專利名稱：平板式聚光鏡及太陽能集熱系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及涉及太陽能利用領域，特別涉及一種能高效利用光能的聚光鏡及一種 高效收集太陽能的應用系統(tǒng)。
背景技術：
太陽能是一種清潔的能源，太陽能源的利用包括太陽能的光熱及光電利用。太陽 能既是一次能源，又是可再生能源。它資源豐富，既可免費使用，又無需運輸，對環(huán)境無任 何污染。為人類創(chuàng)造了一種新的生活形態(tài)，使社會及人類進入一個節(jié)約能源減少污染的時 代。光熱里面目前發(fā)展最迅速，最成熟的就是太陽能熱水器，即太陽光直接照射在真空管熱 水器，夏天只能產生八、九十度的熱水，冬天只能產生四、五十度的熱水，這樣的水溫除了家 庭淋浴外，很難找到其他應用。根據(jù)聯(lián)合國統(tǒng)計240度以下的用熱占人類能源消耗總量的 50%，而且主要集中在100度以上。因此，要想為太陽能的光熱應用找到廣闊的市場，就必 須提高太陽能的出水溫度，實現(xiàn)太陽能的中高溫集熱。要想獲得太陽能中高溫熱能，一般采用凹鏡和凸透鏡兩種聚光方式，而凸透鏡在 光源的利用率和聚光度要比凹鏡高，但傳統(tǒng)的凸透鏡存在體積大、笨重和制作成本較高等 缺陷，為此提供了一種平板式聚光鏡。另外，對太陽能的各種利用方法相繼而出，從能量轉化形式上主要有光能轉成熱 能和光能轉換成電能。光能轉換成電能的過程通常被稱為光伏轉換，該技術目前廣泛應用于太陽能電池 組件的制作。本世紀初我國天津津能公司、泰國曼谷太陽公司(BangKok Solar Corp)和泰 國光伏公司(Thai Photovoltaic Ltd)分別引進美國EPV技術生產線，用于生產非晶硅沉 積太陽能電池。該電池廣泛應用于計算器、鐘表、收音機照明燈、通訊中轉站、航標、海上養(yǎng) 殖、邊遠地區(qū)供電、供水及澆灌、集中式并網(wǎng)發(fā)電及航天供電等領域。光能轉換成熱能的方式較多，目前主要采用的是能量轉換材料，比如一種陶瓷材 料，來實現(xiàn)光能轉換成熱能，同時其熱能通過液體介質吸收并儲存，并利用真空管技術提高 太陽能的吸收率。上述兩種太陽能利用方式無法完全接受到太陽光，故利用率并不是很高，無法真 正滿足現(xiàn)時對于太陽能利用的實際需求。
發(fā)明內容
本發(fā)明解決的技術問題是，由于現(xiàn)有技術的局限性，而導致的傳統(tǒng)凸透鏡存在體 積過大、笨重且制作成本較高，不利于工業(yè)應用，太陽能裝置無法完全接受太陽能并使其轉 化為其他形式的能量，太陽能利用率低，可擴展性較弱的問題，進而提供了一種優(yōu)化結構的 平板式聚光鏡及太陽能集熱系統(tǒng)。本發(fā)明所采用的技術方案是，一種平板式聚光鏡，所述聚光鏡由若干個條狀結構 的凸透鏡組成，各凸透鏡的焦點處于同一直線上。
優(yōu)選地，所述平板式聚光鏡總體上為平板結構，所述聚光鏡包括中心凸透鏡和側 凸透鏡，所述側凸透鏡由若干個呈等高同心且沿中心凸透鏡中心對稱的條狀凸透鏡組成， 中心凸透鏡與側凸透鏡的出射面處于同一平面上，中心凸透鏡與側凸透鏡的入射面的最高 點處于同一平面上，中心凸透鏡與各側凸透鏡的焦點處于同一直線上。優(yōu)選地，所述側凸透鏡中，條狀凸透鏡的分布密度自中心凸透鏡中心向外逐漸增 大一種采用上述平板式聚光鏡的太陽能集熱系統(tǒng)，包括集熱裝置和支架，所述集熱 裝置包括聚光鏡，所述集熱裝置還包括真空鍍膜玻璃管和擺動架，上述聚光鏡為平板式聚 光鏡，平板式聚光鏡的焦點處于一直線上，平板式聚光鏡固定安裝在擺動架上，所述真空鍍 膜玻璃管設于平板式聚光鏡下方且平板式聚光鏡的焦點與真空鍍膜玻璃管中心重合；所述 太陽能集熱系統(tǒng)還包括光源跟蹤裝置，上述光源跟蹤裝置包括空心軸套、傳導齒輪、光源跟 蹤器和驅動電機，擺動架連接空心軸套，所述空心軸套套接于真空鍍膜玻璃管兩端且設于 支架上方，所述傳導齒輪與空心軸套嚙合，所述驅動電機與傳導齒輪連接，所述光源跟蹤器 通過控制裝置連接驅動電機。優(yōu)選地，所述平板式聚光鏡的焦點與真空鍍膜玻璃管的內管外壁中心重合。優(yōu)選地，所述光源跟蹤裝置還包括光源跟蹤器支架，所述光源跟蹤器設于光源跟 蹤器支架上。優(yōu)選地，所述集熱裝置中平板式聚光鏡和真空鍍膜玻璃管成組設置。優(yōu)選地，所述太陽能集熱系統(tǒng)還包括儲能罐和熱交換器，所述真空鍍膜玻璃管與 儲能罐連接，所述儲能罐與熱交換器連接。本發(fā)明提供了一種全新的平板式聚光鏡，聚光度可達原有聚光度的幾百倍，可產 生300 800°C的高溫，不僅能夠大面積接受太陽光，且重量輕，安全性能高，耐候性能好， 安裝方便，便于成批生產制作和運輸；同時提供了一種優(yōu)化結構的太陽能集熱系統(tǒng)，采用聚 能和光熱轉換組合的方式，并利用光源跟蹤器對于太陽光方向的跟蹤及平板式聚光鏡對于 太陽光的高吸收率大幅提高了對于太陽能的利用率，且結構新穎，成本低，效率高，可擴展 性強。
圖1為本發(fā)明中平板式聚光鏡的結構示意圖俯視圖；圖2為本發(fā)明中平板式聚光鏡的結構示意圖正視圖；圖3為本發(fā)明采用了平板式聚光鏡的太陽能集熱系統(tǒng)的結構示意圖側視圖；圖4為本發(fā)明采用了平板式聚光鏡的太陽能集熱系統(tǒng)的結構示意圖正視圖。其中，1為凸透鏡；2為焦點；3為中心凸透鏡；4為側凸透鏡；5為出射面；6為平板 式聚光鏡；7為擺動架；8為儲能罐；9為空心軸套；10為傳導齒輪；11為真空鍍膜玻璃管； 12為支架；13為驅動電機；14為光源跟蹤器支架；15為光源跟蹤器；16為熱交換器。
具體實施例方式下面結合實施例對本發(fā)明做進一步的詳細描述，但本發(fā)明的保護范圍并不限于 此。
如圖1-2所示，一種平板式聚光鏡，所述聚光鏡由若干個條狀結構的凸透鏡1組 成，各凸透鏡1的焦點2處于同一直線上。所述平板式聚光鏡總體上為平板結構，所述聚光鏡包括中心凸透鏡3和側凸透鏡 4，所述側凸透鏡4由若干個呈等高同心且沿中心凸透鏡中心對稱的條狀凸透鏡組成，中心 凸透鏡3與側凸透鏡4的出射面5處于同一平面上，中心凸透鏡3與側凸透鏡4的入射面 的最高點處于同一平面上，中心凸透鏡3與各側凸透鏡4的焦點2處于同一直線上。所述 側凸透鏡4中，條狀凸透鏡的分布密度自中心凸透鏡3中心向外逐漸增大。
如圖3-4所示，一種采用上述平板式聚光鏡的太陽能集熱系統(tǒng)，包括集熱裝置和 支架12，所述集熱裝置包括聚光鏡，所述集熱裝置還包括真空鍍膜玻璃管11和擺動架7，上 述聚光鏡為平板式聚光鏡6，平板式聚光鏡6的焦點處于一直線上，平板式聚光鏡6固定安 裝在擺動架7上，所述真空鍍膜玻璃管11設于平板式聚光鏡6下方且平板式聚光鏡6的焦 點與真空鍍膜玻璃管U中心重合；所述太陽能集熱系統(tǒng)還包括光源跟蹤裝置，上述光源跟 蹤裝置包括空心軸套9、傳導齒輪10、光源跟蹤器15和驅動電機13，擺動架7連接空心軸套 9，所述空心軸套9套接于真空鍍膜玻璃管11兩端且設于支架12上方，所述傳導齒輪10與 空心軸套9嚙合，所述驅動電機13與傳導齒輪10連接，所述光源跟蹤器15通過控制裝置 連接驅動電機13。所述平板式聚光鏡6的焦點與真空鍍膜玻璃管11的內管外壁中心重合。所述光 源跟蹤裝置還包括光源跟蹤器支架14，所述光源跟蹤器15設于光源跟蹤器支架14上。所 述集熱裝置中平板式聚光鏡6和真空鍍膜玻璃管11成組設置。所述太陽能集熱系統(tǒng)還包 括儲能罐8和熱交換器16，所述真空鍍膜玻璃管11與儲能罐8連接，所述儲能罐8與熱交 換器16連接。本發(fā)明使用時正對著太陽光的方向，使得照射到中心凸透鏡及每個條狀凸透鏡上 的光線聚集成條狀聚焦面。本發(fā)明的聚光鏡可采用透光度達93%的聚甲基丙稀酸甲酯(俗 稱亞克力)制作。本發(fā)明由光源跟蹤器10跟蹤太陽光，帶動驅動電機8，驅動電機8驅動傳導齒輪 5，由傳導齒輪5帶動空心軸套4，由于擺動架2連接空心軸套4故擺動架2可隨太陽光擺動 并帶動平板式聚光鏡1，以實現(xiàn)平板式聚光鏡1表面始終與太陽光線處于垂直狀態(tài)；真空鍍 膜玻璃管6 —端接入儲能罐3，存儲由太陽能轉化的熱能。每組平板式聚光鏡1、真空鍍膜 玻璃管6等組合成一個光能轉化單元，平板式聚光鏡1的線狀焦面與真空鍍膜玻璃管6中 心重合，聚光度可達幾百倍，可以產生300 800°C的高溫。常壓下真空鍍膜玻璃管6內以 導熱油作介質(達到300°C以上高溫)，進行熱儲能及熱傳遞與交換，而且可在夜間及太陽 輻射不理想的情況下連續(xù)工作。根據(jù)熱能轉化的要求，光能轉化單元可以擴充組合；擴充組合包括儲能罐3、熱交 換器11和冷凝換熱裝置。采用這種組合方式所獲得的由太陽能轉化為的熱能可以使用在 熱水器、蒸汽發(fā)生器、蒸汽發(fā)電、海水淡化等領域。
權利要求
一種平板式聚光鏡，其特征在于所述聚光鏡由若干個條狀結構的凸透鏡組成，各凸透鏡的焦點處于同一直線上。
2.根據(jù)權利要求1所述的平板式聚光鏡，其特征在于所述平板式聚光鏡總體上為平 板結構，所述聚光鏡包括中心凸透鏡和側凸透鏡，所述側凸透鏡由若干個呈 等高同心且沿 中心凸透鏡中心對稱的條狀凸透鏡組成，中心凸透鏡與側凸透鏡的出射面處于同一平面 上，中心凸透鏡與側凸透鏡的入射面的最高點處于同一平面上，中心凸透鏡與各側凸透鏡 的焦點處于同一直線上。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種平板式聚光鏡，其特征在于所述側凸透鏡中，條狀凸透 鏡的分布密度自中心凸透鏡中心向外逐漸增大。
4.一種采用權利要求1所述平板式聚光鏡的太陽能集熱系統(tǒng)，包括集熱裝置和支架， 所述集熱裝置包括聚光鏡，其特征在于所述集熱裝置還包括真空鍍膜玻璃管和擺動架，上 述聚光鏡為平板式聚光鏡，平板式聚光鏡的焦點處于一直線上，平板式聚光鏡固定安裝在 擺動架上，所述真空鍍膜玻璃管設于平板式聚光鏡下方且平板式聚光鏡的焦點與真空鍍膜 玻璃管中心重合；所述太陽能集熱系統(tǒng)還包括光源跟蹤裝置，上述光源跟蹤裝置包括空心 軸套、傳導齒輪、光源跟蹤器和驅動電機，擺動架連接空心軸套，所述空心軸套套接于真空 鍍膜玻璃管兩端且設于支架上方，所述傳導齒輪與空心軸套嚙合，所述驅動電機與傳導齒 輪連接，所述光源跟蹤器通過控制裝置連接驅動電機。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種太陽能集熱系統(tǒng)，其特征在于所述平板式聚光鏡的焦 點與真空鍍膜玻璃管的內管外壁中心重合。
6.根據(jù)權利要求4所述的一種太陽能集熱系統(tǒng)，其特征在于所述光源跟蹤裝置還包 括光源跟蹤器支架，所述光源跟蹤器設于光源跟蹤器支架上。
7.根據(jù)權利要求4所述的一種太陽能集熱系統(tǒng)，其特征在于所述集熱裝置中平板式 聚光鏡和真空鍍膜玻璃管成組設置。
8.根據(jù)權利要求4所述的一種太陽能集熱系統(tǒng)，其特征在于所述太陽能集熱系統(tǒng)還 包括儲能罐和熱交換器，所述真空鍍膜玻璃管與儲能罐連接，所述儲能罐與熱交換器連接。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種平板式聚光鏡及太陽能集熱系統(tǒng)，所述聚光鏡由若干個條狀結構的凸透鏡組成，凸透鏡焦點處于同一直線；采用平板式聚光鏡的太陽能集熱系統(tǒng)包括支架、平板式聚光鏡、真空鍍膜玻璃管、擺動架、空心軸套、傳導齒輪、光源跟蹤器和驅動電機，聚光鏡安裝在擺動架上，玻璃管設于聚光鏡下方且中心與聚光鏡的焦點重合；擺動架連接空心軸套，空心軸套套接于玻璃管兩端且設于支架上方，傳導齒輪與空心軸套嚙合，驅動電機與傳導齒輪連接，光源跟蹤器通過控制裝置連接驅動電機。本發(fā)明利用光源跟蹤器對于太陽光方向的跟蹤及平板式聚光鏡對于太陽光的高吸收率大幅提高了對于太陽能的利用率，且結構新穎，成本低，效率高，可擴展性強。
文檔編號G02B3/00GK101943793SQ20101024227
公開日2011年1月12日 申請日期2010年7月30日 優(yōu)先權日2010年7月30日
發(fā)明者華振盛, 華鈿忠, 林晨, 樓勇波, 沈鑫, 許琦, 趙昌萬, 邵政, 陸茂坤 申請人:杭州天升實業(yè)有限公司