CN202250652U - 一种太阳能蓄能装置 - Google Patents

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雷建闽
杨文旌
刘晴
张照清
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Abstract

本实用新型涉及一种太阳能蓄能装置，属于太阳能应用技术领域。该装置包括用于安置太阳光聚集装置、能量转换装置以及机械能蓄能装置的机架；太阳光聚集装置为将太阳光聚焦在形状记忆合金上的聚焦装置；能量转换装置为将形状记忆合金形变转换成单向转动的传动机构；机械能蓄能装置为与单向转动装置传动连接的蓄能卷簧。本实用新型动员了金属在价和电子级水平上的记忆可变能量，通过聚焦阳光，使记忆金属升温变形，并将阳光直接转换为弹性势能蓄积，因此切实可行。并且该装置无需电子电路和外部电源，完全自我独立运行，经久耐用，成本低廉。

Description

一种太阳能蓄能装置
技术领域
本实用新型涉及一种蓄能装置，尤其是一种太阳能蓄能装置，属于太阳能应用技术领域。
背景技术
光伏电池是一种最常见的太阳能蓄能装置。然而，光伏电池原料昂贵，需要大量电子元器件、蓄电电路和蓄电池，且不会自动跟踪太阳，因此其推广应用具有一定局限性。
检索发现，申请号为CN200710119536.5中国专利申请公开了一种太阳能发电的方法属于太阳能，该方法在集热管内，将温度记忆合金的一端与管内内套固定，另一端与齿条或永久磁体连接；温度记忆合金形变时，产生的机械能推动齿条移动，齿条又推动发电机上的齿轮旋转。这种方法不仅未能实现太阳能的蓄积，而且无法解决记忆合金持续驱动齿轮机构的问题，因此虽理论上可行，却无法实际应用。
实用新型内容
本实用新型的目的在于：提出一种可以持续高效将太阳能转化为机械能蓄积的太阳能蓄能装置，从而使其可以得到切实应用。
为了达到以上目的，本实用新型太阳能蓄能装置的基本技术方案包括用于安置太阳光聚集装置、能量转换装置以及机械能蓄能装置的机架；所述太阳光聚集装置为将太阳光聚焦在形状记忆合金上的聚焦装置；所述能量转换装置为将形状记忆合金形变转换成单向转动的传动机构；所述机械能蓄能装置为与单向转动装置传动连接的蓄能卷簧(或称发条弹簧)。
使用时，当阳光被聚集装置聚焦到形状记忆合金上时，由于温度升高使其由初始形状发生形变，使太阳能转变为机械能，从而通过传动机构转换成单向转动，上紧蓄能卷簧，将机械能以弹性势能的形式存蓄起来，待需要时再释放。
本实用新型进一步的完善是，所述机架上铰支有位于太阳光聚集装置光路上的遮光装置，所述遮光装置的铰支轴与所述传动机构传动联接；当所述形状记忆合金通过传动机构上紧蓄能卷簧时，所述遮光装置转到遮住太阳光聚集装置的位置；当所述形状记忆合金冷却复原时，所述遮光装置恢复到打开太阳光聚集装置的位置。这样，可以在白天自动不停地通过循环蓄能，将太阳能源源不断蓄积到蓄能卷簧中。
容易理解，本实用新型动员了金属在价和电子级水平上的记忆可变能量，通过聚焦阳光，使记忆金属升温变形，并将阳光直接转换为的动能转换为弹性势能蓄积，因此切实可行。并且该装置采光与机械结合即可实现，无需电子电路和外部电源，完全自我独立运行，经久耐用，成本低廉。所蓄积的能量可以用于自动跟踪巡日，带动小型发电设备等诸多场合，为节能以及实现低碳绿色生活开辟了一条新的途径。
附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
图1为本实用新型实施例一的结构示意图。
图2为图1的后视图。
图3、图4分别为图1不同视角的立体结构示意图。
图5为本实用新型实施例二的结构示意图。
图6为图5实施例的立体结构示意图。
图7为图5的俯视图。
图8为图7的剖视图。
图9为图5实施例的分解结构立体示意图。
具体实施方式
实施例一
随著地球能源的逐渐枯竭，以太阳能利用、材料工学和仿生技术进步为基础，结合古老发条原理的本实施例应运而生。本实施例的太阳能蓄能装置如图1至4所示，机架1上安置有太阳光聚集装置、能量转换装置以及机械能蓄能装置。太阳光聚集装置为可以将太阳光聚焦在形状记忆合金3上的聚焦镜2。能量转换装置为可以将记忆合金3形变转换成单向转动的传动机构，该传动机构由中部铰支在机架1上的杠杆4、与机架1构成移动副的齿条5、与齿条5啮合的蓄能齿轮6，以及与蓄能齿轮6通过单向内棘齿8同轴啮合的棘轮7构成，棘轮7的一侧装有止退棘爪14。机械能蓄能装置为一端与机架1相对固定，另一端与棘轮轴9相对固定的蓄能卷簧10。形状记忆合金3的一端固定在聚焦镜2的聚焦位置附近，另一端与杠杆4的一端铰接。杠杆4的另一端具有与齿条5上销轴11形成移动副的滑槽。
此外，机架1上铰支有位于聚焦镜2路上的遮光板12，该遮光板的铰支轴通过从动齿轮13与齿条5啮合联接。
当太阳光被聚焦到记忆合金上时，记忆合金产生的形变通过杠杆驱使齿条平移，带动蓄能齿轮转动一定角度，进而通过棘轮机构卷紧蓄能卷簧，实现将太阳能转变为机械能蓄积起来。当记忆合金通过传动机构上紧蓄能卷簧时，遮光板转到遮住聚光镜的位置，从而使记忆合金不再受热；当记忆合金变冷复原时，杠杆以及齿条、蓄能齿轮均复位(在内棘齿的单向约束作用下，棘轮并不回转)，遮光板则在从动齿轮的带动下再次恢复到打开聚光镜的位置，再次使太阳光聚焦在形状记忆合金上，由此循环，自动地不停循环蓄能，将太阳能源源不断蓄积到蓄能卷簧中，直至将其卷至最紧状态。
本实施例的记忆合金采用镍钛合金材料制作，其弯曲变形量大，塑性高，疲劳寿命长，伸曲次数可达106。
使用时，存储在蓄能卷簧中的弹性势能释放后，可以转变为动能，通过传动装置带动转轮转动，为一切适配的需要动力装置——如发电机、水泵和轮式移动设备等提供动力源。
由此可见，本实施例的装置不仅借助聚焦装置可以高效蓄能，而且通过巧妙设置的遮光板机构，可以实现连续高效蓄能，由于无需任何电子电器和外部能源，完全自我独立运行，因此稳定可靠，可以为低碳和绿色生活创造有利条件。
实施例二
本实施例的太阳能蓄能装置如图5至9所示，主体为环形的机架1用于安置太阳光聚集装置、能量转换装置以及机械能蓄能装置。太阳光聚集装置为可以将太阳光聚焦在形状记忆合金弹簧3上的聚焦镜2。该聚焦镜2位于环形机架1的一侧。能量转换装置为可以将记忆合金3形变转换成单向转动的传动机构，具体而言，能量转换装置包括支撑在环形机架1中心轴上的蓄能转盘2-6，该蓄能转盘的外圆间隔固定与转盘轴线倾斜的顶杆座2-4，各顶杆座内分别插装与之形成移动副的顶杆2-5，该顶杆的插入端约束在普通弹簧2-3和形状记忆合金弹簧3之间。参见图7，在正常情况下，顶杆2-5的端头缩在顶杆座之内；当形状记忆合金弹簧3受热变形后，顶杆2-5的端头伸出。机架1位于聚焦镜附近对应顶杆端头伸出位置具有倾斜面1-1。当对应位置的顶杆1端头伸出时，顶在倾斜面上，从而使蓄能转盘2-6转动两相邻顶杆座所夹的圆心角，使下一个顶杆座转到聚焦镜下方。蓄能转盘2-6与棘轮7同轴固连，机架1上装有与棘轮啮合的止退棘爪14。蓄能转盘2-6的中心孔内与蓄能卷簧10的外端相连，蓄能卷簧10的内端与输出轴2-8相连，该输出轴具有与输出齿轮组2-9啮合的小齿轮。
当太阳光被聚焦到聚焦镜下方顶杆座内的形状记忆合金弹簧上时，记忆合金产生的形变使顶杆伸出，顶在倾斜面上驱使蓄能转盘转动预定角度，进而通过棘轮机构卷紧蓄能卷簧，实现将太阳能转变为机械能蓄积起来。当转过预定角度后，前一顶杆座由于离开聚焦镜下方而冷却，顶杆复位缩回，而后一顶杆座转到聚焦镜下方，重复上述动作，从而继续将蓄能卷簧逐渐卷紧，由此循环，自动地不停循环蓄能，将太阳能源源不断蓄积到蓄能卷簧中，直至将其卷至最紧状态。
与实施例一相比，本实施例无需遮光板，能量转换机构更为简捷。当输出轴通过输出齿轮组与负载传动连接时，即可将所蓄能量输出。
除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。尤其是，能量转换装置还可以是通过其它各种将记忆合金变形转变为单向转动的各种传动机构(这些变化技术方案，本领域技术人员容易依据基础知识得出)。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种太阳能蓄能装置，其特征在于：包括用于安置太阳光聚集装置、能量转换装置以及机械能蓄能装置的机架；所述太阳光聚集装置为将太阳光聚焦在形状记忆合金上的聚焦装置；所述能量转换装置为将形状记忆合金形变转换成单向转动的传动机构；所述机械能蓄能装置为与单向转动装置传动连接的蓄能卷簧。
2.根据权利要求1所述的太阳能蓄能装置，其特征在于：所述太阳光聚集装置为可以将太阳光聚焦在形状记忆合金上的聚焦镜。
3.根据权利要求2所述的太阳能蓄能装置，其特征在于：所述机架上铰支有位于太阳光聚集装置光路上的遮光装置，所述遮光装置的铰支轴与所述传动机构传动联接；当所述形状记忆合金通过传动机构上紧蓄能卷簧时，所述遮光装置转到遮住太阳光聚集装置的位置；当所述形状记忆合金冷却复原时，所述遮光装置恢复到打开太阳光聚集装置的位置。
4.根据权利要求3所述的太阳能蓄能装置，其特征在于：所述传动机构由中部铰支在机架上的杠杆、与机架构成移动副的齿条、与齿条啮合的蓄能齿轮，以及与蓄能齿轮通过单向内棘齿同轴啮合的棘轮构成；所述机械能蓄能装置为一端与机架相对固定，另一端与棘轮轴相对固定的蓄能卷簧；所述形状记忆合金的一端固定在聚焦镜的聚焦位置附近，另一端与所述杠杆的一端铰接，所述杠杆的另一端具有与齿条上销轴形成移动副的滑槽。
5.根据权利要求2所述的太阳能蓄能装置，其特征在于：所述机架的主体为环形，所述聚焦镜位于环形机架的一侧；所述能量转换装置包括支撑在环形机架中心轴上的蓄能转盘，所述蓄能转盘的外圆间隔固定与转盘轴线倾斜的顶杆座，各顶杆座内分别插装与之形成移动副的顶杆，所述顶杆的插入端约束在普通弹簧和形状记忆合金弹簧之间；所述机架位于聚焦镜附近对应顶杆端头伸出位置具有倾斜面；所述蓄能转盘与棘轮同轴固连，所述蓄能转盘的中心孔内与蓄能卷簧的外端相连，所述蓄能卷簧的内端与输出轴相连。
6.根据权利要求5所述的太阳能蓄能装置，其特征在于：所述输出轴具有与输出齿轮组啮合的小齿轮。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102352826A (zh) * 2011-08-27 2012-02-15 雷建闽 一种太阳能蓄能装置
CN111772931A (zh) * 2020-06-09 2020-10-16 黄秀凤 一种医用棉签自动蘸碘酒装置

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