一种将太阳光转移并稳定照射的装置的制作方法

1.本实用新型涉及太阳能利用设备技术领域，尤其涉及一种将太阳光转移并稳定照射的装置。


背景技术：

2.当前，太阳能的转换形式和利用方式主要有光-热转换、光-电转换两类，其主要应用的技术方案有如下几种形式：太阳能热水器、太阳能发电技术、太阳灶、太阳房等，此外，太阳能被人类有意识的、有目的、能动的、采用创新思维稍加改造而作为能源来利用的技术还有太阳干燥、太阳海水淡化等多种方式。
3.但现有技术中，没有能把自然的太阳光完整的转移照射到有些希望太阳直接照射的点位和区域。俗话说“万物生长靠太阳”，但由于人为或天然遮挡的原因，有些非常需要太阳的部位或区域却永远得不到完全自然太阳光的光顾和青睐，比如有些房屋特别是楼房北边的厨房、卫生间、靠北边的卧室等，有些处于遮挡部位的动、植物生长环境等。这就需要有办法把太阳光完整的转移并保持一定时间相对稳定照射，但现有技术都是把太阳光改造后加以利用，比如，或者变成热能，或者变成电能，或者聚焦后，或者过滤后，还没有完整转移后自然利用的。
4.现有技术利用太阳光产生的热和电，替代不了自然光的独特作用。太阳光是很宝贵的，也很神奇。人类很难创造这种可见光如此集中、波段也集中，而热量辐射巨大的光源，太阳光中的紫外线能消毒杀菌，晒太阳能促进人体钙的吸收，太阳光也是光合作用植物生长的重要源泉，当然太阳光还是照明的天然资源。所以，能让太阳直接照射，是其它技术单纯把太阳光能部分的转化为加热、发电、采光、照明所替代不了的功效。
5.另外，现有技术对利用太阳能而言都不够灵活、不够小型化、个性化、随处化。无论上述利用太阳光产生热、电、太阳房，都是较大或巨大的工程，也要一套技术装备体系，没有简单适用，可大可小，任何人都可以操控的特点。利用、操控、维护管理都比较困难。
6.现有技术可以对自身采集到的太阳光加以利用，但不能为其它太阳能技术收集、转移投射更多的太阳资源和日照强度。
7.因此，需要提供一种将太阳光转移并稳定照射的装置，把接受到的太阳光完整地转移到附近任意部位，并保持连续的定点照射。所转移的太阳光是地面得到的自然阳光，没有被滤失、没有漫射、折射、也没有被人为强化或减弱的太阳光，保留着太阳传递的一切对人类和自然有益无害的成分。


技术实现要素：

8.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种将太阳光转移并稳定照射的装置，利用水平旋转装置和垂直翻转装置调整平面镜的位置，以保证将入射平面镜的太阳光转移至需要照射的点位或区域。
9.为解决以上技术问题，本实用新型采用下述技术方案：
10.一种将太阳光转移并稳定照射的装置，包括底板、平面镜、水平旋转装置和垂直翻转装置，所述水平旋转装置包括全角量角器和同心管柱，所述全角量角器固定设置在底板上，所述同心管柱包括同心设置的同心管柱外管和同心管柱内管，所述同心管柱内管垂直固设在全角量角器的中心，所述同心管柱外管底端自由地套设在同心管柱内管外；所述垂直翻转装置包括木板托盘、转动轴和角度限位器，所述木板托盘固定设置在平面镜的背面，所述转动轴包括同心设置的转动轴外管和转动轴内管，所述转动轴外管固定设置在同心管柱外管的顶部外壁上，所述转动轴内管可转动地套设在转动轴外管内，所述转动轴内管的两端与木板托盘的背面固定连接，所述角度限位器为弧形限位，所述角度限位器的一端与木板托盘的背面固定连接，所述角度限位器的另一端与同心管柱外管的外壁任意角度固定。
11.所述转动轴内管与托盘木板用限位螺钉固定，所述转动轴内管能在转动轴外管内沿轴线转动。所述同心管柱外管沿同心管柱内管轴向转动，带动转动轴及木板托盘和平面镜沿竖直轴旋转，实现水平旋转。所述转动轴内管在转动轴外管内沿轴线转动，带动木板托盘和平面镜沿水平轴翻转，实现竖直翻转。
12.优选地，所述角度限位器包括连接铰链、弧形板和螺杆螺帽，所述弧形板的一端通过连接铰链与木板托盘的背面固定连接，所述弧形板的中间设有弧形板中槽，所述螺杆螺帽垂直固定设置在同心管柱外管的外侧壁上，所述螺杆螺帽穿过弧形板中槽并与其螺接固定。所述螺杆螺帽焊接在同心管柱外管的距顶端以下10厘米处，螺帽为手柄型或六角型。
13.优选地，所述弧形板中槽为90度圆弧形中间割缝。所述弧形板的弧长约20厘米，宽度约4厘米，所述弧形板中槽的宽度约1厘米，所述弧形板中槽正反两面的外边缘均有角度刻度。所述弧形板相对于同心管柱外管转动指定角度后，通过螺杆螺帽与弧形板中槽螺接固定，以保证平面镜与从竖直状态向上翻转指定角度。
14.优选地，所述木板托盘的底端的两个角上均设有限位边框。托盘木板应保持平展，厚度在1厘米以上，用于支撑平面镜，同时用于固定转动轴内管与角度限位器的连接铰链。
15.优选地，所述同心管柱外管的底部外侧壁上固定设有角度指示针，所述角度指示针的头端指向全角量角器。角度指示针用于指示平面镜与正南方向的方位角度。全角量角器的0
°
角指向正南方向，旋转同心管柱外管指定角度，使平面镜沿正南方向偏转指定角度，角度指示针可以直观显示平面镜与正南方向的方位角度值。
16.优选地，所述平面镜与木板托盘粘接固定。平面镜的背面可以粘贴双面胶，很容易粘贴在木板托盘上，或者直接使用胶水等将平面镜与木板托盘粘接固定。
17.优选地，所述平面镜为镀银镜面或镜面贴纸。平面镜可以大也可以比较小，一般以0.5
㎡‑1㎡
大小为宜，形状可以是方形、圆形、多边形等多种形状；平面镜可以是传统的镀银镜面，也可以是不含铅的镜面，或者是镜面贴纸，俗称软镜子，软镜子已经大量被使用，造价低廉，运输安装安全简便。
18.优选地，所述底板为钢板或铁板。所述底板的长度和宽度为40厘米-50厘米，厚度在厘米左右。底板用于支撑其上部各部件，并保证整体的平稳摆放或安全固定。底板也可以使用其它能固定并承载上部各部件的各种材料与结构，如木板、圆形或多边形支架等。
19.本实用新型的有益效果如下：
20.本实用新型由于采用了以上技术方案，装置的结构简单，操作便捷，可大可小，可
固定可移动，可单体使用，也可多个组合使用，可手工操作，也可制成智能联动。利用平面镜的特性，将太阳光转移到周边任意指定需要照射的区域，使以前不可能直接得到天然太阳光照射的环境变为可能得到原生态的太阳光照射，且通过调整总能使某一指定的点位和区域得到连续和稳定照射。另外也可以通过调整装置的相对位置，为吸收点位或区域，比如太阳能电池板，太阳热水采集器等投射比当时太阳日照强度高出若干倍(5倍以内)的照射，可以大幅增加太阳的采光面积和使用效率。
21.上述说明仅为本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本实用新型的技术手段并可依据说明书的内容予以实施，同时为了使本实用新型的上述和其他目的、技术特征以及优点更加易懂，以下列举一个或多个优选实施例，并配合附图详细说明如下。
附图说明
22.一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
23.图1示出本实用新型的一种将太阳光转移并稳定照射的装置的立体结构示意图。
24.图2示出本实用新型的一种将太阳光转移并稳定照射的装置的后视结构示意图。
25.图3示出本实用新型的一种将太阳光转移并稳定照射的装置的俯视结构示意图。
26.图4示出本实用新型的一种将太阳光转移并稳定照射的装置的角度限位器的结构示意图。
27.图5示出本实用新型的一种将太阳光转移并稳定照射的装置实施例1的地平面投影关系坐标图。
28.图6示出本实用新型的一种将太阳光转移并稳定照射的装置实施例1的垂向投影关系坐标图。
29.主要附图标记说明：
30.1-平面镜，2-木板托盘，21-限位边框，3-转动轴，31-转动轴外管，32-转动轴内管，4-角度限位器，41-连接铰链，42-弧形板，43-弧形板中槽，44-螺杆螺帽，5-同心管柱，51-同心管柱外管，52-同心管柱内管，6-底板，7-全角量角器，8-角度指示针。
具体实施方式
31.下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。
32.除非另有其他明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其他元件或其他组成部分。
33.在本文中，为了描述的方便，可以使用空间相对术语，诸如“下面”、“下方”、“下”、“上面”、“上方”、“上”等，来描述一个元件或特征与另一元件或特征在附图中的关系。应理解的是，空间相对术语旨在包含除了在图中所绘的方向之外物件在使用或操作中的不同方向。例如，如果在图中的物件被翻转，则被描述为在其他元件或特征“下方”或“下”的元件将取向在所述元件或特征的“上方”。因此，示范性术语“下方”可以包含下方和上方两个方向。
物件也可以有其他取向(旋转90度或其他取向)且应对本文使用的空间相对术语作出相应的解释。
34.如图1-图4所示，一种将太阳光转移并稳定照射的装置，包括底板6、平面镜1、水平旋转装置和垂直翻转装置。所述底板6为钢板或铁板。所述底板6的长度和宽度为40厘米-50厘米，厚度在1厘米左右。底板6用于支撑其上部各部件，并保证整体的平稳摆放或安全固定。底板6也可以使用其它能固定并承载上部各部件的各种材料与结构，如木板、圆形或多边形支架等。
35.所述水平旋转装置包括全角量角器7和同心管柱5，所述全角量角器7固定设置在底板6上，所述同心管柱5包括同心设置的同心管柱外管51和同心管柱内管52，所述同心管柱内管52垂直固设在全角量角器7的中心，所述同心管柱外管51底端自由地套设在同心管柱内管52外。所述同心管柱外管51的底部外侧壁上固定设有角度指示针8，所述角度指示针8的头端指向全角量角器7。角度指示针8用于指示平面镜1与正南方向的方位角度。全角量角器7的0
°
角指向正南方向，旋转同心管柱外管51指定角度，使平面镜1沿正南方向偏转指定角度，角度指示针8可以直观显示平面镜1与正南方向的方位角度值。
36.所述垂直翻转装置包括木板托盘2、转动轴3和角度限位器4，所述木板托盘2固定设置在平面镜1的背面，所述平面镜1与木板托盘2粘接固定。平面镜1的背面可以粘贴双面胶，很容易粘贴在木板托盘2上，或者直接使用胶水等将平面镜1与木板托盘2粘接固定。所述木板托盘2的底端的两个角上均设有限位边框21。托盘木板2应保持平展，厚度在1厘米以上，用于支撑平面镜1，同时用于固定转动轴内管32与角度限位器4的连接铰链41。
37.所述转动轴3包括同心设置的转动轴外管31和转动轴内管32，所述转动轴外管31固定设置在同心管柱外管51的顶部外壁上，所述转动轴内管32可转动地套设在转动轴外管31内，所述转动轴内管32的两端与木板托盘2的背面固定连接，所述角度限位器4为弧形限位，所述角度限位器4的一端与木板托盘2的背面固定连接，所述角度限位器4的另一端与同心管柱外管51的外壁任意角度固定。
38.所述转动轴内管32与托盘木板2用限位螺钉固定，所述转动轴内管32能在转动轴外管31内沿轴线转动。所述同心管柱外管51沿同心管柱内管52轴向转动，带动转动轴3及木板托盘2和平面镜1沿竖直轴旋转，实现水平旋转。所述转动轴内管32在转动轴外管31内沿轴线转动，带动木板托盘2和平面镜1沿水平轴翻转，实现竖直翻转。
39.所述角度限位器4包括连接铰链41、弧形板42和螺杆螺帽44，所述弧形板42的一端通过连接铰链41与木板托盘2的背面固定连接，所述弧形板42的中间设有弧形板中槽43，所述螺杆螺帽44垂直固定设置在同心管柱外管51的外侧壁上，所述螺杆螺帽44穿过弧形板中槽43并与其螺接固定。所述螺杆螺帽44焊接在同心管柱外管51的距顶端以下10厘米处。
40.所述弧形板中槽43为90度圆弧形中间割缝。所述弧形板42的弧长约20厘米，宽度约4厘米，所述弧形板中槽43的宽度约1厘米，所述弧形板中槽43正反两面的外边缘均有角度刻度。所述弧形板42相对于同心管柱外管51转动指定角度后，通过螺杆螺帽44与弧形板中槽43螺接固定，以保证平面镜1与从竖直状态向上翻转指定角度。
41.所述平面镜1为镀银镜面或镜面贴纸。平面镜1的不平整度越小越好，越光滑越好，平面镜1可以大也可以比较小，一般以0.5
㎡‑1㎡
大小为宜，形状可以是方形、圆形、多边形等多种形状；平面镜1可以是传统的镀银镜面，也可以是不含铅的镜面，或者是镜面贴纸，俗
称软镜子，软镜子已经大量被使用，造价低廉，运输安装安全简便。利用平面镜1对太阳光不吸能、不透射、不漫射、只反射的性能，将纯天然的太阳光能及其组分全部转移并直接利用天然的太阳光，成为可能。
42.实施例1
43.本实用新型一种将太阳光转移并稳定照射的装置的应用实例：
44.例如，取昼夜平分的春分日(或秋分日)，上午9点左右的一束太阳光穿过打开的窗户入射到该装置的平面镜1上，需要将其转移照射到20米远处的位于西北角的厨房内，就可以通过调整装置的平面镜1的水平旋转角度和垂直翻转角度，来得以实现。
45.假定上午，太阳吸收区a处于西北区域内，其地平面投影坐标图如图5所示。
46.假设：太阳光入射的方位角为α，太阳光吸收点a的方位角为β，太阳光吸收点a经镜面反射点与太阳光在地平面投影线之间的夹角为θ，
47.θ＝α β
48.平面镜1在水平面上的走向线aa’与正南方向s的夹角为χ，
49.χ＝90
°
(θ/2-α)
50.＝90
°
[(α β)/2-α]
[0051]
＝90
°
(β-α)/2
[0052]
其中：α取值范围为0
°‑
90
°
，β取值范围在90
°‑
180
°
，
[0053]
则：χ取值在135
°‑
180
°
或90
°‑
135
°
之间变动。
[0054]
确定了平面镜1在地平面上相截走向线的方位角，再过入射点以该走向线的垂线方向，形成一个垂直平面，以该走向线为轴，转动该平面镜1的角度，让太阳的入射光、反射光线点，与地平面吸收点a处于同一垂直平面上，即可得到如图6的坐标系。
[0055]
h是太阳的高度角，
[0056]
δ为太阳的入射角，δ＝90
°‑h[0057]
φ是太阳光与平面镜1及吸收点a在垂向立面的夹角，φ＝180
°‑h[0058]
吸收点a’始终在地平面上，其空间高度角一直为0。
[0059]
一个平面镜1要把太阳光高度角为h，入射角δ＝(90
°‑
h)的光线反射到地面上的a点，平面镜1的纵向走向线bb’与正南方向s的夹角为y。
[0060]
则:y＝90
°‑
(φ/2-δ)
[0061]
＝90
°‑
[(180
°‑
h)/2-(90
°‑
h)
[0062]
＝90
°‑
h/2
[0063]
因此，可以得出如下结论:
[0064]
在每天上午，如果吸收点a在西北部区域，则平面镜1与地平面相截形成的走向线aa’与正南的夹角x由公式x＝90
°
(β-α)/2确定。
[0065]
把该平面镜1的走向线旋转到该方位角后，再将平面镜纵向走向线bb’与地面垂线的夹角y调到公式y＝90
°‑
h/2所确定的角度位置上，则a点就会得到太阳的反射光照射。
[0066]
在实际使用时，a点的位置是明确固定的，即β是一个具体值，而且一定时间内保持不变，变化的只是α、h，随时间有规律性的变化。这样，我们就可以通过本装置，按照一定的规律和既定条件去把稳定连续利用太阳光能变为现实可行。比如：每10分钟手工微调一次平面镜1的方位角和高度角，就能较多的接受太阳光的连续照射；如果每小时(也就是太阳
光入射角变化为15
°
时)做一次调整，则损失的太阳光能量在10％左右；要想得到更多更稳定的照射，依据本装置及其遵循的科学原理，在现有天文知识、自动化和智能控制及制造技术的支持下，作出智能联动装置，不间断的跟踪太阳光，并连续反射到同一指定点位和区域是完全可行的。
[0067]
当然，我们的目的主要是连续稳定照射，因此，除了要求平面镜1能将太阳光转移到任意指定点位或区域，而且还要通过调整，既跟踪太阳，又要连续反射到同一位置。
[0068]
平面镜1最少也能把太阳光照射地平面强度的50％转移照射到指定的点位或区域。在日照最强的正午前后，能把70％的日照强度和能量转移。在太阳偏东和偏西时(即上午或下午，太阳高度角小于等于60
°
时)，平面镜1能将当时日照强度的1-5倍能量反射到与太阳同一边(东边或西边)的吸收点位或区域。据测算：在我国西北部，一平方米的平面镜1，平均每天能转移大约3.6至5.6千瓦小时的太阳光能到指定的点位或区域。一般太阳能电池板、太阳能采热器被固定后难以变动位置，就可以通过移动本装置的位置，调整平面镜1的角度，来增强对太阳能电池板或太阳能采热器的照射，这在早晚太阳高角度小，日照不强时，是一个很好的补充。如果家庭使用本装置，在需要照射的房间位置或区域，可先可后，顺序可调时，可以遵循“向阳花木早逢春”的原则，像向日葵一样，让平面镜1尽可能对着太阳的情况下，反射到所需点位或区域。
[0069]
前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。针对上述示例性实施方案所做的任何简单修改、等同变化与修饰，都应落入本实用新型的保护范围。