一种凸透镜矩阵聚焦单口双用太阳灶的设计方法
【技术领域】
[0001]一种利用凸透镜矩阵聚焦单口双用太阳灶的设计方法，是属于太阳能利用，储能技术，机械设计的技术领域，主要是通过矩阵分布小个凸透镜对太阳光进行聚焦，投射到光纤上，分别通过细小的光纤导光，把所有的细小光纤绑成一束，引到厨房，进入储能器，储能器设计成I个口，这个口的作用有3个功能，1.是直接把太阳光照在锅上蒸煮，2.是把太阳能存储到储能器的介质里，3.是当没有太阳时可以用来蒸煮。
【背景技术】
[0002]世界经济的现代化，得益于化石能源，如石油、天然气、煤炭与核裂变能的广泛的投入应用。因而它是建筑在化石能源基础之上的一种经济。然而，由于这一经济的资源载体将在21世纪上半叶迅速地接近枯竭。石油储量的综合估算，可支配的化石能源的极限，大约为1180~1510亿吨，以1995年世界石油的年开采量33.2亿吨计算，石油储量大约在2050年左右宣告枯竭。天然气储备估计在131800~152900兆立方米。年开采量维持在2300兆立方米，将在57~65年内枯竭。煤的储量约为5600亿吨。1995年煤炭开采量为33亿吨，可以供应169年。铀的年开采量目前为每年6万吨，根据1993年世界能源委员会的估计可维持到21世纪30年代中期。核聚变到2050年还没有实现的希望。太阳能是一种清洁可再生能源，在所有的可再生能源中，太阳能分布最广，获取最容易。但是太阳能受地理、昼夜和季节等规律性变化的影响以及阴晴云雨等随机因素的制约，能流密度低，通常每平方米不到一千瓦，此外，能量随着时间和天气的变化呈现不稳定性和不连续性。为了保证太阳能利用稳定运行，就需要储热装置把太阳能储存起来，在太阳能不足时再释放出来，以满足生产和生活用能连续和稳定供应的需要。室外太阳灶这种太阳灶只能用于室外烧水做饭，在70年代由各地方政府推广。其优点是能获得太阳能高温，节省燃料。其制作成本适合当时农民的生活水平，其缺点是人工操作，极为不便。一般仅用手工操作，只能在室外做饭，负重低，可以满足个人家庭生活部分的需要。由于造价特别低廉，这种太阳灶直到目前在许多地方仍在使用。菲涅尔透镜聚焦其优点极为明显，聚焦精度高。为片状塑性材料，轻便，性能好。是当今太阳能聚焦最好的方式之一，主要用于太阳能发电。但其缺点是造价十分昂贵，技术要求精度高，在我国能生产大型菲涅尔透镜的厂家基本没有，即使个别能生产的，其产品也全部转为出口。且造价十分昂贵，一个一平方以内的菲涅尔透镜售价约一千多元，即使在国外，一个两平方的菲涅尔透镜约六千多元。由于成本极高，使用者往往望而却步，这使我国菲涅尔透镜生产厂家的生产能力因价格和消费市场而受到了抑制。
【发明内容】
[0003]现在的太阳灶有很多种，各式各样，但多存在一些缺点，并不能真正的满足人们的需求，如何制造一种价格合适，使用方便，能量巨大，适合家庭使用的太阳能灶的方法，极为重要，并且要具备存能设计。一种利用凸透镜矩阵聚焦单口双用太阳灶的设计方法，其特征是，把一个个小的凸透镜嵌入在一个大型的平板上，按矩阵排列，大型平板的下面有一小平板，2平板用支架固定，凹透镜和光纤通过下面的平板被固定在凸透镜的聚焦处，也按矩阵排列，在小平板的下面安上追日系统，凹透镜的作用是把聚焦的太阳光变成平行光，投射到光纤上，或把聚焦的太阳光直接投射到光纤上，光纤也按矩阵排列，再把一条条细的光纤，绑在一起，引到厨房间，然后把细的光纤一条条分开，平行并按中间对称的固定在储能器的上口，投射到储能器上面的转翻盖的镜面上，转翻盖上面的镜面就可以把光进行90度的反射，如果镜子在上面就直接把光向上反射，把锅放上就可以做饭炒菜，把转翻盖翻转180度，光线就直接向下反射，直接给储能器里的介质加热，储能器里的介质一般可以被加热到几百度，当没有太阳时把转翻盖旋转90度，直接放上蒸煮，或在上面先放上金属盖，再把锅放在金属盖上蒸煮。其中储能器采用如下的设计方法，储能器整体内层为陶瓷材料，外面为玻璃材料，陶瓷和玻璃之间是有空隙的，被抽成真空，玻璃的里面被镀上银，把储能介质放在陶瓷之内，储能器的上面有I个口，有3种功能，1.把光线向上反射直接用太阳光蒸炒，
2.把上面的转翻盖转180度，把太阳光向下面反射，直接照在储能器里的介质上进行储能，
3.当没有太阳光时，把翻转盖旋转90度，热能就可以从转翻盖的两侧向上流，直接把锅放在上蒸煮，或在上面先放上金属盖，再把锅放在金属盖上蒸煮，如果不用可以放上一片2层的玻璃的盖子，玻璃的中间被抽成真空，最上面的盖是用绝缘材料制成的，盖的下面贴着一面镜子，镜子的作用是把能量反射回去。转翻盖采用如下设计，在转翻盖的底面，安上斜着45度的小镜子，每一片小镜子镜面的中间对着一条细光纤，一片片小镜子以转翻轴左右对称排列，并且按一定的规律排列每2片镜子不在一条直线上，前面的不挡住后面的镜子，尽可能的把光线均匀的分配，有利于锅的吸收，转翻盖的转翻轴被固定在一排光纤的中间和对面，光纤的出口中心.所有小镜子的中心和转翻轴的中心线在一个平面上，转翻盖翻转180度，光纤的出口中心.镜子的中心和转翻轴的中心线也在一个平面上。
【附图说明】
[0004]图1是一种利用凸透镜矩阵聚焦单口双用太阳灶的的结构原理图，I代表追日系统，2.代表小型板，3.4.5.6.代表固定小型板和大型板的支架，7.8.9.10.11代表凹透镜，12.13.14.15.16.代表细光纤，17.18.19.20.21代表太阳光线，22.23和其他的圆圈代表凸透镜，24代表大型板，25.代表绝缘盖，26.代表贴在绝缘盖上面的镜子，27.28.代表凸出部分，用来放上金属盖，或双层玻璃的盖，29代表转翻盖，30.代表细光纤，31.代表储能器的外壳，32代表储能器内壳，33代表储能介质，34代表金属盖，35.代表双层中间真空的玻璃盖。图2是光纤和转翻盖的结构原理图，I代表很多细光纤绑在一起的束，2.3.4.5.6.代表细光纤，7.8代表固定转子，9代表转翻盖，10.11.12.13.14代表太阳光线，15.16.17.18.19代表小镜面，和转翻盖面成45度角，20.代表储能器口的壁。
[0005]实施方法
由于太阳能聚焦需要比较大的面积，如果生产一个直径5米的凸透镜镜，难度是十分巨大的，也是不可能的，如果可以的话，价格十分昂贵，基本上没有人使用，只能用于天文台，或军事上使用，不能进入民用，聚焦的光线太多，光纤也承受不了，所以使用小个的凸透镜，然后把它矩阵排列，这样成本十分低廉并且效果更好，并通过追日系统，最大程度的利用太阳能，把太阳光通过一个个小的凸透镜聚焦，然后通过凹透镜把它变成平行光，或直接投到各自的细光纤上，再把这些细光纤聚集在一起，构成一条束，引到厨房间内，安装在储能器的上面，然后把束里面的细光纤分开，平行并按中间对称的固定在储能器的上口，出光口对准转翻盖，转翻盖上，固定一些镜片，镜片和转翻盖面成45度角，光纤对准镜子的中间，镜子按转动轴左右对称排列，这样当镜子在转换盖面的上面时把投射过来的光向上反射，这样就可以直接把锅放上炒菜做饭，如果把转翻盖旋转180度，镜子把投射过来的光线直接向下反射，加热储能器里的介质，在没有太阳光时，把上面的绝缘盖移掉，盖子下面还有玻璃盖也移掉，把转翻盖旋转90度，热能就可以从转翻盖的两侧向上流，直接把锅放在上蒸煮，或在上面先放上金属盖，再把锅放在金属盖上蒸煮，上面的盖是用绝缘材料制成的，并且盖的下面贴着镜子，镜子的作用是把能量反射回去，玻璃盖是2层玻璃制成，中间是空心的，被抽成真空，是用来隔热的。
【主权项】
1.一种利用凸透镜矩阵聚焦单口双用太阳灶的设计方法，其特征是，把一个个小的凸透镜嵌入在一个大型的平板上，按矩阵排列，大型平板的下面有一小平板，2平板用支架固定，凹透镜和光纤通过下面的平板被固定在凸透镜的聚焦处，也按矩阵排列，在小平板的下面安上追日系统，凹透镜的作用是把聚焦的太阳光变成平行光，投射到光纤上，或把聚焦的太阳光直接投射到光纤上，光纤也按矩阵排列，再把一条条细的光纤，绑在一起，引到厨房间，然后把细的光纤一条条分开，平行并按中间对称的固定在储能器的上口，投射到储能器上面的转翻盖的镜面上，转翻盖上面的镜面就可以把光进行90度的反射，如果镜子在上面就直接把光向上反射，把锅放上就可以做饭炒菜，把转翻盖翻转180度，光线就直接向下反射，直接给储能器里的介质加热，储能器里的介质一般可以被加热到几百度，当没有太阳时把转翻盖旋转90度，直接放上蒸煮，或在上面先放上金属盖，再把锅放在金属盖上蒸煮。
2.根据权利要求1所述的方法，储能器采用如下设计，储能器整体内层为陶瓷材料，夕卜面为玻璃材料，陶瓷和玻璃之间是有空隙的，被抽成真空，玻璃的里面被镀上银，把储能介质放在陶瓷之内，储能器的上面有I个口，有3种功能，1.把光线向上反射直接用太阳光蒸炒，2.把上面的转翻盖转180度，把太阳光向下面反射，直接照在储能器里的介质上进行储能，3.当没有太阳光时，把翻转盖旋转90度，热能就可以从转翻盖的两侧向上流，直接把锅放在上蒸煮，或在上面先放上金属盖，再把锅放在金属盖上蒸煮，如果不用可以放上一片2层的玻璃的盖子，玻璃的中间被抽成真空，最上面的盖是用绝缘材料制成的，盖的下面贴着一面镜子，镜子的作用是把能量反射回去。
3.根据权利要求1所述的方法，转翻盖采用如下设计，在转翻盖的底面，安上斜着45度的小镜子，每一片小镜子镜面的中间对着一条细光纤，一片片小镜子以转翻轴左右对称排列，并且按一定的规律排列每2片镜子不在一条直线上，前面的不挡住后面的镜子，尽可能的把光线均匀的分配，有利于锅的吸收，转翻盖的转翻轴被固定在一排光纤的中间和对面，光纤的出口中心.所有小镜子的中心和转翻轴的中心线在一个平面上，转翻盖翻转180度，光纤的出口中心.镜子的中心和转翻轴的中心线也在一个平面上。
【专利摘要】一种利用凸透镜矩阵聚焦单口双用太阳灶的设计方法，是属于太阳能利用，储能技术，机械设计的技术领域，主要是通过矩阵分布小个凸透镜对太阳光进行聚焦，投射到光纤上，分别通过细小的光纤导光，把所有的细小光纤绑成一束，引到厨房，进入储能器，储能器设计成1个口，这个口的作用有3个功能，1.是直接把太阳光照在锅上蒸煮，2.是把太阳能存储到储能器的介质里，3.是当没有太阳时可以用来蒸煮。
【IPC分类】F24J2-02
【公开号】CN104534686
【申请号】CN201410825565
【发明人】胡明建
【申请人】胡明建
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月28日