CN1349077A - 高能恒温太阳能储能装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高能恒温太阳能储能装置,它包括支承装置、至少一个聚热装置、连通管道和流体储罐,且聚热装置由聚光装置和设置在聚光装置焦点处的加热器构成;而流体储罐至少包括三个,分别为高位冷流体储罐、低位冷流体储罐、和高温流体储罐。由于采用聚光装置将光聚焦到加热器上,可使加热器内的介质达到极高的温度,以温控开关控制加热后介质的流出,使流出的介质处于一个恒定的高温,太阳能以高温介质储存于高温流体储罐内以备使用。由于高温流体的传输方便,很容易将其导入室内使用,可将其用于烹饪等家庭使用,也可用于工业。
Description
(一)技术领域:
本发明涉及一种太阳能储能装置,特别是一种高能恒温太阳能储能装置。
(二)背景技术:
现有利用太阳能进行高温加热的装置,多为即时加温设备,没有进行能量储存,而申请号为95195461.x,名称为《太阳能蓄热装置及设有该装置的热水供给系统》的中国专利,公开的是一种利用低温介质-水进行储能的装置,由于该设备中水温的高度在40℃左右,因此只适合作为沐浴用水,使太阳能的利用受到局限。
(三)发明内容:
本发明要解决的问题是利用高温介质将太阳能储存起来后加以利用。
为解决上述问题:本发明创造采用的技术方案为:
本高能恒温太阳能储能装置,包括支承装置、至少一个聚热装置、连通管道和流体储罐,说不同的是:所述聚热装置由聚光装置和设置在聚光装置焦点处的加热器构成;所述流体储罐至少包括三个,分别为高位冷流体储罐、低位冷流体储罐、和高温流体储罐;上述流体储罐分别固定在支承架上,其高度排列依次为:高位冷流体储罐、高温流体储罐、低位冷流体储罐;加热器的高度处于高位冷流体储罐与高温流体储罐之间;上述各部分分别由连通管道连通,其连通方式为:高位冷流体储罐下端接有进油管,进油管的另一端与加热器进口相连,加热器出口经温控开关与高温出油管相连,高温出油管与高温流体储罐上端导通;高温流体储罐下端接有与外界负载相连的高温流体储罐出油管;也与外界负载相连的回油管与低位冷流体储罐上端相连,低位冷流体储罐下端接有循环泵,循环泵由冷流体进油管将其与高位冷流体储罐上端连通;循环泵由设置在低位冷流体储罐内的液面触点开关控制开启。
还有一个定日跟踪机构与聚热装置相连。
聚热装置安装于可旋转支架和仰角控制机构支架上;所述定日跟踪机构包括设于加热器或聚光装置西侧后端的定日跟踪系统的水平角控制机构热油箱,水平角控制机构热油箱由导油管将其与内有活塞的水平角控制机构油缸连通,水平角控制机构油缸的活塞上固连有水平角控制顶杆,水平角控制机构顶杆前端设有水平角控制机构棘轮机构,水平角控制机构棘轮机构与水平角控制机构顶杆分设于可旋转支架与固定支架上;
加热器或聚光装置下侧和上侧分别设有仰角控制机构下热油箱和上热油箱,导油管分别将其与内有活塞的仰角控制机构下油缸、和上油缸2连通,该仰角控制机构下、上油缸的活塞上分别固定有仰角控制机构下顶杆、上顶杆,该仰角控制机构下、上顶杆前端分别设有仰角控制机构下棘轮机构、上棘轮机构,它们分别与固定螺母相连,固定螺母与仰角升降螺杆相配,且其相配形式为:当仰角控制机构下顶杆向前顶与其配套的仰角控制机构下棘轮机构,带动固定螺母转动时,仰角升降螺杆下降;当仰角控制机构上顶杆向前顶带动仰角控制机构上棘轮机构及与其固连的固定螺母转动时,仰角升降螺杆上升;所述仰角升降螺杆上端卡于与加热器及聚光装置固连的仰角控制机构支架的卡槽内;
定日跟踪机构上还设有由限位装置触发、电子控制的自动回位装置。
有两个固定螺母,分别与仰角控制机构下棘轮机构和上棘轮机构固连。
述高位冷流体储罐、加热器、高温流体储罐和低位冷流体储罐分别设于调整支架上;所述加热器由距离调节支架设置于聚光装置的聚光点上。
加热器内设有扼流道,进油管与加热器下端相连,高温出油管与加热器上端相连。
由于采用聚光装置将光聚焦到加热器上,可使加热器内的介质达到极高的温度,如100℃、150℃、200℃、250℃、300℃,甚至更高,但一般选择250℃较实用。由于以温控开关控制加热后介质的流出,使流出的介质处于一个恒定的高温,太阳能以高温介质储存于高温流体储罐内以备使用。由于高温流体的传输方便,很容易将其导入室内使用,可将其用于烹饪等家庭使用,也可用于工业。
(四)附图说明:
图1为本发明具体实施方式结构示意图。
(五)具体实施方式:
图1所示为本发明的一种最简单的实施方式,在此实施方式中,有一个聚热装置,还有分设于高度可调节的可调整支架14上的一个高位冷流体储罐1,一个低位冷流体储罐10和一个高温流体储罐7。在该实施方式中,聚光装置为聚光镜19,聚光镜19可以是凹面镜,也可以是凸透镜或其它可将平行光线或发散光线聚集到一个焦点上的装置;加热器4由距离调节支架18设置于聚光镜19的焦点处,距离调节支架18可调整加热器4的位置,使其处聚光镜的焦点处。聚光镜19固定在由可旋转支架16和仰角控制机构支架17上,该可旋转支架16和仰角控制机构支架17由定日跟踪机构15控制,随太阳的转动而转动,以确保最充分的利用太阳光能量;高位冷流体储罐1设于可调整支架14上端,高温流体储罐7与低位冷流体储罐10依次设于其下,而加热器4的高度则介于高位冷流体储罐1与高温流体储罐7之间,且各流体储罐及加热器4之间的高度差可由可调整支架14调整;使其间的势差正好可促使流体从高位冷流体储罐1流入加热器4中,再由加热器4流入高温流体储罐7,并使从高温流体储罐7流向负载的流体再回流到低位冷流体储罐10中。加热器4由高温出油管5将其与高温流体储罐7的上端连通,为了使加热后的流体在温度达到一定高度时才能流入高温流体储罐7中,高温出油管5上设有一个温控开关,温控开关可以是一个由温度测头3控制的电磁阀6。流体在达到设定高温后温控开关开启,高位冷流体储罐1中的冷流体在重力的作用下流入加热器4中,将高温油体挤入高温出油管5,当高温流体排尽后,冷流体让温控开关自动关闭。为了防止冷流体与高温流体在加热器4中混合,加热器4中可设有扼流道,使冷流体必须按设立的油路注入加热器4中,且进油管2与加热器4下端相连,高温出油管5与加热器4上端相连,使冷流体从加热器4下端注入,将热流体从加热器4上端挤出则冷热流体不会发生混合。高温流体储罐出油管8接于高温流体储罐7下端,高温流体在重力作用下流入高温流体储罐出油管8内,流向外界负载进行工作。外界负载可以是炒菜、做饭、烧开水等家庭用具,也可以是用来发电或做其它动力能源用的工业设备。无论何种负载都是将高温流体与外界进行热交换,使流体温度降低,当流体温度低于负载所需温度后,使其回流到低位冷流储罐10中,这种回流可以如流体从高位冷流体储罐1流入加热器4,再由加热器4流入高温流体储罐7中一样,利用重力作用来完成,以减少能耗,也可使用泵将其由回油管9泵回低位冷流体储罐10中。回油管9接于低位冷流体储罐10上端,该低位冷流体储罐10下端与循环泵11相连,将低位冷流体储罐10中的冷流体经冷流体进管12泵回高位冷流体储罐1中,完成一个循环。循环泵11由设于低位冷流体储罐10内的液面触点开关13控制,当该罐中的液体液面达到一定高度时,触动液面触点开关13,开启循环泵11将低位冷流体储罐10中的冷流体泵入高位冷流体储罐1中。为了使循环更完整,并充分利用重力势能的作用,流体储罐的进口均设于上端,而出口均设于下端。定日跟踪机构15可以由与可旋转支架16相连的水平角控制机构和与仰角控制机构的支架17相连的仰角控制机构两部分组成。水平角控制机构包括设于加热器4或聚光装置19西侧后端的水平角控制机构热油箱15-a,该水平角控制机构热油箱15-a由导油管将其与内有活塞的水平角控制机构油缸15-b连通,水平角控制油缸15-b的活塞上固连有水平角控制顶杆15-c,水平角控制顶杆15-c前端设有水平角控制机构棘轮机构15-d,该水平角控制机构棘轮机构15-d与水平角控制机构顶杆15-c分设于可旋转支架16与固定支架上。当太阳处于加热器4或聚光装置19西侧时,由于阳光直接射在水平角控制机构热油箱15-a上,使油的体积膨胀后推动水平角控制机构油缸15-b内的活塞,带动与活塞固连的水平角控制机构顶杆15-c,让水平角控制机构棘轮机构15-d转动及与其固连的螺母,螺母与可旋转支架16固连,从而可旋转支架带动加热器4和聚光装置19跟踪太阳转动,当聚光装置19对准太阳时,由于加热器4或聚光装置19遮住了阳光,水平角控制机构加热箱15-a冷却,则水平控制机构油箱中的活塞回位,带动水平角控制机构的顶杆15-c回位,预备下一次工作。仰角控制机构包括分设于加热器4或聚光装置19下侧和上侧后端的仰角控制机构下热油箱15-A1和上热油箱15-A2,仰角控制机构下、上热油箱15-A1、15-A2由导油管将其分别与内有活塞的仰角控制机构下油缸15-B1和上油缸15-B2相连,仰角控制机构下、上油缸15-B1、15-B2的活塞上也分别设有仰角控制机构下顶杆15-C1和上顶杆15-C2仰角控制机构下、上顶杆15-C1和15-C2前端分别设有仰角控制机构下棘轮机构15-D1和上棘轮机构15-D2,仰角控制机构下、上棘轮机构15-D1和15-D2与固定螺母相连,固定螺母与仰角升降螺杆15-E相配,且其相配形式为:当仰角控制机构下顶杆15-C1向前顶,与其配套的仰角控制机构下棘轮机构15-D1带动固定螺母转动时,仰角升降螺杆15-E下降;此时聚光装置19及加热器4的仰角减小,当仰角控制机构上顶杆15-C2向前顶带动仰角控制机构上棘轮机构15-D2,则与之相连的固定螺母转动时,仰角升降螺杆15-E升;此时聚光装置19及加热器4的仰角增大;从而达到控制聚光装置仰角的目的。仰角升降螺杆15-E上端卡套于与加热器4固连的仰角机构支架17的卡槽内;当仰角控制机构下、上棘轮机构15-D1、15-D2带动固定螺母转动时,与固定螺母相配的仰角升降螺杆15-E被迫延垂直方向下降或上升,从而拉动仰角控制机构支架17的仰角发生改变。仰角控制机构棘轮机构15-D1、15-D2可与同一固定螺母固连,但分别带动固定螺母顺时针或逆时针旋转,也可分别与两个分别顺时针和逆时针旋转固定螺母固连,从而带动仰角升降螺杆15-E下降或上升,定日跟踪机构15上还设有自动回位装置20,自动回位装置由限位装置控制,当聚光装置19随其支架转动到设定位置时,触动限位装置机构,从而触发自动回位装置20,电子控制装置后,启动链轮开始转动,使聚光装置19及其可旋转支架16和仰角控制机构支架17转回初始位置,预备下一轮工作。为了使流体在循环过程中减少热量损失,各流体储罐和连通管外均可包一层保温层。定日跟踪装置15内连通三个热油箱与三个带有活塞的油缸的导油管外必须设有保温层,以防止冻结保证其正常工作。
本发明也可设计为有多个聚热装置并联于三个流体储罐上的形式,也可将流体分级加热,如流体从高位冷流体储罐1中流入第一级加热器内加热后,进入二级加热器内加热后再进入高温流体储罐7内储存。
Claims (7)
1、高能恒温太阳能储能装置,包括支承装置、至少一个聚热装置、连通管道和流体储罐,其特征在于:所述聚热装置由聚光装置(19)和设置在聚光装置(19)焦点处的加热器(4)构成;所述流体储罐至少包括三个,分别为高位冷流体储罐(1)、低位冷流体储罐(10)、和高温流体储罐(7);上述流体储罐分别固定在支承架上,其高度排列依次为:高位冷流体储罐(1)、高温流体储罐(7)、低位冷流体储罐(10);加热器(4)的高度处于高位冷流体储罐(1)与高温流体储罐(7)之间;上述各部分分别由连通管道连通,其连通方式为:高位冷流体储罐(1)下端接有进油管(2),进油管(2)的另一端与加热器(4)进口相连,加热器(4)出口经温控开关与高温出油管(5)相连,高温出油管(5)与高温流体储罐(7)上端导通;高温流体储罐(7)下端接有与外界负载相连的高温流体储罐出油管(8);也与外界负载相连的回油管(9)与低位冷流体储罐(10)上端相连,低位冷流体储罐(10)低端接有循环泵(11),循环泵(11)由冷流体进油管(12)将其与高位冷流体储罐(1)上端连通;循环泵(11)由设置在低位冷流体储罐(10)内的液面触点开关(13)控制开启。
2、根据权利要求1所述的高能恒温太阳能储能装置,其特征在于:还有一个定日跟踪机构(15)与聚热装置相连。
3、根据权利要求2所述的高能恒温太阳能储能装置,其特征在于:聚热装置安装于可旋转支架(14)和仰角控制机构支架(17)上;所述定日跟踪机构(15)包括设于加热器(4)或聚光装置(19)西侧后端的定日跟踪系统的水平角控制机构热油箱(15-a),水平角控制机构热油箱(15-a)由导油管将其与内有活塞的水平角控制机构油缸(15-b)连通,水平角控制机构油缸(15-b)的活塞上固连有水平角控制顶杆(15-c),水平角控制机构顶杆(15-c)前端设有水平角控制机构棘轮机构(15-d),水平角控制机构棘轮机构(15-d)与水平角控制机构顶杆(15-c)分设于可旋转支架(16)与固定支架上;
加热器(4)或聚光装置(19)下侧和上侧分别设有仰角控制机构下热油箱(15-A1)和上热油箱(15-A2),导油管分别将其与内有活塞的仰角控制机构下油缸(15-B1)、和上油缸(15-B2)连通,该仰角控制机构下、上油缸(15-B1)、(15-B2)的活塞上分别固定有仰角控制机构下顶杆(15-C1)、上顶杆(15-C2),该仰角控制机构下、上顶杆(15-C1)、(15-C2)前端分别设有仰角控制机构下棘轮机构(15-D1)、上棘轮机构(15-D2),它们分别与固定螺母相连,固定螺母与仰角升降螺杆(15-E)相配,且其相配形式为:当仰角控制机构下顶杆(15-C1)向前顶与其配套的仰角控制机构下棘轮机构(15-D1),带动固定螺母转动时,仰角升降螺杆(15-E)下降;当仰角控制机构上顶杆(15-C2)向前顶带动仰角控制机构上棘轮机构(15-D2)及与其固连的固定螺母转动时,仰角升降螺杆(15-E)上升;所述仰角升降螺杆(15-E)上端卡于与加热器(4)及聚光装置(19)固连的仰角控制机构支架(17)的卡槽内;
定日跟踪机构上还设有由限位装置触发、电子控制的自动回位装置(20)。
4、根据权利要3所述的高能恒温太阳能储能装置,其特征在于:有两个固定螺母,分别与仰角控制机构下棘轮机构(15-D1)和上棘轮机构(15-D2)固连。
5、根据权利要求1~4中任何一项所述的高能恒温太阳能储能装置,其特征在于:所述高位冷流体储罐(1)、加热器(4)、高温流体储罐(7)和低位冷流体储罐(10)分别设置于调整支架(14)上;所述加热器(4)由距离调节支架(18)设置于聚光装置(19)的聚光点上。
6、根据权利要求1~4中任何一项所述的高能恒温太阳能储能装置,其特征在于:加热器(4)内设有扼流道,进油管(2)与加热器(4)下端相连,高温出油管(5)与加热器(4)上端相连。
7、根据权利要求5所述的高能恒温太阳能储能装置,其特征在于:加热器(4)内设有扼流道,且进油管(2)与加热器(4)下端相连,高温出油管(5)与加热器(4)上端相连。
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- 2001-10-17 CN CN01128983A patent/CN1122792C/zh not_active Expired - Fee Related
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