專利名稱：菲涅爾聚光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
菲涅爾聚光器
本發(fā)明涉及一種菲涅爾聚光器，是一種能聚集太陽能的聚光器。 它可將太陽能聚焦到一個條帶形的面上，產(chǎn)生高溫?zé)崮?，可廣泛的使 用在太陽能制熱水、太陽能取暖、太陽能熱發(fā)電和太陽能光伏發(fā)電等 領(lǐng)域。
我國開發(fā)利用太陽能已有幾十年的歷史了，光伏電池和太陽熱水 器都已成為世界上生產(chǎn)和銷售的第一大國，近年來生產(chǎn)光伏電池(光 電)的企業(yè)也在飛速發(fā)展，目前我國銷售太陽熱水器的總量約有九千
萬m2，光伏電站的發(fā)電總量有近千兆瓦，但光伏發(fā)電的成本約為2.5 元/kwh以上。到目前為止還沒有造價較低的太陽能熱發(fā)電產(chǎn)品和高 溫太陽能鍋爐投放市場。因此，對太陽能聚光等新產(chǎn)品、新技術(shù)的需 求越來越為迫切。
目前，還沒有這種形式的菲涅爾聚光器，現(xiàn)有的菲涅爾透鏡只有 點聚焦和線聚焦兩類，由于這兩類菲涅爾透鏡聚焦后的焦點是點或 線，局部溫度太高易損壞光伏電池或吸熱體，現(xiàn)在應(yīng)用的點聚焦和線 聚焦菲涅爾透鏡都存在局部溫度太高易損壞光伏電池或吸熱體等同 樣問題。如"EPODOC/EPO"中所述的技術(shù)內(nèi)容。目前，應(yīng)用最廣
的還是一種拋物形、球形反射鏡，但它不屬菲涅爾透鏡同類技術(shù)。由 于現(xiàn)有菲涅爾透鏡存在著局部溫度太高易損壞光伏電池或吸熱體等
缺點，已給一些應(yīng)用廠商造成了很大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，現(xiàn)有的菲涅 爾透鏡的推廣應(yīng)用受到了很大的限制?，F(xiàn)已公開的點聚焦式和線聚焦 式菲涅爾透鏡技術(shù)是一種公知的典型的普通的菲涅爾透鏡，所謂點聚焦是指它的焦點是一個點，而不是一條線；線聚焦是指它的焦點
是一條線，而不是一個面，也不是一個點。因此，這種技術(shù)在應(yīng)用時 需將太陽能電池放置在透鏡與焦點之間，而不能直接放在焦點的位置 上，如放在焦點上會將太陽能電池?zé)龎?，放置透鏡與焦點之間，同樣 存在著焦斑中部溫度太高易損壞光伏電池或吸熱體這一問題(如
CH600353A5文件所述的技術(shù)等)，因為，這種透鏡的線焦的折射光 線后的光線最終是要射向焦點，因此，將太陽能電池或吸熱體放置在 焦點和透鏡之間，由于光線都已集中到焦斑的中心就形成了高溫區(qū)。 另外，這種產(chǎn)品如當(dāng)跟蹤器出現(xiàn)故障時，有時候有可能會出現(xiàn)焦點直 射到太陽能電池或吸熱體上，這樣高溫就會燒壞太陽能電池或吸熱 體，點焦式也同樣存在這一為題，這是目前點焦式和線焦式菲涅爾透 鏡公知的缺陷。也是不能被廣泛應(yīng)用的原因。
我國的太陽能資源十分豐富，70%的國土面積日照度都在lkw/m2 以上。如果人們能大力開發(fā)使用太陽能，太陽能可解決人們生產(chǎn)生活 中的所有用能，而且太陽能是一種潔凈的清潔能源。大量的使用它， 可減少人們使用化石能源所對大氣排放的溫室氣體；使用化石能源不 僅浪費了資源，污染了環(huán)境，也危害了人們的身體健康。另外隨著經(jīng) 濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，能源緊張短缺的形勢越來越嚴(yán)峻， 世界性爭奪能源成了全球主要不安定因素，開發(fā)新的替代能源迫在眉 睫。
我們?nèi)缒軐⑦@些地球上的太陽能資源利用起來，世界性能源緊 張，環(huán)境污染等問題也就迎刃而解了。因此，開發(fā)這種形式的菲涅爾聚光器，給太陽能發(fā)電或太陽能供熱設(shè)備提供一種可靠的聚光核心元 件勢在必行，迫切需要，市場前景廣闊。
本發(fā)明是要提供一種菲涅爾聚光器，是一種可將太陽光聚焦到一 個條帶面上的聚光元件?？墒固柲芾妙I(lǐng)域獲得高溫?zé)嵩?，且它?焦點是一個條帶形的面，而不是線，也不是點，不會因焦斑溫度太高 而燒吸熱元件?？蓮V泛的應(yīng)用于太陽能熱發(fā)電或太陽能光伏發(fā)電等領(lǐng) 域。如用在光伏電池上，還可以減少對光伏電池的用量，大大減少投 資，該技術(shù)為太陽能的利用提供了一種新型太陽能聚光元件。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是菲涅爾聚光器主要由面玻璃、菲涅爾 透鏡、支撐和背玻璃組成。菲涅爾透鏡可粘在面玻璃下面，也可粘在 背玻璃上面。菲涅爾透鏡上的折射齒由組段組成，使吸熱體表面上的 溫度均勻。
本發(fā)明為達(dá)到上述目的是以這樣的方式實現(xiàn)的將菲涅爾透鏡上 的折射齒分為組段，即為A組段、B組段、C組段、D組段、E組段 等組段，每個組段中的折射齒的夾角是相同的，這樣可使這個組段上 的折射齒所折射后的折射光線都能平行的射向吸熱體。組段與組段間
的夾角是逐漸變化的，即為a夾角>b夾角>c夾角>d夾角〉e夾角 等夾角，且每個組段所折射后的折射光線也都能射向吸熱體。這樣所 形成的焦斑是一個條帶形的面，從而獲得吸熱體表面上的溫度均勻。
夾角的度數(shù)，要以玻璃、菲涅爾透鏡的厚度及折射率和所需的距 離，用公知的公式來計算每個組段的夾角大小。
本發(fā)明的實現(xiàn)，技術(shù)解決方案是在菲涅爾聚光器上設(shè)有面玻璃，可使菲涅爾透鏡粘在面玻璃下面，使用中還可阻擋面上的雨水和灰
小土。
本發(fā)明的實現(xiàn)，技術(shù)解決方案是在面玻璃的四周邊粘上支撐后， 再粘上背玻璃，背玻璃在使用中可阻擋下方的雨水和灰塵。
本發(fā)明的實現(xiàn)，技術(shù)解決方案是在支撐上面粘上面玻璃，在支撐 下面粘上背玻璃，這樣使菲涅爾聚光器形成一個整體。
本發(fā)明與現(xiàn)有菲涅爾透鏡相比，具有以下優(yōu)點
一、 條帶面聚焦。吸熱體表面溫度均勻，不會因點焦斑或線焦斑 溫度過高而燒壞吸熱體。
二、 減少制造成本。本發(fā)明便于對應(yīng)組合安裝，使制造本發(fā)明產(chǎn) 品時，生產(chǎn)廠可減少一半的模具成本(如與現(xiàn)有菲涅爾透鏡產(chǎn)品相比， 采光面積相同時)。
三、 減少跟蹤裝置成本。本發(fā)明的產(chǎn)品可以吸熱體為轉(zhuǎn)軸，菲涅 爾透鏡的齒向為東西向放置，南北向跟著太陽轉(zhuǎn)動，只需南北向跟蹤， 不需東西向跟蹤。
四、 使用壽命長。本發(fā)明的產(chǎn)品將菲涅爾透鏡放置在兩塊玻璃的 中間，形成菲涅爾聚光器，這樣不會因風(fēng)沙、雨打而影響使用壽命。
五、 便于包裝運輸。因本發(fā)明的產(chǎn)品可以用同一種產(chǎn)品對應(yīng)組裝 使用，因此，產(chǎn)品大小只相當(dāng)于現(xiàn)有同類產(chǎn)品尺寸的一半大小，這樣 就便于包裝和運輸了。
根據(jù)以上內(nèi)容所述，本發(fā)明的新穎性和創(chuàng)造性在于一個組段上的 折射齒所折射后的折射光線都能平行的射向吸熱體。使吸熱體表面的溫度均勻，不會因點焦斑或線焦斑而燒壞吸熱體；還可減少跟蹤的投 資成本(只需單向跟蹤)；用兩塊玻璃將菲涅爾透鏡保護(hù)在中間，產(chǎn) 品使用壽命大大延長。
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本發(fā)明的側(cè)視圖，圖3是本 發(fā)明單邊安裝應(yīng)用示意圖，圖4是本發(fā)明對應(yīng)安裝應(yīng)用示意圖。實施 時不受本圖限制。
圖中1面玻璃，2菲涅爾透鏡，3支撐，4背玻璃，5粘合膠， 6折射齒，7A組段，8B組段，9C組段，IOD組段，IIE組段， 12a夾角，13b夾角，14c夾角，15d夾角，16e夾角，17菲涅爾 聚光器，18折射光線，19吸熱體，20光線。
參照


圖1、圖2,面玻璃(1)是玻璃或有機(jī)玻璃等復(fù)合材料用公 知的方法將透明硅膠熱壓到面玻璃(1)上成型菲涅爾透鏡(2)，折 射齒(6)是在壓模上刻好的，每個組段的夾角是相同的，如A組段 (7)上的所有折射齒(6)的a夾角(12)都是相同的。組段與組段 間的夾角是漸變的，如a夾角(12) 〉b夾角(13) 〉c夾角(14) 〉d夾角(15) 〉e夾角(16)等，將成型有菲涅爾透鏡(2)的面玻 璃(1)四邊先粘好支撐(3)后，再將背玻璃(4)與支撐(3)粘合 到一起，就形成了菲涅爾聚光器(17)。
本發(fā)明的實施例是這樣實現(xiàn)的
本發(fā)明的菲涅爾透鏡(2)是從市場上買來的透明硅膠材料，面 玻璃(1)、背玻璃(4)和支撐(3)是從市場上買來的成品，用公知的熱壓方法將菲涅爾透鏡(2)熱壓到面玻璃(1)或背玻璃(4)上
的；即先制作好模具，將面玻璃(1)或背玻璃(4)放在工作臺上， 將菲涅爾透鏡(2)的模具與面玻璃(1)合好后，將透明硅膠注入模
具內(nèi)，再加熱透明硅膠，待透明硅膠融化時，用力將模具壓緊到位后，
再通水冷卻，即可在面玻璃(1)上形成菲涅爾透鏡(2)，再經(jīng)修邊 后就可將支撐(3)和背玻璃(4)用粘合膠(5) —一粘接好，最后 形成產(chǎn)品菲涅爾聚光器(17)。
本發(fā)明使用時，參照圖3，將單塊菲涅爾聚光器(17)，安裝在 吸熱體(19)的上方的一側(cè)，用支架組裝起來，當(dāng)光線(20)透過菲 涅爾聚光器(17)時，折射后的折射光線(18)都能射向吸熱體(19) 上，即可作聚光使用，支架應(yīng)設(shè)有跟蹤裝置。也可參照圖4，將兩塊 菲涅爾聚光器(17)對應(yīng)安裝在吸熱體(19)的上方，用支架組裝起 來，當(dāng)光線(20)透過兩塊菲涅爾聚光器(17)時，折射后的折射光 線(18)都能射向吸熱體(19)上，即可聚光使用，這時要比單塊聚 光器的熱量增加一倍，支架也應(yīng)設(shè)有跟蹤裝置。使用本發(fā)明的產(chǎn)品可 使太陽能熱利用裝置獲得較高溫度的熱能。從而擴(kuò)大太陽能的應(yīng)用范 圍。如用在光伏電池上，可以大大減少光伏電池的使用量，減少總的 投資量，降低光伏電池的發(fā)電成本。也可直接用于太陽能熱水發(fā)電等 領(lǐng)域。
權(quán)利要求1、一種菲涅爾聚光器，主要由面玻璃(1)、菲涅爾透鏡(2)、支撐(3)和背玻璃(4)組成。其特征在于每個組段的折射光線(18)都能折射到同一個條帶形的面上；且每個組段中的折射齒(6)所折射后的折射光線(18)是平行的折射到同一個條帶形的面上。其技術(shù)特征在于吸熱體(19)的受熱表面溫度均勻。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的菲涅爾聚光器，其特征是菲涅爾透鏡(2)既 可熱壓在面玻璃(1)的下面，也可熱壓在背玻璃(4)的上面。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的菲涅爾聚光器，其特征是支撐(3)設(shè)在面玻 璃(1)和背玻璃(4)之間的周邊，將面玻璃(1)和背玻璃(4)連成一個整 體。
專利摘要本實用新型涉及一種菲涅爾聚光器，是一種聚集太陽能的聚光元件。菲涅爾聚光器主要由面玻璃(1)、菲涅爾透鏡(2)、支撐(3)和背玻璃(4)組成。其特征在于每個組段的折射光線(18)都能折射到同一個條帶形面上；且每個組段上的折射齒(6)所折射后的折射光線(18)是平行的折射到同一個條帶形面上。優(yōu)點是吸熱體(19)的受熱表面溫度均勻。如在光伏電池上采用本實用新型，可減少光伏電池用量，降低投資。采用本實用新型可為人們生產(chǎn)、生活提供大量的由太陽能產(chǎn)生的高溫?zé)崮??？蓮V泛的應(yīng)用于太陽能制熱水、光伏發(fā)電、供熱和烘干等領(lǐng)域。
文檔編號F24J2/08GK201344650SQ20092000474
公開日2009年11月11日 申請日期2009年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月10日
發(fā)明者吳兆流 申請人:吳兆流