[发明专利]一种利用水-冰和冰-水相变能的发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种发电装置，具体涉及一种水-冰和冰-水相变能的发电装置。

背景技术

自然界中的能源主要有太阳能、热能、风能和海洋潮汐能等。为了将以上能源转化为电能，采用以半导体装置（如太阳能电池组）及电磁感应装置为基础的发电机进行能源转化，但这些装置都没有利用密闭空间内水-冰及冰-水相变时产生的内压能量。发生水-冰相变过程时或冰-水相变过程时，水的体积增加或减少约8%，因此，将水-冰相变过程或冰-水相变过程产生的能量转变为其他能量，成本低廉。

发明内容

本发明的目的在于，设计一种利用水-冰相变过程产生能量的发电装置。

本发明提供的技术方案是，一种利用水-冰和冰-水相变能的发电装置，由密闭工作舱，带有密闭加热管路的以防冻液为载热体的外部密闭加热装置和储气罐组成，在工作舱内设置弹性隔膜将密闭工作舱分为用于加入工作介质水的工作空间和用于加入不可压缩防冻液的密闭空间，储气罐用弹性隔膜分为用于加入不可压缩防冻液的密闭空间和用于加入可压缩气体的密闭空间；工作舱的密闭空间通过设有下行压力控制开关和下行涡轮的下行连接管和上行压力控制开关和上行涡轮的上行连接管与储气罐的用于加入不可压缩防冻液的密闭空间相连；下行涡轮和上行涡轮与交流发电机相连；电流计与交流发电机通过导线串连；外部密闭加热装置的密闭加热管路上设置与电流计相连的电流控制开关，且在密闭工作舱的工作空间内盘成蛇形。

本发明的具体技术方案是，一种利用水-冰和冰-水相变能的发电装置，由密闭工作舱1、带有密闭加热管路6的以防冻液为载热体5的外部密闭加热装置4和储气罐12组成，在密闭工作舱1内设置上弹性隔膜8将密闭工作舱1分为用于加入工作介质水的工作空间2和用于加入不可压缩防冻液的第一密闭空间9，储气罐12用下弹性隔膜14分为用于加入不可压缩防冻液的第二密闭空间13和用于加入可压缩气体的气体密闭空间15；第一密闭空间9分别通过设有下行压力控制开关10和下行涡轮11的下行连接管7，和设有上行压力控制开关20和上行涡轮19的上行连接管21，与第二密闭空间13相连；下行涡轮11和上行涡轮19与交流发电机16相连并驱动交流发电机16旋转；电流计18与交流发电机16通过导线串联连接；密闭加热管路6上设置由电流计18无电流时交替进行开关控制的单向电流控制开关3；交流发电机16通过电流输出端17输出电流。

所述的密闭加热管路6，可以在密闭工作舱的工作空间2内的部分盘成蛇形。

本发明的工作原理是：

当温度低于0℃时，工作空间2内的工作介质发生水-冰相变过程，工作介质的体积增大约8%，通过上弹性隔膜8使盛装不可压缩防冻液的第一密闭空间9的体积变小；在工作空间2的压力作用下，下行压力控制开关10打开，不可压缩防冻液通过下行连接管7流入用于盛装不可压缩防冻液的第二密闭空间13，下行涡轮11旋转，带动交流发电机16发电，通过电流输出端17输出电流。

第一密闭空间9内的不可压缩防冻液流入储气罐12的第二密闭空间13后，第二密闭空间13的体积变大，装有可压缩气体的气体密闭空间15变小，储气罐12的压力变大；

当水-冰相变结束后，工作空间2内的工作介质的体积不再增加，第一密闭空间9和第二密闭空间13内的不可压缩防冻液停止流动，下行压力控制开关10关闭，交流发电机16停止产生电流；

当电流计18检测不到电流后，单向电流控制开关3打开，外部密闭加热装置4开始工作，密闭加热管路6内的载热体5——防冻液在外部密闭加热装置4和工作空间2的温度差下保持单向循环；随着防冻液的单向循环，工作空间2内的工作介质水发生冰-水相变，体积减小约8%，用于加入工作介质水的工作空间2随之缩小；在气体密闭空间15内可压缩气体的压力下，上行压力控制开关20打开，第二密闭空间13内的不可压缩防冻液通过上行连接管21流入第一密闭空间9，上行涡轮19旋转，带动交流发电机16发电；

当冰-水相变结束后，工作空间2内的工作介质的体积停止缩小，第二密闭空间13和第一密闭空间9内的不可压缩防冻液停止流动，上行压力控制开关20关闭，交流发电机16停止产生电流；

电流计18检测不到电流后，控制单向电流控制开关3关闭，密闭加热管路6停止加热；

工作空间2内的工作介质在外部低温作用下重新开始水-冰相变过程，再次开始循环。

本发明的发电装置可以将水-冰或冰-水相变时产生的能量转变为电能，成本低廉；因所用工作介质为水，环保且安全。

附图说明