凸透鏡太陽能採集利用裝置的製作方法

2023-06-08 08:52:06 1

專利名稱：凸透鏡太陽能採集利用裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種太陽能集熱器，特別是一種凸透鏡太陽能採 集利用裝置。
技術背景 多年來，人們對太陽能的研究利用技術快速發展，太陽能集熱利
用設施已經被越來越多的人們所採用。目前，常見的太陽能利用裝置主要有太 陽能電池板、太陽能熱水器。太陽能電池板造價高、壽命短，效率低，所以大 量推廣受到限制；太陽能熱水器對太陽能的利用相對比較單一，效率與造價比 低。將太陽能像沼氣、天然氣那樣用於燒水做飯或更深入開發利用的裝置設施 還未面市
實用新型內容
本實用新型要解決的技術問題在於提供一種結構簡易、造價 低廉、使用壽命長、利用效率高、應用範圍廣、傳輸方便的凸透鏡太陽能採集 利用裝置。
為解決上述技術問題，本實用新型採取的技術方案如下 一種凸透鏡太陽 能採集利用裝置，由支架、數十個漸變型光纖採光器、太陽能採集箱、光導纖 維、光熱轉換器組成；太陽能採集箱的安裝於支架；太陽能採集箱包括箱體和 凸透鏡面板，凸透鏡面板由數十塊排列在同一平面的凸透鏡構成；每個凸透鏡 的幾何中心位置正下方安裝一個漸變型光纖採光器，每個漸變型光纖採光器的 末端連接有傳輸光纖，數十根傳輸光纖集束為一體組成光導纖維，光導纖維的 輸出端固定於光熱轉換器。
本實用新型每個凸透鏡的幾何中心位置下方安裝一個漸變型光纖採光器， 即漸變型光纖採光器的採光頭的幾何中心點與凸透鏡的焦點位於一條中心軸線 上，將太陽光經凸透鏡聚集在漸變型光纖採光器的採光頭的中心點；每個漸變 型光纖採光器的末端連接有傳輸光纖，將眾多漸變型光纖採光器聚集的太陽光 能集束於光導纖維，而光導纖維的輸出端固定於光熱轉換器，為光熱轉換器提供了大量的熱能，光熱轉換器即可用於採暖、燒水做飯，也可將光熱轉換器安 裝在發動機的熱交換器和燃燒室之間，為發動機提供熱能，驅動發動機。
本實用新型因採用凸透鏡聚光和光導纖維傳送太陽能，其利用效率高、造 價低廉、使用壽命長、傳輸方便，光熱轉換器的轉換效率高；它適用於企業、 廠礦、事業、學校、醫院、農場、商場、停車場、家庭等，為這些用戶提供清 潔、環保的能源。

圖1為本實用新型的總體結構示意圖2為凸透鏡、漸變型光纖採光器、傳輸光纖等的關係示意圖3為太陽能採集箱的結構示意圖，
圖4為裝有光路控制器的傳輸光纖線路示意圖，
圖5為光路控制器結構示意圖。 圖中l一支架，2—漸變型光纖採光器，2a—採光頭，3—太陽能採集箱， 4—光熱轉換器，3a—凸透鏡，3b—凸透鏡焦點，3c—箱體，3d—支撐杆，3e 一固定螺釘，3f—採光器安裝板，3g—採光器固定器，3h—凸透鏡面板，4— 光熱轉換器，4a—外殼，4b—散光芯，4c一散熱片，5—光導纖維，5a—傳輸光 纖，6—發動機，7—太陽垂直跟蹤控制器，8—二次聚光採光器，9一光路控制 器，9a—外殼，9b—全反射直角三稜鏡，9c—三稜鏡轉軸，9d—端蓋，9e—安 裝座
具體實施方式
如圖1所示 一種凸透鏡太陽能採集利用裝置，由支架1、六
十個(即15X4個)漸變型光纖採光器2、太陽能採集箱3、光導纖維5、光熱 轉換器4組成；太陽能採集箱3的安裝於支架1;參見圖3，太陽能採集箱3包 括箱體3c和凸透鏡面板3h，凸透鏡面板3h由六十塊排列在同一平面的凸透鏡 3a構成；箱體3c內固設有採光器安裝板3f ，採光器安裝板3f上固裝有六十個 與凸透鏡3a的幾何中心位置對應的採光器固定器3g，每個採光器固定器3g安 裝一個漸變型光纖採光器2，漸變型光纖採光器2的採光頭2a的中心與凸透鏡 3a的幾何中心位於一條直線上，並且漸變型光纖採光器2的採光頭2a的中心點與凸透鏡3a的凸透鏡焦點3b重合，採光器安裝板3f上面固設有與採光器安裝 板3f相垂直的支撐杆3d，相鄰的凸透鏡3a經固定螺釘3e固定安裝在支撐杆 3d，每個漸變型光纖採光器2的末端連接有傳輸光纖5a，數十根傳輸光纖5a集 束為一體組成光導纖維5，光導纖維5的輸出端固定於光熱轉換器4。本實施例 所示的凸透鏡3a是正方形，凸透鏡3a也可為圓形或正多邊形。
參見圖2:光熱轉換器4包括外殼4a與散光芯4b;散光芯4b是三稜管體， 外殼4a內壁和散光芯4b內壁設有散熱片4c，光導纖維5的輸出端固定在光熱 轉換器4的外殼4a上，輸出的光線對準散光芯4b的一個稜邊，經散光芯4b外 壁反射、折射到散熱片4c，獲取熱量。
支架1呈高、低兩端設置，作為本實用新型的完善，參見圖1:支架1高端 裝有太陽垂直跟蹤控制器7，太陽能採集箱3與支架1低端用活關節連接。在太 陽垂直跟蹤控制器7的作用下，太陽能採集箱3在支架1上可實現繞自身軸心 左右轉動，以及改變太陽能釆集箱3與水平面的夾角，實現垂直跟蹤太陽的東 升西落和緯度高低，保證眾多的凸透鏡3a始終與太陽光束垂直，跟蹤太陽直射， 使凸透鏡3a獲取最大的太陽輻照。
因眾多的漸變型光纖採光器2其末端連接有眾多的傳輸光纖5a，如果漸變 型光纖採光器2數量過多，眾多的傳輸光纖5a集束為一體所組成的光導纖維5 直徑太大；作為本實用新型的進一步完善，參見圖2:在光導纖維5的末端連接 有二次聚光採光器8， 二次聚光採光器8的採光端即大端與光導纖維5的末端連 接，二次聚光採光器8的聚光端即小端與小徑的光導纖維5輸入端連接，小徑 的光導纖維5的輸出端固定於光熱轉換器4的外殼4a。
使用本實用新型時，太陽垂直跟蹤控制器7調整太陽能採集箱3，使太陽光 線垂直照在凸透鏡面板3c上，凸透鏡3a將太陽光線聚在凸透鏡焦點3b上，被 聚集的太陽光線通過漸變型光纖採光器2和傳輸光纖5a的傳導，最後照射在散 光芯4b上，將光能轉變成熱能，熱能可直接用於採暖、燒水等；也可將光熱轉 換器4安裝在發動機6的熱交換器和燃燒室之間，驅動該發動機6產生動能，產生的動能用於併網發電、空調、給電動汽車充電、照明等。
作為本實用新型的更進一步完善，為了增大能量，可將數套本實用新型的 太陽能採集裝置並聯起來，圖1所示是三個凸透鏡太陽能採集裝置相併聯的設 施。 一套凸透鏡太陽能採集裝置的光熱轉換器4直接用於採暖、燒水；另二套 凸透鏡太陽能採集裝置的光熱轉換器4為發動機6提供熱能。
為了提高一套本實用新型的利用效率，也可以將一套本實用新型的太陽能
採集裝置連接數個光熱轉換器4，如圖4與圖5所示在小徑的光導纖維5的 末端裝有光路控制器9，來對光能按照需要的控制和分配。光路控制器9包括外 殼9a、全反射直角三稜鏡9b、兩個三稜鏡轉軸9c與兩端蓋9d;三稜鏡轉軸9c 一端設有安裝座9e，兩端蓋9d扣合在外殼9a上、下端，兩個三稜鏡轉軸9c的 軸端以可轉動方式安裝於上、下端蓋9d，全反射直角三稜鏡9b裝在安裝座9e， 外殼9a可連接數個光熱轉換器4，圖中示出為連接了兩個光熱轉換器4。外殼 9a即可直接經光導纖維5連接光熱轉換器4，也可如圖中所示經二次聚光採光 器8連接光導纖維5，再連接光熱轉換器4。
權利要求1、一種凸透鏡太陽能採集利用裝置，其特徵在於它由支架(1)、數十個漸變型光纖採光器(2)、太陽能採集箱(3)、光導纖維(5)、光熱轉換器(4)組成；所述太陽能採集箱(3)的安裝於所述支架(1)；所述太陽能採集箱(3)包括箱體(3c)和凸透鏡面板(3h)，所述凸透鏡面板(3c)由數十塊排列在同一平面的凸透鏡(3a)構成；每個所述凸透鏡(3a)的幾何中心位置正下方安裝一個所述漸變型光纖採光器(2)，每個所述漸變型光纖採光器(2)的末端連接有傳輸光纖(5a)，數十根所述傳輸光纖(5a)集束為一體組成所述光導纖維(5)，所述光導纖維(5)的輸出端固定於所述光熱轉換器(4)。
2、 如權利要求1所述的一種凸透鏡太陽能採集利用裝置，其特徵在於所 述漸變型光纖採光器(2)的採光頭(2a)的中心與所述凸透鏡(3a)的幾何中 心位於一條直線上，所述採光頭(2a)的中心點與所述凸透鏡(3a)的凸透鏡 焦點(3b)重合。
3、 如權利要求1所述的一種凸透鏡太陽能採集利用裝置，其特徵在於所 述支架(1)呈高、低兩端設置，所述支架(1)高端裝有太陽垂直跟蹤控制器(7)，所述太陽能採集箱(3)與所述支架(1)低端用活關節連接。
4、 如權利要求1所述的一種凸透鏡太陽能採集利用裝置，其特徵在於所 述箱體(3c)內固設有採光器安裝板(3f)，所述採光器安裝板(3f)上固裝有 與所述凸透鏡(3a)數量相等並與所述凸透鏡(3a)幾何中心位置對應的採光 器固定器(3g)，每個所述採光器固定器(3g)安裝一個所述漸變型光纖採光器(2)，所述採光器安裝板(3f)上面固設有與所述採光器安裝板(3f)相垂直 的支撐杆(3d)，相鄰的所述凸透鏡(3a)經固定螺釘(3e)固定安裝在所述支 撐杆(3d)。
5、如權利要求l所述的一種凸透鏡太陽能採集利用裝置，其特徵在於所 述光熱轉換器(4)包括外殼(4a)與散光芯(4b);所述散光芯(4b)是三稜 管體，所述外殼(4a)內壁和所述散光芯(4b)內壁設有散熱片(4c)，所述光 導纖維(5)的輸出端固定在所述外殼(4a)上。
6、如權利要求5所述的一種凸透鏡太陽能採集利用裝置，其特徵在於所述光導纖維(5)的末端連接有二次聚光採光器(8)，所述二次聚光採光器(8) 的採光端與所述光導纖維(5)的末端連接，所述二次聚光採光器(8)的聚光 端與小徑的所述光導纖維(5)輸入端連接，小徑的所述光導纖維(5)的輸出 端固定於所述外殼(4a)。
7、 如權利要求1至6任意一項所述的一種凸透鏡太陽能採集利用裝置，其 特徵在於所述光導纖維(5)的末端裝有光路控制器(9);所述光路控制器(9) 包括外殼(9a)、全反射直角三稜鏡(9b)、兩個三稜鏡轉軸(9c)與兩端蓋(9d); 所述三稜鏡轉軸(9c) 一端設有安裝座(9e)，所述兩端蓋(9d)扣合在所述外 殼(9a)上、下端，所述兩個三稜鏡轉軸(9c)軸端以可轉動方式安裝於所述 上、下端蓋(9d)，所述全反射直角三稜鏡(9b)裝在所述安裝座(9e)，所述 外殼(9a)可連接數個所述光熱轉換器(4)。
8、 如權利要求7所述的一種凸透鏡太陽能採集利用裝置，其特徵在於所 述凸透鏡(3a)是正方形或圓形或正多邊形。
9、 如權利要求8所述的一種凸透鏡太陽能採集利用裝置，其特徵在於所 述光熱轉換器(4)安裝在發動機(6)的熱交換器和燃燒室之間。
專利摘要本實用新型涉及一種凸透鏡太陽能採集利用裝置，它由支架、數十個漸變型光纖採光器、太陽能採集箱、光導纖維、光熱轉換器組成；太陽能採集箱的安裝於支架；太陽能採集箱包括箱體和凸透鏡面板，凸透鏡面板由數十塊排列在同一平面的凸透鏡構成；每個凸透鏡的幾何中心位置正下方安裝一個漸變型光纖採光器，每個漸變型光纖採光器的末端連接有傳輸光纖，數十根傳輸光纖集束為一體組成光導纖維，光導纖維的輸出端固定於光熱轉換器。本實用新型可用於採暖、燒水做飯，也可為容積式持續發動機提供熱能，驅動發動機。本實用新型利用效率高、造價低廉、使用壽命長、傳輸方便，光熱轉換器的轉換效率高；它適於企業、學校、醫院、商場、家庭等使用。
文檔編號F24J2/46GK201138079SQ200720311630
公開日2008年10月22日 申請日期2007年12月13日 優先權日2007年12月13日
發明者姜志凌 申請人:姜志凌