一种冷凝发电机的制作方法

本发明涉及发电技术领域，尤其是涉及一种冷凝发电机。

背景技术：

在如南极、北极等极地环境下，环境温度极低。或者在lng(liquefiednaturalgas)船中，其具有极低的环境温度条件。在此类环境下，制冷剂可通过与外界直接进行热交换，以达到制冷剂的工作温度。

目前，在一些采用热机进行发电或转化为机械能做功的过程中，热机的效率普遍偏低，燃料的化学能只有很少的一部分转化成机械能做功被人类使用。热机的化学能利用率低，不仅大量的资源被浪费，化学能燃烧剩余的排放气体还严重影响环境，造成环境污染，甚至破坏生态环境。在极地环境下运行的热机或lng船上运行的热机，排放的带有热量的气体排放至空气中，会造成资源的浪费，因此需要改进。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种冷凝发电机，它具有利用热机排放的废气发电，提高化学能的利用率，降低环境污染的特点。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种冷凝发电机，包括缸体、滑设于所述缸体的活塞件及与所述活塞件连接的发电主体，所述缸体包括缸壁，所述缸壁环绕形成的活塞腔，所述缸体开设有与所述活塞腔导通的进气孔、出气孔及排液孔，所述冷凝发电机还包括通过所述缸壁隔开并环绕所述活塞腔的冷凝剂；

所述进气孔用于依次循环将预设温度的气体输送至活塞腔，以推动所述活塞件向外运动以驱动所述发电主体发电；其中，所述冷凝剂吸收所述气体中的热量且至少部分气体凝结成液体，所述液体由所述排液孔排出，剩余气体由所述出气孔排出；所述活塞件收缩至所述活塞腔的预设位置，再由所述进气孔输入预设温度的气体。

可选地，所述缸壁包括第一壁面和平行于第一壁面的第二壁面，所述第一壁面与第二壁面之间形成环绕所述活塞腔的冷却空间，所述冷凝剂沿所述冷却空间流动并与所述气体热交换。

可选地，所述缸壁包括侧壁与底壁，所述侧壁环绕形成所述活塞腔，所述底壁封闭于所述活塞腔的一端。

可选地，所述冷却空间位于所述侧壁处。

可选地，所述冷却空间位于所述底壁处。

可选地，所述缸壁包括管状的排液管，所述排液管位于所述底壁，且所述排液管由第一壁面贯穿至第二壁面并与所述活塞腔导通。

可选地，所述排液管内形成所述排液孔，所述排液孔内安装有排液开关件。

可选地，所述缸壁包括管状的排气管，所述排气管位于所述侧壁，且所述排气管由第一壁面贯穿至第二壁面并与所述活塞腔导通。

可选地，所述排气管内形成所述出气孔，所述出气孔内安装有排气开关件。

可选地，所述进气孔与热力发电机的排气通道连接。

采用上述结构后，本发明和现有技术相比所具有的优点是：

热机排出的高温废气带动活塞件沿活塞腔移动，以驱动发电主体做功发电。冷凝剂环绕在缸体的缸壁上并与活塞腔内的气体进行热交换，能将部分气体凝结呈液体，以统一回收处理。同时降低活塞腔内气体的气压，减少废气的排放量，并带动活塞件缩回活塞腔内。充分利用极地等低温环境，二次利用化学能燃烧产生的废气，提高能源的利用率。依次输入高温废气，并减小气体的排放量，保护生态环境。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

图1是本发明的外部冷却的冷凝发电机的结构示意图；

图2是本发明的一种夹层式冷凝发电机的结构示意图；

图3是本发明的另一种夹层式冷凝发电机的结构示意图。

图中：缸体10；活塞腔11；进气孔12；进气管121；进气开关件122；出气孔13；排气管131；排气开关件132；排液孔14；排液管141；排液开关件142；缸壁15；第一壁面151；第二壁面152；侧壁153；底壁154；顶面155；冷却空间16；输入通道161；输出通道162；活塞件20；发电主体30。

具体实施方式

以下所述仅为本发明的较佳实施例，并不因此而限定本发明的保护范围。

实施例，见图1至图3所示：一种冷凝发电机包括缸体10、滑设于缸体10的活塞件20及与活塞件20连接的发电主体30。活塞件20在驱动发电主体30运动过程中，将机械能转换成电能。活塞件20带动发电主体30如小型发电机，切割磁感线运动转换成电能。

缸体10包括缸壁15，缸壁15环绕形成的活塞腔11。活塞腔11呈圆形沉孔状结构，缸壁15环绕于活塞腔11。活塞件20包括活塞体及活塞杆，活塞体封闭活塞腔11并沿活塞腔11滑动，发电主体30与活塞杆连接。在缸体10上开设有与活塞腔11导通的进气孔12、出气孔13及排液孔14。例如：进气孔12及出气孔13开设于缸壁15的侧壁153上，或者进气孔12与出气孔13相对于活塞腔11的轴线对称分布。排液孔14开设于缸壁15的底壁154上，以使得液体通过自身的重力或在气体压力作用下自排液孔14输出。

冷凝发电机应用于极地环境或lng船上，其环境温度低。冷凝发电机还包括通过缸壁15隔开并环绕活塞腔11的冷凝剂。冷凝剂与周边温度环境进行热交换并绕缸壁15流动，以使得冷凝剂与活塞腔11内的气体进行热交换，其中缸壁15由导热材料制成。

冷凝发电机的工作过程如下：进气孔12用于依次循环将预设温度的气体输送至活塞腔11，以推动活塞件20向外运动以驱动发电主体30发电。在进气孔12进气过程中，出气孔13及排液孔14关闭。可选地，进气孔12与热力发电机的排气通道连接。热机通过燃烧燃料以带动设备做功，如发电或带动设备运行，其中热机燃烧产生的高温气体通过排气通道连接至冷凝发电机的进气孔12。

冷凝剂环绕缸壁15流动以与活塞腔11内的高温气体进行热交换，以使的冷凝剂吸收气体中的热量且至少部分气体凝结成液体。液体通过重力作用凝聚与活塞腔11的底部并由排液孔14排出，而活塞腔11内未凝结部分的剩余气体由出气孔13排出。

在冷凝剂冷凝活塞腔11内气体的过程中，由于气体冷凝收缩，使得活塞腔11内产生低压以带动活塞件20缩回到活塞腔11中。当活塞件20收缩至活塞腔11的预设位置时，打开进气孔12，再由进气孔12输入预设温度的气体，以使得气体推动活塞件20向外伸出并做功。冷凝发电机依次进行进气-冷凝-排气-进气的循环过程以实现冷凝发电机的运行。

冷凝发电机通过接受热机排放的高温气体，并利用该高温气体推动活塞件20做功。利用基地的极寒环境，对热机排放的高温气体进行二次利用，提高能源的利用率。将热机排放的气体进行冷凝过程，可减少气体的排放量，回收冷凝的液体进行集中处理，降低环境的污染，生态保护效果好。

如图2和图3所示，为控制冷凝剂的集中流动性及热交换的可靠性。缸壁15至少部分设为中空，以使冷凝剂沿该中空的空间流动。可选地，缸壁15包括第一壁面151、平行于第一壁面151的第二壁面152、密封连接第一壁面151与第二壁面152的顶面155及底面。第一壁面151与第二壁面152之间形成环绕活塞腔11的冷却空间16，该冷却空间16环绕活塞腔11，冷凝剂沿冷却空间16流动并与活塞腔11内的气体进行热交换。

第一壁面151与第二壁面152形成具有夹层结构的缸壁15，以使得冷凝剂沿缸壁15内部的冷却空间16流动。可选地，在冷却空间16设有输入冷凝剂的输入通道161及用于输出完成热交换的冷凝剂的输出通道162，其中，冷凝剂沿输入通道161、冷却空间16及输出通道162均匀流动，使活塞腔11内的气体及时全面地与冷凝剂发生热交换，交换效率高。设置具有夹层的缸壁15，使得冷凝剂的流动方向可控性强，冷凝剂换热及时。

可选地，缸壁15包括侧壁153与底壁154，侧壁153环绕形成活塞腔11，底壁154封闭于活塞腔11的一端。其中，冷却空间16位于侧壁153处。进一步的，冷却空间16还包括与侧壁153导通的底壁154处。

活塞腔11呈沉孔状设于缸壁15上，其中，侧壁153环绕活塞腔11，底壁154封闭于活塞腔11的底部。当缸壁15设为夹层结构时，在一实施方式中，第一壁面151与第二壁面152形成侧壁153，底壁154封闭于第一壁面151与第二壁面152的底部以形成夹层结构，其中，底壁154为实心结构。在另一实施方式中，第一壁面151与第二壁面152形成侧壁153，底壁154封闭于第一壁面151与第二壁面152的底部以形成夹层结构，其中，底壁154为第一壁面151与第二壁面152折弯形成的夹层结构，底壁154处形成的冷却空间16与侧壁153处形成的冷却空间16导通。

在冷凝剂对活塞腔11内的热空气进行热交换后，热空气中的部分气体冷凝后形成液体汇聚于底壁154上，如气体中的水蒸气等。相应地，当底壁154采用实心结构时，可在底壁154上开设排液孔14。而当缸壁15采用夹持结构时，液体自底壁154处向外流动，以避免积累于活塞腔11内。可选地，缸壁15包括管状的排液管141，排液管141位于底壁154，且排液管141由第一壁面151贯穿至第二壁面152并与活塞腔11导通。排液管141为管状结构，在排液管141内形成排液孔14，排液孔14内安装有排液开关件142。

在底壁154上开设排液孔14也及时引导活塞腔11内的液体，可选地，排液孔14可连接一回收装置，以收集该液体并集中处理，降低环境的污染。在排液孔14内设有一排液开关件142以控制排液孔14的关闭或开启，以配合活塞腔11内气体成分的变化，完成冷凝发电机的做功及复位过程。

在具有夹层结构的侧壁153中，可选地，缸壁15包括管状的排气管131，排气管131位于侧壁153，且排气管131由第一壁面151贯穿至第二壁面152并与活塞腔11导通。可选地，排气管131内形成出气孔13，出气孔13内安装有排气开关件132。相应地，缸壁15包括管状的进气管121，进气管121位于侧壁153，且进气管121由第一壁面151贯穿至第二壁面152并与活塞腔11导通。可选地，进气管121内形成进气孔12，进气孔12内安装有进气开关件122。

进气管121设置相应的进气开关件122，以控制进气孔12的关闭或开启，以配合活塞腔11内气体成分的变化，完成冷凝发电机的做功及复位过程。排气管131设置相应的排气开关件132，以控制出气孔13的关闭或开启，以配合活塞腔11内气体成分的变化，完成冷凝发电机的做功及复位过程。

热机及发电机目前已广泛使用，其它结构和原理与现有技术相同，这里不再赘述。