[发明专利]可膨胀的太阳能聚光器气球的方法及装置

说明书

本申请是申请日为2007年8月23日、申请号为200780036805.X、发明名称为“可膨胀的太阳能聚光器气球的方法及装置”的中国申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及可膨胀的太阳能聚光器气球的方法及装置。

背景技术

太阳辐射是地球上最丰富的能源。然而，大规模利用太阳能以在经济性上与大多数化石燃料能源不相上下的尝试迄今尚未成功。

太阳能源不足以大规模采用的一个原因在于，化石燃料能源具有诸如低成本或无需成本的污染及排放之类的外部经济性优势。这种不平衡已长时间试图通过政治途径进行纠正。

太阳能源不足以大规模采用的另一个原因在于，对于一束太阳光通量而言，所述太阳光通量的强度不足以进行有效成本下的直接转换。太阳能聚光器技术试图解决这个问题。

具体地，太阳辐射是最易于操纵和汇聚的能源形式之一，仅利用适中材料就可将太阳辐射折射、衍射、或反射为初始光通量的几千倍。

先前已经有大量的尝试并结合众多的可能方式来实现低成本太阳能聚光器。然而，迄今为止，太阳能聚光器成本太高以至于在不受资助下无法与化石燃料竞争。尽管膨胀式反射镜及聚光器为本领域所熟知，但是它们的结构、组装方式、性能、以及维护难度导致它们不适于大规模的太阳能应用场合。

另外，常规聚光器要求有效的安装和对准。这种设计在局部需要材料加强使得它们必须能对抗巨大风载下的挠曲。常规太阳能聚光器还必须能够长时间地经受太阳、雨水、污物、泥土、风沙、昆虫、动物等的考验，还经常要限定规格以保持太阳能聚光器在各次维护之间的长时段内保持有效。

因此，本领域中存在着将太阳聚光器设计成易于制造、安装及维护的需求。

发明内容

依据本发明的实施方式大体涉及太阳辐射能的汇聚。本发明的具体实施方式涉及利用至少一个透明薄膜和一个反射薄膜的组件进行太阳辐射汇聚，所述组件膨胀后的形状将平行光线反射到所述组件内部的汇聚焦点上或者与所述组件紧邻的汇聚焦点上。依据本发明的实施方式可以通过所述薄膜间的胶接或焊接而以大体平坦层叠件的方式进行组装，这可与常规的高生产量薄膜制造工艺相兼容。依据本发明的实施方式可采用外部周向环或“束带”组件来支撑所述气球并限定气球的方向，以抵抗风力等，而无严重的应力集中。依据本发明的实施方式还可利用薄膜附件，以有利于连线、降低应力集中并修正膨胀后的形状。依据本发明的实施方式还可采用包括层压薄膜、网状物、织物、金属薄膜、胶粘剂、印花等在内的薄膜修正手段，以利于安装、连线、修正膨胀后的形状以调整光学性能、以及其它功能。依据本发明的实施方式还可采用薄膜的暂时或永久扭曲来修正所述膨胀的薄膜形状。

依据本发明的太阳能汇聚手段的实施方式可以采用用材最少的形状及结构，以使聚光器无需过多材料。此外，所述系统结构的实施方式可以在危险负荷下保证弹性，而不会发生塑性弯曲或扭曲。

设计的用料量大体由正常操作机制下稳定性技术要求决定。为了消抵人工费，依据本发明的实施方式采用新颖设计，以使维修简化并迅速。

依据本发明实施方式的用材最少的结构利用膨胀用空气作为聚光器的主要结构要素，使得聚光器所使用的材料远薄于任何常规聚光器。

依据本发明实施方式的构造还能获得不会产生任何非期望后果的外部经济性。具体而言，在依据本发明实施方式的系统中，空气是在重量最多的材料之一。然而，空气是充裕并且是无需开采或运送的免费混合物。

依据本发明一实施方式的装置，包括：椭圆形的上薄膜板，构造成使入射光透射；以及椭圆形的下薄膜板，构造成反射入射光，且所述下薄膜板的周边大体结合于所述上薄膜板的周边，使得结合后的所述上薄膜板和下薄膜板在膨胀后形成气球，所述气球将通过所述上薄膜透射的入射光反射到所述气球内的焦点。

依据本发明一实施方式的收集太阳能的方法，包括：利用膨胀气球的反射下板，将入射到膨胀气球的透明上板的光反射到所述膨胀气球内部的焦点上。

依据本发明一实施方式的膨胀气球，包括：椭圆形的上薄膜板，构造成使入射光透射；以及椭圆形的下薄膜板，构造成反射入射光，且所述下薄膜板的周边大体结合于所述上薄膜板的周边，从而膨胀压力赋予所述膨胀气球以刚性，确保穿过所述上薄膜透射的所述入射光被反射到所述气球内的焦点上。