CN114001466A - 一种太阳能收集利用装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能收集利用装置，包括：光汇聚镜、定位调节支架、光斑调节器和光传输介质；光汇聚镜安装在定位调节支架上，且光斑调节器的大光斑输入端置于光汇聚镜的焦点处，光斑调节器的小光斑输出端耦合至光传输介质上，光传输介质上连接或安装有能量利用器和/或能量释放器。本发明的装置通过对太阳光线的汇聚和传输，实现了对太阳光能量的汇聚、传输以及利用，且具有汇聚效率高、能量利用率高的优点。

Description

一种太阳能收集利用装置
技术领域
本发明涉及可再生资源利用技术领域，具体涉及一种太阳能收集利用装置。
背景技术
随着世界人口的增多，随着生活质量的日益提高，能量资源的消耗量也越来越大；人们必然会受到资源有限的制约，并且大量的使用化石资源导致的大气含碳量增加地球产生的温室效应导致气候变化，冰川溶化等；因此，太阳能、风能等可再生清洁资源的利用是当前研究的热点。
目前太阳能电池、太阳能热水器的技术己经相当的成熟，己经有了比较高的利用技术；但是，目前的太阳能的器具普遍存在一种难以应用的问题，主要原因在于太阳能的能量分散，且对于分散的太阳能的能量利用率不高、转化率低。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种太阳能收集利用装置。
本发明公开了一种太阳能收集利用装置，包括：光汇聚镜、定位调节支架、光斑调节器和光传输介质；
所述光汇聚镜安装在所述定位调节支架上，且所述光斑调节器的大光斑输入端置于所述光汇聚镜的焦点处，所述光斑调节器的小光斑输出端耦合至所述光传输介质上，所述光传输介质上连接或安装有能量利用器和/或能量释放器。
作为本发明的进一步改进，所述光汇聚镜包括凸透镜、凹面镜、凸透镜阵列和凹面镜阵列中的一种。
作为本发明的进一步改进，所述凸透镜为菲涅尔透镜，所述菲涅尔透镜采用高折射率材料和低折射率材料复合制造而成。
作为本发明的进一步改进，所述高折射率材料的折射率为1.5～1.7，所述低折射率材料的折射率为1.3以下。
作为本发明的进一步改进，所述菲涅尔透镜为多层结构设计。
作为本发明的进一步改进，所述光汇聚镜上安装有光线跟踪器或采用鱼眼镜头。
作为本发明的进一步改进，所述光斑调节器为细长的圆台型透明玻璃体，所述光汇聚镜的入射光射入圆台的台底，光线经过圆台的反射、折射作用后将光线转化为适合于光传输介质的光斑大小。
作为本发明的进一步改进，所述光传输介质为光纤。
作为本发明的进一步改进，所述光汇聚镜可拆卸式安装在所述定位调节支架上，根据使用需要，选择是否安装所述定位调节支架。
作为本发明的进一步改进，所述光传输介质、能量利用器和能量释放器上设有散热装置和/或机械强度保护装置。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明的装置通过对太阳光线的汇聚和传输，实现了对太阳光能量的汇聚、传输以及利用，且具有汇聚效率高、能量利用率高的优点。
附图说明
图1为本发明实施例1公开的太阳能收集利用装置的结构示意图；
图2为本发明实施例2公开的太阳能收集利用装置的结构示意图；
图3为本发明实施例3公开的太阳能收集利用装置的结构示意图；
图4为本发明实施例4公开的太阳能收集利用装置的结构示意图；
图5为图1和图3中凸透镜的一种结构示意图；
图6为图1和图3中凸透镜的一种结构示意图。
图中：
1、凸透镜；2、凹面镜；3、定位调节支架；4、光斑调节器；5、光传输介质；6、光线跟踪器；7、能量利用器；8、能量释放器；9、高折射率材料；10、低折射率材料。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。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获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：
本发明提供一种太阳能收集利用装置，包括：光汇聚模块、光跟踪模块、光传输模块以及光释放、利用模块；其中，
光汇聚模块：可以由类似凸透镜，凹面镜之类的光线汇聚部件构成，作用是将太阳发射的阳光进行聚焦，对能量进行汇聚；使原本在一个平面上分散的阳光能量汇聚在一个较小范围内。
光跟踪模块：可以使光汇聚镜的阳光收集面相对于阳光始终保持垂直状态。并且使光的汇聚焦点也始终保持相对同一位置；实现这一目的的方法多种多样，如包含探头、机械传动装置、机械支撑装置、保护装置等等。
光传输模块：可以将能量集中，并且位置相对固定的阳光能量通过类似光纤的光传输介质进行能量的传输与转移，也可以通过光的折射反射原理等进行光的分流。
光释放、利用模块：可以将由传输部分传输到某一集中位置的光的能量进行统一释放，如可以直接释放进行照明，可以使用光热转换产生热能，使用光电转换原理转换为电能，等等。
实施例1：
如图1所示，本发明提供一种太阳能收集利用装置，包括：凸透镜1、定位调节支架3、光斑调节器4、光传输介质5、光线跟踪器6、能量利用器7和能量释放器8；其中，
本发明的凸透镜1可拆卸式安装在定位调节支架3上，同时也可根据使用需要，选择是否安装定位调节支架3，可进一步节约维护成本；例如，当选择凸透镜阵列或凹面镜阵列时，可省略定位调节支架3；光斑调节器4的大光斑输入端置于凸透镜1的焦点处，凸透镜1上安装有光线跟踪器6，光线跟踪器6包括在接受阳光的平面放置探测阳光方向的探头，在固定的位置置入光线方向的定位传动装置，以使光线的接收面总能垂直于阳光入射的角度以保持阳光聚焦的焦点在相对固定的位置。
本发明的光斑调节器4的小光斑输出端耦合至光传输介质5上，光传输介质5上连接或安装有能量利用器7和/或能量释放器8。其中，光斑调节器4为细长的圆台型透明玻璃体，光汇聚镜的入射光射入圆台的台底，其内部可以有光学组件，光线经过圆台的反射、折射作用后将光线转化为适合于光传输介质的光斑大小；光传输介质5的特点是能够较少或者不吸收光中的能量，可以使光线进行曲线传输；光传输介质5可以使用现在的成熟技术光纤，本身可以通过全反射原理，将光传输到任意的位置，比如室内；能量利用器7将光的部分能量进行吸收或者部分波长的光进行吸收，变换成热能(如果使用合适装置也可以转换为电能等其他形式的能量)；能量释放器8选择合适波长或全部的的光线进行照明，或提供给植物进行光和作用。阳光汇聚镜表面可以设置一些平面的透光系统(高透光的平板玻璃，或直接把凸透镜的外表面做成平面的)作用主要是阻挡灰尘，并且易于清理。并且加装合适的自动清洁系统，使整个系统的透光率能够达到比较高的水平。
进一步，由于大功率的能量传输会有较多热量，本发明在光传输介质5、能量利用器7和能量释放器8上设有散热装置和/或机械强度保护装置，增加线路与设备的散热，同时增加对线路的设备的保护。
实施例2：
如图2所示，本发明提供一种太阳能收集利用装置，其将实施例1的凸透镜1更换为凹面镜2。
实施例3
如图3所示，本发明提供一种太阳能收集利用装置，其将实施例1的凸透镜更换为凸透镜阵列。
实施例4
如图4所示，本发明提供一种太阳能收集利用装置，其将实施例2的凹面镜2更换为凹面镜阵列。
进一步，在实施例1、3中，如图5所示，本发明的凸透镜可替换为菲涅尔透镜，现有菲涅尔透镜是用单一材料做出环状条纹，但是条纹处容易积灰，时间长了影响透光率；为此，本发明更进一步采用高折射率材料和低折射率材料复合制造，现有菲涅尔透镜只有高折射率材料(折射率1.6左右)，本发明在高折射率的基础上增加低折射率材料保护(折射率1.3以下)。
进一步，在实施例1、3中，如图6所示，由于菲涅尔透镜可以做的很薄，因此可以使用多层设计；其增加光路的折射次数，减少透镜的焦距。
进一步，在实施例1、3中，本发明的光汇聚镜可采用鱼眼镜头或阵列鱼眼镜头，采用鱼眼镜头设计减小了接收面积，增加了光路的梳理效率；在某些条件下可以不必使用线追踪设备，降低设备的电器复杂性，提高整个系统的稳定性。采用阵列鱼眼镜头设计，增加了光路的梳理鲁棒性。在不增加复杂性的条件下可以将光线按时间。按频率做到分流的功能。
进一步，多层的镜片可以做固定焦距的保护装置，组合装置，或清洁装置；多层镜片可以使用折叠设计，运输时可以进行折叠收纳，使用时可以做设备展开。
本发明的优点为：
本发明的装置通过对太阳光线的汇聚和传输，实现了对太阳光能量的汇聚、传输以及利用，且具有汇聚效率高、能量利用率高的优点。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种太阳能收集利用装置，其特征在于，包括：光汇聚镜、定位调节支架、光斑调节器和光传输介质；
所述光汇聚镜安装在所述定位调节支架上，且所述光斑调节器的大光斑输入端置于所述光汇聚镜的焦点处，所述光斑调节器的小光斑输出端耦合至所述光传输介质上，所述光传输介质上连接或安装有能量利用器和/或能量释放器。
2.如权利要求1所述的太阳能收集利用装置，其特征在于，所述光汇聚镜包括凸透镜、凹面镜、凸透镜阵列和凹面镜阵列中的一种。
3.如权利要求2所述的太阳能收集利用装置，其特征在于，所述凸透镜为菲涅尔透镜，所述菲涅尔透镜采用高折射率材料和低折射率材料复合制造而成。
4.如权利要求2所述的太阳能收集利用装置，其特征在于，所述高折射率材料的折射率为1.5～1.7，所述低折射率材料的折射率为1.3以下。
5.如权利要求3所述的太阳能收集利用装置，其特征在于，所述菲涅尔透镜为多层结构设计。
6.如权利要求1所述的太阳能收集利用装置，其特征在于，所述光汇聚镜上安装有光线跟踪器或采用鱼眼镜头。
7.如权利要求1所述的太阳能收集利用装置，其特征在于，所述光斑调节器为细长的圆台型透明玻璃体，所述光汇聚镜的入射光射入圆台的台底，光线经过圆台的反射、折射作用后将光线转化为适合于光传输介质的光斑大小。
8.如权利要求1所述的太阳能收集利用装置，其特征在于，所述光传输介质为光纤。
9.如权利要求1所述的太阳能收集利用装置，其特征在于，所述光汇聚镜可拆卸式安装在所述定位调节支架上，根据使用需要，选择是否安装所述定位调节支架。
10.如权利要求1所述的太阳能收集利用装置，其特征在于，所述光传输介质、能量利用器和能量释放器上设有散热装置和/或机械强度保护装置。
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