專利名稱：超強光超高溫超級反射模塊聚光鏡的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種超強光超高溫超級反射模塊聚光鏡，特別涉及將太陽能光發展為新的聚焦方法和太陽能新的應用技術領域。
背景技術：
來自地球上石油和化石能源的不斷枯竭的告警鐘聲，以及傳統燃料的過度使用產生氣候變化而威脅到全人類的生存，在這種巨大壓力面前，各國政府組織和世界各大新能源集團公司以及從事新能源科學研究的學者專家們都竭盡全力探索和尋找收集和利用太陽能的最好技術方法，早在2003年我選擇了對太陽光的平面光反射重合定日鏡的探索試 驗研究，后將平面反射重合和凸透鏡焦點重合進行交叉和混合性結構研究試驗，并獲得了人們意想不到的試驗效果，且于2005年10月以保密技術專利標記向中國專利局遞交了發明名稱為‘超高溫太陽能子母鏡聚光器’的專利申請，隨后我在自家的房頂上試驗安裝了一臺5Kw的由平面鏡構成的中型聚焦反射鏡，該鏡耗時半年多的研制耗資近萬元，于2006年7月意外被大風吹倒而摔碎，幾年來，一種不易摔壞的聚光反射鏡將是利用太陽能的最好方法，時至今天，什么是最低成本和易于加工的聚光鏡、什么是最好的聚光鏡、什么是最強光和最理想的聚光方法是目前需要探討的關鍵所在，傳統中采用透光率較高的玻璃生產較大直徑的凸透鏡或鍋形凹反射鏡應該是利用太陽能的最好的聚光方法，但實際生活中能夠見到的幾乎為零，因為純玻璃的大直徑透鏡其加工非常困難，體積十分笨重、整體材料的凹反射鏡面積大，極容易受沖擊而破碎，它們還有一個性能極限的弊端是在太陽光的作用下，不管對直徑改變的大小，其焦點溫度幾乎是一個恒定數，即1000攝氏度左右徘徊，從早上太陽開始升起后的2個小時和太陽下山的前2到3個小時，其溫度值就大打折扣，主要原因是在增大聚光鏡面積的時候不能增加聚光比，它們的焦點光斑隨聚光鏡面積的增大也跟隨成正比而增大，要想獲得超強光或超高溫必須通過較多數量的透鏡或凹反射鏡分別跟蹤定日對焦，給自動控制系統大幅度增加了成本。我國古代的數學家祖沖之的在求證圓周率時采用了割圓術的方法，給了我們一個明確的啟示，我們也可以將任何曲面的反射鏡分割成一個正方形小方塊。
發明內容
本發明公開一種超強光超高溫反射模塊聚光鏡所構成的技術方案，如鍋形、瓦形和仿植物花瓣以及樹葉形曲面鏡，其本發明所要解決技術問題的關鍵是將小凸面與大凹面的復合結構方式、或者是小平面與大凹面的復合結構方式，并系統解決反射凸透鏡與凹面反射鏡聚光技術方法和途徑強化聚光性能和聚光效果。首先對傳統的凸透鏡進行實質性地改進并構成反射凸透鏡，采用高透光率的小型反射凸透鏡，并且透鏡結構為一面是平面另一面則是凸面，將平面的那一面采用最良好的技術效果進行鍍銀處理構成反射鏡模塊，按鍋形反射鏡的要求制備一只金屬板或金屬網板與非金屬復合材料復合制成凹反射鏡基板，選擇4到7只反射透鏡模塊，反射凸透鏡模塊的焦距應與凹反射基板相吻合，反射透鏡采用鑲嵌或粘貼在基板內側，這樣超強光超高溫反射透鏡模塊聚光鏡制作完成，構成整體反射聚光鏡，且反射模塊焦距為大于整體聚光鏡直徑的3倍以上，當整體聚光鏡在太陽光跟蹤系統驅動作用下，模塊中4到7個焦點產生重疊現象，實現了共同的公共焦點，如果每個模塊的焦點溫度為900到1000攝氏度，那么公共焦點的溫度就可達到6300到7000攝氏度，正好與太陽表面光照強度和溫度相仿；對于采用小平面鏡組成大凹面反射鏡結構，與上述復合制成技術方法基本完全相同，唯一區別的是達到上述同樣的超強光和超高溫等級，須將小鏡模數量增加到約8000只到14000只，如須進一步提高聚焦溫度和聚焦功率，可在一個鍋形或瓦形曲面板或任意幾何平面板作為基板安裝大量乃至數以萬計的小圓形片、小六方形片、小正方形片等小型水銀平面反射鏡模塊，可對熱源、燈光源、漫射光源和太陽直射光源進行聚焦而形成近似等面積光斑，對于中小功率聚光鏡可在平面基板上通過壓模制成鍋形曲面或瓦形曲面，然后在曲面上粘貼反射透鏡模塊或平面反射鏡模塊。超強光超高溫反射模聚光鏡，采用金屬或非金屬薄板材料作為整體基板粘貼反射透鏡或反射平面鏡構成的群集合反射模塊，如鍋形曲面鏡、瓦形曲面鏡和仿植物花瓣以 及樹葉形曲面鏡等，在一個鍋形或瓦形曲面板上作為基板安裝大量乃至數以萬計的小圓形片、小六方形片、小正方形片等小型水銀反射鏡模塊，可對熱源、燈光源、漫射光源和太陽直射光源進行聚焦而形成近似等面積光斑；同樣另在一個鍋形或槽形曲面板上安裝若干只或數十只低倍率且底部為平面和鍍銀的反射透鏡模塊，可對太陽直射光進行超高倍率聚焦形成大功率超強光超高溫焦點或焦線，在鏡體基板的1/2鏡面和重心位置設有可用于跟蹤的兩只轉軸，以便將整個鏡體平穩安裝在太陽光對日跟蹤支架上。曲面或平面基板由金屬薄板、金屬網板與非金屬材料復合構成，反射鏡模塊厚度為O. 2到3毫米，反射鏡模塊面積為I到100平方厘米。反射透鏡為低倍率長焦距透鏡，即焦距為大于透鏡直徑的3倍以上。所述曲面基板聚光鏡開通風孔進行防風處理，另外對于超大直徑聚光鏡，可制成花瓣結構達到進一步增強抗風能力。中小功率聚光鏡可在平面基板上通過壓模制成鍋形曲面或槽形曲面，任意幾何平面鏡中的反射模塊由各形平面鏡構成，其不同位置的反射模塊的安裝角度調整可等效于曲面鏡，對于曲面鏡來說可直接在曲面上粘貼反射透鏡模塊或平面反射鏡。所述聚光鏡的聚焦光斑和聚焦焦點不隨聚光鏡直徑的擴大而增大，以至使焦點溫度劇烈增高，進而將焦點溫度設計為3千度到100萬度以上。所述聚光鏡焦點的聚焦溫度關系公式為SK = nmk, mk = SK/n，其中SK表示整體聚光鏡溫度、η表示大量的模塊數、mK表示單一模塊溫度。可由集群式聚光鏡構成太陽能熱發電站的能源收集系統，設計總功率為SzQ = lOOOMw，焦點距離為0. 5到50米，設計參考聚焦溫度為攝氏2100度。
具體實施例方式采用超強光小功率聚光鏡，如I. 5平方米太陽光接收面積，使聚光強度達到I到2個太陽表面光照強度將水蒸汽水分子產生高效率分解成氫氣和氧氣后同時混合燃燒，產生高溫高壓氣體推動微型氣輪機高速旋轉，其再生熱動力可達15Kw以上，給現代汽車提供綠色氫能源動力。采用祖沖之的割圓術將球面和其它曲面分割成正方形面反射鏡，同樣采用割圓術將菲涅爾鏡的環圈面分割成正方形面反射鏡。
采用大量的反射鏡將太陽光投射到同一個焦點上產生超強光效應，建立超級太陽能聚光鏡，其焦點光照度可達到200個以上的太陽表面光照強度和200個以上的太陽熱表
面溫度。瓦形曲面鏡可制成接近于平面的微曲面反射鏡其鏡中的反射模塊為長方形平面結構，且模塊面積可選擇大于100平方厘米，每只瓦形鏡設有兩只轉軸以便任意調整聚焦角，大量的單體瓦形鏡可通過列陣或方陣排列。曲面基板聚光鏡開有多個通風與流水窗口進行防風和排水處理，另外對于超大直徑聚光鏡，可制成花瓣結構達到進一步增強抗風能力，任意幾何平面鏡中的反射模塊由各形平面鏡構成，其不同位置的反射模塊的安裝角度調整到可等效于曲面鏡，對于采用小功率聚光鏡可組成5到20KW的家庭應用發電站或車載移動式發電站等微型發電站。在地球上建立大量的超級太陽能聚光鏡，利用聚集太陽光能源全面替代人類過去 已建或未建的核能源發電站。 該發明技術中的超強光超高溫光熱利用、電利用，高溫、中溫和低溫的熱利用即將在本世紀全面改變人類的經濟發展包括農業經濟發展和工業經濟發展、商業經濟發展、國防經濟發展、建筑居住生產和生活模式乃至社會發展模式的經濟發展。
權利要求
1.超強光超高溫超級反射模塊聚光鏡，它包括采用金屬板或金屬網板與非金屬復合材料作為基板粘貼反射透鏡或反射平面鏡構成的群集合反射模塊，如鍋形曲面鏡、瓦形曲面鏡和仿植物花瓣以及樹葉形曲面鏡等，其特征是:A、在一個鍋形或瓦形曲面板或任意幾何平面板作為基板安裝大量乃至數以萬計的小圓形片、小六方形片、小正方形片等小型水銀平面反射鏡模塊，可對熱源、燈光源、漫射光源和太陽直射光源進行聚焦而形成近似等面積光斑；B、同樣另在一個鍋形或瓦形曲面板上安裝若干只或數十只低放大倍率且底部為平面和鍍銀的反射透鏡模塊，可對太陽直射光進行超高倍率聚焦形成大功率超強光超高溫焦點或焦線；C、在鏡體基板的1/2鏡面和重心位置設有可用于跟蹤的兩只轉軸。
2.根據權利要求I所述的聚光鏡，其特征是曲面基板由金屬薄板、金屬網板與非金屬材料復合構成，反射鏡模塊厚度為O. 2到3毫米，反射鏡模塊面積為I到100平方厘米。
3.根據權利要求I所述的聚光鏡，其特征是反射透鏡模塊為低放大倍率長焦距透鏡，即焦距為大于整體聚光鏡直徑的3倍以上。
4.根據權利要求I所述的聚光鏡，其特征是中小功率聚光鏡可在平面基板上通過壓模制成鍋形曲面或瓦形曲面，然后在曲面上粘貼反射鏡模塊或平面反射鏡模塊。
5.根據權利要求I所述的聚光鏡，其特征是所述聚光鏡的聚焦光斑和聚焦焦點不隨整體反射鏡直徑的擴大而増大，以至使焦點溫度劇烈增高，進而將焦點溫度設計為3千度到100萬度以上,所述反射鏡焦點的聚焦溫度關系公式為SK = nmk, mk = SK/n。
6.根據權利要求I所述的聚光鏡，其特征是可由集群式聚光鏡構成太陽能熱發電站的能源收集系統，設計總功率為SzQ = lOOOMw，焦點距離為0. 5米到50米，設計參考聚焦溫度為攝氏2100度，同樣采用小功率聚光鏡可組成5到20Kw的家庭應用發電站或車載移動式發電站。
7.根據權利要求I所述的聚光鏡，其特征是采用超強光小功率聚光鏡，如I.5平方米太陽光接收面積，使聚光強度達到I到2個太陽表面光照強度將水蒸汽高效率分解成氫氣和氧氣后混合燃燒，產生高溫高壓氣體推動微型氣輪機高速旋轉，其再生熱動カ可達15Kw左右，給現代汽車或船艦提供綠色氫能源動カ。
8.根據權利要求I所述的聚光鏡，其特征是采用祖沖之的割圓術將球面和其它曲面分割成大量的正方形面反射鏡模塊，同樣采用割圓術將菲涅爾鏡的環圈面分割成大量的正方形平面反射鏡模塊。
9.根據權利要求I所述的聚光鏡，其特征是采用大量的反射鏡將太陽光投射到同一個焦點上產生超強光效應，建立超級太陽能聚光鏡，其焦點光照度可達到200個以上的太陽表面光照強度和200個以上的太陽熱表面溫度。
10.根據權利要求I所述的聚光鏡，其特征是在地球上建立大量的超級太陽能聚光鏡，利用聚集太陽光能源全面替代人類過去和未來已建或未建的核能源發電站。
全文摘要
超強光超高溫超級反射模塊聚光鏡，屬現代高端太陽能技術應用、超強光可直接分解水制氫、金屬冶煉、新的特種物質提煉、串聯式大中型太陽能熱發電站的應用，以及家庭、車栽移動發電站和氫能發動機汽車等技術領域。現有技術中的單體透鏡包括古老的凸透鏡、非聶耳鏡都不能等于或超過太陽表面光等這種超強光和超高溫的程度，本發明采用鍋形或瓦形曲面作基板，借用祖沖之的數學分割法將曲面和圓形面分割成的正方形和六方形面，在一鏡體中安裝大量平面鏡或凸透鏡反射模塊，進而構成超強光和超高溫聚光鏡，采用全新的聚光方式產生極高溫現象，主要作用是為人類完全替代石油、礦物和核能源的時間提早100年實現。
文檔編號F24J2/46GK102692696SQ20111007198
公開日2012年9月26日 申請日期2011年3月24日 優先權日2011年3月24日
發明者孫回寶, 孫嬌嬌, 孫言明, 孫貴芳 申請人:武漢孫言明太陽能科技有限公司