CN102062937A - 一种太阳能汇聚方法及其在加热和照明中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种太阳能汇聚方法及其在加热中的应用，汇聚方法为设有一个能将太阳能汇聚的汇聚装置，所述的汇聚装置包括一个轴切面呈抛物线的采集盘和一个轴切面呈抛物线的反光盘，采集盘和反光盘的开口方向一致，采集盘底部中间位置开有透光孔，反光盘直径小于采集盘直径，采集盘内表面为反光面，反光盘外表面为反光面，平行太阳光直射到采集盘内表面上，经过采集盘反射、汇聚后，照射到反光盘的外表面上，由反光盘将汇聚的太阳光反射后，经过透光孔投射到采集盘另一面使用。本发明可用于照明和加热中应用。本发明可以很好的对太阳能加以利用，为太阳能利用的研究提出了重要的研究参考方向，具有划时代的意义。

Description

一种太阳能汇聚方法及其在加热和照明中的应用 
技术领域
本发明公开一种太阳能汇聚方法及应用，特别是一种太阳能汇聚方法及其在加热和照明中的应用。 
背景技术
随着煤炭、石油等资源的日渐减少，以及其使用对环境造成的严重污染，开发一种新的清洁能源是人们开发的重点，地热、风能、潮汐以及太阳能作为清洁能源越来越受到人们的关注，地热、风能和潮汐能通常会受到地理环境的限制，不能作为普遍能源而得到应用，唯独有太阳能作为清洁能源的代表被人们广泛应用，目前，人们对太阳能的应用通常仅限于烧水洗澡及发电，并未使其得到充分利用，究其原因，是太阳光比较分散，单位面积上的太阳光不足以作为热源来利用，如何将太阳能进行汇聚，使人们利用太阳能的重点。虽然在小学课本中就已经提到，利用一个锅形的东西将太阳光反射到一点用于做饭，但其只是一种设想而已，并不切合实际，如果反射锅面积小的话，那么汇聚的能量少，不足以使用，如果反射锅面积大，那其汇聚的点必然会很高，将无法炒菜做饭，这是一对无法解决的矛盾，所以，进二十年来并未见此类东西在人们日常生活中应用。 
发明内容
针对上述提到的现有技术中的太阳能应用不够充分的问题，本发明提供一种新的太阳能汇聚方法及其在加热中的应用，其利用一个大的采集盘将平行太阳光汇聚到一点处，再通过一个反射盘将汇聚的太阳光反射成平行光，至采集 盘后面，对其进行利用，解决上述矛盾。 
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种太阳能汇聚方法，其该方法为设有一个能将太阳能汇聚的汇聚装置，所述的汇聚装置包括一个轴切面呈抛物线的采集盘和一个轴切面呈抛物线的反光盘，采集盘和反光盘的开口方向一致，采集盘底部中间位置开有透光孔，反光盘直径小于采集盘直径，采集盘内表面为反光面，反光盘外表面为反光面，平行太阳光直射到采集盘内表面上，经过采集盘反射、汇聚后，照射到反光盘的外表面上，由反光盘将汇聚的太阳光反射后，经过透光孔投射到采集盘另一面使用。 
一种如上述的太阳能汇聚方法在加热中的应用，采集盘后面固定设有用于放置锅灶的支撑台，支撑台对应于采集盘上的透光孔设置，使穿过透光孔的汇聚太阳光能够照射到支撑台上的锅灶，对锅灶进行加热。 
一种如上述的太阳能汇聚方法在加热中的应用，采集盘后面固定设有加热槽，加热槽对应于采集盘上的透光孔设置，使穿过透光孔的汇聚太阳光能够照射到加热槽，对加热槽内的物质进行加热。 
一种如上述的太阳能汇聚方法在照明中的应用，采集盘和反光盘的轴切面的焦点相重合，在透光孔后面对应于透光孔设有光纤或第一反光镜，当透光孔后面设有光纤时，利用光纤将透光孔透过的光引致需要照明处，进行照明；当透光孔后面设有第一反光镜时，第一反光镜将透光孔透过的光反射成竖直向上或竖直向下的光，并通过一个以上的第二反光镜将透光孔透过的光引致需要照明处，进行照明。 
本发明解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括： 
所述的采集盘和反光盘的轴切面的焦点相重合，或者，采集盘的轴切面焦 点略比反光盘的轴切面焦点靠内侧。 
所述的方法还包括设有一个旋转基座，汇聚装置安装在旋转基座上，旋转基座带动汇聚装置转动，使反光盘时刻朝向太阳。 
所述的旋转基座底部为底座，底座上安装有平面轴承，平面轴承上安装有水平转盘，第一电机驱动水平转盘转动；水平转盘上安装有支撑架，支撑架上通过转轴安装有垂直转盘，垂直转盘垂直于水平转盘设置，采集盘安装在垂直转盘上，第二电机驱动垂直转盘转动。 
所述的水平转盘外部设有轮齿，第一电机转子上安装有第一齿轮，第一齿轮与水平转盘相啮合。 
所述的垂直转盘外部设有轮齿，第二电机转子上安装有第二齿轮，第二齿轮与垂直转盘相啮合。 
所述的采集盘后面固定设有反光镜，将汇聚的太阳光反射到锅灶底部。 
本发明的有益效果是：本发明改变了常规技术中通过透镜对太阳光汇聚的方法，利用两个轴切面呈抛物线的圆盘对太阳光进行汇聚，将分散平行的太阳光转换成汇聚平行的太阳光，再利用其进行加热、照明等，可以很好的对太阳能加以利用，为太阳能利用的研究提出了重要的研究参考方向，具有划时代的意义。本发明在使用时，其受光体可固定不动，给使用和设计带来很大方便。 
下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。 
附图说明
图1为本发明立体状态结构示意图。 
图2为本发明分解状态结构示意图。 
图3为本发明实施例一原理示意图。 
图4为本发明实施例二原理示意图。 
图5为本发明用于照明时结构原理示意图。 
图6为本发明用于加热时结构原理示意图。 
图7为本发明用于做饭时结构原理示意图。 
图中，1-采集盘，2-反光盘，3-透光孔，4-支杆，5-底座，6-平面轴承，7-水平转盘，8-第一电机，9-支撑架，10-轴套，11-转轴，12-垂直转盘，13-第二电机，14-第一反光镜，15-第二反光镜，16-加热槽，17-第三反光镜，18-支撑台，19-锅灶，20-支撑盘。 
具体实施方式
本实施例为本发明优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本发明保护范围之内。 
本发明的重要发明点为一种太阳光的汇聚方法，请参看附图3和附图4，本发明中设有一个采集盘1和一个反光盘2，采集盘1的轴切面呈抛物线形，本实施例中，采集盘1的内表面为反光面，将采集盘1正对着太阳，可通过采集盘1的反射，将平行的太阳光汇聚到采集盘1的轴切面抛物线焦点处，反光盘2的轴切面也呈抛物线形，本实施例中，反光盘2的外表面为反光面，本实施例中，采集盘1和反光盘2的轴切面的焦点相重合，或者，采集盘1的轴切面焦点略比反光盘2的轴切面焦点靠内侧，当采集盘1和反光盘2的轴切面的焦点相重合时，采集盘1反射汇聚的太阳光可以通过反光盘2的反射形成平行光，本实施例中，采集盘1的直径远大于反光盘2的直径，所以，经反光盘2反射形成的平行光的光照强度远大于普通太阳光的光照强度；当采集盘1的轴切面焦点略比反光盘2的轴切面焦点靠内侧时，采集盘1反射汇聚的太阳光可以通过反 光盘2的反射形成汇聚的太阳光，将大面积的太阳光汇聚到一点，加以利用。本发明中，在采集盘1的底部开有透光孔3，透光孔3的直径等于或略大于反光盘2的直径，可使经反光盘2反射的平行太阳光照射到采集盘1的后面，对其加以利用；当反光盘2反射形成汇聚的太阳光时，透光孔3的直径也可小于反光盘2的直径。 
本发明中的太阳能汇聚方法，需要保持采集盘1时刻正对着太阳才能实现，本发明中同时提供一种旋转基座，将采集盘1和反光盘2安装在旋转基座上，由旋转基座带动采集盘1运动，使采集盘1时刻保持正对着太阳。请参看附图1和附图2，本实施例中，旋转基座最底部为一个底座5，起到支撑作用，底座5上安装有一个平面轴承6，平面轴承6上安装有水平转盘7，水平转盘7可在平面轴承6的支撑作用下，与底座5之间做水平旋转运动。本实施例中，水平转盘7外侧圆周上设有轮齿，底座5上固定安装有第一电机8，第一电机8的转子上固定安装有第一齿轮，第一齿轮与水平转盘7外侧的轮齿直接啮合，由第一电机8驱动水平转盘7转动，本实施例中，为一种简单稳定的实现方式，具体实施时，第一电机8也通过齿轮组、连杆或皮带等驱动水平转盘7转动。水平转盘7上固定安装有支撑架9，本实施例中，支撑架9设有两个，每个支撑架9上固定安装有一个轴套10。采集盘1外侧面上固定安装有垂直转盘12，本实施例中，垂直转盘12外侧圆周上设有轮齿，垂直转盘12圆心处固定设有转轴11，转轴11安装在支撑架9上的轴套10内，本实施例中，为了使采集盘1受力均衡、结构稳定，采集盘1外侧面上还固定安装有一个支撑盘13，支撑盘13与垂直转盘12对称设置，支撑盘13圆心处也固定设有转轴11，转轴11安装在另一个支撑架9上的轴套10内。水平转盘7固定安装有第二电机13，第二电机13 的转子上固定安装有第二齿轮，第二齿轮与垂直转盘12外侧的轮齿直接啮合，由第二电机13驱动垂直转盘12转动，本实施例中，为一种简单稳定的实现方式，具体实施时，第二电机13也通过齿轮组、连杆或皮带等驱动垂直转盘12转动。本实施例中，为了使第一电机8和第二电机13转动角度更加容易控制，第一电机8和第二电机13采用步进电机，第一电机8和第二电机13每天按照设定的速度转动，由第一电机8和第二电机13带动采集盘1转动，使采集盘1时刻保持正对着太阳。本实施例中，反光盘2通过支杆4与采集盘1安装在一起。 
上述实施例中，仅是本发明的一种实现方式，本发明进行角度调节时，还可以通过蜗轮、蜗杆来实现。 
本发明的聚光方法可以有多种用处： 
请参看附图5，当本发明的太阳光汇聚方法用于照明时，可在采集盘1上的透光孔3处安装有光纤，通过光纤将汇聚后的太阳光传输到需要照明的位置。可以在光纤的出口处设置麻点，或者在光纤的出口处设置有长条形反光镜，或者柔光罩等，将光纤传输的汇聚的太阳光散发出来，用以照明。也可以在采集盘1上的透光孔3处安装有第一反光镜14，本实施例中，通过第一反光镜14将透过透光孔3的太阳光转换呈竖直向上或竖直向下的太阳光，然后通过一个以上的第二反光镜15将汇聚的太阳光通过反射形式传导入室内，进行照明。本实施例中，第一反光镜14安装在水平转盘7上，随着水平转盘7一起做水平转动，使透过采集盘1上透光孔3的太阳光时刻都照射在第一反光镜14上，本实施例中，水平转盘7上还固定安装有反光镜驱动电机(图中未画出)，反光镜驱动电机带动第一反光镜14做俯仰运动，本实施例中，第一反光镜14的垂直转动角 度与采集盘1的垂直转动角度相对应，第一反光镜14的垂直转动角度是采集盘1的垂直转动角度的二分之一，即采集盘1垂直转动2°，第一反光镜14垂直转动1°，这样，可时刻保持经第一反光镜14反射的太阳光呈竖直向上或竖直向下状态，第二反光镜15及以后的反光镜均可保持不动。 
请参看附图6，当本发明的太阳光汇聚方法用于加热时，可在采集盘1上的透光孔3处安装有加热槽16，本实施例中的加热槽16为水槽，加热槽16上设有进水管和出水管，可通过透光孔3透过的汇聚的太阳光对加热槽16内的物质进行加热。本发明加热槽16为水槽，可通过太阳光对水槽内的水进行加热，将热水用于家庭洗澡、洗菜等之用。具体实施时，也可以将采集盘1的面积做的很大，从而汇聚大量的太阳光，可将其用于冶炼、焊接或切割等。当本发明的太阳光汇聚方法用于加热时，采集盘1和反光盘2的轴切面的焦点可以重合，使采集盘1反射汇聚的太阳光可以通过反光盘2的反射形成平行光；也可使采集盘1的轴切面焦点略比反光盘2的轴切面焦点靠内侧，采集盘1反射汇聚的太阳光通过反光盘2的反射形成汇聚的太阳光，将大面积的太阳光汇聚到加热槽16处，使其加热效果更好。 
请参看附图7，本发明中的太阳光汇聚方法还可用于炒菜、做饭，在采集盘1上的透光孔3处安装有支撑台18，支撑台18上可用于放置锅灶19等，从而使用汇聚的太阳光进行炒菜做饭，本实施例中，在支撑台18下方安装有第三反光镜17，通过第三反光镜17将汇聚的太阳光反射到锅灶19底部，对其进行加热。本实施例中，采集盘1和反光盘2的轴切面的焦点可以重合，使采集盘1反射汇聚的太阳光可以通过反光盘2的反射形成平行光；也可使采集盘1的轴切面焦点略比反光盘2的轴切面焦点靠内侧，采集盘1反射汇聚的太阳光通过 反光盘2的反射形成汇聚的太阳光，将大面积的太阳光汇聚到第三反光镜17处，使其加热效果更好。 
本发明还有其他用处，此处不进行一一详细列举。 
本发明更变了常规技术中通过透镜对太阳光汇聚的方法，利用两个轴切面呈抛物线的圆盘对太阳光进行汇聚，将分散平行的太阳光转换成汇聚平行的太阳光，再利用其进行加热、照明等，可以很好的对太阳能加以利用，为太阳能利用的研究提出了重要的研究参考方向，具有划时代的意义。本发明在使用时，其受光体可固定不动，给使用和设计带来很大方便。 

Claims (10)

1.一种太阳能汇聚方法，其特征是：所述的方法为设有一个能将太阳能汇聚的汇聚装置，所述的汇聚装置包括一个轴切面呈抛物线的采集盘和一个轴切面呈抛物线的反光盘，采集盘和反光盘的开口方向一致，采集盘底部中间位置开有透光孔，反光盘直径小于采集盘直径，采集盘内表面为反光面，反光盘外表面为反光面，平行太阳光直射到采集盘内表面上，经过采集盘反射、汇聚后，照射到反光盘的外表面上，由反光盘将汇聚的太阳光反射后，经过透光孔投射到采集盘另一面使用。
2.根据权利要求1或2所述的太阳能汇聚方法，其特征是：所述的采集盘和反光盘的轴切面的焦点相重合，或者，采集盘的轴切面焦点略比反光盘的轴切面焦点靠内侧。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能汇聚方法，其特征是：所述的方法还包括设有一个旋转基座，汇聚装置安装在旋转基座上，旋转基座带动汇聚装置转动，使反光盘时刻朝向太阳。
4.根据权利要求3所述的太阳能汇聚方法，其特征是：所述的旋转基座底部为底座，底座上安装有平面轴承，平面轴承上安装有水平转盘，第一电机驱动水平转盘转动；水平转盘上安装有支撑架，支撑架上通过转轴安装有垂直转盘，垂直转盘垂直于水平转盘设置，采集盘安装在垂直转盘上，第二电机驱动垂直转盘转动。
5.根据权利要求4所述的太阳能汇聚方法，其特征是：所述的水平转盘外部设有轮齿，第一电机转子上安装有第一齿轮，第一齿轮与水平转盘相啮合。
6.根据权利要求5所述的太阳能汇聚方法，其特征是：所述的垂直转盘外部设有轮齿，第二电机转子上安装有第二齿轮，第二齿轮与垂直转盘相啮合。
7.一种如权利要求1至6中任意一项所述的太阳能汇聚方法在加热中的应用，其特征是：所述的采集盘后面固定设有用于放置锅灶的支撑台，支撑台对应于采集盘上的透光孔设置，使穿过透光孔的汇聚太阳光能够照射到支撑台上的锅灶，对锅灶进行加热。
8.根据权利要求7所述的太阳能汇聚方法在加热中的应用，其特征是：所述的采集盘后面固定设有反光镜，将汇聚的太阳光反射到锅灶底部。
9.一种如权利要求1至6中任意一项所述的太阳能汇聚方法在加热中的应用，其特征是：所述的采集盘后面固定设有加热槽，加热槽对应于采集盘上的透光孔设置，使穿过透光孔的汇聚太阳光能够照射到加热水槽，对加热水槽内的水进行加热。
10.一种如权利要求1至6中任意一项所述的太阳能汇聚方法在照明中的应用，其特征是：所述的采集盘和反光盘的轴切面的焦点相重合，在透光孔后面对应于透光孔设有光纤或第一反光镜，当透光孔后面设有光纤时，利用光纤将透光孔透过的光引致需要照明处，进行照明；当透光孔后面设有第一反光镜时，第一反光镜将透光孔透过的光反射成竖直向上或竖直向下的光，并通过一个以上的第二反光镜将透光孔透过的光引致需要照明处，进行照明。
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