本发明涉及一种太阳能加热装置，其包括至少一个反射镜构件和 至少一个平行反射镜构件延伸的集热器，其中的反射镜构件可活动地 安装在一个构架上，并能被调整成朝向太阳，集热器可直接或通过一 个第二反射镜构件来收集由反射镜构件反射来的太阳光辐射。

在此种类型的现有装置中，反射镜构件是一个可转动的、具有抛 物线断面的纵长反射镜，而集热器则是一根布置在反射镜的聚焦线上、 且表面涂敷了吸热材料的管体。

比利时专利文献第888400号就描述了这样一个装置，它的反射镜 构件是一个纵长的大型曲面镜，其弯曲截面按照一个半抛物形状设计， 镜面安装在一个构架上，这样，反射镜构件整体进行转动，并借助于 一个架设在其聚焦线上的凸面镜将太阳辐射经一个狭槽反射到一个绝 热空间中，在该空间中布置了集热器。

在所有这些已知的装置中，需要恒定地对着太阳的反射镜都是非 常巨大的，例如有30米长。由于这些反射镜是曲面结构，因此它的制 造是相当复杂的。此外，巨大的镜表面要受到很大的风力作用，因而 反射镜要建造得相对较重些，而且当风很大时，装置通常要停止工作。 同时，用于安装这样既大而又相对较重反射镜的构架也必须是坚固的 重型结构。

很显然，将这样相当大的反射镜可转动地安装到构架上也是一件 难事。这需要有重型的铰链，以及用来转动该较重反射镜的装置。由 于反射镜可能要受到风力的作用，因而驱动其始终朝向太阳的装置也 要非常坚固耐用。

所有这些原因使得现有的此类装置造价较为昂贵。

本发明致力于设计一种太阳能加热装置，其不存在上述那些缺陷 以及其它的不足之处，因而在没有对性能造成任何负面影响的前提下， 其造价相对较为经济，结构和安装也相对较筒单。

按照本发明的设计，这样的发明目的得以实现，在本发明中，反 射镜构件包括一系列近乎于平面镜的条镜，这些条镜沿集热器的纵长 方向并排延伸，且每个条镜都安装在构架上，从而使它们可绕各自的 纵长方向进行转动，而集热器则相对固定地安装在构架上，这样，各 个条镜的转动轴线几乎位于同一个水平面内，由于装置还包括对条镜 以及条镜的反射面进行转动的装置，因而照射到所说表面上的太阳光 线可被反射向集热器。

第一反射镜构件可看作是一个分段抛物面或部分抛物面，该构件 的各段镜面是平面镜并布置在同一水平面内。

每段镜面都是平面，并具有简单的结构。它们可被制造得相对较 轻。它们还可以相对容易地进行转动。第一反射镜构件的整体高度很 小，因而不会招致很大的风力作用。

由于太阳的运动规律是已知的，所以可自动地编程控制所有条镜 的同步运动。条镜的运动还可以由一个实时观察太阳位置的系统来进 行控制，这样的系统也被称作为跟踪系统。

条镜的纵长方向可被定位于东西向。在这种情况下，条镜的姿态 只需要考虑地球相对于太阳的倾斜角，而该倾角的变化取决于地球绕 太阳公转的季节变化。因而条镜绕其纵长轴线在一年内转动的总角度 大约为46度。

甚至当某一天太阳的位置接近地平线时，条镜也不会在相邻的条 镜上产生任何阴影。

但是，条镜的纵长方向也可以定位在南北向，并在每天中追随太 阳的运动而转动，这样，在早上时，条镜朝向东方，而在傍晚时，朝 向西方。

在后一种情况中，如果条镜被调整得使它们的反射镜面都朝向单 个位于第一反射镜构件上部中央的集热器，则对许多条镜来说，除了 当太阳在反射镜构件的上方位于最高位置时，入射太阳辐射光和反射 向集热器的辐射线的夹角将大于90度。该夹角在何时变为锐角和太阳 相对于这些条镜的位置变化有关，并在不同的时间点产生。

那些夹角大于90°的条镜使得装置的加热效能降低。

为了避免这一情况，装置最好包括至少三个集热器，也就是一个 中央集热器和分别等距布置在其东西两侧的两个集热器，近乎平面的 条镜在它们横切方向上的倾斜角是这样设置的：使得位于中央集热器 和东侧集热器之间的第一组条镜都反射向东侧的集热器，而位于中央 集热器和西侧集热器之间的第二组条镜则反射向中央集热器，当太阳 处于其一天中的最高位置时，条镜组转过一定角度，此后，即下午时， 第一组条镜将反射向中央集热器，而第二组条镜将反射向西侧的集热 器。

事实上，可以把反射镜构件看作是两块分段半抛物线镜面，这两 块镜面平行延伸，其中每块镜面中的小段都是平面镜，并设置在同一 水平面内。

第一反射镜构件还可以包括一个或几个另外的扩展条镜组，并为 这些条镜组每个都设置一个额外的集热器。

用于转动条镜的装置可同时将至少一部分数目的条镜转动相同的 程度，这些条镜例如是位于两个集热器之间的所有条镜，甚至于是全 部的条镜。该装置在每个条镜的至少一端设置了一个轮子，例如为一 个链轮或牙轮，一个例如链或齿状带等形式的环状元件和所有这些驱 动轮配合工作，装置还包括用于驱动这些元件的驱动装置。

集热器最好能包括至少一根吸热管和至少一个反射器，该反射器 最好是由两块抛物曲面镜组成的，这两个镜面对着布置在它们之中的 吸热管，象一个帽子罩在吸热管的上方，用来收集反射镜构件反射来 的太阳辐射线，并再将它们反射到吸热管上。

吸热管最好是一个双壁玻璃管，其内管的外壁上涂覆了一层吸热 材料，且将两管间抽成真空。一根金属管从该吸热管中穿过，且在该 金属管和吸热管间的空隙内塞满了钢丝棉等导热材料。

为了更好地解释本发明的技术特征，下文参照附图描述了本发明 的太阳能加热装置的两种优选实施方式，这两个实施例只起示例的作 用，在任何意义上都是非限定性的。在附图中：

图1是很简略地表示了根据本发明的加热装置的第一种实施方式的 立体图；

图2示意表示了图1所示装置的正视图；

图3是沿图1中的Ⅲ-Ⅲ线所作的放大的剖面图；

图4表示了图1到图3装置中的集热器的立体图，图中集热器被部分 切去；

图5示意地表示了图4中的集热器的纵向剖面结构；

图6类似于图2，表示了本发明的另一种实施例的正视图；

图7、8和9类似于图6的示意正视图，表示了装置处于其它两个工 作状态时的情形；

图10放大表示了图5中的F10部分的细节结构；

图11是沿图10中的Ⅺ-Ⅺ线所作的剖视图。

图1和图2表示了本发明太阳能加热装置的最简单的一种实施方 式，该装置包括由一组并排布置的平面条镜2组成的一个反射镜构件1， 以及一个竖立在反射镜构件上方的一个集热器，这些条镜沿它们的纵 长方向、或平行于纵长方向可转动地安装在一个构架3上，集热器则固 定地安装在所说的构架3上。

条镜2是平面镜，并在纵长方向相互平行。

这些条镜例如是由在上表面涂有反射镀层的玻璃制成的，且最好 在玻璃的底面上覆盖有一层可抵御风沙暴的保护层，例如为橡胶或塑 料制成的罩层。

它们的宽度例如差不多为50cm，长度大约为3m，厚度为3mm。

事实上，反射镜构件1可看作是一个长条形的抛物镜面，其被分割 成多个区段，其各个区段都是平面镜，并被布置在同一个水平面内。

本发明不需要根据太阳位置的变化来转动整个抛物镜面，而只需 要使各个区段、即条镜2进行转动就可以，而这样的方案更简单。

因而，每个条镜2都是可转动的。如图2所详细表示的那样，每个 条镜2都通过一个夹钳5挂接在一个由铝合金型材制成的框架6上，该构 件又通过夹座7固定在一个管体8上，该管体每隔三米就穿入到一个轴 承9中，其中的轴承固定在水平横向销杆10上，该销杆是构架3的一个 部件。

所有这些横销杆10的端部都固定在构架3的支架上、即直立型材11 或12上，其距离地面的高度大约为1．5米，但这一高度是可以调节的。

在纵侧面上，在两根型材12之间，竖立了三根较短的型材11，例 如可每三米设置一根短型材11。型材11的端头高出反射镜构件1一段距 离，它们的端部通过纵侧面上的纵向型材13连接在一起，并和型材12 相连接。

直立型材12显著地高于型材11，它们的端部通过横断方向上的水 平型材14连接在一起。直立型材11和12的下端固定在一个混凝土基座15 中。

在两个纵向型材13间可以跨置一个滑轮车，用来维护、清理或修 理反射镜构件1，该滑轮车没有表示在图中。

装置16用来根据太阳位置的变化来转动条镜2，即：当条镜的定位 方向是纵向处于南北向时，以天为时间单位来回转动，或当条镜纵向 定位于东西向时，转动周期拉长到一年的时间。

为了清楚起见，装置16只表示在图2中，该装置包括一个设置在每 个管体8的一个端部上的链轮17，该链轮通过一条链条18和另一个链轮 19相连接，链轮19由一个驱动机驱动，该驱动机械包括一台步进电机 20。为了清楚起见，只表示出了外侧的步进电机20。

装置16还包括一个电控设备21，由它来根据太阳位置的变化控制 步进电机20的转动，使得条镜2能跟踪太阳的运动。

理论上讲，在条镜2的纵长方向上加热装置的长度是不受限制的， 其长度可达一公里长。

显然，定位在南北方向上的各个条镜2，为了能将收集到的太阳辐 射反射到位于反射镜构件1正上方的唯一一个集热器4上，当太阳处于 任何位置时，在它们的横断方向上倾斜角都是不相同的。其中的集热 器4悬挂在横向型材14上。

图2示意地表示了当太阳位于其最高点时各个条镜2的状态。图中 表示出了许多条镜2的入射太阳光线方向和一些反射光束的轴线，还表 示了在上述装置间的条镜2的反射面上的直角平分线。

按照本发明的一种变型，链条18环绕过所有的链轮17，且装置16 只设置了唯一一个步进电机20，由它通过链轮19和链条18来驱动所有 的链轮17，这样就能同时将所有的条镜2转动相同的角度。

当条镜2的纵长方向被定位于东西向时，由于在任何时候所有条镜 都朝向相同的方向，因而它们可以被同时转动相同的角度，所以此时 这种变型是非常有意义的。

集热器4位于反射镜构件1上方例如为反射镜构件宽度一半的高 度，该高度例如为12米高。然而，该高度也可低至六米。

集热器4在反射镜构件1的正上方、沿条镜2的纵长方向延伸。

如图4、5所详细表示的那样，集热器4包括一个由金属制成、最好 是钢材制成的管体22，该管体例如为6英寸(大约15厘米)长，其插入 到一个双壁玻璃管23-24中。和钢制管不同，玻璃管不能透过氢元素， 价格较低且具有较小的直径。

玻璃管23-24的外管壁23是透明的，但内管壁24的外侧却涂覆了 一层黑色的吸热材料层，这些材料例如是喷涂上去的。

在端头部位，管壁23和24是闭合在一起，管壁23和24之间例如相 隔大约为1mm的空隙内抽成了真空。

双壁管23-24是由耐热玻璃制成的，例如是由已知的PYREX品牌的 耐热硼玻璃制成的。内侧的黑色玻璃壁24可被加热到高达300度到500 度的温度，而外玻璃壁23则仍保持相对较低的温度。

该管件23-24长达4米，且为了使内管壁24可以热膨胀，在外管壁 23的一个端部设置了膨胀波纹管25，其最好是由钢化玻璃制成的，并 熔接在玻璃管壁23的支座部位。

为了避免内管壁24在热膨胀时，由于在膨胀波纹管上作用力而发 生弯折，在所说的内管壁24上扣夹了玻璃环26，玻璃环例如可通过先 加热、然后再冷却发生收缩而套在管壁24上，这就使得它们只是局部 地和外管壁23接触，从而限制了热传导。

内管壁24和钢管22之间的空间保持大气压力，其内部充满了可导 热量的介质27，介质例如是由铝箔包裹着的钢丝棉，铝箔的厚度例如 为0．3mm，介质27紧贴着管体22和内壁24。

此外，双壁管23-24借助于所说的介质27架撑在钢管22上。

钢管的长度贯穿了条镜2的整个长度，但它也可延伸几组条镜2的 长度或整个反射镜构件的长度，甚至有一公里长。

然而，双壁管23-24的长度只有大约3米长，在集热器4中多根玻 璃管23-24一根接着一根地环绕着钢管22。

在装置的端部，在两个相邻的双壁玻璃管23-24之间，钢管22通 过一根悬杆28被悬挂在一个滑轮车29上，该滑轮车跨置在构架3的一个 工字梁30上，该结构在图5中进行了示意表示，在图10和11中有详细的 表示。

工字梁30悬置在水平横向型材14上，延伸到集热器4的整个长度， 但每隔一段距离都要设置一个膨胀接缝31。

滑轮车29是一个U型的型材，其两个侧边上各安装了两个小轮32， 这些小轮可相对转动。如图10所示，前后小轮并没有布置在同一轴线 上，而是在驱动方向上相互错开一定位置，这样就使得当一个小轮正 在经过一个膨胀接缝31时，滑轮车29仍能依靠其它三个小轮32平压在 工字梁上。因而防止了滑轮车29在通过一个膨胀接缝31时发生摇晃。

如图10和11所详细表示的那样，悬杆28包括一个第一杆33，其一 方面用螺纹旋入到一个套管34中，该套管焊接到钢管22上，并在两个 相邻玻璃管23-24的端部之间由绝热材料35包裹，另一方面杆33还旋 入到套筒36中。第二杆37被焊接到滑轮车29上，同时也被旋接到上述 的套筒36中。这样，当转动套筒36时，杆33和37被相互拉近或相互撑 远。杆33两端头上的螺纹线的方向相同，但套筒36两端头上的螺旋线 的旋向相反。

集热器4还包括多个反射器38，这些反射器每个都包括两块沿长度 方向固定在一起的长条反光镜，位于玻璃管23-24的上方，罩在管壁24 形成的吸热管上。每个反光镜的横截面都是部分抛物线，例如为一个 半抛物线。

反射器38通过一组拉杆39被悬挂在一个横断方向的型材40上，该 型材固定在工字梁30的底面上。

每个反射器38都将其反射面对着内管壁24，在工作中内管壁24位 于反射器38的两半抛物面的焦线上。

反射器38的长度近似等于双壁玻璃管23-24的长度，集热器4具有 多个这样的反射器38，它们成一直线布置在反光镜构件1的上方。

反射器38底部的开口部位要经过计算，使得反光镜构件1的所有条 镜2反射来的太阳光线都能射入到该开口内，从而即使在它们不能直接 照射到内壁24上的条件下也能射向玻璃管23-24的内管壁24。

如果集热器4在反光镜构件1上方的高度为构件1宽度的一半，则该 开口就可收集夹角为90度范围内的太阳光线，例如为72cm宽的范围。 当集热器的位置更低一些时，范围角更大，例如可达到135度。

由于工程上的原因，条镜2的长度被限定在例如3m的范围内，但多 个条镜可在纵长方向上一个挨一个地接起来，这样多个条镜2或甚至所 有位于这一直线上条镜2的支撑管8就可形成一根无间断的整体管，使 得用单个步进电机20就可以同时转动一组相互联结在一起的多个条镜 2，或者同时转动所有的条镜。

同样构件3中的纵侧面型材13和省去膨胀接缝31的工字梁30也可以 横跨几组反光镜构件1而不间断。

同样的情况也适用于悬挂在工字梁30上的集热器4，其长度可延伸 到一公里长。

此外，几个单个的反光镜构件或者在纵长方向上一个接一个布置 的反光镜构件还可以并排布置在横断方向上。

通过采用平面条镜2而不是一整块抛物面反射镜，尤其是由于设置 了沿纵向型材13滑动的滑轮车13，因此本发明的结构相对简单，其维 护相对简单。

在例如为沙暴的情况下，条镜可转动到使其背面的保护层对着风 暴的方向。

该装置具有很高的效能。只有在清晨或黄昏时分非常短暂的时间 内，条镜才在相邻的条镜上产生投影。在白天的其余时间内，几乎没 有由于阴影而产生的太阳能损失。

如果反光镜构件1的所有条镜2在跟踪太阳运动的过程中能一起被 转动相同的角度，该装置甚至能被制造得更简单一些。

图6到图9表示了一个条镜2的纵长方向位于南北方向的实施例的情 况。

该实施例区别于上述的实施例的主要之处在于：在反光镜构件1的 上方，在一个工字梁30上悬挂了三个上述的集热器4，因而条镜2在横 断方向上的倾斜角并不相同，它们都由同一套和上述图1到图5的实施 例中的步进电机20相同的电机驱动。

三个集热器4中之一和上述实施例中的集热器一样架设在中央部 位，而其它两个则位于纵向边缘上，分别居于中央集热器4的东西两侧。

条镜2是这样进行倾斜的：使得它们的排列形状形成了两个纵长的 半抛物面，该半抛物面被分段划分，且各段均为平面镜，并降低放置 到同一水平面内，因而是两个半抛物面实际上是相互平行的。

组成某一半抛物面形状的条镜2反射向一个集热器4，而其它组成 另一抛物面的条镜反射向另一集热器4。并且，当太阳达到其最高点时， 所有的条镜2都一起转动一个角度，使得它们每个都反射向另一个集热 器4，当反光镜构件1的宽度等于集热器位置高度的两倍时，且集热器4 间的距离等于该高度值时，该转动角为22．5度。

在图6中，表示了当太阳位于东方地平线上时条镜2的位置。在太 阳一侧的第一组、或前半边条镜2将收集到的太阳光反射向设置在东侧 的集热器4上，另半边的一组条镜2反射向中央集热器4。

显然，在图6所示的最远位置处，由于当太阳的位置很低时，条镜 会被挡在前一条镜的阴影中，因而所说的反射只是理论上的。

所有条镜2在装置16的驱动下持续地运动，保持其反射线朝向上述 的集热器4，一直到太阳升高到图7所示的状态。当太阳位于其最高点 时，在正午之前条镜2共转动了45度。

在正午时，即太阳到达其最高点时，在该实施例中，所有的条镜2 都转动22．5度，转到图8所示的状态。

这样，现在第一组条镜2的反射朝向了中央集热器4，而另外的条 镜2朝向了位于西侧的集热器4。

在下午期间，所有的条镜2在装置16的驱动下继续同步地进行转 动，直到太阳在西方落入地平线为止共转动了45度，条镜2然后定位在 图9所示的姿态下，从而形成了和早上转动前的状态成镜面对称的情 形。

在任何时刻，如图6到图9中的部分条镜2表示的那样，入射太阳光 和反射向集热器的太阳光的夹角都小于90度，因而装置的效率非常高。

由于所有的条镜2都始终是以相同的角度进行转动，装置16具有相 对简单的结构，对太阳的跟踪也相对简单。

显然，如图6到图9中的虚线所示，在上述反光镜1的两侧，还可设 置另外的条镜2，具体来说，是设置了一组或几组形状布置成分段半抛 物面的条镜2，但为每组条镜也设置了一个另外的集热器4。

在下午时，位于东侧的其它条镜组反射向上述最东侧反射镜构件1 的集热器4。与此类似，在正午之前，布置在西侧的其它条镜组将朝向 上述最西侧反射镜构件1的集热器4。

由于反射镜构件被分割成了条镜2，因而可能将一个或几个条镜2 完全或部分闲置，例如通过将它们单独地进行翻转使它们不再定向反 射太阳光，从而可调节装置吸收的太阳能总量，这尤其是当条镜2定位 于东西向时。

本发明在任何意义上都不应仅限于上文所描述、并表示在附图中 的实施例；与此相反，在本发明的范围内，这样的太阳能加热装置可 采用各种不同的形式。