CN101344327B - 太阳能收集转换利用装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及太阳能应用技术领域，具体是一种太阳能收集转换利用装置。解决了目前太阳能应用装置存在不能将日照有限时间内的太阳光能量充分收集、利用等问题，该装置包括底座、聚光罩、校准反射镜、对光器，底座上设外套轴筒的空心轴管，轴筒上设动力驱动装置和支撑臂，支撑臂顶设有与聚光罩转动支架配合的转轴；转轴上设平面镜，轴筒上设建立平面镜与空心轴管传输光路的全反射棱镜，轴筒上设有固定丝杆柱的支撑架，丝杆柱上设通过轴杆与聚光罩转动连接架配合的传动支撑箱；空心轴管下方设置有太阳能转换装置。结构合理、紧凑，对太阳光追踪精确，机械传动性能稳定，收集利用光能量的效率高，适用于烹饪、热水、采暖、发电、照明等领域。

Description

太阳能收集转换利用装置

技术领域

本发明涉及太阳能应用技术领域，具体是一种能收集光能量并转换利用的太阳能收集转换利用装置。

背景技术

随着世界范围工业发展生活用能的增加，一次性能源的大量使用，导致其日渐减少且价格持续攀升，同时，还由于燃料消耗带来的环境污染等众多问题。太阳能作为一种可持续发展使用的能源，一直是国内外研究开发利用的热点。然而太阳能受昼夜的间歇性、气候的无常性，还有设备结构设置不合理等方面的影响，现有太阳能应用装置并不能将太阳能充分收集和利用。例如：1、现在室外的太阳灶使用不便，同时受光容器、光反射与空气热对流损失。2、光伏电池受光量低，存在光反射损失，使得光伏电池电能量低，实际利用价格高。3、太阳能玻璃真空管集热器，技术成熟使用性能稳定，但用途单一。4、现有太阳能收集传输装置采用透镜聚光，随着收集面增大，镜片厚度、重量相应也要增加，重量增加会导致追踪机械因承受应力也须加固，因此不利于增大收集面提高利用率。

发明内容

本发明为了解决目前太阳能应用装置存在不能将日照有限时间内的太阳光能量充分收集、利用等问题，提供了一种追踪精确、机械传动性能稳定、高效收集利用光能量的太阳能收集转换利用装置。

本发明是采用如下技术方案实现的：太阳能收集转换利用装置，包括其上顶面固定有蜗轮盘的底座、内壁排列设置有反射聚光镜的聚光罩，聚光罩中央开有通光孔，聚光罩通过调节支架固定有与通光孔正对的校准反射镜，校准反射镜背面固定有对光器，所述对光器包括底板、固定于底板上截面为扇面状的且上下表面镀有反射层的透明体，透明体上、下反射层上正对开有四个孔：沿透明体弧状表面开设的条形孔，与条形孔平行的矩形孔，两并列与条形孔垂直的矩形孔，三个矩形孔的设置位置位于透明体中央；透明体下反射层上的上述四个孔的正下方依次设有固定于底板上的第二、三、五、六光控开关的感光元件，透明体弧状下表面两弯边与底板之间固定有隔光挡板，聚光罩调节支架上或对光器两侧分别设置有第一、四光控开关的感光元件；底座和蜗轮盘中央垂直贯穿固定有空心轴管，空心轴管上部通过轴承外套有能绕其转动的轴筒，轴筒通过连接支撑板固定有动力驱动装置，动力驱动装置包含起动由光控开关控制的第一电机、由第一电机驱动并与蜗轮盘配合传动的减速器，连接支撑板的前后板面上设置有起点行程开关和终点行程开关，蜗轮盘上设有水平限位挡板，轴筒外壁上以轴线对称设置有两个支撑臂，支撑臂顶通过转动轴承设置有转轴；聚光罩下方对称设有转动支架，转动支架与支撑臂顶设置的转轴端部固定，其中一转轴的另一端固定有在聚光罩垂直正对天空时位于通光孔正下方的镜面呈45度角设置的第一平面镜，轴筒顶面设置有全反射棱镜，全反射棱镜的光线入射端面位于第一平面镜的镜面侧，并与第一平面镜呈45度角，光线出射端面与空心轴管管口正对；轴筒外壁上设有位于两支撑臂之间中央位置的支撑架，支撑架端部通过销轴固定有与空心轴管平行的丝杆柱，聚光罩上开有供丝杆柱穿过的条状通孔，丝杆柱上设有由光控开关控制的第二电机驱动沿丝杆柱爬升的、内设减速机构的传动支撑箱，传动支撑箱上顶面和下底面分别设置有上行行程开关和下行行程开关，丝杆柱顶端设置有上行限位挡板，聚光罩下方以条状通孔为中心轴对称设置有转动连接架，转动连接架的端部设置有转动轴承，传动支撑箱两侧设有与转动连接架端部转动轴承转动配合的轴杆；轴筒上固定有为第一、二电机供电的蓄电池；空心轴管下方设置有太阳能转换装置。

所述其感光元件设置于对光器7内及聚光罩4调节支架5或对光器7两侧的六个光控开关(即第一至六光控开关)、设置于连接支撑板20的前后板面上的起点行程开关23和终点行程开关24、分别设置于传动支撑箱34上顶面和下底面的上行行程开关35和下行行程开关36、以及固定于轴筒19上的蓄电池42构成了转换装置的控制电路，所述控制电路包含并联于蓄电池42两端的第一光控开关A的常开触点A2与第二光控开关B的常闭触点B1、第三光控开关C的常开触点C2、第一电机21、终点行程开关24、第三光控开关C的常开触点C4、第二光控开关B的常闭触点B3、第一光控开关A的常开触点A4的串联支路，以及串联于第一光控开关A常开触点A2、第二光控开关B常闭触点B1的连接节点J与第一光控开关A常开触点A4、第二光控开关B常闭触点B3的连接节点H之间的：第二光控开关B常开触点B2与第五光控开关E常闭触点E1、第六光控开关F常闭触点F1、上行行程开关35、第二电机(33)、第六光控开关F常闭触点F3、第五光控开关E常闭触点E3、第二光控开关B常开触点B4的串联支路；第一电机21与终点行程开关24的连接节点L经起点行程开关23、第一光控开关A的常闭触点A1与蓄电池42的正极输出端相连，第一电机21与第三光控开关C的常开触点C2的连接节点M经第一光控开关A的常闭触点A3与蓄电池42的负极输出端相连；第三光控开关C的常开触点C2两端并联有第三光控开关C的常闭触点C1与第四光控开关D的常开触点D2的串联支路；第三光控开关C的常开触点C4两端并联有第四光控开关D的常开触点D4与第三光控开关C的常闭触点C3的串联支路；第二电机33与第六光控开关F常闭触点F3的串联支路两端并联有下行行程开关36与第六光控开关F常开触点F4的串联支路，第五光控开关E常闭触点E1、第六光控开关F常闭触点F1的连接节点G与第六光控开关F常闭触点F3、第二电机33的连接节点K之间串联有第六光控开关F的常开触点F2。

早晨太阳升起时，第一、四光控开关A、D的感光元件感光，第一光控开关A的常闭触点A1、A3断开，常开触点A2、A4闭合，第四光控开关D的常开触点D2、D4闭合，第一电机正转供电回路导通，第一电机驱动减速器沿蜗轮盘移动，同时通过连接支撑板带动轴筒绕空心轴管转动，轴筒通过支撑臂带动聚光罩转动，整机上部水平转动，当第一电机绕蜗轮盘转动一周后，第一电机与轴筒之间的连接支撑板上的终点行程开关会碰触水平限位挡板，使终点行程开关断开，第一电机正转供电回路截止，第一电机停止工作，停止整机上部水平转动；当黑夜降临，第一光控开关A的感光元件失光，第一光控开关A的常闭触点A1、A3闭合，常开触点A2、A4断开，第一电机反转供电回路导通，第一电机驱动减速器沿蜗轮盘移动，同时通过连接支撑板带动轴筒绕空心轴管回转，轴筒通过支撑臂带动聚光罩转动，整机上部水平回转，当第一电机绕蜗轮盘转动一周后，第一电机与轴筒之间的连接支撑板上的起点行程开关会碰触水平限位挡板，使起点行程开关断开，第一电机反转供电回路截止，第一电机停止工作，完成复位；而白天内在整机上部水平转动过程中，当太阳光经由对光器上的条形孔照射第二光控开关B的感光元件时(即此时条形孔朝向太阳)，第二光控开关B的感光元件感光，其常开触点B2、B4闭合，常闭触点B1、B3断开，第一电机正转供电回路截止，整机上部停止水平转动，此时，第二电机正转供电回路导通，第二电机驱动传动支撑箱沿丝杆柱向上爬升，传动支撑箱通过聚光罩上的转动连接架推动聚光罩以支撑臂顶的转轴为中心转动，实现聚光罩在竖直方向上的左右摆动，当传动支撑箱爬升至丝杆柱顶时，箱顶设置的上行行程开关会碰触丝杆柱顶端设置的上行限位挡板，上行行程开关断开，第二电机正转供电回路截止，即聚光罩转动至极限位置停止；当第六光控开关F的感光元件经其上方的矩形孔感光时，其常闭触点F1、F3断开，常开触点F2、F4闭合，第二电机反转供电回路导通，第二电机驱动传动支撑箱沿丝杆柱下行，当下行至一定位置，箱底设置的下行行程开关碰触支撑架，下行行程开关断开，第二电机反转供电回路截止，聚光罩停止竖直方向上的左右摆动，即聚光罩在竖直方向上的左右摆动由第六光控开关F控制；在聚光罩左右摆动过程中，当聚光罩转动至与太阳正对时，太阳光会经由对光器上的矩形孔照射到第五光控开关E的感光元件，第五光控开关E的常闭触点E1、E3断开，第二电机供电回路截止，聚光罩停在该位置采集太阳光，当太阳光偏移，导致第五光控开关E的感光元件无法感光，其常闭触点E1、E3闭合，第二电机供电回路再次导通，聚光罩再次转动直至与太阳正对，即聚光罩在竖直方向上左右摆动中的定位由第五光控开关E控制。另外，当聚光罩为了正对太阳在竖直方向上左右摆动时，由于第一平面镜与转轴一起随聚光罩同时转动，因此，第一平面镜相对于聚光罩、校准反射镜一直处于相对静止状态；并且在第一平面镜转动时，会与全反射棱镜的光线入射端面保持45度角，即聚光罩在竖直方向上左右摆动时太阳光的传输路径不变。所述光控开关是现有公知产品。

所述太阳转换装置包括与空心轴管垂直设置的锥形导光管，锥形导光管另一端连接有由导热材料制成的光热转换器，空心轴管与锥形导光管两管连接处、空心轴管正下方设置有镜面呈45度角设置的第二平面镜，光热转换器位于第二平面镜镜面侧。

使用时，太阳光经聚光罩上的反射聚光镜、校准反射镜反射通过聚光罩上的通光孔，再经第一平面镜、全反射棱镜进入空心轴管，最后经第二平面镜反射，通过锥形导光管进入光热转换器，实现对太阳能的光热转换，将光热转换器置于水箱或锅炉内，通过热传导将水箱或锅炉内的水加热，以备人们使用；

或者，所述太阳能转换装置包括固定与空心轴管底端的四通连接管，四通连接管中央空心轴管正下方设置有镜面呈45度角设置的第二平面镜，四通连接管下管口设有与第二平面镜固定的用于改变第二平面镜镜面朝向的手轮，四通连接管的右侧管口经锥形导光管连接有由导热材料制成的光热转换器，左侧管口经水平导光管连接有与空心轴管平行、垂直向上设置的锥形导光管，水平导光管与锥形导光管两管通过三通连接管连接，锥形导光管正下方三通连接管内设置有镜面朝向四通连接管、锥形导光管且镜面呈45度角设置的第三平面镜，锥形导光管顶端固定有外设保护壳体的反光隔热器。另外，反光隔热器与锥形导光管之间、光热转换器与锥形导光管之间分别设置有平面朝向锥形导光管的凹面散光镜。凹面散光镜在这里起隔热和将太阳光均匀射入反光隔热器和光热转换器的目的。

这样，除了能通过光热转换器将太阳能进行光热转换外，还可以通过导光管将由聚光罩汇聚的太阳光导出，然后经凹面散光镜输入反光隔热器，然后将光吸收转换物体(如：锅、壶、太阳能电池板等)直接置于反光隔热器上，太阳光在反光隔热器内壁与光吸收转换物体之间进行反射，使太阳光直接作用于光吸收转换物体上，最终使光能由光吸收转换物体吸收，进而实现利用太阳能的目的，如：做饭、烧水、光伏发电等。而在不做饭、不烧水、不发电时，通过手轮改变第二平面镜的朝向，将其镜面朝向置于水箱或锅炉内的光热转换器，既能实现太阳能储存和直接利用的转换。

与现有技术相比，本发明设置水平转动结构和竖直方向上的左右转动结构，以两个光控开关的感光元件全方位感知太阳光方向，四个光控开关的感光元件精确感光，和四个行程开关关联控制两转动结构的电机，进而实现对聚光罩朝向的控制，时刻使聚光罩朝向太阳，实现对太阳光的精确追踪；且转动结构采用传动比速大、性能稳定的蜗轮蜗杆传动机械，利用加大力臂点安装方式，不但机械传动性能稳定，而且使采用微型化、低能耗电机成为可能；聚光罩内壁固定薄板状的反射聚光镜，高效收集光能量，实现对太阳光能量的充分收集，即使增大阳光采集面，而增加反射聚光镜数量，仍满足整机轻量化要求；同时采用高导光耐久性的导光管。以在日照有限时间内提高太阳光收集与利用率，降低使用成本，从而促进本装置的推广应用。

本发明结构合理、紧凑，对太阳光追踪精确，机械传动性能稳定，收集利用光能量的效率高，适用于烹饪、热水、采暖、发电、照明等领域。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中底座上方部分的侧视图；

图3是本发明控制电路的电路原理图；

图4为本发明对光器的结构原理图；

图中：1-蜗轮盘；2-底座；3-反射聚光镜；4-聚光罩；5-调节支架；6-校准反射镜；7-对光器；8-底板；9、10-反射层；11-条形孔；12、13、14-矩形孔；15-隔光挡板；16-第一光控开关的；17-第四光控开关；18-空心轴管；19-轴筒；20-连接支撑板；21-第一电机；22-减速器；23-起点行程开关；24-终点行程开关；25-支撑臂；26-转轴；27-转动支架；28-第一平面镜；29-全反射棱镜；30-支撑架；31-销轴；32-丝杆柱；33-第二电机；34-传动支撑箱；35-上行行程开关；36-下行行程开关；37-转动连接架；38-轴杆；39-锥形导光管；40-光热转换器；41-第二平面镜；42-蓄电池；43-四通连接管；44-手轮；45-水平导光管；46-锥形导光管；47-第三平面镜；48-凹面散光镜；49-反光隔热器；50-保护壳体；51-透明体；52-水平限位挡板；53-上行限位挡板；54-三通连接管。

具体实施方式

如图1～4所示，太阳能收集转换利用装置，包括其上顶面固定有蜗轮盘1的底座2、内壁排列设置有反射聚光镜3的聚光罩4，聚光罩4中央开有通光孔(其设置位置明确，因此附图中未表示)，聚光罩4通过调节支架5固定有与通光孔正对的校准反射镜6，校准反射镜6背面固定有对光器7，所述对光器7包括底板8、固定于底板8上截面为扇面状的且上下表面镀有反射层9、10的透明体51，透明体51上、下反射层9、10上正对开有四个孔：沿透明体51弧状表面开设的条形孔11，与条形孔11平行的矩形孔12，两并列与条形孔11垂直的矩形孔13、14，三个矩形孔12-14的设置位置位于透明体51中央；透明体51下反射层10上的上述四个孔的正下方依次设有固定于底板8上的第二、三、五、六光控开关的感光元件，透明体51弧状下表面两弯边与底板8之间固定有隔光挡板15，聚光罩4调节支架5上或对光器7两侧分别设置有第一、四光控开关的感光元件16、17；底座2和蜗轮盘1中央垂直贯穿固定有空心轴管18，空心轴管18上部通过轴承外套有能绕其转动的轴筒19，轴筒19通过连接支撑板20固定有动力驱动装置，动力驱动装置包含起动由光控开关控制的第一电机21、由第一电机21驱动并与蜗轮盘1配合传动的减速器22，连接支撑板20的前后板面上设置有起点行程开关23和终点行程开关24，蜗轮盘1上设有水平限位挡板52，轴筒19外壁上以轴线对称设置有两个支撑臂25，支撑臂25顶通过转动轴承设置有转轴26；聚光罩4下方对称设有转动支架27，转动支架27与支撑臂25顶设置的转轴26端部固定，其中一转轴26的另一端固定有在聚光罩4垂直正对天空时位于通光孔正下方的镜面呈45度角设置的第一平面镜28，轴筒19顶面设置有全反射棱镜29，全反射棱镜29的光线入射端面位于第一平面镜28的镜面侧，并与第一平面镜28呈45度角，光线出射端面与空心轴管18管口正对；轴筒19外壁上设有位于两支撑臂25之间中央位置的支撑架30，支撑架30端部通过销轴31固定有与空心轴管18平行的丝杆柱32，聚光罩4上开有供丝杆柱32穿过的条状通孔(其设置位置明确，因此附图中未表示)，丝杆柱32上设有由光控开关控制的第二电机33驱动沿丝杆柱32爬升的、内设减速机构的传动支撑箱34，传动支撑箱34上顶面和下底面分别设置有上行行程开关35和下行行程开关36，丝杆柱32顶端设置有上行限位挡板53，聚光罩4下方以条状通孔为中心轴对称设置有转动连接架37，转动连接架37的端部设置有转动轴承，传动支撑箱34两侧设有与转动连接架37端部转动轴承转动配合的轴杆38；轴筒19上固定有为第一、二电机供电的蓄电池42，空心轴管18下方设置有太阳能转换装置。

所述其感光元件设置于对光器7内及聚光罩4调节支架5或对光器7两侧的六个光控开关(即第一至六光控开关)、设置于连接支撑板20的前后板面上的起点行程开关23和终点行程开关24、分别设置于传动支撑箱34上顶面和下底面的上行行程开关35和下行行程开关36、以及固定于轴筒19上的蓄电池42构成了转换装置的控制电路，所述控制电路包含并联于蓄电池42两端的第一光控开关A的常开触点A2与第二光控开关B的常闭触点B1、第三光控开关C的常开触点C2、第一电机21、终点行程开关24、第三光控开关C的常开触点C4、第二光控开关B的常闭触点B3、第一光控开关A的常开触点A4的串联支路，以及串联于第一光控开关A常开触点A2、第二光控开关B常闭触点B1的连接节点J与第一光控开关A常开触点A4、第二光控开关B常闭触点B3的连接节点H之间的：第二光控开关B常开触点B2与第五光控开关E常闭触点E1、第六光控开关F常闭触点F1、上行行程开关35、第二电机(33)、第六光控开关F常闭触点F3、第五光控开关E常闭触点E3、第二光控开关B常开触点B4的串联支路；第一电机21与终点行程开关24的连接节点L经起点行程开关23、第一光控开关A的常闭触点A1与蓄电池42的正极输出端相连，第一电机21与第三光控开关C的常开触点C2的连接节点M经第一光控开关A的常闭触点A3与蓄电池42的负极输出端相连；第三光控开关C的常开触点C2两端并联有第三光控开关C的常闭触点C1与第四光控开关D的常开触点D2的串联支路；第三光控开关C的常开触点C4两端并联有第四光控开关D的常开触点D4与第三光控开关C的常闭触点C3的串联支路；第二电机33与第六光控开关F常闭触点F3的串联支路两端并联有下行行程开关36与第六光控开关F常开触点F4的串联支路，第五光控开关E常闭触点E1、第六光控开关F常闭触点F1的连接节点G与第六光控开关F常闭触点F3、第二电机33的连接节点K之间串联有第六光控开关F的常开触点F2。

早晨太阳升起时，第一、四光控开关A、D的感光元件感光，第一光控开关A的常闭触点A1、A3断开，常开触点A2、A4闭合，第四光控开关D的常开触点D2、D4闭合，第一电机21正转供电回路导通，第一电机21驱动减速器22沿蜗轮盘1移动，同时通过连接支撑板20带动轴筒19绕空心轴管18转动，轴筒19通过支撑臂25带动聚光罩4转动，整机上部水平转动，当第一电机21绕蜗轮盘1转动一周后，第一电机21与轴筒19之间的连接支撑板20上的终点行程开关24会碰触水平限位挡板52，使终点行程开关24断开，第一电机21正转供电回路截止，第一电机21停止工作，停止整机上部水平转动；当黑夜降临，第一光控开关A的感光元件失光，第一光控开关A的常闭触点A1、A3闭合，常开触点A2、A4断开，第一电机21反转供电回路导通，第一电机21驱动减速器沿蜗轮盘1移动，同时通过连接支撑板20带动轴筒19绕空心轴管18回转，轴筒19通过支撑臂25带动聚光罩4转动，整机上部水平回转，当第一电机21绕蜗轮盘1转动一周后，第一电机21与轴筒19之间的连接支撑板20上的起点行程开关23会碰触水平限位挡板52，使起点行程开关23断开，第一电机21反转供电回路截止，第一电机21停止工作，完成复位；而白天内在整机上部水平转动过程中，当太阳光经由对光器7上的条形孔11照射第二光控开关B的感光元件时(即此时条形孔朝向太阳)，第二光控开关B的感光元件感光，其常开触点B2、B4闭合，常闭触点B1、B3断开，第一电机21正转供电回路截止，整机上部停止水平转动，此时，第二电机33正转供电回路导通，第二电机33驱动传动支撑箱34沿丝杆柱32向上爬升，传动支撑箱34通过聚光罩4上的转动连接架37推动聚光罩4以支撑臂25顶的转轴26为中心转动，实现聚光罩4在竖直方向上的左右摆动，当传动支撑箱34爬升至丝杆柱32顶时，箱顶设置的上行行程开关35会碰触丝杆柱32顶端设置的上行限位挡板53，上行行程开关35断开，第二电机33正转供电回路截止，即聚光罩4转动至极限位置停止；当第六光控开关F的感光元件经其上方的矩形孔14感光时，其常闭触点F1、F3断开，常开触点F2、F4闭合，第二电机33反转供电回路导通，第二电机33驱动传动支撑箱34沿丝杆柱32下行，当下行至一定位置，箱底设置的下行行程开关36碰触支撑架30，下行行程开关36断开，第二电机33反转供电回路截止，聚光罩4停止竖直方向上的左右摆动，即聚光罩4在竖直方向上的左右摆动由第六光控开关F控制；在聚光罩4左右摆动过程中，当聚光罩4转动至与太阳正对时，太阳光会经由对光器7上的矩形孔13照射到第五光控开关E的感光元件，其常闭触点E1、E3断开，第二电机33正转供电回路截止，聚光罩4停在该位置采集太阳光，当太阳光偏移，导致第五光控开关E无法感光，其常闭触点E1、E3闭合，第二电机33供电回路再次导通，聚光罩4再次转动直至与太阳正对，即聚光罩4在竖直方向上左右摆动中的定位由第五光控开关E控制。另外，当聚光罩4为了正对太阳在竖直方向上左右摆动时，由于第一平面镜28与转轴26一起随聚光罩4同时转动，因此，第一平面镜28相对于聚光罩4、校准反射镜6一直处于相对静止状态；并且在第一平面镜28转动时，会与全反射棱镜29的光线入射端面保持45度角，即聚光罩4在竖直方向上左右摆动时太阳光的传输路径不变。所述光控开关是现有公知产品。

所述太阳转换装置包括与空心轴管18垂直设置的锥形导光管39，锥形导光管39另一端连接有由导热材料制成的光热转换器40，空心轴管18与锥形导光管39两管连接处、空心轴管18正下方设置有镜面呈45度角设置的第二平面镜41，光热转换器40位于第二平面镜41镜面侧。

使用时，太阳光经聚光罩4上的反射聚光镜3、校准反射镜6反射通过聚光罩4上的通光孔，再经第一平面镜28、全反射棱镜29进入空心轴管，最后经第二平面镜41反射，通过锥形导光管39进入光热转换器40，实现对太阳能的光热转换，将光热转换器40置于水箱或锅炉内，光热转换器40所存储的太阳能通过热传导将水箱或锅炉内的水加热，以备人们使用；

或者，所述太阳能转换装置包括固定与空心轴管18底端的四通连接管43，四通连接管43中央空心轴管18正下方设置有镜面呈45度角设置的第二平面镜41，四通连接管43下管口设有与第二平面镜41固定的用于改变第二平面镜41镜面朝向的手轮44，四通连接管43的右侧管口经锥形导光管39连接有由导热材料制成的光热转换器40，左侧管口经水平导光管45连接有与空心轴管18平行、垂直向上设置的锥形导光管46，水平导光管45与锥形导光管46两管通过三通连接管54连接，锥形导光管46正下方三通连接管54内设置有镜面朝向四通连接管43、锥形导光管46且镜面呈45度角设置的第三平面镜47，锥形导光管46顶端固定有外设保护壳体50的反光隔热器49。

另外，反光隔热器49与锥形导光管46之间、光热转换器40与锥形导光管39之间分别设置有平面朝向锥形导光管46、39的凹面散光镜48。凹面散光镜48在这里起隔热和将太阳光均匀射入反光隔热器49和光热转换器40的目的。

这样，除了能通过光热转换器将太阳能进行光热转换外，还可以通过导光管将由聚光罩汇聚的太阳光导出，然后经凹面散光镜输入反光隔热器，然后将光吸收转换物体(如：锅、壶、太阳能电池板等)直接置于反光隔热器上，太阳光在反光隔热器内壁与光吸收转换物体之间进行反射，使太阳光直接作用于光吸收转换物体上，最终使光能由光吸收转换物体吸收，进而实现利用太阳能的目的，如：做饭、烧水、光伏发电等，如反光隔热器上不放置光吸收转换物体，则可作照明使用。而在不做饭、不烧水、不发电时，通过手轮改变第二平面镜的朝向，将其镜面朝向置于水箱或锅炉内的光热转换器，既能实现太阳能储存和直接利用的转换。

具体实施时，所述反光隔热器49为漏斗状内壁呈镜面的壳体或其外壁镀有反射层的漏斗状玻璃壳体；所述光热转换器40为由导热材料制成的人工黑体空腔；聚光罩4的形状要求便于实现聚光，能满足该条件的结构很多，至少可以采用目前太阳灶的形状，且聚光罩4上反射聚光镜3的块数以四的整数倍设置，这样便于反射聚光镜3的生产，降低本实用新型所述装置的生产成本；所述反射聚光镜3可以以其它高效反射物体替代，如：贴有高效反射膜的弧状板；所述校准反射镜与聚光镜匹配使用，使太阳光经过校准反射镜反射后，准直射到第一平面镜28上；所述空心轴管18、四通连接管43、三通连接管54的内壁为镜面或镀有反射层；所述各导光管为外壁镀有反射层的透明圆管，为了在便于太阳光传输的同时，有效保护反射层，管外设有保护层；为了使第二光控开关B作出准确动作，透明体51下反射层条形孔11的正下方设有3～5个与第二光控开关B关联的感光元件。

Claims (8)

1.一种太阳能收集转换利用装置，其特征在于：包括其上顶面固定有蜗轮盘(1)的底座(2)、内壁排列设置有反射聚光镜(3)的聚光罩(4)，聚光罩(4)中央开有通光孔，聚光罩(4)通过调节支架(5)固定有与通光孔正对的校准反射镜(6)，校准反射镜(6)背面固定有对光器(7)，所述对光器(7)包括底板(8)、固定于底板(8)上截面为扇面状的且上下表面镀有反射层(9、10)的透明体(51)，透明体(51)上、下反射层(9、10)上正对各开有四个孔：沿透明体(51)弧状表面开设的条形孔(11)，与条形孔(11)平行的矩形孔(12)，两并列与条形孔(11)垂直的矩形孔(13、14)，三个矩形孔(12、13、14)的设置位置位于透明体(51)中央；透明体(51)下反射层(10)上的上述四个孔的正下方依次设有固定于底板(8)上的第二、三、五、六光控开关的感光元件，透明体(51)弧状下表面两弯边与底板(8)之间固定有隔光挡板(15)，聚光罩(4)调节支架(5)上或对光器(7)两侧分别设置有第一、四光控开关的感光元件(16、17)；底座(2)和蜗轮盘(1)中央垂直贯穿固定有空心轴管(18)，空心轴管(18)上部通过轴承外套有能绕其转动的轴筒(19)，轴筒(19)通过连接支撑板(20)固定有动力驱动装置，动力驱动装置包含起动由第一、二、三、四光控开关控制的第一电机(21)、由第一电机(21)驱动并与蜗轮盘(1)配合传动的减速器(22)，连接支撑板(20)的前后板面上设置有起点行程开关(23)和终点行程开关(24)，蜗轮盘(1)上设有水平限位挡板(52)，轴筒(19)外壁上以轴线对称设置有两个支撑臂(25)，每个支撑臂(25)顶通过转动轴承均设置有转轴(26)；聚光罩(4)下方对称设有转动支架(27)，转动支架(27)与支撑臂(25)顶设置的转轴(26)的一端固定，其中一转轴(26)的另一端固定有在聚光罩(4)垂直正对天空时位于通光孔正下方的镜面呈45度角设置的第一平面镜(28)，轴筒(19)顶面设置有全反射棱镜(29)，全反射棱镜(29)的光线入射端面位于第一平面镜(28)的镜面侧，并与第一平面镜(28)呈45度角，光线出射端面与空心轴管(18)管口正对；轴筒(19)外壁上设有位于两支撑臂(25)之间中央位置的支撑架(30)，支撑架(30)端部通过销轴(31)固定有与空心轴管(18)平行的丝杆柱(32)，聚光罩(4)上开有供丝杆柱(32)穿过的条状通孔，丝杆柱(32)上设有由第二电机(33)驱动沿丝杆柱(32)爬升的、且内设减速机构的传动支撑箱(34)，所述第二电机(33)受第一、二、五、六光控开关控制，传动支撑箱(34)上顶面和下底面分别设置有上行行程开关(35)和下行行程开关(36)，丝杆柱(32)顶端设置有上行限位挡板(53)，聚光罩(4)下方以所述条状通孔为中心轴对称设置有转动连接架(37)，转动连接架(37)的端部设置有转动轴承，传动支撑箱(34)两侧设有与转动连接架(37)端部转动轴承转动配合的轴杆(38)；轴筒(19)上固定有为第一、二电机供电的蓄电池(42)，空心轴管(18)下方设置有太阳能转换装置。

2.根据权利要求1所述的太阳能收集转换利用装置，其特征在于：所述六个光控开关、设置于连接支撑板(20)的前后板面上的起点行程开关(23)和终点行程开关(24)、分别设置于传动支撑箱(34)上顶面和下底面的上行行程开关(35)和下行行程开关(36)、以及固定于轴筒(19)上的蓄电池(42)构成了太阳能收集转换利用装置的控制电路，所述控制电路包含并联于蓄电池(42)两端的第一光控开关A的常开触点A2与第二光控开关B的常闭触点B1、第三光控开关C的常开触点C2、第一电机(21)、终点行程开关(24)、第三光控开关C的常开触点C4、第二光控开关B的常闭触点B3、第一光控开关A的常开触点A4的串联支路，以及串联于第一光控开关A常开触点A2、第二光控开关B常闭触点B1的连接节点J与第一光控开关A常开触点A4、第二光控开关B常闭触点B3的连接节点H之间的：第二光控开关B常开触点B2与第五光控开关E常闭触点E1、第六光控开关F常闭触点F1、上行行程开关(35)、第二电机(33)、第六光控开关F常闭触点F3、第五光控开关E常闭触点E3、第二光控开关B常开触点B4的串联支路；第一电机(21)与终点行程开关(24)的连接节点L经起点行程开关(23)、第一光控开关A的常闭触点A1与蓄电池(42)的正极输出端相连，第一电机(21)与第三光控开关C的常开触点C2的连接节点M经第一光控开关A的常闭触点A3与蓄电池(42)的负极输出端相连；第三光控开关C的常开触点C2两端并联有第三光控开关C的常闭触点C1与第四光控开关D的常开触点D2的串联支路；第三光控开关C的常开触点C4两端并联有第四光控开关D的常开触点D4与第三光控开关C的常闭触点C3的串联支路；第二电机(33)与第六光控开关F常闭触点F3的串联支路两端并联有下行行程开关(36)与第六光控开关F常开触点F4的串联支路，第五光控开关E常闭触点E1、第六光控开关F常闭触点F1的连接节点G与第六光控开关F常闭触点F3、第二电机(33)的连接节点K之间串联有第六光控开关F的常开触点F2。

3.根据权利要求1或2所述的太阳能收集转换利用装置，其特征在于：所述太阳能转换装置包括一端与空心轴管(18)垂直设置的第一锥形导光管(39)，第一锥形导光管(39)另一端连接有由导热材料制成的光热转换器(40)，空心轴管(18)与第一锥形导光管(39)两管连接处、空心轴管(18)正下方设置有镜面呈45度角设置的第二平面镜(41)，光热转换器(40)位于第二平面镜(41)镜面侧。

4.根据权利要求1或2所述的太阳能收集转换利用装置，其特征在于：所述太阳能转换装置包括固定于空心轴管(18)底端的四通连接管(43)，四通连接管(43)中央的空心轴管(18)正下方设置有镜面呈45度角设置的第二平面镜(41)，四通连接管(43)下管口设有与第二平面镜(41)固定的用于改变第二平面镜(41)镜面朝向的手轮(44)，四通连接管(43)的右侧管口经第一锥形导光管(39)连接有由导热材料制成的光热转换器(40)，左侧管口经水平导光管(45)连接有与空心轴管(18)平行、垂直向上设置的第二锥形导光管(46)，水平导光管(45)与第二锥形导光管(46)两管通过三通连接管(54)连接，第二锥形导光管(46)正下方的所述三通连接管(54)内设置有镜面朝向四通连接管(43)、第二锥形导光管(46)且镜面呈45度角设置的第三平面镜(47)，第二锥形导光管(46)顶端固定有外设保护壳体(50)的反光隔热器(49)。

5.根据权利要求4所述的太阳能收集转换利用装置，其特征在于：反光隔热器(49)与第二锥形导光管(46)之间、光热转换器(40)与第一锥形导光管(39)之间分别设置有平面朝向第二锥形导光管(46)、第一锥形导光管(39)的凹面散光镜(48)。

6.根据权利要求4所述的太阳能收集转换利用装置，其特征在于：所述反光隔热器(49)为漏斗状内壁呈镜面的壳体或外壁镀有反射层的漏斗状玻璃壳体。

7.根据权利要求4所述的太阳能收集转换利用装置，其特征在于：所述光热转换器(40)为由导热材料制成的人工黑体空腔。

8.根据权利要求4所述的太阳能收集转换利用装置，其特征在于：所述空心轴管(18)、四通连接管(43)、三通连接管(54)的内壁为镜面或镀有反射层。

Images