專利名稱：凸透鏡太陽能采集利用裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種太陽能集熱器，特別是一種凸透鏡太陽能采集利
用裝置。
背景技術：
多年來，人們對太陽能的研究利用技術快速發(fā)展，太陽能集熱利
用設施已經(jīng)被越來越多的人們所采用。目前，常見的太陽能利用裝置主要有太 陽能電池板、太陽能熱水器。太陽能電池板造價高、壽命短，效率低，所以大
量推廣受到限制；太陽能熱水器對太陽能的利用相對比較單一，效率與造價比 低。將太陽能像沼氣、天然氣那樣用于燒水做飯或更深入開發(fā)利用的裝置設施 還未面市
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題在于提供一種結(jié)構(gòu)簡易、造價低廉、使 用壽命長、利用效率高、應用范圍廣、傳輸方便的凸透鏡太陽能采集利用裝置。
為解決上述技術問題，本發(fā)明采取的技術方案如下 一種凸透鏡太陽能采 集利用裝置，由支架、數(shù)十個漸變型光纖采光器、太陽能采集箱、光導纖維、 光熱轉(zhuǎn)換器組成；太陽能采集箱的安裝于支架；太陽能采集箱包括箱體和凸透 鏡面板，凸透鏡面板由數(shù)十塊排列在同一平面的凸透鏡構(gòu)成；每個凸透鏡的幾 何中心位置正下方安裝一個漸變型光纖采光器，每個漸變型光纖采光器的末端 連接有傳輸光纖，數(shù)十根傳輸光纖集束為一體組成光導纖維，光導纖維的輸出 端固定于光熱轉(zhuǎn)換器。
本發(fā)明每個凸透鏡的幾何中心位置下方安裝一個漸變型光纖采光器，即漸 變型光纖采光器的采光頭的幾何中心點與凸透鏡的焦點位于一條中心軸線上， 將太陽光經(jīng)凸透鏡聚集在漸變型光纖采光器的采光頭的中心點；每個漸變型光 纖采光器的末端連接有傳輸光纖，將眾多漸變型光纖采光器聚集的太陽光能集 束于光導纖維，而光導纖維的輸出端固定于光熱轉(zhuǎn)換器，為光熱轉(zhuǎn)換器提供了 大量的熱能，光熱轉(zhuǎn)換器即可用于采暖、燒水做飯，也可將光熱轉(zhuǎn)換器安裝在發(fā)動機的熱交換器和燃燒室之間，為發(fā)動機提供熱能，驅(qū)動發(fā)動機。
本發(fā)明因采用凸透鏡聚光和光導纖維傳送太陽能，其利用效率高、造價低 廉、使用壽命長、傳輸方便，光熱轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換效率高；它適用于企業(yè)、廠礦、 事業(yè)、學校、醫(yī)院、農(nóng)場、商場、停車場、家庭等，為這些用戶提供清潔、環(huán) 保的能源。


圖1為本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖2為凸透鏡、漸變型光纖采光器、傳輸光纖等的關系示意圖3為太陽能采集箱的結(jié)構(gòu)示意圖，
圖4為裝有光路控制器的傳輸光纖線路示意圖，
圖5為光路控制器結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中l(wèi)一支架，2—漸變型光纖采光器，2a—采光頭，3—太陽能采集箱， 4一光熱轉(zhuǎn)換器，3a—凸透鏡，3b—凸透鏡焦點，3c—箱體，3d—支撐桿，3e 一固定螺釘，3f—采光器安裝板，3g—采光器固定器，3h—凸透鏡面板，4一 光熱轉(zhuǎn)換器，4a—外殼，4b—散光芯，4c—散熱片，5—光導纖維，5a—傳輸光 纖，6—發(fā)動機，7—太陽垂直跟蹤控制器，8—二次聚光采光器，9—光路控制 器，9a—外殼，9b—全反射直角三棱鏡，9c—三棱鏡轉(zhuǎn)軸，9d—端蓋，9e—安 裝座
具體實施方式
如圖1所示 一種凸透鏡太陽能采集利用裝置，由支架1、六 十個(即15X4個)漸變型光纖采光器2、太陽能采集箱3、光導纖維5、光熱 轉(zhuǎn)換器4組成；太陽能采集箱3的安裝于支架1;參見圖3，太陽能采集箱3包 括箱體3c和凸透鏡面板3h，凸透鏡面板3h由六十塊排列在同一平面的凸透鏡 3a構(gòu)成；箱體3c內(nèi)固設有采光器安裝板3f ，采光器安裝板3f上固裝有六十個 與凸透鏡3a的幾何中心位置對應的采光器固定器3g，每個采光器固定器3g安 裝一個漸變型光纖采光器2，漸變型光纖采光器2的采光頭2a的中心與凸透鏡 3a的幾何中心位于一條直線上，并且漸變型光纖采光器2的采光頭2a的中心點 與凸透鏡3a的凸透鏡焦點3b重合，采光器安裝板3f上面固設有與采光器安裝板3f相垂直的支撐桿3d，相鄰的凸透鏡3a經(jīng)固定螺釘3e固定安裝在支撐桿 3d，每個漸變型光纖采光器2的末端連接有傳輸光纖5a，數(shù)十根傳輸光纖5a集 束為一體組成光導纖維5，光導纖維5的輸出端固定于光熱轉(zhuǎn)換器4。本實施例 所示的凸透鏡3a是正方形，凸透鏡3a也可為圓形或正多邊形。
參見圖2:光熱轉(zhuǎn)換器4包括外殼4a與散光芯4b;散光芯4b是三棱管體， 外殼4a內(nèi)壁和散光芯4b內(nèi)壁設有散熱片4c，光導纖維5的輸出端固定在光熱 轉(zhuǎn)換器4的外殼4a上，輸出的光線對準散光芯4b的一個棱邊，經(jīng)散光芯4b外 壁反射、折射到散熱片4c，獲取熱量。
支架1呈高、低兩端設置，作為本發(fā)明的完善，參見圖l:支架l高端裝有 太陽垂直跟蹤控制器7，太陽能采集箱3與支架1低端用活關節(jié)連接。在太陽垂 直跟蹤控制器7的作用下，太陽能采集箱3在支架1上可實現(xiàn)繞自身軸心左右 轉(zhuǎn)動，以及改變太陽能采集箱3與水平面的夾角，實現(xiàn)垂直跟蹤太陽的東升西 落和緯度高低，保證眾多的凸透鏡3a始終與太陽光束垂直，跟蹤太陽直射，使 凸透鏡3a獲取最大的太陽輻照。
因眾多的漸變型光纖采光器2其末端連接有眾多的傳輸光纖5a，如果漸變 型光纖采光器2數(shù)量過多，眾多的傳輸光纖5a集束為一體所組成的光導纖維5 直徑太大；作為本發(fā)明的進一步完善，參見圖2:在光導纖維5的末端連接有二 次聚光采光器8， 二次聚光采光器8的采光端即大端與光導纖維5的末端連接， 二次聚光采光器8的聚光端即小端與小徑的光導纖維5輸入端連接，小徑的光 導纖維5的輸出端固定于光熱轉(zhuǎn)換器4的外殼4a。
使用本發(fā)明時，太陽垂直跟蹤控制器7調(diào)整太陽能采集箱3，使太陽光線垂 直照在凸透鏡面板3c上，凸透鏡3a將太陽光線聚在凸透鏡焦點3b上，被聚集 的太陽光線通過漸變型光纖采光器2和傳輸光纖5a的傳導，最后照射在散光芯 4b上，將光能轉(zhuǎn)變成熱能，熱能可直接用于采暖、燒水等；也可將光熱轉(zhuǎn)換器 4安裝在發(fā)動機6的熱交換器和燃燒室之間，驅(qū)動該發(fā)動機6產(chǎn)生動能，產(chǎn)生的 動能用于并網(wǎng)發(fā)電、空調(diào)、給電動汽車充電、照明等。作為本發(fā)明的更進一步完善，為了增大能量，可將數(shù)套本發(fā)明的太陽能采 集裝置并聯(lián)起來，圖1所示是三個凸透鏡太陽能采集裝置相并聯(lián)的設施。 一套 凸透鏡太陽能采集裝置的光熱轉(zhuǎn)換器4直接用于采暖、燒水；另二套凸透鏡太 陽能采集裝置的光熱轉(zhuǎn)換器4為發(fā)動機6提供熱能。
為了提高一套本發(fā)明的利用效率，也可以將一套本發(fā)明的太陽能采集裝置
連接數(shù)個光熱轉(zhuǎn)換器4，如圖4與圖5所示在小徑的光導纖維5的末端裝有 光路控制器9，來對光能按照需要的控制和分配。光路控制器9包括外殼9a、 全反射直角三棱鏡9b、兩個三棱鏡轉(zhuǎn)軸9c與兩端蓋9d;三棱鏡轉(zhuǎn)軸9c一端設 有安裝座9e，兩端蓋9d扣合在外殼9a上、下端，兩個三棱鏡轉(zhuǎn)軸9c的軸端以 可轉(zhuǎn)動方式安裝于上、下端蓋9d,全反射直角三棱鏡％裝在安裝座9e，外殼 9a可連接數(shù)個光熱轉(zhuǎn)換器4，圖中示出為連接了兩個光熱轉(zhuǎn)換器4。外殼9a即 可直接經(jīng)光導纖維5連接光熱轉(zhuǎn)換器4，也可如圖中所示經(jīng)二次聚光采光器8連 接光導纖維5，再連接光熱轉(zhuǎn)換器4。
權(quán)利要求
1、一種凸透鏡太陽能采集利用裝置，其特征在于它由支架(1)、數(shù)十個漸變型光纖采光器(2)、太陽能采集箱(3)、光導纖維(5)、光熱轉(zhuǎn)換器(4)組成；所述太陽能采集箱(3)的安裝于所述支架(1)；所述太陽能采集箱(3)包括箱體(3c)和凸透鏡面板(3h)，所述凸透鏡面板(3c)由數(shù)十塊排列在同一平面的凸透鏡(3a)構(gòu)成；每個所述凸透鏡(3a)的幾何中心位置正下方安裝一個所述漸變型光纖采光器(2)，每個所述漸變型光纖采光器(2)的末端連接有傳輸光纖(5a)，數(shù)十根所述傳輸光纖(5a)集束為一體組成所述光導纖維(5)，所述光導纖維(5)的輸出端固定于所述光熱轉(zhuǎn)換器(4)。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種凸透鏡太陽能采集利用裝置，其特征在于所 述漸變型光纖采光器(2)的采光頭(2a)的中心與所述凸透鏡(3a)的幾何中 心位于一條直線上，所述采光頭(2a)的中心點與所述凸透鏡(3a)的凸透鏡 焦點(3b)重合。
3、 如權(quán)利要求1所述的一種凸透鏡太陽能采集利用裝置，其特征在于所 述支架(1)呈高、低兩端設置，所述支架(1)高端裝有太陽垂直跟蹤控制器(7)，所述太陽能采集箱(3)與所述支架(1)低端用活關節(jié)連接。
4、 如權(quán)利要求1所述的一種凸透鏡太陽能采集利用裝置，其特征在于所 述箱體(3c)內(nèi)固設有采光器安裝板(3f)，所述采光器安裝板(3f)上固裝有 與所述凸透鏡(3a)數(shù)量相等并與所述凸透鏡(3a)幾何中心位置對應的采光 器固定器(3g)，每個所述采光器固定器(3g)安裝一個所述漸變型光纖采光器(2)，所述采光器安裝板(3f)上面固設有與所述采光器安裝板(3f)相垂直 的支撐桿(3d),相鄰的所述凸透鏡(3a)經(jīng)固定螺釘(3e)固定安裝在所述支 撐桿(3d)。
5、如權(quán)利要求l所述的一種凸透鏡太陽能采集利用裝置，其特征在于所 述光熱轉(zhuǎn)換器(4)包括外殼(4a)與散光芯(4b);所述散光芯(4b)是三棱 管體，所述外殼(4a)內(nèi)壁和所述散光芯(4b)內(nèi)壁設有散熱片(4c)，所述光 導纖維(5)的輸出端固定在所述外殼Ua)上。
6、如權(quán)利要求5所述的一種凸透鏡太陽能采集利用裝置，其特征在于所 述光導纖維(5)的末端連接有二次聚光采光器(8)，所述二次聚光采光器(8)的采光端與所述光導纖維(5)的末端連接，所述二次聚光采光器(8)的聚光 端與小徑的所述光導纖維(5)輸入端連接，小徑的所述光導纖維(5)的輸出 端固定于所述外殼(4a)。
7、 如權(quán)利要求1至6任意一項所述的一種凸透鏡太陽能采集利用裝置，其 特征在于所述光導纖維(5)的末端裝有光路控制器(9);所述光路控制器(9) 包括外殼(9a)、全反射直角三棱鏡(9b)、兩個三棱鏡轉(zhuǎn)軸(9c)與兩端蓋(9d); 所述三棱鏡轉(zhuǎn)軸(9c) 一端設有安裝座(9e)，所述兩端蓋(9d)扣合在所述外 殼(9a)上、下端，所述兩個三棱鏡轉(zhuǎn)軸(9c)軸端以可轉(zhuǎn)動方式安裝于所述 上、下端蓋(9d)，所述全反射直角三棱鏡(9b)裝在所述安裝座(9e)，所述 外殼(9a)可連接數(shù)個所述光熱轉(zhuǎn)換器(4)。
8、 如權(quán)利要求7所述的一種凸透鏡太陽能采集利用裝置，其特征在于所 述凸透鏡(3a)是正方形或圓形或正多邊形。
9、 如權(quán)利要求8所述的一種凸透鏡太陽能采集利用裝置，其特征在于所 述光熱轉(zhuǎn)換器(4)安裝在發(fā)動機(6)的熱交換器和燃燒室之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種凸透鏡太陽能采集利用裝置，它由支架、數(shù)十個漸變型光纖采光器、太陽能采集箱、光導纖維、光熱轉(zhuǎn)換器組成；太陽能采集箱的安裝于支架；太陽能采集箱包括箱體和凸透鏡面板，凸透鏡面板由數(shù)十塊排列在同一平面的凸透鏡構(gòu)成；每個凸透鏡的幾何中心位置正下方安裝一個漸變型光纖采光器，每個漸變型光纖采光器的末端連接有傳輸光纖，數(shù)十根傳輸光纖集束為一體組成光導纖維，光導纖維的輸出端固定于光熱轉(zhuǎn)換器。本發(fā)明可用于采暖、燒水做飯，也可為容積式持續(xù)發(fā)動機提供熱能，驅(qū)動發(fā)動機。本發(fā)明利用效率高、造價低廉、使用壽命長、傳輸方便，光熱轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換效率高；它適于企業(yè)、學校、醫(yī)院、商場、家庭等使用。
文檔編號F24J2/08GK101457988SQ20071016095
公開日2009年6月17日 申請日期2007年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月13日
發(fā)明者姜志凌 申請人:姜志凌