CN101982799A - 太阳能可调焦距聚光镜及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及太阳能应用产品的技术领域，具体地说，涉及一种焦距可调整的太阳能可调焦距碟形聚光镜及其应用。该聚光镜为高反射强化复合镀银玻璃镜，所述的玻璃镜安装在一碟形玻璃支架上，该支架用于承载玻璃镜，承载面呈弧形，玻璃镜与支架之间通过一焦距调节机构连接，玻璃镜通过调节机构产生弹性形变，实现对玻璃镜焦距的调节。本发明将平板强化玻璃反射镜经过调焦支架和调节螺杆的张紧，使平板强化玻璃银镜内凹变形，形成碟形聚光结构，适当调节螺杆的张紧度(强化玻璃能承受一定的弹性形变而不会破碎)，可以达成不同的聚光焦距。由多个碟形聚光镜模块安装在太阳跟踪支架上，且将各自的聚光焦斑都照射向同一个位置，这种可调焦距碟形聚光镜组加工工艺、安装方法都很简易，成本低廉，可大规模推广应用，且可达到高效高倍聚光。高倍聚光可应用于高效砷化镓太阳能发电、集热发电和高温、强光利用等。

Description

太阳能可调焦距聚光镜及其应用
技术领域
本发明涉及太阳能应用产品的技术领域，具体地说，涉及一种焦距可调整的太阳能可调焦距碟形聚光镜及其应用。
背景技术
太阳能具有清洁、环保等诸多优点，越来越被人们所关注。在应用太阳能过程中，首先需要对阳光进行收集。通常采用的方式就是使用具有一定弧度的蝶形聚光镜，将阳光反射到其焦点位置，然后对聚集的光线产生的光能进行收集。最后将收集的光能转化为光伏电能或者热能。
现行一般的碟形聚光镜，是通过以下两种方式制作：
第一种方式为：首先通过高温将平板玻璃烤弯，形成所需要的弧度的蝶形玻璃，然后对蝶形玻璃进行镀银形成蝶形聚光镜。
第二种方式为：对平板玻璃高温烤弯同时钢化(弯钢化)，使之成为蝶形强化玻璃，再镀银做成碟形聚光镜。
上述两种方式均存在不足：首先，由于玻璃是非晶体材料，其在热加工时很难控制它的成形精度，即很难确保他变形后的弧度。其次，玻璃在冷却时会产生回弹变形，需要特别精密的模具和成形设备，以确保所需形状。再者，对弧形的玻璃进行镀银工艺设备和工艺难度非常高。最后，由于太阳能聚光镜通常是在室外使用，如果玻璃未经强化，受冰雹、砂石冲击易破碎等，因此现有的碟形聚光镜的工艺方法成本很高但品质却并不好。
另外如果做大面积的高倍聚光体，对单个镜的几何精度、镜体之间的拼接精度都要求很高，甚至需要多套不同的成形模具等，这样就大大提高了产品的成本。
发明内容
本发明所要解决的第一技术问题在于针对现有技术不足，提供一种可以大大降低成本，制造和安装简易的太阳能可调焦距碟形聚光镜。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案，该聚光镜用平板高反射强化复合镀银玻璃镜，所述的玻璃镜安装在玻璃支架上，该支架用于承载玻璃镜，承载面呈弧形，玻璃镜与支架的中部通过一焦距调节机构连接，玻璃镜通过调节机构产生弹性形变，实现对玻璃镜焦距的调节。
上述技术方案中，所述的玻璃镜为强化玻璃，其是平板的物理风冷钢化或半钢化玻璃，或者是离子交换法化学钢化玻璃。
上述技术方案中，所述的玻璃镜背面镀有一层镀银反射层，或者是玻璃正面镀银和透明氧化硅、氧化铝、氧化钛的保护层。
上述技术方案中，所述的玻璃镜背面附着有复合保护层，该复合层依次为：镀银反射层、镀银保护树脂或氟碳漆层、夹胶层、背板层、钢化玻璃等。
所述用于承载玻璃镜的承载面由支架的上边缘形成，并且该边缘为具有弧度的支撑条。
所述支架的承载面与玻璃镜的形状对应，其为正方形或正六边形。
所述的调节机构包括：与玻璃镜中部的固定接口以及安装在支架中部的调节螺杆，其中调节螺杆上端与接口连接，通过调整调节螺杆对玻璃镜产生的拉力，令玻璃镜产生形变。
本发明所要解决的另一个技术问题在于提供一种太阳能可调焦距聚光镜的应用。
为解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案，将若干太阳能可调焦距碟形聚光镜安装在太阳跟踪支架上，对太阳能可调焦距聚光镜的安装角度以及焦距进行调整，令所有的太阳能可调焦距碟形聚光镜最佳聚焦处或焦斑位置重合。在若干个太阳能可调焦距碟形聚光镜的聚焦处设置有二次聚光元件，二次聚光元件通过光电转换装置或者集热装置，令太阳能转化为电能或者热能或者同时提供热电。
所述的二次聚光元件是椎形光漏斗或者复合抛物面或者凸透棱椎镜。
采用上述技术方案后，本发明将平面的强化玻璃镜固定在支架上，并通过调节机构对玻璃镜的中部产生拉力，使玻璃镜产生形变，从而改变玻璃镜的焦距。发生形变后由于调节机构一直作用在玻璃镜上，其焦距被确定，这样可以获得较好的聚光效果。同时，由于强化玻璃镜材料在规定范围内可以承受一定的受力形变，所以调节机构对玻璃镜施加的拉力不会对其产生破坏性影响。
另外，将若干个太阳能可调焦距聚光镜安装在太阳跟踪支架上就可以组成聚光镜组，通过二次聚光器件达到超高倍聚光的目的等，高倍聚光可用于高效砷化镓聚光光状和集热发电、高温利用等。本发明这种应用方式不需用成形模具而可以形成大面积碟形聚光，提高聚光效果与倍数的可调焦距碟形聚光镜。
本发明将平板强化玻璃反射镜经过调焦支架和调节螺杆的张紧，使平板强化玻璃银镜内凹变形，形成碟形聚光结构，适当调节螺杆的张紧度(强化玻璃能承受一定的弹性形变而不会破碎)，可以达成不同的聚光焦距。由多个碟形聚光镜模块安装在太阳跟踪支架上，且将各自的聚光焦斑都照射向同一个位置，这种可调焦距聚光碟形镜组加工工艺、安装方法都很简易，成本低廉，可大规模推广应用，且可达到高效高倍聚光。高倍聚光可应用于高效砷化镓太阳能发电、集热发电和高温强光利用等。
附图说明：
图1是本发明中反射强化复合镀银玻璃镜的结构示意图；
图2是本发明的太阳能可调焦距碟形聚光镜的结构示意图；
图3是本发明太阳能可调焦距碟形聚光镜的立体结构示意图；
图4是本发明中多个太阳能可调焦距碟形聚光镜组装应用示意图。
具体实施方式：
如图1所示，高反射强化复合镀银玻璃镜100为一种复合结构，其复合层结构为：其依次由超白高透光平板强化玻璃1(一般选用较薄而面积大的玻璃)、镀银反射层2、镀银保护层3(可以是铜、镍等金属镀层、也可是树脂和氟碳漆类)、夹胶层4(EAV夹胶保护层)、背板层5构成，背板层5可以是玻璃钢板FRP；也可是PET、TPE、TPT等背膜；钢化玻璃等。
另外，在背板层5上固定(通常可采用粘接的方式固定)有一弧度调节螺杆接口6，用于与调节机构连接。
具体而言，超白平板强化玻璃1是由浮法玻璃经切割磨边后，再物理风冷钢化或半钢化，也可以用离子交换法化学钢化玻璃，在此统称强化玻璃。玻璃形状，可以是正方形，或正六边形(蜂窝形)。
高反射强化复合镀银玻璃镜100可以采用背面镀银反射层，也可以是正面镀银反射层，镀层可以是复合镀层；如银、铝、铜、镍等。
夹胶粘结保护层4，可以是EVA、PVB等、防护背板5可以是绝缘板FRP、PET、TPT、TPE、钢化玻璃等。
如图2、3所示：将图1所示的高反射复合平板强化玻璃镜100安装在如图2所示的碟形弧度调节支架8上，在玻璃镜100中部的弧度调节螺杆接口6与作为焦距调节机构的调节螺杆9上端连接，并在拉引调节螺杆9处装上调节螺母，利用强化玻璃可承受一定的弹性形变而不破裂的原理，适当张紧螺母，玻璃镜100被强制拉引内凹，形成碟形聚光结构，特别是大面积碟形玻璃镜制作成本低，效率高。
如图4所示，碟形支架8上有太阳跟踪支架的安装接口，可以将若干个可调焦聚光镜单元(A-N)纵横安装在平板形(或弧形但加工难度较高)太阳跟踪支架10上，灵活调整每个碟形镜的安装相对角度和焦距，使它们都对准统一焦斑的位置。在焦斑处安装二次聚光器件11，可以是椎形光漏斗、复合抛物面镜和凸透菱椎镜等。若单个碟形聚光镜聚光倍数为M，纵向加横向蝶形镜个数为N，则焦斑处首次聚光倍数为M*N倍，再乘以二次聚光器件11的聚光倍数K，总聚光倍数达到M*N*K倍。高倍聚光可用于聚光光伏、集热发电、斯特林或热声发动机、超高温应用等。
结合图4所示：将制作完成的多个碟形聚光镜安装在太阳跟踪支架10上，可以纵向和横向都安装，注意调节安装时的相对倾角并适当调整其聚光焦距，使各单元碟形聚光镜焦斑都照射向同一位置，焦斑的大小也相近，这样就可以低成本且简易得到高倍高效太阳能聚光(总聚光倍数＝单个碟形聚光镜聚光倍数*碟形镜个数)。根据具体需要，在汇聚焦斑处装设二次聚光器件11，如椎形光漏斗、复合抛物面、凸透棱椎镜等，可得到超高倍聚光(二次总聚光倍数＝单个碟形镜聚光倍数*碟形镜个数*二次聚光倍数)。高倍聚光可用于聚光光状、集热发电、斯特林或热声发动机、超高温应用等。

Claims (10)

1.太阳能可调焦距碟形聚光镜，包括：高反射强化复合镀银玻璃镜(100)，其特征在于：所述的玻璃镜(100)安装在玻璃支架(8)上，该支架(8)用于承载玻璃镜(100)，支架(8)的承载面呈弧形，玻璃镜(100)与支架(8)之间通过一焦距调节机构连接，玻璃镜(100)通过调节机构产生弹性形变，实现对玻璃镜(100)焦距的调节。
2.根据权利要求书1所述太阳能可调焦距碟形聚光镜，其特征在于：所述的玻璃镜(100)为强化玻璃，其是平板的物理风冷钢化或半钢化玻璃，或者是离子交换法化学钢化玻璃。
3.根据权利要求书2所述太阳能可调焦距碟形聚光镜，其特征在于：所述的玻璃镜(100)背面有一层镀银反射层(2)，或者是玻璃正面镀银和透明氧化硅、氧化铝、氧化钛等保护层。
4.根据权利要求书2所述太阳能可调焦距碟形聚光镜，其特征在于：所述的玻璃镜(100)为复合层，该复合层依次为：强化玻璃(1)、镀银反射层(2)、镀银保护层(3)(可以是铜、镍等金属镀层、也可是树脂和氟碳漆类)、EAV夹胶层(4)、背板层(5)，可以是玻璃钢板FRP；也可是PET、TPE、TPT等背膜；钢化玻璃等。
5.根据权利要求书1-4中任意一项所述太阳能可调焦距碟形聚光镜，其特征在于：所述用于承载玻璃镜(100)的承载面由支架(8)的上边缘(7)形成，并且该边缘(7)为具有弧度的支撑条。
6.根据权利要求书5所述太阳能可调焦距碟形聚光镜，其特征在于：所述支架(8)的承载面与玻璃镜(100)的形状对应，其为正方形或正六边形。
7.根据权利要求书5所述太阳能可调焦距碟形聚光镜，其特征在于：所述的调节机构包括：与玻璃镜(100)固定的接口(6)以及安装在支架(8)上的调节螺杆(9)，其中调节螺杆(9)上端与接口(6)连接，通过调整调节螺杆(9)对玻璃镜(100)产生的拉力，令玻璃镜(100)产生形变。
8.太阳能可调焦距碟形聚光镜的应用，其特征在于：太阳能可调焦距聚光镜的聚焦处设置有二次聚光元件(11)，二次聚光元件(11)形成的高倍聚光通过光电转换装置或者集热装置，令太阳能转化为电能或者热能。
9.根据权利要求8所述的太阳能可调焦距碟形聚光镜的应用，其特征在于：若干太阳能可调焦距碟形聚光镜安装在太阳跟踪支架(10)上，对太阳能可调焦距聚光镜的安装角度以及焦距进行调整，令所有的太阳能可调焦距聚光镜最佳聚焦处或焦斑位置重合。
10.根据权利要求书9所述太阳能可调焦距碟形聚光镜的应用，其特征在于：所述的二次聚光元件(11)是椎形光漏斗或者复合抛物面或者凸透棱椎镜。
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