CN107525283A - 一种便携式非跟踪广角聚光太阳能装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于太阳能利用技术领域，尤其涉及一种便携式非跟踪广角聚光太阳能装置，包括透明的液体填充聚光单元、可折叠支撑架、可伸缩主支架、太阳能接收模块和托盘，所述可伸缩主支架的底端与所述托盘连接，所述可伸缩主支架的顶端与所述液体填充聚光单元连接，所述液体填充聚光单元的内侧表面还通过所述可折叠支撑架与所述可伸缩主支架连接，所述托盘位于所述液体填充聚光单元的焦点处，所述太阳能接收模块设置于所述托盘上。相对于现有技术，本发明的装置为非跟踪装置，可全天候使用，携带轻便，可随时灌充液体，可以方便的用于发电、供热、照明等方面。
Description
技术领域
本发明属于太阳能利用技术领域，尤其涉及一种便携式非跟踪广角聚光太阳能装置。
背景技术
在当前大力开发利用新能源和保护环境的形势下，太阳能作为一种取之不尽用之不竭的清洁能源正在迅速发展，太阳能在发电、热水、采暖、照明等方面有着广泛的应用，这使得聚光太阳能的发展十分迅速，但是由于太阳能存在着能量密度低的特点，使得传统的聚光太阳能存在以下缺点：
一、需要实时跟踪太阳，系统运行比较难以维护；
二、系统结构复杂，比较笨重；
三、所用聚光元件的参数具有不可调性。上述缺点在一定程度上影响了太阳能在人们日常生活中的利用，尤其是在游牧民生活中的利用。
有鉴于此，确有必要提供一种便携式非跟踪广角聚光太阳能装置，该装置为非跟踪装置，可全天候使用，携带轻便，可随时灌充液体，可以方便的用于发电、供热、照明等方面。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种便携式非跟踪广角聚光太阳能装置，该装置为非跟踪装置，可全天候使用，携带轻便，可随时灌充液体，可以方便的用于发电、供热、照明等方面。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种便携式非跟踪广角聚光太阳能装置，包括透明的液体填充聚光单元、可折叠支撑架、可伸缩主支架、太阳能接收模块和托盘，所述可伸缩主支架的底端与所述托盘连接，所述可伸缩主支架的顶端与所述液体填充聚光单元连接，所述液体填充聚光单元的内侧表面还通过所述可折叠支撑架与所述可伸缩主支架连接，所述托盘位于所述液体填充聚光单元的焦点处，所述太阳能接收模块设置于所述托盘上。可折叠支撑架和可伸缩主支架共同实现对液体填充聚光单元的支撑、折叠和收拢。
作为本发明便携式非跟踪广角聚光太阳能装置的一种改进，所述液体填充聚光单元包括聚光元件外壳、液态填充材料、充液口、出液口和堵盖，所述液态填充材料填充于所述聚光元件外壳内，所述充液口和所述出液口分别设置于所述聚光元件外壳的两侧，所述充液口和所述出液口分别设置有所述堵盖。液态填充材料可以从充液口注入并填充到聚光元件外壳内，充好后，在充液口盖上堵盖即可。需要将液体放出时，只需要打开出液口上的堵盖即可。
作为本发明便携式非跟踪广角聚光太阳能装置的一种改进，所述聚光元件外壳由多个相互连接的、透明的聚光元件外壳单体组成，多个所述聚光元件外壳单体分布在不同的方向和角度上，可以不必跟踪太阳，实现对各个方向的太阳能的收集；相邻的所述聚光元件外壳单体之间存在有可连通的通道，即各个聚光元件外壳单体相互贯通，所述液态填充材料可由所述充液口灌入填充整个所述聚光元件外壳内。
作为本发明便携式非跟踪广角聚光太阳能装置的一种改进，所述液态填充材料为水、酒精、甲醇、环己烷和丙酮中的至少一种。液态填充材料可以改变聚光元件外壳的折射系数，更好的实现聚焦。
作为本发明便携式非跟踪广角聚光太阳能装置的一种改进，所述聚光元件外壳的材料为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚氯乙烯中的至少一种。这些均为透明材料，且具有较高的透光率，所述聚光元件外壳的最大厚度为0.1cm-10cm，所述聚光元件外壳的单层的最大厚度为0.001cm-0.2cm。。
作为本发明便携式非跟踪广角聚光太阳能装置的一种改进，相邻的所述聚光元件外壳单体之间缝接连接，并且所述聚光元件外壳单体可相对于与之相邻的所述聚光元件外壳单体活动，即聚光元件外壳单体之间不是固定不动的，而是可以相互运动的，通过可折叠支撑架可以实现每一个聚光元件外壳单体的角度的调节。
作为本发明便携式非跟踪广角聚光太阳能装置的一种改进，通过调节所述可折叠支撑架可实现对相邻两个所述聚光元件外壳单体角度的调节。
作为本发明便携式非跟踪广角聚光太阳能装置的一种改进，所述可折叠支撑架包括滑移件和支撑件，所述滑移件可滑动地设置于所述可伸缩主支架上，所述支撑件包括设置于所述液体填充聚光单元的内表面的支撑部和与所述支撑部连接的铰接部，所述支撑部包括第一支撑部、第二支撑部和第三支撑部，所述第一支撑部的一端与所述可伸缩主支架的顶端连接，所述第一支撑部的另一端与所述第二支撑部的一端铰接连接，所述第二支撑部的另一端与所述第三支撑部的一端铰接连接，所述第三支撑部的另一端固定于所述液体填充聚光单元的内表面；所述铰接部包括第一铰接部和第二铰接部，所述第一铰接部的一端与所述滑移件连接，所述第一铰接部的另一端与所述第二铰接部的一端铰接连接后与所述第一支撑部的中部连接，所述第二铰接部的另一端通过铰接杆与所述第三支撑部的一端铰接连接。
作为本发明便携式非跟踪广角聚光太阳能装置的一种改进，所述可伸缩主支架包括第一伸缩段、第二伸缩段和第三伸缩段，所述第一伸缩段的一端嵌入所述第二伸缩段内并且所述第一伸缩段可以滑移进入所述第二伸缩段内，所述第二伸缩段的一端嵌入所述第三伸缩段内并且所述第二伸缩段可以滑移进入所述第三伸缩段内，所述第一伸缩段的另一端与所述托盘连接；
所述可伸缩主支架的长度可根据所述液体填充聚光元件的焦距而任意调节，使得托盘在高度方向上可以进行调节。
作为本发明便携式非跟踪广角聚光太阳能装置的一种改进，所述太阳能接收模块为光伏模块、光热模块和带有太阳能电池的照明模块中的至少一种。其中，光伏模块如硅晶电池，光热模块为太阳能光热涂层、水、食物等。
本发明的工作原理为：
首先，由可折叠支撑架和可伸缩主支架将聚光元件外壳支撑起来，将液体通过充液口将聚光元件外壳充满，用堵盖盖上充液口和出液口；然后，根据所选用的液体的折射率计算出液体填充聚光元件的焦距，通过可折叠支撑架对聚光元件单体间的角度进行调节，通过可伸缩主支架对液体填充聚光元件的焦距进行调节，使得所有液体填充聚光元件单体的焦点都处于托盘的位置；最后，将太阳能接收模块放置在焦点处的托盘上即可。在使用完毕后，可以将液体从出液口排出，将该装置折叠起来，轻便有利于携带。
相对于现有技术，本发明的优点在于：
(1)、本发明中的聚光元件单体以不同的方向和角度分布，可以不必跟踪太阳，实现对各个方向的太阳能的收集；
(2)、利用液体填充聚光元件，可以随时充液和放液，另外，所用液体种类的选择较多；
(3)、采用了可折叠支撑架和可伸缩主支架，实现了对装置的展开和折叠，便于携带。
总之，本发明的装置为非跟踪装置，可全天候使用，携带轻便，可随时灌充液体，可以方便的用于发电、供热、照明等方面。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明中可折叠支撑架和可伸缩主支架打开状态时的结构示意图。
图3为本发明中可折叠支撑架部分收缩时的部分结构示意图之一。
图4为本发明中可折叠支撑架部分收缩时的部分结构示意图之二。
图5为将本发明中聚光元件外壳的剖视结构示意图。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明及其有益效果作进一步详细的描述，但是，本发明的具体实施方式并不限于此。
实施例1
如图1至图5所示，本发明提供了一种一种便携式非跟踪广角聚光太阳能装置，包括透明的液体填充聚光单元1、可折叠支撑架2、可伸缩主支架3、太阳能接收模块4和托盘5，可伸缩主支架3的底端与托盘5连接，可伸缩主支架3的顶端与液体填充聚光单元1连接，液体填充聚光单元1的内侧表面还通过可折叠支撑架2与可伸缩主支架3连接，托盘5位于液体填充聚光单元1的焦点处，太阳能接收模块4设置于托盘1上。可折叠支撑架2和可伸缩主支架3共同实现对液体填充聚光单元1的支撑、折叠和收拢。
其中，液体填充聚光单元1包括聚光元件外壳11、液态填充材料12、充液口13、出液口14和堵盖15，液态填充材料12填充于聚光元件外壳11内，充液口13和出液口14分别设置于聚光元件外壳11的两侧，充液口13和出液口14分别设置有堵盖15。液态填充材料12可以从充液口13注入并填充到聚光元件外壳11内，充好后，在充液口13盖上堵盖15即可。需要将液体放出时，只需要打开出液口14上的堵盖15即可。
聚光元件外壳11由多个相互连接的、透明的聚光元件外壳单体111组成，多个聚光元件外壳单体111分布在不同的方向和角度上，可以不必跟踪太阳，实现对各个方向的太阳能的收集；相邻的聚光元件外壳单体111之间存在有可连通的通道，即各个聚光元件外壳单体111相互贯通，液态填充材料12可由充液口灌入填充整个聚光元件外壳11内。
本实施例中，液态填充材料12为水，聚光元件外壳11的材料为聚乙烯。其中，聚光元件外壳11的最大厚度为3cm(即填充有液态填充材料12后整个聚光元件外壳11最厚的地方的厚度)，聚光元件外壳11的单层的最大厚度为0.01cm，即图3中聚光元件外壳11所使用的材料本身的最大厚度。
相邻的聚光元件外壳单体111之间缝接连接，并且聚光元件外壳单体111可相对于与之相邻的聚光元件外壳单体111活动，即聚光元件外壳单体111之间不是固定不动的，而是可以相互运动的，通过可折叠支撑架2可以实现每一个聚光元件外壳单体111的角度的调节。
可折叠支撑架2包括滑移件21和支撑件22，滑移件21可滑动地设置于可伸缩主支架3上，支撑件22包括设置于液体填充聚光单元1的内表面的支撑部221和与支撑部221连接的铰接部222，支撑部221包括第一支撑部2211、第二支撑部2212和第三支撑部2213，第一支撑部2211的一端与可伸缩主支架3的顶端连接，第一支撑部2211的另一端与第二支撑部2212的一端铰接连接，第二支撑部2212的另一端与第三支撑部2213的一端铰接连接，第三支撑部2213的另一端固定于液体填充聚光单元1的内表面；铰接部222包括第一铰接部2221和第二铰接部2222，第一铰接部2221的一端与滑移件21连接，第一铰接部2221的另一端与第二铰接部2222的一端铰接连接后与第一支撑部2211的中部连接，第二铰接部2222的另一端通过铰接杆2223与第三支撑部2213的一端铰接连接。
可伸缩主支架3包括第一伸缩段31、第二伸缩段32和第三伸缩段33，第一伸缩段31的一端嵌入第二伸缩段32内并且第一伸缩段31可以滑移进入第二伸缩段32内，第二伸缩段32的一端嵌入第三伸缩段33内并且第二伸缩段32可以滑移进入第三伸缩段33内，第一伸缩段31的另一端与托盘5连接；
可伸缩主支架3的长度可根据液体填充聚光元件1的焦距而任意调节，使得托盘5在高度方向上可以进行调节。
本实施例中，太阳能接收模块4为硅晶电池。
本实施例的工作原理为：
由可折叠支撑架2和可伸缩主支架3将聚光元件外壳11支撑起来，将水通过充液口13将聚光元件外壳11充满，用堵盖15盖上充液口13和出液口14；根据所选用的水的折射率1.345计算出液体填充聚光元件1的焦距，通过可折叠支撑架2对聚光元件外壳单体111间的角度进行调节，通过可伸缩主支架3对液体填充聚光元件1的焦距进行调节，使得所有聚光元件外壳单体111的焦点都处于托盘5的位置；将硅晶电池放置在焦点处的托盘5上即可。在使用完毕后，可以将水从出液口14排出，折叠起装置，轻便有利于携带。
实施例2
与实施例1不同的是：
液态填充材料12为乙醇，聚光元件外壳11的材料为聚丙烯材料，太阳能接收模块4为食物。
本实施例的工作原理为：
由可折叠支撑架2和可伸缩主支架3将聚光元件外壳11支撑起来，将乙醇通过充液口13将聚光元件外壳11充满，用堵盖15盖上充液口13和出液口14；根据所选用的乙醇的折射率1.365计算出液体填充聚光元件1的焦距，通过可折叠支撑架2对聚光元件外壳单体111间的角度进行调节，通过可伸缩主支架3对液体填充聚光元件1的焦距进行调节，使得所有聚光元件外壳单体111的焦点都处于托盘5的位置；将食物放置在焦点处的托盘5上即可。在加热完食物后，可以将乙醇从出液口14排出，折叠起装置，轻便有利于携带。
其余同实施例1，这里不再赘述。
实施例3
与实施例1不同的是：
液态填充材料12为丙酮，聚光元件外壳11的材料为聚苯乙烯材料，太阳能接收模块4为水。
本实施例的工作原理为：
由可折叠支撑架2和可伸缩主支架3将聚光元件外壳11支撑起来，将丙酮通过充液口13将聚光元件外壳11充满，用堵盖15盖上充液口13和出液口14；根据所选用的丙酮的折射率1.3588计算出液体填充聚光元件1的焦距，通过可折叠支撑架2对聚光元件外壳单体111间的角度进行调节，通过可伸缩主支架3对液体填充聚光元件1的焦距进行调节，使得所有聚光元件外壳单体111的焦点都处于托盘5的位置；将水放置在焦点处的托盘5上即可。在加热完水后，可以将丙酮从出液口14排出，折叠起装置，轻便有利于携带。
其余同实施例1，这里不再赘述。
实施例4
与实施例1不同的是：
液态填充材料12为甲醇，聚光元件外壳11的材料为聚对苯二甲酸乙二酯，太阳能接收模块4为太阳能光热涂层。
本实施例的工作原理为：
由可折叠支撑架2和可伸缩主支架3将聚光元件外壳11支撑起来，将甲醇通过充液口13将聚光元件外壳11充满，用堵盖15盖上充液口13和出液口14；根据所选用的甲醇的折射率1.3284计算出液体填充聚光元件1的焦距，通过可折叠支撑架2对聚光元件外壳单体111间的角度进行调节，通过可伸缩主支架3对液体填充聚光元件1的焦距进行调节，使得所有聚光元件外壳单体111的焦点都处于托盘5的位置；将太阳能光热涂层放置在焦点处的托盘5上即可。在使用完成之后，可以将甲醇从出液口14排出，折叠起装置，轻便有利于携带。
其余同实施例1，这里不再赘述。
实施例5
与实施例1不同的是：
液态填充材料12为环己烷，聚光元件外壳11的材料为聚氯乙烯，太阳能接收模块4为带有太阳能电池的照明模块。
本实施例的工作原理为：
由可折叠支撑架2和可伸缩主支架3将聚光元件外壳11支撑起来，将环己烷通过充液口13将聚光元件外壳11充满，用堵盖15盖上充液口13和出液口14；根据所选用的环己烷的折射率1.42662计算出液体填充聚光元件1的焦距，通过可折叠支撑架2对聚光元件外壳单体111间的角度进行调节，通过可伸缩主支架3对液体填充聚光元件1的焦距进行调节，使得所有聚光元件外壳单体111的焦点都处于托盘5的位置；将带有太阳能电池的照明模块放置在焦点处的托盘5上即可。在使用完成之后，可以将环己烷从出液口14排出，折叠起装置，轻便有利于携带。
其余同实施例1，这里不再赘述。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
Claims (10)
1.一种便携式非跟踪广角聚光太阳能装置，其特征在于：包括透明的液体填充聚光单元、可折叠支撑架、可伸缩主支架、太阳能接收模块和托盘，所述可伸缩主支架的底端与所述托盘连接，所述可伸缩主支架的顶端与所述液体填充聚光单元连接，所述液体填充聚光单元的内侧表面还通过所述可折叠支撑架与所述可伸缩主支架连接，所述托盘位于所述液体填充聚光单元的焦点处，所述太阳能接收模块设置于所述托盘上。
2.根据权利要求1所述的便携式非跟踪广角聚光太阳能装置，其特征在于：所述液体填充聚光单元包括聚光元件外壳、液态填充材料、充液口、出液口和堵盖，所述液态填充材料填充于所述聚光元件外壳内，所述充液口和所述出液口分别设置于所述聚光元件外壳的两侧，所述充液口和所述出液口分别设置有所述堵盖。
3.根据权利要求2所述的便携式非跟踪广角聚光太阳能装置，其特征在于：所述聚光元件外壳由多个相互连接的、透明的聚光元件外壳单体组成，多个所述聚光元件外壳单体分布在不同的方向和角度上，相邻的所述聚光元件外壳单体之间存在有可连通的通道，所述液态填充材料可由所述充液口灌入填充整个所述聚光元件外壳内。
4.根据权利要求2所述的便携式非跟踪广角聚光太阳能装置，其特征在于：所述液态填充材料为水、酒精、甲醇、环己烷和丙酮中的至少一种。
5.根据权利要求2所述的便携式非跟踪广角聚光太阳能装置，其特征在于：所述聚光元件外壳的材料为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚氯乙烯中的至少一种，所述聚光元件外壳的最大厚度为0.1cm-10cm，所述聚光元件外壳的单层的最大厚度为0.001cm-0.2cm。
6.根据权利要求3所述的便携式非跟踪广角聚光太阳能装置，其特征在于：相邻的所述聚光元件外壳单体之间缝接连接，并且所述聚光元件外壳单体可相对于与之相邻的所述聚光元件外壳单体活动。
7.根据权利要求3所述的便携式非跟踪广角聚光太阳能装置，其特征在于：通过调节所述可折叠支撑架可实现对相邻两个所述聚光元件外壳单体角度的调节。
8.根据权利要求1所述的便携式非跟踪广角聚光太阳能装置，其特征在于：所述可折叠支撑架包括滑移件和支撑件，所述滑移件可滑动地设置于所述可伸缩主支架上，所述支撑件包括设置于所述液体填充聚光单元的内表面的支撑部和与所述支撑部连接的铰接部，所述支撑部包括第一支撑部、第二支撑部和第三支撑部，所述第一支撑部的一端与所述可伸缩主支架的顶端连接，所述第一支撑部的另一端与所述第二支撑部的一端铰接连接，所述第二支撑部的另一端与所述第三支撑部的一端铰接连接，所述第三支撑部的另一端固定于所述液体填充聚光单元的内表面；所述铰接部包括第一铰接部和第二铰接部，所述第一铰接部的一端与所述滑移件连接，所述第一铰接部的另一端与所述第二铰接部的一端铰接连接后与所述第一支撑部的中部连接，所述第二铰接部的另一端通过铰接杆与所述第三支撑部的一端铰接连接。
9.根据权利要求1所述的便携式非跟踪广角聚光太阳能装置，其特征在于：所述可伸缩主支架包括第一伸缩段、第二伸缩段和第三伸缩段，所述第一伸缩段的一端嵌入所述第二伸缩段内并且所述第一伸缩段可以滑移进入所述第二伸缩段内，所述第二伸缩段的一端嵌入所述第三伸缩段内并且所述第二伸缩段可以滑移进入所述第三伸缩段内，所述第一伸缩段的另一端与所述托盘连接；
所述可伸缩主支架的长度可根据所述液体填充聚光元件的焦距而任意调节。
10.根据权利要求1所述的便携式非跟踪广角聚光太阳能装置，其特征在于：所述太阳能接收模块为光伏模块、光热模块和带有太阳能电池的照明模块中的至少一种。
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