一種太陽(yáng)能集熱器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種太陽(yáng)能集熱器，包括主支架、集熱機(jī)構(gòu)、散熱臺(tái)和太陽(yáng)追蹤系統(tǒng)，其中主支架、集熱機(jī)構(gòu)和太陽(yáng)追蹤系統(tǒng)設(shè)于室外，散熱臺(tái)設(shè)于室內(nèi)；集熱機(jī)構(gòu)包括拋物柱面反射鏡和集熱管；該集熱管一端穿過墻體延伸至室內(nèi)的散熱臺(tái)內(nèi)；太陽(yáng)追蹤系統(tǒng)包括太陽(yáng)光探測(cè)單元和驅(qū)動(dòng)單元，驅(qū)動(dòng)單元帶動(dòng)拋物柱面反射鏡隨太陽(yáng)光照角度而轉(zhuǎn)動(dòng)。本發(fā)明采用大尺寸拋物柱面反射鏡和高溫集熱管將太陽(yáng)能直接引入室內(nèi)，改進(jìn)傳統(tǒng)太陽(yáng)灶只能室外使用的缺陷，同時(shí)實(shí)現(xiàn)屋內(nèi)廚房用熱、房間取暖和熱水器等多重功能；采用平衡臂設(shè)計(jì)使轉(zhuǎn)動(dòng)拋物柱面反射鏡所需的驅(qū)動(dòng)力降到最低，結(jié)合簡(jiǎn)易太陽(yáng)追蹤系統(tǒng)，使該集熱器最大可能地收集太陽(yáng)能；而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，容易普及。
【專利說(shuō)明】一種太陽(yáng)能集熱器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及太陽(yáng)能【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種太陽(yáng)能集熱器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前的太陽(yáng)能灶、太陽(yáng)能熱水器等的設(shè)計(jì)總是將灶臺(tái)或熱水箱放在室外，不僅結(jié)構(gòu)粗笨、不方便使用，大多在農(nóng)村使用，在城市樓房里更不適用。而且室外灶臺(tái)除燒燒開水，很難形成真正可在人們?nèi)粘N房使用的太陽(yáng)灶。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述問題，本發(fā)明提出一種太陽(yáng)能集熱器，將太陽(yáng)能熱量引入室內(nèi)，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)太陽(yáng)能灶、暖氣、熱水箱等，使得太陽(yáng)能真正為人們?nèi)粘Ｊ褂谩?br> [0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為:一種太陽(yáng)能集熱器，包括主支架、集熱機(jī)構(gòu)、散熱臺(tái)和太陽(yáng)追蹤系統(tǒng)，所述主支架、集熱機(jī)構(gòu)和太陽(yáng)追蹤系統(tǒng)設(shè)于室外；所述集熱機(jī)構(gòu)包括拋物柱面反射鏡和集熱管，所述拋物柱面反射鏡設(shè)于一反射鏡支架上，反射鏡支架兩端設(shè)有支架軸，通過支架軸可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝于主支架上；所述集熱管安裝于支架軸上，其中心軸位于拋物柱面反射鏡的焦線上；所述散熱臺(tái)設(shè)于室內(nèi)，所述集熱管一端穿過墻體延伸至室內(nèi)的散熱臺(tái)內(nèi)；集熱管位于室外的部分置于保溫玻璃管內(nèi)；所述太陽(yáng)追蹤系統(tǒng)包括太陽(yáng)光探測(cè)單元和驅(qū)動(dòng)單元，所述驅(qū)動(dòng)單元帶動(dòng)反射鏡支架及其上的拋物柱面反射鏡隨太陽(yáng)光照角度而轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0005]進(jìn)一步的，所述太陽(yáng)光探測(cè)單元設(shè)于反射鏡支架的支架軸上，包括柱面透鏡、ro和控制器，所述柱面透鏡通過一鏡筒固定于支架軸上，所述ro設(shè)于鏡筒內(nèi)柱面透鏡的焦線上；所述柱面透鏡的中心軸線、PD的中心軸線、集熱管的中心軸線和拋物柱面反射鏡的中心軸線在同一平面內(nèi)；控制器控制驅(qū)動(dòng)單元帶動(dòng)支架軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使ro上探測(cè)到的太陽(yáng)光始終為極大值。
[0006]進(jìn)一步的，所述驅(qū)動(dòng)單元包括步進(jìn)電機(jī)、兩個(gè)傳動(dòng)齒輪和傳動(dòng)帶；所述兩個(gè)傳動(dòng)齒輪分別與步進(jìn)電機(jī)軸和反射鏡支架的支架軸連接，通過傳動(dòng)帶將步進(jìn)電機(jī)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞到支架軸上，帶動(dòng)支架軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0007]進(jìn)一步的，所述反射鏡支架還包括兩平衡臂，分別設(shè)于其兩端的支架軸上方。
[0008]進(jìn)一步的，所述保溫玻璃管內(nèi)設(shè)有兩段波紋管膨脹節(jié)，分別位于保溫玻璃管兩端，使其內(nèi)的集熱管與周圍空氣隔離。
[0009]進(jìn)一步的，所述集熱管為高溫200-400°C的集熱管。
[0010]進(jìn)一步的，所述拋物柱面反射鏡和集熱管與水平面傾斜設(shè)置。
[0011]進(jìn)一步的，所述設(shè)于室內(nèi)的散熱臺(tái)上放置鍋具或取暖用的散熱片。
[0012]進(jìn)一步的，所述設(shè)于室內(nèi)的散熱臺(tái)上放置一熱水系統(tǒng)。
[0013]進(jìn)一步的，所述熱水系統(tǒng)包括過渡加熱盒、保溫水箱和連通加熱盒與保溫水箱的導(dǎo)水管；所述過渡加熱盒和保溫水箱內(nèi)分別設(shè)有溫度探測(cè)計(jì)，所述導(dǎo)水管上設(shè)有電磁閥，所述電磁閥根據(jù)溫度探測(cè)計(jì)測(cè)出的過渡加熱盒和保溫水箱內(nèi)的水溫決定開啟或關(guān)閉。
[0014]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明采用大尺寸拋物柱面反射鏡和高溫集熱管將太陽(yáng)能直接引入室內(nèi)，改進(jìn)傳統(tǒng)太陽(yáng)灶只能室外使用的缺陷，同時(shí)實(shí)現(xiàn)屋內(nèi)廚房用熱、房間取暖和熱水器等多重功能；另一方面采用平衡臂設(shè)計(jì)使轉(zhuǎn)動(dòng)拋物柱面反射鏡所需的驅(qū)動(dòng)力降到最低，結(jié)合簡(jiǎn)易太陽(yáng)追蹤系統(tǒng)，使該集熱器最大可能地收集太陽(yáng)能；而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，容易普及。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明太陽(yáng)能集熱器實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明集熱機(jī)構(gòu)垂直方向俯視圖；
圖3為本發(fā)明集熱機(jī)構(gòu)橫向剖視圖；
圖4為本發(fā)明太陽(yáng)光探測(cè)單元結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為本發(fā)明驅(qū)動(dòng)單元的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6為本發(fā)明太陽(yáng)能集熱器應(yīng)用實(shí)施例一；
圖7為本發(fā)明太陽(yáng)能集熱器應(yīng)用實(shí)施例二；
圖8為本發(fā)明太陽(yáng)能集熱器應(yīng)用實(shí)施例三。
[0016]附圖標(biāo)示:10、主支架；20、集熱機(jī)構(gòu)；21、集熱管；22、保溫玻璃管；23、波紋管膨脹節(jié)；24、拋物柱面反射鏡；25、反射鏡支架；251、支架軸；252、轉(zhuǎn)動(dòng)軸承；26、平衡臂；30、散熱臺(tái);40、太陽(yáng)追蹤系統(tǒng);41、太陽(yáng)光探測(cè)單元；411、柱面透鏡；412、PD ;413、鏡筒；42、驅(qū)動(dòng)單元；421、步進(jìn)電機(jī)；422、傳動(dòng)齒輪；423、傳動(dòng)帶；50、墻體；60、鍋具；70、散熱片；80、熱水系統(tǒng)；81、保溫水箱；82、過渡加熱盒；83、導(dǎo)水管；84、電磁閥；85、溫度探測(cè)計(jì)。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0018]本發(fā)明采用大尺寸拋物柱面反射鏡和高溫集熱管將太陽(yáng)能直接引入室內(nèi)，改進(jìn)傳統(tǒng)太陽(yáng)灶只能室外使用的缺陷，同時(shí)實(shí)現(xiàn)屋內(nèi)廚房用熱、房間取暖和熱水器等多重功能?’另一方面采用平衡臂設(shè)計(jì)使轉(zhuǎn)動(dòng)拋物柱面反射鏡所需的驅(qū)動(dòng)力降到最低，結(jié)合簡(jiǎn)易太陽(yáng)追蹤系統(tǒng)，使該集熱器最大可能地收集太陽(yáng)能；而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，容易普及。
[0019]具體的，如圖1-5所示的實(shí)施例，該太陽(yáng)能集熱器包括主支架10、集熱機(jī)構(gòu)20、散熱臺(tái)30和太陽(yáng)追蹤系統(tǒng)40 ;其中，主支架10、集熱機(jī)構(gòu)20和太陽(yáng)追蹤系統(tǒng)40設(shè)于室外，散熱臺(tái)30設(shè)于室內(nèi)。集熱機(jī)構(gòu)20包括拋物柱面反射鏡24和集熱管21，該拋物柱面反射鏡24設(shè)于一反射鏡支架25上，反射鏡支架25兩端設(shè)有支架軸251，通過支架軸251可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝于主支架10上，如通過轉(zhuǎn)動(dòng)軸承252連接。而集熱管21安裝于支架軸251上，如圖3所示，其中心軸位于拋物柱面反射鏡24的焦線上。集熱管21 —端穿過墻體50延伸至室內(nèi)的散熱臺(tái)30內(nèi)，將室外收集的太陽(yáng)能熱量迅速傳遞到室內(nèi)的散熱臺(tái)30內(nèi)，為室內(nèi)烹煮、取暖或燒水所用；集熱管21位于室外的部分置于保溫玻璃管22內(nèi)。太陽(yáng)追蹤系統(tǒng)40包括太陽(yáng)光探測(cè)單元41和驅(qū)動(dòng)單元42，驅(qū)動(dòng)單元42帶動(dòng)反射鏡支架25及其上的拋物柱面反射鏡24隨太陽(yáng)光照角度而轉(zhuǎn)動(dòng)，使太陽(yáng)光盡可能保持垂直入射到拋物柱面反射鏡24上，被拋物柱面反射鏡24反射之后聚焦于集熱管21內(nèi)，使得集熱管21最大可能地收集太陽(yáng)能，如圖3中虛線表示的太陽(yáng)光路徑。
[0020]如圖1所示，其中，置于室外的集熱機(jī)構(gòu)20的集熱管21和拋物柱面反射鏡24與水平面傾斜設(shè)置，即集熱管21和拋物柱面反射鏡24的軸線在南北方向與水平面有一定傾角，以使當(dāng)?shù)鼐暥鹊奶?yáng)光盡可能垂直入射到拋物柱面反射鏡24上。同時(shí)集熱管21較高的一端延生至室內(nèi)的散熱臺(tái)30內(nèi)，有利于集熱管21利用重力將冷卻水回流到室外的加熱區(qū)域，并將熱水和熱氣往上送入室內(nèi)。為避免置于室外的集熱管21散熱，在保溫玻璃管22內(nèi)設(shè)有兩段波紋管膨脹節(jié)23，分別位于保溫玻璃管22兩端，使其內(nèi)的集熱管21與周圍空氣隔離保溫。該集熱管21可采用高溫200-400°C的高溫集熱管，用于烹煮食物。
[0021]如圖1和2中所示，在反射鏡支架25上還設(shè)有兩平衡臂26，分別設(shè)于其兩端的支架軸251上方，使得整個(gè)集熱機(jī)構(gòu)20的轉(zhuǎn)動(dòng)重心在機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)軸上，即支架軸251上，這樣支架軸251帶動(dòng)拋物柱面反射鏡24轉(zhuǎn)動(dòng)所需的力矩就變得很小，從而可以使用微型步進(jìn)電機(jī)來(lái)帶動(dòng)，減少了集熱器的成本和附加功耗。
[0022]如圖4所示，其中，太陽(yáng)光探測(cè)單元41設(shè)于反射鏡支架25的支架軸251上，包括柱面透鏡411、ro 412和控制器。該柱面透鏡411通過一鏡筒413固定于支架軸251上，并將ro 412設(shè)于鏡筒413內(nèi)柱面透鏡411的焦線上，其中TO 412的寬度最好與太陽(yáng)光經(jīng)柱面透鏡411會(huì)聚之后的焦線寬度相同。柱面透鏡411的中心軸線、H) 412的中心軸線、集熱管21的中心軸線和拋物柱面反射鏡24的中心軸線在同一平面內(nèi)；控制器控制驅(qū)動(dòng)單元42帶動(dòng)支架軸251轉(zhuǎn)動(dòng)，使H) 412上探測(cè)到的太陽(yáng)光始終為極大值。這樣，在驅(qū)動(dòng)單元42的帶動(dòng)下使得太陽(yáng)光在H) 412上產(chǎn)生最大光電流時(shí)，入射到拋物柱面反射鏡24內(nèi)的太陽(yáng)光經(jīng)反射后會(huì)聚的焦線盡可能在集熱管21上，保證集熱管21最大可能地收集太陽(yáng)能。
[0023]驅(qū)動(dòng)單元42包括步進(jìn)電機(jī)421、兩個(gè)傳動(dòng)齒輪422和傳動(dòng)帶423。兩個(gè)傳動(dòng)齒輪422分別與步進(jìn)電機(jī)421軸和反射鏡支架25的支架軸251連接，通過傳動(dòng)帶423將步進(jìn)電機(jī)421軸的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞到支架軸251上，帶動(dòng)支架軸251轉(zhuǎn)動(dòng)。與步進(jìn)電機(jī)421軸連接的小齒輪固定于步進(jìn)電機(jī)421軸上，與支架軸251連接的為大齒輪，通過鏈條或帶齒皮帶等傳送帶423傳遞轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)拋物柱面反射鏡24轉(zhuǎn)動(dòng)。其中步進(jìn)電機(jī)421可采用微型步進(jìn)電機(jī)，功耗小，成本低。
[0024]目前，大型拋物柱面反射鏡每平方米價(jià)格大概在200-300元人民幣，而且可在室外工作三十年左右，可作為本發(fā)明太陽(yáng)能集熱器的拋物柱面反射鏡，使用壽命長(zhǎng)。若采用2mX3m=6m2的拋物柱面反射鏡，且熱收集效率為85%，而每平方米太陽(yáng)能為1KW，則該太陽(yáng)能集熱器功率可達(dá)5.1KW，能為室內(nèi)日常烹煮、取暖或燒水等提供足夠的熱量，如圖6-8所示的三個(gè)應(yīng)用實(shí)例。
[0025]如圖6所示，當(dāng)采用200_400°C的高溫集熱管進(jìn)行集熱和高速熱傳遞時(shí)，可在散熱臺(tái)30上放置鍋具60進(jìn)行烹煮食物。
[0026]如圖7所示，還可在散熱臺(tái)30上放置取暖用的散熱片70，作為室內(nèi)供暖使用。其中散熱片70可優(yōu)選鋰材制成。
[0027]如圖8所示，也可在散熱臺(tái)30上放置一熱水系統(tǒng)80。其中熱水系統(tǒng)80可包括過渡加熱盒82、保溫水箱81和連通加熱盒82與保溫水箱81的導(dǎo)水管83。過渡加熱盒82和保溫水箱81內(nèi)分別設(shè)有溫度探測(cè)計(jì)85，導(dǎo)水管83上設(shè)有電磁閥84。電磁閥84通過比較溫度探測(cè)計(jì)85測(cè)出的過渡加熱盒82和保溫水箱81內(nèi)的水溫決定是否開啟，以加熱保溫水箱81內(nèi)的水。
[0028]該太陽(yáng)能集熱器整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，功耗小，尤其適合于平房室內(nèi)太陽(yáng)能灶、太陽(yáng)能取暖器或熱水器等。當(dāng)不需要使用該集熱器的時(shí)候，驅(qū)動(dòng)拋物柱面反射鏡轉(zhuǎn)動(dòng)，使其聚焦焦線偏離集熱管即可。
[0029]盡管結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方案具體展示和介紹了本發(fā)明，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，在不脫離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)本發(fā)明做出的各種變化，均為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽(yáng)能集熱器，包括主支架、集熱機(jī)構(gòu)、散熱臺(tái)和太陽(yáng)追蹤系統(tǒng)，所述主支架、集熱機(jī)構(gòu)和太陽(yáng)追蹤系統(tǒng)設(shè)于室外；所述集熱機(jī)構(gòu)包括拋物柱面反射鏡和集熱管，所述拋物柱面反射鏡設(shè)于一反射鏡支架上，反射鏡支架兩端設(shè)有支架軸，通過支架軸可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝于主支架上；其特征在于:所述集熱管安裝于支架軸上，其中心軸位于拋物柱面反射鏡的焦線上；所述散熱臺(tái)設(shè)于室內(nèi)，所述集熱管一端穿過墻體延伸至室內(nèi)的散熱臺(tái)內(nèi)；集熱管位于室外的部分置于保溫玻璃管內(nèi)；所述太陽(yáng)追蹤系統(tǒng)包括太陽(yáng)光探測(cè)單元和驅(qū)動(dòng)單元，所述驅(qū)動(dòng)單元帶動(dòng)反射鏡支架及其上的拋物柱面反射鏡隨太陽(yáng)光照角度而轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述太陽(yáng)能集熱器，其特征在于:所述太陽(yáng)光探測(cè)單元設(shè)于反射鏡支架的支架軸上，包括柱面透鏡、ro和控制器，所述柱面透鏡通過一鏡筒固定于支架軸上，所述ro設(shè)于鏡筒內(nèi)柱面透鏡的焦線上；所述柱面透鏡的中心軸線、PD的中心軸線、集熱管的中心軸線和拋物柱面反射鏡的中心軸線在同一平面內(nèi)；控制器控制驅(qū)動(dòng)單元帶動(dòng)支架軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使ro上探測(cè)到的太陽(yáng)光始終為極大值。
3.如權(quán)利要求1所述太陽(yáng)能集熱器，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)單元包括步進(jìn)電機(jī)、兩個(gè)傳動(dòng)齒輪和傳動(dòng)帶；所述兩個(gè)傳動(dòng)齒輪分別與步進(jìn)電機(jī)軸和反射鏡支架的支架軸連接，通過傳動(dòng)帶將步進(jìn)電機(jī)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞到支架軸上，帶動(dòng)支架軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
4.如權(quán)利要求1所述太陽(yáng)能集熱器，其特征在于:所述反射鏡支架還包括兩平衡臂，分別設(shè)于其兩端的支架軸上方。
5.如權(quán)利要求1所述太陽(yáng)能集熱器，其特征在于:所述保溫玻璃管內(nèi)設(shè)有兩段波紋管膨脹節(jié)，分別位于保溫玻璃管兩端，使其內(nèi)的集熱管與周圍空氣隔離。
6.如權(quán)利要求1所述太陽(yáng)能集熱器，其特征在于:所述集熱管為高溫200-400°C的集熱管。
7.如權(quán)利要求1所述太陽(yáng)能集熱器，其特征在于:所述拋物柱面反射鏡和集熱管與水平面傾斜設(shè)置。
8.如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述太陽(yáng)能集熱器，其特征在于:所述設(shè)于室內(nèi)的散熱臺(tái)上放置鍋具或取暖用的散熱片。
9.如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述太陽(yáng)能集熱器，其特征在于:所述設(shè)于室內(nèi)的散熱臺(tái)上放置一熱水系統(tǒng)。
10.如權(quán)利要求9所述太陽(yáng)能集熱器，其特征在于:所述熱水系統(tǒng)包括過渡加熱盒、保溫水箱和連通加熱盒與保溫水箱的導(dǎo)水管；所述過渡加熱盒和保溫水箱內(nèi)分別設(shè)有溫度探測(cè)計(jì)，所述導(dǎo)水管上設(shè)有電磁閥，所述電磁閥根據(jù)溫度探測(cè)計(jì)測(cè)出的過渡加熱盒和保溫水箱內(nèi)的水溫決定開啟或關(guān)閉。
【文檔編號(hào)】F24J2/12GK103954049SQ201410204974
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年5月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月15日
【發(fā)明者】吳礪, 吳天健, 吳坤, 吳雷 申請(qǐng)人:吳礪