專利名稱：太陽能聚光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及清潔新能源與可再生能源技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種太陽能聚光裝置。
背景技術(shù)：
跨入21世紀(jì)，人類將面臨實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會可持續(xù)發(fā)展的重大挑戰(zhàn)，在有限資源和 環(huán)境保護(hù)嚴(yán)格要求的雙重制約下，節(jié)約資源、低碳環(huán)保已成為全球熱點(diǎn)問題，而能源問題則 表現(xiàn)得更為突出。我們不僅要面對常規(guī)能源的匱乏與不足，而且還要解決化石能源的開發(fā) 利用所帶來的一系列問題，如環(huán)境污染、溫室效應(yīng)等一系列與燃燒化石燃料有關(guān)的問題。人 類要解決上述能源問題，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，只能依靠科技進(jìn)步，大規(guī)模地開發(fā)利用清潔與可 再生能源。目前，太陽能以其獨(dú)具的優(yōu)勢越來越受到世人的關(guān)注，聚光式太陽爐、塔式太陽 能發(fā)電、碟式太陽能發(fā)電、太陽能制氫等技術(shù)已得到長足的發(fā)展，并且大型太陽聚光器日益 受到人們關(guān)注。然而，迄今為止尚未發(fā)現(xiàn)對聚能太陽光的較為理想的導(dǎo)光方法，因此無法便 利地將聚能光束引向較為理想的預(yù)設(shè)場所，如地面、室內(nèi)或地下室等，因而只能將聚光式太 陽爐置露天使用，其使用效果受到極大影響，特別是在寒冷的冬季其問題顯得更加突出，如 塔式太陽能發(fā)電的光能接收器被置在高塔之上，不僅聚光鏡占地面積巨大，定日跟蹤系統(tǒng) 復(fù)雜，而且碟式太陽能發(fā)電因結(jié)構(gòu)所限影響其發(fā)電容量。此外，因大部分太陽能聚光裝置的 光能接收器都設(shè)置在半高空狀態(tài)，不僅散熱損失大，而且還會給建造、運(yùn)營、監(jiān)控、維護(hù)工作 帶來很大的不便。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服上述不足，提供一種利用聚能太陽光的導(dǎo)光技術(shù)，將 聚能太陽光束方便自如地引向任何預(yù)設(shè)的位置，將光能接收器從半高空移置到地面或者室 內(nèi)，既能合理規(guī)劃聚光鏡的布局、減少占地，簡化定日跟蹤系統(tǒng)，減少散熱損失，降低建造、 運(yùn)營、監(jiān)控和維護(hù)成本，又能將多碟聚能太陽光束二次匯交，從而獲得高增倍聚光比的太陽 能聚光裝置。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取了如下技術(shù)方案太陽能聚光裝置包括主支架、光能接收器和定日信號發(fā)生器。所述主支架的上端 設(shè)有水平空心內(nèi)腔的固定主光道，所述固定主光道的一端設(shè)有套裝有轉(zhuǎn)支架的轉(zhuǎn)支架轉(zhuǎn) 軸，所述轉(zhuǎn)支架通過轉(zhuǎn)支架齒輪副與轉(zhuǎn)支架電機(jī)連接，所述轉(zhuǎn)支架電機(jī)與方位角驅(qū)動單元 連接；所述轉(zhuǎn)支架的外側(cè)兩端設(shè)有鉸接有搖支架的搖支架轉(zhuǎn)軸，所述搖支架轉(zhuǎn)軸通過搖支 架齒輪副與搖支架電機(jī)連接，所述搖架電機(jī)與仰角驅(qū)動單元連接，所述搖支架上端固定有 中央帶有光孔的主反射鏡，所述主反射鏡的上方設(shè)有副反射鏡；所述轉(zhuǎn)支架的內(nèi)側(cè)兩端設(shè) 有鉸接有主導(dǎo)光鏡的主導(dǎo)光鏡轉(zhuǎn)軸，所述主導(dǎo)光鏡轉(zhuǎn)軸通過主導(dǎo)光鏡齒輪副與主導(dǎo)光鏡電 機(jī)連接，所述主導(dǎo)光鏡電機(jī)與法線角驅(qū)動單元連接。所述主支架上設(shè)有至少1個輔助導(dǎo)光鏡組件。[0007]所述主支架上設(shè)有至少一個分岔導(dǎo)槽，所述分岔導(dǎo)槽內(nèi)設(shè)有分岔鏡。所述主反射鏡的軸線與副反射鏡的軸線重合并與搖支架轉(zhuǎn)軸的軸線垂直；轉(zhuǎn)支 架轉(zhuǎn)軸的軸線與固定主光道軸線重合并與主導(dǎo)光鏡轉(zhuǎn)軸的軸線垂直；主導(dǎo)光鏡轉(zhuǎn)軸的軸線 是主導(dǎo)光鏡面內(nèi)的一條直線和搖支架轉(zhuǎn)軸的軸線重合并與主反射鏡和副反射鏡的軸線垂 直；所述三條重合軸線匯交于主導(dǎo)光鏡中心。所述主、副反射鏡為凹型旋轉(zhuǎn)拋物面聚光反射鏡，其凹面相對，共有一個聚焦點(diǎn)， 所述聚焦點(diǎn)設(shè)在主、副反射鏡之間緊靠副反射鏡一側(cè)的軸線上。由于本實(shí)用新型太陽能聚光裝置定日跟蹤結(jié)構(gòu)采用雙軸驅(qū)動跟蹤系統(tǒng)，聚光結(jié)構(gòu) 采用一對主副凹型旋轉(zhuǎn)拋物面聚光反射鏡系統(tǒng)獲得便于導(dǎo)光處理的聚能平行光束，利用導(dǎo) 光結(jié)構(gòu)將聚能平行光束方便自如地引向地面、室內(nèi)、地下等任何預(yù)設(shè)的點(diǎn)位之上，將光能接 收器從半高空移置到地面或者室內(nèi)，既能合理規(guī)劃聚光鏡的布局減少占地，簡化定日跟蹤 系統(tǒng)，減少散熱損失，降低建造、運(yùn)營、監(jiān)控和維護(hù)成本等，還能將多碟聚能平行光束二次匯 交獲得高增倍的聚光比，也可以采用分岔鏡實(shí)現(xiàn)多用途的利用。

圖1是本實(shí)用新型太陽能聚光裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1中A向示意圖。圖3是圖2中B向示意圖。圖4是本實(shí)用新型太陽能聚光裝置初裝調(diào)試時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本實(shí)用新型太陽能聚光裝置用于多碟太陽光二次聚焦時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1至圖5所示，本實(shí)用新型太陽能聚光裝置包括主支架1、光能接收器和定日 信號發(fā)生器。所述主支架1的上端設(shè)有南北向水平空心內(nèi)腔的固定主光道2。通常情況下 北半球由北向南的光道，南半球則由南向北光道，本實(shí)施例以北半球?yàn)槔?。所述固定主光?2的一端設(shè)有套裝有轉(zhuǎn)支架3的轉(zhuǎn)支架轉(zhuǎn)軸16，所述轉(zhuǎn)支架轉(zhuǎn)軸16通過轉(zhuǎn)支架齒輪副25 與轉(zhuǎn)支架電機(jī)19連接，所述轉(zhuǎn)支架電機(jī)19與方位角驅(qū)動單元22連接，方位角驅(qū)動單元22 接受來自定日信號發(fā)生器34的信號，經(jīng)轉(zhuǎn)支架電機(jī)19、轉(zhuǎn)支架齒輪副25驅(qū)使轉(zhuǎn)支架3繞轉(zhuǎn) 支架轉(zhuǎn)軸16轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)支架3對太陽方位角35的跟蹤。所述轉(zhuǎn)支架3的外側(cè)兩端設(shè)有鉸接有搖支架4的搖支架轉(zhuǎn)軸17，所述搖支架轉(zhuǎn)軸 17通過搖支架齒輪副沈與搖支架電機(jī)20連接，所述搖支架電機(jī)20與仰角驅(qū)動單元23連 接，所述搖支架4上端固定有中央帶有光孔的主反射鏡5，所述主反射鏡5的上方設(shè)有副反 射鏡6 ；主、副反射鏡5、6為凹型旋轉(zhuǎn)拋物面聚光反射鏡，主、副反射鏡5、6的凹面互相對 著，共用一條軸線，共用一個聚焦點(diǎn)，聚焦點(diǎn)設(shè)在主、副反射鏡5、6之間的緊靠副反射鏡6 — 側(cè)的軸線上。主反射鏡5在跟蹤太陽的過程中始終保持其軸線與太陽光束10平行，太陽光 束10由主反射鏡5反射匯于聚焦點(diǎn)8處，在聚焦點(diǎn)8附近形成聚能光束，聚焦點(diǎn)8上的聚 能光束對于副反射鏡6來說就是一個光源，再由副反射鏡6反射形成聚能平行光束11，聚能 平行光束11穿過開設(shè)在主反射鏡5頂點(diǎn)部位的光孔沿主、副反射鏡軸線14射向主導(dǎo)光鏡 7的中心。仰角驅(qū)動單元23接受來自定日信號發(fā)生器34的信號，經(jīng)搖支架電機(jī)20、搖支架齒輪副26驅(qū)使搖支架4繞搖支架轉(zhuǎn)軸17轉(zhuǎn)動，以實(shí)現(xiàn)搖支架4對太陽仰角37的跟蹤。所述轉(zhuǎn)支架3的內(nèi)側(cè)兩端設(shè)有鉸接有主導(dǎo)光鏡7的主導(dǎo)光鏡轉(zhuǎn)軸18，所述主導(dǎo)光 鏡轉(zhuǎn)軸18通過主導(dǎo)光鏡齒輪副27與主導(dǎo)光鏡電機(jī)21連接，所述主導(dǎo)光鏡電機(jī)21與法線 角驅(qū)動單元M連接；法線角驅(qū)動單元M接受來自定日信號發(fā)生器34的信號經(jīng)主導(dǎo)光鏡電 機(jī)21、主導(dǎo)光鏡齒輪副27驅(qū)使主導(dǎo)光鏡7繞主導(dǎo)光鏡轉(zhuǎn)軸18轉(zhuǎn)動，以實(shí)現(xiàn)對法線角38的 調(diào)整。所述的主導(dǎo)光鏡轉(zhuǎn)軸18的軸線和搖支架轉(zhuǎn)軸17的軸線重合，且在搖支架4的仰 角37變化1個單位時(shí)，主導(dǎo)光鏡中心法線15的法線角38變化0. 5個單位的同向轉(zhuǎn)角。所 述的轉(zhuǎn)支架轉(zhuǎn)軸16的軸線與主光道軸線13重合并與主導(dǎo)光鏡轉(zhuǎn)軸18的軸線垂直，主導(dǎo)光 鏡轉(zhuǎn)軸18的軸線是主導(dǎo)光鏡7面內(nèi)的一條直線與搖支架轉(zhuǎn)軸17的軸線重合并與主副反射 鏡軸線14垂直，主反射鏡5的軸線與副反射鏡6的軸線重合并與搖支架轉(zhuǎn)軸17的軸線垂 直，三條重合軸線匯交于主導(dǎo)光鏡中心9。轉(zhuǎn)支架3可繞轉(zhuǎn)支架轉(zhuǎn)軸16轉(zhuǎn)動以調(diào)整太陽方 位角35的同時(shí)，搖支架4和主導(dǎo)光鏡7的方位角連同轉(zhuǎn)支架3 —起發(fā)生等角度同轉(zhuǎn)向變化。 因此，轉(zhuǎn)支架3跟蹤太陽處于任何方位時(shí)，固定主光道軸線2、主導(dǎo)光鏡中心法線15和主副 反射鏡軸線14始終處于一平面內(nèi)。初裝調(diào)試時(shí)，主反射鏡5的仰角為90°，主導(dǎo)光鏡7的 中心法線角38為45°，聚能平行光束11沿固定主光道軸線13傳遞。仰角驅(qū)動單元23驅(qū) 使搖支架4變化對太陽的仰角37 —個單位的轉(zhuǎn)角時(shí)，法線角驅(qū)動單元M驅(qū)使主導(dǎo)光鏡7 變化法線角38半個單位的同向轉(zhuǎn)角。由光的反射定理知，聚能平行光束11仍然沿固定主 光道軸線13傳遞。將上述結(jié)果擴(kuò)展到繞固定主光道軸線13的整個方位上可知，太陽處于 任意方位角35和仰角37時(shí)，聚能平行光束11都能沿固定主光道軸線13傳遞。從而實(shí)現(xiàn) 對太陽光的跟蹤、聚能、導(dǎo)光的目的。所述的聚能平行光束11經(jīng)輔助導(dǎo)光鏡組件觀的數(shù)次 反射穿越墻體31傳遞到預(yù)設(shè)的光能接收器I四上。分岔鏡32可以在分岔鏡導(dǎo)槽33中移 進(jìn)移出。當(dāng)移出時(shí)，聚能平行光束11由輔助導(dǎo)光鏡組件觀的反射傳遞到光能接收器I四 上。當(dāng)移進(jìn)時(shí)，聚能平行光束11則由分岔鏡33反射傳遞到光能接收器II 30上，還能將多 碟聚能平行光束11 二次匯交獲得高增倍的聚光比，可實(shí)現(xiàn)對太陽能的多用途利用。
權(quán)利要求1.一種太陽能聚光裝置包括主支架(1)、光能接收器和定日信號發(fā)生器，其特征在于 所述主支架(1)的上端設(shè)有水平空心內(nèi)腔的固定主光道(2)，所述固定主光道(2)的一端設(shè) 有套裝有轉(zhuǎn)支架(3)的轉(zhuǎn)支架轉(zhuǎn)軸(16)，所述轉(zhuǎn)支架轉(zhuǎn)軸(16)通過轉(zhuǎn)支架齒輪副(25)與 轉(zhuǎn)支架電機(jī)(19)連接，所述轉(zhuǎn)支架電機(jī)(19)與方位角驅(qū)動單元(22)連接；所述轉(zhuǎn)支架(3) 的外側(cè)兩端設(shè)有鉸接有搖支架(4)的搖支架轉(zhuǎn)軸(17)，所述搖支架轉(zhuǎn)軸(17)通過搖支架齒 輪副(26)與搖支架電機(jī)(20)連接，所述搖支架電機(jī)(20)與仰角驅(qū)動單元(23)連接，所述 搖支架(4)上端固定有中央帶有光孔的主反射鏡(5)，所述主反射鏡(5)的上方設(shè)有副反射 鏡(6)；所述轉(zhuǎn)支架(3)的內(nèi)側(cè)兩端設(shè)有鉸接有主導(dǎo)光鏡(7)的主導(dǎo)光鏡轉(zhuǎn)軸(18)，所述主 導(dǎo)光鏡轉(zhuǎn)軸(18 )通過主導(dǎo)光鏡齒輪副(27 )與主導(dǎo)光鏡電機(jī)(21)連接，所述主導(dǎo)光鏡電機(jī) (21)與法線角驅(qū)動單元(24)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能聚光裝置，其特征在于所述主支架(1)上設(shè)有至少1 個輔助導(dǎo)光鏡組件(28)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能聚光裝置，其特征在于所述主支架(1)上設(shè)有至少一 個分岔導(dǎo)槽(33)，所述分岔導(dǎo)槽(33)內(nèi)設(shè)有分岔鏡(32)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能聚光裝置，其特征在于所述主反射鏡(5)的軸線與副 反射鏡(6)的軸線重合并與搖支架轉(zhuǎn)軸(17)的軸線垂直；轉(zhuǎn)支架轉(zhuǎn)軸(16)的軸線與主光道 軸線(13)重合并與主導(dǎo)光鏡轉(zhuǎn)軸(18)的軸線垂直；主導(dǎo)光鏡轉(zhuǎn)軸(18)的軸線是主導(dǎo)光鏡 (7)面內(nèi)的一條直線和搖支架轉(zhuǎn)軸(17)的軸線重合并與主反射鏡(5)和副反射鏡(6)的軸 線(14 )垂直；所述三條重合軸線匯交于主導(dǎo)光鏡中心(9 )。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能聚光裝置，其特征在于所述主、副反射鏡(5、6)為凹 型旋轉(zhuǎn)拋物面聚光反射鏡，其凹面相對，共有一個聚焦點(diǎn)(8)，所述聚焦點(diǎn)(8)設(shè)在主、副反 射鏡(5、6 )之間緊靠副反射鏡(6 ) —側(cè)的軸線(14 )上。
專利摘要本實(shí)用新型涉及太陽能聚光裝置，它包括定日系統(tǒng)和導(dǎo)光系統(tǒng)，定日系統(tǒng)包括主支架，轉(zhuǎn)支架，搖支架，主、副反射鏡，主、副反射鏡固定在搖支架上，轉(zhuǎn)支架調(diào)整主、副反射鏡的定日方位角，搖支架調(diào)整主、副反射鏡的定日仰角，從而實(shí)現(xiàn)定日跟蹤的目的。導(dǎo)光系統(tǒng)包括主、副反射鏡，主導(dǎo)光鏡，輔助導(dǎo)光鏡組件，分岔鏡，光能接收器，太陽光束由主反射鏡匯于聚焦點(diǎn)處，在聚焦點(diǎn)附近形成聚能光束，聚能光束再由副反射鏡形成聚能平行光束，經(jīng)光孔、主導(dǎo)光鏡、輔助導(dǎo)光鏡組件引向光能接收器。本實(shí)用新型的特點(diǎn)是方便自如地將聚能太陽光引向地面或室內(nèi)，又能將多碟聚能太陽光二次匯交獲得高增倍聚光比，分岔鏡可實(shí)現(xiàn)多用途的太陽能利用。
文檔編號G02B19/00GK201917709SQ20102068478
公開日2011年8月3日 申請日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者權(quán)成七 申請人:延邊大學(xué)