专利名称：太阳光线自动垂直收集器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种太阳光线自动垂直收集器，该太阳光线自动垂直收集器能自动跟踪太阳光线，使太阳光线垂直照射于太阳能收集器上，以获得最大的太阳辐射能量，属于太阳能的综合利用领域。
太阳能是一种廉价而无污染的绿色能源，充分利用太阳能，是二十一世纪人类的目标。利用太阳能的关键是太阳能的收集。在现有技术中，太阳能收集器主要有两种，一种是固定式的，即将太阳能收集器固定在光照较强的位置，这种装置的缺点是每天只在太阳光充分照射到太阳能收集器时，该收集器才能收集到充分的太阳能，而在阳光斜射时，太阳能收集器只能收集部分或较少的太阳能；另外一种太阳能收集器是通过电子或机械装置控制太阳能收集器，使其总是能够与阳光照射的方向保持垂直，以吸收最多的太阳能，这种装置的缺点是需要能量驱动，即在收集太阳能的同时又需要消耗能量。
本实用新型的目的在于提供一种太阳光线自动垂直收集器，该装置完全利用太阳的能量，使太阳能收集器一直保持在最佳位置，即太阳光线保持辐射于太阳能收集装置，以获得最大的太阳辐射能量，它不需要外界提供能量，也不消耗自身收集的能量。
为了完成上述任务，本实用新型采用的技术方案是将装有多块太阳电池板的太阳光线自动垂直收集器安装在转动轴上，使其可绕南北轴转动；太阳光线自动垂直收集器东西两端分别安装两个通过管子相互连通的通过遮阳板遮掩起来的包含热传导材料涂层的容器，容器中充有易挥发性液体，这种液体可以在温差的驱动下从一个容器流向它对面的另一个容器；容器的两侧分别装有遮阳板。在太阳光线自动垂直收集器的转动轴的一端或两端，安装有配重装置，该配重装置可以调节和控制整个太阳光线自动垂直收集器的倾斜；太阳光线自动垂直收集器的转动轴和安装框架之间的一端或两端，用缓冲器连接，该缓冲器可以控制太阳光线自动垂直收集器平稳地转动而不受外界环境的干扰，当太阳光线自动垂直收集器一端的容器内的液体由于吸收热量而挥发时，通过液体在两容器中传递引起的重量的变化而使太阳光线自动垂直收集器转动，从而保持收集器朝向太阳光线，以收集最大的太阳辐射能。具体地说，在白天收集器的方向从东转向西，傍晚时保持在此方向。当太阳从东方升起时，阳光照射到位于西边的容器，由于此容器温度升高，容器内的易挥发液体挥发，从西边容器留向东边容器，在重量和配重装置的作用下使太阳能收集器转动，从而垂直朝向早晨东方升起的太阳。
所述的容器为热接收设施，热接收设施容器上包含起热传导作用的涂层，容器中加注足够的低沸点液体；两个热传递设施容器通过起传递作用的管子相连，组成一个热传递系统，容器的形状可以是正方形、矩形、圆柱形以及适合本实用新型的任何形状，优选矩形和圆柱形，两端容器也可以分别是多个容器的串联。
两个容器的内侧或外侧分别安装遮阳板，采用在对称的方向遮掩的方式，使得当阳光垂直照射在太阳光线自动垂直收集器表面时，每个容器受到相同数量的太阳能的辐射；如果在两个容器的外部对称安装遮阳板，当阳光斜照，太阳能的辐射不垂直于太阳光线自动垂直收集器表面时，由于距太阳较近的容器被遮阳板遮挡起来--阳光照射在遮阳板上，此时距太阳较远的容器比距太阳较近的容器接受到更多的太阳能的辐射，使该容器温度升得较前一个容器高，容器中的液体在蒸发气体的作用下被推动到温度较低的容器中，由于重量的转移，引起太阳光线自动垂直收集器产生倾斜，通过安装在太阳光线自动垂直收集器转动轴端部的配重装置的调节和控制作用，容器绕轴转动，达到太阳辐射垂直于太阳光线自动垂直收集器表面的目的。
所述的配重装置安装在太阳光线自动垂直收集器转动轴的一端或两端，也可以安装在适合本实用新型的其他位置，优选安装在转动轴的一端。
为免受风、雨等外界因素干扰，本实用新型在太阳光线自动垂直收集器的转动轴和安装框架之间，用缓冲器连接，使太阳光线自动垂直收集器保持平稳转动，在转动轴和太阳光线自动垂直收集器的支架连接处，有一连接装置，用于调节太阳光线自动垂直收集器在不同季节太阳电池板倾斜角度的变化。安装框架设有可以调节的结构，以调节框架的安装尺寸和距离，以适应不同尺寸太阳电池板的安装。
按照上述设计，太阳光线自动垂直收集器的每一个容器与天空的视点被限制在大约90度。当太阳落山后收集器将保持在最后的位置到清晨，收集器的朝向可通过手动或等到太阳升到足够高时越过东面的遮阳板照射到西侧的容器上，此时，容器内的液体将从西侧容器流入东侧容器使收集器倾斜直至其表面垂直于太阳辐射。
本实用新型的太阳光线自动垂直收集器可以使太阳光线自动垂直收集器保持在最佳位置以获得最大太阳辐射能，其结构中没有驱动电机、齿轮、离合器、电子线路、电池及太阳敏感器等元件，不需要外界能量及自身收集的能量的驱动，设计结构简单、经久耐用。和电子机械方式驱动的系统相比，省去了施加在传动轴上的高驱动应力，而只是依靠太阳能转热能引起重力的作用来达到本实用新型的目的。除由于季度性的绕南北轴的调整外，不需要其它任何保养及维护措施。
下面结合图片说明本实用新型的实施方式视图说明
图1.本实用新型的太阳光线自动垂直收集器总体图图2.为清晨时太阳光线自动垂直收集器与太阳的关系示意图图3.为早晨太阳光线自动垂直收集器与太阳的关系示意图图4.为上午太阳光线自动垂直收集器与太阳的关系示意图图5.为正午太阳光线自动垂直收集器与太阳的关系示意图图6.为下午太阳光线自动垂直收集器与太阳的关系示意图图7.为傍晚太阳光线自动垂直收集器与太阳的关系示意图主要部分代表符号10太阳电池板 11.12安装框架13.14轴承 15轴承座16轴 17缓冲器18定位快 19座筒20罗栓和罗母 21配重装置22支撑杆 23易挥发液体24座筒紧固罗栓25东侧容器26西侧容器27东侧遮阳板28西侧遮阳板 29管路
图1所示为多块太阳电池板安装在垂直仪上。图中显示的位置为太阳光垂直照射到太阳电池板10上，太阳电池板10固定在框架11、12上。框架11、12上安装着轴承13、14，它们联接着可转动的轴16。缓冲器17和整个框架11.12相连，它减小了由于风力或其它原因对其产生的干扰。轴16通过两个安装在框架11、12上的轴承13、14支撑。轴承座用螺栓固定在框架11.12上。座筒19固定在支撑22杆的顶部且用螺栓24紧固。螺栓及螺母20可以调节使其在不同季节太阳电池板10倾斜角度产生变化。25、26是分别处在东西两侧的容器，它们通过导管29相连。遮阳板27、28分别处在两容器的外侧。当太阳光垂直照射在太阳电池板10上时，位于东西两侧的容器25.26接收到同样的阳光。随着太阳照射角度的偏转，对容器25.26的照射也相应发生变化。附图2--图7详细说明了本实用新型的实施过程。如图2所示，当黎明到来时由于光线照射角度尚低于太阳光线自动垂直收集器。如图3所示。当太阳从东方升起后，阳光自东向西斜射，由于位于东侧容器25大部分被遮阳板27遮挡，这样位于西侧的容器26比位于东侧的容器25接收更多的太阳光。容器26的温度将高于容器25，容器25内的压力也高于容器26。在压力的作用下易蒸发液体23通过导管29将从容器26流向压力小的容器25。由于重力的作用，和在配重装置21的协同控制下，太阳光线自动垂直收集器框架11.12上的太阳电池板10绕轴16转动，使太阳电池板产生倾斜，其表面垂直太阳光。随着太阳的不断升高，遮阳板27的遮挡作用逐渐减少，遮阳板28的遮挡作用逐步增强，阳光对容器25照射也愈来愈强，容器25内的易蒸发液体23逐渐上升，通过管道29缓缓地流向容器26，引起重量的变化，使太阳光线自动垂直收集器始终与阳光照射保持垂直。
上述过程随着太阳的运动而持续不断，图4表明了太阳与太阳光线自动垂直收集器的位置关系。中午时，如图5所示，太阳光线自动垂直收集器已转动至水平位置，垂直于正午的太阳，阳光对容器25.26的照射量基本保持在平衡的状态。下午，随着太阳西下，阳光的照射呈自西向东邪射，太阳光线自动垂直收集器逐渐向西倾斜，见图6所示，阳光开始越来越多照射在容器25上，而照射在容器26上的阳光，越来越多的被遮阳板28所遮挡，此时容器25被加热。由于温度升高，容器26内的压力也随之升高。当容器25内的压力大于容器25时，两容器内的易挥发液体23再次发生传递，即在压力的驱使下易挥发液体23经导管29从容器25流向容器26。在重量的作用和在配重装置21的协同控制下，太阳光线自动垂直收集器框架11.12上的太阳电池板10绕轴16转动，使太阳电池板产生倾斜，直至太阳光线和太阳电池板垂直。
太阳光线垂直自动收集器的支架11.12可随着太阳的运动而转动，在下午晚些时候其位置到达极限，如图7。当太阳落山后，由于没有太阳光线的作用两容器25.26的温度相同，容器内的易挥发液体23在重力的作用下保持在位置较低的容器26中。其位置将保持在极限位置直至第二天早晨。如图2所示此过程周而复始。
权利要求1.一种安装多块太阳电池板的太阳光线自动垂直收集器，其特征在于，太阳光线自动垂直收集器安装在可绕轴南北转动的转动轴上，东西两端分别安装两个充有易挥发液体的通过管子相互连通的容器，容器的内侧或外侧对称位置分别装有遮阳板，有一个和转动轴和安装框架相连的缓冲器，转动轴的一端或两端安有配重装置。
2.根据权利要求1所述的太阳光线自动垂直收集器，其特征在于所述的容器是加注足够的低沸点液体的容器。
3.根据权利要求1所述的太阳光线自动垂直收集器，其特征在于所述的容器可以是一个容器或多个容器串联组成的容器组，其容器上有热传导材料涂层。
4.根据权利要求1所述的太阳光线自动垂直收集器，其特征在于所述的两个容器通过起质量传递作用的管子相连。该容器可以是矩形、圆柱形、方形和多边形等。
5.根据权利要求2所述的太阳光线自动垂直收集器，其特征在于所述的容器优选矩形或圆柱形。
6.根据权利要求1所述的太阳光线自动垂直收集器，其特征在于所述的容器内侧或外侧分别有用于遮掩的遮阳板。
7.根据权利要求6所述的太阳光线自动垂直收集器，其特征在于所述的遮阳板优选安装在外侧。
8.根据权利要求1所述的太阳光线自动垂直收集器，其特征在于所述的太阳光线自动垂直收集器在转动轴的一端或两端安有配重装置。
9.根据权利要求8所述的太阳光线自动垂直收集器，其特征在于所述的配重装置优选安装在一端。
专利摘要本实用新型公开了一种太阳光线自动垂直收集器,收集器安装在转动轴上可以绕南北轴转动,东西两端分别安装两个通过管子相联的充有低沸点液体的容器,容器上装有对称的遮阳板,当太阳以某一角度照射在收集器上时,由于遮阳板的作用,两容器吸收的热量不同,液体在两容器间传递引起重量变化,在配重装置的控制下,收集器转动,垂直于太阳光线以获得最大的太阳辐射能,本装置不需外界能量及自身收集能量的驱动,结构设计简单、经久耐用。
文档编号F24J2/00GK2386391SQ99213810
公开日2000年7月5日 申请日期1999年6月15日 优先权日1999年6月15日
发明者本特·劳伦斯, 龚伟, 薛光, 胡全胜, 姚国强 申请人:劳伦斯泵业机械(北京)有限公司