專利名稱：低成本太陽(yáng)能跟蹤聚光發(fā)電方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太陽(yáng)利用領(lǐng)域，涉及太陽(yáng)能聚光熱發(fā)電與太陽(yáng)能聚光熱利用 及光伏電池聚光發(fā)電的高效散熱方法。
背景技術(shù)：
目前太陽(yáng)能發(fā)電與熱利用技術(shù)發(fā)展比較快，太陽(yáng)能熱利用領(lǐng)域太陽(yáng)能低 溫?zé)崴靼l(fā)展很快但中高溫領(lǐng)域因技術(shù)成本高應(yīng)用很少。太陽(yáng)能發(fā)電主要包 括太陽(yáng)能光伏發(fā)電(太陽(yáng)能電池)與太陽(yáng)能熱發(fā)電兩種，但是共同的問(wèn)題依 然是發(fā)電成本很高。前者晶體硅的原材料成本難以突破，后者無(wú)論是碟式反 射鏡聚光或槽式反射鏡聚光還是塔式平面反射鏡聚光，普遍的思路是單個(gè)集 熱裝置大型化，每個(gè)反射鏡采用獨(dú)立的跟蹤控制系統(tǒng)，結(jié)果復(fù)雜笨重的集熱 系統(tǒng)對(duì)于能流密度很低的太陽(yáng)能總是難以降低發(fā)電成本。
目前太陽(yáng)能熱發(fā)電采用的熱力機(jī)組因無(wú)法實(shí)現(xiàn)大容量高參數(shù)熱效率都偏 低，采用斯特林循環(huán)的熱力系統(tǒng)有較高的發(fā)電效率，可是其內(nèi)部氣體工質(zhì)密 封等一些技術(shù)問(wèn)題目前仍然解決不好不能普遍使用造價(jià)很高。太陽(yáng)能高倍聚 光電池有教高的發(fā)電效率但是制造工藝復(fù)雜成本較高，普通晶硅電池可以采 用低倍聚光但是其隨聚光溫度升高而發(fā)電效率下降，采用冷卻水系統(tǒng)給電池 降溫效果比較差，很少有應(yīng)用。
無(wú)論太陽(yáng)能跟蹤聚光方面還是太陽(yáng)能熱力發(fā)電方面或太陽(yáng)能電池，盡管 各自有不斷的技術(shù)進(jìn)步，太陽(yáng)能發(fā)電成本在逐年下降，但是總的特點(diǎn)依然是 高成本高投資，與普通電力成本相差甚遠(yuǎn)，單方面局部的技術(shù)突破很難使太 陽(yáng)能發(fā)電成本大幅度降低，需要探索更有效的整體解決方案。
總之，目前太陽(yáng)能技術(shù)離全社會(huì)迫切希望解決能源與環(huán)境壓力要求的可 全面推廣的低成本需求還有很遠(yuǎn)的距離。
發(fā)明內(nèi)容
木發(fā)明的目的以低成本太陽(yáng)能聚光熱發(fā)電為主要目的，從太陽(yáng)能聚光、 傳熱與發(fā)電幾個(gè)方面的技術(shù)突破采用整體的解決方案大幅度降低太陽(yáng)能利用 成本。
本發(fā)明的技術(shù)方案為實(shí)現(xiàn)大幅度降低太陽(yáng)能熱發(fā)電成本，本發(fā)明提出 連桿連動(dòng)式跟蹤聚光方法、動(dòng)力熱管循環(huán)及熱力升壓式熱力循環(huán)發(fā)電方法及 直線電機(jī)式熱磁流體發(fā)電方法等，具體描述如下
一、 一種連桿連動(dòng)式跟蹤反射聚光方法，由反射鏡、反射鏡支撐架及控制 與驅(qū)動(dòng)裝置等組成太陽(yáng)能跟蹤系統(tǒng)使光線經(jīng)反射后總是聚集于接收器，各反 射鏡增加跟蹤補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，通過(guò)平行連桿機(jī)構(gòu)互相連接統(tǒng)一跟蹤光線偏轉(zhuǎn)。由 于反射鏡的跟蹤聚光規(guī)律導(dǎo)致每個(gè)反射鏡的二維偏轉(zhuǎn)角度變化各不相同，每 個(gè)反射鏡采用補(bǔ)償機(jī)構(gòu)是為了滿足平行連桿機(jī)構(gòu)統(tǒng)一控制反射鏡陣列跟蹤光 線偏轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)跟蹤聚光。
補(bǔ)償辦法是利用光學(xué)最基本的反射規(guī)律，即入射光與反射光及法線(經(jīng)過(guò) 鏡面反射點(diǎn)垂直于鏡面的直線)總是在同一平面內(nèi)，且法線總是入射光與反 射光的角平分線。按照這個(gè)規(guī)律補(bǔ)償機(jī)構(gòu)采用角平分線原理，所謂的角平分 線原理是指跟蹤搖桿偏轉(zhuǎn)保持與光線平行并通過(guò)傳動(dòng)件或傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)反射 鏡偏轉(zhuǎn)，使跟蹤搖桿所在直線與跟蹤搖桿偏轉(zhuǎn)基點(diǎn)到接收器連線的兩個(gè)角平 分線之一保持垂直于反射鏡面(因?yàn)閮蓚€(gè)相交直線有兩個(gè)互相垂直的角平分 線，其中只有-個(gè)符合條件)，將跟蹤搖桿直接做為平行連桿機(jī)構(gòu)的平行搖桿 或者與平行連桿機(jī)構(gòu)以其它方式連接。這樣，連桿機(jī)構(gòu)控制跟蹤搖桿與太陽(yáng) 光線保持平行，就可以使反射光線始終沿目標(biāo)線方向指向接收器。而所有各 反射鏡的與太陽(yáng)光線保持平行的跟蹤搖桿必然是同步平行的，因此將跟蹤搖 桿直接做為平行連桿機(jī)構(gòu)的搖桿或者以與平行連桿機(jī)構(gòu)以其它方式連接可以 實(shí)現(xiàn)跟蹤聚光。
因?yàn)楦櫟哪康氖鞘狗瓷涔饩€的方向固定指向接受器，當(dāng)反射光方向保持 固定時(shí)，法線的偏轉(zhuǎn)速度也就是鏡面偏轉(zhuǎn)速度必然是入射光偏轉(zhuǎn)速度的1/2。 因此角平分線原理的實(shí)質(zhì)是平面1/2速度機(jī)構(gòu)原理，即鏡面偏轉(zhuǎn)速度是太陽(yáng)光線偏轉(zhuǎn)速度的1/2，也就是與光線保持平行的跟蹤搖桿與反射鏡偏轉(zhuǎn)速度滿足 1/2關(guān)系，前提是它們的轉(zhuǎn)軸滿足平面機(jī)構(gòu)的條件。
反射鏡可以直接由指向接收器的立軸支撐，也可以由橫軸支撐或者采用其 它支撐方式，有多種補(bǔ)償機(jī)構(gòu)町實(shí)現(xiàn)角平分線原理，例如
a) 對(duì)稱的連桿滑快機(jī)構(gòu)，角平分線搖桿與反射鏡垂直固定連接；
b) 等腰三角形連桿滑塊或滑輪機(jī)構(gòu)；
c) 外切對(duì)稱的齒輪副機(jī)構(gòu)；
d) 內(nèi)切齒輪l/2速度機(jī)構(gòu)；
e) 凸輪機(jī)構(gòu)或凸輪連桿機(jī)構(gòu)；
f) 鏈輪機(jī)構(gòu)或鏈輪彈簧機(jī)構(gòu)，包擴(kuò)鏈條式、皮帶式、繩纜式及其它柔性 拉動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
補(bǔ)償機(jī)構(gòu)除了采用角平分線原理外，也可以采用其它的補(bǔ)償原理，例如， 至少在理論上可以采用凸輪機(jī)構(gòu)，平行連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)補(bǔ)償跟蹤偏差 控制反射鏡偏轉(zhuǎn)，但是凸輪補(bǔ)償方式使跟蹤系統(tǒng)變的復(fù)雜而影響控制精度與 系統(tǒng)成本。
反射鏡可以采用平面或凹面或者槽面，反射鏡面為整體連續(xù)或由較小的平 面鏡組合而成，以進(jìn)一步增加聚光倍率。而用于低倍聚光的太陽(yáng)能電池發(fā)電 時(shí)， 一套控制系統(tǒng)還可以控制多組陣列對(duì)應(yīng)的多個(gè)聚光點(diǎn)，以降低控制成本。
連桿連動(dòng)式跟蹤反射聚光方法可以用于太陽(yáng)能高溫?zé)崂?、太?yáng)能熱發(fā) 電、太陽(yáng)能聚光電池發(fā)電以及各種太陽(yáng)能聚光集熱系統(tǒng)，另外也可以用于太 空望遠(yuǎn)鏡等光學(xué)系統(tǒng)。
二、 一種動(dòng)力熱管循環(huán)系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱動(dòng)力熱管，采用分離式管路循環(huán)的結(jié)構(gòu)， 加熱器(對(duì)動(dòng)力熱管吸熱端的通稱)的入口與出口分別與冷凝器(對(duì)動(dòng)力熱 管放熱端的通稱)的出口和入口連接構(gòu)成工質(zhì)的管路循環(huán)結(jié)構(gòu)，工質(zhì)從加熱 器吸收熱量蒸發(fā)后流向冷凝器并且輸出熱量冷凝，在冷凝器到加熱器的回流 管路上裝有可反向逆止的止逆閥(包括逆止閥或者電動(dòng)控制的電磁閥及電動(dòng) 閥等，這里通稱為止逆閥)，整個(gè)循環(huán)回路中填充部分工質(zhì)，排除空氣全密封。
加熱器加熱工作時(shí)內(nèi)部壓力上升，逆止閥反向逆止關(guān)閉，可確保加熱器產(chǎn)生足夠的壓力將工質(zhì)蒸發(fā)并送到冷凝器內(nèi)，因此稱為動(dòng)力熱管，當(dāng)加熱器 內(nèi)工質(zhì)蒸發(fā)完后壓力逐漸降低，最終逆止閥前冷凝工質(zhì)推動(dòng)逆止閥正向?qū)?回流到加熱器，接著開(kāi)始新的循環(huán)。
熱管的共同特點(diǎn)是利用工質(zhì)的蒸發(fā)與冷凝高效傳熱，被稱為傳熱領(lǐng)域的 "超導(dǎo)"，普通熱管須增加毛細(xì)孔材料的管芯保證冷凝后工質(zhì)回流，功率小成 本高，使用領(lǐng)域有限。動(dòng)力熱管最大特點(diǎn)是可產(chǎn)生強(qiáng)大的循環(huán)動(dòng)力，有利于 大功率的熱管高效傳熱，甚至可以增加汽輪機(jī)發(fā)電。
三、 為實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能熱發(fā)電的小機(jī)組或微型機(jī)組實(shí)現(xiàn)高參數(shù)連續(xù)運(yùn)行，
這里在前述動(dòng)力熱管的基礎(chǔ)上提出一種熱力升壓式熱力循環(huán)方法，不用給水 泵，通過(guò)加熱提升液體工質(zhì)壓力，采用容積式升壓器取代升壓泵(一般稱給 水泵)，升壓器內(nèi)工質(zhì)由熱力循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的蒸汽加熱或由其它熱源加熱，通過(guò) 閥門控制工質(zhì)的進(jìn)出并滿足以下循環(huán)工作過(guò)程-
a. 補(bǔ)充工質(zhì)，低壓液體工質(zhì)進(jìn)入升壓器；
b. 升壓，當(dāng)補(bǔ)水完成后升壓器封閉開(kāi)始加熱升壓；
C.輸出工質(zhì)，當(dāng)壓力升高達(dá)到輸出壓力時(shí)，升壓器向循環(huán)系統(tǒng)輸出高壓 液體工質(zhì)；
d. 減壓，當(dāng)輸出工質(zhì)完成后升壓器開(kāi)始排汽減壓；
e. 再補(bǔ)充工質(zhì)，當(dāng)壓力減小到輸入壓力時(shí)新的低壓液體工質(zhì)進(jìn)入升壓
器，開(kāi)始新的熱力升壓過(guò)程。 熱力升壓式熱力循環(huán)方法可以用于各種熱力工程與熱力發(fā)電，如果工質(zhì)通 過(guò)蒸發(fā)與冷凝傳熱，其實(shí)質(zhì)是一種可連續(xù)工作的動(dòng)力熱管。
四、 一般情況，電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)是可以做到可逆的，即電動(dòng)機(jī)可以用 來(lái)發(fā)電，發(fā)電機(jī)可以用來(lái)做電動(dòng)機(jī)，只是有的需要增加一些輔助措施滿足控 制需要，最典型的是同步電機(jī)。 一種更簡(jiǎn)單高效率的發(fā)電方法是熱功轉(zhuǎn)換裝 置采用熱力直線電機(jī)式磁流體發(fā)電機(jī)，采用直線直流電機(jī)或直線交流電機(jī)原 理的定子線圈結(jié)構(gòu)，導(dǎo)電流體通過(guò)導(dǎo)磁管路高速通過(guò)定子線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)，使定子線圈輸出感應(yīng)直流電或交流電。直線電機(jī)式磁流體發(fā)電機(jī)安裝在熱力 循環(huán)中，循環(huán)工質(zhì)采用一種導(dǎo)電流體，或者采用至少有一種導(dǎo)電流體的混合 工質(zhì)。直線電機(jī)用于磁流體發(fā)電與可連續(xù)工作的動(dòng)力熱管組合將使太陽(yáng)能熱 發(fā)電實(shí)現(xiàn)高效率低成本。
在現(xiàn)有的磁流體發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，比較多的應(yīng)用是熱力發(fā)電廠高溫?zé)煔獠捎?等離子技術(shù)使煙氣導(dǎo)電，在煙道兩側(cè)布置強(qiáng)磁場(chǎng)使導(dǎo)電煙氣產(chǎn)生電荷定向移 動(dòng)，由于煙氣導(dǎo)電性較差一般需要采用超導(dǎo)技術(shù)增強(qiáng)磁場(chǎng)，成本很高，目前 還不是很成熟。而采用本實(shí)施例導(dǎo)電液體或?qū)щ娖夯旌衔锎帕靼l(fā)電方案最 大的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單高效率，無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械，小型化微型化的特點(diǎn)特別適合太陽(yáng)能 熱發(fā)電等熱動(dòng)力領(lǐng)域。
在以上滿足太陽(yáng)能低成本熱發(fā)電的技術(shù)基礎(chǔ)上，事實(shí)上也具備了太陽(yáng)能電 池低成本聚光發(fā)電的條件。只要控制電池保持較低溫度，普通太陽(yáng)能晶硅電 池可以通過(guò)聚光增加發(fā)電量，太陽(yáng)能電池可以采用連桿連動(dòng)的聚光系統(tǒng)與熱 管散熱的背板冷卻系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聚光光伏發(fā)電。在電池金屬背板內(nèi)部分布有散熱 工質(zhì)通道，工質(zhì)循環(huán)采用動(dòng)力熱管循環(huán)，其特點(diǎn)是因?yàn)閯?dòng)力熱管強(qiáng)大的循環(huán) 動(dòng)力與傳熱能力可以將金屬板的流通管路直徑設(shè)計(jì)的很小，很容易適應(yīng)現(xiàn)有 的電池組件相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
顯然，連桿連動(dòng)跟蹤聚光方法、動(dòng)力熱管、熱力升壓式熱力循環(huán)及熱力磁 流體發(fā)電在太陽(yáng)能發(fā)電以外的各自相關(guān)領(lǐng)域都有獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用廣泛。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)
1. 從跟蹤聚光到發(fā)電全面技術(shù)突破的整體解決方案，是非常有效的大幅 度降低太陽(yáng)能發(fā)電成本的解決方案。
2. 連桿連動(dòng)跟蹤聚光有利于大面積的太陽(yáng)能反射鏡陣列只用一套跟蹤 控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)。反射鏡的大小可以自由設(shè)計(jì)，采用小鏡片重心 低抗風(fēng)能力強(qiáng)，可以大幅度降低跟蹤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)成本，并且在地面和屋頂都可 以安裝，是一種可實(shí)現(xiàn)高倍率聚光的低成本方案。3. 動(dòng)力熱管即具有普通熱管的高效傳熱優(yōu)點(diǎn)，又具有強(qiáng)大的循環(huán)動(dòng)力， 特別有利于太陽(yáng)能聚光集熱、太陽(yáng)能電池聚光發(fā)電的電池散熱?？梢栽诟咝?傳熱的過(guò)程中向外輸出動(dòng)力，可以用于簡(jiǎn)單的聚光熱發(fā)電及各種熱力工程。
4. 熱力升壓式熱力循環(huán)系統(tǒng)可以完全密封的特點(diǎn)用于熱力發(fā)電可以自 由選擇工質(zhì)而不用局限于單一工質(zhì)，有利于采取各種措施最大程度使熱力發(fā) 電過(guò)程接近理想效率的卡諾循環(huán)，可用于太陽(yáng)能高效熱發(fā)電及其它各種熱動(dòng) 力過(guò)程。
5. 熱力磁流體發(fā)電裝置取代汽輪發(fā)電機(jī)組可使熱力升壓式熱力循環(huán)發(fā) 電系統(tǒng)進(jìn)一步成為全封閉無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械的低成本發(fā)電系統(tǒng)。
6. 采用連桿連動(dòng)反射鏡聚光并且采用動(dòng)力熱管式背板散熱的太陽(yáng)能普 通晶硅電池聚光發(fā)電，使晶硅電池用量大幅下降，發(fā)電成本隨之大幅下降。
7. 本發(fā)明整體上形成一種太陽(yáng)能發(fā)電徹底的低成本解決方案，同時(shí)各環(huán) 節(jié)的突破又有各自獨(dú)立的應(yīng)用領(lǐng)域，從太陽(yáng)能發(fā)電、太陽(yáng)能熱利用到諸多領(lǐng) 域的節(jié)能降耗，對(duì)全社會(huì)的環(huán)境與能源結(jié)構(gòu)必將產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。
圖1是太陽(yáng)能連桿連動(dòng)跟蹤聚光系統(tǒng)基本模式圖； 圖2是一種由扭桿和拉桿控制搖桿二維偏轉(zhuǎn)的平行連桿機(jī)構(gòu)； 圖3是一種由扭桿和拉桿控制搖桿軸二維偏轉(zhuǎn)的平行連桿機(jī)構(gòu)； 圖4是反射鏡由指向接收器的立軸支撐的對(duì)稱連桿滑塊角平分線原理補(bǔ) 償機(jī)構(gòu)示意圖5與圖6是兩種反射鏡由指向接收器的立軸支撐的等腰三角形連桿滑塊 式角平分線原理補(bǔ)償機(jī)構(gòu)示意圖7是反射鏡由安裝在立柱上的水平軸支撐的等腰三角形角平分原理補(bǔ) 償機(jī)構(gòu)示意圖8是懸掛點(diǎn)設(shè)計(jì)在立軸延長(zhǎng)線上的對(duì)稱齒輪副角平分線機(jī)構(gòu)示意圖； 圖9是對(duì)稱齒輪副機(jī)構(gòu)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的一種與反射鏡安裝結(jié)構(gòu)示意1010是內(nèi)切齒輪式角平分線補(bǔ)償機(jī)構(gòu)示意圖； 11是凸輪式角平分線補(bǔ)償機(jī)構(gòu)示意12是采用空心管立軸的鏈輪式角平分線補(bǔ)償機(jī)構(gòu)示意圖； [3是動(dòng)力熱管原理14是冷凝器位置比加熱器低的動(dòng)力熱管；
是加熱器容積比較大并且增加了與之匹配的冷凝水箱的動(dòng)力熱管； [6是發(fā)電動(dòng)力熱管；
L7是采用動(dòng)力熱管循環(huán)的蒸汽射流式制冷系統(tǒng)原理圖； L8是熱力升壓式熱力循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)原理圖； L9是采用熱力升壓循環(huán)的直線電機(jī)式熱磁流體發(fā)電模式圖； 圖20是具有散熱金屬板的太陽(yáng)能電池組件的主俯示意圖； 圖21是采用熱力升壓動(dòng)力熱管循環(huán)的太陽(yáng)能電池空氣冷卻系統(tǒng)； 圖22是用于太陽(yáng)能供暖等熱力工程的熱力升壓系統(tǒng)示意圖23是反射鏡陣列布置在一個(gè)整體統(tǒng)一偏轉(zhuǎn)支撐架上的整體偏轉(zhuǎn)示意
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例l:為實(shí)現(xiàn)低成本的太陽(yáng)能反射鏡跟蹤聚光，采用如附圖l所示的 連桿連動(dòng)模式，為實(shí)現(xiàn)反射聚光，每個(gè)反射鏡l以各自合適的安裝角度安裝，
在連桿2移動(dòng)的作用下通過(guò)互相平行的平行搖桿3實(shí)現(xiàn)同步偏轉(zhuǎn)，隨著太陽(yáng) 光線的偏轉(zhuǎn)，使反射光線同步變化聚向接收器4，構(gòu)成平行連桿跟蹤聚光系統(tǒng)。
一般的通過(guò)縱橫兩個(gè)方向的各個(gè)連桿控制整個(gè)陣列的二維偏轉(zhuǎn)，附圖1中只 顯示了一行反射鏡的跟蹤，多行布置時(shí)成為反射鏡聚光陣列，當(dāng)每行的平行 連桿機(jī)構(gòu)為橫向時(shí)，反射鏡縱向偏轉(zhuǎn)是由縱向連桿拖動(dòng)橫向連桿移動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。
也可以采用如附圖2所示的二維偏轉(zhuǎn)平行連桿機(jī)構(gòu)，平行連桿機(jī)構(gòu)的平行搖 桿3懸掛于扭桿5上，另一端與連桿2連接，連桿與扭桿保持平行，通過(guò)扭 桿扭轉(zhuǎn)與連桿拉動(dòng)控制平行搖桿二維偏轉(zhuǎn)，在此基礎(chǔ)上附圖3表示平行搖桿 輸出端為轉(zhuǎn)軸7，適用范圍更廣。 一個(gè)平行連桿機(jī)構(gòu)連接控制一行反射鏡，這樣，只需控制個(gè)平行搖桿的偏轉(zhuǎn)就可以控制整行平行搖桿同步偏轉(zhuǎn)。用一
個(gè)同樣的平行連桿機(jī)構(gòu)，控制每行平行連桿機(jī)構(gòu)的一個(gè)平行搖桿(如附圖2 中的平行搖桿6)的二維偏轉(zhuǎn)，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)陣列的跟蹤控制。
但是，這種直接通過(guò)平行連桿機(jī)構(gòu)跟蹤方式不能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確聚光，必須采取 補(bǔ)償措施使不同位置反射鏡的聚光偏差得以消除才能準(zhǔn)確聚光，附圖1中搖 桿4用虛線表示其不是直接的而是增加了補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的間接控制模式轉(zhuǎn)。
附圖4表示一種由指向接收器的立軸支撐的對(duì)稱連桿滑塊角平分線式補(bǔ) 償機(jī)構(gòu)，反射鏡11由立軸12支撐，角平分線搖桿13與反射鏡11垂直固定連 接，平分指向接收器15的立軸與指向太陽(yáng)(與光線平行)的跟蹤搖桿14形 成的夾角，這樣，連桿機(jī)構(gòu)控制跟蹤搖桿14保持指向太陽(yáng)，就可以使反射光 線始終沿立軸12的方向指向接收器15。而所有反射鏡陣列中指向太陽(yáng)的跟蹤 搖桿必然是同步平行的，因此可以將跟蹤搖桿直接做為平行連桿機(jī)構(gòu)的搖桿 或者按實(shí)際需要間接連接。
這里所說(shuō)的立軸是習(xí)慣說(shuō)法，顯然不局限于與地面垂直，當(dāng)反射鏡很高與 接收器高度相當(dāng)時(shí)，如反射鏡在墻面上，立軸12也可能水平甚至向下傾斜布 置。
另外也可以采用以下角平分線原理的補(bǔ)償方式
附圖5、 6及附圖7是等腰三角形式角平分線補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，在附圖5中，搖 桿14和支撐立軸12以及滑桿16組成以滑桿16為底邊的等腰三角形滑快機(jī) 構(gòu)，并且滑桿16與反射鏡11垂直固定連接，這樣隨著搖桿14的偏轉(zhuǎn)，搖桿 14和支撐立軸12所在的直線的兩個(gè)角平分線總是分別與滑桿16和鏡面保持 垂直(任何兩個(gè)相交直線總是存在兩個(gè)互相垂直的角平分線)，因此這樣的 等腰三角形角平分線機(jī)構(gòu)同樣滿足角平分線補(bǔ)償原連。附圖6是將等腰三角 形滑快機(jī)構(gòu)的滑桿16設(shè)置為與鏡面平行，同時(shí)反射鏡與支撐立軸12的鉸接 軸線要同時(shí)垂直于立軸12及搖桿14并且平行于鏡面，這樣就形成了另一種 等腰三角形角平分線機(jī)構(gòu)。附圖7是反射鏡由安裝在立柱上的橫軸支撐的二 維偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與等腰三角形角平分線機(jī)構(gòu)組合示意圖，跟蹤搖桿14的偏轉(zhuǎn)基點(diǎn) 18 (—般情況也是懸掛跟蹤搖桿的二維偏轉(zhuǎn)軸的交點(diǎn))與反射鏡的偏轉(zhuǎn)基點(diǎn)
1217 (—般情況也是反射鏡的二維偏轉(zhuǎn)軸的交點(diǎn))的連線指向接收器，并且與 跟蹤搖桿及與反射鏡垂直固定安裝的滑桿16組成等腰三角形角平分線機(jī)構(gòu)， 跟蹤搖桿的懸掛點(diǎn)17與反射鏡懸掛點(diǎn)18之間可以有構(gòu)件連接，也可以省掉， 這樣更方便將附圖3所示的二維平行連桿機(jī)構(gòu)的平行搖桿的輸出轉(zhuǎn)軸7直接 做為跟蹤搖桿。等腰三角形機(jī)構(gòu)的滑快也可以采用滑輪等方式。
附圖8的補(bǔ)償機(jī)構(gòu)采用對(duì)稱的齒輪副角平分器機(jī)構(gòu)。采用一對(duì)相同的齒輪 19互相嚙合對(duì)稱布置， 一個(gè)齒輪固定于立軸12上，另一個(gè)齒輪通過(guò)與其固定 連接的搖桿20以平行連桿的方式與跟蹤搖桿14連接，齒輪架使兩個(gè)齒輪保 持正常嚙合，反射鏡11安裝于齒輪架上，并且與兩個(gè)齒輪軸平行且距離相等。 這樣使反射鏡的偏轉(zhuǎn)速度總是跟蹤搖桿14偏轉(zhuǎn)速度的1/2，即立軸與跟蹤搖 桿的夾角的角平分線總是與反射鏡垂直。在附圖8的基礎(chǔ)上，附圖9表示可 以延長(zhǎng)齒輪軸的長(zhǎng)度，同時(shí)齒輪可以安裝在反射鏡外側(cè)，這樣可以盡可能減 小齒輪軸線與鏡面的垂直距離，從而減小反射光線平移產(chǎn)生的偏差。
附圖10是內(nèi)切齒輪式角平分線機(jī)構(gòu)示意圖，轉(zhuǎn)速比為1/2，內(nèi)齒輪與跟 蹤搖桿14固定連接，兩個(gè)齒輪都安裝于立軸上；
附圖11是凸輪式角平分線機(jī)構(gòu)，通過(guò)1/2速度關(guān)系設(shè)計(jì)凸輪的結(jié)構(gòu)；
附圖12是采用空心管立軸的鏈輪式角平分線補(bǔ)償機(jī)構(gòu)示意圖，大小鏈輪 的直徑比為2: 1，空心管的立軸結(jié)構(gòu)有利于平行連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)行空間的設(shè)置。 連接鏈可以是鏈條、皮帶、繩纜及其它柔性件，鏈繩可以封閉環(huán)式安裝也可 以開(kāi)式安裝，開(kāi)式安裝的鏈繩至少一端要固定在輪周上，而且須配合彈簧預(yù) 緊。
實(shí)施例2:如附圖B所示的簡(jiǎn)單的動(dòng)力熱管循環(huán)系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)充有一部
分工質(zhì)(可以是水或其它適合的溶液)，并且抽真空排除空氣密封使工質(zhì)在較
低溫度就可以蒸發(fā)，當(dāng)加熱器22受熱時(shí)工質(zhì)開(kāi)始蒸發(fā)膨脹產(chǎn)生壓力，逆止閥 21反向關(guān)閉，工質(zhì)開(kāi)始向冷凝器24流動(dòng)，經(jīng)過(guò)冷凝器后被冷凝成液態(tài)進(jìn)入回 流管25，當(dāng)加熱器內(nèi)工質(zhì)蒸發(fā)完后其內(nèi)部壓力逐漸下降，最后冷凝器前后汽 體工質(zhì)壓力接近相同，整個(gè)回路成為連通器，回流管內(nèi)液體工質(zhì)推動(dòng)逆止閥正向?qū)ㄟM(jìn)入加熱器開(kāi)始新的循環(huán)。圖中加熱器與冷凝器的圖形只是一種表 示符號(hào)不限制實(shí)際應(yīng)用中的形狀、結(jié)構(gòu)及連接方式。
如附圖14所示，為適應(yīng)冷凝器位置比加熱器低的情況回路中增加止逆閥 26，在兩個(gè)逆止閥之間連接有回流水箱25 (大小因系統(tǒng)需要而定，最小時(shí)由 管路代替)，并使回水箱的輸出管路裝在下部，在加熱器22將工質(zhì)加熱蒸發(fā) 時(shí)，加熱器前的逆止閥21關(guān)閉而冷凝器后的逆止閥26正向?qū)ǎ淠蠊?質(zhì)進(jìn)入回流水箱，直到蒸發(fā)完時(shí)由于冷凝器的繼續(xù)冷凝，加熱器內(nèi)壓力會(huì)下 降到低于水箱內(nèi)壓力，壓差推動(dòng)逆止閥26關(guān)閉而逆止閥21正向?qū)?，加?器充液，循環(huán)將繼續(xù)。
裝有逆止閥的動(dòng)力熱管循環(huán)是可產(chǎn)生強(qiáng)大循環(huán)動(dòng)力的高效傳熱過(guò)程，最 大循環(huán)動(dòng)力由熱源與冷源的溫度差決定，不僅可以用于各種條件的傳熱過(guò)程， 而且在加熱器與冷凝器之間增加汽輪機(jī)或其它熱力轉(zhuǎn)換裝置就可以構(gòu)成動(dòng)力 熱管式熱力系統(tǒng)。
如附圖15所示是適應(yīng)大型熱力過(guò)程的動(dòng)力熱管系統(tǒng)，增大加熱器22容積 成為加熱水箱，在冷凝器與逆止閥21之間連接與加熱器容積匹配的凝結(jié)水箱 27，有利于加熱器內(nèi)汽水分離和延長(zhǎng)工作周期。
如附圖16所示在動(dòng)力熱管循環(huán)回路中增加汽輪發(fā)電機(jī)28，成為間斷性發(fā) 電的動(dòng)力熱管，增加過(guò)熱加熱器29可以提高發(fā)電效率，加熱器22布置在加 熱水箱外有利于汽水分離加熱。為了得到穩(wěn)定的電力輸出，可以采用兩個(gè)或 多個(gè)這樣的系統(tǒng)組合。
如附圖17所示的用于蒸汽噴射式制冷的動(dòng)力熱管循環(huán)系統(tǒng)，工質(zhì)一般為 水，被加熱器22加熱蒸發(fā)成為壓力蒸汽，經(jīng)射流噴射器33減壓降溫再經(jīng)冷 凝器24冷凝后進(jìn)入回流水箱27，冷凝水一部分經(jīng)過(guò)節(jié)流器34再次減壓降溫 后進(jìn)入冷媒水熱交換器32內(nèi)吸收冷媒水熱量，冷媒水熱交換器的高真空由射 流噴射器33的抽汽口抽汽維持。當(dāng)加熱器內(nèi)水被蒸發(fā)完后壓力下降，直至回 流水箱27內(nèi)的回流水自動(dòng)使逆止閥21正向?qū)?，回流水進(jìn)入加熱器，開(kāi)始 新的循環(huán)。動(dòng)力熱管蒸汽噴射式制冷系統(tǒng)無(wú)須任何轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械，簡(jiǎn)單低成本耐用。
這樣的動(dòng)力熱管循環(huán)系統(tǒng)可以用于各種熱力工程的傳熱全過(guò)程，包括 動(dòng)力熱管鍋爐，通過(guò)動(dòng)力熱管向鍋爐外傳熱；
動(dòng)力熱管式室內(nèi)供暖熱網(wǎng)熱交換器為加熱器，用戶散熱器為冷凝器，如 動(dòng)力熱管式家用暖氣片，或者將細(xì)管路焊接在銅或鋁等薄金屬板上，可以布 置于墻壁或頂棚；
動(dòng)力熱管熱網(wǎng)，鍋爐為加熱器，整個(gè)熱網(wǎng)用戶為冷凝器，適合高層建筑； 高溫傳熱太陽(yáng)能熱發(fā)電的傳熱及太陽(yáng)能鍋爐與太陽(yáng)灶等熱力輸出過(guò)程。
實(shí)施例3:如附圖18所示， 一種熱力升壓式動(dòng)力熱管循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，可 以認(rèn)為是在普通熱力發(fā)電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上用熱力升壓系統(tǒng)取代給水泵升壓的循 環(huán)系統(tǒng)，其熱力升壓工作過(guò)程是
a. 補(bǔ)水。當(dāng)熱力升壓器41需要補(bǔ)充水時(shí)，打開(kāi)與凝結(jié)水箱44的通汽閥 43關(guān)閉其它閥門，從凝結(jié)水箱44來(lái)的低壓液體工質(zhì)因連通器原理經(jīng)過(guò)逆止閥 42進(jìn)入升壓器41。
b. 升壓。當(dāng)升壓器補(bǔ)水完成后關(guān)閉通汽閥43，打開(kāi)抽汽閥46升壓器開(kāi)始 封閉式加熱升壓，逆止閥42自動(dòng)反向關(guān)閉；當(dāng)升壓器壓力上升到與抽汽壓力 接近平衡時(shí)關(guān)閉抽汽閥46，打開(kāi)與蒸發(fā)器39的通汽閥37繼續(xù)加熱升壓。
c. 給水。當(dāng)壓力升高達(dá)到與蒸發(fā)器39壓力平衡時(shí)逆止閥40自動(dòng)正向?qū)?通，升壓器向蒸發(fā)器輸出高壓液體工質(zhì)。
d. 減壓。當(dāng)輸出工質(zhì)完成后關(guān)閉通汽閥37，打開(kāi)抽汽閥46向汽輪機(jī)47 的低壓缸排汽，逆止閥40自動(dòng)反向關(guān)閉，升壓器開(kāi)始排汽減壓；當(dāng)升壓器壓 力降到與汽輪機(jī)低壓缸接近平衡時(shí)關(guān)閉抽汽闊46，打開(kāi)與凝結(jié)水箱44的通汽 閥43，升壓器壓力繼續(xù)下降。
e. 再補(bǔ)水。當(dāng)升壓器壓力減小到與凝結(jié)水箱壓力平衡時(shí)，逆止閥42自動(dòng) 正向?qū)?，新的低壓液體工質(zhì)進(jìn)入升壓器，開(kāi)始新的熱力升壓過(guò)程。
雖然升壓給水過(guò)程是間斷周期性的，但是如果設(shè)計(jì)好每次給水量與蒸發(fā)器 容量的比例，就可以確保蒸發(fā)器只是液位在周期性隨之變化而并不影響蒸發(fā)循環(huán)的連續(xù)性。通汽閥37與44以及抽汽閥46 —般采用電磁閥，由控制系統(tǒng) 根據(jù)液位壓力溫度等參數(shù)自動(dòng)控制。
蒸發(fā)加熱器38可以直接是太陽(yáng)能聚光系統(tǒng)的接收器，也可以間接的由動(dòng) 力熱管傳熱，蒸發(fā)器產(chǎn)生的蒸汽由過(guò)熱加熱器36進(jìn)一步被加熱為過(guò)熱蒸汽后 進(jìn)入汽輪發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)熱功轉(zhuǎn)換，從汽輪機(jī)出來(lái)的低參數(shù)尾汽經(jīng)過(guò)冷凝器45成 為液態(tài)進(jìn)入凝結(jié)水箱44，后經(jīng)過(guò)熱力升壓過(guò)程循環(huán)工作。？樣，系統(tǒng)可以省 掉一般熱力發(fā)電系統(tǒng)需要的給水泵、補(bǔ)水、排污及除氧等一系列復(fù)雜的輔助 系統(tǒng)，使小機(jī)組微型機(jī)組實(shí)現(xiàn)高參數(shù)高效率運(yùn)行。整個(gè)熱力循環(huán)系統(tǒng)可使工 質(zhì)在密封系統(tǒng)內(nèi)工作，工質(zhì)可以采用一種或多種混合。
為了進(jìn)一步提高效率，可以增加抽汽加熱管路的數(shù)量，原理等同于增加回 熱循環(huán)數(shù)量，也可以增加再熱加熱器提高熱效率。
為了確保系統(tǒng)密封，汽輪機(jī)可以通過(guò)磁力傳動(dòng)輸出軸功，磁力傳動(dòng)目前已 經(jīng)比較成熟。這樣的系統(tǒng)當(dāng)汽輪機(jī)與其它轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械連接時(shí)就成為一種高效率 的外燃式蒸汽循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)。
實(shí)施例4:如附圖19所示， 一種以導(dǎo)電液體為工質(zhì)的熱力升壓循環(huán)模式， 在附圖18的基礎(chǔ)上將汽輪機(jī)換成直線電機(jī)式磁流體發(fā)電機(jī)50構(gòu)成熱磁流體 發(fā)電方案。磁流體發(fā)電機(jī)采用直線直流電機(jī)或直線交流電機(jī)原理的定子線圈 結(jié)構(gòu)，導(dǎo)電流體通過(guò)導(dǎo)磁管路高速通過(guò)定子線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)，使定子線圈輸 出感應(yīng)直流電或交流電，適合用導(dǎo)電率強(qiáng)的導(dǎo)電液體或?qū)щ娖夯旌瞎べ|(zhì)。
在附圖19中，工質(zhì)按箭頭所指方向循環(huán)，增加了管路51將蒸發(fā)器內(nèi)的導(dǎo) 電液體引到磁流體發(fā)電機(jī)入口與蒸汽管路會(huì)合通過(guò)閥門控制好合適的汽液比 例，以滿足足夠的熱動(dòng)力和導(dǎo)電性。循環(huán)工質(zhì)可采用一種導(dǎo)電流體，如水銀， 或者采用至少有一種導(dǎo)電流體的混合工質(zhì)，如水銀與水，在發(fā)電機(jī)的工質(zhì)管 路上引出一支管路(或多支管路)，通過(guò)閥46與熱力升壓系統(tǒng)連接提供升壓 熱源。需要注意的是，當(dāng)采用水銀與水的混合工質(zhì)時(shí)，由于密度差別大，在 升壓系統(tǒng)的各容器內(nèi)必然是分層，連接管路的相對(duì)位置及閥對(duì)流量與液位的 控制應(yīng)適應(yīng)這一特點(diǎn)。磁流體發(fā)電機(jī)在發(fā)電過(guò)程中需要增加補(bǔ)水箱52和補(bǔ)水
16管路53，以控制發(fā)電機(jī)內(nèi)部工質(zhì)壓力降低過(guò)程符合穩(wěn)定運(yùn)行要求。這是因?yàn)?水銀蒸汽會(huì)在水蒸汽之前凝結(jié)為液相，會(huì)出現(xiàn)壓力大的變化，補(bǔ)充適當(dāng)?shù)乃?吸熱蒸發(fā)膨脹可以調(diào)節(jié)壓力，這樣的管路可以根據(jù)需要分布多個(gè)。整體而言， 通過(guò)熱力升壓系統(tǒng)控制各工質(zhì)各階段進(jìn)出發(fā)電機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定高效率運(yùn)行。
實(shí)施例5:與實(shí)施例3及實(shí)施例4類似，熱力升壓的動(dòng)力熱管循環(huán)也可以 用于空調(diào)等熱泵循環(huán)，但是得選擇合適沸點(diǎn)的工質(zhì)，也可以用于溴化鋰吸收 式空調(diào)等，將系統(tǒng)中的壓縮機(jī)或升壓泵改為熱力升壓系統(tǒng)。
熱力升壓式動(dòng)力熱管循環(huán)，還可以用于小型或微型熱電冷聯(lián)產(chǎn)，包括熱發(fā) 電水器、供暖及空調(diào)發(fā)電等，尤其在高溫聚光的太陽(yáng)能利用系統(tǒng)中，在加熱 器加熱后的工質(zhì)先進(jìn)入熱力發(fā)電設(shè)備發(fā)電，然后進(jìn)入供熱或制冷系統(tǒng)提供熱 源，最后再完成循環(huán)的其它過(guò)程，或者，在用于燃料為熱源的熱力過(guò)程時(shí)， 高溫?zé)煔饧訜岚l(fā)電工質(zhì)低溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)動(dòng)力熱管為其它設(shè)備提供熱力，這對(duì)全 社會(huì)節(jié)能降耗有著重要意義。
實(shí)施例6:太陽(yáng)能聚光電池或普通晶硅太陽(yáng)能電池的聚光發(fā)電其底部散熱
板必須有良好散熱，這里提出利用動(dòng)力熱管循環(huán)為其散熱。如附圖20所示為 具有散熱金屬板太陽(yáng)能電池組件的主俯示意圖，在主視圖中從上而下依次為 玻璃板、透明膠膜、太陽(yáng)能電池片、絕緣膠膜、金屬散熱板及其內(nèi)部的散熱 管路，主俯示圖共同顯示了散熱管路的分布方式。散熱板一般應(yīng)該采用導(dǎo)熱 性能強(qiáng)的金屬，如采用銅管鑄造于鋁板內(nèi)的結(jié)構(gòu)。 一般金屬板與工質(zhì)管路采 用焊接，而附圖20所示的將管路鑄造在金屬板內(nèi)導(dǎo)熱性能更好。
如附圖21所示為采用熱力升壓系統(tǒng)的連續(xù)動(dòng)力熱管循環(huán)的太陽(yáng)能電池空 氣冷卻系統(tǒng)，太陽(yáng)能電池63正面朝下周圍布置了管狀升壓器64(實(shí)際安裝時(shí) 應(yīng)該盡量靠近電池)，二者都接受聚集來(lái)的光線的輻射，升壓器為電池中散熱 板補(bǔ)充工質(zhì)，安裝了散熱板的電池在循環(huán)中就是蒸發(fā)器，工質(zhì)在電池中吸熱 蒸發(fā)膨脹成汽液混合狀態(tài)通過(guò)管路進(jìn)入凝結(jié)水箱66，在凝結(jié)水箱汽液分離后汽相工質(zhì)在空氣冷卻器的盤管62中冷凝，由大量分布的散熱膜片61增強(qiáng)散 熱，冷凝后的工質(zhì)回流到凝結(jié)水箱66中，系統(tǒng)的補(bǔ)液升壓過(guò)程與前面的實(shí)施 例相同。這樣整體散熱系統(tǒng)的特點(diǎn)是蒸發(fā)器汽水分離水箱與凝結(jié)水箱合二為 一，強(qiáng)制蒸發(fā)，重力回流，電池散熱板中的管路的直徑可以設(shè)計(jì)的很小，容 易適應(yīng)太陽(yáng)能電池組件的要求，在實(shí)際使用中只需控制器控制閥門65的開(kāi)關(guān) 時(shí)間就可以了，或者采用機(jī)械式液位控制裝置，如常用的浮子式液位開(kāi)關(guān)或 液位閥。
也可以采用水冷代替空冷，將冷卻水盤管直接伸進(jìn)凝結(jié)水箱就可以。 本實(shí)施例特別適合于太陽(yáng)能聚光電池、電腦芯片、服務(wù)器芯片等各種只能 分布很細(xì)散熱管路的發(fā)熱體的強(qiáng)制熱管式散熱。也適合用于太陽(yáng)能真空管式 及平板式熱水器，而且加熱器和凝結(jié)水箱都可以采用真空管集熱管，蒸發(fā)器 吸收太陽(yáng)能輻射熱量，或者由發(fā)熱件提供熱量或者采用其它熱源。
實(shí)施例7:如附圖22所示，熱力升壓系統(tǒng)用于供暖等熱力工程，因?yàn)闊?力升壓必須通過(guò)加熱蒸發(fā)產(chǎn)生壓力，而供暖的水溫經(jīng)常不需要達(dá)到臨界溫度， 因此在熱水輸出管路與回流低溫水管路之間增加換熱系統(tǒng)71調(diào)節(jié)水溫，換熱 系統(tǒng)圖中沒(méi)顯示具體結(jié)構(gòu)但換熱量應(yīng)該可調(diào)，也可以再增加連通閥72調(diào)節(jié)輸 出流量和溫度。換熱系統(tǒng)可以與回流水箱74統(tǒng)一設(shè)計(jì)節(jié)省水箱；如果熱力系 統(tǒng)允許間斷性工作，可以省掉蒸發(fā)加熱器73的加熱系統(tǒng)或者整個(gè)蒸發(fā)加熱器 都省掉。這樣熱力升壓系統(tǒng)可以代替供熱系統(tǒng)的循環(huán)泵和補(bǔ)水泵而節(jié)約電能， 可以通過(guò)太陽(yáng)能聚光集熱系統(tǒng)同時(shí)滿足供暖的熱量與循環(huán)動(dòng)力。
實(shí)施例8:熱力升壓系統(tǒng)也可以用于熱電廠凝結(jié)水升壓取代凝結(jié)泵。熱電 廠汽水循環(huán)系統(tǒng)中本來(lái)就有從汽輪機(jī)抽汽加熱凝結(jié)泵到除氧器的給水的加熱 系統(tǒng)，以滿足除氧器的溫度需要，因此采用以汽輪機(jī)抽汽為熱源的熱力升壓 系統(tǒng)可以取代凝結(jié)泵及其后面的給水加熱器，同時(shí)可以省掉凝結(jié)泵電耗，也 省掉了凝結(jié)泵的汽蝕問(wèn)題。存在的一個(gè)問(wèn)題是加熱器在每次升壓完成后的排汽熱損失比較大(因?yàn)槟Y(jié)水箱的水本身已經(jīng)是臨界狀態(tài)不能再吸收蒸汽)， 一個(gè)解決辦法是采用兩組或多組熱力升壓系統(tǒng)，各升壓系統(tǒng)的升壓過(guò)程統(tǒng)一 控制，使升壓工作周期互相保持合適的時(shí)間差，升壓器排汽互相交叉加熱， 使每個(gè)加熱器最終排汽溫度盡可能低，這里簡(jiǎn)單的稱為熱力升壓系統(tǒng)的并聯(lián)。 另一個(gè)解決辦法就是熱力升壓系統(tǒng)采用兩組或者兩組以上的加熱升壓器，從 汽輪機(jī)抽汽加熱末級(jí)加熱器，末級(jí)加:.冉器的排汽成為上一級(jí)加熱器的熱源， 依此類推到初級(jí)加熱器，其加熱完成后的排汽的溫度就會(huì)低很多，這里稱其 為熱力升壓系統(tǒng)的串聯(lián)。
實(shí)施例9:如附圖23所示的連桿連動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，反射鏡陣列布置在一個(gè) 整體統(tǒng)一偏轉(zhuǎn)的支撐架上，整體支撐架的偏轉(zhuǎn)方式分為兩種情況， 一種是以 經(jīng)過(guò)A點(diǎn)的水平軸為轉(zhuǎn)軸，類似于槽式反射鏡跟蹤方式；另一種是以經(jīng)過(guò)BC 線的豎直軸為轉(zhuǎn)軸類似于碟式反射鏡的自旋轉(zhuǎn)方式，控制系統(tǒng)控制整體支撐 架跟蹤光線同步偏轉(zhuǎn)，使控制鏡片偏轉(zhuǎn)的平行連桿機(jī)構(gòu)的平行搖桿的轉(zhuǎn)軸保 持與光線垂直。這樣光線相對(duì)反射鏡來(lái)說(shuō)是一維偏轉(zhuǎn)，可以簡(jiǎn)化平行連桿機(jī) 構(gòu)為一維偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，使連桿連動(dòng)機(jī)構(gòu)更簡(jiǎn)單更精確，接收器80須保持與反射 鏡陣列固定的空間關(guān)系，也就是接收器必須安裝在整體支撐架上固定的立柱 上， 一種特殊情況是當(dāng)整體支撐架以立軸偏轉(zhuǎn)時(shí)，安裝接受器的立柱布置在 立軸位置時(shí)可以固定在地面上。
本實(shí)施例在場(chǎng)地面積有限的情況下可以增加實(shí)際采光面積，以立軸偏轉(zhuǎn) 時(shí)，整體支撐架可以保持最合適的固定傾斜角(朝太陽(yáng)的仰角)跟蹤太陽(yáng)轉(zhuǎn) 動(dòng)，可以最長(zhǎng)時(shí)間利用太陽(yáng)能，并且整體可以采用立軸支撐也可以采用環(huán)形 軌道支撐，可同時(shí)具備碟式反射高倍聚光及槽式反射聚光支撐強(qiáng)度大采光面 積大的優(yōu)點(diǎn)，比較適合太陽(yáng)能電池聚光發(fā)電。
本發(fā)明涉及多個(gè)領(lǐng)域，適用范圍廣，具體實(shí)施形式和用途靈活多樣，不局 限于實(shí)施例所述范圍。
權(quán)利要求
1、一種連桿連動(dòng)式跟蹤反射聚光方法，由反射鏡、反射鏡支撐架及控制與驅(qū)動(dòng)裝置等組成太陽(yáng)能跟蹤系統(tǒng)使光線經(jīng)反射后總是聚集于接收器，用于太陽(yáng)能低成本聚光熱發(fā)電及電池聚光發(fā)電及其它聚光領(lǐng)域，其特征是各反射鏡增加跟蹤補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，并且通過(guò)平行連桿機(jī)構(gòu)互相連接統(tǒng)一跟蹤光線偏轉(zhuǎn)。
2、 如權(quán)利要求1所述的連桿連動(dòng)式跟蹤反射聚光方法，其特征是平行連桿 機(jī)構(gòu)的平行搖桿懸掛于扭桿上， 一端與連桿鉸接，連桿與扭桿保持平行，通過(guò)扭 桿扭轉(zhuǎn)與連桿拉動(dòng)使平行搖桿另一端二維偏轉(zhuǎn)。
3、 如權(quán)利要求1所述的連桿連動(dòng)式跟蹤反射聚光方法，其特征是補(bǔ)償機(jī)構(gòu) 采用角平分線原理，所謂的角平分線原理是指跟蹤搖桿偏轉(zhuǎn)保持與光線平行并通 過(guò)傳動(dòng)件或傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)反射鏡偏轉(zhuǎn)，使跟蹤搖桿所在直線與跟蹤搖桿偏轉(zhuǎn)基點(diǎn) 到接收器連線的兩個(gè)角平分線之一保持垂直于反射鏡面，將跟蹤搖桿直接做為平 行連桿機(jī)構(gòu)的平行搖桿或者與平行連桿機(jī)構(gòu)以其它方式連接。
4、 如權(quán)利要求3所述的連桿連動(dòng)式跟蹤反射聚光方法，其特征是反射鏡由 直接由指向接收器的立軸支撐或者由橫軸支撐或者采用其它支撐軸方式，采用以 下機(jī)構(gòu)之一實(shí)現(xiàn)角平分線原理，(1) 對(duì)稱的連桿滑快機(jī)構(gòu)，角平分線搖桿與反射鏡垂直固定連接；(2) 等腰三角形連桿滑塊或滑輪機(jī)構(gòu)；(3) 外切對(duì)稱的齒輪副機(jī)構(gòu)；(4) 內(nèi)切齒輪l/2速度機(jī)構(gòu)；(5) 凸輪機(jī)構(gòu)或凸輪連桿機(jī)構(gòu)；(6) 鏈輪機(jī)構(gòu)或鏈輪彈簧機(jī)構(gòu)，包擴(kuò)鏈條式、皮帶式、繩纜式及其它柔性 拉動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
5、 如權(quán)利要求1所述的連桿連動(dòng)式跟蹤反射聚光方法，其特征是反射鏡陣 列布置在一個(gè)整體統(tǒng)一偏轉(zhuǎn)的，偏轉(zhuǎn)軸為立軸或橫軸的支撐架上，控制系統(tǒng)控制 整體支撐架跟蹤光線同步偏轉(zhuǎn)。
6、 一種動(dòng)力熱管循環(huán)系統(tǒng)，工質(zhì)從加熱器吸收熱量蒸發(fā)后進(jìn)入冷凝器輸出熱 量冷凝，然后回流到加熱器再次被加熱蒸發(fā)循環(huán)工作，用于太陽(yáng)能低成本聚光熱發(fā)電及其它熱力過(guò)程，其特征是采用管路循環(huán)的結(jié)構(gòu)，在冷凝器到加熱器的回 流管路上至少采取以下兩種措施之一，1) 裝有止逆閥；2) 在冷凝器位置較低時(shí)裝有兩個(gè)止逆閥，在兩個(gè)止逆閥之間裝有滿足工質(zhì) 向蒸發(fā)器回流的回水箱。
7、 如權(quán)利要求6所述的動(dòng)力熱管循環(huán)系統(tǒng)，用于熱力發(fā)電、制冷等熱力過(guò)程， 其特征是加熱器與冷凝器的連接管路上連接有動(dòng)力輸出裝置，該動(dòng)力裝置是汽 輪機(jī)或蒸汽噴射式制冷裝置，或者是熱力磁流體發(fā)電裝置。
8、 一種熱力升壓方法，通過(guò)加熱提升工質(zhì)循環(huán)壓力，用于太陽(yáng)能低成本聚光 熱發(fā)電及各種需要升壓的熱力過(guò)程，其特征是采用容積式升壓器取代升壓泵， 升壓器內(nèi)工質(zhì)由熱力循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的蒸汽加熱或由其它熱源加熱，通過(guò)閥門控制工 質(zhì)的進(jìn)出并滿足以下循環(huán)工作過(guò)程，1) 補(bǔ)充工質(zhì)，低壓液體工質(zhì)進(jìn)入升壓器；2) 升壓，當(dāng)補(bǔ)充工質(zhì)完成后升壓器開(kāi)始加熱升壓；3) 輸出工質(zhì)，當(dāng)壓力升高達(dá)到輸出壓力時(shí)，升壓器向循環(huán)系統(tǒng)輸出高壓 液體工質(zhì)；4) 減壓，當(dāng)輸出工質(zhì)完成后升壓器開(kāi)始排汽減壓；5) 再補(bǔ)充工質(zhì)，當(dāng)壓力減小到輸入壓力時(shí)新的低壓液體工質(zhì)進(jìn)入升壓器， 開(kāi)始新的熱力升壓過(guò)程。
9、 一種直線電機(jī)式磁流體發(fā)方法，高速流動(dòng)的導(dǎo)電流體經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電 流，用于太陽(yáng)能低成本聚光熱發(fā)電或其它領(lǐng)域發(fā)電，其特征是采用直線直流電 機(jī)或直線交流電機(jī)原理的定子線圈結(jié)構(gòu)，導(dǎo)電流體通過(guò)導(dǎo)磁管路高速通過(guò)定子線 圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)，使定子線圈輸出感應(yīng)直流電或交流電。
10、 如權(quán)利要求8所述的熱力升壓方法，用于熱動(dòng)力循環(huán)，其特征是熱 力循環(huán)中增加汽輪機(jī)或直線電機(jī)式熱磁流體發(fā)電機(jī)，循環(huán)系統(tǒng)采用一種工質(zhì)或多 種混合工質(zhì)，由熱力升壓系統(tǒng)為蒸發(fā)器提供升壓工質(zhì)，熱力升壓系統(tǒng)通過(guò)一支或 多支管路與汽輪機(jī)或直線電機(jī)式熱磁流體發(fā)電機(jī)的工質(zhì)通道連接，并控制各工質(zhì) 各階段進(jìn)出發(fā)電機(jī)。
11、 如權(quán)利要求8所述的熱力升壓方法，用于太陽(yáng)能供暖等熱力系統(tǒng)，其特征是用升壓器加熱升壓，增加蒸發(fā)器加熱穩(wěn)定熱水輸出流量和壓力或者升壓 器直接間斷性輸出熱水，熱水輸出管路與低溫回流水管路之間有換熱系統(tǒng)調(diào)節(jié)熱 水輸出溫度。
12、 如權(quán)利要求8所述的熱力升壓方法，用于太陽(yáng)能電池、電腦芯片等發(fā) 熱件散熱或太陽(yáng)能熱水器的傳熱等熱力循環(huán)，其特征是蒸發(fā)器管路鑄于金屬板 內(nèi)或者焊接在金屬板上，金屬板貼緊在需要散熱的發(fā)熱件上，熱力升壓器吸收太 陽(yáng)能輻射或吸收發(fā)熱件熱量或吸收其它熱源升壓為蒸發(fā)器補(bǔ)充工質(zhì)，工質(zhì)在蒸發(fā) 器吸熱后進(jìn)入冷凝器冷凝。
全文摘要
低成本太陽(yáng)能跟蹤聚光發(fā)電方法，屬于太陽(yáng)利用領(lǐng)域，涉及太陽(yáng)能聚光熱發(fā)電與聚光光伏發(fā)電及太陽(yáng)能聚光熱利用，通過(guò)各環(huán)節(jié)的技術(shù)突破實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能發(fā)電整體低成本方案。包括通過(guò)平行連桿機(jī)構(gòu)加補(bǔ)償機(jī)構(gòu)低成本控制反射鏡陣列跟蹤聚光；在蒸發(fā)與冷凝的熱管循環(huán)中增加逆止閥的動(dòng)力熱管傳熱；容器式熱力蒸發(fā)升壓替代給水泵使熱力發(fā)電循環(huán)可以自由選擇工質(zhì)高效率全封閉運(yùn)行；簡(jiǎn)單直線電機(jī)式熱磁流體發(fā)電方法可以使熱力升壓式發(fā)電循環(huán)效率更高而成本更低以及太陽(yáng)能電池背板熱管散熱聚光發(fā)電等。低成本的整體解決方案將推動(dòng)太陽(yáng)能被廣泛使用，各環(huán)節(jié)的技術(shù)突破將在各自領(lǐng)域的節(jié)能發(fā)揮重要作用。
文檔編號(hào)H02N6/00GK101521477SQ200810182738
公開(kāi)日2009年9月2日 申請(qǐng)日期2008年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月4日
發(fā)明者張玉良 申請(qǐng)人:張玉良