CN2239038Y - 密纹线聚焦太阳能复合透镜 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种密纹线聚焦太阳能复合透镜。其安装在长方形框架内，由透明的密纹棱形光学材料透镜片与平整的平板玻璃以面棱接触构成具有线聚焦功能的复合透镜体。用热轧压延法制成的一面为锯齿形的密纹棱柱面，而另一面为平面的透镜片，实际构成了许多个底面朝向柱面中心纹棱线的三棱镜的集合体，从而具有聚焦作用，可将太阳光聚焦升温。此复合透镜为各种太阳灶、太阳能热水器、开水炉等提供了新的集热元件。

Description

密纹线聚焦太阳能复合透镜
本实用新型涉及光学透镜，尤其是一种线聚焦复合透镜。其广泛应用于太阳能利用领域，可制造太阳能热水器、开水炉、太阳灶等设备。
有各种利用太阳能的设施：平板式集热器，真空管热水器，多面定日镜，抛物面聚光灶，凸透镜，菲涅尔透镜，光电池等。这些设施各有优点和缺点。在怎样达到既能任意扩大采光面，又能提高聚焦温度，还能降低单位采光面的成本等方面，上述设施都会碰到一些无法克服的困难。其中，制造大直径(超过1米)的圆形菲涅尔透镜就比较困难，而且成本很高。
本实用新型的目的就是克服上述设施的缺点，提供一种任意扩大采光面，又能提高聚焦温度，而又制造简单成本低的光学透镜，来制造大面积、大功率、低成本的太阳能集热器。
本实用新型的任务是有以下技术方案实现的：研制了一种密纹线聚焦太阳能复合透镜，其镶嵌在长方形框架内，其主要是由透明的密纹棱形光学材料透镜片与平整的平板玻璃，以面棱接触构成具有线聚焦功能的复合透镜体，其中平板玻璃复盖在该密纹棱形透镜片的密纹面上，或者在上、下两层平板玻璃之间夹制该密纹棱形透镜片；并与该密纹面一起构成朝向光源的工作透镜面。
本复合透镜所设计的透明的密纹棱形光学材料透镜片，其一面为锯齿形的密纹棱柱面。该柱面有一条中心纹棱线，由该棱线分别向其两侧对称地设置与过该棱线的水平面下方呈递增角度梯度的诸密集的密纹小棱镜面。诸密纹小棱镜面与该透镜片的另一面—平面，构成许多个底面朝向该柱面中心纹棱线的三棱镜的集合体。由于棱镜会使光线偏向它的底面，所以这些底面朝向该柱面中心纹棱线的棱镜可使光线偏向中心纹棱线，起着会聚作用。这样由诸多密集的密纹小棱镜面所构成近似一部分圆柱面的透镜就可聚焦成线，构成线聚焦透镜。
本复合透镜所设计的透明的密纹棱形光学材料透镜片，其厚度在0.3～5mm为宜。各密纹棱之间的纹棱距在0.3～2mm为宜，即密纹小棱镜面的宽度为0.3～2mm。诸密纹小棱镜面与过中心纹棱线的水平下方所呈递增角度梯度范围是从0～60度递增密集的。构成该透镜片的线聚焦距为500～3000mm。在该线聚焦距处设置受热介质(贮水管或导热管)，即可集太阳能而聚焦加热。在该线聚焦距处温度可达250℃以上，功率可达2.5KW左右。
本复合透镜所设计的密纹小棱镜面，即朝向光源的工作透镜面，其镜面可以是一条具有一定纹棱距的长平面，也可以是一条部分圆弧的长柱面。
本实用新型的实施例结合附图进一步描述如下：制成的线聚焦复合透镜。如图所示，图1为线聚焦双层复合透镜结构剖面图。图1中有：密纹棱形透镜片1，平板玻璃2，框架3，密封条4，中心纹棱线5，密纹小棱镜面6，过中心纹棱线5的水平面7，棱镜面与水平面的夹角α。
图2为密纹棱形光学材料透镜片的示意图。图2中有：中心纹棱线5，密纹小棱镜面6，线聚焦距处8，透镜片厚度H，透镜片长度L，透镜片宽度B。
图3为组合的线聚焦透镜式太阳能集热器结构示意图。图3中有：密纹棱形透镜片1，平板玻璃2，框架3，密封条4，密纹小棱镜面6，线聚焦距处8。
图4为线聚焦三层复合透镜结构剖面图。图4有：密纹棱形透镜片1，平板玻璃2，框架3，密封条4。
本复合透镜由聚甲基丙烯酸甲酯的透明材料，经热轧压延制成型。其中宽度B为1200mm，长度L为3000mm，厚度H为3.0mm，α角度梯度为0～60°，沿线聚焦距处8设有贮水金属管。组装本复合透镜时，将密纹棱形透镜片1用点线粘合法贴在平板玻璃2的下面，该透镜片1的锯齿形面向上并与平板玻璃2一起镶嵌在框架3内，构成一平整的复合透镜体。这种复合透镜体还可以从中心纹棱线5处切开，分别制造α角0～60度的半弧纹棱形镜片。在安装时，再对称地组合成整幅镜片。该镜体再经并、串拼联而组合成100m2以上的采光面积广泛地采光聚焦加热介质。
本复合透镜的优点是：用平板玻璃能保持本透镜的平整性，使聚焦正确，增强本透镜的机械强度。用平板玻璃封密本透镜片，可防止纹棱槽内积聚灰尘，保持透光性能良好。用本复合透镜制成的太阳能集热器拆装方便，保养简单，集热升温快，功率高。本密纹棱形透镜的生产制造具有连续、快速、高精度、低成本的优点，其每平方米成本只50元人民币左右，具有较大的市场竞争优势。

Claims (4)

1、一种密纹线聚焦太阳能复合透镜，其镶嵌在长方形框架内，其特征在于：由透明的密纹棱形光学材料透镜片与平整的平板玻璃，以面棱接触构成具有线聚焦功能的复合透镜体，其中平板玻璃复盖在该密纹棱形透镜片的密纹面上，或者在上、下两层平板玻璃之间夹制该密纹棱形透镜片；并与该密纹面一起构成朝向光源的工作透镜面。
2、根据权利要求1所述密纹线聚焦太阳能复合透镜，其特征在于：所述的透明的密纹棱形光学材料透镜片，其一面为锯齿形的密纹棱柱面，该柱面有一条中心纹棱线，由该棱线分别向其两侧对称地设置与过该棱线的水平面下方呈递增角度梯度的诸密集的密纹小棱镜面；诸密纹小棱镜面与该透镜片的另一面—平面，构成许多个底面朝向该柱面中心纹棱线的三棱镜的集合体。
3、根据权利要求1或2所述密纹线聚焦太阳能复合透镜，其特征在于：所述的透明的密纹棱形光学材料透镜片，其厚度在0.3～5mm为宜；各密纹棱之间的纹棱距在0.3～2mm为宜；诸密纹小棱镜面与过中心纹棱线的水平面下方所呈递增角度梯度范围是从0～60度递增密集的；该透镜片的线聚焦距为500～3000mm。
4、根据权利要求1或2所述密纹线聚焦太阳能复合透镜，其特征在于：所述的密纹小棱镜面，即朝向光源的工作透镜面，其镜面可以是一条具有一定纹棱距的长平面，也可以是一条部分圆弧的长柱面。
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