技术领域
[0001] 本实用新型涉及集热设备技术领域，特别是涉及一种中低温太阳能聚光集热装置。
背景技术
[0002] 太阳能集热技术是针对太阳能的一种有效的利用方式，基本原理是将太阳光聚焦后照射聚光芯片
电池，使其发电。发展集热发电系统的地域很大，在中国范围或全球范围，建设集热发电系统所需的资源可以与传统产业完美衔接，其中包括：至少90％的材料来自传统产业，不需要大规模投资即可获得大规模装备供应能
力，不需要与其他产业争夺紧缺资源，大力发展集热发电项目还可以有效消化传统产业过剩产能以及促进普通劳动力就业。并且，针对集热发电系统建设发展的特点，尝试进行
能源与农牧业综合发展，保护和改善环境，进一步大规模持续发展。
[0003] 目前传统光热技术大多都是中高温太阳能集热，对于材料和工艺要求较高，由于高温对设备和材料的耐高温性能提出了较高要求。同时系统设计难度加大。能够选择的工艺及材料也变的有限。此外最根本的就是成本造价较高，很难降低成本以普及市场的推广。
[0004] 此外，太阳能集热过程中需要将太阳光不断聚焦到聚光集
热管上，这就需要一整套设备的配合，通过不断改变聚光集热管的
位置，使其迎合太阳光照射的
角度。现有的能够
跟踪太阳光的设备在追踪过程中还存在转动
自由度不足、跟踪的角度有限和结构复杂的问题。实用新型内容
[0005] 本实用新型要解决的技术问题是提供一种能够有效利用中低温太阳能光热、使用安全、降低了对材料工艺的要求、结构简单的太阳能聚光集热装置。
[0006] 本实用新型太阳能聚光集热装置，包括贝式双轴跟踪系统、反射镜和聚光集热管，所述反射镜和聚光集热管均安装在贝式双轴跟踪系统上，双轴跟踪能够实现反射镜和聚光集热管在
水平面转动和竖直面
俯仰运动，反射镜与聚光集热管同步转动，反射镜能够将太阳光聚焦成一条光带，所述聚光集热管内设置有二次聚光元件和聚光芯片电池，所述光带直射二次聚光元件的聚光面，二次聚光元件和聚光芯片电池安装在电池
基座上，且二次聚光元件的出光面直射聚光芯片电池的芯片本体，所述电池基座内部设置有集热管道。
[0007] 本实用新型太阳能聚光集热装置，其中所述贝式双轴跟踪系统包括环形轨道，环形轨道的外表面上通过
齿条托板固定有水平转动齿条，水平转动齿条与安装在回转
框架上的转动
齿轮配合，所述回转框架底部设置有导轮，导轮能够在环形轨道的上表面上转动。
[0008] 本实用新型太阳能聚光集热装置，其中所述回转框架上方安装有多组
支撑件，支撑件上安装有两组回转支撑结构，两组回转支撑结构之间安装有翅片轴，所述翅片轴上固定有弧形支撑框架和聚光集热管支撑杆，所述反射镜安装在弧形支撑框架上，所述聚光集热管安装在聚光集热管支撑杆上。
[0009] 本实用新型太阳能聚光集热装置，其中所述翅片轴的一端固定有摆杆组件，摆杆组件包括相连接的摆杆和摆杆齿轮，摆杆齿轮与摆动
电机齿轮配合。
[0010] 本实用新型太阳能聚光集热装置，其中所述聚光集热管包括集热管外管，集热管外管两端各安装有端部
波纹管，端部波纹管上设置有集热管道
接口、气孔和
导线接口。
[0011] 本实用新型太阳能聚光集热装置，其中所述电池基座位于集热管外管内部，电池基座选用金属
型材加工而成，电池基座的上表面涂覆有一层黑色的吸光、
传热材料。
[0012] 本实用新型太阳能聚光集热装置，其中所述端部波纹管为弹性件，聚光集热管支撑杆的端部安装有管箍，管箍套装在端部波纹管外部。
[0013] 本实用新型太阳能聚光集热装置，其中所述电池基座的侧面和底面上各加工有两条滑道，滑道内设置有多个支撑结构，所述支撑结构包括上支撑杆座和下支撑底座，侧面滑道内设置有若干个上支撑杆座，底面滑道内设置有若干个下支撑底座。
[0014] 本实用新型太阳能聚光集热装置，其中所述上支撑杆座和下支撑底座上均安装有支撑件，支撑件与集热管外管的内壁相
接触。
[0015] 本实用新型太阳能聚光集热装置与
现有技术不同之处在于，本实用新型太阳能聚光集热装置在传统光热发电技术的
基础上进行了技术创新，设计
定位于中低温集热聚光研发，这样一来降低了应用材料及工艺
门槛，降低了设计难度，提高了系统的安全性和
稳定性。具体设计思路为，将聚光芯片电池集成排布于金属型材制成的电池基座上，通过太阳光能聚光照射芯片电池产生
电能。电池基座内部具有集热管道，可导入
循环水，水即为芯片
冷却液又为集热介质产生热水，热水通过循环系统循环储能于储热系统中以实现供热、供暖、供汽、低温发电等再利用。本实用新型太阳能聚光集热装置的贝式双轴跟踪系统可以实现反射镜和聚光集热管同步在水平面转动和竖直面俯仰运动，自由度高，能够实时跟踪太阳光照射的方向，有效提高太阳能利用率。
[0016] 下面结合
附图对本实用新型的太阳能聚光集热装置作进一步说明。
附图说明
[0017] 图1为本实用新型太阳能聚光集热装置的结构示意图；
[0018] 图2为本实用新型太阳能聚光集热装置的主视图；
[0019] 图3为本实用新型太阳能聚光集热装置中聚光集热管的侧视图(省去端部波纹管)；
[0020] 图4为本实用新型太阳能聚光集热装置中聚光集热管的结构示意图(省去集热管外管)；
[0021] 图中标记示意为：1-
连杆；2-支撑件；3-摆杆齿轮；4-摆杆；5-弧形支撑框架；6-反射镜；7-翅片轴；8-聚光集热管；9-回转框架；10-聚光集热管支撑杆；11-水平转动齿条；12-管箍；13-下支撑底座；14-电池基座；15-聚光芯片电池；16-聚光
支架；17-集热管外管；18-二次聚光元件；19-支撑件；20-上支撑杆座；21-集热管道；22-导线接口；23-集热管道接口；24-气孔；25-端部波纹管。
具体实施方式
[0022] 以下
实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
[0023] 如图1和图2所示，本实用新型太阳能聚光集热装置包括聚光集热系统包括贝式双轴跟踪系统、反射镜6和聚光集热管8。
[0024] 贝式双轴跟踪系统包括环形轨道，环形轨道的材料为耐
腐蚀轨道
钢，环形轨道安装在水平底座上。环形轨道的外表面上均匀安装有若干个齿条托板。齿条托板上安装有环形的水平转动齿条11，水平转动齿条11与转动齿轮(未视出)配合，转动齿轮安装在回转框架9上，回转框架9底部设置有导轮，导轮在环形轨道的上表面上转动。当转动电机工作时，转动电机为转动齿轮提供动力，转动齿轮与水平转动齿条11
啮合，带动转动齿轮和回转框架9转动。回转框架9上方安装有多组支撑件2，本实施例中为两组。支撑件2上安装有两组回转支撑结构，本实施例中回转支撑结构选用
轴承，两组回转支撑结构之间安装有翅片轴7。翅片轴7上固定有弧形支撑框架5和聚光集热管支撑杆10。翅片轴7的一端固定有摆杆组件，摆杆组件包括相连接的摆杆4和摆杆齿轮3，摆杆齿轮3与摆动电机齿轮(未视出)配合。当摆动电机工作时，摆动电机为摆动电机齿轮提供动力，带动摆杆齿轮3和翅片轴7转动。摆杆4组件上还安装有连杆1，连杆1的另一端与另一组支撑件2上的翅片轴7的一端连接，从而实现两个翅片轴7同步转动。
[0025] 反射镜6安装在弧形支撑框架5上，随翅片轴7一同转动。反射镜6能够将太阳光聚焦成一条光带。
[0026] 聚光集热管8安装在聚光集热管支撑杆10上，随翅片轴7一同转动。如图3和图4所示，聚光集热管8包括集热管外管17，集热管外管17为玻璃管，集热管外管17两端各安装有端部波纹管25，端部波纹管25套装在集热管外管17的端部外侧。聚光集热管支撑杆10上安装有连接件，两个端部波纹管25通过连接件与聚光集热管支撑杆10连接。端部波纹管25为弹性件，可以有效避免集热管外管17因热胀冷缩效应产生的形变对集热管结构稳定性和安全性的影响。聚光集热管支撑杆10的端部安装有管箍12，管箍12套装在端部波纹管25外部。端部波纹管25上设置有集热管道接口23、气孔24和导线接口22。其中集热管道接口23包括介质入口和介质出口，用于连接输送导热介质的管路，为聚光集热管8内部降温；气孔24用于连接抽气设备，在集热管内部形成
真空环境；导线接口22用于疏导输出
电流用的导线。
[0027] 集热管外管17内部安装有电池基座14，电池基座14选用金属型材加工而成，电池基座14的上表面涂覆有一层黑色的吸光、传热材料。电池基座14的侧面和底面上各加工有两条滑道，滑道内设置有多个支撑结构。支撑结构包括上支撑杆座20和下支撑底座13。侧面滑道内设置有若干个上支撑杆座20，底面滑道内设置有若干个下支撑底座13。上支撑杆座20和下支撑底座13均可以在滑道内滑动。上支撑杆座20和下支撑底座13上均安装有支撑件
19，支撑件19与集热管外管17的内壁相接触，起到定位电池基座14的作用。上支撑杆座20和下支撑底座13上的支撑件19分别从电池基座14的侧面和底面与集热管外管17相接触，由多个方向同时起到对电池基座14的支撑作用，保证在工作和转运过程中，电池基座14的位置不会发生变化。
[0028] 电池基座14上方设置有若干个依次排列的二次聚光元件18，本实施例中二次聚光元件18选用聚光棱镜，也可以选用透镜或其他可以聚光的光学元件。二次聚光元件18的上表面为聚光面，聚光面与反射镜6产生的光带位置相对，光带可以直射二次聚光元件18的聚光面。二次聚光元件18安装在聚光支架16上，聚光支架16固定在电池基座14上。
[0029] 二次聚光元件18的下方设置有聚光芯片电池15，聚光芯片电池15固定在电池基座14上。本实施例中的聚光芯片电池15选用砷化镓电池模
块。二次聚光元件18的底面与聚光芯片电池15的芯片本体相对，光线经二次聚光元件18聚光后可以照射到聚光芯片电池15的芯片本体上，从而产生电流，进行发电。聚光芯片电池15上设置有正负极两根
接线柱，接线柱连接导线，导线通过集热管外管17上的导线接口22将电流引出到自用的用电器、储电设备或者输送到国家
电网。
[0030] 聚焦照射的聚光芯片电池15在产生电流的同时会产生较高的
温度。电池基座14的内部设置有集热管道21，集热管道21两端连接集热管道接口23。集热管道21内流通有导热介质，导热介质可以将聚光芯片电池15产生的高温带到聚光集热管8外部，并进行储热和利用。本实施例中的导热介质选择循环水。循环水从一端的端部波纹管25上的接口进入集热管道21，再从另一端的端部波纹管25上的接口流出，不断将聚光芯片电池15产生的热量导出，既可以对聚光集热管8自身起到降温的作用，又可以将这部分热量存储起来，进行能源的有效利用。
[0031] 本实用新型太阳能聚光集热装置的具体设计思路为，将聚光芯片电池15集成排布于金属型材制成的电池基座14上，通过太阳光能聚光照射芯片电池产生电能。随着太阳位置的变化，贝式双轴跟踪系统中的转动电机和摆动电机工作，带动反射镜6和聚光集热管8同步在水平面转动和竖直面俯仰运动，持续进行聚光和集热，即通过贝式双轴跟踪系统实现太阳能聚光集热装置对太阳一整天运动轨迹的时刻跟踪。电池基座14内部具有集热管道23，集热管道23内可导入循环水，水即为芯片冷却液又为集热介质产生热水，热水通过循环系统循环储能于储热系统中以实现供热、供暖、供汽、制冷、低温发电等再利用。
[0032] 本实用新型太阳能聚光集热装置在传统光热发电技术的基础上进行了技术创新，系统设计定位于中低温集热聚光研发，这样一来降低了应用材料及工艺门槛，降低了设计难度，提高了系统的安全性和稳定性。本实用新型太阳能聚光集热装置的贝式双轴跟踪系统可以实现反射镜和聚光集热管同步在水平面转动和竖直面俯仰运动，自由度高，能够实时跟踪太阳光照射的方向，有效提高太阳能利用率。
[0033] 虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些
修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。
