专利名称：快装定日镜及其制备的太阳能光伏光热系统的制作方法
技术领域：
本发明属于一种太阳能领域，具体的说是涉及太阳光能反射在固定点的机构，还 涉及用该机构制备的太阳能光伏光热系统。
背景技术：
在太阳能领域，太阳能光伏、光热是人类利用太阳能的二种主要方式，尽管太阳能 分布广泛，但太阳能的功率密度比较低，一个太阳光强的光功率约为1000瓦/平方米，对太 阳能电池而言，在这个功率密度下工作有些大材小用，如硅太阳能电池可以承受50个以上 的太阳光强；同时，光热利用也同样存在单位面积的接收光靶利用率不高的问题。所以，将 太阳光能进行汇聚就显得十分重要，其中利用定日镜进行聚光就是一种重要的方式。现有 的定日镜是通过计算太阳位置和相对安装位置来确定定日镜运行参数，制造精度要求高， 造价较高，需要强大的基站服务器支撑，安装调试比较复杂，不利于现场施工，特别是在IMW 以下的中小型光热、光伏项目中更显成本巨大，因而制约了太阳能聚光应用的发展。如中国发明专利200810213419. X，公告号CN101368764A，公告日2009年2月18 日，发明名称为“一种采用自旋-仰角跟踪方式的太阳炉”，该发明就是是通过计算太阳位 置和相对安装位置来确定定日镜运行参数的，并且着重强调聚光像差的消除方案。如中国实用新型专利200420055112. 9，公告号CN2760463Y，公告日2006年2月22 日，发明名称为“太阳光跟踪传感器”，该实用新型包括方形盒、A面光感应元件、B面光感应 元件、C面光感应元件、D面光感应元件、光学衰减片、方位角跟踪电路、高度角跟踪电路、方 位角变换驱动电路和高度角变换驱动电路，A面光感应元件、B面光感应元件、C面光感应元 件和D面光感应元件依次镶嵌在方形盒的四个侧面上，A面光感应元件、B面光感应元件、C 面光感应元件和D面光感应元件的外表面覆盖有光学衰减片，A面光感应元件的输出端和C 面光感应元件的输出端分别连接在方位角跟踪电路的两个输入端上，方位角跟踪电路的输 出端连接方位角变换驱动电路的输入端上，B面光感应元件的输出端和D面光感应元件的 输出端分别连接在高度角跟踪电路的两个输入端上，高度角跟踪电路的输出端连接在高度 角变换驱动电路的输入端上，该实用新型是传感器迎光能始终保持太阳入射到电池板，但 是电池板得跟着太阳光线的变动而移动。还有一种避光式阳光跟踪传感器，如中国专利申请号为200920088384. 1，申请日 为2009年01月22日，发明名称是“避光式阳光跟踪传感器”，在光信号接收器上设置遮光 板，光信号接收器分别连接高度角跟踪电路和方位角跟踪电路，高度角跟踪电路连接高度 角驱动电路，方位角跟踪电路连接方位角驱动电路，光信号接收器由光感应元件和透光外 盒组成，透光外盒内至少设三个空腔，空腔间设档光板，每个空腔内都设有光感应元件，光 感应元件分别连接高度角跟踪电路和方位角跟踪电路，高度角跟踪电路连接高度角驱动电 路，方位角跟踪电路连接方位角驱动电路，空腔间挡光板相交的交线与透光外盒的中轴重 合，透光外盒内设三个空腔，透光外盒内设四个空腔，这样透光外盒被挡光板分隔为A、B、C、 D四个感光区，在每个感光区内设置一光感应元件，A感光区内的光感应元件和C感光区内的光感应元件的输出端分别连接在高度角跟踪电路的输入端上，B感光区内的光感应元件 和D感光区内的光感应元件的输出端分别连接在方位角跟踪电路的输入端上，所述的光感 应元件是光敏电阻，该实用新型是传感器背光能始终保持太阳入射到电池板上，也存在电 池板得跟着太阳光线的变动而移动。这种电池板随着太阳光线的变动而移动，使用不方便， 当电池板大时电池板移动不灵活，影响光线的接收从而影响到发电量。到目前为止还没有 任何一种机构能够让电池板不动，而使太阳光线始终照在电池板的机构。而且到目前为止 太阳能在家庭的应用比较单一，应用比较多的是太阳能热水器，其次是太阳能光伏系统。通 过市场调查，能够较全面解决家庭太阳能应用的产品还没用实际应用的例子，现有的太阳 能系统在功能上不能达到人们的要求和预期，而且太阳能利率低、成本较高。因此太阳能综 合应用系统迟迟无法得到全面推广。
发明内容
本发明的目的就在于克服上述不足提供一种快装定日镜及其制备的太阳能光伏 光热系统，将快装定日镜的靶向杆固定好，使靶向杆指向电池板，就能将太阳光线全方位反 射到电池板上，太阳能收集率高。本发明的技术方案是一种快装定日镜，包括反光板，反光板固定在仰角转动支架上，仰角转动支架与旋 转座轴承连接，在旋转座上设置有第一电机，第一电机输出轴上的主动轮与支架上的第一 齿轮相啮合，旋转座固定在基座上的第二齿轮上，第二齿轮通过轴承安装在基座的支柱上， 在支柱上设置有第二电机，第二电机输出轴上的主动轮与第二齿轮啮合，固定销穿过第二 齿轮和轴承的轴固定在支柱上，分角转动架穿过反光板固定在固定销上，分角转动架包括 定位块、法线导杆、靶向杆和入射杆，靶向杆下端设置有半圆形支架，靶向杆下端的半圆形 支架与定位块铰接并设置锁死机构，在靶向杆上套有下转套和上转套，法线导杆和入射杆 均与下转套铰接，法线导杆上套接有上滑块和下滑块，左分度杆的一端与入射杆铰接另一 端与法线导杆上的上滑块铰接，右分度杆的一端与靶向杆的上转套铰接另一端与法线导杆 上的上滑块铰接，法线导杆的下滑块上固定有滑动片，滑动片伸入反光板的滑槽内，在入射 杆的端部设置有阳光跟踪传感器，阳光跟踪传感器分别与第一电机和第二电机连接。上述快装定日镜，所述的反光板是平面镜。上述快装定日镜，所述的电机是伺服电机或减速电机。上述快装定日镜，在定位块上设置有弧形凹槽，所述的锁死机构是在弧形凹槽相 对应的定位块上设置有锁死螺钉。上述快装定日镜，所述阳光跟踪传感器的轴线与入射杆平行，反射光微调机构与 靶向杆平行。一种用快装定日镜制备的太阳能光伏光热系统，包括电池板和反光板，所述反光 板是至少两个反光板构成反光板阵列，阵列中每个反光板是快装定日镜，每个快装定日镜 的靶向杆指向电池板28。上述用快装定日镜制备的太阳能光伏光热系统，相邻两个反射板之间不遮挡太阳 光，这里的不遮挡并不是太阳升起时不遮板，而是在太阳升出地平面一定角度时两个反射 板之间不遮挡太阳光。
上述快装定日镜制备的太阳能光伏光热系统，所述电池板与太阳能光伏发电控制 器连接，电池板背光的一面设置集热水箱，在集热水箱上设有进水口和出水口，电池板背光 面是集热水箱的一个箱壁，电池板背光面安装在集热水箱的箱壁上，与电池板背光面直接 接触的集热水箱箱壁的材质是导热材料，在电池板背光面下还设有导热绝缘膜，在集热水 箱的外面设置有保温层，太阳能光伏发电控制器分别连接蓄电池和对外供电接口，对外供 电接口根据需要可以设置多个。上述快装定日镜制备的太阳能光伏光热系统，集热水箱或蓄热水箱与吸收式制冷 机组连接，该吸收式制冷机组可以是市场上能用的任何热水型吸收式制冷机组。光靶是光伏电池板和集热水箱一体化装置的总称，将光靶放置好，只要使快装定 日镜的靶向杆指向光靶中心，就能将太阳光线全方位反射到电池板上，太阳能收集率高。使 用本发明光靶不用移动，每个快装定日镜自动将太阳光反射到光靶上，就能实现太阳光线 全方位反射到电池板上。这样每个照射在快装定日镜的光线通过反射板的光线反射到光靶 上，由于快装定日镜的存在，所有光线都被反射到光靶上，这样就相当于将太阳光聚集到光 靶上，大大提高了太阳光的收集率，提高了电池板的发电量，也提高了集热水箱的集热量， 实现了太阳能光伏发电及集热一体化，一举两得，发电、集热两不误。同时分析发现用电结构和光伏系统太阳能能量转化结构相似，找到“以光变电，以 热制冷制暖”的综合解决方案，从而设计出更经济的快装定日镜及其制备的太阳能光伏光 热系统，是太阳能光伏、光热和制冷综合应用系统的重要组成部分，本发明通过太阳能综合 应用降低了太阳能应用的成本，特别适合家庭推广应用。
图1是本发明快装定日镜的结构示意图2是图1定位块放大结构示意图3是图2A-A剖视图4是本发明法线导杆上连接架与反光板连接俯视图5是本发明法线导杆上连接架结构示意图6是图4的B-B剖视图7是用快装定日镜制备的太阳能光伏光热系统结构示意图
图8是本发明电池板的结构示意图9是本发明电池板的光伏电路框图10是本发明集热、蓄热及制冷系统连接示意图。
具体实施例方式
如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示的一种快装定日镜，包括反光板7，反光板 7固定在仰角转动支架6上，仰角转动支架6与旋转座5轴承连接，在旋转座5上设置有第 一电机19，第一电机19上的主动轮与支架上的第一齿轮18相啮合，旋转座5固定在基座1 上的第二齿轮4上，第二齿轮4通过轴承安装在基座的支柱2上，在支柱2上设置有第二电 机3，第二电机3的主动轮与第二齿轮啮合，固定销22穿过第二齿轮和轴承的轴固定在支 柱2上，分角转动架穿过反光板7固定在固定销22上，分角转动架包括定位块8、法线导杆13、靶向杆9和入射杆17，靶向杆9下端设置有半圆形支架23，在定位块上设置有弧形凹槽 24，靶向杆下端的半圆形支架23卡在定位块上的弧形凹槽24内，在靶向杆9上套有下转套 20和上转套11，法线导杆13和入射杆17均与下转套20铰接，法线导杆13上套接有上滑 块12和下滑块21，左分度杆15的一端与入射杆17铰接另一端与法线导杆上的上滑块12 铰接，右分度杆14的一端与靶向杆9的上转套11铰接另一端与法线导杆上的上滑块12铰 接，法线导杆的下滑块21上固定有连接架25，连接架25卡在反光板7的滑槽26内，卡在反 光板滑槽26内的连接架25可以在滑槽内小幅滑动，在入射杆17的端部设置有阳光跟踪传 感器16，阳光跟踪传感器16分别与第一电机和第二电机连接，所述的反射板是平面镜，所 述的电机是伺服电机或减速电机，在定位块上设置有螺钉27，所述阳光跟踪传感器16的轴 线与入射杆平行。当阳光跟踪传感器16感受到入射到反光板上的阳光方向不对时，传感器 就发出信号，使减速电机工作，反射板带动法线导杆13运动，通过四连杆的作用，使阳光跟 踪传感器16对准阳光，传感器信号停止，这样阳光跟踪传感器就始终控制太阳光的入射线 与入射杆平行，由于四连杆的分角作用，使入射角始终等于反射角，从而保证了太阳光反射 到靶向杆9指向的光靶，用于精细调节反射光的角度。本发明所用电机还可以是伺服电机，也可以是其他减速电机。本发明的阳光跟踪传感器可以用专利200420055112. 9所述的阳光跟踪传感器， 还可以用专利200820088384. 1的避光式阳光跟踪传感器，或者其他型号的阳光跟踪传感 器，都能实现本发明跟踪阳光的目的。本发明还可以在靶向杆上设置微调机构10，微调机构10可以是市场上能用的任
一种光线定向微调装置。本发明反射板还可以是其他可以反光的平面反光板。如图7、图8和图9所示的一种用快装定日镜制备的太阳能光伏光热系统，包括光 靶和反光板，光靶固定在光靶支架34上，所述反光板是至少两个反光板构成反光板阵列， 阵列中每个反光板是快装定日镜，每个快装定日镜的靶向杆9指向电池板28，在电池板外 面还设置有玻璃板32，相邻两个反射板之间不遮挡太阳光，这里的不遮挡并不是太阳升起 时不遮板，是在太阳升出地平面一定角度时两个反射板之间不遮挡太阳光，所述电池板28 与太阳能光伏发电控制器连接，电池板背光的一面设置集热水箱29，在集热水箱29上设有 进水口 30和出水口 31，电池板背光面是集热水箱的一个箱壁，电池板背光面安装在集热水 箱的箱壁上，与电池板背光面直接接触的集热水箱箱壁的材质是导热材料，在电池板背光 面下还设有导热绝缘膜32，在集热水箱的外面设置有保温层33，太阳能光伏发电控制器分 别连接蓄电池和对外供电接口，对外供电接口根据需要可以设置多个，在集热水箱29上设 有进水口 31和出水口 32，硅太阳能光伏电池板接收光能，15%转化为电能，80%转化为热 能，损耗5 %，光伏电池板背面加装集热水箱，集热水箱将热量吸收并转存于蓄热水箱，集热 水箱和蓄热水箱外部都加有保温层，这样就把太阳能的热能存储起来，可用于家庭洗澡、洗 菜、做饭等家用。另一方面将电池板背光面安装集热水箱上，太阳能电池板发电过程中产生的热量 转移到集热水箱，也就是说集热水箱对电池板起到冷却作用。太阳能电池板或者太阳能电 池板组即电池板或电池板组与太阳能光伏发电控制器连接，太阳能光伏发电控制器连接外 供电接口，可以为家用电器供电，太阳能光伏发电控制器与蓄电池连接，家庭不用的时候或者使用时太阳能电池板的电量有余时，太阳能光伏发电控制器可以把多余的电存入蓄电 池，也可以通过并网型逆变器输送到电网上。如图10所示的快装定日镜制备的太阳能光伏光热系统，集热水箱或蓄热水箱与 吸收式制冷机组连接，该吸收式制冷机组可以是市场上能用的任何热水型吸收式制冷机组。本发明的工作原理快装定日镜的工作原理，将光伏电池板放置好，使用时，调节靶向杆9指向光靶中 心，然后拧紧螺钉27将分角转动架固定在基座上，这样入射杆、左分度杆、右分度杆和法线 导杆通过靶向杆上的下转套绕靶向杆运动，当阳光跟踪传感器接收阳光信号控制第一电机 和第二电机转动时，第一电机和第二电机转动时由于靶向杆不动，卡在反光板滑槽26内的 连接架25随着反光板作相应的转动，连接架带动法线导杆运动，法线导杆带动入射杆、左 分度杆、右分度杆同时绕靶向杆转动，从而实现阳光跟踪，入射角等于反射角，这样每个照 射在快装定日镜的光线通过反射板的光线反射到光靶上，由于快装定日镜的存在，所有光 线全方位地被反射到光靶上，这样太阳光被多个定日镜反射到光靶上，大大提高了光靶的 太阳光功率密度，发电功率和集热功率都得到了大幅提高。
权利要求
一种快装定日镜，包括反光板(7)，其特征是反光板(7)固定在仰角转动支架(6)上，仰角转动支架(6)与旋转座(5)轴承连接，在旋转座(5)上设置有第一电机(19)，第一电机(19)输出轴上的主动轮与支架上的第一齿轮(18)相啮合，旋转座(5)固定在基座(1)上的第二齿轮(4)上，第二齿轮(4)通过轴承安装在基座的支柱(2)上，在支柱(2)上设置有第二电机(3)，第二电机(3)输出轴上的主动轮与第二齿轮(4)啮合，固定销(22)穿过第二齿轮和轴承的轴固定在支柱(2)上，分角转动架穿过反光板(7)固定在固定销(22)上，分角转动架包括定位块(8)、法线导杆(13)、靶向杆(9)和入射杆(17)，靶向杆(9)下端设置有半圆形支架(23)，靶向杆下端的半圆形支架(23)与定位块(8)铰接并设置锁死机构，在靶向杆(9)上套有下转套(20)和上转套(11)，法线导杆(13)和入射杆(17)与下转套(20)同轴铰接，法线导杆(13)上套接有上滑块(12)和下滑块(21)，左分度杆(15)的一端与入射杆(17)铰接另一端与法线导杆上的上滑块(12)铰接，右分度杆(14)的一端与靶向杆(9)的上转套(11)铰接另一端与法线导杆上的上滑块(12)铰接，法线导杆的下滑块(21)上固定有滑动片(25)，滑动片(25)伸入反光板(7)的滑槽(26)内，在入射杆(17)的端部设置有阳光跟踪传感器(16)，阳光跟踪传感器(16)分别与第一电机和第二电机连接。
2.根据权利要求1所述的快装定日镜，其特征是所述的反光板是平面镜。
3.根据权利要求2所述的快装定日镜，其特征是所述的电机是伺服电机或减速电机。
4.根据权利要求3所述的快装定日镜，其特征是在定位块(8)上设置有弧形凹槽 (24)，所述的锁死机构是在弧形凹槽相对应的定位块上设置有锁死螺钉(27)。
5.根据权利要求4所述的快装定日镜，其特征是所述阳光跟踪传感器(16)的轴线与 入射杆平行。
6.一种用快装定日镜制备的太阳能光伏光热系统，包括电池板和反光板，其特征是 所述反光板是至少两个反光板构成反光板阵列，阵列中每个反光板是快装定日镜，每个快 装定日镜的靶向杆指向电池板(28)。
7.根据权利要求6所述的用快装定日镜制备的太阳能光伏光热系统，其特征是相邻 两个反射板之间不遮挡太阳光。
8.根据权利要求7所述的用快装定日镜制备的太阳能光伏光热系统，其特征是所述 电池板(28)与太阳能光伏发电控制器连接，电池板背光的一面设置集热水箱(29)，在集热 水箱上设有进水口(30)和出水口(31)。
9.根据权利要求8所述的用快装定日镜制备的太阳能光伏光热系统，其特征是在集 热水箱的两侧壁上分别设置有太阳能电池板。
全文摘要
一种快装定日镜及其制备的太阳能光伏光热系统，属太阳能领域，快装定日镜包括反光板，反光板与仰角转动支架固定，仰角转动支架与旋转座轴承连接，在旋转座上设置有电机，电机带动支架，旋转座固定在基座上的第二齿轮上，第二齿轮安装在基座上，基座上有带动旋转座的第二电机，固定销穿过第二齿轮的轴承固定在支柱上，分角转动架穿过反光板固定在固定销上，分角转动架的靶向杆与定位块铰接并设置锁死机构，分角转动架包括定位块、法线导杆、靶向杆和入射杆，分角转动架绕靶向杆转动，在入射杆的端部设置有分别与第一电机和第二电机的控制器连接的阳光跟踪传感器。由至少两个快装定日镜制成的太阳能光伏光热系统，具有发电及集热一体化的功效。
文档编号G05D3/00GK101989626SQ200910065619
公开日2011年3月23日 申请日期2009年7月31日 优先权日2009年7月31日
发明者周泽龙, 潘春省, 马健, 马君捷 申请人:马健