[发明专利]太阳能半遮光式热驱动自动跟踪装置

说明书

技术领域

本发明属于太阳能跟踪技术领域，具体涉及一种利用太阳光加热集热管内的膨胀流体进行跟踪太阳位置的技术和装置。

背景技术

在地球某一点处的太阳直射入射光线随时在运行变化着,为了尽可能多地利用太阳直射辐射能，太阳能利用装置要求配备能够跟踪太阳位置的装置，多数太阳能跟踪装置以电驱动装置为主，这类装置跟踪精度高，但跟踪过程中耗能，并且成本高。如何能通过太阳光的能量来跟踪太阳位置的装置，即通过太阳跟踪太阳的装置，不耗能，成本低，易维护，具有很高的应用前景和市场价值。

检索现有的已公开的文献，关于太阳光热驱动的跟踪装置的文献还未找到。检索专利文献，有一项技术成为与本专利技术较为类似的最新技术。该项技术是已公开的“利用温度变化自动跟踪太阳能的方法”的发明专利技术，其专利申请号为201110286643.3，该技术以环境温度的变化影响膨胀罐内的流体热胀冷缩，利用流体热胀冷缩的特性驱动液压缸伸缩以跟踪太阳高度角，以双吸热腔压差式活塞驱动齿轮齿条运动，通过齿轮的转动带动太阳能利用装置转动以跟踪太阳。该项技术明显存在着以下问题：

1、该技术在早晨存在时间迟滞效应，在启动过程前和过程中太阳能接收器所接收到的太阳光能量少。该技术在夜间无光照时复位后接收面朝上，当太阳在东方升起时以一个很小的入射角照射到太阳能接收器上，太阳能接收器所接收到的太阳光能量很少；只有当太阳直射光线达到一定强度，在两个吸热腔之间产生明显的温度差的条件下，该装置才能朝东方转动，而太阳光在早晨因云、雾及太阳高度角的影响，太阳直射辐射有一个缓慢上升过程，在太阳直射光线达到一定强度前，存在一定时间段，在这个时间段内该装置不能有效利用太阳辐射能，因此该装置在时间迟滞效应。

2、该技术为非垂直入射跟踪技术，在跟踪过程中要求太阳光与太阳能接收面保持一个夹角，并且随着太阳方位角的增大和太阳光入射强度的减弱，该夹角逐渐变大，跟踪误差也逐渐变大。当太阳光垂直入射到该装置的两个吸热腔上时，两个吸热腔的温度趋于一致，此时该装置的平衡位置为正面朝上，只有在一天中当地时间正午时分，太阳光垂直入射，该装置正面朝上，才满足此条件。在上午或者下午时段，该装置要保证转动朝向太阳，必须要求两个吸热腔中存在温度差，这个温度差依赖于两个吸热腔的受光面积差，而要求存在受光面积差则必须要求太阳光斜向照射在两个吸热腔上才有可能，因此在非当地时间正午时分，该装置接收面始终与太阳入射光保持一个夹角。当太阳方位角增大时，即在上午较早些时间或者下午较晚些时间，需要该装置转动的角度大，要求其两个吸热腔内的温差就大，因而要求两个吸热腔的受光面积差增大，这就进一步要求该装置与太阳入射光保持一个较大的夹角，即系统内在要求的跟踪误差变大。更进一步，在上午较早些时间或者下午较晚些时间，太阳辐射变弱，要保证一个较大的温度差就必须要求更大的受光面积差，因此该装置与太阳入射光之间的夹角必须进一步增大，跟踪误差也相应变大。总之，该技术在正午时分跟踪误差小，随太阳方位角的增大和太阳辐射强度减弱，该技术的跟踪误差逐渐变大。

3、该装置在云层遮光间隙会自动复位，在太阳出来后再跟踪，但因为没有聚光装置，因此存在一个缓慢转动跟踪过程，需要一个较长的调整时间。

4、齿轮齿条传动装置为线性位移角度转换装置，即齿轮转动角度相同时，要求齿条位移的距离保持不变，也就是要求热膨胀流体的体膨胀量保持不变，而在早晚时间，太阳辐射的量较小，热膨胀流体的温度上升慢，因此其跟踪速度较中午时分慢，在一天中该装置的转动速度很难保持不变，并且很难与太阳转动角速度保持一致，因此其跟踪误差较大。

5、该技术在大风工况下容易晃动，易造成装置的损坏。双吸热腔压差式活塞驱动装置要求在内部填充气态物质，或者是半气态半液态物质，如果在双腔内全部充满液态物质，由于液体的不可压缩特性,高温侧的液体吸热腔也不可能挤压低温侧的吸热腔而产生活塞位移, 另外当双吸热腔内的温度都较高时，液体体积膨胀量无处释放，会造成吸热腔的爆裂。这种内部含有气态物质的装置，在大风工况下装置容易随风的大小晃动，造成跟踪误差偏大，且易造成装置的损坏。

发明内容

本发明的目的是提高跟踪精度，降低跟踪成本。