可折叠式太阳能接收器制造技术

本发明专利技术涉及一种可折叠式太阳能接收器，它是通过收集或反射光来发电的设备，该设备使用可折叠表面以紧凑运输，该设备包括被分成多个扇区的圆形表面，在闭合的折叠位置，通过沿半径升高位于枢轴上的扇区一侧的半径而将每个扇区牵引成闭合状态，在打开位置，通过径向和周向支撑而使每个扇区保持刚性。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种可折叠式太阳能接收器，它是通过收集或反射光来发电的设备，该设备使用可折叠表面以紧凑运输，该设备包括被分成多个扇区的圆形表面，在闭合的折叠位置，通过沿半径升高位于枢轴上的扇区一侧的半径而将每个扇区牵引成闭合状态，在打开位置，通过径向和周向支撑而使每个扇区保持刚性。【专利说明】可折叠式太阳能接收器相关申请的交叉引用本申请是2011年9月29日提交的、专利技术名称为“Sun Tracking Foldable SolarUmbrellas for Electricity and Hot Water Generation(用于发电和产生热水的太阳跟踪式可折叠太阳伞)”的美国专利申请N0.13 / 491，110的部分继续申请。
技术介绍
传统的太阳能系统包括多个单独的光电面板，所述光电面板是刚性的，笨重且不可移动，以静止不动的方式占据了较大的面积，这导致难以实现这些系统的运输。为了应对风和雨，这些暴露在外的系统需要强有力的保护，例如用于覆盖所述面板的玻璃表面、围绕这些面板的铝制框架、以及常常用于提供天棚(这些太阳能系统置于该天棚上)的钢结构。住宅太阳能系统的大部分成本由太阳能面板的安装、设计、布置、和屋顶强化而构成。通过允许太阳能系统放置在地面上作为遮蔽天棚(shading canopy)的一部分,本专利技术能够显著降低这种成本。将太阳光集中于焦点上的太阳能集热系统也需要使用玻璃反射镜、用于支撑这些反射镜的钢结构、以及设置在焦点处的太阳能接收器。集光器可以是抛物形槽(parabolictrough)或者是抛物形盘，该抛物形槽具有沿所述槽的焦距设置的管式加热器，该抛物形盘具有单个焦点。对于跟踪太阳的抛物形盘来说，当该盘在风的方向上倾斜时，该盘受到的风力是相当大的。几乎所有的太阳能集热系统都是公共事业规模(utility scale)的生热系统。
技术实现思路
本专利技术允许更小型的、便携级别的太阳能生热，不仅适合于家用发电，而且适合于家用太阳能水加热以及太阳能吸收式冷却。本专利技术是一种太阳能接收器，其重量轻、可折叠，因此是便携式的。为了保护其元件，太阳能面板可以在存在微风时挠曲，并且，在夜间或存在大风时，太阳能面板可以折叠，以更好地进行保护并抵抗风力。通过使所述面板或反射器的占用空间最小并且重量轻，允许将风力偏转，这也使得该系统易于运输。本专利技术集中于在其使用场所进行发电的小规模便携式太阳能系统，而不是依赖于大规模的兆瓦级发电系统(兆瓦级发电系统需要电网以将电力传输给用户)。本专利技术非常美观，可模仿完全朝向太阳展开的花朵的折叠。这种美观性体现出以下功能:例如，最大程度地暴露于太阳，为其下方提供了遮蔽，采用了杆以最小化占用空间，并且，对花瓣的结构支撑最大化。聚焦于多用途和功能的这种结构上的突破允许构造出具有强度、完整性和美观性的结构。本专利技术有利地提供了一种圆形表面以及对该表面进行折叠以使太阳跟踪区域最大并使折叠后的结构的占用空间最小的方法。大量的注意力集中在如何产生对称性。提供了改进的、重量轻的面板和反射表面，以便于在不牺牲完整性的情况下进行携带。可以使用平坦的圆形表面来放置多个太阳能电池，且可以使该圆形表面跟踪太阳，从而通过将该表面的法线与太阳光线对准来最大化所接收的光量。为了允许折叠，将该表面划分成多个部分，并且在所划分出的每个表面内完整地容纳太阳能电池。该圆形表面被分成N个扇区，每个扇区由两个半径(这两个半径的夹角是360度除以N得到的角度)限定。太阳能电池放置成使这些电池具有最大的覆盖度。可使用抛物形盘将太阳光反射到焦点上，以用于集中的太阳能光伏发电或者用于集中的太阳能热发电。从几何形状方面来说，平坦的圆形表面是焦点在无穷远处的抛物形盘的一种极限情形。在任一种情形中，该表面被分成N个相等的扇区(每个扇区称为一个花瓣)，每个扇区由两个半径(这两个半径的夹角为360度除以N得到的角度)限定。向每个(中心，左或右)半径增加一个被称为伞骨的径向构件。该伞骨在离所述表面的中心一定距离处铰链到一个花瓣保持器上。这种铰接方式允许每个花瓣按照与雨伞类似的方式、通过朝向所述中心升高撑杆而在升高过程中被提升至折叠位置，打开过程则与此相反。在打开位置，使用支撑件将这些花瓣在圆周上束在一起，例如通过将环形绳索从每个花瓣下侧靠近花瓣中心设置的孔中穿过。在完全打开位置，该环形绳索是紧绷的，从而将这些花瓣束在一起而形成一个整体表面。由花瓣保持器保持在一起的该组件能够围绕着处于花瓣保持器一侧的铰接点被升高，该铰接点连接到基环(base collar)，该基环可以调节所述组件的方位角位置。同时，该组件能够沿两个轴、按照高度和方位角跟踪太阳。所述的环被安装并允许在固定的杆上按照方位角旋转。该杆被安装在地面或车辆上。【专利附图】【附图说明】图1示出了具有抛物形盘的、处于打开位置的整个太阳能接收器。图2示出了具有抛物形盘的、处于闭合位置的整个太阳能接收器。图3示出了折叠机构以及太阳跟踪机构。图4示出了用于反射光的单个花瓣的构造。图5示出了具有平坦光电表面的、处于闭合位置的整个太阳能接收器。图6示出了具有平坦光电表面的、处于打开位置的整个太阳能接收器。图7示出了布置有14个电池的单个花瓣的构造。图8示出了布置有30个电池的单个花瓣的构造。图9示出了一种构造坚固且重量轻的太阳能光电面板的方法。图10示出了用于感测风、雨和光的状况以使其闭合的控制方法。【具体实施方式】本文公开的某些实施例涉及太阳能收集系统，它可以折叠，重量轻，因此是便携式的，从而，它仅需要很小的安装成本或硬件。其折叠机构使得其容易运输，并且在部署或运输时仅受很小的形状因素(form factor)影响。这些实施例被设计成:不采用强而笨重的支撑件，而是仅通过闭合及其挠性，就能根据气候状况适应性地调节并适于抵御风、冰雹或雨。因此，这些实施例采用新材料来构建面板、面板的支撑件、以及用于折叠和跟踪的机构。这些实施例实现了一种完整的小型便携式系统的新颖结构，除了发电之外，它还能提供其余用途，例如遮光、加热、冷却和水净化。图1和图2示出了一个实施例，它们分别示出了处于打开位置和闭合位置的、反射太阳光的抛物形盘。抛物形表面101的中心0102处于笛卡儿坐标(x，y，z) = (0，0，0)处。反射表面101位于由公式X2 + y2 = 4pz定义的抛物线簇(parabolic manifold)上,其中p为焦距(焦点P103在(0，0，p)处)。在该图中，示出了球形的太阳能接收器。该接收器可以是光电式的，或者是包括蒸汽发生器的太阳能生热装置。该抛物形盘具有被限定在各个半径R内的反射表面，从而其边界104处的抛物形表面上的点(x，y，z)满足公式x2+y2 ( R2。为了进行光伏发电，该表面通常是平坦的，这是焦点在无穷远处的抛物形表面的一种特殊情形。花瓣105是所述抛物形表面的一部分，S卩，是被分割成N个扇区的所述抛物形表面一部分，每个扇区被称作第i花瓣，I < i < N。每个第i花瓣由满足公式y = tan(f1- )λ.和y =)a'的两个半径界定，这两个半径分别称为右半径106和左半径107。此外，该花瓣还由半径为R108的外圆周和半径为rl09的内圆周界定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可折叠式太阳能收集器，包括：细长的中央构件；多个花瓣构件，所述多个花瓣构件被构造成收集太阳能，所述多个花瓣构件中的每一个均在第一端处连接到所述中央构件，并呈放射状地延伸到第二端，所述多个花瓣构件均具有上表面，并且能够构造成处于靠近所述中央构件的闭合位置，还能够构造成处于从所述中央构件离开的打开位置，使得所述花瓣构件的上表面共同形成太阳能收集表面；以及杠杆构件，所述杠杆构件在第一部分处非对称地联接到至少一个所述花瓣构件并在第二部分处联接到所述中央构件，所述杠杆构件被构造成将所述多个花瓣构件收回到闭合位置，使得所述花瓣构件彼此交叠。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：约瑟夫·Y·休，约瑟夫·W·博斯塔夫，理查德·豪，
申请(专利权)人：君主电力公司，
类型：发明
国别省市：美国;US