基于流体压强波动的变电容发电的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于流体压强波动的变电容发电机。该变电容发电机为一个液体活塞变电容装置，该装置包括有壳体1、高弹性薄膜5、液体工质2、气体工质6，和由集电极3与稳恒电压装置4构成的可变电容器；当外界流体压强有波动时，通过高弹性薄膜5的传递，压迫液体工质2出现液面高度的波动，集电极3与稳恒电压装置4之间构成的电容中液体和气体所占的比例在不断变化，导致电容器的电容量发生波动。本发明可以利用气压、水压等流体压强的波动作为能量源发电，扩充了能量的利用范围，而且大多数情况下这些能源是绿色可再生的，满足环保的要求；在有流体压强波动的情况下，减小了大量的中间传动过程，避免了许多中间损失，效率高。
【专利说明】基于流体压强波动的变电容发电机
【技术领域】:
[0001]本发明涉及一种利用气压、液压等流体压强的波动为能量源的发电机。
【背景技术】:
[0002]各种各样的发电机从原理上讲有三种类型:基于电磁感应现象的电感式发电机、基于电子同性相斥异性相吸原理的电容式发电机以及基于压电现现象的压电式发电机。目前绝大多数场合下发电机都采用电感式发电机，如永磁发电机、无刷直流发电机等，电容式和压电式发电机由于功率比较小，一般较少采用，但是在小功率的场合下也有应用，例如ZL2007100078611.8《基于液体介质的振动式静电微型发电机及其阵列》就给出了一种电容式的发电机，据查已经研制出了样机，已证实电容式发电机是可行的。
[0003]本发明最初是为了解决低温热源发电技术中蒸发室压强太低导致的无法驱动涡轮发动机的难题，本发明人在专利CN201210481276.7《一种用于发电的动力循环系统》中提出这个问题只能采用活塞发动机来解决，但是活塞发动机体积庞大，克服惯性所消耗的能量太大，以至于系统的效率仍然偏低，为此设想将活塞的材料由固体改为液体，液体的惯性和摩擦阻尼特性都远远优于固体，应该能改善发电效率，由于液体无法驱动电感式发电机，但非常适合于电容式发电机，因此本发明将液体活塞的设想和电容式发电机结合起来，形成了本发明。
【发明内容】
:
[0004]本发明为了解决上述【背景技术】中的固体活塞的不足之处，提供一种利用液体活塞原理的可变超级电容器来采集流体压强变化能量，因而发电的方法。
[0005]为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:基于流体压强波动的变电容发电机，为一个液体活塞变电容装置，该装置包括有壳体1，壳体I底部有开口，开口上安置有最大允许变形量不小于30%的高弹性薄膜5，壳体I与高弹性薄膜5共同构成了一个封闭的容器，容器内部盛有液体工质2和气体工质6，并安置有可变电容器；所述液体工质2在重力作用下置于容器的底部并与所述高弹性薄膜5接触；所述可变电容器由交替放置的集电极3和稳恒电压装置4组成，集电极3和稳恒电压装置4之间有间隙，液体工质2能够在间隙内流动，且液体活塞变电容装置正常工作时，液体工质2的液面在集电极3的最顶端和最底端之间波动；所述的稳恒电压装置4提供稳定的电压，但无电流提供。
[0006]上述发电机的工作原理为:当外界流体(气体或液体)压强有波动时，通过高弹性薄膜5的传递，压迫液体工质2出现液面高度的波动，集电极3与稳恒电压装置4之间构成的电容中液体和气体所占的比例在不断变化，由于气体的介电常数与液体的介电常数之间相差极大，由此导致稳恒电压装置4与电极3之间所形成的电容器的电容量发生波动；在获得液体活塞变电容装置所提供的恒定电压以及电容量波动的情况下，就可以用变电容发电机对外输出交变电流。
[0007]与现有技术相比，本发明具有的优点和效果如下:本发明可以利用气压、水压等流体压强的波动作为能量源发电，扩充了能量的利用范围，而且大多数情况下这些能源是绿色可再生的，满足环保的要求；在有流体压强波动的情况下，用本发明提供的技术来发电减小了大量的中间传动过程，避免了许多中间损失，因而其效率远远大于常规的采用电感式发电机的情形。
【专利附图】
【附图说明】:
[0008]图1为本发明提出的基于流体压强波动的变电容发电机示意图；
[0009]图2为本发明稳恒电压装置的两面为同一种电荷时电荷分布示意图，图中稳恒电压装置的两面均为正电荷；
[0010]图3为本发明稳恒电压装置的两面为同一种电荷时的变电容发电机电路原理图；
[0011]图4为本发明稳恒电压装置的两面为两种电荷时电荷分布示意图；
[0012]图5为本发明稳恒电压装置的两面为两种电荷时的变电容发电机电路原理图。
[0013]附图标记说明:1-壳体，2-液体工质，3-集电极，4-稳恒电压装置，5-高弹性薄膜，6-气体工质；A，B电输出端。
【具体实施方式】:
[0014]参阅图1，本发明提出的基于流体压强波动的变电容发电机，为一个液体活塞变电容装置，该装置包括有壳体1，壳体I底部有开口，开口上安置有高弹性薄膜5，所述高弹性薄膜5可为橡胶类薄膜或者具有褶皱结构的薄膜，高弹性薄膜5的最大允许变形量不小于30% ;壳体I与高弹性薄膜5共同构成了一个封闭的容器,容器内部盛有液体工质2和气体工质6，并安置有可变电容器，本实施例中液体工质为NaCl溶液；所述液体工质2在重力作用下置于容器的底部并与所述高弹性薄膜5接触；所述可变电容器由交替放置的集电极3和稳恒电压装置4组成，集电极3和稳恒电压装置4之间有间隙，间隙与间隙之间在容器上下部均连通，液体工质2能够在间隙内流动，且液体活塞变电容装置正常工作时，液体工质2的液面在集电极3的最顶端和最底端之间波动；所述的稳恒电压装置4提供稳定的电压，但无电流提供。本实施例中集电极3采用多孔炭材料。
[0015]上述发电机的工作原理为:当外界流体(气体或液体)压强有波动时，通过高弹性薄膜5的传递，压迫液体工质2出现液面高度的波动，集电极3与稳恒电压装置4之间构成的电容中液体和气体所占的比例在不断变化，由于气体的介电常数与液体的介电常数之间相差极大，由此导致稳恒电压装置4与电极3之间所形成的电容器的电容量发生波动；在获得液体活塞变电容装置所提供的恒定电压以及电容量波动的情况下，就可以用变电容发电机对外输出交变电流。
[0016]图3和图5为变电容发电机工作电路原理图，所述图1中的集电极3即为图3和图5中的变电容Cl的电极板，除变电容Cl外，变电容发电机中至少还有整流电路、固定电容C2以及输出端A，B ;稳恒电压装置4的两面如果提供的是同一种电荷，例如如图2所示都是正电荷，则变电容发电机的电路原理图如图3所示，如果两面提供的是负电荷，也采用图3的电路，此时图1中所有的集电极3经串联或并联后作为图3中变电容Cl的上电极板使用；稳恒电压装置4如果两面的电荷相反，即一面是正电荷而另一面为负电荷，如图4所示，则变电容发电机的电路原理图如图5所示，此时集电极3依据其上的电荷为正电荷还是负电荷分为正集电极和负集电极，所有的正集电极经串联或并联后作为图5中变电容Cl的一个电极板使用，所有的负集电极经串联或并联后作为图5中变电容Cl的另一个电极板使用。
[0017]—般情况下,上述变电容发电机的对外输出电压U满足关系
[0018]
【权利要求】
1.基于流体压强波动的变电容发电机，其特征在于:为一个液体活塞变电容装置，该装置包括有壳体1，壳体I底部有开口，开口上安置有高弹性薄膜5，壳体I与高弹性薄膜5共同构成了一个封闭的容器,容器内部盛有液体工质2和气体工质6,并安置有可变电容器；所述液体工质2在重力作用下置于容器的底部并与所述高弹性薄膜5接触；所述可变电容器由交替放置的集电极3和稳恒电压装置4组成，集电极3和稳恒电压装置4之间有间隙，液体工质2能够在间隙内流动，且液体活塞变电容装置正常工作时，液体工质2的液面在集电极3的最顶端和最底端之间波动；所述的稳恒电压装置4提供稳定的电压，但无电流提供。
2.如权利要求1所述的基于流体压强波动的变电容发电机，其特征在于:所述高弹性薄膜5的最大允许变形量不小于30%。
3.如权利要求1所述的基于流体压强波动的变电容发电机，其特征在于:高弹性薄膜5可为橡胶类薄膜或者具有褶皱结构的薄膜。
【文档编号】H02N1/08GK103633877SQ201310502919
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年10月23日 优先权日:2013年10月23日
【发明者】贾东明, 李媛 申请人:中国航天科技集团公司第四研究院第四十一研究所