一種自動追蹤式太陽能集熱裝置的製作方法

2023-05-10 07:08:16 1

專利名稱：一種自動追蹤式太陽能集熱裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種自動追蹤式太陽能集熱裝置，室外設置追蹤集熱裝置，室內設置 儲熱水箱；追蹤集熱裝置包括太陽能集熱器、光敏傳感器、翻轉驅動機構和控制電路，儲熱 水箱與太陽能集熱器通過輸水管道連通。
背景技術：
隨著改革開放的不斷推進和人民生活水平的日益提高，人們對居住環境和建築質 量越來越重視。建築門窗作為建築功能性材料是外牆和室內裝飾的一部分，其不僅要有採 光、通風、防風雨等基本功能，還要有保溫、隔熱、隔聲、防火、防腐等功能。特別是具有節能、 環保、改善建築熱環境的高性能的節能門窗將隨著社會的發展越來越受到人們的關注。當 今社會倡導綠色節能、低碳環保的生活。中國專利02276416. X公開了一種窗牆式太陽能集 熱器，它包括窗框和集熱空心排管，在窗框上固定有雙層玻璃，集熱空心排管設在雙層玻璃 的夾層之中並固定在窗框上，在窗框上還設有與集熱空心排管相連通的連接管。該實用新 型不僅具有吸收太陽能的集熱功能，而且還具有隔音、保暖、透光；並且具有散熱少、熱效率 高的優點。但因受到地理位置和周邊環境的影響，要想提高太陽能集熱器的集熱效率，太陽 能集熱器的光照角度和光照時間是兩個重要因素。目前的安裝方式不易隨時調節太陽能集 熱器的受光角度，太陽能利用不充分。所以，需要提出一種自動追蹤式太陽能集熱裝置。

發明內容
本發明的目的在於提供一種自動追蹤式太陽能集熱裝置，室外設置追蹤集熱裝 置，室內設置儲熱水箱；追蹤集熱裝置包括太陽能集熱器、光敏傳感器、翻轉驅動機構和控 制電路，儲熱水箱與太陽能集熱器通過輸水管道連通。本發明的追蹤集熱裝置自動追蹤太 陽光，延長了光照時間，提高了集熱效率。本發明的目的是由下述技術方案實現的一種自動追蹤式太陽能集熱裝置，室外 設置追蹤集熱裝置，室內設置儲熱水箱；所述追蹤集熱裝置包括安裝架、太陽能集熱器、光 敏傳感器、翻轉驅動機構和控制電路；所述太陽能集熱器兩端設有上半軸和下半軸，所述太 陽能集熱器與所述安裝架轉動安裝；所述翻轉驅動機構包括驅動電機和傳動機構；所述翻 轉驅動機構與所述太陽能集熱器動力連接；所述儲熱水箱與所述太陽能集熱器通過輸水管 道連通。本發明與現有技術相比具有如下優點
1、本發明的追蹤集熱裝置自動追蹤太陽光，始終保持太陽光直射到太陽能集熱器的工 作面上，有效地延長了光照時間，提高了集熱效率。2、本發明的追蹤集熱裝置上設置鎖止機構，消除風荷載對太陽能集熱器的影響。3、本發明的儲熱水箱設置在太陽能集熱器斜上方，傳熱介質(水)在太陽能集熱器 和儲熱水箱之間自然循環，提高集熱效率。4、本發明結構簡單，可以方便的安裝於建築窗的外側，維護起來更加方便。
以下結合附圖及實施例對本發明作進一步說明。

圖1是本發明的整體結構示意圖2是太陽能集熱器在待機時的位置示意圖； 圖3是太陽能集熱器在上午時段的位置示意圖； 圖4是太陽能集熱器在中午時段的位置示意圖； 圖5是太陽能集熱器翻轉後的位置示意圖； 圖6是太陽能集熱器在下午時段的位置示意圖； 圖7是實施例二的結構示意圖； 圖8是鎖止機構的示意圖 (圖7的A部放大圖)； 圖9是鎖止盤的示意圖 (圖8的B-B剖視圖)。
具體實施例方式實施例一
參見圖1，本發明的自動追蹤式太陽能集熱裝置，室外設置追蹤集熱裝置2，室內設置 儲熱水箱3 ；所述追蹤集熱裝置包括安裝架21、太陽能集熱器22、光敏傳感器23、翻轉驅動 機構M和控制電路；控制電路中設置微電腦控制器，其中固化有控制程序。所述太陽能集 熱器兩端設有上半軸和下半軸，所述太陽能集熱器與所述安裝架轉動安裝；所述翻轉驅動 機構包括驅動電機和傳動機構；所述翻轉驅動機構與所述太陽能集熱器動力連接；所述儲 熱水箱與所述太陽能集熱器通過輸水管道4連通。參見圖1，在本實施例中，追蹤集熱裝置2的安裝架21採用分體結構設計，由上部 安裝架和下部安裝架組成，安裝架通過膨脹螺栓與建築窗1的窗框或建築牆體固定安裝。 所述太陽能集熱器22兩端沿所述太陽能集熱器的轉動中心設有上半軸和下半軸；太陽能 集熱器的上半軸穿裝在上部安裝架的軸孔內，太陽能集熱器的下半軸穿裝在下部安裝架的 軸孔內，所述太陽能集熱器與所述安裝架轉動安裝。所述太陽能集熱器由上聯箱、下聯箱和 多個並聯的太陽能真空集熱管組成。太陽能集熱器的上聯箱設有出水口 221，太陽能集熱 器的下聯箱設有進水口 222 ；太陽能集熱器上的進水口通過輸水管道4與儲熱水箱的回水 口 32連通，太陽能集熱器上的出水口通過輸水管道與儲熱水箱的進水口 31連通。與太陽 能集熱器相連的一段輸水管道採用可自由彎曲的軟管。在本實施例中，所述儲熱水箱3包括外殼、內膽和保溫層；保溫層為內膽外表面的 塑料發泡保溫層。內膽底部設有穿過保溫層及外殼的進水口 31、回水口 32和出水口 33。儲 熱水箱的進水口 31通過輸水管道與太陽能集熱器的出水口 221連通，儲熱水箱的回水口 32 通過輸水管道與太陽能集熱器的進水口 222連通，儲熱水箱的出水口 33與室內的熱水管道 連通，為廚房和衛生間提供生活熱水。儲熱水箱位於太陽能集熱器的斜上方，儲熱水箱與太 陽能集熱器之間的水循環方式是通過重力循環，提高集熱效率。儲熱水箱安裝在室內牆上 靠近天花板的位置，這樣的設計可以巧妙的利用空間，維修起來也很方便。參見圖1，在本實施例中，所述光敏傳感器23探測太陽光照射角度的變化，將光照 角度的變化轉換為電信號。光敏傳感器將電信號實時的發送給控制電路。所述翻轉驅動機構M包括驅動電機、主動齒輪、從動齒輪25;從動齒輪與太陽能集熱器的上半軸固定安裝。 本實施例中的驅動電機是步進電機。控制電路控制驅動電機驅動太陽能集熱器旋轉。控制 電路中設置時鐘控制單元和電子計時器。參見圖2、圖3、圖4、圖5、圖6 (圖2是圖1的俯視圖)，在本實施例中，將全程追蹤 太陽光的工作過程分成幾個時段上午時段(7 11點)、中午時段(11 13點)、下午時段 (13 17)。時段的設置預先存儲在時鐘控制單元中，可以根據季節的變化、地理位置、日照 時間的長短對各個時段進行調整。太陽能集熱器在待機工作時段(17 7點)，太陽能集熱 器的工作面與安裝架的夾角為0°，如圖2所示。當電子計時器的時間至7點這一時刻，控制電路根據接收到的電信號控制驅動電 機驅動太陽能集熱器順時針旋轉一個角度，使得太陽光直射在太陽能集熱器的第一工作面 上；如圖3所示，圖3中的箭頭表示太陽光的光線。根據電子計時器的時間，時鐘控制單元 每間隔一定時段對翻轉驅動機構發送一次指令，驅動太陽能集熱器動作一次。間隔的時段 可以設定為10分鐘、15分鐘、20分鐘……，本實施例中間隔的時段是10分鐘。當電子計時器的時間至11點這一時刻，太陽能集熱器旋轉至圖4所示的位置。當 電子計時器的時間至12點這一時刻，太陽能集熱器的工作面與安裝架的夾角為90°，控制 電路控制驅動電機驅動太陽能集熱器逆時針旋轉170° 180° ；此時太陽光直射在太陽能 集熱器的第二工作面(太陽能集熱器的第一工作面的背面)上。參見圖5，當電子計時器的時間至13點這一時刻，控制電路根據接收於光敏傳感 器發出的電信號，控制驅動電機驅動太陽能集熱器順時針旋轉一個角度。圖6顯示電子計 時器的時間至17點這一時刻時，太陽能集熱器所處的位置。圖6中的箭頭表示太陽光的光 線。根據電子計時器的時間，時鐘控制單元每間隔一定時段對翻轉驅動機構發送一次指令， 驅動太陽能集熱器動作一次。本發明的追蹤集熱裝置自動追蹤太陽光，在全程追蹤太陽光的工作過程中始終保 持太陽光直射到太陽能集熱器的工作面上，在保證了最佳受光角度的同時，有效地延長了 光照時間，提高了集熱效率。實施例二
本實施例是在實施例一的基礎上進行改進，本實施例中與實施例一相同的部分請參照 實施例一中公開的內容進行理解，此處不作重複描述。參見圖7、圖8，在本實施例中，所述追蹤集熱裝置2上設置鎖止機構6，所述鎖止機 構包括電磁鎖舌61和鎖止盤62。本實施例中，鎖止機構設置在追蹤集熱裝置的底部。所 述電磁鎖舌包括一個水平基板，所述水平基板一端與太陽能集熱器的下半軸固定安裝。所 述水平基板上設有一彈簧片611，彈簧片的一端與水平基板固定。靠近彈簧片的另一端上 設有小銷軸，小銷軸插裝在水平基板上的通孔內。小銷軸所處位置的上方設有電磁鐵612， 電磁鐵通過支架與水平基板固定安裝。所述鎖止盤固定在所述下部安裝架上，鎖止盤為扇 形，鎖止盤上設有軸孔，太陽能集熱器的下半軸插裝在該軸孔內；鎖止盤上以軸孔的中心為 圓心旋轉圓周等距設置多個鎖止孔622，該鎖止孔與小銷軸對應設置。參見圖8，鎖止機構處於解鎖狀態，電磁鐵通電吸住小銷軸，彈簧片屈服變形。電磁 鎖舌隨太陽能集熱器轉動，當水平基板上的通孔與鎖止盤上的軸孔對齊時，電磁鐵斷電釋 放小銷軸，小銷軸在彈簧片的彈力作用下插入鎖止盤上的軸孔內，鎖止機構加鎖；如圖7所示。鎖止機構可以消除風荷載對太陽能集熱器的影響。電磁鐵由控制電路控制通斷電的動 作，控制電路中設置檢測軸孔與小銷軸相對位置的傳感器，屬於現有技術範疇。
所述儲熱水箱的輸水管道中設置循環水泵，所述循環水泵設置在儲熱水箱的內 部。循環水泵可以對儲熱水箱與太陽能集熱器之間的水進行輔助循環。循環水泵設置在儲 熱水箱內部，可以節省空間，不影響外形的美觀。
權利要求
1.一種自動追蹤式太陽能集熱裝置，其特徵在於室外設置追蹤集熱裝置，室內設置 儲熱水箱；所述追蹤集熱裝置包括安裝架、太陽能集熱器、光敏傳感器、翻轉驅動機構和控 制電路；所述太陽能集熱器兩端設有上半軸和下半軸，所述太陽能集熱器與所述安裝架轉 動安裝；所述翻轉驅動機構包括驅動電機和傳動機構；所述翻轉驅動機構與所述太陽能集 熱器動力連接；所述儲熱水箱與所述太陽能集熱器通過輸水管道連通。
2.根據權利要求1所述的自動追蹤式太陽能集熱裝置，其特徵在於所述驅動電機是 步進電機。
3.根據權利要求2所述的自動追蹤式太陽能集熱裝置，其特徵在於所述追蹤集熱裝 置上設置鎖止機構，所述鎖止機構包括電磁鎖舌和鎖止盤。
4.根據權利要求3所述的自動追蹤式太陽能集熱裝置，其特徵在於所述儲熱水箱的 輸水管道中設置循環水泵。
全文摘要
本發明涉及一種自動追蹤式太陽能集熱裝置，室外設置追蹤集熱裝置，室內設置儲熱水箱；所述追蹤集熱裝置包括安裝架、太陽能集熱器、光敏傳感器、翻轉驅動機構和控制電路；所述太陽能集熱器兩端設有上半軸和下半軸，所述太陽能集熱器與所述安裝架轉動安裝；所述翻轉驅動機構包括驅動電機和傳動機構；所述翻轉驅動機構與所述太陽能集熱器動力連接；所述儲熱水箱與所述太陽能集熱器通過輸水管道連通。本發明使得太陽光始終直射太陽能集熱器的工作面，延長了光照時間，提高了集熱效率。
文檔編號F24J2/38GK102095261SQ20111004409
公開日2011年6月15日 申請日期2011年2月24日 優先權日2011年2月24日
發明者劉子坤, 張國峰, 張金忠, 齊日生 申請人:北京嘉寓門窗幕牆股份有限公司