輕質(zhì)太陽(yáng)能集中器的制造方法
【專利摘要】一種太陽(yáng)能集中器具有連接在一起而形成一個(gè)構(gòu)架的多個(gè)框架構(gòu)件、以及一個(gè)撓性片板，該撓性片板被附接至該構(gòu)架上而使得該撓性片板采取一種松散形狀并且可以響應(yīng)于施加在其上的成形力發(fā)生撓曲。該片板具有被定位在這些框架構(gòu)件之間的一個(gè)反射表面。一個(gè)成形力系統(tǒng)在被激活時(shí)可運(yùn)作以在該片板上施加成形力，這些成形力被配置成用于將該片板從該松散形狀拉到一種希望的形狀，以使得撞擊該反射表面的太陽(yáng)光線被聚焦在一個(gè)目標(biāo)上，并且一個(gè)太陽(yáng)能接收器附接至該構(gòu)件上的一個(gè)基本上對(duì)應(yīng)于該目標(biāo)的位置處。填充有加壓空氣的薄壁管可以提供多個(gè)強(qiáng)勁的輕質(zhì)框架構(gòu)件。當(dāng)該成形力系統(tǒng)被解除激活時(shí)，該撓性片板基本上恢復(fù)到該松散形狀。
【專利說(shuō)明】輕質(zhì)太陽(yáng)能集中器
[0001]本發(fā)明屬于用于收集和集中太陽(yáng)能的設(shè)備的領(lǐng)域、尤其是一種用于收集和集中太陽(yáng)光線的經(jīng)濟(jì)性輕質(zhì)設(shè)備。
[0002]背景
[0003]相當(dāng)大的工作針對(duì)的是高效率且高效力地收獲太陽(yáng)能。光伏(PV)面板將所接收的太陽(yáng)光線直接轉(zhuǎn)換成電能，而熱系統(tǒng)集中太陽(yáng)光線以產(chǎn)生熱量，該熱量可以直接用于加熱目的、或用于通過(guò)運(yùn)行例如斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的機(jī)械動(dòng)力、或更普遍地通過(guò)產(chǎn)生蒸汽來(lái)運(yùn)行蒸汽輪機(jī)，該蒸汽輪機(jī)接著可以用于產(chǎn)生電功率。太陽(yáng)能還可以被集中在一個(gè)PV面板上以增大在給定面積的面板上所接收的太陽(yáng)能的量、并且因此增大該面板所產(chǎn)生的電力。
[0004]典型的太陽(yáng)能收集與集中系統(tǒng)使用多個(gè)反射鏡將來(lái)自寬闊區(qū)域的太陽(yáng)光線反射到小得多的目標(biāo)上，以使得來(lái)自該寬闊區(qū)域的太陽(yáng)能被集中在該目標(biāo)處。在點(diǎn)聚焦集中系統(tǒng)中，一個(gè)拋物面反射盤將太陽(yáng)光集中到太陽(yáng)能接收器上。拋物面形狀是優(yōu)選的，因?yàn)樗鼘⑻?yáng)光線集中在一個(gè)小目標(biāo)上該，由此增大該目標(biāo)處的溫度。反射盤(dish)可以典型地在大小和構(gòu)型上變化，從大約1米的小直徑變至十幾米或更大直徑的大得多的結(jié)構(gòu)。點(diǎn)聚焦反射盤式集中器被安裝在追蹤系統(tǒng)上，該追蹤系統(tǒng)沿兩條軸線追蹤太陽(yáng)且直接指向太陽(yáng)，并且接收器被附接至該反射盤的焦點(diǎn)處，這樣使得當(dāng)該反射盤移動(dòng)時(shí)，接收器隨之移動(dòng)。這些點(diǎn)聚焦系統(tǒng)可以產(chǎn)生超過(guò)800攝氏度以及甚至超過(guò)1800攝氏度的高溫。
[0005]在中央塔系統(tǒng)中，在塔的頂部處安裝了一個(gè)太陽(yáng)能接收器。多個(gè)定日鏡環(huán)繞該塔，這些定日鏡是將太陽(yáng)光重定向至該塔頂部的平面反射鏡并且是受控制的以便將追蹤太陽(yáng)并進(jìn)行移動(dòng)，以使得太陽(yáng)光在該接收器處沿恒定方向反射。數(shù)百個(gè)或數(shù)千個(gè)定日鏡可以聯(lián)合工作以將太陽(yáng)光引導(dǎo)至該塔頂部從而產(chǎn)生從500攝氏度至1100攝氏度或更高的高溫，典型地用于運(yùn)行蒸汽輪機(jī)。
[0006]溝槽式集中器是長(zhǎng)凹槽形狀的集中器，形成的是行聚焦而不是像在點(diǎn)聚焦反射盤和中央塔設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)的點(diǎn)聚焦。同樣，溝槽的截面為拋物面形狀是優(yōu)選的，以便將光線集中在一條窄的線上。這點(diǎn)由于其簡(jiǎn)單性而通常是成本最低的太陽(yáng)能收集技術(shù)。這個(gè)長(zhǎng)溝槽式集中器將光聚焦到一個(gè)太陽(yáng)能接收管上，該管沿著該太陽(yáng)能溝槽式集中器的長(zhǎng)度延伸。根據(jù)位置的瑋度，這些溝槽的長(zhǎng)度方向沿南北或東西方向定向、并且接著在其縱向軸線上樞轉(zhuǎn)而使得這些溝槽的凹面追隨太陽(yáng)。因此這些溝槽式集中器僅需要在一條軸線上樞轉(zhuǎn)、而不是如點(diǎn)聚焦集中器所要求的在兩條軸線上樞轉(zhuǎn)。溝槽式集中器不能產(chǎn)生像點(diǎn)聚焦反射盤或中央塔設(shè)計(jì)那樣高的溫度，因?yàn)樗荒芫劢沟揭粋€(gè)點(diǎn)上而僅能聚焦到一條線上?？梢詫?shí)現(xiàn)典型地小于600C的溫度。
[0007]使用太陽(yáng)能的任何操作的主要成本在太陽(yáng)能收集場(chǎng)，太陽(yáng)能收集場(chǎng)可以由數(shù)百或數(shù)千個(gè)集中器構(gòu)成。反射表面典型地是由拋光鋁或玻璃反射鏡提供的。該反射鏡的玻璃或金屬片板可以彎曲形成所需要的聚焦形狀或通常是由安排在一個(gè)框架上的多個(gè)更小的平面反射鏡區(qū)段的一個(gè)陣列構(gòu)成，以實(shí)現(xiàn)聚焦效果。這些反射鏡是重的，因此需要明顯的結(jié)構(gòu)支撐來(lái)承載這些反射鏡的荷載并且提供足夠的剛性以維持焦點(diǎn)。這些重的結(jié)構(gòu)還需要重的且昂貴的馬達(dá)和齒輪箱，以將該太陽(yáng)能電池陣列轉(zhuǎn)向從而適當(dāng)?shù)鼐劢固?yáng)光。
[0008]為了減少對(duì)該框架和追蹤系統(tǒng)的要求，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了輕質(zhì)的線性的張緊的薄膜溝槽式集中器，其中反射片板材料的薄膜被拉伸跨過(guò)一個(gè)構(gòu)架。該構(gòu)架包括沿著該溝槽的長(zhǎng)度并排安裝的多個(gè)拋物線形的肋，并且接著該膜附接至該溝槽的一端上并沿著這些肋的外側(cè)凸面被拉伸并且在張力下附接至相反的一端處。例如，例如在海瑞恩斯丹(Harrienstien)等人的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?010/0258186中以及授予普魯伊特(Prueitt)的美國(guó)專利號(hào)8，056, 555中披露了這樣的薄膜溝槽式集中器。
[0009]這些薄膜溝槽式集中器與使用剛性支撐的反射材料的更多傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相比顯著減小了反射鏡設(shè)備的重量，其中該框架和追蹤系統(tǒng)的強(qiáng)度要求對(duì)應(yīng)地減小。然而該構(gòu)架必須足夠強(qiáng)勁以能抵抗由于從該溝槽的一端拉伸到另一端的膜上的相當(dāng)大的張力所產(chǎn)生的變形。
[0010]發(fā)曰月概沐
[0011]本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種克服了現(xiàn)有技術(shù)中的多個(gè)問(wèn)題的用于收集和集中太陽(yáng)光線的系統(tǒng)。
[0012]在本發(fā)明的第一實(shí)施例中提供了一種太陽(yáng)能集中器設(shè)備，該太陽(yáng)能集中器設(shè)備包括連接在一起而形成一個(gè)構(gòu)架的多個(gè)框架構(gòu)件、以及一個(gè)撓性片板，該撓性片板附接至該構(gòu)架上以使得該撓性片板采取松散形狀并且可以響應(yīng)于施加在其上的成形力而發(fā)生撓曲，該撓性片板具有被定位在這些框架構(gòu)件之間的一個(gè)反射表面。一個(gè)成形力系統(tǒng)在被激活時(shí)可運(yùn)作以在該撓性片板上施加成形力，這些成形力被配置成將該撓性片板從松散形狀拉成一種希望的形狀，以使得撞擊該反射表面的太陽(yáng)光線被基本上聚焦在一個(gè)目標(biāo)上，并且一個(gè)太陽(yáng)能接收器附接至該構(gòu)件上的基本上對(duì)應(yīng)于該目標(biāo)的位置處。當(dāng)該成形力系統(tǒng)被解除激活時(shí)，該撓性片板基本上恢復(fù)到該松散形狀。
[0013]本發(fā)明在第二實(shí)施例中提供了一種用于制作太陽(yáng)能集中器的方法。該方法包括:將多個(gè)框架構(gòu)件相連接以形成一個(gè)構(gòu)架并且將一個(gè)撓性片板松散地附接至該構(gòu)架上以使得該撓性片板采取松散形狀并且可以響應(yīng)于施加在其上的成形力而發(fā)生撓曲，該撓性片板具有被定位在這些框架構(gòu)件之間的一個(gè)反射表面；在該撓性片板上施加成形力，該成形力被配置成將該撓性片板拉成一種希望的形狀，以使得撞擊該反射表面部分的太陽(yáng)光線被基本上聚焦在一個(gè)目標(biāo)上；將一個(gè)太陽(yáng)能接收器附接至該構(gòu)架上的基本上對(duì)應(yīng)于該目標(biāo)的位置處。將成形力去除導(dǎo)致該撓性片板基本上恢復(fù)到該松散形狀。
[0014]本發(fā)明的集中器顯著降低了太陽(yáng)能收集的成本。在該設(shè)備進(jìn)行移動(dòng)以追蹤太陽(yáng)的多個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明使用了非常輕質(zhì)的膜材料，例如聚氯乙烯(PVC).Mylar?,聚合物或可以形成塑料狀薄膜的任何類似材料。與現(xiàn)有技術(shù)的玻璃和金屬相比，使用這種材料非常顯著地減小了太陽(yáng)能電池陣列的重量。這種重量減小大幅減小了用于固持該反射膜的這個(gè)構(gòu)架的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求。該膜沒(méi)有被拉緊，所以該構(gòu)架不需要構(gòu)建成抵抗此拉伸的應(yīng)力并且可以輕得多。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]在本發(fā)明的結(jié)束部分對(duì)本發(fā)明提出了權(quán)利要求，而在伴隨的詳細(xì)說(shuō)明中提供了多個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，這些實(shí)施例可以結(jié)合附圖得到最好的理解，在附圖中這幾個(gè)圖中的每個(gè)圖中的相同部件用相同的數(shù)字標(biāo)記，并且在附圖中:
[0016]圖1是根據(jù)本發(fā)明的溝槽式真空太陽(yáng)能集中器設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例的示意性透視圖；
[0017]圖2是圖1的實(shí)施例的示意性端視圖；
[0018]圖3是圖1的實(shí)施例的具有額外的后框架構(gòu)件的一個(gè)變體的示意性端視圖；
[0019]圖4是使用了圖1的集中器的一個(gè)真空太陽(yáng)能集中器的示意性端視圖；
[0020]圖5是圖4的偏離調(diào)節(jié)器的更詳細(xì)的示意性端視圖；
[0021]圖6是用于圖4的系統(tǒng)的一個(gè)替代性偏離調(diào)節(jié)器的示意性端視圖；
[0022]圖7是本發(fā)明的點(diǎn)聚焦真空太陽(yáng)能集中器設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例的示意性透視圖；
[0023]圖8是用于將本發(fā)明的撓性片板成形為拋物線形狀的一個(gè)模具的示意性側(cè)視圖；
[0024]圖9是本發(fā)明的具有長(zhǎng)形足球形加壓腔室的點(diǎn)聚焦或溝槽式真空太陽(yáng)能集中器設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例的示意性端視圖；
[0025]圖10是本發(fā)明的溝槽式加壓太陽(yáng)能集中器設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例的示意性透視圖；
[0026]圖11是圖10的實(shí)施例的示意性端視圖；
[0027]圖12是圖10的實(shí)施例的一個(gè)變體的示意性端視圖，其中該目標(biāo)和太陽(yáng)能接收器位于該加壓腔室內(nèi)部；
[0028]圖13是圖10的實(shí)施例的一個(gè)變體的示意性端視圖，其中這些框架構(gòu)件進(jìn)行移動(dòng)以便將該撓性片板移動(dòng)成圖9的足球形狀并且該目標(biāo)移出該腔室；
[0029]圖14是本發(fā)明的水平液體填充式太陽(yáng)能集中器設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例的示意性端視圖；
[0030]圖15是圖14的實(shí)施例的示意性頂視圖；
[0031]圖16是圖14的實(shí)施例的示意性端視圖，其中該撓性片板是透明的并且該液體用作將太陽(yáng)光線聚焦在該撓性片板下方的目標(biāo)上的一個(gè)透鏡；
[0032]圖17是本發(fā)明的水平太陽(yáng)能集中器設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例的示意性端視圖，具有通過(guò)重力而彎折的一個(gè)半剛性撓性片板；
[0033]圖18是本發(fā)明的薄膜太陽(yáng)能集中器設(shè)備的另一個(gè)替代性實(shí)施例的示意性端視圖，其中成形力系統(tǒng)拉動(dòng)被附接至該撓性片板上的多根金屬絲以便將反射表面成形為所希望的形狀；
[0034]圖19是用于本發(fā)明多個(gè)實(shí)施例的構(gòu)架中的一個(gè)輕質(zhì)框架構(gòu)件的示意性端視圖，其中該框架構(gòu)件是通過(guò)填充有加壓空氣而被增強(qiáng)的一個(gè)薄壁管；
[0035]圖20是本發(fā)明的薄膜太陽(yáng)能集中器設(shè)備的另一個(gè)替代性實(shí)施例的示意性端視圖，其中該撓性片板形成了一個(gè)凹溝槽式集中器并且該接收器包括一列光伏太陽(yáng)能電池；
[0036]圖21是本發(fā)明的帶有加壓腔室的薄膜太陽(yáng)能集中器設(shè)備的另一個(gè)替代性實(shí)施例的示意性透視圖，其中該撓性片板形成了一個(gè)凹溝槽式集中器，并且該腔室內(nèi)部具有一個(gè)構(gòu)架。
[0037]展示實(shí)施方式的詳細(xì)說(shuō)明
[0038]圖1和圖2示意性地展示了本發(fā)明的太陽(yáng)能集中器設(shè)備1的一個(gè)實(shí)施例的截面視圖。設(shè)備1包括連接在一起而形成一個(gè)構(gòu)架5的多個(gè)框架構(gòu)件3。在所展示的設(shè)備1中，該構(gòu)架包括在構(gòu)架5的右端與左端之間延伸的基本上平行的上部和下部前框架構(gòu)件3F、以及在構(gòu)架5的右端與左端之間延伸且平行于上部和下部前框架構(gòu)件3F的一個(gè)后框架構(gòu)件3R?？蚣軜?gòu)件3F、3R在構(gòu)件5的每端處附接至端板7上。
[0039]一個(gè)撓性片板9附接至該構(gòu)架5上而使得撓性片板9采取一種松散形狀LS (在圖1中用虛線表示)并且可以響應(yīng)于施加在其上的成形力而方式撓曲。撓性片板9具有位于上部與下部前框架構(gòu)件3F之間的一個(gè)反射表面11。
[0040]一個(gè)成形力系統(tǒng)13在被激活時(shí)可運(yùn)作以在該片板9上施加成形力。這些成形力被配置成將撓性片板9從松散形狀LS拉成所希望的形狀DS，這樣使得撞擊該反射表面11的太陽(yáng)光線15被基本上聚焦在目標(biāo)17上，如在圖2中示意性地展示的。
[0041]在所展示的設(shè)備1中，撓性片板9是一種薄膜材料，例如PVC、Mylar?、聚合物或可以形成塑料狀薄膜的任何類似材料。大多數(shù)膜由于很薄而實(shí)際上是透明的、但是可以容易地通過(guò)任何數(shù)量的實(shí)現(xiàn)鏡反射工藝使之是鏡反射的，例如在當(dāng)前的玻璃實(shí)現(xiàn)鏡反射工藝中使用的、或通過(guò)將金屬薄反射層濺射或真空沉積到該膜上?？梢詫⒃撃な┘拥皆撃げ牧系耐獠可匣騼?nèi)部上。反射涂層的內(nèi)部施加將提供更好的氣候防護(hù)。
[0042]在所展示的設(shè)備1中，該成形力系統(tǒng)13通過(guò)在該撓性片板9的相反的第一側(cè)9A與第二側(cè)9B之間產(chǎn)生空氣壓差來(lái)施加成形力。當(dāng)被激活時(shí)，成形力系統(tǒng)13從該撓性片板9的第二側(cè)9B抽走空氣從而形成真空，并且撓性片板9發(fā)生撓曲而使得反射表面11而呈現(xiàn)凹曲線形狀。
[0043]撓性片板9被支撐在上部與下部前框架構(gòu)件3F上而使得其第一側(cè)9A在上部與下部前框架構(gòu)件3F之間面向前、并且形成了一個(gè)密封腔室19的前側(cè)。當(dāng)被激活時(shí)，該成形力系統(tǒng)13從腔室19中抽出空氣，并且撓性片板9的反射表面11形成了一個(gè)凹溝槽式集中器。構(gòu)成反射表面11的這個(gè)反射涂層可以位于撓性片板9的第一側(cè)9A上，此時(shí)它暴露在大氣中，或者在大多數(shù)情況下有利的是使該反射表面位于腔室19內(nèi)部的第二側(cè)9B上以受到保護(hù)而免于這些元件的影響。
[0044]在所展示的設(shè)備1中，撓性片板9纏繞在前和后框架構(gòu)件3F、3R的外部以形成密封腔室19，其中撓性片板9的反射表面11在上部與下部前框架構(gòu)件3F之間面向前。通過(guò)膠帶等可以將撓性片板9的右側(cè)邊緣和左側(cè)邊緣密封至這些端板7上、或纏繞在這些端板上或以類似的方式來(lái)固定以便密封該腔室19。因此在該溝槽的末端處存在畸形，但是這應(yīng)該是不顯著的。
[0045]該成形力系統(tǒng)13是由一個(gè)真空泵提供的，該真空泵從腔室19中抽出空氣以使得大氣壓大于腔室19內(nèi)部的壓力并且大氣壓力將撓性片板9的反射表面11推成凹溝槽式集中器的形狀。當(dāng)該成形力系統(tǒng)被解除激活時(shí)，大氣中的空氣可以流入腔室19中從而使撓性片板9的每側(cè)9A、9B上的力均衡，于是該撓性片板恢復(fù)至松散形狀LS。為了抵抗在風(fēng)中的抖動(dòng)和變形所需要的真空壓差非常低，每平方英寸幾分之一鎊應(yīng)該就足夠了。
[0046]考慮到了代替將撓性片板9纏繞在構(gòu)架5上以形成腔室19，可以將該撓性片板密封至該上部與下部框架構(gòu)件3F和這些端板7上，并且可以用單獨(dú)的材料來(lái)封閉后側(cè)以形成該腔室。
[0047]一個(gè)太陽(yáng)能接收器21被附接至該構(gòu)架5上的基本上對(duì)應(yīng)于該目標(biāo)17的一個(gè)位置處。在所展示的設(shè)備1中，接收器21是填充有循環(huán)傳熱流體并在其每端處附接至構(gòu)架5的端板7上的一個(gè)管道。該太陽(yáng)能接收器還可以是可運(yùn)作以直接產(chǎn)生電力的一列光伏電池，如在本說(shuō)明書的以下部分描述的，在圖20中示意性地示出。
[0048]反射表面11采用一段圓弧的形狀而不是優(yōu)選的拋物線弧段，這樣使得聚焦是模糊的。為了解決這點(diǎn)，在設(shè)備1中包含一個(gè)聚焦矯正裝置，用于補(bǔ)償太陽(yáng)光線15的不對(duì)準(zhǔn)并且使得太陽(yáng)光線15進(jìn)行銳聚焦。在圖1的設(shè)備1中，該聚焦矯正裝置是由定位在反射表面11與接收器21之間的一個(gè)矯正透鏡23提供的。
[0049]圖3展示了設(shè)備1’的替代性實(shí)施例，其中該聚焦矯正裝置是由一個(gè)彎曲的校正反射鏡23’提供的，該彎曲的校正反射鏡被定位成使得接收器21’位于反射表面11’與反射鏡23’之間。通過(guò)例示，本發(fā)明的構(gòu)架可以采取許多形狀，在圖3的設(shè)備1’中該構(gòu)架包括上部和下部后框架構(gòu)件3R’，而不是圖1所示的單一的后框架構(gòu)件3R。根據(jù)該構(gòu)架的寬度和長(zhǎng)度可能根據(jù)需要添加額外的框架構(gòu)件3’。
[0050]矯正透鏡23或反射鏡23’是相對(duì)窄的，從而與主反射鏡是由重的玻璃或金屬制成的系統(tǒng)相比需要相對(duì)少量的材料和支撐。考慮到了在希望獲得更高溫度的大多數(shù)應(yīng)用中添加該聚焦矯正裝置將認(rèn)為是正當(dāng)?shù)?，因?yàn)橥ㄟ^(guò)該矯正透鏡或反射鏡使太陽(yáng)光線緊密聚焦將提高在該接收器21中的傳熱流體所產(chǎn)生的溫度，從而提供足夠的額外的有用能量以蓋過(guò)所增加的費(fèi)用。
[0051]圖4示意性地展示了所考慮的一種具有密封腔室的太陽(yáng)能集中器。該系統(tǒng)被示出為具有一個(gè)真空腔室，但是如在本說(shuō)明書中的后面部分所描述的加壓腔室也可以從用于調(diào)節(jié)該腔室內(nèi)的大氣的類似系統(tǒng)中獲益。該系統(tǒng)具有位于腔室19內(nèi)部的傳感器25A和腔室外部的傳感器25B，用于測(cè)量大氣與腔室19內(nèi)部之間的差壓。一個(gè)內(nèi)部大氣控制件27控制該差壓以維持所希望的形狀。該控制件27還用干燥氣體例如來(lái)自一個(gè)源29的干燥空氣或干燥氮?dú)鈦?lái)吹掃腔室19中的空氣。水分使該反射鏡涂層變壞，并且去除該腔室內(nèi)部空氣中的水分將延長(zhǎng)該反射鏡涂層的壽命。為了吹掃腔室19以初始地去除濕空氣，將打開(kāi)位于腔室19的與源29相反的一端處的一個(gè)閥以允許將干燥氮?dú)馑椭猎撉皇?。在腔?9中具有干燥空氣防止了冷凝和水，否則導(dǎo)致反射鏡表面腐蝕。將補(bǔ)償大氣壓的變化以及空氣溫度的變化。如果在該腔室中累積過(guò)度壓力，則該成形力系統(tǒng)13的真空泵將從腔室19中吸走空氣。如果內(nèi)部空氣壓力變得太低，則來(lái)自源29的干燥空氣或干燥氮?dú)鈱⒈凰椭燎皇抑小?br> [0052]一個(gè)偏離傳感器31可運(yùn)行以感測(cè)由于撓性片板9的收縮或伸展而導(dǎo)致的、該撓性片板9從所希望形狀發(fā)生的偏離，該撓性片板的收縮或伸展是歸因于溫度變化、材料拉伸等，并且提供了一個(gè)偏離調(diào)節(jié)器33來(lái)矯正任何此類偏離。在圖4所展示的真空太陽(yáng)能集中器系統(tǒng)中，該偏離調(diào)節(jié)器33包括沿著腔室19的長(zhǎng)度基本上平行于框架構(gòu)件3延伸的一個(gè)桿35。撓性片板9卷繞在桿35上而使得，將該桿35在第一方向上旋轉(zhuǎn)將撓性片板9拉到桿35上，從而減小了撓性片板9位于上部與下部前框架構(gòu)件3F之間的長(zhǎng)度并且因此增大了該凹溝槽的半徑，并且將該桿在相反的第二方向上旋轉(zhuǎn)使得撓性片板9從桿35上卷起，從而增大了撓性片板9位于上部與下部前框架構(gòu)件3F之間的長(zhǎng)度并且因此減小了該凹溝槽的半徑。因此，該溝槽的半徑可以加以監(jiān)測(cè)并且被維持在所希望的半徑。
[0053]考慮到了該偏離調(diào)節(jié)器33可以采取其他形式。例如圖6示意性地展示了一個(gè)替代性的偏離調(diào)節(jié)器33"，它包括被安裝在該構(gòu)架的這些端板7〃上多個(gè)致動(dòng)器37并且可運(yùn)行以調(diào)節(jié)上部與下部前框架構(gòu)件3F"之間的距離D并由此改變撓性片板9〃的曲率半徑。
[0054]如以上所描述的本發(fā)明的溝槽實(shí)施例是最簡(jiǎn)單的，因?yàn)樵摀闲云鍍H需要一維彎部。另一方面，點(diǎn)聚焦太陽(yáng)能集中器必須在材料中具有二維彎部。以一張紙為例，它容易在一個(gè)方向上或另一個(gè)方向上彎折，但是如果嘗試一次件將所有四側(cè)都向上彎折，這張紙將起皺。在本發(fā)明的點(diǎn)聚焦實(shí)施例中，所使用的材料對(duì)于如何形成曲率具有一種耐受性。如果塑料膜具有足夠的彈性，則它可以拉伸而形成球形聚焦，但是可能難以對(duì)彈性材料維持聚焦。
[0055]如果該材料具有一些剛性，例如輕質(zhì)塑料、Mylar?、或薄玻璃，則可以在制造過(guò)程中典型地在計(jì)算機(jī)控制下小心施加熱量以便使該塑料膜在將想要使之起皺的區(qū)域中選擇性地收縮。圖8示出了在施加熱量時(shí)垂伏在拋物面反射盤形狀的模具39上的撓性片板9。例如，非常薄的玻璃、例如比普通玻璃強(qiáng)勁超過(guò)100倍的大猩猩(gorilla)玻璃可以在該玻璃的下垂溫度下垂伏在該模具上以形成所希望的拋物面反射盤形狀。一旦安裝至該構(gòu)架上，該系統(tǒng)的部分真空就可以提供支撐以維持該置拋物線曲線形狀。拋物線成形對(duì)于這些溝槽式集中器是不可能的，因?yàn)槟抢锏膿闲云逶趦H一個(gè)方向上彎折。
[0056]圖7示意性地展示了一個(gè)替代性設(shè)備101，其中該構(gòu)架105包括形成一個(gè)矩形開(kāi)口的上、下、右和左的周界前框架構(gòu)件103F、以及支持這些前框架構(gòu)件的一個(gè)后框架構(gòu)件103R。該周界框架也可以是圓形的。撓性片板109是一種薄膜材料并且同樣該成形力系統(tǒng)113通過(guò)在該撓性片板109的兩側(cè)之間產(chǎn)空氣壓差來(lái)施加成形力。撓性片板109被支撐在這些周界前框架構(gòu)件103F上而使得其反射表面111在這些周界前框架構(gòu)件103F之間面向前、并且形成了密封腔室119的前側(cè)。當(dāng)被激活時(shí)，該成形力系統(tǒng)113從腔室119中抽出空氣，并且撓性片板109的反射表面111形成了在接收器121處引導(dǎo)太陽(yáng)光線的一個(gè)點(diǎn)聚焦集中器。
[0057]該撓性片板如上文和圖8中所描述的在附接至該構(gòu)架105上之前被預(yù)成型，這樣使得該成形力系統(tǒng)113被激活時(shí)，該撓性片板109的反射表面111基本上采取拋物面反射盤的形式。在撓性片板109沒(méi)有模制成拋物線形狀的情況下，一個(gè)聚焦校正裝置123 (例如以上所描述的透鏡或反射鏡)被安裝在構(gòu)架105上并且可運(yùn)作以校正太陽(yáng)光線在接收器121上的聚焦。
[0058]圖9示意性地展示了一種替代的設(shè)備201，其中當(dāng)被激活時(shí)，該成形力系統(tǒng)213將空氣推到撓性片板209的第一側(cè)209A而使得撓性片板209撓曲并且反射表面211呈現(xiàn)凹曲線的形狀。并且，構(gòu)成反射表面211的這個(gè)反射涂層可以有利地位于撓性片板209的第一側(cè)209A上，此時(shí)它位于腔室219內(nèi)部而被保護(hù)免于這些元件、而不是位于暴露在大氣中的第二側(cè)209B上。
[0059]在設(shè)備201中，撓性片板209被形成為像腔室219的一個(gè)中空密封氣球，該氣球被安裝在構(gòu)件205上而使得反射表面面向撓性片板209的相反透明面241，并且該成形力系統(tǒng)213將加壓空氣引導(dǎo)至腔室219中。所展示的腔室219為一種長(zhǎng)形的足球形狀，這樣使得當(dāng)該成形力系統(tǒng)213被激活時(shí)，該撓性片板209的反射表面211基本上采取長(zhǎng)形的反射盤形狀并且是作為點(diǎn)聚焦集中器可運(yùn)作的。由于反射表面211是長(zhǎng)形的，其半徑使得目標(biāo)217以及因此接收器221位于腔室219之外。這是有利的，因?yàn)槿缫韵旅枋龅模谠摲瓷浔砻鏋閳A形的一些柱形或球形實(shí)施例中，該目標(biāo)可以正處在與該反射表面相對(duì)的壁處，在此處由于高溫將損壞該壁。
[0060]該撓性片板209可以在附接至該構(gòu)架205上之前被預(yù)成型，這樣使得該成形力系統(tǒng)213被激活時(shí)，該撓性片板的反射表面211基本上采取具有銳聚焦的拋物面反射盤的形式。在撓性片板209沒(méi)有被預(yù)成型的情況下，一個(gè)聚焦校正裝置223 (例如以上所描述的透鏡或反射鏡)被安裝在構(gòu)架205上并且可運(yùn)作以校正太陽(yáng)光線在接收器221上的聚焦。還可以提供一個(gè)致動(dòng)器243來(lái)調(diào)節(jié)腔室219的兩端219A、219B之間的距離以移動(dòng)目標(biāo)217。還可以將該足球形狀的截面用作溝槽收集器而不是點(diǎn)聚焦收集器。
[0061]圖10和圖11示意性地展示了另一個(gè)替代性的設(shè)備301，其中腔室319是基本上柱形的，這樣使得反射表面311形成了與該腔室的透明面341相對(duì)的一個(gè)溝槽式集中器。這個(gè)構(gòu)型的一個(gè)問(wèn)題在于，由于到反射表面311的圓弧，目標(biāo)317距反射表面311為大約兩倍半徑，從而正好位于透明壁部分341上。因此，一個(gè)聚焦調(diào)節(jié)設(shè)備345被安裝在腔室319內(nèi)部并且可運(yùn)作以用于移動(dòng)該目標(biāo)。在圖10和圖11所示的實(shí)施例中，聚焦調(diào)節(jié)設(shè)備345被展示為一個(gè)透鏡，該透鏡可運(yùn)作以將該目標(biāo)從自然目標(biāo)位置317A移動(dòng)至腔室319外的背離該腔室319的壁的一個(gè)點(diǎn)而處于調(diào)節(jié)后的位置317B處，在此處由集中的太陽(yáng)光線產(chǎn)生的熱量不會(huì)損壞該壁。該透鏡被定位在反射表面311與接收器321之間、被定位在該腔室外的調(diào)節(jié)后的目標(biāo)位置317B處。
[0062]圖12示意性地展示了柱形腔室319’的一個(gè)變體，其中聚焦調(diào)節(jié)設(shè)備345’是由在腔室319’內(nèi)位于反射表面311’與透明面341’之間的一個(gè)反射鏡提供的。這個(gè)版本將調(diào)節(jié)后的目標(biāo)位置317B’移動(dòng)至腔室319’內(nèi)的大致中間的一個(gè)點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)遠(yuǎn)離腔室319’的壁所以這些壁不被損壞。通過(guò)使目標(biāo)和接收器321’位于腔室319’內(nèi)部，在腔室319’內(nèi)產(chǎn)生了顯著的熱量。這樣的熱量可能是有問(wèn)題的，因?yàn)閾闲云?09’材料必須能夠承受高溫而不發(fā)生過(guò)度拉伸或損壞。
[0063]圖13示意性地展示了柱形腔室319〃的另一個(gè)變體，其中聚焦調(diào)節(jié)設(shè)備345〃具有一個(gè)致動(dòng)器，該致動(dòng)器可運(yùn)作以調(diào)節(jié)構(gòu)架305〃的第一與第二框架構(gòu)件3X〃、3Y〃之間的距離。如圖所示，增大框架構(gòu)件3Χ〃、3Υ〃之間的距離改變了該腔室的截面，從而增大了反射表面311〃的半徑并且將調(diào)節(jié)后的目標(biāo)位置317Β"移動(dòng)至腔室319〃之外。腔室319〃于是基本上呈現(xiàn)圖9的腔室219的長(zhǎng)形足球形狀。具有固定的框架構(gòu)件的構(gòu)架也可以提供該足球形狀，具有通過(guò)一個(gè)膜纏繞機(jī)構(gòu)(例如以上所描述的偏離調(diào)節(jié)器33等)通過(guò)的調(diào)節(jié)作用?？梢蕴峁┮粋€(gè)可運(yùn)作以感測(cè)撓性片板309從所希望的形狀發(fā)生的偏離的偏離調(diào)節(jié)器331"，并且該制動(dòng)器、纏繞機(jī)構(gòu)等也可以用作一個(gè)可運(yùn)作來(lái)矯正該偏離的偏離調(diào)節(jié)器。
[0064]在該聚焦調(diào)節(jié)設(shè)備是一個(gè)透鏡或反射鏡的情況下，該透鏡或反射鏡可運(yùn)作以矯正太陽(yáng)光線在該接收器上的聚焦。在該聚焦調(diào)節(jié)設(shè)備移動(dòng)這些框架構(gòu)件的情況下，如果在該接收器處希望高溫，則需要另外一個(gè)聚焦矯正設(shè)備。
[0065]圖14和圖15示意性地展示了本發(fā)明的另外一個(gè)替代性的設(shè)備401，其中撓性片板409是通過(guò)構(gòu)架405被支撐在基本上水平位置中的一種薄膜材料而反射表面411是面向上的，并且其中該成形力系統(tǒng)413將一種透明液體447 (典型地為水)沉積在撓性片板409的反射表面411上。這個(gè)實(shí)施例的截面形狀不是圓形半徑或垂曲線的，但是該形狀將太陽(yáng)光線集中成點(diǎn)聚焦或一個(gè)溝槽目標(biāo)上，并且由透鏡(如圖所示)或反射鏡所提供的一個(gè)聚焦矯正設(shè)備423矯正聚焦。當(dāng)設(shè)備401必須被水平地定向以將該液體保持在撓性片板409上時(shí)，目標(biāo)417將隨著太陽(yáng)橫跨天空而移動(dòng)，并且接收器421被安裝在構(gòu)架405的一個(gè)臂與致動(dòng)器機(jī)構(gòu)449上，該機(jī)構(gòu)可運(yùn)作以移動(dòng)該接收器421從而跟隨目標(biāo)417。典型地，提供了覆蓋該液體447的一個(gè)透明蓋片451以防止該液體447的蒸發(fā)和污染。
[0066]考慮到了這種安排還可以用于透明的撓性片板409’而使得液體447’充當(dāng)一個(gè)透鏡來(lái)將太陽(yáng)光行聚焦在撓性片板409’下方的目標(biāo)417’上，如圖16示意性地展示。接收器421’和聚焦矯正設(shè)備423’被安裝在撓性片板409’下方的一個(gè)臂與致動(dòng)氣機(jī)構(gòu)449’上以跟隨目標(biāo)417’ ο
[0067]圖17示意性地展示了另外一個(gè)替代性的設(shè)備501，其中構(gòu)架505包括形成一個(gè)開(kāi)放中心區(qū)域553的多個(gè)基本上水平的框架構(gòu)件503Η，并且撓性片板509是一種非常薄的拋光金屬或玻璃(例如大猩猩玻璃)制成的半剛性片板，該半剛性片板容易發(fā)生撓曲但是具有比以上所描述的薄膜更大的剛性。該成形力系統(tǒng)包括將半剛性撓性片板509放置在構(gòu)架505上而使得其反射表面511面向上，這樣使得該玻璃撓性片板505在其外圍部分處被這些水平框架構(gòu)件503Η支撐，并且使得重力將該半剛性撓性片板509在開(kāi)放中心區(qū)域553中向下拉。
[0068]該半剛性撓性片板509的底部在這些水平框架構(gòu)件503Η上滑動(dòng)并且該片板采取由重力決定的然形狀。由于僅在外圍部分處被支撐，半剛性撓性片板509采取基本上垂曲線的形狀，該形狀接近拋物線形狀，這樣使得不總是需要聚焦校正。并且，當(dāng)設(shè)備501必須被水平地定向以使得根據(jù)需要有重力作用在該半剛性撓性片板509上，目標(biāo)517將隨著太陽(yáng)橫跨天空而移動(dòng)，并且接收器521被安裝在構(gòu)架505的一個(gè)臂與致動(dòng)器機(jī)構(gòu)549上，該機(jī)構(gòu)可運(yùn)作以移動(dòng)該接收器521從而跟隨目標(biāo)517。還考慮到了，透明的玻璃片板可以被使用并且可以充當(dāng)透鏡來(lái)集中太陽(yáng)光線，如以上參照?qǐng)D16的液體設(shè)備所描述的。一旦該半剛性撓性片板下垂成所希望的形狀，如果需要的話可以添加多個(gè)支撐件以防止該片板在有風(fēng)條件下移動(dòng)。
[0069]進(jìn)一步考慮到了，該液體設(shè)備401和薄的彎折的玻璃設(shè)備501也可以用于溝槽構(gòu)型中。
[0070]圖18不意性地展不另外一個(gè)替代性的設(shè)備601。燒性片板609包括第一和第二側(cè)609Α、609Β。該成形力系統(tǒng)613包括多根金屬絲657，這些金屬絲在一端處附接至撓性片板609的第二側(cè)609Β上并且在另一端處附接至絞盤659上。當(dāng)被激活時(shí)，該成形力系統(tǒng)613操作該絞盤659來(lái)拉動(dòng)這些金屬絲657以便將撓性片板609拉到該反射表面611呈現(xiàn)凹曲線形狀的位置中，并且在被解除激活時(shí)，該成形力系統(tǒng)613釋放這些金屬絲657。該成形力系統(tǒng)613被被配置成用于將撓性片板609拉到拋物線形狀并且可以在溝槽或點(diǎn)聚焦構(gòu)型中使用或作為組合式定日鏡/集中器以用于太陽(yáng)能塔。該反射涂層可以位于撓性片板609的任一側(cè)上，因?yàn)閮蓚?cè)都暴露給這些元件。
[0071]為了進(jìn)一步減小這些集中器設(shè)備中任一者的重量，這些框架構(gòu)件3可以由輕的金屬、塑料等材質(zhì)的薄壁管61來(lái)構(gòu)成，該管通過(guò)其內(nèi)部填充有加壓空氣63而被增強(qiáng)且加強(qiáng)化，如圖19中示意性地展示的。一個(gè)壓縮機(jī)將加壓空氣泵入管61內(nèi)部，并且用一個(gè)傳感器來(lái)檢測(cè)管61內(nèi)部的壓力以根據(jù)需要來(lái)添加加壓空氣以便將壓力維持在所希望的水平。考慮到了 15至200鎊每平方英寸(psi)的空氣壓力將顯著增大管61的剛性并且容易被維持而不使管61破裂?？紤]到了與較小直徑的管相比，較大直徑的管典型地需要更小的壓力。例如，具有低得多的壓力的15英寸直徑管可以具有與高得多的壓力的3英寸直徑管一樣大的力，因?yàn)樵谶@個(gè)實(shí)例中針對(duì)給定長(zhǎng)度的管而言，這個(gè)較大的管具有大5倍的表面積。
[0072]圖20示意性地展示了另一個(gè)替代性的設(shè)備701，其中撓性片板709形成了一個(gè)凹溝槽式集中器，其中反射表面711是如圖所示被定向的以便將太陽(yáng)光行聚焦在接收器721上，該接收器包括一列光伏太陽(yáng)能電池。如以上所描述的，該溝槽式集中器也可以是以下一種:其中撓性片板形成了例如具有足球形截面的一個(gè)加壓器皿，或是本發(fā)明的其他溝槽式集中器。在所展示的設(shè)備701中聚焦矯正裝置723包括安裝在該構(gòu)架上并且可運(yùn)作以矯正太陽(yáng)光線在該接收器721上的聚焦的一個(gè)透鏡。一個(gè)冷卻管道767沿著這一列光伏太陽(yáng)能電池與撓性片板709相對(duì)地延伸，并且一個(gè)散熱器769可運(yùn)作以吸收流入冷卻管道767中的流體的熱量?？紤]到了該冷卻流體的溫度可以在從50攝氏度至約100攝氏度的范圍內(nèi)，這對(duì)于加熱建筑物、水可能是有用的并且有利地滿足了類似的低溫加熱要求。
[0073]圖21示意性地展示了另外一個(gè)替代性的凹溝槽式集中器設(shè)備801，其中撓性片板809形成了具有足球形截面的一個(gè)加壓腔室819。在設(shè)備801中，支撐構(gòu)架805位于該腔室內(nèi)部。這些內(nèi)部框架構(gòu)件803將會(huì)在撓性片板811上產(chǎn)生陰影，但是這個(gè)實(shí)施例是相當(dāng)簡(jiǎn)單且經(jīng)濟(jì)的，所以考慮到了由于這些內(nèi)部支撐件803所產(chǎn)生的少量陰影，基于每單元能量，這可能是更便宜的。
[0074]因此本發(fā)明提供了一種用于制作太陽(yáng)能集中器的方法。該方法包括:將多個(gè)框架構(gòu)件相連接以形成一個(gè)構(gòu)架；將一個(gè)撓性片板松散地附接至該構(gòu)架上以使得該撓性片板采取松散形狀并且可以響應(yīng)于施加在其上的成形力而發(fā)生撓曲，該撓性片板具有被定位在這些框架構(gòu)件之間的一個(gè)反射表面；在該撓性片板上施加成形力，該成形力被配置成將該撓性片板拉成一種希望的形狀，以使得撞擊該反射表面部分的太陽(yáng)光線被基本上聚焦在一個(gè)目標(biāo)上；將一個(gè)太陽(yáng)能接收器附接至該構(gòu)架上的基本上對(duì)應(yīng)于該目標(biāo)的位置處；其中去除這些成形力致使該撓性片板基本上恢復(fù)到該松散形狀。
[0075]本發(fā)明的太陽(yáng)能集中器具有的重量是現(xiàn)有技術(shù)的金屬和玻璃集中器的重量的幾分之一并且明顯小于拉伸膜集中器，這些拉伸膜集中器需要具有足夠強(qiáng)度的架構(gòu)以抵抗需要被施加到且維持在該膜上的拉伸力。在本發(fā)明中，極小的重量或張力存在于該追蹤系統(tǒng)必須移動(dòng)的構(gòu)架上。在更重的實(shí)施例中，例如在支撐液體的情況下，支撐著液體的構(gòu)架是靜止的。
[0076]考慮到了本發(fā)明的集中器的低成本將克服了任何的效率降低，因?yàn)榭梢砸宰钚〕杀緛?lái)提供另外的許多集中器以克服任何缺陷。
[0077]以上內(nèi)容僅被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明原理的展示。另外，由于許多的變化和修改將是本領(lǐng)域技術(shù)人員容易想到的，因此不希望將本發(fā)明局限于所示出和描述的具體結(jié)構(gòu)和操作，并且相應(yīng)地，可以采用的在結(jié)構(gòu)或操作方面的所有此類合適的改變或修改都旨在落入所要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽(yáng)能集中器設(shè)備，包括: 連接在一起而形成一個(gè)構(gòu)架的多個(gè)框架構(gòu)件； 一個(gè)撓性片板，該撓性片板被附接至該構(gòu)架上而使得該撓性片板采取一種松散形狀并且可以響應(yīng)于施加在其上的成形力而發(fā)生撓曲，該撓性片板具有位于這些框架構(gòu)件之間的一個(gè)反射表面； 一個(gè)成形力系統(tǒng)，該成形力系統(tǒng)在被激活時(shí)可運(yùn)作以在該撓性片板上施加成形力，這些成形力被配置成用于將該撓性片板從該松散形狀拉到一種希望的形狀，以使得撞擊該反射表面的太陽(yáng)光線被基本上集中在一個(gè)目標(biāo)上； 一個(gè)太陽(yáng)能接收器，該太陽(yáng)能接收器被附接至該構(gòu)架上的一個(gè)基本上對(duì)應(yīng)于該目標(biāo)的位置處； 其中當(dāng)該成形力系統(tǒng)被解除激活時(shí)，該撓性片板基本上恢復(fù)到該松散形狀。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中該撓性片板是一種薄膜材料并且該成形力系統(tǒng)通過(guò)在該撓性片板的相反的第一側(cè)與第二側(cè)之間產(chǎn)生空氣壓差來(lái)施加這些成形力。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中該撓性片板的第一側(cè)被暴露在大氣中，并且其中在被激活時(shí)，該成形力系統(tǒng)從該撓性片板的第二側(cè)抽走空氣從而形成真空，并且該撓性片板發(fā)生撓曲而使得該反射表面呈現(xiàn)一種凹曲線的形狀。
4.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中該構(gòu)架包括在該構(gòu)架的右端與左端之間延伸的基本上平行的上部和下部前框架構(gòu)件，并且其中該撓性片板被支撐在該上部和下部前框架構(gòu)件上而使得其第一側(cè)在該上部與下部前框架構(gòu)件之間面向前、并且形成了一個(gè)密封腔室的前偵U，并且其中在被激活時(shí)，該成形力系統(tǒng)從該腔室中抽出空氣并且該撓性片板的反射表面形成了一個(gè)凹溝槽式集中器。
5.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中該撓性片板纏繞在該構(gòu)架的外側(cè)并且形成了該密封腔室。
6.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，包括一個(gè)聚焦矯正裝置，該聚焦矯正裝置被安裝在該構(gòu)架上并且可運(yùn)作以矯正太陽(yáng)光線在該接收器上的聚焦。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中該聚焦矯正裝置包括以下各項(xiàng)之一:位于該反射表面與該接收器之間的一個(gè)透鏡、以及一個(gè)反射鏡，該反射鏡被定位成使得該接收器位于該反射表面與該反射鏡之間。
8.如權(quán)利要求4至7中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，包括一個(gè)偏離傳感器以及一個(gè)偏離調(diào)節(jié)器，該偏離傳感器可運(yùn)作以感測(cè)該撓性片板從該希望的形狀發(fā)生的偏離，并且該偏離調(diào)節(jié)器可運(yùn)作以矯正該偏尚。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中該偏離調(diào)節(jié)器包括基本上平行于這些框架構(gòu)件延伸的一個(gè)桿，并且其中該撓性片板纏繞在該桿上而使得，將該桿在一個(gè)第一方向上旋轉(zhuǎn)增大了該凹溝槽的半徑并且將該桿在相反的第二方向上旋轉(zhuǎn)減小了該凹溝槽的半徑。
10.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中該偏離調(diào)節(jié)器可運(yùn)作以調(diào)節(jié)該上部與下部前框架構(gòu)件之間的距離。
11.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中該構(gòu)架包括多個(gè)周界前框架構(gòu)件，并且其中該撓性片板被支撐在這些周界前框架構(gòu)件上而使得其第一側(cè)在該上部和下部前框架構(gòu)件之間面向前、并且形成了一個(gè)密封腔室的前側(cè)，并且其中在被激活時(shí)，該成形力系統(tǒng)從該腔室中抽出空氣并且該撓性片板的反射表面形成了一個(gè)點(diǎn)聚焦集中器。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中該撓性片板在附接至該構(gòu)架上之前被預(yù)成型，這樣使得當(dāng)該成形力系統(tǒng)被激活時(shí)，該撓性片板的反射表面基本上采取一個(gè)拋物面反射盤的形式。
13.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，包括一個(gè)聚焦矯正裝置，該聚焦矯正裝置被安裝在該構(gòu)架上并且可運(yùn)作以矯正太陽(yáng)光線在該接收器上的聚焦。
14.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中該聚焦矯正裝置包括以下各項(xiàng)之一:位于該反射表面與該接收器之間的一個(gè)透鏡、以及一個(gè)反射鏡，該反射鏡被定位成使得該接收器位于該反射表面與該反射鏡之間。
15.如權(quán)利要求4至14中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中該腔室內(nèi)的大氣包括一種干燥氣體。
16.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中當(dāng)被激活時(shí)，該成形力系統(tǒng)將空氣推到該撓性片板的第一側(cè)上而使得該撓性片板發(fā)生撓曲并且該反射表面呈現(xiàn)一種凹曲線的形狀。
17.如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中該撓性片板被形成為一個(gè)中空密封腔室，其中該反射表面面向該撓性片板的一個(gè)相對(duì)的透明面，并且其中該成形力系統(tǒng)將加壓空氣引導(dǎo)至該腔室中。
18.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中該撓性片板在附接至該構(gòu)架上之前被預(yù)成型，這樣使得當(dāng)該成形力系統(tǒng)被激活時(shí)，該撓性片板的反射表面基本上采取一個(gè)拋物面反射盤的形式而是作為點(diǎn)聚焦集中器可運(yùn)作的，并且該目標(biāo)位于該腔室之外。
19.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中該腔室是一種長(zhǎng)形的足球形狀，這樣使得當(dāng)該成形力系統(tǒng)被激活時(shí)，該撓性片板的反射表面基本上采取長(zhǎng)形的反射盤形狀而是作為點(diǎn)聚焦集中器可運(yùn)作的，并且該目標(biāo)位于該腔室之外。
20.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中該腔室的末端之間的距離可以被調(diào)節(jié)以便移動(dòng)該目標(biāo)。
21.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中該腔室具有為長(zhǎng)形的足球形狀的截面，這樣使得當(dāng)該成形力系統(tǒng)被激活時(shí)，該撓性片板的反射表面基本上采取長(zhǎng)形溝槽形狀而是作為溝槽式集中器可運(yùn)作的，并且該目標(biāo)在該腔室之外。
22.如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中該腔室截面的末端之間的距離可以被調(diào)節(jié)以便移動(dòng)該目標(biāo)。
23.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中該腔室是基本上柱形的，這樣使得該反射表面形成了一個(gè)溝槽式集中器，并且進(jìn)一步包括可運(yùn)作以移動(dòng)該目標(biāo)的一個(gè)聚焦調(diào)節(jié)設(shè)備。
24.如權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其中該聚焦調(diào)節(jié)設(shè)備包括以下各項(xiàng)中的一項(xiàng): 被定位在該反射表面與該接收器之間的一個(gè)透鏡，并且其中該透鏡位于該腔室內(nèi)部并且該接收器位于該腔室外部； 被定位在該反射表面與該透明面之間的一個(gè)反射鏡，并且其中該接收器位于該腔室內(nèi)部； 一個(gè)致動(dòng)器，該致動(dòng)器可運(yùn)作以調(diào)節(jié)該構(gòu)架的第一與第二框架構(gòu)件之間的距離。
25.如權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其中該聚焦調(diào)節(jié)設(shè)備進(jìn)一步可運(yùn)作以矯正太陽(yáng)光線在該接收器上的聚焦。
26.如權(quán)利要求17至25中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中該腔室內(nèi)的大氣包括一種干燥氣體。
27.如權(quán)利要求16至26中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，包括一個(gè)偏離傳感器以及一個(gè)偏離調(diào)節(jié)器，該偏離傳感器可運(yùn)作以感測(cè)該撓性片板從該希望的形狀發(fā)生的偏離，并且該偏離調(diào)節(jié)器可運(yùn)作以矯正該偏離。
28.如權(quán)利要求17至27中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中至少一個(gè)框架構(gòu)件位于該腔室內(nèi)部。
29.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中該撓性片板是一種薄膜材料、被該架構(gòu)支撐在一個(gè)基本上水平的位置中而該反射表面是面向上的，并且其中該成形力系統(tǒng)將一種透明液體沉積在該撓性片板的反射表面上，并且包括一個(gè)聚焦矯正設(shè)備。
30.如權(quán)利要求29所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括覆蓋該液體的一個(gè)透明蓋片。
31.如權(quán)利要求29和30中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中該接收器是可移動(dòng)地安裝在該構(gòu)架上的并且包括一個(gè)致動(dòng)器，該致動(dòng)器可運(yùn)作以隨著太陽(yáng)的移動(dòng)而移動(dòng)該接收器。
32.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中該構(gòu)架包括形成一個(gè)開(kāi)放中心區(qū)域的多個(gè)基本上水平的框架構(gòu)件，并且該撓性片板是一個(gè)半剛性片板，并且其中該成形力系統(tǒng)包括將該半剛性片板放置在該構(gòu)架上而使得其反射表面面向上，以使得該半剛性片板在其外圍部分處被這些基本上水平的框架構(gòu)架所支撐，并且以使得重力成形力將該半剛性片板在該開(kāi)放中心區(qū)域中向下拉。
33.如權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中該接收器是可移動(dòng)地安裝在該構(gòu)架上的并且包括一個(gè)致動(dòng)器，該致動(dòng)器可運(yùn)作以隨著太陽(yáng)的移動(dòng)而移動(dòng)該接收器。
34.如權(quán)利要求32和33中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中該半剛性片板是玻璃片板和金屬片板中的一種。
35.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中該撓性片板包括第一和第二側(cè)，并且其中該成形力系統(tǒng)包括附接至該撓性片板的第二側(cè)上的多根金屬絲，并且在被激活時(shí)，該成形力系統(tǒng)拉動(dòng)這些金屬絲以便將該撓性片板下拉到該反射表面呈現(xiàn)凹曲線形狀的一個(gè)位置中，并且當(dāng)被解除激活時(shí)，該成形力系統(tǒng)釋放這些金屬絲。
36.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中該撓性片板形成了一個(gè)凹溝槽式集中器，并且其中該接收器包括一列光伏太陽(yáng)能電池并且進(jìn)一步包括: 一個(gè)聚焦矯正裝置，該聚焦矯正裝置被安裝在該構(gòu)架上并且可運(yùn)作以矯正太陽(yáng)光線在該接收器上的聚焦； 沿著該列光伏太陽(yáng)能電池與該撓性片板相對(duì)地延伸的一個(gè)冷卻管道，以及 可運(yùn)作以從流入該冷卻管道中的液體吸收熱量的一個(gè)散熱器。
37.如權(quán)利要求1至36中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中至少一個(gè)框架構(gòu)件包括一個(gè)填充有加壓空氣的管。
38.一種用于制作太陽(yáng)能集中器的方法，該方法包括: 將多個(gè)框架構(gòu)件相連接以形成一個(gè)構(gòu)架； 將一個(gè)撓性片板松散地附接至該構(gòu)架上而使得該撓性片板采取一種松散形狀并且可以響應(yīng)于施加在其上的成形力而發(fā)生撓曲，該撓性片板具有位于這些框架構(gòu)件之間的一個(gè)反射表面； 在該撓性片板上施加成形力，這些成形力被配置成用于將該撓性片板拉到一種希望的形狀，以使得撞擊該反射表面部分的太陽(yáng)光線被基本上集中在一個(gè)目標(biāo)上； 將一個(gè)太陽(yáng)能接收器附接至該構(gòu)架上的一個(gè)基本上對(duì)應(yīng)于該目標(biāo)的位置處； 其中將這些成形力去除導(dǎo)致該撓性片板基本上恢復(fù)到該松散形狀。
39.如權(quán)利要求38所述的方法，其中該撓性片板是一種薄膜材料并且這些成形力是通過(guò)該撓性片板的第一側(cè)與第二側(cè)之間的空氣壓差而被施加的。
40.如權(quán)利要求39所述的方法，包括相對(duì)于該撓性片板的第二側(cè)上的空氣壓力來(lái)增大該撓性片板的第一側(cè)上的空氣壓力。
41.如權(quán)利要求40所述的方法，其中該撓性片板的第一側(cè)被暴露在大氣中，并且包括從該撓性片板的第二側(cè)抽走空氣，這樣使得形成了一個(gè)真空并且該反射表面發(fā)生撓曲而呈現(xiàn)一種凹曲線形狀。
42.如權(quán)利要求41所述的方法，其中該撓性片板的第二側(cè)被暴露在大氣中，并且包括增大該撓性片板的第一側(cè)上的空氣壓力以使得該反射表面發(fā)生撓曲而呈現(xiàn)一種凹曲線形狀。
43.如權(quán)利要求37至42中任一項(xiàng)所述的方法，包括在附接至該構(gòu)架之前將該撓性片板進(jìn)行預(yù)成型，這樣使得當(dāng)施加成形力時(shí)，該撓性片板的反射表面基本上采取了拋物面反射盤的形式而是作為點(diǎn)聚焦集中器可運(yùn)作的，并且該目標(biāo)位于該腔室之外。
44.如權(quán)利要求38所述的方法，其中該撓性片板是一種薄膜材料并且包括將該撓性片板在其外圍部分處以該松散形狀支撐在該架構(gòu)上并且支撐在基本上水平的取向中而使得該反射表面是面向上的，并且通過(guò)將一種透明液體放置在該反射表面上而在該撓性片板上施加成形力。
45.如權(quán)利要求39所述的方法，其中該構(gòu)架包括形成一個(gè)開(kāi)放中心區(qū)域的多個(gè)基本上水平的框架構(gòu)件，并且該撓性片板是一個(gè)半剛性片板，并且包括通過(guò)將該半剛性片板放置在該構(gòu)架上來(lái)施加成形力而使得其反射表面是面向上的，以使得該半剛性片板在其外圍部分處被這些基本上水平的框架構(gòu)架所支撐，并且以使得重力成形力將該半剛性片板在該開(kāi)放中心區(qū)域中向下拉并且該反射表面呈現(xiàn)一種凹曲線形狀。
46.如權(quán)利要求38所述的方法，其中該撓性片板包括第一和第二側(cè)，并且包括將多根金屬絲附接至該撓性片板的第二側(cè)上，并且通過(guò)拉動(dòng)這些金屬絲來(lái)施加成形力以便將該撓性片板拉到該反射表面呈現(xiàn)凹曲線形狀的一個(gè)位置中，并且當(dāng)被解除激活時(shí)，該成形力系統(tǒng)釋放這些金屬絲。
【文檔編號(hào)】F24J2/06GK104508395SQ201380035574
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2013年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月14日
【發(fā)明者】詹姆斯·托馬斯·貝克 申請(qǐng)人:賽克能源公司