本實用新型屬于太陽能儲能領(lǐng)域，具體地說，涉及一種利用金屬球儲存太陽能的裝置。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的太陽能儲能裝置主要包括太陽能熱水器，太陽能電池板。太陽能熱水器主要由太陽能集熱板和儲水箱構(gòu)成。太陽能熱水器的主要原理是：集熱板吸收太陽能，冷水流經(jīng)和集熱板相連的熱能交換器后，利用熱循環(huán)被加熱，熱水然后被儲于儲水箱供用戶使用。太陽能熱水器利用了太陽能，但缺點(diǎn)是，熱水的溫度一般低于80攝氏度，只適用于洗澡或一般家庭洗滌用途，不能用于其它用途,例如煮飯或發(fā)電。另外熱水器容量有限，當(dāng)遇陰雨天或夜晚時，太陽能熱水器將無法正常使用。熱水器不是一種能最大限度地利用太陽能的裝置。

另外一種利用太陽能的裝置是太陽能電池板。太陽能電池板將太陽能直接轉(zhuǎn)換為電能，產(chǎn)生的電可被用于各種用途。但太陽能電池板有以下缺點(diǎn)：因電池板不能儲存電，在用電高峰時(通常是傍晚至凌晨)，系統(tǒng)不能產(chǎn)生電或產(chǎn)生的電量很少，但在非高峰用電時段(白天)卻會有最大輸出；當(dāng)遇陰雨天或夜晚時將無法使用；另外，系統(tǒng)的效率不高，太陽能轉(zhuǎn)換為電能的效率通常小于20％，而且系統(tǒng)造價較高。

有人提出用蓄電池儲電來解決電池板裝置的上述問題，但由此產(chǎn)生的問題是，太陽能的損耗和系統(tǒng)造價都會增加，整個系統(tǒng)的效率進(jìn)一步降低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供了一種新型設(shè)計和原理，能夠很好地解決現(xiàn)有太陽能裝置中所遇到的諸多問題。本實用新型的裝置可以有效儲存太陽能，并在用戶需要時隨時將能量釋放。從該裝置取出的能量可以用于加熱水、煮飯、發(fā)電和其它多種用途。

本實用新型所采用的技術(shù)方案為，本實用新型公開了一種利用金屬球儲存太陽能的裝置，其特征在于，包括：一聚光裝置；若干金屬球，由內(nèi)外至少兩層金屬組成；一太陽能加熱裝置，接收所述聚光裝置會聚的太陽光對所述金屬球加熱；一能量交換器，與所述金屬球熱交換；傳送裝置，連接所述能量交換器和所述太陽能加熱裝置，傳送所述金屬球；其中，所述金屬球的內(nèi)層金屬熔點(diǎn)較外層金屬熔點(diǎn)低。

比較好的是，本實用新型揭示的利用金屬球儲存太陽能的裝置，其特征在于，所述金屬球的內(nèi)層金屬熔點(diǎn)為200～800攝氏度，所述金屬球的外層金屬熔點(diǎn)高于1000攝氏度。

比較好的是，本實用新型揭示的利用金屬球儲存太陽能的裝置，其特征在于，所述內(nèi)層金屬包括鋁，所述外層金屬包括鋼、鐵。

比較好的是，本實用新型揭示的利用金屬球儲存太陽能的裝置，其特征在于，所述太陽能加熱裝置進(jìn)一步包括：一太陽能加熱容器，接收所述聚光裝置會聚的太陽光；一溫控裝置，用以控制所述太陽能加熱容器的溫度。

比較好的是，本實用新型揭示的利用金屬球儲存太陽能的裝置，其特征在于，所述裝置進(jìn)一步包括：一絕熱保溫容器，與所述能量交換器相連。

比較好的是，本實用新型揭示的利用金屬球儲存太陽能的裝置，其特征在于，所述保溫容器包括一外部容器、一絕熱層和一內(nèi)部容器，所述內(nèi)部容器包括耐高溫金屬，所述絕熱層包括真空或耐高溫絕熱材料，所述外部容器包括常用金屬。

比較好的是，本實用新型揭示的利用金屬球儲存太陽能的裝置，其特征在于，所述能量交換器包括熱熱交換，熱汽交換，熱電交換，熱汽電交換。

由于采用以技術(shù)方案，與現(xiàn)有裝置相比，本實用新型利用高熔解熱金屬儲能，增加了單位體積儲熱容量。利用金屬球，使傳送熔化的金屬成為可能。加熱后的金屬球的溫度一般低于800攝氏度，金屬球的儲存、運(yùn)送相對比較實用、安全。另外，因金屬球的導(dǎo)熱性好，其所存熱能可被方便、快捷地取出。因此該實用新型可以在較高溫度下集中儲存熱能于絕熱容器內(nèi)，使所儲存能量有更多更靈活的應(yīng)用。降低了儲能成本，提高了太陽能的利用效率。

附圖說明

下面，參照附圖，對于熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員而言，從對本實用新型的詳細(xì)描述中，本實用新型的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見。

圖1為本實用新型一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中金屬球5的剖視圖。

附圖標(biāo)記

1――聚光裝置

2――太陽能加熱容器

3――溫控裝置

4――加熱容器太陽能加熱容器壁

5――金屬球

6――絕熱儲熱容器

7――絕熱金屬導(dǎo)管和傳送裝置

8――能量交換裝置

9――金屬球內(nèi)層金屬

10――金屬球外層金屬

11――太陽光線

71――第一傳送裝置

72――第二傳送裝置

具體實施方式

現(xiàn)在將詳細(xì)參考附圖描述本公開的實施例。現(xiàn)在將詳細(xì)參考本公開的優(yōu)選實施例，其示例在附圖中示出。在任何可能的情況下，在所有附圖中將使用相同的標(biāo)記來表示相同或相似的部分。此外，盡管本公開中所使用的術(shù)語是從公知公用的術(shù)語中選擇的，但是本公開說明書中所提及的一些術(shù)語可能是申請人按他或她的判斷來選擇的，其詳細(xì)含義在本文的描述的相關(guān)部分中說明。此外，要求不僅僅通過所使用的實際術(shù)語，而是還要通過每個術(shù)語所蘊(yùn)含的意義來理解本公開。

實施例1：

如圖1所示，本實用新型的一種利用金屬球儲存太陽能的裝置，包括以下幾個組成部分。聚光裝置1，太陽能加熱容器2，溫控裝置3，吸熱容器壁4，金屬球5，絕熱儲熱容器6，第一傳送裝置和第二傳送裝置71和72，能量交換裝置8。

本實施例在運(yùn)行過程中，聚光裝置1將太陽光線11匯聚后至一太陽能加熱容器2加熱容器壁4，加熱容器壁4吸熱后在太陽能加熱容器2內(nèi)產(chǎn)生高溫，將置于太陽能加熱容器2中的金屬球5加熱。

本實用新型的一種改進(jìn)主要體現(xiàn)在金屬球5上，內(nèi)層是高熔解熱低熔點(diǎn)金屬，例如鋁，外層是高熔點(diǎn)高強(qiáng)度耐高溫的金屬，例如鋼。該金屬球可由兩層或多層，兩種或多種金屬組成。只要金屬球的儲熱指標(biāo)能到達(dá)預(yù)定要求，“金屬球”的形狀可以不限于球形。

本實用新型的太能能加熱裝置由涂有深色(通常黑色)涂料耐高溫加熱容器2和一個溫控裝置3構(gòu)成。加熱容器2被聚光裝置1照射同時吸熱而在容器2內(nèi)產(chǎn)生高溫。金屬球5在容器2內(nèi)被加熱。當(dāng)金屬球5內(nèi)層金屬9達(dá)到熔點(diǎn)并剛好熔化后，該金屬球5經(jīng)由傳送裝置71傳送至絕熱保溫容器6。同時，傳送裝置72將另一冷卻后的金屬球5送至太陽能加熱容器2進(jìn)行新一輪加熱， 完成一個加熱周期。重復(fù)這一周期，太陽能被從聚光裝置1轉(zhuǎn)至加熱裝置，然后轉(zhuǎn)至吸熱金屬球5，經(jīng)能量交換裝置8轉(zhuǎn)至用戶設(shè)備加以應(yīng)用。

上述裝置需要一套溫度控制裝置3用于控制太陽能加熱容器2的溫度。為了保證金屬球5能按設(shè)計要求正常工作，加熱容器2內(nèi)的溫度不能超過預(yù)設(shè)的最高工作溫度T_max。超過該溫度，外層金屬10將會軟化甚至熔化，使金屬球5外層失去應(yīng)有強(qiáng)度，失去設(shè)計功能。另一方面，為使金屬球5內(nèi)部金屬9完全熔化，最大吸熱，加熱容器2內(nèi)必須要達(dá)到一個最低工作溫度T_min。溫控裝置3的主要功能在于，當(dāng)加熱容器2中的工作溫度達(dá)到T_min時，啟動傳送裝置71、72將加熱后內(nèi)層金屬9完全熔化的金屬球2傳送至絕熱保溫容器6保存，并將冷卻后的金屬球傳送至加熱容器進(jìn)行下一輪加熱；當(dāng)加熱容器2內(nèi)的工作溫度超過T_max時，控制聚光裝置1減少或停止進(jìn)入加熱容器2的太陽光線，使加熱容器2內(nèi)的溫度返回正常工作溫度范圍。

此外，本實用新型的裝置需要一個能量交換裝置6用來將金屬球5中所儲熱能轉(zhuǎn)換為其它可利用能量形式，該轉(zhuǎn)換方式可以是直接的熱熱交換，也可以是間接的熱汽交換、熱汽電交換、熱電交換或這些方式的組合。該裝置需要一個絕熱保溫容器用6來儲存加熱后的金屬球5。該保溫容器6可由一個外部容器、一個內(nèi)部容器及一個絕熱層構(gòu)成。加熱后的金屬球5被存儲于內(nèi)部容器內(nèi)。內(nèi)部容器可由耐高溫的金屬例如鋼制成；絕熱層可由真空或耐高溫絕熱材料如礦棉制成；外部容器可由常用金屬例如鋼或鋁制成。保溫容器6同傳送裝置和能量交換裝置相連。

此外，本實用新型的裝置需要一套傳送裝置71、72將在加熱容器2內(nèi)被加熱的金屬球5傳送至保溫容器6，并將冷卻后的金屬球5傳送至加熱器2。通常利用絕熱金屬管來傳送加熱后的金屬球5，以減少在傳送過程中的能量損失。

圖2給出了本實用新型的金屬球的剖視圖。

該金屬球5由至少內(nèi)、外兩層9和10組成，兩層的金屬各不相同，類似于夾心巧克力。其中，外層10是高熔點(diǎn)金屬，其熔點(diǎn)遠(yuǎn)高于內(nèi)層9的金屬熔 點(diǎn)。金屬球5的內(nèi)層9達(dá)到熔點(diǎn)后并吸熱熔化。此時金屬球5內(nèi)層9呈金屬液態(tài)，外層10呈有一定強(qiáng)度的固態(tài)。

回到圖1，當(dāng)金屬球5的溫度達(dá)到太陽能加熱容器2內(nèi)的溫控裝置3的預(yù)設(shè)溫度時，啟動第一傳送裝置71，將金屬球5傳送至一絕熱保溫容器6內(nèi)保存。當(dāng)需要使用能量時，與絕熱保溫容器6相連的能量交換器8將高溫的金屬球5的內(nèi)層9金屬凝固時所釋放的大量熱能轉(zhuǎn)換成能被用戶使用的能量形式，釋放能量冷卻后的金屬球5經(jīng)第二傳送裝置72被傳送回到太陽能加熱容器2進(jìn)行下一輪的加熱。

在能量交換器8中的能量轉(zhuǎn)換形式包括但不局限于以下方式：熱熱交換，熱汽交換，熱電交換，熱汽電交換等。

本實用新型的金屬球5的內(nèi)層9金屬選擇熔點(diǎn):200-800攝氏度，熔化熱:高于150千焦耳/千克的金屬，例如：金屬鋁，其熔點(diǎn)：659攝氏度左右，熔化熱：321千焦耳/千克。本實用新型的金屬球5的外層10選擇熔點(diǎn)高于1000攝氏度的金屬，例如：鋼、鐵等，熔點(diǎn)：1300-1600攝氏度左右。

由于采用了一種金屬球，金屬球具有單位體積儲熱能量高(在內(nèi)層金屬熔點(diǎn)溫度至該溫度10攝氏度溫度范圍內(nèi))、易于運(yùn)送、便于儲存等特點(diǎn)。

本實施例中需要利用加熱器內(nèi)的溫度控制器來控制容器內(nèi)溫度和金屬球的溫度。

本實施例中需要利用聚光裝置集中太陽光能量，使加熱容器溫度升高。

本實施例中需要一個太陽能加熱器用于加熱金屬球。

本實用新型利用特別設(shè)計的金屬球在高溫狀態(tài)下來儲存太陽能。因為金屬球的高溫，使后續(xù)能量轉(zhuǎn)化方式更加靈活，使所儲能量的應(yīng)用更廣泛。而且該金屬球儲能容量大，使得系統(tǒng)所需材料減少，造價降低，效率提高。另外，只要系統(tǒng)內(nèi)儲有足夠量的經(jīng)過加熱的金屬球，在陰雨天或夜晚時，系統(tǒng)仍能繼續(xù)提供能量，其使用不受影響。

本實用新型中金屬球可由其它適合的材料組成，只要其熔點(diǎn)、熔化熱、導(dǎo)熱性能等達(dá)到設(shè)計要求，該材料不局限于金屬，形狀也不局限于球形，可以是其它適合的形狀。

本實用新型也可以用于儲存除太陽光外的其它來源的高溫?zé)崮堋?/p>

本實用新型不局限于上述最佳實施方式，任何人應(yīng)該得知在本實用新型的啟示下做出結(jié)構(gòu)變化。凡是與本實用新型具有相同或相似的技術(shù)方案均屬于本實用新型的保護(hù)范圍。