[发明专利]太阳能聚光器

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能聚光器领域，具体是一种可模压反射型太阳能聚光器。

背景技术

太阳辐射是一种漫射性能源。地球上的平均太阳辐射强度大约是800瓦/平方米，并随地区、天气和季节的不同而变化。通常情况下，太阳能利用装置需要大的面积来收集太阳辐射。因此，为了能让太阳能成为主要的供能源，需要在创造极低成本的太阳能聚光器方面有新的突破。

太阳能聚光器广泛地用于太阳辐射的聚集，并被认为是有希望实现极低成本的太阳能收集的方法之一。太阳能聚光器一般分为二类：一类是基于光折射的菲涅耳透镜(FS)太阳能聚光器，另一类是基于光反射的抛物面反射镜太阳能聚光器。由于成本是决定性因素，大部分的大型太阳能利用系统采用反射型太阳能聚光器来收集并凝聚太阳辐射。

许多反射型太阳能聚光器设计成具有抛物线形式或抛物槽形式的凹面反射器结构。这些反射器中，大部分，甚至可能是全部都是由金属等相对坚硬的材料制成的。通常，坚硬的反射部件经过模压成型和组装形成预设的几何形状，并由相配合的紧固件固定。由于这类装置是开放式的系统，为了免受风和负荷的破坏，这些坚硬的反射部件和紧固件都必须用具有一定硬度、厚度和质量的材料制成。传统的用于大型太阳能系统的太阳能聚光器体积大、笨重且昂贵。用于加工坚硬部件的精密几何形状的生产工艺复杂、耗时长且造价高。此外，在开放系统中，反射器结构的反射面直接暴露在外界环境中，缺乏防尘及预防其它污染物的措施。

大多数的反射型太阳能聚光器只有在直接入射的太阳辐射时才有效，所以大多数的反射型太阳能聚光器由动力系统和控制系统驱动来跟踪太阳并保持直接的太阳入射。当太阳能聚光器较重时，就会大大地增加跟踪系统的负荷，从而使其的结构变的复杂，且增加了成本。

某些类型的太阳能聚光器采用非刚性、轻质和便宜的材料，这会减少重量并降低成本。其中，最常见的是充气反射器结构。该结构使用充气气囊，气囊在充气时形成结构框架，可以将抛物线或抛物槽形状的太阳能聚光器的聚光器部分固定在理想的位置。这类型结构中，形成聚光器的反射面包括一在气囊内表面的金属涂层；其它类型结构中，聚光器部分由隔膜式结构形成，该隔膜式结构位于气囊内，它的外周贴在气囊的内表面上，这样，气囊充气后，隔膜被撑开形成所需的操作形状。

第2,977,596号的美国专利（Justice 等）提出使用隔膜结构来形成操作形状。在该专利中，使用一空气源来维持气囊的内压力。第 4,672,389号的美国专利（Ulry）提出了充气反射器结构，其内部的凹面反射面由非刚性的柔性材料制成，它的位置和形式依靠某些手段来维持，而不是材料本身的强度。Ulry采用与外壳的内部相通的充气机构，实质上，是一个气囊，它在外壳的内部形成并维持在超环境压力下的流体流动。GB 2 104 644号专利中， Leroy提出了充气太阳能集热器，它具有抛物槽反射器形状的并由充气机构来支撑的部件。充气机构用来产生该元件的内压，并高于大气压。第4,328,792号的美国专利中， Shores提出了具有封闭式结构元件的太阳能集热器。不同的是，该元件由抛物槽反射器和透明盖二部分组成。这些部件都是传统的由金属等坚硬材料加工的部件。

这些充气结构的连接具有一定的困难。最明显的困难之一是，受风和其他因素的影响，气囊会发生变形，其必然导致聚光器的反射面也发生变形，这是最不想看到的。充气结构要由高于结构外部压力的内部压力支撑，需要使用支持系统，因此，需要额外的紧固件，如轮圈等。必须要有与结构内部相通的充气机构，它能在超环境压力下在结构内部维持内部流体流动。 几乎所有的充气系统只能短期临时使用。充气系统可移动、可拆分，主要用于偏远地区。

为了大规模和长期使用太阳能，需要轻质低成本材料生产的太阳能集热器，它们结构简单，具有强的耐户外条件性能，并且加工方便。很明易，充气系统不能胜任。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种反射器结构，它实现了用包括玻璃在内的可模压、轻质和低成本材料来生产太阳能聚光器，该太阳能聚光器的质量和性能与传统的用金属等优质硬材料生产的太阳能聚光器一样。

本发明的目的之二是提供一非充气反射器结构，它不需要额外的紧固件和具有充气结构的充气机构，从而简化聚光器系统，但仍保留了与柔性充气结构相关的完整性和性能。

本发明的目的之三是提供一种非充气反射器结构，它避免了反射器结构在使用过程中，受风和其他因素的影响发生变形，确保在生产过程中反射面的几何形状的准确度。