專利名稱：仿波導(dǎo)式太陽能接收器的制作方法
本接收器是受太陽能、熱水器的應(yīng)用和導(dǎo)波光學(xué)原理之啟發(fā)而發(fā)明的一種全新太陽能接收器，其特點(diǎn)是1、采用柱狀透鏡聚光；2、用光錐將柱狀透鏡所聚之光注入導(dǎo)光玻璃桿，利用光的全反射，光在導(dǎo)光玻璃桿中傳輸；3、將大量玻璃棒匯合之光用來轉(zhuǎn)換為其它能量。
仿波導(dǎo)式太陽能接收器與當(dāng)今太陽能熱水器相比功能強(qiáng)大得多，因它可以將大面積太陽光聚集在一小區(qū)域內(nèi)，

圖1示出了仿波導(dǎo)式太陽能接收器所采用的柱狀透鏡，此柱狀透鏡僅用來聚光，加工精度要求不高，且條形長度可做得盡可能大(較長的柱狀透鏡可通過縱向粘接幾個柱狀透鏡以實(shí)現(xiàn))，因仿波導(dǎo)式太陽能接收器需要采用大量的柱狀透鏡(見后)，為方便裝配可預(yù)先將多個柱狀透鏡合并，如圖2所示(4個合在一起，圖3為圖2側(cè)視圖)，柱狀透鏡所聚之光經(jīng)漏斗狀光注入器(見后)注入錐狀光注入器中，如圖4所示，其中1表柱狀透鏡，2表表面凹條漏斗狀光注入器，3表錐狀光注入器，為大量接收雜散光，故將漏斗狀況注入器表面距焦點(diǎn)有一定距離，漏斗狀光注入器上表面若是凹條形則柱狀透鏡焦點(diǎn)條在光注入器之外，若是凸條形則焦點(diǎn)在光注入器之內(nèi)(如圖5所示，其中4表表面凸條漏斗狀光注入器)，此光路結(jié)構(gòu)包含了幾個重要的參數(shù)，如圖6所示，它們是漏斗狀況注入器的半錐角α，其柱狀表面與柱狀透鏡光心條的半范圍角β，柱狀表面的曲率r，弧心條與柱狀透鏡焦點(diǎn)條距離L及柱狀透鏡的焦距f，合理設(shè)計(jì)α值可使漏斗狀光注入器所接收之光最多經(jīng)過一次反射即注入光注入器中(此二種注入器粘接)而其它幾個參數(shù)的合理設(shè)計(jì)則可以最大限度地接收太陽光。一條柱狀透鏡對應(yīng)一個有多個光注入器的光注入器組，如圖7所示，其中5表由多個光注入器(一個漏斗狀光注入器與一個錐狀光注入器相匹配)組成的光注入器組，圖8為圖7A-A向剖視圖，凹條漏斗狀光注入器結(jié)構(gòu)視圖如圖9、圖10所示，而錐狀光注入器如圖11、圖12所示，為降低光損耗，錐狀光注入器反光平面需鍍銀，柱狀透鏡會聚的太陽光經(jīng)兩種光注入器進(jìn)入導(dǎo)光玻璃棒中，與光注入器組對應(yīng)就有導(dǎo)光玻璃棒組，合理設(shè)計(jì)導(dǎo)光玻璃棒之間的聯(lián)接可將輸入該導(dǎo)光玻璃組的光大部分傳輸入一條導(dǎo)光玻璃棒中，玻璃棒之間的聯(lián)接可采用單純的兩兩聯(lián)接，也可采用3個(多個)一小組3個(多個)一小組進(jìn)行連接，圖13示意出了一種典型的3個一小組3個一小組聯(lián)接示意圖，其中6表錐狀連接器(錐狀連接器也可采用Y狀連接器代替，見后)，而圖14示意出了3個小組聯(lián)接成一中組，而3個中組形成一大組最后匯入一出光玻璃棒的示意圖。錐狀聯(lián)接器結(jié)構(gòu)如圖15、圖16、圖17所示，錐狀聯(lián)接器的材料折射率需稍小于導(dǎo)光玻璃棒，這樣在玻璃棒聯(lián)接好后此處形成一個負(fù)光學(xué)棱錐體，合理設(shè)計(jì)參數(shù)θ可使兩條入射玻璃棒之間沒有光的傳輸而將損耗降低到最低限限度(如圖18所示)，錐狀連接器也可采用Y狀連接器代替，如圖19所示，Y狀連接器有兩個光楔，圖中示意之光楔折射率應(yīng)稍大于導(dǎo)光玻璃棒，光楔的光路示意圖如圖20所示，一個柱狀透鏡，一個光注入器組，一組傳輸玻璃棒構(gòu)成了一個柱面透鏡聚光系統(tǒng)，如圖21所示，其中1表柱面透鏡，7表漏斗狀光注入器組，8表錐狀光注入器組，9表導(dǎo)光玻璃棒組，10表出光玻璃棒，由多個柱面透鏡聚光系統(tǒng)構(gòu)成光接收組，兩個光接收組的出光玻璃棒匯聚在一小區(qū)域，此區(qū)域即為能量轉(zhuǎn)換區(qū)，如圖22所示，其中圓圈內(nèi)的區(qū)域即為能量轉(zhuǎn)換區(qū)域，在能量轉(zhuǎn)換區(qū)域可隨意設(shè)置反向鏡將光線導(dǎo)向所需方向，圖23示意出了四個反向鏡構(gòu)成的反向鏡組示意圖。兩個光接收組與在能量轉(zhuǎn)換區(qū)域的反向鏡及其固定機(jī)構(gòu)即構(gòu)成了一個仿波導(dǎo)式太陽能接收器，即使在陰天的情況下，該太陽能接收器也可將冷水燒開，故它的應(yīng)用將開辟人類利用太陽能新紀(jì)元。圖24給出了最簡單的應(yīng)用框圖，其中11表仿波導(dǎo)式太陽能接收器，12表汽輪機(jī)，13表發(fā)電機(jī)，而圖25給出了一典型應(yīng)用框圖，其中11表接收器，12表汽輪機(jī)，13表發(fā)電機(jī)，14表水泵，15表高水位儲存器，16表廚房，之所以有水泵和高水位儲存器，是考慮晚上無陽光，白天抽出部分太陽光能量到高水位儲存器中，儲存器到晚上放水發(fā)電，而接收器燒的蒸汽又可直通廚房。圖26給出一種典型鄉(xiāng)村居室設(shè)計(jì)，其中11表太陽能接收器，15表高水位儲存器(它的頂部也放滿了太陽能接收器)，17表二層平房(頂部放滿了接收器)，18表水管，19表發(fā)電機(jī)，20表池塘(或低水位儲水器)，至于仿波導(dǎo)式太陽能接收器需隨時隨太陽方位換方向問題，可靈活設(shè)計(jì)其支架，如圖27表示，其中21表接收器主體，22表凸輪，23為方位控制桿，25為底架，凸輪的運(yùn)動由時鐘控制。安裝時應(yīng)注意使柱狀透鏡的條形方向與太陽運(yùn)行軌跡所在平面垂直，如圖28所示，其中26為太陽，定位安裝可采用“立竿見影”的方法，如圖29所示，其中27表直桿，即用兩條垂直直桿的影子成一直線定位。
仿波導(dǎo)式太陽能接收器將替代太陽能熱水器而進(jìn)入普通家庭，它將為人類創(chuàng)造出巨大的財(cái)富，凡一切空地(如道路上方屋頂?shù)?均可安裝。
權(quán)利要求
1.一種新型太陽能接收器，其特征在于采用多個柱面透鏡構(gòu)成柱面透鏡組，接收太陽光，每一柱面透鏡對應(yīng)一漏斗狀光注入器組和一錐狀光注入器組將光導(dǎo)入一由導(dǎo)光玻璃棒組，再由該導(dǎo)光玻璃棒組將光匯入一條出光玻璃棒中，由多條出光玻璃棒匯集成工作區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的漏斗狀光注入器，其特征在于其接收面為一柱面，若為凹面，則安裝時柱面透鏡的焦點(diǎn)條需在注入器之外，若凸面則需在注入器之內(nèi)以盡可能多地接收太陽光。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光玻璃棒組，其特征在于兩根玻璃棒經(jīng)過聯(lián)接將兩根玻璃棒內(nèi)的光線匯入一根玻璃棒，或兩兩相聯(lián)或3個玻璃棒(多個)一小組相聯(lián)，而3個(多個)小組構(gòu)成一次組相聯(lián)，3個(多個)次組相聯(lián)再構(gòu)成第二次組相聯(lián)直至將一柱狀透鏡所聚之光匯入一根出光玻璃管輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光玻璃棒，其特征在于光線在其內(nèi)通過全反向傳輸。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的兩根玻導(dǎo)光玻璃棒聯(lián)接，其特征在于可通過一錐體進(jìn)行連接，錐體之折射率稍小于導(dǎo)光玻璃棒玻璃折射率以減小連接處的光損耗，也可通過Y形連接，Y形與輸入玻璃棒相接入有光楔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柱面透鏡，其特征在于可通過幾個柱面透鏡縱向相粘接達(dá)到透鏡加長的目的。
全文摘要
一種新式太陽能接收器，特點(diǎn)是利用柱狀透鏡聚光，利用光的全反射，用玻璃棒導(dǎo)光，最后達(dá)到大量利用太陽能之目的，它的應(yīng)用與推廣將大大改善鄉(xiāng)村生活，減輕農(nóng)民負(fù)擔(dān)。
文檔編號F24J2/08GK1453525SQ02116958
公開日2003年11月5日 申請日期2002年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月27日
發(fā)明者湯浩泉 申請人:湯浩泉