本發(fā)明涉及一種兩次點(diǎn)聚焦的圓形菲涅爾型太陽(yáng)能收集裝置，具體涉及一種光熱轉(zhuǎn)化效率高的太陽(yáng)能收集裝置。

背景技術(shù)：

集熱器是通過(guò)反射面對(duì)輻射平行光線進(jìn)行光路控制，增加對(duì)物體的加熱功率，從而提高物體溫度的裝置。從光路控制和聚焦的角度，有聚焦和非聚焦兩種；其中，聚焦集熱器的加熱功率大于非聚焦集熱器，能實(shí)現(xiàn)更高的加熱溫度。對(duì)于聚焦集熱器而言，主要有線聚焦和點(diǎn)聚焦兩大類(lèi)，線聚焦是平行光線被聚焦為線狀；點(diǎn)聚焦是平行光線被聚焦為點(diǎn)狀。

聚光比是聚光反射面的重要技術(shù)指標(biāo)，不同的聚光比將影響到受熱物體的加熱功率以及所能達(dá)到的溫度范圍。聚焦比主要取決于聚焦反射面的形式，按照光路是否穿透反射面，有反射型和透射型。反射型聚焦反射面目前主要有拋物型和菲涅爾型；依據(jù)線聚焦和點(diǎn)聚焦的不同，有拋物面和線聚焦菲涅爾反射鏡；旋轉(zhuǎn)拋物面和圓形菲涅爾反射鏡。由此，工程上產(chǎn)生了槽式聚光和碟式聚光兩類(lèi)技術(shù)路線，并產(chǎn)生了相關(guān)的技術(shù)路線和產(chǎn)品及應(yīng)用。

對(duì)于集熱器中受熱物體對(duì)于輻射能的吸收方式，有直接式和間接式；直接式是利用介質(zhì)直接吸收輻射能轉(zhuǎn)化為自身溫度的升高；間接式是利用鍍層吸收輻射能，鍍層溫度升高后，熱量傳遞給受熱介質(zhì)，從而提升介質(zhì)溫度。

直接吸收式的技術(shù)改進(jìn)方案主要是針對(duì)提高光線入射路徑的聚光比來(lái)實(shí)施，不同類(lèi)型的聚光器其聚光比有著很大差異：旋轉(zhuǎn)拋物面聚光集熱器的聚光比范圍非常高，約500至3000；拋物柱面聚光集熱器的聚光比范圍約20至80；線性菲涅耳透鏡聚光集熱器的聚光比范圍約6至30；圓形菲涅耳透鏡聚光集熱器的聚光比范圍比較高，約100至1000；線性菲涅耳反射鏡聚光集熱器的聚光比范圍約15至50。因此，采用不同的聚光器或聚光器組合，裝置對(duì)于光線的收集效率也具有較大的差異。本專(zhuān)利主要針對(duì)該部分的光線進(jìn)行收集和利用，從而提高裝置的光學(xué)/光熱效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：為了解決現(xiàn)有的中溫太陽(yáng)能集熱器單位成本較高，并且集熱效率低的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種兩次點(diǎn)聚焦的圓形菲涅爾型太陽(yáng)能收集裝置，在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上增設(shè)了二次聚光器，該二次聚光器為旋轉(zhuǎn)拋物面反射鏡或圓形菲涅爾反射鏡，集熱管位于二次聚光器和一次聚光器之間，并處在二次聚光器的聚焦點(diǎn)上，能夠?qū)⑼高^(guò)集熱管的太陽(yáng)光，再次反射至一次聚光器，再次在聚集到集熱器，光流失少，集熱效率高。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種兩次點(diǎn)聚焦的圓形菲涅爾型太陽(yáng)能收集裝置，包括：集熱器、二次聚光器和支架，

所述集熱器包括一次聚光器和集熱管，一次聚光器為圓形菲涅爾反射鏡，該圓形菲涅爾反射鏡具有聚焦點(diǎn)；

所述二次聚光器為旋轉(zhuǎn)拋物面反射鏡或圓形菲涅爾反射鏡，該二次聚光器具有聚焦點(diǎn)；

所述集熱管位于一次聚光器和二次聚光器之間，并且集熱管同時(shí)處在一次聚光器和二次聚光器的聚焦點(diǎn)處，集熱管載運(yùn)有能量吸收介質(zhì)；

所述支架用于支撐一次聚光器、二次聚光器和集熱管。

具體地，上述集熱管為橢球形、球形或方形。

具體地，上述集熱管為真空管，包括外層管和內(nèi)層管，外層管和內(nèi)層管之間的夾層為真空，內(nèi)層管載運(yùn)能量吸收介質(zhì)。

具體地，上述外層管和內(nèi)層管均為透光管。

具體地，上述外層管材質(zhì)為玻璃、pmma或pc。

具體地，上述內(nèi)層管材質(zhì)為玻璃、pmma或pc。

具體地，還包括太陽(yáng)能跟蹤裝置。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)本發(fā)明提供了一種兩次點(diǎn)聚焦的圓形菲涅爾型太陽(yáng)能收集裝置，在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上增設(shè)了二次聚光器，該二次聚光器為旋轉(zhuǎn)拋物面反射鏡或圓形菲涅爾反射鏡，集熱管位于二次聚光器和一次聚光器之間，并處在二次聚光器的聚焦點(diǎn)上，能夠?qū)⑼高^(guò)集熱管的太陽(yáng)光，經(jīng)過(guò)二次聚光器的再次反射至一次聚光器上，再次在聚集到集熱管，光流失少，集熱效率高。

(2)本發(fā)明提供了一種兩次點(diǎn)聚焦的圓形菲涅爾型太陽(yáng)能收集裝置，外層管和內(nèi)層管均為透光管，能夠使經(jīng)圓形菲涅爾反射鏡聚焦后的光被集熱管吸收，未被吸收的光會(huì)穿過(guò)集熱管到達(dá)二次聚光器，轉(zhuǎn)化成平行光，被一次聚光器進(jìn)行二次聚焦，使其在集熱管被吸收，進(jìn)一步提高了太陽(yáng)能收集裝置的集熱效率。

(3)本發(fā)明提供了一種兩次點(diǎn)聚焦的圓形菲涅爾型太陽(yáng)能收集裝置，在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上增設(shè)了二次聚光器，可以有效防止風(fēng)沙、雨雪等對(duì)集熱管的侵蝕，有效延長(zhǎng)了集熱管的使用壽命，延長(zhǎng)了太陽(yáng)能收集裝置的使用壽命。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是本發(fā)明的一種旋轉(zhuǎn)拋物面反射鏡增強(qiáng)圓形菲涅爾反射鏡點(diǎn)聚焦太陽(yáng)能收集裝置的光路示意圖；

圖2是本發(fā)明的一種旋轉(zhuǎn)拋物面反射鏡增強(qiáng)圓形菲涅爾反射鏡點(diǎn)聚焦太陽(yáng)能收集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的一種圓形菲涅爾反射鏡增強(qiáng)圓形菲涅爾反射鏡點(diǎn)聚焦太陽(yáng)能收集裝置的光路示意圖；

圖4是本發(fā)明的一種圓形菲涅爾反射鏡增強(qiáng)圓形菲涅爾反射鏡點(diǎn)聚焦太陽(yáng)能收集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明的一種兩次點(diǎn)聚焦的圓形菲涅爾型太陽(yáng)能收集裝置集熱管的優(yōu)選局部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1.集熱器，11.一次聚光器，12.集熱管，2.支架，3.二次聚光器，121.外層管，122.內(nèi)層管，4.太陽(yáng)能跟蹤裝置。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。這些附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖，僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。

實(shí)施例1

如圖2所示，一種旋轉(zhuǎn)拋物面反射鏡增強(qiáng)旋轉(zhuǎn)拋物面反射鏡點(diǎn)聚焦太陽(yáng)能收集裝置，包括：集熱器1、二次聚光器3和支架2

集熱器1包括一次聚光器11和集熱管12，一次聚光器11為圓形菲涅爾反射鏡，該圓形菲涅爾反射鏡具有聚焦點(diǎn)；

二次聚光器3為旋轉(zhuǎn)拋物面反射鏡，該二次聚光器3具有聚焦點(diǎn)；

集熱管12位于一次聚光器11和二次聚光器3之間，并且集熱管12同時(shí)處在一次聚光器11和二次聚光器3的聚焦點(diǎn)處，集熱管12載運(yùn)有能量吸收介質(zhì)；

支架2用于支撐一次聚光器11、二次聚光器3和集熱管12。

本發(fā)明的一種旋轉(zhuǎn)拋物面反射鏡增強(qiáng)圓形菲涅爾反射鏡點(diǎn)聚焦太陽(yáng)能收集裝置，其光路如圖1所示，在平行光線首先照射在一次聚光器11的圓形菲涅爾反射鏡上，光線經(jīng)過(guò)一次聚光器11的圓形菲涅爾反射鏡的聚焦，聚集在集熱管12，經(jīng)集熱管12透射的光到達(dá)二次聚光器3，二次聚光器3將接受的光線轉(zhuǎn)化為平行光，直接入射到一次聚光器11的圓形菲涅爾反射鏡，進(jìn)行再次聚焦，直至光被完全吸收。

實(shí)施例2

如圖4所示，一種圓形菲涅爾反射鏡增強(qiáng)旋轉(zhuǎn)拋物面反射鏡點(diǎn)聚焦太陽(yáng)能收集裝置，包括：集熱器1、二次聚光器3和支架2

集熱器1包括一次聚光器11和集熱管12，一次聚光器11為圓形菲涅爾反射鏡，該圓形菲涅爾反射鏡具有聚焦點(diǎn)；

二次聚光器3為圓形菲涅爾反射鏡，該二次聚光器3具有聚焦點(diǎn)；

集熱管12位于一次聚光器11和二次聚光器3之間，并且集熱管12同時(shí)處在一次聚光器11和二次聚光器3的聚焦點(diǎn)處，集熱管12載運(yùn)有能量吸收介質(zhì)；

支架2用于支撐一次聚光器11、二次聚光器3和集熱管12。

本發(fā)明的一種圓形菲涅爾反射鏡增強(qiáng)圓形菲涅爾反射鏡點(diǎn)聚焦太陽(yáng)能收集裝置，其光路如圖3所示，在平行光線首先照射在一次聚光器11的圓形菲涅爾反射鏡上，光線經(jīng)過(guò)一次聚光器11的圓形菲涅爾反射鏡的聚焦，聚集在集熱管12，經(jīng)集熱管12透射的光到達(dá)二次聚光器3，二次聚光器3將接受的光線轉(zhuǎn)化為平行光，直接入射到一次聚光器11的圓形菲涅爾反射鏡，進(jìn)行再次聚焦，直至光被完全吸收。

在一種具體實(shí)施方式中，集熱管12為橢球形、球形或方形。在本具體實(shí)施方式中，集熱管12的截面為球形，并且具有載運(yùn)能量吸收介質(zhì)的管路，其中包括進(jìn)料管123和出料管124，管路一方面用于載運(yùn)能量吸收介質(zhì)，另一方面用于支撐集熱管12，使其處在一次聚光器11和二次聚光器3的聚焦點(diǎn)處。

在一種具體實(shí)施方式中，該太陽(yáng)能收集裝置還包括太陽(yáng)能跟蹤裝置4。主要是用來(lái)跟蹤太陽(yáng)光，使太陽(yáng)能收集裝置始終處于最佳的光熱轉(zhuǎn)換狀態(tài)。其具體形式可以為任意現(xiàn)有的太陽(yáng)能跟蹤裝置，只要能滿足跟蹤太陽(yáng)光即可。

在一種具體實(shí)施方式中，如圖5所示，集熱管12為真空管，包括外層管121和內(nèi)層管122，外層管121和內(nèi)層管122之間的夾層為真空，內(nèi)層管122載運(yùn)能量吸收介質(zhì)。其中進(jìn)料管123和出料管124分別依次穿過(guò)外層管121和內(nèi)層管122，到達(dá)內(nèi)層管122內(nèi)部。其中進(jìn)料管123和出料管124的夾角為0°-180°，在本具體實(shí)施例中選用的是0°。當(dāng)然可以根據(jù)實(shí)際情況，進(jìn)料管123和出料管124的夾角在30°、45°、60°、90°、120°、135°和150°之間進(jìn)行選擇。

具體地，外層管121和內(nèi)層管122均為透光管。

作為優(yōu)選，外層管121材質(zhì)為玻璃、pmma或pc。

作為優(yōu)選，內(nèi)層管122材質(zhì)為玻璃、pmma或pc。

以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過(guò)上述的說(shuō)明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說(shuō)明書(shū)上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來(lái)確定其技術(shù)性范圍。