CN106091427B

CN106091427B - 一种太阳能收集存储装置

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Publication number: CN106091427B
Application number: CN201610400455.1A
Authority: CN
Inventors: 张士博
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-06-02
Filing date: 2016-06-02
Publication date: 2018-02-06
Anticipated expiration: 2036-06-02
Also published as: CN106091427A

Abstract

本发明涉及太阳能利用技术领域，公开了一种太阳能收集存储装置，包括吸热器、蓄热组件、散热器、太阳能聚光板，第一回路上设有电控阀A，电控阀D，第二回路上设有电控阀B、电控阀C，第一回路与第二回路之间设有连接管路，连接管路的一端与第一回路的交点位于电控阀A、电控阀D之间，连接管路的另一端与第二回路的交点位于电控阀B、电控阀C之间，连接管路上设有液压泵，吸热器、蓄热组件、散热器、第一回路、第二回路、连接管路中填充有导热介质，吸热器上设有吸热板，太阳能聚光板的反射光线聚集在吸热板上。本发明能有效收集、存储太阳热能，将热能用于烧水、做饭等，使使用受环境限制小，使用更加机动灵活。

Description

一种太阳能收集存储装置

技术领域

本发明涉及太阳能利用技术领域，尤其涉及一种太阳能收集存储装置。

背景技术

太阳能来自太阳，是以光与热的形式体现的能源。它是一种清洁、可再生能源，广泛用于世界各地的能源。常见的太阳能热水器、太阳灶都是太阳能在生活中使用的典型代表，随着技术的进步，光伏瓦也逐渐普及了，光伏瓦是把太阳能转化为电能用于生活使用。太阳能热水器仅用于烧热水，通常热水温度都达不到100℃，太阳能热水器的热水仅用于生活洗漱，而无法作为开水饮用，太阳灶只能在太阳下使用，没有储能功能，阴雨天气和晚上均无法使用；光伏瓦成本高，维护成本高。因此上述太阳能装置局限性较强，使用不够机动灵活。

发明内容

本发明为了克服现有技术中的不足，提供了一种太阳能收集存储装置，白天能将太阳光聚集后的热能收集存储起来，在夜晚或没阳光的时候使用，把存储的热能用于烧水、烧饭等，使用机动灵活。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种太阳能收集存储装置，包括吸热器、蓄热组件、散热器、太阳能聚光板，所述的吸热器与散热器之间连接形成第一回路，所述的蓄热组件与散热器之间连接形成第二回路，第一回路上设有电控阀A，电控阀D，第二回路上设有电控阀B、电控阀C，所述第一回路与第二回路之间设有连接管路，连接管路的一端与第一回路的交点位于电控阀A、电控阀D之间，连接管路的另一端与第二回路的交点位于电控阀B、电控阀C之间，所述的连接管路上设有液压泵，所述的吸热器、蓄热组件、散热器、第一回路、第二回路、连接管路中填充有导热介质，所述的吸热器上设有吸热板，所述太阳能聚光板的反射光线聚集在吸热板上。

白天，太阳照射在太阳能聚光板上，光线聚集在吸热板上，如果需要直接用太阳能烧水、做饭时，电控阀A、电控阀C打开，电控阀B、电控阀D关闭，吸热器与散热器之间形成回路，液压泵打开，吸热板上的热能传递给导热介质，导热介质把热能传递给散热器，通过散热器对外加热，可以用于烧水、做饭等；当热能暂时不需要使用时，打开电控阀A、电控阀B，关闭电控阀C、电控阀D，吸热器与蓄热组件构成回路，吸热器吸收的热能储存在蓄热组件内，在夜间需要使用热能时，打开电控阀B、电控阀D，关闭电控阀A、电控阀C，蓄热组件内的热能传递给散热器对外加热。

作为优选，所述的蓄热组件包括保温箱、设在保温箱内的若干蓄热器；所述的蓄热器包括外筒、设在外筒内的内筒，所述的外筒、内筒同轴分布，所述的外筒的右端设有端盖，所述内筒的右端穿过端盖延伸形成进气管，所述外筒的左端中心设有出气管，所述外筒与内筒之间的空间内填充有若干储热球；所述的蓄热器之间串联连接。储热球用于储放热量。

作为优选，所述的外筒与内筒之间设有隔离筒，所述内筒与隔离筒之间形成第一环形腔，所述的隔离筒与外筒之间形成第二环形腔，所述的储热球分布在第一环形腔、第二环形腔内；所述的隔离筒内位于外筒的左端设有隔板，所述的隔离筒内位于隔板左侧的腔体为聚气腔，所述内筒的左端侧面设有若干与第一环形腔连通的第一进气孔，所述隔离筒的右端设有连通第一环形腔与第二环形腔的第二进气孔，所述隔离筒的左端设有与聚气腔连通的排气孔，所述的出气管与聚气腔连通。导热介质进入内筒后，从内筒左端的第一进气孔进入第一环形腔内，然后沿着第一环形腔向右移动从第二进气孔中进入第二环形腔，导热介质最后进入聚气腔内从出气管处排掉，通过隔离筒延长了高温导热介质的流动路径，使得储热球能最大限度的吸收导热介质中的热能，储热效率高。

作为优选，所述外筒的外侧设有隔热筒，所述的隔热筒与外筒之间填充有石棉；第一回路、第二回路、连接管路的外侧均设有保温套。隔热筒内的石棉起到隔热作用，减小外筒与外界的热交换，减少热量损失，保温套能减小热能在管路上的流失。

作为优选，所述外筒的右端外侧设有螺纹，所述的端盖与外筒之间螺纹连接；所述端盖的内侧设有环形槽，所述隔离筒的右端卡入环形槽内。打开端盖，就能把储热球快速装入第一环形腔、第二环形腔内，装配非常方便。

作为优选，所述的储热球包括球壳、设有球壳内的储热体，所述的储热体包括外壳、设在外壳内的活塞，所述的外壳呈圆柱状，所述活塞与外壳内端底部之间设有储热介质，所述活塞外端设有活塞杆，所述的外壳内固定有永磁体，所述永磁体的中心设有通孔，所述活塞杆的外端穿过通孔，活塞杆的外端设有铁磁体，所述外壳的外端设有与储热球外部连通的气孔，所述永磁体的居里温度大于900℃，所述铁磁体的居里温度为200℃-300℃，所述的导热介质为液态导热介质，导热介质的沸点350℃-500℃。储热球未吸热之前，永磁体、铁磁体的温度处于常温状态，常温低于居里温度，铁磁体被永磁体吸引；导热介质进入蓄热器内时，储热球吸收导热介质的热量，储热介质吸热升温，随着储热介质的温度升高、介质腔内的压力增大，储热介质与导热介质之间的温差减小，吸热速率会逐渐减慢，当介质腔内达到动态平衡时，储热介质无法继续吸热，而导热介质温度到达沸点前都会继续吸热升温，当导热介质的温度高于铁磁体的居里温度时，铁磁体的温度高于其居里温度，铁磁体的铁磁性变成顺磁性，此时永磁体与铁磁体的吸附力很弱，活塞在介质腔内的压力作用下向外移动，介质腔的体积瞬间增大，介质腔内的压力瞬间减小，此时介质腔内之前的平衡被破坏，介质腔内的储热介质、空气继续快速吸热而达到新的平衡；当蓄热器对外放热时，初始阶段由于温差大，放热效率高，随着储热体对外放热，温差减小、介质腔内的压力减小，此时储热体放热效率明显减低，当铁磁体的温度降到居里温度以下时，铁磁体由顺磁性变为铁磁性，铁磁体被永磁体吸入，活塞移动压缩介质腔，介质腔内的压力增大而对外放热，从而提高放热效率。

作为优选，所述的储热介质为水，当铁磁体和永磁体吸附时，所述储热介质占介质腔体积的3/5-4/5。

作为优选，所述的球壳包括主球壳体和球面盖体，所述主球壳体的开口端设有连接板，所述连接板的中心设有定位孔，所述的定位孔的边缘均匀设有若干避让缺口，所述外壳的侧面设有若干可穿过避让缺口的限位凸耳，所述外壳的外端外侧设有螺纹，所述球面盖体的内侧设有连接套；外壳内端伸入定位孔内，限位凸耳穿过避让缺口后旋转一个角度，使得限位凸耳与避让缺口错位，连接套与外壳外端的螺纹连接。储热体装入主球壳体后并通过球面盖体连接，装配非常方便。

作为优选，所述主球壳体内设有五水硫酸铜晶体，所述连接套的外端延伸形成压环，所述的压环与连接板的端面之间设有耐高温密封圈。蓄热器吸热时，五水硫酸铜晶体吸收热量，当温度达到250度以上时，五水硫酸铜晶体发生化学反应而形成硫酸铜粉末和水蒸气；蓄热器在放热时，当储热球的温度低于250度时，硫酸铜粉末和水蒸气反应生成五水硫酸铜晶体，该反应为放热反应，能进一步放热。

作为优选，所述永磁体中心的通孔内设有耐高温的直线轴承，所述的活塞杆穿过直线轴承，所述活塞杆内设有滑孔，所述的滑孔内设有滑杆，所述的滑杆与滑孔间隙配合，所述的活塞杆、滑杆均由陶瓷制成，所述滑杆的外端与所述的铁磁体固定连接。由于滑杆与活塞杆间隙配合、滑动连接，永磁体在移动过程中产生的振动不会导致活塞杆轴向跳动，从而保证活塞的密封性。

因此，本发明能在白天能将太阳光聚集后的热能收集存储起来，在夜晚或没阳光的时候使用，把存储的热能用于烧水、烧饭等，使用受环境限制小，使用更加机动灵活。

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图。

图2为蓄热器的结构示意图。

图3为储热球的内部结构示意图。

图4为铁磁体变为顺磁性时的储热球结构示意图。

图5为主球壳体上连接板所在面的示意图。

图6为储热体的端面示意图。

图中：吸热器1、蓄热组件2、散热器3、太阳能聚光板4、电控阀A5，电控阀D6、电控阀B7、电控阀C8、储热球9、连接管路10、液压泵11、五水硫酸铜晶体12、保温箱20、蓄热器21、吸热板100、外筒200、内筒201、隔离筒202、端盖203、进气管204、出气管205、第一环形腔206、第二环形腔207、隔热筒208、石棉209、隔板210、聚气腔211、第一进气孔212、第二进气孔213、排气孔214、环形槽215、球壳90、储热体91、主球壳体900、球面盖体901、连接板902、定位孔903、避让缺口904、限位凸耳905、连接套906、压环907、耐高温密封圈908、外壳910、活塞911、介质腔912、储热介质913、活塞杆914、永磁体915、直线轴承916、滑孔917、滑杆918、铁磁体919、气孔920。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：

如图1所示的一种太阳能收集存储装置，包括吸热器1、蓄热组件2、散热器3、太阳能聚光板4，散热器为螺旋管，吸热器与散热器之间连接形成第一回路，蓄热组件与散热器之间连接形成第二回路，第一回路上设有电控阀A5，电控阀D6，第二回路上设有电控阀B7、电控阀C8，第一回路与第二回路之间设有连接管路10，连接管路的一端与第一回路的交点位于电控阀A、电控阀D之间，连接管路的另一端与第二回路的交点位于电控阀B、电控阀C之间，连接管路上设有液压泵11，吸热器、蓄热组件、散热器、第一回路、第二回路、连接管路中填充有导热介质，导热介质为液态导热介质，导热介质的沸点为350℃-500℃，吸热器1上设有吸热板100，太阳能聚光板4的反射光线聚集在吸热板上，吸热板为陶瓷板，陶瓷板的外侧涂覆了耐高温吸热涂层；蓄热组件2包括保温箱20、设在保温箱内的若干蓄热器21，蓄热器之间串联连接；

如图2所示，蓄热器21包括外筒200、设在外筒内的内筒201，外筒与内筒之间设有隔离筒202，外筒、内筒、隔离筒同轴分布，外筒的右端设有端盖203，内筒的右端穿过端盖延伸形成进气管204，外筒的左端中心设有出气管205，内筒与隔离筒之间形成第一环形腔206，隔离筒与外筒之间形成第二环形腔207，储热球9分布在第一环形腔、第二环形腔内；外筒的外侧设有隔热筒208，隔热筒与外筒之间填充有石棉209，

隔离筒内位于外筒的左端设有隔板210，隔离筒内位于隔板左侧的腔体为聚气腔211，内筒的左端侧面设有若干与第一环形腔连通的第一进气孔212，隔离筒的右端设有连通第一环形腔与第二环形腔的第二进气孔213，隔离筒的左端设有与聚气腔连通的排气孔214，出气管与聚气腔连通；外筒的右端外侧设有螺纹，端盖与外筒之间螺纹连接，端盖203的内侧设有环形槽215，隔离筒的右端卡入环形槽内。

如图3和图4所示，储热球9包括球壳90、设有球壳内的储热体91，储热体91包括外壳910、设在外壳内的活塞911，外壳呈圆柱状，活塞与外壳内端底部之间形成封闭的介质腔912，介质腔内设有储热介质913，活塞外端设有活塞杆914，外壳内固定有永磁体915，永磁体的中心设有通孔，通孔内设有耐高温的直线轴承916，活塞杆穿过直线轴承，活塞杆内设有滑孔917，滑孔内设有滑杆918，滑杆与滑孔间隙配合，活塞杆、滑杆均由陶瓷制成，滑杆的外端与铁磁体919固定连接，外壳的外端设有与储热球外部连通的气孔920，永磁体的居里温度大于900℃，铁磁体的居里温度为200℃-300℃；本实施例中，永磁体的居里温度为950℃，铁磁体的居里温度为250℃，储热介质为水，当铁磁体和永磁体吸附时，储热介质占介质腔体积的3/5-4/5。

球壳90包括主球壳体900和球面盖体901，主球壳体的开口端设有连接板902，如图5所示，连接板的中心设有定位孔903，定位孔的边缘均匀设有若干避让缺口904，如图6所示，外壳的侧面设有若干可穿过避让缺口的限位凸耳905，外壳的外端外侧设有螺纹，球面盖体901的内侧设有连接套906；外壳内端伸入定位孔内，限位凸耳穿过避让缺口后旋转一个角度，使得限位凸耳与避让缺口错位，连接套与外壳外端的螺纹连接；主球壳体900内设有五水硫酸铜晶体12，连接套的外端延伸形成压环907，压环与连接板的端面之间设有耐高温密封圈908。

白天，太阳照射在太阳能聚光板上，光线聚集在吸热板上，如果需要直接用太阳能烧水、做饭时，电控阀A、电控阀C打开，电控阀B、电控阀D关闭，吸热器与散热器之间形成回路，液压泵打开，吸热板上的热能传递给导热介质，导热介质把热能传递给散热器，通过散热器对外加热，可以用于烧水、做饭等；当热能暂时不需要使用时，打开电控阀A、电控阀B，关闭电控阀C、电控阀D，吸热器与蓄热组件构成回路，吸热器吸收的热能储存在蓄热组件内，在夜间需要使用热能时，打开电控阀B、电控阀D，关闭电控阀A、电控阀C，蓄热组件内的热能传递给散热器对外加热，使用灵活方便。

Claims

1.一种太阳能收集存储装置，其特征是，包括吸热器、蓄热组件、散热器、太阳能聚光板，所述的吸热器与散热器之间连接形成第一回路，所述的蓄热组件与散热器之间连接形成第二回路，第一回路上设有电控阀A，电控阀D，第二回路上设有电控阀B、电控阀C，所述第一回路与第二回路之间设有连接管路，连接管路的一端与第一回路的交点位于电控阀A、电控阀D之间，连接管路的另一端与第二回路的交点位于电控阀B、电控阀C之间，所述的连接管路上设有液压泵，所述的吸热器、蓄热组件、散热器、第一回路、第二回路、连接管路中填充有导热介质，所述的吸热器上设有吸热板，所述太阳能聚光板的反射光线聚集在吸热板上；所述的蓄热组件包括保温箱、设在保温箱内的若干蓄热器；所述的蓄热器包括外筒、设在外筒内的内筒，所述的外筒、内筒同轴分布，所述的外筒的右端设有端盖，所述内筒的右端穿过端盖延伸形成进气管，所述外筒的左端中心设有出气管，所述外筒与内筒之间的空间内填充有若干储热球；所述的蓄热器之间串联连接；所述的储热球包括球壳、设在球壳内的储热体，所述的储热体包括外壳、设在外壳内的活塞，所述的外壳呈圆柱状，所述活塞与外壳内端底部之间形成封闭的介质腔，所述的介质腔内设有储热介质，所述活塞外端设有活塞杆，所述的外壳内固定有永磁体，所述永磁体的中心设有通孔，所述活塞杆的外端穿过通孔，活塞杆的外端设有铁磁体，所述外壳的外端设有与储热球外部连通的气孔，所述永磁体的居里温度大于900℃，所述铁磁体的居里温度为200℃-300℃，所述的导热介质为液态导热介质，导热介质的沸点350℃-500℃。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能收集存储装置，其特征是，所述的外筒与内筒之间设有隔离筒，所述内筒与隔离筒之间形成第一环形腔，所述的隔离筒与外筒之间形成第二环形腔，所述的储热球分布在第一环形腔、第二环形腔内；所述的隔离筒内位于外筒的左端设有隔板，所述的隔离筒内位于隔板左侧的腔体为聚气腔，所述内筒的左端侧面设有若干与第一环形腔连通的第一进气孔，所述隔离筒的右端设有连通第一环形腔与第二环形腔的第二进气孔，所述隔离筒的左端设有与聚气腔连通的排气孔，所述的出气管与聚气腔连通。

3.根据权利要求1或2所述的一种太阳能收集存储装置，其特征是，所述外筒的外侧设有隔热筒，所述的隔热筒与外筒之间填充有石棉；第一回路、第二回路、连接管路的外侧均设有保温套。

4.根据权利要求2所述的一种太阳能收集存储装置，其特征是，所述外筒的右端外侧设有螺纹，所述的端盖与外筒之间螺纹连接；所述端盖的内侧设有环形槽，所述隔离筒的右端卡入环形槽内。

5.根据权利要求1所述的一种太阳能收集存储装置，其特征是，所述的储热介质为水，当铁磁体和永磁体吸附时，所述储热介质占介质腔体积的3/5-4/5。

6.根据权利要求1所述的一种太阳能收集存储装置，其特征是，所述的球壳包括主球壳体和球面盖体，所述主球壳体的开口端设有连接板，所述连接板的中心设有定位孔，所述的定位孔的边缘均匀设有若干避让缺口，所述外壳的侧面设有若干可穿过避让缺口的限位凸耳，所述外壳的外端外侧设有螺纹，所述球面盖体的内侧设有连接套；外壳内端伸入定位孔内，限位凸耳穿过避让缺口后旋转一个角度，使得限位凸耳与避让缺口错位，连接套与外壳外端的螺纹连接。

7.根据权利要求6所述的一种太阳能收集存储装置，其特征是，所述主球壳体内设有五水硫酸铜晶体，所述连接套的外端延伸形成压环，所述的压环与连接板的端面之间设有耐高温密封圈。

8.根据权利要求1所述的一种太阳能收集存储装置，其特征是，所述永磁体中心的通孔内设有耐高温的直线轴承，所述的活塞杆穿过直线轴承，所述活塞杆内设有滑孔，所述的滑孔内设有滑杆，所述的滑杆与滑孔间隙配合，所述的活塞杆、滑杆均由陶瓷制成，所述滑杆的外端与所述的铁磁体固定连接。