CN201967426U

CN201967426U - 透镜大棚光靶联动太阳能收集装置

Info

Publication number: CN201967426U
Application number: CN2011200315817U
Authority: CN
Inventors: 马健; 丁文思; 李安迪; 张怡佳; 马君捷
Original assignee: HENAN HENG SOLAR ENERGY TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2011-01-30
Filing date: 2011-01-30
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2021-01-30

Abstract

本实用新型公开一种透镜大棚光靶联动太阳能收集装置，包括大棚支架和框架，支架和框架构成大棚骨架，在框架上设置有棚顶，棚顶由长条型菲涅尔透镜拼接而成，在框架下面设置有光靶，菲涅尔透镜与光靶相对应，太阳光通过菲涅尔透镜形成聚光带聚在光靶上，光靶设置在联排支架上，所述联排支架包括经向滑轨，光靶的两端固定在经向滑轨上，经向滑轨设置在固定框架上且与固定框架导轨副连接，在固定框架下面设置有纬向滑轨，纬向滑轨与固定框架是导轨副连接，阳光跟踪机构分别与棚顶、光靶和联排支架连接，联排支架在阳光跟踪机构的作用下做经向和纬向移动，使光靶能够跟踪菲涅尔透镜的聚光带。

Description

透镜大棚光靶联动太阳能收集装置

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能领域，具体的说是涉及一种太阳能收集装置。

背景技术

太阳能是分布广泛、取之不尽、用之不竭的清洁环保能源。在能源匮乏问题日益突出的今天，太阳能开发利用巳成为实现能源可持续发展的重点，太阳能光热及太阳能光伏是近年来研究应用的热点，但是太阳能应用一直有一个困扰，这就是太阳能的能量密度太低，而且太阳还一刻不停地运行，难以实现大规模而又经济地收集太阳能。人们想了不少办法，有槽式聚光的、有定日镜聚光的、有碟式聚光的，如中国专利CN1004114093C、CN1687669A、CN101368764A、CN1779381A、CN100460320C、CN101371369A、CN1143999C、CN1677012A等，这三类装置都有一个共同的特点，都是通过转动反射镜来跟踪太阳，参与运动的部件体积庞大，能耗高，而且常年在室外运行，要承受风吹雨打，设备要求高，造价高，而且维护量大。还有固定反射聚光镜移动光靶的，如中国专利CN101609853A、CN201466042U、CN1263241A等，都一定程度上解决了部分问题，但这些产品固定反射聚光镜移动光靶模式的耐候性低，清理维护不方便，而且结构复杂，成本较较高，不利于推广。

发明内容

本实用新型的目的就在于克服上述不足提供一种结构简单、耐候性强、经济性高、清理维护方便的透镜大棚光靶联动太阳能收集装置。

本实用新型的目的可通过以下措施来实现：

一种透镜大棚光靶联动太阳能收集装置，包括大棚支架和框架，支架和框架构成大棚骨架，在框架上设置有棚顶，棚顶由长条型菲涅尔透镜拼接而成，在框架下面设置有光靶，菲涅尔透镜与光靶相对应，太阳光通过菲涅尔透镜形成聚光带聚在光靶上，光靶设置在联排支架上，所述联排支架包括经向滑轨，光靶的两端固定在经向滑轨上，经向滑轨设置在固定框架上且与固定框架导轨副连接，在固定框架下面设置有纬向滑轨，纬向滑轨与固定框架是导轨副连接，阳光跟踪机构分别与棚顶、光靶和联排支架连接，联排支架在阳光跟踪机构的作用下做经向和纬向移动，使光靶能够跟踪菲涅尔透镜的聚光带。

上述透镜大棚光靶联动太阳能收集装置，所述阳光跟踪机构包括导向杆，导向杆平行于通过菲涅尔透镜中心及其对应光靶中心的直线L，在导向杆的一端设置第一万向节，第一万向节通过第一连杆固定在径向滑轨的左边框，在导向杆的另一端设置避光式阳光跟踪传感器，避光式阳光跟踪传感器的避光板与导向杆垂直，在导向杆上还设置有第二万向节，第二万向节通过第二连杆与框架的左边框固定在一起，在光靶上径向设置有第一驱动装置，第一驱动装置与阳光跟踪传感器的方位角驱动电路连接，在光靶上横向设置有第二驱动装置，第二驱动装置与避光式阳光跟踪传感器的高度角驱动电路连接。

上述透镜大棚光靶联运太阳能收集装置，所述驱动装置是直线伺服电机或者液压缸装置。

上述透镜大棚光靶联动太阳能收集装置，光靶设在菲涅尔透镜小于一倍焦距或大于一倍焦距的任一位置。

上述透镜大棚光靶联动太阳能收集装置，所述光靶设在菲涅尔透镜大于0.5倍焦距与小于1倍焦距之间的任一位置。

上述透镜大棚光靶联动太阳能收集装置，所述光靶设在菲涅尔透镜的大于1倍焦距与小于1.5倍焦距之间的任一位置。

上述透镜大棚光靶联动太阳能收集装置，所述菲涅尔透镜是线聚焦菲涅尔透镜，相邻光靶之间通过加强筋固定。

上述透镜大棚光靶联动太阳能收集装置，在棚顶上设置有清洁行车，清洁行车包括活动架，在活动架下面粘贴清扫刷，活动架的下端插入导槽内且与导槽导轨副连接。

上述透镜大棚光靶联动太阳能收集装置，所述菲涅尔透镜是由玻璃、亚克力、树脂、硅胶、有机玻璃和塑料中的任一种材料制成的。

上述透镜大棚光靶联动太阳能收集装置，所述光靶是太阳能集热管、光伏板或光伏、光热复合光靶中的任一种。

上述透镜大棚光靶联动太阳能收集装置，在经向滑轨内侧设置有联通管，联通管与太阳能焦热管连通，在一侧联通管上设置有进水管，另一侧的联通管上设置有出水管。

采用上述技术方案，本实用新型有以下优点：将本实用新型安装在层顶上，实现了低成本大面积收集太阳能的目的；光靶与透镜的宽度比为1:5至1:300之间，长度比为1:1至1:300，大大减少了光靶的面积，节省了制作光靶的原材料，降低了成本。联排支架联动跟踪聚光带，通过阳光跟踪机构推动联排支架，动作部件和光靶都在透镜棚的下面，减少了落灰尘，避免了遭雨林；透镜棚上面是一个平面，美观，易清理，并且不存在前后排遮挡问题，提高了屋顶或地皮的利用率。加装清洁行车后还可以实现棚顶清洁自动化。棚顶是宝贵资源不可替代，而太阳能设备价格将相对下降，棚顶充分利用是大势所趋。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型透镜大棚结构示意图。

图3是本实用新型部分光靶及联排支架的放大结构示意图。

图4是本实用新型菲涅尔透镜Ａ部位聚光原理图的放大示意图。

图5是阳光跟踪机构结构示意图。

具体实施方式

如图1、图2、图3和图5所示的一种透镜大棚光靶联动太阳能收集装置，包括大棚支架1和框架2，支架1和框架2构成大棚骨架，在框架2上设置有棚顶，棚顶由菲涅尔透镜3拼接而成，菲涅尔透镜3是线聚焦菲涅尔透镜，菲涅尔透镜与菲涅尔透镜之间的缝隙加有压条和密封胶用于固定和防渗雨，在框架下面设置有光靶4，相邻光靶之间通过加强筋9固定，这样光靶构成一固定框，菲涅尔透镜与光靶相对应，光靶4设在菲涅尔透镜0.5倍～1倍焦距之间的任一位置，太阳光通过菲涅尔透镜聚在光靶上形成聚光带，如图4所示每一块菲涅尔透镜将太阳光聚在光靶上形成一片聚光带15，这样太阳光透过所有的菲涅尔透镜在光靶上形成不连续聚光带，光靶4设置在联排支架5上，所述联排支架5包括经向滑轨7，光靶的两端固定在经向滑轨7上，经向滑轨7设置在固定框架6上且与固定框架6导轨副连接，在固定框架6下面设置有纬向滑轨8，纬向滑轨8与固定框架6是导轨副连接，阳光跟踪机构16分别与棚顶、光靶和联排支架连接，所述阳光跟踪机构包括导向杆17，导向杆17平行于通过菲涅尔透镜3中心及其对应光靶中心的直线L，在导向杆17的一端设置第一万向节18，第一万向节18通过第一连杆23固定在径向滑轨的7左边框，在导向杆的另一端设置避光式阳光跟踪传感器19，避光式阳光跟踪传感器的避光板20与导向杆17垂直，在导向杆上还设置有第二万向节22，第二万向节22通过第二连杆24与框架2的左边框固定在一起，在光靶上径向设置有第一直线伺服电机25，第一直线伺服电机25与阳光跟踪传感器19的方位角驱动电路连接，驱动光靶作径向移动，在光靶上横向设置有第二直线伺服电机21，第二直线伺服电机21与避光式阳光跟踪传感器19的高度角驱动电路连接，驱动光靶作横向移动，从而实现光靶在阳光跟踪机构的作用下做经向和纬向移动，使光靶能够跟踪菲涅尔透镜的聚光带。在棚顶上设置有清洁行车10，清洁行车包括活动架11，在活动架11下面粘贴清扫刷，活动架11的下端插入导槽12内且与导槽12导轨副连接，用于清扫透镜大棚上的灰尘。所述光靶是太阳能集热管，在经向滑轨7内侧设置有联通管14，联通管14与太阳能焦热管13连通，在一侧联通管上设置有进水管，另一侧的联通管上设置有出水管，可能将焦热管13内的热水带走，方便使用。

本实用新型所述菲涅尔透镜3是由玻璃、亚克力、树脂、硅胶、有机玻璃和塑料中的任一种材料制成的。

本实用新型中，光靶还可以设置成光伏板，用于收集太阳光并转化为电能。

本实用新型光靶还可以是光伏、光热复合光靶，其中光伏、光热复合光靶的结构采用发明名称是光伏、光热复合光靶”的中国专利，申请人马健、贺庆，授权公告号201690378U，公告日期2010年12月29日。

根据屋顶的具体情况，本实用新型的光靶4还可以设在菲涅尔透镜的1～1.5倍焦距之间的任一位置。

根据屋顶的具体情况，本实用新型中光靶4设在菲涅尔透镜小于一倍焦距或大于一倍焦距的任一位置，均可以实现本实用新型的功能。

本实用新型中所用的避光式阳光跟踪传感器采用中国专利“避光式阳光跟踪传感器”，申请人为马健，授权公告号201345058，公告日期2009年11月11日。

本实用新型中驱动装置还可以是液压缸，液压缸的活塞杆与光靶固联。

工作过程：使阳光跟踪机构的导向杆平行于通过菲涅尔透镜中心及其对应光带中心的直线L，第一万向节和第二万向节均固定在导向杆上，将第一万向节和第二万向节的另一端分别安装在光靶和菲涅尔透镜上，将第一直线伺服电机和第二直线伺服电机固定在光靶周围的房顶或固定在房顶上的架子上，在光靶上径向设置有第一直线伺服电机25，第一直线伺服电机25与阳光跟踪传感器19的方位角驱动电路连接，驱动光靶作径向移动，在光靶上横向设置有第二直线伺服电机21，第二直线伺服电机21与避光式阳光跟踪传感器19的高度角驱动电路连接，驱动光靶作横向移动，从而实现光靶在阳光跟踪机构的作用下做经向和纬向移动，使光靶能够跟踪菲涅尔透镜的聚光带。

本实用新型的工作基本原理是：一个平面上放置的多个完全相同的菲涅尔透镜有一个共同的焦平面，平行于焦平面的聚焦光斑具有相同的形态，在平行于焦平面的某个平面运动的光靶可以跟踪到聚焦光斑。另外，通过过菲涅尔透镜中心的光线不会改变方向，其聚焦到光靶聚光带的中心点与透镜的中心点形成一条直线L，用一条带阳光跟踪传感器的导向杆代替这条直线，就可以实现光靶对光斑的跟踪，透镜中心不方便安装杠杆，把导向杆平行移动到透镜的边框以外，使导向杆平行于直线Ｌ便可实现光靶跟踪聚光带的功能。

Claims

1.一种透镜大棚光靶联动太阳能收集装置，包括大棚支架（1）和框架（2），支架（1）和框架（2）构成大棚骨架，其特征在于：在框架（2）上设置有棚顶，棚顶由菲涅尔透镜（3）拼接而成，在框架下面设置有光靶（4），菲涅尔透镜对应光靶，相邻光靶固定连接，太阳光通过菲涅尔透镜形成聚光带聚在光靶（4）上，光靶（4）设置在联排支架（5）上，所述联排支架（5）包括经向滑轨（7），光靶的两端固定在经向滑轨（7）上，经向滑轨（7）设置在固定框架（6）上且与固定框架（6）导轨副连接，在固定框架（6）下面设置有纬向滑轨（8），纬向滑轨（8）与固定框架（6）是导轨副连接，阳光跟踪机构（16）分别与棚顶、光靶和联排支架连接，联排支架（5）在阳光跟踪机构的作用下做经向和纬向移动，使光靶能够跟踪菲涅尔透镜的聚光带。

2.根据权利要求1所述的透镜大棚光靶联动太阳能收集装置，其特征在于：所述阳光跟踪机构包括导向杆（17），导向杆（17）平行于通过菲涅尔透镜（3）中心及其对应光靶中心的直线L，在导向杆(17)的一端设置第一万向节（18），第一万向节（18）通过第一连杆（23）固定在径向滑轨的（7）左边框，在导向杆的另一端设置避光式阳光跟踪传感器（19），避光式阳光跟踪传感器的避光板（20）与导向杆（17）垂直，在导向杆上还设置有第二万向节（22），第二万向节（22）通过第二连杆（24）与框架（2）的左边框固定在一起，在光靶上径向设置有第一驱动装置（25），第一驱动装置与阳光跟踪传感器（19）的方位角驱动电路连接，在光靶上横向设置有第二驱动装置（21），第二驱动装置（21）与避光式阳光跟踪传感器（19）的高度角驱动电路连接。

3.根据权利要求2所述的透镜大棚光靶联运太阳能收集装置，其特征在于：所述驱动装置是直线伺服电机或者液压缸装置。

4.根据权利要求1所述的透镜大棚光靶联动太阳能收集装置，其特征在于：光靶（4）设在菲涅尔透镜小于一倍焦距或大于一倍焦距的任一位置。

5.根据权利要求1所述的透镜大棚光靶联动太阳能收集装置，其特征在于：所述光靶（4）设在菲涅尔透镜大于0.5倍焦距与小于1倍焦距之间的任一位置。

6.根据权利要求1所述的透镜大棚光靶联动太阳能收集装置，其特征在于：所述光靶（4）设在菲涅尔透镜的大于1倍焦距与小于1.5倍焦距之间的任一位置。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的透镜大棚光靶联动太阳能收集装置，其特征在于：所述菲涅尔透镜（3）是线聚焦菲涅尔透镜，所述相邻光靶固定连接是指相邻光靶之间通过加强筋（9）固定。

8.根据权利要求6所述的透镜大棚光靶联动太阳能收集装置，其特征在于：在棚顶上设置有清洁行车（10），清洁行车包括活动架（11），在活动架（11）下面粘贴清扫刷，活动架（11）的下端插入导槽（12）内且与导槽（12）导轨副连接。

9.根据权利要求8所述的透镜大棚光靶联动太阳能收集装置，其特征在于：所述光靶是太阳能集热管、光伏板或光伏、光热复合光靶中的任一种。

10.根据权利要求9所述的透镜大棚光靶联动太阳能收集装置，其特征在于：在经向滑轨（7）内侧设置有联通管（14），联通管（14）与太阳能集热管（13）连通，在一侧联通管上设置有进水管，另一侧的联通管上设置有出水管。