CN110440463B - 光束下射方式太阳热发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开光束下射方式太阳热发电装置，属于太阳热发电技术领域，包括底座、反射镜、集热器，反射镜端部通过连接杆连接集热器，反射镜的内弧面两端对称设有遮挡组件，遮挡组件包括壳体，壳体内部设有伸缩板，伸缩板的弧度与反射镜的弧度相匹配，伸缩板的端部固连闭合块，闭合块下端连接橡胶块，闭合块上端设有卡扣，卡扣与壳体活动连接。本装置利用太阳热发电，热交换的接触面积大，热量吸收充足，能有效避免将已吸收的太阳能散发，并能提高热转换效率。

Description

光束下射方式太阳热发电装置

技术领域

本发明属于太阳热发电技术领域，具体涉及光束下射方式太阳热发电装置。

背景技术

能源是人类存在与发展的重要物质基础。目前世界能源结构是以煤炭、石油、天然气等化石能源为主体的结构；而化石能源是不可再生的资源，大量耗用终将枯竭，并且在生产和消费过程中有大量污染物排放，从而破坏了生态与环境。为了保证稳定、持久的能源供应，大力开发可以再生，多样的新能源结构已成为各国能源开发的发展方向。

人类在将太阳能转化为电能的开发利用中，目前常见的有太阳能光伏电池板发电，虽然能利用太阳能发电，但效率低，造价高且易损，所以至今天阳能光伏电池板得不到大规模开发利用。而用低沸点物质作为工作物质的太阳能热发电技术能充分利用太阳能热量发电，如果系统设计合理，其发电效率和系统稳定性将远远高于光伏电池板发电的方式。

发明内容

本发明的目的在于提供光束下射方式太阳热发电装置，其利用太阳热发电，热交换的接触面积大，热量吸收充足，能有效避免将已吸收的太阳能散发，并能提高热转换效率。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：光束下射方式太阳热发电装置，包括底座、反射镜、集热器，反射镜端部通过连接杆连接集热器，反射镜的内弧面两端对称设有遮挡组件，遮挡组件包括壳体，壳体内部设有伸缩板，伸缩板的弧度与反射镜的弧度相匹配，伸缩板的端部固连闭合块，闭合块下端连接橡胶块，闭合块上端设有卡扣，卡扣与壳体活动连接。本装置通过反射镜将阳光反射至集热器，再由集热器将反射的阳光所产生的热量收集并进行发电，其热转换率高，有效的减少了太阳能的浪费，反射镜内侧的遮挡组件能在恶劣天气下拉出使用，对反光镜起到保护作用，延长了反射镜的使用寿命，在冰雹、雷雨天气时，将壳体端部的卡扣旋开，通过拉动闭合块使伸缩板从壳体内拉出，拉出至两端的闭合块接触为止，实现闭合，闭合块底部设置的橡胶块防止在拉动过程中对反射镜的面划伤。

作为优选，底座上方连接底支架，底支架顶部连接转动座，底支架中部套设有弹簧，弹簧的上下端设有螺纹套，螺纹套与底支架螺纹连接，转动座顶部固连转动杆。由于两个螺纹套之间设有弹簧，可通过调节两个螺纹套之间的间距来调整两个螺纹套之间的推力，继而可以减少正常情况下风吹支架的振动，同时安装方便，安装效率高。

作为优选，转动杆上方连接安装板，安装板上固定安装有减速器，减速器上固定安装有步进电机，减速器的输出端连接极轴，极轴采用轴承安装于安装板上，极轴一端转动连接有固定套，固定套上固连有直线电机，直线电机的输出端连接弧形跟踪板，弧形跟踪板与反射镜相连，反射镜中部下方连接连接块，连接块与极轴接连。使用时，将安装板安装于转动杆上方使其相对于水平面的倾斜角度为当地的纬度，步进电机通过减速器控制极轴带动直线电机产生驱动力，直线电机驱动跟踪架位移至合适位置处，使反射镜最大限度的将太阳光反射到集热器内，通过极轴跟踪赤纬角的跟踪方式，使得在跟踪赤纬角时电机每天的运转次数大大减小，节省了整个装置的能耗。

作为优选，集热器的开口呈倒“八”字，集热器包括隔热壁，隔热壁的内侧设有与隔热壁贴合的反光镜。集热器的开口为倒八字的设计，可尽量多的将太阳光收集至集热器内，通过将太阳光的收集再由反射镜反射到集热球，使其热量吸收充足，能够把太阳能利用充分，防止出现太阳能利用率低下的问题。

作为优选，集热器的开口处设有凸面透镜，凸面透镜与集热器的隔热壁通过螺钉连接。集热器开口处所选的凸面透镜有很好的聚光作用，其焦距约为18cm-20cm，聚焦处的温度约为550℃，凸面透镜通过螺钉固定于隔热壁，提高了装置的稳定性。

作为优选，集热器内部设有集热球，集热球内部中空，且集热球内部设有环形导热管，导热管外圈缠绕有供热环，集热球下方连接热气缸，热气缸与集热球之间设有拢光器。本装置的集热器内部的集热球呈圆形，聚光焦点会尽可能多的落在球面上，各个球面都可对热量进行吸收，能把所照射至集热球的太阳光充分利用，集热球内部的导热管具有良好的导热效果，导热管表面缠绕的供热环可以进一步加大导热管在吸热时与内部介质进行热交换的接触面积，提高热利用率，既能及时高效的将热量传输至热气缸，又可对导热管起到一定的保护作用，防止导热管因温度过高热损坏，集热球下方设置的拢光器有较好的反光效果，起拢光作用，增加采光面积，热气缸可与外部的发电设备连接进行发电。

作为优选，拢光器为凹面形结构设计，拢光器连接于集热球底部，与水平面的夹角为15°-20°。拢光器内凹面可涂覆反光介质涂层来加强拢光器的反光性能，使集热球能够时足够的阳光照射，保证了热量的产生，拢光器与水平面的夹角在该范围内会有较好的拢光效果，避免了阳光的发散。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：1）在恶劣天气下通过遮挡组件闭合对反光镜起到保护作用，延长了反射镜的使用寿命；2）通过极轴跟踪赤纬角的跟踪方式，使得在跟踪赤纬角时电机每天的运转次数大大减小，节省了整个装置的能耗；3）集热球的各个球面都可对热量进行吸收，集热球内部的导热管能充分利用太阳能，热转换效率高。

附图说明

图1为本发明光束下射方式太阳热发电装置的结构示意图；

图2为本发明安装板上各部件的连接图；

图3为本发明遮挡组件的结构示意图；

图4为本发明集热器的内部结构示意图；

图5为本发明集热球的内部结构示意图；

图6为本发明热利用率的实验对比图；

图7为本发明吸热量的实验对比图。

附图标记说明：1底座；2底支架；3弹簧；4螺纹套；5转动座；6转动杆；7安装板；8反射镜；9遮挡组件；91伸缩板；92壳体；93橡胶块；94卡扣；95闭合块；10连接杆；11集热器；12步进电机；13减速器；14极轴；15轴承；16连接块；17直线电机；18固定套；19弧形跟踪板；20凸面透镜；21隔热壁；22拢光器；23热气缸；24集热球；25反光镜；26供热环；27导热管。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明作进一步详细描述：

实施例1：

如图1-5所示，光束下射方式太阳热发电装置，包括底座1、反射镜8、集热器11，反射镜8端部通过连接杆10连接集热器11，反射镜8的内弧面两端对称设有遮挡组件9，遮挡组件9包括壳体92，壳体92内部设有伸缩板91，伸缩板91的弧度与反射镜8的弧度相匹配，伸缩板91的端部固连闭合块95，闭合块95下端连接橡胶块93，闭合块95上端设有卡扣94，卡扣94与壳体92活动连接。本装置通过反射镜将阳光反射至集热器，再由集热器将反射的阳光所产生的热量收集并进行发电，其热转换率高，有效的减少了太阳能的浪费，反射镜内侧的遮挡组件能在恶劣天气下拉出使用，对反光镜起到保护作用，延长了反射镜的使用寿命，在冰雹、雷雨天气时，将壳体端部的卡扣旋开，通过拉动闭合块使伸缩板从壳体内拉出，拉出至两端的闭合块接触为止，实现闭合，闭合块底部设置的橡胶块防止在拉动过程中对反射镜的面划伤。

底座1上方连接底支架2，底支架2顶部连接转动座5，底支架2中部套设有弹簧3，弹簧3的上下端设有螺纹套4，螺纹套4与底支架2螺纹连接，转动座5顶部固连转动杆6。由于两个螺纹套之间设有弹簧，可通过调节两个螺纹套之间的间距来调整两个螺纹套之间的推力，继而可以减少正常情况下风吹支架的振动，同时安装方便，安装效率高。

转动杆6上方连接安装板7，安装板10上固定安装有减速器13，减速器13上固定安装有步进电机12，减速器13的输出端连接极轴14，极轴14采用轴承5安装于安装板7上，极轴14一端转动连接有固定套18，固定套18上固连有直线电机6，直线电机6的输出端连接弧形跟踪板19，弧形跟踪板19与反射镜8相连，反射镜8中部下方连接连接块16，连接块16与极轴14接连。使用时，将安装板安装于转动杆上方使其相对于水平面的倾斜角度为当地的纬度，步进电机通过减速器控制极轴带动直线电机产生驱动力，直线电机驱动跟踪架位移至合适位置处，使反射镜最大限度的将太阳光反射到集热器内，通过极轴跟踪赤纬角的跟踪方式，使得在跟踪赤纬角时电机每天的运转次数大大减小，节省了整个装置的能耗。

集热器11的开口呈倒“八”字，集热器11包括隔热壁21，隔热壁21的内侧设有与隔热壁21贴合的反光镜25。集热器的开口为倒八字的设计，可尽量多的将太阳光收集至集热器内，通过将太阳光的收集再由反射镜反射到集热球，使其热量吸收充足，能够把太阳能利用充分，防止出现太阳能利用率低下的问题。

集热器11的开口处设有凸面透镜9，凸面透镜9与集热器11的隔热壁11通过螺钉连接。集热器开口处所选的凸面透镜有很好的聚光作用，其焦距约为18cm-20cm，聚焦处的温度约为550℃，凸面透镜通过螺钉固定于隔热壁，提高了装置的稳定性。

集热器11内部设有集热球24，集热球24内部中空，且集热球24内部设有环形导热管27，导热管27外圈缠绕有供热环26，集热球24下方连接热气缸23，热气缸23与集热球24之间设有拢光器22。本装置的集热器内部的集热球呈圆形，聚光焦点会尽可能多的落在球面上，各个球面都可对热量进行吸收，能把所照射至集热球的太阳光充分利用，集热球内部的导热管具有良好的导热效果，导热管表面缠绕的供热环可以进一步加大导热管在吸热时与内部介质进行热交换的接触面积，提高热利用率，既能及时高效的将热量传输至热气缸，又可对导热管起到一定的保护作用，防止导热管因温度过高热损坏，集热球下方设置的拢光器有较好的反光效果，起拢光作用，增加采光面积，热气缸可与外部的发电设备连接进行发电。

拢光器22为凹面形结构设计，拢光器22连接于集热球24底部，与水平面的夹角为15°-20°。拢光器内凹面可涂覆反光介质涂层来加强拢光器的反光性能，使集热球能够时足够的阳光照射，保证了热量的产生，拢光器与水平面的夹角在该范围内会有较好的拢光效果，避免了阳光的发散。

实施例2：

本发明的光束下射方式太阳热发电装置在实际使用时：使用时，将安装板7安装于转动杆6上方使其相对于水平面的倾斜角度为当地的纬度，步进电机12通过减速器13控制极轴14带动直线电机17产生驱动力，直线电机17驱动弧形跟踪板19位移至合适位置处，使反射镜8最大限度的收集太阳光，太阳光照射到集热器11内，集热器11内部的集热球24呈圆形，聚光焦点会尽可能多的落在球面上，各个球面都可对热量进行吸收，能把所照射至集热球的太阳光充分利用，集热球24内部的导热管27具有良好的导热效果，导热管27将热气传送至热气缸22，热气缸22可与外部的发电设备连接进行发电。

实施例3：

将本发明的太阳热发电装置与市场上同类型的太阳热发电装置进行热利用率及集热器吸热量的测定试验，2019年4月1日的12时至下午2时，其在太阳光充足的白天且太阳辐射逐渐变大时进行，实验结果如图6、图7所示，在不同时间段的太阳辐射强度不同，环境温度也会随之改变，在太阳辐射越强的情况下本发明太阳热发电装置的热利用率及集热器吸热量明显优于市场上的太阳热发电装置。（本发明的太阳热发电装置为实验组，市场上同类型的太阳热发电装置为试验组）。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此，所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (4)

1.光束下射方式太阳热发电装置，包括底座（1）、反射镜（8）、集热器（11），反射镜（8）端部通过连接杆（10）连接集热器（11），反射镜（8）的内弧面两端对称设有遮挡组件（9），其特征在于：所述遮挡组件（9）包括壳体（92），所述壳体（92）内部设有伸缩板（91），所述伸缩板（91）的弧度与反射镜（8）的弧度相匹配，所述伸缩板（91）的端部固连闭合块（95），所述闭合块（95）下端连接橡胶块（93），所述闭合块（95）上端设有卡扣（94），所述卡扣（94）与壳体（92）活动连接；

所述底座（1）上方连接底支架（2），所述底支架（2）顶部连接转动座（5），所述底支架（2）中部套设有弹簧（3），所述弹簧（3）的上下端设有螺纹套（4），所述螺纹套（4）与底支架（2）螺纹连接，所述转动座（5）顶部固连转动杆（6）；

所述集热器（11）内部设有集热球（24），所述集热球（24）内部中空，且集热球（24）内部设有环形导热管（27），所述导热管（27）外圈缠绕有供热环（26），所述集热球（24）下方连接热气缸（23），所述热气缸（23）与集热球（24）之间设有拢光器（22）；

所述拢光器（22）为凹面形结构设计，所述拢光器（22）连接于集热球（24）底部，与水平面的夹角为15°-20°；

本装置的集热器内部的集热球呈圆形。

2.根据权利要求1所述的光束下射方式太阳热发电装置，其特征在于：所述转动杆（6）上方连接安装板（7），所述安装板（10）上固定安装有减速器（13），所述减速器（13）上固定安装有步进电机（12），所述减速器（13）的输出端连接极轴（14），所述极轴（14）采用轴承（5）安装于安装板（7）上，所述极轴（14）一端转动连接有固定套（18），所述固定套（18）上固连有直线电机（6），所述直线电机（6）的输出端连接弧形跟踪板（19），所述弧形跟踪板（19）与反射镜（8）相连，所述反射镜（8）中部下方连接连接块（16），所述连接块（16）与极轴（14）接连。

3.根据权利要求1所述的光束下射方式太阳热发电装置，其特征在于：所述集热器（11）的开口呈倒“八”字，所述集热器（11）包括隔热壁（21），所述隔热壁（21）的内侧设有与隔热壁（21）贴合的反光镜（25）。

4.根据权利要求1所述的光束下射方式太阳热发电装置，其特征在于：所述集热器（11）的开口处设有凸面透镜（9），所述凸面透镜（9）与集热器（11）的隔热壁（21 ）通过螺纹连接。

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