[发明专利]自动跟踪太阳的太阳能设备

说明书

本发明属于太阳能利用技术领域。

太阳能设备在使用时，必须使其聚光器的光轴始终指向太阳，这就是跟踪。传统的太阳跟踪，一般是根据太阳的方向信号或者是根据固定的转速，由一台电动机带动太阳能设备转动来实现的。这些跟踪方式，有的自动化程度不够高，并且易产生累积误差；有的需要微机控制，跟踪系统设备十分庞大复杂，造价昂贵，不适合中小规模太阳能设备的跟踪。《太阳能》杂志1991年第3期报道了一种控放式自动跟踪装置，其技术方案为：在太阳灶镜面西侧安放一偏重袋，在镜面东侧设置一带绕线盘的控制盒，绕线盘弦线的外端点联接在灶体基架底脚上，使用时，绕线盘根据一定的转速放线，镜面就随之向西偏转从而达到对太阳的跟踪。这种跟踪方式实际上是利用力矩平衡原理实现的。这种跟踪装置需要每天调整初始状态，并开启跟踪设备，自动化程度不高。

本发明的目的是：提供一种结构简单、自动化程度高、跟踪精度高、适合各种规模的自动跟踪太阳的太阳能设备。

本发明的技术方案是：一种自动跟踪太阳的太阳能设备，包括支撑结构、太阳能转换部件和安装框架，所述的太阳能转换部件安装在所述的安装框架上，所述的安装框架通过转轴与所述的支撑结构相联接，其特征在于：所述的自动跟踪太阳的太阳能设备还包括弹簧、盛有液体的平衡箱和自动控制系统；所述的弹簧一端联接所述的支撑结构上离开所述转轴的轴线一定距离处；另一端联接所述的安装框架上离开所述转轴的轴线一定距离处；所述的平衡箱安装在所述的安装框架上。

上述设备对太阳的跟踪是通过弹簧与平衡箱的力矩平衡状态变化而实现的，由于弹簧可伸可缩，能自动复位，因此实现了跟踪的完全自动化，可实行无人看管，同时，这种方案跟踪精度高、结构简单、造价低，适合各种规模的太阳能设备。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明的第一实施例，采用水平跟踪方式的太阳能设备示意图；

图2为本发明的第二实施例，采用极轴跟踪方式的太阳能设备示意图；

图3为本发明控制部分中所采用的液体循环图的一个典型实施方式；

图4为光电探头9示意图；

图5为弹簧2采用扭转弹簧的示意图；

图6为本发明的控制电路图的一个具体方案。

根据图1所示的本发明的第一实施例，一种自动跟踪太阳的太阳能设备，包括支撑结构5、太阳能转换部件7和安装框架6，所述的太阳能转换部件7安装在所述的安装框架6上，所述的安装框架6通过转轴10与所述的支撑结构5相联接；所述的自动跟踪太阳的太阳能设备还包括自动控制系统，该自动控制系统包括光电探头9、液体循环系统和控制电路；所述的弹簧2一端联接所述的支撑结构5上离开所述转轴10的轴线一定距离处；另一端联接所述的安装框架6上离开所述转轴10的轴线一定距离处；所述的光电探头9安装在所述的安装框架6的上方；所述的液体循环系统包括储液箱3和使液体在所述平衡箱1与储液箱3之间循环的结构；所述的平衡箱1安装在所述的安装框架6上，其安装位置在与所述弹簧2与所述框架6的联接点相对的另一侧；所述的光电探头9将其接收的反映太阳方向的光信号转化为电信号后输入所述的控制电路，经所述控制电路处理后，通过所述液体循环系统调节所述平衡箱1中的液体重量，该液体重量与所述弹簧2的回复力相对于所述转轴10形成的力矩平衡状态随液体重量改变而改变，使太阳能转换部件7始终正对太阳方向。本实施例中，所述的转轴10的轴线处于水平位置。

上面所述的储液箱3可以安装在所述的支撑结构5上，也可以安装在地基上，还可以安装在设置在所述太阳能设备附近的其它固定物体上，图1和图2所示的两个实施例将储液箱3安装在支撑结构5上。

所述的液体循环系统所用的液体可以为水或其它常温下呈液态的液体，在天气寒冷的地区使用的最好采用防冻液体。

所述的光电探头9可以设计为图4所示的结构，包括外壳23、天窗玻璃22、光敏电阻24和挡板25，所述的外壳23的顶部有一个天窗，天窗玻璃22将此天窗封住；所述挡板25位于所述天窗正下部的底板上并垂直于所述底板，所述光敏电阻24位于所述挡板25的两侧对称分布。阳光通过光电探头顶部的天窗窄缝照在光敏电阻上，当太阳没有正对光电探头时，由于天窗及挡板的作用，照在两光敏电阻上的光强不同，两者的阻值也会不同，因此产生太阳方向信号。