專利名稱：一種太陽(yáng)能線性透鏡變焦跟蹤系統(tǒng)及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽(yáng)能利用，特別是采用透鏡實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能跟蹤焦點(diǎn)為直線的線性跟蹤 以及組成陣列跟蹤。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能跟蹤主要由槽式、塔式和蝶式三種，由于槽式系統(tǒng)為單向跟蹤相對(duì)技術(shù)難 度比較低，同時(shí)由于太陽(yáng)能選擇涂層以及真空管技術(shù)在100-400度的溫度區(qū)間具備產(chǎn)業(yè)化 生產(chǎn)能力，因而可以迅速的被批量生產(chǎn)，在國(guó)際上被最早的商業(yè)化應(yīng)用的就是槽式系統(tǒng)。國(guó)際上的槽式系統(tǒng)的主要的跟蹤方式采用將一個(gè)換熱管設(shè)置在槽式系統(tǒng)的焦線 位置，在換熱管內(nèi)充入導(dǎo)熱油，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)導(dǎo)熱油流動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)熱能的采集。在跟蹤太陽(yáng)能 的過(guò)程中導(dǎo)熱油在管道內(nèi)一起運(yùn)動(dòng)，在導(dǎo)熱油管道與流出端采用波紋管的方式實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的 管道與不運(yùn)動(dòng)的管之間的連接；由于波紋管需要耐高溫、可靠性高等要求，因而成為關(guān)鍵器 件，同時(shí)該種連接無(wú)法保證保溫性要求，因而系統(tǒng)的熱損非常高。中國(guó)專利200710176966提供了一種組合的跟蹤系統(tǒng)，可以用于槽式、塔式結(jié)合的 跟蹤系統(tǒng)，其跟蹤的方式采用將焦點(diǎn)不動(dòng)而太陽(yáng)能鏡系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的方式，主要是采用在 地面上設(shè)置兩個(gè)軌道進(jìn)行跟蹤，而槽式系統(tǒng)線聚焦系統(tǒng)，利用其線性軸與地球自傳軸平行 放置，因而可以采用一個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)跟蹤，但是該方案采用在地面上的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)槽 式跟蹤，顯然不能實(shí)現(xiàn)單向跟蹤，因而發(fā)明者在方案中進(jìn)一步設(shè)置了俯仰跟蹤，這樣的槽式 系統(tǒng)就不是單向跟蹤，而成為雙向的跟蹤，因而發(fā)明者沒(méi)有解決槽式單向跟蹤時(shí)焦線不運(yùn) 動(dòng)的跟蹤問(wèn)題。近年，國(guó)際上又發(fā)展出了多反射鏡的槽式系統(tǒng)，這種系統(tǒng)的特征在于變焦跟蹤，其 焦線被設(shè)置在一個(gè)圓柱體的區(qū)域內(nèi)，其運(yùn)動(dòng)器件為每一個(gè)反射鏡的轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)，而且基本上 采用將平面鏡進(jìn)行平行設(shè)置，但該跟蹤系統(tǒng)中主要反射跟蹤技術(shù)，而且其主要采用玻璃平 面反射跟蹤，其采用的光熱轉(zhuǎn)化器采用普通的多金屬管系統(tǒng)，而且?guī)в卸畏瓷湎到y(tǒng)，因而 其成本高、系統(tǒng)復(fù)雜。但是此種跟蹤僅限于應(yīng)用于太陽(yáng)能熱發(fā)電的應(yīng)用，特別是其換熱器件 為金屬管的換熱管，這樣限制了此種跟蹤系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域和范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種太陽(yáng)能線性透鏡變焦跟蹤系統(tǒng)及應(yīng)用，采用透鏡以及 熱管等光熱轉(zhuǎn)化器件，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的跟蹤與利用；降低了成本，提高了效能。采用焦點(diǎn)成為 直線的各種太陽(yáng)能透鏡，在進(jìn)行跟蹤太陽(yáng)的過(guò)程中，保持其焦距始終處于直線區(qū)域，同時(shí)在 太陽(yáng)能跟蹤的過(guò)程中，太陽(yáng)能光學(xué)鏡以直線焦線為軸進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，取代傳統(tǒng)的槽式太陽(yáng)能熱 發(fā)電中以太陽(yáng)能光學(xué)鏡的底線為軸的運(yùn)動(dòng)，保證焦線在太陽(yáng)能跟蹤過(guò)程中始終保持不動(dòng)即 與地面相對(duì)靜止；將熱管或者其他各種太陽(yáng)能利用設(shè)備設(shè)置在焦線上，就可以實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能 利用。本發(fā)明采用焦線不運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得熱管可以被應(yīng)用于系統(tǒng)傳熱，同時(shí)由于焦線不動(dòng)，可以在焦線上設(shè)置其他太陽(yáng)能利用設(shè)備，如太陽(yáng)能光伏發(fā)電設(shè)備、斯特林發(fā)電機(jī) 等重量比較大的設(shè)備，可以采用小的驅(qū)動(dòng)力就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能跟蹤和驅(qū)動(dòng)。本發(fā)明提供了其陣列結(jié)構(gòu)，適合于小規(guī)模的系統(tǒng)，同時(shí)也適合于大規(guī)模的利用太 陽(yáng)能，特別是太陽(yáng)能的熱發(fā)電、供暖、烹飪、制冷等；本發(fā)明的技術(shù)方法，不僅適用于光學(xué)鏡和熱管，還可以適用于光學(xué)鏡和其他技術(shù) 方式的吸熱、傳熱、換熱；具體發(fā)明內(nèi)容如下
一種太陽(yáng)能線性透鏡變焦跟蹤系統(tǒng)及應(yīng)用，至少有一個(gè)設(shè)置在一個(gè)圓柱區(qū)域的太 陽(yáng)能利用設(shè)備、一個(gè)太陽(yáng)能透鏡、一個(gè)跟蹤系統(tǒng)，其特征是太陽(yáng)能利用設(shè)備設(shè)置在至少一 個(gè)透鏡的下面的焦線區(qū)域，每個(gè)透鏡上設(shè)置有一個(gè)轉(zhuǎn)軸，透鏡在跟蹤系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)下可以沿 著轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)，使得至少一個(gè)或多個(gè)透鏡共同聚焦于一個(gè)焦線區(qū)域，太陽(yáng)能利用設(shè)備設(shè)置在 焦線區(qū)域內(nèi)保持不動(dòng)。所述跟蹤系統(tǒng)包括用于支撐透鏡并可以為透鏡的運(yùn)動(dòng)提供軌道的透鏡支架、用于 支撐整個(gè)系統(tǒng)的跟蹤支架、與驅(qū)動(dòng)裝置連接使透鏡運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力傳輸裝置、以及為系統(tǒng)提供 動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置。為了減少太陽(yáng)能聚焦設(shè)備的運(yùn)動(dòng)空間和距離，對(duì)于同一個(gè)太陽(yáng)能利用設(shè)備，采用 多個(gè)不同的太陽(yáng)能聚焦設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能的跟蹤和聚焦；設(shè)置有多個(gè)弧或環(huán)形軌道(3)， 對(duì)于每一對(duì)弧或環(huán)形軌道上設(shè)置有一個(gè)太陽(yáng)能聚焦裝置，多對(duì)太陽(yáng)能聚焦裝置共同聚焦于 一個(gè)太陽(yáng)能利用設(shè)備上，太陽(yáng)能動(dòng)力傳輸裝置設(shè)置驅(qū)動(dòng)不同的太陽(yáng)能聚焦裝置使其共同聚 焦與太陽(yáng)能利用設(shè)備上。多個(gè)太陽(yáng)能采集可以通過(guò)設(shè)置在動(dòng)力傳送設(shè)備中齒輪的不同數(shù)量 來(lái)實(shí)現(xiàn)采用一個(gè)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)設(shè)備如電機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同的太陽(yáng)能聚焦設(shè)備的驅(qū)動(dòng)，也可以采用其 他的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)對(duì)聚焦于一個(gè)太陽(yáng)能利用設(shè)備上的太陽(yáng)能跟蹤，只要實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能的跟 蹤并保持將多個(gè)太陽(yáng)能聚焦設(shè)備的焦線聚集于同一個(gè)太陽(yáng)能利用設(shè)備上，都是本發(fā)明的范 圍。透鏡支架為直線型或非直線型，非直線的透鏡支架選擇下列至少一種形狀的器 件A、拋物線型；B、弧形；C、或圓形器件；D、多邊形支架；E、復(fù)合拋物線型。透鏡支架系統(tǒng)上設(shè)置有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置使得透鏡支架可以運(yùn)動(dòng)。太陽(yáng)能線性聚焦光學(xué)鏡(2)以太陽(yáng)能線性聚焦的焦線為軸跟蹤太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使太 陽(yáng)能利用設(shè)備(1)處于焦線的圓柱體內(nèi)并始終保持不動(dòng)。所述動(dòng)力傳輸機(jī)構(gòu)選擇下列之一齒輪機(jī)構(gòu)(10)、鏈條機(jī)構(gòu)、渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)、鉸鏈 機(jī)構(gòu)。所述動(dòng)力傳輸裝置(10)設(shè)置在下列位置之一A、每個(gè)透鏡的轉(zhuǎn)軸上，通過(guò)軸提供動(dòng)力驅(qū)動(dòng)透鏡轉(zhuǎn)動(dòng)；B、透鏡直線或非直線的器件上，驅(qū)動(dòng)其運(yùn)動(dòng)；
C、透鏡邊框上，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)能透鏡運(yùn)動(dòng)。透鏡的焦線選擇下列方式之一進(jìn)行放置與地球自轉(zhuǎn)軸平行、與地球自轉(zhuǎn)軸平行 夾角最小、與地面平行、與水平面平行。任何透鏡都可以用于本發(fā)明的太陽(yáng)能鏡先聚焦，但是透鏡通?？梢赃x擇下列一 種A、線性復(fù)合拋物面透鏡；B、線性菲涅爾透鏡；C、線性凹、凸透鏡；D、多鏡系統(tǒng)，由多個(gè)透鏡組成的拋物面、復(fù)合拋物面或多個(gè)菲涅爾透鏡組成的多 鏡系統(tǒng)，共同聚焦于一個(gè)焦線區(qū)域。由于線聚焦系統(tǒng)不動(dòng)，可以將任何的太陽(yáng)能利用設(shè)備設(shè)置在此區(qū)域內(nèi)，甚至可以 將大重量的設(shè)備設(shè)置在焦線區(qū)域，在焦線與太陽(yáng)能鏡的焦距范圍內(nèi)，都可以設(shè)置太陽(yáng)能利 用設(shè)備，根據(jù)溫度與空間等要求，可以選擇任何不大于焦距的范圍設(shè)置太陽(yáng)能利用設(shè)備，通 常太陽(yáng)能利用設(shè)備可以選擇自下列一種A、太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)化為電能的太陽(yáng)能設(shè)備；包括單晶硅、多晶硅、非晶硅、薄膜電池、 燃料電池等；B、將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能的熱管或者在熱管外部設(shè)置有真空管系統(tǒng)并且與熱管進(jìn) 行密閉連接的熱管真空管系統(tǒng)；熱管上設(shè)置有太陽(yáng)能選擇涂層，可以將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為熱能， 特別是耐高溫的太陽(yáng)能選擇涂層，同時(shí)在熱管上還可以設(shè)置翅片來(lái)增加轉(zhuǎn)換與換熱效率。C、將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為流體的熱能流體換熱器；或者在流體換熱器外部設(shè)置有真空管 系統(tǒng)并且與流體換熱器進(jìn)行密閉連接的流體換熱器真空管系統(tǒng)。如將導(dǎo)熱油同入到一個(gè)金 屬管中，金屬管上設(shè)置有太陽(yáng)能選擇涂層，可以將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為熱能，特別是耐高溫的太陽(yáng) 能選擇涂層，同時(shí)在熱管上還可以設(shè)置翅片來(lái)增加轉(zhuǎn)換與換熱效率。D、太陽(yáng)灶；可以直接的利用太陽(yáng)灶實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能中高溫的利用。E、將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能并且通過(guò)熱能進(jìn)行發(fā)電的設(shè)備，優(yōu)選為斯特林發(fā)電機(jī)；F、太陽(yáng)能干燥、裂解設(shè)備。任何被干燥的器件或被分離、裂解的物質(zhì)。任何通過(guò)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(6)驅(qū)動(dòng)動(dòng)力傳輸機(jī)構(gòu)，都可以用于本發(fā)明的太陽(yáng)能跟 蹤，通常的動(dòng)力傳輸機(jī)構(gòu)選擇下列之一齒輪機(jī)構(gòu)(10)、鏈條機(jī)構(gòu)、蝸桿機(jī)構(gòu)、鉸鏈。 可以采用不需要消耗電能的無(wú)電驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，也可以采用消耗電能的耗電驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)，通常所采用的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)裝置，選自下列之一A、機(jī)械驅(qū)動(dòng)器件，優(yōu)選為機(jī)械發(fā)條、彈簧、跟蹤；B、相變驅(qū)動(dòng)裝置，采用密閉在一個(gè)空間的物質(zhì)，隨著溫度的增大使其壓力的增大， 來(lái)推動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)跟蹤；上述A、B兩種跟蹤不需要耗費(fèi)電能，成為無(wú)電驅(qū)動(dòng)；C、利用電能帶動(dòng)電機(jī)或液壓裝置驅(qū)動(dòng)動(dòng)力傳輸機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)跟蹤；D、通過(guò)電或光的傳感器的信號(hào)，通過(guò)比較不同部位的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化器件的電流、電壓值和/或光亮度值，由計(jì)算機(jī)或單片機(jī)來(lái)調(diào)整電機(jī)(6)的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的跟蹤；上述C、D兩種跟蹤需要耗費(fèi)電能，成為耗電驅(qū)動(dòng)；至少有多個(gè)太陽(yáng)能利用設(shè)備(1)設(shè)置、跟蹤系統(tǒng)、透鏡、支架系統(tǒng)組成的一個(gè)陣列，對(duì)同一排和/或同一列的太陽(yáng)能利用設(shè)備，可以共用一個(gè)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)設(shè)備，每個(gè)陣列可以 設(shè)置在一個(gè)共同的平臺(tái)上或設(shè)置在一個(gè)地面和/或建筑物的區(qū)域。由多個(gè)陣列組成一個(gè)系統(tǒng)，在每個(gè)陣列上設(shè)置多排、列太陽(yáng)能利用設(shè)備(1)，每一 個(gè)陣列上的每排或列太陽(yáng)能利用設(shè)備⑴通過(guò)熱管系統(tǒng)(9)和/或強(qiáng)制循環(huán)流動(dòng)的流體進(jìn) 行換熱或者直接利用，多個(gè)陣列之間通過(guò)熱管系統(tǒng)(9)和/或強(qiáng)制循環(huán)的流體進(jìn)行換熱或 者直接利用。
在進(jìn)行對(duì)太陽(yáng)能的跟蹤過(guò)程中，可能出現(xiàn)跟蹤的誤差，或者部分的太陽(yáng)光由于散 射等原因，經(jīng)過(guò)第一次的太陽(yáng)能光學(xué)鏡線聚焦后太陽(yáng)光處于太陽(yáng)能利用設(shè)備之外的區(qū)域， 為了減少此部分的損失，采用了二次聚焦，即在太陽(yáng)能利用設(shè)備上設(shè)置一個(gè)二次聚焦的太 陽(yáng)能鏡，將一次聚焦損失的太陽(yáng)能光經(jīng)二次聚焦后將太陽(yáng)能光聚焦到太陽(yáng)能利用設(shè)備上， 通?？梢赃x擇至少下列一種二次聚焦光學(xué)鏡(8)A、線性復(fù)合拋物面反射鏡；B、線性菲涅爾透鏡或反射鏡；C、線性凹、凸透鏡；D、線性拋物面反射鏡；E、槽式多棱反射鏡。可以將二次聚焦光學(xué)鏡設(shè)置在太陽(yáng)能利用設(shè)備上，與一次聚焦的太陽(yáng)能鏡一起轉(zhuǎn) 動(dòng)，這個(gè)樣一次和二次聚焦的太陽(yáng)能鏡可以采用同一個(gè)跟蹤設(shè)備和驅(qū)動(dòng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能 的二次聚焦，提高了太陽(yáng)能利用的效率。由多個(gè)陣列組成一個(gè)系統(tǒng)，在每個(gè)陣列上設(shè)置多排、列太陽(yáng)能利用設(shè)備(1)，每一 個(gè)陣列上的每排或列太陽(yáng)能利用設(shè)備⑴通過(guò)熱管系統(tǒng)(9)和/或強(qiáng)制循環(huán)流動(dòng)的流體進(jìn) 行換熱或者直接利用，多個(gè)陣列之間通過(guò)熱管系統(tǒng)(9)和/或強(qiáng)制循環(huán)的流體進(jìn)行換熱或 者直接利用；直接利用就是將太陽(yáng)能利用設(shè)備設(shè)置在焦線上，或者通過(guò)熱管系統(tǒng)(9)和/或 強(qiáng)制循環(huán)流動(dòng)的流體進(jìn)行換熱，為實(shí)現(xiàn)熱發(fā)電等各種應(yīng)用。本發(fā)明選擇的方案是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的優(yōu)選方案，任何符合本發(fā)明的原理的方案 和技術(shù)、產(chǎn)品，都是本發(fā)明的保護(hù)范圍。此種跟蹤系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)為1、采用本發(fā)明公布的太陽(yáng)能的跟蹤系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)多種太陽(yáng)能利用設(shè)備的結(jié)合利 用，特別是將熱管技術(shù)完美的與透鏡光學(xué)鏡系統(tǒng)結(jié)合，便于太陽(yáng)能的中高溫的綜合利用；2、可以便于實(shí)現(xiàn)陣列的太陽(yáng)能的利用，實(shí)現(xiàn)不同的太陽(yáng)能產(chǎn)品的高效的大規(guī)模的 利用；3、可以利用本發(fā)明的方案，實(shí)現(xiàn)高效的熱能采集及傳輸，減少了系統(tǒng)的采集及傳 輸熱損；4、本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)多種的太陽(yáng)能利用，包括對(duì)大重量的設(shè)備的應(yīng)用，克服了現(xiàn)有 的槽式系統(tǒng)的載重小、可靠性差、應(yīng)用范圍有限的缺點(diǎn)。5、本發(fā)明的技術(shù)可以利用于實(shí)現(xiàn)建筑一體化的利用。


圖1 菲涅爾透鏡圓弧型單向跟蹤利用系統(tǒng)原理圖
圖2 菲涅爾透鏡平面型雙向跟蹤利用系統(tǒng)原理3 建筑物上的平面透鏡跟蹤利用系統(tǒng)側(cè)視中標(biāo)號(hào)含義1 太陽(yáng)能利用設(shè)備，2 透鏡，3 透鏡支架，4 跟蹤支架，5 轉(zhuǎn)軸，6 動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置 (電機(jī))，7 齒輪，8 二次太陽(yáng)能反射鏡，9 動(dòng)力傳輸系統(tǒng)，10 熱管傳熱系統(tǒng)；11、建筑物。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一菲涅爾透鏡圓弧型單向跟蹤利用系統(tǒng)如圖一所示，采用四個(gè)線型聚焦的菲涅爾透鏡，三個(gè)內(nèi)插有熱管的玻璃真空管為 太陽(yáng)能利用設(shè)備，在熱管上設(shè)置有太陽(yáng)能選擇涂層，利用熱管將熱能進(jìn)行傳遞和轉(zhuǎn)化，每個(gè) 菲涅爾透鏡上設(shè)置有一個(gè)轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸設(shè)置在一個(gè)圓弧器件上，菲涅爾透鏡可以沿著轉(zhuǎn)軸進(jìn) 行運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能的跟蹤，玻璃真空集熱管固定在建筑物頂部，整個(gè)系統(tǒng)設(shè)置在建筑物 的屋頂，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能利用以及建筑一體化的利用，在菲涅爾透鏡運(yùn)行過(guò)程中真空集熱管保 持不動(dòng)。實(shí)施例二 菲涅爾透鏡平面型雙向跟蹤利用系統(tǒng)如圖二所示，采用四個(gè)線型聚焦的菲涅爾透鏡，四個(gè)不銹鋼金屬管外部設(shè)置有玻 璃真空管，四個(gè)不銹鋼管的內(nèi)部設(shè)置有導(dǎo)熱油，通過(guò)導(dǎo)熱油實(shí)現(xiàn)熱能的傳遞，在不銹鋼管上 設(shè)置有太陽(yáng)能選擇涂層，每個(gè)菲涅爾透鏡上設(shè)置有一個(gè)轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸設(shè)置在一個(gè)平行的器件 上，菲涅爾透鏡可以沿著轉(zhuǎn)軸進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，每個(gè)轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有一個(gè)渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)以及驅(qū)動(dòng)電 機(jī)，驅(qū)動(dòng)每個(gè)透鏡進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能的跟蹤；同時(shí)在四個(gè)跟蹤支架上設(shè)置有四個(gè)齒輪 機(jī)構(gòu)，并有一個(gè)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，可以驅(qū)動(dòng)透鏡平面支架進(jìn)行平動(dòng)，通過(guò)透鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)以及支架 的平動(dòng)的雙向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能的跟蹤，玻璃真空集熱管固定在建筑物頂部，整個(gè)系統(tǒng)設(shè) 置在建筑物的屋頂，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能利用以及建筑一體化的利用，在菲涅爾透鏡運(yùn)行過(guò)程中真 空集熱管保持不動(dòng)。實(shí)施例三建筑物上的平面透鏡跟蹤利用系統(tǒng)如圖三所示，本圖為一個(gè)側(cè)視圖，太陽(yáng)能鏡(2)為三個(gè)菲涅爾透鏡；太陽(yáng)能利用設(shè) 備(1)為一個(gè)太陽(yáng)能光伏與光熱綜合利用系統(tǒng)，單晶硅的太陽(yáng)能電池板設(shè)置在真空管的內(nèi) 部，同時(shí)還設(shè)置有一個(gè)熱管裝置為太陽(yáng)能電池板提供散熱裝置，這樣既可以實(shí)現(xiàn)聚焦光伏 發(fā)電又可以實(shí)現(xiàn)熱水的利用，在單晶硅的真空管外部，還設(shè)置有二次反射板(8)，為單晶硅 提供二次的反射太陽(yáng)能光；動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置為一個(gè)電機(jī)(6)，在每個(gè)透鏡上設(shè)置有轉(zhuǎn)軸以及 電機(jī)，全部的系統(tǒng)設(shè)置在建筑物的屋頂，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的光伏光熱綜合的利用。
權(quán)利要求
一種太陽(yáng)能線性透鏡變焦跟蹤系統(tǒng)及應(yīng)用，至少有一個(gè)設(shè)置在一個(gè)圓柱區(qū)域的太陽(yáng)能利用設(shè)備、一個(gè)太陽(yáng)能透鏡、一個(gè)跟蹤系統(tǒng)，其特征是太陽(yáng)能利用設(shè)備設(shè)置在至少一個(gè)透鏡的下面的焦線區(qū)域，每個(gè)透鏡上設(shè)置有一個(gè)轉(zhuǎn)軸，透鏡在跟蹤系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)下可以沿著轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)，使得至少一個(gè)或多個(gè)透鏡共同聚焦于一個(gè)焦線區(qū)域，太陽(yáng)能利用設(shè)備設(shè)置在焦線區(qū)域內(nèi)并保持不動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能線性透鏡變焦跟蹤系統(tǒng)及應(yīng)用，其特征是所述跟蹤 系統(tǒng)包括用于支撐透鏡并可以為透鏡的運(yùn)動(dòng)提供軌道的透鏡支架、用于支撐整個(gè)系統(tǒng)的跟 蹤支架、與驅(qū)動(dòng)裝置連接使透鏡運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力傳輸裝置、以及為系統(tǒng)提供動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽(yáng)能線性透鏡變焦跟蹤系統(tǒng)及應(yīng)用，其特征是所述的透 鏡支架為直線型或非直線型，非直線的透鏡支架選擇下列至少一種形狀的器件A、拋物線型；B、弧形；C、或圓形器件；D、多邊形支架；E、復(fù)合拋物線型。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽(yáng)能線性透鏡變焦跟蹤系統(tǒng)及應(yīng)用，其特征是透鏡支架 系統(tǒng)上設(shè)置有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置使得透鏡支架可以運(yùn)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3所述的太陽(yáng)能線性透鏡變焦跟蹤系統(tǒng)及應(yīng)用，其特征是所述 動(dòng)力傳輸機(jī)構(gòu)選擇下列之一齒輪機(jī)構(gòu)(10)、鏈條機(jī)構(gòu)、渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)、鉸鏈機(jī)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3所述的太陽(yáng)能線性透鏡變焦跟蹤系統(tǒng)及應(yīng)用，其特征是所述 動(dòng)力傳輸裝置(10)設(shè)置在下列位置之一A、每個(gè)透鏡的轉(zhuǎn)軸上，通過(guò)軸提供動(dòng)力驅(qū)動(dòng)透鏡轉(zhuǎn)動(dòng)；B、透鏡直線或非直線的器件上，驅(qū)動(dòng)其運(yùn)動(dòng)；C、透鏡邊框上，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)能透鏡運(yùn)動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3所述的太陽(yáng)能線性透鏡變焦跟蹤系統(tǒng)及應(yīng)用，其特征是透鏡 的焦線選擇下列方式之一進(jìn)行放置與地球自轉(zhuǎn)軸平行、與地球自轉(zhuǎn)軸平行夾角最小、與地 面平行、與水平面平行。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的太陽(yáng)能線性透鏡變焦跟蹤系統(tǒng)及應(yīng)用，其特征是透鏡選 擇自下列一種A、線性復(fù)合拋物面透鏡；B、線性菲涅爾透鏡；C、線性凹、凸透鏡；D、多鏡系統(tǒng)，由多個(gè)透鏡組成的拋物面、復(fù)合拋物面或多個(gè)菲涅爾透鏡組成的多鏡系 統(tǒng)，共同聚焦于一個(gè)焦線區(qū)域。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的太陽(yáng)能線性透鏡變焦跟蹤系統(tǒng)及應(yīng)用，其特征是太陽(yáng)能 利用設(shè)備為至少下列一種A、太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)化為電能的太陽(yáng)能設(shè)備；B、將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能的熱管，或者在熱管外部設(shè)置有真空管系統(tǒng)并且與熱管進(jìn)行密 閉連接的熱管真空管系統(tǒng)；C、將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為流體的熱能流體換熱器；或者在流體換熱器外部設(shè)置有真空管系統(tǒng) 并且與流體換熱器進(jìn)行密閉連接的流體換熱器真空管系統(tǒng)。D、太陽(yáng)灶；E、將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能并且通過(guò)熱能進(jìn)行發(fā)電的設(shè)備；F、太陽(yáng)能干燥、裂解設(shè)備。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的太陽(yáng)能線性透鏡變焦跟蹤系統(tǒng)及應(yīng)用，其特征是所采用的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置，選自下列之一A、機(jī)械驅(qū)動(dòng)器件；B、相變驅(qū)動(dòng)裝置，采用密閉在一個(gè)空間的物質(zhì)，隨著溫度的增大使其壓力的增大，來(lái)推 動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)跟蹤；C、利用電能帶動(dòng)電機(jī)或液壓裝置驅(qū)動(dòng)動(dòng)力傳輸機(jī)構(gòu)(10)來(lái)實(shí)現(xiàn)跟蹤；D、通過(guò)電或光的傳感器的信號(hào)，通過(guò)比較不同部位的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化器件的電流、電壓值 和/或光亮度值，由計(jì)算機(jī)或單片機(jī)來(lái)調(diào)整電機(jī)(6)的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的跟蹤。
11.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的太陽(yáng)能線性透鏡變焦跟蹤系統(tǒng)及應(yīng)用，其特征是至少有 多個(gè)太陽(yáng)能利用設(shè)備(1)設(shè)置、跟蹤系統(tǒng)、透鏡、支架系統(tǒng)組成的一個(gè)陣列，對(duì)同一排和/或 同一列的太陽(yáng)能利用設(shè)備，可以共用一個(gè)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)設(shè)備，每個(gè)陣列可以設(shè)置在一個(gè)共同的 平臺(tái)上或設(shè)置在一個(gè)地面和/或建筑物的區(qū)域。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的太陽(yáng)能線性透鏡變焦跟蹤系統(tǒng)及應(yīng)用，其特征是由多個(gè) 陣列組成一個(gè)系統(tǒng)，在每個(gè)陣列上設(shè)置多排、列太陽(yáng)能利用設(shè)備(1)，每一個(gè)陣列上的每排 或列太陽(yáng)能利用設(shè)備(1)通過(guò)熱管系統(tǒng)(9)和/或強(qiáng)制循環(huán)流動(dòng)的流體進(jìn)行換熱或者直接 利用，多個(gè)陣列之間通過(guò)熱管系統(tǒng)(9)和/或強(qiáng)制循環(huán)的流體進(jìn)行換熱或者直接利用。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種太陽(yáng)能線性透鏡變焦跟蹤系統(tǒng)及應(yīng)用，本發(fā)明采用焦線不運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得熱管可以被應(yīng)用于系統(tǒng)傳熱，同時(shí)由于焦線不動(dòng)，可以在焦線上設(shè)置其他太陽(yáng)能利用設(shè)備，如太陽(yáng)能光伏發(fā)電設(shè)備、斯特林發(fā)電機(jī)等重量比較大的設(shè)備，可以采用小的驅(qū)動(dòng)力就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能跟蹤和驅(qū)動(dòng)。采用透鏡以及熱管等光熱轉(zhuǎn)化器件，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的跟蹤與利用；降低了成本，提高了效能。采用焦點(diǎn)成為直線的各種太陽(yáng)能透鏡，在進(jìn)行跟蹤太陽(yáng)的過(guò)程中，保持其焦距始終處于直線區(qū)域，同時(shí)在太陽(yáng)能跟蹤的過(guò)程中，太陽(yáng)能光學(xué)鏡以直線焦線為軸進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，取代傳統(tǒng)的槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電中以太陽(yáng)能光學(xué)鏡的底線為軸的運(yùn)動(dòng)，保證焦線在太陽(yáng)能跟蹤過(guò)程中始終保持不動(dòng)即與地面相對(duì)靜止；將熱管或者其他各種太陽(yáng)能利用設(shè)備設(shè)置在焦線上，就可以實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能利用。本發(fā)明提供了其陣列結(jié)構(gòu)，適合于小規(guī)模的系統(tǒng)，同時(shí)也適合于大規(guī)模的利用太陽(yáng)能，特別是太陽(yáng)能的熱發(fā)電、供暖、烹飪、制冷等。
文檔編號(hào)H02N6/00GK101846787SQ20091030105
公開(kāi)日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2009年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月23日
發(fā)明者李建民 申請(qǐng)人:北京智慧劍科技發(fā)展有限責(zé)任公司