专利名称：自动追踪式抛物镜聚焦太阳能加热器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种太阳能收集与能量转换的自动追踪式抛物镜聚焦阳光集热器，特别是涉及一种太阳能热水器的自动追踪式抛物镜聚焦太阳能加热器。
当前有两种太阳能热水器的加热装置。一种是有抛物镜形的反射镜加热器，其缺点是须人工不断地调节其抛物镜反射的角度，才能使其抛物镜开口平面垂直于阳光，既浪费人力又不能达到准确聚焦的目的，所以其阳光收集与能量转换率并不理想。另一种是真空玻璃圆管式加热器，其缺点是固定安放，方向不可调，因此，在一年中只有某一时刻，其玻璃圆管的轴线才能与阳光垂直，即使在这一时刻，由于玻璃圆管表面的曲面性质，导致射入的阳光与玻璃圆管表面上的各个点形成了不同的入射角，很大部分的阳光被反射而损失，所以，其阳光收集与能量转换率更不理想。上述两种太阳能加热装置由于它们各自本身的设计缺陷，均无法对太阳能进行大规模高效收集与能量转换的利用。
本实用新型的目的是提供一种自动追踪式抛物镜聚焦太阳能加热器，它能弥补现有装置的上述不足。
一种自动追踪式抛物镜聚焦太阳能加热器，有底座、抛物镜和集热器，其特征是底座上装有南北追踪电机、电路板、南北回归双刀双掷开关，T形梁的横梁两端插接在底座的两个孔中，南北驱动蜗轮装在该横梁上，南北追踪限度控制器固定在南北驱动蜗轮上，南北追踪传感器装在T形梁上且与T形梁所在的平面垂直；T形梁的竖梁上接有支架，抛物镜通过支架与T形梁的竖梁连接，电机底座固定在T形梁上，东西追踪电机固定在电机底座上，T形梁的竖梁上装有东西追踪限度控制器和东西驱动蜗轮，东西回归双刀双掷开关装在支架上，东西追踪传感器固定在抛物镜的一角且与抛物镜开口所在的平面垂直；集热器装在T形梁的竖梁上。
本装置由于采用了自动追踪太阳系统，而且集能器又采用了圆柱形或球形结构，其轴线与抛物面的焦线重合，能把阳光聚焦成为一条线段；因此，射入的阳光在任何时刻都能经抛物镜反射后垂直地照射到集能器的表面，极大地提高了阳光的能量收集与转换效率，本装置不仅可以用在日常洗浴对水的加热，更可大规模地对太阳能进行收集与转换，如建立太阳能发电厂。
下面通过实施例和
本实用新型。
附图1为本实用新型的结构示意图。
附图2为其电路图。
本自动追踪式抛物镜聚焦太阳能加热器有底座1、抛物镜3和集热器18。底座1上装有南北追踪电机4、电路板17、南北回归双刀双掷开关7。T形梁2的横梁两端插接在底座1的二个孔中，并可绕其横梁转动。南北驱动蜗轮5装在该横梁上，南北追踪限度控制器6固定在南北驱动蜗轮5上。南北追踪传感器15垂直固定在T形梁2上。T形梁2的竖梁上接有支架13、14，抛物镜3通过支架13、14连接到T形梁2的竖梁上，并可绕竖梁转动；电机底座9固定在T形梁2上，东西追踪电机8固定在电机底座9上，东西驱动蜗轮10和东西追踪限度控制器11都固定在T形梁2的竖梁上，东西回归控制双刀双掷开关12固定在支架14上，东西追踪传感器16固定在抛物镜3的一角且与抛物镜3开口所在的平面垂直。集热器18固定在T形梁2的竖梁上，其对称轴与T形梁2的竖梁的轴线重合。
本实用新型的电路如附图2所示，两套三极管、光敏电阻、可变电阻分别组成两个开关电路，分别与两个继电器串联，并连接到一个12V的电源上。该电源的两端连接着两个双刀双掷开关7、12。各双刀双掷开关的双刀与电源直接连接；它们的两组接线柱交叉地连接到电机4、8上。在电路图2的上半部分，继电器连接在双刀双掷开关12的一个接线柱与电机8之间，组成了东西追踪控制电路。在电路图2的下半部分，继电器连接在双刀双掷开关7的两接线柱与电机4之间，下半部分电路组成了南北追踪控制电路。
使用本实用新型时，将其安放在例如北半球上，须使其T形梁2水平安放并且与当地的纬线重合。调整好南北追踪限度控制器6的初始位置，即保证T形梁2的竖梁与它在地面上的投影所能达到的最大角等于当地夏至时的太阳高度，最小角等于当地冬至时的太阳高度(在地理学上，太阳高度是用正午阳光与地面的夹角来定义的)。假定，时间刚好是夏至或是刚过夏至，调整南北追踪传感器15，使之刚好偏离阳光的直射并且位于阳光与地面形成的夹角内；调整东西追踪传感器16，使之刚好偏离阳光的直射，并且位于阳光与地面纬线的夹角内。这里所说的夹角是这样定义的，即纬线作为一条射线，它的方向是自东向西的，所说的夹角就是指阳光与这条射线所形成的角。
本加热器经过安放与调整后，它的两个传感器的初始状态没有受到阳光的照射，三极管是关闭的，本加热器是静止的。伴随太阳的向西运动，东西追踪传感器16会受到阳光的直射，这时传感器16中的光敏电阻的阻值会急剧下降，使三极管导通，引发了继电器的导通，于是电机8开始转动，带动了抛物镜3绕T形梁2的竖梁向西运动，当转至传感器不再受到阳光直射时，东西自动追踪电机8暂停；当传感器再次受到阳光直射时，自动追踪电机8再次启动；于是就开始了这个过程的不断循环。这样就保证了抛物镜的开口在一天当中的任何一个时刻都垂直于阳光。当向西转动到当地子午线西60度时，东西追踪限度控制器11就把东西追踪电路中的东西回归双刀双掷开关12拨动到其相反的位置上，使电机两端的电压改变了方向，电机开始逆向转动，抛物镜3的开口向东方转动。这时，东西追踪电路中的光控电路已不再控制电机，恰好，这时正是黑夜，当抛物镜的开口方向转动到离当地子午线东向60度时，东西追踪限度控制器11又把这个双刀双掷开关12拨相相反的位置，这时由于是黑夜，东西追踪控制电路中的继电器是断开的，抛物镜3的开口所在的平面就停留在当地子午线东60度的地方，等待着明天的日出。明日日出后又重复着同样的过程。
由于太阳在作东西运动的同时，又作南北向的运动。由于本加热器的初始状态是南北向静止的，当太阳向南运动的过程中，南北追踪传感器15会受到阳光的照射，这时南北追踪电路中的光敏电阻受到阳光照射后，阻值急剧下降，三极管导通，使继电器闭合，电机开始转动，带动了T形梁2向南转动。当转至传感器不再受到阳光直射时，南北自动追踪电机暂停；当传感器再次受到阳光直射时，自动追踪电机4再次启动；于是就开始了这个过程的不断循环。这样，T形梁2一直绕其横梁向南转动，到达最南端时，南北追踪电路中的双刀双掷开关7受到南北追踪限度控制器6的拨动，被拨向相反的位置，改变了电机两端的电压方向，使电机向相反的方向运动，这样又开始了向北追踪太阳的过程。到达北方后又重复上一过程。这样，本加热器便可以在一年当中的任何一个白昼时刻都能保证抛物镜3的开口所在的平面垂直于阳光。
南北追踪传感器15和东西追踪传感器16是由一根金属管和一个光敏电阻组成，金属管是一根有着一个侧面是扇形、另一个侧面是长方形的两端开口为长方形的方管，扇形的圆心角为3度。管的内壁涂为黑色。光敏电阻安放在金属管开口较小的一端，其感光面朝向另一端的开口。一端开口在安放光敏电阻后进行封闭。
东西追踪限度控制器11的开口为120度，它可以保证抛物镜每天做120度的东西转动，追踪到当地子午线左右各60度的阳光；南北追踪限度控制器6有着47度的开口，这个角度等于南北回归线的夹角，它能保证抛物镜在南北向上的转动在太阳高度变化的范围内。
集热器18的形状依据抛物镜3的形状而定，当抛物镜3是平移抛物镜时，它是圆柱状的，当抛物镜3是旋转抛物镜时，它是球形的。内层为表面涂成黑色的铝制容器，外层为玻璃，夹层为真空。
权利要求1.一种自动追踪式抛物镜聚焦太阳能加热器，有底座(1)、抛物镜(3)和集热器(18)，其特征是底座(1)上装有南北追踪电机(4)、电路板(17)、南北回归双刀双掷开关(7)，T形梁(2)的横梁两端插接在底座(1)的两个孔中，南北驱动蜗轮(5)装在该横梁上，南北追踪限度控制器(6)固定在南北驱动蜗轮(5)上，南北追踪传感器(15)装在T形梁(2)上且与T形梁(2)所在的平面垂直；T形梁(2)的竖梁上接有支架(13)、(14)，抛物镜(3)通过支架(13)、(14)与T形梁(2)的竖梁连接，电机底座(9)固定在T形梁(2)上，东西追踪电机(8)固定在电机底座(9)上，T形梁(2)的竖梁上装有东西追踪限度控制器(11)和东西驱动蜗轮(10)，东西回归双刀双掷开关(12)装在支架(14)上，东西追踪传感器(16)固定在抛物镜(3)的一角且与抛物镜(3)开口所在的平面垂直；集热器(18)装在T形梁(2)的竖梁上。
2.如权利要求1所述的加热器，其特征是所述的集热器(18)的形状为圆柱形或球形。
专利摘要一种自动追踪式抛物镜聚焦太阳能加热器,其特征是底座上装有南北追踪电机、电路板、T形梁,南北驱动蜗轮装在该横梁上,南北追踪限度控制器固定在南北驱动蜗轮上,南北追踪传感器装在T形梁上东西追踪电机固定在电机底座上,T形梁的竖梁上装有东西追踪限度控制器和东西驱动蜗轮,东西追踪传感器固定在抛物镜的一角,集热器装在T形梁的竖梁上。本装置极大地提高了阳光的能量收集与转换效率,可用于洗浴的加热和建立太阳能发电厂。
文档编号F24J2/12GK2509523SQ01268860
公开日2002年9月4日 申请日期2001年12月3日 优先权日2001年12月3日
发明者周丕荣, 周培材 申请人:周丕荣, 周培材