[实用新型]一种焦点固定式非球面太阳聚光器

说明书

技术领域

本实用新型涉及太阳能热利用领域，特别涉及一种焦点固定式非球面太阳聚光器。

背景技术

太阳能热发电（CSP）及中高温热利用是太阳能利用的重要方面，其基本过程为：利用太阳聚光器跟踪太阳并将太阳辐射会聚至吸热装置，从而获得高温热能，再利用热能进行常规热发电或其它中高温利用。因此，太阳聚光器是太阳能热发电及太阳能中高温利用系统的关键元件，其光学效率和聚光比决定了太阳能的利用效率和系统能够达到的最高温度。

太阳聚光器按焦点是否随聚光器移动可分为焦点固定式和随动式两种，焦点固定式聚光器主要有塔式聚光器和线性菲涅耳聚光器，焦点随动式聚光器主要有抛物槽式聚光器、抛物碟式聚光器以及多碟式聚光器，本申请主要涉及塔式聚光器（也被称为定日镜）。

目前，用于塔式聚光系统的聚光器面形通常有两种类型：整体平面镜或由小反射镜拼接而成的近似球面镜。整体平面镜不具备聚光能力，其聚光效率和聚光比均较低。由小反射镜拼接而成的近似球面镜具有一定聚光能力，但受球面象散影响，在全年工作时间内其光斑尺寸变化较大，不利于吸热器接收。另外，受加工工艺和成本限制，目前小反射镜多采用平面玻璃反射镜，由其拼接而成的聚光器聚光比较低；为了提高聚光比，需要减小反射镜尺寸，但这又会加剧缝隙损失，降低聚光效率。

为了提高聚光比，现有技术中也有通过外力使平面玻璃反射镜变形为曲面反射镜的方法。将曲面反射镜拼接而成的聚光器在聚光比有所提高，但平面玻璃反射镜在外力作用下，反射表面存在起伏，面形精度很差，会造成严重的散射损失，且玻璃反射镜的破碎率较高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的太阳聚光器在聚光比、光学效率与加工成本上无法同时满足的缺陷，从而提供一种在现有的加工工艺与加工成本的基础上，能够有效提高聚光比和光学效率大颗粒太阳聚光器。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种焦点固定式非球面太阳聚光器，包括球面反射镜2、桁架3、驱动器4、支架5以及控制箱6；其中，

所述球面反射镜2安装在所述桁架3上，所述球面反射镜2拼接成一整体非球面的聚光镜面1，所述球面反射镜2的顶点位于所述整体非球面聚光镜面1内，使所述球面反射镜2顶点的法线方向与所述整体非球面的聚光镜面1在该点法线方向上一致；所述桁架3与所述驱动器4固联，所述驱动器4安装在所述支架5上，在所述控制箱6的控制下，所述驱动器4驱动所述桁架3并带动整个聚光镜面1做旋转和俯仰运动。

上述技术方案中，所述球面反射镜2包括球面白玻璃8、反射膜10以及保护膜11。

上述技术方案中，所述球面反射镜2的数量多于三个。

上述技术方案中，所述球面反射镜2的形状为矩形或正六边形或圆形，其顶点曲率半径为整个焦点固定式非球面太阳聚光器焦距的2倍。

上述技术方案中，所述聚光镜面1的镜面轮廓成矩形或圆形。

上述技术方案中，所述球面反射镜2安装在所述桁架3上包括：通过专用粘结剂将镜托12与所述球面反射镜2粘结，然后将所述镜托12安装在所述桁架3上。

上述技术方案中，所述桁架3通过弯头14安装在所述驱动器4上；其中，所述支架5的上端面13与弯头14的下端面重合并固联，所述弯头14的上端面15与所述驱动器4固联，上端面15的法线方向与所述驱动器4目标轴的旋转中心线16一致。

本实用新型的优点在于：

1、本实用新型的焦点固定式非球面太阳聚光器在全年运行过程中的光斑尺寸变化较平面或球面聚光器大大减小，这有利于吸热器对光斑的接收，从而有效提高聚光器的光学效率和聚光比。

2、本实用新型采用聚光面形为非球面的太阳聚光器，解决了球面聚光器在大角度入射条件下光斑尺寸大的难题，有效提高了焦点固定式太阳聚光器的年光学效率和聚光比；非球面聚光面采用小尺寸球面反射镜拼接而成，在满足非球面聚光性能的前提下，降低了非球面聚光器的加工难度和制造成本。

附图说明

图1为本实用新型的焦点固定式非球面太阳聚光器整体结构图；

图2为球面反射镜的示意图；

图3a、3b为本实用新型的焦点固定式非球面太阳聚光器中聚光面的不同拼接轮廓示意图；

图4为球面反射镜与桁架的联结示意图；

图5为本实用新型的焦点固定式非球面太阳聚光器与现有技术中的球面聚光器光斑面积随入射角的变化比较图。

图面说明

1  聚光镜面                  2  球面反射镜           3  桁架