二次反射圓盤形閉合腔體採光太陽能熱水器的製作方法

2023-08-13 13:01:36 2

專利名稱：二次反射圓盤形閉合腔體採光太陽能熱水器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種太陽能應用技術，特別是一種利用旋轉拋物面聚光原理接收太陽 能的二次反射圓盤形閉合腔體採光太陽能熱水器，該裝置通過旋轉拋物面的反光聚焦作用 接收太陽能，可大幅提高太陽能的接收效率。
背景技術：
太陽能是一種清潔能源，取之不盡、用之不竭，也不會造成環境汙染，如今，無論在 沿海城市，還是在內陸城市，太陽能產品正越來越多地進入人們的視野，太陽能路燈、太陽 能草坪燈、太陽能庭院燈、太陽能樓道燈、公交站檯燈、交通信號燈等等，各種太陽能熱水器 也已經走近千家萬戶。但這些太陽能產品大多數都沒有聚光功能，造成太陽能利用率低下。 太陽能接收元件表面的光強提高一倍，太陽能接收元件的接收效率將提高一倍，目前太陽 能產業技術競爭的焦點主要是太陽能接收效率之爭，可見提高接收效率對整個行業重要程 度，因此能否有效的提高太陽能接收元件的光照強度，就成為人們利用太陽能時最為關注 的問題。近些年，國外在一些太陽能電站的光伏矩陣中實現了太陽能聚光接收，國內也有 類似的試驗裝置，但這些裝置結構複雜、體積龐大、造價高難以在太陽能家用產品上得到推

發明內容
為了克服現有的聚光裝置機械結構複雜、體積龐大、造價高等缺點.本發明針對 現有技術存在的不足，對現有技術進行了改進，提出了一種體積小、結構簡單可靠、成本低 的太陽能聚光接收裝置、它可實現太陽能的聚光接收。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是在一個長方形箱體內安裝了多個太 陽能聚光接收機構，在長方形箱體的上方安裝了一個水箱，在長方形箱體的上面蓋有一塊 平面透明蓋板，平面透明蓋板將各太陽能聚光接收機構封閉在長方形箱體內，各太陽能聚 光接收機構整齊排列在長方形箱體內，各太陽能聚光接收機構都由一塊旋轉拋物面反光鏡 和一個光能接收器構成，太陽能聚光接收機構分為多組，在每一組太陽能聚光接收機構的 前面都安裝了一塊長方形的大平面反光鏡、各組的大平面反光鏡的中間位子沿其長邊方向 開有一條長直的光線入射狹縫，各組太陽能聚光接收機構的大平面反光鏡與平面透明蓋板 相交成45°角，各太陽能聚光接收機構的光能接收器都由一塊圓盤形空心導熱腔體、一塊圓錐面 反光鏡和一塊半球面透明導光蓋構成，圓錐面反光鏡的頂部開有一個光線入射圓孔，各光 能接收器的圓錐面反光鏡緊密的蓋在該光能接收器的圓盤形空心導熱腔體上，各光能接收 器的半球面透明導光蓋蓋在該光能接收器的圓錐面反光鏡的光線入射圓孔上，各光能接收 器的半球面透明導光蓋、圓盤形空心導熱腔體和圓錐面反光鏡構成一個閉合空腔，各組太陽能聚光接收機構的光能接收器安裝在該組的大平面反光鏡的反光面的背面，各組太陽能聚光接收機構的光能接收器的各圓盤形空心導熱腔體的圓盤平面正對該 組的大平面反光鏡的光線入射狹縫並且各圓盤形空心導熱腔體的圓盤平面正對該旋轉拋 物面反光鏡的反光面，各太陽能聚光接收機構的光能接收器的圓盤形空心導熱腔體的圓盤 平面的圓心位於該太陽能聚光接收機構的旋轉拋物面反光鏡的對稱軸上，各太陽能聚光接 收機構的光能接收器的圓盤形空心導熱腔體的圓盤平面垂直於該太陽能聚光接收機構的 旋轉拋物面反光鏡的對稱軸，各太陽能聚光接收機構的光能接收器的圓錐面反光鏡的光線 入射圓孔的圓心和半球面透明導光蓋的球心與該太陽能聚光接收機構的旋轉拋物面反光 鏡的焦點相互重合，各組太陽能聚光接收機構的旋轉拋物面反光鏡的焦點位於該組的大平 面反光鏡的光線入射狹縫上，當太陽光垂直於平面透明蓋板入射時，入射光線通過各組太陽能聚光接收機構的 大平面反光鏡和旋轉拋物面反光鏡的反射聚焦後都能穿過大平面反光鏡的光線入射狹縫 和圓錐面反光鏡的光線入射圓孔照射在各光能接收器的圓盤形空心導熱腔體上，照射在各 光能接收器的圓盤形空心導熱腔體上的光能通過各光能接收器的圓盤形空心導熱腔體轉 換為熱能，因各光能接收器的半球面透明導光蓋、圓盤形空心導熱腔體和圓錐面反光鏡構 成一個閉合空腔，並且各圓錐面反光鏡的光線入射圓孔很小，進入各圓錐面反光鏡的光線 入射圓孔的光線經各光能接收器的圓錐面反光鏡的反射多次照射在各光能接收器的圓盤 形空心導熱腔體上，光能的大部分在閉合空腔內轉變為熱能，因此大幅提高了各光能接收 器的光熱轉換率。本發明的有益效果是通過各旋轉拋物面反光鏡的反光聚焦作用大幅提高了照射 在各光能接收器上的太陽光的強度，因而大幅提高了各光能接收器的光熱轉換率，實現了 在強光和弱光的環境下都有較高的光熱轉換率。


下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。圖1是本發明的整體結構圖。圖2是本發明的整體結構圖的A-A剖視圖。圖3是本發明的整體結構圖的B-B剖視圖。圖4是本發明實施例的太陽能聚光接收機構剖視圖的放大圖。圖5是旋轉拋物面的示意圖。在圖5的旋轉拋物面構成圖中旋轉拋物面S，旋轉拋物面的準平面Si，旋轉拋物 面的頂點0，旋轉拋物面的焦點f，旋轉拋物面的對稱軸L。
具體實施例方式在圖1、圖2和圖3中，在一個長方形箱體3-1內安裝了 25個太陽能聚光接收機 構，25個太陽能聚光接收機構被分為五組，在長方形箱體3-1的上方安裝了一個水箱8-1， 在長方形箱體3-1的上面蓋有一塊平面透明蓋板4-1，平面透明蓋板4-1將各太陽能聚光接 收機構封閉在長方形箱體3-1內，各太陽能聚光接收機構整齊排列在長方形箱體3-1內，各 太陽能聚光接收機構都由一塊旋轉拋物面反光鏡和一個光能接收器構成，在第一組太陽能聚光接收機構旋轉拋物面反光鏡的反光面的前面都安裝了大平面反光鏡1-1-1，在第二組太陽能聚光接收機構旋轉拋物面反光鏡的反光面的前面都安裝 了大平面反光鏡1-1-2，在第三組太陽能聚光接收機構旋轉拋物面反光鏡的反光面的前面 都安裝了大平面反光鏡1-1-3，在第四組太陽能聚光接收機構旋轉拋物面反光鏡的反光面 的前面都安裝了大平面反光鏡1-1-4，在第五組太陽能聚光接收機構旋轉拋物面反光鏡的 反光面的前面都安裝了大平面反光鏡1-1-5，上述五個大平面反光鏡的中間位子沿其長邊 方向都開有一條長直的光線入射狹縫，上述五個大平面反光鏡與平面透明蓋板4-1相交 成45°角，第一組太陽能聚光接收機構的半球面空心導熱腔體通過導熱管9-1-3串接在一 起，第二組太陽能聚光接收機構的半球面空心導熱腔體通過導熱管9-2-3串接在一起，第 三組太陽能聚光接收機構的半球面空心導熱腔體通過導熱管9-3-3串接在一起，第四組太 陽能聚光接收機構的半球面空心導熱腔體通過導熱管9-4-3串接在一起，第五組太陽能聚 光接收機構的半球面空心導熱腔體通過導熱管9-5-3串接在一起，導熱管9-1-3、導熱管 9-2-3、導熱管9-3-3、導熱管9-4-3和導熱管9_5_3的下端通過冷水管9_1_2與水箱8_1相 通，導熱管9-1-3、導熱管9-2-3、導熱管9-3-3、導熱管9_4_3和導熱管9_5_3的上端通過熱 水管9-1-1與水箱8-1相通。圖4中給出了第一太陽能聚光接收機構的結構，在圖4中第一太陽能聚光接收機 構由旋轉拋物面反光鏡1-2-1和光能接收器1-3-1構成，光能接收器1-3-1由圓盤形空心 導熱腔體5-1、圓錐面反光鏡7-1和半球面透明導光蓋6-1構成，圓錐面反光鏡7-1的頂部 開有一個光線入射圓孔，圓錐面反光鏡7-1緊密的蓋在圓盤形空心導熱腔體5-1上，半球面透明導光蓋6-1 蓋在圓錐面反光鏡7-1的光線入射圓孔上，半球面透明導光蓋6-1、圓盤形空心導熱腔體 5-1和圓錐面反光鏡7-1構成一個閉合空腔，光能接收器1-3-1安裝在大平面反光鏡1-1-1的反光面的背面，圓盤形空心導熱 腔體5-1的圓盤平面正對大平面反光鏡1-1-1的光線入射狹縫，圓盤形空心導熱腔體5-1 的圓盤平面正對旋轉拋物面反光鏡1-2-1的反光面，圓盤形空心導熱腔體5-1的圓盤平面 的圓心位於旋轉拋物面反光鏡1-2-1的對稱軸上，圓盤形空心導熱腔體5-1的圓盤平面垂 直於旋轉拋物面反光鏡1-2-1的對稱軸，圓錐面反光鏡7-1的光線入射圓孔的圓心和半球 面透明導光蓋6-1的球心與旋轉拋物面反光鏡1-2-1的焦點相互重合，旋轉拋物面反光鏡 1-2-1的焦點位於大平面反光鏡1-1-1的光線入射狹縫上，當太陽光垂直於平面透明蓋板4-1入射時，入射光線通過大平面反光鏡1-1-1和 旋轉拋物面反光鏡1-2-1的反射聚焦都能穿過大平面反光鏡1-1-1的光線入射狹縫和圓錐 面反光鏡7-1的光線入射圓孔照射在圓盤形空心導熱腔體5-1上，照射在圓盤形空心導熱 腔體5-1上的光能通過圓盤形空心導熱腔體5-1轉換為熱能，因半球面透明導光蓋6-1、圓 盤形空心導熱腔體5-1和圓錐面反光鏡7-1構成一個閉合空腔，並且圓錐面反光鏡7-1的 光線入射圓孔很小，進入圓錐面反光鏡7-1的光線入射圓孔的光線經圓錐面反光鏡7-1的 反射多次照射在圓盤形空心導熱腔體5-1上，光能的大部分在閉合空腔內轉變為熱能，因 此大幅提高了光能接收器1-3-1的光熱轉換率，上述各太陽能聚光接收機構的結構、各項 尺寸和光能接受過程與第一太陽能聚光接收機構相同。
權利要求
一種二次反射圓盤形閉合腔體採光太陽能熱水器，由長方形箱體、水箱、冷水管、熱水管、平面透明蓋板、大平面反光鏡和太陽能聚光接收機構構成，各太陽能聚光接收機構都由一塊旋轉拋物面反光鏡和一個光能接收器構成，各太陽能聚光接收機構的光能接收器都由一塊圓盤形空心導熱腔體、一塊圓錐面反光鏡和一塊半球面透明導光蓋構成，其特徵是各組太陽能聚光接收機構的光能接收器安裝在該組的大平面反光鏡的反光面的背面，各組太陽能聚光接收機構的光能接收器的各圓盤形空心導熱腔體的圓盤平面正對該組的大平面反光鏡的光線入射狹縫並且各圓盤形空心導熱腔體的圓盤平面正對該旋轉拋物面反光鏡的反光面，各太陽能聚光接收機構的光能接收器的圓盤形空心導熱腔體的圓盤平面的圓心位於該太陽能聚光接收機構的旋轉拋物面反光鏡的對稱軸上，各太陽能聚光接收機構的光能接收器的圓盤形空心導熱腔體的圓盤平面垂直於該太陽能聚光接收機構的旋轉拋物面反光鏡的對稱軸，各太陽能聚光接收機構的光能接收器的圓錐面反光鏡的光線入射圓孔的圓心和半球面透明導光蓋的球心與該太陽能聚光接收機構的旋轉拋物面反光鏡的焦點相互重合，各組太陽能聚光接收機構的旋轉拋物面反光鏡的焦點位於該組的大平面反光鏡的光線入射狹縫上，當太陽光垂直於平面透明蓋板入射時，入射光線通過各組太陽能聚光接收機構的大平面反光鏡和旋轉拋物面反光鏡的反射聚焦後都能穿過大平面反光鏡的光線入射狹縫和圓錐面反光鏡的光線入射圓孔照射在各光能接收器的圓盤形空心導熱腔體上，照射在各光能接收器的圓盤形空心導熱腔體上的光能通過各光能接收器的圓盤形空心導熱腔體轉換為熱能，因各光能接收器的半球面透明導光蓋、圓盤形空心導熱腔體和圓錐面反光鏡構成一個閉合空腔，並且各圓錐面反光鏡的光線入射圓孔很小，進入各圓錐面反光鏡的光線入射圓孔的光線經各光能接收器的圓錐面反光鏡的反射多次照射在各光能接收器的圓盤形空心導熱腔體上，光能的大部分在閉合空腔內轉變為熱能，因此大幅提高了各光能接收器的光熱轉換率。
全文摘要
一種二次反射圓盤形閉合腔體採光太陽能熱水器，該裝置通過大平面反光鏡和旋轉拋物面反光鏡的反光聚焦作用接收太陽能，可大幅提高太陽能的接收效率，可用來實現在強光和弱光的環境下太陽能的採集和接收。
文檔編號F24J2/24GK101957075SQ20101050059
公開日2011年1月26日 申請日期2010年9月30日 優先權日2010年9月30日
發明者張立君 申請人:北京印刷學院