CN112503783A - 一种基于凸透镜聚光原理的太阳能板及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于太阳能领域，尤其是涉及一种基于凸透镜聚光原理的太阳能板及方法，包括底座，底座的上端通过多根连接杆固定连接有太阳能板，太阳能板的上端设有水平设置的透明盒，透明盒的两端均固定连接有储水盒，透明盒与储水盒内均盛满水，每个储水盒的下侧壁均通过多根承载柱与底座固定连接，透明盒内设有调节机构，储水盒内密封滑动连接有水平设置的滑动块，滑动块将储水盒的内腔分为上储水腔和下储水腔，滑动块通过记忆弹簧与下储水腔的下底面固定连接。本发明在阳光的光照强度较强时，水会充满透明盒，透明弹性囊处于未充水的扁平状态，太阳光的光线会直接照射到太阳能板上，能避免光照强度较强的光线集聚，对太阳能板电池的寿命造成影响。

Description

一种基于凸透镜聚光原理的太阳能板及方法
本申请是申请日为2019年11月14日，申请号为CN201911110706.2的发明名称为一种基于凸透镜聚光原理的太阳能板的分案申请。
技术领域
本发明属于太阳能领域，尤其是涉及一种基于凸透镜聚光原理的太阳能板及方法。
背景技术
太阳能板是将太阳光的光能转化为电能的一种装置，因为太阳光为清洁能源，所以太阳能板是一种典型的新能源产品，由于其发电能耗低的特点，在生活中被广泛运用，如太阳能热水器和太阳能路灯等。
一般而言，太阳光的光照强度的大小直接决定了太阳能板的发电效率，光照强度是用于指示光照的强弱和物体表面被照明程度的量，但在阴天的时候，太阳光的光照强度较弱，太阳能板的发电效率一般都较低，工作效率下降，而且，太阳能板的工作温度一般在25-45℃之间，而大多传统的太阳板则缺少相应的调节机构，温度过高或过低都会影响其电池的寿命，另外，太阳能板大多都放置在室外，其表面很容易落有灰尘，长期以往，容易发生光斑效应，致使太阳能板损坏，造成财产损失。
为此，我们提出一种基于凸透镜聚光原理的太阳能板及方法来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述太阳能板在光照强度较弱的天气发电效率下降问题，提供一种能在光照强度较弱的情况下保证高发电效率的基于凸透镜聚光原理的太阳能板。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：一种基于凸透镜聚光原理的太阳能板及方法，包括底座，所述底座的上端通过多根连接杆固定连接有太阳能板，所述太阳能板的上端设有水平设置的透明盒，所述透明盒的两端均固定连接有储水盒，所述透明盒与储水盒内均盛满水，每个所述储水盒的下侧壁均通过多根承载柱与底座固定连接，所述透明盒内设有调节机构，所述储水盒内密封滑动连接有水平设置的滑动块，所述滑动块将储水盒的内腔分为上储水腔和下储水腔，所述滑动块通过记忆弹簧与下储水腔的下底面固定连接，所述滑动块传动连接有除尘机构。
本发明的有益效果为：
在阳光的光照强度较强时，水会充满透明盒，透明弹性囊处于未充水的扁平状态，即被隐藏起来，太阳光的光线会直接照射到太阳能板上，能避免光照强度较强的光线集聚，对太阳能板电池的寿命造成影响。
在上述的基于凸透镜聚光原理的太阳能板中，所述透明盒紧贴太阳能板的上侧壁设置。
透明盒中装满水，在太阳光照射到太阳能板上时，只有部分的光会转化为电能，剩余的光会直接转化为热量，光照强度越强，则产生的热量越多，因为太阳能板理想工作温度为25℃左右，最高不超过45℃，而水的比热容较大，能吸收较多的热量，能有效降低太阳能板的温度，避免了太阳能板过热导致其电池寿命减少情况的发生。
在上述的基于凸透镜聚光原理的太阳能板中，每个所述储水盒的下端均与透明盒齐平设置，每个所述储水盒的上端均低于透明盒的上侧壁设置。
在上述的基于凸透镜聚光原理的太阳能板中，所述调节机构包括固定连接在透明盒中部的水平设置的透明弹性囊，所述透明弹性囊的两端均通过设置在透明盒侧壁内的导管与上储水腔连通，所述下储水腔通过连通孔与透明盒连通。
储水盒的下端与透明盒齐平，且连通孔设置在下储水腔侧壁的底部，能在滑动块上移的过程中将透明盒内的水尽可能的都吸取到下储水腔内，且在滑动块下移到过程中，能将下储水腔内的水都挤到透明盒内。
透明弹性囊在光照强度较强的时候，处于扁平的状态，在光照强度较弱的时候，滑动块向上移动，在将上储水腔内的水挤压到透明弹性囊内的同时会将透明盒内的水吸到下储水腔内，充水状态的透明弹性囊起到凸透镜的作用，会将照度较弱的阳光汇集到太阳能板上，从而使太阳能板始终保持较高的发电效率。
在上述的基于凸透镜聚光原理的太阳能板中，所述除尘机构包括固定连接在滑动块上侧壁上的螺纹杆，所述储水盒的上侧壁转动连接有内侧壁设有螺纹的齿轮筒，所述螺纹杆的上端贯穿上储水腔的上侧壁和齿轮筒设置并固定连接有限位块，所述螺纹杆通过螺纹与齿轮筒的内侧壁啮合连接，所述齿轮筒传动连接有除尘件。
在上述的基于凸透镜聚光原理的太阳能板中，所述除尘件包括转动连接在透明盒周侧壁上端的齿环，所述齿轮筒与齿环外啮合连接，所述齿环内部固定连接有沿其直径设置的除尘板，所述除尘板贴合透明盒的上侧壁设置。
在滑动块上移到过程中会带动螺纹杆上移，则与螺纹杆啮合连接的齿轮筒会发生旋转，从而带动与齿轮筒啮合连接的齿环发生转动，设置在齿环内部除尘板会在透明盒的上侧壁转动，能实现对透明盒的自动清洁，因为阳光会透过透明盒照射到太阳能板上，所以有效避免太阳能板发生光斑效应，对太阳能板起到保护作用。
附图说明
图1是本发明提供的一种基于凸透镜聚光原理的太阳能板及方法中透明弹性囊未充水状态的结构示意图；
图2是图1中A处的放大结构示意图；
图3是本发明提供的一种基于凸透镜聚光原理的太阳能板及方法的俯视结构示意图；
图4是本发明提供的一种基于凸透镜聚光原理的太阳能板及方法中透明弹性囊充水状态的结构示意图。
图中，1底座、2太阳能板、3透明盒、4储水盒、5滑动块、6上储水腔、7下储水腔、8记忆弹簧、9透明弹性囊、10导管、11连通孔、12螺纹杆、 13齿轮筒、14齿环、15除尘板。
具体实施方式
以下实施例仅处于说明性目的，而不是想要限制本发明的范围。
实施例
如图1-4所示，一种基于凸透镜聚光原理的太阳能板及方法，包括底座1，底座1的上端通过多根连接杆固定连接有太阳能板2，太阳能板2的上端设有水平设置的透明盒3，值得一提的是，透明盒3紧贴太阳能板2的上侧壁设置，透明盒3内的水能吸收热量，能有效降低太阳能板2的温度，避免了太阳能板2过热导致其内部元件损坏情况的发生，延长了太阳能板2的使用寿命。
透明盒3的两端均固定连接有储水盒4，需要说明的是，每个储水盒4的下端均与透明盒3齐平设置，每个储水盒4的上端均低于透明盒3的上侧壁设置，透明盒3与储水盒4内均盛满水，每个储水盒4的下侧壁均通过多根承载柱与底座1固定连接，透明盒3内设有调节机构。
调节机构包括固定连接在透明盒3中部的水平设置的透明弹性囊9，透明弹性囊9在光照强度较强的时候，处于扁平的状态，在光照强度较弱的时候，透明弹性囊9内充满水，能起到凸透镜的聚光作用，光照强度越弱，则透明弹性囊9会被挤进越多的水，其上下侧壁的凸起程度会越大，则焦点上移，即太阳能板2更靠近焦点，接收的光照强度越强，能使太阳能板2能始终保持较高的发电效率。
透明弹性囊9的两端均通过设置在透明盒3侧壁内的导管10与上储水腔 6连通，导管10位于上储水腔6内的导管10口设置在上储水腔1侧壁的上端，能在滑动块5上移的过程中将上储水腔6内的水尽可能多的挤到透明弹性囊9 内。
需要注意的是，在透明弹性囊9从扁平到被充满水的过程中，其焦点始终处于太阳能板2的下端。
下储水腔7通过连通孔11与透明盒3连通，连通孔11设置在下储水腔7 侧壁的底部，能在滑动块5上移的过程中将透明盒3内的水尽可能的都吸取到下储水腔7内，且在滑动块5下移到过程中，能将下储水腔7内的水都挤到透明盒3内。
储水盒4内密封滑动连接有水平设置的滑动块5，滑动块5将储水盒4的内腔分为上储水腔6和下储水腔7，滑动块5通过记忆弹簧8与下储水腔7的下底面固定连接，需要说明的是，记忆弹簧8可采用双程记忆合金制成，在环境温度低于其变态温度(23℃)时会伸长，当温度高于其变态温度时，记忆弹簧8会自动复位，且随着温度的变化，记忆弹簧8能进行反复伸缩，同时，记忆弹簧所使用的记忆合金还具备温度滞后小、控温精确、寿命长、经抗疲劳度大于数十万次等特点。
滑动块5传动连接有除尘机构，除尘机构包括固定连接在滑动块5上侧壁上的螺纹杆12，储水盒4的上侧壁转动连接有内侧壁设有螺纹的齿轮筒13，螺纹杆12的上端贯穿上储水腔6的上侧壁和齿轮筒13设置并固定连接有限位块，螺纹杆12通过螺纹与齿轮筒13的内侧壁啮合连接。
齿轮筒13传动连接有除尘件，除尘件包括转动连接在透明盒3周侧壁上端的齿环14，齿轮筒13与齿环14外啮合连接，齿环14内部固定连接有沿其直径设置的除尘板15，除尘板15贴合透明盒3的上侧壁设置，能实现对透明盒3的自动清洁，因为阳光会透过透明盒3照射到太阳能板2上，所以有效避免太阳能板2发生光斑效应，对太阳能板2起到保护作用。
本发明可通过以下操作方式阐述其功能原理：
在光线强度较强的天气里，透明盒3内会充满水，透明弹性囊9处于扁平状态，太阳光能直接穿过透明盒3照射到太阳能板2上，因为在太阳光照射到太阳能板2上时，只有部分的光会转化为电能，另一部分的光会转化为热量，而透明盒3内的水会吸收热量，能避免太阳能板2温度较高而使其内部元件受损，延长了太阳能板2的使用寿命。
在阴天，阳光的光照强度较弱，环境的温度也较低，当环境温度低于记忆弹簧8的变态温度时，记忆弹簧8会伸展，从而推动滑动块5向上移动，在这个过程中，下储水腔7内的压力减小，会将透明盒3内的水通过连通孔 11吸到下储水腔7内。
与此同时，上储水腔6内的压力增大，会将其中的水通过导管10挤压到透明弹性囊9内，逐渐充满水的透明弹性囊9形能起到凸透镜的聚光作用，光照强度越低，环境温度越低，则记忆弹簧8的伸长量越大，滑动块5上移距离越大，则透明弹性囊9被挤进越多的水，其上下侧壁的凸起程度越大，焦点会越向上移动。
因为焦点的位置始终处于太阳能板2的下方，且太阳能板2的位置是固定的，所以随着焦点向上移动，太阳能板2会逐渐靠近焦点，而焦点处的光照强度较强，则太阳能板2接收的光照强度越强，在阴天也能使太阳能板2 能保持较高的发电效率。
在滑动块5上移的过程中会带动螺纹杆12上移，则与螺纹杆12啮合连接的齿轮筒13会发生旋转，从而带动与齿轮筒13啮合连接的齿环14发生转动，设置在齿环14内部除尘板15会在透明盒的3上侧壁转动，去除透明盒3 上侧壁的灰尘，能实现对透明盒3的自动清洁，因为阳光会透过透明盒3照射到太阳能板2上，所以有效避免太阳能板2发生光斑效应。
当光照强度较弱，环境温度低于记忆弹簧8的变态温度时，记忆弹簧8 会逐渐缩短复位，会带动滑动块5反向向下移动，将下储水腔7内的水重新挤压到透明盒3内，透明弹性囊9内当水也会被吸到上储水腔6内，恢复扁平的状态。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (3)

1.一种基于凸透镜聚光原理的太阳能板，包括底座(1)，所述底座(1)的上端通过多根连接杆固定连接有太阳能板(2)，其特征在于，所述太阳能板(2)的上端设有水平设置的透明盒(3)，所述透明盒(3)的两端均固定连接有储水盒(4)，所述透明盒(3)与储水盒(4)内均盛满水，每个所述储水盒(4)的下侧壁均通过多根承载柱与底座(1)固定连接，所述透明盒(3)内设有调节机构，所述储水盒(4)内密封滑动连接有水平设置的滑动块(5)，所述滑动块(5)将储水盒(4)的内腔分为上储水腔(6)和下储水腔(7)，所述滑动块(5)通过记忆弹簧(8)与下储水腔(7)的下底面固定连接，所述滑动块(5)传动连接有除尘机构，所述除尘机构包括固定连接在滑动块(5)上侧壁上的螺纹杆(12)，所述储水盒(4)的上侧壁转动连接有内侧壁设有螺纹的齿轮筒(13)，所述螺纹杆(12)的上端贯穿上储水腔(6)的上侧壁和齿轮筒(13)设置并固定连接有限位块，所述螺纹杆(12)通过螺纹与齿轮筒(13)的内侧壁啮合连接，所述齿轮筒(13)传动连接有除尘件，所述除尘件包括转动连接在透明盒(3)周侧壁上端的齿环(14)，所述齿轮筒(13)与齿环(14)外啮合连接，所述齿环(14)内部固定连接有沿其直径设置的除尘板(15)，所述除尘板(15)贴合透明盒(3)的上侧壁设置；
所述透明盒(3)紧贴太阳能板(2)的上侧壁设置；
每个所述储水盒(4)的下端均与透明盒(3)齐平设置，每个所述储水盒(4)的上端均低于透明盒(3)的上侧壁设置。
2.根据权利要求1所述的基于凸透镜聚光原理的太阳能板，其特征在于，所述调节机构包括固定连接在透明盒(3)中部的水平设置的透明弹性囊(9)，所述透明弹性囊(9)的两端均通过设置在透明盒(3)侧壁内的导管(10)与上储水腔(6)连通，所述下储水腔(7)通过连通孔(11)与透明盒(3)连通。
3.根据权利要求1所述的基于凸透镜聚光原理的太阳能板及方法，其特征在于，使用时，在光线强度较强的天气里，透明盒(3)内会充满水，透明弹性囊(9)处于扁平状态，太阳光能直接穿过透明盒(3)照射到太阳能板(2)上，因为在太阳光照射到太阳能板(2)上时，只有部分的光会转化为电能，另一部分的光会转化为热量，而透明盒(3)内的水会吸收热量，能避免太阳能板2温度较高而使其内部元件受损，延长了太阳能板(2)的使用寿命。
在阴天，阳光的光照强度较弱，环境的温度也较低，当环境温度低于记忆弹簧(8)的变态温度时，记忆弹簧(8)会伸展，从而推动滑动块(5)向上移动，在这个过程中，下储水腔(7)内的压力减小，会将透明盒3内的水通过连通孔(11)吸到下储水腔(7)内。
与此同时，上储水腔(6)内的压力增大，会将其中的水通过导管(10)挤压到透明弹性囊(9)内，逐渐充满水的透明弹性囊(9)形能起到凸透镜的聚光作用，光照强度越低，环境温度越低，则记忆弹簧(8)的伸长量越大，滑动块(5)上移距离越大，则透明弹性囊(9)被挤进越多的水，其上下侧壁的凸起程度越大，焦点会越向上移动。
因为焦点的位置始终处于太阳能板(2)的下方，且太阳能板(2)的位置是固定的，所以随着焦点向上移动，太阳能板(2)会逐渐靠近焦点，而焦点处的光照强度较强，则太阳能板(2)接收的光照强度越强，在阴天也能使太阳能板(2)能保持较高的发电效率。
在滑动块(5)上移的过程中会带动螺纹杆(12)上移，则与螺纹杆(12)啮合连接的齿轮筒(13)会发生旋转，从而带动与齿轮筒(13)啮合连接的齿环(14)发生转动，设置在齿环(14)内部除尘板(15)会在透明盒的(3)上侧壁转动，去除透明盒(3)上侧壁的灰尘，能实现对透明盒(3)的自动清洁，因为阳光会透过透明盒(3)照射到太阳能板(2)上，所以有效避免太阳能板(2)发生光斑效应。
当光照强度较弱，环境温度低于记忆弹簧(8)的变态温度时，记忆弹簧(8)会逐渐缩短复位，会带动滑动块(5)反向向下移动，将下储水腔(7)内的水重新挤压到透明盒(3)内，透明弹性囊(9)内当水也会被吸到上储水腔(6)内，恢复扁平的状态。
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