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1. WO2009012619 - GREEN ENERGY SOURCES MACHINE FOR LIVING

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[ ZH ]
绿色能源生活机

技术领域

本实用新型涉及日用生活机具,尤其涉及一种开发利用可再生洁净能源的绿色能源 生活机。 '

背景技术

在全球气候日渐暧化,不可再生能源面临枯竭的严峻形势下,必须减少废气排放, 减低空气污染,降低对大自然环境的破坏。

提高能源利用率,增加对可再生洁净能源的开发,已成为当今人类如何维持永续发 展最重要的课题之一。

因此,必须加强对可再生洁净能源的设备的设计与开发,使可再生洁净能源的广泛 利用成为现实。

实用新型内容

本实用新型旨在针对上述人类可持续发展所需,推出一种利用可再生洁净能源的新 设备一绿色能源生活机。

本实用新型绿色能源生活机是利用光能、风能之互补性来撷取大自然赋予人类之可 再生资源,高效率的利用,生成电能及热能。

再利用转换器将电能转换为交流家用电源;利用热交换器,将热能转变为热水以供 应家庭沐浴取暖之用。

更具体地讲,本实用新型有以下三方面的目的,即本实用新型要具备以下三方面的 主要特点- ①、将光能与风能结合,以适应各种天气,达到风光互补效应。

②、利用聚光效应取得大量的紫外线供应太阳能板,并生成电能,取得大量的红外 线,供应热交换器以生成大量的热水。既散热又提高太阳.能板的效率。(因对太阳能板 而言,温度越高效率越低,经试验,每升高 C,太阳能板总效率降低 0 .5% ) ,并热 水储存于热水箱中,以供夜间使用。

③、将太阳能板所取得之电能储存于电池组,经变频器供应家庭轻电力设备(如照 明),并以开关作自动切换:若电池组能量充足,则家用供电自动切换为太阳能供电; 若电池组剩下 1/2储电量,则再转换为市电供电;若遇夜间热水不足,或温度过低,则 电池组之电能可供应再加热系统,以提升热水温度。

故上述 "电池组"可当成家庭用 UPS 系统(不断电系统),若遇停电限电则可发 挥救急系统的作用。

本实用新型绿色能源生活机这样实现。

构造本实用新型绿色能源生活机,其结构中包括能源收集系统与基座、热能储存系 统与输出、电能储存与转换系统。

所述能源收集系统与基座包括前支架、后支架。在前支架、后支架上通过万向轴承 安装光热能收集箱,所述前支架或 /和后支架安装逐日系统驱动马达及太阳轨迹校正马 达。所述光热能收集箱的上顶面四周缘分别安装逐日左侦测装置、逐日右侦测装置、校 正前侦测装置、校正后侦测装置,还包括外加风力发电辅助架。

所述光热能收集箱包括由热绝缘材料制作的箱状的外壳,在箱状外壳的顶面安装菲 涅耳放大镜;在箱状外壳的箱内的底壁设置铝热交换器,铝热交换器内有水管连接管, 铝热交换器还分别连通进水管、出水管,且其进水管连通热能存储系统与输出之送水马 达的输出端,出水管连通热能存储系统与输出之热水储存槽;及安装在铝热交换器上的 太阳能芯片组,并将太阳能芯片组安装于菲涅耳放大镜的被设计的聚焦倍率上,太阳能 芯片组将太阳能转换成电能,太阳能芯片组的输出端与电池储能组的输入端电连接。

热能储存系统与输出包括总进水管与水过滤器连通,水过滤器的输出端与送水马达 的输入端连通,送水马达的输出端与上述铝热交换器的进水管连通,上述铝热交换器的 出水管与热水储存槽连通,铝热交换器与热水储存槽之间连接水温感应器,水温感应器 与送水马达具有水温讯息连接,以控制送水马达的停、转。热水储存槽还与再加热器连 通,再加热器的输出端与用水管连通。

所述电能储存与转换系统包括基座、电池储能组、变频器。所述电池储能组、变频 器安装在基座上,电池储能组的输入端与太阳能芯片组的输出端电连接,变频器与电池 储能组的输出端电连接,变频器将 DC (直流)电压转换成 AC (交流)电压。

本实用新型具有突出优点:其一,将光能与风能结合,通过风、光互补以适应 各种天气;其二,利用聚光效应取得大量的紫外线供应太阳能板,并生成电能,取得大 量的红外线,供应热交换器以生成大量的热水,光能、热能利用效率高;其三,采用完 备的储能措施,如将热交换器取得之热能以热水的型态存储于热水槽中,,以供夜间使用, 又如将太阳能板经转换之电能储存于电池组等。

附图说明

图 1为本实用新型能源收集系统与基座结构示意图;

图 2为光热能收集箱结构示意图;

图 3为电能储存与转换系统结构图;

图 4为热能储存系统与输出结构示意图;

图 5为本实用新型结构方块图。

图中:

1、前支架, 2、后支架, 3、万向轴承, 4、追日系统驱动马达, 5、太阳轨迹校 正马达, 6、光热能收集箱, 7、追日左侦测装置, 8、追日右侦测装置, 9、校正前侦 测装置, 10、校正后侦测装置, 1 1、外加风力发电辅助架;

21、菲涅耳放大镜, 22、外壳, 24、太阳能芯片组, 25、进水管, 26、铝热交换 器, 27、出水管, 28、水管连接管;

31、基座, 32、电池储能组, 33、变频器;

41、总进水管, 42、水过滤器, 43、送水马达, 46、热水储存槽, 47、再加热器, 48、水温感应器, 49、用水管。

具体实施方式

下面,结合附图进一步介绍本实用新型的具体实施方式,并对本实用新型的工作原 理加以说明。

图 1、图 5所示,构造本实用新型绿色能源生活机,其结构中包括能源收集系统与 基座、热能储存系统与输出、电能储存与转换系统。

所述能源收集系统与基座包括前支架 1、后支架 2,在前支架 1、后支架 2上通过万 向轴承 3安装光热能收集箱 6,所述前支架 1或 /和后支架 2安装逐日系统驱动马达 4及 太阳轨迹校正马达 5,所述光热能收集箱 6的上顶面四周缘分别安装逐日左侦测装置 7、 逐日右侦测装置 8、校正前侦测装置 9、校正后侦测装置 10,还包括外加风力发电辅助

架 1 1。

如图 2所示,所述光热能收集箱 6包括由热绝缘材料制作的箱状的外壳 22,在箱状 外壳 22的顶面安装菲涅耳放大镜 21 ;在箱状外壳 22的箱内的底壁设置铝热交换器 26, 铝热交换器 26内有水管连接管 28,铝热交换器 26还分别连通进水管 25、出水管 27, 且其进水管 25连通热能存储系统与输出之送水马达 43的输出端,出水管 27连通热能 存储系统与输出之热水储存槽 46; 及安装在铝热交换器 26上的太阳能芯片组 24,并将 太阳能芯片组 24安装于菲涅耳放大镜 21的被设计的聚焦倍率上,太阳能芯片组 24将 太阳能转换成电能,太阳能芯片组 24的输出端与电池储能组 32的输入端电连接。

如图 3所示,所述电能储存与转换系统包括基座 31、电池储能组 32、变频器 33。 所述电池储能组 32、变频器 33安装在基座 31上,电池储能组 32的输入端与太阳能芯 片组 24的输出端电连接,变频器 33与电池储能组 32的输出端电连接,变频器 33将 DC电压转换成 110V/60HZ、或 220V/50 HZ、或 240V/50 HZ的 AC电压。

如图 4所示,热能储存系统与输出包括总进水管 41与水过滤器 42连通,水过滤器 42的输出端与送水马达 43的输入端连通,送水马达 43的输出端与上述铝热交换器 26 的进水管连通,上述铝热交换器 26的出水管 27与热水储存槽 46连通,铝热交换器 26 与热水储存槽 46之间连接水温感应器 48,水温感应器 48与送水马达 43具有水温讯息 连接,以控制送水马达 43的停、转。热水储存槽 46还与再加热器 47连通,再加热器 47的输出端与用水管 49连通。

本实用新型变频器 33的输出端连接配电箱,其配电箱的输入端还与市电电源连接。 本实用新型的电池储能组 32的输出端还电连接直流分电盘,以输出直流电。

本实用新型的工作原理介绍如下:

①、如图 2,本实用新型利用菲涅耳放大镜(Fresnd Lens) 21制成光热收集箱 6, 由于本实用新型必须暴露在户外阳光充足之下,压克力材质的菲涅耳放大镜会因高温变 形而无法使用。故本实用新型设计的菲涅耳放大镜为压克力胶合玻璃的复合材质,来达 到高温下不变形的状态。本实用新型利用菲涅耳放大镜(Fresnel Lens) 21 作 N倍阳 光放大聚光投射于太阳能芯片组 24,

将得到: N X EP X 0.9之电能,

并得到: N X Hp X 0.9之热能。

注: EP为一个全太阳所得之电能, Hp为为一个全太阳所得之热能, 0.9为常数 (光损失)。

依实验,热、电转换得 Hp≥4 EP

故聚光后所得之总功率= (NX 5 EP X 0.9) Watts

而热能方面籍由出水管 27 散热引出,藉由水温感应器 48设定温度,若水温到达 设定值则启动进水马达 43,将热水压缩至热水槽 46储存,此同时在太阳能芯片组 24 之电流输出至电池储能组 32储存。

②、为达成此高效率之运作,必需将菲涅耳放大镜 21 正对太阳,为完成此工作, 遂以追日左侦测装置 7、追日右侦测装置 8为侦测器,利用光度感测来完成。当正对太 阳时 SR=SL,则追日系统驱动马达 4停止;当 SR>SL,则则追日系统驱动马达 4需向 R 方转动,以驱使 SR=SL;当 SR<SL,则追日系统驱动马达 4需向 L方转动,以驱使 SR=SL, 达到正对太阳之目的。如此即可在一天之中从 ¾盘分 A电M— 08时至 PM— 05时,皆可运作正对 太阳。

③、又一年四季太阳之直射地球之南、北半球差异,遂以校正前侦测装置 9、校正 后侦测装置 10为侦测器,当正对太阳时 SF=SB,太阳轨迹校正马达 5停止;当 SF>SB, 则太阳轨迹校正马达 5动作,光热能收集箱 6往前倾,以使 SF=SB,太阳轨迹校正马达 5停止;当 SF< SB,则太阳轨迹校正马达 5动作,电热收集箱 6往后倾以使 SF-SB, 太阳轨迹校正马达 5停止。

④、为解决连续阴雨天时无法收集光能,遂以外加风力发电辅助架 11,将外加辅 助风力发电机与太阳能系统并联输入运转,在有风力之时可作为 24小时运转,以弭补 光能不足。

⑤、电能输出

变频器 配电箱 家用电源

o +v

当电池储能组 32 电能充满,则由直流分电盘输出直流。以 +—电流型式输出。再 籍由变频器 33 转换为各种电压型式如: 100V 、 50HZ , 110V 、 60HZ , 220V、 50/60HZ , 240V 50/60HZ输出至家用分电盘,取代市电供应,直到电池储能组 32剩 余 1/2能量,即停止变频器 33运作,再自动转换为市电供应。如此可节约电费,又可作 为家用不停电系统供电,以防停电限电。

⑥、热能输出

将水引至总进水管 41,再籍由过滤器 42,去除杂质。经由送水马达 43送到四组铝 热交换器 26作加热,并由水温感应器 48设定所需水温之温度。

当水温到达额定值即启动送水马达 43,将水压缩到热水储存槽 46中;若水温降低 至水温感应器 48设定,此时送水马达 43即停止运作。

为防止冬天或夜间水温过低,遂以再加热器 47的内置直流电热管进行低压加热, 其安全性高,不漏电,可供夜间及冬天水温过低之时采用。