CN206099878U - 聚光式光能接收装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种聚光式光能接收装置，包括锥形导光器件、光能利用器件和菲涅尔透镜。该锥形导光器件的一端开口较大而另一端开口较小，该光能利用器件设置于锥形导光器件开口较小的一端，用于对接收到的光能进行能量转换或利用。该菲涅尔透镜安装在锥形导光器件开口较大的一端，用于聚集光能，增加光能的收集能力。本申请将锥形导光器件和菲涅尔透镜结合在一起，可提高装置的聚光效率，同时无需跟日系统的配合即可实现光能的收集和利用。
Description
技术领域
本申请涉及清洁能源技术领域，具体涉及一种聚光式光能接收装置。
背景技术
随着对环境保护的日益重视，太阳能系统得到了越来越广泛的应用。目前，现有的太阳能系统可分为聚光型和不聚光型两大类。
不聚光型的太阳能系统主要依靠光伏板，为了提高收集太阳光的能力，其需要用到很多的光伏板，而且还需要占用大面积的土地，整个系统成本高，土地的使用效率低。
聚光型的太阳能系统一般通过透镜将太阳光聚焦在光能利用器件，例如光伏板上，使得较小面积的光能利用器件能够得到来自较大面积的透镜所会聚的太阳光，光能收集能力好，但聚光型的太阳能系统需要与跟日系统联合使用，才能达到应有的效果，造成整个系统的成本增加。
发明内容
本申请提供一种新型的聚光式光能接收装置。
本聚光式光能接收装置，包括：
锥形导光器件，其一端开口较大而另一端开口较小，且内部具有能够反射光能的镜面；
光能利用器件，设置于所述锥形导光器件开口较小的一端，其受光面朝向所述锥形导光器件开口较大的一端，用于对接收到的光能进行能量转换或利用；
以及菲涅尔透镜，所述菲涅尔透镜安装在所述锥形导光器件开口较大的一端，用于聚集光能。
作为所述聚光式光能接收装置的进一步可选方案，所述菲涅尔透镜的宏观曲面为旋转对称面、柱面、折面或平面。
作为所述聚光式光能接收装置的进一步可选方案，所述菲涅尔透镜为复合菲涅尔透镜。
作为所述聚光式光能接收装置的进一步可选方案，所述锥形导光器件包括至少一个具有能够进光的进光部。
作为所述聚光式光能接收装置的进一步可选方案，所述锥形导光器件为四边锥形。
作为所述聚光式光能接收装置的进一步可选方案，所述进光部形成在锥形导光器件一对相对设置的锥面上。
作为所述聚光式光能接收装置的进一步可选方案，所述进光部位于锥面的上部。
作为所述聚光式光能接收装置的进一步可选方案，所述进光部包括能够透光的透光面和/或能够进光的进光口。
作为所述聚光式光能接收装置的进一步可选方案，所述锥形导光器件开口较小的一端与所述光能利用器件之间设置有清理口。
作为所述聚光式光能接收装置的进一步可选方案，所述锥形导光器件、光能利用器件以及菲涅尔透镜形成封闭的空间。
作为所述聚光式光能接收装置的进一步可选方案，所述的光能利用器件为光伏板、光热利用装置、热电转换装置和热能存储装置中的至少一种。
本申请的有益效果是：
本申请的聚光式光能接收装置包括锥形导光器件、光能利用器件和菲涅尔透镜。该锥形导光器件的一端开口较大而另一端开口较小，该光能利用器件设置于锥形导光器件开口较小的一端，用于对接收到的光能进行能量转换或利用。该菲涅尔透镜安装在锥形导光器件开口较大的一端，用于聚集光能，增加光能的收集能力。本申请将锥形导光器件和菲涅尔透镜结合在一起，可提高装置的聚光效率，同时无需跟日系统的配合即可实现光能的收集和利用。
附图说明
图1为本申请聚光式光能接收装置一种实施例的结构示意图；
图2为图1所示实施例的剖视图；
图3为本申请聚光式光能接收装置另一种实施例的结构示意图；
图4为图3所示实施例的剖视图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。本申请可以以多种不同的形式来实现，并不限于本实施例所描述的实施方式。提供以下具体实施方式的目的是便于对本申请公开内容更清楚透彻的理解，其中上、下、左、右等指示方位的字词仅是针对所示结构在对应附图中位置而言。
然而，本领域的技术人员可能会意识到其中的一个或多个的具体细节描述可以被省略，或者还可以采用其他的方法、组件或材料。在一些例子中，一些实施方式并没有描述或没有详细的描述。
此外，本文中记载的技术特征、技术方案还可以在一个或多个实施例中以任意合适的方式组合。对于本领域的技术人员来说，易于理解与本文提供的实施例有关的方法的步骤或操作顺序还可以改变。因此，附图和实施例中的任何顺序仅仅用于说明用途，并不暗示要求按照一定的顺序，除非明确说明要求按照某一顺序。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。
实施例一：
本实施例提供一种聚光式光能接收装置。
请参考图1和2，该聚光式光能接收装置包括锥形导光器件100、光能利用器件200和菲涅尔透镜300。
该锥形导光器件100的一端开口较大而另一端开口较小，且内部具有能够反射光能的镜面。该光能利用器件200设置于锥形导光器件100开口较小的一端，其受光面朝向锥形导光器件100开口较大的一端，用于对接收到的光能进行能量转换或利用。
该菲涅尔透镜300安装在锥形导光器件100开口较大的一端，用于聚集光能，增加光能的收集能力。
光能经过菲涅尔透镜300和锥形导光器件100聚光作用，汇集到光能利用器件200上。该光能利用器件200是一类可收集光能并加以转换或利用的装置，例如可以是光伏板、光热利用装置、热电转换装置和热能存储装置中的至少一种。
为了能更好地接收导光器件所汇聚的光线，光能利用器件200的受光面的法线优选地与锥形导光器件100的中心轴线一致或平行。
本实施例中，光伏板泛指所有直接将光能转换为电能的光电转换装置，包括多晶硅、单晶硅、CdTe光伏板，(砷化镓或CIGS)光伏薄膜、钙钛光伏板、量子点光伏板等等。在其它的实施方式例，光能利用器件200可包括光热利用装置、热电转换装置、热能存储装置，或以上光能利用器件200的组合。
请参考图2，在光伏板的下方还设置有散热板400，其作用是用来降低光伏板的温度。在其它的实施例里，散热板400可用热水器或热能利用装置取代。
本申请将锥形导光器件100和菲涅尔透镜300结合在一起，可提高装置的聚光效率，同时无需跟日系统的配合即可实现光能的收集和利用。
本实施例的菲涅尔透镜300为简单菲涅尔透镜(图1中显示为透明，因此未示出，但在图2中已示出)。在其它的实施方式里，菲涅尔透镜300可以为多单元的复合菲涅尔透镜。所谓复合菲涅尔透镜，是指多个简单菲涅尔透镜单元的拼接。各菲涅尔透镜单元的焦距可以一样，也可以不一样，可根据需要来调整。
如图2所示，本实施例的菲涅尔透镜300的宏观曲面为平面，但在其它的实施方式里，菲涅尔透镜300的宏观曲面可以为旋转对称面、柱面或折面。
请继续参考图1和2，在本实施例中，该锥形导光器件100为对称四边锥形，即其横截面为对称四边形，所称横截面是指垂直于导光器件的中心轴线的截面。在其他实施方式中，横截面的形状也可以是圆形、椭圆形、多边形(例如四边形、六边形或八边形)等。
由于横截面的形状通常与两端的开口形状一致，因此可以根据开口的形状将锥形导光器件分为圆锥形导光器件、椭圆锥形导光器件或多边锥形导光器件等。
然而无论导光器件的横截面采用何种形状，为了将射入其开口较大的一端的光线SS(通常可视为平行光)尽可能多地引导到开口较小的一端(从而能照射到光能利用器件200上)，锥形导光器件100的镜面在每一个曲率连续点处的法线Lm与光能利用器件200的受光面的法线Lr的夹角θ优选地大于45度且小于90度。所称曲率连续点是指，在该点处镜面的曲率是连续的。对于光滑曲面而言，每一处均为曲率连续点，对于折面而言，除了折线处以外，其他位置均为曲率连续点。
另外，该锥形导光器件100的四个锥面中至少一个具有能够进光的进光部。该进光部能够增加整个装置的进光角度，即使太阳处于偏斜的位置，也可以从进光部射入到锥形导光器件100内。
该进光部包括能够透光的透光面和/或能够进光的进光口。请参考图1和2，在本实施例中，该进光部设计为一种进光口150，阳光可直接从该进光口150射入到锥形导光器件100内。
作为一种优选的实施方式，进光部形成在锥形导光器件100一对相对设置的锥面上。例如，在本实施例中，该锥形导光器件100的四个锥面分别为第一锥面110、第二锥面120、第三锥面130和第四锥面140，第一锥面110和第二锥面120相对设置，而第三锥面130和第四锥面140连接于第一锥面110和第二锥面120之间，且也相对设置。将进光口150分别设置在第一锥面110和第二锥面120上。在使用本聚光式光能接收装置时，将第一锥面110和第二锥面120沿东西向摆放，第三锥面130和第四锥面140沿南北向摆放。
南北向的第三锥面130和第四锥面140为完整的镜面，东西向的第一锥面110和第二锥面120则具有进光口150。还可进一步选择地将进光部位于锥面的上部，即第一锥面110和第二锥面120的上部具有进光口150，下半部分为镜面。由于太阳在东西方向的偏转可以达到75度，因此，东西向设置的第一锥面110和第二锥面120的进光口150有利用提高太阳能的收光效率。如图2中A、B所示为阳光从两个方向的射入锥形导光器件100中的示意。
本实施例的四边锥形导光器件100为非封闭的，这有利降低成本和系统的折叠。
为了清除灰尘，在锥形导光器件100开口较小的一端与光能利用器件200之间设置有清理口160。请参考图1和2，本实施例的清理口160设置在第一锥面110和第二锥面120的底部，便于清理落入四边锥形导光器件100的灰尘等异物。
当然，清理口160可以设置在四个锥面的任意一个及一个以上的锥面上。
如果我们把圆形、椭圆形锥面人为地分割称四个面，则以上关于四个锥面的实施方法，同样适用于圆形和椭圆形锥面。
实施例二：
本实施例二提供了另一种聚光式光能接收装置。
请参考图3和4，该聚光式光能接收装置也包括锥形导光器件100、光能利用器件200和菲涅尔透镜300。
本聚光式光能接收装置与实施例一的区别之一在于：本实施例的菲涅尔透镜300为复合菲涅尔透镜。
所谓复合菲涅尔透镜，是指多个简单菲涅尔透镜单元的拼接。各菲涅尔透镜单元的焦距可以一样，也可以不一样，可根据需要来调整。
本实施例的四边锥形导光器件100为不对称四边锥形，第一锥面110和第二锥面120以及第三锥面130和第四锥面140的结构和尺寸都不对称。、
除此之外，本实施例的锥形导光器件100、光能利用器件200以及菲涅尔透镜300形成封闭的空间。
当光能利用器件200采用光伏板时，将锥形导光器件100的两个开口封闭能够降低对光伏板的封装要求，而光伏板的表面封装一直是制约光伏板寿命的一个重要因素。
请继续参考图3和4，本实施例中锥形导光器件100的第三锥面130和第四锥面140为完整的镜面，而第一锥面110和第二锥面120上的进光部采用的是透光面170，以配合密封性的要求。
同样，可以进一步选择将该透光面170设置在第一锥面110和第二锥面120的上部，第一锥面110和第二锥面120的下部为反射镜面，这样有利于阳光的采集。
本实施例将锥形导光器件100、光能利用器件200和菲涅尔透镜300构成一个封闭的容器，能够使得装置内部的防尘能力大大加强，装置也更容易清洗。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。
Claims (11)
1.一种聚光式光能接收装置,其特征在于，包括：
锥形导光器件，其一端开口较大而另一端开口较小，且内部具有能够反射光能的镜面；
光能利用器件，设置于所述锥形导光器件开口较小的一端，其受光面朝向所述锥形导光器件开口较大的一端，用于对接收到的光能进行能量转换或利用；
以及菲涅尔透镜，所述菲涅尔透镜安装在所述锥形导光器件开口较大的一端，用于聚集光能。
2.如权利要求1所述的聚光式光能接收装置，其特征在于，所述菲涅尔透镜的宏观曲面为旋转对称面、柱面、平面或折面。
3.如权利要求2所述的聚光式光能接收装置，其特征在于，所述菲涅尔透镜为复合菲涅尔透镜。
4.如权利要求1-3中任一项所述的聚光式光能接收装置，其特征在于，所述锥形导光器件包括至少一个具有能够进光的进光部。
5.如权利要求4所述的聚光式光能接收装置，其特征在于，所述锥形导光器件为四边锥形。
6.如权利要求5所述的聚光式光能接收装置，其特征在于，所述进光部形成在锥形导光器件一对相对设置的锥面上。
7.如权利要求6所述的聚光式光能接收装置，其特征在于，所述进光部位于锥面的上部。
8.如权利要求4所述的聚光式光能接收装置，其特征在于，所述进光部包括能够透光的透光面和/或能够进光的进光口。
9.如权利要求4所述的聚光式光能接收装置，其特征在于，所述锥形导光器件开口较小的一端与所述光能利用器件之间设置有清理口。
10.如权利要求4所述的聚光式光能接收装置，其特征在于，所述锥形导光器件、光能利用器件以及菲涅尔透镜形成封闭的空间。
11.如权利要求4所述的聚光式光能接收装置，其特征在于，所述的光能利用器件为光伏板、光热利用装置、热电转换装置和热能存储装置中的至少一种。
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