CN107726645A - 太阳能集热器及利用其将太阳能转化为中温热能的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了太阳能集热器及利用其将太阳能转化为中温热能的装置，其通过光电开关和外部传感器可以确定平板型太阳能集热器的初始位置以及当时的经纬度，从而通过PLC控制器控制正负旋转电机，使其带动平板型太阳能集热器转动相应的角度，从而使太阳光直射在平板型太阳能集热器上，使其接收更多的太阳光，加热其内的水，且压板的外表面布满蜂窝状的弧形凹槽具有凹透镜的聚焦功能，聚焦太阳能，使其光线集中照射在平板型太阳能集热器上，进而使太阳能集热器可以更好的加热其内的水，通过光线传感器可以感应外部光线的强弱，使电控开关在光线较弱时闭合，使辅助加热板辅助加热平板型太阳能集热器内的水，从而使太阳能集热器提供稳定的中温热源。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能集热器以及利用其转化太阳能的装置，特别涉及太阳能集热器及利用其将太阳能转化为中温热能的装置，属于太阳能供热装置技术领域。
背景技术
中温太阳能热利用技术是未来太阳能热利用技术的主要发展趋势。其主要工作主要在 100℃～300℃之间。可广泛应用于食品、化工、干燥、发电、服装、印染等诸多行业，具有 广泛的市场前景。目前太阳能热利用技术主要集中在低温热利用(80℃以下)和高温发电 应用(400℃以上)。低温太阳能热利用技术，因其工作温度在80℃以下，当工作温度在100℃以上时效率很低，性价比差而无法实现中温集热应用。高温太阳能热利用技术。其工作温度主要集中400℃以上，成本高昂，系统复杂庞大，而无法在工业领域推广。因此，需要开发一种适合工作温度在100℃～300℃，能够满足工业厂区安装要求的中温太阳能集热器。如专利号为CN104567026A提出的一种太阳能集热器及利用其将太阳能转化为中温热能的方法，其通过大聚焦比聚光，使太阳能集热器稳定工作在100～300℃之间，提供稳定的中温热源，但是，由于太阳光在不同季节，不同时刻和不同时间的光线强度不同，其仅根据大聚焦比聚光无法实现在太阳光线强度较暗时提供稳定的中温热能。
发明内容
本发明提出了太阳能集热器及利用其将太阳能转化为中温热能的装置，解决了现有技术中太阳能集热器无法在在太阳光线强度较暗时提供稳定的中温热能的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
本发明太阳能集热器及利用其将太阳能转化为中温热能的装置，包括平板型太阳能集热器、支撑杆、转动轴和底座，所述平板型太阳能集热器通过其底端中心位置处安装的支撑杆焊接在转动轴上，所述转动轴通过轴承安装在底座上焊接的转动座上，所述转动轴的一端通过联轴器联接在底座上安装的正负旋转电机的输出端上，用于通过所述正负旋转电机提供动力，使所述转动轴带动支撑杆上的平板型太阳能集热器进行来回旋转。
作为本发明的优选技术方案，所述平板型太阳能集热器包括铝制外壳、高密保温层、加热腔、紫铜管、超级蓝膜和压板，所述铝制外壳内部底端设置高密保温层，所述高密保温层和超级蓝膜之间设置加热腔，所述加热腔内呈蛇形排列的紫铜管紧贴在高密保温层上，且所述紫铜管排列间隙之间设置若干个辅助加热板，所述超级蓝膜通过其顶端的压板固定在铝制外壳中，所述压板的外表面布满蜂窝状的弧形凹槽，其具有凹透镜的聚焦功能，聚焦太阳能，使其光线集中照射在平板型太阳能集热器上。
作为本发明的优选技术方案，所述平板型太阳能集热器的两侧分别连通进水管和出水管，以便于导入冷水，流出热水，所述紫铜管的导热介质导入端和导热介质导出端均连通在平板型太阳能集热器的外侧，以便于将导热介质导入或导出所述紫铜管，所述压板为透明的钢化玻璃制成，透光性好，强度大，避免损坏。
作为本发明的优选技术方案，所述底座上还通过螺栓固定有PLC控制器，根据预设编程，使所述PLC控制器通过其上的光电开关感应平板型太阳能集热器的初始位置，同时通过其上外部传感器发送GPS信号，进而将其位置的经纬度确定，所述PLC控制器根据这些接收信息，使其控制单元发出相应的转动角度信号给所述正负旋转电机，使其带动平板型太阳能集热器转动相应的角度，从而使太阳光直射在平板型太阳能集热器上，使其接收更多的太阳光，加热其内的水。
作为本发明的优选技术方案，所述平板型太阳能集热器的两端均焊接有太阳能组件，所述太阳能组件通过导线连接位于底座上的蓄电池，所述蓄电池通过导线连接正负旋转电机，给其供电，若干个所述辅助加热板通过导线并联在蓄电池上，且所述辅助加热板和蓄电池之间串联一个电控开关，所述平板型太阳能集热器一侧中心位置处安装的光线传感器通过导线连接PLC控制器，其感应光线强度，并将光线强度信号传送给所述PLC控制器，使其根据光线的强弱控制电控开关的通断来控制辅助加热板和蓄电池之间并联电路的通断，进而控制辅助加热板的工作，使其在光线较弱时，启动辅助加热所述平板型太阳能集热器内的水，提供一个稳定的中温热能。
作为本发明的优选技术方案，所述PLC控制器和光线传感器均自带有供电电源，以便于给自身供电，所述PLC控制器控制正负旋转电机的正负旋转角度均为30-150度，避免旋转角度太大而导致所述平板型太阳能集热器两端的太阳能组件被挤压在地面上，从而损坏的情况出现；所述太阳能组件包括焊接在平板型太阳能集热器上的固定板以及固定板内镶嵌的太阳能电池板，以便于将太阳能转化为电能，储存在所述蓄电池中。
本发明所达到的有益效果是：本发明的太阳能集热器及利用其将太阳能转化为中温热能的装置通过光电开关和外部传感器可以确定平板型太阳能集热器的初始位置以及当时的经纬度，从而通过PLC控制器控制给正负旋转电机，使其带动平板型太阳能集热器转动相应的角度，从而使太阳光直射在平板型太阳能集热器上，使其接收更多的太阳光，加热其内的水，且压板的外表面布满蜂窝状的弧形凹槽，其具有凹透镜的聚焦功能，聚焦太阳能，使其光线集中照射在平板型太阳能集热器上，进而使太阳能集热器可以更好的加热其内的水，通过光线传感器可以感应外部光线的强弱，使电控开关在光线较弱时闭合，使辅助加热板辅助加热平板型太阳能集热器内的水，从而使太阳能集热器在不同季节，不同时刻和不同时间均稳定工作在100～300℃之间，提供稳定的中温热源。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的主观结构示意图；
图2是本发明的俯视结构示意图；
图3是本发明的平板型太阳能集热器内部剖面结构示意图；
图4是本发明的底座俯视结构示意图；
图中：1、平板型太阳能集热器；2、铝制外壳；3、高密保温层；4、加热腔；5、紫铜管；6、超级蓝膜；7、压板；8、辅助加热板；9、支撑杆；10、转动轴；11、底座；12、转动座；13、正负旋转电机；14、PLC控制器；15、光电开关；16、外部传感器；17、蓄电池；18、电控开关；19、太阳能组件；20、光线传感器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图1-4所示，本发明提供太阳能集热器及利用其将太阳能转化为中温热能的装置，包括平板型太阳能集热器1、支撑杆9、转动轴10和底座11，平板型太阳能集热器1通过其底端中心位置处安装的支撑杆9焊接在转动轴10上，转动轴10通过轴承安装在底座1上焊接的转动座12上，转动轴10的一端通过联轴器联接在底座1上安装的正负旋转电机13的输出端上，用于通过正负旋转电机13提供动力，使转动轴10带动支撑杆9上的平板型太阳能集热器1进行来回旋转。
平板型太阳能集热器1包括铝制外壳2、高密保温层3、加热腔4、紫铜管5、超级蓝膜6和压板7，铝制外壳2内部底端设置高密保温层3，高密保温层3和超级蓝膜6之间设置加热腔4，加热腔4内呈蛇形排列的紫铜管5紧贴在高密保温层3上，且紫铜管5排列间隙之间设置若干个辅助加热板8，超级蓝膜6通过其顶端的压板7固定在铝制外壳2中，压板7的外表面布满蜂窝状的弧形凹槽，其具有凹透镜的聚焦功能，聚焦太阳能，使其光线集中照射在平板型太阳能集热器1上。
平板型太阳能集热器1的两侧分别连通进水管和出水管，以便于导入冷水，流出热水，紫铜管5的导热介质导入端和导热介质导出端均连通在平板型太阳能集热器1的外侧，以便于将导热介质导入或导出紫铜管5，压板7为透明的钢化玻璃制成，透光性好，强度大，避免损坏。
底座1上还通过螺栓固定有PLC控制器14，根据预设编程，使PLC控制器14通过其上的光电开关15感应平板型太阳能集热器1的初始位置，同时通过其上外部传感器16发送GPS信号，进而将其位置的经纬度确定，PLC控制器14根据这些接收信息，使其控制单元发出相应的转动角度信号给正负旋转电机13，使其带动平板型太阳能集热器1转动相应的角度，从而使太阳光直射在平板型太阳能集热器1上，使其接收更多的太阳光，加热其内的水。
平板型太阳能集热器1的两端均焊接有太阳能组件19，太阳能组件19通过导线连接位于底座1上的蓄电池17，蓄电池17通过导线连接正负旋转电机13，给其供电，若干个辅助加热板8通过导线并联在蓄电池17上，且辅助加热板8和蓄电池17之间串联一个电控开关18，平板型太阳能集热器1一侧中心位置处安装的光线传感器20通过导线连接PLC控制器14，其感应光线强度，并将光线强度信号传送给PLC控制器14，使其根据光线的强弱控制电控开关18的通断来控制辅助加热板8和蓄电池17之间并联电路的通断，进而控制辅助加热板8的工作，使其在光线较弱时，启动辅助加热平板型太阳能集热器1内的水，提供一个稳定的中温热能。
PLC控制器14和光线传感器20均自带有供电电源，以便于给自身供电，PLC控制器14控制正负旋转电机13的正负旋转角度均为30-150度，避免旋转角度太大而导致平板型太阳能集热器1两端的太阳能组件19被挤压在地面上，从而损坏的情况出现；太阳能组件19包括焊接在平板型太阳能集热器1上的固定板以及固定板内镶嵌的太阳能电池板，以便于将太阳能转化为电能，储存在蓄电池17中。
具体的，工作时，光电开关15感应平板型太阳能集热器1的初始位置，外部传感器16发送GPS信号，进而将其位置的经纬度确定，PLC控制器14根据这些接收信息，通过预先编程使其控制单元发出相应的转动角度信号给正负旋转电机13，使其给转动轴10提供动力，转动轴10带动支撑杆9上的平板型太阳能集热器1转动相应的角度，从而使太阳光直射在平板型太阳能集热器1上，使其接收更多的太阳光，加热其内的水，同时光线传感器20感应光线强度，并将光线强度信号传送给PLC控制器14，使其接收光线信号，并将光线信号与其内编程预设的光线强度范围进行比较，当光线信号低于光线强度范围时，使控制单元发送控制指令给电控开关18，使其闭合，进而使辅助加热板8和蓄电池17之间并联电路导通，蓄电池17供电，进而控制辅助加热板8的工作，使其在光线较弱时启动，辅助加热平板型太阳能集热器1内的水，提供一个稳定的中温热能，同时，太阳能组件19将太阳能转化为电能供电给辅助加热板8.
本发明的太阳能集热器及利用其将太阳能转化为中温热能的装置通过光电开关15和外部传感器16可以确定平板型太阳能集热器1的初始位置以及当时的经纬度，从而通过PLC控制器14控制正负旋转电机12，使其带动平板型太阳能集热器1转动相应的角度，从而使太阳光直射在平板型太阳能集热器1上，使其接收更多的太阳光，加热其内的水，且压板7的外表面布满蜂窝状的弧形凹槽，其具有凹透镜的聚焦功能，聚焦太阳能，使其光线集中照射在平板型太阳能集热器1上，进而使太阳能集热器可以更好的加热其内的水，通过光线传感器20可以感应外部光线的强弱，使电控开关18在光线较弱时闭合，使辅助加热板8辅助加热平板型太阳能集热器1内的水，从而使太阳能集热器在不同季节，不同时刻和不同时间均稳定工作在100～300℃之间，提供稳定的中温热源。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种太阳能集热器及利用其将太阳能转化为中温热能的装置，包括平板型太阳能集热器（1）、支撑杆（9）、转动轴（10）和底座（11），其特征在于，所述平板型太阳能集热器（1）通过其底端中心位置处安装的支撑杆（9）焊接在转动轴（10）上，所述转动轴（10）通过轴承安装在底座（1）上焊接的转动座（12）上，所述转动轴（10）的一端通过联轴器联接在底座（1）上安装的正负旋转电机（13）的输出端上，用于通过所述正负旋转电机（13）提供动力，使所述转动轴（10）带动支撑杆（9）上的平板型太阳能集热器（1）进行来回旋转。
2.根据权利要求1所述的太阳能集热器及利用其将太阳能转化为中温热能的装置，其特征在于，所述平板型太阳能集热器（1）包括铝制外壳（2）、高密保温层（3）、加热腔（4）、紫铜管（5）、超级蓝膜（6）和压板（7），所述铝制外壳（2）内部底端设置高密保温层（3），所述高密保温层（3）和超级蓝膜（6）之间设置加热腔（4），所述加热腔（4）内呈蛇形排列的紫铜管（5）紧贴在高密保温层（3）上，且所述紫铜管（5）排列间隙之间设置若干个辅助加热板（8），所述超级蓝膜（6）通过其顶端的压板（7）固定在铝制外壳（2）中，所述压板（7）的外表面布满蜂窝状的弧形凹槽，其具有凹透镜的聚焦功能，聚焦太阳能，使其光线集中照射在平板型太阳能集热器（1）上。
3.根据权利要求2所述的太阳能集热器及利用其将太阳能转化为中温热能的装置，其特征在于，所述平板型太阳能集热器（1）的两侧分别连通进水管和出水管，以便于导入冷水，流出热水，所述紫铜管（5）的导热介质导入端和导热介质导出端均连通在平板型太阳能集热器（1）的外侧，以便于将导热介质导入或导出所述紫铜管（5），所述压板（7）为透明的钢化玻璃制成，透光性好，强度大，避免损坏。
4.根据权利要求1所述的太阳能集热器及利用其将太阳能转化为中温热能的装置，其特征在于，所述底座（1）上还通过螺栓固定有PLC控制器（14），根据预设编程，使所述PLC控制器（14）通过其上的光电开关（15）感应平板型太阳能集热器（1）的初始位置，同时通过其上外部传感器（16）发送GPS信号，进而将其位置的经纬度确定，所述PLC控制器（14）根据这些接收信息，使其控制单元发出相应的转动角度信号给所述正负旋转电机（13），使其带动平板型太阳能集热器（1）转动相应的角度，从而使太阳光直射在平板型太阳能集热器（1）上，使其接收更多的太阳光，加热其内的水。
5.根据权利要求4所述的太阳能集热器及利用其将太阳能转化为中温热能的装置，其特征在于，所述平板型太阳能集热器（1）的两端均焊接有太阳能组件（19），所述太阳能组件（19）通过导线连接位于底座（1）上的蓄电池（17），所述蓄电池（17）通过导线连接正负旋转电机（13），给其供电，若干个所述辅助加热板（8）通过导线并联在蓄电池（17）上，且所述辅助加热板（8）和蓄电池（17）之间串联一个电控开关（18），所述平板型太阳能集热器（1）一侧中心位置处安装的光线传感器（20）通过导线连接PLC控制器（14），其感应光线强度，并将光线强度信号传送给所述PLC控制器（14），使其根据光线的强弱控制电控开关（18）的通断来控制辅助加热板（8）和蓄电池（17）之间并联电路的通断，进而控制辅助加热板（8）的工作，使其在光线较弱时，启动辅助加热所述平板型太阳能集热器（1）内的水，提供一个稳定的中温热能。
6.根据权利要求5所述的太阳能集热器及利用其将太阳能转化为中温热能的装置，其特征在于，所述PLC控制器（14）和光线传感器（20）均自带有供电电源，以便于给自身供电，所述PLC控制器（14）控制正负旋转电机（13）的正负旋转角度均为30-150度，避免旋转角度太大而导致所述平板型太阳能集热器（1）两端的太阳能组件（19）被挤压在地面上，从而损坏的情况出现；所述太阳能组件（19）包括焊接在平板型太阳能集热器（1）上的固定板以及固定板内镶嵌的太阳能电池板，以便于将太阳能转化为电能，储存在所述蓄电池（17）中。
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