专利名称：可跟踪太阳光线的多光反射抛物面、同焦区的太阳能聚光装置的制作方法
可跟踪太阳光线的多光反射抛物面、同焦区的太阳能聚光装置技术领域：
本发明涉及太阳能装置，特别是涉及一种可跟踪太阳光线的多光反射抛物面、同焦区的 太阳能聚光装置。
背景技术：
众所周知，太阳能是取之不尽，用之不竭，但人们尚未能大规模利用的重要能源。随着 煤、石油、天然气等化石能源的减少及价格的不断上涨，人类直接从太阳能中获取能量已变 得越来越重要。目前已有各种各样的太阳能利用设备被使用，如光电转换及光热转换设备等 。在较大型的太阳能聚光设备中， 一种为槽式系统，另一种为塔式系统。其中，槽式系统是 由多个槽式光反射抛物面板构成，其缺陷在于每个槽式光反射抛物面板焦点上均设有光热转 换管，并须通过复杂的管网连接，因此制作成本高，可靠性差，光热转换效率低。塔式系统 是由一高塔和一个巨大光反射抛物面板构成，该光反射抛物面板可随太阳光线转动，将太阳 光聚焦到塔顶的光热转换装置上，其缺陷在于如要获得大面积的太阳光能时，其立体几何尺 寸巨大，结构复杂，造价高。
发明内容
本发明旨在解决现有技术的不足，而提供一种无须复杂的管路，可将多个光反射抛物面 板的光能聚集到同一区域，因而成本低，光热转换效率高，易于实施的可跟踪太阳光线的多 光反射抛物面、同焦区的太阳能聚光装置。
为实现上述目的，本发明提供一种可跟踪太阳光线的多光反射抛物面、同焦区的太阳能 聚光装置，该装置包括多个平行排列的可转动光反射抛物面板，在每个光反射抛物面板的焦 轴的邻近区域设有一个共焦轴的固定不动的尺寸小于光反射抛物面板的小光反射抛物面板， 各小光反射抛物面板的倾斜角度各不相同，且多个小光反射抛物面板各自的轴平面I相交于 同一交线或邻近区域A。
小光反射抛物面板的尺寸为光反射抛物面板尺寸的十分之一至三十分之一。 在所述交线或邻近区域A内设有与光反射抛物面板的焦轴平行的光热转换管。 多个光反射抛物面板与太阳光线跟踪装置相连，并在太阳光线跟踪装置控制下绕光反射抛物面板的焦轴转动，使其轴平面始终与太阳光线平行。
多个光反射抛物面板沿至少一个基准安装面B或C平行排列，基准安装面B与水平面D之间 的倾角为ai—ci2，基准安装面C与水平面D之间的倾角为ai+a2，其中，ai为地轴倾角的 0.3 1.5倍，a2为太阳能聚光装置所在位置的纬度，以北纬的纬度值为正值，以南纬的纬 度值为负值，基准安装面B、 C与水平面的交线沿东西方向设置。
沿基准安装面B或C设置的各光反射抛物面板的焦轴沿东西方向设置，并与沿基准安装面 B、 C平行。
沿基准安装面B或C设置的各光反射抛物面板之间通过连杆铰接，且其中一个光反射抛物 面板上设有一驱动机构，该驱动机构与太阳光线跟踪装置相连，该驱动机构根据太阳光线跟 踪装置的控制信号驱动其中一个光反射抛物面板转动，并通过连杆带动其它光反射抛物面板 同步转动，使其轴平面始终与太阳光线平行。
沿基准安装面B或C设置的多个光反射抛物面板分别绕转轴转动，该转轴的中心线与所述 焦轴重合，转轴可转动地连接于光反射抛物面板两端的支架上，多个光反射抛物面板各通过 两端的支撑杆连接到转轴上。
小光反射抛物面板的两端固定于支架上。
驱动机构包括蜗轮齿条、蜗杆、步进电机，其中，蜗轮齿条固定于支撑杆上，步进电机 固定于支架上，蜗杆连接于步进电机的输出轴上。
本发明的贡献在于，它有效克服了传统槽式系统和塔式系统的缺陷。由于设置了与光反 射抛物面板相对的尺寸小得多的小光反射抛物面板，可将多个光反射抛物面板的光能聚集到 同一区域，而无须复杂的管路，因而大大降低了制作成本，并提高了光热转换效率。且由于 本发明可根据不同的地形灵活设置，且为平面设置，因此施工和安装方便，易于实施。
图1是基准安装面B设置的本发明结构立体示意图。 图2是本发明的整体结构示意图。
图3是本发明的光路原理图，其中，图3A为整体示意图，图3B为图3A的E部放大图。 图4为图1的局部放大图，其中，图4A为F部放大图，图4B为图4A的G部放大图。
具体实施方式
参阅图l、图2，本发明的可跟踪太阳光线的多光反射抛物面、同焦区的太阳能聚光装置包括多个光反射抛物面板IO、与之对应的多个小光反射抛物面板20、光热转换管30、连杆 40、驱动机构50及支架60。
所述光反射抛物面板10是由玻璃、有机玻璃或塑料制成的光反射抛物面形的板状体，其 长度可无限延长，宽度则根据所使用的场合确定。在光反射抛物面板的其中一个侧面镀有反 光材料，形成用于反射太阳光的反射镜面。图l、图2中，多个光反射抛物面板10沿至少一个 基准安装面B或C平行排列，光反射抛物面板10的长度可根据需要无限延长。本实施例中，多 个光反射抛物面板10分别沿基准安装面B、 C排列，各光反射抛物面板10的轴平面相平行。所 述基准安装面B、 C相对于水平面的角度是不同的。具体地说，基准安装面B与水平面D之间的 倾角为ai—ci2，基准安装面C与水平面D之间的倾角为ai+a2，其中，ai为地轴倾角的 0.3 1.5倍，a2为太阳能聚光装置所在位置的纬度，且以北纬的纬度值为正值，以南纬的 纬度值为负值，基准安装面B、 C与水平面的交线沿东西方向设置。沿上述基准安装面B、 C设 置的各光反射抛物面板10的焦轴A1沿东西方向设置，并与沿基准安装面B、 C平行。所述光反 射抛物面板10是可以通过转动跟踪太阳光线的活动式光反射抛物面板，其转动结构将在下面 加以描述。
如图4A、图4B所示，在每个光反射抛物面板10的焦轴A1 (虚拟轴)的邻近区域设有一个 小光反射抛物面板20，其长度可无限延长，宽度则根据所使用的场合确定。在小光反射抛物 面板20的其中一个侧面镀有反光材料，形成用于反射太阳光的反射镜面。该小光反射抛物面 板20尺寸较光反射抛物面板10小得多，其大小仅为光反射抛物面板10大小的十分之一至三十 分之一。该小光反射抛物面板20为固定式光反射抛物面板，其与光反射抛物面板10为同一焦 轴，且每个小光反射抛物面板的倾斜角度各不相同，多个小光反射抛物面板各自的轴平面I 相交于同一交线或邻近区域A。如图2及图3A、图3B所示，由于各个小光反射抛物面板20处于 光反射抛物面板10的焦轴A1 (虚拟轴)的邻近区域内，使得光反射抛物面板10将太阳光反射 到小光反射抛物面板20的光反射抛物面上，各小光反射抛物面板20再将太阳光反射到光热转 换管30。如图2，在所述小光反射抛物面板20的轴平面交线或邻近区域A内设有与光反射抛物 面板10的焦轴平行的光热转换管30。该光热转换管接收多个小光反射抛物面板20反射的太阳 光，并将光能转换成热能，产生蒸汽而发电。多个小光反射抛物面板20的两端分别通过拉杆 21固定于支架60上。
所述光反射抛物面板10为可转动光反射抛物面板，多个光反射抛物面板10与太阳光线跟 踪装置(图中未示出)相连，所述太阳光线跟踪装置可选择通用太阳光线跟踪装置。多个光 反射抛物面板10可在太阳光线跟踪装置控制下绕光反射抛物面板10的焦轴A1转动，使其轴平面助台终与太阳光线平行。光反射抛物面板10的转动结构如图1、图4A、图4B所示，多个光反 射抛物面板10之间通过连杆40铰接，且其中一个光反射抛物面板上设有一驱动机构50，该驱 动机构50包括蜗轮齿条51、蜗杆52、步进电机53，其中，蜗轮齿条51是一段弧形齿条，它固 定于支撑杆12上，本例中，在每个光反射抛物面板10的宽度方向的两端各固定有一个支撑杆 12，支撑杆12的另一端固接于转轴11上。步进电机53固定于支架60上，该支架60呈三角形， 它装设于每个光反射抛物面板10的长度方向的两端，其下端架设于地面，其上端则与小光反 射抛物面板20连接。蜗杆52连接于步进电机53的输出轴上，步进电机53则与太阳光线跟踪装 置相连。该驱动机构50根据太阳光线跟踪装置的控制信号驱动其中一个光反射抛物面板10转 动，并通过连杆40带动其它光反射抛物面板10同步转动，使其轴平面始终与太阳光线平行。
如图4A、图4B，在所述支架60上端转动地连接有一转轴11，该转轴的中心线与所述焦轴 重合，多个光反射抛物面板10各通过两端的支撑杆12连接到转轴11上，并可分别绕其转轴 ll转动。
在多个光反射抛物面板IO、多个小光反射抛物面板20及光热转换管30长度有限的情况下 ，可在装置两端各加设一个垂直于基准安装面的反射板(图中未示出)，以减少入射太阳光 的损失。
本发明的工作原理如图2、图3A、图3B所示，由于地球的地轴与其公转平面有一个夹角 ，导致阳光在每天及每月的不同时间在南北方向的入射角均不同，在一年内阳光的南北方向 的入射角的最大偏差为地轴倾角ai的四倍，由于多个光反射抛物面板IO、多个小光反射抛 物面板20及光热转换管30呈沿东西方向设置。当太阳光线照射到多个光反射抛物面板10时， 多个光反射抛物面板10在太阳光线跟踪装置的控制下转动到合适位置，使得光反射抛物面板 IO的轴平面H与太阳光线平行，将光线汇集到光反射抛物面板10与小光反射抛物面板20的公 共焦轴A1上，并到达多个小光反射抛物面板20的光反射抛物面上，并以平行光的方式射向光 热转换管30。
权利要求
权利要求1一种可跟踪太阳光线的多光反射抛物面、同焦区的太阳能聚光装置，其特征在于，它包括多个平行排列的可转动光反射抛物面板(10)，在每个光反射抛物面板(10)的焦轴的邻近区域设有一个共焦轴的固定不动的尺寸小于光反射抛物面板(10)的小光反射抛物面板(20)，各小光反射抛物面板的倾斜角度各不相同，且多个小光反射抛物面板各自的轴平面I相交于同一交线或邻近区域A。
2.如权利要求l所述的可跟踪太阳光线的多光反射抛物面、同焦区的 太阳能聚光装置，其特征在于，所述小光反射抛物面板(20)的尺寸为光反射抛物面板(10 )尺寸的十分之一至三十分之一。
3.如权利要求2所述的可跟踪太阳光线的多光反射抛物面、同焦区的 太阳能聚光装置，其特征在于，在所述交线或邻近区域A内设有与光反射抛物面板(10)的 焦轴平行的光热转换管(30)。
4.如权利要求l所述的可跟踪太阳光线的多光反射抛物面、同焦区的 太阳能聚光装置，其特征在于，所述的多个光反射抛物面板(10)与太阳光线跟踪装置相连 ，并在太阳光线跟踪装置控制下绕光反射抛物面板(10)的焦轴转动，使其轴平面始终与太 阳光线平行。
5.如权利要求l所述的可跟踪太阳光线的多光反射抛物面、同焦区的 太阳能聚光装置，其特征在于，所述多个光反射抛物面板(10)沿至少一个基准安装面B或C 平行排列，基准安装面B与水平面D之间的倾角为a l—a2，基准安装面C与水平面D之间的倾 角为al+a2，其中，a 1为地轴倾角的0.3 1.5倍，a 2为太阳能聚光装置所在位置的纬度 ，以北纬的纬度值为正值，以南纬的纬度值为负值，基准安装面B、 C与水平面的交线沿东西方向设置。
6.如权利要求l所述的可跟踪太阳光线的多光反射抛物面、同焦区的 太阳能聚光装置，其特征在于，沿基准安装面B或C设置的各光反射抛物面板(10)的焦轴沿 东西方向设置，并与沿基准安装面B、 C平行。
7.如权利要求l所述的可跟踪太阳光线的多光反射抛物面、同焦区的 太阳能聚光装置，其特征在于，沿基准安装面B或C设置的各光反射抛物面板(10)之间通过 连杆(40)铰接，且其中一个光反射抛物面板上设有一驱动机构(50)，该驱动机构与太阳 光线跟踪装置相连，该驱动机构(50)根据太阳光线跟踪装置的控制信号驱动其中一个光反 射抛物面板(10)转动，并通过连杆(40)带动其它光反射抛物面板(10)同步转动，使其 轴平面始终与太阳光线平行。
8.如权利要求l所述的可跟踪太阳光线的多光反射抛物面、同焦区的 太阳能聚光装置，其特征在于，沿基准安装面B或C设置的多个光反射抛物面板(10)分别绕 转轴(11)转动，该转轴的中心线与所述焦轴重合，转轴(11)可转动地连接于光反射抛物 面板(10)两端的支架(60)上，多个光反射抛物面板(10)各通过两端的支撑杆(12)连 接到转轴(11)上。
9.如权利要求8所述的可跟踪太阳光线的多光反射抛物面、同焦区的 太阳能聚光装置，其特征在于，小光反射抛物面板(20)的两端固定于支架(60)上。
10.如权利要求8所述的可跟踪太阳光线的多光反射抛物面、同焦区 的太阳能聚光装置，其特征在于，所述驱动机构(50)包括蜗轮齿条(51)、蜗杆(52)、 步进电机(53)，其中，蜗轮齿条(51)固定于支撑杆(12)上，步进电机(53)固定于支 架(60)上，蜗杆(52)连接于步进电机(53)的输出轴上。
全文摘要
一种可跟踪太阳光线的多光反射抛物面、同焦区的太阳能聚光装置，该装置包括多个平行排列的可转动光反射抛物面板，在每个光反射抛物面板的焦轴的邻近区域设有一个共焦轴的固定不动的尺寸小于光反射抛物面板的小光反射抛物面板，各小光反射抛物面板的倾斜角度各不相同，且多个小光反射抛物面板各自的轴平面相交于同一交线或邻近区域A。在所述交线或邻近区域A内设有与光反射抛物面板的焦轴平行的光热转换管。多个光反射抛物面板与太阳光线跟踪装置相连，并在太阳光线跟踪装置控制下绕光反射抛物面板的焦轴转动，使其轴平面始终与太阳光线平行。本发明无须复杂的管路，可将多个光反射抛物面板的光能聚集到同一区域，因而成本低，光热转换效率高，易于实施。
文档编号G05D3/12GK101533147SQ20091030165
公开日2009年9月16日 申请日期2009年4月20日 优先权日2009年4月20日
发明者肖立峰 申请人:肖立峰