[发明专利]太阳能聚光器

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能聚光器，这种类型的太阳能聚光器包括作为采集器的会聚透镜，该会聚透镜本质上以公知的方式具有焦距和像焦平面(imagefocal plane)，所述透镜接收的太阳光束沿称为“最初像焦点(primary imagefocus)”的线在像焦平面上会聚，所述会聚光束随太阳的轨迹而移动。这样的透镜因为其焦点是直线而被认为是“线性的”。

背景技术

为了考虑太阳光线在一天的过程中和在各季节的过程中方向的变化，公知的太阳能聚光器不是使用昂贵的抛物面镜就是包括在枢转且电动的设备中，这些设备复杂且不稳固。

发明内容

本发明的目的是提供一种简单并有效的解决方案以克服这些缺陷。

因此，本发明添加了上述类型的太阳能聚光器，其中，所述会聚透镜形成腔室的其中一个壁，该腔室由以下特征限定：

两对侧壁、底壁和由所述透镜形成的前壁，每对侧壁彼此平行，并且每对侧壁垂直于另一对侧壁，

侧壁和底壁在该腔室内是反射的，

前壁和底壁之间的深度p比透镜的焦距f小，

这使得在多次反射之后，适当地反射的光束会聚在被称为“最终像焦点(final image focus)”的直线上，所述最终像焦点相对于所述底壁与所述最初像焦点对称，并且属于“近像焦平面(near image focal plane)”，该近像焦平面自身相对于所述底壁与所述像焦平面对称，但位于所述腔室内部。

所述聚光器封有可移动的接收器，通过伺服控制所述接收器跟随所述光束运动而运动，该接收器保持在所述会聚光束内，或者处于至少与所述光束相割的位置处。

在优选实施例中，腔室的前壁和底壁垂直于侧壁；换句话说，腔室采取直角平行六面体的形式。

在特定的情况下，腔室的深度p满足关系：

p＝0.5*(f+e+b)，

其中：

-e是透镜在腔室中的穿透厚度，以及

-b是透镜和近像焦平面之间的距离或有用的操作距离，

所述聚光器封有可移动的接收器，通过伺服控制所述接收器跟随所述光束运动而运动，该接收器保持在所述会聚光束内，或者处于至少与所述光束相割的位置处。

因此，根据本发明的聚光器的结构使得通过在太阳轨迹上的伺服控制腔室中的接收器的位置而不是腔室的定向能够跟随太阳的轨迹。由此，一方面，如果与整个腔室必须被移动相比，伺服控制装置可以相当轻；另一方面，可移动元件(接收器)通过腔室被保护远离外部介质。

实际中，接收器安装成在所述透镜的近像焦平面中或在平行于所述近像焦平面的平面中移动。

能使用的伺服控制装置在本领域技术人员的能力范围之内。特别地，他们能够使用与那些公知聚光器中实施的相似的原理。应该理解的是，在没有太阳光线或当没有充足的辐射时，接收器能够在腔室中临时地保持静止，并且能够在辐射回到充足水平时相对于会聚光束重新定位。

在一个可行的实施例中，为了控制所述接收器运动的速度和方向，所述接收器设置了光子通量测量计，其适于向支配该接收器的驱动装置发送信号。

为了优化接收器的位置，也就是为了能使接收器接受所有会聚光束，接收器的中心必须被定位在影响所述近像焦平面的任一侧+k至-k的范围的区域内，在所述区域中，k满足关系式：

k=rsin[Atan(df)]]]>

其中，

-如果接收器的横截面是圆形的，则r是该截面的半径，或如果接收器的横截面不是圆形的，则r是该截面的内接圆的半径，假定“接收器的中心”的表达被理解为表示平行于最终像焦点并且穿过所述圆的中心的直线；

-sin[Atan]代表反正切值的正弦值；

-d是透镜的光轴和透镜的边缘之间的距离，取自于包含所述光轴并且垂直于腔室的底部且正交于最终像焦点的平面。

然而，可以将接收器的中心放置在该优选区域外，而仍然得到可以接受的结果，例如经济上可接受的结果，如果性能的损失通过聚光器成本的显著减小来抵消的话。