[發明專利]免跟蹤球透鏡聚光應用系統

無效

• 申請號: 200810086460.5
• 申請日: 2008-03-15
• 公開（公告）號: CN101251642A
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發明（設計）人: 汪烈生
• 申請（專利權）人: 汪烈生
• 主分類號: G02B19/00
• 分類號: G02B19/00;G02B6/32;F24J2/46;H02N6/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及太陽能免跟蹤球透鏡聚光應用系統。

背景技術

太陽能采集必須采用一定的技術裝置即集熱器，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，且需要跟蹤太陽，聚光集熱器主要由聚光器，吸收器和跟蹤系統三大部分組成，按聚光原理區分，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用較多的旋轉拋物面鏡聚光集熱器(點聚焦)和槽形拋物面鏡聚光集熱器(線聚焦)，點聚焦可獲得高溫，但要進行二維跟蹤，線聚焦可以獲得中溫，只需要進行一維跟蹤，這兩種聚光集熱器，幾十年來進行了許多的改進，如提高反射面加工精度，研制高反射材料，簡化跟蹤系統，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，歷史上曾經有人在法國巴黎用二塊凸透鏡聚焦陽光進行熔化金屬表演，顯然巨型玻璃凸透鏡比較重，耗材多，制造工藝復雜，所以折射式聚光器長期沒有什么發展，之后有人提出采用硬質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，但要進行二維跟蹤，所以也沒有很好的應用到實際中去。

光導纖維的應用及最新發展，光導纖維按材料組成可分為玻璃石英和塑料光導纖維，按纖維結構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：①光由光密介質射向光疏介質，②入射角大于或等于臨角角二者缺一不可。新型的管狀光導纖維是由空心管子內壁鍍有反射膜構成，其優點可制成直徑較大粗細不等的光纖。由于利用內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外均有，如美國Falbel發明的四面體反射鏡的光漏斗聚光器可實現2.36倍聚光，去年回國的劍橋大學物理學家陳應天教授發明的八面體反射鏡光漏斗其聚光比可實現4-5倍，最高可達7倍。

利用球體透鏡采集陽光，一年中聚焦的光斑其運動軌跡與當地緯度太陽的出沒路線圖是對應。根據運動光斑一年中的覆蓋面圍繞緊貼球透鏡表面設置管狀光導纖維集束接收光斑。由于圓形口徑管狀光導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)，管狀光導纖維集束雖然可以接收傳輸運動的光斑，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，卻成了一個難以突破的技術難題！

本人長久苦心孤詣的思考設計了一種新型的“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，在此對其結構作簡單說明。傳統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計滿凹進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，不同季節期的光斑即不同區域的管狀光纖集束與各自的“雙層平行反射光漏斗”連接。(為其作圖較復雜，所以在下列的說明書附圖中不作圖表達)

若干個球透鏡聚集的光線進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(或數個)“雙層平行反射壁光漏斗”聚集并束至一根或數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到合理高效的綜合利用，須配置“光控導流器”即可將光能輸送至所需的應用處，避免不需處過量利用光能。“光控導流器”的原理很簡單，不同應用處有各自的管狀光纖輸光，只需在主干管狀處設置調節的對接器，通過調節器將光能輸送到所需的應用處。

發明內容

本發明在于提供一種免跟蹤球透鏡聚光應用系統。

本發明是這樣實現的；

一種免跟蹤球透鏡聚光應用系統，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。

一種免跟蹤球透鏡聚光應用系統，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當地緯度太陽的出沒路線圖及一年中光斑的覆蓋面設置在球透鏡下方。