專利名稱：一種太陽能線性跟蹤系統(tǒng)及陣列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能利用，特別是太陽能跟蹤焦點(diǎn)為直線的線性跟蹤以及組成陣列 跟蹤及其利用。
背景技術(shù)：
太陽能跟蹤主要由槽式、塔式和蝶式三種，由于槽式系統(tǒng)為單向跟蹤相對技術(shù)難度比較低，同時由于太陽能選擇涂層以及真空管技術(shù)在100-400度的溫度區(qū)間具備產(chǎn)業(yè)化 生產(chǎn)能力，因而可以迅速的被批量生產(chǎn)，在國際上被最早的商業(yè)化應(yīng)用的就是槽式系統(tǒng)。國際上的槽式系統(tǒng)的主要的跟蹤方式采用將一個換熱管設(shè)置在槽式系統(tǒng)的焦線 位置，在換熱管內(nèi)充入導(dǎo)熱油，由電機(jī)驅(qū)動導(dǎo)熱油流動從而實(shí)現(xiàn)熱能的采集。在跟蹤太陽能 的過程中導(dǎo)熱油在管道內(nèi)一起運(yùn)動，在導(dǎo)熱油管道與流出端采用波紋管的方式實(shí)現(xiàn)運(yùn)動的 管道與不運(yùn)動的管之間的連接；由于波紋管需要耐高溫、可靠性高等要求，因而成為關(guān)鍵器 件，同時該種連接無法保證保溫性要求，因而系統(tǒng)的熱損非常高。中國專利200710176966提供了一種組合的跟蹤系統(tǒng)，可以用于槽式、塔式結(jié)合的 跟蹤系統(tǒng)，其跟蹤的方式采用將焦點(diǎn)不動而太陽能鏡系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)動的方式，主要是采用在 地面上設(shè)置兩個軌道進(jìn)行跟蹤，而槽式系統(tǒng)線聚焦系統(tǒng)，利用其線性軸與地球自傳軸平行 放置，因而可以采用一個方向的轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)跟蹤，但是該方案采用在地面上的轉(zhuǎn)動來實(shí)現(xiàn)槽 式跟蹤，顯然不能實(shí)現(xiàn)跟蹤，因而發(fā)明者在方案中進(jìn)一步設(shè)置了俯仰跟蹤，這樣槽式系統(tǒng)就 不是單向跟蹤，而成為雙向的跟蹤，因而發(fā)明者沒有解決槽式單向跟蹤時焦線不運(yùn)動的跟 蹤問題。采用熱管技術(shù)可以提高系統(tǒng)的傳熱性能，但是熱管實(shí)現(xiàn)與運(yùn)動部件的連接非常困 難，因而無法將熱管技術(shù)應(yīng)用于傳統(tǒng)的槽式跟蹤技術(shù)中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種太陽能線性跟蹤系統(tǒng)及陣列，提供一種線聚焦的槽式 焦線不運(yùn)動的單向跟蹤技術(shù)，采用焦點(diǎn)成為直線的各種太陽能光學(xué)鏡，在進(jìn)行跟蹤太陽的 過程中，保持其焦距始終處于直線區(qū)域，同時在太陽能跟蹤的過程中，太陽能光學(xué)鏡以直線 焦線為軸進(jìn)行運(yùn)動，取代傳統(tǒng)的以太陽能光學(xué)鏡的底線為軸的運(yùn)動，保證焦線在太陽能跟 蹤過程中始終保持不動即與地面相對靜止；將熱管或者其他各種太陽能利用設(shè)備設(shè)置在焦 線上，就可以實(shí)現(xiàn)太陽能利用。解決了現(xiàn)有技術(shù)中槽式單向跟蹤時焦線不運(yùn)動的跟蹤問題同時由于本發(fā)明采用焦線不運(yùn)動的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得熱管可以被應(yīng)用于系統(tǒng)傳熱， 也可以在焦線上設(shè)置其他太陽能利用設(shè)備，如太陽能光伏發(fā)電設(shè)備、斯特林發(fā)電機(jī)等重量 比較大的設(shè)備，可以采用小的驅(qū)動力就可以實(shí)現(xiàn)對太陽能跟蹤和驅(qū)動。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)多 種的太陽能利用，包括對大重量的設(shè)備的應(yīng)用，克服了現(xiàn)有的槽式系統(tǒng)的載重小、可靠性 差、應(yīng)用范圍有限的缺點(diǎn)，極大的擴(kuò)展了槽式太陽能利用的技術(shù)與范圍。本發(fā)明的另一個目的是提供了其陣列結(jié)構(gòu)，解決了現(xiàn)有的適用規(guī)模局限的問題，使其可以適合于不同規(guī)模的系統(tǒng)，即適合于小規(guī)模的多種功能的系統(tǒng)，同時也適合于大規(guī) 模系統(tǒng)，特別是太陽能的熱發(fā)電、供暖、烹飪、制冷等多種不同功能的應(yīng)用。本發(fā)明的技術(shù)方法，不僅適用于光學(xué)鏡和熱管，還可以適用于光學(xué)鏡和其他技術(shù) 方式的吸熱、傳熱、換熱。具體的發(fā)明內(nèi)容如下一種太陽能線性跟蹤系統(tǒng)及陣列，包括至少一個太陽能利用設(shè)備(1)、至少一個聚 焦為一條焦線的太陽能聚焦光學(xué)鏡(2)、使太陽能聚焦光學(xué)鏡能跟蹤太陽的跟蹤裝置(4)、 驅(qū)動跟蹤裝置運(yùn)動的驅(qū)動裝置、以及電子控制系統(tǒng)，所述的太陽能聚焦光學(xué)鏡以其聚焦的 焦線為軸跟蹤太陽轉(zhuǎn)動，至少一個太陽能利用設(shè)備設(shè)置在以焦線為軸的圓柱體內(nèi)并始終保 持不動，所述跟蹤裝置采用單軸跟蹤方式。所述的單軸跟蹤裝置包括用于支撐太陽能聚焦光學(xué)鏡并同時為太陽能聚焦光學(xué) 鏡的運(yùn)動提供軌道的太陽能鏡支架、用于支撐整個系統(tǒng)的跟蹤支架、以及與驅(qū)動裝置連接 使聚焦光學(xué)鏡運(yùn)動的動力傳輸裝置，所述太陽能鏡支架為至少 兩個設(shè)置在太陽能聚焦光學(xué) 鏡兩端的弧或環(huán)或拋物線型器件(3)。太陽能聚焦光學(xué)鏡(2)設(shè)置在太陽能鏡支架的弧或環(huán)(3)上，并可以沿著弧或環(huán) (3)進(jìn)行運(yùn)動，同時使得太陽能聚焦光學(xué)鏡的線聚焦焦線處于太陽能利用設(shè)備的直線區(qū)域。 將太陽能聚焦光學(xué)鏡設(shè)置在弧或環(huán)的軌道上的運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)了對單軸跟蹤，同時保持了太陽 能利用設(shè)備及焦線的不運(yùn)動。跟蹤支架為太陽能利用設(shè)備、跟蹤裝置、太陽能鏡支架等全部組件提供支撐，其與 地面進(jìn)行固定連接，不能運(yùn)動。跟蹤支架可以設(shè)置在上述系統(tǒng)的任何部位，只要符合本發(fā)明 的要求，便于實(shí)現(xiàn)支架支撐的功能，可以任意的設(shè)置跟蹤支架的位置與結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的實(shí)現(xiàn)方案為至少設(shè)置有兩個弧或環(huán)(3)，位于設(shè)置在焦線上的太陽能利 用設(shè)備⑴的兩端，太陽能聚焦光學(xué)鏡⑵設(shè)置在弧或環(huán)⑶上，并可以沿著弧或環(huán)(3)進(jìn) 行運(yùn)動，同時使得太陽能聚焦光學(xué)鏡的線聚焦焦線處于太陽能利用設(shè)備的直線區(qū)域。任何通過動力驅(qū)動系統(tǒng)(6)驅(qū)動動力傳輸機(jī)構(gòu)，都可以用于本發(fā)明的太陽能跟 蹤，通常的動力傳輸機(jī)構(gòu)選擇下列之一齒輪機(jī)構(gòu)(10)、鏈條機(jī)構(gòu)、渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)、鉸鏈機(jī) 構(gòu)。所述動力傳輸裝置(10) —端與驅(qū)動裝置進(jìn)行連接，至少另一端設(shè)置在下列位置 之一，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的驅(qū)動A、設(shè)置在每個太陽能鏡支架的轉(zhuǎn)軸上并與轉(zhuǎn)軸進(jìn)行連接，轉(zhuǎn)軸與太陽能聚焦光學(xué) 鏡連接，太陽能聚焦光學(xué)鏡與太陽能鏡支架固定連接，通過驅(qū)動轉(zhuǎn)軸使太陽能鏡支架以焦 線為軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)動太陽能聚焦光學(xué)鏡運(yùn)動；B、設(shè)置在太陽能鏡支架的拋物線或弧或環(huán)型的器件上并與該器件進(jìn)行連接，太陽 能聚焦光學(xué)鏡與太陽能鏡支架固定連接，通過驅(qū)動太陽能鏡支架的運(yùn)動使太陽能聚焦光學(xué) 鏡進(jìn)行運(yùn)動；C、設(shè)置在太陽能聚焦光學(xué)鏡上并與該器件進(jìn)行連接，在太陽能聚焦光學(xué)鏡與太陽 能鏡支架連接的地方設(shè)置，太陽能支架固定不動，使太陽能聚焦光學(xué)鏡以太陽能支架為軌 道進(jìn)行運(yùn)動。一個動力驅(qū)動裝置可以與多個動力傳輸裝置進(jìn)行連接，一個動力傳輸裝置可以與多個轉(zhuǎn)軸、弧或環(huán)、太陽能鏡進(jìn)行連接。驅(qū)動動力傳輸機(jī)構(gòu)運(yùn)動的驅(qū)動裝置可以采用不需要消耗電能的無電驅(qū)動機(jī)構(gòu)，也 可以采用消耗電能的耗電驅(qū)動機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)的驅(qū)動，通常所采用的動力驅(qū)動系統(tǒng)裝置， 選自下列之一A、機(jī)械驅(qū)動器件，優(yōu)選為機(jī)械發(fā)條、彈簧、跟蹤；B、相變驅(qū)動裝置，采用密閉在一個空間的物質(zhì)，隨著溫度的增大使其壓力的增大， 來推動運(yùn)動機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)跟蹤；上述A、B兩種跟蹤不需要耗費(fèi)電能，成為無電驅(qū)動。
C、利用電能帶動電機(jī)或液壓裝置驅(qū)動動力傳輸機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)跟蹤；D、通過電或光的傳感器的信號，通過比較不同部位的太陽能轉(zhuǎn)化器件的電流、電 壓值和/或光亮度值，由計(jì)算機(jī)或單片機(jī)來調(diào)整電機(jī)(6)的運(yùn)動實(shí)現(xiàn)的跟蹤；上述C、D兩種跟蹤需要耗費(fèi)電能，成為耗電驅(qū)動。太陽能聚焦光學(xué)鏡焦線以及太陽能光學(xué)鏡的長度方向的對稱軸線與地球自轉(zhuǎn)軸 平行或與地面平行，太陽能聚焦光學(xué)鏡(2)以太陽能線性聚焦的焦線為軸跟蹤太陽轉(zhuǎn)動 時，使太陽能利用設(shè)備(1)處于焦線的圓柱體內(nèi)并始終保持不動。線性跟蹤系統(tǒng)由南北方向與東西方向兩種跟蹤方式，主要采用與地平面平行放 置，根據(jù)在地球表面的不同的經(jīng)度與緯度，優(yōu)先選擇與太陽光照射垂直或夾角最小的方向 設(shè)置，太陽能聚焦光學(xué)鏡焦線、太陽能光學(xué)鏡的長度方向的對稱軸線與地球自轉(zhuǎn)軸平行，這 樣使得集熱效率最高，因而成為優(yōu)選的方式。太陽能聚焦光學(xué)鏡的焦線選擇下列方式之一 進(jìn)行放置與地球自轉(zhuǎn)軸平行、與地球自轉(zhuǎn)軸平行夾角最小、與地面平行、與水平面平行，優(yōu) 選為與地球自轉(zhuǎn)軸平行放置。任何的可以線聚焦的光學(xué)鏡都可以用于太陽能的采集，但是太陽能線性聚焦的光 學(xué)鏡通常選擇自下列一種A、線性復(fù)合拋物面反射鏡；B、線性菲涅爾透鏡或反射鏡；C、線性凹、凸透鏡；D、線性拋物面反射鏡；E、多鏡系統(tǒng)，由多個平面的反射或投射鏡組成的拋物面、復(fù)合拋物面或多個菲涅 爾透鏡或反射鏡組成的多鏡系統(tǒng)，共同聚焦于一個焦線區(qū)域。由于線聚焦系統(tǒng)不動，可以將任何的太陽能利用設(shè)備設(shè)置在此區(qū)域內(nèi)，甚至可以 將大重量的設(shè)備設(shè)置在焦線區(qū)域，在焦線與太陽能鏡的焦距范圍內(nèi)，都可以設(shè)置太陽能利 用設(shè)備，根據(jù)溫度與空間等要求，可以選擇任何不大于焦距的范圍設(shè)置太陽能利用設(shè)備，通 常太陽能利用設(shè)備可以選擇自下列一種A、太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能的太陽能設(shè)備包括單晶硅、多晶硅、非晶硅、薄膜電池、 燃料電池等，由于采用跟蹤后太陽能的熱流密度明顯增加，因而需要對太陽能直接轉(zhuǎn)化為 電能的太陽能設(shè)備設(shè)置散熱設(shè)備，通常可以在其背面一側(cè)增加一個管道來實(shí)現(xiàn)水冷，同時 將水的溫度增加后使得可以實(shí)現(xiàn)太陽能光伏與光熱綜合利用。B、將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能的熱管熱管上設(shè)置有太陽能選擇涂層，可以將太陽能轉(zhuǎn) 換為熱能，特別是耐高溫的太陽能選擇涂層，同時在熱管上還可以設(shè)置翅片來增加轉(zhuǎn)換與換熱效率。C、將太陽能轉(zhuǎn)化為流體的熱能流體換熱器如將導(dǎo)熱油同入到一個金屬管中，金 屬管上設(shè)置有太陽能選擇涂層，可以將太陽能轉(zhuǎn)換為熱能，特別是耐高溫的太陽能選擇涂 層，同時在熱管上還可以設(shè)置翅片來增加轉(zhuǎn)換與換熱效率。D、太陽灶可以直接的利用太陽灶實(shí)現(xiàn)太陽能中高溫的利用。E、將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能并且通過熱能進(jìn)行發(fā)電的設(shè)備，優(yōu)選為斯特林發(fā)電機(jī)。F、太陽能干燥、裂解設(shè)備。任何被干燥的器件或被分離、裂解的物質(zhì)。為了減少驅(qū)動力及保持系統(tǒng)的穩(wěn)定及平衡，還設(shè)置有一個配重部件(5)，配種部件 與太陽能聚焦光學(xué)鏡(2)連接，并構(gòu)成以焦線為軸可以轉(zhuǎn)動的部件的兩端。即構(gòu)成為一個 杠桿結(jié)構(gòu)，以焦線為支點(diǎn)的杠桿結(jié)構(gòu)，可以減少驅(qū)動力并使系統(tǒng)保持平衡。由于采用了杠桿 原理的設(shè)計(jì)，減少了系統(tǒng)的驅(qū)動力，減少了系統(tǒng)的自耗電能數(shù)量，提高了系統(tǒng)的效率。為了便于使用，可以將該系統(tǒng)設(shè)置在不同的區(qū)域，既可以設(shè)置在地面，也可以設(shè)置 在建筑物頂部，通常采用多個太陽能利用設(shè)備(1)設(shè)置為一個陣列，每個陣列可以設(shè)置在 一個共同的平臺上或設(shè)置在一個地面和/或建筑物的區(qū)域。對同一排和/或同一列的太陽能利用設(shè)備，可以共用一個動力驅(qū)動設(shè)備(6)。在進(jìn)行對太陽能的跟蹤過程中，可能出現(xiàn)跟蹤的誤差，或者部分的太陽光由于散 射等原因，經(jīng)過第一次的太陽能光學(xué)鏡線聚焦后太陽光處于太陽能利用設(shè)備之外的區(qū)域， 為了減少此部分的損失，采用了二次聚焦，即在太陽能利用設(shè)備上設(shè)置一個二次聚焦的太 陽能鏡，將一次聚焦損失的太陽能光經(jīng)二次聚焦后將太陽能光聚焦到太陽能利用設(shè)備上， 通?？梢赃x擇至少下列一種二次聚焦光學(xué)鏡(8)A、線性復(fù)合拋物面反射鏡；B、線性菲涅爾透鏡或反射鏡；C、線性凹、凸透鏡；D、線性拋物面反射鏡；E、槽式多棱反射鏡。F、多鏡系統(tǒng)，由多個平面的反射或投射鏡組成的拋物面、復(fù)合拋物面或多個菲涅 爾透鏡或反射鏡組成的多鏡系統(tǒng)，共同聚焦于一個焦線區(qū)域。可以將二次聚焦光學(xué)鏡設(shè)置在太陽能利用設(shè)備上，與一次聚焦的太陽能鏡一起轉(zhuǎn) 動，這個樣一次和二次聚焦的太陽能鏡可以采用同一個跟蹤設(shè)備和驅(qū)動設(shè)備實(shí)現(xiàn)對太陽能 的二次聚焦，提高了太陽能利用的效率。由多個陣列組成一個系統(tǒng)，在每個陣列上設(shè)置多排、列太陽能利用設(shè)備(1)，每一 個陣列上的每排或列太陽能利用設(shè)備⑴通過熱管系統(tǒng)(9)和/或強(qiáng)制循環(huán)流動的流體進(jìn) 行換熱或者直接利用，多個陣列之間通過熱管系統(tǒng)(9)和/或強(qiáng)制循環(huán)的流體進(jìn)行換熱或 者直接利用；直接利用就是將太陽能利用設(shè)備設(shè)置在焦線上，或者通過熱管系統(tǒng)(9)和/或 強(qiáng)制循環(huán)流動的流體進(jìn)行換熱，為實(shí)現(xiàn)熱發(fā)電等各種應(yīng)用。本發(fā)明選擇的方案是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的優(yōu)選方案，任何符合本發(fā)明的原理的方案 和技術(shù)、產(chǎn)品，都是本發(fā)明的保護(hù)范圍。采用本發(fā)明的技術(shù)方案可以達(dá)到下列有益效果1、可以實(shí)現(xiàn)將熱管技術(shù)完美的與光學(xué)鏡系統(tǒng)結(jié)合起來，便于太陽能的中高溫的綜合利用；2、可以實(shí)現(xiàn)高效的熱能采集及傳輸，減少了系統(tǒng)的采集及傳輸熱損；3、可以實(shí)現(xiàn)多種的太陽能利用，包括對大重量的設(shè)備的應(yīng)用，極大的擴(kuò)展了槽式 太陽能利用的技術(shù)與范圍，增強(qiáng)了應(yīng)用的可靠性，提高了系統(tǒng)的載重量；4、可以便于實(shí)現(xiàn)陣列的太陽能的利用，實(shí)現(xiàn)不同的太陽能產(chǎn)品的高效的大規(guī)模的 利用


圖1是菲涅爾反射鏡太陽能線聚焦跟蹤系統(tǒng)；圖2是拋物線反射鏡弧形跟蹤系統(tǒng)；圖3是帶配重的環(huán)形拋物線跟蹤系統(tǒng)；圖4是共用一個驅(qū)動動力設(shè)備的跟蹤系統(tǒng)；圖5是菲涅爾鏡反射鏡陣列跟蹤系統(tǒng)。圖中具體標(biāo)號的含義如下1 太陽能利用設(shè)備，2 太陽能線聚焦光學(xué)鏡，3 圓環(huán)，4 支架，5 配重，6 動力驅(qū) 動裝置(電機(jī))，7 齒輪，8 二次太陽能反射鏡，9 動力傳輸系統(tǒng)，10 熱管傳熱系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一菲涅爾反射鏡太陽能線聚焦跟蹤系統(tǒng)采用線型聚焦的菲涅爾反射鏡(1) 一個，太陽能利用設(shè)備為一個設(shè)置在真空內(nèi)部 的熱管，在熱管上設(shè)置有太陽能選擇涂層，菲涅爾反射鏡設(shè)置在兩端的圓環(huán)上，菲涅爾反射 鏡可以沿著圓環(huán)的軌道進(jìn)行運(yùn)動，真空集熱管固定在圓環(huán)上，在菲涅爾反射鏡運(yùn)行過程中 真空集熱管保持不動。實(shí)施例二 拋物線反射鏡弧形跟蹤系統(tǒng)太陽能鏡為一個拋物面反射鏡(2)，太陽能利用設(shè)備(1)為一個換熱管，流體從換 熱管的一段進(jìn)入，從另外一端流出，流體采用導(dǎo)熱油，拋物面鏡設(shè)置在一個弧形的導(dǎo)軌上， 拋物面鏡可以沿著弧形的拋物面鏡進(jìn)行轉(zhuǎn)動，早晨朝東面，中午朝向天空，晚上朝西面，這 樣可以始終保持拋物面與太陽光進(jìn)行垂直照射，換熱管被固定在弧形的導(dǎo)軌上，弧形導(dǎo)軌 有一個支架提供支撐。實(shí)施例三帶配重的環(huán)形拋物線跟蹤系統(tǒng)如圖3所示，本圖為一個側(cè)視圖，太陽能鏡(2)為一個拋物面反射鏡；太陽能利用設(shè)備(1)為一個太陽能光伏與光熱綜合利用系統(tǒng)，單晶硅的太陽能電池板設(shè)置在真空管的 內(nèi)部，同時還設(shè)置有一個水冷裝置為太陽能電池板提供散熱裝置，這樣既可以實(shí)現(xiàn)聚焦光 伏發(fā)電又可以實(shí)現(xiàn)熱水的利用，在單晶硅的真空管外部，還設(shè)置有二次反射板(8)，為單晶 硅提供二次的反射太陽能光；拋物面與配重(5)形成以焦線轉(zhuǎn)軸為支點(diǎn)的杠桿，從早晨到 中午拋物鏡沿著圖中箭頭的方向跟蹤太陽；拋物面固定在一個圓環(huán)上，動力驅(qū)動裝置為一 個電機(jī)(6)，動力傳輸裝置為設(shè)置在圓環(huán)上的齒輪機(jī)構(gòu)，電機(jī)通過齒輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動設(shè)置在圓環(huán) 上的齒輪，使得圓環(huán)在齒輪的驅(qū)動下進(jìn)行運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)了對太陽能的跟蹤。實(shí)施例四共用一個驅(qū)動動力設(shè)備的跟蹤系統(tǒng)
本實(shí)施例的太陽能鏡為兩個菲涅爾鏡，他們共同使用一個對動力驅(qū)動系統(tǒng)，動力 驅(qū)動系統(tǒng)為微電機(jī)驅(qū)動的齒輪機(jī)構(gòu)，太陽能利用設(shè)備為金屬管，在金屬管的外表面設(shè)置有 太陽能選擇涂層，導(dǎo)熱油作為一種傳熱流體從金屬管的一段進(jìn)入，從金屬管的另外一段流 出，實(shí)現(xiàn)了太陽能的采集及跟蹤。實(shí)施例五菲涅爾鏡反射鏡陣列跟蹤系統(tǒng)太陽能鏡為四個菲涅爾反射鏡，動力驅(qū)動裝置為一個電機(jī)，電機(jī)通過鏈條的動力傳輸設(shè)備驅(qū)動兩個設(shè)置在焦線轉(zhuǎn)軸上的齒輪，實(shí)現(xiàn)對2*2陣列的太陽能跟蹤，太陽能利用 設(shè)備為熱管系統(tǒng)，熱管系統(tǒng)將熱能傳輸?shù)较到y(tǒng)外部，實(shí)現(xiàn)了對太陽能的采集以及利用。
權(quán)利要求
一種太陽能線性跟蹤系統(tǒng)，包括至少一個太陽能利用設(shè)備(1)、至少一個聚焦為一條焦線的太陽能聚焦光學(xué)鏡(2)、使太陽能聚焦光學(xué)鏡能跟蹤太陽的跟蹤裝置(4)、驅(qū)動跟蹤裝置運(yùn)動的驅(qū)動裝置、以及電子控制系統(tǒng)，其特征是太陽能聚焦光學(xué)鏡以其聚焦的焦線為軸跟蹤太陽轉(zhuǎn)動，至少一個太陽能利用設(shè)備設(shè)置在以焦線為軸的圓柱體內(nèi)并始終保持不動，所述跟蹤裝置采用單軸跟蹤。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能線性跟蹤系統(tǒng)，其特征是所述單軸跟蹤裝置包括用 于支撐太陽能聚焦光學(xué)鏡并同時為太陽能聚焦光學(xué)鏡的運(yùn)動提供軌道的太陽能鏡支架、用 于支撐整個系統(tǒng)的跟蹤支架、以及與驅(qū)動裝置連接使聚焦光學(xué)鏡運(yùn)動的動力傳輸機(jī)構(gòu)，所 述太陽能鏡支架為至少兩個設(shè)置在太陽能聚焦光學(xué)鏡兩端的弧或環(huán)或拋物線型器件(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能線性跟蹤系統(tǒng)，其特征是所述動力傳輸機(jī)構(gòu)選擇下 列之一齒輪機(jī)構(gòu)(10)、鏈條機(jī)構(gòu)、渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)、鉸鏈機(jī)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2、3所述的太陽能線性跟蹤系統(tǒng)，其特征是所述動力傳輸裝置(10) 一端與驅(qū)動裝置進(jìn)行連接，至少另一端設(shè)置在下列位置之一A、設(shè)置在每個太陽能鏡支架的轉(zhuǎn)軸上，通過轉(zhuǎn)軸提供動力驅(qū)動太陽能鏡支架轉(zhuǎn)動，從 而驅(qū)動太陽能聚焦光學(xué)鏡運(yùn)動；B、設(shè)置在太陽能鏡支架的拋物線或弧或環(huán)型的器件上，驅(qū)動其運(yùn)動；C、設(shè)置在太陽能聚焦光學(xué)鏡上。一個動力驅(qū)動裝置可以與多個動力傳輸裝置進(jìn)行連接，一個動力傳輸裝置可以與多個 轉(zhuǎn)軸、弧或環(huán)、太陽能鏡進(jìn)行連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的太陽能線性跟蹤系統(tǒng)，其特征是太陽能聚焦光學(xué)鏡的焦 線選擇下列方式之一進(jìn)行放置與地球自轉(zhuǎn)軸平行、與地球自轉(zhuǎn)軸平行夾角最小、與地面平 行、與水平面平行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的太陽能線性跟蹤系統(tǒng)，其特征是太陽能聚焦的光學(xué)鏡選 擇自下列一種A、線性復(fù)合拋物面反射鏡；B、線性菲涅爾透鏡或反射鏡；C、線性凹、凸透鏡；D、線性拋物面反射鏡；E、多鏡系統(tǒng)，由多個平面的反射或投射鏡組成的拋物面、復(fù)合拋物面或多個菲涅爾透 鏡或反射鏡組成的多鏡系統(tǒng)，共同聚焦于一個焦線區(qū)域。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的太陽能線性跟蹤系統(tǒng)，其特征是太陽能利用設(shè)備為至少 下列一種A、太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能的太陽能設(shè)備；B、將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能的熱管；C、將太陽能轉(zhuǎn)化為流體的熱能流體換熱器；D、太陽灶；E、將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能并且通過熱能進(jìn)行發(fā)電的設(shè)備；F、太陽能干燥、裂解設(shè)備。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的太陽能線性跟蹤系統(tǒng)，其特征是所采用的動力驅(qū)動系統(tǒng)裝置，選自下列之一A、機(jī)械驅(qū)動器件；B、相變驅(qū)動裝置，采用密閉在一個空間的物質(zhì)，隨著溫度的增大使其壓力的增大，來推 動運(yùn)動機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)跟蹤；C、利用電能帶動電機(jī)或液壓裝置驅(qū)動動力傳輸機(jī)構(gòu)(10)來實(shí)現(xiàn)跟蹤；D、通過電或光的傳感器的信號，通過比較不同部位的太陽能轉(zhuǎn)化器件的電流、電壓值 和/或光亮度值，由計(jì)算機(jī)或單片機(jī)來調(diào)整電機(jī)(6)的運(yùn)動實(shí)現(xiàn)的跟蹤。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的太陽能線性跟蹤系統(tǒng)，其特征是還設(shè)置有一個配重部件 (5)，配重部件與太陽能鏡(2)連接，并構(gòu)成以焦線為軸可以轉(zhuǎn)動的部件的兩端。
10.一種太陽能線性跟蹤系統(tǒng)陣列，由至少一個權(quán)利要求1或2所述的一種太陽能線性 跟蹤系統(tǒng)組成，多個太陽能利用設(shè)備(1)設(shè)置為一個陣列，每個陣列可以設(shè)置在一個共同 的平臺上或設(shè)置在一個地面和/或建筑物的區(qū)域內(nèi)，對同一排和/或同一列的太陽能利用 設(shè)備，可以共用一個動力驅(qū)動設(shè)備(6)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的太陽能線性跟蹤系統(tǒng)陣列，其特征是由多個陣列組成一 個系統(tǒng)，在每個陣列上設(shè)置多排、列太陽能利用設(shè)備(1)，每一個陣列上的每排或列太陽能 利用設(shè)備(1)通過熱管系統(tǒng)(9)和/或強(qiáng)制循環(huán)流動的流體進(jìn)行換熱或者直接利用，多個 陣列之間通過熱管系統(tǒng)(9)和/或強(qiáng)制循環(huán)的流體進(jìn)行換熱或者直接利用。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種太陽能線性跟蹤系統(tǒng)及陣列，采用焦點(diǎn)成為直線的各種太陽能光學(xué)鏡，在太陽能跟蹤的過程中，太陽能光學(xué)鏡以直線焦線為軸進(jìn)行運(yùn)動，取代傳統(tǒng)的以太陽能光學(xué)鏡的底線為軸的運(yùn)動，保證焦線在太陽能跟蹤過程中始終保持不動即與地面相對靜止；本發(fā)明采用焦線不運(yùn)動的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得熱管可以被應(yīng)用于系統(tǒng)傳熱，同時可以在焦線上設(shè)置其他太陽能利用設(shè)備，如太陽能光伏發(fā)電設(shè)備、斯特林發(fā)電機(jī)等重量比較大的設(shè)備，可以采用小的驅(qū)動力就可以實(shí)現(xiàn)對太陽能跟蹤和驅(qū)動。本發(fā)明提供了其陣列結(jié)構(gòu)，便于大規(guī)模的利用太陽能，特別是太陽能的熱發(fā)電、供暖、烹飪、制冷等。
文檔編號F24J2/38GK101832660SQ200910300788
公開日2010年9月15日 申請日期2009年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月10日
發(fā)明者李建民 申請人:北京智慧劍科技發(fā)展有限責(zé)任公司