[发明专利]一种漏斗式菲涅尔透镜聚焦太阳能集热装置

说明书

技术领域

本发明属于利用太阳能进行能量聚集及热能转换领域，特别是涉及到一种适用于工农业生产或者城乡居民生活用的太阳能产品。

背景技术

现有技术当中对于太阳能的利用，尽管此前已经有了很多的思路和发明，但就太阳能所应发挥的作用和效率来看，目前还没有一种太阳能产品达到让人较为满意的程度，也就是说太阳光能中的好多潜能还有待进一步开发。要进行太阳能的利用，首先要在有限的空间内聚集尽可能多的能量，再将此光能进行有效的转换，比如转换成应用价值较为广泛的热能，同时还要尽量减少转换后能量的损失。目前在太阳光能聚集方面通常采用的方式为“点”聚集。

例如：利用透镜原理聚集太阳光，由于单个点所聚集的能量十分的有限，所以就将透镜组装成透镜阵列的形式，透镜阵列通过其安装的托架在水平面内的旋转及在竖直平面内作俯仰运动来跟踪太阳的运行轨迹，以达到与太阳同步轨迹采集太阳能的目的。这种方式的弊端是为了尽可能的收集到足够的太阳能，就会选择尽量多的聚光点，即需要安装尽量多的透镜，这样虽然满足了能量的充沛，但是同时却增大了采光装置的体积。由于要安装足够多的透镜，对于其下部的托架就必须相应的增加体积、增加刚度、增加旋转动力，这样托架的重量大，占地大，机动性就不够灵活，实用方便性不够好。

例如：利用凹面镜反光汇聚于焦点的方式汇聚太阳光能。其特征是将半球型的聚光碗置于阳光下，通过该聚光碗底部的支撑旋转装置，以达到跟踪太阳运转轨迹来采集太阳能之目的。该装置的缺点是，为了尽可能的收集到足够多的太阳能量，往往单一的依靠增大聚光碗的内表面积，这样虽然解决了聚光的问题，但是却带来了空间增大的事实，对于家庭等民用设施，空间范围有限的情况，其应用就很不实际了。

太阳能的利用汇聚阳光是第一步，能否进行有效的转换非常关键。现有技术当中转换最多的是热能。但由于转换效率有限，要加热几升水就需要一个十分庞大的装置来进行，如果是工业上应用，例如北方冬季采暖进行集中供热的供热公司就完全不能采用该类装置。因此该类型的装置仅仅适用于一家一户的民用上，其应用范围是局限的。

太阳能的利用不仅需要汇聚阳光，还要对光能进行有效的转换，同时防范热能损失也是必不可少的。现有技术当中在防范热能损失方面做的还是远远不够的。例如为居民提供家庭用热水的太阳能热水器，其在阳光不充沛时，是需要电能作为补充能源的。北方地区冬季寒冷沼气产气量较低，农民冬季是不使用沼气的。如果农民在沼气池上应用此装置，就会因其成本高于所获得的燃气值而放弃使用。所以现有技术当中的太阳能热水器，未能解决北方地区农民冬季使用沼气的问题。

针对现有技术当中存在的不足之处，本领域亟需要一种新的方法来解决上述问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种即可用在工、农业生产上，也可用在城乡居民生活中的方便适用的太阳能产品。

本发明的目的是通过如下措施来达到的。

一种漏斗式菲涅尔透镜聚焦太阳能集热装置，其特征在于：包括牵引环、集热管组件、入水管、回水管、牵引绳、配重、第一减碰柱、底座、旋转减速电机、俯仰减速电机、第二减碰柱、保温板、菲涅耳透镜，所述的牵引环安装于保温板上，且牵引环内有牵引绳穿过；所述的集热管组件安装于漏斗式菲涅耳透镜的底部，且分别与入水管和回水管连接；所述的配重安装于支撑板上；所述的第一减碰柱和第二减碰柱分别安装于漏斗式菲涅耳透镜的两侧，位于支撑板的两端；所述的底座与旋转减速电机连接，并通过旋转减速电机的驱动，在水平面内绕轴转动；所述的俯仰减速电机安装于支撑板上，且俯仰减速电机通过牵引绳与保温板连接；所述的菲涅耳透镜的外部安装有保温板，且通过俯仰减速电机的驱动与保温板一起在竖直平面内，环绕集热管组件做俯仰转动。

所述的集热管组件包括法兰件、集热管外集热套筒、螺旋循环水槽、集热保温箱承载转动轴，所述的法兰件安装于集热管外集热套筒的一端；所述的螺旋循环水槽安装于集热保温箱承载转动轴的外部，且螺旋循环水槽的外部安装有集热管外集热套筒。

所述的螺旋循环水槽为单螺旋布置。

所述的集热管外集热套筒采用保温材质。

所述的入水管和回水管的管腔内通入自来水、液态油、或空气。

所述的底座在水平面内跟随太阳光旋转的角度范围为0°～240°。

所述的菲涅耳透镜及其外部的保温板在竖直平面内跟随太阳光仰俯旋转的角度范围为0°～120°。

为了获得更高的温度，可以通过并联的方式将两个及两个以上的该集热装置相连。