太陽能聚光器系統的製作方法

2023-06-12 14:27:26

專利名稱：太陽能聚光器系統的製作方法
技術領域：
本發明通常涉及太陽能聚光系統。
背景技術：
太陽能聚光系統為了把大面積的陽光聚焦到焦點位置使用諸如透鏡、反射鏡或鏡子之類的聚光器和追蹤系統。然後聚集的光被作為發電的熱源使用。

發明內容
依照本發明的實施方案提供包括為追蹤太陽把入射的陽光聚集到焦點位置的而工作的聚光器的太陽能聚光系統，該聚光器包括支撐結構和安裝在支撐結構上的聚光反射鏡陣列，其中至少反射鏡之一是與面對太陽並且作為凹表面配置的反射表面一起形成的，以致照射在反射表面上的入射陽光被反射到焦點位置，聚光反射鏡陣列是按菲涅爾式反射鏡排列安裝在支撐結構上的，因此將聚光器定義為菲涅爾反射鏡。優選的是，凹表面是作為拋物面的一部分配置的。此外，反射表面可能沿著其兩條軸線彎曲。另外，支撐結構是作為空間結構配置的，而且該空間結構上的聚光反射鏡陣列安裝在該空間結構的上表面上，該上表面是作為普通的平坦表面形成的。此外，該聚光器被安裝在普通的二維基礎結構上。依照本發明的另一個實施方案提供包括為追蹤太陽把入射的陽光聚集到焦點位置而工作的聚光器的太陽能聚光系統，該聚光器包括作為空間結構配置的支撐結構和安裝在支撐結構的上表面上的聚光反射鏡陣列，該上表面通常是平坦表面。因此，該聚光器是為沿著其兩條軸線追蹤太陽而工作的。依照本發明的另外一個實施方案提供包括為追蹤太陽把入射的陽光聚集到焦點位置而工作的聚光器的太陽能聚光系統，該聚光器包括作為空間結構配置的支撐結構、安裝在該支撐結構上的聚光反射鏡陣列和通常用來安裝支撐結構的二維基礎結構，該基礎結構被放在平坦表面上，並且該基礎結構包括為圍繞著垂直於該平坦表面的縱軸在靜止的環形部分上旋轉而工作的可旋轉的部分，藉此允許聚光器追蹤太陽。依照本發明的又一個實施方案提供包括為追蹤太陽把入射的陽光聚集到焦點位置而工作的聚光器的太陽能聚光系統，該聚光器包括支撐結構和安裝在支撐結構上的聚光反射鏡陣列，其中至少反射鏡之一是與面對太陽並且作為凹表面配置的反射表面一起形成的，以致照射在反射表面上的入射陽光被反射到焦點位置，聚光反射鏡陣列按菲涅爾式反射鏡排列安裝在支撐結構上，因此將聚光器定義為菲涅爾反射鏡，支撐結構與其上表面上的突起一起形成，其中突起與菲涅爾角位錯一起形成，以允許反射鏡依照菲涅爾突起的角位錯安裝在支撐結構上。因此，反射鏡支撐被安裝在突起上，而反射鏡被安裝在反射鏡支撐上。此外，反射鏡支撐包括為將反射鏡支撐在它上面而工作的定位螺釘。而且，定位螺釘是依照菲涅爾角位錯調整的。依照本發明的實施方案，定位螺釘的調整是由與稜鏡反射鏡光學和電通信的總站完成的。因此，稜鏡反射鏡被裝在夾具上。而且，夾具被裝在反射鏡支撐上。依照本發明的另外一個實施方案提供用來按菲涅爾式反射鏡安排排列太陽能聚光系統的方法，該方法包括提供包括為追蹤太陽把入射的陽光聚集到焦點位置而工作的聚光器的太陽能聚光系統，該聚光器包括支撐結構和安裝在支撐結構上的聚光反射鏡陣列， 其中至少反射鏡之一是與面對太陽並且作為凹表面配置的反射表面一起形成的，以致照射在反射表面上的入射陽光被反射到焦點位置，聚光反射鏡陣列是按菲涅爾式反射鏡排列安裝在支撐結構上的，因此將聚光器定義為菲涅爾反射鏡，支撐結構是與其上表面上的突起一起形成的，其中突起與菲涅爾角位錯一起形成，以便允許反射鏡依照突起的菲涅爾角位錯安裝在支撐結構上；提供包括在安裝在突起上的反射鏡支撐之中的定位螺釘；在定位螺釘上測量菲涅爾角位錯的角度誤差；旋轉定位螺釘校正菲涅爾角位錯，藉此按菲涅爾式反射鏡安排排列太陽能聚光系統。因此，測量是由與稜鏡反射鏡光學和電通信的總站完成的， 反射鏡稜鏡安裝在夾具上並且經由安裝在包括定位螺釘的反射鏡支撐上的夾具與定位螺釘嚙合。依照本發明進一步的實施方案，提供一種太陽能聚光系統，該系統包括安裝在支撐結構上的聚光反射鏡的陣列，反射鏡是為把照射在它上面的入射陽光反射到預定的焦點位置而工作的；至少與反射鏡之一嚙合用來使反射鏡傾斜把照射在它上面的入射陽光反射到預定焦點位置以外的其它位置的位錯功能部件。因此，位錯功能部件包括活塞。此外，眾多反射鏡都是傾斜的。另外，支撐結構包括空間結構。依照本發明進一步的實施方案，提供一種用來集中太陽輻射的方法，該方法包括把反射鏡陣列安裝到支撐結構上，該反射鏡是為把照射在它上面的太陽輻射反射到預定的焦點位置而工作的；至少使反射鏡之一傾斜，以便將照射在它上面的太陽輻射反射到預定焦點位置以外的其它位置。依照本發明更進一步的實施方案提供一種聚光反射鏡，該聚光反射鏡包括反射鏡基礎網格，該基礎網格包括第一組眾多格條和第二組眾多格條，兩組格條相交形成網格，其中至少第一組和第二組之一的眾多格條向上拱起；眾多安裝在網格上形成反射鏡的反射鏡片段，其中縫隙是在周邊位置的網格和安裝在它上面的片段之間形成的；以及為減少縫隙而工作的隔離物。依照本發明更深層的實施方案，提供一種太陽能聚光系統，該聚光系統包括為追蹤太陽把入射的陽光聚集到焦點位置而工作的聚光器，該聚光器包括支撐結構；以及安裝在支撐結構上的聚光反射鏡陣列，其中至少反射鏡之一是與面對太陽並且作為凹表面配置的反射表面一起形成的，以致照射在該反射表面上的入射陽光被反射到焦點位置，反射鏡的凹表面是通過使用機械力使反射鏡彎曲形成的。因此，反射鏡的彎曲是使用螺釘完成的。另外，反射鏡的彎曲是在位於反射鏡下面的支撐元件上完成的。


結合附圖從下面的詳細描述將更全面地理解和領會本發明，其中圖1是依照本發明的實施方案構成和工作的太陽能聚光器系統的簡化示意圖；圖2是按圖1中箭頭A的方向展示的圖1所示太陽能聚光器系統的簡化示意圖；圖3是按圖1中箭頭B的方向展示的圖1所示太陽能聚光器系統的簡化示意圖；圖4是圖1所示太陽能聚光器系統的聚光器諸元件在組裝開始階段的簡化示意圖；圖5是圖1所示太陽能聚光器系統的聚光器諸元件在組裝中間階段的簡化示意圖；圖6A和圖6B是圖5所示聚光器諸元件分別在校準的開始階段和校準的最後階段的簡化示意圖；圖7是圖1所示太陽能聚光器系統的聚光器諸元件在組裝最後階段的簡化示意圖；圖8是依照本發明的實施方案構成和工作的圖1所示太陽能聚光器系統的反射鏡的簡化示意圖；圖9A和圖9B分別是圖8的反射鏡按圖8的箭頭C和D的方向展示的簡化示意圖；圖10是依照本發明的另一個實施方案構成和工作的圖1所示太陽能聚光器系統的反射鏡的簡化分解示意圖；圖IlA和圖IlB分別是圖10的反射鏡在組裝開始階段的簡化示意圖和沿著圖IlA中的線XIB-XIB截取的簡化剖視圖；圖12A和圖12B分別是圖10的反射鏡在組裝最後階段的簡化示意圖和沿著圖12A中的線XIIB-XIIB截取的簡化剖視圖；圖13是依照本發明的另一個實施方案構成和工作的圖1所示太陽能聚光器系統的反射鏡的簡化分解示意圖；圖14A和圖14B分別是圖13的反射鏡在組裝開始階段的簡化示意圖和沿著圖14A中的線XIVB-XIVB截取的簡化剖視圖；圖15A和圖15B分別是圖13的反射鏡在組裝最後階段的簡化示意圖和沿著圖15A中的線XVB-XVB截取的簡化剖視圖；圖16是圖1所示太陽能聚光器系統在開始操作階段的簡化示意圖；圖17是沿著圖16中的線XVII-XVII截取的簡化剖視圖；圖18是圖1所示太陽能聚光器系統在最後操作階段的簡化示意圖；圖19是沿著圖18中的線XIX-XIX截取的簡化剖視圖；圖20是依照本發明的另一個實施方案構成和工作的太陽能聚光器系統。具體實施方法在下面的描述中，將描述本發明的各種不同的方面。為了便於解釋，將陳述特定的配置和細節，以便提供對本發明的透徹理解。然而，本發明可能是在沒有在此提及的特定細節的情況下實現的，這對於熟悉這項技術的人將是明顯的。此外，為了突出本發明，眾所周知的特徵可能被省略或簡化。現在參照圖1-3，它們分別是依照本發明的實施方案構成和工作的太陽能聚光器系統的簡化示意圖、沿著圖1中箭頭A的方向展示的圖1所示太陽能聚光器系統的簡化示意圖和沿著圖1中箭頭B的方向展示的圖1所示太陽能聚光器系統的簡化示意圖。如圖 1-3所示，太陽能聚光器系統100包含依靠基礎結構108支撐的聚光器104。聚光器104可能包括安裝在支撐結構112上的聚光反射鏡陣列110。聚光器104可能是任何適當的聚光器。聚光器可能是為沿著其兩條軸線追蹤太陽而工作的。在圖1-3所示的實施方案中，聚光器呈盤狀。陣列110包含眾多聚光反射鏡114，其中每一個反射鏡114都有面對太陽120並且把照射在它上面的入射陽光聚集和把聚集的陽光反射回預定的焦點位置124的反射表面 116(圖幻。聚集光線的熱源可能用來以任何適當的方式發電。舉例來說，在圖1-3所示的實施方案中，太陽能接收器130可能裝在焦點位置124並且用支撐電纜132支撐著。提供接收器130為的是利用聚集光線的熱能加熱其中的工作流體。其後，為了發電，熱的工作流體可能在渦輪134中膨脹。優選，反射鏡114的反射表面116是作為凹表面140形成的，以便反射照射在它上面的陽光。反射表面116可以沿著其一條軸線彎曲。作為替代，反射表面116可以沿著其兩條軸線彎曲。凹表面140可能是作為拋物面的一部分、球面的一部分或按任何適當的結構配置的，通常有相對較小的曲率半徑。在非限制性實施例中，凹表面的深度可能是反射鏡 114的寬度的1.6%。反射鏡114可能是用任何一項適當的方法製成的，舉例來說，通過使用加熱或擠壓。反射鏡114的材料可能被加熱到相對較高的溫度，以允許該材料彎曲到預期的凹面形狀，其後使彎曲的材料離開熱源和退火，藉此迴避對特定的受控退火的需要。另外，反射鏡 114可能是用下面參照圖8-15B描述的方法生產的。舉例來說，反射鏡114可能是用諸如鋁或銀之類可彎曲的反射材料製成的。作為替代，反射鏡114可能是用玻璃之類的可彎曲材料製成的，為了形成反射表面116，用任何適當的方法使反射材料粘附上去。反射鏡114的陣列110可以按任何適當的安排方式安排在支撐結構112上。如同在圖1-3所示的實施方案中見到的那樣，陣列110可以按菲涅爾式反射鏡安排排列，藉此形成與菲涅爾反射鏡一樣的聚光器104。在這種菲涅爾式反射鏡排列中，反射鏡114在照射在它上面的陽光的光線142(圖3)和從反射表面116延伸到焦點位置124的反射光線144 之間形成角度X。人們將領會到其中反射鏡114是按菲涅爾式安排排列的，給定反射鏡的角度X依照給定反射鏡的位置沿著菲涅爾式排列改變。請注意角度X是用與水平軸1 相關的水平角位移、與垂直軸156相關的垂直角位移和與縱軸158相關的縱向角位移定義的空間角度，如圖3所示。作為替代，反射鏡114的陣列110可以按像凹拋物面那樣的安排或按允許照射在它上面的陽光聚集的任何適當的安排排列在支撐結構112上，如圖20所示。適當的結構支撐結構112可能是用任何適當的材料(例如，鋼)按任何適合將陣列110支撐在它上面的結構製成的。如同在圖1-3所示的實施方案中見到的那樣，支撐結構112是作為任何適當構造的空間結構160配置的。空間結構160可能被定義為由承受壓縮或拉伸的線性元件組成的三維構架。陣列110安裝在空間結構160的上表面162上。優選，上表面162是作為通常平坦的表面形成的，如圖1-3所示。空間結構160固有的穩定性提高可能承受苛刻的環境條件(例如，風)的聚光器104的穩定性。另外，由於空間結構160固有的穩定性，空間結構160可以使用相對而言很少的支撐元件安裝在基礎結構108上。如圖2和圖3所示，空間結構160被相對而言很少的支撐元件(例如，活塞166和支撐梁168)支撐在其下半部分164上。請注意可能使用附加的支撐元件，例如，桁梁和/或傾斜臂(未展示)。基礎結構108可能包含通常作為矩形框架174形成的可旋轉部分170。可旋轉部分170可能在其下表面178上配備輪子176。輪子176在基礎結構108的靜止的環形部分184內定義的凹槽180裡面轉動。在圖1-3所示的實施方案中，基礎結構108是作為通常二維的結構形成的。靜止的環形部分184被放在定義為垂直於縱軸158的平坦表面上。通常，平坦表面是地面。因此，可旋轉部分170是為圍繞著縱軸158旋轉而工作的，藉此允許聚光器104追蹤太陽120。提供旋轉元件(例如，活塞190)可能是為了允許可旋轉部分170的迴轉運動。熟練的技術人員將領會到旋轉元件和活塞166可能受任何適當的液壓控制方式控制。可旋轉部分170可能是用任何適當的材料(例如，鋼)製成的。靜止的環形部分184可能是用任何適當的材料(例如，混凝土)製成的。現在參照圖4-7，它們分別是圖1所示太陽能聚光器系統的聚光器諸元件在組裝開始階段的簡化示意圖；圖1所示太陽能聚光器系統的聚光器諸元件在組裝中間階段的簡化示意圖；圖5所示的聚光器諸元件在校準的開始階段和校準的最後階段的簡化示意圖和圖1所示太陽能聚光器系統的聚光器諸元件在組裝的最後階段的簡化示意圖。如圖4所示，支撐結構112可能被放在為組裝聚光器104準備的眾多安裝基礎200上。支撐結構112是在其上表面162上與通常從定義支撐結構112的空間結構160的梁214的結合點突起的定位突起210—起形成的。突起210可能是作為管子配置的，可能是連同空間結構160的梁214 —起製造的，而且可能是用任何適當的材料(例如，鋼)製成的。在每個突起210上安裝用來把反射鏡114支撐在它上面的反射鏡支撐220(圖5)。突起210優選在空間結構160上與對應於反射鏡114的菲涅爾式安排的角位錯一起形成，以便依照菲涅爾式安排排列反射鏡支撐220和反射鏡114。轉向圖5，所示的反射鏡支撐220被裝在突起210上。為了安裝在突起210上，每個反射鏡支撐220可能是與定義其中凹陷的中央圓筒形支座230 —起形成的。眾多的臂234從支座230向上延伸。為容納插在其中的定位螺釘244準備的孔240被限定在每個臂234的邊緣238。反射鏡支撐220可以用任何適當的材料(例如，鋼)製成。如同前面的描述，突起210和反射鏡支撐220被這樣放置在空間結構160之上，以致支撐在它上面的反射鏡114是按菲涅爾式安排排列的。突起210的角位錯由於在其製造期間發生的誤差可能略微不準確。所以，為了糾正這些錯誤並藉此按菲涅爾式安排放置反射鏡114，反射鏡支撐220可能要校正。如圖所6A示，可能提供與稜鏡反射鏡組件258的稜鏡反射鏡2M進行光學和電子通信的總站250。稜鏡反射鏡組件258可能是用通常由矩形框架264形成的夾具260支撐的。為了將定位螺釘244容納在凹口內，定義凹口的機動定位導向裝置270可能被放在框架沈4的每個角落沈8。總站250包含關於定義菲涅爾式安排的正確的菲涅爾角位錯信息而且是為測量稜鏡反射鏡254的空間位置而工作的。因此，通過將正確的菲涅爾角位錯與稜鏡反射鏡2M真實的空間位置進行比較，能測量角度誤差。在校準的開始階段，夾具260被放在反射鏡支撐220上並且被這樣安裝在它上面， 以致每個螺釘244都插在導向裝置270的凹槽內。雷射束280或任何其它適當的信號被總站250投射到稜鏡反射鏡254。如圖6B所示，雷射束280被反射回總站250，藉此相對於菲涅爾角位錯測量夾具260和反射鏡支撐220的位置的角度誤差。為了糾正角度誤差，促使機動定位導向裝置270旋轉到正確的菲涅爾角位錯位置。藉此，螺釘244被準確地依照菲涅爾角位錯放置。請注意控制單元284可能為控制被包括在稜鏡反射鏡組件258之中用來控制定位導向裝置270的旋轉。總站250和稜鏡反射鏡2M可以是任何適當的裝置。舉例來說，總站250和稜鏡反射鏡邪4 可能是通過瑞士 Gallen 的 Leica Geosystems AG of Heinrich Wild St.按目錄編號Leica TS30購買的。夾具260可以用任何適當的方法(例如，機械操作或用手操作)放在每個反射鏡支撐220上。此前描述的這種校準方法通常考慮到支撐結構112的標準製造，以便獲得通常標準的製造精度和其後通過此前描述的校準程序糾正製造誤差。在校準反射鏡支撐220之後，將反射鏡114安裝在它上面，從而組裝聚光器104， 如圖7所示。反射鏡114可以以任何適當的方式附著到反射鏡支撐220上。舉例來說，反射鏡114可能用任何適當的玻璃粘接劑黏附到在螺釘M4的上表面294形成的陶瓷墊290 上。其後，在拆除安裝基礎200之後，將聚光器104安裝到基礎結構108之上。接收器 130和渦輪134可以用任何適當的方法安裝，藉此組裝圖1所示的太陽能聚光系統100。現在參照圖8，這是依照本發明的實施方案構成和操作的圖1所示太陽能聚光器系統的反射鏡的簡化示意圖。在圖8-9B所示的實施方案中，圖1的反射鏡114可能由眾多安裝在反射鏡基礎網格320上的反射鏡片段304組成。反射鏡基礎網格320在以參照數字 330指定的水平軸線、以參照數字332指定的垂直軸線和以參照數字334指定的縱軸定義的平面上。網格320包括與眾多垂直格條342相交的眾多水平格條340。水平格條340可能與其底部352的眾多凹槽350 —起形成，而垂直格條342可能與其頂部358對應的眾多凹槽356 —起形成。通過把水平格條340在凹口 350處放在垂直格條342的凹槽356內，將水平格條340安裝到垂直格條342上。人們將領會到水平格條340和垂直格條342可以以任何適當的方式組裝。水平格條340和垂直格條342可以用任何適當的材料(例如，鋁)製成，舉例來說。 水平格條340和垂直格條342都可以有為了減輕每個格條重量在其中定義的從頭到尾貫穿的孔360。每個片段304是用任何適當的方法(例如，通過把片段304粘結到水平格條340 和垂直格條342上)安裝在網格320的空隙362上。舉例來說，片段304是用任何適當的材料(例如，玻璃或金屬，例如，鋁或銀)製成的，而且形成通常平坦的矩形形狀。請注意為了清楚地描述，在圖8中只展示幾個安裝在空隙362上的片段304，人們將領會到在組裝完全的狀態所有的空隙362都有片段304安裝在它上面，藉此形成反射鏡 114。現在參照圖9A和圖9B，它們分別是沿著圖8中箭頭C和D的方向展示的圖8所示網格320的簡化示意圖。如圖9A所示，每個垂直格條342可能在其頂部表面370定義通常呈弓形的表面。類似地，如圖9B所示，每個水平格條340可能在其頂部表面372定義通常呈弓形的表面。因此，由頂面370和372組成的網格320的合成頂面380定義一個凹表面， 例如，圖3所示的凹表面140。因此，安裝在空隙362上的片段304 —起形成呈凹表面形狀的反射表面140。片段304的凹表面配置考慮到相對簡單的配置，其中所有的水平格條340通常可能是同一的而所有的垂直格條342通常可能是同一的，同時把照射在片段304上的陽光最理想地聚焦到焦點位置124(圖1)。使用同一的水平格條340和同一的垂直格條342考慮到通過允許批量生產同一的水平格條340和同一的垂直格條342簡化網格320的設計和減少網格320的製造成本。如圖8所示，縫隙400可能是在位於網格320的周邊404在這裡用參照數字402 指定的周邊片段和在這裡分別用參照數字406和408指定的外圍水平格條和垂直格條之間形成的。由於周邊水平和垂直的格條406和408的向上拱起，縫隙400在網格320的外圍 404形成，其中格條406和408位於平坦的外圍片段402下面。為了減少縫隙400和保證把周邊片段402穩定地安裝在它上面，在周邊片段402 和其下面的外圍水平格條406和垂直格條408之間用薄墊片410限定的隔離物是本發明的重要特徵。薄墊片410可以用任何適當的材料製成，舉例來說，鋁。薄墊片410可以以任何適當的方式(例如，使用螺紋連接)安裝在周邊的水平格條406和垂直格條408上。使用薄墊片410填充縫隙400考慮到用同一的水平格條340和同一的垂直格條 342形成網格320，藉此避免需要設計與中央的水平格條和垂直格條不同的周邊的水平格條和垂直格條，從而考慮到簡化網格320的設計和減少網格320的製造成本。請注意為了適應在周邊的水平和垂直格條和周邊的反射鏡之間形成的不同大小的縫隙，薄墊片410可能在尺寸方面是不同的。人們將領會到可能使用任何適當的方法(例如，塗粘結材料)來填充縫隙400。現在參照圖10，這是依照本發明的另一個實施方案構成和工作的圖1所示太陽能聚光器系統的反射鏡的簡化分解示意圖。在圖10-12B所示的實施方案中，為了形成此前在圖3中見到的凹表面140，圖1所示的反射鏡114將變形和彎曲。如圖10所示，支撐元件 520在參照數字530指定的水平軸、參照數字532指定的垂直軸和參照數字534指定的縱軸定義的平面中。反射鏡114在其彎曲之前是按通常平坦的矩形形狀配置的而且在這裡是用參照數字538指定的。支撐元件520可以以任何適當的形式形成，例如，支撐元件包括有沿著水平軸530 和垂直軸532延伸出去的壁M2的通常矩形的基礎M0。現在參照圖IlA和圖11B，它們分別是圖10所示反射鏡在組裝開始階段的簡化示意圖和沿著圖IlA的線XIB-XIB截取的簡化剖視圖。如圖IlA和圖IlB所示，反射鏡538被放在壁討2的上表面550上(圖10)。反射鏡538可能被放在上表面550上不固定。作為替代，反射鏡538可能被固定到支撐元件520的上表面550或任何其它位置上。現在參照圖12A和圖12B，它們分別是圖10所示反射鏡在組裝最後階段的簡化示意圖和沿著圖12A中的線XIIB-XIIB截取的簡化剖視圖。如圖12A和圖12B所示，為了迫使反射鏡538變形、彎曲和在其中央位置560向下延伸到支撐元件520的中央位置562(圖10)同時使未固定的反射鏡邊緣564向上延伸，沿著縱軸534的方向對反射鏡538施加用箭頭558圖示的機械力。因此，反射鏡538的變形導致將反射鏡538配置成凹表面。如圖12A所示，所形成的凹表面可能沿著水平軸530和垂直軸532定義拋物面表面。力558可以用任何適當的方法施加，例如，旋轉固定在反射鏡538的中央位置560的螺釘。作為替代，可以使用任何的適當方法施加力558，例如，使用真空。在反射鏡538變形之後，可以用任何適當的方法(例如，藉助膠水或夾子)將反射鏡538固定到支撐元件520上。作為替代，反射鏡538可能不被固定到支撐元件520上。請注意支撐元件520可以按允許反射鏡538變形的任何適當的形式成形。舉例來說，支撐元件520可能由圖8-9B的網格320組成。現在參照圖13，這是依照本發明的另外一個實施方案構成和工作的圖1所示太陽能聚光器系統的反射鏡的簡化分解示意圖。在圖13-15B所示的實施方案中，為了形成此前在圖3中見到的凹表面140，圖1所示的反射鏡114將變形和彎曲。如圖13所示，支撐元件620在用參照數字630指定的水平軸、參照數字632指定的垂直軸和參照數字634指定的縱軸定義的平面上。反射鏡114在其彎曲之前是按通常平坦的矩形形狀配置的，在此是用參照數字638指出的。反射鏡638可能與圖10-12B的反射鏡538相同。支撐元件620可以按任何適當的形式成形，例如，以網格的形式。該網格可能與圖8-9B所示的網格320相同，或者可能是由不拱起的水平格條和垂直格條組成的網格。支撐元件620可能在它上面任何適當的位置(例如，在其下面)有附著元件640。附著元件640是為把傳動螺釘642安裝在它上面準備的。現在參照圖14A和圖14B，它們分別是圖13所示反射鏡在組裝開始階段的簡化示意圖和圖14A中沿線XTVB-XIVB截取的簡化剖視圖。如圖14A和圖14B所示，反射鏡638被放在支撐元件620的上表面650 (圖1 上。反射鏡638可能被放在上表面650上，不固定。作為替代，反射鏡638可能被固定到上表面650上或固定到支撐元件620的任何其它位置。現在參照圖15A和圖15B，它們分別是圖13所示反射鏡在組裝最後階段的簡化示意圖和沿著圖15A的線XVB-XVB截取的簡化剖視圖。如圖15A和圖15B所示，為了迫使反射鏡638變形、彎曲和在其中央位置660延伸到支撐元件620的中央位置662(圖13)同時使未固定的反射鏡邊緣664向上延伸，沿著縱軸634的方向對反射鏡638施加箭頭658所示的機械力。如圖15A和圖15B所示，力是通過旋轉傳動螺釘642沿著縱軸634向下施加的，藉此迫使反射鏡638變形。因此，反射鏡638的變形導致反射鏡638形成凹表面。在反射鏡638的變形之後，可以用任何適當的方法(例如，藉助膠水或夾子)把反射鏡638固定到支撐元件620上。作為替代，反射鏡638可能不被固定到支撐元件620上。
現在參照圖16和圖17，它們是圖1所示太陽能聚光器系統在開始操作階段的簡化示意圖和沿著圖16中的線XVII-XVII截取的簡化剖視圖。在圖16和圖17所示的實施方案中，太陽光142(圖17)照射在反射鏡114上，因此允許陽光被反射鏡114反射並且被聚焦到預定的焦點位置124。在圖16-19中，接收器130和渦輪134被展示為放在焦點位置 124，人們將領會到接收器130和渦輪134可能被除去。反射鏡114可能是依照上文參照圖1-3描述的那樣按菲涅爾式安排排列在支撐結構112上。反射鏡114在照射在它上面的光線142和反射光線144之間形成角度X。為了把照射在它上面的陽光反射到預定焦點位置124以外的其它位置，反射鏡 114當中任何一個都可以與用來使反射鏡114傾斜的位錯功能部件接合是本發明的重要特徵。因此，反射鏡114可能被傾斜到小於或大於角度X的角度以便減少或消除在位置IM 聚焦的陽光，這將在下文中參照圖18和圖19進一步描述。因此，在位置IM聚焦的陽光的強度可以得到控制。舉例來說，在來自陽光的太陽輻射相對而言處於中等的地理位置，反射鏡114可以這樣定位，以允許反射到位置IM的陽光最大，在太陽輻射相對而言強烈的地理位置，一些反射鏡114可能被偏移，以避免陽光從那裡反射到位置124。反射鏡114的偏移是用圖18和圖19舉例說明的，這兩張圖是圖1所示太陽能聚光器系統在最後操作階段的簡化示意圖和沿著圖18中的線XIX-XIX截取的簡化剖視圖。 如圖18和圖19所示，三個在這裡用參照數字760、762和764指定的反射鏡被展示為在太陽光線142和各自的不與位置IM相交的反射光線770、772和774之間分別偏移角度Y、Z 和U。因此，當反射鏡760、762和764如圖18和19所示傾斜的時候，抵達位置124的反射光線144的數量少於當所有的反射鏡114都如圖16和圖17所示按菲涅爾式安排放置的時候抵達位置124的反射光線144的數量。請注意角度Υ、Ζ和U是圖16和圖18所示的用相對於水平軸IM的水平角位移、 相對於垂直軸156的垂直角位移和相對於縱軸158的縱向角位移定義的空間角度。請注意它為了要允許反射光線144到達位置124，被注意反射鏡114的任何適當的安排都被用來可能替代菲涅爾式安排。在這樣的替代安排中，反射鏡114可能被傾斜到適當的角度，以便減少或消除在位置1 聚焦的陽光。位錯功能部件可能包括任何適當的裝置。如圖17所示，舉例來說，反射鏡114可能被裝在為延伸或回縮到預定的長度而工作的活塞780上，如圖19所示，其中活塞780回縮，藉此使反射鏡760、762和764傾斜和使各自的反射光線770、772和774散焦遠離位置 124。人們將領會到單一的反射鏡可能被偏移，或眾多反射鏡可能被偏移，如圖19所示，為的是將抵達位置124的太陽輻射的強度減到最小。要偏移的反射鏡的數目和/或角度Υ、Ζ或U的度數可能是依照特定位置的地理條件預定的。舉例來說，在西班牙南部，從太陽發出的太陽輻射是強度相對較低的，所以，為了減少到達位置124的太陽輻射的強度，單個反射鏡可能被偏移放置。反之，在莫哈維沙漠， 從太陽發出的太陽輻射是強度相對較高的，為了減少到達位置124的太陽輻射的強度，眾多反射鏡可能被偏移放置。另外，要偏移的反射鏡數目和/或角度Y、Z或U的度數可以用為依照給定時間的環境溫度或依照影響從太陽發出的太陽輻射的強度的任何其它環境條件確定要偏移的反
13射鏡數目和/或角度Y、Z或U的度數而工作的控制系統(未展示)確定。舉例來說，在傍晚期間，從太陽發出的太陽輻射是強度相對較低的，沒有反射鏡114或單一反射鏡114可能為了減少到達位置124的太陽輻射的強度被偏移放置。反之，在正午期間，從太陽發出的太陽輻射是強度相對較高的，眾多反射鏡可能為了減少到達位置124的太陽輻射的強度被偏移放置。現在參照圖20，這是依照本發明的另一個實施方案構成和工作的太陽能聚光器系統。如圖20所示，太陽能聚光器系統800通常包括通常安裝在基礎804上的太陽能聚光器支撐結構802。支撐結構802可能是按準拋物面形狀或任何其它允許在它上面發出的太陽輻射的聚集的適當形狀成形的。安裝在支撐結構802上的是安裝在它上面的聚光反射鏡814的陣列810。反射鏡814是為將照射在它上面的太陽輻射聚焦準備的。反射鏡814可能是彎曲的，以便定義任何適當的結構，例如，其拋物面曲率或其球面曲率，或者反射鏡814可能是平坦的。太陽能聚光器系統800可以用來在太陽能加熱系統(未展示)裡面提供聚集的太陽輻射。熟悉這項技術的人將領會到本發明不受前面已經特地展示和描述的東西的限制。而是本發明的範圍包括此前描述的各種不同的特徵的組合和部分組合以及對熟悉這項技術的人在閱讀這份說明書之時將會發生而在現有技術中沒有的變化。
權利要求
1.一種太陽能聚光系統，其中包括為追蹤太陽把入射的陽光聚集到焦點位置而工作的聚光器， 所述聚光器包括 支撐結構；以及安裝在所述支撐結構上的聚光反射鏡陣列，其中至少所述反射鏡之一是與面對太陽而且配置成凹表面的反射表面一起形成的，以致照射所述反射表面上的所述入射陽光被反射到所述焦點位置，所述聚光反射鏡陣列按菲涅爾式反射鏡安排安裝在所述支撐結構上，因此將所述聚光器定義為菲涅爾反射鏡。
2.根據權利要求1的系統，其中所述凹表面是作為一部分拋物面配置的。
3.根據權利要求1或2的系統，其中所述反射表面可能沿著其兩個軸彎曲。
4.根據權利要求1-3之中任何一項的系統，其中所述支撐結構是作為空間結構配置的，而所述聚光反射鏡的所述陣列在所述空間結構上的安裝在所述空間結構的上表面上， 其中所述上表面是作為通常的平坦表面形成的。
5.根據權利要求1-4之中任何一項的系統，其中所述聚光器被安裝在通常二維的基礎結構之上。
6.一種太陽能聚光系統，其中包括為追蹤太陽把入射的陽光聚集到焦點位置而工作的聚光器， 所述聚光器包括作為空間結構配置的支撐結構；以及安裝在所述支撐結構的上表面上的聚光反射鏡陣列，所述上表面是通常的平坦表面。
7.根據權利要求6的系統，其中所述聚光器是為沿著其兩個軸追蹤太陽而工作的。
8.一種太陽能聚光系統，其中包括為追蹤太陽把入射的陽光聚集到焦點位置而工作的聚光器， 所述聚光器包括作為空間結構配置的支撐結構；以及安裝在所述支撐結構上的聚光反射鏡的陣列；以及用來在其上面安裝所述支撐結構的通常二維的基礎結構，所述基礎結構被放在平坦表面上，所述基礎結構包括為在靜止的環形部分上圍繞著垂直於所述平坦表面的縱軸旋轉而工作的旋轉部分，藉此允許所述聚光器追蹤太陽。
9.一種太陽能聚光系統，其中包括為追蹤太陽把入射的陽光聚集到焦點位置而工作的聚光器， 所述聚光器包括 支撐結構；以及安裝在所述支撐結構上的聚光反射鏡陣列，其中至少所述反射鏡之一是與面對太陽而且配置成凹表面的反射表面形成的，以致照射在所述反射表面之上的所述入射陽光被反射到所述焦點位置，所述聚光反射鏡陣列按菲涅爾式反射鏡安排安裝在所述的支撐結構上，因此將所述聚光器定義為菲涅爾反射鏡，所述支撐結構與其上表面上的突起一起形成，其中所述突起與菲涅爾角位錯一起形成，以便允許所述反射鏡依照所述突起的所述菲涅爾角位錯安裝在所述支撐結構上。
10.根據權利要求9的系統，其中反射鏡支撐被安裝在所述突起上，而所述反射鏡被安裝在所述反射鏡支撐上。
11.根據權利要求10的系統，其中所述反射鏡支撐包括為在上面支撐所述反射鏡而工作的定位螺釘。
12.根據權利要求11的系統，其中所述定位螺釘是依照所述的菲涅爾角位錯校準的。
13.根據權利要求12的系統，其中所述定位螺釘的對準是由與稜鏡反射鏡光學和電氣通信的總站完成的。
14.根據權利要求13的系統，其中所述稜鏡反射鏡安裝在夾具上。
15.根據權利要求14的系統，其中所述夾具安裝在所述反射鏡支撐上。
16.一種按菲涅爾式反射鏡安排排列太陽能聚光系統的方法，該方法包括提供包括下列要素的太陽能聚光系統為追蹤太陽把入射的陽光聚集到焦點位置而工作的聚光器，所述聚光器包括支撐結構；以及安裝在所述支撐結構之上的聚光反射鏡陣列，其中至少所述反射鏡之一是與面對太陽並且作為凹表面配置的反射表面一起形成的，以致照射在所述反射表面之上的所述入射陽光被反射到所述焦點位置，所述聚光反射鏡陣列是按菲涅爾式反射鏡安排安裝在所述支撐結構上的，因此將所述聚光器定義為菲涅爾反射鏡，所述支撐結構是與其上表面上的突起一起形成的，其中所述突起是與菲涅爾角位錯一起形成的以便允許所述反射鏡依照所述突起的所述菲涅爾角位錯安裝在所述支撐結構上；提供包含在安裝在所述突起上的反射鏡支撐之中的定位螺釘；在所述定位螺釘上測量所述菲涅爾角位錯的角度誤差；旋轉所述定位螺釘校正所述菲涅爾角位錯，藉此按菲涅爾式反射鏡安排排列太陽能聚光系統。
17.根據權利要求16的方法，其中所述測量是由與稜鏡反射鏡光學和電通信的總站完成的，所述反射鏡稜鏡安裝在夾具上而且經由安裝在包含所述定位螺釘的所述反射鏡支撐上的所述夾具與所述定位螺釘嚙合。
18.—種太陽能聚光系統，其中包括安裝在支撐結構上的聚光反射鏡陣列，所述反射鏡是為把照射在它上面的入射陽光反射到預定的焦點位置而工作的；至少與所述反射鏡之一嚙合使所述反射鏡傾斜把照射在它上面的入射陽光反射到所述預定焦點位置以外的其它位置的位錯功能部件。
19.根據權利要求18的系統，其中所述位錯功能部件包括活塞。
20.根據權利要求18的系統，其中眾多所述的反射鏡都是傾斜的。
21.根據權利要求18的太陽能聚光器系統，其中所述支撐結構包含空間結構。
22.—種聚集太陽輻射的方法，該方法包括把反射鏡的陣列安裝到支撐結構上，所述反射鏡是為把照射在它上面的太陽輻射反射到預定的焦點位置而工作的；至少使所述反射鏡之一傾斜，以便將照射在它上面的太陽輻射反射到所述預定焦點位置之外的其它位置。
23.一種聚光反射鏡，其中包括反射鏡基礎網格，該基礎網格包括與第二組眾多格條相交的第一組格條，藉此一起形成所述網格，其中至少所述的第一組和第二組之一的眾多格條向上拱起；眾多合在一起形成所述反射鏡並且安裝在所述網格上的反射鏡片段，其中縫隙是在周邊位置的所述網格和安裝所述在它上面的片段之間形成的；以及為減少所述縫隙而工作的隔離物。
24.一種太陽能聚光系統，其中包括為追蹤太陽把入射的陽光聚集到焦點位置而工作的聚光器，所述聚光器包括支撐結構；以及安裝在所述支撐結構上的聚光反射鏡陣列，其中至少所述反射鏡之一是與面對太陽並且作為凹表面配置的反射表面一起形成的，以致照射在所述反射表面上的所述入射陽光被反射到所述焦點位置，所述反射鏡的所述凹表面是通過使用機械力彎曲所述反射鏡形成的。
25.根據權利要求M的系統，其中所述反射鏡的所述彎曲是使用螺釘完成的。
26.根據權利要求M或根據權利要求25的系統，其中所述反射鏡的所述彎曲是在所述反射鏡下面的支撐元件上完成的。
全文摘要
太陽能聚光系統包括為追蹤太陽把入射的陽光聚集到焦點位置而工作的聚光器，該聚光器包括支撐結構和安裝在該支撐結構上的聚光反射鏡陣列，其中至少反射鏡之一是與面對太陽而且配置成凹表面的反射表面一起形成的，以致照射在反射表面上的入射陽光被反射到焦點位置，聚光反射鏡的陣列按菲涅爾式反射鏡安排安裝在支撐結構上，因此將聚光器定義為菲涅爾反射鏡。
文檔編號F24J2/10GK102369400SQ200980149900
公開日2012年3月7日 申請日期2009年12月13日 優先權日2008年12月12日
發明者O·加多特, Y·布盧門撒爾, Z·戈爾登斯坦 申請人:黑利福卡斯有限公司