CN103261810A - 锁光式太阳能集热器及锁光式太阳能集热方法 - Google Patents

Abstract

一种锁光式太阳能集热器和锁光式太阳能集热方法。该锁光式太阳能集热器包括机械跟踪系统、凹面镜(3)和吸热装置(5)。吸热装置(5)包括锁光器(51)，锁光器(51)为中空结构，采用吸热材料制成，其内壁表面设置有若干锁光孔(511)。锁光器(51)外壁设置有供凹面镜(3)反射的阳光进入其内部空腔的射光孔(512)。利用该锁光式太阳能集热器和锁光式太阳能集热方法能够提高光热转换效率。

Description

说 明 书 锁光式太阳能集热器及锁光式太阳能集热方法 技术领域

本发明涉及一种利用凹面镜聚光后多次反射吸热的锁光式太阳能集热器以 及使用该锁光式太阳能集热器的集热方法。 背景技术

现有的太阳能集热器为一种通过凹面镜反射并将太阳光聚焦来实现太阳光 的光热能转换从而利用太阳能的装置， 通过随着太阳运动而转动的机械跟踪装 置， 来带动凹面镜转动， 以使太阳光垂直照射到凹面镜， 凹面镜将太阳光聚焦 到凹面镜的焦点或焦线处， 在凹面镜的焦点、 焦线处， 放置内部涂有耐高温黑 色复合吸光材料的吸热管， 利用黑色吸光材料吸收太阳光能， 以将太阳光能转 换成热能， 以热能方式收集太阳光能。 然而现有的太阳能集热器存在一些缺陷， 在无云的晴天， 太阳光线能量密度极大， 现有的太阳能集热器的凹面镜聚焦的 焦点处太阳光斑可使吸光材料在瞬间产生极高的高温， 而在有云层的时候因太 阳光能量密度大大减小， 焦点处太阳光斑产生温度极低， 这样对焦点处用来吸 收太阳光能的材料耐高温性能以及对高低温反复变化的适应性都有极高要求。 现有的黑色吸光复合材料成本极高， 耐高温性能不足， 对高低温反复变化的适 应性不足， 寿命十分有限， 成本极高。 耐高温吸热装置生产技术难度大， 工艺 复杂。 现有的太阳能集热器， 其太阳光能的吸收方式仅仅是通过吸热管一次吸

确认本 收， 而由于通过凹面镜聚焦的太阳光能流密度很大， 吸热管不能完全吸收， 其 余的能流被反射出来， 所以集热效率很低。 发明内容

针对上述现有技术存在的问题， 本发明提供了一种锁光式太阳能集热器， 其吸热装置采用耐高温性能好、 对高低温反复变化适应性强、 使用寿命长、 成 本低的太阳光能吸热材料制成， 生产工艺简单， 生产、 安装和维护成本极低， 寿命极长， 便于维护。 同时本发明还提供了一种锁光式太阳能集热方法， 让太 阳光在吸热装置中被反复反射、 吸收， 大大提高了光热转换效率， 整个装置的 光能与热能转换效率可达 60%-80%， 非常具有实用性。

本发明的技术方案是： 一种锁光式太阳能集热器， 包括机械跟踪系统、 凹 面镜和吸热装置， 其特征在于： 所述吸热装置包括锁光器， 所述锁光器为中空 结构， 采用吸热材料制成， 其内壁表面设置有若干锁光孔， 锁光器外壁设置有 供凹面镜反射的阳光进入其内部空腔的射光孔。

作为优选， 锁光器外设置有热交换装置， 所述热交换装置包括缠绕于锁光 器外壁的导热管， 导热管通过隔热介质管道与储热设备连接； 锁光器外壁设置 有温度传感器， 温度传感器与自动控制装置连接。

作为优选， 锁光器和导热管外设置有保温隔热装置， 所述保温隔热装置为 多层复合结构， 包裹于锁光器及导热管的外部， 其从内到外依次为内隔热保温 层、 内隔热腔、 内反射层、 外隔热保温层、 外隔热腔、 外反射层、 外壳和外壳 保温层， 所述内隔热腔是由内隔热保温层通过支撑结构与内反射层连接后形成 的空腔， 所述外隔热腔是由外隔热保温层通过支撑结构与外反射层连接后形成 的空腔； 保温隔热装置上与射光孔对应的位置设置有开口。

作为优选， 吸热装置上与射光孔对应的位置设置有透镜， 该透镜可为凹透 镜、 平面透镜、 弧形透镜或凸透镜； 吸热装置整体为密封结构。

作为优选， 射光孔孔壁附近设置有可将射到射光孔孔壁及保温隔热装置开 口边缘的阳光反射进入锁光器内部空腔的反光镜。

作为优选， 射光孔孔壁及对应的保温隔热装置开口边缘表面设置有隔热层。 作为优选， 所述锁光器采用球墨铸铁或者钢制成。

作为优选， 所述锁光器为球形， 凹面镜为碟式凹面镜， 所述射光孔为圆形 孔， 凹面镜的焦点位于射光孔内。

作为优选， 所述锁光器为管形， 凹面镜为槽式凹面镜， 所述射光孔为条形 孔， 凹面镜的焦线位于射光孔内。

一种锁光式太阳能集热方法， 具体步骤包括：

步骤 A: 安装锁光式太阳能集热器， 所述锁光式太阳能集热器包括机械跟踪 系统、 凹面镜和吸热装置， 所述吸热装置包括锁光器， 锁光器外设置有热交换 装置， 所述锁光器为中空结构， 采用吸热材料制成， 其内壁表面设置有若干锁 光孔， 锁光器外壁设置有供凹面镜反射的阳光进入其内部空腔的射光孔； 调整 凹面镜与吸热装置的距离以及调整吸热装置相对于凹面镜的位置， 使凹面镜的 焦点刚好位于吸热装置的射光孔内；

步骤 B:机械跟踪系统带动凹面镜、吸热装置旋转，使凹面镜从日出到日落， 始终正对太阳， 使凹面镜轴心线在有日照时， 每时、 每刻都与太阳光线相平行， 以保证太阳光始终垂直照射到凹面镜上； 照射到凹面镜上的太阳光， 经凹面镜 反射、 聚焦后， 由射光孔进入吸热装置内的锁光器， 经过射光孔射入锁光器内 的光线， 除被再次反射到锁光孔内的少量光线外， 绝大部份不会被再次反射到 锁光器外部， 而是不断地、 反复地被锁光器内壁反射、 吸收， 而每反射一次， 其能量就被吸收掉一部份， 光线能量逐渐减弱， 直至光线能量最终被锁光器全 部吸收， 最后消失； 射入锁光孔内的光线大部份也不能被再次反射到锁光孔外 面， 而是通过锁光孔内壁将光线不断、 反复地反射和吸收。

本发明的有益效果是： 本发明吸热装置中的锁光器采用黑色球墨铸铁、 黑 色碳纤等十分常见、 价格十分便宜、 耐高温、 对高低温反复变化适应性极强、 热传导性极好、 寿命极长的材料制作， 可以适应剧烈温度变化， 不致损坏， 而 且吸热装置体积小， 便于保温隔热装置的设计。 使用此类吸热材料和光能吸收 方式的吸热装置， 生产工艺简单， 生产、 安装、 维护成本极低， 寿命极长， 便 于维护。 这样， 就解决了传统复合吸热材料耐高温性能不足、 对高低温反复变 化适应性不强、 寿命短、 价格高的弱点， 可以大大降低吸热装置的生产、 安装、 维护成本。

本发明的吸热方式是多次吸收， 照射到凹面镜上的太阳光， 经凹面镜反射、 聚焦后， 由射光孔进入吸热装置内的锁光器， 经过射光孔射入锁光器内的光线， 除被再次反射到锁光孔内的少量光线外， 绝大部份不会被再次反射到锁光器外 部， 而是不断地、 反复地被锁光器内壁反射、 吸收， 而每反射一次， 其能量就 被吸收掉一部份， 光线能量逐渐减弱， 直至光线能量最终被锁光器全部吸收， 最后消失； 射入锁光孔内的光线大部份也不能被再次反射到锁光孔外面， 而是 通过锁光孔内壁将光线不断、 反复地反射和吸收， 因此本发明的吸热装置的光 能与热能转换效率可达 60%- 80%， 整个装置的光能与热转换效率极高。

当导热管中的热能交换介质材料采用水时， 本发明的热交换装置可产生高 温水蒸汽， 用较低的成本， 广泛用于生活供暖、 工业供热。 本发明的集热器作 为供暖、 供热装置使用时， 光热转换效率在 60%-80%， 转换效率极高。 本发明的 集热器也可作为太阳灶的热源， 用于烹制食物。 如与吸热装置进行热能交换的 介质材料， 采用蓄热能力强、 耐高温、 高沸点的重油等材料， 通过本发明的吸 热装置， 将从导热管中流过的重油、 金属钠等介质加热到 700度以上， 再用耐 高温真空管道， 将高温重油等介质传送到室内灶台， 利用高温重油、 液态金属 钠的热能加热锅具， 以烹制食物。 这样， 本发明就可作为太阳灶的热源使用。 本发明作为太阳灶热源使用时， 光热转换效率在 60%-80%， 转换效率极高。

本发明也可结合汽轮机、 斯特林发电机等， 以较低的成本， 进行太阳能光 热发电。 同时， 还可利用蓄热能力强、 耐高温、 高沸点等热交换介质材料， 结 合真空隔热技术、 高蓄热材料等， 开展太阳能储热发电。 如每平米太阳光能量 密度按 1. 2KW计算， 整个装置光热转换效率按 75%估算， 发电系统的热电转换效 率按 35%计算，整个系统的光电转换效率可达 26%,转换效率较高， 发电成本低， 非常具有实用性。 附图说明

图 1是本发明实施例一的整体结构图；

图 2是本发明实施例一吸热装置的剖视图；

图 3是本发明实施例一球形锁光器的结构示意图；

图 4是本发明实施例一外壳的结构示意图；

图 5是本发明实施例一导热管的结构示意图；

图 6是本发明实施例一螺栓式压板的结构示意图； 图 7是本发明实施例二的整体结构图；

图 8是本发明实施例二吸热装置的剖视图；

图 9是本发明实施例二导热管的结构示意图；

图 10是本发明实施例二导热管与锁光器装配后的结构图；

图 11是本发明实施例二外壳的结构示意图；

-图 12是本发明实施例二外壳的剖视图；

图 13是本发明实施例二管形锁光器的结构示意图。 具体实施方式

作为本发明的一种实施方式， 如图 1至图 6所示， 一种锁光式太阳能集热 器， 包括机械跟踪系统、 凹面镜 3和吸热装置 5， 所述机械跟踪系统为现有太阳 能集热器所用机械跟踪系统， 其分别与太阳跟踪器、 自动控制装置连接， 可以 随阳光的变化带动凹面镜 3和吸热装置 5自动调整位置， 由东西向跟踪电机 2、 南北向跟踪电机 1、 跟踪支架、 旋转支架和垂直旋转轴等组成， 凹面镜 3固定安 装于垂直旋转轴上， 凹面镜 3的轴心线与垂直旋转轴相垂直， 凹面镜 3面对垂 直旋转轴。吸热装置 5通过支撑架 4连接于凹面镜 3的焦点处。所述吸热装置 5 包括锁光器 51， 锁光器 51外设置有热交换装置， 所述锁光器 51为中空结构， 采用不透明的吸热材料制成， 例如球墨铸铁或钢制成， 为了增强锁光器 51的吸 热效果， 最好采用黑色球墨铸铁， 或者表面氧化膜做成黑色的钢材。 锁光器 51 内壁表面设置有若干锁光孔 511， 锁光孔 511在锁光器 51内壁呈蜂窝状分布。 锁光器 51外壁设置有供凹面镜 3反射的阳光进入其内部空腔的射光孔 512。 本 实施例中， 所述锁光器 51为球形， 采用黑色球墨铸铁制成。 凹面镜 3为碟式凹 面镜， 所述射光孔 512为圆形孔， 当然， 射光孔 512也可以采用椭圆形， 矩形 等其他形状。 射光孔 512 的面积略大于碟式凹面镜焦点的面积， 碟式凹面镜的 焦点正好位于射光孔 512内。 当然， 碟式凹面镜的焦点也可以位于锁光器 51的 空腔内， 或者位于射光孔 512外部但靠近射光孔 512的位置， 只要能保证经碟 式凹面镜反射聚焦后的阳光能大部分通过射光孔 512进入锁光器 51即可。 吸热 装置相对于凹面镜 3的位置， 以及射光孔 512相对于凹面镜 3的位置可以通过 支撑架 4安装时调整。在本实施例中，作为优选，凹面镜 3的直径为 2m，由 0. 5mm 厚铝板模压成形， 并设置有增强整体结构强度的加强筋， 凹面镜 3 内表面平整 光滑， 可有效反射太阳光。 锁光器 51、 锁光孔 511和射光孔 512的大小根据吸 热热量的多少设计， 在本实施例中， 作为优选， 锁光器 51采用黑色球墨铸铁浇 铸、 焊接成形， 其直径为 500讓， 内壁最薄处厚约 2-3讓， 锁光孔 511的直径为 60 - 80腿，锁光孔 511深度为 60画，射光孔 512的直径为 100腿。当然锁光器 51、 锁光孔 511及射光孔 512也可以制成其他尺寸，相应的调整凹面镜 3及支撑架 4 的尺寸即可。 锁光器 51也可以选用普通钢或普通铸铁制成。

由于锁光器 51内壁是由具有较强的吸光能力、 黑色、 不透明的材料构成， 锁光器 51上只有一个很小的小孔， 即射光孔 512可供光线通过， 而射光孔 512 的面积与锁光器 51 内壁总表面积相比的比例极小， 锁光器 51 内壁对不同射入 角度光线的反射方向是完全不同的， 经过射光孔 512射入锁光器 51内的光线， 除被再次反射到锁光孔 511 内的少量光线外， 绝大部份不会被再次反射到锁光 器 51外面去了， 而是不断地、 反复地被锁光器 51黑色内壁反射、 吸收， 而每 反射一次， 其能量就被吸收掉一部份， 光线能量逐渐减弱， 直至光线能量最终 被锁光器 51全部吸收， 最后消失。 由于锁光器 51内壁上的大量锁光孔 511是内凹的， 射入锁光孔 511的光线 大部份也不能被再次反射到锁光孔 511外面， 而只能在锁光孔 511的内壁间反 射， 通过锁光孔 511 黑色内壁将光线不断、 反复地反射和吸收， 进一步提高光 线能量吸收效率。

所述热交换装置包括缠绕于锁光器外壁的导热管 52，导热管 52是供与锁光 器 51进行热能交换的水等液体介质流动的管道， 导热管 52之间的空隙填充有 耐高温、 热传导性好、 储热能力强的储热介质材料， 如： 耐高温的硅胶、 铁屑 等。 以便于将锁光器 51的热量迅速传导到导热管 52， 同时充当锁光器 51收集 太阳能量的存储体， 提高吸热装置的蓄热能力。 在本实施例中， 作为优选， 所 述导热管 52为 12mm的不锈钢管， 热交换介质从不锈钢管的一端流进， 经另一 端流出。 所述热交换介质可采用水、 金属钠和重油等。 在本实施例中， 是采用 水作为热交换介质。 导热管 52通过隔热介质管道 6与储热设备连接 7; 隔热介 质管道 6采用导热性极差、 耐高温的陶瓷等材料制成， 隔热介质管道 6与导热 管 52密封连接， 供热交换介质通过管道流入、 流出吸热装置内部， 隔热介质管 道 6 与吸热装置连接处采用密闭连接， 以便于吸热装置形成真空体， 这样， 尽 量减少锁光器 51热量通过导热管 52和隔热介质管道 6的表面传导到吸热装置 外面， 造成不必要的浪费， 同时又不会因为锁光器 51的高温而损坏。

当然， 稂据不同的使用要求， 导热管 52也可以与耐高温真空管道连接， 热 交换介质采用重油、 液态金属钠等， 通过耐高温真空管道， 将吸收了锁光器 51 热能的高温重油等介质传送到室内灶台， 利用高温重油、 液态金属钠的热能加 热锅具， 以烹制食物。 本发明也可结合汽轮机、 斯特林发电机等，.以较低的成 本， 进行太阳能光热发电。 同时， 还可利用蓄热能力强、 耐高温、 高沸点等热 交换介质材料， 结合真空隔热技术、 高蓄热材料等， 开展太阳能储热发电。 锁光器 51外壁设置有温度传感器， 所述温度传感器为两对热电偶， 以便检 测锁光器 51的温度， 热电偶连接线与导热管 52粘合成一体后， 引出到吸热装 置外部， 供与自动控制装置连接。 自动控制装置利用预埋在吸热装置中的温度 传感器，检测锁光器 51的温度，并根据检测到的温度来控制水流入阀门的开关， 控制单位时间内流入水量的大小， 以便在单位时间内产生出不同产量、 不同温 度的蒸汽。 本实施例装置产生的水蒸汽， 可用于生活供暖、 工业供热、 发电。

锁光器 51吸收了太阳光能， 温度达到要求数值后， 通过自动控制装置， 打 开控制冷水等介质注入的电磁阀， 冷水等从导热管 52 中流过， 并与锁光器 51 进行能量交换， 逐渐被加热直至达到要求温度。 锁光器 51温度降低到规定温度 后， 通过自动控制装置， 关闭控制冷水等注入的电磁阀， 以便锁光器 51吸收太 阳光能后的温度， 再次达到预定温度范围。 根据锁光器 51温度， 通过自动控制 装置， 控制单位时间内注入冷水等流量， 可以控制在单位时间内按规定温度上 升幅度加热的介质容量。 这样， 就实现了锁光器 51与外部的热能交换。

锁光器 51和导热管 52外设置有保温隔热装置， 所述保温隔热装置为多层 复合结构， 包裹于锁光器 51及导热管 52的外部， 其从内到外依次为内隔热保 温层 53、 内隔热腔 55、 内反射层 56、 外隔热保温层 57、 外隔热腔 58、 外反射 层、 外壳 59和外壳保温层， 所述内隔热保温层 53和外隔热保温层 57为石棉或 耐高温布类等柔性材料， 在本实施例中， 作为优选， 是采用硅酸铝陶瓷玻璃纤 维棉。 内隔热保温层 53和外隔热保温层 57表面分别设置有定形网 54， 固定内 隔热保温层 53和外隔热保温层 57的形状， 便于通过支撑结形成空腔。 内隔热 保温层 53和外隔热保温层 57可以防止吸热装置内部热量往外散发， 起隔热保 温作用， 还可以起到保护作用， 防止外力破坏吸热装置。

内反射层 56采用表面光滑的铝板制成， 外反射层是在外壳 59内壁涂反射 材料形成， 在本实施例中， 是采用在外壳 59.内壁镀银的方式形成。 内反射层 56 和外反射层的作用是将内隔热保温层 53和外隔热保温层 57辐射出来的热量反 射回去， 以减少吸热装置的热能散失。

外壳 59 的作用是支撑吸热装置整体的重量， 并且固定透镜 591 和反射镜 592。 并且可以承受抽真空的压力。 在本实施例中， 外壳 59是采用 5mm厚玻璃 通过加热、 弯曲和焊接等工艺制作而成。 外壳保温层是在外壳 59外面包裹石棉 或耐高温布形成。

所述内隔热腔 55是由内隔热保温层 53通过支撑结构与内反射层 56连接后 形成的空腔， 所述外隔热腔 58是由外隔热保温层 57通过支撑结构与外反射层 连接后形成的空腔； 所述支撑结构可以采用表面设置有凸起的保持架， 或者采 用在内隔热保温层 53和外隔热保温层 57表面局部垫衬隔热材料如瓷片制成的 隔热联接体， 在本实施例中， 作为优选， 是采用保持架隔开隔热保温层及反射 层而形成隔热腔， 隔热腔的作用是减少隔热保温层和反射层的接触面积， 来减 少热传导面积， 以尽量减少通过接触传导方式而产生的热能散失。

保温隔热装置上与射光孔 512对应的位置设置有开口。 射光孔 512孔壁及 对应的保温隔热装置开口边缘表面设置有隔热层 593。隔热层 593同样采用石棉 或耐高温布类的柔性保温隔热材料构成， 在本实施例中， 作为优选， 是采用硅 酸铝陶瓷玻璃纤维棉制成。

吸热装置上与射光孔 512对应的位置设置有透镜 591，该透镜 591可为凹透 镜、 平面透镜、 弧形透镜或凸透镜； 透镜 591 采用耐高温、 透光率高的玻璃制 成。 当选用凸透镜或者凹透镜时， 透镜 591与凹面镜 3中心的水平距离小于凹 面镜 3的焦距； 便于凹面镜 3对太阳光线再次聚焦。 在安装时， 通过调整凹面 镜 3与透镜 591的距离， 来调整太阳光线经凹面镜 3反射聚焦后， 在透镜 591 表面形成的光斑大小。 通过调整透镜 591与射光孔 512的距离， 来调整太阳光 线经射光孔 512后， 照射到锁光器 51内壁上的光斑大小。

平面透镜与弧形透镜不起聚焦作用， 只是为了让吸热装置形成真空的密闭 作用。 凸透镜可以将凹面镜 3 反射过来的光线再次聚焦。 太阳光线经由凸透镜 再次聚焦后， 在射光孔 512处光斑面积， 小于射光孔 512的面积， 以利于太阳 光通过射光孔 512射入锁光器 51。 减小锁光器 51上射光孔 512的横截面面积， 以减少射入光线再通过射光孔 512被反射出来， 提高太阳光能收集效率。 同时 由于凸透镜对光能有一定的吸收作用， 其吸热后温度会上上升， 这样可以扩大 照射到凹面镜 3上光斑面积， 以减少凸透镜单位面积吸热的太阳光能量， 同时 利于凸透镜散热， 以降低对凸透镜材料的耐高温要求。

在本实施例中， 作为优选， 采用凹透镜， 直径为 250mm， 凹透镜与射光孔 512的端面平行。 凹透镜的优点是将凹面镜 3聚焦后的光线（大的光斑）变成更 小的光斑， 将光线更多的偏移到锁光器 51内。 光斑越小， 热量收集效果越好。 同时这样可允许太阳光线经凹面镜 3 反射聚集后的焦点位置， 有一定范围的误 差，. 同时也就降低了对太阳跟踪系统的精度要求。

在完全无云的晴天， 因太阳光线能量密度极大， 聚焦后投射到锁光器 51内 壁的太阳光光斑处瞬间温度极高， 而有云层时温度较低。 聚焦后的太阳光线投 射到锁光器 51 内壁的光斑面积大小， 与其在锁光器 51 内壁瞬间形成的局部高 温成正比。 只要控制聚焦后的太阳光线投射到锁光器 51内壁的光斑面积大小， 就可以控制在完全无云时聚焦后的太阳光在锁光器 51内壁瞬间形成的局部高温 大小， 而制作锁光器 51的球墨铸铁等吸热材料可耐极高的高温， 对高低温反复 变化适应性极强， 热传导性能极好， SP: 锁光器 51不会因为瞬间的局部高温而 损坏， 也不会因为光斑处温度高低温反复交替变化而损坏。 同时， 结合控制单 位时间注入的进行能量交换的冷水等介质量， 就可将锁光器 51的温度控制到一 定范围。

吸热装置整体为密封结构。 可将吸热装置内部空气抽取出来形成真空， 减 少吸热装置向外热传递造成的热能散失。

射光孔 512孔壁附近设置有可将射到射光孔 512孔壁及保温隔热装置开口 边缘的阳光反射进入锁光器 51内部空腔的反光镜 592。 在本实施例中， 采用对 称设置的反光镜 592， 反光镜 592与射光孔 512孔壁背向设置， 互为对称的反光 镜 592之间呈一定角度， 凹面镜 3反射的阳光以及凹透镜发散的阳光除了射入 射光孔 512外， 还有一部分会射到射光孔 512孔壁及保温隔热装置开口边缘， 当阳光穿过透镜 591后射向射光孔 512孔壁及保温隔热装置开口边缘时， 光线 通过反光镜 592的反射， 以及通过彼此互为对称的反光镜 592之间多次的反射 后通过射光孔 512进入锁光器 51内壁， 这样让更多的光线进入锁光器 51内腔， 提高了光热转换效率。 凹透镜 3和反射镜 592均通过螺栓式压板与吸热装置外 壳 59联接。 螺栓式压板与外壳 59满焊。 螺栓式压板上设置有密封板， 螺栓式 压板与密封板通过螺栓连接， 中间加缓冲垫， 用耐高温密封胶进行密封。

本发明的工作原理为， 将本发明安装完成后， 通过普通的太阳跟踪器， 检 测太阳位置并提供太阳位置信号给自动控制装置， 由自动控制装置控制机械跟 踪系统的电机旋转运动， 以控制其旋转支架、 垂直旋转轴转动， 以调整凹面镜 3 的方向。 使凹面镜 3 从日出到日落， 始终正对太阳， 以适应每天中地球表面与 太阳光线间角度因地球每自转而产生的变化。 凹面镜 3轴心线在有日照时， 每 时、 每刻都与太阳光线相平行， 以保证太阳光始终垂直照射到凹面镜上。

照射到凹面镜 3上的太阳光， 经凹面镜 3反射、 聚焦后， 通过透镜 591， 由 射光孔 512进入吸热装置内的锁光器 51，经过射光孔 512射入锁光器 51内的光 线， 除被再次反射到锁光孔 511 内的少量光线外， 绝大部份不会被再次反射到 锁光器 51外部， 而是不断地、 反复地被锁光器 51 内壁反射、 吸收， 而每反射 一次， 其能量就被吸收掉一部份， 光线能量逐渐减弱， 直至光线能量最终被锁 光器全部吸收， 最后消失； 射入锁光孔 511 内的光线大部份也不能 |¾再次反射 到锁光孔 511外面， 而是通过锁光孔 511内壁将光线不断、 反复地反射和吸收; 自动控制装置利用预埋在吸热装置中的温度传感器， 检测锁光器 51的温度， 并 根据检测到的温度来控制冷水流入阔门的开关， 控制单位时间内流入水量的大 小， 以便在单位时间内产生出不同产量、 不同温度的蒸汽。 该实例装置产生的 水蒸汽， 可用于生活供暖、 工业供热、 发电。

如图 7至图 13所示， 本发明的另一种实施方式， 与第一种实施相比， 除了尺寸 方面的区别外， 结构上的区别为所述锁光器 51为管形， 吸热装置的外壳 59也 为管形， 吸热装置通过 U形螺栓 8连接于支撑架 4上。 凹面镜 3为槽式凹面镜， 所述射光孔 512为条形孔， 也可以为椭圆形孔等。 射光孔 512的宽度略大于槽 式凹面镜焦线的宽度， 槽式凹面镜的焦线位于射光孔 512 内。 当然， 槽式凹面 镜的焦线也可以位于锁光器 51内， 或者位于射光孔 512外部但靠近射光孔 512 的位置， 只要能保证经槽式凹面镜反射聚焦后的阳光能大部分通过射光孔 512 进入锁光器 51即可。为增强吸热装置的强度和刚度，外壳 59上设置有加强板 9， 加强板 9:采用钢板制成，与外壳 59满焊。本实施例的其他结构与实施例 1相同。

Claims (1)

1. 权 利 要 求 书

   1.一种锁光式太阳能集热器， 包括机械跟踪系统、 凹面镜和吸热装置， 其 特征在于： 所述吸热装置包括锁光器， 所述锁光器为中空结构， 采用吸热材料 制成， 其内壁表面设置有若干锁光孔， 锁光器外壁设置有供凹面镜反射的阳光 进入其内部空腔的射光孔。

   2.根据权利要求 1 所述的锁光式太阳能集热器， 其特征在于： 锁光器外设 置有热交换装置， 所述热交换装置包括缠绕于锁光器外壁的导热管， 导热管通 过隔热介质管道与储热设备连接； 锁光器外壁设置有温度传感器， 温度传感器 与自动控制装置连接。

   3.根据权利要求 2所述的锁光式太阳能集热器， 其特征在于: 锁光器和导 热管外设置有保温隔热装置， 所述保温隔热装置为多层复合结构， 包裹于锁光 器及导热管的外部， 其从内到外依次为内隔热保温层、 内隔热腔、 内反射层、 外隔热保温层、 外隔热腔、 外反射层、 外壳和外壳保温层， 所述内隔热腔是由 内隔热保温层通过支撑结构与内反射层连接后形成的空腔， 所述外隔热腔是由 外隔热保温层通过支撑结构与外反射层连接后形成的空腔； 保温隔热装置上与 射光孔对应的位置设置有开口。

   4.根据权利要求 3所述的锁光式太阳能集热器， 其特征在于： 吸热装置上 与射光孔对应的位置设置有透镜， 该透镜可为凹透镜、 平面透镜、 弧形'透镜或 凸透镜； 吸热装置整体为密封结构。

   5.根据权利要求 4所述的锁光式太阳能集热器， 其特征在于: 射光孔孔壁 附近设置有可将射到射光孔孔壁及保温隔热装置开口边缘的阳光反射进入锁光 器内部空腔的反光镜。

   6.根据权利要求 5所述的锁光式太阳能集热器， 其特征在于： 射光孔孔壁 及对应的保温隔热装置开口边缘表面设置有隔热层。

   7.根据权利要求 1-6 中任一项所述的锁光式太阳能集热器， 其特征在于： 所述锁光器采用球墨铸铁或者钢制成。

   8.根据权利要求 7所述的锁光式太阳能集热器， 其特征在于： 所述锁光器 为球形， 凹面镜为碟式凹面镜， 所述射光孔为圆形孔， 凹面镜的焦点位于射光 孔内。

   9.根据权利要求 7所述的锁光式太阳能集热器， 其特征在于： 所述锁光器 为管形， 凹面镜为槽式凹面镜， 所述射光孔为条形孔， 凹面镜的焦线位于射光 孔内。

   10. '—种锁光式太阳能集热方法， 具体步骤包括：

   步骤 A: 安装锁光式太阳能集热器， 所述锁光式太阳能集热器包括机械跟踪 系统、 凹面镜和吸热装置， 所述吸热装置包括锁光器， 锁光器外设置有热交换 装置， 所述锁光器为中空结构， 采用吸热材料制成， 其内壁表面设置有若干锁 光孔， 锁光器外壁设置有供凹面镜反射的阳光进入其内部空腔的射光孔； 调整 凹面镜与吸热装置的距离以及调整吸热装置相对于凹面镜的位置， 使凹面镜的 焦点刚好位于吸热装置的射光孔内；

   步骤 B:机械跟踪系统带动凹面镜、吸热装置旋转，使凹面镜从日出到曰落， 始终正对太阳， 使凹面镜轴心线在有日照时， 每时、 每刻都与太阳光线相平行， 以保证太阳光始终垂直照射到凹面镜上； 照射到凹面镜上的太阳光， 经凹面镜 反射、 聚焦后， 由射光孔进入吸热装置内的锁光器， 经过射光孔射入锁光器内 的光线， 除被再次反射到锁光孔内的少量光线外， 绝大部份不会被再次反射到 锁光器外部， 而是不断地、 反复地被锁光器内壁反射、 吸收， 而每反射一次， 其能量就被吸收掉一部份， 光线能量逐渐减弱， 直至光线能量最终被锁光器全 部吸收， 最后消失； 射入锁光孔内的光线大部^ ^也不能被再次反射到锁光孔外 面， 而是通过锁光孔内壁将光线不断、 反复地反射和吸收。