一种真空聚焦式太阳能蒸汽发电机的制作方法

本发明涉及太阳能发电设备领域，特别是一种真空聚焦式太阳能蒸汽发电机。

背景技术：

现有的太阳能蒸汽发电机一般采用一个凹面镜将太阳光汇聚至装有水的集热管中，以实现水蒸汽发电，其具有占地面积大、发电效率低、运输不便等明显缺陷。

此外，由于现有的太阳能蒸汽发电机完全依赖太阳光进行发电，因此在一些高温、阴天的天气里，其基本失去发电能力。

技术实现要素：

为解决上述问题，按照本发明的技术方案，本发明提供了一种真空聚焦式太阳能蒸汽发电机，其具体技术特征如下：

一种真空聚焦式太阳能蒸汽发电机，其包括安装支架、蒸汽产生装置及发电装置，所述安装支架包括有安装斜梁，所述蒸汽产生装置包括真空管及水箱，所述真空管安装在所述安装斜梁的上侧，所述水箱安装在所述安装斜梁的下侧，所述真空管的下端设有第一端盖，所述真空管的上端设有第二端盖，所述第二端盖的外侧设有蒸汽室，所述真空管内穿设有集热管，所述集热管的下部穿过所述第一端盖并与所述水箱的出水口贯通连接，所述集热管的上部穿过所述第二端盖并延伸至所述蒸汽室的内部，所述集热管的上部逐渐变细并形成位于所述蒸汽室内的蒸汽喷口，所述蒸汽室与所述水箱之间通过回水管贯通连接；所述真空管与所述集热管之间设有聚光镜柱组件，所述聚光镜柱组件用于将光线汇聚至所述集热管；所述发电装置包括设置在所述蒸汽室外侧的发电机本体及设置在所述蒸汽室内部的发电机叶轮，所述蒸汽喷口的出气口朝向所述发电机叶轮。

其技术效果在于：结构紧凑，光能利用率高，发电效果好。

在一个具体实施例中，所述真空管由嵌套设置的、截面均为矩形的外管及内管构成，所述外管及所述内管之间保留有真空空隙，所述内管的底面及侧面上涂覆有吸热涂层。

其技术效果在于：通过热辐射实现对集热管的预加热，提升了发电机的发电效果，并使得本发明的发电机在高温阴天的天气下仍能正常发电。

在一个具体实施例中，所述聚光镜柱组件包括设置在所述集热管左侧的第一聚光镜柱、设置在所述集热管右侧的第二聚光镜柱、设置在所述集热管上方的第三聚光镜柱及设置在所述集热管下方的第四聚光镜柱，所述第一聚光镜柱、所述二聚光镜柱及所述第三聚光镜柱为凸面镜柱，所述第四聚光镜柱为凹面镜柱，所述第一聚光镜柱、所述二聚光镜柱、所述第三聚光镜柱及所述第四聚光镜柱的光学焦点均位于所述集热管上。

其技术效果在于：有效地提升了太阳光光能的利用率，进一步提升了本发明的发电效果。

在一个具体实施例中，其还包括设置在所述真空管与所述聚光镜柱组件之间的反射镜柱组件，所述反射镜柱组用于将光线反射至所述聚光镜柱组件上。

其技术效果在于：有效地提升了太阳光光能的利用率，进一步提升了本发明的发电效果。

在一个具体实施例中，所述反射镜柱组件包括设置在所述真空管与所述第一聚光镜柱之间的第一反射镜柱及设置在所述真空管与所述第二聚光镜柱之间的第二反射镜柱，所述第一反射镜柱及所述第二反射镜为直角镜柱。

其技术效果在于：提供了一种结构简单、反射效果好的反射镜柱组件结构

在一个具体实施例中，所述水箱上连接有加水管，所述加水管的一端与所述水箱贯通连接，所述加水管的另一端与外部的加水装置连接，所述加水管上设有排气阀。

其技术效果在于：能够实现对水箱的水补充，并保证水箱内外气压均衡，防止集热管中的水倒流回水箱或灌入蒸汽室。

在一个具体实施例中，所述安装支架的下端连接有向阳控制装置，所述向阳控制装置能够控制所述支架随着太阳同步转动，以使得太阳光垂直照射到所述真空管的上表面。

其技术效果在于：保持真空管的上表面被被太阳直射，进一步提升了光能利用率，提升了本发明的发电效果。

在一个具体实施例中，所述向阳控制装置包括带有万象转动轮的底座及设置在所述底座上的太阳跟踪器。

其技术效果在于：提供了一种结构简单的向阳控制装置。

附图说明

图1为本发明提供的真空聚焦式太阳能蒸汽发电机的结构示意图；

图2为图1中A-A剖视图；

图3为图2中的聚光镜柱组件及反射镜柱组件的光学原理图；

图1至图3中包括真空管1、聚光镜柱组件2、集热管3、蒸汽室4、蒸汽喷口5、发电机本体6、发电机叶轮7、回水管8、水箱9、安装支架10、太阳追踪器11、吸热涂层12、第一反射柱镜13、第二反射柱镜14，第一端盖15、第二端盖16、底座17、万象轮18、外管101、内管102、第一聚焦柱镜201、第二聚焦柱镜202、第三聚焦柱镜203、第四聚焦柱镜204及安装斜梁1001。

具体实施方式

为使发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1及图2所示，在一个具体实施例中，本发明提供的真空聚焦式太阳能蒸汽发电机，包括安装支架10、蒸汽产生装置及发电装置，所述安装支架包括有向上倾斜的安装斜梁1001。

所述蒸汽产生装置包括真空管1及水箱9，所述真空管1安装在所述安装斜梁1001的上侧，所述水箱9安装在所述安装斜梁1001的下侧，所述真空管1的下端设有第一端盖15，所述真空管2的上端设有第二端盖16，所述第二端盖16的外侧设有蒸汽室4，所述真空管1内穿设有集热管3，所述集热管3的下部穿过所述第一端盖15并与所述水箱9的出水口贯通连接，所述集热管3的上部穿过所述第二端盖并延伸至所述蒸汽室4内，所述集热管3的上部逐渐变细并形成位于所述蒸汽室4内的蒸汽喷口5，所述蒸汽室4与所述水箱9之间通过回水管8贯通连接。

所述真空管1由嵌套设置的、截面均为为矩形的外管101及内管102构成，所述外管101及所述内管102之间保留有真空空隙，所述内管102的下表面及左右两个侧面上均涂覆有吸热涂层12。内管102的上表面用于接收太阳的直接照射，其必须保持良好的透光性，所以其上不涂覆吸热涂层12。

在真空管1的内管102的下表面及左右两个侧面上涂覆吸热涂层12是本发明的其中一个核心技术点，其产生的技术效果在于，使得本发明的真空管1具备预加热功能。吸热涂层12能够吸收周围环境中的热量并储存起来，然后以热辐射的方式将热量辐射至集热管3，以完成对集热管3的预加热，从而提升发电机的发电能力。

在一些高温和光线弱的天气情况下，本发明的技术优势尤为明显，其能够通过收集周围环境中的热量以完成对集热管3的加热，从而克服现有技术中的太阳能蒸汽发电机必须在较强的阳光照射下才能正常发电的技术缺陷。

所述真空管1与所述集热管3之间设有聚光镜柱组件2，所述聚光镜柱组件2用于将光线汇聚至所述集热管3。本实施例中，所述聚光镜柱组件2包括设置在所述集热管3左侧的第一聚光镜柱201、设置在所述集热管3右侧的第二聚光镜柱202、设置在所述集热管3上方的第三聚光镜柱203及设置在所述集热管3下方的第四聚光镜柱204，所述第一聚光镜柱201、所述二聚光镜柱202及所述第三聚光镜柱203均为凸面镜柱，所述第四聚光镜柱204为凹面镜柱。

为了增强光线的汇聚效果，所述第一聚光镜柱201、所述二聚光镜柱202、所述第三聚光镜柱203及所述第四聚光镜柱204的光学焦点均位于所述集热管3上。

所述真空管1与所述聚光镜柱组件2之间还设有反射镜柱组件，所述反射镜柱组用于将光线反射至所述聚光镜柱组件2上。本实施例中，所述反射镜柱组件包括设置在所述真空管1与所述第一聚光镜柱201之间的第一反射镜柱13及设置在所述真空管1与所述第二聚光镜柱202之间的第二反射镜柱14。所述第一反射镜柱13及所述第二反射镜柱14均为截面为直角三角形的直角镜柱，所述第一反射镜柱13能够将光线反射至所述第一聚光镜柱201，所述第二反射镜柱14能够将光线反射至所述第二聚光镜柱202。

所述发电装置包括设置在所述蒸汽室4外侧的发电机本体6及设置在所述蒸汽室4内部的发电机叶轮7，所述蒸汽喷口5的出气口朝向所述发电机叶轮7。所述发电机叶轮7在所述蒸汽喷口5喷出的蒸汽的冲击下旋转，从而带动所述发电机本体6发电。

所述水箱9上连接有加水管(未图示)，所述加水管的一端与所述水箱9贯通连接，所述加水管9的另一端与外部的加水装置连接，所述加水管9上设有排气阀。所述排气阀能够及时调节所述水箱9中的气压，保证水箱9内外气压均衡。

作为一个优选实施例，本实施例中，所述安装支架10的下端连接有向阳控制装置，所述向阳控制装置能够控制所述支架10随着太阳同步转动，以使得太阳光始终垂直辅射到所述真空管1的上表面，以提高发电机的发电效果。

所述向阳控制装置包括带有万象转动轮18的底座17及设置在所述底座17上的太阳跟踪器11。所述太阳跟踪器11基于光感传感器原理，其能够感知太阳的具体方位，并将太阳的方位信息发送至向阳控制装置的中央控制器(未图示)，由中央空控制器控制万象转动轮18产生同步转动，以使得太阳光始终垂直辅射到所述真空管1的上表面。

本发明的真空聚焦式太阳蒸汽能发电机的发电原理如下：

如图1所示，由于整个蒸汽产生装置的位置是以一定角度倾斜的(具体倾斜角度根据实际情况进行调整)，根据连通器原理，水箱9中的水能够流入集热管3位于所述真空管1内的部分管腔中。在向阳控制装置的控制下，真空管1的上表面始终保持被太阳光直射。

如图3所示，照射到真空管1的上表面的光线，一部分直接照射到第三聚光镜柱203上，进而被第三聚光镜柱203汇聚至集热管3；一部分照射至第一反射镜柱13的反射面上，第一反射镜柱13基于直角反射原理将该部分光线反射至第一聚光镜柱201，第一聚光镜柱201将光线汇聚至集热管3；另有一部分照射至第二反射镜柱14的反射面上，第二反射镜柱14基于直角反射原理将光线反射至第二聚光镜柱202，第二聚光镜柱202将光线汇聚至集热管3。同时，第四聚光镜柱204还能将部分散射光线反射汇聚至集热管3，进一步减少了光的侧漏。为了达到最好的聚光效果，最大程度提高本发明的发电效果，本发明的集热管3的设置位置位于第一聚光镜柱201、第二聚光镜柱202、第三聚光镜柱202及第四聚光镜柱的光学焦点上。

与此同时，真空管1上涂覆的吸热涂层12也能够吸收周围环境中的热量并将热量辐射至集热管3。

集热管3中的水在强光和热辐射的加热下不断蒸发，大量的水蒸汽顺着集热管3向上运动，由于集热管3的上部逐渐变细，所以水蒸汽的压强会逐渐变大，最终使得水蒸汽从蒸汽喷口5喷出。喷出的水蒸汽带动发电机叶轮7高速转动，从而实现发电。

水蒸汽在蒸汽室4内遇冷凝化成水后，通过回水管8回到水箱9。

上文对本发明进行了足够详细的具有一定特殊性的描述。所属领域内的普通技术人员应该理解，实施例中的描述仅仅是示例性的，在不偏离本发明的真实精神和范围的前提下做出所有改变都应该属于本发明的保护范围。本发明所要求保护的范围是由所述的权利要求书进行限定的，而不是由实施例中的上述描述来限定的。