CN105588341B - 太阳光集光构造 - Google Patents

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Abstract

一种太阳光集光构造，其包括：一次抛物面反射镜，将内周面形成为在太阳光的各点的入射角大于临界角使得全反射入射的太阳光，抛物面的接线倾斜度超过40°的区间为90％以上；二次抛物面反射镜，位于所述一次抛物面反射镜的内部，与所述一次抛物面反射镜具有相同的焦点，在所述一次抛物面反射镜的下端形成有开口部，所述开口部用于传送在所述二次抛物面反射镜全反射的太阳光。

Description

太阳光集光构造
技术领域
本发明涉及一种利用抛物面反射镜以高密度收集自然状态的太阳光来制造平行光的激光方法和构造、多段结合高密度光而进行超高密度浓缩，并将超高密度太阳光传送到远距离的送光技术以及检查超高密度太阳光的量进行选择性地调整，然后进行切断、分离、结合的同时以高效率传送光的技术。
背景技术
美国授权专利第2008-0092877号是利用菲涅尔透镜聚集在焦点上并通过平面反射镜再反射，然后通过中央漏斗形反射镜朝下反射而收集太阳光并通过传送管进行传送的方式，当朝漏斗形(圆锥形)反射镜入射平面反射光时，由于以放射状反射太阳光，因此，不能成为平行光并且不能被聚焦，而且，即便聚集到管内，也只能成为散射光，因此，当传送到远距离时，透过损失多，尤其，当通过关节部位或弯曲部位时，产生很多损失，因此所述方式的传送效率低，而且，不能传送指定的光。
韩国专利公开1983-0009444号、专利公开1989-000905号及专利公开1988-058282号也是利用凸镜收集被聚集的光，并通过光纤维进行传送的方式，其同样发生色差和散射，而且传送效率低而不能远距离传送高密度光。
专利公开10-2003-0027529号，将多个小型碟形反射器、设置在各反射器的焦点附近的二次反射器以及由使通过二次反射器被聚集的太阳光入射的光纤维构成的光纤束进行小型模块化后，传送到远离光纤维的吸收器而进行热转换，但紫外线和远红外线区域的波长被光纤维吸收而热效率低，且在传送中在传送管的弯曲部位发生散射而产生损失，从而传送效率低。
发明内容
本发明是为解决所述问题而提出的，其目的在于，为了发明将太阳光进行高浓缩的方法和将太阳光传送到超远距离的技术而开发集光技术和传送技术，利用所述抛物面反射镜进行集光时，使接触太阳光的部件不发热的同时，减少太阳光的损失，并改善传送效率以将全波长区域的太阳光传送到远距离，而且，简化产品的构成，提高耐候性，从而有利于大量生产及维修。
为了所述传送率的高效率化，需发明减少光的损失，改善集光效率的构造，同时多段结合太阳光而进行高浓缩，从而改善集光效率和传送效率。
太阳光需进行高浓缩，但很难结合被散射的光线。
为达成所述目的，改变反射镜的倾斜度以使入射角大于临界角，从而在接触太阳光进行反射的部件产生全反射，并形成双重非球面反射镜，在下侧形成通过穿孔的反射路，从而能够将入射平行光变为平行浓缩光。
本发明为使长时间受高温太阳光的部件发生全反射，并向部件不能传递光的吸收热，而且，设置有透明保护膜以防在一次反射镜的入口堆集异物。
发明收集太阳光的同时，减小折射区间的关节，从而在折射区间也能传送为平行光，并设置有排列装置以便在规定距离以上能够重新将传送光排列为平行光，从而即便传送到超远距离，也能减少太阳光的损失而提高传送效率。
在需要区间通过过滤阀系统检测太阳光的光量，而调整透过量，并且，能够通过过滤阀按波长分离太阳光，从而能够调整在吸收器或反应炉中的使用量。
本发明的一种太阳光集光构造，其包括：一次抛物面反射镜，将内周面形成为在太阳光的各点的入射角大于临界角使得全反射入射的太阳光，抛物面的接线倾斜度超过40°的区间为90％以上；二次抛物面反射镜，位于所述一次抛物面反射镜的内部，与所述一次抛物面反射镜具有相同的焦点，在所述一次抛物面反射镜的下端形成有开口部，所述开口部用于传送在所述二次抛物面反射镜全反射的太阳光。
优选地，在所述开口部具备光传送管，所述光传送管用于传送通过所述一次抛物面反射镜和二次抛物面反射镜聚集的太阳光。
优选地，在所述光传送管的一侧形成有一个以上关节部，在所述关节部具备一个以上反射板用以全反射被反射的太阳光。
优选地，将一次抛物面反射镜的抛物面焦点位置形成在从上侧开口的下点50mm以下的地点，而且，共同使用所述焦点，将二次抛物面反射镜的直径幅度形成为小于30mm。
优选地，在所述太阳光切断阀的一次具备太阳光传感部。
优选地，在所述一次抛物面反射镜的上端部具备透明体。
本发明的一种多重太阳光集光构造，所述多重太阳光集光构造由多个太阳光集光构造构成，多个太阳光集光构造，具备：一次抛物面反射镜，将内周面形成为在太阳光的各点的入射角大于临界角使得全反射入射的太阳光，抛物面的接线倾斜度超过40°的区间为90％以上；二次抛物面反射镜，位于所述一次抛物面反射镜的内部，与所述一次抛物面反射镜具有相同的焦点，在所述一次抛物面反射镜的下端形成有开口部，所述开口部用于传送在所述二次抛物面反射镜全反射的太阳光，在所述多个太阳光集光构造上分别形成的开口部上形成有光传送管，所述光传送管用于传送通过所述一次抛物面反射镜和二次抛物面反射镜聚集的太阳光，所述多重太阳光集光构造包括太阳光集光部，用于聚集从所述光传送管传送的太阳光。
优选地，所述太阳光集光装置，包括：一次抛物面反射镜，其内周面形成为在太阳光的各点的入射角大于临界角使得从各光传送管入射的太阳光在各点全反射；二次抛物面反射镜，位于所述一次抛物面反射镜的内部，与所述一次抛物面反射镜具有共同的焦点。
优选地，在所述太阳光集光部的下侧形成有第二开口部，在所述第二开口部具备第二光传送管，所述第二光传送管用于传送通过所述一次抛物面反射镜和二次抛物面反射镜聚集的太阳光。
优选地，在所述第二光传送管的一侧形成有一个以上关节部，在所述关节部具备一个以上反射板用以全反射被反射的太阳光。
优选地，所述第二光传送管关节部可转动。
优选地，在所述第二光传送管的一侧进一步具备太阳光切断阀。
优选地，在所述太阳光切断阀的一侧具备太阳光传感部。
说明本发明的核心原理则为如下。
参照图5，具有一次抛物面反射镜和与所述一次抛物面反射镜共用焦点F的二次抛物面反射镜，将垂直入射到所述抛物面反射镜的两个入射光分别称为AB、DC，将其透过线称为BA'、CD'，当所述两个入射光线和透过线平行时，根据抛物面的光学原理，入射到一次抛物面反射镜的入射光AB被反射到F，入射到二次抛物面反射镜的入射光DC也被反射到F，此时，
①----∠ABF＝∠DCF＝k，而且，当F的虚像焦点为F’时，由于AA'
∥DD'，因此，②----∠D'CF'＝∠A'BF'＝k，通过公式①和②，AB∥
CD'。
即，垂直入射到一次抛物面反射镜的入射光AB平行于反射到二次抛物面反射镜200的光线CD′。
而且，当为垂直于B点上的外接面的线MM'时，入射角为∠ABM＝k/2，此时，角度k/2应大于临界角才能产生全反射。当实际集光面积的一次抛物面反射镜的外围区间为W，通过二次抛物面反射镜被遮挡的内部区间为V，一次抛物面反射镜的下侧开口部为S时，S＝V且W>>V时，集光面积比最大。
作为本发明的一实施例，如图5所示，提供太阳光集光构造、多重集光方法以及太阳光传送装置，当为∠ABM小于临界角的一次抛物面反射镜时，为了朝下反射光，而使二次抛物面反射镜形成为朝上侧凸出的形态。
如上所述，本发明利用所述抛物面反射镜将太阳光收集为平行光，并利用光管传送所述太阳光，此时，将入射角设置为大于临界角而能够产生全反射，因此，接触太阳光的部件不发热，同时没有太阳光的损失，从而能够有效收集并传送太阳光。
附图说明
图1中A是根据本发明的实施例的一次集光装置的纵截面图，B是根据本发明的实施例的一次集光装置的立体图。
图2是本发明的一次集光装置及太阳光集光部3的结构的纵截面图。
图3是本发明的太阳光集光部3的多重结合实施立体图。
图4是本发明的光传送管及全反射关节部的立体图。
图5是本发明的平行集光光学原理图。
图中：
1：一次凹抛物面反射镜，2：光传送管，3太阳光集光部，4：二次凸抛物面反射镜，6：反射板，7：关节部，外罩14
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施例。
本发明大致包括：一次凹抛物面反射镜1，收集太阳光而起集光作用；光传送管2，用于将太阳光传送到其他的场所；太阳光集光部3，将通过多个光传送管2的光聚集到一处而形成一束光。
本发明形成抛物面以便当太阳光反射到所述一次凹抛物面反射镜1时，在接点使入射角大于临界角而能够产生全反射，在所述一次凹抛物面反射镜1的下部形成有二次非球面反射体以再反射太阳光而将太阳光传送到光传送管2，所述二次非球面反射体与所述一次凹抛物面反射镜1具有相同的焦点，将太阳光以缩小形态接触到所述一次凹抛物面反射镜1的下侧面而反射到下侧，此时，将入射角设置为大于临界角而能够产生全反射，从而在二次非球面反射体不产生热，且没有变形和损伤。
在一次凹抛物面反射镜1的上端部安装由玻璃或合成树脂构成的透明体用于阻挡雨水或灰尘、异物流入到内部，从而提高收集太阳光的效率。
太阳光通过光传送管2被传送到远距离，在所述光传送管2被弯曲的部分和关节部位安装有两个反射板6而使入射角大于临界角，从而能够产生全反射，由此，在所述反射板6不产生热，还能阻止热损失。
在光传送管2形成有关节部7而能够自如地转动光传送管2的方向，在所述关节部7的上端部形成有弯曲部，在所述弯曲部安装有两个反射板而使入射角大于临界角，从而能够进行全反射，所述弯曲部能够转动，在弯曲部的下侧形成有连接管，所述连接管边旋转边转换方向。
连接多个所述关节部7时，能够朝上下左右方向传送太阳光。
在所述光传送管2的一侧设置有太阳光切断阀，从而当不需要太阳光时，关闭太阳光切断阀而使太阳光不能通过。
所述太阳光切断阀横插固定于光传送管2上，在所述太阳光切断阀的一侧形成有马达，并在所述马达上连接设置有贯穿管和切断板，从而通过所述马达进行左右移动的同时，使太阳光透过，还能切断太阳光。
在太阳光切断阀的一侧安装太阳光传感部，用于感应是否透过太阳光，从而在工作时能够进行识别。
本发明在中间安装太阳光集光部3而使通过两个以上的一次凹抛物面反射镜1聚集的太阳光通过所述光传送管2聚集到一处，所述太阳光集光部3为了达成所述目的，接触太阳光并反射太阳光的部件形成为入射角大于临界角以产生全反射，在长时间受高温太阳光的部件形成有抛物面以使入射角大于临界角而能够产生全反射，从而不能向部件传递热，而且还能阻止热损失，在共同使用焦点的内侧安装二次非球面反射体以便在逐渐变窄的内部的中心部共同使用焦点，从而能够朝一侧方向聚集太阳光。
所述太阳光集光部3是使被分离为多个的太阳光聚集到一处而变为一束光的装置，而可以设置多个。
当只使用一个一次凹抛物面反射镜1时，无需所述太阳光集光部3，当使用两个以上一次抛物面反射镜时，连接所述太阳光集光部而收集太阳光。
将太阳光集光部3与连接部一体形成，所述连接部为了能够全反射到与太阳光集光部3连接的部分，而使入射到抛物面的光线具有朝下反射的接点的倾斜度的部位超过90％，从而散射到太阳光集光部3时也能射到下侧反射区。
本发明作为利用集光装置收集太阳光，并利用光管和光纤维传送到远距离的整体网络构成图，是一种不仅近距离，还能在国家之间互相交流太阳光的系统。
具体说明为解决所述问题的本发明则为如下。
本发明形成具有极大的二次函数值的抛物面，以使一次凹抛物面反射镜的抛物面的接线倾斜度超过40°的区间保持90％以上，并形成有结合一次凹抛物面反射镜和楔形的小型二次凸抛物面反射镜的抛物面集光装置单元，所述一次凹抛物面反射镜在焦点下侧形成开口部，所述小型二次凸抛物面反射镜与所述一次凹抛物面反射镜具有相同的焦点，并形成在一次凹抛物面反射镜的内侧下口部。
本发明形成有集光装置单元，在一次集光装置单元的下侧开口部结合光管和光管弯头，光管弯头形成多角度反射面以便能够朝一侧方向射出，在折射部位的反射面结合多个平面反射体而使入射角和出射角分别大于45度，并连接有结合有多个反射镜的光管弯头以反射光。在一次集光装置单元形成有盖部并形成为透明以防止反射体被污染。
作为一实施例，将一次凹非球面反射体和二次凸非球面反射体一体形成为透明体，二次凸反射体以孔状成型在上侧，从而能够方便一次制作，此时，除焦点的下部分之外的平行光或散射光或所有入射光都产生全反射而朝下侧射出口进行反射。
此时，若在以孔状形成在中心的二次凸非球面反射体涂抹金属反射涂层，则焦点下侧的反射光也反射到射出口而提高激光效率。
本发明为多重结合在所述集光装置单元聚集的各个浓缩光而进行超高浓缩的单元，从而实现通过用于传送光的光管相互连接各个集光装置单元的下侧光管弯头和光管集光装置的用于入射的弯头的方法。
作为传送单元的光管使用中空的管形，其材料为玻璃管或金属管，而内侧表面进行光泽处理，透明光管使用涂抹反射体而进行镜面处理，从而提高反射率的光管，而且，还能使用通常的玻璃纤维或由合成树脂而成的光纤维，还能使用中空且被覆盖2层以上的多重管，而且内侧管的折射率大于外侧管的折射率，从而容易产生全反射。
尤其，加热回收系统光管是在内侧一次管和外侧二次管之间填满流体而成的光管，从而吸收传送光时被透过损失的热而能够进行热交换，其中，所述一次管位于多重管的最内侧、其内部中空，所述二次管形成在所述一次管的外围。
如图3所示，在光管集光装置的外侧形成有一次抛物面反射镜，所述一次抛物面反射镜形成具有极大倾斜度的二次函数值的抛物面，在所述抛物面的焦点的紧靠下侧形成有开口部，即，将抛物面的焦点位置位于上侧开口部上点和下点之间而形成在从下点不超过50mm的接近于下点的距离上，而且，共同使用所述焦点，同时，将二次凸抛物面反射镜的直径幅度形成为小于30mm，在一次凹抛物面反射镜的上侧开口部形成外罩，在所述外罩14形成多个管孔以插入光管，在所述外罩中心轴将二次凸抛物面反射镜结合在支撑架。
二次凸抛物面反射镜螺栓结合于结合在外罩的支撑架，从而通过调整螺栓而能够调整二次凸抛物面反射镜和一次凹抛物面反射镜的焦点位置。
作为光传送单元，光管使用金属、玻璃管或光纤维等材料，还能适用在玻璃管外皮涂抹反射体的反射玻璃管，还能使用由内侧管和外侧管构成的多重玻璃管，其中内侧管使用折射率高的介质，这与在光纤维的内侧芯体形成有洞孔的状态相同。
作为其他一例提供废热回收系统，多重管在内侧管和外侧管之间形成空间，并在所述空间填充溶剂而形成，所述溶剂吸收传送中被透过损失的光损失热，从而所述多重管吸收溶剂的热而进行热交换，而且，由于内侧光管由稠密材料构成而围绕光管的溶剂的媒质疏密，因此能够全反射传送光。
传送所述太阳光的第一管、第二管、第三管、第四管以及第五管分别具备反射光路，同时在水平轴和垂直轴位置上分别进行旋转运动。
即，连接所述第一管、第二管、第三管、第四管以及第五管的弯头被固定，而朝水平和垂直方向连接的所述第一管、第二管、第三管、第四管以及第五管可分别以弯头为中心进行上下左右旋转。
如上所述，所述光传送管为旋转关节管，其在连接部位具备多重旋转关节，在进行远距离的配管时，在每个规定距离上设置弯头(elbow)，即，设置两个旋转关节或多重连接旋转关节，在各个弯头的弯曲角落安装反射镜，并设置为使反射镜的入射角和反射角与弯头的中心轴一致，并根据需要连续设置多个弯曲管，从而能够增加柔性和变位的吸收性以及缓冲力。
将即便通过所述光传送管移动，也以保持直线的高密度平行光被传送的太阳光引导至远距离时，使光传送管具有柔性和变位的吸收性，从而能够朝任何方向即朝管的伸缩方向进行传送。
此处，使所述光传送管具有柔性和变位的吸收性是将保持直线的太阳光的反射光路具有两次反射角，而限制为45°以内的角度，当将通过光传送管200被传送为保持直线的高密度平行光的太阳光引导至远距离时，使光传送管200具有柔性和变位的吸收性，其中，所述光传送管通过设置在所述集光装置的第一管、第二管、第三管、第四管以及第五管传送太阳光。
即，将收集本发明的太阳光并进行传送的光传送管具有两次的反射角，其中，第一次反射角为22.5°，在第一次反射角被反射后，第二次反射角也为22.5°，从而整体以45°以内的角度朝外部反射太阳光，从而产生全反射。
工业利用可能性
能够以所需密度使用自然状态的太阳光，并朝远距离传送被高度集光的太阳光，从而提供到各种应用领域，即，在近距离、远距离一边形成网络一边进行传送，从而高楼内、阴影地或地下幽深的地方也能自然采光，将光聚集在中央后进行热转换，从而，不仅能太阳发电，而且还利用高温进行太阳发电，所以，在工业高炉能够作为热能源而使用，或能够适用在化学反应工序热等各种领域。

Claims (7)

1.一种多重太阳光集光构造，其特征在于，将太阳光朝平行全反射后集光，将多重集光的太阳光多段结合进行高浓缩后，将平行光传送至外部的连续性的集光结构，
所述多重太阳光集光构造由多个太阳光集光构造构成，多个太阳光集光构造，具备：一次抛物面反射镜，将内周面形成为在太阳光的各点的入射角大于临界角使得全反射入射的太阳光，抛物面的接线倾斜度超过40°的区间为90％以上；二次抛物面反射镜，位于所述一次抛物面反射镜的内部，与所述一次抛物面反射镜具有相同的焦点，在所述一次抛物面反射镜的下端形成有开口部，所述开口部用于传送在所述二次抛物面反射镜全反射的太阳光，
在所述多个太阳光集光构造上分别形成的开口部上形成有光传送管，所述光传送管用于传送通过所述一次抛物面反射镜和二次抛物面反射镜聚集的太阳光，
所述多重太阳光集光构造包括太阳光集光部，用于聚集从所述光传送管传送的太阳光；
所述太阳光集光部包括一次凹抛物面反射镜与二次凸抛物面反射镜，
在一次凹抛物面反射镜的上侧开口部形成外罩，在所述外罩垂直形成多个供插入多个光传送管的管孔，在所述外罩的中心轴将二次凸抛物面反射镜结合在支撑架；
将所述二次凸抛物面反射镜螺栓结合到所述支撑架上，通过调整螺栓能够调整所述二次凸抛物面反射镜和所述一次凹抛物面反射镜的焦点位置。
2.根据权利要求1所述的太阳光集光构造，其特征在于，所述太阳光集光部，包括：
一次凹抛物面反射镜，其内周面形成为在太阳光的各点的入射角大于临界角使得从各光传送管入射的太阳光在各点全反射；
二次凸抛物面反射镜，位于所述一次抛物面反射镜的内部，与所述一次抛物面反射镜具有共同的焦点。
3.根据权利要求2所述的太阳光集光构造，其特征在于，在所述太阳光集光部的下侧形成有第二开口部，在所述第二开口部具备第二光传送管，所述第二光传送管用于传送通过所述一次凹抛物面反射镜和二次凸抛物面反射镜聚集的太阳光。
4.根据权利要求3所述的太阳光集光构造，其特征在于，在所述第二光传送管的一侧形成有一个以上关节部，
在所述关节部具备一个以上反射板用以全反射被反射的太阳光。
5.根据权利要求4所述的太阳光集光构造，其特征在于，所述第二光传送管关节部可转动。
6.根据权利要求3所述的太阳光集光构造，其特征在于，在所述第二光传送管的一侧进一步具备太阳光切断阀。
7.根据权利要求6所述的太阳光集光构造，其特征在于，在所述太阳光切断阀的一侧具备太阳光传感部。
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