[发明专利]通用聚焦式太阳能收集和利用装置

说明书

本发明涉及聚焦式太阳能加热及应用装置、净水装置和热管。

太阳，为地球上万物生长提供光和热，使地球上出现了人类、村庄和城市。为了人类的利益，应更多更有效地利用太阳能。目前应用较多的平板式太阳能热水器夏季在阳光下闷晒一天后能提供60℃左右的热水。相比之下，用聚焦式太阳能集热装置可获得应用范围更广的高温热源。但现有的聚焦式集热装置由于跟踪装置等部件制造复杂造价昂贵而未能普及;另一方面，在其应用中又遇到太阳能能量密度低和光照强度的随机性和规律性变化等问题。事实上，在寻找理想的吸热材料和制造可广泛应用的各种高温和高效率集热元件和聚焦式太阳能利用装置方面进展还不快。有一种板翅式热管真空集热元件，以玻璃和金属相焊接来制造集热元件的真空隔热层并以此解决吸热层的防湿和抗氧化问题，它输出温度高但功率小且造价昂贵;还有一种小口径直筒式玻璃管真空集热元件，但它工作温度低并且无法适应高温热冲击和克服内外管之间较大的热应力，它的端口橡皮塞密封性也较差;有一种用工业盐类作太阳能集热装置蓄热材料的探讨，但并未解决实际应用问题;用增加单个集热装置的采光面积来提高太阳能能量密度则在制造、安装和防风等方面都遇到很大的困难。

本发明的目的之一是提供一种势能可控驱动式太阳光跟踪装置。

其解决方案为：用转动副或弧形轨道移动副约束作为负载的采光板，用一个由弹性元件或重物组成的势能蓄能机构作驱动能源并用一个按其安装位置可输出反映采光板与阳光之间相对照射角超差等信号的光电元件或控制信号估计器、一个电动释阻机构、一个控制电路及机架等部件组成一个通过对势能驱动的负载或有关传动部件提供间歇性消失的阻力来实现使采光板跟踪阳光照射角等变化的装置。

附图1为一种势能可控驱动装置的工作原理图。由图可见，当对齿条1作用一个足够大的向左的力时，齿条1将因弧形轨道移动副2的约束作逆时针方向转动并通过皮带3带动发条盘4使其顺时针转动，同时因磨擦使与发条盘4端面接触的拔杆5逆时针转动并带动常阻片6顺时针转动而与齿条1脱离，齿条1运动不受影响，负载因此置位。发条盘4也因此获得势能并蓄之以供驱动负载。以后，线圈7每一次得电，都可通过衔铁8使常阻片6向左跳过一齿，这使齿条1在发条势能驱动下开始作顺时针转动但因暂阻片9阻挡，齿条1右移不到一个齿距;线圈7失电时，暂阻片9退回。齿条1继续转动行满一个齿距后重又被常阻片6阻挡而静止。这过程可重复从而使齿条1驱动负载按控制要求动作。这里，常阻片6、暂阻片9、线圈7和衔铁8为电动释阻机构的主要部件。

附图2为一种势能可控驱动式太阳光跟踪装置框图。它可帮助设计和分析跟踪装置的特性。由图可见，其输入为阳光照射角，并可输入风力传感器提供的风力报警信号以及其它控制信号。输出为采光板转动角。带负反馈环节。这种装置也可用于太阳高度角的跟踪以及非东西向和非南北向布置的槽状抛物聚焦反射板等负载的太阳高度角和照射角的综合跟踪。

本发明的目的之二是提供以玻璃夹套为基础的集热元件、特别是使用吸热液体的集热元件。