[發(fā)明專利]新型聚光式利用太陽能的裝置

無效

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• 申請日: 1997-06-10
• 公開（公告）號: CN1173620A
• 公開（公告）日: 1998-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 溫毅
• 申請（專利權(quán)）人: 溫毅
• 主分類號: F24J2/14
• 分類號: F24J2/14;F24J2/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

此發(fā)明屬于能源領(lǐng)域。

據(jù)《知識就是力量》‘96年第6期《當今世界的能源問題》一文記載：“地球每年所接受的太陽能至少有6×10¹⁷千瓦時，這相當于74萬億噸標準煤的能量”。“開發(fā)利用太陽能有兩個關(guān)鍵性問題，一是如何提高太陽能的轉(zhuǎn)換效率。二是降低成本。”“美國推出的新型太陽能接收器，其熱能轉(zhuǎn)換率可達90％”。

據(jù)《國外科技動態(tài)》95年第4期《光電屋頂》一文介紹“陽光里蘊藏著大量待開發(fā)的能量，晴天里一塊3平方英尺的面積可接受約1000瓦的太陽能”。

據(jù)《科技新時代》’96年第7期《太陽能發(fā)電住宅》中介紹：“光電池的發(fā)電成本為每千瓦時30美分，而普遍美國家庭電網(wǎng)的電費僅為每千瓦時8美分?！薄肮怆姵匕逶綗犭妷涸降?，利用效率也就低了。”

據(jù)《科學畫報》’93年第8期《超級太陽爐》中介紹：根據(jù)成像原理而設(shè)計的聚光鏡有兩個實際問題，一是聚光度遠低于理論極限，另一個是要有陽光跟蹤裝置，可是此裝置比較笨重，安裝維修又麻煩。

為了有效利用太陽能，降低發(fā)電成本，簡化跟蹤太陽的設(shè)備，使太陽能利用更迅速普及，特發(fā)明此裝置。

此發(fā)明的主要原理是利用凹槽鏡聚光聚熱到真空采光集熱管上，并由集熱管中的傳熱介質(zhì)(液體)將熱能傳出后進行有效利用。

我們都知道反射面是球面的一部分的叫做凹面鏡，用球面內(nèi)表面作反射面的叫做凹鏡。在這里我們不用凹鏡，而是用叫凹槽鏡的東西。所謂凹槽鏡就是沿圓柱母線把一個圓柱的側(cè)面分為若干部分，我們用其中某一部分內(nèi)表面作反射面的叫凹槽鏡(如圖1)圓柱體的高等于凹槽鏡的長。圓柱底面的一部分圓弧叫凹槽鏡的弧，弧上的弦叫凹槽鏡的寬。圓柱體的底面也做凹槽鏡的側(cè)面。通過凹槽鏡弧上的中心點P的母線叫凹槽鏡的頂線。由頂線和圓柱圓心軸組成的平面叫主光軸面。平行于主光軸面射向凹槽鏡的平行光線(如陽光)被反射后，聚成一段和凹槽鏡一樣長的焦線。焦線和頂線組成平行四邊行的上下底邊，其底角跟該光線(陽光)的傾斜角度相等。焦線到頂線的距離f(也就是平行四邊形的高)等于圓柱底面半徑R的一半，即：f＝1/2R。

根據(jù)以上情況，我們找一個比焦線稍長的真空采光集熱管，把它放在凹槽鏡焦線的位置上。這樣凹槽鏡反射聚集的太陽光熱便傳到集熱管內(nèi)的傳熱介質(zhì)里。但太陽并非靜止不動的。它不僅在東西方向轉(zhuǎn)動，而且在南北方向上也移動。對于一天中太陽的轉(zhuǎn)動，只要我們控制一種方向就行了。假如我們控制凹槽鏡在東西方向上跟蹤太陽。這樣太陽光一天中雖有南北方向移動現(xiàn)象，但也會始終跟凹槽鏡的主光軸面平行，并聚成一段直線即焦線；并且該焦線隨太陽的南北移動，也出現(xiàn)北南移動現(xiàn)象，也就是說平行四邊形底角也在發(fā)生變化。但卻不影響焦距。這樣我們就可將按裝在焦線上的真空采光集熱管固定，控制凹槽鏡繞集熱管轉(zhuǎn)動即可。這樣就有利于大規(guī)模按裝；跟蹤系統(tǒng)也簡化了很多。

當太陽剛升起來的時候，控制系統(tǒng)就得控制凹槽鏡對著太陽。這種情況下，我們就必須得把凹槽鏡抬高，同時得用一個力來支持凹槽鏡，不讓其下墜。隨著太陽的升高，凹槽鏡逐步下轉(zhuǎn)，到中午時凹槽鏡自然放落。只有這時才無需其它力來支持。到中午以后，太陽逐步西落，凹槽鏡逐步升高抬起。這樣我們?nèi)绻靡粋€力來支持凹槽鏡，那么就會使控制系統(tǒng)多消耗能量。為此我們利用杠桿原理，在支點的上方適當?shù)牡胤郊由弦粋€適當?shù)闹亓?，來達到和凹槽鏡平衡的目的。這個支點可選擇在焦點處。因此我們稍加外力克服了轉(zhuǎn)動凹槽鏡時的磨擦力即可達到控制的目的。這樣也很有利于集中統(tǒng)一控制。

新型聚光式利用太陽的結(jié)構(gòu)(如圖2)主要分六大部分(1)凹槽鏡陣列。(2)真空采光集熱管系統(tǒng)。(3)支架及底座。(4)控制系統(tǒng)。(5)發(fā)電及利用系統(tǒng)。(6)循環(huán)系統(tǒng)。

(1)、凹槽鏡鏡陣列。它由若干個方向一致的凹槽鏡組成。單個凹槽鏡由金屬鍍層反光鏡或玻璃反光鏡制成。當然也可以由其它反光材料制成(如可以用泡沫塑料做底襯，上面貼上一層較硬較平順滑的反光紙等)。凹槽鏡是可動部分。在其側(cè)面上按有兩側(cè)架。在側(cè)架上各有一圓環(huán)帶。它是以焦線為中心軸的圓環(huán)帶。通過側(cè)架上的圓環(huán)帶把凹槽鏡和支架連在一起，并能使得凹槽鏡繞真空采光集熱管轉(zhuǎn)動。