CN103256727A - 利用太阳能光热的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用太阳能光热的装置。太阳辐照使减小了载热工质热容量的太阳能集热器温度能迅速升高，载热工质的热能密度得到大幅度提高；载热工质经加热灶8的等速螺旋线金属盘管、储热保温筒904的储热热交换管、热动力泵600的加热管601后，向保温水箱4内的热交换管5输送热能；载热工质在装置中作单向闭循环运行。载热工质的自然循环或强制循环使保温水箱4等的安装位置易于选择，便于管理和维护。利用太阳能光热的装置的技术要求不高、易于制造、成本底。它有室内供热水、烧开水、烹调，改善了利用热能的环境及储热、防冻结和节能、环保等的优势。

Description

利用太阳能光热的装置

技术领域

本发明涉及太阳能光热的应用技术领域。 

背景技术

太阳能储热热水器水位普遍高于集热器即需水塔供水，不便于管理和维护；尽管有改进，但大幅度增加了成本。碟式反射镜太阳能灶能烧开水、烹调，可操作环境不佳、且功能单一。因太阳能的能量密度低，太阳能集热器对量大的工质升温慢，特别是在瞬变的太阳辐照条件下；这对提高工质的热能密度和热能的储存、利用不利。晴好天气下，太阳能集热器一天之中所收集的热能，在大多数情况下不能得到充分利用，特别是在家庭的应用中。

发明内容

本发明的目的是提出一种利用太阳能光热的装置，它与现有技术相比，是减小了载热工质在太阳能集热器内的热容量，改进了载热工质传输热能的方式和运行的方式，提高其热能密度和输出热能的能力，并且有利于热能的储存和充分利用。为了实现上述目的，本发明提出一种利用太阳能光热的装置，它包括太阳能集热器、保温水箱、载热工质，其中：

如图1和图2所示，太阳能集热器出口端和保温的汽化工质输送管入口端气密联接，太阳能集热器入口端和液化工质输送管出口端气密联接，保温的汽化工质输送管出口端和保温水箱的热交换管入口端气密联接，保温水箱的热交换管出口端和液化工质输送管入口端气密联接；太阳能集热器、保温的汽化工质输送管、保温水箱的热交换管、液化工质输送管连接成闭合回路；太阳能集热器出口端高于其入口端的高度，保温水箱的热交换管入口端高于出口端，保温水箱的热交换管每一小段的高度高于其出口端方向上任意小段的高度。

如图1所示，太阳能集热器高度低于保温水箱高度时，加入闭合回路流通容积内的液态载热工质液面高度高于其入口端的高度、底于出口端的高度；液化的载热工质在太阳能集热器内吸热并且在大气压到小于临界压强的范围内汽化，汽化后的载热工质经太阳能集热器出口端、保温的汽化工质输送管输送到保温水箱热交换管内放热并液化使保温水箱内水温升高，液化后的载热工质在重力作用下经液化工质输送管、太阳能集热器入口端输送到太阳能集热器内；载热工质沿太阳能集热器、保温的汽化工质输送管、保温水箱内的热交换管、液化工质输送管的方向作单向闭循环运行。

如图2所示，太阳能集热器高度高于保温水箱高度时，保温水箱热交换管出口端和低于保温水箱的泵入口端气密联接，泵出口端和液化工质输送管入口端气密联接；液态载热工质的体积大于泵和液化工质输送管的流通容积、小于泵和液化工质输送管及太阳能集热器的流通容积；液化的载热工质在太阳能集热器内吸热并且在大气压到小于临界压强的范围内汽化，汽化后的载热工质经太阳能集热器出口端、保温的汽化工质输送管输送到保温水箱热交换管内放热并液化使保温水箱内水温升高，液化后的载热工质由马达和泵经液化工质输送管、太阳能集热器入口端输送到太阳能集热器内；载热工质沿太阳能集热器、保温的汽化工质输送管、保温水箱内的热交换管、泵、液化工质输送管的方向作单向闭循环运行；液态载热工质分布在太阳能集热器、液化工质输送管、泵和部分保温水箱热交换管内，液态载热工质在太阳能集热器内的液面高度由泵维持。

当太阳能集热器内载热工质汽化时、热能向保温水箱内的热交换管输送，当太阳能集热器内载热工质汽化停止时、热能停止向保温水箱内的热交换管输送。

太阳能集热器内，载热工质液面高度高于太阳能集热器入口端的高度、底于太阳能集热器出口端的高度；太阳能集热器的载热工质流通容积内填充短小的导热金属螺旋丝，它减小了太阳能集热器内载热工质的容量，即减小了载热工质的热容量、扩大了太阳能集热器和载热工质的热交换面，使载热工质在太阳辐照下快速升温至使太阳能集热器内和保温水箱热交换管内的气压压差迅速增大，相变传输热量的过程得以启动。

载热工质预定在大气压到小于临界压强的范围内汽化；普通情况下，载热工质预定在大气压下汽化。液态载热工质选择无毒、低毒，沸点低于太阳能集热器集热时的较高温度并且高于保温水箱内的较高温度、熔点尽可能低于0℃。如：水、乙醇、丙二醇及其混合溶液等。

如图3和图4所示，槽式抛物面聚光反射镜、集热管、输气管、保温的输气软管、输液管、输液软管、载热工质组成载热工质汽化槽式抛物面太阳能集热器；两端气密密封的集热管固定在槽式抛物面聚光反射镜的焦线上、并且它的轴心线和槽式抛物面聚光反射镜的焦线重合；输液管一端在集热管一端的端面上和集热管内气密联通、另一端和输液软管一端气密联通；输气管一端在集热管另一端圆周面的上部和集热管内气密联通、输气管另一端和保温的输气软管一端气密联通；输液软管另一端和液化工质输送管出口端气密联通，保温的输气软管另一端和保温的汽化工质输送管入口端气密联通。

集热管内，载热工质液面高度高于集热管入口端的高度、底于集热管出口端的高度；集热管内填充短小的导热金属螺旋丝，它减小了集热管内载热工质的容量，即减小了载热工质的热容量、扩大了集热管和载热工质的热交换面，使载热工质在太阳辐照下快速升温、相变传输热量得以启动。

集热管迎太阳光面可覆有绝热材料层、集热管背太阳光面置一石英等玻璃片以减小热损耗，集热管也可采用中温直通式真空管；载热工质选用水、丙二醇及丙二醇与水的混合溶液等，载热工质预定在大气压到小于临界压强的范围内汽化。

集热管由导热金属制成，保温的输气软管由覆有绝热材料层的金属管绕一至数匝的螺旋而制成。

如图5和图6所示，碟式反射镜、集热盒、输气管、保温的输气软管、输液管、输液软管组成载热工质汽化碟式太阳能集热器；集热盒盒底平面位于碟式反射镜的焦点上、盒底直径略大于聚焦光斑直径；输气管一端穿过集热盒盒底面圆心上的惯通孔、其管口位于集热盒顶面的集热盒内，集热盒与输气管的结合部气密密封，输气管另一端穿过碟式反射镜镜面的中心并固定在镜面支架上、且和保温的输气软管一端气密联通，输气软管另一端和汽化工质输送管入口端气密联通；输液管和输气管水平平行、输液管一端和集热盒底面上的通孔气密联通、输液管另一端穿过碟式反射镜镜面并固定在镜面支架上、且和输液软管一端气密联通，输液软管另一端和液化工质输送管出口端气密联通。

集热盒内，载热工质液面高度高于集热盒入口端的高度、底于集热盒出口端的高度；集热盒内填充短小的导热金属螺旋丝，它减小了集热盒内载热工质的容量，即减小了载热工质的热容量、扩大了集热盒和载热工质的热交换面，使载热工质在太阳辐照下快速升温、相变传输热量得以启动。

集热盒盒顶面及外圆周面可覆有绝热材料层、盒底面置一石英等玻璃片以减小热损耗，集热盒可采用圆锥体盒、圆筒扁盒等；载热工质选用水、丙二醇、及丙二醇与水的混合溶液等，载热工质预定在大气压到小于临界压强的范围内汽化。

集热盒由导热金属制成。保温的输气软管由覆有绝热材料层的金属管绕一至数匝的螺旋而制成。

    如图7和图8所示，集热管一端弯曲、一端气密密封，外径小于集热管内径的注入管从集热管弯曲处、向集热管密封一端插入集热管内，注入管与集热管弯曲处的结合部气密密封；集热管密封一端从全玻璃真空集热管管口插入全玻璃真空集热管内，集热管与全玻璃真空集热管管口之间用盖固定；集热管、注入管、载热工质、全玻璃真空集热管和盖构成载热工质汽化全玻璃真空集热管；多根载热工质汽化全玻璃真空集热管的轴心线在同一平面上、并且相互水平平行、与地面成一倾斜角，它们的注入管入口端和一端气密密封的分流管气密联通、分流管开口端和液化工质输送管出口端气密联通，它们的集热管出口端和一端气密密封的集流管气密联通、集流管开口端和汽化工质输送管入口端气密联通；多根载热工质汽化全玻璃真空集热管、分流管、集热管组成载热工质汽化全玻璃真空集热管太阳能集热器。

集热管内，载热工质液面高度高于注入管出口端的高度、底于集热管出口端的高度；保温的汽化工质输送管的流通截面积大于液化工质输送管的流通截面积数倍到数十倍，集热管的流通截面积大于液化工质输送管的流通截面积数倍到数倍；集热管的截面积大于注入管的截面积数倍到数十倍，集热管和注入管之间填充短小的导热金属螺旋丝，它进一步减小集热管内载热工质的容量，即减小了载热工质的热容量、扩大了集热管和载热工质的热交换面，使载热工质在太阳辐照下快速升温、相变传输热量得以启动。

全玻璃真空集热管采用三高全玻璃真空集热管较好，载热工质选用乙醇、水、及丙二醇与水的混合溶液等，载热工质预定在大气压到小于临界压强的范围内汽化。

金属圆环片、金属大圆环和金属小圆环构成集热翅翼；金属圆环片的外圆和内径等于金属圆环片外径的金属大圆环一端紧密联接，金属圆环片的内径和外径等于金属圆环片内径的金属小圆环一端紧密联接；金属大圆环和金属小圆环位于金属圆环片的同一面或另一面。金属大圆环外径略小于全玻璃真空集热管的内径、金属小圆环的内径稍大于集热管的外径；集热管穿过多个相隔一定距离的集热翅翼和集热翅翼的内径紧密联接。

集热翅翼增加了集热管吸热面积，大幅度地缩小了集热管和全玻璃真空集热管的吸热涂层之间的热阻。

如图9所示，加热管位于金属体内、其外壁与金属体紧密结合，固定在绝热体上的中空金属体的斜面与绝热体上的斜面在同一平面上、中空金属体的底面与水平面平行，中空金属体斜面的角度和金属体斜面的角度互补；刚性管一端穿过绝热体、中空金属体和中空金属体中的空腔气密联通，刚性管另一端穿过密封管顶部及其内的弹簧、档板和囊气密联通，刚性管与密封管顶部的结合部滑动配合并气密密封、刚性管与档板的结合部紧密结合；单向阀出口端及单向阀入口端分别和三通两端气密联通，三通另一端从密封管上部的侧面和密封管内气密联通；在空腔、刚性管、囊的流通空间内适度加入少量的低沸点工质；固定在金属体上的直角档板的竖档板下端位于杆一端内数毫米处，杆上一点固定在支架的转动轴上，固定在中空金属体上的顶杆另一端位于杆上转动轴偏左的上方数毫米处；加热管、金属体、中空金属体、空腔、绝热体、刚性管、密封管、弹簧、档板、囊、单向阀及另一个单向阀、三通、低沸点工质、直角档板、杆、支架、转动轴、顶杆组成热动力泵；加热管的入口端和保温的汽化工质输送管的出口端气密联通，加热管的出口端和保温水箱热交换管入口端气密联通；单向阀的入口端和保温水箱热交换管的出口端气密联通，另一个单向阀的出口端和液化工质输送管入口端气密联通。

热动力泵的运行过程：

当中空金属体的斜面和金属体的斜面接触时，载热汽化工质加热的金属体通过接触斜面使中空金属体的温度上升、空腔内低沸点工质汽化使囊膨胀、弹簧被压缩、密封管内压强上升，密封管内液态载热工质通过三通和单向阀进入液化工质输送管内；囊的膨胀，推动档板、刚性管、中空金属体在一维方向上上升，上升的中空金属体斜面推动金属体斜面在一维方向上向左位移。

当上升的中空金属体斜面滑动脱离金属体斜面时，金属体向左位移到达预定位置、使直角档板的竖档板下端脱离杆左端面，杆左端在拉簧作用下向上抬升并被直角档板的横档板限位。

当上升的中空金属体斜面脱离金属体斜面后，中空金属体向所处环境散热、其温度下降，空腔内低沸点工质液化使囊收缩、弹簧回位，密封管内压强下降、保温水箱热交换管内液态载热工质通过单向阀和三通进入密封管内；以此同时，中空金属体在一维方向上下降，杆顶住直角档板的竖档板使金属体斜面在一维方向上的位置保持不变，中空金属体斜面和金属体斜面相距数毫米保持脱离状态。

当下降的中空金属体上的顶杆向下挤压杆时，杆左端面脱离直角档板的竖档板、金属体斜面在一维方向上向右位移，中空金属体斜面和金属体斜面接触。

金属体温度大于环境温度、密封管内温度大于环境温度时，热动力泵运行；热动力泵安装无角度取向。

图2中马达和泵用热动力泵取代时，利用太阳能光热的装置运行不受电力供应的影响。

    如图10和图11所示，金属管沿着等速螺旋线绕制成等速螺旋线金属管盘，绕等速螺旋线金属管盘的管两端向垂直于等速螺旋线平面一方弯曲；等速螺旋线金属管盘置于盘状金属体中，并且盘状金属体和等速螺旋线金属管盘的管外壁紧密结合，盘状金属体上表面和埚底部吻合、等速螺旋线金属管盘的管两端从盘状金属体下表面穿出；等速螺旋线金属管盘、盘状金属体构成加热灶的加热芯；等速螺旋线金属管盘入口端和保温的汽化工质输送管出口端气密连通，等速螺旋线金属盘管出口端和保温水箱热交换管入口端或热动力泵加热器入口端气密连通。

加热芯置于绝热筒内，绝热盖外侧面与绝热筒筒口面及筒口内侧面吻合。

    如图12所示，置于储热保温筒内底部的储热热交换管入口端穿过储热保温筒的底面和保温的汽化工质输送管出口端气密连通，并且储热热交换管与储热保温筒的结合部气密密封；储热热交换管出口端穿过储热保温筒的底面和保温水箱热交换管入口端或热动力泵加热管入口端气密连通，并且储热热交换管与储热保温筒的结合部气密密封；管一端穿过储热保温筒顶部和储热保温筒内气密连通，其另一端与高于储热保温筒的防溢出筒底部气密连通，防溢出筒筒口和大气相通；小于储热保温筒内径，有底的金属筒穿过储热保温筒顶面的惯通孔、其筒口和惯通孔的结合部气密联接，金属筒底面位于储热保温筒内、金属筒筒底的上表面和埚底部吻合；保温盖外侧面与金属筒筒口面及筒口内侧面吻合，保温储热筒内空间充满液态储热介质。

储热保温筒用于储100℃以上的储热介质，储热介质选用硅油等；管、防溢出筒外表面覆有绝热材料层。

如图13和图14所示，加热灶的等速螺旋线金属盘管出口端和储热热交换管入口端气密连通，储热热交换管出口端和保温水箱热交换管入口端或热动力泵加热管入口端气密连通。

如图15和图16所示，加热灶的等速螺旋线金属盘管出口端和储热热交换管入口端气密连通，储热热交换管出口端和保温水箱热交换管入口端或热动力泵加热管入口端气密连通。

如图17所示，保温的软管出口端和工质输送管入口端气密联通，工质输送管出口端和加热灶入口端气密联通，加热灶出口端和储热保温筒入口端气密连通，储热保温筒出口端和保温水箱热交换管入口端气密连通，保温水箱热交换管出口端和液化工质输送管出口端及管一端气密连通，液化工质输送管入口端和输液软管入口端气密联通，管另一端从防溢出筒底部和其内腔气密联通，防溢出筒顶部内腔和大气联通；防溢出筒顶部高于加热灶、储热保温筒、保温水箱热交换管的高度。

载热工质沿碟式太阳能集热器、工质输送管、保温的软管、加热灶、储热保温筒、保温水箱热交换管、液化工质输送管、输液软管的方向作单向循环运行；载热工质预定在大气压下，并且充满其循环的流通容积内；载热工质的循环亦可采用强制循环。

集热盒可采用金属圆锥体盒，集热盒内填充短小的导热金属螺旋丝，它减小了集热盒内载热工质的容量，即减小了载热工质的热容量、扩大了集热盒和载热工质的热交换面，使载热工质在太阳辐照下快速升温、提高其热能密度。载热工质选用较高沸点的二甲基硅油、丙二醇或丙三醇等较好。

上述利用太阳能光热的装置减小了集热器及载热工质的热容量，太阳辐照使集热器温度迅速升高，在大气压到小于临界压强的范围内，提高了载热工质的热能密度，为充分利用太阳能光热创造了条件。载热工质的自然循环或强制循环使保温水箱等的安装位置易于选择，便于管理和维护。利用太阳能光热的装置的技术要求不高、易于制造、成本底。它有室内供热水、烧开水、烹调，改善了利用热能的环境及储热、防冻结和节能、环保等的优势。

附图说明

下面结合说明书附图和实施例对本发明进一步说明。

    图1是本发明太阳能集热器高度低于保温水箱高度时，利用太阳能光热的装置结构原理图。

    图2是本发明有泵的利用太阳能光热的装置结构原理图。

图3是图1中太阳能集热器为载热工质汽化槽式抛物面太阳能集热器结构原理图。

图4是图2中太阳能集热器为载热工质汽化槽式抛物面太阳能集热器结构原理图。

图5是图1中太阳能集热器为载热工质汽化碟式太阳能集热器结构原理图。

图6是图2中太阳能集热器为载热工质汽化碟式太阳能集热器结构原理图。

图7是图1中太阳能集热器为载热工质汽化全玻璃真空集热管太阳能集热器的结构原理图。

图8是图2中太阳能集热器为载热工质汽化全玻璃真空集热管太阳能集热器的结构原理图。

图9是图2中马达和泵为热动力泵时，热动力泵的结构原理图。

图10是加热灶的部分剖视结构原理图。

图11是图10中加热灶的加热芯俯视图。

图12是储热保温筒的结构原理图。

图13是图3中加入加热灶、储热保温筒的连接图。

图14是图4中马达和泵为热动力泵时，加入加热灶、储热保温筒的连接图。

图15是图7中加入加热灶、储热保温筒的连接图。

图16是图8中马达和泵为热动力泵时，加入加热灶、储热保温筒的连接图。

图17是图6中载热工质预定在大气压下，并且充满其循环的流通容积内时，加入加热灶、储热保温筒后，利用太阳能光热的装置结构原理图。

在附图中相同的附图标记用来表示同一部件；图中箭头标示载热工质循环方向。

具体实施方案

具体实施方案一：

在图1和图2所示实施例中，太阳能集热器1出口端和保温的汽化工质输送管3入口端气密联接，太阳能集热器1入口端和液化工质输送管2出口端气密联接，保温的汽化工质输送管3出口端和保温水箱4的热交换管5入口端气密联接，保温水箱4的热交换管5出口端和液化工质输送管2入口端气密联接；太阳能集热器1、保温的汽化工质输送管3、保温水箱4的热交换管5、液化工质输送管2连接成闭合回路；太阳能集热器1出口端高于其入口端的高度，保温水箱4的热交换管5入口端高于出口端，保温水箱4的热交换管5每一小段的高度高于其出口端方向上任意小段的高度。

在图1所示实施例中，太阳能集热器1高度低于保温水箱4高度时，加入闭合回路流通容积内的液态载热工质液面高度高于其入口端的高度、底于出口端的高度；液化的载热工质在太阳能集热器1内吸热并且在大气压到小于临界压强的范围内汽化，汽化后的载热工质经太阳能集热器1出口端、保温的汽化工质输送管3输送到保温水箱4热交换管5内放热并液化使保温水箱4内水温升高，液化后的载热工质在重力作用下经液化工质输送管2、太阳能集热器1入口端输送到太阳能集热器1内；载热工质沿太阳能集热器1、保温的汽化工质输送管3、保温水箱4内的热交换管5、液化工质输送管2的方向作单向闭循环运行。

在图2所示实施例中，太阳能集热器1高度高于保温水箱4高度时，保温水箱4热交换管5出口端和低于保温水箱4的泵6入口端气密联接，泵6出口端和液化工质输送管2入口端气密联接；液态载热工质的体积大于泵6和液化工质输送管2的流通容积、小于泵6和液化工质输送管2及太阳能集热器1的流通容积；液化的载热工质在太阳能集热器1内吸热并且在大气压到小于临界压强的范围内汽化，汽化后的载热工质经太阳能集热器1出口端、保温的汽化工质输送管3输送到保温水箱4热交换管5内放热并液化使保温水箱4内水温升高，液化后的载热工质由马达7和泵6经液化工质输送管2、太阳能集热器1入口端输送到太阳能集热器1内；载热工质沿太阳能集热器1、保温的汽化工质输送管3、保温水箱4内的热交换管5、泵6、液化工质输送管2的方向作单向闭循环运行；液态载热工质分布在太阳能集热器1、液化工质输送管2、泵6和部分保温水箱4热交换管5内，液态载热工质在太阳能集热器1内的液面高度由泵6维持。

当太阳能集热器1内载热工质汽化时、热能向保温水箱4内的热交换管5输送，当太阳能集热器1内载热工质汽化停止时、热能停止向保温水箱4内的热交换管5输送。

太阳能集热器1内，载热工质液面高度高于太阳能集热器1入口端的高度、底于太阳能集热器1出口端的高度；太阳能集热器1的载热工质流通容积内填充短小的导热金属螺旋丝，它减小了太阳能集热器1内载热工质的容量，即减小了载热工质的热容量、扩大了太阳能集热器1和载热工质的热交换面，使载热工质在太阳辐照下快速升温至使太阳能集热器1内和保温水箱4热交换管5内的气压压差迅速增大，相变传输热量的过程得以启动。

载热工质预定在大气压到小于临界压强的范围内汽化；普通情况下，载热工质预定在标准大气压下汽化。液态载热工质选择无毒、低毒，沸点低于太阳能集热器1集热时的较高温度并且高于保温水箱4内的较高温度、熔点尽可能低于0℃。如：水、乙醇、丙二醇及其混合溶液等。

具体实施方案二：

在图3和图4所示实施例中，槽式抛物面聚光反射镜1106、集热管1101、输气管1102、保温的输气软管1103、输液管1104、输液软管1105、载热工质组成载热工质汽化槽式抛物面太阳能集热器；两端气密密封的集热管1101固定在槽式抛物面聚光反射镜1106的焦线上、并且它的轴心线和槽式抛物面聚光反射镜1106的焦线重合；输液管1104一端在集热管1101一端的端面上和集热管1101内气密联通、另一端和输液软管1105一端气密联通；输气管1102一端在集热管1101另一端圆周面的上部和集热管1101内气密联通、输气管1102另一端和保温的输气软管1103一端气密联通；输液软管1105另一端和液化工质输送管2出口端气密联通，保温的输气软管1103另一端和保温的汽化工质输送管3入口端气密联通。

集热管1101内，载热工质液面高度高于集热管1101入口端的高度、底于集热管1101出口端的高度；集热管1101内填充短小的导热金属螺旋丝，它减小了集热管1101内载热工质的容量，即减小了载热工质的热容量、扩大了集热管1101和载热工质的热交换面，使载热工质在太阳辐照下快速升温、相变传输热量得以启动。

集热管1101迎太阳光面可覆有绝热材料层、集热管1101背太阳光面置一石英等玻璃片以减小热损耗，集热管1101也可采用中温直通式真空管；载热工质选用水、丙二醇、及丙二醇与水的混合溶液等，载热工质预定在大气压到小于临界压强的范围内汽化。

集热管1101由导热金属制成。保温的输气软管1103由覆有绝热材料层的金属管绕一至数匝的螺旋而制成。

具体实施方案三：

在图5和图6所示实施例中，碟式反射镜1206、集热盒1201、输气管1202、保温的输气软管1203、输液管1205、输液软管1204组成载热工质汽化碟式太阳能集热器；集热盒1201盒底平面位于碟式反射镜1206的焦点上、盒底直径略大于聚焦光斑直径；输气管1202一端穿过集热盒1201盒底面圆心上的惯通孔、其管口位于集热盒1201顶面的集热盒1201内，集热盒1201与输气管1202的结合部气密密封，输气管1202另一端穿过碟式反射镜1206镜面的中心并固定在镜面支架上、且和保温的输气软1203管一端气密联通，输气软管1203另一端和汽化工质输送管3入口端气密联通；输液管1205和输气管1202水平平行、输液管1205一端和集热盒1201底面上的通孔气密联通、输液管1205另一端穿过碟式反射镜1206镜面并固定在镜面支架上、且和输液软管1204一端气密联通，输液软管1204另一端和液化工质输送管2出口端气密联通。

集热盒1201内，载热工质液面高度高于集热盒1201入口端的高度、底于集热盒1201出口端的高度；集热盒1201内填充短小的导热金属螺旋丝，它减小了集热盒1201内载热工质的容量，即减小了载热工质的热容量、扩大了集热盒1201和载热工质的热交换面，使载热工质在太阳辐照下快速升温、相变传输热量得以启动。

集热盒1201盒顶面及外圆周面可覆有绝热材料层、盒底面置一石英等玻璃片以减小热损耗，集热盒1201可采用圆锥体盒、圆筒扁盒等；载热工质选用水、丙二醇、及丙二醇与水的混合溶液等，载热工质预定在大气压到小于临界压强的范围内汽化。

集热盒1201由导热金属制成。保温的输气软管1203由覆有绝热材料层的金属管绕一至数匝的螺旋而制成。

具体实施方案四：

在图7和图8所示实施例中，集热管1302一端弯曲、一端气密密封，外径小于集热管1302内径的注入管1303从集热管1302弯曲处、向集热管1302密封一端插入集热管1302内，注入管1303与集热管1302弯曲处的结合部气密密封；集热管1302密封一端从全玻璃真空集热管1301管口插入全玻璃真空集热管1301内，集热管1302与全玻璃真空集热管1301管口之间用盖1304固定；集热管1302、注入管1303、载热工质、全玻璃真空集热管1301和盖1304构成载热工质汽化全玻璃真空集热管；多根载热工质汽化全玻璃真空集热管的轴心线在同一平面上、并且相互水平平行、与地面成一倾斜角，它们的注入管入口端和一端气密密封的分流管1305气密联通、分流管1305开口端和液化工质输送管2出口端气密联通，它们的集热管出口端和一端气密密封的集流管1306气密联通、集流管1306开口端和汽化工质输送管3入口端气密联通；多根载热工质汽化全玻璃真空集热管、分流管、集热管组成载热工质汽化全玻璃真空集热管太阳能集热器。

集热管1302内，载热工质液面高度高于注入管1303出口端的高度、底于集热管1302出口端的高度；保温的汽化工质输送管3的流通截面积大于液化工质输送管2的流通截面积数倍到数十倍，集热管1302的流通截面积大于液化工质输送管2的流通截面积数倍到数十倍；集热管1302的截面积大于注入管1303的截面积数倍到数十倍，集热管1302和注入管1303之间填充短小的导热金属螺旋丝，它进一步减小集热管1302内载热工质的容量，即减小了载热工质的热容量、扩大了集热管1302和载热工质的热交换面，使载热工质在太阳辐照下快速升温、相变传输热量得以启动。

全玻璃真空集热管1301采用三高全玻璃真空集热管较好，载热工质选用乙醇、水、及丙二醇与水的混合溶液等，载热工质预定在大气压到小于临界压强的范围内汽化。

金属圆环片、金属大圆环和金属小圆环构成集热翅翼；金属圆环片的外圆和内径等于金属圆环片外径的金属大圆环一端紧密联接，金属圆环片的内径和外径等于金属圆环片内径的金属小圆环一端紧密联接；金属大圆环和金属小圆环位于金属圆环片的同一面或另一面。金属大圆环外径略小于全玻璃真空集热管1301的内径、金属小圆环的内径稍大于集热管1302的外径；集热管1302穿过多个相隔一定距离的集热翅翼和集热翅翼的内径紧密联接。

集热翅翼增加了集热管1302吸热面积，缩小了集热管1302和全玻璃真空集热管1301的吸热涂层之间的热阻。

具体实施方案五：

在图9所示实施例中，加热管601位于金属体602内、其外壁与金属体602紧密结合，固定在绝热体605上的中空金属体603的斜面与绝热体605上的斜面在同一平面上、中空金属体603的底面与水平面平行，中空金属体603斜面的角度和金属体602斜面的角度互补；刚性管606一端穿过绝热体605、中空金属体603和中空金属体603中的空腔604气密联通，刚性管606另一端穿过密封管609顶部及其内的弹簧616、档板607和囊608气密联通，刚性管606与密封管609顶部的结合部滑动配合并气密密封、刚性管606与档板607的结合部紧密结合；单向阀611出口端及单向阀610入口端分别和三通615两端气密联通，三通615另一端从密封管609上部的侧面和密封管609内气密联通；在空腔604、刚性管606、囊608的流通空间内适度加入少量的低沸点工质；固定在金属体602上的直角档板612的竖档板下端位于杆614一端内数毫米处，杆614上一点固定在支架617的转动轴618上，固定在中空金属体603上的顶杆613另一端位于杆614上转动轴618偏左的上方数毫米处；加热管601、金属体602、中空金属体603、空腔604、绝热体605、刚性管606、密封管609、弹簧616、档板607、囊608、单向阀611及610、三通615、低沸点工质、直角档板612、杆614、支架617、转动轴618、顶杆613组成热动力泵600；加热管601的入口端和保温的汽化工质输送管3的出口端气密联通，加热管601的出口端和保温水箱4热交换管5入口端气密联通；单向阀611的入口端和保温水箱4热交换管5的出口端气密联通，单向阀610的出口端和液化工质输送管2入口端气密联通。

热动力泵600的运行过程：

当中空金属体603的斜面和金属体602的斜面接触时，载热汽化工质加热的金属体602通过接触斜面使中空金属体603的温度上升、空腔604内低沸点工质汽化使囊608膨胀、弹簧616被压缩、密封管609内压强上升，密封管609内液态载热工质通过三通615和单向阀610进入液化工质输送管2内；囊608的膨胀，推动档板607、刚性管606、中空金属体603在一维方向上上升，上升的中空金属体603斜面推动金属体602斜面在一维方向上向左位移。

当上升的中空金属体603斜面滑动脱离金属体602斜面时，金属体602向左位移到达预定位置、使直角档板612的竖档板下端脱离杆614左端面，杆614左端在拉簧作用下向上抬升并被直角档板612的横档板限位。

当上升的中空金属体603斜面脱离金属体602斜面后，中空金属体603向所处环境散热、其温度下降，空腔604内低沸点工质液化使囊608收缩、弹簧616回位，密封管609内压强下降、保温水箱4热交换管5内液态载热工质通过单向阀611和三通615进入密封管609内；以此同时，中空金属体603在一维方向上下降，杆614顶住直角档板612的竖档板使金属体602斜面在一维方向上的位置保持不变，中空金属体603斜面和金属体602斜面相距数毫米保持脱离状态。

当下降的中空金属体603上的顶杆613   向下挤压杆614时，杆614左端面脱离直角档板612的竖档板、金属体602斜面在一维方向上向右位移，中空金属体603斜面和金属体602斜面接触。

金属体602温度大于环境温度、密封管609内温度大于环境温度时，热动力泵600运行；热动力泵600安装无角度取向。

具体实施方案六：

在图10和图11所示实施例中，金属管沿着等速螺旋线绕制成等速螺旋线金属管盘801，绕等速螺旋线金属管盘801的管两端向垂直于等速螺旋线平面一方弯曲；等速螺旋线金属管盘801置于盘状金属体802中，并且盘状金属体802和等速螺旋线金属管盘801的管外壁紧密结合，盘状金属体802上表面和埚底部吻合、等速螺旋线金属管盘801的管两端从盘状金属体802下表面穿出；等速螺旋线金属管盘801、盘状金属体802构成加热灶8的加热芯；等速螺旋线金属管盘801入口端和保温的汽化工质输送管3出口端气密连通，等速螺旋线金属盘管801出口端和保温水箱4热交换5管入口端或热动力泵600加热器601入口端气密连通。

加热芯置于绝热筒内，绝热盖外侧面与绝热筒筒口面及筒口内侧面吻合。

具体实施方案七：

在图12所示实施例中，置于储热保温筒904内底部的储热热交换管901入口端穿过储热保温筒904的底面和保温的汽化工质输送管3出口端气密连通，并且储热热交换管901与储热保温筒904的结合部气密密封；储热热交换管901出口端穿过储热保温筒904的底面和保温水箱4热交换管5入口端或热动力泵600加热管601入口端气密连通，并且储热热交换管901与储热保温筒904的结合部气密密封；管906一端穿过储热保温筒904顶部和储热保温筒904内气密连通，其另一端与高于储热保温筒904的防溢出筒905底部气密连通，防溢出筒905筒口和大气相通；小于储热保温筒904内径，有底的金属筒902穿过储热保温筒904顶面的惯通孔、其筒口和惯通孔的结合部气密联接，金属筒902底面位于储热保温筒904内、金属筒902筒底的上表面和埚底部吻合；保温盖903外侧面与金属筒902筒口面及筒口内侧面吻合，保温储热筒904内空间充满液态储热介质907。

储热保温筒904用于储100℃以上的储热介质907，储热介质选用硅油等；管906、防溢出筒906外表面覆有绝热材料层。

具体实施方案八：

在图13和图14所示实施例中，加热灶8的等速螺旋线金属盘管出口端和储热热交换管入口端气密连通，储热热交换管出口端和保温水箱4热交换管5入口端或热动力泵600加热管601入口端气密连通。

具体实施方案九：

在图15和图16所示实施例中，加热灶8的等速螺旋线金属盘管出口端和储热热交换管入口端气密连通，储热热交换管出口端和保温水箱4热交换管5入口端或热动力泵600加热管601入口端气密连通。

具体实施方案十：

在图17所示实施例中，保温的软管120301出口端和工质输送管3入口端气密联通，工质输送管3出口端和加热灶8入口端气密联通，加热灶8出口端和储热保温筒9入口端气密连通，储热保温筒9出口端和保温水箱4热交换管5入口端气密连通，保温水箱4热交换管5出口端和液化工质输送管2出口端及管10一端气密连通，液化工质输送管2入口端和输液软管1204入口端气密联通，管10另一端从防溢出筒11底部和其内腔气密联通，防溢出筒11顶部内腔和大气联通；防溢出筒11顶部高于加热灶8、储热保温筒9、保温水箱4热交换管5的高度。

载热工质沿碟式太阳能集热器、工质输送管3、保温的软管120301、加热灶8、储热保温筒9、保温水箱4热交换管5、液化工质输送管2、输液软管1204的方向作单向循环运行；载热工质预定在大气压下，并且充满其循环的流通容积内。载热工质的循环亦可采用强制循环。

集热盒1201可采用金属圆锥体盒，集热盒1201内填充短小的导热金属螺旋丝，它减小了集热盒1201内载热工质的容量，即减小了载热工质的热容量、扩大了集热盒1201和载热工质的热交换面，使载热工质在太阳辐照下快速升温、提高其热能密度。载热工质选用较高沸点的二甲基硅油、丙二醇或丙三醇等较好。

本发明所述利用太阳能光热的装置所给出的实施例仅是示例性的，但本发明并不限于此。在本发明权利要求所限定的范围内，做出的改变和修正都将落入本发明的范围。

Claims (9)

1.一种利用太阳能光热的装置，它包括太阳能集热器（1）、保温水箱（4）、载热工质，其特征在于：

       ———太阳能集热器（1）出口端和保温的汽化工质输送管（3）入口端气密联接，太阳能集热器（1）入口端和液化工质输送管（2）出口端气密联接，保温的汽化工质输送管（3）出口端和保温水箱（4）的热交换管（5）入口端气密联接，保温水箱（4）的热交换管（5）出口端和液化工质输送管（2）入口端气密联接；太阳能集热器（1）、保温的汽化工质输送管（3）、保温水箱（4）的热交换管（5）、液化工质输送管（2）连接成闭合回路；太阳能集热器（1）出口端高于其入口端的高度，保温水箱（4）的热交换管（5）入口端高于出口端，保温水箱（4）的热交换管（5）每一小段的高度高于其出口端方向上任意小段的高度；

       ———太阳能集热器（1）高度低于保温水箱（4）高度时，加入闭合回路流通容积内的液态载热工质液面高度高于其入口端的高度、底于出口端的高度；液化的载热工质在太阳能集热器（1）内吸热并且在大气压到小于临界压强的范围内汽化，汽化后的载热工质经太阳能集热器（1）出口端、保温的汽化工质输送管（3）输送到保温水箱（4）热交换管（5）内放热并液化使保温水箱（4）内水温升高，液化后的载热工质在重力作用下经液化工质输送管（2）、太阳能集热器（1）入口端输送到太阳能集热器（1）内；载热工质沿太阳能集热器（1）、保温的汽化工质输送管（3）、保温水箱（4）内的热交换管（5）、液化工质输送管（2）的方向作单向闭循环运行；

       ———太阳能集热器（1）高度高于保温水箱（4）高度时，保温水箱（4）热交换管（5）出口端和低于保温水箱（4）的泵（6）入口端气密联接，泵（6）出口端和液化工质输送管（2）入口端气密联接；液态载热工质的体积大于泵（6）和液化工质输送管（2）的流通容积、小于泵（6）和液化工质输送管（2）及太阳能集热器（1）的流通容积；液化的载热工质在太阳能集热器（1）内吸热并且在大气压到小于临界压强的范围内汽化，汽化后的载热工质经太阳能集热器（1）出口端、保温的汽化工质输送管（3）输送到保温水箱（4）热交换管（5）内放热并液化使保温水箱（4）内水温升高，液化后的载热工质由马达（7）和泵（6）经液化工质输送管（2）、太阳能集热器（1）入口端输送到太阳能集热器（1）内；载热工质沿太阳能集热器（1）、保温的汽化工质输送管（3）、保温水箱（4）内的热交换管（5）、泵（6）、液化工质输送管（2）的方向作单向闭循环运行；液态载热工质分布在太阳能集热器（1）、液化工质输送管（2）、泵（6）和部分保温水箱（4）热交换管（5）内，液态载热工质在太阳能集热器（1）内的液面高度由泵（6）维持。

2.根据权利要求1所述利用太阳能光热的装置，其特征在于：两端气密密封的集热管（1101）固定在槽式抛物面聚光反射镜（1106）的焦线上、并且它的轴心线和槽式抛物面聚光反射镜（1106）的焦线重合；输液管（1104）一端在集热管（1101）一端的端面上和集热管（1101）内气密联通、另一端和输液软管（1105）一端气密联通；输气管（1102）一端在集热管（1101）另一端圆周面的上部和集热管（1101）内气密联通、输气管（1102）另一端和保温的输气软管（1103）一端气密联通；输液软管（1105）另一端和液化工质输送管（2）出口端气密联通，保温的输气软管（1103）另一端和保温的汽化工质输送管（3）入口端气密联通；集热管（1101）内填充导热螺旋丝。

3.根据权利要求1所述利用太阳能光热的装置，其特征在于：集热盒（1201）盒底平面位于碟式反射镜（1206）的焦点上、盒底直径略大于聚焦光斑直径；输气管（1202）一端穿过集热盒（1201）盒底面圆心上的惯通孔、其管口位于集热盒（1201）顶面的集热盒（1201）内，集热盒（1201）与输气管（1202）的结合部气密密封，输气管（1202）另一端穿过碟式反射镜（1206）镜面的中心并固定在镜面支架上、且和保温的输气软管（1203）一端气密联通，输气软管（1203）另一端和汽化工质输送管（3）入口端气密联通；输液管（1205）和输气管（1202）水平平行、输液管（1205）一端和集热盒（1201）底面上的通孔气密联通、输液管（1205）另一端穿过碟式反射镜（1206）镜面并固定在镜面支架上、且和输液软管（1204）一端气密联通，输液软管（1204）另一端和液化工质输送管（2）出口端气密联通；集热盒（1201）内填充导热螺旋丝。

4.根据权利要求1所述利用太阳能光热的装置，其特征在于：集热管（1302）一端弯曲、一端气密密封，外径小于集热管（1302）内径的注入管1303从集热管（1302）弯曲处、向集热管（1302）密封一端插入集热管（1302）内，注入管（1303）与集热管（1302）弯曲处的结合部气密密封；集热管（1302）密封一端从全玻璃真空集热管（1301）管口插入全玻璃真空集热管（1301）内，集热管（1302）与全玻璃真空集热管（1301）管口之间用盖（1304）固定；集热管（1302）、注入管（1303）、载热工质、全玻璃真空集热管（1301）和盖（1304）构成载热工质汽化全玻璃真空集热管；多根载热工质汽化全玻璃真空集热管的轴心线在同一平面上、并且相互水平平行、与地面成一倾斜角，它们的注入管入口和一端气密密封的分流管（1305）气密联通、分流管（1305）开口端和液化工质输送管（2）出口端气密联通，它们的集热管出口端和一端气密密封的集流管（1306）气密联通、集流管（1306）开口端和汽化工质输送管（3）入口端气密联通；集热管（1302）的截面积大于注入管（1303）的截面积数倍到数十倍，集热管（1302）和注入管（1303）之间填充导热螺旋丝。

5.根据权利要求1、2、3、或4所述利用太阳能光热的装置，其特征在于：加热管（601）位于金属体（602）内、其外壁与金属体（602）紧密结合，固定在绝热体（605）上的中空金属体（603）的斜面与绝热体（605）上的斜面在同一平面上、中空金属体（603）的底面与水平面平行，中空金属体（603）斜面的角度和金属体（602）斜面的角度互补；刚性管（606）一端穿过绝热体（605）、中空金属体（603）和中空金属体（603）中的空腔（604）气密联通，刚性管（606）另一端穿过密封管（609）顶部及其内的弹簧（616）、档板（607）和囊（608）气密联通，刚性管（606）与密封管（609）顶部的结合部滑动配合并气密密封、刚性管（606）与档板（607）的结合部紧密结合；单向阀（611）出口端及单向阀（610）入口端分别和三通（615）两端气密联通，三通（615）另一端从密封管（609）上部的侧面和密封管（609）内气密联通；在空腔（604）、刚性管（606）、囊（608）的流通空间内适度加入少量的低沸点工质；固定在金属体（602）上的直角档板（612）的竖档板下端位于杆（614）一端内数毫米处，杆（614）上一点固定在支架（617）的转动轴（618）上，固定在中空金属体（603）上的顶杆（613）另一端位于杆（614）上转动轴（618）偏左的上方数毫米处；加热管（601）的入口端和保温的汽化工质输送管（3）的出口端气密联通，加热管（601）的出口端和保温水箱（4）热交换管（5）入口端气密联通；单向阀（611）的入口端和保温水箱（4）热交换管（5）的出口端气密联通，单向阀（610）的出口端和液化工质输送管（2）入口端气密联通。

6.根据权利要求5所述利用太阳能光热的装置，其特征在于：金属管沿着等速螺旋线绕制成等速螺旋线金属管盘（801），绕等速螺旋线金属管盘（801）的管两端向垂直于等速螺旋线平面一方弯曲；等速螺旋线金属管盘（801）置于盘状金属体（802）中，并且盘状金属体（802）和等速螺旋线金属管盘（801）的管外壁紧密结合，盘状金属体（802）上表面和埚底部吻合、等速螺旋线金属管盘（801）的管两端从盘状金属体（802）下表面穿出；等速螺旋线金属管盘（801）入口端和保温的汽化工质输送管（3）出口端气密连通，等速螺旋线金属盘管（801）出口端和保温水箱（4）热交换管（5）入口端或热动力泵（600）加热器（601）入口端气密连通。

7.根据权利要求5所述利用太阳能光热的装置，其特征在于：置于储热保温筒（904）内底部的储热热交换管（901）入口端穿过储热保温筒（904）的底面和保温的汽化工质输送管（3）出口端气密连通，并且储热热交换管（901）与储热保温筒（904）的结合部气密密封；储热热交换管（901）出口端穿过储热保温筒（904）的底面和保温水箱（4）热交换管（5）入口端或热动力泵（600）加热管（601）入口端气密连通，并且储热热交换管（901）与储热保温筒（904）的结合部气密密封；管（906）一端穿过储热保温筒（904）顶部和储热保温筒（904）内气密连通，其另一端与高于储热保温筒（904）的防溢出筒（905）底部气密连通，防溢出筒（905）筒口和大气相通；小于储热保温筒（904）内径，有底的金属筒（902）穿过储热保温筒（904）顶面的惯通孔、其筒口和惯通孔的结合部气密联接，金属筒（902）底面位于储热保温筒（904）内、金属筒（902）筒底的上表面和埚底部吻合；保温盖（903）外侧面与金属筒（902）筒口面及筒口内侧面吻合，保温储热筒（904）内空间充满液态储热介质（907）。

8.根据权利要求6或7所述利用太阳能光热的装置，其特征在于：加热灶（8）的等速螺旋线金属盘管出口端和储热热交换管入口端气密连通，储热热交换管出口端和保温水箱（4）热交换管（5）入口端或热动力泵（600）加热管（601）入口端气密连通。

9.根据权利要求2、6或7所述利用太阳能光热的装置，其特征在于：

    保温的软管（120301）出口端和工质输送管（3）入口端气密联通，工质输送管（3）出口端和加热灶（8）入口端气密联通，加热灶（8）出口端和储热保温筒（9）入口端气密连通，储热保温筒（9）出口端和保温水箱（4）热交换管（5）入口端气密连通，保温水箱（4）热交换管（5）出口端和液化工质输送管（2）出口端及管（10）一端气密连通，液化工质输送管（2）入口端和输液软管1204入口端气密联通，管（10）另一端从防溢出筒（11）底部和其内腔气密联通，防溢出筒（11）顶部内腔和大气联通；防溢出筒（11）顶部高于加热灶（8）、储热保温筒（9）、保温水箱（4）热交换管（5）的高度；

    载热工质沿碟式太阳能集热器、保温的软管（120301）、工质输送管（3）、加热灶（8）、储热保温筒（9）、保温水箱（4）热交换管（5）、液化工质输送管（2）、输液软管（1204）的方向作单向循环运行；载热工质预定在大气压下，并且充满其循环的流通容积内。

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