CN201917709U

CN201917709U - 太阳能聚光装置

Info

Publication number: CN201917709U
Application number: CN2010206847822U
Authority: CN
Inventors: 权成七
Original assignee: Yanbian University
Current assignee: Yanbian University
Priority date: 2010-12-29
Filing date: 2010-12-29
Publication date: 2011-08-03
Anticipated expiration: 2020-12-29

Abstract

本实用新型涉及太阳能聚光装置，它包括定日系统和导光系统，定日系统包括主支架，转支架，摇支架，主、副反射镜，主、副反射镜固定在摇支架上，转支架调整主、副反射镜的定日方位角，摇支架调整主、副反射镜的定日仰角，从而实现定日跟踪的目的。导光系统包括主、副反射镜，主导光镜，辅助导光镜组件，分岔镜，光能接收器，太阳光束由主反射镜汇于聚焦点处，在聚焦点附近形成聚能光束，聚能光束再由副反射镜形成聚能平行光束，经光孔、主导光镜、辅助导光镜组件引向光能接收器。本实用新型的特点是方便自如地将聚能太阳光引向地面或室内，又能将多碟聚能太阳光二次汇交获得高增倍聚光比，分岔镜可实现多用途的太阳能利用。

Description

太阳能聚光装置

技术领域

本实用新型涉及清洁新能源与可再生能源技术领域，特别是涉及一种太阳能聚光装置。

背景技术

跨入21世纪，人类将面临实现经济和社会可持续发展的重大挑战，在有限资源和环境保护严格要求的双重制约下，节约资源、低碳环保已成为全球热点问题，而能源问题则表现得更为突出。我们不仅要面对常规能源的匮乏与不足，而且还要解决化石能源的开发利用所带来的一系列问题，如环境污染、温室效应等一系列与燃烧化石燃料有关的问题。人类要解决上述能源问题，实现可持续发展，只能依靠科技进步，大规模地开发利用清洁与可再生能源。目前，太阳能以其独具的优势越来越受到世人的关注，聚光式太阳炉、塔式太阳能发电、碟式太阳能发电、太阳能制氢等技术已得到长足的发展，并且大型太阳聚光器日益受到人们关注。然而，迄今为止尚未发现对聚能太阳光的较为理想的导光方法，因此无法便利地将聚能光束引向较为理想的预设场所，如地面、室内或地下室等，因而只能将聚光式太阳炉置露天使用，其使用效果受到极大影响，特别是在寒冷的冬季其问题显得更加突出，如塔式太阳能发电的光能接收器被置在高塔之上，不仅聚光镜占地面积巨大，定日跟踪系统复杂，而且碟式太阳能发电因结构所限影响其发电容量。此外，因大部分太阳能聚光装置的光能接收器都设置在半高空状态，不仅散热损失大，而且还会给建造、运营、监控、维护工作带来很大的不便。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种利用聚能太阳光的导光技术，将聚能太阳光束方便自如地引向任何预设的位置，将光能接收器从半高空移置到地面或者室内，既能合理规划聚光镜的布局、减少占地，简化定日跟踪系统，减少散热损失，降低建造、运营、监控和维护成本，又能将多碟聚能太阳光束二次汇交，从而获得高增倍聚光比的太阳能聚光装置。

为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案：

太阳能聚光装置包括主支架、光能接收器和定日信号发生器。所述主支架的上端设有水平空心内腔的固定主光道，所述固定主光道的一端设有套装有转支架的转支架转轴，所述转支架通过转支架齿轮副与转支架电机连接，所述转支架电机与方位角驱动单元连接；所述转支架的外侧两端设有铰接有摇支架的摇支架转轴，所述摇支架转轴通过摇支架齿轮副与摇支架电机连接，所述摇架电机与仰角驱动单元连接，所述摇支架上端固定有中央带有光孔的主反射镜，所述主反射镜的上方设有副反射镜；所述转支架的内侧两端设有铰接有主导光镜的主导光镜转轴，所述主导光镜转轴通过主导光镜齿轮副与主导光镜电机连接，所述主导光镜电机与法线角驱动单元连接。

所述主支架上设有至少1个辅助导光镜组件。

所述主支架上设有至少一个分岔导槽，所述分岔导槽内设有分岔镜。

所述主反射镜的轴线与副反射镜的轴线重合并与摇支架转轴的轴线垂直；转支架转轴的轴线与固定主光道轴线重合并与主导光镜转轴的轴线垂直；主导光镜转轴的轴线是主导光镜面内的一条直线和摇支架转轴的轴线重合并与主反射镜和副反射镜的轴线垂直；所述三条重合轴线汇交于主导光镜中心。

所述主、副反射镜为凹型旋转抛物面聚光反射镜，其凹面相对，共有一个聚焦点，所述聚焦点设在主、副反射镜之间紧靠副反射镜一侧的轴线上。

由于本实用新型太阳能聚光装置定日跟踪结构采用双轴驱动跟踪系统，聚光结构采用一对主副凹型旋转抛物面聚光反射镜系统获得便于导光处理的聚能平行光束，利用导光结构将聚能平行光束方便自如地引向地面、室内、地下等任何预设的点位之上，将光能接收器从半高空移置到地面或者室内，既能合理规划聚光镜的布局减少占地，简化定日跟踪系统，减少散热损失，降低建造、运营、监控和维护成本等，还能将多碟聚能平行光束二次汇交获得高增倍的聚光比，也可以采用分岔镜实现多用途的利用。

附图说明

图1是本实用新型太阳能聚光装置的结构示意图。

图2是图1中A向示意图。

图3是图2中B向示意图。

图4是本实用新型太阳能聚光装置初装调试时的结构示意图。

图5是本实用新型太阳能聚光装置用于多碟太阳光二次聚焦时的结构示意图。

具体实施方式

如图1至图5所示，本实用新型太阳能聚光装置包括主支架1、光能接收器和定日信号发生器。所述主支架1的上端设有南北向水平空心内腔的固定主光道2。通常情况下北半球由北向南的光道，南半球则由南向北光道，本实施例以北半球为例。所述固定主光道2的一端设有套装有转支架3的转支架转轴16，所述转支架转轴16通过转支架齿轮副25与转支架电机19连接，所述转支架电机19与方位角驱动单元22连接，方位角驱动单元22接受来自定日信号发生器34的信号，经转支架电机19、转支架齿轮副25驱使转支架3绕转支架转轴16转动，实现转支架3对太阳方位角35的跟踪。

所述转支架3的外侧两端设有铰接有摇支架4的摇支架转轴17，所述摇支架转轴17通过摇支架齿轮副26与摇支架电机20连接，所述摇支架电机20与仰角驱动单元23连接，所述摇支架4上端固定有中央带有光孔的主反射镜5，所述主反射镜5的上方设有副反射镜6；主、副反射镜5、6为凹型旋转抛物面聚光反射镜，主、副反射镜5、6的凹面互相对着，共用一条轴线，共用一个聚焦点，聚焦点设在主、副反射镜5、6之间的紧靠副反射镜6一侧的轴线上。主反射镜5在跟踪太阳的过程中始终保持其轴线与太阳光束10平行，太阳光束10由主反射镜5反射汇于聚焦点8处，在聚焦点8附近形成聚能光束，聚焦点8上的聚能光束对于副反射镜6来说就是一个光源，再由副反射镜6反射形成聚能平行光束11，聚能平行光束11穿过开设在主反射镜5顶点部位的光孔沿主、副反射镜轴线14射向主导光镜7的中心。仰角驱动单元23接受来自定日信号发生器34的信号，经摇支架电机20、摇支架齿轮副26驱使摇支架4绕摇支架转轴17转动，以实现摇支架4对太阳仰角37的跟踪。

所述转支架3的内侧两端设有铰接有主导光镜7的主导光镜转轴18，所述主导光镜转轴18通过主导光镜齿轮副27与主导光镜电机21连接，所述主导光镜电机21与法线角驱动单元24连接；法线角驱动单元24接受来自定日信号发生器34的信号经主导光镜电机21、主导光镜齿轮副27驱使主导光镜7绕主导光镜转轴18转动，以实现对法线角38的调整。

所述的主导光镜转轴18的轴线和摇支架转轴17的轴线重合，且在摇支架4的仰角37变化1个单位时，主导光镜中心法线15的法线角38变化0.5个单位的同向转角。所述的转支架转轴16的轴线与主光道轴线13重合并与主导光镜转轴18的轴线垂直，主导光镜转轴18的轴线是主导光镜7面内的一条直线与摇支架转轴17的轴线重合并与主副反射镜轴线14垂直，主反射镜5的轴线与副反射镜6的轴线重合并与摇支架转轴17的轴线垂直，三条重合轴线汇交于主导光镜中心9。转支架3可绕转支架转轴16转动以调整太阳方位角35的同时，摇支架4和主导光镜7的方位角连同转支架3一起发生等角度同转向变化。因此，转支架3跟踪太阳处于任何方位时，固定主光道轴线2、主导光镜中心法线15和主副反射镜轴线14始终处于一平面内。初装调试时，主反射镜5的仰角为90°,主导光镜7的中心法线角38为45°，聚能平行光束11沿固定主光道轴线13传递。仰角驱动单元23驱使摇支架4变化对太阳的仰角37一个单位的转角时，法线角驱动单元24驱使主导光镜7变化法线角38半个单位的同向转角。由光的反射定理知，聚能平行光束11仍然沿固定主光道轴线13传递。将上述结果扩展到绕固定主光道轴线13的整个方位上可知，太阳处于任意方位角35和仰角37时，聚能平行光束11都能沿固定主光道轴线13传递。从而实现对太阳光的跟踪、聚能、导光的目的。所述的聚能平行光束11经辅助导光镜组件28的数次反射穿越墙体31传递到预设的光能接收器Ⅰ29上。分岔镜32可以在分岔镜导槽33中移进移出。当移出时，聚能平行光束11由辅助导光镜组件28的反射传递到光能接收器Ⅰ29上。当移进时，聚能平行光束11则由分岔镜33反射传递到光能接收器Ⅱ30上，还能将多碟聚能平行光束11二次汇交获得高增倍的聚光比，可实现对太阳能的多用途利用。

Claims

1.一种太阳能聚光装置包括主支架（1）、光能接收器和定日信号发生器，其特征在于：所述主支架（1）的上端设有水平空心内腔的固定主光道（2），所述固定主光道（2）的一端设有套装有转支架（3）的转支架转轴（16），所述转支架转轴（16）通过转支架齿轮副（25）与转支架电机（19）连接，所述转支架电机（19）与方位角驱动单元（22）连接；所述转支架(3)的外侧两端设有铰接有摇支架（4）的摇支架转轴（17），所述摇支架转轴（17）通过摇支架齿轮副（26）与摇支架电机（20）连接，所述摇支架电机（20）与仰角驱动单元（23）连接，所述摇支架（4）上端固定有中央带有光孔的主反射镜（5），所述主反射镜（5）的上方设有副反射镜（6）；所述转支架（3）的内侧两端设有铰接有主导光镜（7）的主导光镜转轴（18），所述主导光镜转轴（18）通过主导光镜齿轮副（27）与主导光镜电机（21）连接，所述主导光镜电机（21）与法线角驱动单元（24）连接。

2.根据权利要求1所述的太阳能聚光装置，其特征在于：所述主支架（1）上设有至少1个辅助导光镜组件（28）。

3.根据权利要求1所述的太阳能聚光装置，其特征在于：所述主支架（1）上设有至少一个分岔导槽（33），所述分岔导槽（33）内设有分岔镜（32）。

4.根据权利要求1所述的太阳能聚光装置，其特征在于：所述主反射镜（5）的轴线与副反射镜（6）的轴线重合并与摇支架转轴（17）的轴线垂直；转支架转轴（16）的轴线与主光道轴线（13）重合并与主导光镜转轴（18）的轴线垂直；主导光镜转轴（18）的轴线是主导光镜（7）面内的一条直线和摇支架转轴（17）的轴线重合并与主反射镜（5）和副反射镜（6）的轴线（14）垂直；所述三条重合轴线汇交于主导光镜中心（9）。

5.根据权利要求1所述的太阳能聚光装置，其特征在于：所述主、副反射镜（5、6）为凹型旋转抛物面聚光反射镜，其凹面相对，共有一个聚焦点（8），所述聚焦点（8）设在主、副反射镜（5、6）之间紧靠副反射镜（6）一侧的轴线（14）上。