专利名称：阵列式光学离轴聚焦的太阳能收集装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种阵列式光学离轴聚焦的太阳能收集装置，是指一种以一体成型构成的阵列式光学离轴聚焦的太阳能收集装置，本结构的整体设计具有巧思，具有不遮光、质轻、易制造、精度高等优点，特别适合于发电或集热装置等的高效率太阳能采集之用。
背景技术：
太阳能运用在发电的能量收集，需要有较佳的聚光设计，方得以有效率的集取日光，如习用太阳能系统的专利，如美国专利第7109461号及第5153780号专利里，揭露的都是在一大反射镜前的焦点附近放置聚光镜及太阳能板，使该大反射镜将太阳光反射并集中于该聚光镜里，供太阳能板吸收能量，但这种单纯的将太阳光束反射，能将广大面积的日光聚集起来，但聚焦比并不高，一般只能有400-500倍的间，对于昂贵的太阳能板而言，付出 的成本仍为太高；另外，该聚光镜设于大反射镜正前方仍有少许的遮光问题，是其主要的缺点；再如美国专利公开第2009/0277498A1号系利用一个玻璃球放在大反射面镜焦点上，后方再放置角锥导光体及太阳能板，但由于玻璃球本身并无聚焦作用，而平面角锥体聚焦比很小，故整体的聚焦比虽略有提升，但实在有限，同时仍有遮光的缺点。传统集热多以柱状抛物面镜聚焦于长管，内通吸热物质，如美国专利4611575、6080927等，虽然光学系统单纯但长管聚热后热易散失，是诸习用案件的缺点。因此，较新的太阳能装置的设计，已有将大反射镜设为非对称的弧形如美国专利5459996，使太阳的光线在被大反射镜反射的后，朝前方偏一侧投射，再被聚光镜或其他装置所吸收，但由于此种属于光学离轴式的太阳能装置，运用于发电的能量时，需以阵列式的排列组合才能大量收集日光获取充足的能量，但每一个太阳能装置，即每一阵列单元都需要个别的将大反射镜组装(锁固或嵌接)及校对位置，在组装的上十分麻烦，并且耗费人工的技术，成本很高，是习用的主要缺点。
发明内容
本发明主要的目的，专为光学离轴聚焦的太阳能装置所研发，特别设有一以发泡体为主材，配合肋架而构成的装置本体，该本体在两侧边分别贴设有多个反射膜而构成反射镜，并形成对称的接收部，能将光线反射至光学系统，经二次光学的聚光，或使用黑体辐射集热装置，可以得到高倍率的太阳光能量，由于本发明的结构设计改变了传统以金属或玻璃为反射镜嵌设组装的旧思维，本发明不但在制造上能突破传统，具有节省成本、制造容易、质轻、维修容易等优点，并且能充分散热，诚为一突破现有产业上利用的发明。为达上述的太阳能发电的目的，本发明可以下列的方式来达成的本发明提供一种阵列式光学离轴聚焦的太阳能收集装置，于所述的太阳能收集装置的本体设有两个对称的接收部，该接收部内至少各设有一反射镜，且该反射镜具有光学离轴式的非对称弧形；在本体中央依纵轴方向设有容槽，并在容槽的底部设有通孔，而在容槽侧边对应接收部的反射镜焦点位置附近设有镂空的支座；本体的底部由发泡体以一体成型构成，且前述本体于反射镜位置的发泡体形成凹弧面，并在该凹弧面上覆设有反射膜。所述的阵列式光学离轴聚焦的太阳能收集装置，其中，本体为一长形体，而且在以该长形本体的纵轴为界，该本体左右各构成的对称接收部内设有多个呈阵列式排列的反射镜。所述的阵列式光学离轴聚焦的太阳能收集装置，其中，本体的发泡体周侧嵌设有肋架框围封合。所述的阵列式光学离轴聚焦的太阳能收集装置，其中，本体两对称的接收部上方开口处均设有嵌槽，在该嵌槽处覆设有透光防护盖板。本发明还提供一种阵列式光学离轴聚焦的太阳能收集装置，至少包含有一本体，具有两个对称的接收部，该接收部内至少各设有一反射镜，且该反射镜具 有光学离轴式的非对称弧形；在本体中央依纵轴方向设有容槽，并在容槽的底部设有通孔，而在容槽侧边对应接收部的反射镜焦点位置附近设有镂空的支座；本体的底部由发泡体以一体成型构成，且前述本体于反射镜位置的发泡体形成凹弧面，并在该凹弧面上覆设有反射膜；一光学系统，设于本体的支座处，该光学系统包含有集光的透镜组及太阳能板；一冷却系统，设于本体的容槽内。所述的阵列式光学离轴聚焦的太阳能收集装置，其中，冷却系统包含有与光学系统贴合的多个散热座及冷却管，并在该冷却管上设有多个鳍片。所述的阵列式光学离轴聚焦的太阳能收集装置，其中，冷却系统的冷却管为热导管。本发明又一种阵列式光学离轴聚焦的太阳能收集装置，至少包含有一本体，具有两个对称的接收部，该接收部内至少各设有一反射镜，且该反射镜具有光学离轴式的非对称弧形；在本体中央依纵轴方向设有容槽，并在容槽的底部设有通孔，而在容槽侧边对应接收部的反射镜焦点位置附近设有镂空的支座；本体的底部由发泡体以一体成型构成，且前述本体于反射镜位置的发泡体形成凹弧面，并在该凹弧面上覆设有反射膜；一集热装置，该集热装置为一封闭的箱形体，形状可依本体的形状而略为变化，主要是在集热装置的壳体内部填充高存热物质(例如砂砾)，另在集热装置两侧接受本体射出光线的方向，即相对于支座位置处，设有两个锥形槽，该锥形槽的槽面涂为黑色，槽口的外侧封设有透明窗口(例如玻璃或压克力等)；数根传热管贯穿于集热装置的高存热物质内部，且在诸传热管内储有耐高温油质液体，则将本装置设于本体的容槽及通孔位置，当太阳光自上方照设在本体接收部的反射镜后，分别被反射至集热装置的窗口，被内部的存热物质所吸收后，再被传热管内部的油类流质将热带往需要的地方。
图I为本发明第I实施例的外观结构图；图2为本发明第I实施例的结构分解图；图3为本发明第I实施例的横剖视图；图4为本发明第I实施例的另一散热系统图5为本发明第2实施例的横剖视图。附图标记说明10_本体；101-接收部；102-接收部；103-反射镜；104-反射镜；11-发泡体；12-反射膜；13_肋架；14_容槽；15_通孔；16_支座；17_嵌槽；18-透光防护盖板；20_光学系统；21_透镜组；210-凸弧形面；211-角锥体；22_太阳能板；30_冷却系统；31-散热座；32_冷却管；40_冷却系统；41_散热座；42_热导管；43_鳍片；50_集热装置；51-锥形槽；52_窗口 ；53_存热物质；54_传热管；L0_太阳光；W_气流。
具体实施例方式为使贵审查员能清楚了解本发明的内容，仅以下列说明搭配附图，说明如后。本发明具有两种实施方式，分别有不同的用途，第一种为使用在太阳能发电的热能集取，则请参看图I、图2所示，至少包含有一本体10，具有两个对称的接收部101，102，该接收部101，102内至少各设有一反 射镜103，104 ;但本发明的实施例，是将本体10设为一长形体，而且在以该长形本体10的纵轴为界，左右各构成两个对称的接收部101，102，且在接收部101，102内设有多个呈阵列式排列的反射镜103，104，该反射镜103，104具有光学离轴式的非对称弧形；在本体10中央依纵轴方向设有容槽14，并在容槽14的底部设有通孔15，而在容槽14侧边对应接收部101，102的反射镜103，104焦点位置附近设有镂空的支座16。请参看图2、图3所示,该本体10的底部是由发泡体11 (例如-.PU, Polyurethane的缩写，中文名为聚氨基甲酸酯，简称聚氨酯)以一体成型构成，为使其具有较佳的强度，在本体10的发泡体11外缘或周侧以肋架13予以支撑框围；其中，如图2所示，前述本体10于反射镜103，104位置的发泡体11直接(以模具塑造)形成一凹弧面，并在该凹弧面上覆设有反射膜12。(按，该制作反射镜的制法，详述于另一专利案中，在此不作赘述。)请配合参看图I、图2、图3所示，本体10的两对称的接收部101，102上方开口处均设有嵌槽17，并分别以一透光防护盖板18覆设其上，作为防尘及保护反射镜103，104的设置。一光学系统20，设于本体10的支座16处，包含有一透镜组21及一太阳能板22，其中，如图2、图3所示，该透镜组21于正对着反射镜103，104端设有凸弧形面210，而另一端则设有角锥体211，并在角锥体211的后方设有太阳能板22。一冷却系统30，设于本体10的容槽14内，包含有与光学系统20贴合的多个散热座31及冷却管32。本发明在使用上，如图3所示，当太阳光LO自本发明上方照设在本体10接收部101,102的反射镜103，104后，分别被反射至光学系统20内的透镜组21，经透镜组21以凸弧形面210进行二次光学的接收及导引，由角锥体211将能量聚集于太阳能板22上，再由冷却系统30以水冷的方式将多余的热能带走，又由于在本体10的容槽14及通孔15为贯通，故可通以气流W，将本体10内的热量以气冷的方式快速带走。然而上述的冷却系统30亦可等效取代以图4所示的被动式冷却系统40，即除了设有一支撑及吸热的散热座41之外，在其侧边更设有热导管42 (heat pipe)，并在该热导管42上设有鳍片43，且该鳍片43垂直于容槽14及通孔15的槽径及孔径。本发明的第二种实施例，使用于辐射集热的用途上，除具有第一实施例的本体10之外，更增加了如图5所示的集热装置50，该集热装置50为一封闭的箱形体，形状可依本体10的形状而略为变化，主要是在集热装置50的壳体内部填充存热物质53 (例如砂砾)，另在集热装置50两侧接受本体10射出光线的方向，即相对于支座16位置处，设有两个锥形槽51，该锥形槽51的槽面涂为黑色，槽口的外侧封设有透明窗口 52(例如玻璃或压克力等)；数根传热管54贯穿于集热装置50的高存热物质53内部，且在诸传热管54内储有耐高温油质液体，能将热能吸取并带走。 欲将本发明实施于辐射集热时，将该集热装置50置于本体10的容槽14及通孔15位置，当太阳光LO自上方照设在本体10接收部101、102的反射镜103、104后，分别被反射至集热装置50的窗口 52，被内部的存热物质53所吸收后，再被传热管54内部的油质液体将热量带往需要的地方。运用本发明时，将可获致如下的优点I、本发明专为以光学离轴式弧形反射镜收集太阳能所设计的，在本体的结构上，以发泡体为底材，并以一体成型的方式塑成，故制造上更为方便，同时在反射镜的设计，在发泡体上贴设塑胶反射膜，除了能减少成本之外，制作更为精密，不易变形，且维修容易，是本发明的主要优点。2、本发明造型上以长形设计，而且以阵列式的反射镜向中央集中将能量收集，而冷却系统架设在中央位置，且上下贯通，能有效的进行散热的目的，为本发明的另一优点。3、本发明光学系统内的透镜组，以凸弧形面对太阳光再进行二次光学的接收及导弓丨，再由角锥体将能量聚集于太阳能板上，使光源的接收倍率更大，使本发明能实施于太阳能发电上。4、本发明在实施于辐射集热用途时，仅需在本体内设有集热装置，当太阳光自上方照设在本体接收部的反射镜后，分别被反射至集热装置的窗口，被内部的存热物质所吸收后，再被传热管内部的油质液体将热带往需要的地方，用途更为广泛。综上所述，本发明实具有专利的新颖性，具有实质的产业利用价值而具有实用性，且符合业界的期待，应予专利的保护，符合专利的新颖性及实用的进步性要件，乃爰依专利法的规定，向钧局提起专利的申请。
权利要求
1.一种阵列式光学离轴聚焦的太阳能收集装置，其特征在于，于所述的太阳能收集装置的本体设有两个对称的接收部，该接收部内至少各设有一反射镜，且该反射镜具有光学离轴式的非对称弧形；在本体中央依纵轴方向设有容槽，并在容槽的底部设有通孔，而在容槽侧边对应接收部的反射镜焦点位置附近设有镂空的支座；本体的底部由发泡体以一体成型构成，且前述本体于反射镜位置的发泡体形成凹弧面，并在该凹弧面上覆设有反射膜。
2.如权利要求I所述的阵列式光学离轴聚焦的太阳能收集装置，其特征在于，本体为一长形体，而且在以该长形本体的纵轴为界，该本体左右各构成的对称接收部内设有多个呈阵列式排列的反射镜。
3.如权利要求I所述的阵列式光学离轴聚焦的太阳能收集装置，其特征在于，本体的发泡体周侧嵌设有肋架框围封合。
4.如权利要求I所述的阵列式光学离轴聚焦的太阳能收集装置，其特征在于，本体两对称的接收部上方开口处均设有嵌槽，在该嵌槽处覆设有透光防护盖板。
5.一种阵列式光学离轴聚焦的太阳能收集装置，其特征在于，至少包含有 一本体，具有两个对称的接收部，该接收部内至少各设有一反射镜，且该反射镜具有光学离轴式的非对称弧形；在本体中央依纵轴方向设有容槽，并在容槽的底部设有通孔，而在容槽侧边对应接收部的反射镜焦点位置附近设有镂空的支座；本体的底部由发泡体以一体成型构成，且前述本体于反射镜位置的发泡体形成凹弧面，并在该凹弧面上覆设有反射膜； 一光学系统，设于本体的支座处，该光学系统包含有集光的透镜组及太阳能板； 一冷却系统，设于本体的容槽内。
6.如权利要求5所述的阵列式光学离轴聚焦的太阳能收集装置，其特征在于，冷却系统包含有与光学系统贴合的多个散热座及冷却管，并在该冷却管上设有多个鳍片。
7.如权利要求5所述的阵列式光学离轴聚焦的太阳能收集装置，其特征在于，冷却系统的冷却管为热导管。
8.—种阵列式光学离轴聚焦的太阳能收集装置，其特征在于，至少包含有 一本体，具有两个对称的接收部，该接收部内至少各设有一反射镜，且该反射镜具有光学离轴式的非对称弧形；在本体中央依纵轴方向设有容槽，并在容槽的底部设有通孔，而在容槽侧边对应接收部的反射镜焦点位置附近设有镂空的支座；本体的底部由发泡体以一体成型构成，且前述本体于反射镜位置的发泡体形成凹弧面，并在该凹弧面上覆设有反射膜； 一集热装置，为一封闭的箱形体，在内部填充存热物质，另在集热装置两侧接受本体射出光线的方向，设有两个锥形槽，该锥形槽的槽面涂为黑色，槽口的外侧封设有透明窗口 ；数根传热管贯穿于集热装置的高存热物质内部，且在所述传热管内储有耐高温油质液体。
全文摘要
一种阵列式光学离轴聚焦的太阳能收集装置，设有一以发泡体为主材，配合肋架而构成的装置本体，该本体在两侧边分别贴设有多个反射膜而构成反射镜，并形成对称的接收部，能将光线反射至光学系统，经二次光学的再次均匀聚光，或使用黑体辐射集热装置，可以得到高倍率的太阳光能量，由于本发明的结构设计改变了传统的思维，不但在制造上能突破传统，具有节省成本、制造容易、质轻、维修容易等优点，并且能充分散热。
文档编号G02B5/10GK102778047SQ20111011798
公开日2012年11月14日 申请日期2011年5月9日 优先权日2011年5月9日
发明者刘克迅 申请人:茂杰光电有限公司