[发明专利]球形充水式免跟踪太阳热能聚收器

说明书

所属技术领域：

本发明涉及一种太阳能聚光集热装置，特别是在无需对太阳实施跟踪的情况下，利用球型充水容器使太阳光线折射聚焦集热来实现太阳热能自动聚收利用的装置。

背景技术

目前，公知的太阳能聚光集热装置，大体是利用光线的反射或折射实现热能聚收。但是，它们往往需要对太阳实施精确跟踪。由于增加了跟踪系统，既提高了制造成本，又增添了维修费用，且较难操控，所以推广应用步伐较慢，应用前景不够乐观；另有部分聚光集热装置，如“复合抛物面镜聚光集热器”(CPC)，虽然免除了对太阳的跟踪，但因聚焦比不高等原因，至今仍未得到广泛的推广应用。而在常规能源逐渐枯竭的今天，充分利用太阳能这种无公害的清洁能源，已经成为政府和广大民众的共同鉴识。事实上，在咱们祖国的大多数地区，一年四季，阳光普照，太阳为我们无偿提供了取之不尽、用之不竭的热能资源，如果仅仅因为没有方便适用的太阳热能聚收利用装置而使之白白地遗弃浪费掉，就实在令人痛惜，更愧对大自然的馈赠！因此，人们迫切需要一种能有效利用太阳能资源，于生活和生产普遍适用且简单方便的太阳热能聚收装置。

发明内容：

为了克服现有太阳热能聚收装置的不足之处，本发明提供一种方便适用的聚光集热装置，能充分利用球体特有的聚光成焦(点聚焦)且焦距不变的特性，在无需对太阳实施跟踪的情况下，使太阳热能高效聚收并能直接产生热水、沸水和蒸汽的太阳能聚光集热装置。

本发明解决其技术问题的技术方案是：

其主要由水球球壳、水球支架、水箱、水箱支架及双层弧形真空吸热管等组成。水球球壳内充满水成为水球，固定置于水球支架上。固定在水箱支架上的水箱位于水球侧面，水箱具有保温承压功能。水箱两端分别装有进水水位控制阀和热(沸)水阀，水位控制阀能自动控制水箱内的液面高度。水箱上方装有蒸汽阀，下方装有供水上下循环的三叉管与水箱相通。双层弧形真空吸热管内、外管均呈弧形半圆环体弯管状，其内管的内弧管壁面半径等于水球的聚光焦距。吸热管固定置于水球外下方的水箱支架上，其中心弧线所在平面与太阳绕径天穹的轨道平面——日轨面重合。吸热管的两个上端口通过保温导管分别与位于水箱下方三叉管的两个叉口相连通。这样，当太阳在日轨面内移动时，太阳光通过水球体折射聚光集热成高温焦斑，因焦距始终不变，故焦斑的移动轨迹只能是日轨面内半径等于焦距的圆弧曲线，而同样处于日轨面内的双层弧形真空吸热管内管所处位置正好经过该圆弧曲线，所以，高温焦斑会始终聚射在该内管的内弧管壁面上，使管内的水体受热。受热后的水体会与水箱里的水体不断地发生自动对流循环后，使之变成热水、沸水，直至产生蒸汽。

本发明的有益效益是：

一、设备结构简单，制造方便；免除了太阳跟踪系统，制造成本低。

二、不消耗其他任何能量，自动高效聚光集热；产生的热水、沸水及蒸汽可直接应用于生活、生产活动，应用范围广。

三、热能聚收几乎全系静态运作，无污染，少躁音，绿色环保；少维护维修，经济适用。

附图说明：

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明水球支架及水箱支架的整体结构示意图。

图2是本发明的整体结构及安装示意图。

图中：1、水球支架，2、矩形底座，3、水球支柱，4、圆形兜承圈，5、水箱支柱，6、水箱横拉杆，7、水箱固定套，8、水球，9、洞盖，10、注水孔，11、水箱，12、水位控制阀，13、热(沸)水阀，14、蒸汽阀，15、三叉管，16、双层弧形真空吸热管，17、内管内弧壁面，18、保温导管。

具体实施方式：

在图1中，水球支架1由下方平置的矩形底座2、侧面相对斜立的水球支柱3及上方平置的圆形兜承圈4构成。圆形兜承圈4的内径小于水球8的外径。在水球支架1的矩形底座2的一条边上方，直立两根水箱支柱5，再在水球支架1立有两根水箱支柱5的侧面的相邻两个侧面内的每两根水球支柱3的腰部，各横伸一根水箱横拉杆6与对应的水箱支柱5固定连接。水箱支柱5上端有水箱固定套7。水箱支柱5、水箱横拉杆6和水箱固定套7构成水箱支架。