CN203310126U - 一种焦点仰角不变的碟式太阳聚光系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种焦点仰角不变的碟式太阳能聚光系统，其包括：一固定仰角支架，该固定仰角支架中设置有多根镜片转轴，该镜片转轴设置有承置座；一聚光焦点接收模块，其通过支撑条定位于固定仰角支架上，令聚光焦点接收模块的仰角固定不变；复数个碟式反射镜，其稳定地安装于镜片转轴的承置座上，其中，该碟式反射镜的聚光焦点朝向聚光焦点接收模块；太阳跟踪控制机构，其包括：一太阳跟踪控制器及太阳方位感应器、用于调整碟式反射镜仰角的联动调整装置；该太阳跟踪控制器根据太阳方位感应器收集的数据，控制联动调整装置调整碟式反射镜的仰角，令碟式反射镜的聚光焦点始终朝向聚光焦点接收模块，且保持聚光焦点接收模块的仰角固定不变。

Description

一种焦点仰角不变的碟式太阳聚光系统

技术领域：

本实用新型涉及太阳能应用技术领域，特指一种焦点仰角不变的碟式太阳聚光系统。

背景技术：

温室气体排放的全球气候变暖越来越受到国际社会的广泛关注，加强节能减排是应对全球气候变化以及资源短缺和环境容量有限挑战的重要手段，太阳能作为一种可再生能源，其开发利用节约常规能源、保护自然环境、减缓气侯变化等都有着极其重大的意义。与常规能源相比，太阳能还具有总能量大、长久性、普遍性、无污染等诸多优点，但同时它还存在分散性、间歇性和随机性等弱点，使得太阳能的利用难度大而效率低。

在现有技术中，国内外相关聚光系统或部件的技术，主要由线性反射镜镜场和集热器构成，这些线性反射器平行排列，通过跟踪太阳运动驱动镜场的相应随动，将阳光集中反射至上方的集热器上，以集中利用聚光太阳能。

目前，国内外现行的碟式聚光系统一般包括单立柱式支架、安装于单立柱式支架上的碟式反射镜、聚光焦点接收模块、用于驱动碟式反射镜跟踪太阳的减速传动系统及跟踪控制器。

上述的碟式聚光系统均存在以下局限：

1、成本高、安装及调试困难，均需较高专业工程技术人员才能完成，工作效率低。

2、系统可靠性低，由于单立柱式支架较高导致抗风能力差，成为整个碟式聚光系统的致命性缺点，单立柱式支架在运行起动和停止时的动能冲击较大，大大影响了用于驱动碟式反射镜跟踪太阳的减速传动系统的使用寿命。

3、由于单立柱式支架上的聚光焦点接收模块随碟式反射镜的镜场焦点移动而移动，即聚光焦点接收模块随太阳高度角变化而变化，因此，作为聚光焦点接收模块的集热器或斯特林发动机或光热电转换模块也随太阳高度角变化而变化，使聚光系统重心不断变化（单立柱式支架结构易弹性形变），对单立柱式支架结构的钢性要求和影响也极大，因此导致耗钢量增加而使成本增加，且需更高安装精度。

4、镜场设计要求单片镜面的成形精度和安装精度都很高，由于聚光系统离地较高，对镜面的清洁维护也很麻烦。

另外，在现有技术中跟踪太阳方式很多，然而实际稳定应用和推广并不多，究其原因，系统成本和可靠性、稳定性以及跟踪精度是制约太阳能跟踪应用的最大问题：可靠性和成本都很难达到要求。而且现行的阳光感应控制系统采用球面透镜感应焦斑或光敏二极管或四象限光电探测器等，结构复杂、成本高、感应容错角小、跟踪精度不高等缺陷。

有鉴于此，本发明人提出以下技术方案。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种稳定性及可靠性高的焦点仰角不变的碟式太阳聚光系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了下述技术方案：该焦点仰角不变的碟式太阳聚光系统，其包括：一固定仰角支架，该固定仰角支架中设置有多根镜片转轴，该镜片转轴设置有承置座；一聚光焦点接收模块，其通过支撑条定位于固定仰角支架上，令聚光焦点接收模块的仰角固定不变；复数个碟式反射镜，其稳定地安装于所述镜片转轴的承置座上，其中，该碟式反射镜的聚光焦点朝向所述的聚光焦点接收模块；太阳跟踪控制机构，其包括：一太阳跟踪控制器及用于检测太阳光方位的太阳方位感应器、用于调整碟式反射镜仰角的联动调整装置；所述的太阳跟踪控制器根据太阳方位感应器收集的数据，控制联动调整装置调整碟式反射镜的仰角，令碟式反射镜的聚光焦点始终朝向所述的聚光焦点接收模块，且保持聚光焦点接收模块的仰角固定不变。

进一步而言，上述技术方案中，所述固定仰角支架下端设置有水平回转脚轮和回转驱动脚轮，其中，该回转驱动脚轮中安装有与所述太阳跟踪控制器电性连接的驱动控制器。

进一步而言，上述技术方案中，所述回转驱动脚轮的数量为一个或以上，该回转驱动脚轮配合水平回转脚轮驱动固定仰角支架在水平面或圆形轨道上回转，以跟踪太阳的东西入射方向。

进一步而言，上述技术方案中，所述的联动调整装置包括：联动杆以及控制联动杆动作并受控于太阳跟踪控制器的直线电动推动杆，其中联动杆上通过多个连杆与所述的镜片转轴连动，以跟踪太阳的南北入射方向。

进一步而言，上述技术方案中，所述的连杆一端与联动杆枢接，另一端与所述的镜片转轴固定。

进一步而言，上述技术方案中，所述连杆与镜片转轴固定的一端为一可锁紧轴套，并通过该可锁紧轴套与镜片转轴末端形成固定装配。

进一步而言，上述技术方案中，所述的碟式反射镜呈矩阵的方式分布，且每两个碟式反射镜之间形成有间隔。

进一步而言，上述技术方案中，所述的聚光焦点接收模块安装有斯特林发动机或光热电转换模块。

进一步而言，上述技术方案中，所述的聚光焦点接收模块安装有集热或集热储热装置。

采用上述技术方案后，本实用新型与现有技术相比较具有如下有益效果：

1、本实用新型采用太阳方位感应器检测太阳光方位，并将数据传送至太阳跟踪控制器，而太阳跟踪控制器根据太阳方位感应器收集的数据，控制联动调整装置调整碟式反射镜的仰角，以跟踪太阳的南北入射方向，令碟式反射镜的聚光焦点始终朝向所述的聚光焦点接收模块，与此同时，太阳跟踪控制器控制安装于固定仰角支架下端的回转驱动脚轮动作，令该回转驱动脚轮配合水平回转脚轮驱动固定仰角支架在水平面或圆形轨道上回转，以跟踪太阳的东西入射方向。于上述过程中，时刻保持聚光焦点接收模块的仰角固定不变，这样能够保持整个聚光系统的重心不变，便于聚光利用及热能传输，以提高本实用新型的稳定性及可靠性。

2、本实用新型结构简单、制造成本低，且其聚光效率高，另外，本实用新型整体低矮，令其抗风性能强，便于安装、维修、保养。

附图说明：

图1是本实用新型的立体图；

图2是图1中A部分的局部放大示意图；

图3是本实用新型的右视图；

图4是图3中B部分的局部放大示意图；

附图标记说明：

1固定仰角支架      11镜片转轴

111承置座          12水平回转脚轮

13回转驱动脚轮     131驱动控制器

2聚光焦点接收模块  21支撑条

3碟式反射镜        4太阳跟踪控制机构

41太阳跟踪控制器   42太阳方位感应器

43联动调整装置     431联动杆

432连杆            433直线电动推动杆

具体实施方式：

下面结合具体实施例和附图对本实用新型进一步说明。

参见图1-4所示，一种焦点仰角不变的碟式太阳聚光系统，其包括：一固定仰角支架1及安装于固定仰角支架1上的聚光焦点接收模块2、复数个碟式反射镜3、太阳跟踪控制机构4。

所述的固定仰角支架1作为整个碟式太阳聚光系统的承载架，该固定仰角支架1中设置有多根镜片转轴11，该镜片转轴11设置有多个承置座111，其中，每个承置座111中均设置有供所述个碟式反射镜3安装的安装位。

所述的聚光焦点接收模块2通过支撑条21定位于固定仰角支架1上，令聚光焦点接收模块2的仰角固定不变。

所述的聚光焦点接收模块2安装有斯特林发动机或光热电转换模块。斯特林发动机或光热电转换模块，斯特林发动机是通过气体受热膨胀、遇冷压缩而产生动力的。该斯特林发动机或光热电转换模块均属于现有技术，在此不再一一赘述。另外，所述的聚光焦点接收模块2还可以安装集热或集热储热装置，均属于现有技术，在此不再一一赘述。

所述的碟式反射镜3稳定地安装于所述镜片转轴11的承置座111上，具体而言，该碟式反射镜3稳定地安装于所述承置座111上设置的安装位上，其中，每根镜片转轴11上安装有数个碟式反射镜3，且每个碟式反射镜3的聚光焦点朝向所述的聚光焦点接收模块2。该碟式反射镜3组成的镜场低矮，其抗风能力优秀，且便于安装、清洁和维护碟式反射镜3。

所述碟式反射镜3呈碟状，其横截面及纵截面均为弧形；该碟式反射镜3内表面镀有银层及其保护层。

所述的碟式反射镜3呈矩阵的方式分布，且每两个碟式反射镜3之间形成有间隔，令太阳跟踪控制机构4同步碟式反射镜3的仰角时，碟式反射镜3之间相互不影响。

所述的太阳跟踪控制机构4包括：一太阳跟踪控制器41及用于检测太阳光方位的太阳方位感应器42、用于调整碟式反射镜3仰角的联动调整装置43。其中，所述的太阳跟踪控制器41根据太阳方位感应器42收集的数据，控制联动调整装置43调整碟式反射镜3的仰角，令碟式反射镜3的聚光焦点始终朝向所述的聚光焦点接收模块2，且保持聚光焦点接收模块2的仰角固定不变，这样能够保持整个聚光系统的重心不变，便于聚光利用及传输，以提高本实用新型的稳定性及可靠性。

对于所述的太阳方位感应器42的结构及工作原理，本发明人已在中国专利号为CN201210059128.6公布的说明书的详细公开，在此不再一一赘述。

所述的联动调整装置43包括：联动杆431以及控制联动杆431动作并受控于太阳跟踪控制器41的直线电动推动杆433，其中联动杆431上通过多个连杆432与所述的镜片转轴11连动，以跟踪太阳的南北入射方向。其中，所述的连杆432一端与联动杆431枢接，另一端与所述的镜片转轴11固定。具体而言，所述连杆432与镜片转轴11固定的一端为一可锁紧轴套，并通过该可锁紧轴套与镜片转轴11末端形成固定装配。

所述的直线电动推动杆433通过一连接座安装于固定仰角支架1上，该直线电动推动杆433前端与所述的联动杆431连接。

另外，所述固定仰角支架1下端设置有水平回转脚轮12和回转驱动脚轮13，其中，该回转驱动脚轮13中安装有与所述太阳跟踪控制器41电性连接的驱动控制器131。

所述回转驱动脚轮13的数量为一个或以上，该回转驱动脚轮13配合水平回转脚轮12驱动固定仰角支架1在水平面或圆形轨道上回转，以跟踪太阳的东西入射方向。

本实用新型的工作原理：太阳跟踪控制机构4采用太阳方位感应器42检测太阳光方位，并将数据传送至太阳跟踪控制器41，而太阳跟踪控制器41根据太阳方位感应器收集的数据，进行处理，并输出命令控制联动调整装置43工作；而联动调整装置43中的直线电动推动杆433推动联动杆431，而联动杆431通过连杆432控制安装于固定仰角支架1上的镜片转轴11转动，以实现调整碟式反射镜3的仰角，以跟踪太阳的南北入射方向，其中，碟式反射镜3的聚光焦点始终朝向所述的聚光焦点接收模块2。与此同时，太阳跟踪控制器41控制安装于固定仰角支架1下端的回转驱动脚轮13动作，该回转驱动脚轮13配合水平回转脚轮12驱动固定仰角支架1在水平面或圆形轨道上回转，以跟踪太阳的东西入射方向。

这样，可使太阳方位感应器42跟踪太阳光照射的角度，既可检测跟踪南北方向，也可检测跟踪东西方向，即不论太阳在任何角度，太阳方位感应器42都正对太阳，使整个跟踪系统的东西南北分量与太阳运行准确关连。

于上述过程中，仰角固定支架1的仰角固定并沿水平面回转，且保持聚光焦点接收模块2的仰角固定不变，这样就保持整个聚光系统的重心不变，便于聚光利用及热能传输，以提高本实用新型的稳定性及可靠性。

当然，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并非来限制本实用新型实施范围，凡依本实用新型申请专利范围所述构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本实用新型申请专利范围内。

Claims (9)

1.一种焦点仰角不变的碟式太阳聚光系统，其特征在于：包括：

一固定仰角支架（1），该固定仰角支架（1）中设置有多根镜片转轴（11），该镜片转轴（11）设置有承置座（111）；

一聚光焦点接收模块（2），其通过支撑条（21）定位于固定仰角支架（1）上，令聚光焦点接收模块（2）的仰角固定不变；

复数个碟式反射镜（3），其稳定地安装于所述镜片转轴（11）的承置座（111）上，其中，该碟式反射镜（3）的聚光焦点朝向所述的聚光焦点接收模块（2）；

太阳跟踪控制机构（4），其包括：一太阳跟踪控制器（41）及用于检测太阳光方位的太阳方位感应器（42）、用于调整碟式反射镜（3）仰角的联动调整装置（43）；

所述的太阳跟踪控制器（41）根据太阳方位感应器（42）收集的数据，控制联动调整装置（43）调整碟式反射镜（3）的仰角，令碟式反射镜（3）的聚光焦点始终朝向所述的聚光焦点接收模块（2），且保持聚光焦点接收模块（2）的仰角固定不变。

2.根据权利要求1所述的一种焦点仰角不变的碟式太阳聚光系统，其特征在于：所述固定仰角支架（1）下端设置有水平回转脚轮（12）和回转驱动脚轮（13），其中，该回转驱动脚轮（13）中安装有与所述太阳跟踪控制器（41）电性连接的驱动控制器（131）。

3.根据权利要求2所述的一种焦点仰角不变的碟式太阳聚光系统，其特征在于：所述回转驱动脚轮（13）的数量为一个或以上，该回转驱动脚轮（13）配合水平回转脚轮（12）驱动固定仰角支架（1）在水平面或圆形轨道上回转，以跟踪太阳的东西入射方向。

4.根据权利要求1所述的一种焦点仰角不变的碟式太阳聚光系统，其特征在于：所述的联动调整装置（43）包括：联动杆（431）以及控制联动杆（431）动作并受控于太阳跟踪控制器（41）的直线电动推动杆（433），其中联动杆（431）上通过多个连杆（432）与所述的镜片转轴（11）连动，以跟踪太阳的南北入射方向。

5.根据权利要求4所述的一种焦点仰角不变的碟式太阳聚光系统，其特征在于：所述的连杆（432）一端与联动杆（431）枢接，另一端与所述的镜片转轴（11）固定。

6.根据权利要求5所述的一种焦点仰角不变的碟式太阳聚光系统，其特征在于：所述连杆（432）与镜片转轴（11）固定的一端为一可锁紧轴套，并通过该可锁紧轴套与镜片转轴（11）末端形成固定装配。

7.根据权利要求1所述的一种焦点仰角不变的碟式太阳聚光系统，其特征在于：所述的碟式反射镜（3）呈矩阵的方式分布，且每两个碟式反射镜（3）之间形成有间隔。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种焦点仰角不变的碟式太阳聚光系统，其特征在于：所述的聚光焦点接收模块（2）安装有斯特林发动机或光热电转换模块。

9.根据权利要求1-7任意一项所述的一种焦点仰角不变的碟式太阳聚光系统，其特征在于：所述的聚光焦点接收模块（2）安装有集热或集热储热装置。

Images