太阳能加热装置及太阳能饮水机的制作方法

本实用新型涉及太阳能加热技术领域，尤其是涉及太阳能加热装置及太阳能饮水机。

背景技术：

太阳能作为一种巨大的、无污染的、理论上取之不尽的可再生能源，已经越来越引起人们的人普遍重视，在太阳能中温领域中，由于非聚光集热器很难达到较高的温度，而抛物面聚光器有需要复杂的跟踪系统，并且价格昂贵。

太阳能集热器主要用于生活用水的加热，还有一部分是工业用水的前期加热。随着科技的进步和人们对太阳能集热技术的更深研究，CPC槽式复合型抛物面聚光的集热器不断涌现，根据CPC槽式集热器聚光原理，集热器内的热水温度的到大大提高，能够达到我们的饮水温度标准。非成像的CPC聚光比一般不超过15，工作温度范围为 80～250℃，是具有一定特色的中温聚光集热器。

目前人们在室内的生活饮用开水主要靠电加热的饮水机实现，在户外时主要靠明火加热，这样不但污染环境，而且存在很大的火灾安全隐患。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种太阳能加热装置，以缓解了现有技术中在户外对水加热存在火灾安全隐患和污染环境的缺陷的技术问题。

本实用新型提供的一种太阳能加热装置，包括：支撑机构、聚光板和加热管；

所述聚光板设置在所述支撑机构上，

所述聚光板呈弧型设置，

所述加热管设置在所述聚光板上的光线聚焦处。

进一步地，所述聚光板包括第一反光面和第二反光面；

所述第一反光面和所述第二反光面相对设置，且所述第一反光面和所述第二反光面之间活动连接。

进一步地，所述第一反光面包括自加热管向外依次设置的第一渐开线面和第一抛物线面，所述第一抛物线面和所述第一渐开线面固定连接；

所述第二反光面包括自加热管向外依次设置的第二渐开线面和第二抛物线面，所述第二抛物线面和第二渐开线面固定连接；

所述支撑机构与所述第一抛物线面和第二抛物线面可拆卸连接，所述第一渐开线面和所述第二渐开线面之间活动连接。

进一步地，所述支撑机构包括底座、第一支撑架和第二支撑架；

所述第一支撑架和所述第二支撑架的一端分别转动连接在所述底座上，所述第一支撑架和所述第二支撑架的另个一端设置有卡接部，所述第一支撑架和所述第二支撑架相对设置在所述底座两侧。

进一步地，还包括支撑件；

所述支撑件为多个，多个所述支撑件一端将所述第一渐开线面和所述第二渐开线面之间活动连接，所述支撑件的另一端用于支撑所述加热管。

进一步地，所述支撑件包括自上之下依次设置的环槽、伸缩杆和连接部；

所述环槽固定连接在所述伸缩杆的上端，所述连接部铰接在所述伸缩杆的下端；

所述加热管穿设在所述环槽内，所述连接部用于将所述第一渐开线面和第二渐开线面活动连接。

进一步地，所述连接部包括第一连接件和第二连接件，所述第一渐开线面和所述第二渐开线面上分别设置有多个第一连接孔和多个第二连接孔，多个所述第一连接孔和第二连接孔分别沿所述第一渐开线面和第二渐开线面的径向方向均匀间隔排布，所述第一连接件上设置有第一螺纹孔，螺栓通过第一螺纹孔和第一连接孔，将所述第一连接件和所述第一渐开线面连接，螺栓通过第二螺纹孔和第二连接孔，将所述第二连接件和所述第二渐开线面连接。

进一步地，所述第一反光面和所述第二反光面结构相同，且所述第一反光面和所述第二反光面呈U型设置。

一种太阳能饮水机，具有太阳能加热装置，包括、水桶、水桶支架和导水管；

所述水桶设置在所述水桶支架之间上，所述导水管的一端以所述水桶的出水口连通，所述导水管的另一端与所述加热管的进水口连通；

所述导水管内设置有截止阀。

进一步地，还包括橡胶塞，所述橡胶塞内设置有排气阀、温度开关、温度感应器、温度指示灯、控制器、电池槽、水位计、进水口和开水出水口；

所述排气阀、截止阀、温度开关、温度指示灯和水位计分别与控制器电连接；

当所述加热管内的水位过低时，水位计将信号反馈到控制器中，控制器调节控制截止阀对加热管进行注水。

本实用新型提供的一种太阳能加热装置，聚光板设置在支撑机构上，加热管设置在聚光板的聚焦处，当阳光照射到聚光板上时，光线通过聚光板聚集到聚焦处，使加热管受热，将加热管内的水进行加热。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的太阳能加热装置的立体图；

图2为本实用新型实施例提供的太阳能加热装置的主视图；

图3为本实用新型实施例提供的太阳能饮水机的立体图；

图4为本实用新型实施例提供的太阳能饮水机的局部主视图；

图5为本实用新型实施例提供的太阳能饮水机的集热面聚光原理图。

图标：1-支撑机构；2-聚光板；3-加热管；4-导水管；5-水桶； 6-水桶支架；11-第一支撑架；12-第二支撑架；13-底座；21-第一反光面；22-第二反光面；41-截止阀；70-排气阀；71-温度指示灯；72- 水位计；73-进水口；74-出水口；75-电池槽；76-温度感应器；210- 第一抛物线面；211-第一渐开线面；220-第二抛物线面；221-第二渐开线面。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

图1为本实用新型实施例提供的太阳能加热装置的立体图。如图 1所示，本实用新型提供的一种太阳能加热装置，包括：支撑机构1、聚光板2和加热管3；

所述聚光板2设置在所述支撑机构1上，

所述聚光板2呈弧型设置，

所述加热管3设置在所述聚光板2上的光线聚焦处。

其中，聚光板2优选为MIRO系列铝材，其材质具有新颖独特，品质高档，耐刮伤，表面硬度达到蓝宝石级，环保无毒、防火，抗干扰、可屏蔽电磁波、具备优良的散热性能，提高良品率，从而有效的降低成本，低比重，只有不锈钢的三分之一重且容易加工成型，表面氧化层永不脱落，色彩均匀一致。

本实施例中，聚光板2设置在支撑机构1上，加热管3设置在聚光板2的聚焦处，当阳光照射到聚光板2上时，光线通过聚光板2 聚集到聚焦处，使加热管3受热，将加热管3内的水进行加热。

图2为本实用新型实施例提供的太阳能加热装置的主视图。如图 2所示，在上述实施例的基础上，进一步地，所述聚光板2包括第一反光面21和第二反光面22；

所述第一反光面21和所述第二反光面22相对设置，且所述第一反光面21和所述第二反光面22之间活动连接。

其中，第一反光面21和第二反光面22之间的活动连接可以有多种形式，例如：在第一反光面21设置有多个间隔排布的条形槽，在第二反光面22与第一反光面21连接端设置有多个凸起的弹性片，通过弹性片卡接在条形槽内，将第一反光面21和第二反光面22活动连接。

还有，在第一反光面21和第二反光面22上设置有异性磁铁，以将第一反光面21和第二反光面22连接。

本实施例中，第一反光面21和第二反光面22之间相对设置，且第一反光面21和第二反光面22活动连接，这样，可以便于聚光板2 的携带，并且，调控人员可以通过调节第一反光面21或者第二反光面22更加容易找到光线的聚光处。

进一步地，所述第一反光面21包括自加热管3向外依次设置的第一渐开线面211和第一抛物线面210，所述第一抛物线面210和所述第一渐开线面211固定连接；

所述第二反光面22包括自加热管3向外依次设置的第二渐开线面221和第二抛物线面220，所述第二抛物线面220和第二渐开线面 221固定连接；

所述支撑机构1与所述第一抛物线面210和第二抛物线面220 可拆卸连接，所述第一渐开线面211和所述第二渐开线面221之间活动连接。

其中，第一抛物线面210和第二抛物线面220与支撑机构1的可拆卸连接有多种形式，例如：在第一抛物线面210和第二抛物线面 220与支撑机构1连接端设置有卡槽，在支撑机构1的顶部设置有凸起的横杆，卡槽卡接在横杆上。

或者在支撑机构1的顶部两端分别设置有连接部，连接部和支撑机构1的主体通过螺栓连接，将第一抛物线面210和第二抛物线面 220设置在连接部和支撑机构1之间，通过螺栓将第一抛物线面210 和第二抛物线面220夹紧。

本实施例中，第一反光面21包括自加热管3向外依次设置的第一渐开线面211和第一抛物线面210，所述第一抛物线面210和所述第一渐开线面211固定连接；第二反光面22包括自加热管3向外依次设置的第二渐开线面221和第二抛物线面220，所述第二抛物线面 220和第二渐开线面221固定连接，这样，当阳光照射在第一反光面 21和第二反光面22上时，通过设置在第一反光面21和第二反光面 22上的第一抛物线面210和第一渐开线面211、第二渐开线面221和第二抛物线面220可以保障加热管3一直处在光线聚焦处，以提高加热管3的加热速度。

在上述实施例的基础上，进一步地，所述支撑机构1包括底座 13、第一支撑架11和第二支撑架12；

所述第一支撑架11和所述第二支撑架12的一端分别转动连接在所述底座13上，所述第一支撑架11和所述第二支撑架12的另个一端设置有卡接部，所述第一支撑架11和所述第二支撑架12相对设置在所述底座13两侧。

本实施例中，第一支撑架11和所述第二支撑架12的一端分别转动连接在所述底座13上，由于，在安装第一反光面21和第二反光面 22的同时，需要对聚焦处进行调节，第一支撑架11和所述第二支撑架12的一端分别转动连接在所述底座13上，且第一支撑架11和第二支撑架12相对设置在底座13两侧，可以根据安装人员的需要对支撑架的角度进行调节，能够快捷的将太阳能加热装置安装调试完成。

在上述实施例的基础上，进一步地，还包括支撑件；

所述支撑件为多个，多个所述支撑件一端将所述第一渐开线面 211和所述第二渐开线面221之间活动连接，所述支撑件的另一端用于支撑所述加热管3。

本实施例中，支撑件能够增强第一渐开线面211和第二渐开线面 221之间连接的稳定性，以提高整体装置工作的稳定性。

在上述实施例的基础上，进一步地，所述支撑件包括自上之下依次设置的环槽、伸缩杆和连接部；

所述环槽固定连接在所述伸缩杆的上端，所述连接部铰接在所述伸缩杆的下端；

所述加热管3穿设在所述环槽内，所述连接部用于将所述第一渐开线面211和第二渐开线面221活动连接。

本实施例中，支撑件包括自上之下依次设置的环槽、伸缩杆和连接部；环槽固定连接在所述伸缩杆的上端，连接部铰接在伸缩杆的下端，加热管3穿设在环槽内，当加热管3的安装调节完成之后，在对加热管3进行调节，可以通过伸缩管的伸缩来调节加热管3的位置，这样，就不要在对支撑架或者聚光板2进行调节，能够减小使用者的工作量，提高调节的速度。

在上述实施例的基础上，进一步地，所述连接部包括第一连接件和第二连接件，所述第一渐开线面211和所述第二渐开线面221上分别设置有多个第一连接孔和多个第二连接孔，多个所述第一连接孔和第二连接孔分别沿所述第一渐开线面211和第二渐开线面221的径向方向均匀间隔排布，所述第一连接件上设置有第一螺纹孔，螺栓通过第一螺纹孔和第一连接孔，将所述第一连接件和所述第一渐开线面 211连接，螺栓通过第二螺纹孔和第二连接孔，将所述第二连接件和所述第二渐开线面221连接。

本实施例中，通过连接部上设置的第一连接件和第二连接件和所述第一渐开线面211和所述第二渐开线面221的螺栓连接，将支撑件和第一反光面21和第二反光面22连接，不仅可以提高第一反光面 21和第二反光面22之间连接的稳定性，还能够使支撑件连接在第一反光面21和第二反光面22上，同时提高了支撑件的稳固性。

在上述实施例的基础上，进一步地，所述第一反光面21和所述第二反光面22结构相同，且所述第一反光面21和所述第二反光面 22呈U型设置。

本实施例中，第一反光面21和第二反光面22结构相同，并且都呈U型，这样，可以有利于快速的找到第一反光面21和所述第二反光面22光线的聚集处。

实施例2

图3为本实用新型实施例提供的太阳能饮水机的立体图。如图3 所述，一种太阳能饮水机，具有太阳能加热装置，包括、水桶5、水桶支架6和导水管4；

所述水桶5设置在所述水桶支架6之间上，所述导水管4的一端以所述水桶5的出水口74连通，所述导水管4的另一端与所述加热管3的进水口73连通；

所述导水管4内设置有截止阀41。

本实施例中，水桶5设在水桶支架6上，通过导水管4与加热管3连通，当加热管3内的水达到一定程度之后，关闭导水管4内的截止阀41，当阳光照射到聚光板2上之后，既可以对加热管3进行加热，以使在无电或者户外的状态人们可以饮用到热水。

图4为本实用新型实施例提供的太阳能饮水机的局部主视图。

在上述实施例的基础上，进一步地，还包括橡胶塞，所述橡胶塞内设置有排气阀70、温度开关、温度感应器76、温度指示灯71、控制器、电池槽75、水位计72、进水口73和开水出水口74；

所述排气阀70、截止阀41、温度开关、温度指示灯71和水位计 72分别与控制器电连接；

当所述加热管3内的水位过低时，水位计72将信号反馈到控制器中，控制器调节控制截止阀41对加热管3进行注水。

本实施例中，通过控制器控制截止阀41、排气阀70、温度开关、温度指示灯71和水位计72，当所述加热管3内的水位过低时，水位计72将信号反馈到控制器中，控制器调节控制截止阀41对加热管3 进行注水，以使饮水机正常的工作；当温度感应装置的温度，T<90℃时，亮红灯，当T≥90℃时，亮绿灯，当T≥95℃时，排气阀70打开； 85℃≤T≤95℃时，亮绿灯，系统自动保温(排气阀70关闭)，T<85℃时，亮红灯，排气阀70关闭，开始加热。

聚光板的计算过程：

1.确定该太阳能饮水机聚光板的理论聚光比

加热装置的聚光板是加热装置热效果影响最大的零部件。

现取几何聚光比为C＝3(聚光比表示聚光板对太阳光的集热的汇聚能力)求出接收半角θ_A＝20°,r＝D₁/2。其中， C表示聚光比；θ_A表示接收半角；r表示接收半径；D₁表示真空管内管直径。

2.设计复合抛物面形线方程

反射面中渐开线的方程表示为：

反射面中抛物线的方程表示为：

其中：

图5为本实用新型实施例提供的太阳能饮水机的集热面聚光原理图。如图5所示，根据形线方程绘制聚光板图即聚光原理图

根据上面的聚光板形面公式，编写聚光板形面绘制程序，自动绘制出聚光板面图。设定入射光线夹角以中轴线分偏西为负，偏东为正。根据光的反射原理，当入射光线夹角在-θ_A到+θ_A时图1中入射光线 1、2、3分别入射到抛物线M点(MN为抛物线在M点的法线)，全部经过抛物线反射面反射到加热管上；当入射光线夹角在到 -θ_A和θ_A到时，入射光线经过抛物线面和渐开线面多次反射入射到加热管上，使其所有太阳入射光被真加热管吸收，达到聚光的目的，设计出集热器聚光面。

3.计算集热聚光面面积

聚光面的面积等于抛物面弧长与渐开线面弧长的总和乘以2L，即：S_r＝2(S₁+S₂)L。其中，S_r表示聚光面的面积；S₁渐开线的弧长； S₂表示抛物线的弧长，L表示可装水部分的管长。

2.3.1聚光面的弧长

渐开线弧长为：

抛物线弧长为：

其中：

将上式化简后得积分方程为：

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。