经分离太阳射线为长波长射线和短波长射线的发电和加热的混合型太阳能聚集器制造技术

为利用太阳射线进行发电和加热，把太阳射线分离为可以分别聚集的短波长射线和长波长射线以提高发电和加热效率。为了分离太阳射线，最好使用一种半透明镜来反射短波长射线和透过长波长射线。而且，这种半透明镜最好可以作为一个聚集短波长射线的光学系统。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及发电和加热用的一种太阳能聚集器，更具体地，涉及一种把短波长太阳能转换为电能和把长波长太阳能转换为热能的混合型太阳能聚集器。太阳射线被分离成短波长射线和长波长射线。被分离的短波长射线聚集在用于把这种短波长太阳能转换为电能的一个太阳能电池上，被分离的长波长射线聚集在利用这种长波长射线能加热管内液体的一根管道上。作为一种发电用的太阳能聚集器，已知有一种太阳能面板。这种太阳能面板由排列成平面形式的太阳能电池构成。而且，也已知一种大型的太阳能聚集器。这种太阳能聚集器由分布在地面上的把太阳射线聚集在一个聚集点上的大量反射镜和设置在这个聚集点上的一个太阳能电池构成。另一方面，已知一种产生热能的太阳能聚集器。这种太阳能聚集器由聚集太阳射线的若干反射镜和设置在聚集点上的吸热管组成。此外，已经提出另一种发电和加热用的太阳能聚集器。这种混合型太阳能聚集器使用了设置在太阳射线聚集点上的太阳能电池和设置在这个太阳能电池后表面的吸热管。在普通的发电和加热用的混合型太阳能聚集器中，具有冷却太阳能电池的作用的吸热管不可能加热到高的温度。这是因为当太阳能电池加热到高温时，其效率急剧下降。因此，这种混合型太阳能聚集器仅能生产最高温度为40～50℃的温水。而且，这种太阳能电池的效率不可能有效地提高。本专利技术提供了一种新型高效的发电和加热用的混合型太阳能聚集器。在本专利技术的这种混合型聚集器中，太阳射线被分离为两部分，其中一部分射线具有适合于由太阳能电池发电的波长(主要是可见的和波长较短的射线，或者说，其波长最好不大于9000埃的射线，下面称为“短射线”)，另一部分射线具有适用于加热的波长(主要是红外线，下面称为“长射线”)。本专利技术的这种混合型聚集器包含一个把太阳射线分离为短射线和长射线的分离装置，这个分离装置被置于一个聚集太阳射线的光学系统中。而且，上述的太阳能电池安置在短射线的聚集点上，而吸热管设置在长射线的聚集点上。最好以一种能反射短射线并可透过长射线的半透明镜作为这种分离装置。例如，这种半透明镜可通过在其上面沉积一层硅酮薄膜的玻璃板来构成。此外，这种分离装置最好还具有把短射线聚集在太阳能电池上的功能。从下面的实施例和所附的权利要求书将更完整地理解本专利技术，附图中附图说明图1示出按照第一实施例的一个混合型太阳能聚集器的横截面图。图2示出使用第一实施例的混合型太阳能聚集器的一个太阳能聚集系统的局部平面图；图3概略示出一个传热介质循环系统；图4示出按照第二实施例的一个混合型太阳能聚集器的横截面图；图5示出按照第三实施例的一个混合型太阳能聚集器的横截面图；图6示出按照第四实施例的一个混合型太阳能聚集器的横截面图；图7示出按照第五实施例的一个混合型太阳能聚集器的横截面图；图8示出应用第五实施例的混合型太阳能聚集器的一个太阳能聚集系统的局部平面图；图9示出按照第六实施例的一个混合型太阳能聚集器的横截面图；图10示出另一个实施例的一个太阳能会聚系统的侧视图；图11示出示于图10的太阳能会聚系统的平面图；图12示出图10中的太阳能会聚系统中的一个混合型太阳能聚集器的横截面图；图13示出又一个实施例的一个太阳能会聚系统的平面图；图14示出在图13中的太阳能会聚系统中应用的一个混合型太阳能聚集器的横截面图15示出再一个实施例的一个混合型太阳能聚集器的横截面图。下面叙述把太阳射线分离为短射线和长射线并使短射线和长射线分别聚集的一种混合型太阳能聚集器的最佳实施例。一个太阳能电池设在短射线聚集点上，而一个吸热管设在长射线的聚集点上。图1示出按照第一实施例的一个混合型太阳能聚集器的横截面图。图中标号2表示由强化玻璃制成的一个透明玻璃管。这个玻璃管2的横截面的上半部是圆形表面，下半部是抛物面2a。抛物面2a上用蒸汽沉积法涂上一层铝涂层2b以反射长射线。抛物面2a有一个焦点，一个吸热管12位于这个焦点外。吸热管12是由内管12b和外管12a构成的一种双层管。内管12b和外管12a之间有一真空间隙12c，因此内管12b与环境隔绝。内管12b的外壁表面涂成黑色以便高效地吸收长射线的热能。诸如聚乙二醇之类的传热介质14通过内管12b流动。这种聚乙二醇可以加热到几百度，还具有抗冻性能。一个抛物镜10位于吸热管12上方。这个抛物镜10被蒸汽沉积多层硅酮薄膜。抛物镜10反射主要由可见的及波长较短的射线构成的短射线，而透过主要由红外线组成的长射线。严格地说，抛物镜10反射波长不大于9000埃射的太阳射线，透过波长大于9000埃的太阳射线。一个太阳能电池6位于抛物镜10的焦点上(严格地说，在稍低于焦点的一个位置上)。太阳能电池6固定在具有矩形横截面的铝管4的下表面上。铝管4内通以冷却水8用以冷却太阳能电池6。太阳射线R1和R2中的短射线R11和R21由抛物镜10反射而聚集在太阳能电池6上。太阳射线R1和R2中的长射线R12和R22透过抛物镜10，然后由玻璃管2的下表面反射而聚集在吸热管12上。由于聚集在太阳能电池6上的短射线不包括红外线，因此太阳能电池6易保持在低温下。此外，太阳能电池6可由冷却水8有效地冷却下来。如图2所示，玻璃管2的两端由端板41和43封住。端板41和43用于按图1所示位置关系固定铝管4、抛物镜10和吸热管12。端板41和43上分别固定有空心轴38和42，铝管4和吸热管12通过这两个空心轴向外伸出。铝管4和吸热管12在靠近端板41和43的部位按图1所示向上或向下弯曲，以便对准安装在大致为端板41和43的中部位置的空心轴38和42。空心轴38通过轴承36可转动地支承在固定架40上。固定架40安装在一个所要求的位置，例如，工厂的屋顶上。同样，空心轴42通过轴承44支承在固定架46上。空心轴42上固定一个链轮54，一根链条52缠绕在这个链轮上，并与连在电动机48上的链轮50啮合，因此，当链条52由电动机48和链轮50带动而运动时，玻璃管2就转动。电动机48由代表太阳敏感方向的敏感信号控制，玻璃管2正常地保持在图1所示的位置，就是说，入射的太阳射线总是与图1中的对称轴平行。通过空心轴38和42向外延伸的吸热管12由图2示出的上端的连接器30连接到管28上，并由图2示出的下端的连接器32连接到管34上。连接器30和32分别将吸热管12可转动地连接到管28和34上。通过玻璃管2伸出的铝管4与软管26和16相连，软管26和16分别由连接器24和18连接到冷水供给管20和22上。值得注意的是，虽然图2是局部示出，但可在固定架40和46上平行地设置许多玻璃管2。图3概略示出一个传热介质循环系统。传热介质14通过由标号28a所示的一个区段引入压力箱60，因此，加热了存贮在压力箱60上的介质62。介质62的沸点低。通过对介质62加热，传热介质14释放热能，然后返回储存箱64以便重新使用，如图3和2中标号34a所示。沸点低的介质62在压力箱60中蒸发产生蒸汽。蒸汽流过通道66和70，注入到冷却箱72中。蒸汽流使涡轮68转动而发电。冷却箱72中有一根在其中引入冷却水的管82，因此，蒸汽再次液化而成液体73。液化的介质73在压力泵76作用下经由通道74和78返回到压力箱60中。由于冷却在冷却箱72中的介质73而被加热的冷却水排放到一个温水储箱84中，然后通过导管本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用太阳射线发电和加热用的太阳能聚集器，包括：一个把太阳射线分离为短射线和长射线的分离装置，这个分离装置与一个光学系统相结合用以聚集太阳射线；一个设置在短射线聚焦点附近的太阳能电池；一个设置在长射线聚焦点附近的吸热管。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：泉久雄，
申请(专利权)人：泉久雄，
类型：发明
国别省市：JP[日本]