[发明专利]一种与摩擦发电相结合的小温差微型热机

说明书

本发明的一种与摩擦发电相结合的小温差微型热机，包括上容器和下容器；下容器内装有液态工质，上容器和下容器之间分别设有连通的第一管路和第二管路，第一管路上设有用于产生机械能的微型叶轮，液态工质通过第一管路流经微型叶轮；第二管路上设有用于平衡内部蒸气压的电磁阀；微型叶轮的一侧设有用于将机械能转变成电能的微型摩擦发电机，微型叶轮的传动轴通过传动增速机构与微型摩擦发电机的转轴连接；微型摩擦发电机的一侧连接有用于储存电能的储能装置。本发明的下容器吸热端，上容器为冷凝端，内部液态工质在蒸汽压差的作用下，上下往复运动，通过微型叶轮带动微型摩擦发电机发电并存储，把液态工质的动能转换为电能储存。

技术领域

本发明属于小温差微型热机，具体涉及一种与摩擦发电相结合的小温差微型热机。

背景技术

对低品位热能的回收和利用是当前重要的研究课题，低品位热能主要包括工业余热和废热等，由于热源温度与室温差距较小，能量品位较低，如何有效利用其中所蕴含的机械能，给节能技术的发展造成了长久的挑战。近年来，微能量采集技术获得极大发展，微能量采集的主要目标是将环境中的微弱机械能加以收集转化为电能，使电子系统能够长期自维持运行。当前主要的微能量采集包括热电转换、光电转换、压电转换和涡轮发电技术等。传统上利用低品位热能主要是采用循环热机方式，但是传统筒的循环热机需要一定的启动条件，不能在很小的温差下进行，因此如何将循环热机与微能量采集技术相结合，将成为亟需研究和解决的问题。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种利用饱和蒸汽压差作用将热源热能转换为电能的小温差微型热机。

技术方案：本发明的一种与摩擦发电相结合的小温差微型热机，包括上容器和下容器；所述下容器内装有液态工质，所述上容器和下容器之间分别设有连通的第一管路和第二管路，所述第一管路上设有用于产生机械能的微型叶轮，所述液态工质通过第一管路流经微型叶轮；所述第二管路上设有用于平衡内部蒸气压的电磁阀；所述微型叶轮的一侧设有用于将机械能转变成电能的微型摩擦发电机，微型叶轮的传动轴通过传动增速机构与微型摩擦发电机的转轴连接；微型摩擦发电机的一侧连接有用于储存电能的储能装置。

进一步的，所述下容器的正下方设置用于给液态工质加热的热源，所述上容器的正上方设有用于冷却的淋水水箱；第一管路的两端分别连接在上容器和下容器侧面的底部，第二管路的两端分别连接在上容器和下容器的顶部。

进一步的，为了加强上容器的冷却效果，所述上容器上端面嵌有若干热管，以加快散热冷却，热管呈竖直放置，热管的蒸发段位于上容器内部，热管的冷凝段置于空气环境中。

进一步的，所述微型摩擦发电机包括与传动增速机构连接的动盘以及固定设于动盘一侧的静盘；所述动盘包括上基板盘和设置在上基板盘内的上铜栅盘，上铜栅盘与传动增速机构的输出端连接；所述静盘包括下基板盘、下铜栅盘和聚酰亚胺薄膜，下铜栅盘固定在下基板盘内，下铜栅盘与上铜栅盘的圆心同轴，下铜栅盘正对上铜栅盘的表面设置聚酰亚胺薄膜，上铜栅盘随传动增速机构转动时与聚酰亚胺薄膜发生摩擦。

进一步的，所述传动增速机构包括主动轮和用于增速的从动轮，所述主动轮与从动轮相互啮合，所述主动轮与微型叶轮同轴连接，所述从动轮与微型摩擦发电机的上铜栅盘同轴连接。

进一步的，所述储能装置包括整流单元、储能单元、稳压单元和充电单元；所述整流单元的输入端与微型摩擦发电机通过导线连接，用于将发电机发出的交流电整合为直流电；整流单元的输出端依次与储能单元、稳压单元和充电单元电性连接，储能单元用于将直流电进行初级储存，所述稳压单元用于将初级储存的电能再次整合，所述充电单元用于将整合好的直流电进行储存。其中，所述整流单元为整流器，所述储能单元为电容，电容具有滤波、耦合作用使负载的流通电流更加平稳，所述稳压单元为稳压二极管，将经过电容处理过的电流再次整流，保证输出稳定直流电；所述充电单元为蓄电池，将整合好的直流电储存起来。

进一步的，所述的液态工质为乙醚或R11工质，两者均为饱和蒸汽压随温度变化较为敏感的工质，以提高第一管路液态工质往复运动频率。