專利名稱：一種太陽能光熱高溫利用系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能接受轉(zhuǎn)換裝置，特別是涉及一種太陽能光熱轉(zhuǎn)換利 用的太陽能光熱高溫利用系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
太陽能Solar —般指太陽光的輻射能量。在太陽內(nèi)部進(jìn)行的由"氫"聚變 成"氦"的原子核反應(yīng)，不停地釋放出巨大的能量，并不斷向宇宙空間輻射能 量，這種能量就是太陽能。太陽內(nèi)部的這種核聚變反應(yīng)，可以維持幾十億至上 百億年的時(shí)間。太陽向宇宙空間發(fā)射的輻射功率為3.8xlO'23kW的輻射值，其 中20億分之一到達(dá)地球大氣層。到達(dá)地球大氣層的太陽能，30%被大氣層反射， 23%被大氣層吸收，其余的到達(dá)地球表面，其功率為800000億kW，也就是說太 陽每秒鐘照射到地球上的能量就相當(dāng)于燃燒500萬噸煤釋放的熱量。廣義上的 太陽能是地球上許多能量的來源，如風(fēng)能，化學(xué)能，水的勢(shì)能等等。狹義的太 陽能則限于太陽輻射能的光熱、光電和光化學(xué)的直接轉(zhuǎn)換。太陽能光熱利用以 10(TC為界分為普通光熱利用《10(TC和高溫利用〉10CrC。目前太陽能的高溫?zé)?利用受到世界各國(guó)政府的高度重視，各國(guó)科技人員做了大量的研究工作。
太陽能光熱利用中的高溫利用始于二十世界中期，經(jīng)歷了反射面跟蹤聚焦 、反射面固定集熱管跟蹤光斑、反射面固定高塔集熱罐固定集熱等多種形式的 嘗試。1990年以前反射面跟蹤集熱由于反射面材料及跟蹤支架等技術(shù)和價(jià)格等 問題，未能普及；1990-2008年美國(guó)以色列及中國(guó)曾興起反射面固定集熱管跟蹤 的方式制造較大面積的光熱裝置，用于發(fā)電等工業(yè)領(lǐng)域，但由于光斑的位移及 寬度的多變，效果也不理想。
國(guó)內(nèi)近年來又轉(zhuǎn)向反射面跟蹤聚焦方式的研究，陜西師大的"簧輪自動(dòng)跟日機(jī)"力求以"簧輪"驅(qū)動(dòng)支架自動(dòng)跟蹤，由于每天須人力推動(dòng)"簧輪"蓄能， 未能普及；山東德州等地的"準(zhǔn)跟蹤"每日只動(dòng)四次，集熱管利用直通金屬玻
璃管，性能不穩(wěn)定，跟蹤效率低，而且造價(jià)高，亦不能普及。
反射面跟蹤聚焦上世紀(jì)未普及的原因是反射面材料及雙層真空玻璃管未 發(fā)明，跟蹤裝置相關(guān)組件價(jià)格高；陜西師大的"簧輪自動(dòng)跟日機(jī)"是因?yàn)樽非?"零能耗"而犧牲了全自動(dòng)性能；而山東德州的太陽能接收裝置則因?yàn)?準(zhǔn)跟蹤 〃和利用"直通集熱管"，跟蹤效果不好而且觀念中髙溫總是必須承受高壓造成 了效果不理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種陽光跟蹤精確，集熱 效率高的太陽能光熱高溫利用系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)包括主機(jī)、油泵和熱交換器， 所述主機(jī)由聚光裝置、集熱器、跟蹤裝包括主機(jī)、油泵和熱交換器及其熱媒， 所述主機(jī)由聚光裝置、集熱器、跟蹤裝置和底座組成，所述集熱器、油泵和熱 交換器通過油管連接，所述集熱器通過支架安裝固定在聚光裝置的聚焦點(diǎn)上， 所述熱交換器至少連接一臺(tái)主機(jī)；所述集熱器由集熱管及其密封件、進(jìn)油管和 回油管組成；所述集熱管采用U型高硅硼雙層真空玻璃熱管，其開口端用密封 件封閉；所述進(jìn)油管穿過密封件進(jìn)入集熱管內(nèi)后其端部鄰近集熱管的遠(yuǎn)端；所 述回油管穿過密封件進(jìn)入集熱管內(nèi)后其端部鄰近該集熱管的根部；所述進(jìn)油管 通過油管連接到油泵的出口上；所述回油管通過油管連接到熱交換器。
所述集熱器由兩根集熱管及其密封件、進(jìn)油管、連接管和回油管組成；所 述集熱管采用U型高硅硼雙層真空玻璃熱管，其開口端用密封件封閉；所述進(jìn) 油管穿過一根集熱管的密封件進(jìn)入該集熱管內(nèi)后其端部鄰近該集熱管的遠(yuǎn)端； 所述回油管穿過另外一根集熱管的密封件進(jìn)入集熱管內(nèi)后其端部鄰近該集熱管 的根部；所述連接管穿過兩密封件連接兩根集熱管，其與進(jìn)油管同管的端部鄰 近該集熱管的根部，其與回油管同管的端部鄰近該集熱管的遠(yuǎn)端；所述進(jìn)油管通過油管連接到油泵的出口上；所述回油管通過油管連接到熱交換器。
所述跟蹤裝置由電氣和機(jī)械部分組成，其電氣部分的三個(gè)光敏開關(guān)kl、 k2、 k3安裝在一個(gè)沒有蓋的容器內(nèi)，并與控制單元電連接，光敏開關(guān)kl、 k2、 k3連 同其容器分別安裝在聚光裝置朝陽光面上；所述控制單元電連接執(zhí)行單元，執(zhí)
行單元電連接高度角跟蹤電機(jī)和水平旋轉(zhuǎn)電機(jī)；其機(jī)械部分由垂直旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和 水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)組成，垂直旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)通過減速箱與高度角跟蹤電機(jī)機(jī)械傳動(dòng)連接, 水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)通過減速箱與水平旋轉(zhuǎn)電機(jī)機(jī)械傳動(dòng)連接；所述垂直旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的 高度角跟蹤固定部件安裝在水平旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部件頂部，所述垂直旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的高度 角跟蹤運(yùn)動(dòng)部件與聚光裝置的機(jī)架連接；所述水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的水平旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部 件和水平旋轉(zhuǎn)固定部件為同心結(jié)構(gòu)，水平旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部件在外，水平旋轉(zhuǎn)固定部 件在內(nèi)，兩者之間軸承連接；所述水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的水平旋轉(zhuǎn)固定部件固定在底 座上。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，陽光自動(dòng)跟蹤精 度高，陽光利用效率高，制造和運(yùn)行成本低，清潔環(huán)保。能夠取代蒸汽鍋爐的 工作。


圖1為本發(fā)明一實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1的單集熱器結(jié)構(gòu)示意放大圖； 圖3為圖1的雙集熱器結(jié)構(gòu)示意放大圖； 圖4為本發(fā)明第二實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖5為圖1和圖4的跟蹤裝置的電氣框圖和機(jī)械構(gòu)造示意圖。 圖中1-主機(jī)，2-聚光裝置，3-集熱器，4-跟蹤裝置，5-底座，6-油管， 7-油泵，8-熱交換器，9-集熱管，10-出油管，11-密封件，12-連接管，13-回 油管，14-高度角跟蹤電機(jī)，15-水平旋轉(zhuǎn)電機(jī)，16-高度角跟蹤固定部件，17-高度角跟蹤運(yùn)動(dòng)部件，18-水平旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部件，19-水平旋轉(zhuǎn)固定部件。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明
參照附圖，本發(fā)明包括主機(jī)l、油泵7和熱交換器8，所述主機(jī)l由聚光裝
置2、集熱器3、跟蹤裝包括主機(jī)l、油泵7和熱交換器8及其熱媒，所述主機(jī) 1由聚光裝置2、集熱器3、跟蹤裝置4和底座5組成，所述集熱器3、油泵7 和熱交換器8通過油管6連接，所述集熱器3通過支架安裝固定在聚光裝置2 的聚焦點(diǎn)上，所述熱交換器8至少連接一臺(tái)主機(jī)1;所述集熱器3由集熱管9及 其密封件ll、進(jìn)油管10和回油管13組成；所述集熱管9采用U型高硅硼雙層 真空玻璃熱管，其開口端用密封件ll封閉；所述進(jìn)油管10穿過密封件11進(jìn)入 集熱管9內(nèi)后其端部鄰近集熱管9的遠(yuǎn)端；所述回油管13穿過密封件11進(jìn)入 集熱管9內(nèi)后其端部鄰近該集熱管9的根部；所述進(jìn)油管10通過油管6連接到 油泵7的出口上；所述回油管13通過油管6連接到熱交換器8。
所述集熱器3由兩根集熱管9及其密封件11、進(jìn)油管10、連接管12和回 油管13組成；所述集熱管9采用U型高硅硼雙層真空玻璃熱管，其開口端用密 封件11封閉；所述進(jìn)油管10穿過一根集熱管9的密封件11進(jìn)入該集熱管9內(nèi) 后其端部鄰近該集熱管9的遠(yuǎn)端；所述回油管13穿過另外一根集熱管9的密封 件11進(jìn)入集熱管9內(nèi)后其端部鄰近該集熱管9的根部；所述連接管12穿過兩 密封件11連接兩根集熱管9，其與進(jìn)油管10同管的端部鄰近該集熱管9的根部， 其與回油管13同管的端部鄰近該集熱管9的遠(yuǎn)端；所述進(jìn)油管10通過油管6 連接到油泵7的出口上；所述回油管13通過油管6連接到熱交換器8。
所述跟蹤裝置4由電氣和機(jī)械部分組成，其電氣部分的三個(gè)光敏開關(guān)kl、 k2、 k3安裝在一個(gè)沒有蓋的容器內(nèi)，并與控制單元電連接，光敏開關(guān)kl、 k2、 k3連同其容器分別安裝在聚光裝置2朝陽光面上；所述控制單元電連接執(zhí)行單 元，執(zhí)行單元電連接高度角跟蹤電機(jī)14和水平旋轉(zhuǎn)電機(jī)15;其機(jī)械部分由垂直 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)組成，垂直旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)通過減速箱與高度角跟蹤電機(jī)14 機(jī)械傳動(dòng)連接，水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)通過減速箱與水平旋轉(zhuǎn)電機(jī)15機(jī)械傳動(dòng)連接；所 述垂直旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的高度角跟蹤固定部件16安裝在水平旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部件18頂部，所述垂直旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的高度角跟蹤運(yùn)動(dòng)部件17與聚光裝置2的機(jī)架連接；所述水
平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的水平旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部件18和水平旋轉(zhuǎn)固定部件19為同心結(jié)構(gòu)，水平 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部件18在外，水平旋轉(zhuǎn)固定部件19在內(nèi)，兩者之間軸承連接；所述 水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的水平旋轉(zhuǎn)固定部件19固定在底座5上。
U型結(jié)構(gòu)的集熱管9采用高硅硼雙層真空玻璃熱管，該熱管為成熟的現(xiàn)有技 術(shù)產(chǎn)品。
熱媒采用WD-350高溫導(dǎo)熱油，可以保證管路系統(tǒng)內(nèi)外壓力相等，壓力差為零。
高度角跟蹤電機(jī)14和水平旋轉(zhuǎn)電機(jī)15采用成熟的現(xiàn)有技術(shù)及其產(chǎn)品，如 微型伺服電機(jī)。它們的減速箱采用成熟的現(xiàn)有技術(shù)及其產(chǎn)品。
三個(gè)光敏開關(guān)kl、 k2、 k3安裝在一個(gè)開口的容器內(nèi)壁上，在赤道北正午的 時(shí)候，光敏開關(guān)kl在南邊，光敏開關(guān)k2在北邊,光敏開關(guān)k3在東邊。
當(dāng)某一光敏開關(guān)被陽光照射時(shí)，該光敏開關(guān)接通，反之，該光敏開關(guān)斷開。
控制單元中采用了 CPU記憶芯片，設(shè)置每天凌晨5點(diǎn)接通水平旋轉(zhuǎn)電機(jī)15 反向電極，水平旋轉(zhuǎn)電機(jī)15帶動(dòng)聚光裝置2的反射面回位面向東方后自動(dòng)停止。
上午，太陽升起時(shí)，光敏開關(guān)kl被陽光照射，光敏開關(guān)kl接通高度角跟 蹤電機(jī)14正轉(zhuǎn)，反射面的高度角不斷增大，當(dāng)反射面遮擋光敏開關(guān)kl的陽光 時(shí)切斷高度角跟蹤電機(jī)14的電源，高度角跟蹤電機(jī)14停止工作。隨著太陽的 不斷上升，光敏開關(guān)kl重復(fù)著被陽光照射的過程，高度角跟蹤電機(jī)14重復(fù)上 述的工作直到中午。
從中午開始，太陽下降，光敏開關(guān)k2被陽光照射，光敏開關(guān)k2接通高度 角跟蹤電機(jī)14反轉(zhuǎn)，反射面的高度角不斷減小，反射面遮擋光敏開關(guān)k2的陽 光后切斷高度角跟蹤電機(jī)14的電源，高度角跟蹤電機(jī)14停止工作。隨著太陽 的不斷下降，光敏開關(guān)k2重復(fù)被陽光照射的過程，高度角跟蹤電機(jī)14重復(fù)上 述的工作直到傍晚。
太陽自東往西運(yùn)動(dòng)，光敏開關(guān)k3被照射，電流接通，水平跟蹤電機(jī)15工作驅(qū)動(dòng)裝置自東往西運(yùn)動(dòng)，不斷跟蹤太陽水平運(yùn)動(dòng)，當(dāng)反射面遮擋光照，K3停
止接通，電機(jī)14停止水平驅(qū)動(dòng)；從早到晚不斷重復(fù)以上過程，接收裝置實(shí)現(xiàn)全 自動(dòng)跟蹤。
第二個(gè)實(shí)施例參照附圖4，單個(gè)主機(jī)1的集熱面積為3*4m，單元功率為5kw，
既可以單獨(dú)使用也可以組合使用將多個(gè)主機(jī)1與一個(gè)與主機(jī)功率相匹配的熱
交換器8連接，就形成一個(gè)大單元集成使用，能為工業(yè)規(guī)模使用提供方便，也
便于充分利用用戶附近場(chǎng)地光能。
權(quán)利要求
1.一種太陽能光熱高溫利用系統(tǒng)，包括主機(jī)(1)、油泵(7)和熱交換器(8)及其熱媒，所述主機(jī)(1)由聚光裝置(2)、集熱器(3)、跟蹤裝置(4)和底座(5)組成，所述集熱器(3)、油泵(7)和熱交換器(8)通過油管(6)連接，所述集熱器(3)通過支架安裝固定在聚光裝置(2)的聚焦點(diǎn)上，其特征在于所述熱交換器(8)至少連接一臺(tái)主機(jī)(1)；所述集熱器(3)由集熱管(9)及其密封件(11)、進(jìn)油管(10)和回油管(13)組成；所述集熱管(9)采用U型高硅硼雙層真空玻璃熱管，其開口端用密封件(11)封閉；所述進(jìn)油管(10)穿過密封件(11)進(jìn)入集熱管(9)內(nèi)后其端部鄰近集熱管(9)的遠(yuǎn)端；所述回油管(13)穿過密封件(11)進(jìn)入集熱管(9)內(nèi)后其端部鄰近該集熱管(9)的根部；所述進(jìn)油管(10)通過油管(6)連接到油泵(7)的出口上；所述回油管(13)通過油管(6)連接到熱交換器(8)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能光熱高溫利用系統(tǒng)，其特征在于 所述集熱器(3)由兩根集熱管(9)及其密封件(11)、進(jìn)油管(10)、連接管(12)和回油管(13)組成；所述集熱管(9)采用U型高硅硼雙層真空玻璃熱 管，其開口端用密封件(11)封閉；所述進(jìn)油管(10)穿過一根集熱管(9)的 密封件(11)進(jìn)入該集熱管(9)內(nèi)后其端部鄰近該集熱管(9)的遠(yuǎn)端；所述 回油管(13)穿過另外一根集熱管(9)的密封件(11)進(jìn)入集熱管(9)內(nèi)后 其端部鄰近該集熱管(9)的根部；所述連接管(12)穿過兩密封件(11)連接 兩根集熱管(9)，其與進(jìn)油管(10)同管的端部鄰近該集熱管(9)的根部，其 與回油管(13)同管的端部鄰近該集熱管(9)的遠(yuǎn)端；所述進(jìn)油管(10)通過 油管(6)連接到油泵(7)的出口上；所述回油管(13)通過油管(6)連接到 熱交換器(8)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種太陽能光熱高溫利用系統(tǒng)，其特征在 于所述跟蹤裝置(4)由電氣和機(jī)械部分組成，其電氣部分的三個(gè)光敏開關(guān)kl、k2、 k3安裝在一個(gè)沒有蓋的容器內(nèi)，并與控制單元電連接，光敏開關(guān)kl、 k2、 k3連同其容器分別安裝在聚光裝置(2)朝陽光面上；所述控制單元電連接執(zhí)行單元，執(zhí)行單元電連接高度角跟蹤電機(jī)(14)和水平旋轉(zhuǎn)電機(jī)(15);其機(jī)械部分由垂直旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)組成，垂直旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)通過減速箱與高度角跟蹤電機(jī)(14)機(jī)械傳動(dòng)連接，水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)通過減速箱與水平旋轉(zhuǎn)電機(jī)(15) 機(jī)械傳動(dòng)連接；所述垂直旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的高度角跟蹤固定部件(16)安裝在水平旋 轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部件(18)頂部，所述垂直旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的高度角跟蹤運(yùn)動(dòng)部件(17)與聚 光裝置(2)的機(jī)架連接；所述水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的水平旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部件(18)和水平 旋轉(zhuǎn)固定部件(19)為同心結(jié)構(gòu)，水平旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部件(18)在外，水平旋轉(zhuǎn)固 定部件(19)在內(nèi)，兩者之間軸承連接；所述水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的水平旋轉(zhuǎn)固定部 件(19)固定在底座(5)上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種太陽能光熱高溫利用系統(tǒng)，包括主機(jī)、油泵和熱交換器及其熱媒，主機(jī)由聚光裝置、集熱器、跟蹤裝置和底座組成，集熱器、油泵和熱交換器通過油管連接，集熱器通過支架安裝固定在聚光裝置的聚焦點(diǎn)上，熱交換器至少連接一臺(tái)主機(jī)；集熱器由集熱管及其密封件、進(jìn)油管和回油管組成；集熱管采用U型高硅硼雙層真空玻璃熱管，其開口端用密封件封閉；進(jìn)油管穿過密封件進(jìn)入集熱管內(nèi)后其端部鄰近集熱管的遠(yuǎn)端；回油管穿過密封件進(jìn)入集熱管內(nèi)后其端部鄰近該集熱管的根部；進(jìn)油管通過油管連接到油泵的出口上；回油管通過油管連接到熱交換器。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，陽光自動(dòng)跟蹤精度高，陽光利用效率高，制造和運(yùn)行成本低，清潔環(huán)保。
文檔編號(hào)F24J2/38GK101576321SQ20091004359
公開日2009年11月11日 申請(qǐng)日期2009年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月4日
發(fā)明者捷 李 申請(qǐng)人:捷 李