專利名稱：超強(qiáng)光超高溫超級(jí)反射模塊聚光鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超強(qiáng)光超高溫超級(jí)反射模塊聚光鏡，特別涉及將太陽(yáng)能光發(fā)展為新的聚焦方法和太陽(yáng)能新的應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
來自地球上石油和化石能源的不斷枯竭的告警鐘聲，以及傳統(tǒng)燃料的過度使用產(chǎn)生氣候變化而威脅到全人類的生存，在這種巨大壓力面前，各國(guó)政府組織和世界各大新能源集團(tuán)公司以及從事新能源科學(xué)研究的學(xué)者專家們都竭盡全力探索和尋找收集和利用太陽(yáng)能的最好技術(shù)方法，早在2003年我選擇了對(duì)太陽(yáng)光的平面光反射重合定日鏡的探索試 驗(yàn)研究，后將平面反射重合和凸透鏡焦點(diǎn)重合進(jìn)行交叉和混合性結(jié)構(gòu)研究試驗(yàn)，并獲得了人們意想不到的試驗(yàn)效果，且于2005年10月以保密技術(shù)專利標(biāo)記向中國(guó)專利局遞交了發(fā)明名稱為‘超高溫太陽(yáng)能子母鏡聚光器’的專利申請(qǐng)，隨后我在自家的房頂上試驗(yàn)安裝了一臺(tái)5Kw的由平面鏡構(gòu)成的中型聚焦反射鏡，該鏡耗時(shí)半年多的研制耗資近萬元，于2006年7月意外被大風(fēng)吹倒而摔碎，幾年來，一種不易摔壞的聚光反射鏡將是利用太陽(yáng)能的最好方法，時(shí)至今天，什么是最低成本和易于加工的聚光鏡、什么是最好的聚光鏡、什么是最強(qiáng)光和最理想的聚光方法是目前需要探討的關(guān)鍵所在，傳統(tǒng)中采用透光率較高的玻璃生產(chǎn)較大直徑的凸透鏡或鍋形凹反射鏡應(yīng)該是利用太陽(yáng)能的最好的聚光方法，但實(shí)際生活中能夠見到的幾乎為零，因?yàn)榧儾ＡУ拇笾睆酵哥R其加工非常困難，體積十分笨重、整體材料的凹反射鏡面積大，極容易受沖擊而破碎，它們還有一個(gè)性能極限的弊端是在太陽(yáng)光的作用下，不管對(duì)直徑改變的大小，其焦點(diǎn)溫度幾乎是一個(gè)恒定數(shù)，即1000攝氏度左右徘徊，從早上太陽(yáng)開始升起后的2個(gè)小時(shí)和太陽(yáng)下山的前2到3個(gè)小時(shí)，其溫度值就大打折扣，主要原因是在增大聚光鏡面積的時(shí)候不能增加聚光比，它們的焦點(diǎn)光斑隨聚光鏡面積的增大也跟隨成正比而增大，要想獲得超強(qiáng)光或超高溫必須通過較多數(shù)量的透鏡或凹反射鏡分別跟蹤定日對(duì)焦，給自動(dòng)控制系統(tǒng)大幅度增加了成本。我國(guó)古代的數(shù)學(xué)家祖沖之的在求證圓周率時(shí)采用了割圓術(shù)的方法，給了我們一個(gè)明確的啟示，我們也可以將任何曲面的反射鏡分割成一個(gè)正方形小方塊。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開一種超強(qiáng)光超高溫反射模塊聚光鏡所構(gòu)成的技術(shù)方案，如鍋形、瓦形和仿植物花瓣以及樹葉形曲面鏡，其本發(fā)明所要解決技術(shù)問題的關(guān)鍵是將小凸面與大凹面的復(fù)合結(jié)構(gòu)方式、或者是小平面與大凹面的復(fù)合結(jié)構(gòu)方式，并系統(tǒng)解決反射凸透鏡與凹面反射鏡聚光技術(shù)方法和途徑強(qiáng)化聚光性能和聚光效果。首先對(duì)傳統(tǒng)的凸透鏡進(jìn)行實(shí)質(zhì)性地改進(jìn)并構(gòu)成反射凸透鏡，采用高透光率的小型反射凸透鏡，并且透鏡結(jié)構(gòu)為一面是平面另一面則是凸面，將平面的那一面采用最良好的技術(shù)效果進(jìn)行鍍銀處理構(gòu)成反射鏡模塊，按鍋形反射鏡的要求制備一只金屬板或金屬網(wǎng)板與非金屬?gòu)?fù)合材料復(fù)合制成凹反射鏡基板，選擇4到7只反射透鏡模塊，反射凸透鏡模塊的焦距應(yīng)與凹反射基板相吻合，反射透鏡采用鑲嵌或粘貼在基板內(nèi)側(cè)，這樣超強(qiáng)光超高溫反射透鏡模塊聚光鏡制作完成，構(gòu)成整體反射聚光鏡，且反射模塊焦距為大于整體聚光鏡直徑的3倍以上，當(dāng)整體聚光鏡在太陽(yáng)光跟蹤系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)作用下，模塊中4到7個(gè)焦點(diǎn)產(chǎn)生重疊現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了共同的公共焦點(diǎn)，如果每個(gè)模塊的焦點(diǎn)溫度為900到1000攝氏度，那么公共焦點(diǎn)的溫度就可達(dá)到6300到7000攝氏度，正好與太陽(yáng)表面光照強(qiáng)度和溫度相仿；對(duì)于采用小平面鏡組成大凹面反射鏡結(jié)構(gòu)，與上述復(fù)合制成技術(shù)方法基本完全相同，唯一區(qū)別的是達(dá)到上述同樣的超強(qiáng)光和超高溫等級(jí)，須將小鏡模數(shù)量增加到約8000只到14000只，如須進(jìn)一步提高聚焦溫度和聚焦功率，可在一個(gè)鍋形或瓦形曲面板或任意幾何平面板作為基板安裝大量乃至數(shù)以萬計(jì)的小圓形片、小六方形片、小正方形片等小型水銀平面反射鏡模塊，可對(duì)熱源、燈光源、漫射光源和太陽(yáng)直射光源進(jìn)行聚焦而形成近似等面積光斑，對(duì)于中小功率聚光鏡可在平面基板上通過壓模制成鍋形曲面或瓦形曲面，然后在曲面上粘貼反射透鏡模塊或平面反射鏡模塊。超強(qiáng)光超高溫反射模聚光鏡，采用金屬或非金屬薄板材料作為整體基板粘貼反射透鏡或反射平面鏡構(gòu)成的群集合反射模塊，如鍋形曲面鏡、瓦形曲面鏡和仿植物花瓣以 及樹葉形曲面鏡等，在一個(gè)鍋形或瓦形曲面板上作為基板安裝大量乃至數(shù)以萬計(jì)的小圓形片、小六方形片、小正方形片等小型水銀反射鏡模塊，可對(duì)熱源、燈光源、漫射光源和太陽(yáng)直射光源進(jìn)行聚焦而形成近似等面積光斑；同樣另在一個(gè)鍋形或槽形曲面板上安裝若干只或數(shù)十只低倍率且底部為平面和鍍銀的反射透鏡模塊，可對(duì)太陽(yáng)直射光進(jìn)行超高倍率聚焦形成大功率超強(qiáng)光超高溫焦點(diǎn)或焦線，在鏡體基板的1/2鏡面和重心位置設(shè)有可用于跟蹤的兩只轉(zhuǎn)軸，以便將整個(gè)鏡體平穩(wěn)安裝在太陽(yáng)光對(duì)日跟蹤支架上。曲面或平面基板由金屬薄板、金屬網(wǎng)板與非金屬材料復(fù)合構(gòu)成，反射鏡模塊厚度為O. 2到3毫米，反射鏡模塊面積為I到100平方厘米。反射透鏡為低倍率長(zhǎng)焦距透鏡，即焦距為大于透鏡直徑的3倍以上。所述曲面基板聚光鏡開通風(fēng)孔進(jìn)行防風(fēng)處理，另外對(duì)于超大直徑聚光鏡，可制成花瓣結(jié)構(gòu)達(dá)到進(jìn)一步增強(qiáng)抗風(fēng)能力。中小功率聚光鏡可在平面基板上通過壓模制成鍋形曲面或槽形曲面，任意幾何平面鏡中的反射模塊由各形平面鏡構(gòu)成，其不同位置的反射模塊的安裝角度調(diào)整可等效于曲面鏡，對(duì)于曲面鏡來說可直接在曲面上粘貼反射透鏡模塊或平面反射鏡。所述聚光鏡的聚焦光斑和聚焦焦點(diǎn)不隨聚光鏡直徑的擴(kuò)大而增大，以至使焦點(diǎn)溫度劇烈增高，進(jìn)而將焦點(diǎn)溫度設(shè)計(jì)為3千度到100萬度以上。所述聚光鏡焦點(diǎn)的聚焦溫度關(guān)系公式為SK = nmk, mk = SK/n，其中SK表示整體聚光鏡溫度、η表示大量的模塊數(shù)、mK表示單一模塊溫度。可由集群式聚光鏡構(gòu)成太陽(yáng)能熱發(fā)電站的能源收集系統(tǒng)，設(shè)計(jì)總功率為SzQ = lOOOMw，焦點(diǎn)距離為0. 5到50米，設(shè)計(jì)參考聚焦溫度為攝氏2100度。
具體實(shí)施例方式采用超強(qiáng)光小功率聚光鏡，如I. 5平方米太陽(yáng)光接收面積，使聚光強(qiáng)度達(dá)到I到2個(gè)太陽(yáng)表面光照強(qiáng)度將水蒸汽水分子產(chǎn)生高效率分解成氫氣和氧氣后同時(shí)混合燃燒，產(chǎn)生高溫高壓氣體推動(dòng)微型氣輪機(jī)高速旋轉(zhuǎn)，其再生熱動(dòng)力可達(dá)15Kw以上，給現(xiàn)代汽車提供綠色氫能源動(dòng)力。采用祖沖之的割圓術(shù)將球面和其它曲面分割成正方形面反射鏡，同樣采用割圓術(shù)將菲涅爾鏡的環(huán)圈面分割成正方形面反射鏡。
采用大量的反射鏡將太陽(yáng)光投射到同一個(gè)焦點(diǎn)上產(chǎn)生超強(qiáng)光效應(yīng)，建立超級(jí)太陽(yáng)能聚光鏡，其焦點(diǎn)光照度可達(dá)到200個(gè)以上的太陽(yáng)表面光照強(qiáng)度和200個(gè)以上的太陽(yáng)熱表
面溫度。瓦形曲面鏡可制成接近于平面的微曲面反射鏡其鏡中的反射模塊為長(zhǎng)方形平面結(jié)構(gòu)，且模塊面積可選擇大于100平方厘米，每只瓦形鏡設(shè)有兩只轉(zhuǎn)軸以便任意調(diào)整聚焦角，大量的單體瓦形鏡可通過列陣或方陣排列。曲面基板聚光鏡開有多個(gè)通風(fēng)與流水窗口進(jìn)行防風(fēng)和排水處理，另外對(duì)于超大直徑聚光鏡，可制成花瓣結(jié)構(gòu)達(dá)到進(jìn)一步增強(qiáng)抗風(fēng)能力，任意幾何平面鏡中的反射模塊由各形平面鏡構(gòu)成，其不同位置的反射模塊的安裝角度調(diào)整到可等效于曲面鏡，對(duì)于采用小功率聚光鏡可組成5到20KW的家庭應(yīng)用發(fā)電站或車載移動(dòng)式發(fā)電站等微型發(fā)電站。在地球上建立大量的超級(jí)太陽(yáng)能聚光鏡，利用聚集太陽(yáng)光能源全面替代人類過去 已建或未建的核能源發(fā)電站。 該發(fā)明技術(shù)中的超強(qiáng)光超高溫光熱利用、電利用，高溫、中溫和低溫的熱利用即將在本世紀(jì)全面改變?nèi)祟惖慕?jīng)濟(jì)發(fā)展包括農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、商業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、國(guó)防經(jīng)濟(jì)發(fā)展、建筑居住生產(chǎn)和生活模式乃至社會(huì)發(fā)展模式的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
權(quán)利要求
1.超強(qiáng)光超高溫超級(jí)反射模塊聚光鏡，它包括采用金屬板或金屬網(wǎng)板與非金屬?gòu)?fù)合材料作為基板粘貼反射透鏡或反射平面鏡構(gòu)成的群集合反射模塊，如鍋形曲面鏡、瓦形曲面鏡和仿植物花瓣以及樹葉形曲面鏡等，其特征是:A、在一個(gè)鍋形或瓦形曲面板或任意幾何平面板作為基板安裝大量乃至數(shù)以萬計(jì)的小圓形片、小六方形片、小正方形片等小型水銀平面反射鏡模塊，可對(duì)熱源、燈光源、漫射光源和太陽(yáng)直射光源進(jìn)行聚焦而形成近似等面積光斑；B、同樣另在一個(gè)鍋形或瓦形曲面板上安裝若干只或數(shù)十只低放大倍率且底部為平面和鍍銀的反射透鏡模塊，可對(duì)太陽(yáng)直射光進(jìn)行超高倍率聚焦形成大功率超強(qiáng)光超高溫焦點(diǎn)或焦線；C、在鏡體基板的1/2鏡面和重心位置設(shè)有可用于跟蹤的兩只轉(zhuǎn)軸。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚光鏡，其特征是曲面基板由金屬薄板、金屬網(wǎng)板與非金屬材料復(fù)合構(gòu)成，反射鏡模塊厚度為O. 2到3毫米，反射鏡模塊面積為I到100平方厘米。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚光鏡，其特征是反射透鏡模塊為低放大倍率長(zhǎng)焦距透鏡，即焦距為大于整體聚光鏡直徑的3倍以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚光鏡，其特征是中小功率聚光鏡可在平面基板上通過壓模制成鍋形曲面或瓦形曲面，然后在曲面上粘貼反射鏡模塊或平面反射鏡模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚光鏡，其特征是所述聚光鏡的聚焦光斑和聚焦焦點(diǎn)不隨整體反射鏡直徑的擴(kuò)大而増大，以至使焦點(diǎn)溫度劇烈增高，進(jìn)而將焦點(diǎn)溫度設(shè)計(jì)為3千度到100萬度以上,所述反射鏡焦點(diǎn)的聚焦溫度關(guān)系公式為SK = nmk, mk = SK/n。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚光鏡，其特征是可由集群式聚光鏡構(gòu)成太陽(yáng)能熱發(fā)電站的能源收集系統(tǒng)，設(shè)計(jì)總功率為SzQ = lOOOMw，焦點(diǎn)距離為0. 5米到50米，設(shè)計(jì)參考聚焦溫度為攝氏2100度，同樣采用小功率聚光鏡可組成5到20Kw的家庭應(yīng)用發(fā)電站或車載移動(dòng)式發(fā)電站。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚光鏡，其特征是采用超強(qiáng)光小功率聚光鏡，如I.5平方米太陽(yáng)光接收面積，使聚光強(qiáng)度達(dá)到I到2個(gè)太陽(yáng)表面光照強(qiáng)度將水蒸汽高效率分解成氫氣和氧氣后混合燃燒，產(chǎn)生高溫高壓氣體推動(dòng)微型氣輪機(jī)高速旋轉(zhuǎn)，其再生熱動(dòng)カ可達(dá)15Kw左右，給現(xiàn)代汽車或船艦提供綠色氫能源動(dòng)カ。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚光鏡，其特征是采用祖沖之的割圓術(shù)將球面和其它曲面分割成大量的正方形面反射鏡模塊，同樣采用割圓術(shù)將菲涅爾鏡的環(huán)圈面分割成大量的正方形平面反射鏡模塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚光鏡，其特征是采用大量的反射鏡將太陽(yáng)光投射到同一個(gè)焦點(diǎn)上產(chǎn)生超強(qiáng)光效應(yīng)，建立超級(jí)太陽(yáng)能聚光鏡，其焦點(diǎn)光照度可達(dá)到200個(gè)以上的太陽(yáng)表面光照強(qiáng)度和200個(gè)以上的太陽(yáng)熱表面溫度。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚光鏡，其特征是在地球上建立大量的超級(jí)太陽(yáng)能聚光鏡，利用聚集太陽(yáng)光能源全面替代人類過去和未來已建或未建的核能源發(fā)電站。
全文摘要
超強(qiáng)光超高溫超級(jí)反射模塊聚光鏡，屬現(xiàn)代高端太陽(yáng)能技術(shù)應(yīng)用、超強(qiáng)光可直接分解水制氫、金屬冶煉、新的特種物質(zhì)提煉、串聯(lián)式大中型太陽(yáng)能熱發(fā)電站的應(yīng)用，以及家庭、車栽移動(dòng)發(fā)電站和氫能發(fā)動(dòng)機(jī)汽車等技術(shù)領(lǐng)域?，F(xiàn)有技術(shù)中的單體透鏡包括古老的凸透鏡、非聶耳鏡都不能等于或超過太陽(yáng)表面光等這種超強(qiáng)光和超高溫的程度，本發(fā)明采用鍋形或瓦形曲面作基板，借用祖沖之的數(shù)學(xué)分割法將曲面和圓形面分割成的正方形和六方形面，在一鏡體中安裝大量平面鏡或凸透鏡反射模塊，進(jìn)而構(gòu)成超強(qiáng)光和超高溫聚光鏡，采用全新的聚光方式產(chǎn)生極高溫現(xiàn)象，主要作用是為人類完全替代石油、礦物和核能源的時(shí)間提早100年實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)F24J2/46GK102692696SQ20111007198
公開日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2011年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月24日
發(fā)明者孫回寶, 孫嬌嬌, 孫言明, 孫貴芳 申請(qǐng)人:武漢孫言明太陽(yáng)能科技有限公司