一種定向反射太陽光的裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種定向反射太陽光的裝置，包括固定支架以及設(shè)置在固定支架上端的球關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，球關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)包括球關(guān)節(jié)頭以及球關(guān)節(jié)腔體，球關(guān)節(jié)腔體與反射鏡固定連接；反射鏡的鏡面恒經(jīng)過球關(guān)節(jié)頭的球心；負(fù)載支架與固定支架之間設(shè)置有兩個直線電機(jī)。本發(fā)明通過球關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，反射鏡與球關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)的特定位置關(guān)系，保證把隨著時間變化而來自于不同方向入射的平行太陽光以反射方式定向的高效率通過空氣介質(zhì)輸送進(jìn)隧道，實(shí)現(xiàn)免光纖條件下太陽光直接照明。該裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計通過相應(yīng)的閉環(huán)控制系統(tǒng)驅(qū)動下保證精確控制平面反射鏡的反射角度，保證平面反射鏡的法線始終處于連續(xù)變化著方向的入射太陽光線與固定不變方向的反射太陽光線形成的平面角的平分線位置。
【專利說明】一種定向反射太陽光的裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于太陽能利用【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種太陽光傳輸反射裝置，尤其是一種把不同方向入射平行太陽光定向反射進(jìn)入隧道太陽光的裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，用于照明的電力消耗占到18%，所以直接利用太陽光實(shí)現(xiàn)白天也需要照明的隧道、地下車庫等建筑的照明需求的陽光輸送機(jī)產(chǎn)品，將使得光一電一光(即光伏發(fā)電14%—驅(qū)動光源發(fā)光照明30%)太陽能利用利用率4%提高到40%左右，從而使得太陽能利用率提高了一個數(shù)量級；同時陽光輸送機(jī)隨著太陽光即時照明的特點(diǎn)恰好自動滿足了公路隧道增強(qiáng)照明的技術(shù)要求，而這種“自適應(yīng)性”又有效的回避了陽光輸送機(jī)本身固有的時有時無穩(wěn)定性差的性能缺陷。但是在實(shí)際應(yīng)用中，由于隧道增強(qiáng)照明系統(tǒng)的亮度變換區(qū)50米距離長度，導(dǎo)致采用光纖傳輸太陽光的傳輸效率大約為18%的低效率，而且光纖在陽光輸送機(jī)系統(tǒng)成本中占到80%，使得整機(jī)性價比下降，直接影響了其進(jìn)一步推廣應(yīng)用。所以解決此問題的最有效方法就是在免用光纖情況下，把連續(xù)變化的、來自于不同方向的平行太陽光定向的高效率輸送進(jìn)隧道，從而完成免光纖式陽光輸送機(jī)的公路隧道增強(qiáng)照明功能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種定向反射太陽光的裝置，該裝置能夠通過相應(yīng)的閉環(huán)控制系統(tǒng)驅(qū)動下實(shí)現(xiàn)把隨著時間變化而來自于不同入射方向的平行太陽光以定向反射的方式通過空氣介質(zhì)高效率輸送進(jìn)隧道的目標(biāo)。其實(shí)質(zhì)是保證平面反射鏡的法線始終處于連續(xù)變化著的入射太陽光線與固定不變的反射太陽光線形成平面角的平分線位置。
[0004]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
[0005]這種定向反射太陽光的裝置，包括固定支架以及設(shè)置在固定支架上端的球關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，所述球關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)包括球關(guān)節(jié)頭以及套設(shè)在球關(guān)節(jié)頭上的球關(guān)節(jié)腔體，所述球關(guān)節(jié)頭與球關(guān)節(jié)腔體具有相同球心O，所述球關(guān)節(jié)腔體通過負(fù)載支架與反射鏡固定連接；所述固定支架的上端與球關(guān)節(jié)頭固定連接；所述反射鏡的反射鏡面恒經(jīng)過球關(guān)節(jié)頭的球心；所述球關(guān)節(jié)頭的球面一側(cè)垂向刻有定位槽，所述球關(guān)節(jié)腔體上設(shè)置有與所述定位槽相對應(yīng)的滑動栓，滑動栓一端伸入定位槽中且其延長線恒穿過球心O點(diǎn)；所述負(fù)載支架與固定支架之間設(shè)置有兩個直線電機(jī)，其中一個直線電機(jī)的軸線與定位槽的中心線處于同一平面，另一直線電機(jī)的軸線與定位槽的中心線在水平面上的投影線垂直。
[0006]上述兩個直線電機(jī)的上端分別分別通過萬向節(jié)連接在負(fù)載支架上；另一端分別通過鉸鏈連接在固定支架上。
[0007]上述定位槽的中心線投影與球關(guān)節(jié)頭的中心線重合，而插入其中的滑動栓為圓柱形且直徑<定位槽寬度。
[0008]上述固定支架為固定柱。
[0009]上述反射鏡為剛性高反射系數(shù)材料制成。
[0010]上述反射鏡為剛性高反射系數(shù)材料反射面，整體形狀為圓形、橢圓形或者矩形，且以金屬框架與負(fù)載支架相固定。
[0011]上述反射鏡由平面光反射板組成。
[0012]上述反射鏡由多塊在同一平面上的光反射板拼接而成，相鄰光反射板之間留有間隙。
[0013]上述反射鏡的背面設(shè)置有傾斜角傳感器，所述傾斜角傳感器的平面與反射鏡的鏡面平行，所述傾斜角傳感器的信號輸出端連接至直線電機(jī)控制器。
[0014]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0015]本發(fā)明通過球關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，以及反射鏡與球關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)的特定位置關(guān)系，能夠有效保證把隨著時間變化而來自于不同方向的平行太陽光以反射方式定向的高效率輸送進(jìn)隧道，該裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠保證精確控制反射鏡的反射角度，并且容易實(shí)現(xiàn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明其中一種實(shí)施例的反射鏡結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3為應(yīng)用本發(fā)明的隧道正常運(yùn)行截面示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019]本發(fā)明的定向太陽光的裝置，包括固定支架R4以及設(shè)置在固定支架R4上端的球關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，球關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)包括球關(guān)節(jié)頭Rl以及套設(shè)在球關(guān)節(jié)頭Rl上的球關(guān)節(jié)腔體R2，所述球關(guān)節(jié)頭Rl與球關(guān)節(jié)腔體R2具有相同球心O，球關(guān)節(jié)腔體R2通過負(fù)載支架與反射鏡3固定連接；固定支架R4的上端與球關(guān)節(jié)頭Rl固定連接；反射鏡3的反射鏡面恒經(jīng)過球關(guān)節(jié)頭Rl的球心；球關(guān)節(jié)頭Rl的球面一側(cè)垂向刻有定位槽I，球關(guān)節(jié)腔體R2上設(shè)置有與所述定位槽I相對應(yīng)的滑動栓R3，滑動栓R3 —端伸入定位槽I中且其延長線恒穿過球心O點(diǎn)；負(fù)載支架與固定支架R4之間設(shè)置有兩個直線電機(jī)，其中一個直線電機(jī)的軸線與定位槽I的中心線處于同一平面，另一直線電機(jī)的軸線與定位槽I的中心線在水平面上的投影線垂直。兩個直線電機(jī)的上端分別通過萬向節(jié)連接在負(fù)載支架上；另一端分別通過鉸鏈連接在固定支架R4上。定位槽I的中心線投影與球關(guān)節(jié)頭Rl的中心線重合。上述反射鏡3的背面設(shè)置有傾斜角傳感器，所述傾斜角傳感器的平面與反射鏡3的鏡面平行，所述傾斜角傳感器的信號輸出端連接至直線電機(jī)控制器。固定支架R4為固定柱。反射鏡3為剛性高反射系數(shù)材料制成。即反射鏡3為剛性高反射系數(shù)材料反射面，整體形狀為圓形、橢圓形或者矩形，且以金屬框架與負(fù)載支架相固定。反射鏡3的背面設(shè)置有傾斜角傳感器，所述傾斜角傳感器的平面與反射鏡3的鏡面平行，所述傾斜角傳感器的信號輸出端連接至控制系統(tǒng)的信號輸入端，即直線電機(jī)控制器。
[0020]以下通過具體實(shí)施例和附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明:
[0021 ] 參見圖1，球關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)中的球關(guān)節(jié)頭Rl和固定支架R4連接，在本實(shí)施例中，固定支架R4為固定柱，球關(guān)節(jié)頭Rl和固定柱端頭連接，整個裝置都處于固定柱上。與之構(gòu)成的球關(guān)節(jié)腔體R2外面連接有負(fù)載支架，負(fù)載支架的上表面線A-A恒經(jīng)過球關(guān)節(jié)頭Rl的球直線點(diǎn)0(球心)；球關(guān)節(jié)頭Rl上刻有定位槽I，其沿著球表面深度為H且中心線投影與球關(guān)節(jié)頭Rl的垂直中心線重合，而插入其中的滑動栓(R3)為圓柱形且直徑<定位槽寬度。而對應(yīng)的球關(guān)節(jié)腔體R2上設(shè)置有圓柱形滑動栓R3，其直徑為定位槽I的寬度，長度為定位槽I的深度H，以防止球關(guān)節(jié)腔體和負(fù)載一起在水平面上轉(zhuǎn)動，從而保證在水平面內(nèi)互為直角二個直線驅(qū)動電機(jī)帶動球關(guān)節(jié)腔體運(yùn)動時，負(fù)載A-A直線無論何時候都經(jīng)過球中心O點(diǎn)。
[0022]在水平面上互為直角的二個直線電機(jī)一端通過鉸鏈連接于固定柱是另一端也通過萬向節(jié)連接于負(fù)載支架上；且其中一個直線電機(jī)的中心線的投影與定位槽中心線的投影都與垂直中心線重合，以保證與其對應(yīng)位置直線電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動球關(guān)節(jié)腔和負(fù)載一起沿著定位槽上下滑動，而與之垂直的另外一個直線電機(jī)驅(qū)動球關(guān)節(jié)腔與負(fù)載一起運(yùn)動時則圍繞滑動栓在槽中自轉(zhuǎn)而運(yùn)動，甚至同時驅(qū)動情況下產(chǎn)生二者復(fù)合運(yùn)動，但是任何情況下負(fù)載中心線A-A都經(jīng)過球中心O點(diǎn)。
[0023]本實(shí)施例的導(dǎo)光鏡必須為剛性高反射系數(shù)材料-如鏡面玻璃等；而整體形狀(輪廓)根據(jù)實(shí)際需要可以是圓形、橢圓形或者矩形，具體可以由一整塊光反射板組成或者由多塊在同一平面上的光反射板拼接而成，相鄰光反射板之間留有間隙(參見圖2)每一塊平面反射鏡都是以金屬框架與負(fù)載直接固定。以下給出幾個方案:
[0024]I)如果采用若干套(如二車道采用三套)導(dǎo)光器系統(tǒng)方案，則在由MN、OP互相垂直的角鐵把直徑為Φ的圓分成四等分，且角鐵之間保留縫隙作為通風(fēng)槽來減小風(fēng)阻，而A、B、C、D四塊相同的反光玻璃固定于角鐵上構(gòu)成導(dǎo)光鏡，具體如圖2中a所示:。
[0025]2)如果對于二車道的隧道采用一個大直徑的橢圓形導(dǎo)光鏡來實(shí)現(xiàn)免光纖太陽光直接增強(qiáng)照明功能，則這種結(jié)構(gòu)如圖2中b所示:由平行且其距離約為長軸的三分之一的OlPl和02P2與其垂直的MlNl方形鋼形成如圖所示的平面架構(gòu)，然后把長度不一、寬度相同的高反射系數(shù)玻璃固定上去，其之間保持縫隙作為通風(fēng)槽而達(dá)到減小風(fēng)阻的效果。不但可以減小少因?yàn)閷?dǎo)光鏡安裝在隧道外面存在的風(fēng)阻而使得機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單輕便，而且便于安裝后維護(hù)。
【權(quán)利要求】
1.一種定向太陽光的裝置，其特征在于，包括固定支架(R4)以及設(shè)置在固定支架(R4)上端的球關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，所述球關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)包括球關(guān)節(jié)頭(Rl)以及套設(shè)在球關(guān)節(jié)頭(Rl)上的球關(guān)節(jié)腔體(R2)所述球關(guān)節(jié)頭(Rl)與球關(guān)節(jié)腔體(R2)具有相同球心O，所述球關(guān)節(jié)腔體(R2)通過負(fù)載支架與反射鏡(3)固定連接；所述固定支架(R4)的上端與球關(guān)節(jié)頭(Rl)固定連接；所述反射鏡(3)的鏡面恒經(jīng)過球關(guān)節(jié)頭(Rl)的球心；所述球關(guān)節(jié)頭(Rl)的球面一側(cè)垂向刻有定位槽(I)，所述球關(guān)節(jié)腔體(R2)上設(shè)置有與所述定位槽(I)相對應(yīng)的滑動栓(R3)，滑動栓(R3) —端伸入定位槽(I)中且其延長線恒穿過球心O點(diǎn)；所述負(fù)載支架與固定支架(R4)之間設(shè)置有兩個直線電機(jī)，其中一個直線電機(jī)的軸線與定位槽(I)的中心線處于同一平面，另一直線電機(jī)的軸線與定位槽(I)的中心線在水平面上的投影線垂直。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定向太陽光的裝置，其特征在于，所述兩個直線電機(jī)的上端分別通過萬向節(jié)連接在負(fù)載支架上；另一端分別通過鉸鏈連接在固定支架(R4)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定向太陽光的裝置，其特征在于，所述定位槽(I)的中心線投影與球關(guān)節(jié)頭(Rl)的中心線重合，而插入其中的滑動栓(R3)為圓柱形且直徑<定位槽寬度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定向太陽光的裝置，其特征在于，所述固定支架(R4)為固定柱。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定向太陽光的裝置，其特征在于，所述反射鏡(3)為剛性高反射系數(shù)材料制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的定向太陽光的裝置，其特征在于，所述反射鏡(3)為剛性高反射系數(shù)材料反射面，整體形狀為圓形、橢圓形或者矩形，且以金屬框架與負(fù)載支架相固定。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的定向太陽光的裝置，其特征在于，所述反射鏡(3)由平面光反射板組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的定向太陽光的裝置，其特征在于，所述反射鏡(3)由多塊在同一平面上的光反射板拼接而成，相鄰光反射板之間留有間隙。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定向太陽光的裝置，其特征在于，所述反射鏡(3)的背面設(shè)置有傾斜角傳感器，所述傾斜角傳感器的平面與反射鏡(3)的鏡面平行，所述傾斜角傳感器的信號輸出端連接至直線電機(jī)控制器。
【文檔編號】G05D3/12GK104483981SQ201410625281
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月7日
【發(fā)明者】寧鐸, 張博, 張根寶, 張東煜, 鄧力凱 申請人:陜西科技大學(xué)