CN219045819U - 中空圆环状凸透镜聚光的太阳能热水器 - Google Patents
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Abstract
一种利用中空圆环状凸透镜聚光的太阳能热水器，其特征在于，有弧形截面围成的一个中空圆环状凸透镜，其中，中空圆环有向外径向凸起的弧面和平行于圆环轴向的弦面，弧面与弦面构成一个弧形截面，弧形截面以圆环结构形成中空圆环状凸透镜，中空圆环状凸透镜将焦点汇聚在轴向中心平面上形成一个焦点环，有柱状集热容器以同心圆方式穿过中空圆环状凸透镜，由于折射的作用穿过弧形截面的光线会在柱状集热容器的表面汇聚成一个焦点环；由于透镜是圆环状的，因此来自于任何一个方向的光线都能够被向内聚焦于柱状集热容器的表面并形成焦点环，可以加热柱状集热容器中的液体。
Description
技术领域
本发明涉及一种环状万向聚光太阳能热水器，尤其涉及一种中空圆环状凸透镜和柱状集热容器构成的太阳能热水器。
背景技术
聚光是提高聚热效率及光伏效率的有效手段，普通的聚光镜会将焦点聚交于透镜轴向投影面，这样聚光镜与集热面以及光伏板之间是一个平行平面的关系，也就是集热体只有一面可以朝向聚光镜，这就限制了集热体与聚光镜之间的结构关系，这也使得结构单一化，使聚光或集热效率低下。众所周知太阳能是人类目前唯一能利用的地外能源，是最清洁的绿色能源，高效利用太阳能可有助于“碳达峰”与“碳中和”的实现，减少人类对化石能源的依赖，更有效的保护人类赖以生存的环境。
发明内容
本发明是一种利用中空圆环状凸透镜聚光的太阳能热水器，其特征在于，有弧形截面围成的一个中空圆环状凸透镜2，其中，中空圆环有向外径向凸起的弧面4和平行于圆环轴向的弦面6，弧面4与弦面6构成一个弧形截面，弧形截面以360度圆环结构形成中空圆环状凸透镜2，中空圆环状凸透镜2将焦点汇聚在轴向中心平面上形成一个焦点环8，有柱状集热容器10穿过中空圆环状凸透镜2的同心圆位置，由于折射作用穿过的光线会在柱状集热容器10的表面汇聚成一个线性环状焦点环8；由于透镜是圆环状的，因此来自于任何一个方向的光线都能够被向内聚焦于柱状集热容器10的表面并形成焦点环8，可以加热柱状集热容器10中的液体；
进一步的，有循环管道14将保温容器12与柱状集热容器10做闭环连接，保温容器12有进水管道18和出水管道20，柱状集热容器10中被加热的液体在热胀冷缩的作用下会通过循环管道14与保温容器12中的液体形成自然循环并达成热交换；
进一步的，循环管道14上有循环水泵16可以将柱状集热容器10中被加热的液体与保温容器12内的液体进行强制循环换热；
进一步的，保温容器12内有换热器26，换热器26与压缩机22和蒸发器24闭环连接；保温容器12内有电热管28；柱状集热容器10内有温度传感器一40，和保温容器12中有温度传感器二42；当光线充足时中空圆环状凸透镜2会将自然光线聚焦于柱状集热容器10的环形表面，热量会传递到柱状集热容器10内的液体中，通过循环水泵16的循环与保温容器12内的液体进行热量交换；当光线不足导致柱状集热容器10内的温度过低时，温度传感器一40会触发压缩机22启动将蒸发器24中吸收了空气中热量的冷媒压缩到换热器26中释放热量以加热保温容器12中的液体；当气温过低时保温容器12中的温度传感器二42会触发电热管28启动，通过电阻发热加热保温容器12中的液体；
进一步的，构成中空圆环状凸透镜2的弧形截面有弧形中空截面，以圆形结构形成中空弧形腔体34，中空弧形腔体34中有填充液体36；
进一步的，中空圆环状凸透镜2可以由指定角度的弧形体拼接组成完整圆环结构；
进一步的，中空圆环状凸透镜2可以由指定角度的弧形体拼接组成不完整圆环结构；
进一步的，中空圆环状凸透镜2用环形菲涅尔镜32代替，其截面是多反射面的菲涅尔镜结构，菲涅尔镜为公知技术；
进一步的，多个保温容器12与多个柱状集热容器10形成多容器组合结构。
附图说明
图1是中空圆环状凸透镜2基本结构示意图；
图2是中空圆环状凸透镜2聚光方式示意图；
图3是中空圆环状凸透镜2与柱状集热容器10结构示意图；
图4是柱状集热容器10与保温容器12结构示意图；
图5是柱状集热容器10与保温容器12增加温度传感器一40及保温容器12增加空压换热技术方案示意图；
图6是保温容器12增加电加热技术方案示意图；
图7是中空弧形腔体34中有填充液体36示意图；
图8是弧形体拼接结构示意图；
图9是环形菲涅尔镜32代替中空圆环状凸透镜2结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：
本发明是一种利用中空圆环状凸透镜聚光的太阳能热水器，其特征在于，有弧形截面围成的一个中空圆环状凸透镜2，其中，中空圆环有向外径向凸起的弧面4和平行于圆环轴向的弦面6，弧面4与弦面6构成一个弧形截面，弧形截面以360度圆环结构形成中空圆环状凸透镜2，中空圆环状凸透镜2将焦点汇聚在轴向中心平面上形成一个焦点环8，有柱状集热容器10穿过中空圆环状凸透镜2的同心圆位置，由于折射作用穿过的光线会在柱状集热容器10的表面汇聚成一个线性环状焦点环8；由于透镜是圆环状的，因此来自于任何一个方向的光线都能够被向内聚焦于柱状集热容器10的表面并形成焦点环8，可以加热柱状集热容器10中的液体。
具体实施方式二：
进一步的优化，增加循环管道14将保温容器12与柱状集热容器10做闭环连接，保温容器12有进水管道18和出水管道20，柱状集热容器10中被加热的液体在热胀冷缩的作用下会通过循环管道14与保温容器12中的液体形成自然循环并达成热交换。
具体实施方式三：
进一步的优化，循环管道14上增加循环水泵16可以将柱状集热容器10中被加热的液体与保温容器12内的液体进行强制循环达成换热。
具体实施方式四：
进一步的优化，保温容器12内增加换热器26、压缩机22和蒸发器24，换热器26与压缩机22和蒸发器24闭环连接；保温容器12内有电热管28；柱状集热容器10内有温度传感器一40，保温容器12中有温度传感器二42；当光线充足时中空圆环状凸透镜2会将自然光线聚焦于柱状集热容器10的环形表面，热量会传递到柱状集热容器10内的液体中，通过循环水泵16的循环与保温容器12内的液体进行热量交换；当光线不足导致柱状集热容器10内的温度过低时，温度传感器一40会触发控制系统启动压缩机22将蒸发器24中吸收了空气中热量的冷媒压缩到换热器26中释放热量以加热保温容器12中的液体，空压换热为公知技术；当气温过低时保温容器12中的温度传感器二42会触发电热管28启动，通过电阻发热加热保温容器12中的液体，电阻发热为公知技术。
具体实施方式五：
进一步的优化，构成中空圆环状凸透镜2的弧形截面有弧形中空截面，以圆形结构形成中空弧形腔体34，中空弧形腔体34中有填充液体36。
具体实施方式六：
进一步的优化，中空圆环状凸透镜2可以由指定角度的弧形体拼接组成完整圆环结构。
具体实施方式七：
进一步的优化，中空圆环状凸透镜2可以由指定角度的弧形体拼接组成不完整圆环结构。
具体实施方式八：
进一步的优化，中空圆环状凸透镜2用环形菲涅尔镜32代替，其截面是多反射面的菲涅尔镜结构，菲涅尔镜为公知技术。
具体实施方式九：
进一步的优化，多个保温容器12与多个柱状集热容器10形成多容器组合结构。
以上为优先实施方式，但不限于此。因此，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离由后附权利要求限定的本发明的精神和范围内，可对本发明进行各种变形，且仍在本专利保护范围以内。
Claims (9)
1.中空圆环状凸透镜聚光的太阳能热水器，其特征在于，有弧形截面围成的一个中空圆环状凸透镜(2)，其中，中空圆环有向外径向凸起的弧面(4)和平行于圆环轴向的弦面(6)，弧面(4)与弦面(6)构成一个弧形截面，弧形截面以圆环结构形成中空圆环状凸透镜(2)，中空圆环状凸透镜(2)将焦点汇聚在轴向中心平面上形成一个焦点环(8)，有柱状集热容器(10)以同心圆方式穿过中空圆环状凸透镜(2)，由于折射的作用穿过弧形截面的光线会在柱状集热容器(10)的表面汇聚成一个焦点环(8)；由于透镜是圆环状的，因此来自于任何一个方向的光线都能够被向内聚焦于柱状集热容器(10)的表面并形成焦点环(8)，可以加热柱状集热容器(10)中的液体。
2.根据权利要求1所述的中空圆环状凸透镜聚光的太阳能热水器，其特征在于，有循环管道(14)将保温容器(12)与柱状集热容器(10)做闭环连接，保温容器(12)有进水管道(18)和出水管道(20)，柱状集热容器(10)中被加热的液体在热胀冷缩的作用下会通过循环管道(14)与保温容器(12)中的液体形成自然循环并达成热交换。
3.根据权利要求1所述的中空圆环状凸透镜聚光的太阳能热水器，其特征在于，循环管道(14)上有循环水泵(16)可以将柱状集热容器(10)中被加热的液体与保温容器(12)内的液体进行强制循环换热。
4.根据权利要求1所述的中空圆环状凸透镜聚光的太阳能热水器，其特征在于，保温容器(12)内有换热器(26)，换热器(26)与压缩机(22)和蒸发器(24)闭环连接；保温容器(12)内有电热管(28)；柱状集热容器(10)内有温度传感器一(40)，和保温容器(12)中有温度传感器二(42)。
5.根据权利要求1所述的中空圆环状凸透镜聚光的太阳能热水器，其特征在于，构成中空圆环状凸透镜(2)的弧形截面有弧形中空截面构成中空弧形腔体(34)，中空弧形腔体(34)中有填充液体(36)。
6.根据权利要求1所述的中空圆环状凸透镜聚光的太阳能热水器，其特征在于，中空圆环状凸透镜(2)由指定角度的弧形体拼接组成完整圆环结构。
7.根据权利要求1所述的中空圆环状凸透镜聚光的太阳能热水器，其特征在于，中空圆环状凸透镜(2)由指定角度的弧形体拼接组成不完整圆环结构。
8.根据权利要求1所述的中空圆环状凸透镜聚光的太阳能热水器，其特征在于，用环形菲涅尔镜(32)代替中空圆环状凸透镜(2)。
9.根据权利要求1所述的中空圆环状凸透镜聚光的太阳能热水器，其特征在于，是多个保温容器(12)与多个柱状集热容器(10)形成多容器组合结构。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202320113315.1U CN219045819U (zh) | 2023-01-18 | 2023-01-18 | 中空圆环状凸透镜聚光的太阳能热水器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202320113315.1U CN219045819U (zh) | 2023-01-18 | 2023-01-18 | 中空圆环状凸透镜聚光的太阳能热水器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN219045819U true CN219045819U (zh) | 2023-05-19 |
Family
ID=86318633
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202320113315.1U Active CN219045819U (zh) | 2023-01-18 | 2023-01-18 | 中空圆环状凸透镜聚光的太阳能热水器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN219045819U (zh) |
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2023
- 2023-01-18 CN CN202320113315.1U patent/CN219045819U/zh active Active
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