专利名称：具有支撑与追日系统的太阳能聚光器的制作方法
具有支撑与追日系统的太阳能聚光器技术领域
本发明与折射式的太阳能聚集系统有关，更详而言之，特指一种能根据每日时刻 与季节追踪太阳光的系统。
背景技术：
目前有许多种可收集太阳能并聚集直射日照以将液体加热至高温的系统，通常用 以发电。
现今所存在的一种聚光系统，利用菲涅尔透镜(Fresnel lenses)将日照光线集中 于液体上；该系统基本上由镜片、接收聚集射线的集光器、支撑结构与机械装置所构成。目 前该系统常见的问题在于若该系统仅在每日随时刻的改变沿着东西轴向调整追踪日光，或 是仅在不同季节内沿着南北轴向调整追踪日光，将因为集光管线无法有效聚集日光而损失 效益。此由于使用直线性聚光镜片所导致，因为最大聚光焦点会随着射线的入射角改变，进 而影响装置效益。
现在，此技术问题得以藉由利用垂直双轴移动系统来克服，该系统能往各方向追 踪日光，日照对于镜片的入射角因此可分别与两轴垂直，使最大聚光点维持不变，换句话 说，镜片与集光器的焦距恒久不变。为了使温度大幅上升，集光器必须相互串连，而使聚光 效益最大化的方式，系将该集光器沿极长直线设置，但这点无法用于上述的双轴系统。
第W02007/087343号专利叙述一系统，能同时朝东西向及南北向两轴移动，以提 升各入射角的能量使用效益。然而，该系统系以能分别沿两轴转动并聚集日照的球面为基 础，并无法提升线性聚光器的效益。发明内容
本发明的目的在于，提供一种具有支撑与追日系统的太阳能聚光器，以解决前述 各项问题，使镜片与集光器之间的距离得以变动，藉此使集光器保持于日照聚光效果最佳 的位置。
为达成此目标，本发明提出一具有支撑与追日系统的太阳能聚光器，其中包含:
至少一线性聚光镜片；
至少一集光器；以及
一支撑与追日系统，该系统包含至少二可以一第一纵轴为轴心转动的紧固件，与 至少二供日照集光器与镜片接合的连接件，其接合于各紧固件的两点上，且能以穿越此两 点并与第一纵轴垂直的第二横轴为轴心进行转动，如此，连接件上的平面会向紧固件结构 的平面倾斜，使连接件受到调校，让镜片与集光器往相反方向位移，并改变彼此的相对间距。
图1:为本发明的构造示意图2:为本发明的第一实施例；
图3:为本发明的第二实施例；
图4:为本发明于受到日光直射时，菲涅尔透镜与集光器的正面剖视图5:为本发明受到日光斜射时的正面剖视图6:为本发明设于太阳能集热仪器中，以复数接连装设的示意图7:为本发明中连接件的几种不同实施例示意图8:为本发明中，连接件与紧固件的不同型态示意图9A、9B与9C:为复数镜片与集光器并联利用的其他实施例示意图。
具体实施方式
图2与图3说明本发明至少含有二将日照集光器4与镜片3相互连接的连接件2， 与至少二紧固件I。与镜片及其最长边平行的部位为该组件的第一纵轴；该紧固件使该组 件能以第一纵轴为轴心转动。
图2表现出一第一实施例，其中紧固件I与集光器4可以分离或结合，第一纵轴与 集光器轴心重叠，该连接件并具有一平衡秤锤8。
图3表现出本发明系统的连接件呈一圆弧状，此实施例并不需要配置平衡秤锤， 因为紧固件的转动轴(第一纵轴)位于集光器上方。为了使紧固件得以转动，可于此利用 一支架结构(但本发明并不限于此结构)。该第二横轴为穿越紧固件与连接件之间二接合 点的部位；连接件可基于与该紧固件接合的两点，于该紧固件的任意转动，藉此使连接件所 构成的平面向紧固件所构成的平面倾斜，让镜片与集光器的纵轴得以朝相反方向位移，进 而改变两者间距。
镜片与集光器间的连接件适合以圆弧状呈现，因与紧固件具有共同中心，如此设 置能使连接件以第二横轴为轴心进行转动，并位于镜片与集光器两者之间的重心中央，让 部件的转动维持平衡；此结构亦能以直杆连接镜片边缘与集光器，使部件呈现V字型、矩形 抑或U字型(如图7所示)。
镜片适合使用菲涅尔透镜，因为该透镜较为轻盈且价格较低，更有进一步发现指 出，呈曲线形状的菲涅尔透镜能提供的功能较佳；该镜片也可选择球面型镜片；该镜片可 于周围加装镜框，以提升坚固程度，并便于与连接件结合。
线性聚光镜片的其中一项特点，正如前述，若光线进入镜面的入射角有所变化，所 测得垂直于镜面的焦距(参照图4中的fl及图5中的f2)就会变动，所以若传至镜片的射 线要发挥最大的效益，就必须变动镜片与集光器之间的距离，使该集光器恒久处于聚集光 线效果最佳的位置。实行方法为利用可提供最大位移角度至75度的接合关节，来转动紧固 件上的连接件(例如利用摩擦承载的方法)，且集光器与镜片皆利用接合关节5连接至连接 件上，使两元件的位置得以保持平行。
若光线进入镜片的入射角并未与第一纵轴垂直，聚光点(射线聚集处)也会朝第 一纵轴的一端(图1与图5)发生位移。本发明的结果是移动镜片与集光器的相对位置，藉 此使聚光点经由镜片的投射而照射于集光器上，以抵销聚光点位移造成的聚光效益下降的 效果。
如前所述，镜片与集光器皆以接合关节连接于该镜片或镜框以及集光器上，接合关节间的距离固定不变，而且当连接件转动时，该接合关节也将使集光器纵轴产生位移，因 此该转动动作也将造成镜片与集光器两者的间距变化。
前述二元件的移动使镜片得以不受限地往东西向或南北向倾斜，镜片位置亦可接 近或远离连接件的转动轴(第一纵轴)。利用紧固件对于第一纵轴的转动，日照入射角即可 与第二横轴保持垂直；利用连接件对于第二横轴的转动，镜片与集光器的间距即可保持于 日照聚光效益最大的位置。
镜片将因此与集光器朝反方向移动，改变原先相对第一纵轴的位置与间距，但相 对第二横轴的位置维持不变。
图8表现出另一实施例，其中，连接件2与紧固件I皆为V字型；紧固件I以一穿 越其V字端点位置的第一纵轴为轴心而转动，该连接件的转动与镜片及集光器的相对位移 方式，皆与前一实施例相似。为了确保整体的稳定性，此实施例另外加上了伸缩支撑件6，于 其长度变化时，可使紧固件向第一纵轴的其中一边倾斜。该伸缩支撑件可使用液压或电子 结构，或利用支架或「螺杆」结构来运作。
在另一实施例中(可参照图9A、9B与9C)利用锯型或船型连接件，如此可并联乘 载多具集光器与镜片。此架构具有体积较为平坦的优点，组件就比例而言的高度较低、宽度 较宽，可增加稳定性。此实施例利用两种不同类型的紧固件:第一种(图9A)可见于前述说 明(图3)，第二种(图9B与9C)则呈现船型，亦即基底部或基座中段为水平构造，以设置集 光器，并于二端打造垂直或倾斜区段，所以该结构具有二转折端点9。在图9B中，于组件朝 向其中一端转动时，其第一纵轴位于该端点与中央对称轴之间，往反方向转动时亦同；此第 二实施例的基底部系一平台或台座，较适合以钢筋混凝土打造。图9C中的主体是图9B实 施例的特殊用法，其第一纵轴恒久保持于对称轴上。
于图9B与9C实施例中，紧固件的转动方式较适合利用伸缩支撑件来进行，在改变 长度的同时，使紧固件朝向第一纵轴其中一方倾斜。该伸缩支撑件可使用液压或电子结构， 或利用支架或「螺杆」结构来运作；另一种运作方式在转动轴心上利用马达并搭配线性致 动器的伸缩管组。
支撑系统的不同元件以不同材质制造，紧固件与连接件以钢材打造，基底部则可 利用铝或热塑性塑胶，以及钢筋及金属来打造。
在较佳实施例中，集光系统可朝南北向连续设置以构成组件；每一组件的定义即 为多具主体所构成可共同运作的元件组合(如图6所示)。
较佳实施例中，紧固件得以与镜片(第一纵轴)平行的一虚构轴心进行东西向转 动，该虚构轴心位置大约位于组件的重心中央，故该转动得以维持平衡。
将一组元件相互连接排成一圈，使加温温度更容易向上跃升。此主体以菲涅尔透 镜与其他复数元件所组成，包括一集光器、二基底部、紧固件与连接件所共同组成。在复数 主体相互连接时，每两具主体共用一基底部、紧固件与连接件(图6)。
基底部7与紧固件之间的连接件主要可分为两种:其一为一圆形导轨，该圆形导 轨利用可使连接件与导轨产生位移的滚轴，让圆型组件的轴心(纵轴)恒久保持于同一位 置，又因具有滚轴或止动闸，可避免组件产生其他移动或与该导轨分离；其二则为一平面导 轨，使紧固件可于表面如车轮般移动。
此二说明例中，基底部7较适合以稳凝土作为底座并固定于地面，该底座形状为平行六面体，并于顶部具有弧形凹槽，以发挥上述第一说明例的作用；于第二说明例中，则 是具有连续表面的平行六面体。
混凝土底座应具有仅允许旋转滑动的必要导轨构造，并须防止组件侧向与向上位移。
权利要求
1.一种具有支撑与追日系统的太阳能聚光器，包括:至少一线性聚光镜片(3)；至少一集光器(4);以及一支撑与追日系统，该系统含有至少二紧固件(I)，用于以一第一纵轴为轴心而转动， 其特征在于:该系统另外含有至少二连接件(2)以供日照集光器(4)与镜片(3)接合，该连 接件接合于每一紧固件上的两点，并能以穿越该两点且垂直于第一轴的第二横轴为轴心进 行转动，该连接件所构成的平面对于紧固件所构成的平面相互倾斜，其中，连接件可使镜片 与集光器两者朝相反方向位移，并改变两者的间距。
2.如权利要求1所述具有支撑与追日系统的太阳能聚光器，其特征在于，每一连接件(2)与集光器、镜片及紧固件(I)的接合点皆具有接合关节。
3.如权利要求2所述的太阳能聚光器，其特征在于，该镜片结合于一可供支撑的镜框， 且该镜框并透过一接合关节与连接件相接。
4.如权利要求1所述具有支撑与追日系统的太阳能聚光器，其特征在于，具有一单一 集光器与一单一镜片，其中该紧固件(I)与集光器(4)整合为一体，其第一纵轴与集光器轴 心重叠，且连接件具有一平衡秤锤(8)。
5.如权利要求1-3所述具有支撑与追日系统的太阳能聚光器，其特征在于，该支撑系 统的连接件与紧固件为圆弧状，且该第一纵轴与集光器(4)轴心平行。
6.如权利要求1-3任一者所述具有支撑与追日系统的太阳能聚光器，其特征在于，该 连接件为矩形、V字型或U字型，其紧固件为圆弧状，该第一纵轴与集光器(4)轴心平行。
7.如权利要求1-3任一者所述具有支撑与追日系统的太阳能聚光器，其特征在于，紧 固件(I)与连接件(2)呈现V字型，该第一纵轴穿越紧固件的V字端点。
8.如权利要求1-3任一者所述具有支撑与追日系统的太阳能聚光器，其特征在于，含 有至少二镜片与二集光器，其中连接件为船型或锯型。
9.如权利要求8所述具有支撑与追日系统的太阳能聚光器，其特征在于，紧固件为船 型，且该第一纵轴位于端点(9)与聚光器对称轴之间。
10.如权利要求8所述具有支撑与追日系统的太阳能聚光器，其特征在于，紧固件为船 型，且其中于转动时作为轴心的第一纵轴与聚光器对称轴重叠。
11.如前述权利权利要求任一者所述具有支撑与追日系统的太阳能聚光器，其特征在 于，该镜片为菲涅尔透镜或球面型镜片。
全文摘要
本发明为一种具有支撑与追日系统的太阳能聚光器，该太阳能聚光器含有至少一镜片与至少一集光器，并具有至少二连接件(2)，以将集光器、镜片与供组件沿第一纵轴旋转的至少二紧固件(1)相互连接。该连接件可转动或位移，使镜片(3)与集光器(4)得以往相反方向移动，并改变两者的间距，藉此解决日照入射角变化时焦距改变的问题。
文档编号F24J2/54GK103140725SQ201080068458
公开日2013年6月5日 申请日期2010年8月9日 优先权日2010年8月9日
发明者帕里斯多明哥·刚萨洛巴纳比, 埃里斯皮瑞达斯·瑟尔吉欧, 穆拉特玛斯·霍尔迪, 罗索尔乌鲁堤亚·乔安尹格纳斯, 赛弥撒那维勒加斯·丹尼尔 申请人:瓦伦西亚那再生能源股份有限公司