[发明专利]适用于太阳能热利用的复合聚光器

说明书

本发明公开了一种适用于太阳能热利用的复合聚光器，包括一次反射面、二次反射面和三次反射面，所述三次反射面包含两个复合抛物面，两个复合抛物面关于对称面对称，所述一次反射面为圆弧状，一次反射面关于对称面对称，一次反射面安装在支架上，在一次反射面的焦点处安装有二次反射面，二次反射面安装在支架上，在所述三次反射面的焦点处安装有集热管，太阳光直射辐射入射在一次反射面上，反射到二次反射面上，反射进入三次反射面，经多次反射后反射到集热管处。本发明的一种适用于太阳能热利用的复合聚光器，通过对传统的复合抛物式聚光面进行截断，使得在聚光比小幅度的降低下，大幅度的提高入射角度，同时为了提高聚光器的聚光比和抗风能力。

技术领域

本发明涉及适用于太阳能热利用的复合聚光器，属于太阳能装置的领域。

背景技术

太阳能作为一种取之不尽用之不竭、洁净无污染的可在生能源一直是国内外学者研究的热点。太阳能热利用，不仅拥有巨大的消费市场，而且也是有效减少煤、石油等传统化石能源的用量、降低化石能源带来的环境污染的有效途径。太阳能聚光器是将投射在反射面上的直射辐射能经过多次反射，将大面积上的低能量密度太阳光反射到集热管外表面上，提高了太阳能能量密度，从而提高了光斑温度，是太阳能热利用的关键部件。太阳能聚光器经过多年的发展，已经衍生了多种技术发展纯熟的不同结构的聚光器，高倍数聚光器主要典型的由槽式、塔式、碟式和线性菲涅尔式等。其中槽式聚光器是发展最为成熟，应用最为广泛的聚光器。传统的槽式聚光器，由于其入射角的限制，使其聚光比无法提升，导致集热面积无法扩大，从而造成了制造工艺复杂、投资成本的居高不下，同时槽式聚光器均放置在室外，由于其曲面结构，其抗风能力较弱。

为了实现集热器的工艺简单化、增大其抗风能力、提高聚光器镜片利用率的目的，通常会将制作工艺复杂的抛物面由不同平面，以不同角度倾斜依次连接组合而成，如专利(CN101546033A)所述。以平面镜连续的依次以不同角度倾斜而形成的复合聚光器，可以使得集热器的制作工艺简单化，但是其聚光效果反而不如传统的抛物面型聚光器，会有部分反射光线失效，同时聚光器整体抗风能力并没有提升。还有一种是利用平面条形反射镜，用N块平面镜以一定的角度连续折弯或结合形成槽式聚光系统，如专利(CN102636869A)所述。简单的用条形平面镜按照抛物线轨迹排列而成的复合聚光器，虽然由于条形平面镜的排列，单元镜片间有一定的缝隙。使得其抗风能力大大增加，但其入射角和聚光比相对于传统的抛物面型聚光器都没有扩大和提升，反而会带来部分的光线损失。另外，专利(CN103513410A)设计的一种二次聚光器，采用凸透镜作为其一次聚光器，结合二次一般聚光器。这样做确实可以大大提升聚光比，但是其对制作工艺要求较高，不利用工业化推广。为解决上述存在的问题和难点，本专利提出了一种利用多层次太阳能反射，逐级提高太阳能入射角和聚光面积利用率的新思路，创新性的提出一种具有特殊位置关系和几何结构的三级反射镜片，这种三级反射镜片所组成的复合聚光器可以实现太阳能的高效聚光，增大入射角的同时大大提高聚光镜片利用率。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种适用于太阳能热利用的复合聚光器，通过对传统的复合抛物式聚光面进行一定比列的截断，使得在聚光比小幅度的降低下，大幅度的提高入射角度，同时提高聚光器的聚光比和抗风能力。

技术方案：为实现上述目的，本发明的适用于太阳能热利用的复合聚光器，包括一次反射面、二次反射面和三次反射面，所述三次反射面包含两个复合抛物面，所述复合抛物面为截断式复合抛物面，通过截断复合抛物式聚光面并保留下部曲面部分形成，两个复合抛物面关于对称面对称，所述一次反射面为圆弧状，一次反射面关于对称面对称，一次反射面安装在支架上，在一次反射面的焦点处安装有二次反射面，三次反射面的入射角决定了二次反射面的倾斜角度，二次反射面安装在支架上，在所述三次反射面的焦点处安装有集热管，太阳光直射辐射入射在一次反射面上，反射到二次反射面上，反射进入三次反射面，经多次反射后反射到集热管处。

作为优选，所述一次反射面由多个条形平面镜面组成，多个条形平面镜面按照轨迹排列形成圆弧状。