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      可跟蹤太陽光線的多光反射拋物面、同焦區(qū)的太陽能聚光裝置的制作方法

      文檔序號:6320943閱讀:203來源:國知局
      專利名稱:可跟蹤太陽光線的多光反射拋物面、同焦區(qū)的太陽能聚光裝置的制作方法
      可跟蹤太陽光線的多光反射拋物面、同焦區(qū)的太陽能聚光裝置技術領域
      本發(fā)明涉及太陽能裝置,特別是涉及一種可跟蹤太陽光線的多光反射拋物面、同焦區(qū)的 太陽能聚光裝置。
      背景技術
      眾所周知,太陽能是取之不盡,用之不竭,但人們尚未能大規(guī)模利用的重要能源。隨著 煤、石油、天然氣等化石能源的減少及價格的不斷上漲,人類直接從太陽能中獲取能量已變 得越來越重要。目前已有各種各樣的太陽能利用設備被使用,如光電轉換及光熱轉換設備等 。在較大型的太陽能聚光設備中, 一種為槽式系統(tǒng),另一種為塔式系統(tǒng)。其中,槽式系統(tǒng)是 由多個槽式光反射拋物面板構成,其缺陷在于每個槽式光反射拋物面板焦點上均設有光熱轉 換管,并須通過復雜的管網(wǎng)連接,因此制作成本高,可靠性差,光熱轉換效率低。塔式系統(tǒng) 是由一高塔和一個巨大光反射拋物面板構成,該光反射拋物面板可隨太陽光線轉動,將太陽 光聚焦到塔頂?shù)墓鉄徂D換裝置上,其缺陷在于如要獲得大面積的太陽光能時,其立體幾何尺 寸巨大,結構復雜,造價高。

      發(fā)明內容
      本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術的不足,而提供一種無須復雜的管路,可將多個光反射拋物面 板的光能聚集到同一區(qū)域,因而成本低,光熱轉換效率高,易于實施的可跟蹤太陽光線的多 光反射拋物面、同焦區(qū)的太陽能聚光裝置。
      為實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供一種可跟蹤太陽光線的多光反射拋物面、同焦區(qū)的太陽能 聚光裝置,該裝置包括多個平行排列的可轉動光反射拋物面板,在每個光反射拋物面板的焦 軸的鄰近區(qū)域設有一個共焦軸的固定不動的尺寸小于光反射拋物面板的小光反射拋物面板, 各小光反射拋物面板的傾斜角度各不相同,且多個小光反射拋物面板各自的軸平面I相交于 同一交線或鄰近區(qū)域A。
      小光反射拋物面板的尺寸為光反射拋物面板尺寸的十分之一至三十分之一。 在所述交線或鄰近區(qū)域A內設有與光反射拋物面板的焦軸平行的光熱轉換管。 多個光反射拋物面板與太陽光線跟蹤裝置相連,并在太陽光線跟蹤裝置控制下繞光反射拋物面板的焦軸轉動,使其軸平面始終與太陽光線平行。
      多個光反射拋物面板沿至少一個基準安裝面B或C平行排列,基準安裝面B與水平面D之間 的傾角為ai—ci2,基準安裝面C與水平面D之間的傾角為ai+a2,其中,ai為地軸傾角的 0.3 1.5倍,a2為太陽能聚光裝置所在位置的緯度,以北緯的緯度值為正值,以南緯的緯 度值為負值,基準安裝面B、 C與水平面的交線沿東西方向設置。
      沿基準安裝面B或C設置的各光反射拋物面板的焦軸沿東西方向設置,并與沿基準安裝面 B、 C平行。
      沿基準安裝面B或C設置的各光反射拋物面板之間通過連桿鉸接,且其中一個光反射拋物 面板上設有一驅動機構,該驅動機構與太陽光線跟蹤裝置相連,該驅動機構根據(jù)太陽光線跟 蹤裝置的控制信號驅動其中一個光反射拋物面板轉動,并通過連桿帶動其它光反射拋物面板 同步轉動,使其軸平面始終與太陽光線平行。
      沿基準安裝面B或C設置的多個光反射拋物面板分別繞轉軸轉動,該轉軸的中心線與所述 焦軸重合,轉軸可轉動地連接于光反射拋物面板兩端的支架上,多個光反射拋物面板各通過 兩端的支撐桿連接到轉軸上。
      小光反射拋物面板的兩端固定于支架上。
      驅動機構包括蝸輪齒條、蝸桿、步進電機,其中,蝸輪齒條固定于支撐桿上,步進電機 固定于支架上,蝸桿連接于步進電機的輸出軸上。
      本發(fā)明的貢獻在于,它有效克服了傳統(tǒng)槽式系統(tǒng)和塔式系統(tǒng)的缺陷。由于設置了與光反 射拋物面板相對的尺寸小得多的小光反射拋物面板,可將多個光反射拋物面板的光能聚集到 同一區(qū)域,而無須復雜的管路,因而大大降低了制作成本,并提高了光熱轉換效率。且由于 本發(fā)明可根據(jù)不同的地形靈活設置,且為平面設置,因此施工和安裝方便,易于實施。


      圖1是基準安裝面B設置的本發(fā)明結構立體示意圖。 圖2是本發(fā)明的整體結構示意圖。
      圖3是本發(fā)明的光路原理圖,其中,圖3A為整體示意圖,圖3B為圖3A的E部放大圖。 圖4為圖1的局部放大圖,其中,圖4A為F部放大圖,圖4B為圖4A的G部放大圖。
      具體實施方式
      參閱圖l、圖2,本發(fā)明的可跟蹤太陽光線的多光反射拋物面、同焦區(qū)的太陽能聚光裝置包括多個光反射拋物面板IO、與之對應的多個小光反射拋物面板20、光熱轉換管30、連桿 40、驅動機構50及支架60。
      所述光反射拋物面板10是由玻璃、有機玻璃或塑料制成的光反射拋物面形的板狀體,其 長度可無限延長,寬度則根據(jù)所使用的場合確定。在光反射拋物面板的其中一個側面鍍有反 光材料,形成用于反射太陽光的反射鏡面。圖l、圖2中,多個光反射拋物面板10沿至少一個 基準安裝面B或C平行排列,光反射拋物面板10的長度可根據(jù)需要無限延長。本實施例中,多 個光反射拋物面板10分別沿基準安裝面B、 C排列,各光反射拋物面板10的軸平面相平行。所 述基準安裝面B、 C相對于水平面的角度是不同的。具體地說,基準安裝面B與水平面D之間的 傾角為ai—ci2,基準安裝面C與水平面D之間的傾角為ai+a2,其中,ai為地軸傾角的 0.3 1.5倍,a2為太陽能聚光裝置所在位置的緯度,且以北緯的緯度值為正值,以南緯的 緯度值為負值,基準安裝面B、 C與水平面的交線沿東西方向設置。沿上述基準安裝面B、 C設 置的各光反射拋物面板10的焦軸A1沿東西方向設置,并與沿基準安裝面B、 C平行。所述光反 射拋物面板10是可以通過轉動跟蹤太陽光線的活動式光反射拋物面板,其轉動結構將在下面 加以描述。
      如圖4A、圖4B所示,在每個光反射拋物面板10的焦軸A1 (虛擬軸)的鄰近區(qū)域設有一個 小光反射拋物面板20,其長度可無限延長,寬度則根據(jù)所使用的場合確定。在小光反射拋物 面板20的其中一個側面鍍有反光材料,形成用于反射太陽光的反射鏡面。該小光反射拋物面 板20尺寸較光反射拋物面板10小得多,其大小僅為光反射拋物面板10大小的十分之一至三十 分之一。該小光反射拋物面板20為固定式光反射拋物面板,其與光反射拋物面板10為同一焦 軸,且每個小光反射拋物面板的傾斜角度各不相同,多個小光反射拋物面板各自的軸平面I 相交于同一交線或鄰近區(qū)域A。如圖2及圖3A、圖3B所示,由于各個小光反射拋物面板20處于 光反射拋物面板10的焦軸A1 (虛擬軸)的鄰近區(qū)域內,使得光反射拋物面板10將太陽光反射 到小光反射拋物面板20的光反射拋物面上,各小光反射拋物面板20再將太陽光反射到光熱轉 換管30。如圖2,在所述小光反射拋物面板20的軸平面交線或鄰近區(qū)域A內設有與光反射拋物 面板10的焦軸平行的光熱轉換管30。該光熱轉換管接收多個小光反射拋物面板20反射的太陽 光,并將光能轉換成熱能,產(chǎn)生蒸汽而發(fā)電。多個小光反射拋物面板20的兩端分別通過拉桿 21固定于支架60上。
      所述光反射拋物面板10為可轉動光反射拋物面板,多個光反射拋物面板10與太陽光線跟 蹤裝置(圖中未示出)相連,所述太陽光線跟蹤裝置可選擇通用太陽光線跟蹤裝置。多個光 反射拋物面板10可在太陽光線跟蹤裝置控制下繞光反射拋物面板10的焦軸A1轉動,使其軸平面助臺終與太陽光線平行。光反射拋物面板10的轉動結構如圖1、圖4A、圖4B所示,多個光反 射拋物面板10之間通過連桿40鉸接,且其中一個光反射拋物面板上設有一驅動機構50,該驅 動機構50包括蝸輪齒條51、蝸桿52、步進電機53,其中,蝸輪齒條51是一段弧形齒條,它固 定于支撐桿12上,本例中,在每個光反射拋物面板10的寬度方向的兩端各固定有一個支撐桿 12,支撐桿12的另一端固接于轉軸11上。步進電機53固定于支架60上,該支架60呈三角形, 它裝設于每個光反射拋物面板10的長度方向的兩端,其下端架設于地面,其上端則與小光反 射拋物面板20連接。蝸桿52連接于步進電機53的輸出軸上,步進電機53則與太陽光線跟蹤裝 置相連。該驅動機構50根據(jù)太陽光線跟蹤裝置的控制信號驅動其中一個光反射拋物面板10轉 動,并通過連桿40帶動其它光反射拋物面板10同步轉動,使其軸平面始終與太陽光線平行。
      如圖4A、圖4B,在所述支架60上端轉動地連接有一轉軸11,該轉軸的中心線與所述焦軸 重合,多個光反射拋物面板10各通過兩端的支撐桿12連接到轉軸11上,并可分別繞其轉軸 ll轉動。
      在多個光反射拋物面板IO、多個小光反射拋物面板20及光熱轉換管30長度有限的情況下 ,可在裝置兩端各加設一個垂直于基準安裝面的反射板(圖中未示出),以減少入射太陽光 的損失。
      本發(fā)明的工作原理如圖2、圖3A、圖3B所示,由于地球的地軸與其公轉平面有一個夾角 ,導致陽光在每天及每月的不同時間在南北方向的入射角均不同,在一年內陽光的南北方向 的入射角的最大偏差為地軸傾角ai的四倍,由于多個光反射拋物面板IO、多個小光反射拋 物面板20及光熱轉換管30呈沿東西方向設置。當太陽光線照射到多個光反射拋物面板10時, 多個光反射拋物面板10在太陽光線跟蹤裝置的控制下轉動到合適位置,使得光反射拋物面板 IO的軸平面H與太陽光線平行,將光線匯集到光反射拋物面板10與小光反射拋物面板20的公 共焦軸A1上,并到達多個小光反射拋物面板20的光反射拋物面上,并以平行光的方式射向光 熱轉換管30。
      權利要求
      權利要求1一種可跟蹤太陽光線的多光反射拋物面、同焦區(qū)的太陽能聚光裝置,其特征在于,它包括多個平行排列的可轉動光反射拋物面板(10),在每個光反射拋物面板(10)的焦軸的鄰近區(qū)域設有一個共焦軸的固定不動的尺寸小于光反射拋物面板(10)的小光反射拋物面板(20),各小光反射拋物面板的傾斜角度各不相同,且多個小光反射拋物面板各自的軸平面I相交于同一交線或鄰近區(qū)域A。
      2.如權利要求l所述的可跟蹤太陽光線的多光反射拋物面、同焦區(qū)的 太陽能聚光裝置,其特征在于,所述小光反射拋物面板(20)的尺寸為光反射拋物面板(10 )尺寸的十分之一至三十分之一。
      3.如權利要求2所述的可跟蹤太陽光線的多光反射拋物面、同焦區(qū)的 太陽能聚光裝置,其特征在于,在所述交線或鄰近區(qū)域A內設有與光反射拋物面板(10)的 焦軸平行的光熱轉換管(30)。
      4.如權利要求l所述的可跟蹤太陽光線的多光反射拋物面、同焦區(qū)的 太陽能聚光裝置,其特征在于,所述的多個光反射拋物面板(10)與太陽光線跟蹤裝置相連 ,并在太陽光線跟蹤裝置控制下繞光反射拋物面板(10)的焦軸轉動,使其軸平面始終與太 陽光線平行。
      5.如權利要求l所述的可跟蹤太陽光線的多光反射拋物面、同焦區(qū)的 太陽能聚光裝置,其特征在于,所述多個光反射拋物面板(10)沿至少一個基準安裝面B或C 平行排列,基準安裝面B與水平面D之間的傾角為a l—a2,基準安裝面C與水平面D之間的傾 角為al+a2,其中,a 1為地軸傾角的0.3 1.5倍,a 2為太陽能聚光裝置所在位置的緯度 ,以北緯的緯度值為正值,以南緯的緯度值為負值,基準安裝面B、 C與水平面的交線沿東西方向設置。
      6.如權利要求l所述的可跟蹤太陽光線的多光反射拋物面、同焦區(qū)的 太陽能聚光裝置,其特征在于,沿基準安裝面B或C設置的各光反射拋物面板(10)的焦軸沿 東西方向設置,并與沿基準安裝面B、 C平行。
      7.如權利要求l所述的可跟蹤太陽光線的多光反射拋物面、同焦區(qū)的 太陽能聚光裝置,其特征在于,沿基準安裝面B或C設置的各光反射拋物面板(10)之間通過 連桿(40)鉸接,且其中一個光反射拋物面板上設有一驅動機構(50),該驅動機構與太陽 光線跟蹤裝置相連,該驅動機構(50)根據(jù)太陽光線跟蹤裝置的控制信號驅動其中一個光反 射拋物面板(10)轉動,并通過連桿(40)帶動其它光反射拋物面板(10)同步轉動,使其 軸平面始終與太陽光線平行。
      8.如權利要求l所述的可跟蹤太陽光線的多光反射拋物面、同焦區(qū)的 太陽能聚光裝置,其特征在于,沿基準安裝面B或C設置的多個光反射拋物面板(10)分別繞 轉軸(11)轉動,該轉軸的中心線與所述焦軸重合,轉軸(11)可轉動地連接于光反射拋物 面板(10)兩端的支架(60)上,多個光反射拋物面板(10)各通過兩端的支撐桿(12)連 接到轉軸(11)上。
      9.如權利要求8所述的可跟蹤太陽光線的多光反射拋物面、同焦區(qū)的 太陽能聚光裝置,其特征在于,小光反射拋物面板(20)的兩端固定于支架(60)上。
      10.如權利要求8所述的可跟蹤太陽光線的多光反射拋物面、同焦區(qū) 的太陽能聚光裝置,其特征在于,所述驅動機構(50)包括蝸輪齒條(51)、蝸桿(52)、 步進電機(53),其中,蝸輪齒條(51)固定于支撐桿(12)上,步進電機(53)固定于支 架(60)上,蝸桿(52)連接于步進電機(53)的輸出軸上。
      全文摘要
      一種可跟蹤太陽光線的多光反射拋物面、同焦區(qū)的太陽能聚光裝置,該裝置包括多個平行排列的可轉動光反射拋物面板,在每個光反射拋物面板的焦軸的鄰近區(qū)域設有一個共焦軸的固定不動的尺寸小于光反射拋物面板的小光反射拋物面板,各小光反射拋物面板的傾斜角度各不相同,且多個小光反射拋物面板各自的軸平面相交于同一交線或鄰近區(qū)域A。在所述交線或鄰近區(qū)域A內設有與光反射拋物面板的焦軸平行的光熱轉換管。多個光反射拋物面板與太陽光線跟蹤裝置相連,并在太陽光線跟蹤裝置控制下繞光反射拋物面板的焦軸轉動,使其軸平面始終與太陽光線平行。本發(fā)明無須復雜的管路,可將多個光反射拋物面板的光能聚集到同一區(qū)域,因而成本低,光熱轉換效率高,易于實施。
      文檔編號G05D3/12GK101533147SQ20091030165
      公開日2009年9月16日 申請日期2009年4月20日 優(yōu)先權日2009年4月20日
      發(fā)明者肖立峰 申請人:肖立峰
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