CN103277921B - 一种新型聚光太阳能装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型聚光太阳能装置，其包括聚光透镜、太阳能接收器、光跟踪驱动器、连动支架、系统固定支架、凹球面支架；所述聚光透镜和凹球面支架对应地固定在系统固定支架上，且光线从任意角度入射至聚光透镜时，该聚光透镜聚光的焦点均落入凹球面支架的内壁上，太阳能接收器和光跟踪驱动器均固定在连动支架上，该连动支架由光跟踪驱动器驱动使得太阳能接收器沿所述内壁运动，以便太阳能接收器时刻位于聚光透镜的焦点上。本发明中光跟踪驱动器只驱动太阳能接收器部分，大大的减轻了可动部分的重量，节约了驱动系统所需要的能源。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能应用技术领域，具体涉及一种新型聚光太阳能装置。
背景技术
太阳能是一种取之不尽用之不竭的清洁能源，它的利用不仅解决了日渐枯竭的矿物能源，还有效降低了因传统能源而排放的二氧化碳、二氧化硫等有害气体，因此，是开发利用新能源和保护环境的有效途径。
在开发利用新能源和保护环境的当前形势下，作为绿色能源的太阳能的应用引起了人们的重视。其中聚光太阳能的发转尤为迅速，但是传统的聚光太阳能存在以下缺点：一、系统跟踪太阳的部分比较笨重，驱动可动部分所用的能耗比较大；二、整个的聚光系统是作为一个整体封装的，不便于调节和维护；三、所用透镜多为凸透镜或菲涅尔透镜，对跟踪精度要求比较高，稍微的偏差就会引起很大的色散。上述缺点严重的影响了聚光太阳能的商业化进程。
发明内容
针对传统聚光太阳能存在的缺点，本发明提供了一种新型聚光太阳能装置，其光跟踪驱动器仅驱动太阳能接收器，大大的减轻了可动部分的重量，解决了系统可动部分的笨重问题，有效的降低了能量的损耗，且本发明结构简单、成本低、安装方便、适合批量生产，有效的解决了上述问题。
为实现以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种新型聚光太阳能装置，其包括聚光透镜、太阳能接收器、光跟踪驱动器、连动支架、系统固定支架、凹球面支架；所述聚光透镜和凹球面支架均固定在系统固定支架上，且光线从任意角度入射至聚光透镜时，该聚光透镜聚光的焦点均落入凹球面支架的内壁上，太阳能接收器和光跟踪驱动器均固定在连动支架上，该连动支架由光跟踪驱动器驱动使得太阳能接收器沿所述内壁运动，以便太阳能接收器时刻位于聚光透镜的焦点上。
所述聚光透镜为伦伯透镜、同心透镜、球透镜中的任意一种。所谓的伦伯透镜为一种圆形介质球，介质球内的相对介电常数沿径向连续分布，表达式为，其中r为讨论点到介质球中心的距离，R为介质球半径。从公式可以看出，相对介电常数的分布具有对称性，这使得伦伯透镜球面上任意一点都可以是透镜球的焦点。同心透镜指所有球面具有同一个曲率的透镜，这些透镜成像在凹球面上。无论是伦伯透镜还是同心透镜，它们的共同特点为透镜的焦点在一凹球面上。聚光透镜可以根据具体的要求进行设计制作。另外，所述的聚光透镜固定在系统支架上，它不随跟踪系统转动。
所述的太阳能接收器可以是太阳能电池片、太阳能热电片、光纤等光伏、光热、照明利用中的任意一种，而太阳能接收器和光跟踪驱动器一起安装在连动支架上，整个的系统只需要一个光跟踪驱动器驱动，由光跟踪驱动器驱动使得太阳能接收器始终在聚光透镜焦点的位置上，并且太阳能接收器与聚光透镜分开的独立封装方式，有利于系统的维护和安装。
所述的凹球面支架可以是多个，与该多个凹球面支架相对应有多个聚光透镜，同时也有多个太阳能接收器与该多个凹球面支架相对应，该多个太阳能接收器组成了太阳能接收器阵列。每个凹球面支架的内壁均为一凹球面的形状，而该凹球面的尺寸和聚光透镜焦点所在的凹球面完全一致，在连动支架上的太阳能接收器在该凹球面支架的凹球面表面上运动，保证了太阳能接收器能够始终位于聚光透镜的焦点位置，从而充分的利用了能源。
所述的光跟踪驱动器只驱动太阳能接收器部分，太阳能接收器阵列通过连动支架连接统一运动，而聚光透镜和系统支架是固定不动的，因此大大的减轻了可动部分的重量，从而节约了能源。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1、光跟踪驱动器只驱动太阳能接收器部分，大大的减轻了可动部分的重量，节约了驱动系统所需要的能源。
2、太阳能接收器阵列通过连动支架连接统一运动，光跟踪驱动器发出指令给共同的电机进行驱动该连动支架带动太阳能接收器阵列运动。
3、连动支架与系统固定支架是分开的，便于系统的安装、调节、维护、调换，所用的凹球面支架是由相同形状的凹球面组成的，便于系统的批量生产。
4、所用的聚光透镜为伦伯透镜、同心透镜、球透镜中的任意一种，是固定不动的，它能够接受来自各个方向的平行太阳光，并把它聚焦到凹球面上的一点，减少了传统透镜由于光线偏折所引起的色散。
附图说明
图1本发明新型聚光太阳能装置的整体结构示意图；
图2本发明图1的其中一剖视图；
图3为本发明实施例一的光路图；
图4为本发明实施例二的光路图。
其中：1、聚光透镜；2、太阳能接收器；3、光跟踪驱动器；4、连动支架；5、系统固定支架；6、凹球面支架；7、伦伯透镜；8、同心透镜。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。
实施例1：
请参照图1、图2、图3，一种新型聚光太阳能装置，主要由采用伦伯透镜7的聚光透镜1、太阳能接收器2、光跟踪驱动器3、连动支架4、系统固定支架5、凹球面支架6组成。伦伯透镜7由系统固定支架5支撑，太阳能接收器2和光跟踪驱动器3固定在连动支架4上，由光跟踪驱动器3驱动连动支架4，使得太阳能接收器2在凹球面支架6上运动至伦伯透镜7的焦点位置。
平行入射的太阳光束，经过伦伯透镜7聚焦之后，聚焦到凹球面支架6上的一点，而光跟踪驱动器3能够感知光的位置，从而向电机（未示出）发出一指令来驱动连动支架4运动，使得各个太阳能接收器2位于伦伯透镜7的焦点位置上，充分的接收太阳光能，使得太阳能有效的转化为生活所需的电能、热能或光能。
实施例2：
请参照图1、图2、图4，一种新型聚光太阳能装置，主要由采用同心透镜8的聚光透镜1、太阳能接收器2、光跟踪驱动器3、连动支架4、系统固定支架5、凹球面支架6组成。同心透镜8由系统固定支架5支撑，太阳能接收器2和光跟踪驱动器3固定在连动支架4上，由光跟踪驱动器3驱动连动支架4使得太阳能接收器2在凹球面支架6上运动至同心透镜8焦点的位置。
平行入射的太阳光束，经过同心透镜8聚焦之后，聚焦到凹球面支架6上的一点，而光跟踪驱动器3能够感知光的位置，从而向电机（未示出）发出一指令来驱动连动支架4运动，使得各个太阳能接收器2位于同心透镜8的焦点位置上，充分的接收太阳光能，使得太阳能有效的转化为生活所需的电能、热能或光能。
上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的保护范围中。
Claims (3)
1.一种新型聚光太阳能装置，其特征在于，其包括聚光透镜（1）、太阳能接收器（2）、光跟踪驱动器（3）、连动支架（4）、系统固定支架（5）、凹球面支架（6）；所述聚光透镜（1）和凹球面支架（6）均固定在系统固定支架（5）上，且光线从任意角度入射至聚光透镜（1）时，该聚光透镜（1）聚光的焦点均落入凹球面支架（6）的内壁上，太阳能接收器（2）和光跟踪驱动器（3）均固定在连动支架（4）上，该连动支架（4）由光跟踪驱动器（3）驱动使得太阳能接收器（2）沿所述内壁运动，以便太阳能接收器（2）时刻位于聚光透镜（1）的焦点上。
2.根据权利要求1所述的新型聚光太阳能装置，其特征在于，所述聚光透镜（1）为伦伯透镜（7）、同心透镜（8）、球透镜中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的新型聚光太阳能装置，其特征在于，所述太阳能接收器（2）为太阳能电池、太阳能热电片、光纤中的任意一种。
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