TW201616071A - 耐高溫高效能太陽能熱接收器 - Google Patents

Abstract

一種耐高溫高效能太陽能熱接收器，包含：太陽能接收單元，太陽能接收單元包括：高導熱陶瓷、絕熱陶瓷層、多孔性熱交換器；高導熱陶瓷為單邊開口向下漸寬之中空圓柱體，且高導熱陶瓷內部為輻射接收腔體，而外表面為一絕熱陶瓷層防止熱向大氣散失；輻射接收腔體下方開口處設石英玻璃罩，此外固設高溫選擇性吸收膜於輻射接收腔體之內表面頂部；多孔性熱交換器固設於高導熱陶瓷之頂部；將太陽能接收單元設置於碟式聚光單元上方焦點位置；藉此達成降低熱輻射及熱對流能量損失、提高光吸收率、降低光反射並使用耐高溫及高傳導之特性。

Description

耐高溫高效能太陽能熱接收器

本發明係應用於太陽能接收器的技術領域，尤指其技術上提供一種耐高溫高效能太陽能熱接收器，藉由碟式太陽能聚光單元將光線集中反射於太陽輻射接收腔體內透過高溫選擇性吸收膜，將熱能傳導至多孔性熱交換器，藉由流體將熱能帶走並充分運用。

地球能源正值日益耗竭，因此開發可替代能源及再生資源已刻不容緩；其中利用太陽能產生之能量，對環境汙染影響小，且具備永續發展的再生能源之一。

目前太陽能被利用最基本方式係將陽光照射於透鏡聚集更大量的光能來提升發電效率，其中太陽光被菲聶爾透鏡聚焦後可先集中進入一形狀近似倒金字塔之透明導光柱(即均光器)，其主要作用在於將菲聶爾透鏡聚焦之光點能量均勻化；若無經過均光器均勻化而直接照射於太陽能電池，致能量過於集中，將使光熱電能量轉換效率下降。

現今均光器之安裝常以人力完成，基於功能上之需求均光器之構造係頭重腳輕，且僅以一層膠材黏合於均光器與太陽能電池之間，因此支撐強度不足，容易傾斜甚至剝離嚴重影響均光器之可靠度；另外，均光器與聚光型太陽能接收器的黏合處恰好為光線聚集處，溫度最高若黏合膠材因熱軟化，將無法支撐均光器之重量亦會造成均光器傾斜；有些均光 器雖設計有支撐結構，但因目的在於使入射光線於四面玻璃上進行全反射，當玻璃沾有灰塵、水珠等，將大大降低均光器之效能及熱轉換效率；上述皆嚴重影響其功能及可靠度。

是以，針對上述習知太陽能接收器所存在各項問題點，開發一種可靠，且能改善熱能接收效率不良之缺點，符合實用性同時減少能量損耗之創新發明技術，實使用消費者所殷切盼，亦係相關業者須努力研發突破之目標及方向；有鑑於此，發明人本於多年從事相關產品之製造開發與設計經驗，針對上述之目標，詳加設計與審慎評估後，終得一確具實用性之本發明。

針對上述習知所存在之問題點，本發明係應用一種耐高溫高效能太陽能熱接收器，主要包含有：一碟式聚光單元、一太陽能接收單元，其中該太陽能接收單元包含：一高導熱陶瓷、一絕熱陶瓷層、一多孔性熱交換器；該高導熱陶瓷為單邊開口向下漸寬之中空圓柱體，且於中空圓柱體內設一輻射接收腔體，該輻射接收腔體下方開口處設一石英玻璃罩，此外再固設一高溫選擇性吸收膜於該輻射接收腔體之內表面頂部。

其中，該高導熱陶瓷之外表面設該絕熱陶瓷層可減少熱散失，並於頂部設數導熱鰭柱，增進熱交換效率。

其中，該高溫選擇性吸收膜可固設於該輻射接收腔體全部內表面。

該多孔性熱交換器固設於該高導熱陶瓷之頂部；此外該碟式聚光單元為一拋物線型且開口向上之結構，且將該太陽能接收單元設置於 該碟式聚光單元上方一焦點位置；當太陽光由該碟式聚光單元反射進入該高導熱陶瓷之該輻射接收腔體後，透過該高溫選擇性吸收膜將能量傳導至該多孔性熱交換器；其中該多孔性熱交換器側面一端設一流出口，於相對另一端設一流入口，且該流出口與流入口呈上下平行；位於低端該流入口進入預設流體，流經該多孔性熱交換器將熱能傳至流體中，再由位於高端該流出口引導出流體使該熱能可被充分收集利用，如：熱能發電、熱能製冷、烘烤、殺菌、溫室及海水淡化等多元運用。

有關本發明所採用之技術、手段及其功效，茲舉一較佳實施例並配合圖式及圖號詳細說明於後，期能使 貴審查委員對本發明有更詳細的瞭解，並使熟悉該項技術者能據以實施，以下所述者僅在於解釋較佳實施例而非在於限制本發明之範圍，故凡有以本發明之創作精神為基礎，而為本發明之創作任何形式的變更或修飾，皆屬於本發明意圖保護之範疇。

10‧‧‧高導熱陶瓷

11‧‧‧石英玻璃罩

12‧‧‧輻射接收腔體

13‧‧‧高溫選擇性吸收膜

14‧‧‧導熱鰭柱

15‧‧‧絕熱陶瓷層

20‧‧‧多孔性熱交換器

21‧‧‧流入口

22‧‧‧流出口

40‧‧‧碟式聚光單元

50‧‧‧太陽能接收單元

第1圖：係本發明實施例之整體外觀示意圖。

第2圖：係本發明實施例之局部放大剖面圖。

第3圖：係本發明實施例之局部放大剖面作動示意圖。

為使 貴審查委員對本發明之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例及配合詳細之說明於後：首先，參閱第1至第3圖所示，本發明係提供一種耐高溫高效能太陽能熱接收器，係包括：一碟式聚光單元40、一太陽能接收單元50，該 太陽能接收單元50包括：一高導熱陶瓷10、一絕熱陶瓷層15、一多孔性熱交換器20；該高導熱陶瓷10為單邊開口向下漸寬之中空圓柱體，且於該高導熱陶瓷10內部為一輻射接收腔體12，該輻射接收腔體12下方開口處設一石英玻璃罩11，此外再固設一高溫選擇性吸收膜13於該輻射接收腔體12之內表面頂部。

其中，該高導熱陶瓷10之外表面為該絕熱陶瓷層用以減少熱能向大氣散失。

其中，該高導熱陶瓷10之外表面頂部可設數導熱鰭柱14，各導熱鰭柱14增加頂部與該多孔性熱交換器20接觸面積，以增進熱傳導效率。

其中，該高溫選擇性吸收膜13可固設於該輻射接收腔體12全部內表面。

該多孔性熱交換器20固設於該高導熱陶瓷10之頂部；其中該多孔性熱交換器20側面一端設一流入口21，於相對另一端設一流出口22，且該流出口22與流入口21呈上下平行；最後，該碟式聚光單元40為一拋物線型且開口向上之結構，且將該太陽能接收單元50設置於該碟式聚光單元40上方一焦點位置。

運作時，使太陽光照射該碟式聚光單元40後，再反射光線進入該高導熱陶瓷10內之該輻射接收腔體12，透過該高溫選擇性吸收膜13將熱能經由該高導熱陶瓷10傳導至該多孔性熱交換器20；該高溫選擇性吸收膜13可提升輻射能吸收量降低熱輻射損失，且該輻射接收腔體12開口處設該石英玻璃罩11，來避免該輻射接收腔體12內產生熱對流造成的能量散失；此外，外表面之該絕熱陶瓷層15可防止該輻射接收腔體12熱能散失於 大氣中；當該熱能在該多孔性熱交換器20中，將位於低端的該流入口21導入預設一流體(圖未示)，該流體可為水或其他具有吸熱良好特性之液體，該流體進入該多孔性熱交換器20內將熱能吸收至流體中，且進入該多孔性熱交換器20內吸收熱能，再由該流出口22引導出吸收熱能後之該流體，再將該流體內熱能充分收集利用，如：熱能發電、熱能製冷、烘烤、殺菌、溫室及海水淡化等多元運用；舉凡需用熱能之產業均可藉由本發明來達成運用之目標。

歸納上述所說，本發明同時具有上述眾多效能與實用價值，並可有效提升整體的經濟效益，因此本發明確實為一創意極佳的發明，可在低成本中達成降低熱輻射及熱對流能量損失、提高光吸收率、降低光反射並使用耐高溫及高傳導之特性；且在相同領域技術中未見相同或近似之產品公開使用，應已符合發明專利之要件，爰依法提出申請，並請賜予本發明專利。

10‧‧‧高導熱陶瓷

11‧‧‧石英玻璃罩

12‧‧‧輻射接收腔體

13‧‧‧高溫選擇性吸收膜

14‧‧‧導熱鰭柱

15‧‧‧絕熱陶瓷

20‧‧‧多孔性熱交換器

21‧‧‧流入口

22‧‧‧流出口

50‧‧‧太陽能接收單元

Claims (5)

1. 一種耐高溫高效能太陽能熱接收器，包括：一太陽能接收單元，包括：一高導熱陶瓷、一絕熱陶瓷層、一多孔性熱交換器；其中該高導熱陶瓷為單邊開口向下漸寬之中空圓柱體，且該高導熱陶瓷外表面為該絕熱陶瓷層、內部為一輻射接收腔體，該輻射接收腔體內表面頂部固設一高溫選擇性吸收膜；且於該輻射接收腔體下方開口處固設一石英玻璃罩；該多孔性熱交換器固設於該高導熱陶瓷頂部，其中該多孔性熱交換器側面一端設一流入口，於相對另一端設一流出口，且該流出口與流入口呈上下平行。
2. 如請求項1所述之耐高溫高效能太陽能熱接收器，其中該高導熱陶瓷之外表面頂部可設數導熱鰭柱。
3. 如請求項1所述之耐高溫高效能太陽能熱接收器，其中該高溫選擇性吸收膜可固設於該輻射接收腔體全部內表面。
4. 如請求項1所述之耐高溫高效能太陽能熱接收器，其中該太陽能接收單元下方之預設位置設一碟式聚光單元，該碟式聚光單元為拋物線型且開口向上。
5. 如請求項1所述之耐高溫高效能太陽能熱接收器，其中由該流入口導入吸熱性良好之流體。