專利名稱：太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的來說涉及將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成包括熱能和電能的其他能，具體涉及利用連接成陣列以整體運(yùn)動(dòng)的細(xì)長(zhǎng)的凹面槽狀反射器，并使反射器和太陽(yáng)光線之間保持基本垂直，以利用直線聚焦的、反射的日光加熱水并利用從線聚焦的反射日光所產(chǎn)生的點(diǎn)聚焦的反射日光來產(chǎn)生電。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能是免費(fèi)的并且日?？傻玫?。它是清潔的、無(wú)污染的能源。提供一種可靠的、長(zhǎng)期的、經(jīng)濟(jì)的、有效的利用太陽(yáng)光的方式，以獲得電能和熱能在本發(fā)明之前一直是一個(gè)尚未解決的問題。
業(yè)已提出，利用平板式太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換器將直射的陽(yáng)光轉(zhuǎn)換成熱能或電能。
利用直射陽(yáng)光產(chǎn)生電能的支架支撐的平板是太陽(yáng)能一號(hào)(SolarOne)工程的一部分。
安裝在單個(gè)的支柱或支架上的環(huán)行的、但是是凹面的反射器業(yè)已被提出。這種方法在沙特阿拉伯被用在Soleras水淡化工程，在加利福尼亞的Dagget被用在太陽(yáng)能二號(hào)(Solar Two)工程。
業(yè)已提出放置在陣列中并且并排地設(shè)置在斜面上的固定位置凹面反射器。見美國(guó)專利No.4,202,322。這樣一種裝置是在亞利桑州那州鳳凰城的Federal Correctional Institution制造的。
可傾斜的細(xì)長(zhǎng)凹面反射器組件已經(jīng)被使用，例如FPL Energy SEGSVIII和IX在加利福尼亞的Barstow所擁有的反射器。
包括雙向控制的菲涅爾透鏡和利用直射日光的太陽(yáng)能電池組件的太陽(yáng)能系統(tǒng)已經(jīng)被提出。例如見美國(guó)專利No.4,649,899和美國(guó)專利No.4,245，153。跟蹤太陽(yáng)的雙軸光學(xué)反射器是已知的。
上述方案和裝置不能提供可靠的、低成本的、有效的、容量可變的將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成熱能和電能的系統(tǒng)。長(zhǎng)久以來一直需要一種可靠的、有效的、低成本的、尺寸可變的能量轉(zhuǎn)換站以滿足對(duì)熱能和電能的低容量和高容量的需求。

發(fā)明內(nèi)容
簡(jiǎn)言之，本發(fā)明克服或大大減輕將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成熱能和/或電能的現(xiàn)有技術(shù)長(zhǎng)期存在的問題。本發(fā)明提供用于這種轉(zhuǎn)換的可靠的、成本效率高的系統(tǒng)，系統(tǒng)的尺寸能與所希望的容量相關(guān)。
通過一個(gè)控制件使細(xì)長(zhǎng)的凹面拋物線槽狀反射器陣列的取向基本上保持與太陽(yáng)光線雙軸垂直，以使的陽(yáng)光沿每個(gè)細(xì)長(zhǎng)反射器的焦線被反射和被集中，通過該反射器(a)管內(nèi)所含的水在焦線處由照射到其上的反射陽(yáng)光加熱和/或(b)線聚焦反射陽(yáng)光光學(xué)地轉(zhuǎn)換成點(diǎn)聚焦反射陽(yáng)光，從該點(diǎn)聚焦反射陽(yáng)光利用點(diǎn)聚焦反射陽(yáng)光照射到其上的太陽(yáng)能電池產(chǎn)生電能。
考慮到上述情況，本發(fā)明的主要目的是克服或大大減輕將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成熱能和/或電能的現(xiàn)有技術(shù)長(zhǎng)期存在的問題。
本發(fā)明的另一個(gè)最重要的目的是提供用于這種轉(zhuǎn)換的可靠的、成本效率高的系統(tǒng)，其中任何這種系統(tǒng)的尺寸能與所希望的容量相關(guān)。
再一個(gè)具有重大意義的目的是提供太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其中通過一個(gè)控制件使細(xì)長(zhǎng)的凹面拋物線槽狀反射器陣列的取向基本上保持與太陽(yáng)光線雙軸垂直，以使的陽(yáng)光沿每個(gè)細(xì)長(zhǎng)反射器的焦線被反射和被集中，通過該反射器(a)管內(nèi)所含的水在焦線處由照射到其上的反射陽(yáng)光加熱和/或(b)線聚焦的反射陽(yáng)光光學(xué)地轉(zhuǎn)換成點(diǎn)聚焦反射陽(yáng)光，從該點(diǎn)聚焦反射陽(yáng)光利用點(diǎn)聚焦反射陽(yáng)光照射到其上的太陽(yáng)能電池產(chǎn)生電能。
本發(fā)明的這些和其他目的和特征從不下面參考附圖的詳細(xì)描述將變得很清楚。


圖1是透視圖，示意地示出了體現(xiàn)本發(fā)明原理的一種實(shí)際結(jié)構(gòu)；圖2是靜止的下部框架的一種形式的透視圖，下部框架構(gòu)成本發(fā)明實(shí)施例的一部分；圖3是上部框架和反射器框架實(shí)施例的透視圖，上部框架跟隨太陽(yáng)光轉(zhuǎn)動(dòng)，反射器框架的傾斜是可一致地調(diào)節(jié)的；圖4是示意圖，拋物線槽狀反射器陣列的姿態(tài)和方位設(shè)置成使反射器陣列與太陽(yáng)保持垂直并且線聚焦反射陽(yáng)光照射在太陽(yáng)能到熱能或太陽(yáng)光到電能的轉(zhuǎn)換器上；圖5是兩個(gè)拋物面槽狀反射器和反射器框架以及置于每個(gè)反射器的線焦點(diǎn)的能量轉(zhuǎn)換器的局部放大透視圖，每個(gè)反射器由兩個(gè)懸臂結(jié)構(gòu)件支撐；圖6是用于使上框架、反射器框架和反射器能夠跟蹤天空中的太陽(yáng)以使反射器與太陽(yáng)光線之間保持垂直性的光學(xué)探測(cè)器的局部放大透視圖；圖7是系統(tǒng)的示意圖，該系統(tǒng)將線聚焦的反射陽(yáng)光轉(zhuǎn)換成熱能；圖8是點(diǎn)聚焦反射的陽(yáng)光轉(zhuǎn)換成電能方式的示意圖；圖9是部分地示出了截面的立面圖，其中示出了反射器陣列改變傾斜度以保持與陽(yáng)光的垂直性；
圖10是部分地示出了肘節(jié)(toggle)裝置的透視圖，通過該肘節(jié)裝置改變反射器陣列的傾斜度，以保持與太陽(yáng)光線的垂直性；圖11是從與凸面相反的反射器的凹面看圖10所示的肘節(jié)裝置的局部放大圖；圖12是類似于圖11的局部放大圖透視圖，進(jìn)一步示出了螺旋驅(qū)動(dòng)裝置是響應(yīng)光學(xué)信號(hào)改變反射器傾斜度以保持上面提到的垂直性而移動(dòng)的馬達(dá)；圖13是放大的透視圖，示出了上框架沿著下框架的導(dǎo)軌移動(dòng)以保持所述的垂直性；圖14是沿圖1 3中的14-14線的截面圖；圖15是沿圖13中的15-15線的截面圖；圖16是局部放大圖透視圖，示出了可移動(dòng)框架的上部分、馬達(dá)和差動(dòng)裝置，通過該差動(dòng)裝置上框架在下框架上可選擇地轉(zhuǎn)動(dòng)；圖17是局部放大圖透視圖，示出了馬達(dá)和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，通過該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)上框架在下框架上可選擇地轉(zhuǎn)動(dòng)；圖18是類似的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的局部放大圖透視圖，通過該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)上框架相對(duì)于下框架可選擇地轉(zhuǎn)動(dòng)以保持與太陽(yáng)的垂直性；圖19是沿圖2的19-19線的截面圖；圖20是本發(fā)明另外一種形式的局部立面圖，包括支撐在立柱上的下部，并包括彎曲導(dǎo)軌，上框架安裝在該導(dǎo)軌上，以選擇性地旋轉(zhuǎn)位移；圖21是本發(fā)明的相當(dāng)大的實(shí)施例的局部平面圖，其中上框架以可轉(zhuǎn)動(dòng)方式安裝在兩個(gè)或多個(gè)導(dǎo)軌上；圖22是力矩管驅(qū)動(dòng)器的平面圖，當(dāng)使用拋物面反射器大陣列時(shí)可用于肘節(jié)裝置的場(chǎng)所；圖23是沿圖22中23-23線的截面圖；圖24是和25是截面視圖，示出了設(shè)置在拋物面反射器的焦線處的熱轉(zhuǎn)換器可以被隔熱的方式；圖26是能量轉(zhuǎn)換器的透視圖，該轉(zhuǎn)換器適于設(shè)置在槽狀拋物面反射器的焦線處，以將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能；
圖27是示出了輔助反射器的一種不同形式的平面圖，以確保反射陽(yáng)光的點(diǎn)聚焦照射在太陽(yáng)能電池上；圖28是沿圖27中的28-28線的截面視圖；圖29是另一種實(shí)施例的局部透視圖，其支撐框架在反射器的凸面或背面；圖30、31和32分別是沿圖29的30-30線、31-31線和32-32線的截面圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明利用免費(fèi)的無(wú)限的太陽(yáng)能產(chǎn)生熱能和電能。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的規(guī)模能夠制作成適合需要，其范圍從用于住宅和小型商用的小型立式單獨(dú)系統(tǒng)到用于車間或工廠的中等規(guī)模的設(shè)備到大型組件結(jié)構(gòu)以減輕(如果不是消除的話)加利福尼亞的電能危機(jī)。本光電發(fā)明在安裝和維護(hù)方面是經(jīng)濟(jì)的、可靠的，并且不需要大量維護(hù)，是效率高的并且運(yùn)行的成本效益高，并且不污染環(huán)境。太陽(yáng)是取之不盡的能源。
利用本發(fā)明，商業(yè)、工廠、零售店和寫字樓、家庭、農(nóng)場(chǎng)和鄉(xiāng)村能夠生產(chǎn)一些(如果不是全部的話)他們自己的電能和熱能，并避免當(dāng)今最大的不可控的商業(yè)成本，購(gòu)買由礦物燃料或核燃料生產(chǎn)的電力的價(jià)格還在逐步上升。
本發(fā)明與現(xiàn)有的平板式太陽(yáng)能收集器相比每平方英尺能生產(chǎn)多得多的電能。并且平板式太陽(yáng)能收集器不能共生(co-generating)大量熱能，而本發(fā)明聚集的光電生成系統(tǒng)能夠自動(dòng)地產(chǎn)生。
到目前為止，遠(yuǎn)程裝置面臨艱難的選擇支付實(shí)用的電能帶來的過高的費(fèi)用，或依賴于代價(jià)高的、有噪音的、并且難于制止產(chǎn)生污染的柴油機(jī)、天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)或丙烷發(fā)動(dòng)機(jī)。本發(fā)明是第三種也是最好的選擇，本發(fā)明能夠根據(jù)規(guī)模和大小獨(dú)立地在現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)所需要的大量電能和熱能，所需要的能量輸送給家用、商用、或用來抽水、灌溉土地和運(yùn)行遠(yuǎn)程通信設(shè)施。
與集中生產(chǎn)電能的形式不同，現(xiàn)場(chǎng)的非集中利用太陽(yáng)能不需要有巨大的輸電塔和高壓線路的遠(yuǎn)距離配電網(wǎng)。而是利用全世界可以利用的財(cái)產(chǎn)——陽(yáng)光。除了垂直度雙軸跟蹤系統(tǒng)沒有運(yùn)動(dòng)部件。它沒有噪音，沒有污染，并且在運(yùn)行期間的許多年中幾乎不需要維修。
分散的陽(yáng)光產(chǎn)生的電能使用戶免于高峰斷電的影響，或由于操作者的失誤或由于敵對(duì)集團(tuán)針對(duì)公用設(shè)施或國(guó)家的有計(jì)劃的行動(dòng)所帶來的完全黑暗。
生產(chǎn)設(shè)備本身的費(fèi)用——通過為建筑物生產(chǎn)電能作為債務(wù)資金部分(抵押)可以在建筑物的全部壽命其間分期償還。似乎令人大為吃驚的是，建筑物的擁有者所面對(duì)的最大的并且?guī)缀醪豢煽氐馁M(fèi)用之一是仍在不斷上升的電能的費(fèi)用。利用本發(fā)明人們有能力省去現(xiàn)在和未來若干年內(nèi)購(gòu)買電能的大多數(shù)費(fèi)用。
當(dāng)土地和水是豐富的而勞力是廉價(jià)的時(shí)，人們幾乎不知道環(huán)境與不可再生燃料的提取、燃燒、消耗之間的平衡?，F(xiàn)在很明顯，礦物燃料的供給是有限的——而且這些能源正在危害大氣、水源和食物鏈——這種危害(已經(jīng))是或可能很快成為不可逆轉(zhuǎn)的。隨著較易得的燃料的儲(chǔ)藏的消耗，礦物燃料的費(fèi)用不斷上漲，并且機(jī)械、勞力和運(yùn)輸?shù)馁M(fèi)用在全世界也在繼續(xù)上漲。
具有諷刺意義的是，全世界對(duì)于能源需求的最好答案一直都是太陽(yáng)。太陽(yáng)能夠滿足我們對(duì)能源需求的相當(dāng)大的百分比，同時(shí)幫助我們擺脫常規(guī)電能生產(chǎn)固有的的負(fù)面影響。轉(zhuǎn)向從太陽(yáng)獲得的電能將減少由煤、石油和核燃料產(chǎn)生的污染。這也將放慢對(duì)石油的使用并使我們能節(jié)省它用于其他更有價(jià)值的利用，例如化學(xué)原料和塑料。對(duì)煤的使用速度也將減慢。利用太陽(yáng)能還將減少或免除對(duì)核能的需要并減輕其許多危險(xiǎn)和問題。
雖然太陽(yáng)對(duì)滿足全世界大規(guī)模的能源需求剛剛開始作出貢獻(xiàn)，但是直射陽(yáng)光從1958年以來就為衛(wèi)星和宇宙飛船提供能量。在20世紀(jì)70年代第一個(gè)射向陸地的陽(yáng)光光電轉(zhuǎn)換器向離公用電力線太遠(yuǎn)的地方供電。此后由于太陽(yáng)能工業(yè)的發(fā)展，效率更高的硅電池和大型柵格連接的直射陽(yáng)光設(shè)施變成實(shí)用的。
本發(fā)明不是空間密集的。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例能夠安裝在現(xiàn)有的屋頂上，使它基本上完全不占用額外的空間。板上的地面安裝系統(tǒng)等也是一種選擇。立柱安裝是另一種選擇。
本發(fā)明的各種實(shí)施例可以和住宅、寫字樓、制造工廠、公寓樓、學(xué)校、醫(yī)院、遠(yuǎn)程通信、遙測(cè)設(shè)施、海上平臺(tái)、水泵站、脫鹽系統(tǒng)、消毒系統(tǒng)、野外營(yíng)地、指揮部設(shè)施、遠(yuǎn)程媒介設(shè)施、制冷系統(tǒng)、農(nóng)場(chǎng)和牛奶場(chǎng)、邊遠(yuǎn)鄉(xiāng)村、氣象站和空調(diào)系統(tǒng)等等連接在一起。
本發(fā)明在下述方面也非常有用(a)提供陰極保護(hù)防止電鍍腐蝕，(b)在電池中儲(chǔ)存電能，以及(c)向公用事業(yè)公司生產(chǎn)和銷售電力。
太陽(yáng)是一種與礦物燃料不同的能源，對(duì)于無(wú)論如何什么樣的生產(chǎn)場(chǎng)所每天都是免費(fèi)的。它不需要采礦、運(yùn)輸、精煉、燃燒或購(gòu)買。因此省卻了為生產(chǎn)電能的所有這些步驟的費(fèi)用。也消除了一切形式的污染。沒有微?；驓怏w進(jìn)入大氣。也不需要成百萬(wàn)加倫的冷卻水(用來冷卻太陽(yáng)能電池的少量的水變成第二種共生能量，即產(chǎn)生熱能，這可供數(shù)十家住宅和商業(yè)應(yīng)用)。這樣水被保存。沒有大量的熱水排到海水中，不會(huì)升高海水的正常溫度，也不會(huì)改變甚至破壞海洋生物的棲息地和食物鏈。使用太陽(yáng)能沒有任何種類的廢棄物要清除或埋入礦井下或海洋深處，所以對(duì)我們或我們的后代的健康很少(如果有的話)有危害。本發(fā)明的各種實(shí)施例是模塊化的，使任何裝置能如此大或如此小地以精確地滿足用于電能和/或熱能裝置的需要。所產(chǎn)生的電是直流電(DC)，直流電適當(dāng)?shù)臅r(shí)候可以用變換器或直流-交流轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成交流電(AC)。
本發(fā)明的核心是利用雙軸向跟蹤天空太陽(yáng)位置的系統(tǒng)以保持拋物面槽狀反射器和太陽(yáng)光線之間的垂直性，使得被反射的光線或點(diǎn)聚焦陽(yáng)光可以被有效地轉(zhuǎn)換成熱能和/或電能。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)或系統(tǒng)的示意圖，該系統(tǒng)總體用40標(biāo)示。系統(tǒng)40包括一個(gè)下部固定的或靜止的框架42；和安裝在靜止框架42上以便運(yùn)動(dòng)的上部轉(zhuǎn)動(dòng)框架44；由上框架44支承的標(biāo)號(hào)為46的拋物面槽狀反射器陣列；由上框架44支承的標(biāo)號(hào)為48的光學(xué)太陽(yáng)定位控制器；標(biāo)號(hào)為50的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其使上框架44繞下框架42轉(zhuǎn)動(dòng)，以使太陽(yáng)光線與構(gòu)成陣列46的拋物面反射器的反射表面在光學(xué)傳感器48的控制下保持垂直性；標(biāo)號(hào)為52的肘節(jié)式反射器傾斜機(jī)構(gòu)，其改變陣列46的拋物面反射器的傾斜角，當(dāng)太陽(yáng)在天空中移動(dòng)時(shí)以保持所述的垂直性；以及多個(gè)能量轉(zhuǎn)換器54，沿著拋物面反射器的焦線設(shè)置，用來轉(zhuǎn)換將反射的集中的太陽(yáng)光轉(zhuǎn)換成熱和/或電能。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)設(shè)置成裝置40的形式時(shí)，它是模塊化的，即反射器的數(shù)目可以變化，其范圍能根據(jù)給定設(shè)施的需要從較小的數(shù)目到較大的數(shù)目的范圍內(nèi)變化。
在圖1所示的形式中，下框架42包括一個(gè)曲線的，優(yōu)選為圓形的導(dǎo)軌，其標(biāo)號(hào)為56，其在截面圖中為I字形梁，包括一上凸緣58，一下凸緣60和一梁腹62。導(dǎo)軌56優(yōu)選用鋼制造并可以用碾壓(roller)技術(shù)在常規(guī)的鋼廠構(gòu)造成圖1所示的結(jié)構(gòu)。導(dǎo)軌56支撐在多個(gè)地板、屋頂或地面接合的支腿64上。支腿64可以是任何所希望的類型。正如這里所描述的，支腿64的全部或部分其長(zhǎng)度是可以調(diào)整的以提供水平調(diào)節(jié)，或具有固定長(zhǎng)度，在這種情況下為了放置在基本上是水平取向的導(dǎo)軌上不考慮水平調(diào)節(jié)。支腿64可以做成鋼結(jié)構(gòu)，或可以用其他合適的材料。當(dāng)然，在不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和基本特征的情況下，下框架在其結(jié)構(gòu)上可以與圖1所示的結(jié)構(gòu)不同，只要能跟蹤太陽(yáng)并具有足夠的承受力。
繼續(xù)參考圖1，圖1示意地示出了上框架44，其包括一矩形件66，由截面為矩性的中空棒料制成，例如，該矩形件66與相互連接的橫向構(gòu)件68利用焊接或用包括例如螺釘或螺母和螺栓的常規(guī)連接件整體地連接在該橫向構(gòu)件的端部。如圖1所示的上框架44意在主要示意地示出與本發(fā)明相關(guān)的原理。
雖然圖1沒有詳細(xì)示出，但上框架44以可轉(zhuǎn)動(dòng)方式與下框架42以這樣的方式相連，例如，滾輪來回轉(zhuǎn)動(dòng)為了保持太陽(yáng)光線和陣列的每個(gè)反射器46的設(shè)置之間的垂直方位對(duì)準(zhǔn)。上框架44相對(duì)于下框架42的旋轉(zhuǎn)位移，關(guān)于這一點(diǎn)，是由馬達(dá)和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置50響應(yīng)來自光學(xué)檢測(cè)器的信號(hào)實(shí)現(xiàn)的，本文將詳細(xì)說明。圖1示出了光學(xué)檢測(cè)器48，其安裝到在位置70處與一個(gè)反射器76相連的反射器框架上。
肘節(jié)式傾斜機(jī)構(gòu)包括一馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的可反向螺紋千斤頂72，其近側(cè)圓筒端支承在上框架44上，而其露出的遠(yuǎn)側(cè)活塞端以可轉(zhuǎn)動(dòng)方式連接于位置78的一個(gè)或多個(gè)反射器框架件上，所述框架件支承反射器76的組裝件或陣列以便整體地傾斜以與太陽(yáng)保持姿態(tài)垂直性。當(dāng)活塞桿74伸縮時(shí)，反射器被肘節(jié)機(jī)構(gòu)80一致地傾斜。傾斜機(jī)構(gòu)52和肘節(jié)機(jī)構(gòu)80示意地示于圖1。每個(gè)在一條線上的或級(jí)聯(lián)排列的反射器76通過容納反射器的上述一致傾斜的結(jié)構(gòu)部件83以不可轉(zhuǎn)動(dòng)方式連接于一個(gè)或兩個(gè)相鄰的反射器。
從上述內(nèi)容可見，上框架44在下框架42上按照光學(xué)控制信號(hào)可選擇地轉(zhuǎn)動(dòng)，而槽狀并排反射器76其傾斜的傾斜度被調(diào)節(jié)，使每個(gè)反射器76在白天基本上總是垂直于太陽(yáng)光線。正是利用反射的線和點(diǎn)聚焦太陽(yáng)光使本發(fā)明具有明顯的特色。
參考圖2，示出了做了一些修改的下框架42′。這個(gè)實(shí)施例示出了上述的圓形導(dǎo)軌56。驅(qū)動(dòng)鏈90設(shè)置在豎直的I字形梁導(dǎo)軌56的下凸緣60上以上述說明的方式容納上框架相對(duì)于下框架42′的選擇性的轉(zhuǎn)動(dòng)。代替支腿64的套筒式支腿用64′標(biāo)示。每個(gè)所示的套筒式支腿64′包括順序?qū)R的支腿段92和94，它們是套筒式地相互連接的，從而整個(gè)長(zhǎng)度可以調(diào)節(jié)使導(dǎo)軌56調(diào)平。為此，松開定位螺釘96，修正支腿段92和94的共有長(zhǎng)度，并用定位螺釘96將支腿段92螺紋地緊固在支腿段94上以保持所希望的共有長(zhǎng)度。為了增加結(jié)構(gòu)載荷傳遞的穩(wěn)定性，設(shè)置斜角撐98。管92的頂部和每個(gè)撐腿94頂部焊接或用其他合適的方式固定于下導(dǎo)軌凸緣60的下側(cè)。每個(gè)斜撐98的下端焊接或其他合適的方式固定于相關(guān)的管92上。
所示的每個(gè)管94的下端被焊接在一個(gè)板或基座100上，該板或基座可以有孔以接納為了穩(wěn)定其下頭被埋在混凝土中的螺栓和螺母組件102。
參考圖3，示出了標(biāo)號(hào)為44′的一種合適類型的上框架，該上框架實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的原理。上框架44′安放在圓形導(dǎo)軌56上并支承一對(duì)標(biāo)號(hào)為110的對(duì)齊的反射器框架，通過所述對(duì)齊的反射器框架拋物面反射器一致地轉(zhuǎn)動(dòng)以調(diào)節(jié)其傾斜角。
上框架44′的整體尺寸較小，像導(dǎo)軌56那樣?？蚣?4′可以延伸以便容納所需設(shè)施所必須的數(shù)量的反射器，反射的、線和點(diǎn)聚焦的陽(yáng)光通過所述設(shè)施轉(zhuǎn)換成熱和/或電能。
圖3所示的可轉(zhuǎn)動(dòng)上框架44′示出包括其標(biāo)號(hào)為112的端梁或桁架，優(yōu)選為鋼制的，和標(biāo)號(hào)為114的內(nèi)鋼梁。也可以用其他形式的合適的桁架或梁。
每個(gè)所示端梁112包括上下水平桿116和118，它們被焊接整體地連接到垂直橫桿120。內(nèi)梁114包括多個(gè)水平構(gòu)件122和兩個(gè)垂直構(gòu)件124，水平構(gòu)件122和垂直構(gòu)件124焊接在一起。標(biāo)號(hào)為130的多個(gè)梁橫向連接于端梁112和中間梁114以使可轉(zhuǎn)動(dòng)上框架44′成為剛性結(jié)構(gòu)，為反射器、能量轉(zhuǎn)換器和反射器框架提供足夠的支承。
圖3清楚地示出了每個(gè)拋物面槽狀反射器76由標(biāo)號(hào)為140的反射器框架支承。盡管在圖3僅示出了8個(gè)反射器框架，但如前面所述，反射器的數(shù)目，相應(yīng)的也就是反射器框架的數(shù)目，可以大大擴(kuò)展超過圖3所示的小陣列。
每個(gè)反射器框架140基本上是剛性的并包括頂部和底部縱向桿142和144，由其標(biāo)號(hào)為146的三個(gè)桁架連接。每個(gè)桁架146包括一直桿148和一拋物線桿150以及多個(gè)橫跨在桿148和150之間的橫桿152，桿件148、150和152的所有端例如被焊接成整體地連接。
每個(gè)反射器框架140還包括至少一個(gè)中心縱向支撐桿154，焊接在兩個(gè)端板156上，通過中心縱向支撐桿，反射器的共同的傾斜角相對(duì)于可轉(zhuǎn)動(dòng)上框架44′旋轉(zhuǎn)地調(diào)節(jié)，如下面詳細(xì)地說明的。端軸頸158橫跨在外端板156和一個(gè)端框架112之間并且其作用，如下文詳細(xì)說明的。相鄰的端板156由軸頸機(jī)構(gòu)相互連接，下面將詳細(xì)說明，所述機(jī)構(gòu)容納相鄰的反射器和反射器框架的的聯(lián)合傾斜轉(zhuǎn)動(dòng)。
上述安裝的能量轉(zhuǎn)換器54由設(shè)置在其兩端的兩個(gè)懸臂160所支撐，所述轉(zhuǎn)換器之一是由在拋物面反射器焦線處的每個(gè)反射器框架110所載。每個(gè)臂160用焊接或類似方法連接到中心桿154和一個(gè)端部桁架146，用于將相關(guān)的轉(zhuǎn)換器54剛性地固定相關(guān)反射器76的焦線處，用動(dòng)力肘節(jié)機(jī)構(gòu)52將能量轉(zhuǎn)換器54與反射器一起雙向轉(zhuǎn)動(dòng)。
在圖3中未示出的每個(gè)反射器76連接到三個(gè)相關(guān)的拋物形部件150中的每一個(gè)，跨過相關(guān)的反射器支撐框架110的全部長(zhǎng)度和寬度。鉚釘或其他合適的緊固件可以用來將反射器連接到相關(guān)的拋物形部件150。每個(gè)反射器76優(yōu)選包括拋光的鋁板或其他合適的高反射性材料。
每個(gè)反射器76的能量轉(zhuǎn)換器54由臂160支撐在其各自的端部，其不僅剛性地連接于相關(guān)的轉(zhuǎn)換器的一端，而且也通過焊接在位置151和153(圖5)連接于相關(guān)的反射器框架140。
每個(gè)轉(zhuǎn)換器54和相關(guān)的支撐臂160通常是中空的，以容納液體在管內(nèi)流入、流經(jīng)以及流出轉(zhuǎn)換器54，以便線聚焦或點(diǎn)聚焦的反射陽(yáng)光向熱能的轉(zhuǎn)化，或者還有太陽(yáng)能電池的冷卻，太陽(yáng)電池通常在將反射的點(diǎn)聚焦的陽(yáng)光轉(zhuǎn)換成電能時(shí)溫度很高，下面將詳細(xì)說明。
從上述說明，包含圖4的圖示的意義應(yīng)當(dāng)很容易明了，即跟蹤的光學(xué)太陽(yáng)檢測(cè)器48連續(xù)地檢測(cè)天空中的太陽(yáng)相對(duì)于反射器76陣列的方位和姿態(tài)角，并且當(dāng)反射器76與太陽(yáng)不垂直時(shí)，由雙向光學(xué)傳感器48檢測(cè)其差值并將信號(hào)發(fā)送給馬達(dá)和轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器50以將反射器的軸放置在與太陽(yáng)垂直的位置。此外，由檢測(cè)器48發(fā)送信號(hào)給馬達(dá)和肘節(jié)機(jī)構(gòu)52，通過它們使拋物面反射器的傾斜角放置成與太陽(yáng)的光線成垂直的關(guān)系，垂直性是太陽(yáng)光線與每個(gè)反射器上邊170和下邊172(圖4)之間連線的相交角度。
因此，從方位和姿態(tài)兩者的觀點(diǎn)看，反射器76被連續(xù)地調(diào)節(jié)以便保持反射器與照射每個(gè)拋物面槽狀反射器的陽(yáng)光光線的垂直度。結(jié)果，從每個(gè)反射器76反射的陽(yáng)光在相關(guān)的能量轉(zhuǎn)換器54上是線聚焦的，其中反射的線聚焦的太陽(yáng)能或被轉(zhuǎn)換熱能，或點(diǎn)聚焦的太陽(yáng)能被轉(zhuǎn)換成電能，下面將更詳細(xì)地說明。
反射器桁架150和槽狀拋物面反射器76之間的關(guān)系在圖5的局部放大透視圖中最好地示出。在圖5的結(jié)構(gòu)中，設(shè)置兩個(gè)而不是一個(gè)中心縱向加強(qiáng)桿154和154′以加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性。
參考圖6，較詳細(xì)地示出了光學(xué)檢測(cè)器48，檢測(cè)器48包括外部殼體170，它支撐兩個(gè)陰影裝置(shadow device)172和174。陰影片裝置172包括陰影片173，通過該陰影片用一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部光電池檢測(cè)到太陽(yáng)光線與反射器的姿態(tài)或傾斜之間的不垂直對(duì)準(zhǔn)。陰影片檢測(cè)器174包括陰影片175，通過該陰影片用一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部光電池檢測(cè)不垂直的方位或轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)準(zhǔn)。當(dāng)內(nèi)部光電池經(jīng)陰影裝置檢測(cè)到由陽(yáng)光照射該陰影片173和/或175產(chǎn)生的姿態(tài)或方位不對(duì)準(zhǔn)時(shí)，發(fā)送信號(hào)給馬達(dá)和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器50和/或馬達(dá)和肘節(jié)傾斜機(jī)構(gòu)52，以將反射器陣列的旋轉(zhuǎn)位置和傾斜位置重新帶到與太陽(yáng)光線垂直，此后，因?yàn)闆]有能檢測(cè)到的陰影存在，檢測(cè)器信號(hào)中止并且轉(zhuǎn)動(dòng)和傾斜調(diào)整停止。
現(xiàn)在參考圖7和圖8，圖7和圖8示出了關(guān)于可以設(shè)置在轉(zhuǎn)換器位置54處的能量轉(zhuǎn)換器類型的細(xì)節(jié)。圖7示出了一個(gè)轉(zhuǎn)換器，通過該轉(zhuǎn)換器，太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成熱能，而圖8示出一個(gè)實(shí)施例，通過該實(shí)施例太陽(yáng)能被反射并點(diǎn)聚焦用于轉(zhuǎn)換成電能。關(guān)于圖7，一根管子176設(shè)置在反射器76的聚焦線上，使線聚焦的反射陽(yáng)光178的光線以聚集的形式直接照射在構(gòu)成管176的導(dǎo)熱材料(例如銅)上。
當(dāng)陽(yáng)光被反射時(shí)，線聚焦的陽(yáng)光加熱管176，液體從液體源178以流動(dòng)控制器180所控制的速率移動(dòng)經(jīng)過管176。這樣移動(dòng)的液體被管的升高的溫度加熱，通常在沿(轉(zhuǎn)換器)54的聚焦線有非常高的溫度，以流出的熱水或蒸氣供給到例如熱交換器182，其中從管176排出液體或蒸氣用于加熱另一個(gè)分隔開的液體，該液體作為從管184流出的流出液從熱交換器排出。作為流入液進(jìn)入熱交換器的液體在熱交換過程之后沿管186排出，然后回到液體源178。
裝在液體源178內(nèi)并如上所述循環(huán)的液體在所選的例子中可以是水，以及，在其他例子中，作為本領(lǐng)域技術(shù)人員的選擇，是酒精和水的混合物。其他合適的液體也可以使用。
具體參考圖8，線聚焦的反射的太陽(yáng)能188，由例如在圖8中位置188示意地示出的一系列菲涅爾透鏡，變?yōu)辄c(diǎn)聚焦的太陽(yáng)能。日光的點(diǎn)聚焦的光線188照射在一系列的太陽(yáng)能電池190上，太陽(yáng)能電池的特點(diǎn)是將點(diǎn)聚焦的反射日光轉(zhuǎn)變成直流電能，它可以出售、儲(chǔ)存或直接利用。作為一種選擇，直流電可以通過DC/AC轉(zhuǎn)換器192變?yōu)橐部梢詢?chǔ)存、銷售或直接利用的交流電。
雖然圖8中沒有示出，但應(yīng)當(dāng)理解，太陽(yáng)能電池190通常安裝成，或在不同的情況下制造成連續(xù)的冷卻管的外表面，以保持太陽(yáng)能電池的最低溫度在可以接受的范圍內(nèi)。結(jié)果，保存在冷卻管內(nèi)的液體被加熱，被加熱的液體可以以任何合適的方式利用，包括但不限于關(guān)于圖7所述的方式。
正如前面所提到的，與圖3一起，反射器框架140集體安裝以便一致地繞軸頸，使得對(duì)齊的任意串聯(lián)或級(jí)聯(lián)的反射器框架140的端軸/軸頸組件158、軸頸/組件軸沿一共同的軸線設(shè)置。每個(gè)軸頸/軸組件158主要包括中心短軸，使得直徑減小的軸端安裝在處于軸的相對(duì)端的相對(duì)的套筒內(nèi)。每個(gè)軸穩(wěn)定地固定在上框架44、44′；而套筒與反射器框架一起繞相關(guān)的軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
同樣地，軸頸/軸組件194(圖9)設(shè)置在順序地對(duì)齊的反射器76之間，并在軸頸的每端包括外套筒196和包含有減小直徑端部198以可轉(zhuǎn)動(dòng)方式設(shè)置在套筒內(nèi)的中心短軸。包括端部198的該軸剛性地連接在上框架44、44′上，而套筒196連接到反射器框架140并與反射器框架14一起轉(zhuǎn)動(dòng)。正如從圖9可以看到的，任何對(duì)齊的一組反射器76的對(duì)齊的軸形成旋轉(zhuǎn)軸。
前述的肘節(jié)機(jī)構(gòu)52可以包括馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的螺旋驅(qū)動(dòng)器，其標(biāo)號(hào)為200，包括內(nèi)螺紋的螺旋圓筒202和桿204，桿的內(nèi)端與圓筒202的內(nèi)螺紋進(jìn)行螺紋嚙合，以實(shí)現(xiàn)伸長(zhǎng)和縮回。桿204的遠(yuǎn)端206以可轉(zhuǎn)動(dòng)方式連接在支架的208處，該支架包括一對(duì)突出部210，突出部210用焊接、緊固件等整體地連接在肘節(jié)移動(dòng)桿212(圖9中只能看其中到一個(gè))上，它隨馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的桿204的伸長(zhǎng)和縮回而來回移動(dòng)。兩個(gè)肘節(jié)桿212的遠(yuǎn)端214以可轉(zhuǎn)動(dòng)方式分別在位置216處連接到焊接于或其他方式固定于并列的平行構(gòu)件146的鄰近的錨定板218上。連接位置216偏心地定位以便使反射器框架140繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
因此，在檢測(cè)器48上的陰影片173光電地確定需要調(diào)節(jié)反射器陣列的傾斜角，發(fā)送信號(hào)給螺旋驅(qū)動(dòng)馬達(dá)230(圖12)，螺旋驅(qū)動(dòng)馬達(dá)又使桿140伸長(zhǎng)或縮回，桿104又前后移動(dòng)肘節(jié)桿212，以使反射器陣列整體地繞反射器框架140安裝在其上的軸轉(zhuǎn)動(dòng)?？磮D9，肘節(jié)桿212在位置216處以連續(xù)可轉(zhuǎn)動(dòng)方式并且偏心地與每行反射器框架140中的一個(gè)連接，如圖9清楚地所示，以便所有的反射器框架140和所有的反射器76一起繞平行軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
記住，檢測(cè)器48(圖6)安裝在桁架146之一上(圖6)，以便陰影片173和175所在的平面基本上平行于包含支承檢測(cè)器48的構(gòu)件146桿148的平面。
參考圖10至圖12，圖10至圖12示出肘節(jié)機(jī)構(gòu)52可以連接于鄰近的反射器框架146的一種方式。兩個(gè)肘節(jié)桿212被平行地示出并且是具有矩形截面的中空結(jié)構(gòu)的部件(圖10)。圖10中所示肘節(jié)連接板218伸出兩個(gè)鄰近反射器76之外，肘節(jié)桿212的遠(yuǎn)端也是如此。所示的轉(zhuǎn)動(dòng)連接器216是以可轉(zhuǎn)動(dòng)方式——在每種情況下——穿過相關(guān)的肘節(jié)桿212和連接板218的螺母和螺栓組件，以容納前述的反射器76陣列和反射器框架140傾角的改變。
圖11類似于圖10，但是從與圖10基本相反的透視方向示出了用于反射器76的陣列的馬達(dá)傾斜調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)52。
螺旋驅(qū)動(dòng)裝置200再一次示于圖12，它進(jìn)一步示出了馬達(dá)230，常規(guī)連接于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或差動(dòng)機(jī)構(gòu)232，使得當(dāng)可反轉(zhuǎn)的馬達(dá)230被來自光學(xué)檢測(cè)器48的信號(hào)所啟動(dòng)(圖6)時(shí)，以整體地改變反射器陣列相對(duì)于垂直方向的角度關(guān)系，螺旋驅(qū)動(dòng)裝置200根據(jù)恢復(fù)反射器的傾角從而與太陽(yáng)光線垂直所需要的位移來伸長(zhǎng)或縮回。
如前面結(jié)合圖1所提到的，上框架44以可轉(zhuǎn)動(dòng)的方式安裝在彎曲導(dǎo)軌56上，所示的導(dǎo)軌是圓形的I字形梁。更具體地說，可轉(zhuǎn)動(dòng)上框架44制造成利用多個(gè)傳遞載荷的滑動(dòng)架250相對(duì)于靜止導(dǎo)軌56可選擇地轉(zhuǎn)動(dòng)，其中一個(gè)示于圖13。所示的每個(gè)滑動(dòng)架250包括一個(gè)U形框架，其標(biāo)號(hào)為252，優(yōu)選地由鋼制成包括兩對(duì)突出部或耳形件254和一個(gè)U形橋接件256。突出部254和橋接件256相對(duì)于I字形梁相互間隔開固定，如圖14和15所示。上框架移動(dòng)滾輪258以可轉(zhuǎn)動(dòng)方式由每個(gè)突出部254支撐在軸260上。每個(gè)軸260以不可轉(zhuǎn)動(dòng)的方式由相關(guān)的突出部254所載，如圖14所示。圖13和14清楚地示出，四個(gè)滾輪或腳輪258的每一個(gè)都與I字形梁導(dǎo)軌56下凸緣60的上表面摩擦接合并沿著它以滾動(dòng)方式移動(dòng)。
每個(gè)滑動(dòng)架250剛性地連接可轉(zhuǎn)動(dòng)上框架44。這如圖13所示，即通過利用兩個(gè)相互間隔開地焊接在相關(guān)的橋接件256的上水平面的角鐵而實(shí)現(xiàn)。具體見圖13和15。角鐵262的垂直取向的支腿之間的間隔264(圖15)容納上框架44的一個(gè)水平件45的承座。螺母和螺栓組件266(圖13)示出用來將每個(gè)角鐵262連接在上框架44的水平件45。
因此，多個(gè)惰輪滑動(dòng)架250被用來將載荷傳遞給I字形梁導(dǎo)軌56的下凸緣60，并容納上框架根據(jù)光學(xué)檢測(cè)器48發(fā)出的定位修正信號(hào)相對(duì)于下框架的轉(zhuǎn)動(dòng)。
為了防止上框架從導(dǎo)軌56上跳出，每個(gè)滑動(dòng)架250具有垂直方向的與梁腹配合的相對(duì)的滾輪268。見圖15。這些滾輪在上框和滑動(dòng)架250之間相對(duì)于下框架和圓形導(dǎo)軌56保持適當(dāng)?shù)膶?duì)齊。滾輪268連續(xù)地配合I字形梁56的梁腹的相對(duì)的表面，每個(gè)以可轉(zhuǎn)動(dòng)的方式安裝在L形軸270上，當(dāng)滾輪268相應(yīng)地沿著I字形梁56的下凸緣60的上表面轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)時(shí)它通過滾輪268容納沿著梁腹62的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)。
參考圖2和圖16至圖19，這些圖共同示出了馬達(dá)和轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)50。該機(jī)構(gòu)50包括可反轉(zhuǎn)馬達(dá)280，它是由來自光學(xué)傳感器48的信號(hào)啟動(dòng)和停止的，通過該光學(xué)傳感器從方位角方面保持反射器陣列與太陽(yáng)光線的垂直。
可反轉(zhuǎn)的馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)差動(dòng)裝置或齒輪傳動(dòng)箱282，齒輪傳動(dòng)箱又轉(zhuǎn)動(dòng)一外部驅(qū)動(dòng)軸284(圖18)，而外部驅(qū)動(dòng)軸284轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)以不可轉(zhuǎn)動(dòng)方式固定在該軸284上的驅(qū)動(dòng)鏈輪286。鏈輪286轉(zhuǎn)動(dòng)以嚙合前面提到的驅(qū)動(dòng)鏈(圖2)90的鏈節(jié)288。鏈條驅(qū)動(dòng)裝置90在其遠(yuǎn)端和近端靜止地固定于靜止的I形梁導(dǎo)軌56，例如用焊接，提供足夠的長(zhǎng)度容納與鏈輪286嚙合。鏈輪286的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)使鏈輪在一個(gè)方向或另一個(gè)方向沿著鏈條90的鏈節(jié)288走步，以在下框架42上轉(zhuǎn)動(dòng)上框架44以使反射器在地球表面的任何地方在一年的最長(zhǎng)的一天從太陽(yáng)升起到太陽(yáng)落保持對(duì)太陽(yáng)的垂直度。在兩焊接端之間的鏈條90擱置在下凸緣60的上表面上，如圖2、和圖17-19所示。因此，鏈條驅(qū)動(dòng)裝置90除了其相對(duì)的兩端焊接在導(dǎo)軌56的地方在任何位置都是松的。鏈條驅(qū)動(dòng)裝置90的長(zhǎng)度可選擇成以便繞鏈輪286以繃緊的的方式緊緊地通過。
因此，用馬達(dá)順時(shí)針方向或反時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)軸284和鏈輪286，將導(dǎo)致上框架44相對(duì)于下框架在一個(gè)方向或另一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，以前面所述的方式使方位保持與太陽(yáng)垂直。注意，馬達(dá)280和差動(dòng)裝置282固定地安裝在上框架44的安裝板292上。安裝板292優(yōu)選用鋼制成，并且用螺栓或焊接或同時(shí)用這兩種方式連接于上框架上。來自光學(xué)檢測(cè)器48的信號(hào)使可反轉(zhuǎn)的馬達(dá)280在與反射器陣列和天空太陽(yáng)位置之間的方位不垂直性的光學(xué)檢測(cè)一致的一個(gè)方向或另一個(gè)方向被啟動(dòng)或停止。
如圖17和18所見，鏈條90包括U形段，其標(biāo)號(hào)為300，它繞鏈輪286繃緊地通過。鏈輪包括鏈齒，其尺寸和形狀適合嚙合在鏈條90的鏈齒288之間的凹陷的空隙中。因此，當(dāng)鏈輪286被馬達(dá)280轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，差動(dòng)裝置282和軸284，鏈條驅(qū)動(dòng)裝置90的連續(xù)的鏈節(jié)288被鏈輪齒嚙合，使上框架44沿導(dǎo)軌56以上面說明的方式轉(zhuǎn)動(dòng)以保持所述的垂直性。馬達(dá)280是可反轉(zhuǎn)的，并且因此，軸284可以在任何方向轉(zhuǎn)動(dòng)以沿著靜止的下導(dǎo)軌56順時(shí)針或反時(shí)針方向移動(dòng)上框架44。
本發(fā)明的靜止下框架和/或移動(dòng)的上框架不局限于任何特定的形式。同樣地本發(fā)明可以通過各種方式實(shí)現(xiàn)，即通過將其放置在由柱支撐的現(xiàn)有建筑物的屋頂上，或現(xiàn)有建筑物的平的或斜的屋頂上，在現(xiàn)有的表面上或緊靠現(xiàn)有的表面之上，例如停車場(chǎng)，例如，現(xiàn)有表面(其下能夠通車)的立柱上或任何其他合適的位置。
參考圖20，圖20示出了安裝本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，包括一個(gè)靜止的下框架42′，其具有一個(gè)也是靜止的彎導(dǎo)軌56′，支撐在多個(gè)立柱310上(只示出其中一個(gè))，其中每個(gè)立柱的近端312延伸到地面中，并為了穩(wěn)定嵌入混凝土314中。
每個(gè)立柱310通過焊接到位置314而固定到靜止下桁架42′上。所示的框架42′包括多個(gè)結(jié)構(gòu)件316，設(shè)置成常規(guī)的三角支撐。結(jié)構(gòu)件316可以具有任何合適的截面形狀，優(yōu)選用鋼制造。
所示的導(dǎo)軌56′設(shè)置為圓形，具有垂直方向而不是水平方向的凸緣58′和60′和水平方向的梁腹62′。凸緣58′和60′的下邊連續(xù)地嚙合并固定在下框架42′上，例如用焊接。載荷包括反射器、反射器框架、可轉(zhuǎn)動(dòng)上框架44′，風(fēng)和/或雪，構(gòu)成通過多個(gè)滑動(dòng)架252′和滾輪258′傳遞到導(dǎo)軌56′的梁腹62′的主要載荷。
參考圖21，示出了本發(fā)明的一種大型裝置能夠?qū)崿F(xiàn)的方式。具體地說，前述類型的兩個(gè)或多個(gè)靜止導(dǎo)軌56同心地設(shè)置，使得安裝在一個(gè)可移動(dòng)的上框架上的反射器的大型陣列和反射器框架能夠如前面所述一致地沿著多個(gè)導(dǎo)軌56轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，利用本發(fā)明的任何裝置的尺寸都是靈活的，其范圍從包括很少反射器的很小的裝置到包括大量反射器的特大型裝置。
在使用相互沿縱向?qū)R的反射器和反射器框架序列的情況下，不用上述的馬達(dá)和肘節(jié)機(jī)構(gòu)52，而是可以用圖22中的力矩管，其標(biāo)號(hào)為330。力矩管330可以具有中空的管狀的鋼結(jié)構(gòu)，多個(gè)跟蹤臂332連接于其上，以偏心設(shè)置的形式分別地結(jié)合在一行這種框架的每個(gè)反射器框架140。力矩管330的轉(zhuǎn)動(dòng)反過來又改變相關(guān)反射器76和反射器框架140的傾斜角。這種轉(zhuǎn)動(dòng)是通過一個(gè)或多個(gè)例如用焊接整體地連接在力矩管上的驅(qū)動(dòng)臂334完成的。遠(yuǎn)端336以可轉(zhuǎn)動(dòng)方式連接在前述螺旋驅(qū)動(dòng)裝置200的桿204的遠(yuǎn)端，以使桿204的伸長(zhǎng)和縮回通過驅(qū)動(dòng)臂334分別順時(shí)針或反時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)力矩管330，以調(diào)節(jié)相關(guān)反射器的傾斜角，以保持前述的與太陽(yáng)光線的垂直性?？梢赃m當(dāng)?shù)厥褂枚鄠€(gè)力矩管。與任何給定的力矩管結(jié)合使用一個(gè)以上的螺旋驅(qū)動(dòng)裝置220不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)。
如前面所提到的，當(dāng)能量轉(zhuǎn)換器54將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成熱能時(shí)，中空管340(圖24)可以設(shè)置在相關(guān)反射器的焦線上。管340可以是任何導(dǎo)熱材料，例如銅。液體通過中空管內(nèi)部342被移動(dòng)，當(dāng)線反射陽(yáng)光344照射在并加熱管340時(shí)，使保持在管340內(nèi)的液體從一個(gè)溫度被加熱到相當(dāng)高的溫度。
在圖24的結(jié)構(gòu)中，合適材料(例如金屬板或塑料)的U形殼體345部分地環(huán)繞在殼體345內(nèi)的管340。殼體345包括相對(duì)的下唇片346，它們用作板接收件(sheet reception)并保持透明的透鏡348，透鏡可以是玻璃或合成的樹脂材料。所示的管340部分地被埋在絕熱材料350中，使得在管340的中空的內(nèi)部342的被加熱的液體不會(huì)如不希望的那樣過早變涼。圖24所示的絕熱材料350從截面圖看圍繞管340大約260度，即頂部和兩側(cè)的大部分被圍繞，只留下管340的底部是敞開的，以便太陽(yáng)的反射的線聚焦的光線344通過透鏡348直接照射在管340的表面。
代替圖24中的結(jié)構(gòu)，可以利用圖25的實(shí)施例，其中從截面看可以采用隔熱部分350′只沿管340外部延伸180度。
如前面所提到的，拋物面槽形反射器76的一些或全部聚焦線上裝備有太陽(yáng)能-電能轉(zhuǎn)換器。更具體地說，參考圖26，轉(zhuǎn)換器54可以包括具有錐形中空內(nèi)部的殼體360。362的頂部裝有多個(gè)排成一行的菲涅爾透鏡364。每個(gè)菲涅爾透鏡364包括同心槽，反射的線聚焦的陽(yáng)光366照射在槽上。每個(gè)菲涅爾透鏡的槽將反射的線聚焦的陽(yáng)光366轉(zhuǎn)換成點(diǎn)聚焦陽(yáng)光368。每段點(diǎn)聚焦的陽(yáng)光照射在一個(gè)太陽(yáng)能電池190上?，F(xiàn)有的從市場(chǎng)上可買到的若干種太陽(yáng)能電池可以用作太陽(yáng)能電池190。太陽(yáng)能電池190的輸入是太陽(yáng)能，輸出則是與太陽(yáng)能-電轉(zhuǎn)換器54的電線370連接的電能。該電能是直流電。如果想要得到交流電，可以用DC/AC轉(zhuǎn)換器192，從該轉(zhuǎn)換器可以得到常規(guī)的家庭用電。
繼續(xù)參考圖26，它示出了設(shè)置在每個(gè)太陽(yáng)能電池190之上的圓漏斗形的輔助太陽(yáng)能反射器372，通過它任何漫射的太陽(yáng)能被反射以使得通過相關(guān)的菲涅爾透鏡364全部陽(yáng)光照射在太陽(yáng)能電池190上。
如前面所提到的，冷卻太陽(yáng)能電池通常是合適的。這可以通過將每個(gè)太陽(yáng)能電池鄰接地放置在冷卻管374的表面而實(shí)現(xiàn)，通過冷卻管流動(dòng)的液體冷卻劑不僅冷卻太陽(yáng)能電池，而且也將如此傳遞的熱轉(zhuǎn)換成可利用的熱能。
代替圓形的漏斗形的輔助反射器372，可以使用圖27和圖28中的反射器380。每個(gè)反射器380是矩形截面，具有四個(gè)向下的錐形平壁交叉在對(duì)角放置的角上，太陽(yáng)能電池在每個(gè)反射器380的底部。在每種情況下，輔助反射器372和/或380的內(nèi)表面選擇成容納全部漫射的陽(yáng)光的反射，以使所有的通過任何菲涅爾透鏡364的陽(yáng)光照射在相關(guān)的太陽(yáng)光能電池190上。
現(xiàn)在參考圖29和圖30，示出了本發(fā)明的另一個(gè)反射器實(shí)施例，與設(shè)置在前面或凹面相反，在反射器的凸面或背面具有支撐框架。更具體地說，全部或部分反射器76可以被支撐在其反面或背面，以便為陽(yáng)光提供更沒有阻礙的反射表面。如圖29所示，反射器76由反射器框架400支撐。反射器框架400包括前述的上下縱向加強(qiáng)件142和144。加強(qiáng)件142和144的中間，反射器76的背面，是兩個(gè)鄰接的縱向伸展的矩形支撐件154″，其每端鈍頭邊155，與相關(guān)反射器76的相鄰的端邊基本上對(duì)齊。
多個(gè)其標(biāo)號(hào)為402的拋物線形的肋，分別跨接在部件142和兩個(gè)中心部件154″的一個(gè)之間的以及部件144和兩個(gè)支撐件154′中的一個(gè)之間的隔開的間隔處，如圖29所示。
示于圖30的每個(gè)肋402包括一個(gè)U形支柱，其具有兩個(gè)朝外的凸緣404，該凸緣與反射器的背面相鄰接并用粘接劑等在其界面處406粘接在反射器76的背面。每個(gè)肋402還包括相對(duì)的平行側(cè)壁408，每個(gè)壁分別與成90度的兩個(gè)凸緣404中相關(guān)的一個(gè)結(jié)合。間隔開的側(cè)壁408分別以90度拐角與后壁410結(jié)合，它在相對(duì)的兩端被切割成整體端片412和414。每個(gè)端片412與部件142或部件144鄰接并連接在部件142或部件144上，取決于該肋是頂肋或底肋。見圖31和圖32。
除了前面所述之外，反射器框架402以可轉(zhuǎn)動(dòng)方式連接前面所述的軸結(jié)構(gòu)上并偏心地連接于前述的肘節(jié)機(jī)構(gòu)上以提供繞水平軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，以使反射器76的傾角的周期性的變化，為了上述目的以保持對(duì)太陽(yáng)光線的垂直性。
本發(fā)明可以以其他方式實(shí)施而不脫離本發(fā)明主要特征的實(shí)質(zhì)。因此本實(shí)施例在個(gè)方面被看成是說明性的而不是限制性的，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求指明而不是由前述的說明書指明，并且在權(quán)利要求意義和范圍內(nèi)的改變都包含在其內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成熱能的方法，包括如下步驟(a)使太陽(yáng)光線照射在設(shè)置成串聯(lián)和并聯(lián)的直線型的線聚焦的拋物面形槽狀反射器；(b)繞至少一個(gè)基本水平的軸機(jī)械地傾斜反射器，并且共同沿著彎曲導(dǎo)軌相對(duì)于一基本垂直的軸機(jī)械地轉(zhuǎn)動(dòng)反射器，以使放射器單個(gè)地并且共同地基本上垂直于太陽(yáng)光；(c)修正反射器繞基本水平軸的傾角和繞基本垂直軸的反射器的軌道位置，以獲得所述的垂直關(guān)系；(d)利用每個(gè)反射器焦線處的反射的陽(yáng)光加熱管中流入的水；(e)排出管加熱的水作為流出物用于隨后的應(yīng)用。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，機(jī)械傾斜動(dòng)作(步驟)和修正該傾斜動(dòng)作包括共同傾斜以及修正所有的反射器的傾斜角。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，機(jī)械傾斜動(dòng)作(步驟)饒多個(gè)平行的基本水平的軸進(jìn)行。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，轉(zhuǎn)動(dòng)步驟沿圓形軌道進(jìn)行。
5.一種將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能的方法，包括如下步驟(a)使太陽(yáng)光線照射在線聚焦的拋物面形槽狀反射器陣列上；(b)相對(duì)于至少一個(gè)基本水平的軸機(jī)械地并且共同地傾斜反射器，并且沿著彎曲軌道相對(duì)于一基本垂直的軸機(jī)械地并且共同地轉(zhuǎn)動(dòng)反射器；(c)共同地對(duì)反射器的傾斜方向和軌道方向進(jìn)行位置修正，以保持基本垂直的關(guān)系；(d)沿每個(gè)反射器的焦線將反射的陽(yáng)光轉(zhuǎn)換成電能；(e)連接電能以被應(yīng)用。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，轉(zhuǎn)換步驟包括將反射陽(yáng)光的線聚焦變?yōu)橐幌盗械慕裹c(diǎn)部分，并使點(diǎn)聚焦的反射陽(yáng)光照射在一系列的所述焦點(diǎn)部分的太陽(yáng)能電池上。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，轉(zhuǎn)換步驟包括使線聚焦反射陽(yáng)光通過一系列的菲涅爾透鏡。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述照射步驟還包括使漫射漫射的陽(yáng)光從至少一個(gè)匯聚表面通過菲涅爾透鏡反射到每個(gè)太陽(yáng)能電池上。
9.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，轉(zhuǎn)換步驟包括將在每個(gè)反射器的焦線上的反射陽(yáng)光點(diǎn)聚焦到太陽(yáng)能電池上并輸出來自每個(gè)太陽(yáng)能電池上的所述電能。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，點(diǎn)聚焦是依靠將線聚焦陽(yáng)光通過直線型系列的菲涅爾透鏡實(shí)現(xiàn)的。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，點(diǎn)聚焦是依靠將線聚焦陽(yáng)光通過一系列的菲涅爾透鏡，并利用繞太陽(yáng)能電池周邊設(shè)置的漏斗形的反射器將來自菲涅爾透鏡的陽(yáng)光輸出集中到相關(guān)的太陽(yáng)能電池上。
12.一種將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成其他能的方法，包括如下步驟逐漸地并且共同地轉(zhuǎn)動(dòng)并傾斜拋物面槽狀反射器以使太陽(yáng)光線與反射器之間保持基本垂直的關(guān)系，同時(shí)將沿反射器的焦線集中的反射太陽(yáng)光轉(zhuǎn)換成至少一種其他形式的能量，其他形式的能量選自熱能和電能中的一種。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，轉(zhuǎn)換步驟包括利用反射的陽(yáng)光加熱每個(gè)焦線處的管保存的水。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，轉(zhuǎn)換步驟包括將線聚焦的陽(yáng)光在沿焦線間隔的位置轉(zhuǎn)換成點(diǎn)聚焦的陽(yáng)光，并使點(diǎn)聚焦的陽(yáng)光照射在位于所述間隔位置的太陽(yáng)能電池上，以產(chǎn)生電能。
15.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，轉(zhuǎn)換步驟包括沿著一些聚焦線加熱管保存的水并為鄰近其他焦線的太陽(yáng)能電池提供能量以產(chǎn)生電能。
16.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，轉(zhuǎn)換步驟包括將線聚焦的反射陽(yáng)光在多個(gè)位置進(jìn)行點(diǎn)聚焦，并使其照射在線性地間隔的太陽(yáng)能電池上以產(chǎn)生電。
17.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，轉(zhuǎn)換步驟包括利用沿著一些焦線線聚焦反射陽(yáng)光加熱管保存的水，并且沿其他聚焦線的點(diǎn)聚焦反射陽(yáng)光照射在太陽(yáng)能電池上以產(chǎn)生電。
18.一種將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成至少一種其他能的方法，包括如下步驟定位反射器組件，使每個(gè)反射器基本垂直太陽(yáng)光線；從每個(gè)反射器反射陽(yáng)光以便將陽(yáng)光沿聚焦線聚焦成集中的形式；將線聚焦的反射陽(yáng)光轉(zhuǎn)換成至少一種其他形式的能量，其他形式的能量選自包括熱能、電能和這兩者。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，轉(zhuǎn)換步驟包括利用沿至少一個(gè)聚焦線的反射的線聚焦的陽(yáng)光加熱管中的水。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，轉(zhuǎn)換步驟包括將反射的線聚焦陽(yáng)光折射成在至少一個(gè)聚焦線上的點(diǎn)聚焦陽(yáng)光，并將點(diǎn)聚焦陽(yáng)光照射在靠近其他聚焦線的多個(gè)太陽(yáng)能電池上以產(chǎn)生電。
21.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，反射步驟是用拋物面槽狀放射器組件實(shí)現(xiàn)的。
22.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，定位步驟包括連續(xù)地檢測(cè)太陽(yáng)的位置，并隨著太陽(yáng)位置的改變而逐漸地雙向改變反射器的方向以保持基本垂直的關(guān)系。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，檢測(cè)步驟是光學(xué)檢測(cè)，改變步驟是機(jī)-電方式改變。
24.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，還包括如下步驟將反射器組件安裝在上框架上以便相對(duì)于間隔的平行基本水平的軸轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，并且將上框架以可轉(zhuǎn)動(dòng)的方式安裝在具有基本垂直的軸的下框架上，并且其中定位步驟包括基本一致地繞基本垂直的軸轉(zhuǎn)動(dòng)反射器，并繞基本垂直的軸轉(zhuǎn)動(dòng)上框架以跟蹤太陽(yáng)。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，定位步驟包括連續(xù)地光學(xué)檢測(cè)太陽(yáng)總是改變的相對(duì)位置，以產(chǎn)生控制信號(hào)，通過控制信號(hào)至少一個(gè)動(dòng)力機(jī)構(gòu)以可轉(zhuǎn)動(dòng)方式調(diào)節(jié)反射器繞基本水平的軸的位置，并且通過控制信號(hào)至少一個(gè)動(dòng)力機(jī)構(gòu)相對(duì)于下框架繞基本垂直的軸轉(zhuǎn)動(dòng)上框架，因此連續(xù)地保持垂直關(guān)系。
26.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，定位步驟包括連續(xù)地光學(xué)檢測(cè)太陽(yáng)總是改變的相對(duì)位置，以產(chǎn)生控制信號(hào)，通過控制信號(hào)第一馬達(dá)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器使反射器繞基本水平的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，通過控制信號(hào)第二馬達(dá)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器使上框架相對(duì)于下框架繞基本垂直的軸旋轉(zhuǎn)，因此連續(xù)地保持垂直關(guān)系。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，第一馬達(dá)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器螺旋移動(dòng)裝置，第二馬達(dá)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)選自鏈輪和鏈條驅(qū)動(dòng)裝置以及滑輪和纜繩驅(qū)動(dòng)裝置。
28.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，定位步驟包括(a)利用第一移動(dòng)裝置共同改變反射器相對(duì)于垂直軸的位置和(b)利用第二移動(dòng)裝置共同轉(zhuǎn)動(dòng)反射器相對(duì)于水平軸的位置。
29.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，定位步驟之前是將反射器安裝在以可轉(zhuǎn)動(dòng)方式支撐在下框架上的上框架上，靜止下框架由下述結(jié)構(gòu)之一支撐地面接合的立柱、屋頂接合的立柱以及無(wú)柱結(jié)構(gòu)。
30.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，轉(zhuǎn)換步驟包括通過使線聚焦陽(yáng)光照射在光集中器上將線聚焦反射陽(yáng)光轉(zhuǎn)換成點(diǎn)聚焦反射陽(yáng)光，光集中器選產(chǎn)生點(diǎn)聚焦陽(yáng)光的自菲涅爾透鏡和收縮的錐形輔助反射器，以及點(diǎn)聚焦陽(yáng)光照射在其上的太陽(yáng)能電池以產(chǎn)生電。
31.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，定位步驟包括光學(xué)地確定太陽(yáng)的位置以及機(jī)電地雙向?qū)⒎瓷淦鞅３衷谂c太陽(yáng)光線基本垂直的位置關(guān)系。
32.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，轉(zhuǎn)換步驟包括加熱線聚焦處管內(nèi)的水，以及還包括將在不與太陽(yáng)光線對(duì)齊的位置出的管隔熱。
33.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，轉(zhuǎn)換步驟包括產(chǎn)生直接利用的、儲(chǔ)存的和/或轉(zhuǎn)變成交流電的直流電。
34.一種將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成熱能的裝置，包括(a)串聯(lián)和并聯(lián)地設(shè)置的長(zhǎng)條式線聚焦角度調(diào)節(jié)的拋物面槽狀反射器陣列；(b)支撐角度調(diào)節(jié)的拋物面槽狀反射器陣列的上框架；(c)以可轉(zhuǎn)動(dòng)方式將上框架支撐在軌道上的下框架；(d)用于共同地調(diào)節(jié)每個(gè)拋物面槽狀反射器的傾斜度并用于沿著下框架上的軌道曲線地移動(dòng)上框架的控制裝置，以獲得并保持太陽(yáng)光線與反射器之間的基本垂直，從而實(shí)現(xiàn)反射器反射并沿一條線聚焦陽(yáng)光；(e)位于至少一個(gè)聚焦線處的能量轉(zhuǎn)換器，通過它反射的線聚焦陽(yáng)光轉(zhuǎn)換成熱能。
35.如權(quán)利要求34所述的裝置，其特征在于，能量轉(zhuǎn)換器包括位于在至少一個(gè)聚焦線處裝有水的管，其中的水被線聚焦的反射陽(yáng)光加熱。
36.如權(quán)利要求35所述的裝置，其特征在于，還包括在除反射的線聚焦陽(yáng)光照射之外的管的外部進(jìn)行隔熱。
37.如權(quán)利要求35所述的裝置，其特征在于，還包括在聚焦處的管設(shè)置在其中的細(xì)長(zhǎng)的外殼。
38.如權(quán)利要求37所述的裝置，其特征在于，該殼體包括窗口，線聚焦的反射陽(yáng)光在照射在該管之前通過該窗口。
39.如權(quán)利要求34所述的裝置，其特征在于，軌道包括曲線I字形梁，I形梁包括上凸緣、下凸緣和梁腹，并且上殼體包括I字形梁隨動(dòng)件。
40.如權(quán)利要求39所述的裝置，其特征在于，I形梁隨動(dòng)件包括以可轉(zhuǎn)動(dòng)方式與I字形梁的下凸緣接觸的第一滾輪，以提供上框架相對(duì)于下框架的轉(zhuǎn)動(dòng)，以及與I字形梁的梁腹接觸的第二滾輪，以防止上框架在軌道上跳動(dòng)。
41.如權(quán)利要求39所述的裝置，其特征在于，I字形梁隨動(dòng)件的第一和第二滾輪由上框架的至少一個(gè)支架以可轉(zhuǎn)動(dòng)方式支承。
42.如權(quán)利要求41所述的裝置，其特征在于，該支架包括耳軸。
43.如權(quán)利要求34所述的裝置，其特征在于，反射器是串聯(lián)和并聯(lián)連接在在一起的一組反射器。
44.如權(quán)利要求34所述的裝置，其特征在于，控制裝置至少包括一個(gè)與反射器連接的可移動(dòng)的肘節(jié)機(jī)構(gòu)，并選擇地由馬達(dá)致動(dòng)以移動(dòng)肘節(jié)機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)所述的傾斜度，從而實(shí)現(xiàn)保持所述的垂直度。
45.如權(quán)利要求34所述的裝置，其特征在于，控制裝置包括馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的移動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過該移動(dòng)機(jī)構(gòu)上框架相對(duì)于下框架在軌道上轉(zhuǎn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)并保持所述的垂直度。
46.如權(quán)利要求34所述的裝置，其特征在于，控制裝置包括至少一個(gè)與反射器連接的可轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩管并且選擇地由馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)所述的傾斜度，從而實(shí)現(xiàn)并保持所述的垂直度。
47.一種將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能的裝置，包括(a)太陽(yáng)光照射在其上并反射太陽(yáng)光的線聚焦的可以角度調(diào)節(jié)的拋物面槽狀反射器陣列；(b)支撐可以角度調(diào)節(jié)的拋物面槽狀反射器陣列的上框架；(c)以可轉(zhuǎn)動(dòng)方式將上框架支撐在軌道上的下框架；(d)用于共同地調(diào)節(jié)每個(gè)拋物面槽狀反射器的傾斜度并用于沿著下框架上的軌道轉(zhuǎn)動(dòng)上框架的控制裝置，以獲得并保持太陽(yáng)光線與反射器之間的基本垂直度，從而實(shí)現(xiàn)反射器反射并沿一條線聚焦陽(yáng)光；(e)位于至少一個(gè)聚焦線處的能量轉(zhuǎn)換器，通過它反射的線聚焦陽(yáng)光轉(zhuǎn)換成電能。
48.如權(quán)利要求47所述的裝置，其特征在于，能量轉(zhuǎn)換器包括位于在至少一個(gè)聚焦線處的點(diǎn)聚焦結(jié)構(gòu)，通過該點(diǎn)聚焦結(jié)構(gòu)線聚焦的反射陽(yáng)光變成點(diǎn)聚焦的反射陽(yáng)光，和聚焦點(diǎn)處的太陽(yáng)能電池，通過太陽(yáng)能電池點(diǎn)聚焦的反射陽(yáng)光變成電能。
49.如權(quán)利要求48所述的裝置，其特征在于，點(diǎn)聚焦結(jié)構(gòu)包括一系列的沿聚焦線直線地設(shè)置的菲涅爾透鏡。
50.如權(quán)利要求48所述的裝置，其特征在于，聚焦結(jié)構(gòu)包括光集中器，每個(gè)具有至少一個(gè)轉(zhuǎn)換側(cè)壁表面和喉部，太陽(yáng)能電池設(shè)置在該喉部。
51.如權(quán)利要求47所述的裝置，其特征在于，軌道包括曲線I字形梁，I形梁包括上凸緣、下凸緣和梁腹，并且上殼體包括I字形梁隨動(dòng)件。
52.如權(quán)利要求51所述的裝置，其特征在于，I形梁隨動(dòng)件包括以可轉(zhuǎn)動(dòng)方式與I字形梁的下凸緣接觸的第一滾輪，以提供上框架相對(duì)于下框架的轉(zhuǎn)動(dòng)，以及與I字形梁的梁腹接觸的第二滾輪，以防止上框架在軌道上跳動(dòng)。
53.如權(quán)利要求52所述的裝置，其特征在于，第一和第二滾輪由上框架的至少一個(gè)支架以可轉(zhuǎn)動(dòng)方式支承。
54.如權(quán)利要求53所述的裝置，其特征在于，該支架包括耳軸。
55.如權(quán)利要求50所述的裝置，其特征在于，反射器是串聯(lián)和并聯(lián)連接在在一起的一組反射器。
56.如權(quán)利要求47所述的裝置，其特征在于，控制裝置包括至少一個(gè)與反射器連接的可移動(dòng)的肘節(jié)機(jī)構(gòu)，并選擇地由馬達(dá)致動(dòng)以移動(dòng)肘節(jié)機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)所述的傾斜度，從而實(shí)現(xiàn)保持所述的垂直度。
57.如權(quán)利要求47所述的裝置，其特征在于，控制裝置包括馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的移動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過該移動(dòng)機(jī)構(gòu)上框架相對(duì)于下框架在軌道上轉(zhuǎn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)并保持所述的垂直度。
58.如權(quán)利要求47所述的裝置，其特征在于，控制裝置包括至少一個(gè)與反射器連接的可轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩管并且選擇地由馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)所述的傾斜度，從而實(shí)現(xiàn)并保持所述的垂直度。
59.一種將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成至少一種其他形式的能量的裝置，包括拋物面槽狀反射器陣列；控制裝置，用于保持太陽(yáng)光線與反射器之間的垂直關(guān)系的；能量轉(zhuǎn)換器，用于將沿反射器聚焦線集中的反射的太陽(yáng)光轉(zhuǎn)換成至少一種其他形式的能量，其他形式的能量選自一組由熱能和電能組成的能量；
60.如權(quán)利要求59所述的裝置，其特征在于，能量轉(zhuǎn)換器包括位于在至少一些聚焦線處裝有水的管，從而線聚焦的反射陽(yáng)光加熱水。
61.如權(quán)利要求59所述的裝置，其特征在于，能量轉(zhuǎn)換器包括陽(yáng)光集中器，用于將線聚焦的反射陽(yáng)光轉(zhuǎn)換成沿至少一些聚焦線間隔的位置點(diǎn)聚焦的反射陽(yáng)光，以及鄰近所述間隔位置的太陽(yáng)能電池，點(diǎn)聚焦反射陽(yáng)光找射在太陽(yáng)能電池上并產(chǎn)生電。
62.如權(quán)利要求59所述的裝置，其特征在于，能量轉(zhuǎn)換器包括(a)位于在至少一些聚焦線處裝有水的管，從而線聚焦的反射陽(yáng)光加熱該水，以及(b)在預(yù)定位聚焦線處將反射的線聚焦陽(yáng)光轉(zhuǎn)換成點(diǎn)聚焦的反射陽(yáng)光的陽(yáng)光集中器，以及鄰近每個(gè)陽(yáng)光集中器的太陽(yáng)能電池，點(diǎn)聚焦的反射陽(yáng)光照射在太陽(yáng)光電池上以產(chǎn)生電。
63.一種將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成至少一種其他形式的能量的裝置，包括反射器組件；控制裝置，使每個(gè)反射器保持與太陽(yáng)光線基本垂直，因此從每個(gè)反射器反射的陽(yáng)光沿聚焦線被集中；能量轉(zhuǎn)換器，用于接收線聚焦的陽(yáng)光并將線聚焦的陽(yáng)光轉(zhuǎn)換成至少一種其他形式的能量，其他形式的能量選自一組由熱能和電能組成的能量。
64.如權(quán)利要求63所述的裝置，其特征在于，能量轉(zhuǎn)換器包括裝有水的管，反射的線聚焦陽(yáng)光照射在該管上以加熱該水。
65.如權(quán)利要求63所述的裝置，其特征在于，能量轉(zhuǎn)換器包括折射透鏡，通過該折射透鏡在至少一個(gè)焦線處反射的線聚焦陽(yáng)光變成點(diǎn)聚焦陽(yáng)光，以及多個(gè)太陽(yáng)能電池，點(diǎn)聚焦陽(yáng)光照射在該太陽(yáng)能電池上以產(chǎn)生電。
66.如權(quán)利要求63所述的裝置，其特征在于，控制裝置包括至少一個(gè)連續(xù)地檢測(cè)太陽(yáng)位置的傳感器以及至少一個(gè)動(dòng)力位移機(jī)構(gòu)，用于當(dāng)太陽(yáng)的相對(duì)位置變化是雙向地逐漸地改變反射器地方向，以保持所述的基本垂直關(guān)系。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種長(zhǎng)條型拋物面槽狀反射器陣列(46)。該陣列(46)的取向由光學(xué)控制裝置(48)基本雙向地保持與太陽(yáng)光光線垂直，使的太陽(yáng)光沿每個(gè)細(xì)長(zhǎng)的反射器的焦線被反射并被集中，通過該反射器(a)設(shè)置在焦線處的管中的水被照射在其上的反射的線聚焦的陽(yáng)光所加熱并且/或(b)線聚焦的反射陽(yáng)光用菲涅爾透鏡被光學(xué)地轉(zhuǎn)換成點(diǎn)聚焦反射陽(yáng)光，利用點(diǎn)聚焦反射陽(yáng)光照射在太陽(yáng)能電池上產(chǎn)生電。
文檔編號(hào)F24J2/10GK1509398SQ01823087
公開日2004年6月30日 申請(qǐng)日期2001年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月29日
發(fā)明者保羅·勞赫德, 保羅 勞赫德 申請(qǐng)人:陽(yáng)光希望公司