一种槽式太阳能集热器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种槽式太阳能集热器，包括安装支架、固定于安装支架上的集热箱体、设于集热箱体内的集热机构和设于室内的散热台；集热机构包括集热管阵列、与集热管阵列一一对应的聚光镜阵列和联动结构；集热管阵列的各集热管分别位于聚光镜阵列各聚光镜的焦线上；集热管阵列一端穿过集热箱体和墙体延伸至室内的散热台内；联动结构驱动聚光镜阵列的各聚光镜随太阳光照角度而转动。本发明将集热管和聚光镜等集热机构设于集热箱体内，以增加太阳能集热器的使用寿命；采用聚光镜阵列，使得其厚度大大减小，结构紧凑，可安装在建筑物的墙壁上，既适合农村或城市楼房高层使用，也适合城市楼房中低层使用。
【专利说明】
一种槽式太阳能集热器
技术领域
[0001]本发明涉及太阳能技术领域，尤其涉及一种槽式太阳能集热器。
【背景技术】
[0002]太阳灶自发明以来，由于其粗大的结构，只能在室外使用，携带保存均不方便，所以一直也没有获得普及和实质性的应用。
[0003]今年来采用热管式的太阳能热水器在农村获得较多的应用，但是在高楼化的城市里，除了顶层少数居民使用外，中低层居民没能使用太阳能热水器，居民平均太阳能热水器使用率很低。而且目前设在楼顶的太阳能热水器光能利用效率低，产热量不高。
【发明内容】
[0004]为解决上述问题，本发明提出一种槽式太阳能集热器，可设置于建筑物的向阳墙面上，将太阳能热量引入室内，实现室内太阳能灶、暖气、热水箱等，使得太阳能真正为人们日常使用。
[0005]为达到上述目的，本发明提出的技术方案为:一种槽式太阳能集热器，包括安装支架、固定于安装支架上的集热箱体、设于集热箱体内的集热机构和设于室内的散热台；所述集热机构包括集热管阵列、与集热管阵列一一对应的聚光镜阵列和驱动聚光镜阵列转动的联动结构；集热管阵列的各集热管分别位于聚光镜阵列各聚光镜的焦线上；集热管阵列一端穿过集热箱体和墙体延伸至室内的散热台内；所述联动结构驱动聚光镜阵列的各聚光镜随太阳光照角度而转动。
[0006]进一步的，所述聚光镜阵列的各聚光镜分别安装于与集热管阵列一一对应的镜架上，所述镜架可转动地安装于集热箱体内，镜架和各聚光镜的转轴与各自对应的集热管同轴。
[0007]进一步的，所述联动结构包括齿轮阵列、传送带和步进电机；齿轮阵列的各齿轮分别安装于镜架一端的转轴上，步进电机通过传送带和齿轮阵列同时带动安装于镜架上的聚光镜阵列的各聚光镜同步转动。
[0008]或者,所述联动结构包括一定位柱、一对定位轮、支杆阵列、驱动轴和带有双限位绳结的绳子，绳子末端连接一段拉力弹簧，拉力弹簧末端固定于定位柱上；绳子依次绕于一对定位轮上，终端绕于驱动轴上；所述支杆阵列与聚光镜阵列一一对应，分别与各镜架的转轴固定连接，支杆阵列的另一端穿设于绳子上，位于定位轮与驱动轴之间，绳子上与各支杆对应的位置设有双限位绳结，分别位于各支杆的两侧；所述定位柱、定位轮和驱动轴固定于集热箱体内壁上；从驱动轴拉动绳子或放松绳子，绳子上的双限位绳结带动各支杆以镜架转轴中心转动，同时与各支杆固定连接的镜架也随之转动，从而带动各聚光镜转动。
[0009]进一步的，所述集热管阵列位于室外的部分置于真空玻璃管或密封玻璃套内。
[0010]进一步的，所述聚光镜阵列为抛物柱面反射镜阵列、圆柱面反射镜阵列、非圆柱面反射镜阵列或菲涅尔柱面聚光透镜阵列。
[0011]进一步的，所述集热箱体面向太阳光的一面为透明玻璃窗口或裸露的窗口，集热箱体的底面和侧面均设有保温层；所述透明玻璃窗口为单层玻璃或双层隔热玻璃。
[0012]进一步的，所述安装支架设于建筑物的外墙上，集热箱体内的聚光镜阵列和集热管阵列与水平面倾斜设置。
[0013]或者，所述安装支架设于建筑物屋顶上，集热箱体内的聚光镜阵列和集热管阵列与水平面倾斜设置。
[0014]进一步的，所述设于室内的散热台上放置锅具、热水箱或取暖用的散热片。
[0015]本发明的有益效果为:本发明采用槽式的太阳能集热器，将集热管和聚光镜等集热机构设于集热箱体内，可大大增加太阳能集热器的使用寿命；且该集热器采用聚光镜阵列，使得其厚度大大减小，结构紧凑，可安装在建筑物的墙壁上，将太阳能热量引入室内，实现室内太阳能灶、暖气、热水箱等，使得太阳能真正为人们日常使用，且既适合农村或城市楼房高层使用，也适合城市楼房中低层使用。
【附图说明】
[0016]图1为本发明槽式太阳能集热器实施例结构示意图；
图2为俯视方向的槽式太阳能集热器结构示意图；
图3为本发明联动结构实施例一示意图；
图4为本发明联动结构实施例二示意图；
图5为高楼各户墙壁外安装本发明太阳能集热器分布示意图。
[0017]附图标示:10、安装支架；20、集热箱体；21、窗口 ；30、集热机构；31、集热管阵列；311、集热管；32、聚光镜阵列；321、聚光镜；33、联动结构；331、齿轮阵列；332、传送带；333、步进电机；334、定位柱；335、定位轮；336、驱动轴；337、拉力弹簧；338、绳子；339、双限位绳结；34、镜架；341、转轴；342、支杆阵列；40、散热台；50、墙体。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和【具体实施方式】，对本发明做进一步说明。
[0019]本发明采用槽式的太阳能集热器，将集热管和聚光镜等集热机构设于集热箱体内，保护集热管和聚光镜，防止其受灰尘、雨水、风沙破坏，可大大增加太阳能集热器的使用寿命。且该集热器采用聚光镜阵列，使得其厚度大大减小，结构紧凑，可安装在建筑物的墙壁上，将太阳能热量引入室内，实现室内太阳能灶、暖气、热水箱等，使得太阳能真正为人们日常使用，既适合农村或城市楼房高层使用，也可广泛使用于城市楼房高层和中低层，同时外形美观、安装容易。
[0020]具体的，如图1和2所示的实施例，该槽式太阳能集热器包括安装支架10、固定于安装支架10上的集热箱体20、设于集热箱体20内的集热机构30和设于室内的散热台40。其中，集热机构30包括集热管阵列31、与集热管阵列31 —一对应的聚光镜阵列32和驱动聚光镜阵列32转动的联动结构33 ;集热管阵列31的各集热管311分别位于聚光镜阵列32各聚光镜321的焦线上；集热管阵列31—端穿过集热箱体20和墙体50延伸至室内的散热台40内，将室外收集的太阳能热量迅速传递到室内的散热台40内，为室内烹煮、取暖或烧水所用。联动结构33驱动聚光镜阵列32的各聚光镜321随太阳光照角度而转动，使太阳光尽可能保持垂直入射到聚光镜阵列32上，被聚光镜阵列32反射或透射之后聚焦于集热管阵列31的各集热管311内，使得各集热管311最大可能地收集太阳能。聚光镜阵列32可以采用抛物柱面反射镜阵列、圆柱面反射镜阵列、非圆柱面反射镜阵列或菲涅尔柱面聚光透镜阵列，本实施例采用的是抛物柱面反射镜阵列。
[0021]如图1和2所示，安装支架10设于建筑物的外墙上，该安装支架10上表面与水平面具有一个倾斜角度，集热箱体20固定于该安装支架10上，使得集热箱体20及其内的聚光镜阵列32和集热管阵列31与水平面也具有一个倾斜角度，以使当地纬度的太阳光尽可能垂直入射到聚光镜阵列32上。同时集热管阵列31较高的一端延生至室内的散热台40内，有利于集热管阵列31的各集热管311利用重力将冷却水回流到室外的加热区域，并将热水和热气往上送入室内。其中，集热箱体20面向太阳光的一面可以设置为透明玻璃窗口21，如单层玻璃或双层隔热玻璃，并在集热箱体20的底面和侧面均设置保温层，利用该集热箱体20作为保温系统，减少集热箱体20内外的热对流，同时对集热箱体20内的聚光镜阵列32和集热管阵列31起到保护作用，防止其受灰尘、雨水、风沙破坏，以增加太阳能集热器的使用寿命。或者集热箱体20面向太阳光的一面为裸露窗口 21，即将集热管阵列31和聚光镜阵列32裸露在集热箱体20内，或在集热管阵列31位于室外的部分外加一段真空玻璃管或密封玻璃套以避免空气热对流，防止集热管阵列31的热量散失。
[0022]该实施例中，聚光镜阵列32的各聚光镜321分别安装于与集热管阵列31--对应的镜架34上，镜架34可转动地安装于集热箱体20内，镜架34和各聚光镜321的转轴341与各自对应的集热管311同轴，这样镜架34转轴341带动各聚光镜321转动所需的力矩就变得很小，使得联动结构33可以采用很小的驱动力即可带动聚光镜阵列32转动，减少了集热器的成本和附加功耗。其中联动结构33可以采用如图3所示的齿轮和传送带驱动，或是如图4所示的类似百叶窗片的绳子结带动结构，由步进电机驱动或是手动驱动使聚光镜阵列32的各聚光镜321随太阳光照角度而转动，使太阳光尽可能保持垂直入射到聚光镜阵列上，被聚光镜阵列32反射或透射之后聚焦于集热管阵列31的各集热管311内，使得各集热管311最大可能地收集太阳能。
[0023]具体的如图3所示的联动结构实施例一，该联动结构33为齿轮和传送带驱动，包括齿轮阵列331、传送带332和步进电机333 ;齿轮阵列331的各齿轮分别安装于镜架34 —端的转轴341上，步进电机333通过传送带332和齿轮阵列331同时带动安装于镜架34上的聚光镜阵列32的各聚光镜321同步转动。
[0024]或者如图4所示的联动结构实施例二，该联动结构33为类似百叶窗片的绳子结带动结构，包括一定位柱334、一对定位轮335、支杆阵列342、驱动轴336和带有双限位绳结339的绳子338，绳子338末端连接一段拉力弹簧337，拉力弹簧337末端固定于定位柱334上?’绳子338依次绕于一对定位轮335上，终端绕于驱动轴336上。其中，支杆阵列342与聚光镜阵列32 —一对应，分别与各镜架34的转轴341固定连接，支杆阵列342的另一端穿设于绳子338上，位于定位轮335与驱动轴336之间，绳子338上与各支杆对应的位置设有双限位绳结339，分别位于各支杆的两侧。定位柱334、定位轮335和驱动轴336固定于集热箱体20内壁上；从驱动轴336拉动绳子338或放松绳子338，绳子338上的双限位绳结339带动各支杆以镜架34转轴341中心转动，同时与各支杆固定连接的镜架34也随之转动，从而带动各聚光镜321转动。
[0025]如图5所示，在高楼里各户同时使用该槽式太阳能集热器时，可将该集热器安装于各户向阳的外墙面上，且上下不同楼层用户的集热器左右错开安装，以减少不同楼层用户集热器相互挡光的时间。
[0026]还可将该集热器安装于楼顶上，安装支架设于建筑物屋顶上，同样集热箱体内的聚光镜阵列和集热管阵列与水平面倾斜设置，以使当地纬度的太阳光尽可能垂直入射到聚光镜阵列上。
[0027]当采用200-40(TC的高温集热管进行集热和高速热传递时，可在该集热器的散热台上放置锅具进行烹煮食物。还可在散热台上放置取暖用的散热片，作为室内供暖使用；或者放置热水箱等热水系统，为日常用水加热。
[0028]当不需要使用该集热器的时候，驱动聚光镜阵列转动，使其聚焦焦线偏离集热管阵列即可。
[0029]尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上对本发明做出的各种变化，均为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种槽式太阳能集热器，其特征在于:包括安装支架、固定于安装支架上的集热箱体、设于集热箱体内的集热机构和设于室内的散热台；所述集热机构包括集热管阵列、与集热管阵列一一对应的聚光镜阵列和驱动聚光镜阵列转动的联动结构；集热管阵列的各集热管分别位于聚光镜阵列各聚光镜的焦线上；集热管阵列一端穿过集热箱体和墙体延伸至室内的散热台内；所述联动结构驱动聚光镜阵列的各聚光镜随太阳光照角度而转动。2.如权利要求1所述槽式太阳能集热器，其特征在于:所述聚光镜阵列的各聚光镜分别安装于与集热管阵列一一对应的镜架上，所述镜架可转动地安装于集热箱体内，镜架和各聚光镜的转轴与各自对应的集热管同轴。3.如权利要求2所述槽式太阳能集热器，其特征在于:所述联动结构包括齿轮阵列、传送带和步进电机；齿轮阵列的各齿轮分别安装于镜架一端的转轴上，步进电机通过传送带和齿轮阵列同时带动安装于镜架上的聚光镜阵列的各聚光镜同步转动。4.如权利要求2所述槽式太阳能集热器，其特征在于:所述联动结构包括一定位柱、一对定位轮、支杆阵列、驱动轴和带有双限位绳结的绳子，绳子末端连接一段拉力弹簧，拉力弹簧末端固定于定位柱上；绳子依次绕于一对定位轮上，终端绕于驱动轴上；所述支杆阵列与聚光镜阵列一一对应，分别与各镜架的转轴固定连接，支杆阵列的另一端穿设于绳子上，位于定位轮与驱动轴之间，绳子上与各支杆对应的位置设有双限位绳结，分别位于各支杆的两侧；所述定位柱、定位轮和驱动轴固定于集热箱体内壁上；从驱动轴拉动绳子或放松绳子，绳子上的双限位绳结带动各支杆以镜架转轴中心转动，同时与各支杆固定连接的镜架也随之转动，从而带动各聚光镜转动。5.如权利要求1所述槽式太阳能集热器，其特征在于:所述集热管阵列位于室外的部分置于真空玻璃管或密封玻璃套内。6.如权利要求1所述槽式太阳能集热器，其特征在于:所述聚光镜阵列为抛物柱面反射镜阵列、圆柱面反射镜阵列、非圆柱面反射镜阵列或菲涅尔柱面聚光透镜阵列。7.如权利要求1所述槽式太阳能集热器，其特征在于:所述集热箱体面向太阳光的一面为透明玻璃窗口或裸露的窗口，集热箱体的底面和侧面均设有保温层；所述透明玻璃窗口为单层玻璃或双层隔热玻璃。8.如权利要求1所述槽式太阳能集热器，其特征在于:所述安装支架设于建筑物的外墙上，集热箱体内的聚光镜阵列和集热管阵列与水平面倾斜设置。9.如权利要求1所述槽式太阳能集热器，其特征在于:所述安装支架设于建筑物屋顶上，集热箱体内的聚光镜阵列和集热管阵列与水平面倾斜设置。10.如权利要求1-8任一项所述槽式太阳能集热器，其特征在于:所述设于室内的散热台上放置锅具、热水箱或取暖用的散热片。
【文档编号】F24J2/06GK105890188SQ201410204876
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年5月15日
【发明人】吴砺, 吴天健, 吴坤, 吴雷
【申请人】吴砺