CN102635952A - 透射型折叠式太阳能加热器 - Google Patents

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徐宁
聂礼通
崔杰
邵子舆
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Abstract

本发明涉及一种透射型折叠式太阳能加热器，其主要结构包括：透射会聚镜片（1）、支撑框架（2）、太阳能自动跟踪系统（3）、可调温度的伸缩臂（4）、太阳能接收台（5）。所述的透射会聚镜片（1）为可以折叠的菲涅尔透镜；所述的支撑框架（2）和可调温度的伸缩臂（4）为硬质轻材料；在所述的太阳能接收台（5）中，为了克服透射式太阳光自上而下加热的缺点，加热器皿做成L型连通器。加热底座安置电机，实现360度旋转加热。另外，在太阳能自动跟踪系统（3）处，加入太阳能自动跟踪系统，实现太阳能的最高利用。本发明结构简单、支架小、重量轻、成本低、可以折叠、方便携带、节能减排、绿色环保。

Description

透射型折叠式太阳能加热器
技术领域
本发明包括一种用平板式菲涅尔透镜制作的太阳能集光器，在保证太阳能利用率的基础上，能够使光能量分布均匀，转化为热能的效率大大增强，可直接用于食物等的加热。属于制造太阳能利用设备的技术领域。
背景技术
太阳能作为一种新型能源，具有普遍性、永久性、无污染性等许多优良特性。在能源紧缺的当今社会，太阳的能量极其庞大，并且太阳光照射的面积散布在地球大部分角落，仅由于入射角不同而造成的光能有异，但至少不会被少数国家或地区垄断，造成无谓的能源危机。最为重要的是，使用太阳能时不会带来污染，不会排放出任何对环境有不良影响的物质，是一种清洁能源。所以，对太阳能的开发利用具有重大的意义。
     太阳能集光器是利用透镜将太阳光汇聚在一定区域内的装置。但目前市场上的太阳能集光器成本普遍过高。虽然到达整个地面的太阳能非常巨大，但这种能量非常分散，作为能源，它的密度太低了。因此，太阳能的利用装置必须具有相当大的面积，才能收集到足够的功率。但是，面积大，造价就会高。
同时，除了对经济因素的考虑外，对太阳能集光器的性能要求还有：(1)具有较好的光学性能，透射率一般要在85%以上；（2）具有足够的刚度和强度，保证集光器能够在风载，自重等负荷下正常工作；（3）具有良好的抗疲劳能力，以保证机械结构在反复交变的工作条件下的寿命；（4）拥有相对较高的聚光倍数。      所以，为了能够更加合理的利用太阳能，设计一种太阳能利用率高、价格合理、易于使用的太阳能集光器具有深远意义。
参考文献
[1] IEC TC82 WG7 Working Draft , Concentrator Photovoltaic(CPV) Receivers and Modules-Design Qualification and Type Approval, p7 [2]张翼中.斐涅尔透镜聚光型太阳能电池光电/光热综合利用性能研究：【硕士学位论文】.重庆：重庆大学，2007
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[4]张明，黄良甫等.空间用平板菲涅尔透镜的设计和光学效率的研究【JJ.光电工程，2001，28（5）：18-21】。
发明内容
技术问题：本发明的目的是提供一种价格低廉、尺寸小、具有良好性能并易于实现的透射式折叠型太阳能加热器。
技术方案：本发明的透射型折叠式太阳能加热器包括一个可拆装的支架和位于该可拆装的支架上的可折叠的菲涅耳透镜，其中，可拆装的支架包括伸缩的支撑框架、太阳能自动跟踪系统、可调温度的伸缩臂；可折叠的菲涅耳透镜固定在伸缩的支撑框架上，伸缩的支撑框架的下端固定在上，主支架底座上，可调温度的伸缩臂的下端也固定在主支架底座上，可调温度的伸缩臂的上端固定太阳能接收台；太阳能自动跟踪系统位于主支架底座上。
所述菲涅耳透镜由多片镜片组合而成。
所述菲涅耳透镜分为4片角度为90度或6片角度为60度的扇形；透镜的仰角由伸缩的支撑框架调整，温度的控制由伸缩臂控制，
所述太阳能接收台处安置旋转载物台和靴型连通器皿。
所述菲涅尔透镜也能做成薄膜型，将多片薄膜贴在半球面或非球面上，使焦点共轴，或使焦点共线。
有益效果：本发明与现有技术相比，其显著特点是：1.菲涅尔透镜材料来源广泛，造价低廉，易于实现；2.菲涅尔透镜本身具有厚度薄和F/D（透镜焦距与透镜孔径比）<1的突出优点，利用菲涅尔透镜接受并汇聚光线，可实现良好的短焦距汇聚效果；3.采用多块菲涅尔透镜互相接合的结构，可折叠存放节省空间；4.可调节的主支架和次支架，可改善光的汇聚效果，调节接受角度和范围，增大太阳能的利用率，且可以折叠，节省存放空间；5.被加热器皿可实现360度的旋转，使得加热更加均匀。6. 自动跟踪系统和旋转的电机电源为低耗能充电电器，绿色环保，废物利用。因此本发明结构简单、尺寸小、造价低廉、易于实现并具有良好的加热效果，适合室外的餐饮加热。
附图说明
图1为被等分成4片的圆形斐涅尔透镜正面视图。
图2为被等分成6片的圆形斐涅尔透镜正面视图。
图3为透射型折叠式太阳能加热器的整体简化支架图。
图中有：菲涅耳透镜1、伸缩的支撑框架2、太阳能自动跟踪系统3、可调温度的伸缩臂4、太阳能接收台5、主支架底座6。
具体实施方式
为实现上述目的，本发明所述的光会聚器件由菲涅尔透镜组成，
本发明提出的透射型折叠式太阳能加热器，由一块可折叠的大尺寸菲涅耳透镜和伸缩支架构成。透镜为由PMMA材料或其它光学材料制成的菲涅耳透镜，被等分成4片或6片等，整体支架采用硬质铝合金材料，在伸缩的支撑框架2、可调温度的伸缩臂4处设计成可伸缩性，便于调节。
在图1、图2所示实例中，被等份分割的菲涅耳透镜用塑料铰链连接，可拆装；在图3中，伸缩的支撑框架2处采用小齿轮咬合实现伸缩并调节透镜仰角，可调温度的伸缩臂4处采用铆钉实现伸缩调温，太阳能自动跟踪系统3处的太阳能自动跟踪系统可以做成一维或二维结构，若加热水，在太阳能接收台5处放置L型连通器，便于加热底部，同时，其底座加入小型电机，实现360度旋转加热。
实例：
菲涅尔透镜由四片1/4圆形菲涅尔透镜相互接合而成，各片菲涅尔透镜彼此形状、参数属性相同。主支架底座是可折叠的三角架，主轴与太阳跟踪系统连接，上部为二根长度可调节的透镜支撑轴。向外伸出的次支架，伸缩长度可以调节，且连接加热器皿的轴上加有小型电机。
菲涅尔透镜由PMMA或其它光学轻质材料制成，四片可以折叠、张开，其主轴与加热器皿相交。菲涅尔透镜的功能是高效地汇聚光线至被加热器皿端，使光能量得到有效的利用。
主支架由铝合金或其他金属材料制成。底部的三角架可以折叠；主轴上的太阳能跟踪系统能根据不同的太阳位置调节菲涅尔透镜；上部的二根支撑轴长度可以调节，用以调节透镜与水平面的不同倾角。主支架的功能是支撑透镜、调节透镜位置，寻找最佳利用光能位置。
次支架由铝合金或其他金属材料制成，与主支架的主轴相连接。伸缩长度可以调节，保证透镜光轴始终与被加热器皿相交，提高光能量的利用率。轴上的小型电机能使被加热器皿360度旋转达到加热均匀的效果。

Claims (5)

1. 一种透射型折叠式太阳能加热器，其特征在于该太阳能加热器包括一个可拆装的支架和位于该可拆装的支架上的可折叠的菲涅耳透镜（1），其中，可拆装的支架包括伸缩的支撑框架（2）、太阳能自动跟踪系统（3）、可调温度的伸缩臂（4）；可折叠的菲涅耳透镜（1）固定在伸缩的支撑框架（2）上，伸缩的支撑框架（2）的下端固定在上，主支架底座（6）上，可调温度的伸缩臂（4）的下端也固定在主支架底座（6）上，可调温度的伸缩臂（4）的上端固定太阳能接收台（5）；太阳能自动跟踪系统（3）位于主支架底座（6）上。
2. 根据权利要求1所述的透射型折叠式太阳能加热器，其特征在于所述菲涅耳透镜（1）由多片镜片组合而成。
3. 根据权利要求1所述的透射型折叠式太阳能加热器，其特征在于所述菲涅耳透镜（1）分为4片角度为90度或6片角度为60度的扇形；透镜的仰角由伸缩的支撑框架（2）调整，温度的控制由伸缩臂（4）控制。
4. 根据权利要求1所述的透射型折叠式太阳能加热器，其特征在于所述太阳能接收台（5）处安置旋转载物台和L型连通器皿。
5. 根据权利要求1所述的透射型折叠式太阳能加热器，其特征在于所述菲涅尔透镜（1）也能做成薄膜型，将多片薄膜贴在半球面或非球面上，使焦点共轴，或使焦点共线。
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Assignee: Jiangsu Nanyou IOT Technology Park Ltd.

Assignor: Nanjing Post & Telecommunication Univ.

Contract record no.: 2016320000216

Denomination of invention: Transmission-type folding solar heater

Granted publication date: 20140910

License type: Common License

Record date: 20161117

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EC01 Cancellation of recordation of patent licensing contract

Assignee: Jiangsu Nanyou IOT Technology Park Ltd.

Assignor: Nanjing Post & Telecommunication Univ.

Contract record no.: 2016320000216

Date of cancellation: 20180116

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20180713

Address after: 239400 Middle Section of Miracle Avenue, Mingguang Industrial Park, Anhui Province

Patentee after: MINGGUANG JINYANG SOLAR ENERGY CO., LTD.

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Patentee before: Nanjing Post & Telecommunication Univ.

TR01 Transfer of patent right
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Effective date of registration: 20201106

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Patentee after: Rudong County Shengtai new rural development and Construction Co., Ltd

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Patentee before: MINGGUANG JINYANG SOLAR ENERGY Co.,Ltd.