CN107192140A - 一种新型太阳能热水器集热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型太阳能热水器集热装置，包括反射镜和球形透明吸热器，所述反射镜为半合拢大球形空心球，所述反射镜的下端被中空圆椎体穿过，由圆椎体支撑固定安装在转盘上，所述反射镜的左上端斜开有一个圆形切口，所述圆椎体的外表面镶嵌有梯形菲涅尔透镜，所述圆椎体的顶部还固定安装有球形吸热器，所述球形吸热器镶嵌在梯形菲涅尔透镜的内部，在球形吸热器的外表面设置有弧形管道，所述弧形管道的下端穿过圆椎体的内壁与设置在圆椎体左端的连接管道相连接，能够有效的吸收太阳能以及其他连接器的热量，提高了太阳能的利用率，利用蓄热箱维持了吸热器内部的温度，实用性强。

Description

一种新型太阳能热水器集热装置
技术领域
本发明涉及太阳能技术领域，具体为一种新型太阳能热水器集热装置。
背景技术
太阳能的开发利用具有巨大的市场前景，不仅能带来很好的社会和环境效益，还具有明显的经济效益。太阳能光伏发电作为太阳能利用的重要方式，发展前景非常广阔，并成为未来解决能源危机的重要途径。但太阳能存在着密度低、间歇性、光照方向和强度随时间不断变化的问题，这对太阳能的收集和利用装置提出了更高的要求。
传统的太阳能热水器集热技术，基本上都是使用太阳能聚光技术，但这类聚光器都有各自的缺陷，当聚焦点或焦线在聚光面的上部时，即光线经反射后，其传播方向将变得与原来传播方向相反，并在反射点相反的方向聚焦，此即为反射式反向聚焦，所以在焦点处的接收器会在反光面上留下阴影，也不利于接收装置的安装和保温，有的聚光技术虽然不需要准确跟踪太阳，但在出光口处不能形成焦点，因此集热温度不高。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种新型太阳能热水器集热装置，包括反射镜和球形透明吸热器，所述反射镜为半合拢大球形空心球，所述反射镜的下端被中空圆椎体穿过，由圆椎体支撑固定安装在转盘上，所述反射镜的左上端斜开有一个圆形切口，所述圆椎体的外表面镶嵌有梯形菲涅尔透镜，所述梯形菲涅尔透镜的顶部内壁上还设置有透明弧形玻璃，所述圆椎体的顶部还固定安装有球形吸热器，所述球形吸热器镶嵌在梯形菲涅尔透镜的内部，在球形吸热器的外表面设置有弧形管道，所述弧形管道的上端镶嵌在球形吸热器的内壁上，所述弧形管道的下端穿过圆椎体的内壁与设置在圆椎体左端的连接管道相连接，所述球形吸热器的下端还通过高压蒸汽管与蓄热箱相连接。
作为本发明一种优选的技术方案，所述高压蒸汽管的表面固定安装有单向控制阀。
作为本发明一种优选的技术方案，所述球形吸热器采用小型透明球形玻璃容器。
作为本发明一种优选的技术方案，所述球形吸热器的内部设置有透明钢化玻璃层，在透明钢化玻璃层的中间设为真空层。
作为本发明一种优选的技术方案，所述梯形菲涅尔透镜的各面呈现梯形凹面，在梯形菲涅尔透镜的顶部呈现圆形凹面。
作为本发明一种优选的技术方案，所述圆椎体的内部还设置有排垢管。
作为本发明一种优选的技术方案，所述球形吸热器内壁与弧形管道连接之间还设置有多层滤网。
作为本发明一种优选的技术方案，所述蓄热箱的内部设置有吸热板，在蓄热箱的内壁上还铺设有保温层。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该新型太阳能热水器集热装置，通过设置反射镜，将圆椎体作为反射镜的支撑架，利用圆锥体下端的转盘转动反射镜相对太阳光的角度，使太阳入射光线平行于聚光镜主光轴和焦线所确定的平面，提高光热转换效率，在圆椎体上镶嵌若干面菲涅耳透镜，各面透镜呈梯形凹面、最上方呈圆形凹面，聚光焦距较长，焦点均落在球心吸热器中，确保四面八方光线都能聚集到吸热器中，提高了集热效率，并且利用高压蒸汽管输送高压蒸汽，保持吸热器中具有适当压力，通过弧形管道给球形吸热器加注部分冷工质，吸收太阳能后变为高温流体，渗透过滤层，沿高压蒸汽管道输入蓄热箱中；当蓄热箱中高温流体与输热管中气压平衡时，将热能储存起来，且在蓄热箱预置多个接口，可同时吸收其他各套吸热器，能够有效的吸收太阳能以及其他连接器的热量，提高了太阳能的利用率，利用蓄热箱维持了吸热器内部的温度，实用性强。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明吸热器剖面结构示意图。
图3为本发明蓄热箱内部结构示意图。
图中：1-反射镜；2-透明弧形玻璃；3-梯形菲涅尔透镜；4-吸热器；5-弧形管道；6-滤网；7-排垢管；8-圆椎体；9-转盘；10-单向控制阀；11-蓄热箱；12-透明钢化玻璃层；13-吸热板；14-保温层；15-连接管道；16-高压蒸汽管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
请参阅图1、图2和图3，本发明提供一种技术方案：一种新型太阳能热水器集热装置，包括反射镜1和球形透明吸热器4，所述反射镜1为半合拢大球形空心球，所述反射镜1的下端被中空圆椎体8穿过，由圆椎体8支撑固定安装在转盘9上，所述反射镜1的左上端斜开有一个圆形切口，所述圆椎体8的外表面镶嵌有梯形菲涅尔透镜3，所述梯形菲涅尔透镜3的顶部内壁上还设置有透明弧形玻璃2，所述圆椎体8的顶部还固定安装有球形吸热器4，所述球形吸热器4镶嵌在梯形菲涅尔透镜3的内部，在球形吸热器4的外表面设置有弧形管道5，所述弧形管道5的上端镶嵌在球形吸热器4的内壁上，所述弧形管道5的下端穿过圆椎体8的内壁与设置在圆椎体8左端的连接管道15相连接，所述球形吸热器4的下端还通过高压蒸汽管16与蓄热箱11相连接。
优选的是，所述高压蒸汽管16的表面固定安装有单向控制阀10；所述球形吸热器4采用小型透明球形玻璃容器；所述球形吸热器4的内部设置有透明钢化玻璃层12，在透明钢化玻璃层12的中间设为真空层；所述梯形菲涅尔透镜3的各面呈现梯形凹面，在梯形菲涅尔透镜3的顶部呈现圆形凹面；所述圆椎体8的内部还设置有排垢管7；所述球形吸热器4内壁与弧形管道5连接之间还设置有多层滤网6；所述蓄热箱11的内部设置有吸热板13，在蓄热箱11的内壁上还铺设有保温层14。
所述蓄热箱11为一个大型中空圆柱体，内层用耐高温陶瓷制作、中间层用耐高温隔热材料和耐高温合金包裹、外层用耐高温保温材料覆盖，蓄热箱预置多个接口，可同时吸收其他各套吸热器。
所述大球状反射镜1四面八方都能吸收阳光，所以采光面积是指该球面上各透射镜面积之和，它可由球体表面积减去框架占用面积、下方圆锥体穿其孔洞面积而得，吸热器面积是指球形吸热器的实际吸热面积，可由吸热器球表面减去它与圆锥体接触面积而得。
具体使用方式及优点：该新型太阳能热水器集热装置，通过设置反射镜，将圆椎体作为反射镜的支撑架，利用圆锥体下端的转盘转动反射镜相对太阳光的角度，使太阳入射光线平行于聚光镜主光轴和焦线所确定的平面，提高光热转换效率，在圆椎体上镶嵌若干面菲涅耳透镜，各面透镜呈梯形凹面、最上方呈圆形凹面，聚光焦距较长，焦点均落在球心吸热器中，确保四面八方光线都能聚集到吸热器中，提高了集热效率，并且利用高压蒸汽管输送高压蒸汽，保持吸热器中具有适当压力，通过弧形管道给球形吸热器加注部分冷工质，吸收太阳能后变为高温流体，渗透过滤层，沿高压蒸汽管道输入蓄热箱中；当蓄热箱中高温流体与输热管中气压平衡时，将热能储存起来，且在蓄热箱预置多个接口，可同时吸收其他各套吸热器，能够有效的吸收太阳能以及其他连接器的热量，提高了太阳能的利用率，利用蓄热箱维持了吸热器内部的温度，实用性强。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (8)

1.一种新型太阳能热水器集热装置，其特征在于：包括反射镜(1)和球形透明吸热器(4)，所述反射镜(1)为半合拢大球形空心球，所述反射镜(1)的下端被中空圆椎体(8)穿过，由圆椎体(8)支撑固定安装在转盘(9)上，所述反射镜(1)的左上端斜开有一个圆形切口，所述圆椎体(8)的外表面镶嵌有梯形菲涅尔透镜(3)，所述梯形菲涅尔透镜(3)的顶部内壁上还设置有透明弧形玻璃(2)，所述圆椎体(8)的顶部还固定安装有球形吸热器(4)，所述球形吸热器(4)镶嵌在梯形菲涅尔透镜(3)的内部，在球形吸热器(4)的外表面设置有弧形管道(5)，所述弧形管道(5)的上端镶嵌在球形吸热器(4)的内壁上，所述弧形管道(5)的下端穿过圆椎体(8)的内壁与设置在圆椎体(8)左端的连接管道(15)相连接，所述球形吸热器(4)的下端还通过高压蒸汽管(16)与蓄热箱(11)相连接。
2.根据权利要求1所述的一种新型太阳能热水器集热装置，其特征在于：所述高压蒸汽管(16)的表面固定安装有单向控制阀(10)。
3.根据权利要求1所述的一种新型太阳能热水器集热装置，其特征在于：所述球形吸热器(4)采用小型透明球形玻璃容器。
4.根据权利要求1所述的一种新型太阳能热水器集热装置，其特征在于：所述球形吸热器(4)的内部设置有透明钢化玻璃层(12)，在透明钢化玻璃层(12)的中间设为真空层。
5.根据权利要求1所述的一种新型太阳能热水器集热装置，其特征在于：所述梯形菲涅尔透镜(3)的各面呈现梯形凹面，在梯形菲涅尔透镜(3)的顶部呈现圆形凹面。
6.根据权利要求1所述的一种新型太阳能热水器集热装置，其特征在于：所述圆椎体(8)的内部还设置有排垢管(7)。
7.根据权利要求1所述的一种新型太阳能热水器集热装置，其特征在于：所述球形吸热器(4)内壁与弧形管道(5)连接之间还设置有多层滤网(6)。
8.根据权利要求1所述的一种新型太阳能热水器集热装置，其特征在于：所述蓄热箱(11)的内部设置有吸热板(13)，在蓄热箱(11)的内壁上还铺设有保温层(14)。
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