板均为条形板，下底板的上表面和转动板的下表面之间通过俯仰轴 连接，转动板可W俯仰轴为转动轴在下底板上方转动且可W放平覆盖在下底板上，俯仰轴 平行于下底板上表面，俯仰轴在下底板上的安装位置接近下底板的一个端部，下底板与俯 仰轴安装位置相对的另一端部的侧面具有缺口 3,转动板下表面与缺口对应的位置具有上 支杆安装座6,上支杆4的顶端通过上支杆安装座可转动安装在转动板下表面，上支杆下半 部分可W伸入下底板的缺口中，所述下支杆底端通过下支杆安装座可转动的安装在下底板 上表面接近缺口底部的位置，下支杆顶端安装有套筒，所述套筒轴线与下支杆轴线垂直，通 过将上支杆末端伸入套筒并将上支杆与套筒相对锁定，可W将转动板与下底板锁定在固定 的打开角度上，所述上支杆和下支杆及套筒将转动板与下底板的夹角锁定在15°到75° 之间。所述转动板上表面具有转轴下托12,抛物柱面反射镜底部具有转轴上托11，抛物柱 面反射镜通过转动下托、转动上托及方位轴7可转动的连接于转动板上表面，方位轴的轴 线与用俯仰轴轴线方向垂直，且方位轴轴线与抛物柱面反射镜的的焦线平行且通过抛物面 的对称面。抛物柱面反射镜与转动板的转动角度可调且可锁定。
[0024]所述新型抛物柱面反射镜式聚光装置整体结构示意图和转动板平放的状态示意 图分别如图1和图2所示。
[00巧]本【具体实施方式】中所述抛物柱面反射镜的几何聚光比为20。
[00%] 本【具体实施方式】中，底座通过地脚螺栓17固定在地面上，所述集热管定焦支撑部 件为焊接在转轴上托11顶端的金属扁杆，集热管定焦支撑部件顶端具有集热管固定环19， 所述集热管固定环侧面开口且开口处径向伸出的形成双层凸板21，所述双层凸板上具有贯 穿的螺纹孔20,所述集热管固定环的轴线与焦线重合，当集热管插入集热管固定环时可W 通过在螺纹孔中旋入螺栓的方式实现集热管的固定。
[0027]集热管选用市售双层全玻璃真空集热管。
[0028] 本【具体实施方式】中，所述抛物柱面反射镜采用侣板贴附反光膜的方式，为安装方 便可W沿抛物柱面母线均分成2块反射镜片，在使用时组装成为完整的抛物柱面反射镜。
[0029] 本【具体实施方式】中转轴上托11上部为向两侧延伸的呈"干"字结构的双层夹片， 将2块反射镜片分分别由位于转轴上托两侧的双层夹片夹住后再进行螺栓紧固即可组成 抛物柱面反射镜。
[0030] 本【具体实施方式】中，上支杆侧面分布有用于容纳紧固螺栓头部的凹坑。套筒侧面 具有螺纹通孔，上支杆在套筒中的锁定方式为从套筒侧面螺纹通孔旋入紧固螺栓22,并将 紧固螺栓头部伸入上支杆侧面的凹坑中。套管与上支杆紧固结构示意图如图4所示。
[0031] 本发明中，几何聚光比是指抛物柱面反射镜的净采光面积与集热器的吸收面积之 比。
[0032] 本发明提供的新型抛物柱面反射镜式聚光装置的使用方法如下：
[0033] 1、在转动板平放时，抛物柱面反射镜的焦线两端分别指向南北方向，调节方位轴， 使抛物柱面的中垂面与地面垂直；
[0034] 2、调节转动板与下底板的夹角（即抛物柱面反射镜8的俯仰角），俯仰角的调节分 夏季、冬季和春秋季=种模式，主要依据夏至、冬至和春分、秋分的太阳高度角变化规律做 出调整。在北缔30° -60°的范围内，令夏至前后两个月抛物柱面反射镜8的俯仰角调整为 当地缔度-5°~15°，冬至前后两个月抛物柱面反射镜8的俯仰角调整为当地缔度巧D~ 15°，春分和秋分前后两个月抛物柱面反射镜8的俯仰角调整为当地缔度。
[0035] 太阳高度角与缔度、赤缔角和视角有关，当给定地区和日期时，缔度树日赤缔角5 为定值，所W太阳高度角h只与时角《有关。^ cos&ajsSojsfA、该公式可W 演变为《I孩Ii? :渝》挪&S兮CO微從S島'其中巧没} ? (微S没…0COS每X燃:5>巧想的情况下 应该使俯仰角与太阳高度角之和为90°考虑到随时调整俯仰角会带来设备与使用成本的 大幅度上升，可将俯仰角与太阳高度角之和为75° -105°作为聚光装置的理想工作状态， W作为主要日照时间的9-15时之内聚光装置尽可能工作在理想状态为调节目标。
[0036]W天津缔度39. 1为例，太阳高度角在27. 45°~50。~74. 35°之间变化，考虑太 阳时角的修正，根据计算和经验可令夏至前后两个月抛物柱面反射镜8的俯仰角调整为当 地缔度-10,冬至前后两个月抛物柱面反射镜8的俯仰角调整为当地缔度+10,春分和秋分 前后两个月抛物柱面反射镜8的俯仰角调整为当地缔度。采用此调整方式，可W使聚光装 置每年只需调整4次俯仰角的情况下，全年在主要日照时间巧~15时）内均工作在理想 状态（俯仰角与太阳高度角之和为75°~105° )，
[0037] 该装置结构简单，跟踪结构设计简单，手动跟踪简单高效，有效提高太阳能热利用 的同时，为太阳能中低溫利用指明方向。
[0038] 本发明未述及之处适用于现有技术。
【主权项】
1. 一种新型抛物柱面反射镜式聚光装置，所述抛物柱面反射镜式聚光装置包括聚光组 件、手动跟踪组件、底座组件，所述聚光组件包括抛物柱面反射镜及位于抛物柱面反射镜内 部的用于将集热管固定在焦线上的集热管定焦支撑部件和集热管紧固部件，所述底座组件 用于将整个抛物柱面反射镜式聚光装置固定安装在地面上，所述手动跟踪组件连接聚光组 件和底座组件并可以用于手动调节抛物线反射镜的俯仰角和方位角，其特征在于，所述底 座组件包括用于固定在地面的底座及安装在底座上方，用于支撑手动跟踪组件的支柱，所 述手动跟踪组件包括下底板、转动板、俯仰轴及下支杆安装座、下支杆、上支杆、套管、上支 杆安装座，下底板安装在支柱顶部且与地面平行，下底板和转动板均为条形板，下底板的上 表面和转动板的下表面之间通过俯仰轴连接，转动板可以俯仰轴为转动轴在下底板上方转 动且可以放平覆盖在下底板上，俯仰轴平行于下底板上表面，俯仰轴在下底板上的安装位 置接近下底板的一个端部，下底板与俯仰轴安装位置相对的另一端部的侧面具有缺口，转 动板下表面与缺口对应的位置具有上支杆安装座，上支杆的顶端通过上支杆安装座可转动 安装在转动板下表面，上支杆下半部分可以伸入下底板的缺口中，所述下支杆底端通过下 支杆安装座可转动的安装在下底板上表面接近缺口底部的位置，下支杆顶端安装有套筒， 所述套筒轴线与下支杆轴线垂直，通过将上支杆末端伸入套筒并将上支杆与套筒相对锁 定，可以将转动板与下底板锁定在固定的打开角度上，所述上支杆和下支杆及套筒可以将 转动板与下底板的夹角锁定在15°到75°之间；所述转动板上表面具有转轴下托，抛物柱 面反射镜底部具有转轴上托，抛物柱面反射镜通过转动下托、转动上托及方位轴可转动的 连接于转动板上表面，方位轴的轴线与用俯仰轴轴线方向垂直，且方位轴轴线与抛物柱面 反射镜的的焦线平行且通过抛物面的对称面；抛物柱面反射镜与转动板的转动角度可调且 可锁定；所述抛物柱面反射镜的几何聚光比为10-30。2. 如权利要求1所述的新型抛物柱面反射镜式聚光装置，其特征是上支杆侧面分布有 用于容纳紧固螺栓头部的凹坑，套筒侧面具有螺纹通孔，上支杆在套筒中的锁定方式为从 套筒侧面螺纹通孔旋入紧固螺栓，并将紧固螺栓头部伸入上支杆侧面的凹坑中。3. 如权利要求1所述的新型抛物柱面反射镜式聚光装置，其特征是所述集热管定焦支 撑部件为焊接在转轴上托顶端的金属扁杆，集热管定焦支撑部件顶端具有集热管固定环， 所述集热管固定环侧面开口且开口处径向伸出的形成双层凸板21，所述双层凸板上具有贯 穿的螺纹孔，所述集热管固定环的轴线与抛物柱面反射镜的焦线重合，当集热管插入集热 管固定环时可以通过在螺纹孔中旋入螺栓的方式实现集热管的固定。4. 如权利要求1~3任一所述的新型抛物柱面反射镜式聚光装置，其特征是所述抛物 柱面反射镜采用为铝板贴附反光膜制作而成，所述抛物柱面反射镜沿抛物柱面母线均分成 2块反射镜片，在使用时组装成为完整的抛物柱面反射镜。5. 如权利要求4所述的新型抛物柱面反射镜式聚光装置，其特征是转轴上托11上部为 向两侧延伸的双层夹片，将2块反射镜片分别由位于转轴上托两侧的双层夹片夹住后再进 行螺栓紧固即可组成抛物柱面反射镜。6. -种如权利要求1~5任一所述的新型抛物柱面反射镜式聚光装置的使用方法，包 括以下步骤： 1)在转动板平放时，抛物柱面反射镜的焦线两端分别指向南北方向，调节方位轴，使抛 物柱面的中垂面与地面垂直； 2)调节转动板与下底板的夹角即抛物柱面反射镜的俯仰角，俯仰角采依据夏至、冬至 和春分、秋分的太阳高度角变化规律做出调整，在北炜30°~60°的范围内，令夏至前后 两个月抛物柱面反射镜的俯仰角调整为当地炜度-5°~15°，冬至前后两个月抛物柱面 反射镜的俯仰角调整为当地炜度+5°~15°，春分和秋分前后两个月抛物柱面反射镜的 俯仰角调整为当地炜度。
【专利摘要】一种新型抛物柱面反射镜式聚光装置及其使用方法，所述抛物柱面反射镜式聚光装置包括聚光组件、手动跟踪组件、底座组件，所述聚光组件包括抛物柱面反射镜及位于抛物柱面反射镜内部的用于将集热管固定在焦线上的集热管定焦支撑部件和集热管紧固部件，所述底座组件用于将整个抛物柱面反射镜式聚光装置固定安装在地面上，所述手动跟踪组件连接聚光组件和底座组件并可以用于手动调节抛物线反射镜的俯仰角和方位角，其特征在于，所述底座组件包括用于固定在地面的底座及安装在底座上方，用于支撑手动跟踪组件的支柱，所述手动跟踪组件包括下底板、转动板、俯仰轴及下支杆安装座、下支杆、上支杆、套管、上支杆安装座。
【IPC分类】F24J2/05, F24J2/12, G02B19/00
【公开号】CN105202777
【申请号】CN201510732856
【发明人】杨宾, 左德功, 杨亚帅, 王雪丽, 齐承英, 邓大仁
【申请人】河北工业大学
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年11月1日