一種凸透鏡矩陣聚焦單口雙用太陽(yáng)灶的設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]一種利用凸透鏡矩陣聚焦單口雙用太陽(yáng)灶的設(shè)計(jì)方法，是屬于太陽(yáng)能利用，儲(chǔ)能技術(shù)，機(jī)械設(shè)計(jì)的技術(shù)領(lǐng)域，主要是通過(guò)矩陣分布小個(gè)凸透鏡對(duì)太陽(yáng)光進(jìn)行聚焦，投射到光纖上，分別通過(guò)細(xì)小的光纖導(dǎo)光，把所有的細(xì)小光纖綁成一束，引到廚房，進(jìn)入儲(chǔ)能器，儲(chǔ)能器設(shè)計(jì)成I個(gè)口，這個(gè)口的作用有3個(gè)功能，1.是直接把太陽(yáng)光照在鍋上蒸煮，2.是把太陽(yáng)能存儲(chǔ)到儲(chǔ)能器的介質(zhì)里，3.是當(dāng)沒(méi)有太陽(yáng)時(shí)可以用來(lái)蒸煮。
【背景技術(shù)】
[0002]世界經(jīng)濟(jì)的現(xiàn)代化，得益于化石能源，如石油、天然氣、煤炭與核裂變能的廣泛的投入應(yīng)用。因而它是建筑在化石能源基礎(chǔ)之上的一種經(jīng)濟(jì)。然而，由于這一經(jīng)濟(jì)的資源載體將在21世紀(jì)上半葉迅速地接近枯竭。石油儲(chǔ)量的綜合估算，可支配的化石能源的極限，大約為1180~1510億噸，以1995年世界石油的年開(kāi)采量33.2億噸計(jì)算，石油儲(chǔ)量大約在2050年左右宣告枯竭。天然氣儲(chǔ)備估計(jì)在131800~152900兆立方米。年開(kāi)采量維持在2300兆立方米，將在57~65年內(nèi)枯竭。煤的儲(chǔ)量約為5600億噸。1995年煤炭開(kāi)采量為33億噸，可以供應(yīng)169年。鈾的年開(kāi)采量目前為每年6萬(wàn)噸，根據(jù)1993年世界能源委員會(huì)的估計(jì)可維持到21世紀(jì)30年代中期。核聚變到2050年還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)的希望。太陽(yáng)能是一種清潔可再生能源，在所有的可再生能源中，太陽(yáng)能分布最廣，獲取最容易。但是太陽(yáng)能受地理、晝夜和季節(jié)等規(guī)律性變化的影響以及陰晴云雨等隨機(jī)因素的制約，能流密度低，通常每平方米不到一千瓦，此外，能量隨著時(shí)間和天氣的變化呈現(xiàn)不穩(wěn)定性和不連續(xù)性。為了保證太陽(yáng)能利用穩(wěn)定運(yùn)行，就需要儲(chǔ)熱裝置把太陽(yáng)能儲(chǔ)存起來(lái)，在太陽(yáng)能不足時(shí)再釋放出來(lái)，以滿足生產(chǎn)和生活用能連續(xù)和穩(wěn)定供應(yīng)的需要。室外太陽(yáng)灶這種太陽(yáng)灶只能用于室外燒水做飯，在70年代由各地方政府推廣。其優(yōu)點(diǎn)是能獲得太陽(yáng)能高溫，節(jié)省燃料。其制作成本適合當(dāng)時(shí)農(nóng)民的生活水平，其缺點(diǎn)是人工操作，極為不便。一般僅用手工操作，只能在室外做飯，負(fù)重低，可以滿足個(gè)人家庭生活部分的需要。由于造價(jià)特別低廉，這種太陽(yáng)灶直到目前在許多地方仍在使用。菲涅爾透鏡聚焦其優(yōu)點(diǎn)極為明顯，聚焦精度高。為片狀塑性材料，輕便，性能好。是當(dāng)今太陽(yáng)能聚焦最好的方式之一，主要用于太陽(yáng)能發(fā)電。但其缺點(diǎn)是造價(jià)十分昂貴，技術(shù)要求精度高，在我國(guó)能生產(chǎn)大型菲涅爾透鏡的廠家基本沒(méi)有，即使個(gè)別能生產(chǎn)的，其產(chǎn)品也全部轉(zhuǎn)為出口。且造價(jià)十分昂貴，一個(gè)一平方以內(nèi)的菲涅爾透鏡售價(jià)約一千多元，即使在國(guó)外，一個(gè)兩平方的菲涅爾透鏡約六千多元。由于成本極高，使用者往往望而卻步，這使我國(guó)菲涅爾透鏡生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)能力因價(jià)格和消費(fèi)市場(chǎng)而受到了抑制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]現(xiàn)在的太陽(yáng)灶有很多種，各式各樣，但多存在一些缺點(diǎn)，并不能真正的滿足人們的需求，如何制造一種價(jià)格合適，使用方便，能量巨大，適合家庭使用的太陽(yáng)能灶的方法，極為重要，并且要具備存能設(shè)計(jì)。一種利用凸透鏡矩陣聚焦單口雙用太陽(yáng)灶的設(shè)計(jì)方法，其特征是，把一個(gè)個(gè)小的凸透鏡嵌入在一個(gè)大型的平板上，按矩陣排列，大型平板的下面有一小平板，2平板用支架固定，凹透鏡和光纖通過(guò)下面的平板被固定在凸透鏡的聚焦處，也按矩陣排列，在小平板的下面安上追日系統(tǒng)，凹透鏡的作用是把聚焦的太陽(yáng)光變成平行光，投射到光纖上，或把聚焦的太陽(yáng)光直接投射到光纖上，光纖也按矩陣排列，再把一條條細(xì)的光纖，綁在一起，引到廚房間，然后把細(xì)的光纖一條條分開(kāi)，平行并按中間對(duì)稱的固定在儲(chǔ)能器的上口，投射到儲(chǔ)能器上面的轉(zhuǎn)翻蓋的鏡面上，轉(zhuǎn)翻蓋上面的鏡面就可以把光進(jìn)行90度的反射，如果鏡子在上面就直接把光向上反射，把鍋放上就可以做飯炒菜，把轉(zhuǎn)翻蓋翻轉(zhuǎn)180度，光線就直接向下反射，直接給儲(chǔ)能器里的介質(zhì)加熱，儲(chǔ)能器里的介質(zhì)一般可以被加熱到幾百度，當(dāng)沒(méi)有太陽(yáng)時(shí)把轉(zhuǎn)翻蓋旋轉(zhuǎn)90度，直接放上蒸煮，或在上面先放上金屬蓋，再把鍋放在金屬蓋上蒸煮。其中儲(chǔ)能器采用如下的設(shè)計(jì)方法，儲(chǔ)能器整體內(nèi)層為陶瓷材料，外面為玻璃材料，陶瓷和玻璃之間是有空隙的，被抽成真空，玻璃的里面被鍍上銀，把儲(chǔ)能介質(zhì)放在陶瓷之內(nèi)，儲(chǔ)能器的上面有I個(gè)口，有3種功能，1.把光線向上反射直接用太陽(yáng)光蒸炒，
2.把上面的轉(zhuǎn)翻蓋轉(zhuǎn)180度，把太陽(yáng)光向下面反射，直接照在儲(chǔ)能器里的介質(zhì)上進(jìn)行儲(chǔ)能，
3.當(dāng)沒(méi)有太陽(yáng)光時(shí)，把翻轉(zhuǎn)蓋旋轉(zhuǎn)90度，熱能就可以從轉(zhuǎn)翻蓋的兩側(cè)向上流，直接把鍋放在上蒸煮，或在上面先放上金屬蓋，再把鍋放在金屬蓋上蒸煮，如果不用可以放上一片2層的玻璃的蓋子，玻璃的中間被抽成真空，最上面的蓋是用絕緣材料制成的，蓋的下面貼著一面鏡子，鏡子的作用是把能量反射回去。轉(zhuǎn)翻蓋采用如下設(shè)計(jì)，在轉(zhuǎn)翻蓋的底面，安上斜著45度的小鏡子，每一片小鏡子鏡面的中間對(duì)著一條細(xì)光纖，一片片小鏡子以轉(zhuǎn)翻軸左右對(duì)稱排列，并且按一定的規(guī)律排列每2片鏡子不在一條直線上，前面的不擋住后面的鏡子，盡可能的把光線均勻的分配，有利于鍋的吸收，轉(zhuǎn)翻蓋的轉(zhuǎn)翻軸被固定在一排光纖的中間和對(duì)面，光纖的出口中心.所有小鏡子的中心和轉(zhuǎn)翻軸的中心線在一個(gè)平面上，轉(zhuǎn)翻蓋翻轉(zhuǎn)180度，光纖的出口中心.鏡子的中心和轉(zhuǎn)翻軸的中心線也在一個(gè)平面上。
【附圖說(shuō)明】
[0004]圖1是一種利用凸透鏡矩陣聚焦單口雙用太陽(yáng)灶的的結(jié)構(gòu)原理圖，I代表追日系統(tǒng)，2.代表小型板，3.4.5.6.代表固定小型板和大型板的支架，7.8.9.10.11代表凹透鏡，12.13.14.15.16.代表細(xì)光纖，17.18.19.20.21代表太陽(yáng)光線，22.23和其他的圓圈代表凸透鏡，24代表大型板，25.代表絕緣蓋，26.代表貼在絕緣蓋上面的鏡子，27.28.代表凸出部分，用來(lái)放上金屬蓋，或雙層玻璃的蓋，29代表轉(zhuǎn)翻蓋，30.代表細(xì)光纖，31.代表儲(chǔ)能器的外殼，32代表儲(chǔ)能器內(nèi)殼，33代表儲(chǔ)能介質(zhì)，34代表金屬蓋，35.代表雙層中間真空的玻璃蓋。圖2是光纖和轉(zhuǎn)翻蓋的結(jié)構(gòu)原理圖，I代表很多細(xì)光纖綁在一起的束，2.3.4.5.6.代表細(xì)光纖，7.8代表固定轉(zhuǎn)子，9代表轉(zhuǎn)翻蓋，10.11.12.13.14代表太陽(yáng)光線，15.16.17.18.19代表小鏡面，和轉(zhuǎn)翻蓋面成45度角，20.代表儲(chǔ)能器口的壁。
[0005]實(shí)施方法
由于太陽(yáng)能聚焦需要比較大的面積，如果生產(chǎn)一個(gè)直徑5米的凸透鏡鏡，難度是十分巨大的，也是不可能的，如果可以的話，價(jià)格十分昂貴，基本上沒(méi)有人使用，只能用于天文臺(tái)，或軍事上使用，不能進(jìn)入民用，聚焦的光線太多，光纖也承受不了，所以使用小個(gè)的凸透鏡，然后把它矩陣排列，這樣成本十分低廉并且效果更好，并通過(guò)追日系統(tǒng)，最大程度的利用太陽(yáng)能，把太陽(yáng)光通過(guò)一個(gè)個(gè)小的凸透鏡聚焦，然后通過(guò)凹透鏡把它變成平行光，或直接投到各自的細(xì)光纖上，再把這些細(xì)光纖聚集在一起，構(gòu)成一條束，引到廚房間內(nèi)，安裝在儲(chǔ)能器的上面，然后把束里面的細(xì)光纖分開(kāi)，平行并按中間對(duì)稱的固定在儲(chǔ)能器的上口，出光口對(duì)準(zhǔn)轉(zhuǎn)翻蓋，轉(zhuǎn)翻蓋上，固定一些鏡片，鏡片和轉(zhuǎn)翻蓋面成45度角，光纖對(duì)準(zhǔn)鏡子的中間，鏡子按轉(zhuǎn)動(dòng)軸左右對(duì)稱排列，這樣當(dāng)鏡子在轉(zhuǎn)換蓋面的上面時(shí)把投射過(guò)來(lái)的光向上反射，這樣就可以直接把鍋放上炒菜做飯，如果把轉(zhuǎn)翻蓋旋轉(zhuǎn)180度，鏡子把投射過(guò)來(lái)的光線直接向下反射，加熱儲(chǔ)能器里的介質(zhì)，在沒(méi)有太陽(yáng)光時(shí)，把上面的絕緣蓋移掉，蓋子下面還有玻璃蓋也移掉，把轉(zhuǎn)翻蓋旋轉(zhuǎn)90度，熱能就可以從轉(zhuǎn)翻蓋的兩側(cè)向上流，直接把鍋放在上蒸煮，或在上面先放上金屬蓋，再把鍋放在金屬蓋上蒸煮，上面的蓋是用絕緣材料制成的，并且蓋的下面貼著鏡子，鏡子的作用是把能量反射回去，玻璃蓋是2層玻璃制成，中間是空心的，被抽成真空，是用來(lái)隔熱的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用凸透鏡矩陣聚焦單口雙用太陽(yáng)灶的設(shè)計(jì)方法，其特征是，把一個(gè)個(gè)小的凸透鏡嵌入在一個(gè)大型的平板上，按矩陣排列，大型平板的下面有一小平板，2平板用支架固定，凹透鏡和光纖通過(guò)下面的平板被固定在凸透鏡的聚焦處，也按矩陣排列，在小平板的下面安上追日系統(tǒng)，凹透鏡的作用是把聚焦的太陽(yáng)光變成平行光，投射到光纖上，或把聚焦的太陽(yáng)光直接投射到光纖上，光纖也按矩陣排列，再把一條條細(xì)的光纖，綁在一起，引到廚房間，然后把細(xì)的光纖一條條分開(kāi)，平行并按中間對(duì)稱的固定在儲(chǔ)能器的上口，投射到儲(chǔ)能器上面的轉(zhuǎn)翻蓋的鏡面上，轉(zhuǎn)翻蓋上面的鏡面就可以把光進(jìn)行90度的反射，如果鏡子在上面就直接把光向上反射，把鍋放上就可以做飯炒菜，把轉(zhuǎn)翻蓋翻轉(zhuǎn)180度，光線就直接向下反射，直接給儲(chǔ)能器里的介質(zhì)加熱，儲(chǔ)能器里的介質(zhì)一般可以被加熱到幾百度，當(dāng)沒(méi)有太陽(yáng)時(shí)把轉(zhuǎn)翻蓋旋轉(zhuǎn)90度，直接放上蒸煮，或在上面先放上金屬蓋，再把鍋放在金屬蓋上蒸煮。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，儲(chǔ)能器采用如下設(shè)計(jì)，儲(chǔ)能器整體內(nèi)層為陶瓷材料，夕卜面為玻璃材料，陶瓷和玻璃之間是有空隙的，被抽成真空，玻璃的里面被鍍上銀，把儲(chǔ)能介質(zhì)放在陶瓷之內(nèi)，儲(chǔ)能器的上面有I個(gè)口，有3種功能，1.把光線向上反射直接用太陽(yáng)光蒸炒，2.把上面的轉(zhuǎn)翻蓋轉(zhuǎn)180度，把太陽(yáng)光向下面反射，直接照在儲(chǔ)能器里的介質(zhì)上進(jìn)行儲(chǔ)能，3.當(dāng)沒(méi)有太陽(yáng)光時(shí)，把翻轉(zhuǎn)蓋旋轉(zhuǎn)90度，熱能就可以從轉(zhuǎn)翻蓋的兩側(cè)向上流，直接把鍋放在上蒸煮，或在上面先放上金屬蓋，再把鍋放在金屬蓋上蒸煮，如果不用可以放上一片2層的玻璃的蓋子，玻璃的中間被抽成真空，最上面的蓋是用絕緣材料制成的，蓋的下面貼著一面鏡子，鏡子的作用是把能量反射回去。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，轉(zhuǎn)翻蓋采用如下設(shè)計(jì)，在轉(zhuǎn)翻蓋的底面，安上斜著45度的小鏡子，每一片小鏡子鏡面的中間對(duì)著一條細(xì)光纖，一片片小鏡子以轉(zhuǎn)翻軸左右對(duì)稱排列，并且按一定的規(guī)律排列每2片鏡子不在一條直線上，前面的不擋住后面的鏡子，盡可能的把光線均勻的分配，有利于鍋的吸收，轉(zhuǎn)翻蓋的轉(zhuǎn)翻軸被固定在一排光纖的中間和對(duì)面，光纖的出口中心.所有小鏡子的中心和轉(zhuǎn)翻軸的中心線在一個(gè)平面上，轉(zhuǎn)翻蓋翻轉(zhuǎn)180度，光纖的出口中心.鏡子的中心和轉(zhuǎn)翻軸的中心線也在一個(gè)平面上。
【專利摘要】一種利用凸透鏡矩陣聚焦單口雙用太陽(yáng)灶的設(shè)計(jì)方法，是屬于太陽(yáng)能利用，儲(chǔ)能技術(shù)，機(jī)械設(shè)計(jì)的技術(shù)領(lǐng)域，主要是通過(guò)矩陣分布小個(gè)凸透鏡對(duì)太陽(yáng)光進(jìn)行聚焦，投射到光纖上，分別通過(guò)細(xì)小的光纖導(dǎo)光，把所有的細(xì)小光纖綁成一束，引到廚房，進(jìn)入儲(chǔ)能器，儲(chǔ)能器設(shè)計(jì)成1個(gè)口，這個(gè)口的作用有3個(gè)功能，1.是直接把太陽(yáng)光照在鍋上蒸煮，2.是把太陽(yáng)能存儲(chǔ)到儲(chǔ)能器的介質(zhì)里，3.是當(dāng)沒(méi)有太陽(yáng)時(shí)可以用來(lái)蒸煮。
【IPC分類】F24J2-02
【公開(kāi)號(hào)】CN104534686
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410825565
【發(fā)明人】胡明建
【申請(qǐng)人】胡明建
【公開(kāi)日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年12月28日