CN111059794A - 太阳能装置及车辆 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种太阳能装置及车辆，所述太阳能装置包括：集热板(1)；蒸汽发生器(3)，用于利用所述集热板(1)收集的热能产生蒸汽；气动伸缩件(2)，所述气动伸缩件(2)与所述集热板(1)相连，所述气动伸缩件(2)由所述蒸汽发生器(3)产生的蒸汽驱动伸缩，以改变所述集热板(1)的方向及角度。本公开提供的太阳能装置具有结构简单、能量损耗低的优点，其中，太阳能装置的气动伸缩件仅通过蒸汽的驱动即可伸缩，无需额外增加电机驱动，减少了零件数量，简化了太阳能装置的结构；太阳能装置将热能直接转化成机械能，能量转换的中间过程少，降低了能量损耗，提高了热能的利用率。

Description

太阳能装置及车辆

技术领域

本公开涉及太阳能系统领域，具体地，涉及一种太阳能装置及车辆。

背景技术

目前，受石油危机的影响，许多国家都加强了对可再生能源的研究，尤其是对太阳能科技的研究。随着太阳能科技的广泛应用，对太阳能系统中的光源追踪系统也提出了更高的要求，光源追踪系统主要用于调节太阳能系统中的集热板的偏转，使集热板始终对准太阳光直射的方向。现有的光源追踪系统主要采用电机控制支架构件运动来调节集热板的偏转，该支架构件通常由多个传动件和连接件组成，结构复杂，并且该电机的电能主要是由集热板采集的热能转换而来，因此，现有技术中，若需要启用光源追踪系统，则太阳能系统需要将集热板采集的热能转换为电能，然后将该电能提供给电机以驱动支架构件，使得电能转换为机械能，从而调节集热板的偏转，在这个过程中，热能转换为电能的转换效率低，并且能量经过两次转换，增加了能量的损耗，从而导致能量的浪费。

发明内容

本公开的目的是提供一种太阳能装置及车辆，该太阳能装置结构简单、能直接将热能转化为调节太阳能装置的机械能。

为了实现上述目的，本公开提供一种太阳能装置，包括：集热板；蒸汽发生器，用于利用所述集热板收集的热能产生蒸汽；气动伸缩件，所述气动伸缩件与所述集热板相连，所述气动伸缩件由所述蒸汽发生器产生的蒸汽驱动伸缩，以改变所述集热板的方向及角度。

可选地，所述太阳能装置还包括：传感器，设置在所述集热板上，用于采集所述集热板上的光照信息和/或温度信息；控制器，用于根据所述光照信息和/或温度信息确定所述气动伸缩件的伸缩量，并且控制所述气动伸缩件以所确定的所述伸缩量进行伸缩。

可选地，所述气动伸缩件为气缸，所述气缸包括缸体和活塞杆，所述活塞杆与所述集热板相连，所述缸体上设置有蒸汽入口和蒸汽出口，所述太阳能装置还包括设置在所述蒸汽入口处的入口阀和设置在所述蒸汽出口处的出口阀，所述控制器用于控制所述入口阀和所述出口阀的开闭。

可选地，所述入口阀和所述出口阀为电控单向阀。

可选地，所述气动伸缩件的数量为四个。

可选地，所述气动伸缩件与所述集热板软连接。

可选地，所述太阳能装置还包括吸收器和第一循环泵，所述吸收器、所述第一循环泵、所述蒸汽发生器和所述气动伸缩件串联形成蒸汽回路，所述吸收器用于回收所述气动伸缩件排出的蒸汽。

可选地，所述太阳能装置还包括贮液器和第二循环泵，所述贮液器、所述第二循环泵、所述集热板和所述蒸汽发生器串联形成传热回路，所述集热板通过在所述传热回路中循环的传热工质将热能传递至所述蒸汽发生器内的待蒸发液体。

可选地，所述蒸汽发生器内的所述待蒸发液体为溴化锂溶液。

本公开还提供一种车辆，所述车辆包括如上所述的太阳能装置。

通过上述技术方案，本公开提供的太阳能装置结构简单、能直接将热能转换为调节太阳能装置的机械能。其中，太阳能装置的气动伸缩件仅通过蒸汽的驱动即可伸缩，无需额外增加电机驱动，减少了零件数量，简化了太阳能装置的结构；太阳能装置将热能直接转化成机械能以驱动集热板偏转，能量转换的中间过程少，降低了能量损耗，提高了热能的利用率。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开实施例的太阳能装置的结构示意图，图中粗实线表示蒸汽传输路径，细实线表示传热工质传输路径，虚线表示电信号传输路径；

图2是本公开实施例的集热板与气动伸缩件位置关系示意图；

图3是本公开实施例的传感器的位置示意图；

图4是本公开实施例的气动伸缩件的纵向剖视图。

附图标记说明

100 太阳能装置 1 集热板

2 气动伸缩件 3 蒸汽发生器

4 控制器 5 入口阀

6 出口阀 7 第一循环泵

8 吸收器 9 传感器

10 第二循环泵 11 贮液器

21 缸体 22 活塞杆

23 蒸汽入口 24 蒸汽出口

25 限位凸台 26 止口

27 密封圈

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

本公开实施例提供一种太阳能装置100，具体地，参照图1所示，太阳能装置100包括集热板1、气动伸缩件2和蒸汽发生器3。

具体地，集热板1与气动伸缩件2相连，其中，集热板1用于收集太阳的热能，气动伸缩件2可以伸缩，用于调节集热板1的方向及角度。蒸汽发生器3与集热板1和气动伸缩件2相连，蒸汽发生器3用于利用集热板1收集的热能产生蒸汽，并将该蒸汽输送至需要调节的气动伸缩件2中以驱动气动伸缩件2伸缩，从而改变集热板1的方向及角度，最大程度保持太阳光照射方向垂直于集热板1，实现太阳能自动追踪，提高太阳能吸收率。

进一步地，参照图2所示，本公开实施例中集热板1形成为矩形板状结构，集热板的形状还可以形成为圆形、梯形或者任意多边形形状，在此不作限制；集热板1的一侧面向太阳，用于吸收太阳辐射的热量，集热板1的另一侧连接有气动伸缩件2，优选地，本公开实施例中可以设置四个气动伸缩件2，例如，可以设置如图1所示的气动伸缩件A、气动伸缩件B、气动伸缩件C和气动伸缩件D，分别固定在集热板1的边角处，但不仅限于此。通过调节每个气动伸缩件2的伸缩量来改变集热板1的方向和角度，使得集热板1的面光侧始终被阳光全部覆盖照射。

可选地，在其他实施例中，气动伸缩件2也可以是两个、三个，或者其他数量，在此不做限制；并且，气动伸缩件2也可以按照其他方式布置，在此不做限制。

进一步地，参照图3所示，太阳能装置100还可以包括传感器9，传感器9可以是感光传感器和/或温度传感器，用于采集集热板1的光照信息和/或温度信息，但不仅限于此。

具体地，传感器9布置在集热板1的面光侧，优选地，参照图3所示，传感器9的数量可以和气动伸缩件2的数量相同，并且可以与气动伸缩件2在集热板1的两侧一一对应布置，这样便于采集每个气动伸缩件2对应的区域的光照信息和/或温度信息，有利于分别确定每个气动伸缩件2的各自的伸缩量，提高了集热板1的调节精度。

可选地，在其他实施方式中，传感器9也可以与气动伸缩件2的数量不同，或者可以在集热板1上按照其他方式布置而不是与气动伸缩件2一一对应布置，在此不作限制。

作为一种可选的实施方式，参照图4所示，气动伸缩件2可以是气缸，包括缸体21和活塞杆22，优选地，活塞杆22形成为圆柱状，缸体21形成为具有侧壁和底部圆盘的圆筒状，但不仅限于此；可选地，在其他实施例中，本领域技术人员也可以根据需要将缸体21和活塞杆22的截面设计为矩形或者六边形、八边形等其他多边形形状，在此不作限制。

活塞杆22可伸缩地插接在缸体21内，即，活塞杆22可以相对于缸体21沿轴线上升和下降。缸体21上设置有蒸汽入口23和蒸汽出口24，可选地，在蒸汽入口23处设置有入口阀5，用于允许蒸汽进入缸体21的内部，使缸体21内部的压力增加，从而推动活塞杆22相对于缸体21上升；在蒸汽出口24处可以设置有出口阀6，用于允许蒸汽从缸体21的内部排出，使缸体21内部的压力降低，从而使活塞杆22在重力作用下自然回落下降。优选地，入口阀5和出口阀6可以为电控的单向阀。由此可见，气动伸缩件2仅通过蒸汽的驱动即可上升和下降，无需额外增加电机驱动，减少了零件数量，简化了太阳能装置的结构。

可选地，活塞杆22伸出缸体21的一端与集热板1软连接，例如可以通过诸如橡胶、硅胶等材料形成的联接件连接活塞杆22和集热板1。该联接件不仅可以允许集热板1相对于活塞杆22偏转一定的角度，还可以防止活塞杆22在上下运动的过程中损坏集热板1。

可选地，在其他实施例中，联接件也可以由铰接件替换，例如可以在集热板1上固定连接铰接基座，铰接基座与活塞杆22可以通过销钉铰接在一起，铰接件可以为金属等材料制成，但不仅限于此。

可选地，活塞杆22伸入缸体21的一端形成有限位凸台25，在缸体21的上端形成有与限位凸台25相配合的止口26，可以防止活塞杆22在向上运动的过程中从缸体21中脱出。

可选地，在限位凸台25的外周，可以包覆有密封圈27，限位凸台25通过密封圈27与缸体21的内壁滑动连接。密封圈27可以防止缸体21内的蒸汽泄露，同时密封圈27设置在活塞杆22和缸体21的内壁之间，可以减少活塞杆22和缸体21的内壁之间的磨损，增加了气动伸缩件2的使用寿命。

进一步地，继续参照图1所示，本公开实施例中的太阳能装置100还包括控制器4，控制器4与每个传感器9连接，用于获取传感器9采集的光照信息和/或温度信息，控制器4还与每个气动伸缩件2连接，具体地，控制器4分别与每个气动伸缩件2的入口阀5和出口阀6相连，用于根据光照信息和/或温度信息确定各个气动伸缩件2的伸缩量，并且控制各个入口阀5和出口阀6的开闭状态，从而控制气动伸缩件2以所确定的伸缩量进行伸缩。

进一步地，太阳能装置100还可以包括吸收器8和第一循环泵7，其中，第一循环泵7用于为蒸汽提供循环流动的驱动力，吸收器8用于回收气动伸缩件2排出的蒸汽，并对气动伸缩件2排出的蒸汽进行降温降压。吸收器8、第一循环泵7、蒸汽发生器3和气动伸缩件2串联形成蒸汽回路，其中，蒸汽发生器3包括第一入口和第一出口。可选地，气动伸缩件2的蒸汽出口24与吸收器8的入口相连，吸收器8的出口与第一循环泵7的入口相连，第一循环泵7的出口与蒸汽发生器3的第一入口相连，蒸汽发生器3的第一出口与气动伸缩件2的蒸汽入口23相连。蒸汽发生器3产生的蒸汽可以在该蒸汽回路中循环流动，并且通过控制气动伸缩件2的开闭，调节缸体21中的蒸汽压力，从而调节活塞杆22的升降。

可选地，蒸汽发生器3中储存有待蒸发液体，例如该待蒸发液体可以为溴化锂溶液或氨水溶液，其中，溴化锂溶液中的水在4℃时就可以蒸发为气态，因此集热板1仅需提供很少的热能就可以使蒸汽发生器3产生大量的蒸汽，可以提高集热板1的热能的利用效率。

进一步地，太阳能装置100还可以包括贮液器11和第二循环泵10，其中，第二循环泵10用于为传热工质的循环流动提供驱动力，贮液器11用于储存传热工质。集热板1、蒸汽发生器3、贮液器11和第二循环泵10串联形成传热回路，其中，蒸汽发生器3包括第二入口和第二出口，集热板1上设置有出口和入口。可选地，集热板1的出口与蒸汽发生器3的第二入口相连，蒸汽发生器3的第二出口与贮液器11的入口相连，贮液器11的出口与第二循环泵10的入口相连，第二循环泵10的出口集热板1的入口相连。这里传热回路中的管路仅穿过集热板1和蒸汽发生器3的内部用于进行热量交换，并不与集热板1和蒸汽发生器3的内部的空间连通。在传热回路的管道中填充有传热工质，优选地，传热工质可以为液态金属，以提高传热效率，但不仅限于此。集热板1可以通过在该传热回路中的传热工质将热能传递至蒸汽发生器3内的待蒸发液体，使待蒸发液体蒸发为蒸汽。

参照图1至图4所示，结合以上描述的太阳能装置100的具体结构，本公开实施例提供的太阳能装置100的具体工作原理如下：

首先，位于集热板1上的传感器9持续不断地采集集热板1上的光照信息和/或温度信息，并将该光照信息和/或温度信息发送至控制器4；控制器4判断该光照信息和/或温度信息是否符合集热板1充足光照的预设条件，若符合，则控制器4继续获取传感器9采集的光照信息，若不符合，则控制器4分析该光照信息和/或温度信息确定集热板1需要偏转的方向和角度，并进一步确定需要上升的气动伸缩件2和其上升位移量以及需要下降的气动伸缩件2和其下降位移量。

接着，控制器4打开第二循环泵10，使传热工质在传热回路中循环流动，传热工质吸收集热板1的热能，并将热能传输至蒸汽发生器3与待蒸发溶液进行热量交换，使待蒸发溶液蒸发产生蒸汽。

然后，控制器4打开第一循环泵7，并且控制器4打开需要上升的气动伸缩件2的入口阀5，关闭出口阀6，则蒸汽发生器3产生的蒸汽通过蒸汽入口23进入缸体21内，使缸体21内部的压力增加，从而推动活塞杆22相对于缸体21向上移动，当向上移动的距离等于上升位移量时，关闭入口阀5，保持缸体21内部压力不变，则活塞杆22上升调节到位；同时，控制器4关闭需要下降的气动伸缩件2的入口阀5，打开出口阀6，则缸体21内的蒸汽排出，缸体21内部的压力降低，使活塞杆22在重力作用下自然回落，当下降的距离等于下降位移量时，关闭出口阀6，保持缸体21内部压力不变，则活塞杆22下降调节到位。

最后，集热板1随气动伸缩件2偏转，使集热板1的面光侧被阳光全部覆盖。气动伸缩件2排出的蒸汽流动至吸收器8进行降压和降温，控制器4关闭第二循环泵10，停止向蒸汽发生器3输送热量，以节约集热板1采集的热能。

根据上述太阳能装置100的工作原理，热能直接转化成机械能，能量的中间转换过程少，降低了能量损耗，提高了热能的利用率。

本公开的实施例还提供一种车辆，该车辆包括如上所述的太阳能装置100。

优选地，本公开实施例中可以将太阳能装置100设置在箱式货车的车顶上，由于厢式货车的车顶具有足够大的面积，可以收集足够的太阳能为厢式货车提供能量。

综上所述，本公开实施例提供的太阳能装置具有结构简单、能量损耗低的优点。具体地，太阳能装置仅通过蒸汽的驱动即可上升和下降，无需额外增加电机驱动，减少了零件数量，简化了太阳能装置的结构；太阳能装置将热能直接转化成机械能，能量转换的中间过程少，降低了能量损耗，提高了热能的利用率；传感器与气动伸缩件在集热板的两侧一一对应布置，有利于分别确定每个气动伸缩件的各自的伸缩量，提高了集热板的调节精度；气动伸缩件与集热板软连接，不仅可以允许集热板相对于活塞杆偏转一定的角度，还可以防止活塞杆在上下运动的过程中损坏集热板；活塞杆和缸体之间设置密封圈可以防止缸体内的蒸汽泄露，同时密封圈设置在活塞杆和缸体的内壁之间，可以减少活塞杆和缸体的内壁之间的磨损，增加了气动伸缩件的使用寿命；发生器中的溶液采用溴化锂溶液，可以在较低温度下就产生大量的蒸汽，提高了热能利用效率；传热回路中的传热工质采用液态金属，可以提高传热效率。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。例如，可以将太阳能装置的气动伸缩件的动力来源由蒸汽改变为液压或者电机驱动。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种太阳能装置，其特征在于，包括：

集热板(1)；

蒸汽发生器(3)，用于利用所述集热板(1)收集的热能产生蒸汽；

气动伸缩件(2)，所述气动伸缩件(2)与所述集热板(1)相连，所述气动伸缩件(2)由所述蒸汽发生器(3)产生的蒸汽驱动伸缩，以改变所述集热板(1)的方向及角度。

2.根据权利要求1所述的太阳能装置，其特征在于，还包括：

传感器(9)，设置在所述集热板(1)上，用于采集所述集热板(1)上的光照信息和/或温度信息；

控制器(4)，用于根据所述光照信息和/或温度信息确定所述气动伸缩件(2)的伸缩量，并且控制所述气动伸缩件(2)以所确定的所述伸缩量进行伸缩。

3.根据权利要求2所述的太阳能装置，其特征在于，所述气动伸缩件(2)为气缸，所述气缸包括缸体(21)和活塞杆(22)，所述活塞杆(22)与所述集热板(1)相连，所述缸体(21)上设置有蒸汽入口(23)和蒸汽出口(24)，所述太阳能装置(100)还包括设置在所述蒸汽入口(23)处的入口阀(5)和设置在所述蒸汽出口(24)处的出口阀(6)，所述控制器(4)用于控制所述入口阀(5)和所述出口阀(6)的开闭。

4.根据权利要求3所述的太阳能装置，其特征在于，所述入口阀(5)和所述出口阀(6)为电控单向阀。

5.根据权利要求1所述的太阳能装置，其特征在于，所述气动伸缩件(2)的数量为四个。

6.根据权利要求1所述的太阳能装置，其特征在于，所述气动伸缩件(2)与所述集热板(1)软连接。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的太阳能装置，其特征在于，所述太阳能装置(100)还包括吸收器(8)和第一循环泵(7)，所述吸收器(8)、所述第一循环泵(7)、所述蒸汽发生器(3)和所述气动伸缩件(2)串联形成蒸汽回路，所述吸收器(8)用于回收所述气动伸缩件(2)排出的蒸汽。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的太阳能装置，其特征在于，所述太阳能装置(100)还包括贮液器(11)和第二循环泵(10)，所述贮液器(11)、所述第二循环泵(10)、所述集热板(1)和所述蒸汽发生器(3)串联形成传热回路，所述集热板(1)通过在所述传热回路中循环的传热工质将热能传递至所述蒸汽发生器(3)内的待蒸发液体。

9.根据权利要求1-6中任一项所述的太阳能装置，其特征在于，所述蒸汽发生器(3)内的待蒸发液体为溴化锂溶液。

10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括权利要求1-9中任一项所述的太阳能装置(100)。

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