CN1955613B - 太阳能光纤传导聚能矩阵 - Google Patents

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Abstract

一种太阳光纤传导聚能矩阵，是由聚光器、光纤束、受光器、基座等构成。使多个聚光器会聚的太阳光经光纤束一一投射到同一吸收器上。本发明提供一种能流密度高、输出功率强大而又成本低易于制造和安装的太阳能装置。

Description

太阳能光纤传导聚能矩阵
所属技术领域
本发明涉及一种太阳能光纤传导聚能矩阵、属太阳能技术领域。
背景技术
目前太阳能利用装置种类有许多如太阳能电池、太阳能热水器、太阳能电站等。但由于太阳能流密度低到达地面仅1.0kw/m2致使太阳能装置普遍存在输出功率小、成本高、利用率低的问题。
发明内容
针对太阳能装置的上述不足、本发明旨在提供一种输出功率强大、易于制造和安装成本低的太阳能装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：聚光器对准阳光、会聚后的阳光束经光纤束传导投射到吸收器，且设置多个聚光器及光纤束对同一吸收器投射聚能光束；聚光器是望远镜光学***、由物镜、目镜、镜筒构成；光纤束是由多根相同光纤彼此紧靠排列成束、外层用塑料管包围而成；吸收器由锅炉、太阳能电池板、太阳池、金属锅、坩埚等之一构成。
本发明的有益效果是：能大幅度提高太阳能的输出功率、极大提高太阳能流密度从而提高太阳能利用效率以及降低造价成本，利于推广使用。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是聚光器第一实施例光学原理图。
图2是聚光器第二实施例光学原理图。
图3是光纤束结构图
图4是基座结构图
图5是本发明的结构图。
图中1.太阳光、2.吸收器、3.聚光器、4.聚光束、5.光纤束、6.物镜、7.目镜、8.抛物面反射镜、9.辅镜、10.光纤、11.塑料管、12.支架、13.水平轴、14.基座、15.旋转盘、16.垂直轴、17.镜筒、18.座架。
具体实施方式
参阅附图1所示：图1是聚光器(3)的第一实施例，图中聚光器(3)由物镜(6)、目镜(7)、镜筒(17)构成开普望勒远镜光学***。物镜(6)为正透镜、将太阳光(1)会聚其焦点F上、目镜(7)是正透镜但直径远小于物镜(6)、它的的焦点与物镜焦点F重合、于是阳光(1)以平行光束从目镜(7)射出。由于望远镜目镜截面积要比物镜小许多倍、所以会聚后的阳光束能流密度比阳光(1)提高了很多倍。将光纤束(5)设置在目镜(7)的后面使光纤束(5)的截面与目镜(7)平行且半经与目镜相等，于是阳光束以垂直入射方式全部进入光纤束(5)。这样可以避免倾斜入射时的表面反射损失。
图2中、光纤(10)是一根较高折射率的玻璃纤维外包一层较低折射率玻璃媒质、光线经过多次全反射后可沿着它的一端传到另一端，而且用大量的这样玻璃纤维并成一束，光在各条纤维之间不会串通。所以将光纤束(10)以一根挨着一根的方式紧靠在一起并成一束，其外层用塑料管(11)包围、两端面与光纤束轴线垂直构成光纤束(5)。
由于技术的进步、光纤对于所传导的光线衰减量已从上世纪70年代的20dB/km下降到目前的0.4dB/km以内。本发明中若光纤束长度为1km太阳光在光纤束内的损耗小于5％、显然这在实际使用中是完全可行的。
图3为聚光器(3)第二实施例，图中抛物面反射镜(8)和辅镜(9)构成反射式物镜。聚光器(3)由反射式物镜(8)目镜(7)镜筒(17)构成反射式望远镜***。辅镜(9)是双曲面反射镜、它的一个焦点与抛物面镜(8)重合、另一焦点f就是整个物镜***的焦点。目镜(7)是正透镜、其焦点与f重合，光纤束(5)设置于目镜(7)后方且直径与目镜相等。阳光(1)射在抛物面反射镜(8)上反射后射向其焦点、焦点附近的辅镜(9)将光线反射到自己的另一焦点f、然后经目镜(7)折射后以平行光束射向光纤(5)。
图4中、镜筒(17)经由水平轴(13)和支架(12)相联，支架(12)固定在旋转盘(15)上、在旋转盘(15)的中心设置垂直轴(16)，座架(18)与地面联结。使镜筒(18)围绕水平轴(13)旋转以及旋转盘(15)绕垂直轴(16)旋转，可以将聚光器(3)的物镜对准太阳、且这一操作仅通过人工即可完成。
参阅附图5所示：
多个聚光器(3)彼此互不重叠、均匀分布在地面上排成阵列并将物镜朝向太阳。太阳光(1)射入聚光器(3)并被会聚成缩小截面积的太阳光束，经光纤束(5)的传导后将聚光束(4)射向吸收器(2)。由于是多个聚光器同时将聚光束(4)射向吸收器(2)、所以吸收器(2)接受到高能流密度和功率强大的太阳幅射能、这就有利于提高能量转化及能量利用效率。吸收器(2)可以由太阳能电池板、锅炉、金属锅、坩埚、太阳池等太阳能转化装置之一构成。

Claims (5)

1.一种太阳能光纤传导聚能矩阵，其特征在于聚光器对准阳光、汇聚后的阳光束经光纤束传导投射到吸收器，多个聚光器及光纤束对同一吸收器投射聚能光束；聚光器是由物镜、目镜和镜筒构成的开普勒望远镜光学***或者反射式望远镜光学***，其中，目镜是正透镜，其焦点与物镜的焦点重合；在开普勒望远镜光学***中，物镜为正透镜；在反射式望远镜光学***中，抛物面反射镜和辅镜构成反射式物镜，辅镜是双曲面反射镜，它的一个焦点与抛物面反射镜的焦点重合，另一个焦点是反射式物镜的焦点；光纤束是由多根相同单根光纤彼此紧靠排列成束、其端面与光纤束的轴线垂直、外层用塑料管包围而成，其直径与目镜相等。
2.根据权利要求1所述的太阳能光纤传导聚能矩阵，其特征在于吸收器由金属锅构成。
3.根据权利要求1所述的太阳能光纤传导聚能矩阵，其特征在于吸收器由坩埚构成。
4.根据权利要求1所述的太阳能光纤传导聚能矩阵，其特征在于吸收器还可以由锅炉、太阳能电池板、太阳能池之一构成。
5.根据权利要求1所述的太阳能光纤传导聚能矩阵，其特征在于多个聚光器彼此互不重叠、均匀分布在地面上排列成阵列。
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