专利名称：使用太阳能的热机的利记博彩app
技术领域：
本发明有关一种热机，更特别是有关一种使用太阳能的热机。
背景技术：
近来由于消耗的石油储量及环境问题对于替代能源的兴趣增加。最受注目的替代能源类型是太阳能发电系统。使用太阳能产生电的方法包含直接将阳光转换成电能以及以使用太阳热的热机来驱动发电机。将太阳能直接转换成电的太阳能发电机使用太阳能电池且被广泛使用，因为其耐用且容易使发电系统半自动或自动的。然而，仅有一部分的阳光，即可见光和一部分红外线，可用于太阳能电池，而且大部分长波长的红外线光子具有低能量因而不可以用于产生电但太阳能的温度增加，因此降低发电效率。此外，太阳能电池是昂贵且比热机具有更显著的低发电效率。在此期间，已有积极研究聚光太阳能(CSP)发电机。用于CSP发电机的外燃机包含史特灵(Stirling)引擎及涡轮引擎，其遵循布雷顿(Brayton)循环，且通常比太阳能电池具有更高效率。特别地，使用史特灵引擎的太阳能碟式CSP发电机具有最高的发电效率。当使用史特灵引擎时，史特灵引擎的加热器通过太阳热加热。史特灵引擎是一种外燃机，其密封由汽缸与活塞所形成空间中的操作气体，像是氢或氦，且从外部加热及冷却此操作气体以往复运动活塞而获得机械能。史特灵引擎具有类似于为一理想引擎的卡诺 (Carnot)引擎的高热效率循环。然而，因为这种史特灵引擎透过加热器壁传送热至操作气体，操作气体可达到的温度是有限的，且能量由于冷却器的热传导而损失。为了将此问题降到最小，使用为一特殊合金的哈氏合金(hastelloy)的高阶技术是需要的，但未广泛地商业化。为了使外燃机像是史特灵引擎具有高热效率，操作气体需要重复地达到高温与低温。然而，因通过太阳热操作的外燃机是不断地从外部加热，不像其内是通过燃烧而瞬间达到高温的内燃机，在其充分加热而到达高温前操作气体变成膨胀的，因此降低热机的效率。 特别地，在通过自由活塞操作的线性热机中，行程(stroke)的限定是透过加热压缩压力及冷却膨胀的操作气体，其作用于自由活塞地任一侧。此外，大部分热机利用一曲轴将直线运动转换成旋转运动，根据汽缸内气体的热膨胀。在此转换期间，因摩擦损失很多力。因此，已致力于发展由自由活塞构成的线性发电机，但这样的努力已经受到震动及控制问题阻碍。在太阳能转换成机械能后将机械能转换成电能的发电机中，太阳能转换成机械能时所产生的震动及扭矩传送至集中太阳能的装置，因此所集中的太阳能变成失焦。此外，此些震动及扭矩过度运用发电机而缩短发电机的寿命
发明内容
[技术问题]本发明提供一种采用光直接加热操作气体的效果而高效率的热机。本发明亦提供一种使用太阳能的热机，其比传统史特灵引擎具有更简单结构因而制作成本较少且更易于维护及修理。本发明亦提供一种使用太阳能的热机，其将太阳能转换成机械能时所产生的震动及扭矩降到最小。[技术解决方案]本发明的一方面特征在于一种使用太阳能的热机。根据本发明的一实施例的热机可包含第一本体，其可包含第一汽缸具有第一操作气体与第二操作气体存贮在其任一侧内且具有第一透光部与第二透光部设置在其任一侧上，以及第一活塞总成包含第一活塞与第二活塞滑动式设置在第一汽缸的任一侧内及第一连接件连接第一活塞与第二活塞；第二本体，其可包含第二汽缸具有第三操作气体与第四操作气体存贮在其任一侧内且具有分别对应第一透光部与第二透光部的第三透光部与第四透光部设置在其任一侧上，以及第二活塞总成包含第三活塞与第四活塞滑动式设置在第二汽缸的任一侧内及第二连接件连接第三活塞与第四活塞，第二本体是毗邻且平行设置于第一本体；以及太阳能聚光器配置以汇集阳光并交替地传送所汇集的阳光至第一透光部和第四透光部或至第二透光部和第三透光部以交替地热膨胀第一操作气体和第四操作气体或第二操作气体和第三操作气体交替地。当第一操作气体和第四操作气体或第二操作气体和第三操作气体交替地热膨胀时，第一活塞总成与第二活塞总成可分别在第一汽缸与第二汽缸内以彼此相反方向往复运动。根据本发明的一实施例的热机也可包含一互锁部互锁第一活塞总成与第二活塞总成。互锁部可包含第一齿条部分形成在第一连接件的一侧；第二齿条部分形成在面对第一连接件的第二连接件的一侧；以及小齿轮互锁第一齿条部分与第二齿条部分。第一本体也可包含第一冷却部设置在第一汽缸的一侧上且配置以冷却被膨胀的第一操作气体；以及第二冷却部设置在第一汽缸的另一侧上且配置以冷却被膨胀的第二操作气体。第二本体也可包含第三冷却部设置在第二汽缸的一侧上且配置以冷却被膨胀的第三操作气体；以及第四冷却部设置在第二汽缸的另一侧上且配置以冷却被膨胀的第四操作气体。黑体粉可与在第一汽缸与第二汽缸的任一侧内的第一至第四操作气体存贮在一起。太阳能聚光器可包含一对聚光板面对阳光；以及一对反射器配置以分别朝第一本体与第二本体再反射自该对聚光板反射的阳光。该对反射器的每一个可配置以调整一再反射阳光的路径。该对反射器的每一个可通过侦测第一活塞总成与第二活塞总成的位置来调整再反射阳光的路径。第一透光部与第二透光部可设置在第一汽缸的任一侧端上，而第三透光部与第四透光部可设置在第二汽缸的任一侧端上。太阳能聚光器可包括一对聚焦透镜相互分离且配置以分别传送阳光至第一本体与第二本体；一对活动式反射镜设置在第一本体的任一侧上且配置以分别反射透过聚焦透镜所传送的阳光至第一透光部与第二透光部；以及一对静态反射镜设置在第二本体的任一侧上且配置以分别反射透过聚焦透镜所传送的阳光至第三透光部与第四透光部。活动式反射镜的角度可为可调的以便于已穿过聚焦透镜的阳光到达静态反射镜或经由活动式反射镜阻挡。根据本发明的一实施例的热机也可包含第一发电机，其可包含第一推进器包含第一磁铁设置在第一活塞的外壁上、第二推进器包含第二磁铁设置在第二活塞的外壁上、 第一定片设置在第一汽缸的外圆周表面上与第一推进器一致且配置以通过与往复运动的第一推进器相互作用产生感应电动势、以及第二定片设置在第一汽缸的外圆周表面上与第二推进器一致且配置以通过与往复运动的第二推进器相互作用产生感应电动势；以及第二发电机，其可包含第三推进器包含第三磁铁设置在第三活塞的外壁上、第四推进器包含第四磁铁设置在第四活塞的外壁上、第三定片设置在第二汽缸的外圆周表面上与第三推进器一致且配置以通过与往复运动的第三推进器相互作用产生感应电动势、以及第四定片设置在第二汽缸的外圆周表面上与第四推进器一致且配置以通过与往复运动的第四推进器相互作用产生感应电动势。[有益效果]根据本发明的一些实施例的热机可具有一或多个下述有利功效。首先，遵循经由其中热能是由阳光供给的热膨胀以及直接与低温冷却部接触所造成的冷却压缩所形成的新型热循环，更特别是介在卡诺引擎与史特灵引擎之间的热循环而使高热效率可以预期的。也就是说，热循环的完成是通过由阳光直射加热与膨胀操作气体， 并同时在未提供阳光时，通过自由活塞及通过使操作气体接触冷却部以冷却和压缩膨胀的操作气体因而压缩操作气体。第二，高热效率是可预期的，因为本发明的热机可在更高得多的温度下操作因混合在密封操作气体中的光吸收材料(黑体粉)将所汇集的阳光转换成热且直接加热气体。第三，内燃机复杂的阀操作或传统史特灵引擎内的操作气体运动可通过简单地倾斜反射器且通过移动活塞将操作气体暴露于冷却部来执行。此外，经由包含利用设置在活塞及汽缸上的推进器及定片将机械能转换成电能的发电机，电可透过简单结构有效的产生。第四，可达到单位体积高密度的输出，因为其中活塞在密封汽缸内往复运动的气密结构使其易于操作高压气体。第五，因本发明的热机是以外部热源加热密封的操作气体的外燃机，本发明的热机内的润滑剂是几乎永久的，不像内燃机，其中在汽缸内的润滑剂变成衰退的。第六，通过对称地设置第一本体及第二本体，对于热机可降低由活塞往复运动所造成的机械震动与扭矩的副作用。
图1是简要地描绘根据本发明的一实施例的一热机的透视图。图2是简要地描绘根据本发明的一实施例的热机的一部分的透视图。图3是描绘图2所示部分的A-A段的剖面图。图4是根据本发明的一实施例的热机中一第一汽缸的一端部的透视图。图5是根据本发明的一实施例的热机中第一汽缸的端部的剖面图。
图6是根据本发明的一实施例的热机中一活塞的透视图。图7是根据本发明的一实施例的热机中活塞的剖面图。图8是简要地描绘根据本发明的另一实施例的一热机的一冷却部的透视图。图9是简要地描绘根据本发明的又另一实施例的一热机的一冷却部的透视图。图10及11简要地描绘根据本发明的一实施例的热机的一太阳能聚光器。图12及13简要地描绘包含在根据本发明的一实施例的热机中的一对反射器如何交替地传送阳光至一第一透光部和一第四透光部或至一第二透光部和一第三透光部。图14是显示包含在根据本发明的一实施例的热机的第一汽缸中的第一操作气体与第二操作气体的热力循环。图15是根据本发明的另一实施例的一热机的简要图示。[主要元件说明]1000 太阳能聚光器2100 第一本体2110:第一汽缸101 第一活塞总成2200 第二本体2210 第二汽缸201 第二活塞总成2500:第一发电机2600:第二发电机
具体实施例方式[发明模式]本发明的优点与特征、以及用于达成此些优点与特征的方法将透过以下所详细描述的实施例并参考附图而变得显而易见。然而，此应非限定本发明于此处所揭示的实施例， 且本发明可以不同形式具体化应显而易见。以下所描述的实施例应只实现仅应由所附权利要求的范畴来定义的本发明，且提供以揭露本发明的范畴于本发明所涉及的该领域具有一般技艺者。在整个说明中，相同参考数字将用于相同元件。在下文中，根据本发明的某些实施例的热机将参考附图来描述。当认为某些相关的已知功能或元件将回避本发明的要点时，这种详细描述将不提供。图1是简要地描绘根据本发明的一实施例的一热机的透视图。参阅图1，根据本发明的热机1可通过包含太阳能聚光器1000、第一本体2100及第二本体2200而构成。第一本体2100及第二本体2200可将从太阳能聚光器1000所接收的阳光转换成机械能。图2是简要地描绘根据本发明的一实施例的热机的一部分的透视图，以及图3是描绘图2所示部分的A-A段的剖面图。参阅图2及图3，第一本体2100可包含第一汽缸2110及第一活塞总成101。第一汽缸2110可存贮第一操作气体及第二操作气体于其任一侧内。第一汽缸2110可设有第一透光部2151及第二透光部2152在其任一侧上。第一及第二透光部2151、2152可允许由太阳能聚光器1000所传送的阳光穿透入第一汽缸2110中。在这种情况下，传送至第一汽缸 2110中的阳光可加热且膨胀第一及第二操作气体。第二本体2200可包含第二汽缸2210及第二活塞总成201。第二汽缸2210可存贮第三操作气体及第四操作气体于其任一侧内。第二汽缸2210可设有第三透光部2251及第四透光部2252在其任一侧上。第三及第四透光部2251、2252可允许由太阳能聚光器1000 所传送的阳光穿透入第二汽缸2210中。第三及第四透光部2251、2252可分别对应第一及第二透光部2151、2152。根据本实施例，第一本体2100及第二本体2200可彼此平行毗邻设置。在这种情况下，第一汽缸2110及第二汽缸2210的外壁可彼此连接。面对彼此的第一汽缸2110及第二汽缸2210的表面部分可设有开口。在此情况下， 第一汽缸2110的内部及第二汽缸2210的内部可彼此连接。小齿轮313，其将于之后描述， 可设置在此开口内。图4是根据本发明的一实施例的热机中第一汽缸的一端部的透视图，以及图5是根据本发明的一实施例的热机中第一汽缸的端部的剖面图。第一汽缸的下述说明可同样应用于第一汽缸的其他端部和第二汽缸。参阅图4及图5，第一汽缸2110可通过包含汽缸本体2111及汽缸盖2120而构成。 汽缸本体2111可以圆柱形形成且可具有朝其一侧打开的开口面2111a。汽缸盖2120可耦合至汽缸本体2111的该一侧的一端，开口面2111a形成于其上。汽缸盖2120通过紧固手段像是螺栓2125耦合至汽缸本体2111且密封开口面2111a。在这种情况下，为了固定螺栓 2125，复数个紧固槽211 可形成在汽缸本体2111的该一侧的该端上。汽缸盖2120可以具有一预定厚度的圆盘形成。汽缸盖2120具有直径大于或等于汽缸本体2111的该一侧的该端的直径且沿着其边界设有复数个螺栓孔2122，对应汽缸本体2111的紧固槽2112a，以便通过例如螺栓2125紧固汽缸本体2111的该一侧的该端。在此情况下，圆形密封件2130，例如硅胶迫紧(silicon packing)，可嵌置于汽缸盖2120及汽缸本体2111的该一侧的该端之间。因此，提高第一汽缸2110的紧密性以致于第一汽缸2110内的操作气体不会泄漏。密封件2130可设有螺拴2125可穿过的复数个螺栓孔2132。第一汽缸2110亦可包含位于汽缸本体211的该一侧的该端的内壁及汽缸盖2120 的内壁上的汽缸绝缘件2141。在这种情况下，汽缸本体2111可由不绣钢制成，以及汽缸绝缘件2141可由陶瓷、二氧化硅等制成。汽缸绝缘件2141阻止透过第一透光部2151传送至存贮于第一汽缸2110内的第一操作气体的热透过汽缸本体2111及汽缸盖2120泄露至外部。参阅图3，第一活塞总成101可设置于第一汽缸2110内。第一活塞总成101可包含第一活塞110、第二活塞120及第一连接件130。第一及第二活塞110、120可以滑动式设置在第一汽缸2110的任一侧内。在这种情况下，第一腔室131及第二腔室132，其分别由第一活塞110及第二活塞120连同第一汽缸2110所定义出，可形成在第一汽缸2110的任一侧。第一腔室131及第二腔室132的大小可在第一及第二活塞110、120于第一汽缸2110内往复运动时改变。第一操作气体与第二操作气体可分别存贮在第一腔室131及第二腔室132内。第一及第二活塞110、120可通过第一连接件130彼此连接，且可彼此互锁以在第一汽缸2110内滑动。第二汽缸2210可在其内设有第二活塞总成201。第二活塞总成201可包含第三活塞210、第四活塞220及第二连接件230。第三及第四活塞210、220可以滑动式设置在第二汽缸2210的任一侧内。在这种情况下，第三腔室231及第四腔室232，其分别由第三活塞210及第四活塞220连同第二汽缸2210所定义出，可形成在第二汽缸2210的任一侧。第三腔室231及第四腔室232的大小可在第三及第四活塞210、220于第二汽缸2210内往复运动时改变。第三操作气体与第四操作气体可分别存贮在第三腔室231及第四腔室232内。第三及第四活塞210、220可通过第二连接件230彼此连接，且可彼此互锁以在第二汽缸2210内滑动。图6是根据本发明的一实施例的热机中一活塞的透视图，以及图7是根据本发明的一实施例的热机中活塞的剖面图。第一活塞Iio的下述说明可同样应用于第二活塞120、 第三活塞210及第四活塞220。参阅图6及图7，第一活塞110可通过包含活塞本体111及活塞环112而构成。活塞本体111可以具有一对应于汽缸本体2111的内径的直径的圆柱形来形成。邻近第一操作气体的活塞本体111的区域Illa可由绝缘材料，像是具低导热性的金属或陶瓷所制成。活塞本体111在其外圆周表面上可设有至少一活塞环112而使与汽缸本体2111 的内壁接触的区域可被密封。这种活塞环112可设置于设在活塞本体111的外圆周表面上的活塞环槽114内。活塞环112可在第一活塞110于第一汽缸2110内直线往复运动时接近设置在第一汽缸2110的外圆周表面上的第一冷却部2161。因此，活塞环112可包含特富龙(Teflon) 环，且可由可在低温下操作的材料制成。虽然在本实施例中，活塞环112被使用是为了密封活塞本体111与汽缸本体2111 间的接触区域，但应当明白的是本发明并不限于此处所描述的事物，且各种修改，例如将一固定环以垂直轴承形式设置在一汽缸本体的内壁上，可为可能的。参阅图3，分别存贮在第一至第四腔室131、132、231、232内的第一至第四操作气体可包含具良好导热效率的高压气体。举例来说，第一至第四操作气体可包含氢或氦。在此情况下，第一至第四腔室131、132、231、232可存贮黑体粉连同第一至第四操作气体。黑体粉可包含细微颗粒，例如碳粒子，其在高温下是光化学稳定。透过第一至第四透光部2151、2152、2251、2252进入第一至第四腔室131、132、231、232的阳光可通过黑粉体分别被第一至第四操作气体有效地吸收。因此，第一至第四操作气体可有效地热膨胀。参阅图3，根据本实施例的热机亦可包含互锁部310，其互锁第一活塞总成101与第二活塞总成202。互锁部310可包含第一齿条部分311，其形成在第一连接件130的一侧、第二齿条部分312，其形成在面对第一连接件130的第二连接件230的一侧，以及小齿轮 313，其互锁第一齿条部分311与第二齿条部分312。在此情况下，第一齿条部分311及第二齿条部分312的长度可经由考虑分别透过第一活塞总成101及第二活塞总成201执行线性往复运动所需的距离来决定。第一齿条部分311及第二齿条部分312可分别与小齿轮313互锁。因此，第一活塞总成101及第二活塞总成102可对称地操作。更特别地，当第一活塞总成101移动至第一汽缸2110内图3的右侧时，与第一齿条部分311互锁的小齿轮313顺时针转动，且小齿轮313的此转动移动与第二齿条部分312 形成的第二活塞总成201至第二汽缸2210内图3的左侧。因此，此实施例允许第一活塞总成101及第二活塞总成201透过互锁部310而互锁。在此实施例中，虽然第一活塞总成101及第二活塞总成201的互锁部301是以齿条与小齿轮类型所构成，但此仅为一个例子，且第一活塞总成及第二活塞总成可透过各种形式的互锁部，例如苏格兰(Scotch)枷锁来互锁。参阅图3，根据本实施例的第一本体2100亦可包含第一冷却部2161，其设置在第一汽缸2110的一侧，以及第二冷却部2162，其设置在第一汽缸2110的另一侧。根据本实施例的第二本体2200亦可包含第三冷却部2261，其设置在第二汽缸2210的一侧，以及第四冷却部2262，其设置在第二汽缸2210的另一侧。第一冷却部2161及第二冷却部2162分别有效地冷却与收缩的第一操作气体及第二操作气体，其受到已穿过第一及第二透光部2151、2152的阳光加热与膨胀。第三冷却部 2261及第四冷却部2262分别有效地冷却与收缩的第三操作气体及第四操作气体，其受到已穿过第三及第四透光部2251、2252的阳光加热与膨胀。参阅图2，第一冷却部2161及第二冷却部2162可设置于第一汽缸2110的任一侧上。在此情况下，第一冷却部2161及第二冷却部2162可分别比第一透光部2151及第二透光部2152位于更内部。此外，第三冷却部2261及第四冷却部2262可设置于第二汽缸2210的任一侧上。 在此情况下，第三冷却部2261及第四冷却部2262可分别比第三透光部2251及第四透光部 2252位于更内部。在本实施例中，第一至第四冷却部2161、2162、2261、2沈2以环状形式设置在汽缸本体2111的外圆周表面上，但本发明并不限于此，且可有各种修改。图8是简要地描绘根据本发明的另一实施例的一热机的一冷却部的透视图，以及图9是简要地描绘根据本发明的又另一实施例的一热机的一冷却部的透视图。参考图8及图9的第一冷却部2161的下述说明可同样应用于第二至第四冷却部2162、2261、2沈2。参阅图8，根据本发明的另一实施例的第一冷却部2161包含散热片10，其形成在汽缸本体2111的外圆周表面上，以及冷却风扇(未图示)，其通过供给空气至散热片10来冷却散热片10。根据本实施例的第一冷却部2161可用空气冷却汽缸本体2111内被加热与膨胀的第一操作气体。在这种情况下，为了增加与空气接触的区域以便可迅速冷却，较好的是散热片10以凹凸型形成。参阅图9，根据本发明的又另一实施例的第一冷却部2161可包含冷却管20，其设置在汽缸本体2111的外圆周表面上，以及冷却泵30，其供给冷却水至冷却管20。冷却管20 可缠绕在汽缸本体2111的外圆周表面上好几次。此外，根据本实施例的第一冷却部2161 亦可包含冷却室40，其遮盖冷却管20。根据本实施例的冷却部2161可用水冷却汽缸本体 2111内被加热与膨胀的第一操作气体。参阅图1，太阳能聚光器1000收集阳光并朝第一本体2100及第二本体2200传送所收集的阳光。阳光可以各种方式收集，例如使用抛物凹面反射器、使用凸透镜等。此外， 所主要收集的光可直接使用，或集中的焦点可使用反射器或棱镜改变。根据本实施例，太阳能聚光器1000可通过包含一对聚光板1110、1210及分别对应该对聚光板1110、1210的一对反射器1120、1220而构成。聚光板1110、1210为可反射且主要聚焦阳光的凹反射板。反射器1120、1220可朝第一本体2100及第二本体2200再反射由聚光板1110、1210主要聚焦的阳光。在这种情况下，第一本体2100及第二本体220可设置在聚光板1110、1210及反射器1120、1220之间。然而，第一本体2100及第二本体2200的位置并不限于上述，且各种修改是可能的。举例来说，第一本体2100及第二本体2200可设置在聚光板1110、1210的背面上。 换句话说，聚光板1110、1210可嵌置在第一及第二本体2100、2200与反射器1120、1220之间。在这种情况下，通过反射器1120、1220再反射的阳光可透过形成在聚光板1110、1210 上的开口(未图示)传送至第一本体2100及第二本体2200。根据本实施例的太阳能聚光器1000的构造描述仅作说明用途，且可有各种修改。 举例来说，根据另一实施例，太阳能聚光器可包含一个聚光板及一分离并反射由聚光板所主要收集的阳光至复数个焦点的反射器。参阅图1，太阳能聚光器1000可由支撑架4000支撑。在这种情况下，太阳跟踪部 3000可嵌置在太阳能聚光器1000与支撑架4000之间。这种太阳跟踪部3000可操作允许太阳能聚光器1000根据太阳的轨道在支撑架4000周围移动。图10及11简要地描绘根据本发明的一实施例的热机的一太阳能聚光器。参阅图 10及图11，太阳能聚光器1000可包含一对聚光板1110、1210及一对反射器1120、1220。其相对较大的聚光板1110、1210可收集入射光并朝其相对较小的反射器1120、 1220反射阳光。反射器1120、1220可收集所反射的阳光并再反射所反射的阳光至预定焦点。因此，高度密集的阳光可被聚焦在预定焦点。在此情况下，聚光板1110、1210具有抛物曲面以反射入射光至共焦点。反射器 1120,1220可具有朝聚光板1110、1210凹或凸的反射面。举例来说，如图10可看到的，包含在反射器1120、1220内且面对聚光板1110、 1210的反射面1121、1221可为凹面的。当反射面1121、1221是凹面时，其较佳为格里高利 (Gregorian)型。反射面1121、1221可以椭圆形表面的形状形成。或者，如图11可看到的，包含在反射器1120、1220内且面对聚光板1110、1210 的反射面1122、1222可为凸面的。当反射面1122、1222是凸面时，其较佳为卡塞格伦 (Cassegrain)型。反射面1122、1222可以双曲线表面的形状形成。聚光板1110、1210及反射面1121、1122、1221、1222可通过将具有高反射率的玻璃镜片贴于在碟型钢板结构(未图示)上来制造或可直接使用具有高反射率的铝来制造。图12及13简要地描绘包含在根据本发明的一实施例的热机中的该对反射器如何交替地传送阳光至第一透光部和第四透光部或至第二透光部和第三透光部。参阅图1、12及13，根据本实施例的反射器1120、1220将从聚光板1110、1210所传送的阳光交替地传送至包含在第一本体2100及第二本体2200的第一至第四透光部2151、 2152,2251,2252ο更特别地，如图12可看到的，一个反射面1121可汇集并传送从对应该反射面1121 的聚光板1110所传送的阳光至包含在第一本体2100的第一透光部2151。在此情况下，另一个反射面1221可汇集并传送从对应该反射面1221的聚光板1210所传送的阳光至包含在第二本体2200的第四透光部2252。然后，反射面1121、1221可通过包含在反射器1120、1220的驱动马达(未图示) 倾斜。也就是说，来自反射器1120、1220的阳光的再反射路径可被调整。在此情况下，如图 13可看到的，该一个反射面1121可汇集并传送从对应该反射面1121的聚光板1110所传送的阳光至包含在第二本体2200的第三透光部2251。在此情况下，如图12可看到的，该另一个反射面1221可汇集并传送从对应该反射面1221的聚光板1210所传送的阳光至包含在第一本体2100的第三透光部2152。当根据本实施例的反射面1121、1221交替地倾斜，阳光可交替地传送至第一透光部2151和第四透光部2252或至第二透光部2152和第三透光部2251。在此情况下，第一操作气体和第四操作气体或第二操作气体和第三操作气体可交替地热膨胀。因此，第一活塞总成101与第二活塞总成201可分别在第一汽缸2110与第二汽缸2210内以彼此相反方向
往复运动。参阅图2及图3，根据本实施例的热机1亦可包含第一发电机2500及第二发电机沈00。第一发电机2500及第二发电机沈00将第一本体2100及第二本体2200内所产升的机械能分别转换成电能。第一发电机2500可包含第一推进器2521、第二推进器2522、第一定片2511及第二定片2512。第一推进器2521可以通过包含设置在第一活塞110外壁上的至少一第一磁铁2521a的模组形式而构成。在这种情况下，第一磁铁2521a可具有环状形状。第二推进器2522可以通过包含设置在第二活塞120外壁上的至少一第二磁铁 2522b的模组形式而构成。在这种情况下，第二磁铁252 可具有环状形状。分别对应第一及第二推进器2521、2522的第一及第二定片2511、2512可设置在第一汽缸2110的汽缸本体2111的外圆周表面上。第一及第二定片2511、2512可在第一汽缸 2110的汽缸本体2111的纵向方向延伸。第一及第二定片2511、2512包含一个别线圈(未图示)且可以环状形状设置在汽缸本体2111的外圆周表面上。在此情况下，为了提高第一及第二定片2511、2512的磁效率，强磁性物质可设置在线圈(未图示)周围以便一磁性回路形成在线圈周围。第一及第二定片2511、2512可对称设置在第一本体2100的中心周围。在构成如上所述的第一发电机2500中，当第一活塞总成101在第一汽缸2110内往复运动，感应电动势可通过由第一推进器2521与第一定片2511的交互作用或第二推进器2522与第二定片2512的交互作用所造成电磁感应现象来产生。第二发电机沈00可包含第三推进器沈21、第四推进器沈22、第三定片沈11及第四定片沈12。第三推进器沈21可以通过包含设置在第三活塞210外壁上的至少一第三磁铁的模组形式而构成。在这种情况下，第三磁铁2621a可具有环状形状。第四推进器沈22可以通过包含设置在第四活塞220外壁上的至少一第四磁铁 2622b的模组形式而构成。在这种情况下，第四磁铁沈2加可具有环状形状。分别对应第三及第四推进器沈21、2622的第三及第四定片沈11、2612可设置在第二汽缸2210的汽缸本体2211的外圆周表面上。第三及第四定片沈11、2612可在第二汽缸 2210的汽缸本体2211的纵向方向延伸。第三及第四定片2611J612包含一个别线圈(未图示)且可以环状形状设置在汽缸本体2211的外圆周表面上。
在此情况下，为了提高第三及第四定片沈11、2612的磁效率，强磁性物质可设置在线圈(未图示)周围以便一磁性回路形成在线圈周围。第三及第四定片沈11、2612可对称设置在第二本体2200的中心周围。在构成如上所述的第二发电机沈00中，当第二活塞总成201在第二汽缸2210内往复运动，感应电动势可通过由第三推进器沈21与第三定片沈11的交互作用或第四推进器沈22与第四定片沈12的交互作用所造成电磁感应现象来产生。在此期间，为了提高第一及第二本体2100、2200的热循环效律，较好的是排除第一至第四透光部2151、2152、251、2252及第一至第四冷却部2161、2162、2261、2洸2，第一至第四操作气体存贮于其中的第一至第四腔室131、132、231、232的内壁涂布厚且缠绕具低导热性的材料，例如陶瓷、二氧化硅等。图14是显示包含在根据本发明的一实施例的热机的第一汽缸中的第一操作气体与第二操作气体的热力循环。此处，标有“X”的线是第一操作气体WP1-V1曲线，而标有“Y” 的线是第二操作气体的P2-V2曲线。对于第一及第二操作气体的热力循环的下述说明可同样应用于第三及第四操作气体的热力循环。参阅图2、3及14，当第一活塞110移动至图3的左侧直到密封在第一汽缸2110与第一活塞110之间空间中的第一操作气体的体积变成最小，随着第一操作气体吸收来自已穿过第一透光部2151所汇集的阳光的热能OH)(图14的⑥一①高温热压缩过程)，第一操作气体变成高温热压缩状态。此过程并非完全和卡诺引擎及史特灵引擎的热循环一样但相当类似，在此情况下，当热传导受到绝缘件2141 (如图5所示)的最大屏蔽时第一操作气体到达①，其具有高温高压。然后，随着第一操作气体持续吸收来自已穿过第一透光部2151的阳光的热能 (Q1)，第一操作气体体积内的压力变成增加的。在此情况下，对于高温热膨胀(图14的 ①一②一③高温热膨胀过程)，其压力增加的第一操作气体推动第一汽缸2110内第一活塞110至另一侧，也就是说，至图3的右侧。此过程类似卡诺引擎及史特灵引擎的热循环。紧接着，当第一活塞110进一步移动至图3的右侧，第一操作气体开始接触第一冷却部2161，且随着第一操作气体依第一活塞110惯性得到冷却与膨胀，第一操作气体的压力开始急遽地下降。在此情况下，太阳能聚光器1000侦测第一活塞110的位置且阻挡透过第一透光部2151传送至第一操作气体的阳光。在此情况下，因第一操作气体的温度仍高于第一冷却部2161的温度，第一操作气体内的一些热能0^2)遭排出至外部(图14的③一④ 低温膨胀过程)。此过程类似卡诺循环的绝热膨胀过程。然后，已膨胀直到其具有最大体积的第一操作气体与第一冷却部2161有最大接触且变成冷却与收缩的。在这种情况下，第一操作气体开始受到第一活塞110压缩。亦在此情况下，第一操作气体内的热能遭排出至外部(图14的④一⑤低温冷却收缩膨胀过程)。此过程对应卡诺热循环的等温压缩过程。然后，当第一操作气体进一步被压缩，第一操作气体不再与第一冷却部2161接触，所以第一操作气体变成绝缘且压缩的(图14的⑤一⑥)。此过程对应卡诺热循环的绝缘压缩过程。如上所述，第一操作气体的热循环(X)经过图14的⑥一①一②一③一④一⑤一⑥ 的过程。
此外，第二操作气体的热循环(Y)经过和第一操作气体的热循环(X)相同的过程。 然而，根据本实施例，因第一活塞110及第二活塞120互锁且在第一汽缸2110内滑动，当第一操作气体经过图14的⑥一①一②一③一④一⑤一⑥的过程时第二操作气体经过图14的 ⑥一⑦一⑧一③一⑨一⑩一⑥的过程。同时，在图14的⑥一①一②一③及⑥一⑦一⑧一③的过程期间，通过太阳能聚光器1000所汇集的阳光透过第一透光部2151传送至第一操作气体。此外，在图14的 ③一④一⑤一⑥及③一⑨一⑩一⑥的过程期间，通过太阳能聚光器1000所汇集的阳光透过第二透光部2152传送至第二操作气体。图15是根据本发明的另一实施例的一热机的简要图示。参阅图15，根据本实施例的热机可包含第一本体2100、第二本体2200及太阳能聚光器5000。第一本体2100可包含第一汽缸2110及第一活塞总成(未图示)。根据本实施例， 第一透光部2151及第二透光部2152可设置在第一汽缸2110的任一端上。第二本体2200可包含第二汽缸2210及第二活塞总成(未图示)。根据本实施例， 第三透光部2251及第四透光部2252可设置在第二汽缸2210的任一端上。根据本实施例，太阳能聚光器5000可包含一对聚焦透镜5110、5120、一对活动式反射镜5211、5212及一对静态反射镜5221、5222。聚焦透镜5110、5120可包含菲涅尔(Fresnel)透镜。根据本实施例，透过聚焦透镜5110、5120所汇集的阳光可传送至第一本体2100及第二本体2200的任一侧。活动式反射镜5211、5212分别反射通过聚焦透镜5110、5120传送至第一本体2100 任一侧的阳光至第一透光部2151及第二透光部2152。在此情况下，活动式反射镜5211、 5212被操作以交替地反射阳光至第一透光部2151及第二透光部2152。例如，假使活动式反射镜5211，其在图15的左侧，反射阳光至第一透光部2151，在图15右侧的活动式反射镜5212调整其角度以致于不会反射阳光至第二透光部2152。在此情况下，未反射至右侧活动式反射镜5212的阳光传送至右侧静态反射镜5222。此外，虽未绘示于图15中，但假若右侧活动式反射镜5212反射阳光，左侧活动式反射镜5211调整其角度以致于不会反射阳光至第一透光部2151。在此情况下，未反射至左侧活动式反射镜5211的阳光传送至左侧静态反射镜5221。静态反射镜5221、5222分别反射通过聚焦透镜5110、5120传送至第二本体2200 任一侧的阳光至第三透光部2251及第四透光部2252。在此情况下，通过静态反射镜5221、 5222所反射的阳光交替地传送至第三透光部2251及第四透光部2252。也就是说，如上所述，因活动式反射镜5211、5212调整其角度，通过静态反射镜5221、5222所反射的阳光交替地传送至第三透光部2251及第四透光部2252。根据本实施例，当阳光交替地传送至第一透光部与第四透光部或至第二透光部与第三透光部，第一操作气体与第四操作气体或第二操作气体与第三操作气体可交替地热膨胀。因此，当第一操作气体与第四操作气体或第二操作气体与第三操作气体交替地热膨胀， 第一活塞总成及第二活塞总成可分别在第一汽缸及第二汽缸内以彼此相反方向往复运动。虽然已参考附图来描述一些实施例，但应当明白未脱离技术构思或必要技术特征的本发明的其他各种实施例通过本发明所涉及的该领域具有一般技艺者而可能的。因此， 应当了解上述实施例的描述仅作说明用途并非限制本发明。本发明的范畴应通过以下所附的权利要求来定义，而非通过上述说明，以及应当明白所有衍生自权利要求的意义、范畴及相等物的修改与排列被包含在本发明的范畴。
权利要求
1.一种使用太阳能的热机，其特征在于，所述热机包括一第一本体包括一第一汽缸具有一第一操作气体与一第二操作气体存贮在其任一侧内且具有一第一透光部与一第二透光部设置在其任一侧上；以及一第一活塞总成包括一第一活塞与一第二活塞滑动式设置在所述第一汽缸的任一侧内及一第一连接件连接所述第一活塞与所述第二活塞；一第二本体包括一第二汽缸具有一第三操作气体与一第四操作气体存贮在其任一侧内且具有分别对应所述第一透光部与所述第二透光部的一第三透光部与一第四透光部设置在其任一侧上；以及一第二活塞总成包括一第三活塞与一第四活塞滑动式设置在所述第二汽缸的任一侧内及一第二连接件连接所述第三活塞与所述第四活塞，所述第二本体是毗邻且平行设置于所述第一本体；以及一太阳能聚光器配置以汇集阳光并交替地传送所汇集的阳光至所述第一透光部和所述第四透光部或至所述第二透光部和所述第三透光部以交替地热膨胀所述第一操作气体和所述第四操作气体或第二操作气体和所述第三操作气体交替地，其中当所述第一操作气体和所述第四操作气体或所述第二操作气体和所述第三操作气体交替地热膨胀时，所述第一活塞总成与所述第二活塞总成分别在所述第一汽缸与所述第二汽缸内以彼此相反方向往复运动。
2.如权利要求1所述的热机，其特征在于，进一步包括一互锁部互锁所述第一活塞总成与所述第二活塞总成。
3.如权利要求2所述的热机，其特征在于，所述互锁部包括 一第一齿条部分形成在所述第一连接件的一侧；一第二齿条部分形成在面对所述第一连接件的所述第二连接件的一侧；以及一小齿轮互锁所述第一齿条部分与所述第二齿条部分。
4.如权利要求1所述的热机，其特征在于，所述第一本体进一步包括一第一冷却部设置在所述第一汽缸的一侧上且配置以冷却被膨胀的所述第一操作气体；以及一第二冷却部设置在所述第一汽缸的另一侧上且配置以冷却被膨胀的所述第二操作气体；以及其中所述第二本体进一步包括一第三冷却部设置在所述第二汽缸的一侧上且配置以冷却被膨胀的所述第三操作气体；以及一第四冷却部设置在所述第二汽缸的另一侧上且配置以冷却被膨胀的所述第四操作气体。
5.如权利要求1所述的热机，其特征在于，其中黑体粉与在所述第一汽缸与所述第二汽缸的任一侧内的所述第一至第四操作气体存贮在一起。
6.如权利要求1所述的热机，其特征在于，所述太阳能聚光器包括 一对聚光板面对阳光；以及一对反射器配置以分别朝所述第一本体与所述第二本体再反射自所述对聚光板反射的阳光，以及其中所述对反射器的每一个是配置以调整一再反射阳光的路径。
7.如权利要求6所述的热机，其特征在于，所述对反射器的每一个通过侦测所述第一活塞总成与所述第二活塞总成的位置来调整所述再反射阳光的路径。
8.如权利要求1所述的热机，其特征在于，其中所述第一透光部与所述第二透光部是设置在所述第一汽缸的任一侧端上；所述第三透光部与所述第四透光部是设置在所述第二汽缸的任一侧端上；以及所述太阳能聚光器包括一对聚焦透镜相互分离且配置以分别传送阳光至所述第一本体与所述第二本体；一对活动式反射镜设置在所述第一本体的任一侧上且配置以分别反射透过所述聚焦透镜所传送的阳光至所述第一透光部与所述第二透光部；以及一对静态反射镜设置在所述第二本体的任一侧上且配置以分别反射透过所述聚焦透镜所传送的阳光至所述第三透光部与所述第四透光部，其中所述活动式反射镜的角度是可调的以便于已穿过所述聚焦透镜的阳光到达所述静态反射镜或经由所述活动式反射镜阻挡。
9.如权利要求1至8中任一项所述的热机，其特征在于，进一步包括一第一发电机包括一第一推进器包括一第一磁铁设置在所述第一活塞的一外壁上； 一第二推进器包括一第二磁铁设置在所述第二活塞的一外壁上；一第一定片设置在所述第一汽缸的一外圆周表面上与所述第一推进器一致且配置以通过与往复运动的所述第一推进器相互作用产生感应电动势；以及一第二定片设置在所述第一汽缸的一外圆周表面上与所述第二推进器一致且配置以通过与往复运动的所述第二推进器相互作用产生感应电动势；以及一第二发电机包括一第三推进器包括一第三磁铁设置在所述第三活塞的一外壁上； 一第四推进器包括一第四磁铁设置在所述第四活塞的一外壁上；一第三定片设置在所述第二汽缸的一外圆周表面上与所述第三推进器一致且配置以通过与往复运动的所述第三推进器相互作用产生感应电动势；以及一第四定片设置在所述第二汽缸的一外圆周表面上与所述第四推进器一致且配置以通过与往复运动的所述第四推进器相互作用产生感应电动势。
全文摘要
一种使用太阳能的热机被揭露。根据本发明的一实施例的热机包含第一本体、第二本体及太阳能聚光器，且当第一操作气体和第四操作气体或第二操作气体和第三操作气体交替地热膨胀时，可通过允许分别在第一汽缸与第二汽缸内的第一活塞总成与第二活塞总成彼此相反方向往复运动而具有高效率热循环。
文档编号H01L31/042GK102308158SQ201080006500
公开日2012年1月4日 申请日期2010年2月4日 优先权日2009年2月4日
发明者蔡洙祚 申请人:蔡洙祚