[发明专利]带有空气夹层的太阳能内壁透镜式复合抛物面聚光器

说明书

技术领域

本发明属于太阳能利用技术领域，具体涉及曲面镜面和透镜复合聚光下的深槽抛物面型太阳能聚光器。

背景技术

首先，现有的复合抛物面聚光器以槽式镜面聚光器为主，即反射面为复合抛物面，整体呈U型。通过镜面反射，可将接收角范围内的直射光按理想聚光比收集到聚光器底部，而接收角范围以外的直射光会经过镜面反射从聚光器槽口反射出聚光器。复合抛物面聚光器的几何聚光比在数值上等于最大接收半角正弦的倒数。所以，几何聚光比越大，对应的接收角的数值就越小。尤其是聚光比比较大的时候，往往需要匹配太阳能跟踪系统，从而增加了系统的初投入；相反，如果接收角比较大，虽然不需要太阳能跟踪设备，但是却降低了聚光比，从而减弱了聚光效应。其次，透镜折射聚光也是太阳能聚光领域内比较常见的聚光方式。由于透镜材料折射率大于1，所以光线在经历透镜时会发生折射现象，从而达到聚光的目的。同时，当光线从光密物质入射到光疏物质时，如果入射角大于临界角，则光线在光密物质中发生全反射作用，即光线不会射入光疏物质。充分利用全反射作用可以避免镜面反射损失，从而提高光学效率。再次，对于非成像聚光的复合抛物面聚光器而言，聚焦产生的光强分布往往不均匀。尤其是与光伏相结合的时候，不均匀的光强会导致电池的局部温度上升，从而影响电池的光电效率和使用寿命，尤其是在高倍聚光光伏系统中，这一缺点更为显著。

发明内容

为了改进聚光器中聚光比制约接收角，导致跟踪成本上升或者聚光器可固定安装但聚光比较小的状况，以及进一步优化聚光后聚光器底部光强分布不均匀的问题，本发明提供了一种带有空气夹层的太阳能内壁透镜式复合抛物面聚光器。

带有空气夹层的太阳能内壁透镜式复合抛物面聚光器，包括整体呈U型的复合抛物面聚光器，所述复合抛物面聚光器包括横截面呈U的框架，两块复合抛物面反射镜对称位于框架内两侧，所述两块复合抛物面反射镜之间设有横截面呈U的透镜；透镜侧壁的内侧曲面和外侧曲面之间的厚度由上至下逐渐增厚，透镜两侧的外侧曲面分别与两侧的复合抛物面反射镜相吻合，所述外侧曲面和对应的复合抛物面反射镜之间设有空隙，形成空气夹层。

以外侧曲面的顶点为定点，将外侧曲面以定点为中心顺时针旋转3～5度角即得内侧曲面。

所述透镜的底面为平面，且与框架的底面接触。

所述空气夹层的厚度小于1mm。

本发明与现有技术相比的有益技术效果体现在以下方面：

1.采用一种复合抛物面反射镜与透镜相结合的方式，较普通的复合抛物面聚光器而言增大了接收角，以4倍几何聚光比的聚光器为例，普通的复合抛物面聚光器的接收角为29°，而本发明带有空气夹层的太阳能内壁透镜式复合抛物面聚光器的接收角在56°左右，可以吸收更大范围内的太阳直射光和散射光；

2.对于固定安装的聚光器而言，本发明可以保证更高的几何聚光比。例如固定安装的接收角为70°的普通复合抛物面聚光器，其对应的几何聚光比为1.7左右，而相同接收角对应的带有空气夹层的太阳能内壁透镜式复合抛物面聚光器其几何聚光比可以达到2.5左右，从而聚光效果更加明显；

3.采用复合聚光的方式，可以大大改进聚光器的光照强度分布，从而进一步提高聚光光强的均匀性；

4.本发明复合抛物面反射镜与透镜之间保持一定的空隙，充分地利用了光线的全反射作用，与一般的镜面反射相比进一步降低了反射损失，提高了聚光器整体的光学效率，其结果可以平均提高10%以上。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明透镜结构示意图。

图3 为A部分放大示意图。

图4为本发明工作原理图。

上图中序号：复合抛物面反射镜1、透镜2、框架3、内侧曲面4、底面5、外侧曲面6、空气夹层7。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地描述。

实施例1