CN109682079A - 菲涅尔透射聚光式太阳能微厨 - Google Patents

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孙文彬
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Abstract

本发明为菲涅尔透射聚光式太阳能微厨，属太阳能聚光与太阳能中高温集热技术领域。该装置由圆柱面菲涅尔透镜、透镜支架、真空管接收器、二次聚光器、可折叠微厨整体面板以及随动万向轮等部件连接而成。太阳光线垂直于圆柱面菲涅尔透镜入射，一部分直接被折射到真空管接收器上，另一部分经透镜被折射到二次聚光器并经二次聚光器反射再次汇集至真空管接收器。真空管接收器通过将光能转化高温热能来加热食物，实现了用户在野外出行时的各种烹饪需求。在食物烹饪完成后，可通过拆卸透镜支架并重新装配、折叠可折叠微厨整体框架面板的方式将该装置折叠为带有滚轮的拉杆箱，减小空间占用率，提高其便携性。

Description

菲涅尔透射聚光式太阳能微厨
所属技术领域
本发明涉及一种菲涅尔透射聚光式太阳能高温集热器。菲涅尔透射聚光式太阳能高温集热器是一种利用多个聚光器与真空管结合组成，以实现高密度聚集太阳光并产生高温热能的太阳能利用装置。属太阳能聚光与太阳能高温热利用技术领域。
背景技术
由于化石能源的有限性和不可再生性，加上当今世界日益严峻的生态环境问题，可再生能源的利用成为了公众关注的焦点，而太阳能因其储量巨大、来源广泛、消耗能量时无污染物的优点，受到了最多的青睐。同时，随着现代人生活水平的提高和生活质量的提升，多样化的休闲娱乐方式正逐渐走进大众的视野，野外烧烤逐渐开始取代餐厅烧烤——但传统的烧烤方式却因其显著的缺点而令人们头疼不已：在炭火烧烤时会产生大量的油烟，特别是油滴到炭火上产生的油烟，其中含有大量的有害物质和颗粒物，食物的焦糊部位则含有致癌物“三四苯丙芘”，都会对人体健康造成很大威胁，是不健康的烧烤方式；同时，炭火烧烤在使用时的便携性低，对操作者的烧烤水平要求较高，电烤箱的烧烤方式在野外又受到供电系统的严重制约。
将可再生太阳能与烧烤融入人们的生活方式，无疑是一举两得的举措，既能够防止在烧烤过程中产生大量油烟，又能够有效地解决烧烤装置的便携性问题。目前市场上的太阳能微厨多为反射聚光式，结构单一，对光线的入射精度要求高，光线利用率低，且不能够对太阳光进行追踪，使用者在使用时需不断对太阳光入射角、方位角进行追踪，这样就会对烹制食物的过程造成影响，难以实现真正意义上的“微型厨房”。
本发明利用菲涅尔透射聚光与二次反射聚光的原理，对入射到圆柱面菲涅耳透镜表面的光线分别处理，实现将太阳能光汇聚于真空管接收器上。其中，未汇聚到真空管上的光线，经二次聚光器再反射到真空管接收器上实现聚焦。本发明的优点在于采用折射和反射两种光学原理对太阳光线进行处理，实现对太阳能的高效利用，降低太阳光入射的精度要求；将圆柱面菲涅尔透镜、真空接收管以及二次聚光器连接成一体化结构，通过调节二次聚光器的角度，能够实现对太阳光入射角的追踪，而通过可折叠式微厨整体面板下方的定位杆和随动万向轮，能够实现对太阳光方位角的追踪，从而保证太阳光线始终垂直菲涅尔透镜表面入射，达到太阳能利用的最大化。另一方面，本发明将透镜支架设置成为可拆卸式，将微厨整体面板设置成为可折叠式，能够将本装置折叠成为箱体结构，拆卸下来的透镜支架可作为箱体拉杆，加之随动万向轮，使得本装置具有极高的便携性。
发明内容
菲涅尔透射聚光式太阳能微厨将入射到圆柱面菲涅尔透镜表面的太阳光汇聚成线光源，并在二次聚光器的反射下将更多的光线聚集到真空接收器上，将光能转化为高温热能。该装置能够通过调节二次聚光器的角度和微厨整体框架面板的方向，使得太阳光总是垂直于圆柱面菲涅尔透镜入射，从而达到收集太阳光的最大化，最大限度的收集太阳能；微厨整体框架面板在展开时也具有较大的面积，在烹饪食物时能够设置卡槽位来摆放调味料、餐具等，满足使用者的使用要求；同时，透镜支架具有可拆卸性、整体框架面板具有可折叠性，能够将整个装置折叠成带有滚轮的拉杆箱，实现本装置不使用时的极高程度的便携性。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
菲涅尔投射聚光式太阳能微厨，主要包含以下结构：圆柱面菲涅尔透镜(1)，透镜支架(2)，卡槽(3)，真空管接收器(4)，二次聚光器(5)，可折叠微厨整体面板(6)，折叠卡扣(7)以及随动万向轮(8)。其中，二次聚光器(5)的支撑杆(13)的槽位调节和随动万向轮(8)的方向调节能够实现太阳光垂直于圆柱面菲涅尔透镜(1)表面入射。透镜支架(2)的拆卸和可折叠微厨整体面板(6)的折叠能够将整个微厨装置折叠为带有滚轮的拉杆箱，实现小体积化和便携性。
它们的连接关系如下：圆柱面菲涅尔透镜(1)被固定在透镜支架(2)上端，透镜支架(2)的下端插入卡槽(3)中，卡槽(3)与二次聚光器(5)刚性连接，同时真空管接收器(4)通过喉箍(16)被紧固在二次聚光器上，从而使得圆柱面菲涅尔透镜(1)、透镜支架(2)、卡槽(3)、真空管接收器(4)以及二次聚光器(5)成为刚性一体化结构。
当使用者使用该微厨装置进行野外烧烤时，通过调整二次聚光器(5)的支撑杆(13)在调节卡槽(12)当中的槽位，从而实现二次聚光器(5)与可折叠微厨整体面板(6)夹角的变化，以此来追踪太阳光的入射角；同时，将可折叠微厨整体面板(6)下方的定位杆(9)插入地面，使随动万向轮(8)做以定位杆(9)为圆心的圆周运动，以此来追踪太阳光的方位角，从而使得太阳光能够垂直于圆柱面菲涅尔透镜(1)表面入射。
当使用者使用完该装置后，将圆柱面菲涅尔透镜(1)从透镜支架(2)上取下，再将透镜支架(2)从卡槽(3)中取出，将调节二次聚光器(5)下的支撑杆14使得二次聚光器(5)与可折叠微厨整体面板(6)的夹角为0°；接下来调节可折叠微厨整体面板(6)使得整个装置折叠为箱体，并将透镜支架(2)插入可折叠式微厨整体面板(6)下的箱底卡槽(11)和箱底环扣(10)当中，配以随动万向轮(8)，即可将本装置变为带有滚轮的拉杆箱，具有极高的便携性。
有益效果
1、一改传统烧烤方式，解决了由于炭火烧烤产生的油烟和电烤箱烧烤依赖性强的问题，将可再生太阳能融入至烧烤方式中，创造出一种环境友好型烧烤方式；
2、有别于目前市场上的反射聚光式太阳能微厨的工作方式，采用菲涅尔透镜和二次聚光器，利用透射和反射两种光学原理将太阳光线汇集至真空管接收器，很大程度上降低了系统对太阳光跟踪精度的要求；
3、使用者可通过调节二次聚光器下的支撑杆在卡槽中的槽位和万向轮的方向，来追踪太阳光的入射角和方向角，从而确保太阳光总是垂直于菲涅尔透镜表面入射；
4、大面积的微厨整体面板在烹制食物时可放置调味瓶、餐具等厨具，充分实现“微型厨房”的功能；
5、在烹制食物完成后，使用者可通过拆卸透镜支架、折叠微厨整体面板来使装置变为带滚轮的拉杆箱，方便用户携带、储存，同时将真空管接收器保护在箱体当中，有效的防止了因磕碰而产生的损坏。
附图说明
图1为菲涅尔透射聚光式太阳能微厨展开时的立体结构图。
图2为菲涅尔透射聚光式太阳能微厨折叠后的侧视图。
图3为菲涅尔透射聚光式太阳能微厨二次聚光器的角度调节机构。
图4为菲涅尔透射聚光式太阳能微厨折叠示意图。
图5为菲涅尔透射聚光式太阳能微厨的集热原理图。
图6为图1所示实施例1太阳能微厨的集热原理图。
图7为图1所示实施例2太阳能微厨的集热原理图。
图8为图1所示实施例3太阳能微厨的集热原理图。
具体实施方式
基于本专利的特点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
图1为菲涅尔透射聚光式太阳能微厨展开时的立体结构图，使用者通过调整二次聚光器(5)的支撑杆(13)在调节卡槽(12)当中的槽位，从而实现二次聚光器(5)与可折叠微厨整体面板(6)夹角的变化，以此来追踪太阳光高度角的变化；同时，将可折叠微厨整体面板(6)下方的定位杆(9)插入地面，使随动万向轮(8)做以定位杆(9)为圆心的圆周运动，以此来追踪太阳光的方位角，从而使得太阳光能够垂直于圆柱面菲涅尔透镜(1)表面入射。、
图4为菲涅尔透射聚光式太阳能微厨折叠示意图，使用者在食物烹制完成后，将圆柱面菲涅尔透镜(1)从透镜支架(2)上取下，再将透镜支架(2)从卡槽(3)中取出，将调节二次聚光器(5)下的支撑杆(13)使得二次聚光器(5)与可折叠微厨整体面板(6)的夹角为0°；接下来调节可折叠微厨整体面板(6)的各个转轴使得整个装置折叠为箱体，并将透镜支架(2)插入可折叠微厨整体面板(6)下的箱底卡槽(11)和箱底环扣(10)当中，即可将整个微厨折叠成为带有滚轮的拉杆箱，具有很高的便携性和很低的空间占有率。
图5为菲涅尔透射聚光式太阳能微厨的集热原理图。在图5中，装置的集热原理可解释如下：太阳光线垂直于圆柱面菲涅尔透镜(1)入射，光线经圆柱面菲涅耳透镜(1)后，一部分直接被折射到真空管接收器(4)上，另一部分经透镜被折射到二次聚光器(5)并经二次聚光器(5)反射再次汇集至真空管接收器(4)，真空管接收器(4)将所得到的太阳能转化为高温热能用来烹饪食物，从而实现用户的烹制需求。
图6为图1所示实施例太阳能微厨二次聚光器为圆柱面的情况，该形状的二次聚光器同样能够将偏离的部分太阳光线再次反射汇集至真空管接收器(4)上，降低对太阳光入射角和方位角的精度要求。
图7为图1所示实施例太阳能微厨菲涅尔透镜为平面，二次聚光器为圆柱面的情况。
图8为图1所示实施例太阳能微厨菲涅尔透镜和二次聚光器均为球面、真空接收器为球状的情况。

Claims (5)

1.一种菲涅耳透射聚光式太阳能微厨，包括有圆柱面菲涅尔透镜(1)，透镜支架(2)，卡槽(3)，真空管接收器(4)，二次聚光器(5)，可折叠微厨整体面板(6)以及随动万向轮(8)等组成部件。
各部件连接关系如下：圆柱面菲涅尔透镜(1)被固定在透镜支架(2)上端，透镜支架(2)的下端插入卡槽(3)中，卡槽(3)与二次聚光器(5)刚性连接，同时真空管接收器(4)通过喉箍(16)被紧固在二次聚光器上，从而使得圆柱面菲涅尔透镜(1)、透镜支架(2)、卡槽(3)、真空管接收器(4)以及二次聚光器(5)成为一体化刚性结构。其中，二次聚光器(5)通过转轴15与可折叠微厨整体面板(6)连接，支撑杆(13)能够支撑在调节卡槽(12)的不同槽位，实现二次聚光器(5)与可折叠微厨整体面板(6)的夹角的变化。
2.根据权利要求1所述的菲涅尔透射聚光式太阳能微厨，其特征在于：太阳光线垂直于圆柱面菲涅尔透镜(1)入射，一部分直接被折射到真空管接收器(4)上，另一部分经圆柱面菲涅尔透镜(1)被折射到二次聚光器(5)并经二次聚光器(5)反射再次汇集至真空管接收器(4)，降低了对太阳光线入射角度的精度要求。
3.根据权利要求1所述的菲涅尔透射聚光式太阳能微厨，其特征在于：通过调整支撑杆(13)在调节卡槽(12)上的槽位，能够改变二次聚光器(5)与可折叠微厨整体面板(6)之间的夹角，从而使得太阳光能够垂直圆柱面菲涅尔透镜(1)径向入射。
4.根据权利要求1所述的菲涅尔透射聚光式太阳能微厨，其特征在于：通过将定位杆(9)插入地表，调整随动万向轮(8)做以定位杆(9)为圆心的圆周运动，能够使得圆柱面菲涅尔透镜(1)与真空管(4)等构成的刚性一体结构追踪太阳光的方位角，实现对太阳光的追踪。
5.根据权利要求1所述的菲涅尔透射聚光式太阳能微厨，其特征在于：可折叠微厨整体面板由底板(17)，左侧板(18)，右侧板(19)，左顶板(20)，右顶板(21)以及折叠卡扣(7)组成，相邻板之间以转轴连接，转轴的最大旋转角度为90°，通过旋转左侧板(18)、右侧板(19)、左顶板(20)、右顶板(21)，使得左侧板(18)、右侧板(19)与底板(17)成90°夹角，同时与左顶板(20)、右顶板(21)成90°夹角，使用折叠卡扣(7)使得左顶板(20)与右顶板(21)刚性连接，完成对可折叠微厨整体面板(6)的折叠。
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Application publication date: 20190426

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