一种定向反射太阳光的装置制造方法

一种定向反射太阳光的装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种定向反射太阳光的装置，包括固定支架以及设置在固定支架上端的球关节结构，球关节结构包括球关节头以及球关节腔体，球关节腔体与反射镜固定连接；反射镜的镜面恒经过球关节头的球心；负载支架与固定支架之间设置有两个直线电机。本发明通过球关节结构，反射镜与球关节结构的特定位置关系，保证把随着时间变化而来自于不同方向入射的平行太阳光以反射方式定向的高效率通过空气介质输送进隧道，实现免光纤条件下太阳光直接照明。该装置结构设计通过相应的闭环控制系统驱动下保证精确控制平面反射镜的反射角度，保证平面反射镜的法线始终处于连续变化着方向的入射太阳光线与固定不变方向的反射太阳光线形成的平面角的平分线位置。
【专利说明】一种定向反射太阳光的装置

【技术领域】
[0001]本发明属于太阳能利用【技术领域】，涉及一种太阳光传输反射装置，尤其是一种把不同方向入射平行太阳光定向反射进入隧道太阳光的装置。

【背景技术】
[0002]随着社会经济快速发展，用于照明的电力消耗占到18%，所以直接利用太阳光实现白天也需要照明的隧道、地下车库等建筑的照明需求的阳光输送机产品，将使得光一电一光(即光伏发电14%—驱动光源发光照明30%)太阳能利用利用率4%提高到40%左右，从而使得太阳能利用率提高了一个数量级；同时阳光输送机随着太阳光即时照明的特点恰好自动满足了公路隧道增强照明的技术要求，而这种“自适应性”又有效的回避了阳光输送机本身固有的时有时无稳定性差的性能缺陷。但是在实际应用中，由于隧道增强照明系统的亮度变换区50米距离长度，导致采用光纤传输太阳光的传输效率大约为18%的低效率，而且光纤在阳光输送机系统成本中占到80%，使得整机性价比下降，直接影响了其进一步推广应用。所以解决此问题的最有效方法就是在免用光纤情况下，把连续变化的、来自于不同方向的平行太阳光定向的高效率输送进隧道，从而完成免光纤式阳光输送机的公路隧道增强照明功能。


【发明内容】

[0003]本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种定向反射太阳光的装置，该装置能够通过相应的闭环控制系统驱动下实现把随着时间变化而来自于不同入射方向的平行太阳光以定向反射的方式通过空气介质高效率输送进隧道的目标。其实质是保证平面反射镜的法线始终处于连续变化着的入射太阳光线与固定不变的反射太阳光线形成平面角的平分线位置。
[0004]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
[0005]这种定向反射太阳光的装置，包括固定支架以及设置在固定支架上端的球关节结构，所述球关节结构包括球关节头以及套设在球关节头上的球关节腔体，所述球关节头与球关节腔体具有相同球心O，所述球关节腔体通过负载支架与反射镜固定连接；所述固定支架的上端与球关节头固定连接；所述反射镜的反射镜面恒经过球关节头的球心；所述球关节头的球面一侧垂向刻有定位槽，所述球关节腔体上设置有与所述定位槽相对应的滑动栓，滑动栓一端伸入定位槽中且其延长线恒穿过球心O点；所述负载支架与固定支架之间设置有两个直线电机，其中一个直线电机的轴线与定位槽的中心线处于同一平面，另一直线电机的轴线与定位槽的中心线在水平面上的投影线垂直。
[0006]上述两个直线电机的上端分别分别通过万向节连接在负载支架上；另一端分别通过铰链连接在固定支架上。
[0007]上述定位槽的中心线投影与球关节头的中心线重合，而插入其中的滑动栓为圆柱形且直径<定位槽宽度。
[0008]上述固定支架为固定柱。
[0009]上述反射镜为刚性高反射系数材料制成。
[0010]上述反射镜为刚性高反射系数材料反射面，整体形状为圆形、椭圆形或者矩形，且以金属框架与负载支架相固定。
[0011]上述反射镜由平面光反射板组成。
[0012]上述反射镜由多块在同一平面上的光反射板拼接而成，相邻光反射板之间留有间隙。
[0013]上述反射镜的背面设置有倾斜角传感器，所述倾斜角传感器的平面与反射镜的镜面平行，所述倾斜角传感器的信号输出端连接至直线电机控制器。
[0014]本发明具有以下有益效果:
[0015]本发明通过球关节结构，以及反射镜与球关节结构的特定位置关系，能够有效保证把随着时间变化而来自于不同方向的平行太阳光以反射方式定向的高效率输送进隧道，该装置结构设计能够保证精确控制反射镜的反射角度，并且容易实现。

【专利附图】

【附图说明】
[0016]图1为本发明的结构示意图；
[0017]图2为本发明其中一种实施例的反射镜结构示意图；
[0018]图3为应用本发明的隧道正常运行截面示意图。

【具体实施方式】
[0019]本发明的定向太阳光的装置，包括固定支架R4以及设置在固定支架R4上端的球关节结构，球关节结构包括球关节头Rl以及套设在球关节头Rl上的球关节腔体R2，所述球关节头Rl与球关节腔体R2具有相同球心O，球关节腔体R2通过负载支架与反射镜3固定连接；固定支架R4的上端与球关节头Rl固定连接；反射镜3的反射镜面恒经过球关节头Rl的球心；球关节头Rl的球面一侧垂向刻有定位槽I，球关节腔体R2上设置有与所述定位槽I相对应的滑动栓R3，滑动栓R3 —端伸入定位槽I中且其延长线恒穿过球心O点；负载支架与固定支架R4之间设置有两个直线电机，其中一个直线电机的轴线与定位槽I的中心线处于同一平面，另一直线电机的轴线与定位槽I的中心线在水平面上的投影线垂直。两个直线电机的上端分别通过万向节连接在负载支架上；另一端分别通过铰链连接在固定支架R4上。定位槽I的中心线投影与球关节头Rl的中心线重合。上述反射镜3的背面设置有倾斜角传感器，所述倾斜角传感器的平面与反射镜3的镜面平行，所述倾斜角传感器的信号输出端连接至直线电机控制器。固定支架R4为固定柱。反射镜3为刚性高反射系数材料制成。即反射镜3为刚性高反射系数材料反射面，整体形状为圆形、椭圆形或者矩形，且以金属框架与负载支架相固定。反射镜3的背面设置有倾斜角传感器，所述倾斜角传感器的平面与反射镜3的镜面平行，所述倾斜角传感器的信号输出端连接至控制系统的信号输入端，即直线电机控制器。
[0020]以下通过具体实施例和附图对本发明进行详细说明:
[0021 ] 参见图1，球关节结构中的球关节头Rl和固定支架R4连接，在本实施例中，固定支架R4为固定柱，球关节头Rl和固定柱端头连接，整个装置都处于固定柱上。与之构成的球关节腔体R2外面连接有负载支架，负载支架的上表面线A-A恒经过球关节头Rl的球直线点0(球心)；球关节头Rl上刻有定位槽I，其沿着球表面深度为H且中心线投影与球关节头Rl的垂直中心线重合，而插入其中的滑动栓(R3)为圆柱形且直径<定位槽宽度。而对应的球关节腔体R2上设置有圆柱形滑动栓R3，其直径为定位槽I的宽度，长度为定位槽I的深度H，以防止球关节腔体和负载一起在水平面上转动，从而保证在水平面内互为直角二个直线驱动电机带动球关节腔体运动时，负载A-A直线无论何时候都经过球中心O点。
[0022]在水平面上互为直角的二个直线电机一端通过铰链连接于固定柱是另一端也通过万向节连接于负载支架上；且其中一个直线电机的中心线的投影与定位槽中心线的投影都与垂直中心线重合，以保证与其对应位置直线电机单独驱动球关节腔和负载一起沿着定位槽上下滑动，而与之垂直的另外一个直线电机驱动球关节腔与负载一起运动时则围绕滑动栓在槽中自转而运动，甚至同时驱动情况下产生二者复合运动，但是任何情况下负载中心线A-A都经过球中心O点。
[0023]本实施例的导光镜必须为刚性高反射系数材料-如镜面玻璃等；而整体形状(轮廓)根据实际需要可以是圆形、椭圆形或者矩形，具体可以由一整块光反射板组成或者由多块在同一平面上的光反射板拼接而成，相邻光反射板之间留有间隙(参见图2)每一块平面反射镜都是以金属框架与负载直接固定。以下给出几个方案:
[0024]I)如果采用若干套(如二车道采用三套)导光器系统方案，则在由MN、OP互相垂直的角铁把直径为Φ的圆分成四等分，且角铁之间保留缝隙作为通风槽来减小风阻，而A、B、C、D四块相同的反光玻璃固定于角铁上构成导光镜，具体如图2中a所示:。
[0025]2)如果对于二车道的隧道采用一个大直径的椭圆形导光镜来实现免光纤太阳光直接增强照明功能，则这种结构如图2中b所示:由平行且其距离约为长轴的三分之一的OlPl和02P2与其垂直的MlNl方形钢形成如图所示的平面架构，然后把长度不一、宽度相同的高反射系数玻璃固定上去，其之间保持缝隙作为通风槽而达到减小风阻的效果。不但可以减小少因为导光镜安装在隧道外面存在的风阻而使得机械结构简单轻便，而且便于安装后维护。
【权利要求】
1.一种定向太阳光的装置，其特征在于，包括固定支架(R4)以及设置在固定支架(R4)上端的球关节结构，所述球关节结构包括球关节头(Rl)以及套设在球关节头(Rl)上的球关节腔体(R2)所述球关节头(Rl)与球关节腔体(R2)具有相同球心O，所述球关节腔体(R2)通过负载支架与反射镜(3)固定连接；所述固定支架(R4)的上端与球关节头(Rl)固定连接；所述反射镜(3)的镜面恒经过球关节头(Rl)的球心；所述球关节头(Rl)的球面一侧垂向刻有定位槽(I)，所述球关节腔体(R2)上设置有与所述定位槽(I)相对应的滑动栓(R3)，滑动栓(R3) —端伸入定位槽(I)中且其延长线恒穿过球心O点；所述负载支架与固定支架(R4)之间设置有两个直线电机，其中一个直线电机的轴线与定位槽(I)的中心线处于同一平面，另一直线电机的轴线与定位槽(I)的中心线在水平面上的投影线垂直。
2.根据权利要求1所述的定向太阳光的装置，其特征在于，所述两个直线电机的上端分别通过万向节连接在负载支架上；另一端分别通过铰链连接在固定支架(R4)上。
3.根据权利要求1所述的定向太阳光的装置，其特征在于，所述定位槽(I)的中心线投影与球关节头(Rl)的中心线重合，而插入其中的滑动栓(R3)为圆柱形且直径<定位槽宽度。
4.根据权利要求1所述的定向太阳光的装置，其特征在于，所述固定支架(R4)为固定柱。
5.根据权利要求1所述的定向太阳光的装置，其特征在于，所述反射镜(3)为刚性高反射系数材料制成。
6.根据权利要求5所述的定向太阳光的装置，其特征在于，所述反射镜(3)为刚性高反射系数材料反射面，整体形状为圆形、椭圆形或者矩形，且以金属框架与负载支架相固定。
7.根据权利要求1或5所述的定向太阳光的装置，其特征在于，所述反射镜(3)由平面光反射板组成。
8.根据权利要求1或5所述的定向太阳光的装置，其特征在于，所述反射镜(3)由多块在同一平面上的光反射板拼接而成，相邻光反射板之间留有间隙。
9.根据权利要求1所述的定向太阳光的装置，其特征在于，所述反射镜(3)的背面设置有倾斜角传感器，所述倾斜角传感器的平面与反射镜(3)的镜面平行，所述倾斜角传感器的信号输出端连接至直线电机控制器。
【文档编号】G05D3/12GK104483981SQ201410625281
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年11月7日 优先权日:2014年11月7日
【发明者】宁铎, 张博, 张根宝, 张东煜, 邓力凯 申请人:陕西科技大学