专利名称：活动式复合抛物面聚光器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种太阳能利用聚光器，特别是一种静态非成像聚光器，属于太 阳能聚光技术领域。
背景技术：
太阳能作为一种清洁、无污染的可再生能源，其开发和利用被认为世界能源战略 的重要组成部分。复合抛物面聚光器(Compound parabolic concentrator，简称为CPC)是根据边缘 光学原理设计的非成像聚光器。在理论上，接收角范围内的入射光直接或经反射都最终到 达接收器上，对于给定的接受角范围它可以实现最大的聚光比，因而被应用在太阳能光热、 光伏系统中，非跟踪、跟踪(二级反射器)系统中。CPC模型的建立与发展起于七十年代末， 大量学者做了相关研究。管状CPC在光热系统中的应用最为广泛，它具有最小的散热面积， 无需跟踪装置而降低了成本，可以实现中高温集热的需求。在1977年，康宁玻璃研发实验 室的奥塔巴斯(U. Ortabasi)提出了利用复合抛物面的热管式真空集热器，它采用了聚光 板放置在玻璃管内部的方法，解决了外聚光方式存在的缝隙过大、聚光板难以保养、聚光效 果差、结构不紧凑等缺点，但也存在着聚光比较小的限制而使得它的应用并不广泛。复合抛 物面的优势在于无需跟踪而到达需要的聚光效果，现在利用复合抛物面的热水器已经大量 产业化，用于中温集热的复合抛物面聚光器也得到大量实验的验证，被国内外专家所看好。 但由于每天太阳从东到西的变化，复合抛物面集热器的开口面接收的光流密度随太阳高度 角成正弦关系变化，使得接收的能量在早晚时刻很小，且一天中接收的能流的变化太大，无 法满足提高较高且平稳的能量，这较大程度上限制了复合抛物面聚光集热器的应用。
发明内容技术问题本实用新型要解决的技术问题是提供一种能够提供平稳能量的活动式 两级复合抛物面聚光器。技术方案为解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案为一种活动式复 合抛物面聚光器，该活动式复合抛物面聚光器包括摆放在同一平面上的多根复合抛物面聚 光集热管、分别与该抛物面聚光集热管两端连接的热载体通道、固定在复合抛物面聚光集 热管东西两侧并与热载体通道相连的转动轴、与转动轴连接并沿该转动轴转动的二级复合 抛物面聚光板、与二级复合抛物面聚光板连接的并支撑和固定该聚光器的固定支架；复合抛物面聚光集热管包括一级复合抛物面聚光板、玻璃管、位于玻璃管内部的 接收管；接收管与玻璃管之间是真空，一级复合抛物面聚光板安装在该真空中且与玻璃管 接触，一级复合抛物面聚光板与接收管之间有缝隙。优选的，接收管为普通式金属集热接收管。优选的，接收管为热管式接收管。优选的，一级复合抛物面聚光板与接收管之间有5mm-2cm的缝隙。[0010]优选的，复合抛物面聚光集热管轴向为东西向或轴向为南北向放置。优选的，所述复合抛物面聚光集热管轴向在南北向摆放时应根据当地纬度朝南有 倾角，该角度的范围在0° -50°。有益效果1)采用了玻璃管内置复合抛物面板的真空集热管既具有复合抛物面聚光器静态 聚光的特点，又减少了玻璃管与聚光板之间的缝隙大小，由于管内为真空而热损失显著降 低，由于玻璃管的保护而使得复合抛物面板寿命久，并且这种聚光方式安装运输方便。2)采用与可以转动的二级复合抛物面聚光板相结合的方式，通过每天中午转动一 次二级复合抛物面聚光板，可以实现在设计工作时间段内保持较为平稳的能流输出，并增 加了平均聚光比，可以使得加热工质达到较高且平稳的温度。3)采用的固定支架结构，简易、稳定、可适应各种场所。4)该设计科学、简单、合理，聚光效果好，便于大规模工业化生产，成本低，易推广。
图1是本实用新型提供的一个实施方式的活动式两级复合抛物面聚光器的立体 结构示意图(接收管为普通式金属集热接收管、东西向摆放)，图中有复合抛物面聚光集热管1、热载体通道2、二级复合抛物面聚光板3、固定支架4、转动轴5;图2是图1中复合抛物面聚光集热管的结构示意图，图中有接收管1-1、一级复合抛物面聚光板1-2、玻璃管1-3 ；图3a是活动式两级复合抛物面聚光器的上午时间段剖面结构示意图(接收管为 普通式金属集热接收管、东西向摆放)；复合抛物面聚光集热管1、热载体通道2、二级复合抛物面聚光板3、固定支架4 ；图3b是活动式两级复合抛物面聚光器的下午时间段剖面结构示意图(接收管为 普通式金属集热接收管、东西向摆放)；复合抛物面聚光集热管1、热载体通道2、二级复合抛物面聚光板3、固定支架4 ；图4是本实用新型提供的另一个实施方式的活动式两级复合抛物面聚光器的立 体结构示意图(接收管为热管式接收管、南北向摆放)，图中有复合抛物面聚光集热管1、热载体通道2、二级复合抛物面聚光板3、固定 支架4、转动轴5。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步说明。本实用新型采用可以转动的二级复合抛物面聚光板，在上午将东边的聚光板转动 以至落下，避免遮住阳光，西边的聚光板转动以至竖直，可以将接受光的开口面积扩大到 广4陪，并随时间不断的接近中午而减小，到12点左右时将东边的聚光板转动以至竖直，将 西边的聚光板转动以至落下，接受光的开口面积又逐渐增大，这样就可以实现在设计的时 间段内，得到的能流量基本保持不变。本实用新型提供的活动式两级复合抛物面聚光器包括摆放在一个平面上的多根
4两级复合抛物面聚光集热管1、与该抛物面聚光集热管1连接的热载体通道2、固定在复合 抛物面聚光集热管1东西两端的转动轴5、与转动轴连接并沿该轴转动的二级复合抛物面 聚光板3、与二级复合抛物面聚光板3连接的并支撑和固定该聚光器的固定支架4 ；复合抛物面聚光集热管1包括一级复合抛物面聚光板1-2、玻璃管1-3、位于玻璃 管1-3内部的接收管1-1，接收管1-1与玻璃管1-3之间是真空，一级复合抛物面聚光板1-2 安装在该真空中且与玻璃管1-3接触，一级复合抛物面聚光板1-2与接收管1-1之间有缝 隙；接收管1-1为普通式金属集热接收管或热管式接收管，复合抛物面聚光集热管1 轴向为东西向或轴向为南北向放置，复合抛物面聚光集热管1轴向在南北向摆放时应根据 当地纬度朝南有倾角，其角度一般取在0° -50° 中午12点以前东边的聚光板沿着转动轴 5转动落下，西边的聚光板沿着轴抬起，中午12点以后东边的聚光板沿着转动轴5抬起，西 边的聚光板沿着轴落下。实施例1如图1，玻璃管1-3外径为120mm，内径为115mm，接收管1_1为直通式接收管，其管 外径为38mm ；—级复合抛物面聚光板1_2最大接收角为90度，二级复合抛物面聚光板3最 大接收角为30度，其聚光板高度为1.43米。该设计保证在8:0(T16:00时间段内有稳定的 能量输出。实施例2如图4，玻璃管1-3外径为115mm，内径为110mm，接收管1_1为热管式接收管，其管 外径为36mm ；—级复合抛物面聚光板1_2最大接收角为90度，二级复合抛物面聚光板3最 大接收角为30度，其聚光板高度为1. 43米。整体结构根据当地的纬度朝南倾斜30度；该 设计保证在8:0(T16:00时间段内有稳定的能量输出。
权利要求一种活动式复合抛物面聚光器，其特征在于该活动式复合抛物面聚光器包括摆放在同一平面上的多根复合抛物面聚光集热管(1)、分别与该抛物面聚光集热管(1)两端连接的热载体通道(2)、固定在复合抛物面聚光集热管(1)东西两侧并与热载体通道(2)相连的转动轴(5)、与转动轴(5)连接并沿该转动轴(5)转动的二级复合抛物面聚光板(3)、与二级复合抛物面聚光板(3)连接的并支撑和固定该聚光器的固定支架(4)；复合抛物面聚光集热管(1)包括一级复合抛物面聚光板(1-2)、玻璃管(1-3)、位于玻璃管(1-3)内部的接收管(1-1)；接收管(1-1)与玻璃管(1-3)之间是真空，一级复合抛物面聚光板(1-2)安装在该真空中且与玻璃管(1-3)接触，一级复合抛物面聚光板(1-2)与接收管(1-1)之间有缝隙。
2.根据权利要求1所述的活动式复合抛物面聚光器，其特征在于接收管(1-1)为普 通式金属集热接收管。
3.根据权利要求1所述的活动式复合抛物面聚光器，其特征在于接收管(1-1)为热 管式接收管。
4.根据权利要求1所述的活动式复合抛物面聚光器，其特征在于一级复合抛物面聚 光板(1-2)与接收管(1-1)之间有5mm-2cm的缝隙。
5.根据权利要求1所述的活动式复合抛物面聚光器，其特征在于复合抛物面聚光集 热管(1)轴向为东西向或轴向为南北向放置。
6.根据权利要求5所述的活动式复合抛物面聚光器，其特征在于所述复合抛物 面聚光集热管(1)轴向在南北向摆放时应根据当地纬度朝南有倾角，该角度的范围在 0° -50° 。
专利摘要本实用新型涉及一种活动式复合抛物面聚光器，该活动式复合抛物面聚光器包括摆放在同一平面上的多根复合抛物面聚光集热管(1)、分别与该抛物面聚光集热管(1)两端连接的热载体通道(2)、固定在复合抛物面聚光集热管(1)东西两侧并与热载体通道(2)相连的转动轴(5)、与转动轴(5)连接并沿该转动轴(5)转动的二级复合抛物面聚光板(3)、与二级复合抛物面聚光板(3)连接的并支撑和固定该聚光器的固定支架(4)；复合抛物面聚光集热管(1)包括一级复合抛物面聚光板(1-2)、玻璃管(1-3)、位于玻璃管(1-3)内部的接收管(1-1)。该活动式复合抛物面聚光器能够提供平稳能量。
文档编号F24J2/52GK201583011SQ20102002251
公开日2010年9月15日 申请日期2010年1月13日 优先权日2010年1月13日
发明者余雷, 张耀明, 王军 申请人:东南大学