專利名稱：免跟蹤球透鏡聚光應(yīng)用系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能免跟蹤球透鏡聚光應(yīng)用系統(tǒng)。 背榮技術(shù)太陽能采集必須采用--定的技術(shù)裝置即集熱器，集熱器.按是否聚光可劃分 為聚光集熱器和非聚光集熱器，聚光集熱器能將陽光會集在面積小的吸熱面上， 可獲得較高溫，但只能利用直射輻射，且霈要跟蹤太陽，聚光集熱器主要由聚 光器，吸收器和跟蹤系統(tǒng)三大部分組成，按聚光原理區(qū)分，聚光集熱器基本可 分為反射聚光和折射聚光兩大類，在反射式聚光集熱器中應(yīng)用較多的旋轉(zhuǎn)拋物 面鏡聚光集熱器(點(diǎn)聚焦)和槽形拋物面鏡聚光集熱器(線聚焦)，點(diǎn)聚焦可獲 得高溫，但要進(jìn)行二維跟蹤，線聚焦可以獲得中溫，只霈要進(jìn)行一維跟蹤，這 兩種聚光集熱器，幾十年來進(jìn)行了許多的改進(jìn)，如提高反射面加工精度，研制 高反射材料，簡化跟蹤系統(tǒng)，減低成本和提高可靠性等。利用光的折射原理可以制成折射式聚光器，歷史上曾經(jīng)有人在法國巴黎用 二塊凸透鏡聚焦陽光進(jìn)行熔化金屬表演，顯然巨型玻璃凸透鏡比較重，耗材多， 制造工藝復(fù)雜，所以折射式聚光器長期沒有什么發(fā)展，之后有人提出采用硬質(zhì) 透明塑料制成充水透鏡聚焦采集光線，雖然降低了凸透鏡的耗材量，但要進(jìn)行 二維跟蹤，所以也沒有很好的應(yīng)用到實(shí)際中去。光導(dǎo)纖維的應(yīng)用及最新發(fā)展，光導(dǎo)纖維按材料組成可分為玻璃石英和塑料 光導(dǎo)纖維，按纖維結(jié)構(gòu)可分為皮芯型和自聚集型，這二類光纖維直徑均較小只有幾十至1000微米，其傳輸光線必須遵循全反射條件(D光由光密介質(zhì)射向光i介質(zhì)，②入射角大于或等于臨角角二者缺一不可。新型的管狀光導(dǎo)纖維是由 空心管子內(nèi)壁鍍有反射膜構(gòu)成，其優(yōu)點(diǎn)可制成直徑較大粗細(xì)不等的光纖。由于 利用內(nèi)壁的反射膜傳輸光線，所以入射光線的入射角只需滿足一定的條件，即 聚焦的光線(非平行光線)也可入射管狀光纖中傳輸。采用光漏斗聚光國內(nèi)外均有，如美國Falbel發(fā)明的四面體反射鏡的光 漏斗聚光器可實(shí)現(xiàn)2. 36倍聚光，去年回國的劍橋大學(xué)物理學(xué)家陳應(yīng)天教授發(fā)明 的八面體反射鏡光漏斗其聚光比可實(shí)現(xiàn)4-5倍，最高可達(dá)7倍。利用球體透鏡采集陽光， 一年中聚焦的光斑其運(yùn)動軌跡與當(dāng)?shù)鼐暥忍柕?出沒路線圖是對應(yīng)。根據(jù)運(yùn)動光斑一年中的覆蓋面圍繞緊貼球透鏡表面設(shè)置管 狀光導(dǎo)纖維集束接收光斑。由于圓形口徑管狀光導(dǎo)纖維并成一集束中間有空隙， 所以每根管狀光纖必須配有方形口徑光漏斗，(方形口徑光漏斗其目的是為了解決管狀光纖之間的空隙而非聚光)，管狀光導(dǎo)纖維集束雖然可以接收傳輸運(yùn)動的 光斑，但如何將一年中的聚集光斑即管狀纖維集束中的光線并束至一根管狀光纖中傳輸，卻成了--個難以突破的技術(shù)難題！本人長久苦心孤詣的思考設(shè)計了一種新型的"雙層平行反射壁光漏斗"，有 望用于解決移動的聚焦光線并束的難題，在此對其結(jié)構(gòu)作簡單說明。傳統(tǒng)光漏 斗只是在其外壁鍍上反射膜，而新型的"雙層平行反射壁光漏斗"其口徑為圓 形，且內(nèi)外壁均鍍有反射膜，在管狀纖維集束中的光線通過"雙層平行反射光 漏斗"的兩層反射壁之間傳輸且并束至一根光纖中。"雙層平行反射壁光漏斗" 為了與管狀光纖維集束對接上，須在其兩層反射膜之間的玻璃體上設(shè)計滿凹進(jìn) 的孔供管狀光纖插入(或凸出的微柱套入管狀光纖的孔中)。一年中球透鏡聚焦的光斑的覆蓋面積即管狀纖維集束的面積遠(yuǎn)大于"雙層 平行反射壁光漏斗"的兩層反射壁之間的面積，為了與其相匹對須增至幾個"雙 層平行反射壁光漏斗"，采用上下排列方式可減少占地面積，不同季節(jié)期的光斑 即不同區(qū)域的管狀光纖集束與各自的"雙層平行反射光漏斗"連接。(為其作圖 較復(fù)雜，所以在下列的說明書附圖中不作圖表達(dá))若干個球透鏡聚集的光線進(jìn)入若干根管狀光纖中，將若干根管狀光纖中的 光線再次通過一個(或數(shù)個)"雙層平行反射壁光漏斗"聚集并束至一根或數(shù)根 管狀光纖中傳輸至使用處。若干個球透鏡總收集的光線為了達(dá)到合理高效的綜合利用，須配置"光控 導(dǎo)流器"即可將光能輸送至所需的應(yīng)用處，避免不需處過量利用光能。"光控導(dǎo) 流器"的原理很簡單，不同應(yīng)用處有各自的管狀光纖輸光，只需在主干管狀處 設(shè)置調(diào)節(jié)的對接器，通過調(diào)節(jié)器將光能輸送到所需的應(yīng)用處。本發(fā)明在于提供一種免跟蹤球透鏡聚光應(yīng)用系統(tǒng)。 本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的；一種免跟蹤球透鏡聚光應(yīng)用系統(tǒng)，由球透鏡，方形口徑光漏斗陣列，管狀 光纖集束，雙層平行反射壁光漏斗、對接孔、管狀光纖、光控導(dǎo)流器組成，其 中球透鏡采用直徑較小的玻璃球透鏡或直徑較大的充水球透鏡組成一陣列聚 集陽光。--種免跟蹤球透鏡聚光應(yīng)用系統(tǒng)，其中管狀光纖集束的一端配有方形口 徑光漏斗陣列且根據(jù)當(dāng)?shù)鼐暥忍柕某鰶]路線圖及一年中光斑的覆蓋面設(shè)置在 球透鏡下方?！N免跟蹤球透鏡聚光應(yīng)用系統(tǒng)，其中管狀光纖集束的另一端與雙層平 行反射壁光漏斗上的對接孔連接，雙層平行反射壁光漏斗的另一端與管狀光纖連接。一種免跟蹤球透鏡聚光應(yīng)用系統(tǒng)，其中，若干根分支管狀光纖中傳輸?shù)墓?線再次通過一個(或數(shù)個)雙層平行反射壁光漏斗的反射聚焦進(jìn)入主干管狀光 纖中。一種免跟蹤球透鏡聚光應(yīng)用系統(tǒng)，其中若干個球透鏡組成陣列總收集的 光線進(jìn)入主干光纖中，之后通過光控導(dǎo)流器的分流傳輸至所需的使用處，比如 太陽能聚熱電站、聚光光伏電站、金屬冶煉廠、多效蒸餾器、陽光灶具、室內(nèi) 供暖等處。


圖1為免跟蹤球透鏡聚光應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記球透鏡l、方形口徑光漏斗陣列2、管狀光纖集束3、雙層平行 反射壁光漏斗4、對接孔5、管狀光纖6、光控導(dǎo)流器7，太陽能聚熱電站A、聚 光光伏電站B、金屬冶煉廠C、多效蒸餾器D、陽光灶具E、室內(nèi)供暖F。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例并對照附圖對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。實(shí)施例l、 一種免跟蹤球透鏡聚光應(yīng)用系統(tǒng)，由球透鏡l、方形口徑光漏斗 陣列2、管狀光纖集束3、雙層平行反射壁光漏斗4、對接孔5、管狀光纖6、光 控導(dǎo)流器7組成，其中球透鏡1采用直徑較小的玻璃球透鏡或直徑較大的充 水球透鏡組成一陣列聚集陽光。實(shí)施例2、一種免跟蹤球透鏡了聚光應(yīng)用系統(tǒng)，其中管狀光纖集束3的一 端配有方形口徑光漏斗陣列2且根據(jù)當(dāng)?shù)鼐暥忍柕某鰶]路線圖及一年中光斑 的覆蓋面設(shè)置在球透鏡1下方。實(shí)施例3、 一種免跟蹤球透鏡聚光應(yīng)用系統(tǒng)，其中管狀光纖集束3的另一 端與雙層平行反射壁光漏斗4上的對接孔5連接，雙層平行反射壁光漏斗4的 另一端與管狀光纖6連接。實(shí)施例4、一種免跟蹤球透鏡聚光應(yīng)用系統(tǒng)，其中若干根分支管狀光纖6 中傳輸?shù)墓饩€再次通過一個(或數(shù)個.)雙層平行反射壁光漏斗4的反射聚集進(jìn) 入主干管狀光纖6中。實(shí)施例5、一種免跟蹤球透鏡聚光應(yīng)用系統(tǒng)，其中若千個球透鏡l組成陣 列總收集的光線進(jìn)入主干管狀光纖6中，之后通過光控導(dǎo)流器7的分流傳輸至 所需的使用處。比如太陽能聚熱電站A、聚光光伏電站B、金屬冶煉廠C、多效 蒸餾器D、陽光灶具E、室內(nèi)供暖F等處。
權(quán)利要求
1、一種免跟蹤球透鏡聚光應(yīng)用系統(tǒng)，由球透鏡(1)、方形口徑光漏斗陣列(2)、管狀光纖集束(3)、雙層平行反射壁光漏斗(4)、對接孔(5)、管狀光纖(6)、光控導(dǎo)流器(7)組成，其特征在于球透鏡(1)采用直徑較小的玻璃球透鏡或直徑較大的充水球透鏡組成一陣列聚集陽光。
2、 如權(quán)力要求l所述一種免跟蹤球透鏡聚光應(yīng)用系統(tǒng)，其特征在于管狀光纖 集束(3)的一端配有方形口徑光漏斗陣列(2)且根據(jù)當(dāng)緯度太陽的出沒路線 圖及一年中光斑的覆蓋面設(shè)置在球透鏡(1)下方。
3、 如權(quán)力要求l、 2所述一種免跟蹤球透鏡聚光應(yīng)用系統(tǒng)，其特征在于管狀 光纖集束(3)的另一端與雙層平行反射壁光漏斗(4)上的對接孔(5)連接， 雙層平行反射壁光漏斗(4)的另一端與管狀光纖(6)連接。
4、 如權(quán)力要求1所述一種免跟蹤球透鏡聚光應(yīng)用系統(tǒng)，其特征在于由若干個 球透鏡(1)組成陣列總收集的光線通過光控導(dǎo)流器(7)的分流傳輸至所需的 使用處，比如太陽能聚熱電站A、聚光光伏電站B、金屬冶煉廠C、多效蒸 餾器D、陽光灶具E、室內(nèi)供暖F等處。
全文摘要
本發(fā)明涉及太陽能免跟蹤球透鏡聚光應(yīng)用系統(tǒng)，它由若干個玻璃(或充水)球透鏡組成一陣列聚集陽光，管狀光纖集束的一端配有方形口徑光漏斗陣列且根據(jù)當(dāng)?shù)鼐暥忍柕某鰶]路線圖及光斑的覆蓋面設(shè)置在球透鏡下方，另一端與雙層平行反射壁光漏斗上的對接孔連接；一年中，球透鏡聚焦的運(yùn)動光斑通過方形口徑光漏斗陣列、管狀光纖集束、雙層平行反射壁光漏斗的反射聚集進(jìn)入一根分支管狀光纖中，在若干根分支管狀光纖中傳輸?shù)墓饩€，再次通過一個(或數(shù)個)雙層平行反射壁光漏斗的聚集進(jìn)入主干管狀光纖中，之后通過光控導(dǎo)流器的分流傳至所需使用處。比如太陽能聚熱電站A、聚光光伏電站B、金屬冶煉廠C、多效蒸餾器D、陽光灶具E、室內(nèi)供暖F等處。
文檔編號F24J2/46GK101251642SQ200810086460
公開日2008年8月27日 申請日期2008年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月15日
發(fā)明者汪烈生 申請人:汪烈生