專利名稱：快速全年太陽(yáng)萬(wàn)能器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用太陽(yáng)能的領(lǐng)域，特別是高溫利用太陽(yáng)能的領(lǐng)域。目前，高溫利用太陽(yáng)能的已有技術(shù)，是用旋轉(zhuǎn)拋物面聚焦，或用定日鏡聚集太陽(yáng)的光熱，或是固定的向南安裝的槽形拋物面反光鏡群，或是把菲涅爾透鏡固定裝在跟蹤器的托架上。但是，所有這些聚光裝置分別存在如下缺點(diǎn)1、除固定安裝的槽型拋物面鏡之外，上述所有裝置都是跟蹤太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的，都不能抵抗大風(fēng)的干擾破壞；對(duì)于單機(jī)而言，采光面積不可能太大，即采能器所得功率不可能太大；特別是，若要用很多個(gè)拋物面鏡同時(shí)加熱同一物體是難以辦到的。
2、固定安裝的槽形拋物面鏡對(duì)陽(yáng)光的利用率太低，一日內(nèi)只有少數(shù)時(shí)間的陽(yáng)光可用，世界上用它作成的大型太陽(yáng)熱電站的采能器內(nèi)的溫度也很低，只能達(dá)到300多攝氏度，因?yàn)樘?yáng)的視運(yùn)動(dòng)是赤緯運(yùn)動(dòng)和時(shí)角運(yùn)動(dòng)的合成，所以太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)的軌跡在任何一日之內(nèi)不可能始終平行于槽形拋物鏡的焦線。而且，也不可能用它來(lái)驅(qū)動(dòng)家用太陽(yáng)能熱水器或用于蒸飯和烘烤食品。
3、世界上用于太陽(yáng)熱發(fā)電的另一技術(shù)，即雙軸跟蹤定日鏡——中央塔式太陽(yáng)熱發(fā)電，采能器中溫度雖較高，能達(dá)到500多攝氏度，但因定日鏡采光的局限性，和跟蹤器本身要耗電，所以單機(jī)容量不可能太大，電價(jià)不可能太低。
4、就采能器而言，當(dāng)前太陽(yáng)能熱水器普遍存著不能自動(dòng)清除水垢和熱效率低，(特別是冬季熱效率很低)，并且用途狹窄，例如不能用于產(chǎn)生沸水或蒸饃煮飯，也不能用于大規(guī)模太陽(yáng)熱發(fā)電。
本發(fā)明的目的就是要解決上述問(wèn)題，就是要提供一種熱效率很高的、輸出功率可以很大的、溫度可以很高的、對(duì)風(fēng)的干擾破壞具有極強(qiáng)抵抗力的高溫利用太陽(yáng)能的裝置，特別是能用這種裝置來(lái)產(chǎn)生高溫水或高溫蒸汽并能自動(dòng)清除水垢的蒸燒裝置。
本發(fā)明是通過(guò)如下裝置實(shí)現(xiàn)的一、種全年快速太陽(yáng)萬(wàn)能器，涉及太陽(yáng)能利用領(lǐng)域，由聚光鏡、采能器和自動(dòng)跟日機(jī)構(gòu)成，其特殊之處在于
a.所述聚光鏡由鏡片、限位體、支軸、彈簧、抗風(fēng)板和框架構(gòu)成，鏡片與其支軸連接，鏡片兩端的支軸相互平行，各自穿在框架上的孔中，每一個(gè)鏡片的工作位置都由與其直接或間接相連接的限位體和彈簧及框架確定，鏡片側(cè)邊活動(dòng)的連接著抗風(fēng)板，每一個(gè)聚光鏡片都是具有焦線或焦帶的，框架上全部鏡片的安裝位置是要使它們各自的焦線或焦帶中心線都能和自動(dòng)跟日機(jī)上的時(shí)角軸的軸心線任意的接近，聚光鏡的框架和所述自動(dòng)跟日機(jī)的托架連接，由托架支持；b.所述自動(dòng)跟日機(jī)是極軸式的，它具有時(shí)角自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)和廣義赤緯跟蹤機(jī)構(gòu)，其雙軸跟蹤動(dòng)作由其托架實(shí)現(xiàn)；c.所述采能器，是接收、運(yùn)輸或轉(zhuǎn)換太陽(yáng)能的元器件，它是筒形或部分筒形或桿形的，其安裝位置是要保證筒形采能器或部分筒形采能器或桿形采能器的中心線能夠和所述自動(dòng)跟日機(jī)的時(shí)角軸的軸心線任意的接近。
2、所述聚光鏡的焦線或焦帶的中心線和采能器的中心線都要與自動(dòng)跟日機(jī)的時(shí)角軸的軸心線任意的接近，這種組合原理叫三合一原理。
3、所述采能器是按三合一原理而設(shè)置的帶有冷卻器的熱管，熱管的受熱段的中心線是與所述自動(dòng)跟日機(jī)的時(shí)角軸的軸心線任意接近的，熱管的冷凝段連接于冷卻器的吸熱介質(zhì)中。
4、所述冷卻器是水箱，所述熱管的冷凝段沉浸于所述水箱的水中。
5.所述位于水箱中的熱管的冷凝段套有除垢刷，除垢刷的兩端各有一條撓性傳力件，沿?zé)峁芾淠蔚闹行木€方向，分別進(jìn)入位于水箱兩端的對(duì)應(yīng)的通氣管口中，并分別從位于水箱外面的通氣管中伸出來(lái)，經(jīng)過(guò)輪軸改變方向后，連接到特設(shè)的受有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的輪子上。
6、所述位于水箱中的熱管的冷凝段的外表面和水箱的內(nèi)表面都裝有除垢刷，除垢刷的兩端各有一條撓性傳力件，沿?zé)峁芾淠蔚闹行木€方向，分別進(jìn)入位于水箱兩端的對(duì)應(yīng)的通氣管口中，分別從位于水箱外面的通氣管中伸出來(lái)，經(jīng)輪軸改變方向后，連接到特設(shè)的受有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的輪子上。
7、所述采能器是按三合一原理而設(shè)置的烘烤筒。
8、所述采能器是按三合一原理而設(shè)置的筒鍋。
9、所述采能器是按三合一原理而設(shè)置的筒形光伏電池下面結(jié)合附圖，進(jìn)一步詳述本發(fā)明。


圖1是本發(fā)明的主視圖，圖2是本發(fā)明的俯視圖。
由圖1和圖2可知，為了減小風(fēng)干擾力，聚光鏡由透射聚光鏡片3和反射聚光鏡片12間隔排列。在自動(dòng)跟日機(jī)10(最好選用自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)時(shí)不用電的無(wú)電自動(dòng)跟日機(jī)，當(dāng)然用電的也可)的托架6的左邊連接著聚光鏡的框架1，在框架1的上部，裝有透射聚光鏡片3，鏡片3的兩端固定連接著支軸20和21，支軸20和21分別穿在框架1左右兩端相應(yīng)的孔中，鏡片上裝有限位體14，支軸上裝有彈簧13，在安全風(fēng)力下，因限位體14和框架1及彈簧13的相互作用，鏡片3常處于工作位置，即它能把陽(yáng)光會(huì)聚于跟日機(jī)的時(shí)角軸5的軸心線上，亦即能把陽(yáng)光會(huì)聚到被加熱的物體，例如熱管11上，因?yàn)楸患訜岬奈矬w例如熱管11安裝位置的選擇，就是要保證使其中心線與時(shí)角軸5的軸心線的延長(zhǎng)線盡量接近或重合。在鏡片兩側(cè)各裝一個(gè)抗風(fēng)板2，所以當(dāng)有破壞性大風(fēng)來(lái)臨時(shí)，鏡片3和12就會(huì)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)到風(fēng)阻最小的安全位置。在框架1的下部，安裝有反射聚光鏡，反射聚光鏡片12的安置情況和前述透射聚光鏡片的安置情況相同，它的焦線位置和跟日機(jī)時(shí)角軸心線也要盡量接近或重合。
在跟日機(jī)10的托架6的右端，還可以連接另一聚光鏡的框架，即一個(gè)托架可帶動(dòng)多個(gè)聚光鏡，圖中省略未畫。熱管11的右端穿過(guò)時(shí)角軸通入水箱8中，然后拐彎。但水箱也可安置在圖1中聚光鏡的左邊，即雙點(diǎn)劃線位置，熱效率更高。熱管11的位于水箱外的部分，也可套上能形成透明保溫真空層的玻璃套管，作成熱管真空管。
浸于水箱中的熱管冷凝段，極易結(jié)水垢，時(shí)間一長(zhǎng)對(duì)熱交換影響極大，而且打開清除很麻煩，因此，本發(fā)明對(duì)此段熱管設(shè)置了除垢刷18，如圖2所示，除垢刷18的兩端，連接有撓性傳力件16，撓性傳力件16分別從水箱兩端設(shè)置的兩個(gè)氣管中穿出來(lái)，經(jīng)過(guò)滑輪15等改變方向，最后連接到由跟日機(jī)或其他動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的輪子19上。除垢刷還可以作成這樣，即使它既能每天刷掃熱管冷凝段，又能刷水箱內(nèi)壁的水垢。水箱兩端設(shè)有出水閥門9和進(jìn)水閥門18。
采能器也可以不用熱管水箱系統(tǒng)而按照本發(fā)明提出的三合一原理，使用安裝在如下位置的筒形鍋或筒形光伏電池等等，因此，可廣泛用于燒開水、煮飯，和代替電烤箱烘烤食品或光伏發(fā)電，更換采能器，還可用于談化海水、驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)能熱力水泵或太陽(yáng)能發(fā)動(dòng)機(jī)等等。
本發(fā)明由于從根本上解決了風(fēng)的干擾破壞問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期不需人管理的除水垢，在采光面積全日不變的條件下，光斑和采能器可終日不動(dòng)，所以很易增大采光面積，大幅度提高功率，所以冬夏全年，都能快速把水燒熱沸騰和產(chǎn)生高溫蒸汽。安裝方便，可掛到陽(yáng)臺(tái)后墻上，保溫水箱裝到室內(nèi)室外皆可，也可裝到樓頂上，實(shí)現(xiàn)大功率大面積的給全樓供熱水和蒸汽或發(fā)電等。
本發(fā)明可把若干個(gè)單臺(tái)熱管的水箱連通之，形成長(zhǎng)龍式太陽(yáng)能供熱水系統(tǒng)或蒸汽發(fā)電系統(tǒng)，每個(gè)單臺(tái)熱管可由n個(gè)無(wú)電自動(dòng)跟日機(jī)和2n套聚光鏡串接加熱。所以能達(dá)到很高的溫度和很大的功率。
總之，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為(1)采能器不隨聚光鏡的旋轉(zhuǎn)而移動(dòng)，因此，水箱可置于室內(nèi)，冬夜不凍裂，且便于取暖；(2)可以作到采光面積很大而運(yùn)轉(zhuǎn)部件輕便；(3)和熱管真空管或真空管太陽(yáng)熱水器相比，本發(fā)明所用熱管極少，即散熱面積極小，而集熱面積極大，所以熱效率很高；(4)因功率大，加熱速度快，所以無(wú)論冬夏，每天只要出短時(shí)間的太陽(yáng)，就能把水加熱到所需溫度；(5)功能多，只要在時(shí)角軸線的延線處安裝各種采能器，就能實(shí)現(xiàn)各種用途，例如可以烘烤食品或消毒或聚光發(fā)電等；(6)可實(shí)現(xiàn)任意多的單機(jī)組合，構(gòu)成大規(guī)模太陽(yáng)能熱電站?？赡艽蠓冉档吞?yáng)能發(fā)電成本；(7)可實(shí)現(xiàn)全樓頂太陽(yáng)能熱水蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)，給全樓供熱水蒸汽；(8)能抵抗大風(fēng)和冰雹的沖擊破壞；(9)水箱和換熱元件不結(jié)水垢，永遠(yuǎn)保持高的熱交換率；(10)能作成家用墻掛式，懸掛于陽(yáng)臺(tái)后墻或窗臺(tái)墻，冬夏全年快速供應(yīng)熱水、開水或蒸汽；(11)不耗煤、電、石油，永遠(yuǎn)不會(huì)污染環(huán)境；(12)室內(nèi)水箱長(zhǎng)期保溫，隨時(shí)用熱水方便；(13)太陽(yáng)能不用購(gòu)買和搬運(yùn)，一次投資，多年受益。
權(quán)利要求
1.一種快速全年太陽(yáng)萬(wàn)能器，涉及太陽(yáng)能利用領(lǐng)域，由聚光鏡、采能器和自動(dòng)跟日機(jī)構(gòu)成，其特征在于a.所述聚光鏡由鏡片、限位體、支軸、彈簧、抗風(fēng)板和框架構(gòu)成，鏡片與其支軸連接，鏡片兩端的支軸相互平行，各自穿在框架上的孔中，每一個(gè)鏡片的工作位置都由與其直接或間接相連接的限位體和彈簧及框架確定，鏡片側(cè)邊活動(dòng)的連接著抗風(fēng)板，每一個(gè)聚光鏡片都是具有焦線或焦帶的，框架上全部鏡片的安裝位置是要使它們各自的焦線或焦帶中心線都能和自動(dòng)跟日機(jī)上的時(shí)角軸的軸心線任意的接近，聚光鏡的框架和所述自動(dòng)跟日機(jī)的托架連接，由托架支持；b.所述自動(dòng)跟日機(jī)是極軸式的，它具有時(shí)角自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)和廣義赤緯跟蹤機(jī)構(gòu)，其雙軸跟蹤動(dòng)作由其托架實(shí)現(xiàn)；c.所述采能器，是接收、運(yùn)輸或轉(zhuǎn)換太陽(yáng)能的元器件，它是筒形或部分筒形或桿形的，其安裝位置是要保證筒形采能器或部分筒形采能器或桿形采能器的中心線能夠和所述自動(dòng)跟日機(jī)的時(shí)角軸的軸心線任意的接近。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的快速全年太陽(yáng)萬(wàn)能器，其特征在于所述聚光鏡的焦線或焦帶的中心線和采能器的中心線都要與自動(dòng)跟日機(jī)的時(shí)角軸的軸心線任意的接近，這種組合原理叫三合一原理。
3.據(jù)權(quán)利要求1所述的快速全年太陽(yáng)萬(wàn)能器，其特征在于所述采能器是按三合一原理而設(shè)置的帶有冷卻器的熱管，熱管的受熱段的中心線是與所述自動(dòng)跟日機(jī)的時(shí)角軸的軸心線任意接近的，熱管的冷凝段連接于冷卻器的吸熱介質(zhì)中。
4.據(jù)權(quán)利要求3所述的快速全年太陽(yáng)萬(wàn)能器，其特征在于所述冷卻器是水箱，所述熱管的冷凝段沉浸于所述水箱的水中。
5.據(jù)權(quán)利要求4所述的快速全年太陽(yáng)萬(wàn)能器，其特征在于所述位于水箱中的熱管的冷凝段套有除垢刷，除垢刷的兩端各有一條撓性傳力件，沿?zé)峁芾淠蔚闹行木€方向，分別進(jìn)入位于水箱兩端的對(duì)應(yīng)的通氣管口中，并分別從位于水箱外面的通氣管中伸出來(lái)，經(jīng)過(guò)輪軸改變方向后，連接到特設(shè)的受有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的輪子上。
6.據(jù)權(quán)利要求4所述的快速全年太陽(yáng)萬(wàn)能器，其特征在于所述位于水箱中的熱管的冷凝段的外表面和水箱的內(nèi)表面都裝有除垢刷，除垢刷的兩端各有一條撓性傳力件，沿?zé)峁芾淠蔚闹行木€方向，分別進(jìn)入位于水箱兩端的對(duì)應(yīng)的通氣管口中，分別從位于水箱外面的通氣管中伸出來(lái)，經(jīng)輪軸改變方向后，連接到特設(shè)的受有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的輪子上。
7.據(jù)權(quán)利要求1所述的快速全年太陽(yáng)萬(wàn)能器，其特征在于所述采能器是按三合一原理而設(shè)置的烘烤筒。
8.據(jù)權(quán)利要求1所述的快速全年太陽(yáng)萬(wàn)能器，其特征在于所述采能器是按三合一原理而設(shè)置的筒鍋。
9.據(jù)權(quán)利要求1所述的快速全年太陽(yáng)萬(wàn)能器，其特征在于所述采能器是按三合一原理而設(shè)置的筒形光伏電池。
全文摘要
本發(fā)明用太陽(yáng)能四季皆可快速產(chǎn)熱水、開水和蒸汽,水箱可置于室內(nèi);可作太陽(yáng)熱發(fā)電和光發(fā)電;可取暖、煮飯、烘烤食品、驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)熱力水泵或太陽(yáng)能發(fā)動(dòng)機(jī)、淡化海水等;用戶可掛于陽(yáng)臺(tái)后墻或窗臺(tái)墻;聯(lián)機(jī)可覆蓋全樓頂,給全樓供熱水和蒸汽,也可作任意大規(guī)模的廉價(jià)太陽(yáng)發(fā)電站。它是由具有抗風(fēng)板并可轉(zhuǎn)動(dòng)的鏡片構(gòu)成的聚光鏡和采能器及無(wú)電自動(dòng)跟日機(jī)按三合一原理而設(shè)計(jì)。水箱自動(dòng)除垢。有成本低、溫度高、燒水塊、保溫長(zhǎng)、無(wú)水垢、抗風(fēng)強(qiáng)、用途廣等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F24J2/12GK1207479SQ9711507
公開日1999年2月10日 申請(qǐng)日期1997年8月1日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月1日
發(fā)明者王存義 申請(qǐng)人:王存義