太阳能收集器系统
专利汇可以提供太阳能收集器系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一 太阳能 收集器系统，包括n组(13，14)阵列式 反射器 (15)和n+1个目标接收器系统(10，11，12)，它们具有对由反射器反射的 太阳 辐射 的吸收表面。接收器系统(10，11，12)相对于反射器(15)向上提升，反射器以一种方式可旋转地安装到 支撑 结构(19)上，反射器以一定 角 度地放置以将入射辐射(I1，I2)反射到一个或另一个接收器系统(10，11，12)。接收器系统的特征在于：至少每组内(13，14)的大多数反射器(15)安置来同时地被驱动来以相同角度(φ)旋转；每组(13，14)内的反射器(15)排列成两个子组(21和22)；各子组(21和22)内至少有少量反射器(15)总是朝向各自的接收器系统(10，11，12)。，下面是太阳能收集器系统专利的具体信息内容。
1.一太阳能收集器系统，它包括至少一组阵列式反射器和至少两个互 相间隔开的附带有每组反射器的目标接收器系统，接收器系统支撑于地面以 上，相对于反射器向上提升，每组内的反相器被支撑于地平面上，可旋转地 安装到支撑结构上，从而它们可有角度地放置以将入射辐射反射到一个或另 一个接收器系统，每组内至少大多数主要反射器被安置来基本上同时以相同 角度旋转，每组内的反射器被安排在两个子组内，至少各子组内大多数反射 器总是朝向各自的接收器系统。
2.如权利要求1所述的收集器系统，其中提供了驱动装置以独立地以 基本相同的角度驱动各子组内的反射器。
3.如权利要求1所述的收集器系统，其中各子组内的反射器机械地链 接在一起，并提供了驱动装置以基本相同的角度驱动链接的反射器。
4.如权利要求1至3任何一个所述的收集器系统，其中每组内所有的 反射器被设置来被基本上同时地驱动以相同角度旋转，同时，各子组内的反 射器总是朝向各自的接收器系统。
5.如权利要求1至3任何一个所述的收集器系统，其中每组内的大多 数收集器每含角度变化反射器，它们被安置来被基本上同时地驱动，以相同 角度绕轴旋转，同时，各子组内的所述角度变化反射器总保持朝向各自的接 收器系统，其中每组内的少数反射器包含方向变化反射器，它们安置来被驱 动而旋转，就象从一个接收器系统到另一个接收器系统那样变化它们的朝 向。
6.如权利要求1至3的任何一个所述的收集器系统，其中每个收集器 系统包含一个太阳能—热量转换系统。
7.如权利要求6所述的收集器系统，每个收集器系统至少包含一个齿 条的安排的收集器元件，热交换流体可通过它们用于系统。
8.如权利要求7所述的收集器系统，其中，每个收集器元件包含一玻 璃管，通过它热交换流体可流通，用于系统，管道具有内外部，它们确定了 一个真空空间，管道的内壁涂有太阳能选择表面涂层。
9.如权利要求8所述的收集器系统，其中收集器管道在齿条的上、下 支撑元件之间垂直延伸。
10.如权利要求8所述的收集器系统，其中收集器管道在齿条的上、下 支撑元件之间以对角方向延伸。
11.如权利要求6所述的收集器系统，其中每个接收器系统至少包含一 个反向空穴型接收器。
12.如权利要求11所述的收集器系统，其中空穴型接收器包括一水平 放置地，径向延伸的吸收板，与该板平行放置的玻璃面板，和一含气体的空 穴，将板与面板分开，板的下表面暴露于空穴，涂有太阳能选择表面涂层， 包含有热交换管道的接收器与板的上表面接触。
13.如权利要求1-3之一所述的收集器系统，其中仅有两个接收器系统 附着有每组反射器。
14.如权利要求1-3之一所述的收集器系统，其中有n组反射器和n+1 组接收器系统，每组反射器置于两组接收器之间。
15.如权利要求13所述的收集器系统，其中每组内的反射器以平行于 接收系统的线性行布置。
16.如权利要求15所述的接收器系统，其中每行中的反射器机械地耦 连，并以一种方式安装到支撑结构上，允许它们一起旋转。
17.如权利要求16所述的接收器系统，其中驱动控制机构与每行反射 器耦连，并布置来以一种方式影响反射器的旋转以为入射辐射的小的增加量 进行调节，因此从反射器反射的辐射基本上均匀地分布于接收系统的吸收表 面。
18.如权利要求1所述的收集器系统，其中每个反射器成形为对反射的 太阳辐射聚光。
本发明涉及一种太阳能收集器系统，更具体地说，涉及一种系统，它包 括：接收器，接收器的功能是吸收太阳能辐射；和反射器，它们安置来将入 射的太阳能辐射反射到接收器上。因此本发明在下文中大量地描述了收集器 系统，它包括接收器，它的功能是将入射的太阳能辐射的能量转换成热能并 将热能传递给热交换流体。然而，应当理解的是，例如，本发明对于那些包 括反相空穴收集器(inverted cavity collector)和光伏电池形式的接收器和系统 有更广泛的应用。
本发明类型的收集器系统被称为Fresnel反射器系统，根据它的结构， 它可认为是一抛物面盘或线性抛物面槽的模拟。当构造为抛物面槽的模拟 时，该收集器系统包括接收器，它由垂直杆支撑，取向或排列以形成线性地 延伸的目标。反射器轻微地置于地平面上，并排列于一区域之上，该区域是 选择来提供向目标接收器的辐射的反射。阵列的反射器取向以将辐射反射到 一个目标，且反射器可旋转地安装并耦连以提供同步单轴跟踪。
上述的Fresinel反射器系统允许使用大尺寸目标，并对那些等尺寸抛物 面槽或盘收集器系统提供了低造价。然而使用地面阵列式反射器的问题在于 辐射阻挡会产生阴影。
对这个问题的一个解决办法披露于国际专利申请PCT/AU 96/00177，申 请日为1996年3月28日，以悉尼大学为本发明人的受让人，后来转让给本 申请人。参考的国际专利申请的出版号为WO 96/30705，它披露了一收集器 系统，它至少包含一组阵列式反射器和至少附属于每组反射器的两个目标接 收器系统每组内的单个反射器通常朝向一个或另一个附属的接收器系统，每 组内至少有一些反射器是可转动的，它们可以定向以使入射辐射的方向从一 个接收器系统移到另一个接收器系统。
在使用参考的出版物中披露的系统时，时常需要确定哪个反射器朝向各 自的接收器系统，以便阴影最小，个别反射器(或反射器)子组绕轴转动以满 足取向的要求。
然而，已开发了如参考的国际专利申请中披露的收集器系统，试图得到 最优的收集器效率，由发明者确定通过以下方法可以实现接近最优的性能： 通过建立两个反射器子组；通过使各自子组内的所有反射器朝向各自的接收 器系统；至少使大部分反射器以相同角度转动，同时维持各子组内的反射器 的方向朝向各自的接收器系统。
本发明可广义地限定为提供一种太阳能收集器系统，它包括至少一组阵 列式反射器和至少两个相互隔开的目标接收器系统附属于每组反射器。接收 器系统支撑于地平面上，相对于反射器提升。每组内的反射器支持于地平面 上，并可转动地安装于支撑结构上，从而使它们可倾斜放置以将入射辐射反 射到一个或另一个接收器系统，每组内至少大多数反射器安置来被驱动，以 基本上同时以相同的角度旋转。而且，每组内的反射器安排为两个子组，各 子组内至少大多数反射器总是朝向各自的接收器系统。
各子组内的反射器可独立地驱动或机械地耦连以随入射辐射的变化角 度同步旋转。
本发明的收集器系统允许使用一驱动系统，它比国际专利申请PCT/AU 96/00177中披露的更为简单。即，所有的，或至少大多数反射器可耦连在一 起；这就避免了需要作用于单个反射器上并引起入射的辐射从一个接收器系 统向另一个接收器系统移动的驱动系统中存在的复杂性的问题。可能本发明 的接收器系统不能完全避免阴影的影响，但是任何由于一定阴影而起的收集 器效率的减少都由使用相当简单的反射器驱动系统的利益来补偿了。
然而，如果需要的话，本发明的收集器系统可构造来通过安排少量反射 器驱动来旋转以改变入射辐射的反射方向以获得最优的收集效率。即，根据 本发明的收集器系统可以两种不同的方式构造；
1.使所有的反射器(指的是“角度变化的反射器”)驱动来改变反射的角 度，使各子组内的反射器总是朝向各自的接收器系统，或
2.对于大多数角度变化反射器和，另外，对于少量反射器(指的是“方 向变化反射器”)，驱动来绕轴旋转以使辐射的反射方向从一个接收器系统移 向另一个接收器系统。
并且，在某种配置中，使一些反射器具有固定的方向且不可转动是恰当 的。
当多于两个的接收器系统附属于每组反射器时，可放置接收器系统以形 成几何结构的侧面(或每侧的一部分)。例如，由上所述的接收器系统可放置 为方形，反射器可在方形边界内或边界外组合。然而，形成每组的反射器最 好以平行于接收系统的行的方式排列。
完整的接收器系统包括置于两个相互间隔的基本上平行的接收器系统 之间的单个反射器组，或收集器系统包含两组反射器，它们置于三个相互间 隔开的平行接收器系统之间，一个接收器系统代表从两组反射器反射的辐射 的目标。这种特定的配置可重复为，对于n个反射器组，有n+1个接收器 系统。
如前所述，每个接收器系统可由任何有能力吸收太阳辐射并将太阳能转 化为可使用的能量形式的装置构成。每个接收器系统最好包括太阳能到热能 的转换系统，最好包括收集器元件，热交换流体可通过它，且它包含太阳能 选择表面涂层。在本发明的这样一个实施例中，涂层的功能是将入射的太阳 辐射的能量转换为热能，并将热能传导到热交换流体。
如前所述，反射器置于地面以上，接收器系统相对于反射器提升。反射 器可支撑于地面上，或整个收集器系统可支撑于地面上的一平台上。这样的 平台可包括一建筑顶，平台可看作是“接地于”该系统。在本发明的一特定 应用中，系统可安装到矩齿形的建筑顶上。
参考附图，通过下面对完整的太阳能收集器系统的一优选实施例的描 述，就可以更全面地理解本发明，其中：
图1是乎面图，示出了一包含三个接受器系统和两组反射器的完整收集 器系统；
图2简单示出了位于两个接受器系统之间的一组反射器的典型的角度配 置；
图3示出了带有变入射角的单个反射器元件的角度配置；
图4示出了供一个反射器元件用的典型的固定结构；
图5简单示出了可用于一组反射器的电控制系统；
图6示出了一个接受器系统的一部分；
图7示出了从图5所示的接受器系统中拿出的一单个收集器元件；
图8是一接受器系统的简单侧视图，它可用来替代图6所示接受器系 统。
如图1所示，太阳能收集器系统包括三个彼此隔开、相互平行的接受器 系统10、11和12，它们由两个反射器组13和14隔开。每个反射器组包括 一排位于两平行行16和17之间的反射器15，反射器组13和14的位置可以 将入射线反射到附近接受器系统10、11或12当中的一个或另一个。即，如 图2所示，第一组13的行16中的反射器15的取向能将入射辐射反射到接 受器系统10，而第一组13的行17中的反射器的取向能将入射辐射反射到接 收器系统11。类似的，第二组14的行16中的反射器15的取向能将入射辐 射反射到接收器系统11，而同组14的行17中的反射器的取向使入射辐射反 射到接收器系统12。
每个接收器系统的长度1典型的为250～500米，每对接收器系统典型地 间隔50米的反射器域宽度。对于具有这些尺寸大小的系统，接收器系统应 安装到13米高的杆18上，且反射器应提供50％的地面覆盖。反射器的反射 表面19(图4)可置于接近地面以上1米的位置，从而使接收器系统相应于所 有的反射器提升，包括可置于起伏丘陵地高点的那些。行16中的所有反射 器15都机械地耦合的，象行17中的所有反射器15一样。而且，所有的反 射器15都以一种方式安装到支撑结构20上，允许它们以接近45°的角度旋 转，以使它们能够：
(a)对于入射辐射角度的变化可逐步地调节；和
(b)如果需要的话，递增地调节以确保反射光基本上均匀地分布在接收 系统10，11和12的吸收表面。
每行16的反射器15可以看作在每个完全组13和14中形成一子组21， 每行17中的反射器15可看作在完全组13和14内形成了第二子组22。如图 2所示，完全组13的第一子组21内的所有反射器15始终朝向接收器10， 第二子组22内的所有反射器始终朝向接受器系统11。类似地完全组14的第 一子组21内的所有反射器15始终朝向接收器系统11，而那些在第二子组22 内的始终朝向接收器系统12。
如图2所示，反射器15的各行16和17的放置和朝向使得入射和反射 光的障碍避免了，或者至少是最小化了。然而应该理解的是图2中的安排仅 示出了一种可能的结构，不同的反射器取向能满足不同的条件。
每个反射器15包括抛光的金属或玻璃镜子，它的反射表面19可以是平 的或形成有轻度集中曲线。在另一种布置中，每个反射器可由塑料材料制 成，可镀层或包覆反射表面。
反射器15本身安装到支撑框架23上，支撑框架23带有一个轴杆，以 提供反射器的单轴旋转。整个反射器组件由与地面接合的支撑结构20支持， 为支撑反射器，它的尺寸为地面以上约1米，它包含反射器的一驱动机构。 每个反射器典型地长度为2米，因此将近25个单独的反射器形成一个反射 器的单独行16或17。
如图5所示，一独立的驱动系统连接到反射器的每个子组21和22，每 个驱动系统包含多个同步跟踪电机或步进电机24，用于把均匀驱动传给形成 子组21和22的反射器15的行16和17。对反射器的驱动可由传感器25来 控制，它是设置来检测太阳的位置并通过处理器产生对跟踪电机24的适当 的驱动信号，跟踪电机24与各子组21和22中的反相器相关联。在另一种 结构中(未显示)，驱动信号可在一微处理器中产生，该微处理器是由计算机 产生的信号来控制的，该信号代表太阳在周期性间隔的位置。
如图3所示，由于从各反射器15的反射光R的通路保持不变，驱动必 须以一种方式传给反射器15，这种方式能引起所有的反射器同时单方向地绕 轴以角度φ旋转，角度φ等于入射辐射I的角度θ的变化值的一半。
每个接收器系统10，11和12包含垂直延伸管状收集器元件28的齿条 27，元件28的长度为1.4米。齿条27以近距离关系安装所有的收集器元件 28，且结合上支管29，如图7所示，支管29布置来使用一金属U型结构30 把水输送到每个收集器元件和从每个收集器元件运送蒸汽。
收集器元件28包含单端玻璃管，它具有由真空空间33隔开的内部和外 部管元件31和32。内管31的外表面涂有太阳能选择表面涂层，例如，光金 属基底上的分层或多级陶瓷涂层，它构造来吸收太阳能辐射并将热能传递到 通过管道的热交换流体上。可在收集器元件的内部管道元件31内置一金属 叶片(未示出)以辅助热量从玻璃管传递到金属U型管30。
尽管示于图6的收集器元件28在它们的上部和下部支撑间垂直延伸， 收集器元件可以与水平面倾斜30°-60°范围内的角度，以降低接收器系统 的有效高度。而且，为提高收集器的效率，可以提供附加的反射器元件(未显 示)以便收集器元件28上的辐射(可能会在相邻收集器元件之间传递)改道。
示出图8的另一种接收器系统的形式是反相洞穴接收器，沿剖面看，包 含一薄金属叶形板34，位于空穴35之上，在薄板金属管道36内。两个径向 延伸的支管37和38在管道36内支撑着，较低的一个用来盛装水，较高的 一个用来承载蒸汽。多个热交换管39在其间延伸，并连接支管37和38，管 道39与板34的上表面接触。
板34的下表面包覆有前面在收集器元件28的上下文中描述的类型的太 阳能选择表面涂层，玻璃面板40将空穴35封闭。空穴充有惰性气体或滞止 空气(stagnant air)，管道36内部充满绝缘材料41。
对图8所示的接收器系统进一步改进，反相空穴可由水平放置的图6的 垂直阵列类型的收集器元件阵列来取代。这里在收集器元件后面还可以提供 辅助的反射器元件以使可能在相邻收集器元件之间传递的辐射改向。而且， 辅助的反射器元件可置于由水平接收器系统所代表的小孔之下，以使任何可 能在接收器系统以下或以外传递的辐射指向上。
如上所述，也可进行其它的变化和改进，本发明由下面的权利要求书限 定。
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