专利名称：万能太阳箱的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用太阳能的万能太阳箱。
现有的家用太阳能设备，例如太阳灶或太阳能热水器等，它们只能提供作炊事用的高温集中点热源，或专用作烧热水，不能兼作烘烤箱、干燥器、冷藏箱、生豆芽机、育种等，也不能兼作保持相当于人体温度或室温的明的、暗的、湿的各种温室之用。如果一个家庭要满足生活上和生产上的多方面需要，购齐上述各种设备，则必然造成经济开支大;设备利用率低;存放设备占地面积大;过于分散，使用不便;另外，上述除太阳能设备外，其他如生豆芽机和电烤面包箱等，要耗电。
本发明的目的是提供利用太阳能的万能太阳箱，能满足普通家庭在生活上和生产上的多方面需要，例如烧热水、开水，和煮饭、炒菜、烘烤、消毒、冷藏、温藏、生豆芽、酿制酱菜、育种、孵化等等。
概括的说，万能太阳箱是由作为底面和侧面的绝热壳层，围裹三个具有一定形状和光学特性的空腔-冷热腔、综合腔和机动腔，各腔之间用透明板分隔，阳光可从该箱上方射入各腔。根据不同用途，可选择水或低沸点工作物质或空气等分别放入冷热腔或机动腔。在综合腔中可为各种用途而进行相应的操作。该箱所具有的吸反板，聚散板和盛具架等各另件，是可以根据不同用途而摆置在对应的方位上的。
图1、图2和图3是本发明的实施例之一。下面结合附图，概述本发明的结构及原理和用法，图1和图2各为正视图和俯视图，图3为盛具架一例。为使万能太阳箱发挥全部功能，必和一定的自动跟日器配用。
附图中，[14]是冷热腔，它由反射聚光板[13]、集热板[17]、下透明盖板[11]、透明壁[20]以及分别与阀门[15]连通的两个管嘴构成。下透明盖板[11]与反射聚光板[13]的光轴垂直;反射聚光板[13]的面积大于集热板[17]的面积;反射聚光板的焦点或焦带中心位于综合腔[2]的中央或中央附近;在冷热腔充满水的条件下，以较小入射角通过下透明盖板[11]的光线，被反射聚光板[13]反射后，凡能返回到下透明盖板[11]的光线，都不能跑出冷热腔[14]，只能被全内反射落入集热板[17]上。透明壁[20]具有一定曲率。为机动腔，该腔底板为下透明盖板[11]，上盖为与下透明盖板[11]相平行的上透明盖板[7]，兼顾保温和透射率的需要，上透明盖板[7]可由相互平行的一层或多层透明板构成。该腔侧面的一部分为与综合腔[2]相隔的透明壁[20]的上部，其余部分为不透明围板，紧靠着绝热壳层内侧;围板上有两个与阀门[16]连接的管嘴。为综合腔，该腔的一侧以透明壁[20]与冷热腔和机动腔相隔，其余侧面和底板为反射聚光板[1]及[23]和数个集热板[3]，上盖为由两层透明板组成的透明盖板门[19]，透明盖板门也可由一层或更多层透明板组成。该腔中所有反射聚光板的焦点或焦带，都与冷热腔的合一。在综合腔中，把锅具[4]挂在门下面的挂锅器上，挂锅器[6]由蝶形螺母和挂钩组成。锅具[4]所有外表都发黑。为吸反板，它具有一个反射聚光面和一个集热面，当该板的反射聚光面向着综合腔的中心而摆在综合腔内一定位置时，其焦点或焦带的位置，与冷热腔的反射聚光板[13]的合一。另外，吸反板具有较大的导热系数，并有一个能从万能太阳箱外插进绝热壳层[12]而与箱内壁构成非点接触的部位。为聚散板，它是导热系数较大的反射聚光板，当它插在左支柄[10]的一定位置时，其焦点或焦带与冷热腔的反射聚光板的合一;它有一个能从万能太阳箱外插进绝热壳层[12]而与箱内壁构成非点接触的部位。为绝热壳层，它由壳外皮和绝热材料构成，壳外皮的表面为反光面;绝热壳层[12]上有一定数量能被聚散板或吸反板插进的孔，孔内嵌有可开可合的绝热塞，当绝热塞嵌合后，能分别和冷热腔或机动腔或综合腔的不透明腔壁接触。绝热壳层上有左支柄[10]和右支柄[24]。在综合腔的集热板[3]的外面的绝热材料中，可嵌入电阻丝及其盒，图1中的[21]和[22]即其一例。
图3为盛具架，它是综合腔的附件之一。
下面结合用法叙述原理。
若欲使综合腔造成高温中心，以作炊事或其它用，可使万能太阳箱跟踪太阳，并使冷热腔和机动腔无水，把吸反板[18]插于右支柄[24]上，把聚散板[9]插于左支柄[10]上即可。因为此时，聚散板和冷热腔、综合腔的所有反射聚光面，能把光热集中于综合腔内一点或一焦带，吸反板在箱外所摆倾角与在综合腔内所摆的不同，故也能把收集的光反射于综合腔内。综合腔的两扇门可开、闭、半开半闭或一开一闭，依用途而定。
若欲使综合腔变作烘烤箱或消毒箱，应使能量较均匀分布在综合腔内各处，为此要把被烘烤物放在盛具架上挂起来，关闭透明盖板门，并使万能太阳箱跟踪太阳，把吸反板放在综合腔中，使其集热面向着透明壁[20]并相隔一定距离，当由冷热腔来的光热照在它的集热面时，便加热它和透明壁之间的空气层，造成空气在腔内对流。同时，聚散板把光热由上部投入综合腔中。若欲使综合腔变作干燥器，则应在这一基础上，打开一扇透明盖板门，使热气流通过被干燥的物料后流出，冷气流沿腔壁由下部进来，因能自动跟踪太阳，故空气的这种流动路线是不难形成的。
若欲使冷热腔变作太阳能热水器，则应使冷热腔充满水，把两个阀门[15]中的管口比冷热腔的最高水位更高的那个阀门打开(必要时接软管)。同时在综合腔中把吸反板的反射聚光面对向透明壁[20]的下部，并关闭盖板门。于是，凡由反射聚光面[13]反射后的光，到达下透明盖板者，都因被全内反射而落入集热板[17];直接到达透明壁[20]下部者，透过后被吸反板反射进入集热板[17]上，使水升温。同时，吸反板的集热面把所受的阳光变为热，使综合腔升温，借助于[20]的传导，加速冷热腔中的水升温。若想一边煮饭一边烧热水，可把吸反板插在右支柄[24]上，令其把阳光反射入综合腔即可。
若要使综合腔变为豆芽机，可调自动跟日器，使阳光始终不垂直于[7]和[19]而射入腔中，在综合腔中放入盛具架和盛豆芽的筛箕，并用冷热腔中温水淋过豆芽后，给综合腔底存适量温水。使吸反板的集热面受阳光而遮住豆芽(但勿接触)。同时令冷热腔昼夜保持温水，以其水温控制综合腔温度，用门上的两孔的塞和通控制通风和保温。冬天可给机动腔封闭适量的低沸点工质以调温(当使冷热腔变作太阳能热水器时，用此法可防夜间冰冻)，十分必需时可用电热。在特寒季节或地区，为避免冷热腔结冰，可给冷热腔换入低沸点不透明吸热工质，使综合腔变成利用相变的温室。
另外，若欲使综合腔变为辐照消毒箱，或晒酱明温室，或发酵、酿造用的暗温室，或适宜于育种及孵化小鸡用的温室等，其原理和用法以此类推。
若要把综合腔变作冷藏箱，可借助于自动跟日器，使绝热壳层的外反光面全天向阳。白天，使吸反板的反光面向外，把盖板门[19]遮住，使聚散板把机动腔遮住，则万能太阳箱就变成了全身反光体。同时，在机动腔和冷热腔放入适量低沸点透明工质，利用昼夜大气温差，使工质在白天汽化，通过透明壁传热，给综合腔降温;夜间再受大气冷却而液化，以使综合腔温度永远保持接近于一昼夜间的最低温度。为保证工质液化，应在晚上把绝热壳层的绝热塞板开，把聚散板和吸反板分别插入对应的孔中，和万能太阳箱内壁成非点接触，加速散热。例如，左支柄[10]和右支柄[24]各自所连的绝热塞，被扳出缝子后，聚散板和吸反板就能分别插入缝中以散热。左、右支柄是各用销轴和板簧与绝热壳层连接并被支持的。当用作冷藏箱时，可据不同季节和地区的昼夜温差统计值，选择不同的低沸点工质。
当需用电阻丝[21]作炊事时，要借助于自动跟日器，使万能太阳箱水平停放，把锅贴放于底部的集热板[3]。
本发明的主要优点是(a)成本低廉，经济效益高。其成本约和一个太阳能热水器的差不多，但它可代替家用太阳能热水器、太阳灶、电烤箱、家用太阳能干燥器、家用生豆芽机、冷藏箱、电热水箱、非养鸡专业户用的孵化箱、临时停电用水缸等，还可用作各种温室和家用辐照消毒箱，对生吃菜和水果及餐具、植物种子等辐照消毒，减少病害。(b)基本上不耗常规能源。(c)不占房内面积;(d)使用方便;(e)防尘，卫生，不污染空气。故便于普及到各家各户。
万能太阳箱在城市及农村皆可用，可安装于楼房南阳台的边角上，峙出阳台外;或农村院子向阳处等。
权利要求
1.利用太阳能的万能太阳箱，其特征在于(a)该箱包含冷热腔[14]、机动腔[8]、综合腔[2]，箱的底部与侧部是绝热壳层[12]，各腔之间由透明板分隔，阳光可从上方射入箱内。(b)该箱具有相配合的吸反板[18]、聚散板[9]、盛具架和根据该箱用途需要，可供装入冷热腔、机动腔使用的低沸点工作物质。
2.根据权利要求1所述的万能太阳箱，其特征在于冷热腔由反射聚光板[13]、集热板[17]、下透明盖板[11]、透明壁[20]以及分别与阀门[15]连通的两个管嘴构成。下透明盖板与反射聚光板的光轴垂直;反射聚光板[13]的面积大于集热板[17]的面积;反射聚光板的焦点或焦带中心位于综合腔[2]的中央或中央附近;在冷热腔充满水的条件下，以较小入射角通过下透明盖板的光线，被反射聚光板[13]反射后，凡能返回到下透明盖板的光线，都不能跑出冷热腔，只能被全内反射落到集热板[17]上。透明壁[20]具有一定曲率。
3.根据权利要求1所述的万能太阳箱，其特征在于机动腔[8]的结构为该腔底板为下透明盖板[11]，上盖为与下透明盖板[11]相平行的一层或多层上透明盖板[7]。该腔侧面的一部分为与综合腔相隔的透明壁[20]的上部，其余部分为不透明围板，紧靠绝热壳层内侧;围板上有两个与阀门[16]连接的管嘴。
4.根据权利要求1所述的万能太阳箱，其特征在于综合腔的一侧以透明壁[20]与冷热腔和机动腔相隔，其余侧面和底板为反射聚光板[1]及[23]和数个集热板[3]，上盖为由一层或多层透明板组成的透明盖板门[19]，各反射聚光板的焦点或焦带，与冷热腔反射聚光板的合一。
5.根据权利要求1所述的万能太阳箱，其特征在于吸反板[18]具有一个反射聚光面和一个集热面，当该板的反射聚光面向着综合腔的中心而摆在综合腔内一定位置时，其焦点或焦带与冷热腔的反射聚光板的合一;吸反板具有较大导热系数，并有一个能从万能太阳箱外插进绝热壳层[12]而与箱内壁构成非点接触的部位。
6.根据权利要求1所述的万能太阳箱，其特征是聚散板[9]是导热系数较大的反射聚光板，当它插在左支柄[10]的一定位置时，其焦点或焦带与冷热腔的反射聚光板的合一;它有一个能从万能太阳箱外插进绝热壳层[12]而与箱内壁构成非点接触的部位。
7.根据权利要求1所述万能太阳箱，其特征是绝热壳层[12]由绝热材料和壳外皮构成，壳外皮的表面为反光面;绝热壳层上有一定数量的能被聚散板或吸反板插进的孔，孔内嵌有可开可合的绝热塞，当绝热塞嵌合后，能分别和冷热腔或机动腔或综合腔的不透明腔壁接触。绝热壳层上有左支柄[10]和右支柄[24]。在综合腔的集热板[3]外面的绝热材料中，可嵌入电阻丝及其盒。
全文摘要
本发明是利用太阳能的万能太阳箱，由被绝热壳层围裹，并用透明板隔成的冷热腔、机动腔、综合腔及吸反板、聚散板和低沸点工质等构成。用时载于自动跟日器上，利用全内反射和腔壁的反射、透射、吸收和工质的相变及吸反板等的变位，在腔内使太阳能形成高温中心，或较均匀分布的各种温室，或保持为和一昼夜间最低温度相近的冷藏室，用于烧水、煮饭、炒菜、育种、生豆芽、消毒、烘干、酿造、温藏、冷藏等家庭生活和生产的多种需要。
文档编号F24J2/06GK1032391SQ87106799
公开日1989年4月12日 申请日期1987年10月6日 优先权日1987年10月6日
发明者王存义 申请人:王存义