CN219960418U - 具有光纤集光与带内反射镜照射的月表蓄热式温差发电器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种具有光纤集光与带内反射镜照射的月表蓄热式温差发电器，包括框架体、设置于框架体顶部的菲涅尔透镜、设置于框架体底部的带内反射镜封闭保温空腔的下底，菲涅尔透镜与带内反射镜封闭保温空腔的下底之间从上往下依次设置有汇聚光四棱台阵列、上端与汇聚光四棱台阵列下底耦合的光纤、用于承插光纤的带内反射镜封闭保温空腔的上底、光纤直接照射到的高吸光层、上表面紧挨高吸光呈的蓄热材料密封箱以及置于蓄热材料密封箱和带内反射镜封闭保温空腔的下底之间的隔热垫，经菲涅尔透镜聚光后，再经汇聚光四棱台阵列，克服太阳辐照入射角变化时菲涅尔透镜聚光焦点位置变化及焦点不集中的问题，确保光伏板的性能，稳定性好。
Description
技术领域
本实用新型属于温差发电领域，涉及一种具有光纤集光与带内反射镜照射的月表蓄热式温差发电器。
背景技术
温差发电是一种利用热电材料直接将热能转化为电能的全固态发电技术，具有无噪音、无磨损、无介质泄漏、体积小、重量轻、移动方便、使用寿命长等优点。美国能源部的空间与防御动力系统办公室称温差发电是“被证明为性能可靠、维修少、可在极端恶劣环境下长时间工作的动力技术”。因此，温差发电技术特别适用于月表光-热发电，通过月昼蓄热、月夜温差发电的方式，有效解决月夜电力供应的问题。
未来建设月球基地已成为国际共识，而月球基地的建设依赖于稳定的能源供应。月球阳面太阳辐照强度达到1353W/m2，光-热资源十分丰富。传统上，因具有较高的发电效率(～26％)，普遍采用太阳能光伏板发电方式。
然而，在高能射线及高能粒子直接作用下光伏板一定程度上性能衰减、寿命缩短、稳定性差，且月夜时段不能持续进行光伏发电。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型为了解决目前普遍采用的太阳能光伏板发电方式在月球表面高能射线及高能粒子直接作用下存在一定程度的性能衰减、寿命缩短、稳定性差，在月夜时段不能持续进行光伏发电的问题，提供一种具有光纤集光与带内反射镜照射的月表蓄热式温差发电器。
为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
具有光纤集光与带内反射镜照射的月表蓄热式温差发电器，包括框架体、设置于框架体顶部的菲涅尔透镜、设置于框架体底部的带内反射镜封闭保温空腔的下底，菲涅尔透镜与带内反射镜封闭保温空腔的下底之间从上往下依次设置有汇聚光四棱台阵列、上端与汇聚光四棱台阵列下底耦合的光纤、用于承插光纤的带内反射镜封闭保温空腔的上底、光纤直接照射到的高吸光层、上表面紧挨高吸光呈的蓄热材料密封箱以及置于蓄热材料密封箱和带内反射镜封闭保温空腔的下底之间的隔热垫，带内反射镜封闭保温空腔的上底与带内反射镜封闭保温空腔的下底通过带内反射镜封闭保温空腔的立柱围成箱体，蓄热材料密封箱容纳在箱体内，蓄热材料密封箱四个侧面紧贴有温差发电模块，温差发电模块表面紧贴有散热平板，箱体侧面设置与带内反射镜封闭保温空腔的下底铰接且能够打开和闭合的带内反射镜封闭保温空腔侧面板，带内反射镜封闭保温空腔的上底、带内反射镜封闭保温空腔的下底及带内反射镜封闭保温空腔侧面板的内表面均具有反光涂层。
本基础方案的有益效果在于：阳光经菲涅尔透镜聚光后，再经汇聚光四棱台阵列进一步聚光，克服太阳辐照入射角变化时菲涅尔透镜聚光焦点位置变化及焦点不集中的问题，进行光纤集光，确保光伏板的性能，延长了光伏板的使用寿命，稳定性好，再在带内反射镜的封闭保温空腔内照射蓄热单元的吸热面，蓄热单元四周侧面布置温差发电模块，月昼时，带内反射镜封闭保温空腔的侧面板通过底部闭合，即面板竖直，从而极大地减少蓄热单元的辐射热损失；月夜时，内反射镜封闭保温空腔的侧面板通过底部打开，即面板水平，通过散热平板辐射散热在温差发电模块两端形成温差，进行温差发电。
进一步，框架体由上下平行设置的上端框架和下端框架及底板以及固定连接上端框架和下端框架及底板的支撑柱组成。
进一步，汇聚光四棱台阵列放置在带孔平板上，带孔平板四周嵌入平板支撑条中，平板支撑条与支撑柱固定连接。
进一步，汇聚光四棱台阵列包含九个中空的汇聚光四棱台，且汇聚光四棱台内表面具有反光层。
进一步，带内反射镜封闭保温空腔的下底置于下端框架及底板上。
进一步，温差发电模块与散热平板之间设置有与其均相互适配的中空保温框。
进一步，菲涅尔透镜与上端框架通过螺钉固定。
进一步，温差发电模式与散热平板通过螺钉固定在蓄热材料密封箱四个侧面上。
进一步，带内反射镜封闭保温空腔侧面板与带内反射镜封闭保温空腔的下底通过合页连接。
进一步，上端框架与下端框架大小一致，且支撑柱为四根相同的空心圆柱。
本实用新型的有益效果在于：
1、本实用新型所公开的具有光纤集光与带内反射镜照射的月表蓄热式温差发电器，阳光经菲涅尔透镜聚光后，再经汇聚光四棱台阵列进一步聚光，克服太阳辐照入射角变化时菲涅尔透镜聚光焦点位置变化及焦点不集中的问题，进行光纤集光，确保光伏板的性能，延长了光伏板的使用寿命，稳定性好。
2、本实用新型所公开的具有光纤集光与带内反射镜照射的月表蓄热式温差发电器，再在带内反射镜的封闭保温空腔内照射蓄热单元的吸热面，蓄热单元四周侧面布置温差发电模块，月昼时，带内反射镜封闭保温空腔的侧面板通过底部闭合，即面板竖直，从而极大地减少蓄热单元的辐射热损失，实现月昼蓄热，月夜时，内反射镜封闭保温空腔的侧面板通过底部打开，即面板水平，通过散热平板辐射散热在温差发电模块两端形成温差，实现月夜温差发电。
本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作优选的详细描述，其中：
图1为本实用新型具有光纤集光与带内反射镜照射的月表蓄热式温差发电器的结构爆炸图；
图2为本实用新型具有光纤集光与带内反射镜照射的月表蓄热式温差发电器装配后的结构示意图；
图3为本实用新型具有光纤集光与带内反射镜照射的月表蓄热式温差发电器的左视图；
图4为本实用新型具有光纤集光与带内反射镜照射的月表蓄热式温差发电器的正视图；
图5为本实用新型具有光纤集光与带内反射镜照射的月表蓄热式温差发电器的俯视图。
附图标记：菲涅尔透镜1、螺钉2、上端框架3、汇聚光四棱台阵列4、带孔平板5、平板支撑条6、光纤7、带内反射镜封闭保温空腔的上底8、高吸光层9、蓄热材料密封箱10、散热平板11、中空保温框12、带内反射镜封闭保温空腔的支柱13、温差发电模块14、隔热垫15、带内反射镜封闭保温空腔的侧面板16、带内反射镜封闭保温空腔的下底17、下端框架及底板18、支撑柱19。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本实用新型的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
如图1～5所示的具有光纤集光与带内反射镜照射的月表蓄热式温差发电器，包括框架体、设置于框架体顶部的菲涅尔透镜1、设置于框架体底部的带内反射镜封闭保温空腔的下底17，菲涅尔透镜1与带内反射镜封闭保温空腔的下底17之间从上往下依次设置有汇聚光四棱台阵列4、用于放置汇聚光四棱台阵列4的带孔平板5，上端与汇聚光四棱台阵列4下底耦合的光纤7、用于光纤7下端承插的带内反射镜封闭保温空腔的上底8、光纤7直接照射到的高吸光层9、上表面紧挨高吸光呈的蓄热材料密封箱10以及置于蓄热材料密封箱10和带内反射镜封闭保温空腔的下底17之间的隔热垫15，带内反射镜封闭保温空腔的上底8与带内反射镜封闭保温空腔的下底17通过带内反射镜封闭保温空腔的立柱围成箱体。
蓄热材料密封箱10容纳在箱体内，蓄热材料密封箱10四个侧面紧贴有温差发电模块14，温差发电模块14表面紧贴有散热平板11，箱体侧面设置与带内反射镜封闭保温空腔的下底17通过合页连接且能够打开和闭合的带内反射镜封闭保温空腔的侧面板16，带内反射镜封闭保温空腔的上底8、带内反射镜封闭保温空腔的下底17及带内反射镜封闭保温空腔的侧面板16的内表面均具有反光涂层，带内反射镜封闭保温空腔的下底17置于下端框架及底板18上，温差发电模块14与散热平板11之间设置有与其均相互适配的中空保温框12，温差发电模块14与散热平板11通过螺钉2固定在蓄热材料密封箱10四个侧面上；阳光经菲涅尔透镜1聚光后，再经汇聚光四棱台阵列4进一步聚光，克服太阳辐照入射角变化时菲涅尔透镜1聚光焦点位置变化及焦点不集中的问题，进行光纤7集光，确保光伏板的性能，延长了光伏板的使用寿命，稳定性好，再在带内反射镜的封闭保温空腔内照射蓄热单元的吸热面，蓄热单元四周侧面布置温差发电模块14，月昼时，带内反射镜封闭保温空腔的侧面板16通过底部闭合，即面板竖直，从而极大地减少蓄热单元的辐射热损失；月夜时，带内反射镜封闭保温空腔的侧面板16通过底部打开，即面板水平，通过散热平板11辐射散热在温差发电模块14两端形成温差，进行温差发电。
框架体由上下平行设置且大小一致的上端框架3和下端框架及底板18以及固定连接上端框架3和下端框架及底板18的支撑柱19组成，支撑柱19为四根相同的空心圆柱。
菲涅尔透镜1与上端框架3通过螺钉2固定，菲涅尔透镜1与上端框架3可以为正方形、长方形或者圆形。
带孔平板5四周嵌入平板支撑条6中，平板支撑条6与支撑柱19固定连接。
汇聚光四棱台阵列4包含九个汇聚光四棱台，每个汇聚光四棱台是中空的，也可以采用汇聚光锥，并且其内表面具有反光层，实际应用中可根据需要调整汇聚光四棱台的个数。菲涅尔透镜1可以为方形、圆形或者半球形。
该具有光纤集光与带内反射镜照射的月表蓄热式温差发电器使用时，太空中的太阳光照射在菲涅尔透镜1聚光后，经汇聚光四棱台阵列4进一步聚光，聚集后的光经光纤7集光，然后进入带内反射镜的封闭保温空腔内照射蓄热材料密封箱10，月昼时，带内反射镜封闭保温空腔的侧面板16通过底部闭合，即面板竖直，带内反射镜的封闭保温空腔将蓄热材料密封箱10的辐射光反射回蓄热材料密封箱10，从而极大地减少蓄热材料密封箱10的辐射热损失，月夜时，带内反射镜封闭保温空腔的侧面板16通过底部打开，即面板水平，通过散热平板11辐射散热在温差发电模块14两端形成温差，进行温差发电。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.具有光纤集光与带内反射镜照射的月表蓄热式温差发电器，其特征在于，包括框架体、设置于框架体顶部的菲涅尔透镜、设置于框架体底部的带内反射镜封闭保温空腔的下底，所述菲涅尔透镜与带内反射镜封闭保温空腔的下底之间从上往下依次设置有汇聚光四棱台阵列、上端与汇聚光四棱台阵列下底耦合的光纤、用于承插光纤的带内反射镜封闭保温空腔的上底、光纤直接照射到的高吸光层、上表面紧挨高吸光呈的蓄热材料密封箱以及置于蓄热材料密封箱和带内反射镜封闭保温空腔的下底之间的隔热垫，所述带内反射镜封闭保温空腔的上底与带内反射镜封闭保温空腔的下底通过带内反射镜封闭保温空腔的立柱围成箱体，所述蓄热材料密封箱容纳在箱体内，所述蓄热材料密封箱四个侧面紧贴有温差发电模块，所述温差发电模块表面紧贴有散热平板，所述箱体侧面设置与带内反射镜封闭保温空腔的下底铰接且能够打开和闭合的带内反射镜封闭保温空腔侧面板，所述带内反射镜封闭保温空腔的上底、带内反射镜封闭保温空腔的下底及带内反射镜封闭保温空腔侧面板的内表面均具有反光涂层。
2.如权利要求1所述的具有光纤集光与带内反射镜照射的月表蓄热式温差发电器，其特征在于，所述框架体由上下平行设置的上端框架和下端框架及底板以及固定连接上端框架和下端框架及底板的支撑柱组成。
3.如权利要求2所述的具有光纤集光与带内反射镜照射的月表蓄热式温差发电器，其特征在于，所述汇聚光四棱台阵列放置在带孔平板上，带孔平板四周嵌入平板支撑条中，平板支撑条与支撑柱固定连接。
4.如权利要求1所述的具有光纤集光与带内反射镜照射的月表蓄热式温差发电器，其特征在于，所述汇聚光四棱台阵列包含九个中空的汇聚光四棱台，且汇聚光四棱台内表面具有反光层。
5.如权利要求1所述的具有光纤集光与带内反射镜照射的月表蓄热式温差发电器，其特征在于，所述带内反射镜封闭保温空腔的下底置于下端框架及底板上。
6.如权利要求1所述的具有光纤集光与带内反射镜照射的月表蓄热式温差发电器，其特征在于，所述温差发电模块与散热平板之间设置有与其均相互适配的中空保温框。
7.如权利要求1所述的具有光纤集光与带内反射镜照射的月表蓄热式温差发电器，其特征在于，所述菲涅尔透镜与上端框架通过螺钉固定。
8.如权利要求1所述的具有光纤集光与带内反射镜照射的月表蓄热式温差发电器，其特征在于，所述温差发电模式与散热平板通过螺钉固定在蓄热材料密封箱四个侧面上。
9.如权利要求1所述的具有光纤集光与带内反射镜照射的月表蓄热式温差发电器，其特征在于，所述带内反射镜封闭保温空腔侧面板与带内反射镜封闭保温空腔的下底通过合页连接。
10.如权利要求2所述的具有光纤集光与带内反射镜照射的月表蓄热式温差发电器，其特征在于，所述上端框架与下端框架大小一致，且支撑柱为四根相同的空心圆柱。
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