一种空气能利用装置的制作方法

本发明涉及空气能利用，具体涉及一种空气能利用装置。

背景技术：

1、空气能是指空气中所蕴含的低品位能量，利用空气中的能量可以转化成可利用的能源。空气能包括热能和压力能，大气压力随着高度升高而降低，空气压力能也会随高度升高而降低，一个大气压下每1m3空气约含有105j压力能。在海平面附近每升高100m，大气压降低约1.15kpa、温度降低约0.6℃，相应地，每1m3空气的压力能约降低1.15kj、热能降低780j。由于空气总量极大，其蕴含的空气能总量也十分巨大。对于分子量更大的气体，压力梯度和温度梯度都更大，与相对分子量成正比。如果，将空气换成全氟丁烷，在海平面附近每升高100m，压力将降低约9kpa、温度降低约3.1℃，相应地，每1m3全氟丁烷的压力能约降低9kj、热能降低3.4kj。

2、本发明旨在提供一种空气能利用装置，利用空气能垂直分布梯度做功，将气体介质上升过程中所释放的热能和压力能转化为可利用的能源，如电能。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种空气能利用装置，利用空气能垂直分布梯度做功，将气体介质上升过程中所释放的热能和压力能转化为可利用的能源，如电能。

2、为此，本发明实施例提供了一种空气能利用装置，该空气能利用装置包括：

3、筒体，沿竖直方向延伸设置，所述筒体具有可供气体流通的中空内腔、以及与所述中空内腔相连通的进口和出口，其中，所述进口设置在所述筒体的底部，所述出口设置在所述筒体的顶部；

4、风扇，所述风扇设置在所述筒体内腔中且位于所述进口和出口之间，所述风扇适于将筒体外部的气体介质从所述进口吸入筒体内，并驱动吸入筒体中的气体介质向上流动后由所述出口排出；

5、能量转换器，设置在所述筒体的出口，所述能量转换器用于将气体介质上升过程中所释放的热能和压力能转化为电能。

6、可选地，所述筒体内腔的横截面积呈自下而上呈连续渐缩设置。

7、可选地，当筒体内腔中的气体介质为空气时，所述筒体的高度不小于100m；当筒体内腔中的气体介质为其他气体时，所述筒体的高度不小于100-0.41*(mr-29)，其中，mr为气体介质的相对分子质量。

8、可选地，所述筒体内腔呈锥台形；

9、所述进口开设在筒体的周侧壁上且位于靠近锥台形内腔的底端位置；所述出口开设在筒体上且位于锥台形内腔的顶端。

10、可选地，空气能利用装置还包括：

11、罩体，罩设在所述筒体和能量转换器外，所述罩体具有封闭的容纳腔，所述容纳腔内通入有预设气体，所述预设气体的相对分子质量不小于空气的相对分子质量；

12、所述预设气体被所述风扇从所述容纳腔中经由所述进口吸入至筒体内腔中，并在风扇驱动上升后，经由所述出口从所述筒体内腔排出至所述容纳腔内，由此实现预设气体在所述容纳腔与筒体内腔之间的循环流动。

13、可选地，所述预设气体为全氟烷烃或者氙气、六氟化硫、三氟碘甲烷等其他大分子气体。

14、可选地，所述能量转换器产生的部分电能被用于为所述风扇供电。

15、可选地，所述能量转换器产生的部分电能被用于蓄电池充电，用于风扇停机后的启动。

16、可选地，所述风扇连接有控制器，适于通过所述控制器调节所述风扇的转速以实现调节进入所述进口的进气量以及气体的流速。

17、可选地，所述风扇设置为多个；

18、可选地，所述风扇位于所述进口上方，且紧邻所述进口设置。

19、可选地，所述进口为多个，多个所述进口沿周向间隔设置在所述筒体的周壁上。

20、可选地，所述风扇设置为多个。

21、本发明技术方案，具有如下优点：

22、1.本发明提供的空气能利用装置，利用空气能垂直分布梯度做功，风扇可驱动筒体内腔中的气体介质上升，气体介质在上升过程中做功，压力和温度降低，释放压力能和热能，能量转换器可将气体介质释放的压力能和热能转化为可利用的电能。本发明中的空气能利用装置受季节和时间影响小，对技术和材料要求不高，可以因地制宜做成各种形制和功率的空气能发电装置。

23、2.本发明实施例中通过设置全氟烷烃等大分子气体，大分子气体在筒体内腔上升过程中膨胀放热，释放更多的热能，该热能可由被能量转换器转化为电能。

24、3.本发明中能量转换器产生的部分电能被用于为风扇供电。在使用过程中，首先利用外部电源或者蓄电池为电扇进行供电，电扇转动从进口向筒体内腔吸入气体介质，并驱动筒体内腔中的气体介质向上流动后由出口排出，设置在出口处的能量转换器将气体介质在上升过程中释放热能和压力能转化为电能，并将产生的部分电能供给风扇。

25、4.本发明中风扇连接有控制器，控制器适于通过调节风扇的转速以调节进入进口的进气量以及气体的流速，进而可根据需求实现灵活控制空气能利用装置的工作。

技术特征：

1.一种空气能利用装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的空气能利用装置，其特征在于，所述筒体(1)内腔的横截面积呈自下而上呈连续渐缩设置。

3.根据权利要求1所述的空气能利用装置，其特征在于，当筒体(1)内腔中的气体介质为空气时，所述筒体(1)的高度不小于100m，当筒体(1)内腔中的气体介质为其他气体时，所述筒体(1)的高度不小于100-0.41*(mr-29)，其中，mr为气体介质的相对分子质量。

4.根据权利要求1所述的空气能利用装置，其特征在于，所述筒体(1)内腔呈锥台形；

5.根据权利要求1-4中任一项所述的空气能利用装置，其特征在于，还包括：

6.根据权利要求5所述的空气能利用装置，其特征在于，所述预设气体为全氟烷烃或氙气或六氟化硫或三氟碘甲烷。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的空气能利用装置，其特征在于，所述能量转换器(3)产生的部分电能被用于为所述风扇(2)供电。

8.根据权利要求1-4中任一项所述的空气能利用装置，其特征在于，所述风扇(2)连接有控制器，适于通过所述控制器调节所述风扇(2)的转速以实现调节进入所述进口(11)的进气量以及气体的流速。

9.根据权利要求1-4中任一项所述的空气能利用装置，其特征在于，所述风扇(2)设置为多个；

10.根据权利要求1-4中任一项所述的空气能利用装置，其特征在于，所述进口(11)为多个，多个所述进口(11)沿周向间隔设置在所述筒体(1)的周壁上。

技术总结
本发明公开了一种空气能利用装置，包括：筒体，沿竖直方向延伸设置，筒体具有可供气体流通的中空内腔、以及与中空内腔相连通的进口和出口，其中，进口设置在筒体的底部，出口设置在筒体的顶部；风扇，风扇设置在筒体内腔中且位于进口和出口之间，风扇适于将筒体外部的气体介质从进口吸入筒体内，并驱动吸入筒体中的气体介质向上流动后由出口排出；能量转换器，设置在筒体的出口，能量转换器用于将气体介质上升过程中所释放的热能和压力能转化为电能。本发明中的空气能利用装置，利用空气能垂直分布梯度做功，能量转换器可将气体介质上升时释放的压力能和热能转化为电能，该空气能利用装置受季节和时间影响小，可以因地制宜进行应用和发展。

技术研发人员：朱宽峰
受保护的技术使用者：朱宽峰
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17