CN220624433U - 太阳光能利用装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种太阳光能利用装置，所述装置包括光能采集机构、光传输管和黑体加热装置，所述光能采集机构包括液体透镜和透镜支架，所述液体透镜为边缘薄中间厚的凸镜，包括透明外壳和装入透明外壳内的透明液体，所述透镜支架固定支撑在液体透镜的外缘，所述黑体加热装置包括一个黑体空腔；所述光传输管的光接受端置于液体透镜的下方，在光传输管的光接受端设有光采集头，且光采集头位于液体透镜的聚焦点处，所述光传输管的光输出端伸入黑体加热装置的黑体空腔内。本实用新型在大大降低成本的同时，提高了光能转换效率，而且低碳环保，无污染。
Description
技术领域
本实用新型涉及太阳光能利用领域，特别涉及一种太阳光能利用装置，该装置利用放大镜收集太阳光能，用玻璃管传输光能，并领用黑体空腔进行光热转换，放出热能推动轮机发电或用于锅炉烧开水。
背景技术
目前，太阳光能的利用主要是通过太阳能电池板将光能转化成电能，再由蓄电池保存并利用的，这种方法需要大量的太阳能电池板和蓄电池，而太阳能电池板的主要材料是单晶硅或多晶硅硅片，其中单晶硅太阳能电池的光电转换效率为18％左右，最高的达到24％，这是所有种类的太阳能电池中光电转换效率最高的，但是太阳能电池板并不能普遍地使用。
专利号200920103463.5的实用新型专利公开了一种太阳光能利用装置，该装置通过聚光镜将太阳能聚焦后，通过内壁为镜面的传输管道将高温高热的太阳光传输到需要的地方进行利用，该方法相比太阳能电池板成本较低，但是目前透镜的制造是利用玻璃经熔炼、浇筑及各种加工工序制成，或塑料、树脂压制成型，其知道工艺比较复杂，生产成本比较高，对原材料要求也较高，并不能广泛应用到太阳光能利用领域中。
发明内容
本实用新型根据现有技术的不足提供一种太阳光能利用装置，该装置利用透镜原理进行光能采集，然后传输至黑体空腔，通过黑体空腔充分利用转换成热量进行利用，其成本低廉，光能转换率高。
为了达到上述技术目的，本实用新型提供了一种太阳光能利用装置，所述装置包括光能采集机构、光传输管和黑体加热装置，所述光能采集机构包括液体透镜和透镜支架，所述液体透镜为边缘薄中间厚的凸镜，包括透明外壳和装入透明外壳内的透明液体，所述透镜支架固定支撑在液体透镜的外缘，所述黑体加热装置包括一个黑体空腔；所述光传输管的光接受端置于液体透镜的下方，在光传输管的光接受端设有光采集头，且光采集头位于液体透镜的聚焦点处，所述光传输管的光输出端伸入黑体加热装置的黑体空腔内。
本实用新型进一步的技术方案：所述太阳光能利用装置包括一个或两个或两个以上的光能采集机构，一个或两个或两个以上的光能采集机构分别通过光传输分管连接光传输总管，并通过光传输总管输送至黑体加热装置，每根光传输分管的光接受端设有光采集头，且每根光传输分管的光采集头位于对应的光能采集机构液体透镜的聚焦点位置。
本实用新型进一步的技术方案：所述黑体加热装置置于锅炉内，对锅炉内的水进行加热，并在锅炉上设有蒸汽喷口，在蒸汽喷口处设有限压阀。
本实用新型较优的技术方案：所述液体透镜为圆形凸镜，其透明外壳为边缘薄中间厚的圆形塑料外壳，其外形与凸镜形状相同，在透明外壳的外缘设有环形固定架，在透明外壳的上方设有加盖注水口，并在加盖注水口的顶盖面设有透气孔；所述透明液体为清水。
本实用新型较优的技术方案：所述黑体加热装置是采用高熔点金属制成的方形或圆形腔体结构，其内腔涂覆有黑色吸光涂层，在黑体加热装置的一侧开设有通向其腔体的光输入口，所述光传输管的光输出端通过光输入口伸入黑体加热装置的黑色腔体内。
本实用新型较优的技术方案：所述液体透镜的下方设有支撑网兜，所述支撑网兜固定在透镜支架上，且支撑网兜为大孔透明网兜或铁丝网兜，不会影响液体透镜的正常聚光。
本实用新型较优的技术方案：所述光传输管为玻璃管或两端采用透明塞封堵的水管，所述光传输管的光采集头为球形或椭圆形透明结构，其直径大于光传输管的直径。
本实用新型较优的技术方案：所述光传输管位于液体透镜下方的部位通过管道支架支撑，所述管道支架与透镜支架连接。
本实用新型较优的技术方案：所述透镜支架为三角支架。
本实用新型进一步的技术方案：所述锅炉的蒸汽喷口通过蒸汽管道通向叶轮发电机。
本实用新型的工作原理：太阳光经塑料采光空腔聚焦(塑料空腔注水后等效放大镜，然后经玻璃管全反射传输到黑体空腔，太阳光在黑体空腔内无限反射，如同进入陷阱，直到能量耗尽完全被黑体空腔吸收，黑体空腔在吸收光能后，完全转化为热辐射，光能完全以热能方式从黑体空腔外部发出；所述黑体空腔可以制成一个加热器，将其置于锅炉内部，加热锅炉中的水，功能上可以单独烧开水，也可以把锅炉中水加入到高温高压，然后放出高温高压水蒸气推动汽轮机带动发电机发电，如果塑料空腔水不够，加水即可。
本实用新型的黑体空腔加热器可以是内刷黑的高熔点金属材料，形状可以使方形或圆形，光纤导入后，由黑体辐射原理，光能无法抛出，被充分利用，由光热效应，黑体空腔加热器可以产生热量加热水。
本实用新型以水代替玻璃放大镜，传输利用普通细玻璃管，可以大大降低收集装置和传输装置的成本，利用廉价钨钢做黑体空腔，一方面大大提高集热效率，另一方面降低成本，综合光能转换效率在48％左右，远远高于光伏太阳能板20％左右的转换效率，且光伏一般依靠单晶硅，其成本较高，本实用新型在提高效率的同时，降低了成本，而且低碳环保，无污染。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型中液体透镜的结构示意图；
图3是本实用新型中多个光能采集机构连接示意图。
图中：1—光传输管，100—光采集头，101—光传输分管，102—光传输总管，2—黑体加热装置，200—光输入口，3—液体透镜，300—透明外壳，301—透明液体，302—环形固定架，303—加盖注水口，304—透气孔，4—透镜支架，5—锅炉，500—蒸汽喷口，501—限压阀，502—蒸汽管道，6—管道支架，7—支撑网兜，8—叶轮发电机，9—光能采集机构，10—聚焦点。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。附图1至图3为实施例的附图，采用简化的方式绘制，仅用于清晰、简洁地说明本实用新型实施例的目的。以下对在附图中的展现的技术方案为本实用新型的实施例的具体方案，并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，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设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。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在本实用新型中的具体含义。
实施例提供了一种太阳光能利用装置，如图1所示，所述装置包括光能采集机构9、光传输管1和黑体加热装置2，所述光能采集机构包括液体透镜3和透镜支架4，所述液体透镜3为边缘薄中间厚的凸镜，包括透明外壳300和装入透明外壳内的透明液体301，如图3所示，所述液体透镜3为圆形凸镜，其透明外壳300为边缘薄中间厚的圆形凸镜外壳，在透明外壳300的外缘设有环形固定架302，在透明外壳300的上方设有加盖注水口303，可以方便朝透明外壳300的空腔内注水，所述注水口的口径尽量小，并在加盖注水口303的顶盖面设有透气孔304，透气孔可以设置一个或多个，透气孔304的作用是在保持液体透镜3内的水密封但可以透气，防止高温天气空腔内气体膨胀破坏透明外壳300的结构；所述透明外壳300为透光性好的塑料材质，且具有一定强度，可承载空腔内的水重，塑料外壳的外形与凸镜形状相同；所述透明液体301为清水，其成本较低。如图1所示，所述透镜支架4固定支撑在液体透镜3外缘的环形固定架302上，为了避免塑料外壳承载力不够，可以在透明外壳300下方设有支撑网兜7，所述支撑网兜7固定在透镜支架4上，所述支撑网兜7为大孔径网兜，网兜可以采用透明网兜或者铁丝网兜。所述透镜支架4为三角支架或四角支架，液体透镜3注水后，悬挂在透镜支架4上，以注入替代放大镜收集太阳光，太阳光通过透镜的凸面聚焦，控制聚焦点10在地面或略高于地面的位置，方便传输，同时可以控制液体透镜3的直径，能够让空腔聚光时，聚焦温度在350度左右，避免温度过高对传输管造成影响。同等光照条件下，液体透镜3的直径越小，聚焦温度越低，反之越高。
实施例提供了一种太阳光能利用装置，如图1所示，所述黑体加热装置2包括一个黑体空腔，所述黑体加热装置2是采用高熔点金属制成的方形或圆形腔体结构，可以采用钨钢制成黑体加热装置2，在其内腔涂覆有黑色吸光涂层，在黑体加热装置2的一侧开设有通向其腔体的光输入口200。黑体加热装置2外形可以设置如烧瓶的形状。所述光传输管1的光输出端通过光输入口200伸入黑体加热装置2的黑色腔体内。所述光传输管1的光接受端置于液体透镜3的下方，在光传输管1的光接受端设有光采集头100，且光采集头100位于液体透镜3的聚焦点10处，所述光传输管1位于液体透镜3下方的部位通过管道支架6支撑，所述管道支架6与透镜支架4连接。所述光传输管1为玻璃管或两端采用透明塞封堵的水管，所述光传输管1的光采集头100为球形或椭圆形透明结构，其直径大于光传输管1的直径，所述光采集头100直径较大，主要是因为太阳移动会导致液体透镜3焦点发生变化，光采集头100大能从焦点采集更多太阳光，把光采集头100放到聚焦点5的附近，太阳光通过光采集头100进入光传输管1，以全反射方式传播，光传输管1较细，也可外包裹保护材料，每段光传输管1相连时，直接高温焊接即可。
实施例中的一种太阳光能利用装置，在进行太阳光采集时，一般会设置两个或两个以上的光能采集机构9，如图3所示，两个或两个以上的光能采集机构9分别通过光传输分管101连接光传输总管102，并通过光传输总管102输送至黑体加热装置2，每根光传输分管101的光接受端设有光采集头100，且每根光传输分管101的光采集头100位于对应的光能采集机构液体透镜3的聚焦点位置。
实施例中的一种太阳光能利用装置，在进行太阳光能利用时，可以用于对锅炉中的水加热，具体如图1和图3所示，将黑体加热装置2置于锅炉5内，对锅炉5内的水进行加热，并气化，并在锅炉5上设有蒸汽喷口500，在蒸汽喷口500处设有限压阀501，所述锅炉5的蒸汽喷口500通过蒸汽管道502通向叶轮发电机8，锅炉5内的水蒸气达到限压阀501的限度时，便会喷出至叶轮发电机8，带动叶轮发电机发电。
以上所述，只是本实用新型的一个实施例，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种太阳光能利用装置，其特征在于：所述装置包括光能采集机构(9)、光传输管(1)和黑体加热装置(2)，所述光能采集机构包括液体透镜(3)和透镜支架(4)，所述液体透镜(3)为边缘薄中间厚的凸镜，包括透明外壳(300)和装入透明外壳内的透明液体(301)，所述透镜支架(4)固定支撑在液体透镜(3)的外缘，所述黑体加热装置(2)包括一个黑体空腔；所述光传输管(1)的光接受端置于液体透镜(3)的下方，在光传输管(1)的光接受端设有光采集头(100)，且光采集头(100)位于液体透镜(3)的聚焦点(10)处，所述光传输管(1)的光输出端伸入黑体加热装置(2)的黑体空腔内。
2.根据权利要求1所述的一种太阳光能利用装置，其特征在于：所述太阳光能利用装置包括一个或两个或两个以上的光能采集机构(9)，一个或两个或两个以上的光能采集机构(9)分别通过光传输分管(101)连接光传输总管(102)，并通过光传输总管(102)输送至黑体加热装置(2)，每根光传输分管(101)的光接受端设有光采集头(100)，且每根光传输分管(101)的光采集头(100)位于对应的光能采集机构液体透镜(3)的聚焦点位置。
3.根据权利要求1所述的一种太阳光能利用装置，其特征在于：所述黑体加热装置(2)置于锅炉(5)内，对锅炉(5)内的水进行加热，并在锅炉(5)上设有蒸汽喷口(500)，在蒸汽喷口(500)处设有限压阀(501)。
4.根据权利要求1或2所述的一种太阳光能利用装置，其特征在于：所述液体透镜(3)为圆形凸镜，其透明外壳(300)为边缘薄中间厚的圆形塑料外壳，其外形与凸镜形状相同，在透明外壳(300)的外缘设有环形固定架(302)，在透明外壳(300)的上方设有加盖注水口(303)，并在加盖注水口(303)的顶盖面设有透气孔(304)；所述透明液体(301)为清水。
5.根据权利要求1或2所述的一种太阳光能利用装置，其特征在于：所述黑体加热装置(2)是采用高熔点金属制成的方形或圆形腔体结构，其内腔涂覆有黑色吸光涂层，在黑体加热装置(2)的一侧开设有通向其腔体的光输入口(200)，所述光传输管(1)的光输出端通过光输入口(200)伸入黑体加热装置(2)的黑色腔体内。
6.根据权利要求1或2所述的一种太阳光能利用装置，其特征在于：所述液体透镜(3)的下方设有支撑网兜(7)，所述支撑网兜(7)固定在透镜支架(4)上，且支撑网兜(7)为大孔径透明网兜或铁丝网兜。
7.根据权利要求1或2所述的一种太阳光能利用装置，其特征在于：所述光传输管(1)为玻璃管或两端采用透明塞封堵的水管，所述光传输管(1)的光采集头(100)为球形或椭圆形透明结构，其直径大于光传输管(1)的直径。
8.根据权利要求1或2所述的一种太阳光能利用装置，其特征在于：所述光传输管(1)位于液体透镜(3)下方的部位通过管道支架(6)支撑，所述管道支架(6)与透镜支架(4)连接。
9.根据权利要求1或2所述的一种太阳光能利用装置，其特征在于：所述透镜支架(4)为三角支架。
10.根据权利要求3所述的一种太阳光能利用装置，其特征在于：所述锅炉(5)的蒸汽喷口(500)通过蒸汽管道(502)通向叶轮发电机(8)。
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