自动跟踪太阳的太阳能装置制造方法及图纸

一种自动跟踪太阳的太阳能装置，包括太阳能收集装置１，其特征在于还包括纬度设置基座２，自动跟踪平台３，机械时钟４，以及通过自动跟踪平台的主轴５和副轴６；其中的纬度设置基座２的南北倾角与当地的地理纬度相等；自动跟踪平台３有互相垂直的两根旋转轴；与纬度设置基座２机械连接的主轴５、与太阳能收集装置１机械连接的副轴６；主轴５在机械时钟４的带动和控制下，带动自动跟踪平台３和太阳能收集装置１作东西方向且与太阳转速同步的匀速转动。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种机械式自动跟踪太阳的太阳能装置。太阳能的利用由来已久。太阳能电池、太阳能热水箱、太阳灶都是成功的应用项目。在现有的太阳能设备中，大多缺乏对太阳的自动跟踪功能，以至随着太阳每天、每季节位置的变化，太阳光投射到太阳能设备受光面的角度发生变化，太阳能利用的效率大受影响。为解决这一问题，科学家们研究了许多以电子技术和闭环控制为基础的自动跟踪系统。但是这些系统的成本很高，主要应用于一些高
(如人造卫星的太阳能电池板)，而难于在大量的民用设备中应用。本技术的专利技术目的是为克服上述技术缺陷，开发一种简单实用、成本低廉的机械式自动跟踪太阳的太阳能装置，能够简单方便而又大幅度地提高太阳能的利用效率。本技术的设计原理在于鉴于地球围绕太阳运动(或者直观地说太阳的运动)是一个三维立体运动模型，因此，要实现对太阳的跟踪，必须解决三个方面的问题；1.不同纬度地区太阳南北方向高度的设置；2.同一地区，不同季节太阳南北方向高度变化的相应调整；3.太阳每天从东方升起，到西方落下的东西方向的自动跟踪。对于第一个问题，好在每一个地方的纬度是不变的。只需要在太阳能装置安装时，把当地的纬度作为南北倾角的初始值设置就行了。对于第二个问题，它是由地球围绕太阳旋转的轨道(黄道)与地球的赤道之间有23.5度的夹角造成的，致使每年的春分(3月20日左右)和秋分(9月23日左右)时，太阳光线直射赤道，它在南北方向上与各地地平面法线的夹角(即太阳在南北方向上的倾角)正好等于当地的纬度；而在夏至(6月21日左右)时，太阳光线直射北回归线(北纬23.5度)；在冬至(12月22日左右)时，太阳光线又直射南回归线(南纬23.5度)。它在南北方向上与各地地平面法线之间的夹角(即太阳在南北方向上的倾角)也将在当地纬度上减(或加)23.5度(对于北半球而言，南半球则相反)。对于每天来说，这个变化很小(三个月才23.5度，平均每月不到8度，每周不过2度)。所以人工每周或者半月对太阳能装置作一次南北倾角的微调，即足以补偿太阳高度随季节的变化。对于第三个问题，本技术是采用一个与地球自转同步的机械时钟来解决。在机械时钟的控制下，太阳能装置围绕与地球自转轴平行的转轴，与地球自转同步、反向旋转，从而达到自动跟踪太阳的目的。当然，机械时钟的精度有限，日积月累的系统误差可能很大。好在对于太阳能装置而言，晚上是不工作的。可以在第二天早上将太阳能装置复位，起到重新校表的作用，避免系统误差的积累。对于太阳能电池板，只需要按照上面三个方面对它进行设置、微调、跟踪，就可以使太阳能电池板的板面与太阳光保持垂直关系，使太阳能电池板的效率保持在最高状态。对于聚焦型太阳能装置(如太阳能灶)，在使抛物面反射镜设置、微调、跟踪，使抛物面反射镜的法线与太阳光保持平行的前提下，还要保证在整个过程中，抛物面反射镜的焦点的空间位置保持稳定。这样才能使太阳光始终聚焦在受热器(锅、锅炉、水壶)的底部，从而获得稳定的、最高的热效率。本技术的基本技术方案包括太阳能收集装置1，纬度设置基座2，自动跟踪平台3，机械时钟4，以及通过自动跟踪平台的主轴5和副轴6；其中，纬度设置基座2的南北倾角与当地的地理纬度相等；自动跟踪平台3有互相垂直的两根旋转轴；与纬度设置基座2机械连接的主轴5及与太阳能收集装置1机械连接的副轴6，主轴5在机械时钟4的带动和控制下，带动自动跟踪平台3和太阳能收集装置1作东西方向且与太阳转速同步的匀速转动。以下通过实施例来具体描述本技术。附图说明图1所示为本技术的一种实施例。图中，1是太阳能收集装置，2是纬度设置基座，它的南北倾角与当地的地理纬度一致。例如成都市的纬度是31度，则纬度设置基座2的倾角即为31度。在春分和秋分时节，太阳直射赤道，在成都市中午看见的太阳就出现在正南方的31度的地方。当图中太阳能收集装置1采用聚焦型(如太阳灶)时，还必须考虑在跟踪过程中，太阳能收集装置1的焦点应保持不变的问题。若图中的太阳能收集装置1为抛物面反射镜，它将太阳光聚焦，则F是它的焦点。抛物面反射镜1被三条钢筋分别连接到自动跟踪平台3的副轴6上。抛物面反射镜1可以围绕副轴6作南北方向的旋转，对太阳在不同季节的高度进行人工跟踪。由于副轴6是通过焦点F的，因此旋转是以焦点F为圆心进行的，所以，不论旋转到什么地方，抛物面反射镜1都是聚焦在焦点F上。显然，它的调整范围是正负23.5度。这就解决了第1、2两个问题。至于跟踪太阳每天从东向西的转动，则通过固定于纬度设置基座2上的核心部件机械时钟4来实现。机械时钟4通过传动齿轮7去带动并控制主轴5，并通过副轴6带动抛物面反射镜1从东到西与太阳同步转动。这个转轴6因通过焦点F，所以在转动过程中，抛物面反射镜1始终聚焦于F处。抛物面反射镜1转动和机械时钟4走动的动力来自重锤8的重力。重锤8的重力通过转轮9来带动主轴5，进而带动自动跟踪平台3和抛物面反射镜1以及机械时钟4的转动。为减少抛物面反射镜1转动的力矩，在主轴5上悬吊了平衡重物10来平衡抛物面反射镜1的重量。在不采用本技术进行自动跟踪时，太阳能装置的受光面只有在中午时分才正对太阳，效率最高。而在其他时间，其受光面的法线与太阳光之间都有一个夹角θ(负90度到正90度)，太阳能利用的效率是cosθ，日平均效率值为∫-π/2π/2cosθdθπ=0.6366]]>即每天平均只能利用太阳能的不到64％。利用本技术后，太阳能装置的受光面能全天对准太阳，效率始终为1，所以，日平均效率提高了36％。在已有技术中，虽然太阳灶可通过人工调整抛物面反射镜的东西方向，使其法线对准太阳，但因太阳每小时旋转15度，若抛物面反射镜的焦距为50CM，则焦点将偏离13.1CM，所以必须经常进行人工调整，且不能保证其准确度。而本技术能够准确地自动跟踪太阳，与人工调整相比，更加实用、高效、精确。权利要求1.一种自动跟踪太阳的太阳能装置，包括太阳能收集装置1，其特征在于还包括纬度设置基座2，自动跟踪平台3，机械时钟4，以及通过自动跟踪平台的主轴5和副轴6；其中的纬度设置基座2的南北倾角与当地的地理纬度相等；自动跟踪平台3有互相垂直的两根旋转轴与纬度设置基座2机械连接的主轴5，及与太阳能收集装置1机械连接的副轴6；主轴5在机械时钟4的带动和控制下，带动自动跟踪平台3和太阳能收集装置1作东西方向且与太阳转速同步的匀速转动。2.如权利要求1所述的一种自动跟踪太阳的太阳能装置，其特征在于所述的太阳能收集装置围绕副轴6，在南北方向正负23.5度范围转动。3.如权利要求1或权利要求2所述的一种自动跟踪太阳的太阳能装置，其特征在于所述的主轴5与副轴6都通过太阳能收集装置的焦点。4.如权利要求1所述的一种自动跟踪太阳的太阳能装置，其特征在于所述的机械时钟4固定于纬度设置基座2上，机械时钟4通过传动齿轮7带动并控制主轴5，通过副轴6带动抛物面反射镜1从东到西与太阳同步转动。5.如权利要求1或权利要求4所述的一种自动跟踪太阳的太阳能装置，其特征在于所述的抛物面反射镜1转动的动力和机械时钟4走动的动力来自本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动跟踪太阳的太阳能装置，包括太阳能收集装置１，其特征在于还包括纬度设置基座２，自动跟踪平台３，机械时钟４，以及通过自动跟踪平台的主轴５和副轴６；其中的纬度设置基座２的南北倾角与当地的地理纬度相等；自动跟踪平台３有互相垂直的两根旋转轴；与纬度设置基座２机械连接的主轴５，及与太阳能收集装置１机械连接的副轴６；主轴５在机械时钟４的带动和控制下，带动自动跟踪平台３和太阳能收集装置１作东西方向且与太阳转速同步的匀速转动。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：彭炳忠，黄忠，李向阳，
申请(专利权)人：彭炳忠，黄忠，李向阳，
类型：实用新型
国别省市：90[中国|成都]