专利名称：反射器可更换的改进的太阳能收集装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及其太阳能反射器可更换的改进的太阳能收集装置。现有装置一般需要结构稳定的太阳能收集板。本发明组合使用结构稳定的底板和柔性太阳能反射器，从而大大降低更换反射器的难度和成本。
现有技术以往，太阳能收集装置使用结构稳定的太阳能反射器。但是，使用一段时间后反射器表面由于受气候侵蚀反射性能会下降。现有技术需要用户更换整个反射器。这些反射板一般又重又贵。
本发明概述本发明涉及其太阳能反射器可更换的改进的太阳能收集装置。现有装置一般需要结构稳定的太阳能收集板。本发明组合使用结构稳定的底板和柔性太阳能反射器，从而大大降低更换弧形反射器的难度和成本。(对于本发明来说，弧形可以指圆弧形、鞍形和抛物线形。)在只使用一块反射板的场合下，收集器可动的太阳能收集装置包括下列部件。一呈达180°的下凹圆弧形的反射器底板，包括一底边、一顶边和两弧形侧边。(对本发明来说，“顶”和“底”未必表示两边之间的相对位置。例如，若反射器底板安装成180°弧形，则这两边与该反射器的一支撑面等距离。)该反射器底板的朝阳面为下凹面。该反射器底板的大小和形状做成可使覆盖其上的太阳能反射器结构稳定。本领域普通技术人员可使用种种材料制作结构稳定的反射器底板，包括金属或合金板以及模制层压板或合成物。
一伸展在该反射器底板下方的支撑构件，该支撑构件的大小和形状做成可支撑至少是该反射器底板、一太阳能收集器、一太阳能反射器和一收集器支撑件的重量。该支撑构件一般可使用立体桁架之类的桁架，但也可使用本领域普通技术人员公知的其他支撑构件。该反射器底板连接到该支撑构件上而保持正确的朝阳方向。
反射器底板顶面上覆盖一柔性太阳能反射器。(对于本发明来说，“柔性”用来描述一表面或物体在不受支撑时可偏离预定的弧形若干弧度。)该反射器包括一底边、一顶边和两弧形侧边。该反射器呈与反射器底板相同的下凹弧形。或是其朝阳面具有很高的反射性，或是反射器为透明而反射器底面可很强地反射入射的太阳光。该反射器可用常见紧固件装到反射器底板上。由于无需设计成稳定弧形，因此反射器的制造成本大大下降。此外，由于太阳能反射器为柔性，因此其重量大大减轻，从而便于运输和更换。
一收集器支撑件或是连接到反射器底板、支撑构件上，或是连接到支撑构件下方的一表面上。该收集器支撑件位于反射器上方而把太阳能收集器支撑在一预定的聚焦区内而收集反射的太阳能。在比方说使用圆弧形反射器的可动收集器装置中，该收集器支撑件还使收集器可在预定的聚焦区内作弧线运动。如本领域普通技术人员公知的，聚焦区的特性和大小决定于反射器的形状和收集器的形状。
为了收集反射太阳能，一太阳能收集器的纵向横跨在反射器的两弧形侧边上方。该收集器的大小和形状做成可把反射太阳能收集入其中有传能液体流动的一导管中，该液体由反射太阳能加热。
其他现有部件包括把收集器置于聚焦区中最佳位置上以便在整个太阳循环(例如，该太阳循环一般为日循环)中收集反射太阳能的定位装置。该定位装置连接到收集器支撑件上。本领域普通技术人员可看出，该定位装置可有种种实施例，例如液压、机械或电动的定位装置。
最后，一液体输送装置把收集器的导管连接到热能使用装置或热能储存装置。该液体输送装置在该导管中循环由太阳能加热的液体。
本发明特别适用于多排反射器。在这种布置中，如下所述使用许多反射器和许多反射器底板。此时，每一反射器或每一反射器底板的弧形侧边的大小和形状做成一反射器或反射器底板的弧形侧边邻接另一反射器或反射器底板的弧形侧边，从而构成一排其顶面上覆盖有反射器的反射器底板。
本发明还适用于固定式收集器。现有固定式收集器装置包括如上所述的定位装置和液体输送装置。但是，收集器支撑件的大小和形状做成把收集器保持在固定位置上。同时，支撑构件位于反射器下方或上方而把反射器支撑在预定的聚焦区而收集从收集器反射的太阳能。在本改进下，无需更换可动的反射器而可组合使用柔性反射器和刚性反射器底板。
附图的简要说明
图1为本发明的剖视图。
图2为本发明的立体图。
本发明的最佳实施方式图1示出本发明的一优选实施例。所示实施例为一具有一圆弧形固定反射器的可动收集器装置。一反射器底板(10)位于一太阳能反射器(20)底下。该反射器底板大致呈达180°的刚性下凹圆弧形。该反射器底板包括一底边(12)、一顶边(14)和两弧形侧边(16)。此外，该反射器底板的大小和形状做成可使覆盖其上的反射器的尺寸和结构稳定。该反射器底板可用压制铝板或抗紫外线的加强玻璃纤维制成。
该柔性反射器可呈达180°的下凹圆弧形。但是，该反射器可足够柔软，从而在不受支撑时呈平板状。在用常见紧固件可卸下地装到反射器底板上时，该反射器则呈与反射器底板相同的形状。该反射器包括一底边(22)、一顶边(23)和两弧形侧边(24)。该反射器的朝阳面(26)为下凹面。这种反射板可用透明、紫外线稳定化的丙烯酸树脂制成，厚约1.5mm，其底面上喷涂铝粉而形成反射率至少为75％、最好为95％的反射层。图1为反射器的分解图，反射器悬起在反射器底板上方。
一支撑构件、在该例中为一立体桁架(30)位于反射器底板下方并连接到该反射器底板上而用作支撑构件。该立体桁架的大小和形状做成可支撑至少是该反射器、该反射器底板、一反射太阳能收集器(50)和收集器支撑件的重量。本领域的普通技术人员可设计出其他种种构型。
一收集器支撑件横跨在反射器上方。如图1所示，该收集器支撑件包括两弓架(42)、每一弓架上的一轴承件(44)、一与轴承件连接的驱动轴件(46)从而包括一转动件，以及两下部支撑件(48)。该收集器支撑件的大小和形状做成可支撑该收集器，从而有种种为本领域普通技术人员所公知的设计。
该反射太阳能收集器(50)从弧形侧边(24)到弧形侧边(24)横跨该反射器。若使用所示圆弧形反射器底板，则可使用各种现有形状的收集器，但最优选的收集器呈Winson的US 5,274,974所公开的复合抛物线形。因此，该收集器的大小和形状做成可把反射太阳能收集入其中有液体流动的一内部导管中。该收集器经下部支撑件(48)连接到弓架(42)上，弓架又连接到驱动轴件(46)上，而驱动轴件又连接到位于两弓架上的轴承件(44)上。收集器支撑件中的弓架的连接点(41)位于反射器的顶边旁。弓架也可直接连接到立体桁架之类支撑构件或支撑构件下方的一支撑面上。
在圆弧形反射器底板的优选实施例中，轴承件和驱动轴件位于反射器的曲率中心处。该下部支撑件(48)的尺寸做成使得太阳能收集器位于该曲率中心下方(1±5％)L处，L的公式为L＝(R*1.1)/2；其中，R为该反射器的曲率半径。各部件的上述布置使得收集器在预定的聚焦区内作弧线运动而收集从反射器反射的太阳能。
一未示出的收集器定位装置连接到驱动轴件(46)上。该定位装置可包括种种现有装置，例如由液压泵和控制装置驱动的液压马达、电动机或机械链/传动机构或钢缆/滑轮装置。在所有这些装置中，该定位装置在整个太阳循环(该太阳循环最好是日循环)中把收集器保持在聚焦区中收集反射太阳能的最佳位置上。因此，该定位装置可包括微处理器按照考虑到纬度、季节和一天中的时刻的算法周期性地计算收集反射太阳能的最佳位置，这类算法对本领域普通技术人员来说是公知的。
最后，一未示出的现有液体输送装置把收集器导管连接到热能使用装置或热能储存装置。该液体输送装置在该导管中循环由太阳能加热的液体。合适的传能液体对本领域普通技术人员来说是公知的，包括蒸馏水，但在高温下最好使用硅酮传热液体、有机合成传热液体或防腐蚀甘醇传热液体，它们可使用的温度范围为-100°F-350°F。
前述所有公告或未公告的专利申请均作为参考材料包括在本申请中。
当前或在本专利说明书发出后的专利期中对本领域技术人员来说一目了然但这里未示出的本发明的其他实施例也在本发明的精神和范围内。
权利要求
1.一种太阳能反射装置，包括(a)一呈达180°的下凹圆弧形的反射器底板，包括一底边、一顶边和两弧形侧边，朝阳面为该下凹面，所述反射器底板的大小和形状做成尺寸和弧形稳定；以及(b)一可卸下地装在该反射器底板上的太阳能反射器，该反射器的朝阳面为该下凹面，该反射器有一反射太阳光的朝阳面并构作成需要底下反射器底板的支撑而保持弧形稳定。
2.按权利要求1所述的反射装置，其特征在于，该太阳能反射器的朝阳面的反射率至少为75％。
3.按权利要求1所述的反射装置，其特征在于，该反射器由其底面上喷涂或层压有反射材料的柔性透明材料制成。
4.按权利要求1所述的反射装置，其特征在于，包括许多其侧边邻接的反射器底板和许多反射器，其中，(a)每一反射器底板的弧形侧边的大小和形状做成一反射器底板的弧形侧边可邻接另一反射器底板的弧形侧边，从而构成一排相邻接的反射器底板；以及(b)每一反射器的弧形侧边的大小和形状做成一反射器的弧形侧边可邻接另一反射器的弧形侧边，从而构成一排相邻接的反射器底板。
5.一种太阳能收集装置，包括(a)一呈达180°的下凹圆弧形的反射器底板，包括一底边、一顶边和两弧形侧边，朝阳面为该下凹面，所述反射器底板的大小和形状做成尺寸和弧形稳定；(b)一可卸下地装在该反射器底板上的太阳能反射器，该反射器的朝阳面为该下凹面，该反射器有一反射太阳光的朝阳面并构作成需要底下反射器底板的支撑而保持弧形稳定；(c)一伸展在该反射器底板下方并连接其上的支撑构件，所述支撑构件的大小和形状做成可支撑该反射器、该反射器底板、一反射太阳能收集器和一收集器支撑件的重量；(d)其纵向横跨在反射器的两弧形侧边上方的一反射太阳能收集器，所述收集器的位置设置成可在一预定的聚焦区内运动而收集从反射器反射的太阳能，所述收集器的大小和形状做成可把反射太阳能收集入其中有传能液体流动的一导管中，所述液体由反射太阳能加热；(e)一把所述收集器支撑在该聚焦区中并或是连接到该支撑构件、该反射器底板上或是连接到该支撑构件下方的一表面上的收集器支撑件；(f)一把收集器置于聚焦区中最佳位置上以便在整个太阳循环中收集反射太阳能的定位装置，所述定位装置连接到该收集器支撑件上；以及(g)一把该导管连接到热能使用装置或热能储存装置的液体输送装置，从而该液体输送装置在该导管中循环由太阳能加热的液体。
6.按权利要求5所述的太阳能收集装置，其特征在于，该太阳循环为日循环。
7.按权利要求5所述的太阳能收集装置，其特征在于，该支撑构件沿横向和纵向伸展在反射器底板下方而连接到反射器底板的顶边、底边和弧形侧边上。
8.按权利要求5所述的太阳能收集装置，其特征在于，该太阳能反射器的朝阳面的反射率至少为75％。
9.按权利要求5所述的太阳能收集装置，其特征在于，该反射器由其底面上喷涂或层压有反射材料的柔性透明材料制成。
10.一种太阳能收集装置，包括(a)许多反射器底板，每一反射器底板呈达180°的下凹圆弧形，包括一底边、一顶边和两弧形侧边，每一反射器底板的弧形侧边的大小和形状做成一反射器底板的弧形侧边可邻接另一反射器底板的弧形侧边，从而构成一排相邻接的反射器底板，朝阳面为该下凹面，每一反射器底板的大小和形状做成尺寸和弧形稳定；(b)许多太阳能反射器，每一反射器可卸下地装在一反射器底板上而构成一排相邻的反射器，每一反射器的朝阳面为该下凹面，每一反射器有一反射太阳光的朝阳面并构作成需要底下反射器底板的支撑而保持弧形稳定；(c)一伸展在该排反射器底板下方并连接到至少一个反射器底板上的支撑构件，所述支撑构件的大小和形状做成可支撑这些反射器、这些反射器底板、一反射太阳能收集器和一收集器支撑件的重量；(d)其纵向横跨在该排反射器的侧边上方的一反射太阳能收集器，所述收集器的位置设置成可在一预定的聚焦区内运动而收集从反射器反射的太阳能，所述收集器的大小和形状做成可把反射太阳能收集入其中有传能液体流动的一导管中，所述液体由反射太阳能加热；(e)一把所述收集器支撑在该聚焦区中并或是连接到该支撑构件、至少一个反射器底板上或是连接到该支撑构件下方的一表面上的收集器支撑件；(f)一把收集器置于聚焦区中最佳位置上以便在整个太阳循环中收集反射太阳能的定位装置，所述定位装置连接到该收集器支撑件上；以及(g)一把该导管连接到热能使用装置或热能储存装置的液体输送装置，从而该液体输送装置在该导管中循环由太阳能加热的液体。
11.按权利要求10所述的太阳能收集装置，其特征在于，该太阳循环为日循环。
12.按权利要求10所述的太阳能收集装置，其特征在于，该支撑构件沿横向和纵向伸展在这些反射器底板下方而连接到至少一个反射器底板的顶边、底边和弧形侧边上。
13.按权利要求10所述的太阳能收集装置，其特征在于，每一太阳能反射器的朝阳面的反射率至少为75％。
14.按权利要求10所述的太阳能收集装置，其特征在于，每一反射器由其底面上喷涂或层压有反射材料的柔性透明材料制成。
15.一种太阳能收集装置，包括(a)许多反射器底板，每一反射器底板呈达180°的下凹圆弧形，包括一底边、一顶边和两弧形侧边，每一反射器底板的弧形侧边的大小和形状做成一反射器底板的弧形侧边可邻接另一反射器底板的弧形侧边，从而构成一排相邻接的反射器底板，每一反射器底板的朝阳面为该下凹面，每一反射器底板的大小和形状做成尺寸和弧形稳定；(b)许多太阳能反射器，每一反射器可卸下地装在一反射器底板上而构成一排相邻的反射器，每一反射器的朝阳面为该下凹面，每一反射器有一反射太阳光的朝阳面并构作成需要底下反射器底板的支撑而保持弧形稳定；(c)一连接到该排反射器底板上的支撑构件，所述支撑构件的大小和形状做成可把至少该排反射器底板和其上的反射器支撑在一固定的反射太阳能收集器的下方，该支撑构件的大小和形状做成可使该反射器围绕该收集器转动从而使该收集器始终位于一预定的聚焦区内而收集从反射器反射的太阳能并连接到或是一收集器支撑件上或是连接到该收集器支撑件下方的一表面上；(d)其纵向横跨在这些反射器的弧形侧边上方的一固定的反射太阳能收集器，所述收集器的位置设置在该聚焦区内，所述收集器的大小和形状做成可把反射太阳能收集入其中有传能液体流动的一导管中，所述液体由反射太阳能加热；(e)一把该收集器支撑在这些反射器上方并或是连接到至少该支撑构件、反射器底板之一上或是连接到该收集器支撑件下方的一表面上的收集器支撑件，所述收集器支撑件的大小和形状做成可支撑至少是该收集器的重量；(f)一把收集器置于聚焦区中最佳位置上以便在整个太阳循环中收集反射太阳能的反射器定位装置，所述定位装置连接到该支撑构件上；以及(g)一把该导管连接到热能使用装置或热能储存装置的液体输送装置，从而该液体输送装置在该导管中循环由太阳能加热的液体。
16.按权利要求15所述的太阳能收集装置，其特征在于，该太阳循环为日循环。
17.按权利要求15所述的太阳能收集装置，其特征在于，该支撑构件沿横向和纵向伸展在这些反射器底板下方而连接到至少一个反射器底板的顶边、底边和弧形侧边上。
18.按权利要求15所述的太阳能收集装置，其特征在于，每一太阳能反射器的朝阳面的反射率至少为75％。
19.按权利要求15所述的太阳能收集装置，其特征在于，每一反射器由其底面上喷涂或层压有反射材料的柔性透明材料制成。
20.一种改进的太阳能收集装置，包括(a)一呈达180°的下凹圆弧形的反射器底板，包括一底边、一顶边和两弧形侧边，朝阳面为该下凹面，所述反射器底板的大小和形状做成尺寸和弧形稳定；(b)一可卸下地装在该反射器底板上的太阳能反射器，该反射器的朝阳面为该下凹面，该反射器有一反射太阳光的朝阳面并构作成需要底下反射器底板的支撑而保持弧形稳定；(c)一连接到该反射器底板上的支撑构件，所述支撑构件的大小和形状做成可把至少该反射器底板和其上的反射器支撑在一固定的反射太阳能收集器的下方，该支撑构件的大小和形状做成可使该反射器围绕该收集器转动从而使该收集器始终位于一预定的聚焦区内而收集从反射器反射的太阳能并连接到或是一收集器支撑件上或是连接到该收集器支撑件下方的一表面上；(d)其纵向横跨在该反射器的弧形侧边上方的一固定的反射太阳能收集器，所述收集器的位置设置在该聚焦区内，所述收集器的大小和形状做成可把反射太阳能收集入其中有传能液体流动的一导管中，所述液体由反射太阳能加热；(e)一把该收集器支撑在该反射器上方并或是连接到该支撑构件、该反射器底板上或是连接到该收集器支撑件下方的一表面上的收集器支撑件，所述收集器支撑件的大小和形状做成可支撑至少是该收集器的重量；(f)一把收集器置于聚焦区中最佳位置上以便在整个太阳循环中收集反射太阳能的反射器定位装置，所述定位装置连接到该支撑构件上；以及(g)一把该导管连接到热能使用装置或热能储存装置的液体输送装置，从而该液体输送装置在该导管中循环由太阳能加热的液体。
21.按权利要求20所述的太阳能收集装置，其特征在于，该太阳循环为日循环。
22.按权利要求20所述的太阳能收集装置，其特征在于，该支撑构件沿横向和纵向伸展在该反射器底板下方而连接到该反射器底板的顶边、底边和弧形侧边上。
23.按权利要求20所述的太阳能收集装置，其特征在于，该太阳能反射器的朝阳面的反射率至少为75％。
24.按权利要求20所述的太阳能收集装置，其特征在于，该反射器由其底面上喷涂或层压有反射材料的柔性透明材料制成。
全文摘要
本发明涉及其太阳能反射器可更换的改进的太阳能收集装置。现有装置一般需要结构稳定的太阳能收集板。本发明组合使用装在一收集器支撑件(42、44、46、48)上的结构稳定的底板(10)和柔性太阳能反射器(20),从而大大降低更换反射器的难度和成本。
文档编号F24J2/14GK1185201SQ96192810
公开日1998年6月17日 申请日期1996年1月25日 优先权日1995年1月26日
发明者约翰·F·迈尔斯三世, 迈克尔·H·尼克拉斯, 路易斯·J·盖里奇 申请人:约翰·F·迈尔斯三世, 迈克尔·H·尼克拉斯, 路易斯·J·盖里奇