CN107166754A - 太阳能聚焦集热机构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及太阳能发电领域，特别是一种结构简单、使用方便且集热效果好的低成本太阳能聚焦集热机构。在三棱柱形安装支架的一个底面朝上且安装有第一透镜，在三棱柱形安装支架的下部内部安装有第二透镜，该第二透镜的焦点与第一透镜的焦点重合；在三棱柱形安装支架上安装有位于第二透镜下方的反射板；在反射板的背面以及三棱柱形安装支架的底部均设置有自适应跟随转动装置。本发明的太阳能聚焦集热机构，通过三棱柱形安装支架、集热装置、第一透镜、第二透镜、反射板以及自适应跟随转动装置等的配合，不仅能够保持第一透镜始终垂直太阳光照射，获取最大的光照强度，而且反射板始终将聚焦的光线反射到固定位置的集热装置，提高了效率，降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能发电领域，特别是一种结构简单、集热效率高且成本低的太阳能聚焦集热机构。
背景技术
太阳能发电的两大分类：太阳能光伏发电和太阳能光热发电。太阳能光热发电具有热量易于存储，发电输出平稳的优点。光伏发电除了只能用昂贵的蓄电池存储电能之外，太阳能电池板的生产过程耗能也比较大。太阳能光热发电是未来更好的清洁能源。
太阳能光热发电主要有三大类型：槽式聚光集热发电，碟式聚光集热发电，塔式聚光集热发电。槽式效率和成本相对较低，已经得到较多应用；碟式效率虽然较高，但是成本高，储热困难；塔式效率最高，但是技术难度大，和碟式一起的应用都较少。
我们还面临发达国家的技术封锁，由于以前太阳能电池板大量出口倾销，现在光热发电的技术都被国外企业封锁得很严。国内的少数几个光热发电试验项目都只能购买国外的产品，真正自主生产零部件的非常少，这直接导致光热发电项目的成本较高，无法和太阳能光伏发电形成有力的竞争。
槽式光热发电模式中，储热液体工质熔盐或高温导热油在真空集热管中流动，但是集热管会随同反射槽跟踪太阳而旋转，这就需要储热液体工质经过一段需要弯曲旋转运动的管道再流入固定的管道中，由于储热液体工质工作在300～600摄氏度左右，对管道的密封和耐高温都提出了非常高的要求。目前国内还无法完全解决这一问题，仅依赖于进口。
太阳能光伏发电具有可分布式布置的优点，小规模的发电降低了使用的门槛。而太阳能光热发电现在还无法进行分布式应用。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单、集热效率高且成本低的太阳能聚焦集热机构。
本发明解决其技术问题所采用技术方案是：太阳能聚焦集热机构，包括三棱柱形安装支架和集热装置，在该三棱柱形安装支架的一个底面朝上且安装有第一透镜，在三棱柱形安装支架的下部内部安装有第二透镜，该第二透镜的焦点与第一透镜的焦点重合；在所述的三棱柱形安装支架上安装有位于第二透镜下方的反射板，该反射板的反射路径与集热装置的位置对应；在所述的反射板的背面以及三棱柱形安装支架的底部均设置有自适应跟随转动装置。
进一步的，为更好地实现本发明，特别采用下述设置结构：所述的第一透镜为菲涅尔透镜。
进一步的，为更好地实现本发明，特别采用下述设置结构：所述的菲涅尔透镜采用线性菲涅尔透镜，其焦点为条形，相应的第二透镜采用条形透镜，将光线变成线型集束平行光线，再被反射板反射到集热装置上。
进一步的，为更好地实现本发明，特别采用下述设置结构：所述的线性菲涅尔透镜由多个条形透明条拼接而成。
进一步的，为更好地实现本发明，特别采用下述设置结构：所述的条形透明条包括外壳和密封在该外壳中的透明液体。
进一步的，为更好地实现本发明，特别采用下述设置结构：所述的外壳采用亚克力浇筑板裁切组合而成。
进一步的，为更好地实现本发明，特别采用下述设置结构：所述的条形透明条的横截面呈梯形或者三角形。
进一步的，为更好地实现本发明，特别采用下述设置结构：所述的透明液体为纯净水。
进一步的，为更好地实现本发明，特别采用下述设置结构：所述的第二透镜采用凸透镜，所述的第一透镜的焦点与该凸透镜的焦点重合且焦点位于凸透镜和第一透镜之间。
进一步的，为更好地实现本发明，特别采用下述设置结构：所述的第二透镜采用凹透镜，所述的第一透镜的焦点与该凹透镜的焦点重合且焦点位于凹透镜的下方。
本发明的有益效果是：本发明的太阳能聚焦集热机构，通过三棱柱形安装支架、集热装置、第一透镜、第二透镜、反射板以及自适应跟随转动装置等的配合，不仅能够保持第一透镜始终垂直太阳光照射，获取最大的光照强度，而且反射板始终将聚焦的光线反射到固定位置的集热装置，提高了效率，降低了成本，同时集热装置不需要移动，结构易于加工和安装，给分布式小规模发电带来可能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的太阳能聚焦集热机构的一种结构示意图；
图2为本发明的太阳能聚焦集热机构的一种方位示意图；
图3为本发明的太阳能聚焦集热机构的第一透镜的一种结构示意图；
图4为本发明的太阳能聚焦集热机构的条形透明条的横截面示意图；
图5为本发明的太阳能聚焦集热机构采用凹透镜时的光路传播示意图；
图6为本发明的太阳能聚焦集热机构采用凸透镜时的光路传播示意图；
图7为多个本发明的太阳能聚焦集热机构组装在一起的结构示意图；
图中，1—第一透镜，2—自适应跟随转动装置，3—集热装置，4—三菱柱形安装支架，5—第二透镜，6—反射板，7—透明液体，8—外壳，9—条形透明条。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全面的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
实施例1：
如图1至7所示，本发明的太阳能聚焦集热机构，包括三棱柱形安装支架4和集热装置3，在该三棱柱形安装支架4的一个底面朝上且安装有第一透镜1，在三棱柱形安装支架4的下部内部安装有第二透镜5，该第二透镜5的焦点与第一透镜1的焦点重合；在所述的三棱柱形安装支架4上安装有位于第二透镜5下方的反射板6，该反射板6的反射路径与集热装置3的位置对应；在所述的反射板6的背面以及三棱柱形安装支架4的底部均设置有自适应跟随转动装置2。本发明的太阳能聚焦集热机构，通过三棱柱形安装支架4、集热装置3、第一透镜1、第二透镜5、反射板6以及自适应跟随转动装置2等的配合，不仅能够保持第一透镜1始终垂直太阳光照射，获取最大的光照强度，而且反射板6始终将聚焦的光线反射到固定位置的集热装置3，提高了效率，降低了成本，同时集热装置不需要移动，结构易于加工和安装，给分布式小规模发电带来可能。需要说明的是，集热装置3将太阳光的热能吸收转化，然后用于发电，该集热装置固定安装在某一位置，图中并没有画出其具体安装结构，仅仅是表示了与反射板6的配合关系。需要说明的是，所述的三棱柱形安装支架4是指该支架的架体所形成的面围成的抽象物体构成三棱柱，其实是只有架体的。所述的自适应跟随转动装置2可以采用PLC系统控制电机来实现，三棱柱形安装支架4的底部的自适应跟随转动装置2通过安装在各个位置的传感器，获得光照信息，然后传送到控制系统中，控制系统则命令旋转电机跟随最强的光照方案自适应调整位置。反射板6背部的自适应跟随转动装置2通过安装在集热装置3上的相应的传感器确定反射板6是否反射最强光照，然后通过控制相应的旋转电机，自适应地调整反射板6的角度。控制系统也可以单纯地通过获取GPS数据，计算出经纬度和时间，并通过预设的海拔高度等参数自动计算出所需的旋转变量来控制聚焦集热机构对太阳位置和集热装置的追踪。
实施例2：
作为优选的，为更好地实现本发明，在上述实施例的基础上进一步优化，特别采用下述设置结构：所述的第一透镜1为菲涅尔透镜，具有聚集性强、接收角度广等特点。
实施例3：
作为优选的，为更好地实现本发明，在上述实施例的基础上进一步优化，特别采用下述设置结构：所述的菲涅尔透镜采用线性菲涅尔透镜，其焦点为条形，相应的第二透镜5采用条形透镜，将光线变成线型集束平行光线，再被反射板6反射到集热装置3上，具有聚集性强、接收角度广等特点。
实施例4：
作为优选的，为更好地实现本发明，在上述实施例的基础上进一步优化，特别采用下述设置结构：所述的线性菲涅尔透镜由多个条形透明条9拼接而成。值得注意的是，所述的条形透明条9可以通过螺钉连接在三棱柱形安装支架4上，也可通过其他方式固定，使得整个装置具有聚集性强、接收角度广等特点，提高了太阳能的利用率。
实施例5：
作为优选的，为更好地实现本发明，在上述实施例的基础上进一步优化，特别采用下述设置结构：所述的条形透明条9由亚克力浇筑板加工而成，由于单个条形透明条宽度值较小，其弧面可以等效为平面，使得其横截面呈梯形或者三角形，这样设计是为了方便加工和提高产能以及降低成本，同时保留亚克力浇筑板耐候性好的特点。
实施例6：
作为优选的，为更好地实现本发明，在上述实施例的基础上进一步优化，特别采用下述设置结构：所述的条形透明条9包括外壳8和密封在该外壳中的透明液体7。这样设置以后，可以大大地减少条形透明条9的数量和加工时间，节约了成本。需要说明的是，所述的透明液体7填满外壳8，以免造成机械晃动以及光线四处折射。
实施例7：
作为优选的，为更好地实现本发明，在上述实施例的基础上进一步优化，特别采用下述设置结构：所述的外壳8采用亚克力浇筑板裁切组合而成。采用亚克力材料具有容易成型，加工方便，且耐候性强的特点。
实施例8：
作为优选的，为更好地实现本发明，在上述实施例的基础上进一步优化，特别采用下述设置结构：所述的透明液体7为纯净水，采用纯净水填充在外壳当中，节约了成本，而且纯净水没有杂质，可以减少光线的吸收和四处折射，提高了太阳能的利用率。
实施例9：
作为优选的，为更好地实现本发明，在上述实施例的基础上进一步优化，特别采用下述设置结构：所述的第二透镜5采用凸透镜，所述的第一透镜1的焦点与该凸透镜的焦点重合且焦点位于凸透镜和第一透镜1之间。
实施例10：
作为优选的，为更好地实现本发明，在上述实施例的基础上进一步优化，特别采用下述设置结构：所述的第二透镜5采用凹透镜，所述的第一透镜1的焦点与该凹透镜的焦点重合且焦点位于凹透镜的下方。
实施例11：
作为优选的，为了提高发电效率和功率，如图7所示，可以将多个本发明的太阳能聚焦集热机构拼接在一起，将光线集中汇聚到集热装置3加热，提高了发电功率。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.太阳能聚焦集热机构，其特征在于：包括三棱柱形安装支架(4)和集热装置(3)，在该三棱柱形安装支架(4)的一个底面朝上且安装有第一透镜(1)，在三棱柱形安装支架(4)的下部内部安装有第二透镜(5)，该第二透镜(5)的焦点与第一透镜(1)的焦点重合；在所述的三棱柱形安装支架(4)上安装有位于第二透镜(5)下方的反射板(6)，该反射板(6)的反射路径与集热装置(3)的位置对应；在所述的反射板(6)的背面以及三棱柱形安装支架(4)的底部均设置有自适应跟随转动装置(2)。
2.根据权利要求1所述的太阳能聚焦集热机构，其特征在于：所述的第一透镜(1)为菲涅尔透镜。
3.根据权利要求2所述的太阳能聚焦集热机构，其特征在于：所述的菲涅尔透镜采用线性菲涅尔透镜，其焦点为条形，相应的第二透镜(5)采用条形透镜，将光线变成线型集束平行光线，再被反射板(6)反射到集热装置(3)上。
4.根据权利要求3所述的太阳能聚焦集热机构，其特征在于：所述的线性菲涅尔透镜由多个条形透明条(9)拼接而成。
5.根据权利要求4所述的太阳能聚焦集热机构，其特征在于：所述的条形透明条(9)包括外壳(8)和密封在该外壳中的透明液体(7)。
6.根据权利要求5所述的太阳能聚焦集热机构，其特征在于：所述的外壳(8)采用亚克力浇筑板裁切组合而成。
7.根据权利要求6所述的太阳能聚焦集热机构，其特征在于：所述的透明液体(7)为纯净水。
8.根据权利要求5所述的太阳能聚焦集热机构，其特征在于：所述的条形透明条(9)的横截面呈梯形或者三角形。
9.根据权利要求1至8中任意一项权利要求所述的太阳能聚焦集热机构，其特征在于：所述的第二透镜(5)采用凸透镜，所述的第一透镜(1)的焦点与该凸透镜的焦点重合且焦点位于凸透镜和第一透镜(1)之间。
10.根据权利要求1至8中任意一项权利要求所述的太阳能聚焦集热机构，其特征在于：所述的第二透镜(5)采用凹透镜，所述的第一透镜(1)的焦点与该凹透镜的焦点重合且焦点位于凹透镜的下方。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20170915 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |