一种碟式太阳能聚光镜制造技术

本实用新型专利技术涉及一种碟式太阳能聚光镜。该碟式太阳能聚光镜由一次反光镜和二次反光镜组成；一次反光镜上安装了若干个由平面镜切割而成的小镜片，可将入射光线反射到二次反光镜上；二次反光镜由整块平面镜切割而成，可将一次反光镜反射过来的入射光线再次反射到指定区域内。本实用新型专利技术的制造材料主要是塑料和平面镜，制造成本远低于传统的抛物面反光镜，适用于不需要高精度点聚焦、只需将阳光大致地聚集到指定区域内即可的应用场景。

【技术实现步骤摘要】
一种碟式太阳能聚光镜
本技术涉及太阳能聚光
，尤其是涉及一种碟式太阳能聚光镜。
技术介绍
目前，碟式太阳能聚光镜主要应用在碟式光热发电技术中。碟式光热发电技术的基本原理，就是将阳光聚焦起来作为热源，直接驱动斯特林发动机做功发电。为了保证斯特林发动机的热效率，热源的温度必须达到上千度，这对碟式太阳能聚光镜的聚光精度提出了很高的要求；为了达到这么高的聚光要求，现在的碟式太阳能聚光镜都采用了加工精度很高的抛物面反光镜。如果应用场景并不需要那么高的点聚焦精度和加热温度，而是将阳光大致地聚集到指定区域内就行了(比如专利号2018102799515的技术专利《分布式太阳能蓄热装置》)，那么现有的碟式太阳能聚光镜在经济上就不可行了，因为它有两个主要的缺点：(1)高精度的抛物面反光镜，制造成本很高，最终导致整套系统的成本难以下降，这也是碟式光热发电技术迟迟得不到大规模商用的原因之一；(2)斯特林发动机一般安装在抛物面反光镜的焦点处，相对于太阳跟踪机构的支撑点的力矩很大，导致太阳跟踪机构的功率和能耗都很大，增加了制造成本、降低了经济效益。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述问题，本技术提供了一种结构简洁、造价低廉的碟式太阳能聚光镜，适用于无需高精度点聚焦、只需将阳光大致地聚集到指定区域内即可的应用场景。本技术的技术方案如下：一种碟式太阳能聚光镜，包括一次反光镜1和二次反光镜2；所述一次反光镜1由若干个一次反光镜组件3拼接而成，为一个朝向入射光线的向阳面；所述一次反光镜组件3包括小镜片5和小镜片支撑件4；所述小镜片5为平面镜，安装在小镜片支撑件4的向阳面上，形成一次反光镜1的反射面，所述一次反光镜1的反射面可将入射光线12反射到二次反光镜2上；所述二次反光镜2的反射面与一次反光镜1的反射面相对，所述二次反光镜2的反射面可将一次反光镜1反射过来的入射光线12反射到称为集光区域7的指定区域内；所述二次反光镜2的边缘轮廓所在的平面是二次镜基准面6；二次镜基准面6平行于所述一次反光镜1的边缘轮廓所在的平面；所述一次反光镜1的边缘轮廓与所述二次反光镜2的边缘轮廓形状相似；将一次反光镜1的边缘轮廓的形心与二次反光镜2的边缘轮廓的形心连接起来，得到的直线是中心连线8；中心连线8垂直于二次镜基准面6。优选的，所述一次反光镜1与所述二次反光镜2的边缘轮廓为圆形或多边形。优选的，所述一次反光镜1是一个空心的环形结构，该环形结构的边缘是外环14和内环15；外环14与内环15之间铺设小镜片5；内环15的内部放置蓄热容器17；所述内环15所在的平面是一次镜基准面16；一次镜基准面16平行于二次镜基准面6。优选的，所述集光区域7是蓄热容器17的保温玻璃窗25上最接近二次反光镜2的表面；如果入射光线12能够被一次反光镜1和二次反光镜2反射到集光区域7，就必定能进入蓄热容器17的内部。优选的，所述二次反光镜2为平面镜、球形凸面镜或球形凹面镜。优选的，所述小镜片支撑件4的剖面包括若干个剖面线段11；所述剖面线段11之间依次首尾连接，形成一个连续的折线；所述剖面线段11的中点与所述中心连线8的距离越大，该剖面线段11的斜率就越大；所述剖面线段11的长度和斜率的取值能保证入射光线12被所述一次反光镜1和所述二次反光镜2反射到集光区域7内，并且不会被蓄热容器17的外壳挡住。优选的，所述一次反光镜组件3的数量为6个。本技术的有益效果是：本技术可应用在如附图3所示的分布式太阳能蓄热装置(《分布式太阳能蓄热装置》，专利号2018102799515)，功能是将阳光聚集到蓄热容器17的内部、将蓄热容器17内部的蓄热介质加热到200摄氏度以上；如附图1、2所示，该碟式太阳能聚光镜由一次反光镜1和二次反光镜2组成；一次反光镜1上安装了若干个由平面镜切割而成的小镜片5，可将入射光线12反射到二次反光镜2上；二次反光镜2由整块反光镜切割而成，可将一次反光镜1反射过来的入射光线再次反射到蓄热容器17的内部。该碟式太阳能聚光镜的设计理念是：(1)充分利用应用场景对聚光精度要求不高的特点，采用小块平面镜拼接的方式来制作一次反光镜1，取代了必须依靠机械模具和打磨工艺才能制作的抛物面反光镜；(2)优先选用塑料来制作一次反光镜1的小镜片支撑件4；(3)利用二次反光镜2将集光区域7从一次反光镜1的焦点位置转移到一次反光镜1的中心位置附近，降低了整个聚光镜相对于俯仰转动轴的力矩；(4)在平面镜、球形凸面镜和球形凹面镜三者之间，优先选择平面镜来制作二次反光镜2。得益于上述设计理念，整个聚光镜的成本被削减到200元以内，远远低于传统抛物面反光镜的成本，经济效益非常显著。不过，跟传统的抛物线聚光镜相比，该碟式太阳能聚光镜的聚光要求有了很大的变化。传统的抛物线聚光镜的聚光要求是：点聚焦，“聚光比”越高越好；但是该碟式太阳能聚光镜的聚光要求主要有以下几点：(1)面聚焦，只要将阳光聚集到指定范围内就行了，对“聚光比”没有任何要求；(2)不能让蓄热容器17的外壳挡住阳光；(3)为了降低阳光在玻璃表面的反射损耗，尽量让阳光接近垂直入射；(4)在保证所有入射光线都被聚集到集光区域7的前提下，尽量减小二次反光镜2的投影尺寸。由于聚光要求发生了变化，所以在设计一次反光镜1的剖面时，采用“在抛物线上划分线段”的方法无法获取得最优化的聚光效果，必须采用全新的设计方法。这个全新的设计方法及其带来的与众不同的聚光效果，是本技术与传统碟式聚光镜的最大区别。附图说明附图1是本技术的外观图。图中的标记为：1-一次反光镜；2-二次反光镜；3-一次反光镜组件；4-小镜片支撑件；5-小镜片；13-支撑杆；14-外环；15-内环。附图2是本技术的剖面图。图中的标记为：1-一次反光镜；2-二次反光镜；6-二次镜基准面面；7-集光区域；8-中心连线；9-集光平面；11-剖面线段；12-入射光线；13-支撑杆；14-外环；15-内环；16-一次镜基准面。附图3是分布式太阳能蓄热装置的整机图。图中的标记为：1-一次反光镜；2-二次反光镜；7-集光区域；10-集光圆；13-二次反光镜支撑杆；17-蓄热容器；18-蓄热容器支撑臂；19-俯仰转动云台；20-俯仰转动电机；21-云台支撑脚；22-滚轮组件；23-水平转动轨道；24-水平转动电机。附图4是蓄热容器的剖面图。图中的标记为：25-保温玻璃窗；26-光热转化器；27-蓄热容器罐体；28-外壳；29-轴承；30-旋转接头；31-油仓；32-保温材料。附图5是设计方法的实施例图一。图中的标记为：8-中心连线Lm；11-剖面线段；33-线段Ld；34-蓄热容器的外壳剖面；35-线段LD；36-线段L1；37-线段L1的起点(x1,y1)；38-入射光线P0；39-入射光线T0；40-一次反射光线P1；41本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碟式太阳能聚光镜，其特征在于：包括一次反光镜(1)和二次反光镜(2)；/n所述一次反光镜(1)由若干个一次反光镜组件(3)拼接而成，为一个朝向入射光线的向阳面；所述一次反光镜组件(3)包括小镜片(5)和小镜片支撑件(4)；所述小镜片(5)为平面镜，安装在小镜片支撑件(4)的向阳面上，形成一次反光镜(1)的反射面，所述一次反光镜(1)的反射面可将入射光线(12)反射到二次反光镜(2)上；/n所述二次反光镜(2)的反射面与一次反光镜(1)的反射面相对，所述二次反光镜(2)的反射面可将一次反光镜(1)反射过来的入射光线(12)反射到称为集光区域(7)的指定区域内；/n所述二次反光镜(2)的边缘轮廓所在的平面是二次镜基准面(6)；二次镜基准面(6)平行于所述一次反光镜(1)的边缘轮廓所在的平面；/n所述一次反光镜(1)的边缘轮廓与所述二次反光镜(2)的边缘轮廓形状相似；将一次反光镜(1)的边缘轮廓的形心与二次反光镜(2)的边缘轮廓的形心连接起来，得到的直线是中心连线(8)；中心连线(8)垂直于二次镜基准面(6)。/n

【技术特征摘要】
1.一种碟式太阳能聚光镜，其特征在于：包括一次反光镜(1)和二次反光镜(2)；
所述一次反光镜(1)由若干个一次反光镜组件(3)拼接而成，为一个朝向入射光线的向阳面；所述一次反光镜组件(3)包括小镜片(5)和小镜片支撑件(4)；所述小镜片(5)为平面镜，安装在小镜片支撑件(4)的向阳面上，形成一次反光镜(1)的反射面，所述一次反光镜(1)的反射面可将入射光线(12)反射到二次反光镜(2)上；
所述二次反光镜(2)的反射面与一次反光镜(1)的反射面相对，所述二次反光镜(2)的反射面可将一次反光镜(1)反射过来的入射光线(12)反射到称为集光区域(7)的指定区域内；
所述二次反光镜(2)的边缘轮廓所在的平面是二次镜基准面(6)；二次镜基准面(6)平行于所述一次反光镜(1)的边缘轮廓所在的平面；
所述一次反光镜(1)的边缘轮廓与所述二次反光镜(2)的边缘轮廓形状相似；将一次反光镜(1)的边缘轮廓的形心与二次反光镜(2)的边缘轮廓的形心连接起来，得到的直线是中心连线(8)；中心连线(8)垂直于二次镜基准面(6)。


2.根据权利要求1所述的太阳能聚光镜，其特征在于：所述一次反光镜(1)与所述二次反光镜(2)的边缘轮廓为圆形或多边形。


3.根据权利要求1所述的太阳能聚光镜，其特征在于：所述一次反光镜(1)是一个空心的环形结...

【专利技术属性】
技术研发人员：于献榕，
申请(专利权)人：无锡能量块高新科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32