专利名称：太阳电能热能转换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及太阳能转换技术4域，具体是指一种太阳电能热能转换器，它将大部分接收 到的太阳能转换成电能和热能。
背景技术：
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在现有技术中，已知的同时能产生电能与热能的太阳能转换器是用折射聚光的，其聚光 效果不如反射聚光。折射聚光需要高折射率的材料，跟踪太阳也需要双轴调节。
而且折射聚光要取得高度聚光，对光学器件的要求及复杂程度要高的多。这样就使得太 阳能转换器的造价和成本非常高，而且维修保养困难，器件更换繁杂，在很大程度上限制了 太阳能转换器的大规j莫推广应用。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种能够利用太阳能同时产生电能 与热能、能量转换效率较高、结构简单、造价低廉、工作性能稳定可靠、适用范围较为广泛 的太阳电能热能转换器。
为了实现上述的目的，本发明的太阳电能热能转换器具有如下构成 该太阳电能热能转换器，用于将收集到的太阳辐射转换成电能与热能，其主要特点是， 该转换器由下列的组成部分
a) 不导电的、透明的'液体；
b) 光电器件；
c) 透明的容器，所述的液体充满该容器，且所述的光电器件设置于该容器内，其结构
为
i) 该容器的材料的折射率与所述的液体一致；
ii) 该容器的顶部外表面为平面，太阳光由此进入该容器后仍为平行光；
iii) 该容器的底部外表面为凸面，并镀有反射物质，将平行的太阳光聚焦到靠近该容器内顶部的一条聚焦线上，所述的聚焦线的位置为所迷的光电器件所处的位置；
iv) 该容器的一端设置有让冷却的所述的液体进入的入口 ；
v) 该容器的另一端设置有让太阳光加热过的所述的液体排出的出口。 该太阳电能热能转换器中的液体是硅油。
该太阳电能热能转换器中的容器的底部外表面的凸面为抛物面。 该太阳电能热能转换器中还包括太阳跟踪的装置。
具体来说，此发明用内含有太阳能板的透明容器来产电与产热。容器内装满了透明的不 导电的液体，如硅油，用来冷却太阳能板和将热能取出。容器和液体具有相同的折射率。容 器顶部是平面，这样太阳光从顶部进入容器将仍然是平行光。容器底部是凸面形的(最好是 抛物面形的)，并镀上反射物质。这样平行的太阳光到达底部后将会被聚焦到容器内部的顶部。 聚焦的光形成一条线，而太阳能板正是放在这条聚焦线处。容器的一端是液体的入口，冷却 了的液体从那里进入容器。另一端是液体的出口，被太阳能板加热过的液体^L那里排出。加 热过的液体经过热交换器冷却后又进入容器。此发明包括太阳跟踪系统。
采用了该发明的太阳电能热能转换器，由于其中主要利用了反射聚光，用简单的抛物面 即可以达到高度聚光；此外，跟踪太阳也只需单轴调节，当器件的长轴的取向和太阳的走向 一样，即东,方向的话，那么器件只需要作"微调"跟踪，即对季节变化以及长轴的取向偏 差所做的很小且精密的调整，从而结构筒单，制造容易，低价低廉，有更广泛的应用范围； 不仅如此，由于本发明能够高度聚光，从而所需的太阳能板大大地減少，因而大大地降低造 价；同时还可以使用效率更高的太阳能板，如多接面型的，来提高转换效率，虽然其价格比 较高，但用量少，系统的整体价格不至于增加很多，而且由于高效率，单位能量的价格反而 有可能下降；另一方面，本发明能够同时采用太阳能板的光电效应发电，并将剩余的太阳能 作为热能取出，因此总体能量转换效率很高，同时冷却液体能避免太阳能板的温度变得很高 而影响效率。
图1是本发明的太阳电能热能转换器的首选具体实例的透^f见构造图。 图2是本发明的太阳电能热能转换器的首选具体实例的断面构造图。 图3是本发明的太阳电能热能转换器的包括太阳跟踪系统首选具体实例的透视构造图。 图4是本发明的太阳电能热能转换器的包括提供太阳跟踪系统讯号的首选具体实例的断 面构造图。囝中的零邻件由统一的号码标法:.如图2的新的零部件用200系列的号码，图3的新的 零部件用300系列的号码，如此类推，其中
100-太阳能收集器；110-容器的顶部；120-容器的底部；130-反光材料；140-光 电器件；160-液体出口； 170-液体入口；
200-太阳能收集器；211-容器顶部外表面；212-泉器顶部内表面；221-容器底部 外表面；222-容器底部内表面；250-液体；
300-蜗杆齿轮；310-齿轮；320-伺服电机；330-太阳光；341-光电器件；343-光 电器件。
具体实施例方式
下面的描述将参照附图，它们用来说明此发明的几个实例。附图以及描述只是实例，只 要符合本发明的原理，各种不同的形式、结构、操作等的改变都属于本发明的范畴。
本发明的太阳电能热能转换器，用子将收集到的太阳辐射转换成电能与热能，该转换器 由下列的组成部分
a) 不导电的-透明的液体；该液体可以是硅油，也可以采用其它具有相应特性的液体。
b) 光电器件；
c) 透明的容器，所述的液体充满该蓉器，且所述的光电器件设置于该容器内，其结构为
i) 该容器的材料的折射率与所述的液体一致；
ii) 该容器的顶部外表面为平面，太阳光由此进入该容器后仍为平行光；
iii) 该容器的底部外表面为凸面，该凸面可以为抛物面，并镀有反射物质，将平行 的太阳光聚焦到靠近该容器内顶部的一条聚焦线上，所述的聚焦线的位置为所述的 光电器件所处的位置；
iv )该容器的一端设置有让冷却的所述的液体进入的入口 ； v)该容器的另一端设置有让太阳光加热过的所述的液体排出的出口。 同时，该太阳电能幾能转换器中的容器还包括太阳跟踪的装置。
具体来说，图1所示的是本发明的首选具体实例-太阳能收集器(100)的透视构造图； 而图2是本发明的首选具体实例的断面构造图。此器具由透明容器，以及所盛满的液体(250) 和光电器件(140 )(或称太阳能板).所组成。
太阳光由容器的外表面是平面的顶部(110)的进入， 一部分经过所盛的液体(250)和 底部(120)透明壁，到达凸面形(最好是抛物面形的)的外部(221 )所镀的反射物质(130)上。这些太阳光将被反射并聚焦到处于靠近容器顶部(110)内部的聚i戮处的太阳能板(140)上。
液体(250 )是不导电的，因而不会影响光电器件(140)的产电功能。液体(250)是透 明的，阳光可以通过液体(250)到达底部(120)的反射面(130)并反射到光电器件(140) 上。液体(250 )的作用是为光电器件(140)散热，并将此热量取出。硅油是能满足这些要 求的很好的选择。为了减轻重量以及便于安装，注入液体可以是安装的最后一步。
容器壁，包括顶部(110)与底部(120)，都是透明的，可使太阳光穿透。玻璃、透明塑 料都可以使用。容器壁的折射率应与液体(250)—致，这样光线经过这两者的界面时不会折 射或变向。
容器的顶部(110)外表面(211)是平面，阳光通过后仍是平行光。只要容器壁与液体 的折射率一致，容器的内部可以是任何形状，尽管图中所示的顶部内表面(212)是平面，底 部内表面(222)是凹面。
容器的底部(120)外表面(221 )是凸面形(最好是抛物面形)，并镀上反射物质(130) 而形成聚光反射镜。平行光会被此镜面聚焦到靠近顶部(110)内面而形成一条聚焦线。太阳 能板(140)正装在这条聚焦线的位置。
容器一端有液体(250)的入口 (170),冷却了的液体(250)从那里进入容器。另一端 是液体(250)的出口 (160),被太阳能板加热过的液体(250)从那里排出。加热过的液体 (250 )经过热交换器冷却后又进入容器。热交换器的例子有室内散热器(用于取暖)，或热 水器等等。这些例子都是成熟的技术。.
这些出入口可以使几个容器串联或并联使用 一个冷却液分布系统。串联是指一个容器的 出口连着另一容器的入口；并联是指几个容器的入口连着一个共同的冷却液供应管，这几个 容器的出口连着一个共同的冷却液收集管。多个容器(或)可以装在一个盒子里，构成一个 太阳能收集器的模块板。
光电器件(140 )的位置靠近容器顶部(110 )的内壁(212 ),与底部(120 )反射镜面(221 ) 的聚焦线重合。多个容器的光电器件的输出可以串联或并联起来，以增强总体的输出电压或 输出电流。这种连接方法已是成熟的技术。
图3显示了一种可以同时调节多个太阳能收集器的太阳跟踪系统。它使得太阳光(330) 横向垂直进入容器顶部(110)的外平面(211),进而聚焦到光电器件(341, 342)上。
此发明首选的太阳跟踪系统包括一套蜗杆齿轮(300)和伺服电机(320)。每个容器的一 端都有一个齿轮(310)咬着此蜗杆齿轮。蜗杆齿轮的转动将调节所有的与其连着的容器的角度。这套系统不会影响容器(太阳能收集器)长轴的角度。如果长轴的取向是东西方向，那 么容器的角度调整只需配合季节变化与长轴的取向的偏差所引起的微调。 一个太阳能收集器 模块板内可以有 一套太阳跟踪系统。
图4显示了一种可以提供太阳跟踪系统讯号的太阳能收集器(100)断面构造图。两个(或 两组)光电器件(341, 342)在同一容器中平行地放置于聚焦线处。两者的间隔尽可能的小， 使其电路隔绝，(也可使用绝缘薄片)。.当太阳光(310)聚焦于聚焦线处时，两个(或两组) 光电器件(341, 342)同时达到最大输出.。当容器的角度稍有偏差，这两者的输出就会不同， 其讯号就可用来调节伺服电机。反馈控制系统是已知的成熟技术。
此发明当然也可使用别种太阳跟踪系统或额外的太阳跟踪讯号。这些系统也是已知的成 熟技术。 '
采用了上述的太阳电能热能转换器，由于其中主要利用了反射聚光，用筒单的抛物面即 可以达到高度聚光；此外，跟踪太阳也只需单轴调节，当器件的长轴的取向和太阳的走向一 样，即东西方向的话，那么器件只需要作"微调"跟踪，即对季节变化以及长轴的取向偏差 所做的很小且精密的调整，从而结构简单，制造容易，低价低廉，有更广泛的应用范围；不 仅如此，由于本发明能够高度聚光，从而所需的太阳能板大大地减少，因而大大地降低造价； 同时还可以使用效率栗高的太阳能板，如多接面型的，来提高转换效率，虽然其价格比较高， 但用量少，系统的整体价格不至于增加很多，而且由于高效率，单位能量的价格反而有可能 下降；另一方面，本发明能够同时采用太阳能板的光电效应发电，并将剩余的太阳能作为热 能取出，因此总体能量转换效率很高，同时冷却液体能避免太阳能板的温度变得很高而影响 效率。
上面的描述以及附图只是此发明的具体实例，并不对此发明形成限制。此发明还将有其 他的表现形式。此发明的范畴由所附的权利要求书来决定。
权利要求
1、一种太阳电能热能转换器，用于将收集到的太阳辐射转换成电能与热能，其特征在于，该转换器由下列的组成部分a)不导电的、透明的液体；b)光电器件；c)透明的容器，所述的液体充满该容器，且所述的光电器件设置于该容器内，其结构为i)该容器的材料的折射率与所述的液体一致；ii)该容器的顶部外表面为平面，太阳光由此进入该容器后仍为平行光；iii)该容器的底部外表面为凸面，并镀有反射物质，将平行的太阳光聚焦到靠近该容器内顶部的一条聚焦线上，所述的聚焦线的位置为所述的光电器件所处的位置；iv)该容器的一端设置有让冷却的所述的液体进入的入口；v)该容器的另一端设置有让太阳光加热过的所述的液体排出的出口。
2、 根据权利要求1所述的太阳电能热能转换器，其特征在于，所述的液体是硅油。
3、 根据权利要求1所述的太阳电能热能转换器，其特征在于，所述的容器的底部外表面 的凸面为抛物面。
4、 根据权利要求1所述的太阳电能热能转换器，其特征在于，所述的转换器还包括太阳 跟踪的装置。
全文摘要
本发明涉及一种太阳电能热能转换器，其用透明的容器以及内部充满的透明的液体和光电器件来产生电和热，容器和液体的折射率是一致的，容器的顶部外表面是平面，底部外表面是凸面形，并镀有反光物质而成镜面；太阳光从容器的顶部进入容器，经底部的镜面反射并聚焦到容器内部顶部的聚焦线上，也就是光电器件所处的位置；冷却液体从容器一端的入口进入容器来为光电器件降温；被光电器件和太阳光加热过的液体从容器另一端的出口排出；太阳跟踪系统将调节此器具绕长轴的转动角度(或短轴的取向)，使太阳光总是垂直于短轴，并聚焦到光电器件上。
文档编号H02N6/00GK101453178SQ20081018553
公开日2009年6月10日 申请日期2008年12月8日 优先权日2007年12月8日
发明者怡 庞 申请人:怡 庞