專利名稱：太陽能聚光器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及太陽能聚光系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
太陽能聚光系統(tǒng)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(tǒng)。然后聚集的光被作為發(fā)電的熱源使用。

發(fā)明內(nèi)容
依照本發(fā)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(tǒng)，該聚光器包括支撐結(jié)構(gòu)和安裝在支撐結(jié)構(gòu)上的聚光反射鏡陣列，其中至少反射鏡之一是與面對太陽并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(jié)構(gòu)上的，因此將聚光器定義為菲涅爾反射鏡。優(yōu)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(jié)構(gòu)是作為空間結(jié)構(gòu)配置的，而且該空間結(jié)構(gòu)上的聚光反射鏡陣列安裝在該空間結(jié)構(gòu)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(chǔ)結(jié)構(gòu)上。依照本發(fā)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(tǒng)，該聚光器包括作為空間結(jié)構(gòu)配置的支撐結(jié)構(gòu)和安裝在支撐結(jié)構(gòu)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(fā)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(tǒng)，該聚光器包括作為空間結(jié)構(gòu)配置的支撐結(jié)構(gòu)、安裝在該支撐結(jié)構(gòu)上的聚光反射鏡陣列和通常用來安裝支撐結(jié)構(gòu)的二維基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，該基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)被放在平坦表面上，并且該基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)包括為圍繞著垂直于該平坦表面的縱軸在靜止的環(huán)形部分上旋轉(zhuǎn)而工作的可旋轉(zhuǎn)的部分，借此允許聚光器追蹤太陽。依照本發(fā)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(tǒng)，該聚光器包括支撐結(jié)構(gòu)和安裝在支撐結(jié)構(gòu)上的聚光反射鏡陣列，其中至少反射鏡之一是與面對太陽并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(jié)構(gòu)上，因此將聚光器定義為菲涅爾反射鏡，支撐結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(diào)整的。依照本發(fā)明的實施方案，定位螺釘?shù)恼{(diào)整是由與棱鏡反射鏡光學(xué)和電通信的總站完成的。因此，棱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(fā)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(tǒng)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(tǒng)，該聚光器包括支撐結(jié)構(gòu)和安裝在支撐結(jié)構(gòu)上的聚光反射鏡陣列， 其中至少反射鏡之一是與面對太陽并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(jié)構(gòu)上的，因此將聚光器定義為菲涅爾反射鏡，支撐結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(zhuǎn)定位螺釘校正菲涅爾角位錯，借此按菲涅爾式反射鏡安排排列太陽能聚光系統(tǒng)。因此，測量是由與棱鏡反射鏡光學(xué)和電通信的總站完成的， 反射鏡棱鏡安裝在夾具上并且經(jīng)由安裝在包括定位螺釘?shù)姆瓷溏R支撐上的夾具與定位螺釘嚙合。依照本發(fā)明進一步的實施方案，提供一種太陽能聚光系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括安裝在支撐結(jié)構(gòu)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(yù)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(yù)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(jié)構(gòu)包括空間結(jié)構(gòu)。依照本發(fā)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(jié)構(gòu)上，該反射鏡是為把照射在它上面的太陽輻射反射到預(yù)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(yù)定焦點位置以外的其它位置。依照本發(fā)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(chǔ)網(wǎng)格，該基礎(chǔ)網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)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(fā)明更深層的實施方案，提供一種太陽能聚光系統(tǒng)，該聚光系統(tǒng)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(jié)構(gòu)；以及安裝在支撐結(jié)構(gòu)上的聚光反射鏡陣列，其中至少反射鏡之一是與面對太陽并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于反射鏡下面的支撐元件上完成的。


結(jié)合附圖從下面的詳細描述將更全面地理解和領(lǐng)會本發(fā)明，其中圖1是依照本發(fā)明的實施方案構(gòu)成和工作的太陽能聚光器系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)的簡化示意圖；圖4是圖1所示太陽能聚光器系統(tǒng)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(tǒng)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(zhǔn)的開始階段和校準(zhǔn)的最后階段的簡化示意圖；圖7是圖1所示太陽能聚光器系統(tǒng)的聚光器諸元件在組裝最后階段的簡化示意圖；圖8是依照本發(fā)明的實施方案構(gòu)成和工作的圖1所示太陽能聚光器系統(tǒng)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(fā)明的另一個實施方案構(gòu)成和工作的圖1所示太陽能聚光器系統(tǒng)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的反射鏡在組裝最后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(fā)明的另一個實施方案構(gòu)成和工作的圖1所示太陽能聚光器系統(tǒng)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的反射鏡在組裝最后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(tǒng)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(tǒng)在最后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(fā)明的另一個實施方案構(gòu)成和工作的太陽能聚光器系統(tǒng)。具體實施方法在下面的描述中，將描述本發(fā)明的各種不同的方面。為了便于解釋，將陳述特定的配置和細節(jié)，以便提供對本發(fā)明的透徹理解。然而，本發(fā)明可能是在沒有在此提及的特定細節(jié)的情況下實現(xiàn)的，這對于熟悉這項技術(shù)的人將是明顯的。此外，為了突出本發(fā)明，眾所周知的特征可能被省略或簡化?，F(xiàn)在參照圖1-3，它們分別是依照本發(fā)明的實施方案構(gòu)成和工作的太陽能聚光器系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)的簡化示意圖。如圖 1-3所示，太陽能聚光器系統(tǒng)100包含依靠基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)108支撐的聚光器104。聚光器104可能包括安裝在支撐結(jié)構(gòu)112上的聚光反射鏡陣列110。聚光器104可能是任何適當(dāng)?shù)木酃馄?。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并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(yù)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(dāng)?shù)姆绞桨l(fā)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并且用支撐電纜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。其后，為了發(fā)電，熱的工作流體可能在渦輪134中膨脹。優(yōu)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(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)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(dāng)?shù)姆椒ㄖ瞥傻?，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(yù)期的凹面形狀，其后使彎曲的材料離開熱源和退火，借此回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(chǎn)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制成的。作為替代，反射鏡114可能是用玻璃之類的可彎曲材料制成的，為了形成反射表面116，用任何適當(dāng)?shù)姆椒ㄊ狗瓷洳牧险掣缴先?。反射鏡114的陣列110可以按任何適當(dāng)?shù)陌才欧绞桨才旁谥谓Y(jié)構(gòu)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，借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(lǐng)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(guān)的水平角位移、與垂直軸156相關(guān)的垂直角位移和與縱軸158相關(guān)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(dāng)?shù)陌才排帕性谥谓Y(jié)構(gòu)112上，如圖20所示。適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)支撐結(jié)構(gòu)112可能是用任何適當(dāng)?shù)牟牧?例如，鋼)按任何適合將陣列110支撐在它上面的結(jié)構(gòu)制成的。如同在圖1-3所示的實施方案中見到的那樣，支撐結(jié)構(gòu)112是作為任何適當(dāng)構(gòu)造的空間結(jié)構(gòu)160配置的?？臻g結(jié)構(gòu)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(gòu)架。陣列110安裝在空間結(jié)構(gòu)160的上表面162上。優(yōu)選，上表面162是作為通常平坦的表面形成的，如圖1-3所示?？臻g結(jié)構(gòu)160固有的穩(wěn)定性提高可能承受苛刻的環(huán)境條件(例如，風(fēng))的聚光器104的穩(wěn)定性。另外，由于空間結(jié)構(gòu)160固有的穩(wěn)定性，空間結(jié)構(gòu)160可以使用相對而言很少的支撐元件安裝在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)108上。如圖2和圖3所示，空間結(jié)構(gòu)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)?；A(chǔ)結(jié)構(gòu)108可能包含通常作為矩形框架174形成的可旋轉(zhuǎn)部分170?？尚D(zhuǎn)部分170可能在其下表面178上配備輪子176。輪子176在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)108的靜止的環(huán)形部分184內(nèi)定義的凹槽180里面轉(zhuǎn)動。在圖1-3所示的實施方案中，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)108是作為通常二維的結(jié)構(gòu)形成的。靜止的環(huán)形部分184被放在定義為垂直于縱軸158的平坦表面上。通常，平坦表面是地面。因此，可旋轉(zhuǎn)部分170是為圍繞著縱軸158旋轉(zhuǎn)而工作的，借此允許聚光器104追蹤太陽120。提供旋轉(zhuǎn)元件(例如，活塞190)可能是為了允許可旋轉(zhuǎn)部分170的回轉(zhuǎn)運動。熟練的技術(shù)人員將領(lǐng)會到旋轉(zhuǎn)元件和活塞166可能受任何適當(dāng)?shù)囊簤嚎刂品绞娇刂??？尚D(zhuǎn)部分170可能是用任何適當(dāng)?shù)牟牧?例如，鋼)制成的。靜止的環(huán)形部分184可能是用任何適當(dāng)?shù)牟牧?例如，混凝土)制成的。現(xiàn)在參照圖4-7，它們分別是圖1所示太陽能聚光器系統(tǒng)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(tǒng)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(zhǔn)的開始階段和校準(zhǔn)的最后階段的簡化示意圖和圖1所示太陽能聚光器系統(tǒng)的聚光器諸元件在組裝的最后階段的簡化示意圖。如圖4所示，支撐結(jié)構(gòu)112可能被放在為組裝聚光器104準(zhǔn)備的眾多安裝基礎(chǔ)200上。支撐結(jié)構(gòu)112是在其上表面162上與通常從定義支撐結(jié)構(gòu)112的空間結(jié)構(gòu)160的梁214的結(jié)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(jié)構(gòu)160的梁214 —起制造的，而且可能是用任何適當(dāng)?shù)牟牧?例如，鋼)制成的。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(yōu)選在空間結(jié)構(gòu)160上與對應(yīng)于反射鏡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(zhuǎn)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(zhǔn)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(dāng)?shù)牟牧?例如，鋼)制成。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(jié)構(gòu)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的角位錯由于在其制造期間發(fā)生的誤差可能略微不準(zhǔn)確。所以，為了糾正這些錯誤并借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，可能提供與棱鏡反射鏡組件258的棱鏡反射鏡2M進行光學(xué)和電子通信的總站250。棱鏡反射鏡組件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(nèi)，定義凹口的機動定位導(dǎo)向裝置270可能被放在框架沈4的每個角落沈8?？傉?50包含關(guān)于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棱鏡反射鏡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棱鏡反射鏡2M真實的空間位置進行比較，能測量角度誤差。在校準(zhǔn)的開始階段，夾具260被放在反射鏡支撐220上并且被這樣安裝在它上面， 以致每個螺釘244都插在導(dǎo)向裝置270的凹槽內(nèi)。激光束280或任何其它適當(dāng)?shù)男盘柋豢傉?50投射到棱鏡反射鏡254。如圖6B所示，激光束280被反射回總站250，借此相對于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(dǎo)向裝置270旋轉(zhuǎn)到正確的菲涅爾角位錯位置。借此，螺釘244被準(zhǔn)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棱鏡反射鏡組件258之中用來控制定位導(dǎo)向裝置270的旋轉(zhuǎn)?？傉?50和棱鏡反射鏡2M可以是任何適當(dāng)?shù)难b置。舉例來說，總站250和棱鏡反射鏡邪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(dāng)?shù)姆椒?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(zhǔn)方法通?？紤]到支撐結(jié)構(gòu)112的標(biāo)準(zhǔn)制造，以便獲得通常標(biāo)準(zhǔn)的制造精度和其后通過此前描述的校準(zhǔn)程序糾正制造誤差。在校準(zhǔn)反射鏡支撐220之后，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(dāng)?shù)姆绞礁街椒瓷溏R支撐220上。舉例來說，反射鏡114可能用任何適當(dāng)?shù)牟Ａд辰觿じ降皆诼葆擬4的上表面294形成的陶瓷墊290 上。其后，在拆除安裝基礎(chǔ)200之后，將聚光器104安裝到基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)108之上。接收器 130和渦輪134可以用任何適當(dāng)?shù)姆椒ò惭b，借此組裝圖1所示的太陽能聚光系統(tǒng)100?，F(xiàn)在參照圖8，這是依照本發(fā)明的實施方案構(gòu)成和操作的圖1所示太陽能聚光器系統(tǒng)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(chǔ)網(wǎng)格320上的反射鏡片段304組成。反射鏡基礎(chǔ)網(wǎng)格320在以參照數(shù)字 330指定的水平軸線、以參照數(shù)字332指定的垂直軸線和以參照數(shù)字334指定的縱軸定義的平面上。網(wǎng)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(yīng)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(nèi)，將水平格條340安裝到垂直格條342上。人們將領(lǐng)會到水平格條340和垂直格條342可以以任何適當(dāng)?shù)姆绞浇M裝。水平格條340和垂直格條342可以用任何適當(dāng)?shù)牟牧?例如，鋁)制成，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(dāng)?shù)姆椒?例如，通過把片段304粘結(jié)到水平格條340 和垂直格條342上)安裝在網(wǎng)格320的空隙362上。舉例來說，片段304是用任何適當(dāng)?shù)牟牧?例如，玻璃或金屬，例如，鋁或銀)制成的，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(lǐng)會到在組裝完全的狀態(tài)所有的空隙362都有片段304安裝在它上面，借此形成反射鏡 114?，F(xiàn)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(wǎng)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(wǎng)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?？赡苁峭坏亩械拇怪备駰l342通?？赡苁峭坏?，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(chǎn)同一的水平格條340和同一的垂直格條342簡化網(wǎng)格320的設(shè)計和減少網(wǎng)格320的制造成本。如圖8所示，縫隙400可能是在位于網(wǎng)格320的周邊404在這里用參照數(shù)字402 指定的周邊片段和在這里分別用參照數(shù)字406和408指定的外圍水平格條和垂直格條之間形成的。由于周邊水平和垂直的格條406和408的向上拱起，縫隙400在網(wǎng)格320的外圍 404形成，其中格條406和408位于平坦的外圍片段402下面。為了減少縫隙400和保證把周邊片段402穩(wěn)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(fā)明的重要特征。薄墊片410可以用任何適當(dāng)?shù)牟牧现瞥?，舉例來說，鋁。薄墊片410可以以任何適當(dāng)?shù)姆绞?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(wǎng)格320，借此避免需要設(shè)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(wǎng)格320的設(shè)計和減少網(wǎng)格320的制造成本。請注意為了適應(yīng)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(lǐng)會到可能使用任何適當(dāng)?shù)姆椒?例如，涂粘結(jié)材料)來填充縫隙400?，F(xiàn)在參照圖10，這是依照本發(fā)明的另一個實施方案構(gòu)成和工作的圖1所示太陽能聚光器系統(tǒng)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(shù)字530指定的水平軸、參照數(shù)字532指定的垂直軸和參照數(shù)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里是用參照數(shù)字538指定的。支撐元件520可以以任何適當(dāng)?shù)男问叫纬桑?，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(chǔ)M0。現(xiàn)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(xiàn)在參照圖12A和圖12B，它們分別是圖10所示反射鏡在組裝最后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?qū)Ψ瓷溏R538施加用箭頭558圖示的機械力。因此，反射鏡538的變形導(dǎo)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(dāng)?shù)姆椒ㄊ┘?，例如，旋轉(zhuǎn)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(dāng)方法施加力558，例如，使用真空。在反射鏡538變形之后，可以用任何適當(dāng)?shù)姆椒?例如，借助膠水或夾子)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(dāng)?shù)男问匠尚?。舉例來說，支撐元件520可能由圖8-9B的網(wǎng)格320組成?，F(xiàn)在參照圖13，這是依照本發(fā)明的另外一個實施方案構(gòu)成和工作的圖1所示太陽能聚光器系統(tǒng)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(shù)字630指定的水平軸、參照數(shù)字632指定的垂直軸和參照數(shù)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(shù)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(dāng)?shù)男问匠尚?，例如，以網(wǎng)格的形式。該網(wǎng)格可能與圖8-9B所示的網(wǎng)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(wǎng)格。支撐元件620可能在它上面任何適當(dāng)?shù)奈恢?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(zhǔn)備的?，F(xiàn)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?，F(xiàn)在參照圖15A和圖15B，它們分別是圖13所示反射鏡在組裝最后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?qū)Ψ瓷溏R638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(zhuǎn)傳動螺釘642沿著縱軸634向下施加的，借此迫使反射鏡638變形。因此，反射鏡638的變形導(dǎo)致反射鏡638形成凹表面。在反射鏡638的變形之后，可以用任何適當(dāng)?shù)姆椒?例如，借助膠水或夾子)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(xiàn)在參照圖16和圖17，它們是圖1所示太陽能聚光器系統(tǒng)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反射并且被聚焦到預(yù)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(lǐng)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(jié)構(gòu)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(yù)定焦點位置124以外的其它位置，反射鏡 114當(dāng)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(fā)明的重要特征。因此，反射鏡114可能被傾斜到小于或大于角度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于中等的地理位置，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，以避免陽光從那里反射到位置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(tǒng)在最后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，三個在這里用參照數(shù)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(dāng)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(shù)量少于當(dāng)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(shù)量。請注意角度Υ、Ζ和U是圖16和圖18所示的用相對于水平軸IM的水平角位移、 相對于垂直軸156的垂直角位移和相對于縱軸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(dāng)?shù)陌才哦急挥脕砜赡芴娲颇鶢柺桨才?。在這樣的替代安排中，反射鏡114可能被傾斜到適當(dāng)?shù)慕嵌?，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(dāng)?shù)难b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(yù)定的長度而工作的活塞780上，如圖19所示，其中活塞780回縮，借此使反射鏡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(lǐng)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(shù)目和/或角度Υ、Ζ或U的度數(shù)可能是依照特定位置的地理條件預(yù)定的。舉例來說，在西班牙南部，從太陽發(fā)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(fā)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(shù)目和/或角度Y、Z或U的度數(shù)可以用為依照給定時間的環(huán)境溫度或依照影響從太陽發(fā)出的太陽輻射的強度的任何其它環(huán)境條件確定要偏移的反
13射鏡數(shù)目和/或角度Y、Z或U的度數(shù)而工作的控制系統(tǒng)(未展示)確定。舉例來說，在傍晚期間，從太陽發(fā)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(fā)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?，F(xiàn)在參照圖20，這是依照本發(fā)明的另一個實施方案構(gòu)成和工作的太陽能聚光器系統(tǒng)。如圖20所示，太陽能聚光器系統(tǒng)800通常包括通常安裝在基礎(chǔ)804上的太陽能聚光器支撐結(jié)構(gòu)802。支撐結(jié)構(gòu)802可能是按準(zhǔn)拋物面形狀或任何其它允許在它上面發(fā)出的太陽輻射的聚集的適當(dāng)形狀成形的。安裝在支撐結(jié)構(gòu)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(zhǔn)備的。反射鏡814可能是彎曲的，以便定義任何適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)，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(tǒng)800可以用來在太陽能加熱系統(tǒng)(未展示)里面提供聚集的太陽輻射。熟悉這項技術(shù)的人將領(lǐng)會到本發(fā)明不受前面已經(jīng)特地展示和描述的東西的限制。而是本發(fā)明的范圍包括此前描述的各種不同的特征的組合和部分組合以及對熟悉這項技術(shù)的人在閱讀這份說明書之時將會發(fā)生而在現(xiàn)有技術(shù)中沒有的變化。
權(quán)利要求
1.一種太陽能聚光系統(tǒng)，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(jié)構(gòu)；以及安裝在所述支撐結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)上，因此將所述聚光器定義為菲涅爾反射鏡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述凹表面是作為一部分拋物面配置的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的系統(tǒng)，其中所述反射表面可能沿著其兩個軸彎曲。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之中任何一項的系統(tǒng)，其中所述支撐結(jié)構(gòu)是作為空間結(jié)構(gòu)配置的，而所述聚光反射鏡的所述陣列在所述空間結(jié)構(gòu)上的安裝在所述空間結(jié)構(gòu)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(jù)權(quán)利要求1-4之中任何一項的系統(tǒng)，其中所述聚光器被安裝在通常二維的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)之上。
6.一種太陽能聚光系統(tǒng)，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(jié)構(gòu)配置的支撐結(jié)構(gòu)；以及安裝在所述支撐結(jié)構(gòu)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(jù)權(quán)利要求6的系統(tǒng)，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(tǒng)，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(jié)構(gòu)配置的支撐結(jié)構(gòu)；以及安裝在所述支撐結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的通常二維的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)被放在平坦表面上，所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)包括為在靜止的環(huán)形部分上圍繞著垂直于所述平坦表面的縱軸旋轉(zhuǎn)而工作的旋轉(zhuǎn)部分，借此允許所述聚光器追蹤太陽。
9.一種太陽能聚光系統(tǒng)，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(jié)構(gòu)；以及安裝在所述支撐結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)上，因此將所述聚光器定義為菲涅爾反射鏡，所述支撐結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的系統(tǒng)，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(jù)權(quán)利要求10的系統(tǒng)，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(jù)權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中所述定位螺釘是依照所述的菲涅爾角位錯校準(zhǔn)的。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其中所述定位螺釘?shù)膶?zhǔn)是由與棱鏡反射鏡光學(xué)和電氣通信的總站完成的。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中所述棱鏡反射鏡安裝在夾具上。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的系統(tǒng)，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(tǒng)的方法，該方法包括提供包括下列要素的太陽能聚光系統(tǒng)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(jié)構(gòu)；以及安裝在所述支撐結(jié)構(gòu)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并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(jié)構(gòu)上的，因此將所述聚光器定義為菲涅爾反射鏡，所述支撐結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(zhuǎn)所述定位螺釘校正所述菲涅爾角位錯，借此按菲涅爾式反射鏡安排排列太陽能聚光系統(tǒng)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中所述測量是由與棱鏡反射鏡光學(xué)和電通信的總站完成的，所述反射鏡棱鏡安裝在夾具上而且經(jīng)由安裝在包含所述定位螺釘?shù)乃龇瓷溏R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(tǒng)，其中包括安裝在支撐結(jié)構(gòu)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(yù)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(yù)定焦點位置以外的其它位置的位錯功能部件。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的系統(tǒng)，其中所述位錯功能部件包括活塞。
20.根據(jù)權(quán)利要求18的系統(tǒng)，其中眾多所述的反射鏡都是傾斜的。
21.根據(jù)權(quán)利要求18的太陽能聚光器系統(tǒng)，其中所述支撐結(jié)構(gòu)包含空間結(jié)構(gòu)。
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(jié)構(gòu)上，所述反射鏡是為把照射在它上面的太陽輻射反射到預(yù)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(yù)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(chǔ)網(wǎng)格，該基礎(chǔ)網(wǎng)格包括與第二組眾多格條相交的第一組格條，借此一起形成所述網(wǎng)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并且安裝在所述網(wǎng)格上的反射鏡片段，其中縫隙是在周邊位置的所述網(wǎng)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(tǒng)，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(jié)構(gòu)；以及安裝在所述支撐結(jié)構(gòu)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并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(jù)權(quán)利要求M的系統(tǒng)，其中所述反射鏡的所述彎曲是使用螺釘完成的。
26.根據(jù)權(quán)利要求M或根據(jù)權(quán)利要求25的系統(tǒng)，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(tǒng)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(jié)構(gòu)和安裝在該支撐結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(yōu)先權(quán)日2008年12月12日
發(fā)明者O·加多特, Y·布盧門撒爾, Z·戈爾登斯坦 申請人:黑利?？ㄋ褂邢薰?br>