專利名稱：太陽能收集器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施方案涉及用于從太陽收集能量的太陽能收集器。
2.
背景技術(shù)：
太陽能收集器通常被提供用于從太陽收集能量。太陽能收集器通常包括用于接收太陽能量并使用能量來加熱流體的聯(lián)接到一起的反射表面和收集器組件。反射表面將陽光聚焦在焦點(diǎn)處。收集器組件包括被定為在焦點(diǎn)處的接收器。收集器組件使流體循環(huán)穿過接收器以吸取能量。循環(huán)的流體在接收器內(nèi)被加熱。太陽能從該被加熱的流體獲得且轉(zhuǎn)換成其它形式的能量，例如電能?？蛇x擇地，一些太陽能收集器將熱力發(fā)動(dòng)機(jī)定位成毗鄰接收器，用于獲得太陽能。概述在至少一個(gè)實(shí)施方案中，太陽能收集器設(shè)置有聯(lián)接到基部的用于圍繞垂直的軸線旋轉(zhuǎn)的框架。反射板組件由框架支撐且圍繞第一水平軸線相對于框架樞轉(zhuǎn)。板組件被配置成將陽光反射到共同的焦點(diǎn)處，且包括中心板和一對外部板，每個(gè)外部板樞轉(zhuǎn)地聯(lián)接到中心板的相對的側(cè)邊緣，且該一對外部板被配置成用于折疊到中心板上。收集器組件相對于框架安裝且圍繞平行于第一水平軸線的第二水平軸線樞轉(zhuǎn)。收集器組件被配置成用于收集太陽能且包括接收器，該接收器被定位成毗鄰焦點(diǎn)且被配置成用于從被反射的陽光中吸取能量。收集器組件包括用于支撐接收器且用于促進(jìn)經(jīng)過接收器的能量流通的至少一個(gè)構(gòu)件。在另一個(gè)實(shí)施方案中，太陽能收集器設(shè)置有旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到基部的框架。反射板組件被配置成將陽光反射到焦點(diǎn)處。收集器組件被樞轉(zhuǎn)地聯(lián)接到框架且包括接收器，該接收器被定在焦點(diǎn)處，用于接收被反射的陽光。四連桿機(jī)構(gòu)組件(four-bar linkage assembly) 由框架和一系列彼此聯(lián)接的連桿機(jī)構(gòu)形成，用于在折疊位置(collapsed position)和部分地伸展位置(partially extended position)之間移動(dòng)期間支撐板組件和收集器組件。附圖簡述

圖1是以帶張開的反射板組件的伸展位置圖示的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的太陽能收集器的正視透視圖；圖2是圖1的太陽能收集器的后視透視圖；圖3是以折疊位置圖示的圖1的太陽能收集器的后視透視圖；圖4是圖1的太陽能收集器的吸收器的正視圖5是以折疊位置圖示的圖1的太陽能收集器的側(cè)視透視圖；圖6是以中間位置圖示的圖1的太陽能收集器的另一個(gè)側(cè)視透視圖；圖7是以帶折疊的反射板組件的伸展位置圖示的圖1的太陽能收集器的另一個(gè)側(cè)視透視圖；圖8是以帶部分地張開的反射板組件的伸展位置圖示的圖1的太陽能收集器的另一個(gè)側(cè)視透視圖；圖9是以收起位置(stowed position)圖示的圖1的太陽能收集器的另一個(gè)側(cè)視透視圖；圖10是以帶張開的反射板組件的伸展位置圖示的太陽能收集器的另一個(gè)實(shí)施方案的正視透視圖；圖11是圖10的太陽能收集器的旋轉(zhuǎn)齒輪組件(rotation gear assembly)和旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器(rotation actuator)的正視透視圖；圖12是圖10的太陽能收集器的節(jié)距齒輪組件(pitch gear assembly)和節(jié)距執(zhí)行器(pitch actuator)的正視透視圖；圖13是以折疊位置圖示的圖10的太陽能收集器的另一個(gè)正視透視圖；圖14是以收起位置圖示的圖10的太陽能收集器的另一個(gè)正視透視圖；圖15是以帶張開的反射板組件的伸展位置圖示的太陽能收集器的另一個(gè)實(shí)施方案的側(cè)視透視圖；圖16是以收起位置圖示的圖15的太陽能收集器的放大后視透視圖；圖17是以向前位置圖示的圖15的太陽能收集器的側(cè)視透視圖；圖18是以向后位置圖示的圖15的太陽能收集器的另一個(gè)側(cè)視透視圖；圖19是以中間位置圖示的圖15的太陽能收集器的正視透視圖；圖20是圖19的太陽能收集器的放大正視透視圖；圖21是以帶部分地張開的反射板組件的伸展位置圖示的圖15的太陽能收集器的另一個(gè)側(cè)視透視圖；圖22是以過度伸展位置(overextended position)圖示的圖15的太陽能收集器的后視透視圖；圖23是以收起位置圖示的圖15的太陽能收集器的另一個(gè)側(cè)視透視圖；圖M是太陽能收集器的另一個(gè)實(shí)施方案的示意圖，圖示了收集器組件的位置；圖25是以處于閉合位置(closed position)中的反射板組件圖示的太陽能收集器的另一個(gè)實(shí)施方案的示意圖；圖沈是以部分地張開位置(partially expanded position)圖示的圖25的太陽能收集器的示意圖；以及圖27是以張開位置(expanded position)圖示的圖25的太陽能收集器的示意圖。實(shí)施方案詳述如所需要的，本發(fā)明的詳細(xì)的實(shí)施方案在此被公開；但是，應(yīng)當(dāng)理解，所公開的實(shí)施方案僅僅是可以多種和可替換的形式實(shí)施的發(fā)明的示例。附圖不必要按比例繪制；一些特征可被夸大或最小化以顯示具體部件的細(xì)節(jié)。因此，在此公開的具體的結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)不被認(rèn)為有限制性，而僅僅作為用來教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員以廣泛地采用本發(fā)明的代表性的基礎(chǔ)。參照圖1，太陽能收集器根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案被圖示且通常由數(shù)字10標(biāo)記。太陽能收集器10被固定到基部12。基部12被顯示成大體上多邊形的，如在描繪的實(shí)施方案中的平臺?；?2包括一系列輪14，該一系列輪14與地面接觸以允許太陽能收集器10被容易地運(yùn)輸。應(yīng)設(shè)想到太陽能收集器10的可替換的實(shí)施方案，其中基部12是由另一個(gè)交通工具拉動(dòng)的拖車?？蚣?6通過軸承組件(bearing assembly) 18被可旋轉(zhuǎn)地附接到基部12。軸承組件18的下部座(lowerrace)被固定到基部12，下部座包括多個(gè)軸承?？蚣?6被連接到軸承組件18的上部座(upper race)。框架16和上部座通過使用軸承而相對于基部12和下部座旋轉(zhuǎn)。描繪的軸承組件18包括球軸承，但是，可替換的實(shí)施方案被設(shè)想成使用滾柱軸承、 滾針軸承或其類似物。太陽能收集器10的可替換的方案，設(shè)想了用于將框架16圍繞基部 12旋轉(zhuǎn)的一系列腳輪。此外，萬向節(jié)組件(gimbal assembly)，例如美國專利第11/725，366 號的萬向節(jié)組件可被使用以允許框架旋轉(zhuǎn)，該美國專利在此以引用方式并入。框架16包括橫向軸20，其由一對軸支撐件22支撐。反射板組件M和收集器組件 26圍繞橫向軸20樞轉(zhuǎn)。參照圖1-3，在描繪的實(shí)施方案中所示的反射板組件M包括三個(gè)板，全部具有大體上相同的大小。太陽能收集器10的實(shí)施方案包括每個(gè)大體上10英尺寬且15英尺長的板。反射板組件M包括被附接到支架30的中心板觀。支架30被固接到扇形件32且樞轉(zhuǎn)地連接到橫向軸20。第一外部板34和第二外部板36通過一對鉸鏈38各自被附接到中心板觀。兩個(gè)外部板；34和36朝向收集器組件沈向內(nèi)成角度。一對接頭40將中心板觀鎖到外部板34和36中的每個(gè)，以便板組件M的聚焦的定向被保持。反射板組件M的可替換的實(shí)施方案包括從存在的板觀、34和36延伸以進(jìn)一步張開反射板組件M的附加的較小的反射板(未示出)。每個(gè)板觀、34和36包括以鑲嵌方格模式被組織且被嵌入結(jié)構(gòu)44的一系列反射小面42。板組件M的實(shí)施方案包括由鋁制成的結(jié)構(gòu)44。機(jī)器人可被采用以在板觀、34和36 的結(jié)構(gòu)44中附接且排列每個(gè)小面42。機(jī)器人被編程以定向每個(gè)小面42，從而將陽光反射到共同的焦點(diǎn)處?？蛇x擇地，應(yīng)設(shè)想到用于制造反射板組件M的方法的另一個(gè)實(shí)施方案，其中，每個(gè)板被模制成整體元件，并入每個(gè)小面的輪廓。首先，每個(gè)板的鏡像的玻璃纖維模型可使用機(jī)器人產(chǎn)生。這種模型可隨后被用來產(chǎn)生每個(gè)板的模具。板被用薄反射膜涂覆。這種工藝將改善板組件的反射效率，從對于單個(gè)小面的大約百分之九十二到對于整件薄膜板的百分之九十五到九十六。收集器組件沈包括由一對管支撐的接收器46 ；進(jìn)口管48和出口管50。如上文陳述的，光由板組件M反射到共同的焦點(diǎn)處。接收器46被定位在焦點(diǎn)處。管48和50還提供用于流體在基部12和接收器46之間行進(jìn)的路徑。參照圖1-4，接收器46包括吸收器52，用于當(dāng)流體由聚焦的陽光加熱時(shí)循環(huán)流體。 流體從進(jìn)口管48在進(jìn)口端56處進(jìn)入吸收器52的上部集管(upper header) Μ。流體從上部集管討穿過一系列大體上豎直的傳送管60進(jìn)入下部集管(lower header)58。參照圖1 和4，被加熱的流體從吸收器52在出口端62排出且穿過出口管50朝向基部12流回。吸收器52由外殼64包封以保溫?？商鎿Q的實(shí)施方案包括至少一個(gè)蛇形管(未示出)來替代垂直的傳送管60。外殼64可提供遮蔽物，用來防止光亮的聚焦的陽光傷害旁觀者的眼睛?？聪蚬饬恋募械墓庠椿驁D像(例如，太陽或焊接期間的電弧)可傷害旁觀者的眼睛。由板組件對在接收器46的吸收器52處反射的陽光可產(chǎn)生這種光亮的聚焦的光。憑借朝向板組件M 延伸外殼64，旁觀者可看到的被聚焦在吸收器52上的光亮的光的面積被限制。此外，外殼 64考慮了被定位在外殼內(nèi)的用于進(jìn)一步在吸收器52上聚焦被反射的陽光的漏斗或“流量填充機(jī)”(未示出)的添加。流體供應(yīng)源和泵(未示出)在進(jìn)口管48處被連接到太陽能收集器10。泵將流體循環(huán)經(jīng)過收集器組件26。此外，出口管50被連接到熱交換器(未示出)，該熱交換器用來將被加熱的流體轉(zhuǎn)換成其他形式的能量。太陽能收集器10收集陽光且將陽光轉(zhuǎn)換成以加熱的流體為形式的能量。為了優(yōu)化輸出能量，太陽能收集器10通過調(diào)整以追蹤太陽的相對位置來優(yōu)化輸入陽光。節(jié)距執(zhí)行器66調(diào)整太陽能收集器10相對于太陽的方位角α。參照圖2和3，節(jié)距執(zhí)行器66被機(jī)械地聯(lián)接到板組件24。節(jié)距執(zhí)行器66將板組件M圍繞框架16的橫向軸20旋轉(zhuǎn)。節(jié)距執(zhí)行器66包括聯(lián)接到變速器70的直流電機(jī)68。 直流電機(jī)68從電池72接收電能。變速器70包括聯(lián)接到蝸桿組76的封閉的齒輪系。蝸桿組76包括與扇形件32嚙合的螺桿74。扇形件32圍繞橫向軸20旋轉(zhuǎn)。扇形件32被附接到中心板28，由此，當(dāng)扇形件32被節(jié)距執(zhí)行器66驅(qū)動(dòng)時(shí)，板組件M圍繞橫向軸20樞轉(zhuǎn)。 節(jié)距執(zhí)行器66的可替換的實(shí)施方案被設(shè)想成包括用來指示方位角α的傳感器。參照圖1，如上文陳述的，被反射的光被聚焦在接收器46上。收集器組件沈相對于板組件M的位置由支桿78保持。支桿78通過銷82被可樞轉(zhuǎn)地附接到支架30。支架30 被固定到扇形件32且從橫向軸20在中心板觀和第一外部板34之間延伸。支桿78的遠(yuǎn)端憑借支桿軸套84被附接到進(jìn)口管48的中間部分，該支桿軸套84用于在軸套84內(nèi)的平移。端部限位器86被固定到支桿78，從支桿軸套84遠(yuǎn)端地定位，用于鎖住收集器組件沈和板組件M之間的相對位置。因此，當(dāng)板組件M樞轉(zhuǎn)時(shí)，支桿78允許收集器組件沈追隨板組件M的行程。太陽能收集器10的可替換的實(shí)施方案包括旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器(未示出)，用于旋轉(zhuǎn)框架 16。此外，傳感器被設(shè)想以指示框架的角度位置。參照圖2，太陽能收集器10包括控制器88?？刂破?8使用算法來確定太陽相對于太陽能收集器10的當(dāng)前位置的位置。當(dāng)控制器88確定太陽能收集器10未與太陽適當(dāng)?shù)貙?zhǔn)時(shí)，控制器與節(jié)距執(zhí)行器66和旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器兩者通信，控制它們按需要調(diào)整以與太陽對準(zhǔn)。算法使用太陽能收集器10的地理位置，與當(dāng)前日期和時(shí)間一起來計(jì)算太陽相對于太陽能收集器10的位置?？商鎿Q的實(shí)施方案設(shè)想了控制器88，與太陽能收集器的傳感器通信來確定當(dāng)前位置，例如，指示框架的方位角α和角度位置的傳感器。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，太陽能收集器10包括與控制器88通信的手機(jī)診斷系統(tǒng)90。 診斷系統(tǒng)90提供太陽能收集器10的周期性的檢查。此外，診斷系統(tǒng)90允許使用者與太陽能收集器10遠(yuǎn)程地通信。參照圖5-8，描繪的實(shí)施方案的太陽能收集器10被設(shè)計(jì)成可運(yùn)輸?shù)摹Ｔ谶\(yùn)輸期間，太陽能收集器10折疊成如圖5中圖示的折疊位置。在這個(gè)折疊位置中，兩個(gè)外部板34和 36圍繞它們的鉸鏈38被折疊，以使三個(gè)板觀、34和36被堆疊在彼此的頂部。進(jìn)口管48和出口管50比板組件M的長度長，其允許接收器46當(dāng)太陽能收集器10處在折疊位置中時(shí)被定位成超過板組件對。圖6圖示了當(dāng)太陽能收集器10從圖5的折疊位置朝圖7中顯示的伸展位置過渡時(shí)，在中間位置中的太陽能收集器。節(jié)距執(zhí)行器66驅(qū)動(dòng)扇形件32延伸板組件M。收集器組件26仍靠在框架撐臂92上，直到板組件M已樞轉(zhuǎn)足夠遠(yuǎn)以致在支桿78上的端部限位器86接觸支桿軸套84。圖7圖示了太陽能收集器10被調(diào)整以使板組件M被延伸至大體上豎直的位置中。支桿78的端部限位器86現(xiàn)在接觸支桿軸套84，以使板組件M的進(jìn)一步調(diào)整也將抬高收集器組件26以保持它們的相對位置。一旦太陽能收集器10被延伸且在大體上豎直的位置中，則板組件M通過展開外部板34和36被張開，如在圖1和8中所示。接頭40被附接，固定板觀、34和36對于彼此的位置。為了從如圖1中所示的伸展位置和張開位置將太陽能收集器10折疊回圖5的折疊位置，應(yīng)當(dāng)顛倒上文描述的步驟。參照圖9，在惡劣天氣或低可用陽光的時(shí)期期間，太陽能收集器10可被調(diào)整成收起位置。在收起位置中，板組件M朝向收集器組件26被樞轉(zhuǎn)，以使中心板觀處在大體上水平的位置中。如果測到強(qiáng)風(fēng)，則太陽能收集器10將首先旋轉(zhuǎn)，以使收集器組件沈背離風(fēng)指向，從而防止太陽能收集器10翻到。圖9的收起位置類似于圖5的折疊位置，除了板組件未折疊在其本身上。如描繪的實(shí)施方案，包括手動(dòng)的調(diào)節(jié)裝置以展開外部板34和36。太陽能收集器 10被設(shè)計(jì)成以使在起初的安裝后，使用者可長時(shí)間的離開它，僅需周期性地返回以清潔板組件對。憑借在夜間或在惡劣天氣期間調(diào)節(jié)成收起位置，太陽能收集器10可幫助保持板組件M的清潔且延長維護(hù)間隔的時(shí)間。此外，板組件M當(dāng)太陽能收集器在收起位置中時(shí)更容易進(jìn)行清潔或維護(hù)。參照圖1-3，描繪的實(shí)施方案的節(jié)距執(zhí)行器66和旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器包括從電池72接收電能的直流電機(jī)。但是，太陽能收集器10的可替換的實(shí)施方案包括交流電機(jī)(未示出)，用于交流電可用的地點(diǎn)的應(yīng)用。盡管描繪的實(shí)施方案的太陽能收集器10被描述成單獨(dú)的元件，但另一個(gè)實(shí)施方案設(shè)想了太陽能收集器的系統(tǒng)(未示出)。太陽能收集器的系統(tǒng)可一起工作以產(chǎn)生更多的
能量°另一個(gè)實(shí)施方案包括被聯(lián)接到其它的能量轉(zhuǎn)換裝置的至少一個(gè)太陽能收集器10 以彼此互補(bǔ)，例如渦輪機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)。該實(shí)施方案的一個(gè)示例提供了聯(lián)接到封閉循環(huán)式再生熱力發(fā)動(dòng)機(jī)(closed-cycle regenerative heat engine)和發(fā)生器(未示出)兩者的太陽能收集器10。該發(fā)動(dòng)機(jī)的普通的示例是“斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)(Stirling Engine)”。發(fā)動(dòng)機(jī)可被定位成從板組件M接收被聚焦的光。光將加熱發(fā)動(dòng)機(jī)，由此壓縮其內(nèi)部的氣體，該氣體驅(qū)動(dòng)機(jī)械的輸出。發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出將被機(jī)械地聯(lián)接到發(fā)生器以產(chǎn)生電。此電可被用來直接地給太陽能收集器10的執(zhí)行器提供電能或給電池72充電。已知熱力發(fā)動(dòng)機(jī)被用來放射熱量， 因此，吸收器52可被定位成捕獲且再循環(huán)該熱量中的一些。太陽能收集器10的可替換的實(shí)施方案包括被附接到基部12的調(diào)平系統(tǒng)(未示出)。該調(diào)平系統(tǒng)的功能與那些通常用于娛樂交通工具以當(dāng)?shù)孛娌黄綍r(shí)保持基部的水平定向的調(diào)平系統(tǒng)類似。參照圖10，太陽能收集器根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案被圖示且通常由數(shù)字110 標(biāo)記。描繪的實(shí)施方案的太陽能收集器10包括與在之前的實(shí)施方案(圖1-9)中描繪的那些不同的調(diào)整機(jī)構(gòu)。通常，太陽能收集器110被提供用來從太陽收集能量。太陽能收集器 110包括聯(lián)接到一起的反射板組件112和收集器組件114，用于接收太陽能并且使用能量用來加熱流體。此外，拖車116被提供用于運(yùn)輸太陽能收集器110。參照圖10和11，旋轉(zhuǎn)齒輪組件118被提供用于調(diào)整板組件112和收集器組件114 圍繞垂直軸線(未示出)的旋轉(zhuǎn)位置。旋轉(zhuǎn)齒輪組件118包括可操作地彼此聯(lián)接的齒輪盤 120和軸承組件122。齒輪盤120被安裝到拖車116上。齒輪盤120以大體上水平的定向被安裝。齒輪盤120包括彼此聯(lián)接且形成環(huán)的帶槽的管124、帶狹孔的板1 和桿128。帶槽的管124由長形的部分地封閉的管形成。在太陽能收集器110的一個(gè)實(shí)施方案中，帶槽的管由“C形槽” 管形成。帶狹孔的板126由長形的板材料形成。一系列狹孔130突出穿過板126。一系列狹孔130沿板126的長度被縱向地隔開。帶狹孔的板1 被布置在帶槽的管IM上，由此在管124內(nèi)形成封閉的腔。帶狹孔的板126圍繞環(huán)的周邊被定向且狹孔130面向外部。在描繪的實(shí)施方案中的狹孔130作為齒輪齒。桿1 被布置在帶槽的管124圍繞環(huán)的周界的上部部分上，用于嚙合軸承組件122。太陽能收集器10的其它的實(shí)施方案設(shè)想了整體的齒輪盤，(例如模鑄或模制的齒輪盤)。軸承組件122在旋轉(zhuǎn)調(diào)整期間提供低摩擦接界。板組件112和收集器組件114被聯(lián)接到框架132。軸承組件122將框架132聯(lián)接到齒輪盤120。軸承組件122包括彼此協(xié)作的一系列腳輪Π4和一系列滾柱軸承136。腳輪134被安裝到框架132的下表面且當(dāng)框架 132沿齒輪盤120的周界安放時(shí)支撐框架132。在太陽能收集器110的一個(gè)實(shí)施方案中，腳輪134嚙合桿128。滾柱軸承136被安裝到框架132和從框架132延伸的支架137，且被配置成用于嚙合齒輪盤120的內(nèi)徑。支架137圍繞齒輪盤120的外徑包裹，由此在強(qiáng)風(fēng)期間幫助將框架132固定到齒輪盤120。滾柱軸承136還幫助保持框架132相對于齒輪盤120 的徑向的對齊。旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器138嚙合旋轉(zhuǎn)齒輪組件118，用于調(diào)整板組件112和收集器組件114的旋轉(zhuǎn)位置。旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器138在從框架132向下延伸的板140上被切向地安裝到齒輪盤120。 旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器138包括可操作地彼此聯(lián)接的旋轉(zhuǎn)電機(jī)142、旋轉(zhuǎn)減速齒輪系144和旋轉(zhuǎn)蝸桿 146。旋轉(zhuǎn)電機(jī)142可為交流電機(jī)或直流電機(jī)，被配置用于從電池或交流電源(未示出)接收電能且將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械的旋轉(zhuǎn)能。減速齒輪系144被聯(lián)接到電機(jī)142的輸出。減速齒輪系144的大小被設(shè)定成增加電機(jī)142的輸出扭矩。旋轉(zhuǎn)蝸桿146被聯(lián)接到減速齒輪系 144的輸出。蝸桿146被配置成用于與齒輪盤120的帶狹孔的板1 嚙合。蝸桿146還被配置成自鎖，以使施加到蝸桿146的扭矩不能反向驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)142。此外，齒輪外殼(未示出)可被提供用于包封蝸桿146且防止顆粒(例如污垢、碎片)在齒輪網(wǎng)孔中聚集。旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器138包括旋轉(zhuǎn)位置傳感器148(例如電位計(jì)、編碼器、霍爾效應(yīng)傳感器等)，用于指示與板組件112的位置對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器138的位置和/或速度。在太陽能收集器110的一個(gè)實(shí)施方案中，編碼器被聯(lián)接到電機(jī)142，用于測量輸出角行程(outputangular travel)。太陽能收集器110的可替換的實(shí)施方案設(shè)想了聯(lián)接到框架的傳感器，用于指示框架的角度位置。參照圖10-12，節(jié)距齒輪組件150被提供用于調(diào)整板組件112和收集器組件114圍繞水平軸線(未示出)的高度或節(jié)距。節(jié)距齒輪組件150包括彼此聯(lián)接的橫向軸152、扇形件156和一對板支架154。此外，應(yīng)當(dāng)考慮，收集器組件114圍繞與板組件112樞轉(zhuǎn)的水平軸線平行的第二水平軸線樞轉(zhuǎn)。橫向軸152提供了用于板組件112和收集器組件114以圍繞樞轉(zhuǎn)的水平軸線。橫向軸152包括彼此聯(lián)接的管158和一對軸桿160。軸桿160和管158被同軸地對齊，以使軸桿160從管158的相對的端延伸。軸桿160具有比管158的外徑小的外徑，從而形成肩 162。一對板支架IM從橫向軸152延伸，用于支撐板組件112。每個(gè)板支架IM包括桿孔164，用于接納軸桿160。桿孔164的大小被設(shè)定成小于管158的外徑，以使每個(gè)板支架巧4鄰接相應(yīng)的肩162。板支架巧4彼此對齊且被固定到橫向軸152。板組件112包括中心板166，兩側(cè)是一對外部板168。支架IM被聯(lián)接到中心板166的相對的側(cè)邊緣和兩個(gè)外部板168的內(nèi)邊緣，用于支撐板組件112。扇形件156接收機(jī)械能，用于調(diào)整板組件112和收集器組件114的節(jié)距。扇形件 156包括彼此聯(lián)接的一對部分地圓形的齒輪板170、一系列梁172和帶狹孔的板174。每個(gè)齒輪板170包括大小被設(shè)定成接納橫向軸152的中心孔176。一系列梁172被定位在齒輪板170之間，用于將板170彼此連接。梁172從中心孔176徑向地延伸。帶狹孔的板174 被布置在齒輪板170的周界的彎曲部分上，從而進(jìn)一步將齒輪板170彼此連接。描繪的實(shí)施方案的帶狹孔的板174用作齒輪齒。扇形件156圍繞橫向軸152的長度的中間部分軸向地對齊。扇形件156圍繞橫向軸152旋轉(zhuǎn)地定向以使扇形件156的平坦非齒輪/狹孔部分垂直于支架154的長度。節(jié)距執(zhí)行器178嚙合節(jié)距齒輪組件150，用于調(diào)整板組件112和收集器組件114的高度和節(jié)距。節(jié)距執(zhí)行器178將板組件112圍繞橫向軸152旋轉(zhuǎn)。節(jié)距執(zhí)行器178在框架 132的中心部分處被切向地安裝到扇形件156。節(jié)距執(zhí)行器178包括可操作地彼此聯(lián)接的節(jié)距電機(jī)180、節(jié)距減速齒輪系182和節(jié)距蝸桿184。節(jié)距電機(jī)180可為被配置成用于從電池或交流電源(未示出)接收電能且將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械旋轉(zhuǎn)能的交流電機(jī)或直流電機(jī)。減速齒輪系182被聯(lián)接到電機(jī)180的輸出。減速齒輪系182的大小被設(shè)定成增加電機(jī)180的輸出扭矩。節(jié)距蝸桿184被聯(lián)接到減速齒輪系182的輸出。蝸桿184被配置成與扇形件156 的帶狹孔的板174嚙合。蝸桿184還被配置成自鎖，以使施加到蝸桿184的扭矩不能反向驅(qū)動(dòng)節(jié)距電機(jī)180。此外，齒輪外殼(未示出)可被提供用于包封蝸桿184且防止顆粒(例如污垢、碎片)在齒輪網(wǎng)孔中聚集。節(jié)距執(zhí)行器178包括節(jié)距傳感器185(例如電位計(jì)、編碼器、霍爾效應(yīng)傳感器等)， 用于指示與板組件112的位置(方位角)對應(yīng)的節(jié)距執(zhí)行器178的位置和/或速度。在太陽能收集器110的一個(gè)實(shí)施方案中，編碼器被聯(lián)接到電機(jī)180，用于測量輸出角行程。一對支桿186被提供用于將收集器組件114聯(lián)接到板組件112。每個(gè)支桿186的近端188被樞轉(zhuǎn)地連接到對應(yīng)的板支架154的上部部分。每個(gè)支桿186的遠(yuǎn)端190被聯(lián)接到收集器組件114的中間部分。
參照圖10、13和14，一對支桿186提供板組件112和收集器組件114之間的平移連接。一對收集器銷(未示出)從收集器組件114的中間部分向內(nèi)延伸。支桿狹孔192沿每個(gè)支桿186的長度形成。每個(gè)支桿狹孔192被配置成用于接納收集器銷中的一個(gè)。在每個(gè)狹孔192的遠(yuǎn)端190中形成的端部限位器194提供了對收集器銷的反作用力，用來支撐收集器組件114。一對收集器架196當(dāng)太陽能收集器110朝向圖13中描繪的折疊位置或圖 14中描繪的收起位置被調(diào)整時(shí)，接觸收集器組件114。收集器組件114 一旦其接觸架196， 則停止調(diào)整/樞轉(zhuǎn)，但是，板組件112繼續(xù)調(diào)整/樞轉(zhuǎn)。支桿狹孔192當(dāng)板組件繼續(xù)調(diào)整且板組件112在收集器組件114上折疊時(shí)，相對于收集器銷平移且樞轉(zhuǎn)。圖14圖示了太陽能收集器110，且板支撐組件198用于將板組件112支撐且保持在張開位置中。支撐組件198包括彼此聯(lián)接的橫向支撐件200和縱向支撐件202。一對橫向支撐件200每個(gè)從中心板166延伸到外部板168，用于保持相鄰的板166、168之間的鈍角。支撐支架204和一對縱向支撐件202被彼此聯(lián)接，用于支撐每個(gè)外部板168。支撐支架 204從每個(gè)外部板168的外側(cè)邊緣橫向地延伸。一對縱向支撐件202每個(gè)從支撐支架204 延伸到外部板168的相對的角，從而形成用于加強(qiáng)板組件112來承受風(fēng)載荷的桁架。板組件112包括鉸鏈，該鉸鏈用于將外部板168樞轉(zhuǎn)地聯(lián)接到中心板166。一系列鉸鏈206允許第一外部板168'折疊到中心板166上。一系列延伸鉸鏈208，允許第二外部板168"以圍繞偏離中心板166的軸線樞轉(zhuǎn)，以使第二外部板168"可折疊到中心板166和第一外部板168'兩者上。一旦外部板168被折疊到中心板166上(圖13)，則板可使用支撐支架204彼此固定。太陽能收集器110的可替換的實(shí)施方案，設(shè)想了脫離電網(wǎng)的用于給交通工具充電的系統(tǒng)。許多電動(dòng)交通工具和混合型電動(dòng)交通工具包括用于當(dāng)交通工具停放時(shí)“插入”交通工具的電力電纜。太陽能收集器110或一系列太陽能收集器110可被定位在用于商業(yè)的停車場(例如，在超市或在公寓大廈)，用來允許駕駛員給他們的交通工具充電而不必插入電網(wǎng)。太陽能收集器110的另一個(gè)實(shí)施方案，設(shè)想了聯(lián)接到用于便于通信的便攜式遠(yuǎn)程通信塔(未示出)(例如手機(jī)通信)的太陽能收集器110。太陽能收集器110可在起始的安裝期間和操作期間給塔提供電能。該太陽能收集器110可在受災(zāi)地區(qū)(例如颶風(fēng)或洪水后的場所)中被使用。太陽能收集器110的實(shí)施方案，包括獨(dú)立的板調(diào)整機(jī)構(gòu)(未示出)。中心鏡面板和兩側(cè)鏡面板以這樣的方法被安裝以使它們可相對于導(dǎo)軌支撐件和彼此各自地對齊以使它們的反射的圖像在接收器平面中彼此重合或相鄰。這憑借在對于中心板和機(jī)構(gòu)的板安裝點(diǎn)處設(shè)置調(diào)整裝置而實(shí)現(xiàn)，從而在側(cè)板上傾斜鉸鏈。這些調(diào)整裝置由墊片或帶螺紋的可調(diào)整的連桿機(jī)構(gòu)組成。參照圖10，太陽能收集器110的附加的實(shí)施方案設(shè)想了用于從反射板組件112接收被反射的陽光的可替換的接收器系統(tǒng)350。這些可替換的接收器系統(tǒng)350可包括封閉循環(huán)式再生熱力發(fā)動(dòng)機(jī)、蒸汽渦輪機(jī)和光電(PV)接收器。此外，反射板組件112可被配置成具體地用于系統(tǒng)350的每個(gè)類型。太陽能收集器110的一個(gè)實(shí)施方案包括具有封閉循環(huán)式再生熱力發(fā)動(dòng)機(jī)的高濃度接收器系統(tǒng)350。例如屬于Macenda等人并轉(zhuǎn)讓給^ifinia公司的美國專利第6，513，326號中公開的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，可被用作接收器系統(tǒng)350，該美國專利在此以引用方式并入。該發(fā)動(dòng)機(jī)包括熱交換元件，該熱交換元件由允許有效的熱傳遞的被堆疊且連接到一起的多個(gè)小板制成。被聯(lián)接到斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)接收器系統(tǒng)350的板組件112的實(shí)施方案提供了單點(diǎn)瞄準(zhǔn)策略以將發(fā)動(dòng)機(jī)加熱至800°C的操作溫度。板組件112包括MOO (3“ χ 3")個(gè)小面以提供MOO個(gè)光源的峰值通量。板組件112被配置成使用高斯通量分布(Gaussian flux distribution)在發(fā)動(dòng)機(jī)上產(chǎn)生4" χ 4"的圖像。太陽能收集器110的另一個(gè)實(shí)施方案包括中濃度蒸汽渦輪機(jī)接收器系統(tǒng)350。除了由渦輪機(jī)產(chǎn)生的電，來自渦輪機(jī)排氣的高溫?zé)崃靠杀挥脕砑庸な称坊蛱峁┯糜诠I(yè)加熱或冷卻的蒸汽。例如，小型水斗式水輪渦輪機(jī)(Pelton Wheel turbine)可被使用。蒸汽渦輪機(jī)可被聯(lián)接到給水泵、加壓水接收器和快速沸騰蒸汽鼓(flash boiling steam drum) 0 蒸汽到液體式蒸汽冷凝器被提供以允許余熱被送到工業(yè)過程，以再循環(huán)冷凝物且改善系統(tǒng)的性能。被聯(lián)接到蒸汽渦輪機(jī)接收器系統(tǒng)350的板組件112的實(shí)施方案提供了單點(diǎn)瞄準(zhǔn)策略以將渦輪機(jī)加熱至陽01的操作溫度。板組件112包括135(K4" X 4")個(gè)小面以提供1350個(gè)光源的峰值通量。板組件112被配置成使用高斯通量分布在渦輪機(jī)上產(chǎn)生5" χ 5"的圖像。太陽能收集器110的另一個(gè)實(shí)施方案包括提供低濃度接收器的PV接收器系統(tǒng) 350。PV接收器的一個(gè)實(shí)施方案包括作為主鏡片的反射性Fresnal小鏡面元件和Winston 復(fù)合拋物面次要鏡片。例如屬于McDonald等人并轉(zhuǎn)讓給SolFocus公司的美國專利申請第 2009/0114213號中公開的另一個(gè)PV接收器，可被用作接收器系統(tǒng)350，該美國專利申請?jiān)诖艘砸梅绞讲⑷?。被?lián)接到PV接收器系統(tǒng)350的板組件112的實(shí)施方案提供了四點(diǎn)瞄準(zhǔn)策略。板組件112包括338(4" χ 4")個(gè)小面以提供337個(gè)光源的峰值通量。板組件112被配置成使用平通量分布(flat flux distribution)在接收器上產(chǎn)生8" χ 8"的圖像。參照圖15，太陽能收集器根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案被圖示且通常由數(shù)字210 標(biāo)記。通常，太陽能收集器210被提供用于從太陽收集能量。太陽能收集器包括聯(lián)接到一起的反射板組件222和收集器組件224，用于接收太陽能并且使用能量用于加熱流體。太陽能收集器210還包括四連桿機(jī)構(gòu)組件220(顯示成脫離嚙合)和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)觀7，用于當(dāng)板組件222和收集器組件2 被調(diào)整時(shí)支撐板組件222和收集器組件224?？蚣?16提供了用于太陽能收集器210的組件被安裝到其上的基部?？蚣?16可被附接到用于運(yùn)輸太陽能收集器210的拖車212。參照圖15，在描繪的實(shí)施方案中顯示的反射板組件222通常被提供用于接收太陽能且將能量聚焦在共同的焦點(diǎn)處。板組件222包括可操作地聯(lián)接到第一外部板246和第二外部板248兩者的中心板M4。三個(gè)板通常有同樣的大小。太陽能收集器210的實(shí)施方案包括每個(gè)大體上10英尺寬且15英尺長的板。每個(gè)板包括以鑲嵌方格模式被組織的一系列反射小面254。蜂窩結(jié)構(gòu)256被提供用于保持小面254的位置。每個(gè)小面2M被定向且嵌入結(jié)構(gòu)256的相應(yīng)的凹處。背板245 被提供用于支撐每個(gè)板的結(jié)構(gòu)256和小面254。
中心板244的背板245包括安裝在板M4的側(cè)邊緣處的一對鉸鏈250。鉸鏈250 將中心板244連接到第一外部板246和第二外部板248中的每個(gè)。鉸鏈允許板組件222被折疊到其本身上，以使太陽能收集器210可折疊成更緊湊的整體形狀。圖15圖示了處在張開位置中的板組件222。一對接頭252將中心板244鎖到外部板246和248中的每個(gè)來保持張開位置。兩個(gè)外部板246和M8向內(nèi)成角度，用于將反射光聚焦在收集器組件2M處。反射板組件222的可替換的實(shí)施方案包括從存在的板M4、246和248延伸的附加的較小的反射板(未示出)以進(jìn)一步張開反射板組件222。反射板組件的另一個(gè)可替換的實(shí)施方案包括多個(gè)彎曲的花瓣形板(未示出)。每個(gè)板是拋物線狀的，用于將光聚焦到接收器上。在閉合位置中，組件折疊以使獨(dú)立的板部分地彼此重疊以形成大體上球形的折疊的板組件。板類似于花的“盛開”而延伸以形成大體上半球形的張開的板組件。板組件的實(shí)施方案被設(shè)想成具有用于將一系列小面組件附接且定向到背板以形成每個(gè)板的機(jī)器人或其它自動(dòng)化裝置(未示出)。小面子組件包括由機(jī)器人相對于彼此固定且定向的玻璃板和盤。每個(gè)子組件被定向到預(yù)定的位置。小面組件包括由機(jī)器人相對于彼此固定且定向的子組件和凹形基部。小面組件的盤和基部協(xié)作以提供板的可能的位置的分類。最終，機(jī)器人將每個(gè)小面組件固定到背板上的預(yù)定的位置，以使一系列小面組件被可協(xié)作地對齊以將反射光聚焦在共同的焦點(diǎn)處。小面組件的另一個(gè)實(shí)施方案設(shè)想獨(dú)立的小面調(diào)整機(jī)構(gòu)(未示出)。如果小面未對齊，則調(diào)整機(jī)構(gòu)允許使用者重新定向小面。收集器組件2M包括用于從板組件222接收反射光的接收器258。接收器258由一對管、進(jìn)口管260和出口管262支撐。接收器258包括中空的大體上球形的容器259和吸收器沈4。容器259實(shí)質(zhì)上封裝吸收器264，其限制了從吸收器264放射到環(huán)境的熱量。容器259的外壁266是大體上不透明的，從而限制了穿過壁沈6的陽光的量。容器259包括窗沈8，該窗268被定位成允許反射光進(jìn)入容器259且聚焦在吸收器264上。接收器258的內(nèi)表面270可用反射性組織染色或涂覆，從而一旦光在容器259內(nèi)，則將光朝向吸收器沈4反射。吸收器沈4將進(jìn)口管260連接到出口管沈2。通常，當(dāng)流體循環(huán)穿過吸收器264時(shí)， 流體由吸收的輻射被加熱。吸收器264包括盤繞的管，該盤繞的管可以如在圖15中圖示的大體上截錐形構(gòu)型被配置。太陽能收集器210的可替換的實(shí)施方案設(shè)想了以其它構(gòu)型，例如蛇形、球形或圓柱形的管。此外，吸收器264可用深色來染色或涂覆以幫助吸收從陽光放射的熱。太陽能收集器210的可替換的實(shí)施方案設(shè)想了具有鏡片(未示出)或一系列鏡片的窗沈8以進(jìn)一步將光聚焦到吸收器264上。收集器組件224的可替換的實(shí)施方案包括大體上六面體形狀的接收器，且接收器的外壁可具有多個(gè)層以提供額外的保溫。流體泵(未示出)被提供用于將流體循環(huán)穿過收集器組件224。泵被連接到進(jìn)口管沈0。吸收器264吸收由反射光放射的熱量。該熱量隨后通過傳送被傳遞到循環(huán)穿過吸收器264的流體。被加熱的流體穿過出口管262行進(jìn)至熱交換器(未示出)，用于將被加熱的流體轉(zhuǎn)換成其它形式的能量。
太陽能收集器210調(diào)整以追蹤太陽的相對位置，從而優(yōu)化輸出能量。節(jié)距執(zhí)行器 272調(diào)整板組件222和垂直軸線211之間的方位角α。旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器273將框架216和附接的組件圍繞垂直軸線211旋轉(zhuǎn)。例如屬于Polk的在PCT公布的申請第WO 2008/115964號中公開的萬向節(jié)組件(未示出)，可被使用以旋轉(zhuǎn)框架216，該P(yáng)CT公布的申請?jiān)诖艘砸梅绞讲⑷搿⒄請D16，框架216包括剛性地彼此聯(lián)接的第一橫向軸2 和第二橫向軸Μ0。第一橫向軸2 被固定到框架216且提供用于板組件222和收集器組件2M的樞軸(在圖15 中顯示)。套筒230圍繞由第一橫向軸2 提供的外支撐表面旋轉(zhuǎn)。包括第一連桿232和第二連桿234的一對從動(dòng)連桿231，從套筒230的相對的端橫向地延伸。第二橫向軸MO由從動(dòng)連桿231的遠(yuǎn)端被固定。第二橫向軸240憑借從動(dòng)連桿231被聯(lián)接到第一橫向軸2 且圍繞第一橫向軸2 樞轉(zhuǎn)。板組件222被固定到第二橫向軸M0，以使它們同時(shí)地樞轉(zhuǎn)。參照圖17，支撐件298和撐臂300被聯(lián)接到一起，用于支撐板組件222和收集器組件224。支撐件298在支柱銷306處被樞轉(zhuǎn)地連接到框架216。撐臂300剛性地將進(jìn)口管 260連接到收集器組件224的出口管沈2。支撐件298嚙合撐臂300用來支撐板組件222 和收集器組件224。四連桿機(jī)構(gòu)組件220在調(diào)整期間提供用于板組件222和收集器組件224的支撐。 節(jié)距執(zhí)行器272被固定到從動(dòng)連桿231的第一連桿232。當(dāng)節(jié)距執(zhí)行器272被激勵(lì)時(shí)，從動(dòng)連桿231圍繞第一橫向軸2 樞轉(zhuǎn)。輸出連桿233沿板組件222在第二橫向軸240和撐臂 300間形成。輸出連桿233當(dāng)從動(dòng)連桿231樞轉(zhuǎn)時(shí)平移。支撐件四8當(dāng)輸出連桿233平移時(shí)用作圍繞支柱銷306樞轉(zhuǎn)的空載連桿(idler link) 235?？蚣?16在支柱銷306和第一橫向軸2 之間的虛線處用作空載連桿237。節(jié)距執(zhí)行器272包括直流電機(jī)276。電源，例如電池280給電機(jī)276提供電能。執(zhí)行器272包括變速器278，該變速器278包括用于調(diào)整電機(jī)的輸出能的封閉的齒輪組(未示出)。封閉的齒輪組可包括直齒輪組、螺旋齒輪組或行星齒輪組。蝸桿284被提供作為變速器278的輸出。齒輪286被固定到第二橫向軸M0，由此，軸240用作齒輪觀6的旋轉(zhuǎn)軸。齒輪286嚙合蝸桿觀4，形成蝸桿齒輪組。如上文描述的，板組件222被固定到第二橫向軸M0，因此，節(jié)距執(zhí)行器272被激勵(lì)以樞轉(zhuǎn)板組件222。太陽能收集器的可替換的實(shí)施方案被設(shè)想成包括用來指示板組件222的角度位置的傳感器。圖17圖示了描繪的實(shí)施方案的處于向前折疊的位置的太陽能收集器210，由此， 第二橫向軸240被定位在第一橫向軸226的交通工具前方。太陽能收集器210當(dāng)其被運(yùn)輸時(shí)折疊至該位置。在該位置中，兩個(gè)外部板246和248被圍繞它們的鉸鏈250折疊，以使三個(gè)板M4、246和248被堆疊到彼此的頂部。進(jìn)口管260和出口管沈2比板組件222的長度長，其允許吸收器264被定位成超過板組件222。板組件222結(jié)合收集器組件2M的質(zhì)心通常被定位到向前折疊的位置中的固定的連桿234上。節(jié)距執(zhí)行器272被激勵(lì)以產(chǎn)生圍繞第二橫向軸MO的扭矩，該扭矩足夠在交通工具中向后平移輸出連桿233，從而以大體上逆時(shí)針方向樞轉(zhuǎn)從動(dòng)連桿231和空載連桿 235。圖18以向后折疊的位置描繪了太陽能收集器210。執(zhí)行器272在大體上水平的位置中且執(zhí)行器支架274靠在框架216上。執(zhí)行器支架274和框架216之間的接觸防止了板組件222和收集器組件2M的進(jìn)一步向后的平移。質(zhì)心現(xiàn)在大體上被定位在固定的連桿 234的交通工具的后方。通過以相同的方向進(jìn)一步激勵(lì)執(zhí)行器272，圍繞第二橫向軸240的扭矩抬起板組件222和收集器組件224，以大體上順時(shí)針的方向圍繞第二橫向軸MO樞轉(zhuǎn)板組件222和收集器組件224。參照圖19和圖20，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)287被提供用來保持收集器組件2M相對于板組件222的位置。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)287包括樞轉(zhuǎn)地連接到板組件222的支桿觀8。支桿銷四0 被連接到從背板245延伸的支架。銷290提供用于支桿觀8的樞轉(zhuǎn)的連接。曲柄滑塊287 包括樞轉(zhuǎn)地連接到撐臂300的支桿軸套四2。當(dāng)板組件222圍繞第二橫向軸240樞轉(zhuǎn)時(shí)， 支桿288軸向地平移/滑動(dòng)穿過軸套四2。端部限位器294被固定到支桿觀8的遠(yuǎn)端。節(jié)距執(zhí)行器272的起始的執(zhí)行僅樞轉(zhuǎn)板組件222。收集器組件2M仍靠在支撐件298上，直到支桿觀8的端部限位器294接觸支桿軸套四2，如在圖20中所示。板組件222的進(jìn)一步延伸還將抬起收集器組件224，且收集器組件2M和板組件222兩者將圍繞第二橫向軸240 樞轉(zhuǎn)。參照圖20和圖21，支撐件298和撐臂300脫離嚙合以允許太陽能收集器210的完全的延伸。抓握器308被設(shè)置在支撐件四8的遠(yuǎn)端上，用于嚙合撐臂300。抓握器308用作軸套，提供用于撐臂300在其內(nèi)旋轉(zhuǎn)的支撐面。當(dāng)支撐件298樞轉(zhuǎn)時(shí)，抓握器308從撐臂 300脫離嚙合，從而與連桿機(jī)構(gòu)組件220脫離嚙合。因此，收集器組件2 和板組件222從由連桿機(jī)構(gòu)組件220支撐過渡到由曲柄滑塊機(jī)構(gòu)287支撐。參照圖22，太陽能收集器210被顯示成張開位置和過度張開位置。板組件222通過展開外部板246和248被張開，如圖15中所示。接頭252被附接，將板M4、246和248 對于彼此的位置固定。為了將太陽能收集器210從伸展位置和張開位置折疊回圖17的折疊位置，可顛倒上文描述的步驟。限位銷310向內(nèi)延伸穿過框架216且被定位成軸向地毗鄰第一橫向軸226。第二連桿234包括行程限制器312，例如凸緣。當(dāng)板組件222和收集器組件2M被延伸時(shí)，第二連桿234和行程限制器312圍繞第二橫向軸240旋轉(zhuǎn)。在圖22中圖示的最大伸展位置處， 限位銷310接觸行程限制器312以防止進(jìn)一步的延伸。這防止了太陽能收集器210延伸至太陽能收集器210不能恢復(fù)的位置。參照圖23，在惡劣天氣和低可用陽光的時(shí)期期間，太陽能收集器210可被調(diào)整成收起位置。在收起位置中，板組件222朝向收集器組件2M被樞轉(zhuǎn)，以使中心板244處在大體上水平的位置中。如果測到強(qiáng)風(fēng)，則太陽能收集器210將首先旋轉(zhuǎn)，以使收集器組件2M 背離風(fēng)指向，從而防止太陽能收集器210翻到?？蛇x擇地，太陽能收集器210可旋轉(zhuǎn)以使板組件222相對于風(fēng)大體上橫向地排列。圖23的收起位置類似于圖18的折疊位置，除了在圖23中板組件222未折疊到其本身上。沿內(nèi)部近邊緣定位的第二板M8的一部分可被移除以形成缺口 253。缺口 253在調(diào)整期間提供齒輪286和板組件222的間隙。太陽能收集器210包括控制器四5?？刂破?95使用算法以確定太陽相對于太陽能收集器210的當(dāng)前位置的位置。當(dāng)控制器295確定了太陽能收集器210未與太陽適當(dāng)?shù)貙?zhǔn)時(shí)，控制器與(圖15的)節(jié)距執(zhí)行器272和旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器273兩者通信，控制它們按需要調(diào)整太陽能收集器210以與太陽對準(zhǔn)。算法可使用太陽能收集器210的地理位置，與當(dāng)前日期和時(shí)間一起來計(jì)算太陽相對于太陽能收集器210的位置?？商鎿Q的實(shí)施方案設(shè)想了控制器四5，與太陽能收集器的傳感器通信來確定當(dāng)前位置，例如，指示框架的方位角α和角度位置的傳感器。太陽能收集器210還可包括光傳感器(未示出)和風(fēng)速傳感器(未示出)，用于給控制器295提供相應(yīng)的光信號和風(fēng)信號。控制器295可將光傳感器信號與預(yù)定的數(shù)據(jù)比較以確認(rèn)板組件222被定向成朝向太陽。控制器295還可使用光信號來確定是否存在不足夠的陽光。如果存在不足夠的陽光，則控制器295可命令執(zhí)行器272和273以將太陽能收集器210調(diào)整到收起位置?？刂破?95將風(fēng)速信號與預(yù)定的數(shù)據(jù)比較以確定何時(shí)強(qiáng)風(fēng)情況存在。當(dāng)控制器295確定強(qiáng)風(fēng)情況存在時(shí)，控制器295可命令執(zhí)行器272和273以將太陽能收集器210調(diào)整到收起位置。例如，控制器295可首先命令旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器273來旋轉(zhuǎn)太陽能收集器210，以使板組件與風(fēng)的方向是大體上垂直的，隨后命令節(jié)距執(zhí)行器272降低收集器組件2 和板組件222，從而減少作用在調(diào)節(jié)裝置的風(fēng)力。參照圖M，太陽能收集器210的另一個(gè)實(shí)施方案設(shè)想了定向板組件222和收集器組件224以使收集器2M不阻擋陽光到達(dá)板組件222。通常，拋物線形狀的光滑的反射盤可將陽光反射到在沿拋物線的中心線定位的共同的焦點(diǎn)處。太陽能收集器210包括大體上平面的板組件222，但是，板包括每個(gè)沿拋物線314的一部分定向的許多小面254，以將反射光聚焦到共同的焦點(diǎn)，收集器258處。板組件222距拋物線314的中心線316偏移318。板組件222的偏移318大于接收器258的高度320，因此，接收器258不阻礙陽光到達(dá)板組件 222。這個(gè)基本的原理允許太陽能收集器210的最優(yōu)效率。太陽能收集器210的可替換的實(shí)施方案包括交流電機(jī)(未示出)，用于交流電可用的地方的應(yīng)用。另一個(gè)實(shí)施方案包括聯(lián)接到其它能源轉(zhuǎn)換裝置的至少一個(gè)太陽能收集器210以彼此互補(bǔ)，例如渦輪機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)。該實(shí)施方案的一個(gè)示例提供了聯(lián)接到封閉循環(huán)式再生熱力發(fā)動(dòng)機(jī)(未示出)的太陽能收集器210。該發(fā)動(dòng)機(jī)的普通的示例是“斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)”。發(fā)動(dòng)機(jī)可被固定到收集器組件以從板組件接收被聚焦的光。光將加熱發(fā)動(dòng)機(jī)，從而壓縮其內(nèi)部的氣體，其將驅(qū)動(dòng)機(jī)械的輸出。已知熱力發(fā)動(dòng)機(jī)被用來放射熱量，因此，吸收器可被定位成捕獲且再循環(huán)該熱量中的一些。該實(shí)施方案的另一個(gè)示例提供了聯(lián)接到氣體渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)、例如“布雷頓型發(fā)動(dòng)機(jī)(Brayton-type engine) ”(未示出)的太陽能收集器。渦輪機(jī)將接收來自太陽能收集器的被加熱的流體并且將熱量傳遞到氣體。氣體可驅(qū)動(dòng)聯(lián)接到機(jī)械輸出的一系列活塞。能量轉(zhuǎn)換裝置、例如封閉循環(huán)式再生熱力發(fā)動(dòng)機(jī)或氣體渦輪機(jī)可被聯(lián)接到其它系統(tǒng)，例如電能發(fā)生器、脫鹽系統(tǒng)或反滲透系統(tǒng)。對于具有電能發(fā)生器的系統(tǒng)，電可被用來給太陽能收集器的執(zhí)行器提供電能。圖25-27描繪了太陽能收集器的另一個(gè)實(shí)施方案，圖示了具有可替換的折疊配置的反射板組件330。反射板組件330包括每個(gè)樞轉(zhuǎn)地聯(lián)接到中心板336的第一外部板332 和第二外部板334。反射小面338被布置到每個(gè)板332、334和336上。鉸鏈340被提供用于將第一外部板332樞轉(zhuǎn)地聯(lián)接到中心板336，以使第一外部板332的反射小面338當(dāng)折疊時(shí)被定向成面向中心板336的反射小面338。延伸的鉸鏈342被提供用于將第二外部板 334圍繞偏離中心板336的軸線樞轉(zhuǎn)地聯(lián)接到中心板336，以使第二外部板334折疊到第一外部板332上。第二外部板334的反射小面338當(dāng)折疊時(shí)也被定向成面向中心板336的反射小面338。反射小面338全部被向內(nèi)的定向，用于保護(hù)小面338在運(yùn)輸期間免受損壞。這個(gè)實(shí)施方案的太陽能收集器還包括在運(yùn)輸期間能夠由板組件330部分地包住的收集器組件344。收集器組件344包括彼此聯(lián)接的支撐構(gòu)件346和接收器348。支撐構(gòu)件346的長度比板組件330中的每個(gè)板的長度長。因此，板組件330折疊以包住支撐構(gòu)件346，但是，接收器348被定位成超過板。圖27還圖示了每個(gè)小面336的定向。每個(gè)獨(dú)立的小面336當(dāng)太陽能收集器被定為在伸展位置中，且?guī)堥_的反射板組件330時(shí)被定向成將陽光反射到共同的焦點(diǎn)，接收器348處。盡管發(fā)明的實(shí)施方案已經(jīng)被圖示且描述，但是不是指這些實(shí)施方案圖示且描述了發(fā)明的全部可能的形式。相反地，在說明書中使用的詞匯是描述性而非限制性的詞匯，且應(yīng)當(dāng)理解，可進(jìn)行多種改變而不偏離發(fā)明的精神和范圍。此外，多種補(bǔ)充的實(shí)施方案的特性可被組合以形成發(fā)明的另外的實(shí)施方案。
權(quán)利要求
1.一種太陽能收集器，包括基部；框架，其聯(lián)接到所述基部，用于圍繞垂直軸線旋轉(zhuǎn)；反射板組件，其由所述框架支撐且圍繞第一水平軸線相對于所述框架樞轉(zhuǎn)，并被配置成用于將陽光反射到共同的焦點(diǎn)處，所述板組件包括 中心板，和一對外部板，所述一對外部板各樞轉(zhuǎn)地聯(lián)接到所述中心板的相對的側(cè)邊緣，且被配置成用于折疊到所述中心板上；以及收集器組件，其相對于所述框架安裝且圍繞平行于所述第一水平軸線的第二水平軸線樞轉(zhuǎn)，并被配置成用于收集太陽能，所述收集器組件包括接收器，其被定位成毗鄰所述焦點(diǎn)，且被配置成用于從被反射的陽光吸取能量，和至少一個(gè)構(gòu)件，其用于支撐所述接收器且用于促進(jìn)經(jīng)過所述接收器的能量流通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能收集器，其中，所述第一水平軸線和所述第二水平軸線是重合的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能收集器，其中，所述接收器還包括吸收器，所述吸收器具有盤繞的管，用于當(dāng)流體由聚焦的陽光加熱時(shí)使流體在其中循環(huán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能收集器，還包括旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器，其安裝到所述框架，用于使所述反射板組件和所述收集器組件圍繞所述垂直軸線旋轉(zhuǎn)；以及節(jié)距執(zhí)行器，其安裝到所述框架，用于使所述反射板組件和所述收集器組件圍繞所述水平軸線樞轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能收集器，還包括齒輪，其安裝到所述基部上，用于嚙合所述旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器；以及軸承組件，其聯(lián)接到所述框架，用于在旋轉(zhuǎn)調(diào)整期間提供低摩擦接界。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽能收集器，其中，所述齒輪還包括帶槽的管，所述帶槽的管形成環(huán)，所述帶槽的管具有圍繞所述環(huán)的周邊定向的腔； 板，其被布置到所述腔上，所述板具有突出穿過所述板的一系列狹孔；以及桿，其被布置到所述帶槽的管的上部部分上，用于嚙合所述軸承組件。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能收集器，還包括橫向軸，其被定向在所述水平軸線處，所述軸具有彼此聯(lián)接的管和一對軸桿，所述軸桿從所述管的相對的端同軸地延伸，每個(gè)軸桿具有比所述管的外徑小的外徑，從而形成肩； 至少一個(gè)板支架，其從所述肩橫向地延伸，用于支撐所述板組件；以及扇形齒輪，其從所述管的中間部分橫向地延伸，所述扇形齒輪被配置成用于嚙合所述節(jié)距執(zhí)行器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的太陽能收集器，其中，所述扇形齒輪還包括一對部分地圓形的齒輪板，各具有帶彎曲部分和平坦部分的周界，每個(gè)板具有中心孔， 所述中心孔的大小被設(shè)定成用于接納所述橫向軸，所述板被定向成彼此軸向地毗鄰且旋轉(zhuǎn)地對齊；一系列梁，其被定位在所述板之間且被定向成從所述中心孔徑向地延伸，所述梁將所述板彼此連接；以及帶狹孔的板，其被布置在所述齒輪板的所述彎曲部分上。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能收集器，還包括旋轉(zhuǎn)傳感器，其提供指示所述板組件和所述收集器組件的角度位置的旋轉(zhuǎn)信號； 節(jié)距傳感器，其提供指示所述板組件的方位角的節(jié)距信號；以及控制器，其被配置成 接收所述旋轉(zhuǎn)信號和所述節(jié)距信號，將所述旋轉(zhuǎn)信號和所述節(jié)距信號中的每個(gè)與預(yù)定的數(shù)據(jù)比較，以及給所述旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器傳遞旋轉(zhuǎn)命令信號且給所述節(jié)距執(zhí)行器傳遞節(jié)距命令信號，用于調(diào)整所述板組件和所述收集器組件來追蹤太陽。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽能收集器，還包括手機(jī)診斷系統(tǒng)，所述手機(jī)診斷系統(tǒng)用于與所述控制器通信，由此，所述系統(tǒng)提供所述太陽能收集器的周期性的檢查，以允許使用者與所述太陽能收集器遠(yuǎn)程地通信。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能收集器，還包括四連桿機(jī)構(gòu)組件和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)， 用于當(dāng)所述板組件和所述收集器組件被調(diào)整時(shí)支撐所述板組件和所述收集器組件。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能收集器，其中，所述反射板組件還包括一系列反射小面，所述一系列反射小面以鑲嵌方格模式沿所述中心板和所述一對外部板被定向，用于將陽光反射到所述共同的焦點(diǎn)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的太陽能收集器，其中，所述外部板被配置成用于折疊到所述中心板上，以使兩個(gè)外部板的所述反射小面被定向成朝向所述中心板，從而包住所述反射小面，用于運(yùn)輸期間的保護(hù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能收集器，還包括至少一個(gè)支桿，所述至少一個(gè)支桿提供所述收集器組件和所述板組件之間的樞轉(zhuǎn)連接和平移連接，所述至少一個(gè)支桿包括近端，其樞轉(zhuǎn)地連接到所述板組件；中間部分，其平移地聯(lián)接到所述至少一個(gè)構(gòu)件，以使當(dāng)所述中間部分相對于所述收集器組件在限定的行程內(nèi)滑動(dòng)時(shí)，所述板組件能獨(dú)立于所述收集器組件而樞轉(zhuǎn)；以及端部限位器，其在所述支桿的遠(yuǎn)端處形成，以使所述端部限位器在所述限定的行程的末尾接觸所述收集器組件，并且提供能夠支撐所述收集器組件以隨所述板組件樞轉(zhuǎn)的反作用力。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的太陽能收集器，其中，所述至少一個(gè)構(gòu)件比所述板組件的長度長，從而當(dāng)所述太陽能收集器處于折疊位置時(shí)，將所述接收器定位成超過所述板組件。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的太陽能收集器，其中，所述板組件和所述收集器組件的所述樞轉(zhuǎn)連接具有一行程范圍，對于惡劣的天氣或低可用陽光的時(shí)期，所述行程范圍允許所述中心板折疊至大體上水平的收起位置。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能收集器，其中，所述收集器組件還包括封閉循環(huán)式再生熱力發(fā)動(dòng)機(jī)，其被定位成從所述板組件接收被聚焦的光，所述發(fā)動(dòng)機(jī)被配置成用于驅(qū)動(dòng)機(jī)械輸出；以及發(fā)生器，其聯(lián)接到所述機(jī)械輸出，用于產(chǎn)生電。
18.—種太陽能收集器，包括框架，其旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到基部； 反射板組件，其被配置成將陽光反射到焦點(diǎn)；收集器組件，其樞轉(zhuǎn)地聯(lián)接到所述框架且具有接收器，所述接收器被定位成毗鄰所述焦點(diǎn)，用于接收被反射的陽光；以及四連桿機(jī)構(gòu)組件，其由所述框架和彼此聯(lián)接的一系列連桿機(jī)構(gòu)形成，用于在折疊位置和部分地伸展位置之間的移動(dòng)期間支撐所述板組件和所述收集器組件。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的太陽能收集器，其中，所述四連桿機(jī)構(gòu)還包括 固定的連桿，其在銷和第一橫向軸之間通過所述框架形成；一對從動(dòng)連桿，其將第二橫向軸樞轉(zhuǎn)地連接到所述第一橫向軸； 輸出連桿，其沿所述板組件在所述第二橫向軸和撐臂之間形成，所述輸出連桿被配置成當(dāng)所述從動(dòng)連桿樞轉(zhuǎn)時(shí)平移；以及空載連桿，其由樞轉(zhuǎn)地聯(lián)接到所述銷且嚙合所述撐臂的支撐軸形成，當(dāng)所述輸出連桿平移時(shí)所述空載連桿圍繞所述銷樞轉(zhuǎn)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的太陽能收集器，還包括曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，所述曲柄滑塊機(jī)構(gòu)包括支桿，其樞轉(zhuǎn)地連接到所述板組件，所述支桿由支桿軸套接納，所述支桿軸套樞轉(zhuǎn)地連接到所述撐臂，以使當(dāng)所述支桿在所述軸套內(nèi)滑動(dòng)時(shí)，所述板組件能獨(dú)立于所述收集器組件樞轉(zhuǎn)；以及端部限位器，其在所述支桿的遠(yuǎn)端處形成，以使所述端部限位器在限定的行程的末尾接觸所述支桿軸套，且提供能夠支撐所述收集器組件以隨所述板組件樞轉(zhuǎn)的反作用力，由此，所述板組件的進(jìn)一步樞轉(zhuǎn)通過將所述支撐軸從所述撐臂脫開而使所述四連桿機(jī)構(gòu)脫1 O
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能收集器，其中，所述反射板組件還包括用來調(diào)整瞄準(zhǔn)點(diǎn)的工具，其用來調(diào)整每個(gè)反射板在盤聚焦面中的瞄準(zhǔn)點(diǎn)，而不影響其它反射板的瞄準(zhǔn)點(diǎn)。
全文摘要
太陽能收集器設(shè)置有由框架支撐且圍繞第一水平軸線樞轉(zhuǎn)的反射板組件。板組件被配置成用于將陽光反射到共同的焦點(diǎn)，且包括中心板和每個(gè)樞轉(zhuǎn)地聯(lián)接到中心板且被配置成用于折疊到中心板上的一對外部板。收集器組件相對于框架被安裝且可圍繞第二水平軸線樞轉(zhuǎn)。收集器組件被配置成用于收集太陽能且包括被定位在焦點(diǎn)處的接收器。接收器被配置成用于從被反射的陽光中吸取能量。太陽能收集器還可包括四連桿機(jī)構(gòu)組件，該四連桿機(jī)構(gòu)組件用于在從折疊位置和部分地伸展位置移動(dòng)期間支撐板組件和收集器組件。
文檔編號G01J1/20GK102227598SQ200980147831
公開日2011年10月26日 申請日期2009年10月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月1日
發(fā)明者巴里·L·巴特樂, 約翰·E·內(nèi)馬茲, 羅杰·L·達(dá)文波特 申請人:斯蒂芬·波爾克