CN1786614A - 太阳能集热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出的是一种采用凹镜和透镜汇聚太阳能的集热装置，该装置包括一个汇聚太阳光的第一凹面镜，和一个接收上述凹面镜汇聚的光，并以平行线的方式发射出去的第二凸透镜或第二凹面镜，所述第二凸透镜或第二凹面镜发射出的平行光经反射体汇聚到集热器上；所述第一凹面镜与第二凸透镜、第二凹面镜具有同一焦点。采用本发明可单独使用，也可组合使用，而且不受太阳光反射角以及镜面散射影响，可广泛应用于工农业中。

Description

太阳能集热装置
                           技术领域
本发明涉及一种积聚太阳能的集热装置，具体的说是一种采用凹镜和透镜汇聚太阳能的集热装置。
                           背景技术
传统太阳灶只能单独使用，彼此间的联系不大，在实际使用时，其凹面镜又不可能制造得过大，采光面积有限，汇聚的太阳能受到限制，因而无法大规模的使用。
现有采用平面镜反射原理的太阳能装置，平面镜反射受制于反射角以及镜面散射的限制，其集热器又不能无限制的增高、增大，因此采光半径受到很大限制。
另外，现有太阳能电池利用太阳能转化为电能，设计原理有两种，一是光—电模式，二是光—热—电模式。光—电模式生产太阳能电池成本高、能量转化效率低，经济效益差，这就限制了其大规模的生产和大范围的应用；光—热—电模式需要把足够多的光收集在一起才能获得足够的热量来发电，这就必须配备庞大的采光源，然而，目前世界大多是采用平面镜反射原理来汇聚太阳光，这很难达到设计要求。
                       发明内容
本发明旨在针对现有太阳能集热设备所存在的上述问题，提出一种可单独使用，也可组合使用，而且不受太阳光反射角以及镜面散射影响的新式太阳能集热装置。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种太阳能集热装置，其特征在于：包括一个汇聚太阳光的第一凹面镜，和一个接收上述凹面镜汇聚的光，并以平行线的方式发射出去的第二凸透镜或第二凹面镜，所述第二凸透镜或第二凹面镜发射出的平行光经反射体汇聚到集热器上；所述第一凹面镜与第二凸透镜、第二凹面镜具有同一焦点。
所述第一凹面镜安装在一活动支架上。
所述反射体为平面镜或光纤。
所述平面镜上安装在活动支撑上。
所述第二凸透镜或第二凹面镜发射出的平行光线经第三凸透镜传输到光纤内。
本发明的优点在于：
一、采用凹面镜汇聚太阳光，由平面镜反射到集热器；由于凹面镜的朝向可以随太阳光的射入角度进行调整，平面镜亦可相应调整，使反射光线始终指向集热器，这样便可尽大地增大采光半径；
二、光纤才采用使光在传播过程中不会发生散射现象，有效地解决平面镜光传输上存在的能量散失问题，而且不受采光半径限制；
三、应用本发明制作太阳能电池，解决现有光—电模式生产成本高、能量转化效率低的问题，同时将其应用到光—热—电模式，为其提供足够的能源，克服了采用平面镜反射原理在设备规模上的限制，使大规模的设置采光源成为可能，而且也造价也不高，具有很好的经济效益；
四、本发明通过一些装置的衔接还可为室内照明、农业温室、工业冶炼提供能源。
                     附图说明
图1为实施例2的结构示意图
图1A图1B为图1中角度变换情况下的示意图
图2为实施例2的结构示意图
图3为实施例3的结构示意图
图4为实施例4的结构示意图
                       具体实施方式
本发明提出的是一种采用凹镜和透镜汇聚太阳能的集热装置，旨在克服现有太阳能集热设备所存在的问题。采用本发明可单独使用，也可组合使用，而且不受太阳光反射角以及镜面散射影响。
出于例证的目的，下面结合附图对本发明的实施例予以说明。
实施例1：
如图1所示，该太阳能集热装置采光体为一个较大的凹面镜M1，在其焦点前方设有一个较小的凸透镜M2，它们有一个共同的焦点F1。凹面镜M1将接收到的平行太阳光聚焦到焦点F1上，根据凸透镜M2的特性，汇聚于F1的光通过凸透镜M2后变为平行光束。在凸透镜M2前方设置反射体，该反射体为平面镜M3，平面镜M3将光束反射到集热器上。凹面镜M1、焦点F1、凸透镜M2、平面镜M3连线上的F1O为主光轴。
凹面镜M1(第一凹面镜)安装在一可以使其转动的活动支架上。支撑平面镜的装置是能与上述凹面镜M1的活动支架同步转动的活动支撑。这样，采光体可以随太阳光线的角度变化而调整，并且无论怎样变换角度反射光线始终指向集热器E，采光半径将不受任何限制，如图1A和图1B所示。
实施例2：
如图2所示，反射体采用的是光纤传输，第二凸透镜M2发射出的平行光由第三凸透镜M5转变为聚焦光，再通过光纤M4传输到集热器E。
实施例3：
如图3所示，用与第一凹面镜M1反向的较小的第二凹面镜M2代替前述第二凸透镜，第一凹面镜M1与第二凹面镜M2同样有共同的焦点，光源由第一凹面镜M1汇聚到焦点后由第二凹面镜M2反射出平行光束，再经第一凹面镜M1背后的反射体(平面镜M3)反射到集热器。
实施例4：
如图4所示，在实施例3的基础之上增设一个第三凸透镜M3，第二凹面镜M2反射出平行光束由第三凸透镜M3集束，并通过光纤M4传输到集热器。
实施例5：
上述集热器是接收光能，并将其以某种形式储存起来的装置。
实施例6：
本发明与太阳能照明设备配合可作为太阳能照明系统为室内照明所用。此时，集热器便是太阳能照明设备之一。
实施例7：
本发明应用于农业，通过某种途径将其汇聚的能源为温室提供热源。并使植物在自然光下进行光合作用，避免人造光带来的弊病，对于育种有着积极的作用。
实施例8：
本发明应用于工业冶炼，采集的太阳能通过集热器为冶炼炉提供能源。该集热器可将光能转变为热能，其本身也可即是冶炼炉。利用太阳能直接为冶炼炉提供热能，其效率将大于将太阳能转化为电能，再用电转化为热能的方式。
实施例9：
应用本发明制作太阳能电池，解决现有光—电模式生产成本高、能量转化效率低的问题，同时将其应用到光—热—电模式，为其提供足够的能源，克服了采用平面镜反射原理在设备规模上的限制，使大规模的设置采光源成为可能，而且也造价也不高，具有很好的经济效益。
实施例10：
采用本发明还可用于太空能源开发，若干个本装置设于太空某个高度上，它们发射的光具有共同的焦点，即地面上的集热器(接收能源的装置)，该焦点可以是一个区域，若干集热器设置在该区域内。这样便实现了太空能源的开发利用。

Claims (6)

1、一种太阳能集热装置，其特征在于：包括一个汇聚太阳光的第一凹面镜(M1)，和一个接收上述凹面镜(M1)汇聚的光并以平行线的方式发射出去的第二凸透镜或第二凹面镜(M2)，所述第二凸透镜或第二凹面镜(M2)发射出的平行光经反射体(M3)汇聚到集热器(E)上；所述第一凹面镜(M1)与第二凸透镜、第二凹面镜(M2)具有同一焦点(F1)。
2、根据权利要求1所述的一种太阳能集热装置，其特征在于：所述第一凹面镜(M1)安装在一活动支架(T)上。
3、根据权利要求1所述的一种太阳能集热装置，其特征在于：所述反射体(M3)为平面镜或光纤。
4、根据权利要求1或3所述的一种太阳能集热装置，其特征在于：所述平面镜(M3)上安装在活动支撑上。
5、根据权利要求1所述的一种太阳能集热装置，其特征在于：所述第二凸透镜或第二凹面镜(M2)发射出的平行光线经第三凸透镜(M5)传输到光纤(M4)内。
6、根据权利要求1所述的一种太阳能集热装置，其特征在于：所述集热器(E)是接收光能并将其以某种形式储存起来的装置。
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