CN102575875A - 利用平面镜的聚光用定日镜 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及如下的利用平面镜的聚光用定日镜，在利用配置了低价型的多个平面镜的定日镜反射太阳光时，若调节各平面镜倾斜度，则在要聚光的聚热机构，相当于各平面镜大小的反射焦点重叠与构成定日镜的反射板的数量相同的数量，因此，能够得到温度分布均匀的高温的聚光焦点，从而提高了聚光效率。

Description

利用平面镜的聚光用定日镜
技术领域
本发明涉及定日镜，更详细而言涉及不是简单地反射日光，而是将日光高温地聚光到某一个点，从而能够用于太阳能热发电系统的热源的利用平面镜的聚光用定日镜。
尤其是，涉及如下的具有高聚光效率的利用平面镜的聚光用定日镜，该定日镜为了反射日光而排列有多个低价平面镜，从该定日镜反射的光是一个均匀的温度分布，且能够得到高温的聚光焦点。
背景技术
随着化石燃料的枯竭，开发出很多利用自然力的动力产生装置，作为这种动力产生方法的一种有利用太阳热的方法，利用太阳热的动力产生装置中有太阳能热发电装置，这种太阳能热发电装置中有利用碟形反射板的碟式太阳能热发电装置和利用定日镜的塔式太阳能热发电系统。
这种太阳能热发电装置中，碟式太阳能热发电系统将反射板构成为碟形，在如此构成为碟形的反射板的情况下，为了使由镜(mirror)反射的光会聚到某一个点，在设置镜时需要设置成镜的焦点集中到某一个点，因此设置镜时存在较多的困难。
另外，为了进一步提高聚光效率，将构成蝶形反射板的各个镜形成为具有抛物面，因此镜本身的制作也存在较多的困难。
另一方面，塔式太阳能热发电系统将从定日镜反射的光用作驱动涡轮机的动力源。
这种塔式太阳能热发电系统具有如下的缺点，作为使光反射的机构的定日镜的反射镜其制作费高，由制作工序复杂的曲面玻璃形成，或者为了聚光为高温，通过设置较多数量的定日镜，使没有被聚光的多个反射焦点重叠，才能够得到高温，而且需要设置比定日镜的反射面积更大的面积的聚热机构。
而且，就塔式太阳能热发电系统而言，需要将从定日镜反射的光均匀地聚光并照射在聚热机构的预定区域，才能够使聚热机构整体被均匀地加热，使发电效率高，但是若如上所述使用曲面玻璃等，则在配置制作时没有形成均匀的焦点的反射镜时，热会集中在某个特定部分，从而存在不仅聚热机构的效率降低，而且聚热机构由于温度差容易老化的问题。
发明内容
技术课题
本发明是为了解决如上所述的现有技术的问题而提出的，其目的在于提供如下的利用平面镜的聚光用定日镜，其结构简单、容易制作，随着调节平面镜的角度，从镜反射的光在某个预定的距离区域集中焦点，从而提高了聚光比。
而且，本发明的目的在于提供利用平面镜的聚光用定日镜，由于利用平面镜而构成，因此使反射的光均匀地照射在聚热机构的预定区域，使聚热机构在整体上均匀地受热，聚热机构的整个面呈均匀的温度分布，可以防止由局部的温度差产生的热膨胀之差所导致的聚热机构的老化，而且对于现有的聚热机构面积而言，为了无损耗地接受从定日镜反射过来的光，存在其大小需要大于定日镜的发射面积的非效率的问题，但本发明对此进行了改善。
课题解决方法
这种本发明的利用平面镜的聚光用定日镜的特征在于，包括：由柱体支撑的支撑框架；设置在上述支撑框架的前面的两个以上的反射板；以及角度调节机构，该角度调节机构设置在上述反射板与支撑框架之间，并通过调节上述反射板与支撑框架之间的角度，将反射板的角度调节为使由各反射板反射的光汇聚到一个焦点。
附图说明
图1是表示本发明的利用平面镜的聚光用定日镜的一例的侧视图。
图2是图1的A部分的放大图。
图3是表示根据本发明的利用平面镜的聚光用定日镜的聚光状态的立体图。
图4是表示本发明的利用平面镜的聚光用定日镜中的镜的倾斜度调节状态的侧视图。
图5是本发明的利用平面镜的聚光用定日镜的分解立体图。
图6是本发明的定日镜的角度调节机构的一例的分解立体图。
图7是本发明的定日镜的角度调节机构的一例的立体图。
图8是构成角度调节机构的固定板和连结板的连结部的立体图。
图9是构成角度调节机构的固定板和连结板的连结部的剖视图。
图10是本发明的定日镜的角度调节机构的另一例的分解立体图。
图11是本发明的定日镜的旋转装置的侧视图。
符号说明：
1-支撑框架，2-反射板，3-焦度调节机构，4-反射板框架，5-方位角调节装置，6-高度角调节装置。
具体实施方式
下面，参照附图详细说明本发明的定日镜的一例。
本发明的利用平面镜的聚光用定日镜的最大的特征是利用平面镜构成，使从各平面镜反射的光在某个预定距离区域会聚。
这种本发明的利用平面镜的聚光用定日镜包括：由柱体10支撑的支撑框架1；设置在上述支撑框架1的前面的两个以上的反射板2；以及角度调节机构3，该角度调节机构3设置在上述反射板2与支撑框架1之间，通过调节上述反射板2与支撑框架1之间的角度，将反射板的角度调节为使由各反射板2反射的光汇聚到一个焦点。
上述支撑框架1如图1所示，其背面连结于柱体10，上述柱体10如图11所示，由上部柱体10a和下部柱体10b构成，下部柱体10b固定在地面，上部柱体10a设置成能够相对于下部柱体10b旋转，在该上部柱体10a连结有上述支撑框架1，从而能够使支撑框架1以水平状态旋转而改变其方向。
使上述支撑框架1旋转的机构具备方位角调节装置5，上述方位角调节装置5包括：与可旋转地设置有上述支撑框架1的上部柱体10a的下端连结的蜗轮51；以及与设置于固定在地面的上述下部柱体10b的马达50的轴连结，从而使上述蜗轮51旋转的蜗杆52。
即，若马达50驱动，蜗杆51旋转，则上述蜗轮51旋转，随之上部柱体10a旋转，从而使支撑框架1的方向变更。
如上所述，构成为能够变更上述支撑框架1的方向的理由是，反射板2的方向要根据太阳的方向、即方位角变更才能使日光更有效地被定日镜反射，为了如此地使反射板朝向太阳，不仅需要上述的旋转机构，还需要能够使反射板向垂直方向变更方向的机构，作为这种机构设置有高度角调节装置6。
上述高度角调节装置6可以由液压缸或电动缸构成。
如图1所示，上述高度角调节装置构成为，缸体的中间部可转动地连结于上部柱体10a，利用铰链将从缸体伸缩的活塞杆的端部可旋转地连结在支撑框架1的背面，随着活塞杆通过液压或电动马达的驱动而从缸体伸缩，支撑框架1与地面或柱体所成的角度改变。
根据太阳的位置对这种方位角调节装置5和高度角调节装置6的动作的控制不同，为了能够如此地跟踪太阳而控制方位角调节装置5和高度角调节装置6的驱动的太阳跟踪系统可以选择采用已开发出的产品，因此省略对此的详细说明。
上述反射板2是实际反射日光的机构，由平坦的镜构成，如图1、2、4所示，在支持框架1上设置有两个以上。
由上述各反射板2反射的光可以均匀地将光反射到聚热机构的某个特定距离区域，为了如此地使从两个以上的反射板2反射的光在预定距离区域会聚，需要调节上述各反射板2的角度。
为了能够如此地调节反射板2的角度，需要将反射板2的角度调节机构设置在支撑框架1和反射板2之间，但是通常构成反射板2的镜由强度高、容易破碎的材质构成，因此难以在反射板2上直接设置角度调节机构。
从而，上述反射板2固定设置在反射板框架4的前面，上述角度调节机构3设置在反射板框架4和支撑框架1之间。
如上所述，上述角度调节机构3是以支撑框架1为基准调节各反射板2的角度的机构，反射板2和支撑框架1之间的角度根据本发明的定日镜和聚热机构之间的距离而不同。
如图5所示，上述角度调节机构3设置在反射板框架4的四个角部和与此对应的支撑框架1之间。
即，上述角度调节机构3将反射板框架4的四个角部固定在支撑框架1，并通过调节支撑框架1和反射板框架4的四个角部之间的距离，从而如图3、图4所示地使支撑框架1和反射板2之间的角度发生变化。
在图6至图9表示了这种角度调节机构3的一例。
如图所示，上述角度调节机构3包括：高度调节螺栓31，该高度调节螺栓31拧紧在形成于设置在上述支撑框架1的角部的固定板80上的内螺纹80a，并在端部具有插入长孔40a而被支撑的支撑突起31a，长孔40a形成于设置在上述反射板框架4的角部的连结板40上；托架33，该托架33与上述支撑框架1的角部相邻而设置，并形成有使螺栓贯通的长孔33a；以及固定螺栓34，该固定螺栓34贯通形成于上述托架33的长孔33a，并拧紧在设置于反射板框架4的侧壁上的螺母32，从而将托架33连结到反射板框架4。
如图6所示，上述高度调节螺栓31其中间部分被拧紧在形成于设置在支撑框架1的角部部分的固定板80上的内螺纹80a，端部推压设置在反射板框架4的角部部分的连结板40。
在如此构成为高度调节螺栓31的端部推压设置在反射板框架4的连结板40的情况下，高度调节螺栓31的端部有可能从连结板40滑动，因此需要使高度调节螺栓31的端部连结在连结板40，为了如此地使高度调节螺栓31的端部与连结板40连结，在连结板40上如上所述地形成有长孔40a，从而高度调节螺栓31的端部插入长孔40a。
如上所述，上述高度调节螺栓31起到推压连结板40的作用，若高度调节螺栓31的端部贯通形成于连结板40的长孔40a，则高度调节螺栓31不能推压连结板40，因此上述高度调节螺栓31的端部如图6、图8及图9所示地形成有插入上述长孔40a的直径小的支撑突起31a，由于在支撑突起31a和螺栓主体之间形成有卡定台阶31b，上述卡定台阶31b卡定在长孔40a的边缘壁上而推压连结板40。
如上所述，通过拧紧或松开高度调节螺栓31，调节设置在支撑框架1上的固定板80和设置在反射板框架4上的连结板40之间的距离，随着调节设置在反射板框架4的四个角部的各高度调节螺栓31，支撑框架1和反射板框架4之间的角度被调节。
在如此通过拧紧或松开高度调节螺栓31而调节支撑框架1和反射板框架4之间的角度后，需要固定反射板框架4，如此地相互连结并固定反射板框架4和支撑框架1的机构是上述的托架33和固定螺栓34。
即，上述托架33的一侧已是固定在支撑框架1的状态，若贯通形成于如此地在支撑框架1固定一侧的上述托架33上的长孔33a而拧紧固定螺栓34，并且固定螺栓34被拧紧在设置于反射板框架4的侧壁上的螺母32，则托架33被连结在反射板框架4。
如上所述，在上述反射板框架4设置有反射板2，该反射板2是宽的板体形状，在吹风时会产生被风推动的现象。
在如此被风推动时，若仅由上述高度调节螺栓31支撑支撑框架1和反射板框架4之间，则反射板框架4被推向支撑框架1侧，反射板2的角度会变化。
由此，在上述角度调节机构3上还设置有支撑螺栓35，该支撑螺栓35支撑上述固定螺栓34而防止反射板框架4被推向支撑框架1侧。
即，在上述托架33上形成从一侧端部延长至上述长孔33a而贯通且在内周面形成有内螺纹的螺母部33b，使上述支撑螺栓35被拧紧在上述螺母部33b，并推压贯通长孔33a而被拧紧的固定螺栓34，从而能够防止反射板框架4被推向支撑框架1侧。
在图10表示了上述角度调节机构的另一例。
如图所示，上述角度调节机构3包括：在设置于上述反射板框架4的角部的连结板40的底面一体地形成的螺栓36；以及固定螺母37、38，该固定螺母37、38拧紧在穿过长孔80b的上述螺栓36，且分别拧紧在上述固定板80的上、下表面，长孔80b贯通设置在上述支撑框架1的角部的固定板80而形成。
如此构成的角度调节机构3通过拧紧或松开构成设置在反射板框架4的四个角部的各个角度调节机构的固定螺母37、38，调节连结板40和固定板80之间的距离，从而调节支撑框架1和反射板框架4之间的角度。
在以上的说明和附图中，作为一例表示了由四个反射板构成的结构，但也可以由两个或四个以上的反射板构成。
但是，为了能够更容易地调节反射板的角度，优选由四个反射板构成。
如上所述构成的本发明的利用平面镜的聚光用定日镜，由于利用平面镜构成反射板，因此容易制作，从反射板反射的光能够在聚热机构的所需区域均匀地照射光，如此被反射的光能够均匀地照射在聚热机构的预定区域，从而聚热机构整体上均匀地受热，聚热机构的整个面呈均匀的温度分布，不仅可以提高聚热效率，还可以防止由聚热机构的局部的温度差产生的热膨胀之差所导致的聚热机构的老化。
产业上的利用可能性
由于本发明利用平坦的平面镜构成，因此不仅能够使反射板的制作容易，还可以使其组装作业容易。
尤其是，由于利用平面镜构成反射板，因此从反射板反射的光能够均匀地照射到聚热机构的所需的区域，由于如此反射的光在聚热机构的预定距离区域均匀地照射，因此聚热机构在整体上均匀地受热而能够使聚热机构的整个面具有均匀的温度分布。另外，由于配置了多个平面镜的定日镜可以调节各平面镜的倾斜度，因此能够在要聚光的聚热机构上重叠相当于平面镜的数量的平面镜大小的反射焦点，从而能够以温度分布均匀的高温的聚光焦点获得高的聚热效率。
而且，可以防止由聚热机构的局部的温度差产生的热膨胀之差所导致的聚热机构的老化。

Claims (8)

1.一种利用平面镜的聚光用定日镜，其特征在于，
包括：由柱体(10)支撑的支撑框架(1)；设置在上述支撑框架(1)的前面的两个以上的反射板(2)；以及角度调节机构(3)，该角度调节机构(3)设置在上述反射板(2)与支撑框架(1)之间，并通过调节上述反射板(2)与支撑框架(1)之间的角度，将反射板的角度调节为使由各反射板(2)反射的光汇聚到一个焦点，
上述反射板(2)固定设置在反射板框架(4)的前面，上述角度调节机构(3)设置在反射板框架(4)和支撑框架(1)之间。
2.根据权利要求1所述的利用平面镜的聚光用定日镜，其特征在于，
上述角度调节机构(3)包括：
高度调节螺栓(31)，该高度调节螺栓(31)拧紧在形成于设置在上述支撑框架(1)的角部的固定板(80)上的内螺纹(80a)，并在端部具有插入长孔(40a)而被支撑的支撑突起(31a)，该长孔(40a)形成于设置在上述反射板框架(4)的角部的连结板(40)上；
托架(33)，该托架(33)与上述支撑框架(1)的角部相邻而设置，并形成有使螺栓贯通的长孔(33a)；以及
固定螺栓(34)，该固定螺栓(34)贯通形成于上述托架(33)的长孔(33a)，并且拧紧在设置于反射板框架(4)的侧壁上的螺母(32)，从而使托架(33)连结到反射板框架(4)。
3.根据权利要求2所述的利用平面镜的聚光用定日镜，其特征在于，
在上述托架(33)还形成有从一侧端部延长至上述长孔(33a)而贯通且在内周面形成有内螺纹的螺母部(33b)，
在上述螺母部(33b)还设置有推压并支撑贯通上述长孔(33a)而被拧紧的固定螺栓(34)的支撑螺栓(35)。
4.根据权利要求1所述的利用平面镜的聚光用定日镜，其特征在于，
上述角度调节机构(3)包括：
螺栓(36)，该螺栓(36)在设置于上述反射板框架(4)的角部的连结板(40)的底面一体地形成；以及
固定螺母(37、38)，该固定螺母(37、38)拧紧在穿过贯通设置在上述支撑框架(1)的角部的固定板(80)而形成的长孔(80b)的上述螺栓(36)，且分别拧紧在上述固定板(80)的上、下表面。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的利用平面镜的聚光用定日镜，其特征在于，
上述支撑框架(1)由方位角调节装置(5)和高度角调节装置(6)固定设置在上述柱体(10)，从而调节反射板的水平方向和上、下角度。
6.根据权利要求5所述的利用平面镜的聚光用定日镜，其特征在于，
上述方位角调节装置(5)包括：
蜗轮(51)，该蜗轮(51)与可旋转地设置有上述支撑框架(1)的上部柱体(10a)的下端连结；以及
蜗杆(52)，该蜗杆(52)与设置于固定在地面的下部柱体(10b)的马达(50)的轴连结而使上述蜗轮(51)旋转。
7.根据权利要求5所述的利用平面镜的聚光用定日镜，其特征在于，
上述高度角调节装置(6)是液压缸。
8.根据权利要求5所述的利用平面镜的聚光用定日镜，其特征在于，
上述高度角调节装置(6)是电动缸。
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