连结成一个长条并使其两端连接到两轮上,每个长形的密封容器也可纵向连结成长条,同一平面内的两轮轴成小于180°角,密封容器组成的长条在低于沸点时即图中下部位置的胀起长度几乎等于两轮的最短距离,而长条的自由长度几乎等于两轮之间的最长距离,按照这种方法就可根据密封容器长条的个数的自由长度和胀起长度选择两轮之间的最大距离和最小距离,从而正确地设置两轮轴的轴线。为了充分地利用太阳光,把两轮的轴的所在面设置的最好与太阳光垂直。
把上述多个这样的密封容器组成的长条绕轮的圆周排列起来,形成一个由密封容器长条组成的圆筒,它们的排列方式可以是象百叶窗那样部分重叠,也可采用其他适当的排列形式把这些密封容器长条绕轮排列起来。这样由于太阳只能以一个方向射入,所以在这个由密封容器组成的圆筒形的吸热筒中,在一部分密封容器被阳光照射而使其膨胀时,必然有一部分密封容器不被阳光照射,因此,被照射的那部分密封容器在达到其内部液体的沸点以上而膨胀,带动两轮转动,冷至沸点以下的温度,使纵向放置的密封式容器在其横向长度伸长,然后又依次把伸长的密封密器长条转动受太阳照射的一方。由于多个密封容器长条连续地完成上述的过程,所以使两轮连续转动,输出能量。
两轮的设计以及两轴的设置是已知的技术,且不需要进行改进,所以在本发明中不在作详细说明。
基于上述的原理,可以有很多形式来利用这种由密封容器体积的变化而释放的能量,还可与太阳能集中器如反射槽式太阳能集中器等配合使用,这样可提高工作温度,提高工作效率,从另一方面说,可用沸点较高的工作液体如水或酒精等,以减少工作液体的冷却时间,提高两轮的转速,从而提高单位体积的输出能量。密封容器可以用玻璃纤维网进行加强,提高密封容器本身的工作压力。
另外上述传动装置中的两个轮也可选用两个锥形轮,在锥形轮之间有多个密封容器,当太阳照射时,容器胀起,从而使锥形轮旋转。
参见图4,它表示了本发明所采用的一种双稳态自动开关遮光器,图中数字11表示一个弹簧,12为一个水平轴支点,13为一个长杆,长杆可摆动地固定在支点12上并可在两个限定点A,B之间摆动,在其上部安装着遮光板17,数字14表示与随密封容器的膨缩一起联动的连接件,图中数字15表示V型摆块,它的作用是使长杆在两稳态点A、B之间摆动迅速。
下面介绍一下遮光器的工作过程,当工作开始时,密封容器开始受太阳光照射,所以在它的长度方向逐渐缩短,这样牵动连接件14向右边移动,从而使摆块逐渐向右推动长杆摆动,当容器胀到一定程度,也就是摆块推动长杆向右摆动到过中线位置时,V型摆块促使长杆摆动,在长杆的重力作用下长杆很快到达图中A的位置靠近摆块,即把太阳光遮住。这时,密封容器内的温度下降,容器逐渐返回到原来的形状,即在长度方向延伸,同时连接件14、摆块15、长杆13在弹簧11的弹性力作用下,又返回到图中虚线所示的B位置。这样反复上述的过程就可实现密封容器的连续胀缩,从而释放出能量。
这种装置可以与许多利用太阳能的设备配合使用。
下面参照图5,它表示了应用本发明的水泵的实施例,这种装置可作为儿童玩具,也可应用到工农业生产中。图中23为1个透明的大容器作为泵壳,在其内安置着本发明的密封容器24,泵体上设置有水源进口21,单向阀22和水的出口25和单向阀26。图中27表示吸光材料,在这里密封容器的形状为圆形,也可是任何其他形式。这种水泵和上述的双稳态自动开关遮光器配合使用。它的工作过程是这样的,当开始工作时,容器24内装满水,单向阀26关闭,太阳照射密封容器24时,由于它的体积膨胀泵体23内的压力增大,打开单向阀26,同时关闭单向阀22,使水通过出口25流出。这时遮光器起作用,使密封容器24冷却缩小,泵体23内的压力减小,阀26关闭而阀22打开,使水通过进口21进入泵体23。遮光器的反复动作使水反复从进口21入及从出口25出完成输水作用。这个泵还可用于其他液体。它的结构简单而且价格低廉,由于它是由透明材料制作的,所以泵的工作过程很容易看清楚,特别适用于做教具。
本发明的太阳能动力机,还可应用到其它领域,如太阳能玩具汽车等。
到此为止,通过实施例和附图对本发明进了详细说明,在本发明的原理上任何改进都属于本发明的保护范围。