申请/专利权人：佛山顺德光启尖端装备有限公司

申请日：2016-12-16

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN108204258B

主分类号：F01K25/04

分类号：F01K25/04;F01K25/08;F01K25/10;F03G7/04;H02K7/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2024.02.27#专利申请权的转移;2024.01.02#专利申请权的转移;2019.01.08#实质审查的生效;2018.06.26#公开

摘要：本发明一方面提供了一种发电装置，包括：腔体，腔体中容纳有具有第一沸点的第一工质和具有不同于第一沸点的第二沸点的第二工质；以及设置在腔体中并由第一工质或第二工质推动旋转的飞轮，飞轮通过连接轴体与腔体外部的发电机传动连接。本发明还提供一种具有上述发电装置的邻近空间飞行器。本发明旨在提供一种能够昼夜持续发电的用于临近空间飞行器的发电装置及临近空间飞行器。

主权项：1.一种临近空间飞行器，其特征在于，包括：发电装置，对所述临近空间飞行器供电，所述发电装置包括：腔体2，所述腔体2中容纳有具有第一沸点的第一工质和具有不同于所述第一沸点的第二沸点的第二工质，其中，所述腔体2包括顶部1以及与所述顶部1相对的底部8；以及设置在所述腔体2中并由所述第一工质或所述第二工质推动旋转的飞轮4，所述飞轮4通过连接轴体5与腔体外部的发电机6传动连接，其中，在昼间，所述第一工质在所述腔体的朝向太阳的所述顶部或所述底部位置受热气化，以冲向另一端并在另一端液化；在夜间，所述第二工质在所述腔体的朝向地球的所述顶部或所述底部受热气化，以冲向另一端，并在另一端液化，并且其中，在所述第一工质或所述第二工质的气体或气液混合物的运动过程中，推动所述飞轮转动，以通过所述连接轴体将机械能传递给所述发电机，利用所述发电机进行发电并储存。

全文数据：发电装置及临近空间飞行器技术领域[0001]本发明涉及临近空间飞行器技术领域，更具体而言，涉及一种用于临近空间飞行器的发电装置及临近空间飞行器。背景技术[0002]、目前临近空间飞行器的能源获取方式基本上是白天通过太阳电池供电及给搭载的锂电^充电，锂电池充满电后用以维持飞行器在夜间的能源消耗，可见此方法是建立在搭载大量的太阳电池及锂电池的基础之上，且受到锂电池使用环境温度的限制，在夜间为了维持其在0度以上的工作温度本身需要耗费一定的能源，如此，并不利于临近空间飞行器达到超长航时的目的。[0003]临近空间飞行器所处的环境在-55-C以下，然而白天时物体由于受到太阳辐射其表面温度会极大的升高，如果设计合理，向阳面温升会到100摄氏度以上；当夜晚时，朝向地球的一面由于受到地球红外能量的影响，其也会有一定的温升，故无论是昼是夜，设计合理的装置将会在两端产生温差。发明内容[0004]针对相关技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种能够昼夜持续发电的用于临近空间飞行器的发电装置及临近空间飞行器。[0005]为实现上述目的，本发明一方面提供了一种用于临近空间飞行器的发电装置，包括:腔体，腔体中容纳有具有第一沸点的第一工质和具有不同于第一沸点的第二沸点的第二工质；以及设置在腔体中并由第一工质或第二工质推动旋转的飞轮，飞轮通过连接轴体与腔体外部的发电机传动连接。[0006]根据本发明的一个实施例，腔体包括顶部以及与顶部相对的底部，第一工质的沸点在顶部的昼间温度值和底部的昼间温度值之间，第二工质的沸点在顶部夜间温度值和底部的夜间温度值之间。[0007]根据本发明的一个实施例，连接轴体通过支撑轴承分别与顶部和底部连接。[0008]根据本发明的一个实施例，飞轮平行于顶部和底部设置并与连接轴体固定连接，其中，连接轴体垂直于顶部和底部设置。[0009]根据本发明的一个实施例，连接轴体的一端与设置在顶部的内表面的支撑轴承固定连接，并且另一端延伸穿过设置在底部的内表面的支撑轴承，另一端与发电机传动连接。[0010]根据本发明的一个实施例，连接轴体连接在顶部和底部的中央位置。[0011]根据本发明的一个实施例，支承轴承为磁悬浮轴承。[0012]根据本发明的一个实施例，顶部的外表面和底部的外表面涂覆有集热材料层。[0013]根据本发明的一个实施例，腔体的外周壁构造为绝热外壳。[0014]根据本发明的一个实施例，腔体的侧壁的内表面设置有回流管，回流管连通顶部和底部。[0015]根据本发明的一个实施例，第一工质和第二工质分别为氨和甲醇。[0016]根据本发明的另一个方面，还提供一种临近空间飞行器，临近空间飞行器上安装有上述任一实施例涉及的发电装置，其中，发电装置构造成对临近空间飞行器供电的供电装置。[0017]本发明的有益技术效果在于：[0018]本发明提供的发电装置，利用工质相变快速传热，工质在腔体中靠近两端部位置受热蒸发，快速通过腔体到达另一个端部凝结，工质将会持续的在腔体内快速流动，快速流动的气体或者气液混合物能够驱动飞轮并带动发动机转子发电；本发明提供的发电装置在昼间利用太阳能，夜间利用地球红外辐射在装置两端产生的温差驱动发电，其利用飞轮储能，故能够提供持续的能量。附图说明[0019]图1是本发明一个实施例的示意图。具体实施方式[0020]以下将结合附图，对本发明的实施例进行详细描述。[0021]如图1所示，本发明的一个实施例提供了一种用于临近空间飞行器的发电装置，包括腔体2,腔体2包括顶部1以及与顶部1相对的底部8,腔体2中容纳有具有第一沸点的第一工质和具有不同于第一沸点的第二沸点的第二工质；以及设置在腔体2中并由第一工质或第二工质推动旋转的飞轮4,飞轮4通过连接轴体5与腔体外部的发电机6传动连接。[0022]需要注意的是，上述顶部1和底部8仅仅是为了对腔体2的两个端部进行区分，并不构成对腔体2两端物理方位的限定。例如，在一些情况下，顶部1也可以位于底部8的下方。[0023]在上述实施例中，发电装置利用工质相变快速传热，工质在腔体2中靠近顶部1或底部8的两个端部位置受热蒸发，快速通过腔体2到达另一个端部凝结，工质将会持续的在腔体2内快速流动，快速流动的气体或者气液混合物能够驱动飞轮4并带动发电机6的转子发电；本发明提供的发电装置在昼间利用太阳能，夜间利用地球红外辐射在装置两端产生的温差驱动发电，其利用飞轮4储能，故能够提供持续的能量。[0024]根据本发明的一个实施例，第一工质的沸点在顶部1的昼间温度值和底部8的昼间温度值之间，第二工质的沸点在顶部1夜间温度值和底部8的夜间温度值之间。也就是说，在昼间，主要依靠第一工质在朝向太阳的顶部1或底部2受热气化，以类似于爆炸状冲向另一端，并在另一端液化，在气体或气液混合物的运动过程中，推动飞轮4转动，通过连接轴体5将机械能传递给发电机6,利用发电机6进行发电并储存;在夜间，依靠第二工质在朝向地球的顶部1或底部2受热气化，以类似于爆炸状冲向另一端，并在另一端液化，在气体或气液混合物的运动过程中，推动飞轮4转动，通过连接轴体5将机械能传递给发电机6,利用发电机6进行发电并储存。[0025]需要注意的是，在本发明的实施例中，第一工质和第二工质在使用过程中直接混合，不发生任何化学反应，也不会影响两种工质的物理性质，仅将两种工质直接通入腔体2中使用。[0026]根据本发明的一个实施例，连接轴体5可以通过支撑轴承7分别与顶部丨和底部8连接。[0027]例如在如图1所示的实施例中，连接轴体5的一端与设置在顶部1的内表面的支撑轴承7固定连接，并且另一端延伸穿过设置在底部8的内表面的支撑轴承7,另一端与发电机6传动连接。[0028]应该可以理解，上述内表面指的是腔体2朝向装置内部的表面。同样地，本文中涉及的外表面指的是暴露在发电装置外部、朝向背离发电装置一侧的表面。[0029]根据本发明的一个实施例，飞轮4平行于顶部1和底部8设置并与连接轴体5固定连接，其中，连接轴体5垂直于顶部1和底部8设置。也就是说，飞轮4的方向构造为从顶部1或底部8冲向另一端的气体或气液混合物可以推动飞轮4转动的方向。此外，还应该可以理解，连接轴体5垂直于顶部1和底部8设置指的是，连接轴体5垂直于顶部1的内表面和底部8的内表面设置。[0030]根据本发明的一个实施例，连接轴体5连接在顶部1和底部8的中央位置。应该可以理解，顶部1和底部8的中央位置指的是，顶部1的内表面和底部8的内表面的中央位置。[0031]根据本发明的一个实施例，支承轴承7为磁悬浮轴承。当然，根据具体情况，支承轴承7也可以构造为其他形式的支承轴承，本发明不局限于此。[0032]根据本发明的一个实施例，顶部1的外表面和底部8的外表面涂覆有集热材料层。在本发明的另一个实施例中，上述集热材料层可以构造为金箔层或铝箔层。[0033]为了防止工质在腔体2内运动时过早受冷液化，影响工质的运行速度，在本发明的一个实施例中，腔体2的外周壁构造为绝热外壳3。在另一个实施例中，腔体2构造为由绝热外壳3围绕的、两端为集热材料层的腔体。[0034]根据本发明的一个实施例，腔体2的侧壁的内表面设置有回流管，回流管连通顶部1和底部8。这样，在顶部1或底部8受冷凝结的工质可以通过回流管回流至另一个端部，进行受热，并循环推动风轮4转动，以达到可持续发电的目的。[0035]根据本发明的一个实施例，第一工质和第二工质可以分别为氨和甲醇。在上述实施例中，在昼间，主要依靠甲醇在朝向太阳的顶部1或底部2受热气化，以类似于爆炸状冲向另一端，并在另一端液化，在气体或气液混合物的运动过程中，推动飞轮4转动，通过连接轴体5将机械能传递给发电机6，利用发电机6进行发电并储存;在夜间，依靠氨在朝向地球的顶部1或底部2受热气化，以类似于爆炸状冲向另一端，并在另一端液化，在气体或气液混合物的运动过程中，推动飞轮4转动，通过连接轴体5将机械能传递给发电机6，利用发电机6进行发电并储存。可以理解，在其他实施例中，第一和第二工质也可以为其他类型，例如可以作为低温部分的R11—氟三氯甲烧）、敗1二氯一氟甲烷）；可以作为高温部分的乙烷、丙酮等。此外，工质的工作环境温度可以是白天在〇〜7〇。：的范围内；夜间在大于-40°C的范围内。这可以根据具体使用情况而定，本发明不局限于此。_6]如图1所示，其中顶部i和底部8可任意选择安装在向阳面或者背阳面，两者外表面上涂覆了集热材料，能够极大的吸收太阳光及地球红外热，腔体2的内部充热管工质，根据实际的工作环境可选择两种混合工质，其中一种沸点介于白天顶部i和底部8的温度之间，另外二种介于夜晚顶部1和底部8的温度之间，例如氨和甲醇，为了防止工质在腔内运行时过早受冷，影响其运行速度，腔体2的外周壁设置有绝热外壳3，飞轮4其受到工质高速运动的推动，能够产生持续的动能，当需要发电时接通连接轴体5,飞轮4带动发电机6发电，为减小阻力，支撑轴承7可选用磁悬浮轴承。[0037]如图1所示，根据本发明的一个实施例，选择顶部1面朝阳，当白天时，太阳加热顶部1，工质受热急剧汽化，类似于爆炸状冲向底部8,气体在运行的途中推动飞轮4转动，通过连接轴体5将机械能传给发电机6,此时可以选择利用发电机6进行发电将电能储存，当其他储存电能的设备满载后，可以直接断开发电机6,利用飞轮4本身储能，工质到达底部8后，由于其温度较低，工质凝结，通过布置在绝热外壳3内表面的回流管回流到顶部1，重新开始循环。[0038]当夜晚时，底部8面朝向地球，收集地球红外热量，而顶部1面朝向外太空，此时底部8的温度较高，工质从底部8运动到顶部1，其工作过程与白天一样。[0039]根据本发明的另一个方面，还提供一种临近空间飞行器，临近空间飞行器上安装有上述任一实施例涉及的发电装置，其中，发电装置构造成对临近空间飞行器供电的供电装置。[0040]在上述实施例中，发电装置利用工质相变快速传热，工质在腔体2中靠近顶部1或底部1的端部位置受热蒸发，快速通过腔体2到达另一个端部凝结，工质将会持续的在腔体2内快速流动，快速流动的气体或者气液混合物能够驱动飞轮4并带动发电机6的转子发电；本发明提供的发电装置在昼间利用太阳能，夜间利用地球红外辐射在装置两端产生的温差驱动发电，其利用飞轮4储能，故能够提供持续的能量。[0041]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种发电装置，其特征在于，包括：腔体2，所述腔体2中容纳有具有第一沸点的第一工质和具有不同于所述第一沸点的第二沸点的第二工质；以及设置在所述腔体2中并由所述第一工质或所述第二工质推动旋转的飞轮4，所述飞轮⑷通过连接轴体⑸与腔体外部的发电机⑹传动连接。2.根据权利要求1所述的发电装置，其特征在于，所述腔体2包括顶部⑴以及与所述顶部⑴相对的底部8，所述第一工质的沸点在所述顶部⑴的昼间温度值和所述底部8的昼间温度值之间，所述第二工质的沸点在所述顶部（1夜间温度值和所述底部8的夜间温度值之间。3.根据权利要求2所述的发电装置，其特征在于，所述连接轴体5通过支撑轴承7分别与所述顶部1和所述底部⑻连接。4.根据权利要求2所述的发电装置，其特征在于，所述飞轮4平行于所述顶部⑴和所述底部8设置并与所述连接轴体5固定连接，其中，所述连接轴体⑸垂直于所述顶部⑴和所述底部⑻设置。5.根据权利要求2所述的发电装置，其特征在于，所述连接轴体5的一端与设置在所述顶部⑴的内表面的支撑轴承7固定连接，并且另一端延伸穿过设置在所述底部8的内表面的支撑轴承7，所述另一端与所述发电机6传动连接。6.根据权利要求2所述的发电装置，其特征在于，所述连接轴体5连接在所述顶部（1和所述底部⑻的中央位置。7.根据权利要求3所述的发电装置，其特征在于，所述支承轴承7为磁悬浮轴承。8.根据权利要求2所述的发电装置，其特征在于，所述顶部（1的外表面和所述底部8的外表面涂覆有集热材料层。9.根据权利要求1所述的发电装置，其特征在于，所述腔体2的外周壁构造为绝热外壳⑶。10.根据权利要求2所述的发电装置，其特征在于，所述腔体2的侧壁的内表面设置有回流管，所述回流管连通所述顶部（1和所述底部⑻。11.根据权利要求1所述的发电装置，其特征在于，所述第一工质和所述第二工质分别为氨和甲醇。12.—种临近空间飞行器，其特征在于，所述临近空间飞行器上安装有权利要求1-11中任一项所述的发电装置，其中，所述发电装置构造成对所述临近空间飞行器供电的供电装置。

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