一种太阳能空气压缩机
技术领域
本发明属于空气压缩技术领域，具体涉及一种太阳能空气压缩机。
背景技术
太阳能空气压缩机是一种空气压缩设备，能够通过压缩的空气产生高压，通过太阳能将热量进行转换，以此能够降低空气压缩机的使用成本，并且太阳能作为新型能源，能够降低对环境的污染，然而由于其是利用太阳光作为能量来源，因此必然会受地理环境限制。
高纬度，在地理学意义上是指地球表面南北纬度60度到南北极之间的区域。它是地球表面接受太阳辐射最弱的地带，气候寒冷；高纬度地区冬季漫长严寒，月平均气温在0℃以下；夏季短促温暖，月平均气温在10℃以上。年降水量300～600毫米，相对湿度较高。气温年较差大。本区为极地大陆气团源地且纬度高，冬季黑夜时间长，正午太阳高度角小，积雪覆盖，地面辐射冷却剧烈；
因此在高纬度地区太阳光照强度远低于中纬度地区和低纬度地区，并且存在冬季光照强度远低于夏季光照强度以及正午太阳高度角小的特点，这就导致在高纬度地区存在光照变化幅度大，而且光照强度较低的问题；
而太阳能发电系统的光电转换效率在10％左右，并且发电系统内部自身存在损耗，在高纬度地区光照较弱时受到光电转换效率以及损耗的影响难以利用太阳能启动压缩机。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种设置线性聚光单元对太阳光进行聚光，能够在高纬度地区能够正常利用太阳能蓄能启动压缩机的太阳能空气压缩机。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种太阳能空气压缩机，包括设备箱、回转平台、旋转架、压缩容器和线性聚光系统，所述回转平台设于设备箱的顶部，并通过纵向旋转轴与设备箱转动连接，回转平台的顶部设有两个对称设置的旋转架，旋转架之间设有压缩容器和线性聚光系统，压缩容器位于线性聚光系统的中心，压缩容器固定连接旋转架，线性聚光系统转动的连接旋转架；
线性聚光系统包括旋转座、回转驱动机构、线性聚光单元、调节单元以及设于压缩容器表面的条形太阳能电池，旋转座的右端通过主轴连接旋转架，该主轴连接回转驱动机构的输出端，通过回转驱动机构带动主轴以及旋转座转动；
压缩容器整体呈圆柱形，左端设置圆柱形的柱头，柱头贯穿旋转座以及旋转架，并与旋转座之间转动连接，与旋转架固定连接，使其不会跟随线性聚光系统转动。
六个线性聚光单元以压缩容器的轴线为中心均匀环形阵列分布，两端通过聚光单元转轴、滑座和滑槽连接旋转座，聚光单元转轴通过轴承转动设置在滑座上，滑座与旋转座上开设的滑槽滑动连接，滑槽贯通旋转座；
旋转座的右侧设有与线性聚光单元一一对应的调节单元，该调节单元包括直线驱动器和聚光单元调节电机，直线驱动器的推杆连接滑座，并沿旋转座的直径方向设置，滑座上设置聚光单元调节电机，聚光单元调节电机的输出轴连接线性聚光单元的聚光单元转轴；聚光单元调节电机带动线性聚光单元调节角度，直线驱动器带动滑座沿滑槽移动带动线性聚光单元调节与压缩容器的距离；
相邻的条形太阳能电池之间的压缩容器的表面设有条形保温片以及一个通光间隙，通光间隙的压缩容器的表面设有太阳能吸收涂层；
设备箱内设有电动压缩机以及蓄电池，蓄电池的输入端连接条形太阳能电池，蓄电池的输出端连接电动压缩机；电动压缩机的进气口通过空气滤清器连通大气，出气口通过管道和阀门连接压缩容器的进气口，压缩容器的出气口通过管道和阀门连接供气嘴。电动压缩机将大气中的空气压缩送入压缩容器，压缩容器通过供气嘴对外部供给高压气，压缩容器的出气口优选的设置在柱头上，进气口优选的设置在压缩容器右端，同样可以设置在柱头上，也可设置在其他位置。
作为本发明的进一步优化方案，所述回转平台与设备箱之间的纵向旋转轴通过齿轮传动机构连接纵向旋转电机的输出轴，通过纵向旋转电机和齿轮传动机构的传动带动纵向旋转轴的转动，进而带动回转平台沿纵向旋转轴的转动，进而调整上方的线性聚光系统迎向太阳光照射方向。
作为本发明的进一步优化方案，所述压缩容器的右端与旋转座转动连接，能够实现对于旋转座的转动支撑。
作为本发明的进一步优化方案，所述回转驱动机构包括回转驱动电机以及减速器，回转驱动电机的输出轴连接减速器的输入轴，减速器的输出轴连接主轴。利用回转驱动电机以及减速器的减速传动驱动主轴以及旋转座的旋转。
作为本发明的进一步优化方案，所述旋转架的下方设有弧形聚光罩，该弧形聚光罩与压缩容器同轴设置，并固定连接旋转座，弧形聚光罩的顶面设有反光层，能够反射光线到线性聚光系统底部。同样的，其可通过旋转座带动转动迎合太阳光照方向。
作为本发明的进一步优化方案，所述压缩容器顶部和底部的条形太阳能电池的宽度是其余四个条形太阳能电池的宽度的2-4倍。这种设置方式能够增大受光面，降低调节单元对于两侧的线性聚光单元的调节范围，减小直线驱动器的形成，减小机构体积。
作为本发明的进一步优化方案，所述线性聚光单元与压缩容器之间设有限光筒，限光筒上设有与线性聚光单元一一对应的通光槽，通光槽为条形，限制光线通过，光照通过通光槽照射到压缩容器表面，通过改变通过通光槽的光照即可调整对于压缩容器的光照强度，可控性更强。
本发明的有益效果在于：
1)本发明设置线性聚光单元对太阳光进行聚光，能够在高纬度地区能够正常利用太阳能蓄能启动压缩机，并且线性聚光单元可以在光强较弱的季节通过调整角度和位置集中聚光，进一步的克服了无法启动压缩机的问题；
2)本发明分散的设置多个可调节的线性聚光单元聚光照射太阳能电池，能够避免大面积的集中聚光，并且可调节聚光强度，以适应高纬度地区冬季夏季太阳光强差距较大的情况，避免采用传统的聚光方式进行光照集中在夏季时聚光产生的光强较大导致太阳能电池烧损的问题；
3)本发明采用线性聚光系统阵列于压缩容器外部的结构形式，能够在空气压缩的基础上提供供气压力平衡方法，排气时压缩容器内部产生压降，此时回转驱动机构驱动线性聚光系统旋转一定角度，线性聚光穿过通光间隙照射压缩容器表面的太阳能吸收涂层对压缩容器加热，保持压缩容器内部压力能够保持平衡，能够提供稳定的高压气输出，适用于对于供气压力要求较高的环境。
附图说明
图1是实施例一中本发明的结构示意图；
图2是实施例一中本发明的线性聚光系统的整体结构示意图；
图3是实施例一中本发明的线性聚光系统的截面结构示意图；
图4是实施例一中本发明的调节单元的结构示意图；
图5是实施例二中本发明的线性聚光系统的整体结构示意图；
图6是实施例五中本发明的线性聚光系统的整体结构示意图。
图中：设备箱1、回转平台2、旋转架3、压缩容器4、线性聚光系统5、旋转座6、回转驱动机构7、线性聚光单元8、调节单元9、条形太阳能电池10、条形保温片11、通光间隙12、滑座13、滑槽14、直线驱动器15、聚光单元调节电机16、回转驱动电机17、减速器18、限光筒19、通光槽20、弧形聚光罩21。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
实施例一
如图1-4所示，一种太阳能空气压缩机，包括设备箱1、回转平台2、旋转架3、压缩容器4和线性聚光系统5，所述回转平台2设于设备箱1的顶部，并通过纵向旋转轴与设备箱1转动连接，回转平台2的顶部设有两个对称设置的旋转架3，旋转架3之间设有压缩容器4和线性聚光系统5，压缩容器4位于线性聚光系统5的中心，压缩容器4固定连接旋转架3，线性聚光系统5转动的连接旋转架3；
线性聚光系统5包括旋转座6、回转驱动机构7、线性聚光单元8、调节单元9以及设于压缩容器4表面的条形太阳能电池10，旋转座6的右端通过主轴连接旋转架3，该主轴连接回转驱动机构7的输出端，通过回转驱动机构7带动主轴以及旋转座6转动；
压缩容器4整体呈圆柱形，左端设置圆柱形的柱头401，柱头401贯穿旋转座6以及旋转架3，并与旋转座6之间转动连接，与旋转架3固定连接，使其不会跟随线性聚光系统5转动。
六个线性聚光单元8以压缩容器4的轴线为中心均匀环形阵列分布，两端通过聚光单元转轴、滑座13和滑槽14连接旋转座6，聚光单元转轴通过轴承转动设置在滑座13上，滑座13与旋转座6上开设的滑槽14滑动连接，滑槽14贯通旋转座6；
旋转座6的右侧设有与线性聚光单元8一一对应的调节单元9，该调节单元9包括直线驱动器15和聚光单元调节电机16，直线驱动器15的推杆连接滑座13，并沿旋转座6的直径方向设置，滑座13上设置聚光单元调节电机16，聚光单元调节电机16的输出轴连接线性聚光单元8的聚光单元转轴；聚光单元调节电机16带动线性聚光单元8调节角度，直线驱动器15带动滑座13沿滑槽14移动带动线性聚光单元8调节与压缩容器4的距离；
相邻的条形太阳能电池10之间的压缩容器4的表面设有条形保温片11以及一个通光间隙12，通光间隙12的压缩容器4的表面设有太阳能吸收涂层；
在本实施例中，设备箱1内设有电动压缩机以及蓄电池，蓄电池的输入端连接条形太阳能电池10，蓄电池的输出端连接电动压缩机；电动压缩机的进气口通过空气滤清器连通大气，出气口通过管道和阀门连接压缩容器4的进气口，压缩容器4的出气口通过管道和阀门连接供气嘴。电动压缩机将大气中的空气压缩送入压缩容器4，压缩容器4通过供气嘴对外部供给高压气，压缩容器4的出气口优选的设置在柱头401上，进气口优选的设置在压缩容器4右端，同样可以设置在柱头401上，也可设置在其他位置。
条形太阳能电池10、充电控制器、逆变器和蓄电池共同组成太阳能交流发电系统，蓄电池通过主控制器连接电动压缩机，通过主控制器控制电动压缩机的开关。
在本实施例中回转平台2与设备箱1之间的纵向旋转轴通过齿轮传动机构连接纵向旋转电机的输出轴，通过纵向旋转电机和齿轮传动机构的传动带动纵向旋转轴的转动，进而带动回转平台2沿纵向旋转轴的转动，进而调整上方的线性聚光系统5迎向太阳光照射方向；
纵向旋转电机可以是设置于设备箱1内部。
在本实施例中压缩容器4的右端与旋转座6转动连接，能够实现对于旋转座6的转动支撑。
在本实施例中回转驱动机构7包括回转驱动电机17以及减速器18，回转驱动电机17的输出轴连接减速器18的输入轴，减速器18的输出轴连接主轴。利用回转驱动电机17以及减速器18的减速传动驱动主轴以及旋转座6的旋转。
在本实施例中，旋转架3的下方设有弧形聚光罩21，该弧形聚光罩21与压缩容器4同轴设置，并固定连接旋转座6，弧形聚光罩21的顶面设有反光层，能够反射光线到线性聚光系统5底部。同样的，其可通过旋转座6带动转动迎合太阳光照方向。
在本实施例中线性聚光单元8优选为线性菲涅尔透镜，图中线性聚光单元8截面形状仅是一种示意，实际形状为所选透镜的形状。
本实施例中的线性聚光单元8具有至少以下两种状态：
状态1：线性聚光单元8的线性聚光照射条形太阳能电池10发电；
状态2：回转驱动机构7驱动线性聚光系统5旋转一定角度，线性聚光穿过通光间隙12照射压缩容器4表面的太阳能吸收涂层对压缩容器4加热，使压缩容器4内部温度升高，提升气压；
状态1下的线性聚光系统5具有两种方式：
一、线性聚光单元8的线性聚光一一照射到条形太阳能电池10上，适用于一般光照强度下的发电；
二、通过调节单元9的聚光单元调节电机16调节线性聚光单元8的角度，通过直线驱动器15调节线性聚光单元8与压缩容器4之间的间隙，达到上部的三个线性聚光单元8聚光到顶部的一个条形太阳能电池10上，下部的三个线性聚光单元8能够聚光到底部的一个条形太阳能电池10上，集中光照到这两个条形太阳能电池10上，适用于光照强度较弱的时间，例如冬季，相对于一般光照强度下通过调整聚光的方式提高照射到条形太阳能电池10电池上的光强，克服发电损耗得到良好的发电效果；
状态2下线性聚光单元8产生的效果：蓄电池供电的空压机排气压力较小，压缩容器4出气压力要求大于排气压力时转换状态2提高压缩容器4温度提高供气压力。
实施例二
如图5所示，在实施例一的基础上，压缩容器4顶部和底部的条形太阳能电池10的宽度是其余四个条形太阳能电池10的宽度的2-4倍。这种设置方式能够增大受光面，降低调节单元9对于两侧的线性聚光单元8的调节范围，减小直线驱动器15的形成，减小机构体积。
实施例三
在实施例一的基础上，本发明进一步的提供一种太阳能空气压缩机的供气压力平衡方法：
排气时压缩容器4内部产生压降，此时回转驱动机构7驱动线性聚光系统5旋转一定角度，线性聚光穿过通光间隙12照射压缩容器4表面的太阳能吸收涂层对压缩容器4加热，保持压缩容器4内部压力能够保持平衡；随着压缩容器4内部储气量减少，相对初始气压的压降也会增大，但是由于压缩容器4温度也会逐渐升高，弥补逐渐增大的压降，产生一个动态平衡，只适用于供气量较小的情况，压缩容器4总气量减少20％以上时需要补充。
通过聚光单元调节电机16调节线性聚光单元8角度，调整对于压缩容器4的光照强度，控制压缩容器4升温速度，适应不同的供气量的不同压降；
压缩容器4表面的保温层的设置能够起到隔热效果，减少压缩容器4与外界热交换，提高被加热的效率。
实施例四
在实施例一的基础上，本发明进一步的提供一种太阳能空气压缩机的供气压力平衡方法：
供气量较大时需要空压机启动同步对压缩容器4进行供气，如果供气量M(m3/min)大于空压机的排气量S(m3/min)，此时产生一个气量差T(m3/min)，该气量差T会导致压缩容器4内部产生压降，此时回转驱动机构7驱动线性聚光系统5旋转一定角度，线性聚光穿过通光间隙12照射压缩容器4表面的太阳能吸收涂层对压缩容器4加热，保持压缩容器4内部压力能够保持平衡；
通过聚光单元调节电机16调节线性聚光单元8角度调整对于压缩容器4的光照强度，控制压缩容器4升温速度，适应不同的供气量。
实施例五
如图6所示，在实施例三及实施例四的基础上，为了便于对于压缩容器4的光照强度的调节，在线性聚光单元8与压缩容器4之间设有限光筒19，限光筒19上设有与线性聚光单元8一一对应的通光槽20，通光槽20为条形，限制光线通过，光照通过通光槽20照射到压缩容器4表面，通过改变通过通光槽20的光照即可调整对于压缩容器4的光照强度，可控性更强。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
