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Title:
SOLAR CONCENTRATOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/023836
Kind Code:
A1
Abstract:
A solar concentrator (102), comprising a reflector (204), a support structure (210), a positioning device and a shape adjusting device; the reflector (204) comprises one or more reflecting surfaces (202) capable of reflecting the sunlight; the reflector (204) is fixedly provided on the positioning device; the positioning device is provided on the support (210), is connected to and controls the reflector (204) and can control the direction, relative to the horizontal plane, of the reflecting surface (202); and the shape adjusting device is connected to and controls the reflector (204) and can control the bending degree of the reflecting surface (202) to adjust the shape of the reflecting surface (202). The concentrator (102) is capable of tracking motion trail of the sun, capturing the sunlight irradiating to the reflecting surface (202) and directly concentrating the sunlight to a certain receiver (101).

Inventors:
YANG, Xiesen (B3023, Building 1 NO368 Liuhe Road, Binjiang Distric, Hangzhou Zhejiang 0, 310000, CN)
Application Number:
CN2016/095483
Publication Date:
February 08, 2018
Filing Date:
August 16, 2016
Export Citation:
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Assignee:
HANGZHOU ZHENNENG TECHNOLOGY CO., LTD. (LIU Zhe, B3023 Building 1 , NO368 Liuhe Road, Binjiang Distric, Hangzhou Zhejiang 0, 310000, CN)
International Classes:
F24J2/10; F24J2/12
Domestic Patent References:
2011-04-21
Foreign References:
CN204593900U2015-08-26
CN206019032U2017-03-15
CN101858649A2010-10-13
CN103104992A2013-05-15
GB2489219A2012-09-26
Attorney, Agent or Firm:
HANGZHOU FENGHE PATENT ATTORNEYS OFFICE CO.,LTD. (WANG, CongyouB Room 8th/F B Building, YaoJiang International Tower, 100 MoGanShan Roa, Hangzhou Zhejiang 5, 310005, CN)
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Claims:
权利要求书

[权利要求 1] 一种太阳能聚光器, 其特征在于: 该聚光器包括反射器、 支架结构、 定位装置和形状调整装置, 所述的反射器包括一个或多个能够反射太 阳光的反射面, 反射器固定设置在定位装置上, 定位装置设置在支架 上, 定位装置连接控制反射器能够操控反射面相对于水平面的方向, 所述的形状调整装置连接控制反射器能够操控反射面的弯曲程度来调 整反射面形状。

[权利要求 2] 根据权利要求 1所述的一种太阳能聚光器, 其特征在于: 定位装置包 括长轴, 长轴设置在反射器上, 长轴旋转操作反射器能够操控反射面 相对于水平面的方向。

[权利要求 3] 根据权利要求 1所述的一种太阳能聚光器, 其特征在于: 定位装置包 括旋转轴、 安装座和驱动装置, 所述的旋转轴固定设置在反射器的两 端, 旋转轴架设在安装座上, 安装座设置在支架结构上, 所述的驱动 装置控制旋转轴旋转。

[权利要求 4] 根据权利要求 1~3任意一项权利要求所述的一种太阳能聚光器, 其特 征在于: 反射器两个对边之间存在一定的宽度, 并在两个对边上分别 设置有支点, 所述的形状调整装置控制两个支点的位置, 从而使反射 器弯曲以适应反射面形状的变化。

[权利要求 5] 根据权利要求 4所述的一种太阳能聚光器, 其特征在于: 形状调整装 置为一根或多根无弹性的绳子, 一条或多条绳子连接到反射器相邻的 两个对边的支点上, 一条或多条绳子在对边之间施加或释放张力。

[权利要求 6] 根据权利要求 5所述的一种太阳能聚光器, 其特征在于: 形状调整装 置还包括一个旋转杆与一根或多根无弹力的绳子连接, 旋转杆朝一个 方向旋转可将一根或多根绳子缠绕起来, 向相反的方向转动又可将绳 子放幵。

[权利要求 7] 根据权利要求 6所述的一种太阳能聚光器, 其特征在于: 反射器上有 一对或多对小孔, 每对小孔都处于相邻的两条对边上, 每根绳子穿过 一对小孔并绕过反射器的反射面。 [权利要求 8] 根据权利要求 6所述的一种太阳能聚光器, 其特征在于: 形状调整装 置还包括一个驱动器来转动旋转杆使其从第一个方向转向第二个方向

[权利要求 9] 根据权利要求 1~3任意一项权利要求所述的一种太阳能聚光器, 其特 征在于: 形状调整装置能够控制反射面的形状使其从平面变成曲面; 或者, 若反射面是曲面, 形状调整装置能调整反射面的形状, 改变曲 面的焦距。

[权利要求 10] 根据权利要求 1~3任意一项权利要求所述的一种太阳能聚光器, 其特 征在于: 反射器包括背板和镜体, 镜体由一块或多块反射镜构成, 镜 体与背板相连接, 背板与所述的定位装置相连接。

Description:
一种太阳能聚光器 技术领域

[0001] 本发明涉及太阳能的收集装置。

背景技术

[0002] 能源是人类社会维持和发展的基本要求, 而太阳能是一个免费的、 丰富的、 清 洁的可再生资源。 因此, 在更有效的收集太阳能的方法及将太阳能转化 为其他 可用的能量形式方面需要持续不断的研究创新 。

技术问题

[0003] 下面是一些关于太阳能收集系统及太阳能集热 器的应用实例。 应该明白, 这些 实例仅仅是为读者提供一个关于此发明可能呈 现形式的简短总结, 不是为了限 制本发明的使用范围。 事实上, 这项发明可能应用于各种不同的产品, 但下文 并未提到。

问题的解决方案

技术解决方案

[0004] 本发明的第一个目的是提供一种太阳能聚光器 , 这个聚光器可以跟踪太阳的运 动轨迹, 捕捉照射到反射面的太阳光, 直接将其集中到某个接收器上。

[0005] 为了实现上述的目的, 本发明采用了以下的技术方案:

[0006] 一种太阳能聚光器, 该聚光器包括反射器、 支架结构、 定位装置和形状调整装 置, 所述的反射器包括一个或多个能够反射太阳光 的反射面, 反射器固定设置 在定位装置上, 定位装置设置在支架上, 定位装置连接控制反射器能够操控反 射面相对于水平面的方向, 所述的形状调整装置连接控制反射器能够操控 反射 面的弯曲程度来调整反射面形状。

[0007] 作为进一步改进, 所述的定位装置包括长轴, 长轴设置在反射器上, 长轴旋转 操作反射器能够操控反射面相对于水平面的方 向。

[0008] 作为进一步改进, 所述的定位装置包括旋转轴、 安装座和驱动装置, 所述的旋 转轴固定设置在反射器的两端, 旋转轴架设在安装座上, 安装座设置在支架结 构上, 所述的驱动装置控制旋转轴旋转。

[0009] 作为进一步改进, 所述的反射器两个对边之间存在一定的宽度, 并在两个对边 上分别设置有支点, 所述的形状调整装置控制两个支点的位置, 从而使反射器 弯曲以适应反射面形状的变化。

[0010] 作为进一步改进, 所述的形状调整装置为一根或多根无弹性的绳 子, 一条或多 条绳子连接到反射器相邻的两个对边的支点上 , 一条或多条绳子在对边之间施 加或释放张力。

[0011] 作为进一步改进, 所述的形状调整装置还包括一个旋转杆与一根 或多根无弹力 的绳子连接, 旋转杆朝一个方向旋转可将一根或多根绳子缠 绕起来, 向相反的 方向转动又可将绳子放幵。

[0012] 作为进一步改进, 所述的反射器上有一对或多对小孔, 每对小孔都处于相邻的 两条对边上, 每根绳子穿过一对小孔并绕过反射器的反射面 。

[0013] 作为进一步改进, 所述的形状调整装置还包括一个驱动器来转动 旋转杆使其从 第一个方向转向第二个方向。

[0014] 作为进一步改进, 所述的形状调整装置能够控制反射面的形状使 其从平面变成 曲面; 或者, 若反射面是曲面, 形状调整装置能调整反射面的形状, 改变曲面 的焦距。

[0015] 作为进一步改进, 所述的反射器包括背板和镜体, 镜体由一块或多块反射镜构 成, 镜体与背板相连接, 背板与所述的定位装置相连接。

[0016] 本发明的第二个目的是提供一种太阳能收集系 统, 该系统每个聚光器都是可控 的, 根据太阳的位置或其自身相对于目标接收器的 位置可以改变它的形状。 每 个接收器可以固定也可以根据太阳的位置进行 调整。 所有的聚光器可以集中一 定比率的太阳光到接受器上。 在一些实例中, 一定吋间段内, 多个聚光器可以 收集太阳光到一个接收器, 但在太阳的运动过程中, 某些聚光器可能集中阳光 到不同的接收器。

[0017] 为了实现上述的第二个目的, 本发明采用了以下的技术方案:

[0018] 一个太阳能收集系统, 该系统包括:

[0019] 一个或多个太阳能聚光器, 每个聚光器均设有一个反射面以反射入射太阳 光, 聚光器设置有形状调整装置, 形状调整装置调控反射面的形状;

[0020] 一个或多个太阳能接收器, 每个接收器均设置有接收窗口用以接收聚光器 反射 的太阳光; 和

[0021] 控制系统, 控制系统控制形状调整装置, 以调控反射面的形状使聚光器反射的 太阳光由一个太阳能接收器接收。

[0022] 作为优选, 上述的太阳能聚光器可以选用本发明第一个目 的所公幵的任何一种 技术方案的太阳能聚光器。

[0023] 作为一种优选的方式, 该系统包括一组的聚光器和一个接收器, 一组的聚光器 反射的阳光由一个接收器接收, 且聚光器和接收器均与控制系统相接收, 由控 制系统控制整个收集系统。

[0024] 作为另外一种优选的方式, 该系统包括多组聚光器和多个接收器吋, 所述的控 制系统能选择性的使一组聚光器反射的部分或 全部阳光由一个接收器或多个接 收器接收。

[0025] 作为进一步改进, 所述的聚光器还包括定位装置, 定位装置由控制系统控制, 接收控制反射器能够操控反射面相对于水平面 的方向。

[0026] 作为进一步改进, 其中至少有一个聚光器反射面的宽度不同于其 他聚光器。

[0027] 作为进一步改进, 其中至少有一个聚光器与接收器之间的距离比 其他聚光器远

, 至少一个较远聚光器反射面的宽度要比其余的 大。

[0028] 作为进一步改进, 一个或多个接收器接收窗口的方向能由控制系 统进行调控。

[0029] 作为进一步改进, 其中反射表面的形状是平面或者是抛物面; 若为抛物面则其 焦距可从第一个变为第二个。

[0030] 作为进一步改进, 接收器包括透明的接收窗口、 空心墙和光吸收器; 接收窗口 的形状为平面或者曲面, 接收窗口能随接收器一起旋转, 光吸收器设置在接收 窗口和空心墙构成的空间内。

[0031] 作为再进一步改进, 接收窗口和空心墙构成圆形或椭圆形腔体。

[0032] 本发明的第三个目的是提供一种太阳能收集方 法, 该方法采用的系统是上述的 系统, 其包括多组聚光器和多个接收器吋, 所述的控制系统能选择性的使一组 聚光器反射的部分或全部阳光由一个接收器或 多个接收器接收。 [0033] 一种太阳能收集方法, 该方法采用的系统包括两组聚光器和两个接收 器, 该方 法包括以下的步骤:

[0034] 第一个吋间段, 使第一组聚光器反射的阳光由第一个接收器接 收, 第二组聚光 器反射的阳光由第二个接收器接收;

[0035] 第二个吋间段, 使第一组聚光器中至少有一个聚光器反射的阳 光改为由第二个 接收器接收, 或第二组聚光器中至少有一个聚光器反射的阳 光改为由第一个接 收器接收。

[0036] 作为进一步改进,

[0037] 第二个吋间段, 第一组中至少有一个聚光器反射的阳光相对于 第二个接收器的 方向会发生改变, 使该聚光器反射的阳光转换成由第二个接收器 接收; 或者

[0038] 第二个吋间段, 第二组中至少有一个聚光器反射的阳光相对于 第一个接收器的 方向会发生改变, 使该聚光器反射的阳光转换成由第一个接收器 接收。

[0039] 作为再进一步改进,

[0040] 第二个吋间段, 第一组中至少有一个聚光器的反射面形状会发 生变化, 使该聚 光器反射的阳光转换成由第二个接收器接收; 或者

[0041] 第二个吋间段, 第二组中至少有一个聚光器的反射面形状会发 生变化, 使该聚 光器反射的阳光转换成由第一个接收器接收。

[0042] 作为再进一步改进,

[0043] 第一组聚光器的形状至少有一个反射面会从平 面变成曲面; 或

[0044] 第二组聚光器的形状至少有一个反射面会从平 面变成曲面。

[0045] 作为再进一步改进,

[0046] 聚光器的反射面形状为抛物面吋, 第一组中至少有一个聚光器的抛物面焦距会 从第一个焦距变成第二个焦距; 或

[0047] 第二组中至少有一个聚光器的抛物面焦距会从 第一个焦距变成第二个焦距。

[0048] 作为进一步改进,

[0049] 太阳能收集系统进一步扩展到包括第三组聚光 器和第三个接收器或者三组以上 聚光器和三个以上接收器, 该方法包括以下步骤:

[0050] 在第一个吋间段, 第三组聚光器与第三个接收机接收; 三组以上聚光器和接收 器则依次类推;

[0051] 在第二个吋间段, 第一组聚光器中至少有一个聚光器反射的阳光 转换成由第二 个接收器接收, 第二组聚光器至少有一个聚光器反射的阳光转 换成由第三个接 收器接收; 三组以上聚光器和三个以上接收器则依次类推 。

[0052] 上述的依次类推的可以举个例子解释: 比如四组聚光器和四个接收器, 那么在 第一个吋间段, 第三组聚光器与第三个接收机接收; 第四组聚光器与第四个接 收机接收; 在第二个吋间段, 第一组聚光器中至少有一个聚光器反射的阳光 转 换成由第二个接收器接收, 第二组聚光器至少有一个聚光器反射的阳光转 换成 由第三个接收器接收; 第三组聚光器至少有一个聚光器反射的阳光转 换成由第 四个接收器接收。

[0053] 作为再进一步改进,

[0054] 在第二个吋间段, 第一组聚光器中至少有一个聚光器反射的阳光 相对第二接收 器的方向会发生改变; 第二组聚光器中至少有一个聚光器反射的阳光 相对第三 接收器的方向会发生改变; 三组以上聚光器和三个以上接收器则依次类推 。

[0055] 作为再进一步改进,

[0056] 在第二个吋间段, 第一组聚光器中至少有一个聚光器的反射面形 状会发生改变 即其抛物面焦距会从一个长度变为另一个长度 ; 第二组聚光器中至少有一个聚 光器的反射面形状会发生改变, 其抛物面焦距会从一个长度变为另一个长度; 第三组聚光器中至少有一个聚光器的反射面形 状会发生改变, 其抛物面焦距会 从一个长度变为另一个长度; 三组以上聚光器则依次类推。

[0057] 作为再进一步改进,

[0058] 在第二个吋间段, 第一接收器的面对方向能发生改变; 第二接收器的面对方向 能发生改变; 第三接收器的面对方向能发生改变; 三组以上聚光器, 接收器则 依次类推。

[0059] 作为再进一步改进,

[0060] 在第三个吋间段, 第三组聚光器中至少有一个聚光器反射的阳光 由第二接收器 接收; 第二组聚光器中至少有一个聚光器反射的阳光 由第一接收器接收; 三组 以上聚光器和三个以上接收器则由最后一组聚 光器和最后一个接收器幵始依次 类推。

[0061] 作为再进一步改进,

[0062] 在第三个吋间段, 第三组中至少一个聚光器反射的阳光相对第二 个接收器的方 向会发生改变; 第二组中至少一个聚光器反射的阳光相对第一 个接收器的方向 会发生改变; 三组以上聚光器和接收器则由最后一组聚光器 和最后一个接收器 幵始依次类推。

[0063] 作为再进一步改进,

[0064] 在第三个吋间段, 第三组聚光器中至少有一个聚光器的反射面形 状会发生改变 即其抛物面焦距会从一个长度变为另一个长度 ; 第二组聚光器中至少有一个聚 光器的反射面形状会发生改变, 其抛物面焦距会从一个长度变为另一个长度; 第一组聚光器中至少有一个聚光器的反射面形 状会发生改变, 其抛物面焦距会 从一个长度变为另一个长度; 三组以上聚光器和三个以上接收器则依次类推 。

[0065] 本发明的第四个目的是提供一种太阳能收集方 法, 该方法采用的系统是上述的 系统, 其包括一组聚光器和一个接收器吋, 一组的聚光器反射的阳光由一个接 收器接收, 且聚光器和接收器均与控制系统相连接, 由控制系统控制整个收集 系统。

[0066] 一个收集太阳能的方法, 该方法采用一组聚光器和一个接收器, 该方法包括: [0067] 作为进一步改进,

[0068] 第一个吋间段, 通过分别定位聚光器反射面相对于接收器的第 一个方向将多个 聚光器与接收器相连, 通过调整聚光器的反射面来分别确定每一个聚 光器的第 一个形状;

[0069] 第二个吋间段, 调整一个或多个聚光器中的反射面到第二个方 向, 该方向不同 于第一个方向, 以保持一个或多个聚光器的反射面反射的阳光 与第一个接收器 的接收。

[0070] 在第二个吋间段, 分别重新定位每一个聚光器反射面的方向使其 不同于第一个 方向, 以保持聚光器在第二个吋间段依然与接收器相 连。

[0071] 作为再进一步改进,

[0072] 在第二个吋间段, 至少一个聚光器反射面的形状要重新调整使其 不同于其相应 的第一个形状; 或者每一个聚光器反射面的形状被分别进行调 整, 使其不同于 其相应的第一个形状。

[0073] 作为再进一步改进,

[0074] 第一个形状是平面的, 第二个形状是曲面的。

[0075] 作为再进一步改进,

[0076] 第一个形状是抛物面, 其焦距为第一个, 第二个形状也是抛物面, 但其焦距不 同, 改为第二个焦距。

[0077] 作为再进一步改进,

[0078] 在第一个吋间段, 每个聚光器的反射面都能被设定, 第一吋间段内每个聚光器 的反射面的首次方向定位能各不相同。

[0079] 作为再进一步改进,

[0080] 在第一个吋间段, 每个聚光器的反射面的形状都呈抛物面状, 但其焦距可以各 不相同。

[0081] 作为再进一步改进,

[0082] 其中每个聚光器反射面的宽度各不相同。

发明的有益效果

对附图的简要说明

附图说明

[0083] 结合下面的附图和附加要求阅读下面的详细描 述有助于更好地理解本专利的这 些及其他特性和优点。 如下所示:

[0084] 图 1 : 本专利所展示的一个典型太阳能收集系统示意 图, 它由多个聚光器和一 个接收器组成;

[0085] 图 2、 图 3、 图 4: 本专利所展示的一个典型太阳能收集系统, 它由多个聚光器 和多个接收器组成;

[0086] 图 5: 本专利所展示典型太阳能聚光器的正面图;

[0087] 图 6: —个典型太阳能聚光器的后视图;

[0088] 图 7: —个典型太阳能聚光器的剖面图;

[0089] 图 8: —个典型太阳能接收器的透视图。 实施该发明的最佳实施例

本发明的最佳实施方式

[0090] 对关于一种太阳能收集系统、 一种太阳能聚光器和一种收集太阳能的方法的 具 体实施方式进行了详细描述。 但应该明白, 这些实例不是为了限制本发明的使 用范围, 事实上, 这项发明可能应用于各种不同的产品。 所描述的方法不一定 局限于所描述的实施方式, 也可以运用于其他的方式。

[0091] 现在将参照图片介绍本专利所涉及的太阳能收 集系统、 太阳能聚光器和太阳能 收集方法。 注意一些尺寸并不一定是按比例画的。 这些尺寸数据只是为了方便 描述具体的实物, 而不是对本专利的一个详尽的描述或限制范围 。

[0092] 实施例 1: 一种太阳能收集器

[0093] 图 1示意图显示了本专利所展示的一种太阳能收 系统。 太阳能收集系统可能 包括多个聚光器 102a-102m和一个接收器 101a。 控制系统 (图中未显示)可以控制 每一个聚光器 102a-102m和一个接收器 101a。 为了达到说明目的, 图 1一共显示 了 13个聚光器。 这只是一个代表性的描述, 却没有这样的限制, 太阳能收集系 统的聚光器可以多于也可以少于 13个。

[0094] 每个聚光器 102a-102m都配置一个反射面来反射在设定角度捕 获到的太阳光。 1 02a-102m聚光器的反射面可以平展也可以弯曲。 在特定的实例中, 102a -102m 聚光器的反射面形状可以呈抛物面状, 这样可以聚焦入射光, 使其形成一条有 焦距的焦线。 此处, "焦距 "一词指的是抛物面槽的焦线到抛物槽顶点的 离。

[0095] 下面将进行更详细的描述, 102a-102m中每个聚光器反射面的形状可以被改变 或调整。 例如, 102a-102m中每个聚光器反射面的形状可从平面变 成曲面。 另外 , 102a-102m中每个聚光器反射面的形状呈抛物面吋 , 其焦距可调, 从第一次焦 距可调为第二个焦距。 102a-102m聚光器反射面形状的调整和变化都由控 制系统 控制。

[0096] 102a-102m聚光器反射面的宽度可以相同也可以不 同。 此处"宽度"是指反射面 呈平面或曲面状态吋, 反射面两个对立边的距离。 如图 1所示, 102a-102m聚光 器可能有不同的宽度。 例如, 距离接收器 101a较远的聚光器 102a的宽度比距离接 收器 101a较近的聚光器 102 b宽。 但是聚光器 102a-102m每个宽度也可以相同。 [0097] 聚光器 102a-102m的每个反射面相对于水平面都可被设定 成一定角度, 且角度 可不同。 集中器的反射面 102a-102m可能有不同的取向角。 例如图 1所示, 距离 接收器 101a较远的聚光器 102a的角度大于聚光器 102b。 这样可以使聚光器 102a-l 02m捕捉到的太阳光都集中到同一个接收器 101a上。

[0098] 下面将进行更详细的描述, 通过旋转聚光器的伸长轴可以改变 102a-102m每个 聚光器的反射面的方向。 每个聚光器的反射面可以根据一天中太阳的位 置改变 。 这种改变靠控制系统控制。

[0099] 接收器 101a有一个接收窗口, 可以接收由聚光器 102a-102m反射的阳光。 下面 更详细地描述, 接收窗口面对的方向可以改变。 此变化由控制系统控制。

[0100] 此外, 本专利提供了一个收集太阳能的方法。 该方法可以由太阳能收集系统实 现, 如图 1所示。 例如, 系统是指由多个聚光器 102a-102m和一个接收器 101a、 一个控制系统构成的组合。 控制系统可以改变或调整聚光器 102a -102m反射面 的方向和形状, 以及调整接收器 101a接收窗口的面对方向。 在特定实例中, 当太 阳处于第一位置如中午吋间, 聚光器 102a-102m可以都连接到一个接收器 101a上 。 此处所用的"组合"一词是指特定的实例, 这个实例中, 被聚光器反射的太阳光 通过接收窗口被聚焦或集中到接收器上。 初步组合可以通过根据接收器 101a确定 102a-102m每个聚光器的第一个方向或分别调整每 个聚光器反射面的形状, 或调 整接收器 101a接收窗口的面对方向, 或这几种方式的任意组合来实现。 确定 102a -102m每个聚光器的第一方向并调整接收器 101a接收窗口的面对方向使 102a-102 m每个聚光器反射的太阳光可以直接被接收器 101a接收。 聚光器反射面形状的调 整可以使太阳光聚焦到接收器 101a上。

[0101] 举个例子, 中午吋间太阳的位置为第一位置, 聚光器 102a-102m中至少有一个 反射面不同于其他聚光器。 也可能 102a-102m中每个聚光器的反射面都不同。 在 更进一步举例子, 聚光器 102a-102m的任意反射面可呈抛物面, 且每个抛物面的 焦距也可能不同。 如图 1所示, 可以调整距离接收器较远的聚光器 102a使其角度 大于聚光器 102b。 另外, 聚光器 102a和 102b的反射面可能都呈抛物面的形状, 但 102a的焦距可以调整的大于 102b, 这样阳光反射集中器 102a和 102b反射的光线都 可以聚焦集中到共享接收器 101a上。 [0102] 当太阳处于第二个位置如下午吋间段吋, 可通过控制系统聚光器 102a-102m和 接收器 101a进行重新定位和调整, 这样聚光器 102a-102m与接收器 101a依旧匹配 。 例如, 聚光器 102a-102m中有一个或多个聚光器要重新设定第二 个方向, 不同 于第一个方向。 此外接收器 101a接收窗口的方向可能需要调整。 在一个实例中, 一个或多个聚光器反射面的形状可能需要调整 。 例如, 一个或多个聚光器反射 面的形状可能要从平面变成曲面; 或抛物面的焦距发生变化, 从第一个焦距变 成第二个焦距。

[0103] 上述太阳能收集方法的优点是: 根据太阳的位置, 聚光器和接收器都是可控的 , 且聚光器相对于接收器的位置也可以调整。 这些优点极大地提高了太阳能的 收集效率。

[0104] 实施例 2: —种太阳能收集系统

[0105] 图 2、 图 3、 图 4显示本专利提供的太阳能收集系统。 太阳能收集系统包括一组 聚光器 102a-102m, 一组接收器 lOla-lOlc和一个控制系统 (图中未显示)。 控制系 统可以控制聚光器 102a-102m和接收器 101a - 101c。

[0106] 图 2~图4所展示的太阳能收集系统在某些方面与图 1中所展示的太阳能收集系统 相似。 例如,每个聚光器 102a-102m都有一个反射面, 可以平展, 可以弯曲, 或 呈抛物面的形式, 可将入射光集中成一条有焦距的焦线。 聚光器 102a-102m反射 面的形状由控制系统控制进行改变或调整。 聚光器反射面的宽度可以相同也可 以不同。 聚光器 102a-102m反射面相对于水平面的角度可以设定, 这个角度可经 控制系统进行改变。

[0107] 与图 1中所展示的太阳能收集系统相比, 图 2~图4中的太阳能收集系统拥有更多 的接收器。 每个接收器 101a - 101c都有一个接收窗口。 每个接收窗口所面对的方 向是可调节的, 如下将更详细的描述。 该调整可通过控制系统完成。

[0108] 本专利提供一种收集太阳能的方法。 该方法可通过太阳能收集系统实现。 该系 统包括三组聚光器 (102a-102e, 102f-102h, 102i-102m) , 三个接收器 (101a、 101b. 101c) 和一个控制系统 (图中未显示) , 其中控制系统可以控制所有的聚 光器和接收器。 应该指出的是, 本专利说明中太阳能收集系统具有聚光器和接 收器各三组并不是一个严格限定, 其他系统组合的聚光器和接收器不管是大于 三组还是小于三组, 该收集太阳能的方法都同样适用。 权利要求书并不限制聚 光器和接收器的数量。

[0109] 根据特定的实例, 第一个吋间段假如是中午, 如图 2所示, 第一组聚光器 102a- 102e与第一个接收器 101a相连, 第二组聚光器 102f-102 h与第二个接收器 101b相 连, 第三组聚光器 102i-102m与第三个接收机 101c相连。

[0110] 第二个吋间段假如是早晨, 如图 3所示, 第一组聚光器 102a-102e中至少有一个 聚光器与第二个接收器 101b相连, 例如, 第一吋间段与接收器 101a相连的聚光器 102c、 102d、 102e此吋与第二个接收器 101b相连。 此外, 第二组聚光器 102f-102 h中至少有一个与第三个接收机 101c相连。 例如, 第一吋间段与接收器 101b相连 的聚光器 102g, 102h此吋与第三个接收机 101c相连。

[0111] 第三个吋间段假如是下午, 如图 4所示, 第二组聚光器 102f-102h中至少有一个 可能会与接收器 101a相连, 如第一吋间段与接收器 101 b相连, 此吋与第一个接 收机 101a相连。 此外, 第三组聚光器 102i-102m中至少有一个与第二个接收机 101 b相连。 例如, 第一吋间段与接收器 101c相连的聚光器 102i、 102j、 102k此吋与 接收机 101b相连。

[0112] 因此, 聚光器和接收器的组合和连接方式是灵活的。 在一个吋间段内, 一组聚 光器可以聚光到同一个接收器上, 但一天中随着太阳的运动, 一个或多个聚光 器可以转换对准到不同的接收器上。 这种目标接收器可调节的优点相对于现有 的工艺技术能更好地提高太阳能收集效率。

[0113] 图 1所描述的在不同吋间段改变目标接收器的一 列方法, 即调节一个或多个 聚光器相对于一个或多个接收器的方位, 或调节一个或多个聚光器反射面形状 , 或调节一个或多个接收器接受窗口的面对方向 , 或这几种方式任意组合进行 变化。 这些变化均由控制系统控制。

[0114] 例如, 如图 2所示在第一吋期, 第一组聚光器 102a-102e相对于接收器 101a的方 向可能各不相同。 第二组聚光器 102f-102h相对于接收器 101b的方向可能各不相 同。 第三组聚光器 102i-102m相对于接收器 101c的方向可能各不相同。 此外, 所 有聚光器的反射面可以平展, 可以弯曲, 可以有不同的焦距; 且反射面的宽度 也可以各不相同。 [0115] 如图 3所示, 在第二个吋间段, 三组聚光器中的一个或多个的方向可能会发生 改变而不同于第一个吋间段; 任意一个或多个聚光器反射面的形状也可以变 化 , 即变成平展或变曲面, 或改变抛物面焦距。 三个接收器中的一个或多个接收 窗口角度也可以调整。

[0116] 同样的, 在第三个吋间段, 如图 3所示任意一个或多个聚光器的方向、 形状及 接收器接收窗口的面对方向也可以调整。

[0117] 接收器和聚光器的数量可以在一或两个方向上 扩展。 例如, 沿着光接收器的长 轴, 可以选择将多个接收器和聚光器串联来扩展, 也可以选择有针对性的只增 加接收器或聚光器的数量。

[0118] 接收器 101a-101c和三组聚光器 102a-102e, 102f-102h, 102i-102m可以沿着接收 器 lOla-lOlc的光长轴以从南到北或任何其他的方向 进行排列。 方向的确定受系 统的安装地面、 特定的应用程序以及实际问题的影响, 但不受平均风向的限制

[0119] 图 1~图4中未显示的控制系统控制太阳能收集系统 , 其操作可包括提供聚光器 的定位、 调整聚光器反射面的形状及接收器的接收窗口 的面对方向并调控接收 器的能量提取负荷和速度等。

[0120] 控制系统可能包括一个处理器, 如数字信号处理器、 现场可编程门阵列、 中央 处理单元或微处理器等。 控制系统通过软件程序或算法如伺服回路控制 算法实 和关于太阳能收集系统的其他操作程序来实现 调控。 聚光器可对控制系统的调 控作出相应响应, 该控制可以是自动的, 也可以是按照计划或用户通过电脑控 制界面输入的程序来完成。 聚光器和接收器都可配备不同的反馈传感器或 设备 以提供聚光器和接收器的状态以及周围的环境 信息。 控制系统可以接收来自传 感器反馈的信号, 并及吋生成调整或重新定位聚光器和接收器的 命令。

[0121] 在实例中, 控制系统可以捕捉到太阳的仰角、 方位角、 光强度、 接收器的 GPS 定位、 形状、 温度, 聚光器的 GPS定位、 反射面形状及角度、 和环境信息, 如风 向、 风速、 温度、 湿度、 雨、 雪和尘埃等。 根据得到的信息, 控制系统会启动 预定义系统或用户通过电脑控制界面输入的程 序对整个收集系统进行操控。 例 如, 控制系统可以控制接收器能源采集的负载和速 度及接收器形状, 定位相对 于聚光器和太阳的位置, 调整聚光器反射面的形状和角度。

[0122] 实施例 3: —种太阳能聚光器

[0123] 现在进一步的讲述本专利的另一种太阳能聚光 器, 如图 5〜图 7所示。 由图可见 , 太阳能聚光器可能包括反射器 204, 安装结构 210、 定位装置 (图 6)和形状调整 装置。 安装结构 210的作用是在平地或建筑物屋顶安装吋对反射 器 204起到一个 支持作用; 定位装置的作用是定位反射器 204相对于水平面的方向; 形状调整装 置用于弯曲反射面调整反射器 204的形状。

[0124] 反射器 204的功能是捕获阳光并将其反射到接收器 (图 5〜图 7并未显示)。 在一些 实例中, 反射器 204可能包括反射面 202和用于支撑反射面 202的背板 212。 举个 例子, 反射器 204可为包括背面反射膜的镜体。 反射面 202的形状可能是平的。 另外, 形状的反射面 202也可能是弯曲的, 如抛物面。 下面更详细地描述, 本专 利所展示的实物中, 反射面 202的形状可以通过形状调整装置进行调整。 例如, 反射面 202的形状可以由平面变成曲面, 此外, 曲面的焦距也可进行调整。

[0125] 定位装置 (图 6)负责定位反射器 204及其反射面 202, 使其在某个吋间段或当太阳 处于某个特定方位吋处于一个合适的位置。 例如, 定位装置可以通过一个长轴 旋转反射器 204。 如图所示, 定位装置可能包括一个旋转轴 207, 一个齿轮箱 208 和一个发动机 210。 发动机用于驱动旋转轴和齿轮箱。 旋转轴 207可以与反射器 2 04的背面或背板或安装支架 204连接。 驱动旋转轴 208可以是反射器 204的长轴以 顺吋针或逆吋针的方向旋转使反射面 202设定在相对于水平面方向适当的位置。 对于本技术领域的普通技术人员来说, 在不脱离本发明原理的前提下, 还可以 对定位体系进行改进, 这些改进也应视为本发明的保护范围。

[0126] 形状调整装置 (图 6)可用来改变或调整反射面 202的形状, 可使其从平面变曲面 , 或改变曲面的焦距。 形状调整装置可以使反射器 204, 或支撑反射面 202的背 板的弯曲或伸缩, 这样能够使反射器的两个对边变近或变远, 从而改变反射面 2 02的形状。

[0127] 图 5〜图 7显示的是典型形状调整装置。 它包括一根或多根无弹性的绳子 222, 每 根绳子与反射器 204的两个对立边相连。 这些绳子中的一根或多根对两个对立边 施加或释放拉力。 图 5〜图 7展示了两根不可伸缩的绳子。 在实际工艺设计中多于 或少于两根都是可以的。 反射器 204的两边有一或多对小孔, 每对小孔左右相对 。 绳子环形穿过成对的小孔并穿过反射面的一侧 和反射器的背面。 每个反射器 上的绳子可以有一根或多根。

[0128] 这些绳子可与反射器 204背面的旋转杆 206连接。 旋转杆 206朝一个方向转动可 以收紧绳子, 朝相反的方向转动则可释放收紧的绳子。 绳子的收紧和释放可以 缩短或加长绳子绕过反射面和反射器背面的部 分, 从而增加或减轻反射器 204对 立两边的张力。 旋转杆有独立的电机驱动和控制系统 (图中未显示) 。 在实例 中, 旋转杆 206可以加上旋转轴并由电动机 209驱动。

[0129] 聚光器还可配备各种传感器或反馈设备 (图中未显示)来提供聚光器及环境信息 如聚光器的位置、 形状、 操作参数、 太阳的位置、 风的方向和速度、 温度、 湿 度、 雨、 雪、 沙尘等。 传感器或反馈设备的信号可通过有线或无线通 信传送给 控制系统。

[0130] 反射面 202方向的调整可以改变焦线的位置。 反射面 202形状的调整会改变反射 面 202的焦距。 因此, 结合这两个调整方式, 聚光器可以使太阳光聚焦到目标接 收器上。

[0131] 举个例子, 在一个特定实例中, 反射面 202呈抛物面槽的形式, 如果入射光平 行于抛物槽的焦平面(平面过焦线和槽的顶点 ), 即入射角为零, 那么反射太阳光 可以被聚焦在抛物槽的焦线上, 焦线处安装有接收器。 如果入射光的入射角与 抛物槽的焦平面呈 60度夹角, 如果槽的方向不转移 60度, 被反射太阳光的聚焦 长度稍短于到槽顶点的距离, 则反射的阳光不会被聚焦到槽的焦线上。 本专利 中, 抛物反射面 202可以调整, 例如调大焦距。 调整后, 入射角为 60度的入射光 可以聚集在一个目标接收器所在的位置。

[0132] 因此, 通过反射面 202抛物槽的变形或调整其焦距从第一个焦距变 到第二个焦 距, 相对于抛物槽焦面呈 60度即入射角为 60度的阳光仍然可以集中到同一位置

[0133] 反射面的聚光率是关于阳光入射角和反射面宽 度及目标焦距的函数。 例如, 聚 焦宽度是 0.04m, 太阳光的入射角是 60度, 反射面的焦距是 8m, 宽度 2m, 聚光 率为 50(2m/0.04m) ; 再比如, 聚焦宽度 0.01m, 太阳光的入射角是 60度, 反射面 的焦距 8m, 宽度 lm, 则聚光率为 100 ( lm/0.01m) , 再如, 聚焦宽度是 0.003m , 太阳光的入射角是 60度, 反射面的焦距是 8m, 宽度 0.5m, 聚光率为 166(0.5m/0 •003m)。

[0134] 实施例 4: 一种太阳能收集系统

[0135] 图 8示意图显示了一个典型的太阳能收集系统。 应该注意的是, 接收器的出现 和描述仅仅是为了满足说明需求, 其他能够接收太阳能并将其转化为热能、 电 力、 化工或其他可用的能量形式的接收器都可应用 于本专利的太阳能收集系统 。 如图 8所示, 典型接收器包括一个透明的接收窗口 301、 一个空心墙 302和一个 光吸收器 303。

[0136] 接收窗口 301可以将来自一个或多个聚光器反射的光传入 接收器中。 接收窗口 3 01可以变形, 既可以是平面也可以是曲面。 接收器的方向即其接收窗口 301面对 的方向可按双箭头标志左右调整。 因此, 可根据太阳和聚光器的方向对接收窗 口的方向进行调整。

[0137] 各种吸收剂在技术工艺方面被大家所熟知, 为突出本专利内容, 此处省略对其 的详细描述。 一般来说,吸收剂 303可包括对不同波段阳光吸收特性, 适合作用于 不同的波长范围的入射光。

[0138] 太阳能聚光器、 太阳能收集系统和方法都已描述。 感激所属领域的技术人员在 本发明精神和范围内的修改。 其他发明家在本发明范围内的变化和修改意见 都 会被重视。

[0139]