专利名称：全自动菲涅尔透镜多功能储能式太阳灶的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种新型的利用太阳能作为能源的全自动太阳灶。
背景技术：
现代人们生活离不开电能或天然气，尤其是做饭和取暖，大多是利用天然气，但是当今能源十分短缺，天然气储藏量十分有限，尤其在冬季，很多人利用天然气锅炉取暖，导致气压下降，经常发生停气现象，经常发生天然气爆炸事故，也非常危险，而且天然气涨价， 成本提高。
发明内容本实用新型的目的是提供一种全自动菲涅尔透镜多功能储能式太阳灶，热效率高，节能环保，完全自主设计。本实用新型的技术方案是全自动菲涅尔透镜多功能储能式太阳灶，包括菲涅尔透镜、η型轴承支架、支架、真空储能罐以及换热式灶具，其中η型轴承支架上部安装有旋转轴组件，下部安装有水平旋转盘，仰角旋转轴组件中心安装有真空石英玻璃绝热球罩，在真空石英玻璃绝热球罩中心安装有球形金属集热器，在球形金属集热器与真空石英玻璃绝热球罩之间安装有单向排气阀，在球形金属集热器内安装有回流管、热力输出管和高位排气管，在π型轴承支架左右两侧分别安装有扇形定位齿轮，在扇形定位齿轮上分别安装有从动小齿轮，从动小齿轮与双面彩钢岩棉夹心板连接；在双面彩钢岩棉夹心板的一侧安装有仰角减速电机；双面彩钢岩棉夹心板与菲涅尔透镜固定在一起形成光腔，在菲涅尔透镜上安装有菲涅尔镜片压环、仰角光敏电池传感组件、水平光敏电池传感组件和感应器，太阳能电池板固定在双面彩钢岩棉夹心板上；在支架内设有固定上平盘、水平定位转动平盘、固定下平盘，在固定上平盘下方均布9个滚动钢球，在固定上平盘和水平定位转动平盘之间均布6个滚动钢球；在固定下平盘上固定有蜗杆支架，蜗杆支架与轴承架固定，在蜗杆支架上安装有蜗轮蜗杆组件，蜗轮蜗杆组件通过锁紧螺母将回流管和热力输出管固定；在蜗杆支架上安装有水平减速电机；在真空储能罐上面设有进油口和集热器排气管，在真空储能罐左侧上部设有热油输出管道，在热油输出管道设有热油电磁截止阀B，热油输出管道通到换热式灶具内；在真空储能罐左侧下部设有冷油输出管道，在冷油输出管道设有冷油电磁截止阀A和2号高温油泵控制器，冷油输出管道通到换热式灶具内。水平光敏电池传感组件由左右两块光敏电池组和竖立在两块电池组中间的遮光板组成；仰角光敏电池传感组件由上下两块光敏电池组和竖立在两块电池组中间的遮光板组成。水平减速电机和仰角减速电机均与H桥电机驱动器连接。太阳能电池板通过电源控制器与蓄电瓶连接。感应器通过1号高温油泵控制器与1号高温油泵连接。在热油输出管道和冷油输出管道上分别设有电磁截止阀C和电磁截止阀D，电磁截止阀C通过智能控制器B与油水换热器连接，在油水换热器上设有温度传感器B，油水换热器一端设有冷水入口和热水入口。蓄电瓶一端连接有逆变器和H桥电机驱动器，另一端与智能控制器A连接。在换热式灶具上安装有散热板，在换热式灶具外面安装有保温层，在换热式灶具内部安装有吸热片。高位排气管一端延伸到球形金属集热器内，另一端延伸高出进油口。在回流管内设有冷油单向截止阀，在热力输出管内设有热油单向截止阀。本实用新型具有以下优点1、本设计是根据菲涅尔透镜的特点而设计。菲涅尔透镜是一种由聚烯烃材料注压而成的薄片，具有造价低，重量轻，透光率高，聚光率强的特点。2、设计了集成太阳光智能自动跟踪技术，不需要人工繁忙操作，充分利用太阳能。3、采用真空透光体，使光能只能单向导入，减少热能损失。4、具有取暖、做饭、烧水多项功能。
图1是本实用新型的结构示意图。图2是图1的侧视图。图3是图1的局部放大图。图4A是太阳光直射到水平光敏电池传感组件时的工作原理示意图。图4B是太阳光从左边照射到水平光敏电池传感组件时的工作原理示意图。图4C是太阳光从右边照射到水平光敏电池传感组件时的工作原理示意图。图5A是太阳光直射到仰角光敏电池传感组件时的工作原理示意图。图5B是太阳光从上边照射到仰角光敏电池传感组件时的工作原理示意图。图5C是太阳光从下边照射到仰角光敏电池传感组件时的工作原理示意图。
具体实施方式
如图1、图2和图3所示，π型轴承支架11上部安装有旋转轴组件10，仰角旋转轴组件10中心安装有真空石英玻璃绝热球罩12，在真空石英玻璃绝热球罩12中心安装有球形金属集热器16，在球形金属集热器16与真空石英玻璃绝热球罩12之间安装有单向排气阀15，在球形金属集热器16内安装有回流管13、热力输出管14和高位排气管34，其中回流管13位置最低，高位排气管34位置最高，热力输出管14位置居中；在π型轴承支架 11左右两侧分别安装有2个扇形定位齿轮8Α和8Β，在2个扇形定位齿轮8Α和8Β上分别安装有从动小齿轮7Α和7Β，从动小齿轮7与双面彩钢岩棉夹心板6固定连接，并沿扇形定位齿轮8Α和8Β旋转。在双面彩钢岩棉夹心板6的一侧安装有仰角减速电机17，；双面彩钢岩棉夹心板 6与菲涅尔透镜3固定在一起形成光腔，在菲涅尔透镜3上安装有菲涅尔镜片压环4、仰角光敏电池传感组件5、水平光敏电池传感组件2和感应器9，太阳能电池板1固定在双面彩钢岩棉夹心板6上。太阳能电池板1通过电源控制器18与蓄电瓶23连接，感应器9通过 1号高温油泵控制器25与1号高温油泵33连接。仰角光敏电池传感组件5和水平光敏电池传感组件2共同作用实现自动跟踪太阳光线功能。[0031]在支架46内设有固定上平盘47、水平定位转动平盘48、固定下平盘49，在固定上平盘47下方均布9个滚动钢球30，在固定上平盘47和水平定位转动平盘48之间均布6个滚动钢球四；该部分的作用是锁定20水平转动平盘下管部分，防止水平转动平盘脱出支架部分。在固定下平盘49上固定有蜗杆支架22，蜗杆支架22与轴承架27固定，在蜗杆支架 22上安装有蜗轮蜗杆组件观，蜗轮蜗杆组件观通过锁紧螺母沈将回流管13和热力输出管14固定；在蜗杆支架22上安装有水平减速电机21。水平减速电机21和仰角减速电机 17均与H桥电机驱动器19连接。在真空储能罐35上面设有进油口 36和集热器排气管37，在真空储能罐35左侧上部设有热油输出管道，在热油输出管道设有热油电磁截止阀39B，热油输出管道通到换热式灶具42内；在真空储能罐35左侧下部设有冷油输出管道，在冷油输出管道设有冷油电磁截止阀39A和2号高温油泵控制器38，冷油输出管道通到换热式灶具42内。在热油输出管道和冷油输出管道上另外再接一路管道，就可以很方便的实现供热水功能如图1所示，在热油输出管道和冷油输出管道上分别设有电磁截止阀39C和电磁截止阀39D，电磁截止阀39C通过智能控制器40B与油水换热器51连接，在油水换热器51上设有温度传感器50B，便于随时测量温度，油水换热器51 —端设有冷水入口 53和热水入口 52。利用导热油的热量就可以提供热水。本太阳灶的工作原理是将太阳光透过菲涅尔透镜3的聚焦后(焦点温度约在 800-1000oC )射入一个球形金属集热器16上，球形金属集热器16内部注有高温导热油，高温导热油经过1号高温油泵33将加热后的油送入真空储存罐35，将热能升至应用温度(储热温度设为400°C )。球形金属集热器16是以固定的形式安装的，为了保证球形金属集热器 16的热能不被空气散射而逃逸，在球形金属集热器16外装有一个双层真空玻璃球罩12与外界空气隔绝，因而能达到光能单项导入的作用。在球形金属集热器16与真空石英玻璃球罩12之间有一段空间，空间存在气体，因此设计了单项排气阀15，避免在加热过程中发生膨胀而使真空石英玻璃球罩12爆裂。在注入加热油的过程中，为了避免流入球形金属集热器16的油被存在球内的空气压力阻止无法排出而堵塞，因此设计了球心高位排气管34，以防止不工作时冷空气吸入。高位排气管34的高度高出注油面，防止排气过程中油被压出。 被加热的油通过热力输出管14输出，因为热油分子变轻在上部，经由高温油泵33将热能不断送入真空储能罐35。热油单向截止阀32是防止夜晚温度下降导热油在管网中自由循环使热能损失。在菲尼尔透镜3至球形金属集热器16聚焦的过程中，光波中的热能被空气流动带走了很大一部分，因此设计了双面彩钢岩棉夹心板6，能使光波在聚焦传导的过程中，热耗大大降低，光热的利用率大幅上升。为了每时每刻都能俘获太阳辐射的能量，所以就必须时刻保证菲涅尔透镜中心对准太阳中心，以获得最大的太阳能量，因此设计了水平旋转(设为360° )自动跟踪部分及仰角自动跟踪部分(设为)。为了防止自然风力的影响而发生自由旋转，因此设计使用了水平减速电机21和仰角减速电机17。跟踪系统及各部分用电由太阳能光伏电池板1及蓄电瓶23提供。蓄电瓶23 —端连接有逆变器M和H桥电机驱动器19，另一端与智能控制器40A连接。逆变器M可以输出220V，50HZ电源。灶体部分真空储能罐35的热能经由2号高温油泵38送入换热式灶具42进行热交换至散
6热板43，然后传到发热金属灶面，开启智能控制器40A设定的使用温度即可工作。冷油电磁截止阀39A和热油电磁截止阀39B自动导通，停止即自行关闭以防止热能损失。各部分管道均以高温保温材料包裹，绝热。1号高温油泵33由1号高温油泵控制器25控制，1号高温油泵控制器25由感应器9及电源控制器18控制，在光强度达到设定工作的同时运行。其中太阳光智能自动跟踪技术原理如下水平光敏电池传感组件2由左右两块光敏电池和竖立在两块电池中间的遮光板组成，如图4所示，仰角光敏电池传感组件5由上下两块光敏电池组和竖立在两块电池中间的遮光板组成，如图5所示，H桥电机驱动器器19 内有2组控制系统，一组控制仰角减速电机17，另一组控制水平减速电机21，H桥电机驱动器19分别驱动2个电机的不同转向。当四块光敏电池受到同样的阳光照射时，其电压相等，H桥电机驱动器19处于停止状态；当光线不能直射到四块光敏光伏电池时，分以下两种情况1、由于遮光板的作用， 四块光敏光伏电池受到不同的照射，左边或上边的光敏光伏电池电压大于右边或下边的光敏光伏电池电压，H桥电机驱动器19分别驱动2个电机沿逆时针方向转动，电机旋转后，菲涅尔透镜3跟随一起移动使光线与遮光板平行，即光线直射到菲涅尔透镜3上。2、由于遮光板的作用，四块光敏光伏电池受到不同的照射，右边或下边的光敏光伏电池电压大于左边或上边的光敏光伏电池电压，H桥电机驱动器19分别驱动2个电机沿顺时针方向转动， 电机旋转后，菲涅尔透镜3跟随一起移动使光线与遮光板平行，即光线直射到菲涅尔透镜3 上，达到新的平衡。这样就可以保证光线随时垂直照射到菲涅尔透镜3中心，实现智能自动跟踪太阳光源。
权利要求1.全自动菲涅尔透镜多功能储能式太阳灶，其特征是包括菲涅尔透镜(3)、π型轴承支架(11)、支架(46)、真空储能罐(3 以及换热式灶具(42)，其中π型轴承支架(11)上部安装有旋转轴组件(10)，下部安装有水平旋转盘(20)，仰角旋转轴组件(10)中心安装有真空玻璃绝热球罩(12)，在真空石英玻璃绝热球罩(12)中心安装有球形金属集热器(16)，在球形金属集热器(16)与真空石英玻璃绝热球罩(12)之间安装有单向排气阀(15)，在球形金属集热器(16)内安装有回流管(13)、热力输出管(14)和高位排气管(34)，在π型轴承支架(11)左右两侧分别安装有扇形定位齿轮(8)，在扇形定位齿轮(8)上分别安装有从动小齿轮(7)，从动小齿轮(7)与双面彩钢岩棉夹心板(6)连接；在双面彩钢岩棉夹心板(6) 的一侧安装有仰角减速电机(17)；双面彩钢岩棉夹心板(6)与菲涅尔透镜(3)固定在一起形成光腔，在菲涅尔透镜C3)上安装有菲涅尔镜片压环G)、仰角光敏电池传感组件(5)、水平光敏电池传感组件( 和感应器(9)，太阳能电池板(1)固定在双面彩钢岩棉夹心板(6) 上；在支架G6)内设有固定上平盘(47)、水平定位转动平盘(48)、固定下平盘(49)，在固定上平盘G7)下方均布9个滚动钢球(30)，在固定上平盘07)和水平定位转动平盘G8) 之间均布6个滚动钢球09)；在固定下平盘G9)上固定有蜗杆支架(22)，蜗杆支架02) 与轴承架07)固定，在蜗杆支架0 上安装有蜗轮蜗杆组件(观)，蜗轮蜗杆组件08)通过锁紧螺母06)将回流管(1 和热力输出管(14)固定；在蜗杆支架0 上安装有水平减速电机；在真空储能罐(3 上面设有进油口(36)和集热器排气管(37)，在真空储能罐(3 左侧上部设有热油输出管道，在热油输出管道设有热油电磁截止阀(39)B，热油输出管道通到换热式灶具0 内；在真空储能罐(3 左侧下部设有冷油输出管道，在冷油输出管道设有冷油电磁截止阀(39)A和2号高温油泵控制器(38)，冷油输出管道通到换热式灶具(42)内。
2.如权利要求1所述的全自动菲涅尔透镜多功能储能式太阳灶，其特征是水平光敏电池传感组件O)由左右两块光敏电池组和竖立在两块电池组中间的遮光板组成；仰角光敏电池传感组件(5)由上下两块光敏电池组和竖立在两块电池组中间的遮光板组成。
3.如权利要求1所述的全自动菲涅尔透镜多功能储能式太阳灶，其特征是水平减速电机和仰角减速电机(17)均与H桥电机驱动器(19)连接。
4.如权利要求1所述的全自动菲涅尔透镜多功能储能式太阳灶，其特征是太阳能电池板(1)通过电源控制器(18)与蓄电瓶03)连接。
5.如权利要求1所述的全自动菲涅尔透镜多功能储能式太阳灶，其特征是感应器(9) 通过1号高温油泵控制器05)与1号高温油泵(33)连接。
6.如权利要求1所述的全自动菲涅尔透镜多功能储能式太阳灶，其特征是在热油输出管道和冷油输出管道上分别设有电磁截止阀(39)C和电磁截止阀(39)D，电磁截止阀(39) C通过智能控制器与油水换热器(51)连接，在油水换热器(51)上设有温度传感器 (50)B，油水换热器(51) —端设有冷水入口(53)和热水入口(52)。
7.如权利要求4所述的全自动菲涅尔透镜多功能储能式太阳灶，其特征是蓄电瓶03) 一端连接有逆变器04)和H桥电机驱动器(19)，另一端与智能控制器GO) A连接。
8.如权利要求1所述的全自动菲涅尔透镜多功能储能式太阳灶，其特征是在换热式灶具0 上安装有散热板(43)，在换热式灶具0 外面安装有保温层(45)，在换热式灶具 (42)内部安装有吸热片(44)。
9.如权利要求1所述的全自动菲涅尔透镜多功能储能式太阳灶，其特征是高位排气管 (34) —端延伸到球形金属集热器(16)内，另一端延伸高出进油口(36)。
10.如权利要求1所述的全自动菲涅尔透镜多功能储能式太阳灶，其特征是在回流管 (13)内设有冷油单向截止阀(31)，在热力输出管(14)内设有热油单向截止阀(32)。
专利摘要本实用新型提供一种全自动菲涅尔透镜储能式太阳灶，包括菲涅尔透镜、π型轴承支架、真空储能管以及换热式灶具，其中π型轴承支架上部安装有旋转轴组件，下部安装有水平旋转盘，旋转轴组件中心安装有真空石英玻璃球罩，在真空石英玻璃球罩中心安装有球形金属集热器，在球形金属集热器与真空石英玻璃球罩之间安装有单向排气阀，在球形金属集热器内安装有回流管和热力输出管，在旋转轴组件上安装有定位齿轮，定位齿轮上安装有从动小齿轮，从动小齿轮与双面彩钢岩棉夹心板连接，在双面彩钢岩棉夹心板的一侧安装有仰角减速电机；在菲涅尔透镜上安装有菲涅尔镜片压环、仰角光敏电池传感组件、水平光敏电池传感组件和感应器，太阳能电池板固定在双面彩钢岩棉夹心板上。本实用新型热效率高，具备多项功能，节能环保，完全自主设计。
文档编号F24J2/30GK201983477SQ20112003836
公开日2011年9月21日 申请日期2011年2月14日 优先权日2011年2月14日
发明者乔养正 申请人:乔养正