專利名稱：中高溫太陽能利用設備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用和轉(zhuǎn)換太陽能為熱能的中高溫太陽能利用設備。
背景技術(shù)：
隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，能源和資源的消耗，環(huán)境的污染已成為社會關(guān) 心的重大問題。節(jié)約能源，保護環(huán)境是人類可持續(xù)發(fā)展的必要條件。人們 的注意力正轉(zhuǎn)向再生能源的開發(fā)和利用。為最大限度的利用和轉(zhuǎn)換太陽能， 使太陽光更有效快速的轉(zhuǎn)換成高溫并儲存，實現(xiàn)人們更大范圍的利用太陽 能。目前生產(chǎn)、使用的太陽能集熱器有平板式結(jié)構(gòu)，也有拋物面式結(jié)構(gòu)。 平板式結(jié)構(gòu)的太陽能集熱器是將多根太陽能集熱管安裝在一個平板上，利 用集熱管吸收太陽的熱能對介質(zhì)(如水)加熱；拋物面式太陽能集熱器是 利用拋物面的反射原理將太陽的光線反射到被加熱的物體上，將被加熱物 體內(nèi)的介質(zhì)(如水)加熱。它們的共同特點是集熱器是被固定在一個地方， 一天內(nèi)太陽光線只能短時間與集熱器形成近似的垂直照射，太陽能量的利 用率相當?shù)?，且熱能損失大，不能滿足目前人類對太陽能的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種太陽能的轉(zhuǎn)化、利用效率高的中高溫太陽 能利用設備。
本方案是通過如下技術(shù)措施來實現(xiàn)的包括聚光罩、集熱器、機體和 與其連接的底座，所述聚光罩上固定連接有支架，支架上裝有集熱器，集 熱器的軸線通過聚光罩和支架的中心，支架的上端與連接桿活動連接，連 接桿上設置有與支架連接的角度跟蹤減速機構(gòu)，連接桿通過方位跟蹤減速 機構(gòu)與機體連接，集熱器內(nèi)有相連通的低溫循環(huán)管和高溫循環(huán)管，低溫循
環(huán)管與機體內(nèi)的副儲能箱連通，高溫循環(huán)管與機體內(nèi)的主儲能箱連通，主 儲能箱與副儲能箱通過內(nèi)循環(huán)管連通。
本方案的有益效果為由于本方案是利用高效率的曲面聚光罩收集太 陽光能，又利用自動跟蹤裝置將太陽的光線一直垂直照射到聚光罩上，使 太陽能與被加熱介質(zhì)能最大限度進行熱交換，提高設備的集熱效率；集熱 器、熱交換不論在哪個設定溫度下工作其輸出管流出的介質(zhì)都是恒溫；集熱器和熱交換器工作的同時，利用循環(huán)管道的溫度差給溫差發(fā)電模塊進行
加熱和冷卻來發(fā)電不損失熱能；介質(zhì)經(jīng)集熱器一次性加熱到高溫流入熱能
主儲存箱和副儲能箱或由循環(huán)泵進行循環(huán)加熱來儲存熱能。


圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖。
圖2是本發(fā)明聚光罩的結(jié)構(gòu)原理圖。
圖3是本發(fā)明聚光罩的俯視圖。
圖4是本發(fā)明集熱器的結(jié)構(gòu)原理放大圖。
圖5是本發(fā)明電器控制原理圖。
圖6是本發(fā)明太陽聚光、集熱、跟蹤結(jié)構(gòu)放大圖。
圖中，l一集熱器；2—溫控閥；3—感溫元件；4一低溫循環(huán)管；5—高
溫循環(huán)管；6—溫差發(fā)電模塊；7—支架；8—聚光罩；9一光電傳感器；10 —Y向軸；11 —絞鏈；12—絞輪；13—電機；14一蝸輪；15—蝸桿；16—Z 向軸；17—上軸承；18—蝸桿；19_蝸輪；20—下軸承；21 —連接盤；22
—電器控制箱；23—上熱交換器接口； 24—溫度傳感器；25—上介質(zhì)循環(huán)
接口； 26—內(nèi)循環(huán)管；27—下熱交換器接口； 28—下介質(zhì)循環(huán)接口； 29—
底座；30—蓄電池；31—單向閥；32—介質(zhì)輸入接口； 33—單向閥；34 一循環(huán)泵；35—下循環(huán)管；36—熱交換器；37—主儲能箱；38—副儲能箱； 39—機體；40—保溫層；41一連接桿；42—骨架；43—聚光板；44一中心 軸；45—Y軸電機；46—信息識別控制電路(CPU); 47—Y軸電機執(zhí)行電路； 48—Z軸電機執(zhí)行電路；49一循環(huán)泵執(zhí)行電路；a—光電傳感器信號I; b 一光電傳感器信號II; C一光照強度傳感器信號；d—跟蹤轉(zhuǎn)動機構(gòu)限位信 號；e—溫度傳感器信號。
具體實施例方式
為能清楚說明本方案的技術(shù)特點，下面通過一個具體實施方式
，并結(jié) 合其附圖，對本方案進行闡述。
通過附圖可以看出，本發(fā)明包括聚光罩8、集熱器l、主儲能箱37、副 儲能箱38、熱交換器36。聚光罩8與支架7固定安裝，支架7上端裝有集熱器
1，集熱器l可以用銅管盤繞而成，也可以用其它金屬管或非金屬材料制成。
集熱器l位于高溫焦斑F處；支架7上的Y向軸10軸線通過聚光罩8和集熱器 l物體的重心處，支架7經(jīng)Y向軸10與Z向軸16 (連接桿41)鉸接；Z向軸 16 (連接桿41)的軸線在聚光罩8中心處，在Z向軸16 (連接桿41)上裝有角度跟蹤減速機構(gòu)，Z向軸16 (連接桿41)下端裝有方位跟蹤減速機構(gòu)，Z 向軸16 (連接桿41)經(jīng)上軸承17和下軸承20安裝在連接盤21的中心軸44上， 集熱器1帶有低溫循環(huán)管4和高溫循環(huán)管5，它們的作用是把低溫介質(zhì)經(jīng)集熱 器接收到的高溫加熱后傳輸?shù)綗崮芾迷O備或儲存箱。低溫循環(huán)管4上裝有 溫度控制閥2，高溫循環(huán)管5上裝有感溫元件3，以控制被加熱介質(zhì)的流量。
低溫循環(huán)管4與壓力罐或副儲能箱38連接，以便將壓力罐輸送的冷介質(zhì) 或儲能箱38內(nèi)低溫介質(zhì)輸送到集熱器中；高溫循環(huán)管5與用熱設備或主儲能 箱37連接，以便將被加熱后的高溫介質(zhì)輸送到用熱設備或主儲能箱37中。
主儲能箱37、副儲能箱38安裝在機體39內(nèi)，在主、副儲能箱與機體39 之間帶有保溫層40，以防熱量損失。
聚光罩8是由不同焦距的聚光板43分別固定在鋼骨架42上制成，各聚光板的 焦點重合在同一位置而形成高溫焦斑F處，各聚光板面之間帶有通風空間 N，以減少聚光罩8的風阻，有利于跟蹤機構(gòu)的調(diào)整和提高設備的鋼性。聚 光罩8也可以是有相同焦距的聚光板固定安裝在鋼骨架42上制成，形成一個 完整的聚光曲面，如拋物面。
低溫循環(huán)管4和高溫循環(huán)管5介質(zhì)循環(huán)管道之間裝有溫差發(fā)電模塊6， 溫差發(fā)電模塊6經(jīng)導線與蓄電池30連接，所產(chǎn)生電能可以直接給電器控制元 件22、光電傳感器9、溫度傳感器24、驅(qū)動電機等直接供電，并聯(lián)有蓄電池 30儲存電能。
支架7、聚光罩8、集熱器l等結(jié)構(gòu)形成陽光聚光、集熱、跟蹤機構(gòu)。其 中，角度跟蹤減速機構(gòu)的蝸桿、蝸輪14、電機13經(jīng)過支撐架安裝在Z向軸 16 (連接桿41)上，蝸桿15嚙合蝸輪14，絞輪12與蝸輪14同軸，絞輪上的 鉸鏈11兩端分別固定在支架7的兩側(cè)。方位跟蹤減速機構(gòu)的蝸輪19固定安裝 在Z向軸16 (連接桿41)的下端，并且與安裝在連接盤21上的蝸桿18嚙合， 蝸桿18由驅(qū)動電機帶動其轉(zhuǎn)動。
熱能儲存箱分主儲能箱37和副儲能箱38，主儲能箱37帶有上介質(zhì)循環(huán) 接口25，副儲能箱帶有下介質(zhì)循環(huán)接口28，主、副儲能箱內(nèi)帶有熱交換器 36，主、副儲能箱上帶有與熱交換器36連接的上熱交換接口23和下熱交換 接口27。
電器控制元件22裝有C P V信息識別裝置，聚光罩l上裝有光電傳感 器9;高溫循環(huán)系統(tǒng)裝有溫度傳感器24。
其應用原理為光電傳感器9包括有太陽高度角傳感器和方位傳感器。太陽高度角傳感器有兩只光電管分別接收太陽高度角變化，當兩只光電管受
光照強度相同時、既是聚光罩對正太陽時，光電管電壓V1二V2電機(13) 不轉(zhuǎn)動。當太陽高度角出現(xiàn)變化，兩只光電管分別進入強光區(qū)和弱光區(qū)， 光電管的電壓會出現(xiàn)高低變化、V1〉V2或V2〉V1;由信息識別電路控制 跟蹤電機13進行反正轉(zhuǎn)，使聚光、集熱系統(tǒng)跟蹤太陽的高度角；同理，方 位傳感器控制方位跟蹤機構(gòu)的電機，當光電管V3〉V4時，電機正轉(zhuǎn)使聚光、 集熱系統(tǒng)跟蹤太陽方位角，對正太陽時，V3二V4電機不轉(zhuǎn)動。為了跟蹤 安全可靠，該光電傳感器上還可以裝有光電管V5進行陽光強度檢測判斷， 達不到光照強度時停止工作。C PV信息識別系統(tǒng)設時間記憶功能，根據(jù) 季節(jié)變化設定開關(guān)機時間，并記憶每天的跟蹤時間進行復位。具體的執(zhí)行 方式為太陽高度角的跟蹤由電機13反正轉(zhuǎn)、帶動蝸桿15、蝸輪14、絞 輪12轉(zhuǎn)動，絞鏈11拉動支架7使聚光集熱機構(gòu)跟蹤太陽的高度角變化。太陽 方位角的跟蹤由電機反正轉(zhuǎn)帶動蝸桿18、蝸輪19、 Z軸16轉(zhuǎn)動，來跟蹤 太陽的方位角。
由于聚光罩8接受到的太陽光經(jīng)聚焦可達到1 0 0 Ot以上的高溫，為 了控制介質(zhì)的流量，在低溫循環(huán)管4安裝有一個溫控閥2和高溫循環(huán)管5上安 裝一個感溫元件3。溫控制閥2在常溫下為常閉，當集熱器l受熱時高溫循環(huán) 管5有高溫介質(zhì)排出經(jīng)過感溫元件3達到設定啟動溫度時溫控閥開啟；根據(jù) 其溫度，利用溫控閥2調(diào)整進入集熱器的介質(zhì)流量進行熱交換、實現(xiàn)集熱器 在恒溫和常下壓工作。
低溫循環(huán)管4通過三通管， 一端經(jīng)過單向閥31接介質(zhì)輸入接口32，另一 端經(jīng)單向閥33、循環(huán)泵34與副儲能箱38的底部相連；高溫循環(huán)管5直接與主 儲能箱37連接；兩儲能箱之間經(jīng)內(nèi)循環(huán)管26相連接，在主儲能箱37上帶有 上循環(huán)介質(zhì)接口25;在副儲能箱38上帶有下循環(huán)介質(zhì)接口28，這樣更有利 于能源的利用。介質(zhì)的加熱過程為壓力罐的介質(zhì)一次性加熱到高溫進入主 儲能箱37和副儲能箱38保存，g|3:壓力罐的介質(zhì)經(jīng)接口32 —單向閥31 —低 溫循環(huán)管4 —溫控閥2 —集熱器1 —感溫元件3—高溫循環(huán)管5進入主儲能箱 37介質(zhì)存滿后，經(jīng)內(nèi)循環(huán)管26在進入副儲能箱38;也可以利用上介質(zhì)循環(huán) 接口25經(jīng)過烤箱對物體加熱后，經(jīng)下介質(zhì)循環(huán)接口28進入副儲能箱38。對 儲能箱的介質(zhì)進行循環(huán)加熱下循環(huán)管35裝有溫控式循環(huán)泵34，當集熱器l 受熱時溫控閥開啟，溫控循環(huán)泵啟動，副儲能箱38的介質(zhì)經(jīng)下循環(huán)管35 — 循環(huán)泵34—單向閥33 —低溫循環(huán)管4—溫控閥2 —集熱器)一感溫元件3 —高溫循環(huán)管5 —主儲能箱37 —經(jīng)內(nèi)循環(huán)管26或進入副儲能箱38進行循環(huán)加熱 儲存熱能。
為保護集熱器和熱循環(huán)系統(tǒng)，在熱循環(huán)系統(tǒng)裝有溫度傳感器24，來檢 測系統(tǒng)的工作溫度，溫度傳感器24最好固定安裝在儲能箱的外側(cè)。當熱循 環(huán)系統(tǒng)的工作溫度超過最大設定值時，有信息識別電路控制跟蹤機構(gòu)電機 帶動Z向軸16 (連接桿41)反轉(zhuǎn)一定角度，使聚光、集熱系統(tǒng)避開陽光照 射并停止跟蹤。
為了排出儲能箱中的氣體，在主儲能箱的上端設有帶放氣閥的排氣口。 電器控制箱22固定安裝在機體39上。
本太陽能利用設備有以下功能和優(yōu)點產(chǎn)生的熱能溫度范圍大，應用 領(lǐng)域廣(6 0 — 1 2 0 (TC);較小容量的集熱器有溫控閥控制輸入介質(zhì)的 流量實現(xiàn)升溫快，十幾秒鐘就可產(chǎn)生所應用的高溫；集熱器、熱交換不論 在哪個設定溫度下工作其輸出管流出的介質(zhì)都是恒溫；集熱器和熱交換器 工作的同時，利用循環(huán)管道的溫度差給溫差發(fā)電模塊6進行加熱和冷卻來發(fā) 電不損失熱能；利用自動跟蹤裝置最大限度的利用太陽能進行熱交換，提 高設備的集熱效率；介質(zhì)經(jīng)集熱器加熱成高溫蒸汽經(jīng)上介質(zhì)循環(huán)接口25供 設備使用；介質(zhì)經(jīng)集熱器一次性加熱到高溫流入熱能主儲存箱37和副儲能 箱38或由循環(huán)泵進行循環(huán)加熱來儲存熱能。
權(quán)利要求
1.一種中高溫太陽能利用設備，包括聚光罩(8)、集熱器(1)、機體(39)和與其連接的底座(29)，其特征是所述聚光罩(8)上固定連接有支架(7)，支架(7)上裝有集熱器(1)，集熱器(1)的軸線通過聚光罩(8)和支架(7)的中心，支架(7)的上端與連接桿(41)活動連接，連接桿(41)上設置有與支架(7)連接的角度跟蹤減速機構(gòu)，連接桿(41)通過方位跟蹤減速機構(gòu)與機體(39)連接，集熱器(1)內(nèi)有相連通的低溫循環(huán)管(4)和高溫循環(huán)管(5)，低溫循環(huán)管(4)與機體(39)內(nèi)的副儲能箱(38)連通，高溫循環(huán)管(5)與機體(39)內(nèi)的主儲能箱(37)連通，主儲能箱(37)與副儲能箱(38)通過內(nèi)循環(huán)管(26)連通。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的中高溫太陽能利用設備，其特征是所述低溫循環(huán)管(4)還通過三通管與壓力罐連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的中高溫太陽能利用設備，其特征是所述集熱器(1)上的低溫循環(huán)管(4)設置有溫度控制閥(2)，高溫循環(huán)管(5)上設置有 感溫元件(3)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的中高溫太陽能利用設備，其特征是所 述主儲能箱(37)設置有上介質(zhì)循環(huán)接口 (25)，副儲能箱(38)設置有下介質(zhì) 循環(huán)接口(28)，主儲能箱(37)和副儲能箱(38)內(nèi)帶有熱交換器(36)，主儲 能箱(37)和副儲能箱(38)上分別設置有與熱交換器(36)連接的上熱交換接 口(23)和下熱交換接口(27)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的中高溫太陽能利用設備，其特征是所述角度 跟蹤減速機構(gòu)包括相互嚙合的蝸輪(14)、蝸桿(15)與相配合的鉸輪(12)、 鉸鏈(ll)，鉸輪(12)和蝸輪(15)同軸固定連接，鉸鏈(ll)兩端分別固定在 支架(7)的兩側(cè)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的中高溫太陽能利用設備，其特征是所述 方位跟蹤減速機構(gòu)包括相互嚙合的蝸輪(19)和蝸桿(18)、上軸承(17)、下 軸承(20)和連接盤(21)，連接桿(41)通過上軸承(17)和下軸承(20)安裝 在連接盤(21)的中心軸上，蝸輪(19)固定安裝在連接桿(41)的下端。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的中高溫太陽能利用設備，其特征是電器控制 元件(22)裝有C P V信息識別裝置，聚光罩(8)上裝有光電傳感器(9)，主 儲能箱(37)的外側(cè)設置有溫度傳感器(24)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的中高溫太陽能利用設備，其特征是低溫循環(huán)管(4)和高溫循環(huán)管(5)之間裝有溫差發(fā)電模塊(6)，溫差發(fā)電模塊(6)與蓄 電池(30)電連接。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的中高溫太陽能利用設備，其特征是所 述聚光罩(8)是由不同焦距的聚光板(43)分別固定在鋼骨架(42)上制成，各 聚光板的焦點重合在同一位置而形成高溫焦斑(F)，集熱器(1)的上端置 于高溫焦斑(F)處，各聚光板面之間帶有通風空間(N)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的中高溫太陽能利用設備，其特征是-所述主儲能箱(37)、副儲能箱(38)之間及機體(39)與主儲能箱(37)、副儲 能箱(38)之間帶有保溫層(40)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用和轉(zhuǎn)換太陽能為熱能的中高溫太陽能利用設備，包括聚光罩(8)、集熱器(1)、機體(39)和與其連接的底座(29)，其特征是所述聚光罩(8)上固定連接有支架(7)，支架(7)上裝有集熱器(1)，集熱器(1)的軸線通過聚光罩(8)和支架(7)的中心，支架(7)的上端與連接桿(41)活動連接，連接桿(41)上設置有與支架(7)連接的角度跟蹤減速機構(gòu)，連接桿(41)通過方位跟蹤減速機構(gòu)與機體(39)連接，集熱器(1)內(nèi)有相連通的低溫循環(huán)管(4)和高溫循環(huán)管(5)，低溫循環(huán)管(4)與機體(39)內(nèi)的副儲能箱(38)連通，高溫循環(huán)管(5)與機體(39)內(nèi)的主儲能箱(37)連通，主儲能箱(37)與副儲能箱(38)通過內(nèi)循環(huán)管(26)連通。本設備帶有CPV信息識別控制系統(tǒng)實現(xiàn)設備自動化運轉(zhuǎn)，并且能最大限度利用太陽能的熱能。
文檔編號F24J2/34GK101298943SQ200810016819
公開日2008年11月5日 申請日期2008年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月11日
發(fā)明者王發(fā)明 申請人:王發(fā)明