(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910250150.0
(22)申请日 2019.03.29
(71)申请人 北京航空航天大学
地址 100191 北京市海淀区学院路37号
(72)发明人 邹正平 张云达 李欢 付超
(74)专利代理机构 北京集佳知识产权代理有限
公司 11227
代理人 李海建
(51)Int.Cl.
F01D 15/10(2006.01)
F02C 6/00(2006.01)
F03G 6/06(2006.01)
F24S 10/30(2018.01)
F24S 60/30(2018.01)
(54)发明名称
(57)摘要
本申请公开了一种微型涡轮发电机，包括：
路与所述涡轮的进气口连通；发电机，所述发电
连接于所述气体管路上，用于加热气体管路中的
气体。该微型涡轮发电机通过太阳能供热系统将
太阳能作为能源为气体加热，从而驱动涡轮转
动，进而带动发电机工作，完成发电。由于采用太
阳能作为能源，因此，微型涡轮发电机可以适用
于非常规环境下，如野外、应急环境的发电需求，
减少了化石能源的消耗，只要有太阳光就可以进
行发电。权利要求书1页 说明书5页 附图2页CN 109973157 A 2019.07.05
C N 109973157
A
1.一种微型涡轮发电机，其特征在于，包括：
压气机(1)；
涡轮(4)，所述压气机(1)的出气口通过气体管路(2)与所述涡轮(4)的进气口连通；发电机(5)，所述发电机(5)与所述涡轮(4)动力传递连接；
太阳能供热系统(3)，连接于所述气体管路(2)上，用于加热气体管路(2)中的气体。
2.根据权利要求1所述的微型涡轮发电机，其特征在于，所述太阳能供热系统(3)包括：聚光器(34)，用于聚集太阳光；
吸热器(35)，与所述聚光器(34)连接，用于吸收太阳光的热量；
热循环管路(33)，所述吸热器(35)设置于所述热循环管路(33)上；
熔盐罐(36)，设置于所述热循环管路(33)上；
冷盐罐(32)，设置于所述热循环管路(33)上，所述吸热器(35)位于所述熔盐罐(36)的进口和所述冷盐罐(3
2)的出口之间；
换热器(31)，设置于所述热循环管路(33)上，且位于所述熔盐罐(36)的出口和所述冷盐罐(32)的进口之间，所述气体管路(2)与所述换热器(31)的换热气道连通。
3.根据权利要求1所述的微型涡轮发电机，其特征在于，还包括回气管路(6)和回热器
(7)；所述回气管路(6)的一端与所述涡轮(4)的出气口连通，另一端与大气连通，所述回气管路(6)与所述回热器(7)的回气通道连通，所述气路管道(2)与所述回热器(7)的输气通道连通，所述回热器(7)位于所述压气机(1)和所述太阳能供热系统(3)之间。
4.根据权利要求1-3任一项所述的微型涡轮发电机，其特征在于，还包括燃烧室(8)，所述气体管路(2)经过所述燃烧室(8)，所述燃烧室(8)位于所述太阳能供热系统(3)和所述涡轮(4)之间。
5.根据权利要求4所述的微型涡轮发电机，其特征在于，所述微型涡轮发电机具有三种发电模式，分别为太阳能发电模式、燃烧室发电模式和太阳能燃烧室并用发电模式；三种发电模式的气体流向均依次经过所述压气机(1)、所述太阳能供热系统(3)、所述燃烧室(8)和所述涡轮(4)；在所述太阳能发电模式中，所述太阳能供热系统(3)工作，所述燃烧室(8)不工作；在所述燃烧室发电模式中，所述太阳能供热系统(3)不工作，所述燃烧室(8)工作；在所述太阳能燃烧室并用发电模式中，所述太阳能供热系统(3)和所述燃烧室(8)均工作。
6.根据权利要求1-3任一项所述的微型涡轮发电机，其特征在于，所述压气机(1)为轴流式压气机或离心式压气机。
7.根据权利要求1-3任一项所述的微型涡轮发电机，其特征在于，所述聚光器(34)为折射聚光器或反射聚光器。
8.根据权利要求1-3任一项所述的微型涡轮发电机，其特征在于，所述吸热器(35)为管式空气吸热器或容积式空气吸热器。
9.根据权利要求1-3任一项所述的微型涡轮发电机，其特征在于，所述涡轮(4)为轴流式涡轮或径向式涡轮。
权 利 要 求 书1/1页CN 109973157 A
微型涡轮发电机
技术领域
[0001]本发明涉及发电机技术领域，特别涉及一种微型涡轮发电机。
背景技术
[0002]随着社会的进步和发展，人们对于微型燃气轮机的需求越来越多，现有的微型燃气轮机主要包括涡轮、压气机、燃烧室和发电机，工作原理是，空气经压气机压缩后，进入燃烧室中吸收热量，得到较高温度的气体，该气体进入涡轮中膨胀做功，驱动涡轮转动以带动发电机工作，进行发电。
[0003]可见，微型燃气轮机需要燃烧化石能源才能完成发电，但在非常规环境下，例如野外、应急等环境下，能源供给成了微型燃气轮机工作的最大挑战。
[0004]综上所述，如何满足微型涡轮发电机的能源需求，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
[0005]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种微型涡轮发电机，以满足微型涡轮发电机的能源需求。
[0006]为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：
[0007]一种微型涡轮发电机，包括：
[0008]压气机；
[0009]涡轮，所述压气机的出气口通过气体管路与所述涡轮的进气口连通；
[0010]发电机，所述发电机与所述涡轮动力传递连接；
[0011]太阳能供热系统，连接于所述气体管路上，用于加热气体管路中的气体。[0012]优选地，在上述的微型涡轮发电机中，所述太阳能供热系统包括：
[0013]聚光器，用于聚集太阳光；
[0014]吸热器，与所述聚光器连接，用于吸收太阳光的热量；
[0015]热循环管路，所述吸热器设置于所述热循环管路上；
[0016]熔盐罐，设置于所述热循环管路上；
[0017]冷盐罐，设置于所述热循环管路上，所述吸热器位于所述熔盐罐的进口和所述冷盐罐的出口之间；
[0018]换热器，设置于所述热循环管路上，且位于所述熔盐罐的出口和所述冷盐罐的进口之间，所述气体管路与所述换热器的换热气道连通。
[0019]优选地，在上述的微型涡轮发电机中，还包括回气管路和回热器；所述回气管路的一端与所述涡
轮的出气口连通，另一端与大气连通，所述回气管路与所述回热器的回气通道连通，所述气路管道与所述回热器的输气通道连通，所述回热器位于所述压气机和所述太阳能供热系统之间。
[0020]优选地，在上述的微型涡轮发电机中，还包括燃烧室，所述气体管路经过所述燃烧
室，所述燃烧室位于所述太阳能供热系统和所述涡轮之间。
[0021]优选地，在上述的微型涡轮发电机中，所述微型涡轮发电机具有三种发电模式，分别为太阳能发电模式、燃烧室发电模式和太阳能燃烧室并用发电模式；三种发电模式的气体流向均依次经过所述压气机、所述太阳能供热系统、燃烧室和所述涡轮；在所述太阳能发电模式中，所述太阳能供热系统工作，所述燃烧室不工作；在所述燃烧室发电模式中，所述太阳能供热系统不工作，所述燃烧室工作；在所述太阳能燃烧室并用发电模式中，所述太阳能供热系统和所述燃烧室均工作。
[0022]优选地，在上述的微型涡轮发电机中，所述压气机为轴流式压气机或离心式压气机。
[0023]优选地，在上述的微型涡轮发电机中，所述聚光器为折射聚光器或反射聚光器。[0024]优选地，在上述的微型涡轮发电机中，所述吸热器为管式空气吸热器或容积式空气吸热器。
[0025]优选地，在上述的微型涡轮发电机中，所述涡轮为轴流式涡轮或径向式涡轮。[0026]与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0027]本发明提供的微型涡轮发电机包括压气机、涡轮、发电机和太阳能供热系统，太阳能供热系统连接在连通压气机和涡轮的气体管路上，用于加热气体管路中的气体。该微型涡轮发电机通过太阳能供热系统将太阳能作为能源为气体加热，从而驱动涡轮转动，进而带动发电机工作，完成发电。由于采用太阳能作为能源，因此，微型涡轮发电机可以适用于非常规环境下，如野外、应急环境的发电需求，减少了化石能源的消耗，只要有太阳光就可以进行发电。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0029]图1为本发明实施例提供的一种微型涡轮发电机的结构示意图；
[0030]图2为本发明实施例提供的另一种微型涡轮发电机的结构示意图；
[0031]图3为图2中的微型涡轮发电机的燃烧室发电模式下的工作示意图。
[0032]其中，1为压气机、2为气路管道、3为太阳能供热系统、31为换热器、32为冷盐罐、33为热循环管路、34为聚光器、35为吸热器、36为熔盐罐、4为涡轮、5为发电机、6为回气管路、7为回热器、8为
燃烧室。
具体实施方式
[0033]本发明的核心是提供了一种微型涡轮发电机，以满足微型涡轮发电机的能源需求。
[0034]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。
[0035]请参考图1，本发明实施例提供了一种微型涡轮发电机，包括压气机1、涡轮4、发电机5和太阳能供热系统3；其中，压气机1的进气口与外界大气连通，压气机1的出气口与涡轮4的进气口通过气体管路2连通；发电机5与涡轮4动力传递连接，涡轮4驱动发电机5工作进行发电；太阳能供热系统3连接于气体管路2上，用于加热气体管路2中的气体。
[0036]该微型涡轮发动机的工作原理是：空气由外界大气进入压气机1中压缩，气体压强增大，气体从压气机1的出气口进入气体管路2，气体经过太阳能供热系统3的加热后，成为具有较高温度的气体，较高温度和较高压力的气体进入涡轮4中膨胀做功，驱动涡轮4转动，涡轮4带动发电机5工作，发电机5进行
发电。
[0037]可见，该微型涡轮发电机通过太阳能供热系统3将太阳能作为能源为气体加热，从而驱动涡轮4转动，进而带动发电机5工作，完成发电。由于采用太阳能作为能源，因此，微型涡轮发电机可以适用于非常规环境下，如野外、应急环境的发电需求，减少了化石能源的消耗，只要有太阳光就可以进行发电。
[0038]如图1所示，进一步地，本实施例提供了一种具体的太阳能供热系统，其包括聚光器34、吸热器35、热循环管路33、熔盐罐36、冷盐罐32和换热器31；其中，聚光器34用于聚集太阳光；吸热器35与聚光器34连接，用于吸收太阳光的热量；热循环管路33用于气体的的循环流通，热循环管路33上顺序循环连通有冷盐罐32、吸热器35、熔盐罐36和换热器31；吸热器35位于熔盐罐36的进口和冷盐罐32的出口之间，用于对热循环管路2中的气体进行加热；熔盐罐36用于吸收热循环管路2中的气体热量，进行储热；冷盐罐32用于吸收热循环管路33中气体的热量，降低热循环管路33中气体的温度；换热器31位于熔盐罐36的出口和冷盐罐32的进口之间，气体管路2与换热器31的换热气道连通。
[0039]该太阳能供热系统3的工作原理是：太阳光照射到聚光器34上使其温度急剧升高，具有很高的热量，然后将热量传递给了相邻的吸热器35中，使其也具有很高的温度与热量，热循环管路33中的气体循环过程是：从冷盐罐32中流出的气体在吸热器35中吸收热量，温度升高，再流入到熔盐罐36中进行储热，
然后流过换热器31与气体管路2进行换热，温度降低，再流入到冷盐罐32中进行缓冲，整个过程循环往复不断地通过换热器31向气体管路2中传输热量。
[0040]进一步地，在本实施例中，微型涡轮发电机还包括回气管路6和回热器7；回热器7内部具有并联的回气通道和输气通道，其中，回气管路6的一端与涡轮4的出气口连通，另一端与大气连通，回气管路6与回热器7的回气通道连通，气体管路2与回热器7的输气通道连通，回热器7位于压气机和太阳能供热系统3之间。工作时，从涡轮4的出气口排出的一部分气体通过回气管路6流入回热器7中，用来加热压气机1后的低温气体，然后排放到大气中，另一部分气体直接排放到大气中。通过设置回气管路6和回热器7回收了气体管路2中的剩余热量，从而进一步提高了热效率。
[0041]如图2所示，本实施例中的微型涡轮发电机还包括燃烧室8，气体管路2经过燃烧室8，且燃烧室8位于太阳能供热系统3和涡轮4之间。在太阳能供热系统3作为主要的加热方式的同时，燃烧室8作为辅助加热手段进行加热，可以携带少量化石能源以备燃烧室8燃烧。[0042]对于同时设置有太阳能供热系统3和燃烧室8的微型涡轮发电机，其具有三种发电模式，分别为太阳能发电模式、燃烧室发电模式和太阳能燃烧室并用发电模式。
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