專利名稱：太陽光能熱發(fā)電的便攜式裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及便攜式發(fā)電領(lǐng)域，尤其涉及一種便攜式并可快速展開利用太陽光能熱發(fā)電的便攜裝置。
背景技術(shù)：
以往，便攜式發(fā)電裝置主要是由汽油發(fā)動機驅(qū)動和發(fā)電的裝置?，F(xiàn)有技術(shù)中這種發(fā)電裝置的缺陷是設(shè)備重量大、有噪音，排放廢氣以及使用時震動。另外，汽油燃料必須與所述裝置一起搬運，并且總體效率低下，需要返程輸送以便補充燃料。最近，業(yè)已通過柔軟的太陽能光伏板生產(chǎn)出了少量的便攜式電能轉(zhuǎn)換儲備裝置，以便當(dāng)船只停機時保持船只電池的電荷。不過，由于太陽能轉(zhuǎn)換成電能的效率低下，在6 8%的范圍內(nèi)，所述柔性太陽能電池板需要較大的面積和笨重的包裝，以便攜帶足夠的柔性太陽能電池板，產(chǎn)生足夠的電力。在歷史上進一步追溯，已問世有被稱為熱電堆的裝置。該裝置采用了熱能到電能的轉(zhuǎn)換方式，不過熱電轉(zhuǎn)換效率極低(約在2 4%的范圍內(nèi))。所述熱電堆是通過燃燒礦物燃料、煤、油或天然氣提供熱量的，后來又使用丙烷和丁烷，不過，礦物燃料的燃燒總會導(dǎo)致污染物的釋放，需要諸如煙囪等擴散裝置。另外，還需要不斷補充礦物燃料。所述熱電堆極低的熱電轉(zhuǎn)換效率，制約了它們在主要固定場所的使用。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的諸多缺陷，本發(fā)明的目的是提出一種太陽光能熱發(fā)電的便攜式裝置，切實解決太陽光能熱電應(yīng)用的便攜性及使用靈活性。本發(fā)明的目的上述，將通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)太陽光能熱發(fā)電的便攜式裝置，其特征在于所述便攜式裝置具有底座支架，在所述底座支架頂部可折疊相連有拋物面太陽能碟，在所述拋物面太陽能碟的中心處可折疊相連有連桿，所述連桿遠離拋物面太陽能碟的一端固接熱發(fā)電部，其中所述底座支架為折疊式結(jié)構(gòu)，且底座支架頂部設(shè)有用于定位拋物面太陽能碟彎折角度的角箍，所述熱發(fā)電部連接用于電能輸出的母線。進一步地，所述熱發(fā)電部設(shè)于拋物面太陽能碟的焦距位置，具有正對所述拋物面太陽能碟的窗口，并且所述窗口的面積大小、拋物面太陽能碟的直徑與一預(yù)設(shè)時間內(nèi)太陽光照角度變化相匹配。進一步地，所述熱發(fā)電部的窗口內(nèi)側(cè)設(shè)有硝酸鋁質(zhì)的黑體吸熱器，所述黑體吸熱器具有背向拋物面太陽能碟的幾何深度，且其外表面粗糙。進一步地，所述拋物面太陽能碟為折疊式結(jié)構(gòu)，在折疊-展開兩狀態(tài)間變換，包括通軸、套接固定在通軸外的螺紋接口以及可旋轉(zhuǎn)安裝在螺紋接口螺紋上的復(fù)數(shù)片扇形熱反射單片，所述該些熱反射單片均分整個拋物面太陽能蝶，并且相鄰兩熱反射單片間設(shè)有用于限位的溝槽、折邊或卡扣組，展開狀態(tài)下相互鎖定。
更進一步地，所述該些熱反射單片折疊狀態(tài)下為一層疊狀扇形列的組合結(jié)構(gòu)。更進一步地，所述拋物面太陽能碟的通軸兩端一體成型為分別與底座支架頂部和連桿相接的第一樞接結(jié)構(gòu)。進一步地，所述底座支架包括剛性的主軸管、與所述主軸管底端相接的支腳、與所述支腳一一對應(yīng)的支撐臂及套接在主軸管上端外圍的角箍，其中所述主軸管底端一體成型設(shè)有座圈；所述支腳數(shù)量為三個以上，均勻排列在所述座圈周圍并樞接于其上；所述各支撐臂的一端與所對應(yīng)的支腳中段相樞接，且另一端分別與主軸管上所設(shè)的鎖圈相樞接；所述鎖圈沿主軸管上下滑動，并具有用于將其定位在主軸管上的棘爪鎖定銷。更進一步地，所述主軸管頂部為中空管體結(jié)構(gòu)，插接設(shè)有軸向自轉(zhuǎn)式的轉(zhuǎn)環(huán)，所述轉(zhuǎn)環(huán)外露于主軸管的部分形成有第二樞接結(jié)構(gòu)。更進一步地，所述角箍具有相對主軸管徑面傾斜的頂面和蝶型螺母，且所述角箍沿主軸管軸向滑動、徑向旋轉(zhuǎn)，并通過蝶型螺母固定。進一步地，所述連桿為具導(dǎo)軌的伸縮桿，連同所裝接的熱發(fā)電部相對拋物面太陽能碟伸縮移動。本發(fā)明太陽光能熱發(fā)電便攜式裝置投產(chǎn)應(yīng)用后，其突出效果為從太陽光能熱發(fā)電裝置的便攜性出發(fā)進行結(jié)構(gòu)性改良，產(chǎn)品可在數(shù)分鐘內(nèi)從緊湊型手提式結(jié)構(gòu)快速轉(zhuǎn)變成具操作性的高功率直流型熱發(fā)電裝置，并工作發(fā)電。并且其底座支架的特殊結(jié)構(gòu)，使該裝置在任意安裝面上得以穩(wěn)定支撐，極大地提高了太陽光能熱發(fā)電裝置的便攜性、使用靈活性及普適性。


圖1是本發(fā)明折疊式底座支架展開狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1所示底座支架折疊收納狀態(tài)示意圖；圖3是本發(fā)明拋物面太陽能碟的展開狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明便攜式裝置底座支架與拋物面太陽能碟的收納狀態(tài)示意圖；圖5是本發(fā)明連桿的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明便攜式裝置整機展開狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是圖6整機的折疊收納狀態(tài)示意圖。
具體實施例方式在以下說明中提供了多種具體細節(jié)，如特定數(shù)據(jù)信號，指定的部件，連接，熱電芯數(shù)量等的例子，以便提供對本發(fā)明的充分了解。不過，可以理解的是，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以在不采用下述具體細節(jié)的情況下實施。以下具體細節(jié)僅僅是示例性的， 該些特定細節(jié)可以在本發(fā)明的構(gòu)思和范圍內(nèi)改變，并且仍然被認(rèn)為屬于本發(fā)明的構(gòu)思和范圍。目前，由太陽能熱電電源提供電力的便攜式發(fā)電裝置已被披露，所述拋物面太陽能碟被設(shè)計成能將太陽光能收集并且反射集中到限熱外殼內(nèi)，該外殼容納有一些黑體吸熱器，以便捕獲來自太陽光子能的熱能，并且控制流入熱發(fā)電裝置的熱能；在所述熱發(fā)電裝置中容納有由多個熱電芯組成的熱級聯(lián)體，所述熱電芯中的每一個可以由成對的P-型和N-型材料組成，以便在特定溫度范圍內(nèi)進行最大限度的熱電轉(zhuǎn)換，并且在逐漸降低的溫度上表現(xiàn)出最佳的熱電效應(yīng)；電力母線與熱發(fā)電裝置連接在一起；折疊式底座支架具有中空管，以便垂直支撐并且連接所述拋物面太陽能碟，以便對拋物面太陽能碟提供結(jié)構(gòu)支撐。所述三部分為折疊式底座支架，拋物面太陽能碟和多個熱電芯電連接的熱級聯(lián)體，并且所述裝置可以折疊以便運輸，或者直立，以便在幾分鐘內(nèi)開始熱發(fā)電(TEG)。參見圖1。圖1表示所述折疊式底座支架的實施方案。所述折疊式底座支架由圓柱形、矩形和其他幾何形狀的主軸管11，三個以上的支腳12 (在所述優(yōu)選實施方案中為三個)組成。 所述中空管的底部固定在座圈15上，并且所述支腳12通過穿銷4旋轉(zhuǎn)式地連接在所述座圈15上，以便所述支腳12可以折疊到平行于所述主軸管11的狀態(tài)。與所述支腳12連接的是一對一的支撐臂13，并且支撐臂13旋轉(zhuǎn)式地連接在所述支腳12上，以便支撐臂13能夠達到接近平行于支腳12的角度的狀態(tài)。所述支撐臂13的第二末端可旋轉(zhuǎn)地連接在滑動鎖圈16上，它環(huán)繞所述主軸管11，并且可以沿它的長度方向上下滑動。所述支撐臂13的另一端是柔性的，可以通過穿銷4有角度地連接在所述滑動鎖圈 16上。所述滑動鎖圈16具有一體化棘爪鎖定銷(未圖示)，以便折疊式底座支架可以安裝在幾乎任何表面上。折疊式底座支架因為支腳12的適應(yīng)性形狀而具有穩(wěn)定的支撐，例如， 它可以安裝在低處，并且張開，以便防止在刮風(fēng)的時候翻到。固定連接在所述支腳12末端的是安裝底板121，它能分散支腳12上的力，并且允許折疊式底座支架安裝在堅硬或柔軟的土壤上。此外，滑動式安裝在所述主軸管11上的是滑動角箍14，它可以沿折疊式底座支架的主軸管U上下滑動并且沿它的外周旋轉(zhuǎn)，然后通過蝶型螺母141固定，以最佳角度隨太陽的旋轉(zhuǎn)固定所述拋物面太陽能碟。該主軸管頂部為中空結(jié)構(gòu)，其中嵌裝有轉(zhuǎn)環(huán)17，轉(zhuǎn)環(huán) 17上端形成有第二樞接結(jié)構(gòu)，它起著拋物面太陽能碟和熱發(fā)電部有角度可變的作用。如上文所述的裝置業(yè)已被用于以下任務(wù)，如作為便攜式投影屏的安裝底座，攝影機三腳架等。如圖2所示，為該折疊式底座支架折疊收納的狀態(tài)示意圖?？梢娖浔銛y性能提升明顯。參見圖3，本發(fā)明另一重要組成部分是可旋轉(zhuǎn)折疊的拋物面太陽能碟展開狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。該拋物面太陽能碟具有一通軸22，并在其表面套接安裝較大的螺紋接口 23， 并且在所述通軸22的兩端設(shè)有用于角度調(diào)節(jié)的第一樞接結(jié)構(gòu)221、222 (結(jié)合圖4所示)?？尚D(zhuǎn)地安裝在所述螺紋接口 23多條螺紋上的是多個熱反射單片21。在所述優(yōu)選實施方案中，熱反射單片21是由鋁或任何能夠高度反射太陽光熱能的材料制成，它是一個拋物面聚焦面，如是涂敷有反射涂層的模制塑料，具有本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的任何的類型和設(shè)計。 拋物面太陽能碟可以將某些輕質(zhì)薄膜材料用在所述拋物面上，以便改善收集太陽光子熱能的效率。該熱反射單片具有匹配成對的折疊邊緣211，當(dāng)熱反射單片被轉(zhuǎn)動時這些邊緣彼此相互鎖定，以便形成整圓周式拋物線形狀。在所述優(yōu)選實施方案中，具有八個組合式熱反射單片21。不過，可以有任意數(shù)量的熱反射單片。相對于較小的單個部分尺寸，組合形式的交替換位在機械上是復(fù)雜的。在所述通軸22的兩端，第一樞接結(jié)構(gòu)222通過可旋轉(zhuǎn)軸線中心銷連接底座支架的第二樞接結(jié)構(gòu)，而第一樞接結(jié)構(gòu)221則通過可旋轉(zhuǎn)軸線中心銷連接另一部分的連桿。如圖4所示，是本發(fā)明底座支架與拋物面太陽能碟組裝并收納狀態(tài)的整體結(jié)構(gòu)示意圖。由圖示可見，本發(fā)明裝置產(chǎn)品的收納結(jié)構(gòu)小巧，其便攜性能提升更明顯。再如圖3和圖4兩狀態(tài)的變化可見，該些熱反射單片為可在螺紋接口上旋轉(zhuǎn)，進行展開和收納的動作。 其中該折疊式底座支架處在折疊狀態(tài)，并且與熱反射單片疊層后的組合相對平行。所述滑動角箍業(yè)已滑動返回，以便允許第一、第二樞接結(jié)構(gòu)處可對角折疊，然后返回，使折疊式底座支架相對于可旋轉(zhuǎn)折疊的拋物面反射器部分被鎖定。除上述本發(fā)明兩主要構(gòu)成部分外，再請如圖5所示，是本發(fā)明便攜式發(fā)電裝置的另一個重要組件，作為太陽光熱能直接熱電轉(zhuǎn)化的連桿(機頭部分支撐裝置)的實施方案。 該部分主要包括空心軸31，驅(qū)動軸鎖圈，與空心軸伸縮相連的頂部安裝托架33以及具有固定安裝的定位銷32。其中該空心軸31相對安裝托架33另一端設(shè)有可匹配銷接到第一樞接結(jié)構(gòu)221。為從便攜式裝置整體上理解其工作方式。圖6表示太陽光能熱發(fā)電裝置處在直立和發(fā)電時的狀態(tài)示意圖。太陽光熱能直接熱發(fā)電裝置朝向太陽，并且利用荷達多疊層TEG 通過直接太陽熱電過程產(chǎn)生電能。該裝置的三個主要部分——底座支架、可旋轉(zhuǎn)折疊的拋物面太陽能碟和熱發(fā)電部(機頭部分)都是連接和鎖定定位的?？尚D(zhuǎn)折疊的拋物面太陽能碟反射陽光，并且以拋物面的形式將陽光集中到熱電轉(zhuǎn)化器機頭部分。當(dāng)太陽熱能向前通過荷達熱電發(fā)電裝置疊層時，太陽熱能很高效率被直接轉(zhuǎn)化成直流電能。熱耗散元件允許未被轉(zhuǎn)化的太陽熱能耗散到周圍空氣中。只要有太陽照射，太陽光熱能直接熱發(fā)電裝置就會產(chǎn)生電力。在所述優(yōu)選實施方案中，太陽光熱能直接熱發(fā)電裝置利用了直徑為大約1.4米的可旋轉(zhuǎn)折疊的拋物面反射器部分，并且太陽光熱能直接熱發(fā)電裝置能產(chǎn)生大約1000瓦的電能。所述中空的伸縮管具有導(dǎo)軌，以便容納在機頭部分的熱發(fā)電裝置可以滑動到導(dǎo)軌上。中空伸縮管和機頭部分的長度接近基于拋物面直徑的焦距，以便使聚焦的太陽光子能最大化。來自所述母線的電力電纜布設(shè)在底座支架的中空管，支撐多個芯疊層的中空伸縮管內(nèi)，并且穿過拋物面太陽能碟。再請參見圖7，是該太陽光能熱發(fā)電便攜式裝置的折疊收縮結(jié)構(gòu)示意圖。由圖示可見，通過底座支架的折疊收起、拋物面太陽能碟的旋轉(zhuǎn)收攏以及三部份折疊，其在運輸時的便利性顯而易見。從太陽光能熱發(fā)電裝置的便攜性出發(fā)進行結(jié)構(gòu)性改良，產(chǎn)品可在數(shù)分鐘內(nèi)從緊湊型手提式結(jié)構(gòu)快速轉(zhuǎn)變成具操作性的高功率直流型熱發(fā)電裝置，并工作發(fā)電。并且其底座支架的特殊結(jié)構(gòu)，使該裝置在任意安裝面上得以穩(wěn)定支撐，極大地提高了太陽光能熱發(fā)電裝置的便攜性、使用靈活性及普適性。
權(quán)利要求
1.太陽光能熱發(fā)電的便攜式裝置，其特征在于所述便攜式裝置具有底座支架，在所述底座支架頂部可折疊相連有拋物面太陽能碟，在所述拋物面太陽能碟的中心處可折疊相連有連桿，所述連桿遠離拋物面太陽能碟的一端固接熱發(fā)電部，其中所述底座支架為折疊式結(jié)構(gòu)，且底座支架頂部設(shè)有用于定位拋物面太陽能碟彎折角度的角箍，所述熱發(fā)電部連接用于電能輸出的母線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽光能熱發(fā)電的便攜式裝置，其特征在于所述熱發(fā)電部設(shè)于拋物面太陽能碟的焦距位置，具有正對所述拋物面太陽能碟的窗口，并且所述窗口的面積大小、拋物面太陽能碟的直徑與一預(yù)設(shè)時間內(nèi)太陽光照角度變化相匹配。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽光能熱發(fā)電的便攜式裝置，其特征在于所述熱發(fā)電部的窗口內(nèi)側(cè)設(shè)有硝酸鋁質(zhì)的黑體吸熱器，所述黑體吸熱器具有背向拋物面太陽能碟的幾何深度，且其外表面粗糙。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽光能熱發(fā)電的便攜式裝置，其特征在于所述拋物面太陽能碟為折疊式結(jié)構(gòu)，在折疊-展開兩狀態(tài)間變換，包括通軸、套接固定在通軸外的螺紋接口以及可旋轉(zhuǎn)安裝在螺紋接口螺紋上的復(fù)數(shù)片扇形熱反射單片，所述該些熱反射單片均分整個拋物面太陽能蝶，并且相鄰兩熱反射單片間設(shè)有用于限位的溝槽、折邊或卡扣組，展開狀態(tài)下相互鎖定。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽光能熱發(fā)電的便攜式裝置，其特征在于所述該些熱反射單片折疊狀態(tài)下為一層疊狀扇形列的組合結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽光能熱發(fā)電的便攜式裝置，其特征在于所述拋物面太陽能碟的通軸兩端一體成型為分別與底座支架頂部和連桿相接的第一樞接結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽光能熱發(fā)電的便攜式裝置，其特征在于所述底座支架包括剛性的主軸管、與所述主軸管底端相接的支腳、與所述支腳一一對應(yīng)的支撐臂及套接在主軸管上端外圍的角箍，其中所述主軸管底端一體成型設(shè)有座圈；所述支腳數(shù)量為三個以上，均勻排列在所述座圈周圍并樞接于其上；所述各支撐臂的一端與所對應(yīng)的支腳中段相樞接，且另一端分別與主軸管上所設(shè)的鎖圈相樞接；所述鎖圈沿主軸管上下滑動，并具有用于將其定位在主軸管上的棘爪鎖定銷。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的太陽光能熱發(fā)電的便攜式裝置，其特征在于所述主軸管頂部為中空管體結(jié)構(gòu)，插接設(shè)有軸向自轉(zhuǎn)式的轉(zhuǎn)環(huán)，所述轉(zhuǎn)環(huán)外露于主軸管的部分形成有第二樞接結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的太陽光能熱發(fā)電的便攜式裝置，其特征在于所述角箍具有相對主軸管徑面傾斜的頂面和蝶型螺母，且所述角箍沿主軸管軸向滑動、徑向旋轉(zhuǎn)，并通過蝶型螺母固定。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽光能熱發(fā)電的便攜式裝置，其特征在于所述連桿為具導(dǎo)軌的伸縮桿，連同所裝接的熱發(fā)電部相對拋物面太陽能碟伸縮移動。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種太陽光能熱發(fā)電的便攜式裝置，該裝置具有底座支架，在底座支架頂部可折疊相連有拋物面太陽能碟，在拋物面太陽能碟的中心處可折疊相連有連桿，該連桿遠離拋物面太陽能碟的一端固接熱發(fā)電部，其中該底座支架為折疊式結(jié)構(gòu)，且底座支架頂部設(shè)有用于定位拋物面太陽能碟彎折角度的角箍，該熱發(fā)電部連接用于電能輸出的母線。本發(fā)明從太陽光能熱發(fā)電裝置的便攜性出發(fā)進行結(jié)構(gòu)性改良，可在數(shù)分鐘內(nèi)從緊湊型手提式結(jié)構(gòu)快速轉(zhuǎn)變成具操作性的高功率直流型熱發(fā)電裝置，并工作發(fā)電，極大地提高了太陽光能熱發(fā)電裝置的便攜性、使用靈活性及普適性。
文檔編號F03G6/06GK102182654SQ20111003059
公開日2011年9月14日 申請日期2011年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月28日
發(fā)明者約翰·高特荷德, 金安君 申請人:蘇州荷達新能源技術(shù)有限公司