CN101872063A - 一种锥形聚光*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种锥形聚光***，其特征在于：由至少一个呈圆锥形或圆台形的反光板和设于该圆锥形或圆台形反光板的轴线处的集光柱构成；在该反光板的内侧面设有反光层；该反光板的较大口侧为该聚光***的入光口。该锥形聚光***结构简单、加工方便，且汇聚光能的强度与反光板的面积相关，易于设计调节。

Description

一种锥形聚光***
技术领域
本发明涉及一种太阳能聚光***，特别是一种利用锥形反射面对太阳光进行汇聚，并对所汇聚太阳能加以适当利用的锥形聚光***，属于太阳能技术领域。
背景技术
既有的太阳能聚光技术可以分为折射式与反射式两种。
折射式聚光是利用凸透镜或是菲涅尔透镜来汇聚太阳光，由于凸透镜生产和制造成本较高，因此在太阳能工业领域迄今无人应用；制造菲涅尔透镜需要较高的的技术要求，由于玻璃材料无法压制菲涅尔透镜，所以目前都采用有机玻璃或是透明的尼龙塑料来制造。这类高分子材料本身会吸收紫外线而导致老化，因此菲涅尔透镜应用在太阳能聚光工业领域，必须每隔一段时间就更换镜片，维护成本过高。
反射式聚光目前大部分利用平面反射镜或是抛物面反射镜来汇聚太阳光，其中抛物面反射镜容易获得较高倍率的聚光效果，但是制造成本与工艺要求较高，生产安装的速度较慢。利用平面反射镜聚光虽然成本低廉，但是不易获得较高的聚光倍率。
基于上述各种聚光技术所遭遇的瓶颈，本发明提出一种崭新的聚光技术，这种聚光技术是利用一个锥形反射面，将太阳光汇聚到锥形反射面的中心轴线处，在该中心轴线处设置一个集光柱，来实现汇聚太阳光和加以利用的目的，这种技术兼具生产制造快速，制造和安装维护的成本低廉的特点。
发明内容
本发明的发明目的在于提供一种利用锥形反射面对太阳光进行汇聚，并对所汇聚太阳能加以适当利用的锥形聚光***。
本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的：
一种锥形聚光***，其特征在于：由至少一个呈圆锥形或圆台形的反光板和设于该圆锥形或圆台形反光板的轴线处的集光柱构成；在该反光板的内侧面设有反光层；该反光板的较大口侧为该聚光***的入光口。
所述集光柱的横截面为多边形结构；在该多边形集光柱的外表面贴附有光伏电池和/或温差发电片。
在所述光伏电池和/或温差发电片的周边还设有聚光板。
在所述集光柱的底侧或顶部设有温差发电片；在该温差发电片的另一侧设有散热装置。
在所述集光柱的底侧设有传热基座；在该传热基座中贯穿设有导热管或水管，通过该导热管或水管将热能导出。
在所述集光柱中贯穿设有导热管或水管。
在所述导热管或水管线路上串接有蒸汽涡轮发电机。
所述集光柱采用的是真空管集光柱。
所述反光板与其轴线的夹角为45°。
在所述反光层处镀有全反射镀膜，在所述集光柱表面镀有减反射镀膜。
在该锥形聚光***上还加装太阳能***，以使聚光***跟踪太阳光。
在所述聚光***的入光口处设有密封罩，以使聚光***的受光设备处于密封保护状态。
所述反光板的入光口为多边形结构。
在所述集光柱的顶部设置有光伏电池或温差发电片。
在所述集光柱的上方设有至少一个凸透镜或菲涅尔透镜；该至少一个凸透镜或菲涅尔透镜将光线汇聚在所述光伏电池或温差发电片上。
本发明的有益效果是：该锥形聚光***结构简单、加工方便，且汇聚光能的强度与反光板的面积相关，易于设计调节。
附图说明
图1为锥形聚光***第一实施例结构示意图一；
图2为锥形聚光***第一实施例结构示意图二；
图3为锥形聚光***第二实施例多边形集光柱俯视图；
图4为锥形聚光***第三实施例结构示意图；
图5为锥形聚光***第四实施例结构示意图；
图6为锥形聚光***第五实施例结构示意图一；
图7为锥形聚光***第五实施例结构示意图二；
图8为锥形聚光***第八实施例群组实施俯视图；
图9为锥形聚光***第二实施例改进结构示意图；
图10为锥形聚光***第九实施例结构示意图一；
图11为锥形聚光***第九实施例结构示意图二。
附图标号：圆锥形或圆台形的反光板1、集光柱2、温差发电片3、散热装置4、传热基座5、聚光板6
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
实施例一：
如图1、图2所示，该锥形聚光***由至少一个呈圆锥形或圆台形的反光板1和设于该圆锥形或圆台形反光板1的轴线处的集光柱2构成。在该反光板1的内侧面设有反光层。该反光板1的较大口侧为聚光***的入光口。
照射在反光板1上的太阳光经反光层反射后汇聚于该集光柱2处，从而加以利用。
该锥形聚光***相较于现有聚光装置的好处在于，其结构简单、加工方便，且汇聚光能的强度与反光板的面积相关，易于设计调节。
不难看出，该聚光***的正常工作有赖于太阳光线始终保持以平行于该反光板1的轴线方向入射。只有这样才能保证太阳光经反射后1集光柱2处。因此，在该锥形聚光***上还应加装一个太阳能***，以保证聚光***始终跟踪太阳光。由于，市场上已有多种不同形式的太阳能***，本专利在此就不再对其具体结构加以限定。
根据光线反射原理我们不难看出，所述反光板与其轴线的最佳夹角为45°。这样，集光柱2与反光板1的设计高度持平，易于安装。
还有，为了进一步增加集光柱2处的聚光效果，减小光线在反射面上的光能损失。本专利还在所述反光层处镀有全反射镀膜，在集光柱2表面镀有减反射镀膜。
另外，我们还可以在所述聚光***的入光口处设有密封罩，以使聚光***的受光设备处于密封保护状态，防止反光层及集光柱受到损害。
实施例二：
光能的主要利用途径可以是通过光伏电池将光能转换为电能，或是通过温差发电片(温差发电片可以基于其两侧温度差产生电能)将光能所引起的热能转换为电能。而光伏电池和温差发电片多以平面片状形式生产。基于此点考量，如图3所示，本实施例在上述第一实施例的基础上进一步限定，所述集光柱2的横截面为多边形结构，在该多边形集光柱2的外表面贴附有光伏电池和/或温差发电片。
另外，应当指出，本实施例仅针对目前常见的平面片状光伏电池所设计。但是，随着太阳能电池技术的发展，现已出现薄膜太阳能电池等可以卷曲的柔性太阳能电池。对于这种特殊的柔性太阳能电池板，可直接贴附于任意截面形状的集光柱2上，而不受本实施例多边形集光柱的限制。
再有，由于任何光伏电池和温差发电片在封装的时候，在其四周都会留有间隙，因此在利用锥形聚光***聚光的时候，会有部分汇聚光线未能照射在电池片上，造成光能浪费。鉴于此，如图9所示，我们在光伏电池或温差发电片的周边还设有聚光板6，以解决这样的问题。
实施例三：
由于，温差发电片的发电原理是在其两侧受热面存在温度差即可产生电能。因此，针对温差发电片的这一特点，我们还可设计本实施例的应用方式。如图4所示，本实施例在第一实施例的基础上，在所述集光柱2的底侧或顶部设有温差发电片3。在该温差发电片3的另一侧设有散热装置4。
这样，在温差发电片3的两个受热面，一侧与集光柱2相接温度较高，另一侧与散热装置4相接温度较低，从而形成温度差，产生电能。
实施例四：
如图5所示，本实施例在第一实施例的基础上，在所述集光柱2的底侧设有传热基座5。在该传热基座5中贯穿设有导热管或水管，通过该导热管或水管将热能导出，加以利用。该传热基座5由金属制成。
所述集光柱2由于受到高强度太阳能照射而产生高温。该热能经传热基座5传导由导热管或水管导出。
实施例五：
如图6所示，与实施例四相类似，本实施例在第一实施例的基础上，在所述集光柱2中贯穿设有导热管或水管。如前所述，集光柱2由于受到高强度太阳能照射而产生高温，通过贯穿其中的导热管或水管将热能导出。
如图7所示，若该锥形聚光***由多个反光板1及集光柱2所构成的聚光装置个体构成。则各个聚光装置个体可通过该导热管或水管串联在一起。
实施例六：
本实施例在上述第四、五实施例的基础上，在所述导热管或水管线路上还可串接有蒸汽涡轮发电机，利用加热后的高温蒸汽发电。
实施例七：
如前所述，所述集光柱2由于受到高强度太阳能照射会产生高温。这使得集光柱2容易与周围空气产生对流，从而降低本装置的能量转换效率。针对这一问题，所述集光柱2可采用透明真空管集光柱来实现，在该透明真空管内部是集光柱2，由于空气被该透明真空管隔绝了，因此空气不会与高温的集光柱2的表面接触，如此可以减少集光柱2的热能损失。由于这是既有技术，目前市面上销售的太阳能热水器的真空管集热器就是使用这种技术，在此就不做深入的描述。
实施例八：
由于由单个反光板1及集光柱2所构成的聚光装置个体所能汇聚的能量有限，因此在实际使用中往往会以群组实施方式出现。但是，由于圆形入光口会在各个聚光装置个体之间留有孔隙，从而损失对部分光能的利用。鉴于此，如图8所示，本实施例将各个聚光装置的入光口改造为多边形形式，以使各个聚光装置在群组实施时可相互紧密结合。
实施例九：
在利用本发明所设计的锥形聚光***时，如果聚光比太小则显然没有实际的经济效益。因此在通过圆台形反光板进行聚光时，一般反光板会远离集光柱一段距离才能获得较高的聚光比。如此在圆台形反光板中间部分的阳光就会无法利用。为了对这部分阳光加以合理利用，如图10所示，本实施例还可在集光柱2的顶部设置有光伏电池或温差发电片，通过该光伏电池或温差发电片将这部分光能转换为电能。
不过，如果上述中间部分的面积较大，全部使用光伏电池板覆盖这部分会花费较大成本。鉴于此，我们对上述方案进行了一定改进。如图11所示，我们在集光柱2的上方设有至少一个凸透镜或菲涅尔透镜，将该部分的阳光汇聚到集光柱顶部的较窄区域内，在集光柱顶部该区域内设置光伏电池或温差发电片，进而提高阳光的利用率。
综上所述，本发明通过圆锥形或圆台形的反光板实现了一种结构简单、便于加工的太阳能聚光***。并针对该***设计了一系列太阳能应用结构。本领域一般技术人员在此设计思想之下所做任何不具有创造性的改造均应视为在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种锥形聚光***，其特征在于：由至少一个呈圆锥形或圆台形的反光板和设于该圆锥形或圆台形反光板的轴线处的集光柱构成；在该反光板的内侧面设有反光层；该反光板的较大口侧为该聚光***的入光口。
2.如权利要求1所述的锥形聚光***，其特征在于：所述集光柱的横截面为多边形结构；在该多边形集光柱的外表面贴附有光伏电池和/或温差发电片。
3.如权利要求2所述的锥形聚光***，其特征在于：在所述光伏电池和/或温差发电片的周边还设有聚光板。
4.如权利要求1所述的锥形聚光***，其特征在于：在所述集光柱的底侧或顶部设有温差发电片；在该温差发电片的另一侧设有散热装置。
5.如权利要求1所述的锥形聚光***，其特征在于：在所述集光柱的底侧设有传热基座；在该传热基座中贯穿设有导热管或水管，通过该导热管或水管将热能导出。
6.如权利要求1所述的锥形聚光***，其特征在于：在所述集光柱中贯穿设有导热管或水管。
7.如权利要求5或6所述的锥形聚光***，其特征在于：在所述导热管或水管线路上串接有蒸汽涡轮发电机。
8.如权利要求1所述的锥形聚光***，其特征在于：所述集光柱采用的是真空管集光柱。
9.如权利要求1所述的锥形聚光***，其特征在于：所述反光板与其轴线的夹角为45°。
10.如权利要求1所述的锥形聚光***，其特征在于：在所述反光层处镀有全反射镀膜，在所述集光柱表面镀有减反射镀膜。
11.如权利要求1所述的锥形聚光***，其特征在于：在该锥形聚光***上还加装太阳能***，以使聚光***跟踪太阳光。
12.如权利要求1所述的锥形聚光***，其特征在于：在所述聚光***的入光口处设有密封罩，以使聚光***的受光设备处于密封保护状态。
13.如权利要求1所述的锥形聚光***，其特征在于：所述反光板的入光口为多边形结构。
14.如权利要求1所述的锥形聚光***，其特征在于：在所述集光柱的顶部设置有光伏电池或温差发电片。
15.如权利要求14所述的锥形聚光***，其特征在于：在所述集光柱的上方设有至少一个凸透镜或菲涅尔透镜；该至少一个凸透镜或菲涅尔透镜将光线汇聚在所述光伏电池或温差发电片上。
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