[发明专利]太阳能聚光器-收集器装置

说明书

技术领域

本发明一般地涉及太阳能聚光器-收集器装置且更特别地涉及包括用于反射并聚集太阳光线的静止反光器与由跟踪机构移动用以随太阳相对位置改变而追随固定的反光器所反射的太阳光线最大交汇处的可移动接收器的太阳能聚光器-收集器装置。

背景技术

已知配置为从直接冲射至其上的太阳光线中收集热或光伏能量的太阳能收集器。但是由于冲射光线的能量密度低，这种收集器能量效率也较低。已有使用太阳光线的热能以加热传热流体的该类型太阳能收集器。但是，所述传热流体仅能够达到较低温度，不足以使热能转换为机械功。

专利US-A-3868823公开了包括适用于将大致平行冲射光线朝向响应冲射光线角度改变而以预定路径移动的各自直线焦点进行反射的反射表面、布置为接收所反射光线的直线接收器，以及被驱动随直线焦点沿所述预定路径移位而将接收器与所述直线焦点一致地移动的跟踪机构的聚光器-收集器装置。每一反射表面可为连续凹入表面或可由不同平面节段形成。在一个应用中，反射表面布置为反射太阳光线，而接收器包括用于输送由于太阳汇聚光线的加热效应而开始沸腾的传热流体的导管，使得由此产生的蒸汽可用于产生机械功。

专利GB-A-1581253描述与所述专利US-A-3868823描述相似的聚光器-收集器装置，其中固定的反光器的反射表面支承在由上金属板、下金属板与其间的刚性绝缘泡沫构成的夹层结构上。在一个实施例中，反射表面由上金属板的抛光外表面提供。多个夹层结构相互紧邻布置且其侧边以紧密方式连结在一起以实现类似建筑屋顶的功用。多个直线接收器被集成在由支承反光器的固定的结构上所装配的多个回转支承臂所支承的可移动结构中，使得可移动结构、回转支承臂与固定的结构功能类似铰接平行四边形以引导所有接收器相对于其各自反射表面沿所选择的为追随太阳反射光线最大汇聚处的圆形路径统一运动。由电机驱动的跟踪机构通过驱动臂与可移动结构连接与太阳相对运动同步地沿所述圆形路径的一部分移动可移动结构。

为获得较高效率，反射表面与接收器之间的相对位置对于确保直线接收器总是与反射光线最大交汇处区域一致是很重要的。这包括达到固定的反光器安装过程中反射表面相互之间以及相对于固定的结构的位置精度、可移动结构制造与安装过程中直线接收器相互之间以及相对于可移动结构的位置精度，以及在可移动结构与固定结构中相关联的跟踪机构的安装过程中引导可移动结构相对于反射表面运动的回转支承臂旋转所在的轴的位置精度。不同元件定位的微小累计公差或误差可能意味着直线接收器位于并远离所反射光线最大交汇处区域移动，由此聚集太阳光线的益处则或多或少有所丧失。

所述专利US-A-3868823与GB-A-1581253均未描述或提出用于聚光器-收集器装置不同元件以适当精度相互间定位的任一具体装置或方法。安装该类型聚光器-收集器装置的经典方法包括在固定的结构上固定的反射表面、构建包括直线接收器的可移动结构以及通过回转臂与跟踪机构在固定的结构上安装该可移动结构，全部使用距离、水准仪、铅锤等在原处的测量以及进行切割、钻孔、焊接等在原处的操作。该经典方法由于耗用时间且获得精度较低已表现为没有效果。

需考虑的另一方面是如何确定直线接收器所须追随的路径以追随反射表面所反射的太阳光线的最大汇聚，太阳光线入射角随太阳相对位置改变而改变时所述反射表面为规则抛物线型或大致抛物线型的凹入表面的形式。实际上，由于反射的平行规则抛物线型表面，当太阳光线法向入射即平行于抛物线轴线时，太阳所反射光线仅在与抛物线焦点一致的直线焦点上汇聚。当太阳光线冲射相对于法线形成一定角度时，光线最大汇聚则在从第一端部边缘、从第二相对端边缘以及从反光器中心所反射的光线之间形成的三角形区域内散射。所述三角形尺寸随太阳光线入射角远离法线移动而增大，即太阳光线越倾斜地冲射到反光器上，所反射光线的散射越大。从焦点到抛物线顶点的距离相对于反光器相对端边缘之间宽度越大，三角形扩大速率减小。

专利JP-A-10026423描述了设有固定的凹入反光器和与跟踪机构连接的可移动接收器的太阳能聚光器-收集器装置，所述跟踪机构能够随太阳光线入射角改变而沿追随从右端、从左端与从反光器中心所反射光线之间形成的所述三角形的内切虚拟圆的中心轨迹的路径移动可移动接收器。法线的右侧与左侧入射角设定有限制，用以使三角形尺寸最大。接收器为圆柱形状且具有等于最大尺寸三角形的内切虚拟圆的直径，以确保接收器收集反光器沿其整个路径反射的所有光线。