太阳能集束接收器及太阳能集束传输系统的制作方法

专利名称：太阳能集束接收器及太阳能集束传输系统的制作方法
技术领域：
本发明属于太阳能综合利用技术领域，特别涉及一种太阳能集束传输系统与核心 构件。太阳能是一种清洁的、取之不尽用之不竭的能源，可用于建筑取暖、照明；农牧业、工 业生产；海水淡化、发电等等。
背景技术：
随着能源危机和环境污染问题的加重，世界各国都在加大太阳能技术开发和利用 的力度，有关太阳能利用的新专利、新技术、新产品、新项目、新政策层出不穷，在科研、生 产、应用各领域形成了不断升级的竞争高潮。直到目前为止，全世界有关太阳能利用无论是 聚焦型应用还是平板型应用，尽管具体技术千差万别，但都还停留在所在地直接取用的传 统方式上。因而造成应用项目一次性投资巨大；设计、审批、施工、调试周期长；项目规模可 扩展性差；为追求效率而采用高端技术，使成本不断增高。其实太阳能并不是珍惜资源，无处不在，只要技术适当，任何人任何地方都可利 用；数量巨大一取之不尽，每年到达地球表面的太阳能是目前全球总能耗的近两万倍；永 远提供一用之不竭，太阳已经生存了 150亿年，还可再存在1000亿年，而地球的寿命还只 有50多亿年，所以太阳能是一种持久的、廉价的、清洁的、安全的能源。问题的关键是，到达地球表面的太阳辐射能的总量尽管很大，但是能流密度却很 低。平均说来，北回归线附近夏季晴天中午的太阳辐射强度最大，约为1. 1 1. 2kw / m2， 即投射到地球表面1 m2面积上的太阳能功率仅为1 kW左右；冬季大致只存一半，而阴天则 往往只有五分之一左右。因此，想要得到一定的辐射功率，就只有一种可行的办法使采光 面积增大，同时提高采光面的受光率。可是目前采取的所在地直接取用方式，使得采光面 积受到地域、资金、相邻环境、技术条件等局限，使得太阳能应用项目总有欠缺感，使得太阳 能的受益范围、应用领域难以扩大。毕竟一时、一地的太阳照射面积总是有限的。本诉求 的核心价值是摒弃太阳能在应用地直接取用方式，实现太阳能的采、用分离，使太阳能可以 像水、电、天然气等其它能源一样，开采、传输不与具体应用直接对应；以系列化、标准化、通 用型模式配送，使太阳能真正成为一种方便的普及型能源。从而改变现有光伏发电、光热发 电、太阳能照明、太阳能热水器等的效率低、成本高、应用难状态，进而开拓农牧业、工业、建 筑业等太阳能直接利用的新领域。

发明内容
本发明目的是解决现有太阳能利用因应用地直接取用而导致的效率低、成本高、 应用难问题，提供一种太阳能集束接收器与传输构件及太阳能集束传输系统，采用太阳能 的采、用分离、集中传输方式，为太阳能利用的提高效率、降低成本、拓展领域提供手段。首先，本发明提供了一种太阳能集束接收器(见图1)，该接收器由大回转抛物面和 小回转抛物面构成，两个回转抛物面相对放置，且两个回转抛物面的焦点重合、对称轴在同 一直线上，大回转抛物面的中心部位开有一个作为光路的通孔，该通孔与导光管连接，小回转抛物面的口型直径与大回转抛物面中心部位的通孔直径相吻合。其次，本发明提供了一种由以上所述的太阳能集束接收器构成的光能集散单元 (见图8和图9)，该光能集散单元由至少两个以上所述的太阳能集束接收器构成，各太阳能 集束接收器中的导光管通过光束转向器及导光管汇聚于一处，并通过光束分合器将各路光 汇聚成一束光再经光束集散器进一步集束后通过导光管输出。第三，本发明提供了一种由以上所述的光能集散单元构成的太阳能集束传输系统 (见图10和图11)，该传输系统由至少两个以上所述的光能集散单元构成，各光能集散单元 中的输出导光管通过光束转向器及导光管汇聚于一处，并通过光束分合器将各路光汇聚成 一束光再经光束集散器进一步集束后通过导光管输出。其中，光能集散单元和太阳能集束传输系统中所述的光束转向器的结构相同，所 述的光束分合器及光束集散器的结构也相同。所述的光束转向器包括一个弯管，弯管内的转弯处设置一个反光镜面并使入射光 和反射光分别与弯管两端的轴线方向平行。此种光束转向器称为基本型“光束转向器”。所述的光束转向器还可以是可控型“光束转向器”，该可控型“光束转向器”包括一 个四通型管体，其中一个端口为光能入射口，在四通型管体内的中间通过转轴安装有一个 可旋转反光镜面。所述的光束分合器包括一个五通型管体，其中一个端口为光能出射口，其余四个 端口为光能入射口且轴线方向与光能出射口的轴线方向垂直，五通型管体内的中部与各光 能入射口相对各放置有一个反光镜面，反光镜面与光能入射口和光能出射口的轴线方向均 成45°夹角，四个反光镜面构成一个四棱台或四棱锥形。所述的光束集散器包括一个二通变径型管体，其中管体直径较大的端口为光能入 射口，管体直径较小的端口为光能出射口，在二通变径型管体中的较大直径管体内放置有 一个球面半径及外轮廓圆半径均较大的凸透镜，在二通变径型管体中的较小直径管体内放 置有一个球面半径及外轮廓圆半径均较小的凸透镜，大小两个凸透镜在二通变径型管体中 中心线同轴，且该二凸透镜位于管道内侧的两个焦点共点布置，并在管件结构中设置有能 对二凸透镜轴向相对位置进行微调的机构。本发明的优点和积极效果
尽管到达地球表面的太阳辐射能的总量很大，但是能流密度却很低。为了获取一定规 模的太阳能能量，现有利用技术均是通过扩大单个项目规模和采用先进的能量转换技术来 实现，因而造成一次性投资巨大；设计、施工、调试难度大、周期长。也正是由于单个集中利 用太阳能项目的大规模，导致无法实现太阳的全向跟踪，因而又使得整体效率低下。此外， 在光伏发电方面，因为直接利用的太阳辐射能流密度低，导致光电转换效率不到20% ；在光 热发电方面，因一次光热转换后的热能传输环节存在，导致成本增大和沿程热量损失带来 的效率降低。还有，这种在利用太阳能项目所在地直接取用太阳能的方式，决定了需要占用 集中的大面积土地，导致项目建设成本和土地成本很大；同时，在项目运行中当地的气象状 况(如阴天、晴天)变化直接导致获取太阳能量的变化，而为了抵消这种变化给工作系统带 来的不良影响(输出电力波动)又不得不增添很多设备，使得系统进一步复杂化，从而进一 步增大了项目的投资规模和运行成本。本发明所述的太阳能集束接收器，是一种占地面积非常有限的单体式太阳能接收器，非常便于太阳的全向跟踪，因而可实现高效率的太阳能接收。各太阳能集束接收器之间的连接和光能传输是通过导光管1转向器1分合器1集散器等器件实现，其相互之间无严格的位置要求，因而极大地节约了建设费用。同时，这种结构方式可方便地将单体太阳能集束接收器安装于海边1河边1路边1湖边1屋顶1草原1荒滩1山地1沙漠等等各处，通过导光管1转向器1分合器1集散器等器件把各个分散的单体太阳能集束接收器采集的太阳能汇集1传输，因而极大地降低了土地成本。此外，太阳光能的传输无需导体1没有沿程损失1不需外力驱动1不受重力影响，导光管的作用主要是保护光路不受遮挡，因而输送管路费用极低1长距离传输效率很高。
本发明所述的太阳能集束传输系统，可将边远的1分散的1地域狭窄的太阳光能以极高能量密度的太阳能光束形式传输到光伏发电厂1光热发电厂1抽水蓄能发电站1无土栽培植物工厂1海水淡化处理厂1炼钢厂1化工厂1居民区1办公楼1学校1商场1超市1煤矿1地铁站等等太阳能利用场所，用于发电1建筑采光1工作照明和工业生产，从而极大地降低生产1生活对化石能源的依赖1减少二氧化碳的排放量1降低经济成本和环境成本。[oo17] 采用本发明所述的太阳能集束传输系统，将边远荒置或路边河边等处的太阳光导入城市中用于建筑采光，可极大地减小楼间距1增大出房率；节约建筑占用土地；增大生活1居住面积；扩大城市的交通道路等公共活动空间。[oo18] 由于所述的太阳能集束传输系统，可以将采自四面八方的太阳光能汇聚传输，可以极大地减小因气象状况引起的能量供应波动，加之人为的控制调节，可以保证发电1生产用光能的恒量供应，从而可简化生产系统1降低成本1提高生产率。[oo19] 由于所述的太阳能集束传输系统，是由多个占地面积非常有限的单体式太阳能集束接收器通过导光管1转向器1分合器1集散器等器件连接而成，因而具有不受地形地貌限制1建设成本低1可无限扩展的特点。
理论上讲，本发明所述的太阳能集束传输系统可经过长期的1不断增加的过程，将地球上可采集太阳能的地方的全部太阳能都收集起来，加以利用。鉴于太阳能的取之不尽用之不竭特点，通过所述的太阳能集束传输系统的普及应用，有望彻底解决人类的能源需求和环境污染问题，将会产生极其巨大的经济效益和社会效益。


图l是“太阳能集束接收器”的结构原理图。
图2是“导光管”的结构原理图。
图3是基本型“光束转向器”的结构原理图。
图4是可控型“光束转向器”的结构原理图。
图5是“光束分合器”结构原理图的主视图。
图6是“光束分合器”结构原理图的俯视图。
图7是“光束集散器”的结构原理图。
图8是“光能集散单元”构成原理图的主视图。
图9是“光能集散单元”构成原理图的俯视图。
图lo是“太阳能集束传输系统”构成原理图的主视图。
图11是“太阳能集束传输系统”构成原理图的俯视图。
具体实施例方式“太阳能集束传输系统”的中心理念是太阳能的集束方式传输，而“太阳能集束接 收器”、“导光管”、“光束转向器”、“光束分合器”和“光束集散器”则是构成系统的核心构件， 通过这些构件的合理组合可构筑成小到仅由单个目标应用的简单系统，大到将全部可利用 太阳能工作的装置组成智能监控网络。1、太阳能集束接收器
“太阳能集束接收器”用于太阳能收集并以集束方式传出，由一大一小两个回转抛物面 构成，如图1所示。其中1是回转抛物面的公共对称线、2是回转抛物面的公共焦点、3是大 回转抛物面、4是大回转抛物面上的通孔、5是小回转抛物面、6是入射光线、7是反射光线、8 是出射光线。小回转抛物面5是一个完整的回转面，而大回转抛物面3的中心部位有一个 作为光路的通孔4，两抛物面的焦点2重合、对称轴1在同一直线上。回转抛物面的光学性质表明经过焦点的光线经抛物面反射后平行于抛物面的对 称轴。由光路的可逆性可知当入射光线6平行于对称轴1入射后，经大回转抛物面3反射 后的反射光线7将集中通过焦点2，由于小回转抛物面5的焦点也在2点上，这样反射光线 7再经小回转抛物面5反射后就转变成平行出射光线8。比较入射光线6与出射光线8，可 发现本“太阳能集束接收器”既实现了太阳能的接收，同时又将接收的太阳能进行了能流密 度压缩(集束)且两光束均为平行光。大回转抛物面的口型直径可根据结构、工艺、空间等条 件选定，其大小决定采光面积；小回转抛物面的口型直径与传输光束的导光管直径有关，尺 寸上应小于等于导光管的直径；大小回转抛物面的口型直径之比，决定了太阳能能流密度 压缩率(集束率)的大小。只要适当选取大小回转抛物面的直径，就可以获得定径、定密度的 平行传输光能，为光能的有序、高效传输提供基础。当然，根据光路的可逆性原理，本“太阳能集束接收器”也可以反向使用，即当光线 8作为入射光时，光线6就成了出射光线，这样就实现了光能能流密度的解压缩(扩束)。因 此“太阳能集束接收器”既可作为太阳能集束传输系统始端的接收器，又可作为太阳能集束 传输系统末端的发送器。实用中回转抛物面3、5均可由具有一定强度和刚度的材料制成的结构层与反光 效果良好的材料制成的反光层构成，两个回转抛物面间要刚性固定连接，连接后两焦点的 共点精度和两对称轴的共线精度将直接影响光能的采集效率。2、导光管
本来光的传输完全不需要管道来传输，阳光在自然界的传播就是证明。但当我们要改 变光的传播方向时，就需要用到反光镜之类的装置，而这类装置又需要与所操控的光束之 间保持适当的位置关系，“导光管”就可以实现这一功能。“导光管”可以用铝塑管、PVC管之 类的管材制作，为了降低管材直线度的要求需要在管的内壁附着良好的反光材料，以便将 因管壁弯曲而射到管壁上的光能反射回管中，提高光的传输效率。“导光管In图2，10为管 壁，主要起强度和刚度作用；11为反光材料层；12为螺纹或法兰之类起连接作用的结构；9 为小孔，用以连通管内外的空气。空气对光的阻挡作用不算大，其对光的散射作用也会被管 内的反光层所反射，但当光能流密度较高时会将管道内的空气加热导致膨胀，在“导光管” 的适当长度内开设一个小孔可释放膨胀压。如果能将连接后“导光管”内的空气抽掉，制成真空导光管，则可免除空气对光能传输的影响，此时就不要再设连通小孔了。实用中可有意地将“导光管”的直径尺寸选得比所传输光束的径向尺寸大一些，这 样可进一步降低对“导光管”直线度的要求，可避免因光线射到管壁上再由反光层反射而带 来的光的传输效率降低，亦可降低对反光层的性能要求，从而既降低了 “导光管”的制造成 本又提高了光的传输效率。3、光束转向器
要对光能进行传输和控制，“光束转向器”是不可缺少的构件。按照具体应用目的不同， “光束转向器”可分为两种类型基本型“光束转向器”、可控型“光束转向器”。“光束转向器” 亦可用铝塑、PVC等类型的材料制作，为了降低形状精度的要求亦需在内壁附着良好的反光 材料，以便将射到壁面上的光能反射回管中，提高光的传输效率。基本型“光束转向器1Π图3所示，13为弯管壁，主要起强度和刚度作用，弯曲角度 可视应用需要而定，一般可制成90°直角形；14为反光材料层；15为固定反光镜面，其安置 方向取决于管的弯曲角度；16为螺纹或法兰之类起连接作用的结构。反光镜面的功能是尽 可能实现传输光的百分之百的转向传输，当管的弯曲角度为90°时，其镜面与管道成45° 安装。可控型“光束转向器”的功能是对所传输的光能进行传输方向与分配量比例的控 制，因此需要反光镜面能绕直线传输轴和(或)转向传输轴转动。图4是可控型“光束转向 器”的一种实现方案，图中17为转向光能传输口 1 ；18为转向光能传输口 2 ；19为直线传输 轴；20是可旋转反光镜面；21为直线光能传输口。当某种外力操控可旋转反光镜面20绕直 线传输轴19转动时，可实现光能沿转向光能传输口 1与直线光能传输口方向的输送比例分 配，随位置的变化这一比例可在0 100%范围变化，而当可旋转反光镜面20转过一定角度 后又可实现光能沿转向光能传输口 2与直线光能传输口方向的输送分配。可控型“光束转 向器”的各转向光能传输口既可在同一平面内布置(如图4)，又可在异面内布置。如果在异 面内布置，旋转反光镜面就需要增加绕转向传输轴方向的旋转功能。4、光束分合器
图5、图6是“光束分合器”，其中22、23、24、观为光能入射口，四是光能出射口 ；光能 入射口和光能出射口的几何形状均为圆，四个光能入射口与一个光能出射口组成一个五通 型管体，各光能入射口的轴线方向与光能出射口的轴线方向垂直。五通型管体内的中部与 各光能入射口相对各放置有一个反光镜面，反光镜面与光能入射口和光能出射口的轴线方 向均成45°夹角，四个反光镜面构成一个四棱台或四棱锥25 ；26是构件壁；27是反光材料 层。“光束分合器”利用四棱台形反光镜面25将来自光能入射口 22、23、24、观的光能 反射到光能出射口 29，实现光束的合并。当光能自光能传输口四传入时，亦可利用四棱台 形反光镜面25把光能分散到光能传输口 22、23、对、28，实现光束的分解。6、光束集散器
如图7所示，“光束集散器”的功能是将两束平行光能进行光能能流密度的压缩(集束) 或解压缩(散束)，其中30为结构管件，31为大平凸透镜，32为反光材料层，33为凸透镜的公 共焦点，34为小平凸透镜。“光束集散器”外形为二通变径型管体，其中管体直径较大的端 口为光能入射口，管体直径较小的端口为光能出射口，在二通变径型管体中的较大直径管体内放置有一个球面半径及外轮廓圆半径均较大的平凸透镜31，在二通变径型管体中的较 小直径管体内放置有一个球面半径及外轮廓圆半径均较小的平凸透镜34，大小两个凸透镜 在二通变径型管体中中心线同轴，且该二凸透镜位于管道内侧的两个焦点33共点布置，并 在管件结构中设置有能对二凸透镜轴向相对位置进行微调的机构。由几何光学关于透镜成像原理可知，平行于凸透镜光轴的入射光会在该凸透镜的 另一侧的焦点处成实像，而发自于凸透镜焦点的入射光将在该凸透镜的另一侧以平行于光 轴的平行光出射。本“光束集散器”就是利用了凸透镜成像原理，将大小两个凸透镜31和 34同轴且使该二凸透镜的焦点33共点布置，并通过两个凸透镜球面半径的尺寸差异实现 平行光束的能流压缩(集束)或解压缩(散束)传输。这里，大小两个凸透镜同轴且使该二凸透镜的焦点共点是“光束集散器”可靠工作 的前提。由于凸透镜的焦距既与凸透镜材料及空气的光折射率有关又与凸透镜的球面半径 尺寸有关，往往计算所获得的焦距理论数值与实际凸透镜的真实焦距数值会有偏差，要将 两个凸透镜的焦点精确共点具有一定难度。实用中可事先对两凸透镜的焦点位置进行实验 测试，并在结构管件30中设置能对两凸透镜轴向相对位置进行微调的机构，通过调整可保 证“光束集散器”中两凸透镜同轴且焦点共点。适当选取两凸透镜廓形尺寸比，即可设定“光 束集散器”传输光能的能流压缩(集束)或解压缩(散束)率。当以本“光束集散器”管体直径较大的端口为光能入射口，管体直径较小的端口为 光能出射口时，实现的是光能的能流压缩(集束)传输；当以本“光束集散器”管体直径较小 的端口为光能入射口，管体直径较大的端口为光能出射口时，实现的是光能的能流解压缩 (散束)传输。7、太阳能集束传输系统
图8和图9表示太阳能集束传输系统的一个“光能集散单元”，其中构件35是“太阳能 集束接收器”；构件36、38、41、42是直径相同长度不等的“导光管”；构件37是“光束转向 器”；构件39是“光束分合器”；构件40是“光束集散器”。“光能集散单元”由至少两个“太 阳能集束接收器”构成，各“太阳能集束接收器”导光管中的光能通过“光束转向器”及“导 光管”汇聚于一处，并通过“光束分合器”将各路光汇聚成一束光再经“光束集散器”进一步 集束后通过导光管输出。图8和图9所示的“光能集散单元”中有10个“太阳能集束接收 器”、12个“光束转向器”、3个“光束分合器”、3个“光束集散器”以及19根“导光管”。假设 图中每个“太阳能集束接收器”获取的太阳能为E，“导光管”36和38中的太阳能也是E ；“导 光管”41中的太阳能就是4E ；“导光管”42中的太阳能则是10E。也就是说每个如图8和图 9所示的“光能集散单元”可获得10倍能流密度压缩(集束)的太阳能。这是从其集的方面 看。反过来，根据光路的可逆性原理，当光从“导光管” 42传向“太阳能集束接收器”时，该 “光能集散单元”又可将光能流密度解压缩(散束)为十分之一，因此谓之集散单元。太阳能集束传输系统是由(理论上)无限多个“光能集散单元”和“光束转向器”、 “光束分合器”、“光束集散器”以及“导光管”组合而成，如图10、图11 (图中43代表“光能 集散单元”)。太阳能集束传输系统可通过“光束转向器”、“光束分合器”、“光束集散器”以 及“导光管”将分布于海边、河边、路边、湖边、屋顶、草原、荒滩、山坡、沙漠等等各处的无数 个“光能集散单元”所获得的太阳能集中到适当直径的“导光管”中，以高能流密度的太阳 能光束形式输送到光伏发电厂、光热发电厂、抽水蓄能发电站、无土栽培植物工厂、海水淡化处理厂、炼钢厂、化工厂、居民区、办公楼、学校、商场、超市、煤矿、地铁站等等太阳能利用 场所，用于发电、建筑采光、工作照明和工业生产，从而极大地降低生产、生活对化石能源的 依赖、减少二氧化碳的排放量、降低经济成本和环境成本。可以想象，太阳能集束传输系统的普及应用将会给人类的生存空间、生活生产方 式、建筑物的结构乃至城市面貌等带来巨大变化，有望彻底解决人类的能源需求问题，具有 极其巨大的经济价值和社会价值。
具体应用举例
本发明所述的“太阳能集束传输系统”是一种概括性的称谓，其在实用中可大可小、可 繁可简、可局部专一目的使用、可在一定区域一定范围内综合应用、亦可在广大地域构成庞 大的具有智能控制及调节功能的能源网络。1、简单系统
如果对某一房间、某一功能环境区域的“朝阳”性不满意，可以在受光位置良好的地方 安置“太阳能集束接收器”用“导光管”及“光束转向器”将阳光传导至应用地，再经过适当 的散束就可实现处处阳光灿烂了。2、太阳能集束传输系统智能监控网络
通过“太阳能集束传输系统”将分布于海边、河边、路边、湖边、屋顶、草原、荒滩、山坡、 沙漠等等各处的无数个“光能集散单元”与居民的太阳灶、阳光散射装置、空调机、冰箱、热 水器等，商场、超市、隧道、地下停车场、机关、学校等等的照明灯，无土栽培植物工厂，海水 淡化处理厂，机械、化工、冶金等工厂，光热发电厂，光伏发电厂，抽水蓄能发电站等等连接 起来，组成太阳能采集、传输及应用网络。采用步进电机作可控型“光束转向器”的驱动装置并将步进电机控制器接入(无 线)计算机网络，在需要处的“导光管”中安置光能传感器并将其信号放大后接入(无线)计 算机网络，将各应用点的光节门开关动作转换成电信号并接入(无线)计算机网络；在(无 线)网络监控计算机上运行“太阳能集束传输系统”智能监控程序并将工厂的生产计划等输 入数据库供查询，依此构成计算机(无线)智能监控网络。太阳能采集、传输及应用网络与计算机(无线)智能监控网络结合共同组成“太阳 能集束传输系统智能监控网络”。该网络计算机通过光能传感器及光节门状态信号等检测 网络中光能流的能量信息和用户工作状态，并依据数据库中用户能量需求数据进行逻辑运 算，按照事先规定的若干法则，通过可控型“光束转向器”对能量流的传输方向及传输比例 的调节，实现对整个太阳能采集、传输及应用网络的太阳能合理分配与控制。比如，在阴天 等能量供应量小的时候，降低乃至关闭某些不重要的应用场所的能量供应，以保证发电厂 等重要场所的能量供应；而在中午等能量供应量大于用户需求量的时候，及时启动并将全 部富裕能量传输到抽水蓄能发电站抽水蓄能，从而实现把太阳能作为主要能源的合理、高 效应用。
权利要求
1.一种太阳能集束接收器，其特征在于该接收器由大回转抛物面和小回转抛物面构 成，两个回转抛物面相对放置，且两个回转抛物面的焦点重合、对称轴在同一直线上，大回 转抛物面的中心部位开有一个作为光路的通孔，该通孔与导光管连接，小回转抛物面的口 型直径与大回转抛物面中心部位的通孔直径相吻合。
2.一种由权利要求1所述的太阳能集束接收器构成的光能集散单元，其特征在于该光 能集散单元由至少两个权利要求1所述的太阳能集束接收器构成，各太阳能集束接收器中 的导光管通过光束转向器及导光管汇聚于一处，并通过光束分合器将各路光汇聚成一束光 再经光束集散器进一步集束后通过导光管输出。
3.根据权利要求2所述的光能集散单元，其特征在于所述的光束转向器包括一个弯 管，弯管内的转弯处设置一个反光镜面并使入射光和反射光分别与弯管两端的轴线方向平 行。
4.根据权利要求2所述的光能集散单元，其特征在于所述的光束转向器包括一个四通 型管体，其中一个端口为光能入射口，在四通型管体内的中间通过转轴安装有一个可旋转 反光镜面。
5.根据权利要求2至4任一项所述的光能集散单元，其特征在于所述的光束分合器包 括一个五通型管体，其中一个端口为光能出射口，其余四个端口为光能入射口且轴线方向 与光能出射口的轴线方向垂直，五通型管体内的中部与各光能入射口相对各放置有一个反 光镜面，反光镜面与光能入射口和光能出射口的轴线方向均成45°夹角，四个反光镜面构 成一个四棱台或四棱锥形。
6.根据权利要求2至4任一项所述的光能集散单元，其特征在于所述的光束集散器包 括一个二通变径型管体，其中管体直径较大的端口为光能入射口，管体直径较小的端口为 光能出射口，在二通变径型管体中的较大直径管体内放置有一个球面半径及外轮廓圆半径 均较大的凸透镜，在二通变径型管体中的较小直径管体内放置有一个球面半径及外轮廓圆 半径均较小的凸透镜，大小两个凸透镜在二通变径型管体中中心线同轴，外轮廓圆半径均 与对应管体内径相同，且该二凸透镜位于管道内侧的两个焦点共点布置。
7.根据权利要求6所述的光能集散单元，其特征在于所述的二通变径型管体中设置有 能对两个凸透镜沿轴向相对位置进行微调的机构。
8.一种由权利要求2所述的光能集散单元构成的太阳能集束传输系统，其特征在于该 传输系统由至少两个权利要求2所述的光能集散单元构成，各光能集散单元中的输出导光 管通过光束转向器及导光管汇聚于一处，并通过光束分合器将各路光汇聚成一束光再经光 束集散器进一步集束后通过导光管输出；其中，所述的光束转向器与权利要求3或4中所述 的光束转向器的结构相同，所述的光束分合器与权利要求5中所述的光束分合器的结构相 同，所述的光束集散器与权利要求6中所述的光束集散器的结构相同。
全文摘要
一种太阳能集束接收器及太阳能集束传输系统。首先提供了一种太阳能集束接收器，该接收器由大、小两个回转抛物面构成，两个回转抛物面相对放置，其焦点重合、对称轴在同一直线上，大回转抛物面的中心开有一个通孔并与导光管连接，小回转抛物面的口型直径与通孔直径相吻合。将多个太阳能集束接收器通过光束转向器及导光管汇聚于一处，并通过光束分合器将各路光汇聚成一束光，再经光束集散器进一步集束后通过导光管输出，可构成光能集散单元。多个光能集散单元通过光束转向器、光束分合器及光束集散器可构成太阳能集束传输系统。本发明解决了现有太阳能利用因应用地直接取用而导致的成本高、效率低问题，实现了太阳能的采用分离、高能流集束传输。
文档编号G02B19/00GK102109669SQ20111003311
公开日2011年6月29日 申请日期2011年1月31日 优先权日2011年1月31日
发明者沈兆奎 申请人:天津理工大学