CN1274415A - 带有能吸收太阳能聚集光的装置以及能吸收高温的热板的没有球形偏差的液体模块透镜 - Google Patents

Abstract

一种没有球形偏差的液体模块透镜,它带有吸收太阳能聚集光的装置,以及能够吸收高温的热板。它由一个液体模块透镜构成,所述透镜由透镜圆形顶冠构成。所述圆形顶冠具有精确和适当的折射率,使由透镜收集的光亮聚集到一个单独的焦点上,在透镜顶冠上具有钝头末端,能够改变透镜顶冠中的每一光线的出射角,并保持适当的间隔以避免扩张产生的破裂,将所有构成透镜的元件在其内圆周和外圆周密封,还提供由一主体构成的热板,所述主体由很大热阻的陶瓷材料制成,并且其内部具有一个空腔。

Description

带有能吸收太阳能聚集光的装置以及 能吸收高温的热板的没有球形偏差的液体模块透镜

本发明涉及一种没有球形偏差的液体模块透镜，它带有吸收太阳能聚集光的装置、以及能够吸收高温的热板，其装配后具有透镜接受器(lenticular receptacles)，所述透镜接受器的可能会产生透镜球形偏差的锥形末端被消除或补偿了，这些接受器形成为圆形顶冠，同时，在每个圆形顶冠中形成了变化的折射率，这是通过采用具有适当折射率的不同溶剂形成的，它们确定了统一和适当的阳光通量的聚集度，以便通过采用置于光焦点旁边的液体发散透镜，使阳光通量能够转化为平行光光束。

本发明还试图改变透镜接受器的出射角，并改变液体模块透镜内表面的倾斜度。

本发明的另一个目的是，构成为没有球形偏差的液体模块透镜的透镜接受器被置于并装配到网状构件上，该网状构件形成适当的形状，使各透镜接收器之间留有适当空隙，以产生扩张的效果，为避免脏物积聚在透镜接受器之间，将所述接受器的外周和内周密封。

还应该注意到，本发明具有这样的特征，在整个液体模块透镜被密封后，就要将所形成的腔室充满溶剂，填充这些溶剂的目的是避免在连续的玻璃体之间发生内部折射。

最后，本发明还试图采用一种热板来吸收由太阳能聚集光产生的高温，其目的是接收由液体模块透镜收集或由吸收系统适当聚集的太阳能，使得在热板内循环的溶剂利用适当的接收方式来吸收那些经适当传送的太阳能。

本发明涉及用于制造那些利用和传送太阳能的元件和装置的工业领域。

申请号为9601033和9700507的西班牙发明专利描述了液体模块透镜(L.L.M)的结构和特征，这种液体模块透镜构造成了一种用于聚集太阳能的透镜，它由一组透镜接受器构成，这些接受器连续设置成顶冠形，这些顶冠整体构成了一个球形块。

上述构造的液体模块透镜在制造很大的透镜太阳能集光器方面具有很重要的优点，特别在是它们的费用、厚度、重量、运送、安装形式和相似的环境方面具有优势。

上述内容以及透镜的结构可以参见图1。

根据该示意图，可以看出由上述专利所保护的装置具有很差的球形偏差水平，即光偏离到焦点以外，尽管应该指出，该用于吸收太阳能(C.E.S)聚集光并基于液体模块透镜的适当系统、装置或元件需要很好的光亮聚集度，以使液体模块透镜的光锥转换为高能平行光光束，并且使得能量泄漏少、聚集度高。

为了使液体模块透镜得到最好的光亮聚集度，必须极力减小偏差，因为这种偏差影响了穿过透镜并射到焦点上的光的聚集度，如图2所示，这种偏差与其离开光轴线的距离成正比，所述图2作为前述引用文献的示意图包含在本文中，为此，已经作出了一些改进，即可以减小球形偏差以及能量泄漏所带来的不足。

对于用以吸收高温的热板，申请人知道有这样一个发明专利，即西班牙申请号为9801025的专利，其中限定并要求保护吸收装置的特征，其目的是将液体模块透镜的光亮转化为高能的平行光光束，而且能量泄漏最少、聚集度最高，并能产生高温。

在其它应用场合，通过吸收系统由透镜光锥的转化得到高温要经过几个化学步骤，在这些化学步骤中，下述操作是绝对必需的，特别是对水进行高温分解，即将水分子在高于2000℃的温度下分解为氧和氢。

为了将由液体模块透镜或太阳能集热器收集并由吸收系统进行适当聚集的太阳能所产生的高温再继续传导，以及为了通过吸收溶剂传导温度，必须具有热板，所述热板带有内部通道，溶剂能够沿着该通道循环，使得溶剂通过吸收作用来接收能量。

不过，脱离所述专利，申请人并没说明那种带有能吸收太阳能聚集光的装置的、不具球形偏差的液体模块透镜，也没有说明与液体模块透镜一起适当采用的那种热板，所述热板能够借助通道使溶剂循环，从而能够吸收由太阳能聚集器产生的高温。

本发明提供了一种没有球形偏差的液体模块透镜，它带有能吸收太阳能聚集光的装置，以及能够吸收高温的热板，构成了其特定应用领域的明显的新发明，由于它具有多个特定的特征，与相似申请中已知元件的优点相结合，构成了要求保护的液体模块透镜构造，该透镜为没有球形偏差的液体模块透镜，带有能吸收太阳能聚集光的装置，所述装置装备了热板以吸收由太阳能聚集光产生的高温，并使那些由溶剂接收到的高温在内部空心的板中循环，由此，借助板内存在的通道，循环的溶剂接收了所得到高温的适当热量并将热量传递给所述板。

具体而言，本发明的目的是提供这种没有球形偏差的液体模块透镜，它由一些透镜接受器构成，所述液体模块透镜带有能吸收太阳能聚集光的装置以及能够吸收高温的热板，所述透镜接受器采用特定的形状或构造，所述每个透镜接受器的锥形末端都被消除或者补偿了，因为这些末端是形成透镜球形偏差的重要因素。

在每个圆形顶冠中形成了变化的折射率，所述折射率向着液体模块透镜的末端降低，这是通过采用具有适当折射率的几种溶剂形成的，它们确定了统一和适当的阳光通量的聚集度，所有这些都是为了通过采用设置于光焦点旁边的液体发散透镜，使阳光通量能够转化为平行光光束。

本发明需要改变透镜接受器的出射角，如果需要，还要改变液体模块透镜内表面的倾斜度。

构成没有偏差的液体模块透镜的透镜接受器被置于并装配到网状构件上，构件上的透镜接受器形成适当的形状，以产生扩张效果，为避免脏物积聚在透镜接受器之间，将所述接受器的外周和内周密封。

还应该指出，一旦液体模块透镜被密封后，就要将所形成的腔室充满溶剂，以避免在连续的玻璃体之间发生内部折射。

对于用于吸收高温的热板，应该注意到，它由一个主体构成，所述主体由一种能够承受2000℃和3000℃之间的温度的材料构成，热板具有一个腔，蒸汽在腔中分解，所述腔还具有适当的孔隙，使得在短时间内分解的氧和氢原子能被传送。

热板由被认为是最佳填充材料的高温陶瓷材料制成，它不仅能抗高温，还具有适当的孔隙。

氧和氢应当同时地在相反方向上移动，也就是说，它们二者向着热板的相反端移动，当水分子分解后发生这种移动，为防止其反应，为此，热板的横向上带有强力静电场，所述电场控制了当水分解时的氧原子和氢原子的电离，将氧向正极吸引、氢向负极吸引，使得在穿过热板壁之后，通过为此目的安装的排出通道对元素进行冷却并进行后续的储存。

为此，热板具有两个分别位于每一端的横向空腔，目的是一旦这些元素穿过热板的多孔壁时，能分别接收氧和氢。

为了补充这里给出的说明书，并且达到更容易理解本发明特征的目的，说明书还附带有一组附图，这些附图是说明书不可分割的部分，并且仅是示意性和非限制性的，附图说明如下：

图1表示了一种用于聚集太阳能的液体模块透镜，它由一组透镜接受器构成，这些接受器连续设置成顶冠形，这些顶冠整体构成了一个球形壳体，其用于上述已知的发明专利中。

图2表示了具体部件的示意图，这些部件涉及液体模块透镜的光亮聚集操作，在本说明书中陈述了特别是当考虑到其背景技术时由球形偏差产生的几个问题，上述偏差使得穿过透镜的光无法聚焦。

图3是对应于本发明目的的示意图，它是相对于没有球形偏差的模块液体透镜来说的，该透镜带有吸收太阳能聚集光的装置，且带有能够吸收高温的热板，这里，如图所示，构成圆形顶冠的透镜接受器的锥形末端被消除或者补偿了，否则这些锥形末端会产生球形偏差。

图4以简化的形式表示了改变透镜接受器的出射角以及改变内表面倾斜度的可能方式。

图5是一示意图，表示了液体棱镜具有横向带孔的壁，以产生或使构成液体棱镜的溶剂循环，目的是让它冷却。

图6对应于一简化视图，为了表示液体棱镜是怎样接受液体透镜发散的光束，以及它是怎样折射到吸收体的，使光亮聚焦在吸收体窗口上的固定位置。

图7是用于跟踪液体模块透镜之焦点的装置的另一简化视图，该装置会返回到发动机所带的轨道上。

图8最后表示了用于吸收高温的热板的平面图和剖视图。

参见图3、4、5、6和7，可以看出要求保护的液体模块透镜在不产生球形偏差的情况下是如何由透镜接受器(2)构成的，所述透镜装备有用于吸收太阳能聚集光的装置，且带有能够吸收高温的热板，圆形顶冠的每一透镜接受器(2)的锥形末端被消除或者补偿了，从而部分地防止了透镜产生球形偏差，如图3所示。

根据每一圆形顶冠中的折射率的变化，通过使用几种溶剂，折射率向着液体模块透镜的末端降低，能够得到适当的折射率，并决定了阳光通量的统一和适当的聚集度。所有这些都是为了通过采用设置于光焦点旁边的液体发散透镜，使阳光通量能够转化为平行光光束。

如图4所示，本发明试图改变液体模块透镜内表面(3)的倾斜度，并改变透镜接受器(2)的出射角。

构成液体模块透镜的透镜接受器(2)被置于并装配到网状构件上，构件上的透镜接受器形成适当的形状，使二者之间留有适当空隙，以产生扩张的效果，为避免脏物积聚在透镜接受器之间，将所述接受器的外周和内周密封，一旦液体模块透镜被正确密封后，就要将所形成的腔室充满溶剂，以避免在连续的玻璃体之间发生内部折射。

本发明具有一个发散液体透镜(4)，该透镜置于距光焦点适当的距离处，其作用是，通过使发散液体透镜(4)和棱镜(5)一起随着模块液体透镜的光焦点移动，形成额外的光束。

本发明还试图采用这种液体棱镜，即：它能接收发散液体透镜(4)的光束并将其折射到吸收体，将光焦点保持在吸收体窗口中的固定位置，如图6所示。

图5表示了在液体棱镜(5)的横向表面(6)上形成了小孔，以使构成液体棱镜的溶剂循环，达到适当的冷却效果。

本发明具有一个导轨，它是发散液体透镜和液体棱镜的夹持器，使得在夹持导轨(7)的作用下，发散液体透镜(4)和液体棱镜(5)能够移动，并同时保持液体模块透镜和发散液体透镜(4)以及液体棱镜(5)之间的距离相等。

如图5所示，由发散液体透镜(4)和液体棱镜(5)构成的装置与一个链条或支架(8)相连，使得在夹持导轨(7)后面的发动机(9)的作用下，所述装置能够加速或减速移动，该发动机受到在吸收体窗口(11)中安装的一些传感器(10)的控制，这样，吸收体窗口(11)中的光焦点脱离其中心位置的任何移动都将启动夹持导轨(7)上的发动机(9)，该发动机将使那个由棱镜(5)和发散棱镜(4)构成的装置随着液体模块透镜的焦点移动，如图6和7所示。

为了保持光束总能位于吸收体窗口(11)的中心处并且使棱镜随着由发散透镜(4)所发出的光束移动，所述的液体棱镜(5)可以根据太阳在任一时刻的高度来绕其横向枢轴(12)转动。

由液体棱镜(5)绕其横向枢轴(2)的旋转来保持光束位于吸收体窗口(11)的中心处，这具有如下特征，即保持上述液体棱镜(5)的基面(13)在所有的轨迹上都可靠地对准一个固定点(14)，因此，如果液体棱镜(5)的基面(13)持续对准所述的固定点(14)，液体棱镜(5)自身将转动，以形成必需的和足够的角度来使光束位于所期望的中心位置，如图6所示。

本发明具有一个太阳能聚集器，它必需总保持关闭状态并与任何外部介质隔离，以避免外部大气介质的影响，因为这些介质会影响玻璃元件的透光性，所述玻璃元件置于太阳能聚集器的内部，为了避免可能发生的异常情况，太阳能聚集器包括位于其固定结构上面的圆形通道(16)，该圆形通道中充满了溶剂，该通道形成了一圈槽，其与框架(17)形式的可移动结构连在一起，所示框架(17)能防止外部气体进入其中，如图6所示。

为了避免液体模块透镜的焦点在不受控制的情况下发生影响，本发明还在该装置、特别是液体模块透镜下方的内部区域中安装了由自动打开和关闭传感器控制的黑色可伸长物体(18)。

参见图8，可以看出用于吸收高温的热板是怎样由高热阻的陶瓷材料制成的物体(22)所构成的，该热板同时还作为半透膜，因为它具有适当的孔隙，能让氧原子和氢原子很快通过，该热板具有至少三个不同的区域，它由一个使蒸汽分解的中央空腔(23)和两个横向空腔(24)和(24’)构成，以分别收集氢和氧，该热板的横向带有负静电场(25)和正静电场(26)，能够同时使氢原子移动到负极(25)并使氧原子移动到正极(26)，迫使原子穿过主体(22)的壁而位于横向空腔(24)和(24’)中，在那里利用分别与空腔(24)和(24’)相邻的导体(27)和(27’)对其进行提纯，然后分别进行冷却和后续的储存操作。

如上所述，热板主体能够承受2000°和3000°之间的温度，由于热板具有一组以连续顶冠形式环绕中心透镜的透镜接受器(21)，所以可以吸收所述温度，所述透镜接受器与外部球形表面成一条直线，设有带腔(23)的热板(22)，蒸汽在所述腔(23)处分解，采用了带有适当孔隙的可用材料以使氧和氢分解原子能够在显著减少的时间内穿过，用作构成热板(22)主体的适当材料是带有适当孔隙的高温陶瓷。氧和氢必须同时地在相反方向上移动，特别是当水分子分解后，为防止其反应，热板(22)分别带有两个正负静电场(26)和(25)，所述电场控制了当水分解时的氧原子和氢原子的电离，将氧向正极(26)吸引、氢向负极(25)吸引，使得在穿过热板(22)的壁之后，通过排出通道(27)和(27’)对元素进行冷却和后续的储存，所述通道与横向放置的空腔或中空区域(24)和(24’)相连，所述中空区域(24)和(24’)用于一旦这些元素穿过热板(22)的多孔壁时来分别接收氧和氢。

Claims (11)

1.一种没有球形偏差的液体模块透镜，它带有吸收太阳能聚集光的装置，以及能够吸收高温的热板，其特征在于，它由多个没有锥形末端的透镜接受器(2)构成，这些接受器形成了多个圆形顶冠，所述透镜接受器中充满了不同的溶剂，形成了一种折射率，该折射率能够确定阳光通量的统一聚集度，以通过采用设置于光焦点旁边的液体发散透镜(4)使阳光通量转化为平行光光束，能够改变透镜接受器(2)的出射角，还能够改变液体模块透镜内表面(3)的倾斜度，使构成液体模块透镜的透镜接受器(2)没有偏差，所述透镜接受器被置于并装配到网状构件上，并使各透镜接受器(2)之间留有适当空隙，以产生扩张，将所有透镜接受器(2)的外周和内周密封，通过这种密封形成了腔，在该腔中也填充了一种溶剂，其目的是避免在连续的玻璃体之间发生内部折射。

2.如权利要求1所述的没有球形偏差且带有能吸收太阳能聚集光的装置以及能够吸收高温的热板的液体模块透镜，其特征在于，发散液体透镜(4)通过其与一液体棱镜(5)一起随着液体模块透镜的光焦点移动来形成适当的光束，所述液体模块棱镜由密封的透镜接受器(2)形成。

3.如权利要求2所述的没有球形偏差且带有能吸收太阳能聚集光的装置以及能够吸收高温的热板的液体模块透镜，其特征在于，液体棱镜(5)接收发散液体透镜(4)的光束，将其折射到吸收体并将光焦点保持在吸收体窗口(11)的固定位置，使液体棱镜(5)的横向壁(6)选择性地具有孔，通过这些孔，光通量循环冷却。

4.如前述权利要求所述的没有球形偏差且带有能吸收太阳能聚集光的装置以及能够吸收高温的热板的液体模块透镜，其特征在于，由发散液体透镜(4)和液体棱镜(5)构成的装置沿一夹持导轨(7)移动，使液体模块透镜、发散液体透镜(4)和液体棱镜(5)之间保持相等距离。

5.如前述权利要求所述的没有球形偏差且带有能吸收太阳能聚集光的装置以及能够吸收高温的热板的液体模块透镜，其特征在于，由发散液体透镜(4)和液体棱镜(5)构成的装置与一个链条或支架(8)相连，所述链条或支架(8)在夹持导轨(7)后面的发动机(9)的作用下能够加速或减速移动，并受到在吸收体窗口(11)中安装的传感器(10)的控制，控制吸收体窗口(11)上的光焦点偏离于其中心位置的任何位移，通过启动夹持导轨(7)上的发动机(9)，使得由棱镜(5)和发散棱镜(4)构成的装置随着液体模块透镜的光焦点移动。

6.如前述权利要求所述的没有球形偏差且带有能吸收太阳能聚集光的装置以及能够吸收高温的热板的液体模块透镜，其特征在于，为了使液体棱镜(5)定向并保持光束总是位于吸收体窗口(11)的中心，使液体棱镜(5)随着发散透镜(4)所发出的光束独立移动，所述的液体棱镜(5)总是根据太阳的高度以可变方式绕其横向枢轴(12)转动。

7.如权利要求6所述的没有球形偏差且带有能吸收太阳能聚集光的装置以及能够吸收高温的热板的液体模块透镜，其特征在于，液体棱镜(5)绕其横向枢轴(12)转动，以保持光束位于吸收体窗口(11)的中心，这种运动由固定到上述液体棱镜(5)的基面(13)上的支架(15)形成，液体棱镜(5)的基面(13)朝向一固定点(14)，以使液体棱镜(5)产生自动旋转并获得所需角度，从而使光束保持在所需的中心位置上。

8.如前述权利要求所述的没有球形偏差且带有能吸收太阳能聚集光的装置以及能够吸收高温的热板的液体模块透镜，其特征在于，构造为整体密封和隔离的太阳能聚集器被置于一个固定构件的上部区域上，特别是在圆形通道(16)中充满了溶剂，该通道内形成了一圈槽，其与框架(17)形式的可移动结构固连在一起。

9.如权利要求8所述的没有球形偏差且带有能吸收太阳能聚集光的装置以及能够吸收高温的热板的液体模块透镜，其特征在于，在液体模块透镜焦点的内部具有一个黑箱(18)，它制成可伸长结构并由防止光通过的材料制成，其还被自动打开和关闭传感器所控制。

10.如前述权利要求所述的没有球形偏差且带有能吸收太阳能聚集光的装置以及能够吸收高温的热板的液体模块透镜，其特征在于，为了吸收由带有液体模块透镜(21)的太阳能聚集器产生的高温，用围绕中央透镜并设置成连续顶冠的透镜接受器来形成液体模块透镜，所述液体模块透镜与外部球表面对齐，其中热板(22)由一主体构成，所述主体由高温陶瓷材料制成并带有孔隙，该热板的主体(22)还用作半透膜，当水分子分解时，其能使氧原子和氢原子同时通过，在腔(23)内，分子穿过高热阻的多孔陶瓷主体向着两侧的负静电场(25)和正静电场(26)移动，同时使负电场(25)内的氢原子向一空腔(24)移动，使正电场(26)内的氧原子迅速向一空腔(24’)移动。

11.如权利要求10所述的没有球形偏差且带有能吸收太阳能聚集光的装置以及能够吸收高温的热板的液体模块透镜，其特征在于，分别储存氢原子和氧原子的空腔(24)和(24’)带有排出通道(27)和(27’)。

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