專利名稱：一種錐形聚光系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種太陽能聚光系統(tǒng)，特別是一種利用錐形反射面對太陽光進(jìn)行 匯聚，并對所匯聚太陽能加以適當(dāng)利用的錐形聚光系統(tǒng)，屬于太陽能技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
既有的太陽能聚光技術(shù)可以分為折射式與反射式兩種。折射式聚光是利用凸透鏡或是菲涅爾透鏡來匯聚太陽光，由于凸透鏡生產(chǎn)和制造 成本較高，因此在太陽能工業(yè)領(lǐng)域迄今無人應(yīng)用；制造菲涅爾透鏡需要較高的的技術(shù)要求， 由于玻璃材料無法壓制菲涅爾透鏡，所以目前都采用有機玻璃或是透明的尼龍塑料來制 造。這類高分子材料本身會吸收紫外線而導(dǎo)致老化，因此菲涅爾透鏡應(yīng)用在太陽能聚光工 業(yè)領(lǐng)域，必須每隔一段時間就更換鏡片，維護(hù)成本過高。反射式聚光目前大部分利用平面反射鏡或是拋物面反射鏡來匯聚太陽光，其中拋 物面反射鏡容易獲得較高倍率的聚光效果，但是制造成本與工藝要求較高，生產(chǎn)安裝的速 度較慢。利用平面反射鏡聚光雖然成本低廉，但是不易獲得較高的聚光倍率。基于上述各種聚光技術(shù)所遭遇的瓶頸，本實用新型提出一種嶄新的聚光技術(shù)，這 種聚光技術(shù)是利用一個錐形反射面，將太陽光匯聚到錐形反射面的中心軸線處，在該中心 軸線處設(shè)置一個集光柱，來實現(xiàn)匯聚太陽光和加以利用的目的，這種技術(shù)兼具生產(chǎn)制造快 速，制造和安裝維護(hù)的成本低廉的特點。

實用新型內(nèi)容本實用新型的發(fā)明目的在于提供一種利用錐形反射面對太陽光進(jìn)行匯聚，并對所 匯聚太陽能加以適當(dāng)利用的錐形聚光系統(tǒng)。本實用新型的目的是通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)的一種錐形聚光系統(tǒng)，其特征在于由至少一個呈圓錐形或圓臺形的反光板和設(shè)于 該圓錐形或圓臺形反光板的軸線處的集光柱構(gòu)成；在該反光板的內(nèi)側(cè)面設(shè)有反光層；該反 光板的較大口側(cè)為該聚光系統(tǒng)的入光口。所述集光柱的橫截面為多邊形結(jié)構(gòu)；在該多邊形集光柱的外表面貼附有光伏電池 和/或溫差發(fā)電片。在所述光伏電池和/或溫差發(fā)電片的周邊還設(shè)有聚光板。在所述集光柱的底側(cè)或頂部設(shè)有溫差發(fā)電片；在該溫差發(fā)電片的另一側(cè)設(shè)有散熱
直O(jiān)在所述集光柱的底側(cè)設(shè)有傳熱基座；在該傳熱基座中貫穿設(shè)有導(dǎo)熱管或水管，通 過該導(dǎo)熱管或水管將熱能導(dǎo)出。在所述集光柱中貫穿設(shè)有導(dǎo)熱管或水管。在所述導(dǎo)熱管或水管線路上串接有蒸汽渦輪發(fā)電機。所述集光柱采用的是真空管集光柱。
3[0016]所述反光板與其軸線的夾角為45°。在所述反光層處鍍有全反射鍍膜，在所述集光柱表面鍍有減反射鍍膜。在該錐形聚光系統(tǒng)上還加裝太陽能跟蹤器，以使聚光系統(tǒng)跟蹤太陽光。在所述聚光系統(tǒng)的入光口處設(shè)有密封罩，以使聚光系統(tǒng)的受光設(shè)備處于密封保護(hù) 狀態(tài)。所述反光板的入光口為多邊形結(jié)構(gòu)。 在所述集光柱的頂部設(shè)置有光伏電池或溫差發(fā)電片。在所述集光柱的上方設(shè)有至少一個凸透鏡或菲涅爾透鏡；該至少一個凸透鏡或菲 涅爾透鏡將光線匯聚在所述光伏電池或溫差發(fā)電片上。本實用新型的有益效果是該錐形聚光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、加工方便，且匯聚光能的強 度與反光板的面積相關(guān)，易于設(shè)計調(diào)節(jié)。

圖1為錐形聚光系統(tǒng)第一實施例結(jié)構(gòu)示意圖一；圖2為錐形聚光系統(tǒng)第一實施例結(jié)構(gòu)示意圖二 ；圖3為錐形聚光系統(tǒng)第二實施例多邊形集光柱俯視圖；圖4為錐形聚光系統(tǒng)第三實施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為錐形聚光系統(tǒng)第四實施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為錐形聚光系統(tǒng)第五實施例結(jié)構(gòu)示意圖一；圖7為錐形聚光系統(tǒng)第五實施例結(jié)構(gòu)示意圖二 ；圖8為錐形聚光系統(tǒng)第八實施例群組實施俯視圖；圖9為錐形聚光系統(tǒng)第二實施例改進(jìn)結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為錐形聚光系統(tǒng)第九實施例結(jié)構(gòu)示意圖一；圖11為錐形聚光系統(tǒng)第九實施例結(jié)構(gòu)示意圖二。附圖標(biāo)號圓錐形或圓臺形的反光板1、集光柱2、溫差發(fā)電片3、散熱裝置4、傳熱 基座5、聚光板具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步描述。實施例一如圖1、圖2所示，該錐形聚光系統(tǒng)由至少一個呈圓錐形或圓臺形的反光板1和設(shè) 于該圓錐形或圓臺形反光板1的軸線處的集光柱2構(gòu)成。在該反光板1的內(nèi)側(cè)面設(shè)有反光 層。該反光板1的較大口側(cè)為聚光系統(tǒng)的入光口。照射在反光板1上的太陽光經(jīng)反光層反射后匯聚于該集光柱2處，從而加以利用。該錐形聚光系統(tǒng)相較于現(xiàn)有聚光裝置的好處在于，其結(jié)構(gòu)簡單、加工方便，且匯聚 光能的強度與反光板的面積相關(guān)，易于設(shè)計調(diào)節(jié)。不難看出，該聚光系統(tǒng)的正常工作有賴于太陽光線始終保持以平行于該反光板1 的軸線方向入射。只有這樣才能保證太陽光經(jīng)反射后1集光柱2處。因此，在該錐形聚光 系統(tǒng)上還應(yīng)加裝一個太陽能跟蹤器，以保證聚光系統(tǒng)始終跟蹤太陽光。由于，市場上已有多種不同形式的太陽能跟蹤器，本專利在此就不再對其具體結(jié)構(gòu)加以限定。根據(jù)光線反射原理我們不難看出，所述反光板與其軸線的最佳夾角為45°。這樣， 集光柱2與反光板1的設(shè)計高度持平，易于安裝。還有，為了進(jìn)一步增加集光柱2處的聚光效果，減小光線在反射面上的光能損失。 本專利還在所述反光層處鍍有全反射鍍膜，在集光柱2表面鍍有減反射鍍膜。另外，我們還可以在所述聚光系統(tǒng)的入光口處設(shè)有密封罩，以使聚光系統(tǒng)的受光 設(shè)備處于密封保護(hù)狀態(tài)，防止反光層及集光柱受到損害。實施例二 光能的主要利用途徑可以是通過光伏電池將光能轉(zhuǎn)換為電能，或是通過溫差發(fā)電 片(溫差發(fā)電片可以基于其兩側(cè)溫度差產(chǎn)生電能)將光能所引起的熱能轉(zhuǎn)換為電能。而光 伏電池和溫差發(fā)電片多以平面片狀形式生產(chǎn)?；诖它c考量，如圖3所示，本實施例在上述 第一實施例的基礎(chǔ)上進(jìn)一步限定，所述集光柱2的橫截面為多邊形結(jié)構(gòu)，在該多邊形集光 柱2的外表面貼附有光伏電池和/或溫差發(fā)電片。另外，應(yīng)當(dāng)指出，本實施例僅針對目前常見的平面片狀光伏電池所設(shè)計。但是，隨 著太陽能電池技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)已出現(xiàn)薄膜太陽能電池等可以卷曲的柔性太陽能電池。對于 這種特殊的柔性太陽能電池板，可直接貼附于任意截面形狀的集光柱2上，而不受本實施 例多邊形集光柱的限制。再有，由于任何光伏電池和溫差發(fā)電片在封裝的時候，在其四周都會留有間隙，因 此在利用錐形聚光系統(tǒng)聚光的時候，會有部分匯聚光線未能照射在電池片上，造成光能浪 費。鑒于此，如圖9所示，我們在光伏電池或溫差發(fā)電片的周邊還設(shè)有聚光板6，以解決這樣 的問題。實施例三由于，溫差發(fā)電片的發(fā)電原理是在其兩側(cè)受熱面存在溫度差即可產(chǎn)生電能。因此， 針對溫差發(fā)電片的這一特點，我們還可設(shè)計本實施例的應(yīng)用方式。如圖4所示，本實施例在 第一實施例的基礎(chǔ)上，在所述集光柱2的底側(cè)或頂部設(shè)有溫差發(fā)電片3。在該溫差發(fā)電片3 的另一側(cè)設(shè)有散熱裝置4。這樣，在溫差發(fā)電片3的兩個受熱面，一側(cè)與集光柱2相接溫度較高，另一側(cè)與散 熱裝置4相接溫度較低，從而形成溫度差，產(chǎn)生電能。實施例四如圖5所示，本實施例在第一實施例的基礎(chǔ)上，在所述集光柱2的底側(cè)設(shè)有傳熱基 座5。在該傳熱基座5中貫穿設(shè)有導(dǎo)熱管或水管，通過該導(dǎo)熱管或水管將熱能導(dǎo)出，加以利 用。該傳熱基座5由金屬制成。所述集光柱2由于受到高強度太陽能照射而產(chǎn)生高溫。該熱能經(jīng)傳熱基座5傳導(dǎo) 由導(dǎo)熱管或水管導(dǎo)出。實施例五如圖6所示，與實施例四相類似，本實施例在第一實施例的基礎(chǔ)上，在所述集光柱 2中貫穿設(shè)有導(dǎo)熱管或水管。如前所述，集光柱2由于受到高強度太陽能照射而產(chǎn)生高溫， 通過貫穿其中的導(dǎo)熱管或水管將熱能導(dǎo)出。如圖7所示，若該錐形聚光系統(tǒng)由多個反光板1及集光柱2所構(gòu)成的聚光裝置個體構(gòu)成。則各個聚光裝置個體可通過該導(dǎo)熱管或水管串聯(lián)在一起。實施例六本實施例在上述第四、五實施例的基礎(chǔ)上，在所述導(dǎo)熱管或水管線路上還可串接 有蒸汽渦輪發(fā)電機，利用加熱后的高溫蒸汽發(fā)電。實施例七如前所述，所述集光柱2由于受到高強度太陽能照射會產(chǎn)生高溫。這使得集光柱 2容易與周圍空氣產(chǎn)生對流，從而降低本裝置的能量轉(zhuǎn)換效率。針對這一問題，所述集光柱 2可采用透明真空管集光柱來實現(xiàn)，在該透明真空管內(nèi)部是集光柱2，由于空氣被該透明真 空管隔絕了，因此空氣不會與高溫的集光柱2的表面接觸，如此可以減少集光柱2的熱能損 失。由于這是既有技術(shù)，目前市面上銷售的太陽能熱水器的真空管集熱器就是使用這種技 術(shù)，在此就不做深入的描述。實施例八由于由單個反光板1及集光柱2所構(gòu)成的聚光裝置個體所能匯聚的能量有限，因 此在實際使用中往往會以群組實施方式出現(xiàn)。但是，由于圓形入光口會在各個聚光裝置個 體之間留有孔隙，從而損失對部分光能的利用。鑒于此，如圖8所示，本實施例將各個聚光 裝置的入光口改造為多邊形形式，以使各個聚光裝置在群組實施時可相互緊密結(jié)合。實施例九在利用本實用新型所設(shè)計的錐形聚光系統(tǒng)時，如果聚光比太小則顯然沒有實際的 經(jīng)濟效益。因此在通過圓臺形反光板進(jìn)行聚光時，一般反光板會遠(yuǎn)離集光柱一段距離才能 獲得較高的聚光比。如此在圓臺形反光板中間部分的陽光就會無法利用。為了對這部分陽 光加以合理利用，如圖10所示，本實施例還可在集光柱2的頂部設(shè)置有光伏電池或溫差發(fā) 電片，通過該光伏電池或溫差發(fā)電片將這部分光能轉(zhuǎn)換為電能。不過，如果上述中間部分的面積較大，全部使用光伏電池板覆蓋這部分會花費較 大成本。鑒于此，我們對上述方案進(jìn)行了一定改進(jìn)。如圖11所示，我們在集光柱2的上方 設(shè)有至少一個凸透鏡或菲涅爾透鏡，將該部分的陽光匯聚到集光柱頂部的較窄區(qū)域內(nèi)，在 集光柱頂部該區(qū)域內(nèi)設(shè)置光伏電池或溫差發(fā)電片，進(jìn)而提高陽光的利用率。綜上所述，本實用新型通過圓錐形或圓臺形的反光板實現(xiàn)了一種結(jié)構(gòu)簡單、便于 加工的太陽能聚光系統(tǒng)。并針對該系統(tǒng)設(shè)計了一系列太陽能應(yīng)用結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域一般技術(shù)人 員在此設(shè)計思想之下所做任何不具有創(chuàng)造性的改造均應(yīng)視為在本實用新型的保護(hù)范圍之 內(nèi)。
權(quán)利要求一種錐形聚光系統(tǒng)，其特征在于由至少一個呈圓錐形或圓臺形的反光板和設(shè)于該圓錐形或圓臺形反光板的軸線處的集光柱構(gòu)成；在該反光板的內(nèi)側(cè)面設(shè)有反光層；該反光板的較大口側(cè)為該聚光系統(tǒng)的入光口。
2.如權(quán)利要求1所述的錐形聚光系統(tǒng)，其特征在于所述集光柱的橫截面為多邊形結(jié) 構(gòu)；在該多邊形集光柱的外表面貼附有光伏電池和/或溫差發(fā)電片。
3.如權(quán)利要求2所述的錐形聚光系統(tǒng)，其特征在于在所述光伏電池和/或溫差發(fā)電 片的周邊還設(shè)有聚光板。
4.如權(quán)利要求1所述的錐形聚光系統(tǒng)，其特征在于在所述集光柱的底側(cè)或頂部設(shè)有 溫差發(fā)電片；在該溫差發(fā)電片的另一側(cè)設(shè)有散熱裝置。
5.如權(quán)利要求1所述的錐形聚光系統(tǒng)，其特征在于在所述集光柱的底側(cè)設(shè)有傳熱基 座；在該傳熱基座中貫穿設(shè)有導(dǎo)熱管或水管，通過該導(dǎo)熱管或水管將熱能導(dǎo)出。
6.如權(quán)利要求1所述的錐形聚光系統(tǒng)，其特征在于在所述集光柱中貫穿設(shè)有導(dǎo)熱管 或水管。
7.如權(quán)利要求5或6所述的錐形聚光系統(tǒng)，其特征在于在所述導(dǎo)熱管或水管線路上 串接有蒸汽渦輪發(fā)電機。
8.如權(quán)利要求1所述的錐形聚光系統(tǒng)，其特征在于所述集光柱采用的是真空管集光柱。
9.如權(quán)利要求1所述的錐形聚光系統(tǒng)，其特征在于所述反光板與其軸線的夾角為 45°。
10.如權(quán)利要求1所述的錐形聚光系統(tǒng)，其特征在于在所述反光層處鍍有全反射鍍 膜，在所述集光柱表面鍍有減反射鍍膜。
11.如權(quán)利要求1所述的錐形聚光系統(tǒng)，其特征在于在該錐形聚光系統(tǒng)上還加裝太陽 能跟蹤器，以使聚光系統(tǒng)跟蹤太陽光。
12.如權(quán)利要求1所述的錐形聚光系統(tǒng)，其特征在于在所述聚光系統(tǒng)的入光口處設(shè)有 密封罩，以使聚光系統(tǒng)的受光設(shè)備處于密封保護(hù)狀態(tài)。
13.如權(quán)利要求1所述的錐形聚光系統(tǒng)，其特征在于所述反光板的入光口為多邊形結(jié)構(gòu)。
14.如權(quán)利要求1所述的錐形聚光系統(tǒng)，其特征在于在所述集光柱的頂部設(shè)置有光伏 電池或溫差發(fā)電片。
15.如權(quán)利要求14所述的錐形聚光系統(tǒng)，其特征在于在所述集光柱的上方設(shè)有至少 一個凸透鏡或菲涅爾透鏡；該至少一個凸透鏡或菲涅爾透鏡將光線匯聚在所述光伏電池或 溫差發(fā)電片上。
專利摘要本實用新型提供了一種錐形聚光系統(tǒng)，其特征在于由至少一個呈圓錐形或圓臺形的反光板和設(shè)于該圓錐形或圓臺形反光板的軸線處的集光柱構(gòu)成；在該反光板的內(nèi)側(cè)面設(shè)有反光層；該反光板的較大口側(cè)為該聚光系統(tǒng)的入光口。該錐形聚光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、加工方便，且匯聚光能的強度與反光板的面積相關(guān)，易于設(shè)計調(diào)節(jié)。
文檔編號G02B17/06GK201689211SQ20102022004
公開日2010年12月29日 申請日期2010年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月1日
發(fā)明者黃建文 申請人:黃建文