專利名稱：全自動菲涅爾透鏡多功能儲能式太陽灶的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種新型的利用太陽能作為能源的全自動太陽灶。
背景技術：
現代人們生活離不開電能或天然氣，尤其是做飯和取暖，太多是利用天然氣，但是 當今能源十分短缺，天然氣儲藏量十分有限，尤其在冬季，很多人利用天然氣鍋爐取暖，導 致氣壓下降，經常發生停氣現象，經常發生天然氣爆炸事故，也非常危險，而且天然氣漲價， 成本提高。
發明內容
本發明的目的是提供一種全自動菲涅爾透鏡多功能儲能式太陽灶，熱效率高，節 能環保，完全自主設計。本發明的技術方案是全自動菲涅爾透鏡多功能儲能式太陽灶，包括菲涅爾透鏡、 JI型軸承支架、支架、真空儲能罐以及換熱式灶具，其中η型軸承支架上部安裝有旋轉軸 組件，下部安裝有水平旋轉盤，仰角旋轉軸組件中心安裝有真空石英玻璃絕熱球罩，在真空 石英玻璃絕熱球罩中心安裝有球形金屬集熱器，在球形金屬集熱器與真空石英玻璃絕熱球 罩之間安裝有單向排氣閥，在球形金屬集熱器內安裝有回流管、熱力輸出管和高位排氣管， 在η型軸承支架左右兩側分別安裝有扇形定位齒輪，在扇形定位齒輪上分別安裝有從動 小齒輪，從動小齒輪與雙面彩鋼巖棉夾心板連接；在雙面彩鋼巖棉夾心板的一側安裝有仰 角減速電機；雙面彩鋼巖棉夾心板與菲涅爾透鏡固定在一起形成光腔，在菲涅爾透鏡上安 裝有菲涅爾鏡片壓環、仰角光敏電池傳感組件、水平光敏電池傳感組件和感應器，太陽能電 池板固定在雙面彩鋼巖棉夾心板上；在支架內設有固定上平盤、水平定位轉動平盤、固定下 平盤，在固定上平盤下方均布9個滾動鋼球，在固定上平盤和水平定位轉動平盤之間均布6 個滾動鋼球；在固定下平盤上固定有蝸桿支架，蝸桿支架與軸承架固定，在蝸桿支架上安裝 有蝸輪蝸桿組件，蝸輪蝸桿組件通過鎖緊螺母將回流管和熱力輸出管固定；在蝸桿支架上 安裝有水平減速電機；在真空儲能罐上面設有進油口和集熱器排氣管，在真空儲能罐左側 上部設有熱油輸出管道，在熱油輸出管道設有熱油電磁截止閥B，熱油輸出管道通到換熱式 灶具內；在真空儲能罐左側下部設有冷油輸出管道，在冷油輸出管道設有冷油電磁截止閥 A和2號高溫油泵控制器，冷油輸出管道通到換熱式灶具內。水平光敏電池傳感組件由左右兩塊光敏電池組和豎立在兩塊電池組中間的遮光 板組成；仰角光敏電池傳感組件由上下兩塊光敏電池組和豎立在兩塊電池組中間的遮光板 組成。水平減速電機和仰角減速電機均與H橋電機驅動器連接。太陽能電池板通過電源控制器與蓄電瓶連接。感應器通過1號高溫油泵控制器與1號高溫油泵連接。在熱油輸出管道和冷油輸出管道上分別設有電磁截止閥C和電磁截止閥D，電磁 截止閥C通過智能控制器B與油水換熱器連接，在油水換熱器上設有溫度傳感器B，油水換 熱器一端設有冷水入口和熱水入口。
蓄電瓶一端連接有逆變器和H橋電機驅動器，另一端與智能控制器A連接。在換熱式灶具上安裝有散熱板，在換熱式灶具外面安裝有保溫層，在換熱式灶具 內部安裝有吸熱片。高位排氣管一端延伸到球形金屬集熱器內，另一端延伸高出進油口。在回流管內設有冷油單向截止閥，在熱力輸出管內設有熱油單向截止閥。本發明具有以下優點1、本設計是根據菲涅爾透鏡的特點而設計。菲涅爾透鏡是一種由聚烯烴材料注壓 而成的薄片，具有造價低，重量輕，透光率高，聚光率強的特點。2、設計了集成太陽光智能自動跟蹤技術，不需要人工繁忙操作，充分利用太陽能。3、采用真空透光體，使光能只能單向導入，減少熱能損失。4、具有取暖、做飯、燒水多項功能。
圖1是發明的結構示意圖。圖2是圖1的側視圖。圖3是圖1的局部放大圖。圖4是水平光敏電池傳感組件的放大圖及工作原理示意圖。圖5是仰角光敏電池傳感組件的放大圖及工作原理示意圖。
具體實施例方式如圖1、圖2和圖3所示，π型軸承支架11上部安裝有旋轉軸組件10，仰角旋轉 軸組件10中心安裝有真空石英玻璃絕熱球罩12，在真空石英玻璃絕熱球罩12中心安裝有 球形金屬集熱器16，在球形金屬集熱器16與真空石英玻璃絕熱球罩12之間安裝有單向排 氣閥15，在球形金屬集熱器16內安裝有回流管13、熱力輸出管14和高位排氣管34，其中 回流管13位置最低，高位排氣管34位置最高，熱力輸出管14位置居中；在π型軸承支架 11左右兩側分別安裝有2個扇形定位齒輪8Α和8Β，在2個扇形定位齒輪8Α和8Β上分別 安裝有從動小齒輪7Α和7Β，從動小齒輪7與雙面彩鋼巖棉夾心板6固定連接，并沿扇形定 位齒輪8Α和8Β旋轉。在雙面彩鋼巖棉夾心板6的一側安裝有仰角減速電機17，；雙面彩鋼巖棉夾心板 6與菲涅爾透鏡3固定在一起形成光腔，在菲涅爾透鏡3上安裝有菲涅爾鏡片壓環4、仰角 光敏電池傳感組件5、水平光敏電池傳感組件2和感應器9，太陽能電池板1固定在雙面彩 鋼巖棉夾心板6上。太陽能電池板1通過電源控制器18與蓄電瓶23連接，感應器9通過 1號高溫油泵控制器25與1號高溫油泵33連接。仰角光敏電池傳感組件5和水平光敏電 池傳感組件2共同作用實現自動跟蹤太陽光線功能。在支架46內設有固定上平盤47、水平定位轉動平盤48、固定下平盤49，在固定 上平盤47下方均布9個滾動鋼球30，在固定上平盤47和水平定位轉動平盤48之間均布6 個滾動鋼球四；該部分的作用是鎖定20水平轉動平盤下管部分，防止水平轉動平盤脫出支 架部分。在固定下平盤49上固定有蝸桿支架22，蝸桿支架22與軸承架27固定，在蝸桿支 架22上安裝有蝸輪蝸桿組件觀，蝸輪蝸桿組件28通過鎖緊螺母沈將回流管13和熱力輸出管14固定；在蝸桿支架22上安裝有水平減速電機21。水平減速電機21和仰角減速電 機17均與H橋電機驅動器19連接。在真空儲能罐35上面設有進油口 36和集熱器排氣管37，在真空儲能罐35左側上 部設有熱油輸出管道，在熱油輸出管道設有熱油電磁截止閥39B，熱油輸出管道通到換熱式 灶具42內；在真空儲能罐35左側下部設有冷油輸出管道，在冷油輸出管道設有冷油電磁截 止閥39A和2號高溫油泵控制器38，冷油輸出管道通到換熱式灶具42內。在熱油輸出管道和冷油輸出管道上另外再接一路管道，就可以很方便的實現供熱 水功能如圖1所示，在熱油輸出管道和冷油輸出管道上分別設有電磁截止閥39C和電磁截 止閥39D，電磁截止閥39C通過智能控制器40B與油水換熱器51連接，在油水換熱器51上 設有溫度傳感器50B，便于隨時測量溫度，油水換熱器51 —端設有冷水入口 53和熱水入口 52。利用導熱油的熱量就可以提供熱水。本太陽灶的工作原理是將太陽光透過菲涅爾透鏡3的聚焦后(焦點溫度約在 800-1000oC )射入一個球形金屬集熱器16上，球形金屬集熱器16內部注有高溫導熱油， 高溫導熱油經過1號高溫油泵33將加熱后的油送入真空儲存罐35，將熱能升至應用溫度 (儲熱溫度設為400°C )。球形金屬集熱器16是以固定的形式安裝的，為了保證球形金屬 集熱器16的熱能不被空氣散射而逃逸，在球形金屬集熱器16外裝有一個雙層真空玻璃球 罩12與外界空氣隔絕，因而能達到光能單項導入的作用。在球形金屬集熱器16與真空石 英玻璃球罩12之間有一段空間，空間存在氣體，因此設計了單項排氣閥15，避免在加熱過 程中發生膨脹而使真空石英玻璃球罩12爆裂。在注入加熱油的過程中，為了避免流入球形 金屬集熱器16的油被存在球內的空氣壓力阻止無法排出而堵塞，因此設計了球心高位排 氣管34，以防止不工作時冷空氣吸入。高位排氣管34的高度高出注油面，防止排氣過程中 油被壓出。被加熱的油通過熱力輸出管14輸出，因為熱油分子變輕在上部，經由高溫油泵 33將熱能不斷送入真空儲能罐35。熱油單向截止閥32是防止夜晚溫度下降導熱油在管網 中自由循環使熱能損失。在菲尼爾透鏡3至球形金屬集熱器16聚焦的過程中，光波中的熱能被空氣流動帶 走了很大一部分，因此設計了雙面彩鋼巖棉夾心板6，能使光波在聚焦傳導的過程中，熱耗 大大降低，光熱的利用率大幅上升。為了每時每刻都能俘獲太陽輻射的能量，所以就必須時 刻保證菲涅爾透鏡中心對準太陽中心，以獲得最大的太陽能量，因此設計了水平旋轉(設 為360° )自動跟蹤部分及仰角自動跟蹤部分(設為)。為了防止自然風力的影響而 發生自由旋轉，因此設計使用了水平減速電機21和仰角減速電機17。跟蹤系統及各部分 用電由太陽能光伏電池板1及蓄電瓶23提供。蓄電瓶23 —端連接有逆變器M和H橋電 機驅動器19，另一端與智能控制器40A連接。逆變器M可以輸出220V，50HZ電源。灶體部分真空儲能罐35的熱能經由2號高溫油泵38送入換熱式灶具42進行熱交換至散 熱板43，然后傳到發熱金屬灶面，開啟智能控制器40A設定的使用溫度即可工作。冷油電磁 截止閥39A和熱油電磁截止閥39B自動導通，停止即自行關閉以防止熱能損失。各部分管 道均以高溫保溫材料包裹，絕熱。1號高溫油泵33由1號高溫油泵控制器25控制，1號高 溫油泵控制器25由感應器9及電源控制器18控制，在光強度達到設定工作的同時運行。其中太陽光智能自動跟蹤技術原理如下水平光敏電池傳感組件2由左右兩塊光敏電池和豎立在兩塊電池中間的遮光板組成，如圖4所示，仰角光敏電池傳感組件5由上下 兩塊光敏電池組和豎立在兩塊電池中間的遮光板組成，如圖5所示，H橋電機驅動器器19內 有2組控制系統，一組控制仰角減速電機17，另一組控制水平減速電機21，H橋電機驅動器 19分別驅動2個電機的不同轉向。
當四塊光敏電池受到同樣的陽光照射時，其電壓相等，H橋電機驅動器19處于停 止狀態；當光線不能直射到四塊光敏光伏電池時，分以下兩種情況1、由于遮光板的作用， 四塊光敏光伏電池受到不同的照射，左邊或上邊的光敏光伏電池電壓大于右邊或下邊的光 敏光伏電池電壓，H橋電機驅動器19分別驅動2個電機沿逆時針方向轉動，電機旋轉后， 菲涅爾透鏡3跟隨一起移動使光線與遮光板平行，即光線直射到菲涅爾透鏡3上。2、由于 遮光板的作用，四塊光敏光伏電池受到不同的照射，右邊或下邊的光敏光伏電池電壓大于 左邊或上邊的光敏光伏電池電壓，H橋電機驅動器19分別驅動2個電機沿順時針方向轉動， 電機旋轉后，菲涅爾透鏡3跟隨一起移動使光線與遮光板平行，即光線直射到菲涅爾透鏡3 上，達到新的平衡。這樣就可以保證光線隨時垂直照射到菲涅爾透鏡3中心，實現智能自動跟蹤太陽 光源。
權利要求
1.全自動菲涅爾透鏡多功能儲能式太陽灶，其特征是包括菲涅爾透鏡(3)、π型軸承 支架(11)、支架(46)、真空儲能罐(35)以及換熱式灶具(42)，其中π型軸承支架(11)上部 安裝有旋轉軸組件(10)，下部安裝有水平旋轉盤(20)，仰角旋轉軸組件(10)中心安裝有真 空玻璃絕熱球罩(12)，在真空石英玻璃絕熱球罩(12)中心安裝有球形金屬集熱器(16)，在 球形金屬集熱器(16)與真空石英玻璃絕熱球罩(12)之間安裝有單向排氣閥(15)，在球形 金屬集熱器(16)內安裝有回流管(13)、熱力輸出管(14)和高位排氣管(34)，在π型軸承 支架(11)左右兩側分別安裝有扇形定位齒輪(8)，在扇形定位齒輪(8)上分別安裝有從動 小齒輪(7)，從動小齒輪(7)與雙面彩鋼巖棉夾心板(6)連接；在雙面彩鋼巖棉夾心板(6) 的一側安裝有仰角減速電機(17)；雙面彩鋼巖棉夾心板(6)與菲涅爾透鏡(3)固定在一起 形成光腔，在菲涅爾透鏡(3)上安裝有菲涅爾鏡片壓環(4)、仰角光敏電池傳感組件(5)、水 平光敏電池傳感組件(2)和感應器(9)，太陽能電池板(1)固定在雙面彩鋼巖棉夾心板(6) 上；在支架(46)內設有固定上平盤(47)、水平定位轉動平盤(48)、固定下平盤(49)，在固 定上平盤(47)下方均布9個滾動鋼球(30)，在固定上平盤(47)和水平定位轉動平盤(48) 之間均布6個滾動鋼球(29)；在固定下平盤(49)上固定有蝸桿支架(22)，蝸桿支架(22) 與軸承架(27)固定，在蝸桿支架(22)上安裝有蝸輪蝸桿組件(28)，蝸輪蝸桿組件(28)通 過鎖緊螺母(26)將回流管(13)和熱力輸出管(14)固定；在蝸桿支架(22)上安裝有水平 減速電機(21)；在真空儲能罐(35)上面設有進油口(36)和集熱器排氣管(37)，在真空儲 能罐(35)左側上部設有熱油輸出管道，在熱油輸出管道設有熱油電磁截止閥(39)Β，熱油 輸出管道通到換熱式灶具(42)內；在真空儲能罐(35)左側下部設有冷油輸出管道，在冷油 輸出管道設有冷油電磁截止閥(39)Α和2號高溫油泵控制器(38)，冷油輸出管道通到換熱 式灶具(42)內。
2.如權利要求1所述的全自動菲涅爾透鏡多功能儲能式太陽灶，其特征是水平光敏電 池傳感組件(2)由左右兩塊光敏電池組和豎立在兩塊電池組中間的遮光板組成；仰角光敏 電池傳感組件(5)由上下兩塊光敏電池組和豎立在兩塊電池組中間的遮光板組成。
3.如權利要求1所述的全自動菲涅爾透鏡多功能儲能式太陽灶，其特征是水平減速電 機(21)和仰角減速電機(17)均與H橋電機驅動器(19)連接。
4.如權利要求1所述的全自動菲涅爾透鏡多功能儲能式太陽灶，其特征是太陽能電池 板(1)通過電源控制器(18)與蓄電瓶(23)連接。
5.如權利要求1所述的全自動菲涅爾透鏡多功能儲能式太陽灶，其特征是感應器(9) 通過1號高溫油泵控制器(25)與1號高溫油泵(33)連接。
6.如權利要求1所述的全自動菲涅爾透鏡多功能儲能式太陽灶，其特征是在熱油輸出 管道和冷油輸出管道上分別設有電磁截止閥(39)C和電磁截止閥(39)D，電磁截止閥(39) C通過智能控制器(40)B與油水換熱器(51)連接，在油水換熱器(51)上設有溫度傳感器 (50)B，油水換熱器(51) —端設有冷水入口(53)和熱水入口(52)。
7.如權利要求4所述的全自動菲涅爾透鏡多功能儲能式太陽灶，其特征是蓄電瓶(23) 一端連接有逆變器(24)和H橋電機驅動器(19)，另一端與智能控制器(40) A連接。
8.如權利要求1所述的全自動菲涅爾透鏡多功能儲能式太陽灶，其特征是在換熱式灶 具(42)上安裝有散熱板(43)，在換熱式灶具(42)外面安裝有保溫層(45)，在換熱式灶具 (42)內部安裝有吸熱片(44)。
9.如權利要求1所述的全自動菲涅爾透鏡多功能儲能式太陽灶，其特征是高位排氣管 (34) —端延伸到球形金屬集熱器(16)內，另一端延伸高出進油口(36)。
10.如權利要求1所述的全自動菲涅爾透鏡多功能儲能式太陽灶，其特征是在回流管 (13)內設有冷油單向截止閥(31)，在熱力輸出管(14)內設有熱油單向截止閥(32)。
全文摘要
本發明提供一種全自動菲涅爾透鏡儲能式太陽灶，包括菲涅爾透鏡、π型軸承支架、真空儲能管以及換熱式灶具，其中π型軸承支架上部安裝有旋轉軸組件，下部安裝有水平旋轉盤，旋轉軸組件中心安裝有真空石英玻璃球罩，在真空石英玻璃球罩中心安裝有球形金屬集熱器，在球形金屬集熱器與真空石英玻璃球罩之間安裝有單向排氣閥，在球形金屬集熱器內安裝有回流管和熱力輸出管，在旋轉軸組件上安裝有定位齒輪，定位齒輪上安裝有從動小齒輪，從動小齒輪與雙面彩鋼巖棉夾心板連接，在雙面彩鋼巖棉夾心板的一側安裝有仰角減速電機；在菲涅爾透鏡上安裝有菲涅爾鏡片壓環、仰角光敏電池傳感組件、水平光敏電池傳感組件和感應器，太陽能電池板固定在雙面彩鋼巖棉夾心板上。本發明熱效率高，具備多項功能，節能環保，完全自主設計。
文檔編號F24J2/02GK102141302SQ20111003783
公開日2011年8月3日 申請日期2011年2月14日 優先權日2011年2月14日
發明者喬養正 申請人:喬養正