[发明专利]槽式顺向聚焦轴向传光太阳能聚光器

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种太阳能聚光器，尤其是一种利用聚光器与高温聚能器结合组成的结构， 实现太阳光高密度聚集并产生高温热能的太阳能利用装置。属太阳能聚光与太阳能高温热利 用技术领域。

背景技术

在目前推广使用的中高温太阳能集热器中，主要有旋转抛物面反射点聚焦和二维抛物槽 反射线聚焦(亦称槽式聚光器)两类。前者的优点是集热温度高，缺点是装置规模有限，工 艺复杂。后者的优点是可以大规模安装，工艺相对简单，缺点是光线难于被集中到很小的区 域，集热温度相对较低。这两类装置的集光原理均是通过抛物面反射将太阳光逆向反射至抛 物面的焦点处，然后经过太阳能接收器进行搜集产生高温热能。由于太阳能接收器在抛物面 的上方，因此，太阳能接收器一般会在抛物面上留下阴影，从而阻挡了部分太阳光的采集。 另外，对于高纬度地区和太阳高度角较小的冬季，不管槽式聚光器是如何放置的，大多时候 太阳光都是倾斜入射至聚光器上的，此时太阳光线在装置中的运行路线变长，加大了系统对 跟踪精度的要求。再由于太阳能接收器在抛物面的上方，它所处的环境更为恶劣，会经历风 吹雨淋，并与天空产生辐射换热，从而减少了部分效率。

本发明利用槽式抛物面和平面镜复合反射聚光的原理，对倾斜入射至槽式顺向聚光器的 太阳光实现了顺向聚焦，即产生的焦线是在槽式抛物面的下方的，再利用导光器和光导管将 已经汇集在焦线上的太阳光线再经轴向传导至腔体式集热器中，从而实现太阳能高温集热。 它的优点是接收器和光导管不会在抛物面反射器上留下阴影，无需在焦线上安装易于损坏的 玻璃真空管，集热器体积可以大大减小，易于防止散热，结构更加紧凑，对太阳跟踪系统的 技术要求更低，特别适合高纬度地区和太阳高度角较小的冬季。

发明内容

本发明提供的装置能将大光束低能流密度的平行光会聚成线光源，并在散光器和光导管 的配合下实现光在轴向传递，最后通过集热器将光能转化为高温热能。因此本装置可以应用 于对太阳能的收集，并产生高温热能。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种槽式顺向聚焦轴向传光太阳能聚光器，由如下部分构成：1个槽式顺向聚焦集光器， 0个或多个导光器，1根或多根光导管，0个或1个集热器；槽式顺向聚焦集光器由抛物面反 射器、平面反射镜及保护底槽组成；光导管沿轴向在壁面开有可以让光线进入的缝；槽式顺 向聚焦集光器的内表面、导光器的外表面以及光导管的内表面，镀有反射膜。

各部分连接关系为，两片抛物面反射器分别通过两片平面反射镜与保护底槽相连，光导 管位于平面反射镜之间，导光器置于光导管内部，并与光导管轴线重合，在光导管的出光口 一端连接有集热器，集热器与用户装置相连；

槽式顺向聚焦集光器用于将太阳光聚焦成线光源，导光器的对称轴与槽式顺向聚焦集光 器的聚光焦线平行；导光器在轴线方向是呈锥状的，因此它能反射倾斜入射光线并让光线产 生一个沿轴线方向传递的分量，从而使已经进入导光管的光线经其内壁和导光器外表面的反 射后沿轴向传递。

当太阳光线倾斜入射至抛物面反射器，经的内表面反射至平面反射镜上，再经的反射通 过光导管壁上的缝进入其内部，并入射至导光器的外壁上，经过在光导管的内表面和导光器 的外表面之间的多次反射，最终进入到集热器中转化为热能，经工质输送给用户。

当光导管沿轴向在壁面开有1条可以让光线进入的缝时，缝的位置与槽式顺向聚光器的 焦线重合，缝的宽度相对导光管的横截面周长应足够小并满足让入射光全部通过；

当光导管沿轴向在壁面开有2条可以让光线进入的缝时，槽式顺向聚光器的焦线与光导 管的轴线重合，缝的宽度相对导光管的横截面周长应足够小并满足让入射光全部通过；

当太阳光相对于槽式顺向聚焦集光器的轴向是倾斜入射并且当入射角满足使光线直接穿 过光导管时，导光器可以省略。

当用户装置具有集热功能时，集热器可以省略，此时光导管的出光口一端直接与用户的 输入端相连。

本发明的有益效果是，可以将低能流密度的太阳光会聚成高能流密度线状的太阳光，并 使该焦线在槽式顺向聚光器的下方，实现了反射式顺向聚焦，同时在光导管和导光器的作用 下，使光沿轴向传递，有利于集热器对该太阳光的接收和转化，从而实现高温聚能。另外， 由于接收器被安装在光导管的一侧，从而不会在反射面上产生阴影，增加了反射面的集光面 积，也给此类接收装置的设计、安装、调试和维修维护带来方便。