太阳能收集器制造技术

公开了一种太阳能收集器阵列。该阵列具有由整体连接带互连的多个薄壁碟形反射器。碟形反射器和连接带由单一金属片材形成。将每一碟形反射器压成将入射光集中到碟形反射器前方位置的对称抛物面表面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】太阳能收集器
本专利技术涉及太阳能的收集，以及更具体地涉及一种太阳能收集器，并且涉及用于制备集中来自太阳的能量(主要以入射光的形式)的太阳能收集器的设备和方法。
技术介绍
太阳能收集器聚集来自太阳的能量。所采集的能量可用于各种应用，包括发电、对水进行加热以及产生运动(以斯特林发动机(sterlingengine)或等效的热机的形式)。特定类型的太阳能收集器是太阳能集中器。太阳能集中器通过将光线聚焦到所限定的位置(通常表示为收集器的焦点位置)来增加阳光的能量强度。太阳能集中器的收集能力由可用于集中入射光的反射表面积(收集表面积)来限定，但是收集表面的具体构造和其它考虑因素影响总的集中效率(对于给定收集表面积而言所集中的能量的量)。太阳能集中器将入射到收集表面上的阳光聚焦到在焦点位置处的较小面积的表面上。通过将来自较大面积(收集表面)的光集中到较小面积(焦点位置)，太阳能集中器提高了光的辐照度(所收集的光能量强度的一种量度，以每单位面积的能量来测量)。太阳能集中器的集中因子是收集表面积与焦点位置面积之比。较大的集中因子表明对于给定的收集表面积而言在焦点位置处的较大光强度。在焦点位置处所集中的能量能够产生极高的温度。这种高的能量强度使得太阳能集中器特别适用于加热应用。因为仅需要较小的光伏电池面积来捕获收集表面的光(尽管电池可能会需要更高的耐热性)，因此太阳能集中器也可降低将能量转换成电力的资本成本。传统的太阳能集中器可被锚固于固定位置内或安装到跟随太阳在天空中移动的跟踪式机构上。集中器的安装布置影响集中器的收集表面设计。固定式集中器以不依赖于太阳位置的方式将入射光聚焦到同一焦点位置。然而，在固定式集中器中所采用的收集表面的形状通常产生相比于跟踪式集中器的较低集中因子和降低的效率，结果是不得不适应更大范围的入射光角度。相反，在跟踪式集中器中所采用的收集表面的形状对于特定的光入射角度而言可进行优化，但是以与跟踪式机构相关联的资本支出增加作为代价。传统上而言，跟踪式太阳能集中器制备有大的收集表面积。这些碟形反射器(dish)能够将大量的太阳能集中到焦点位置处的小空间内。对于抛物面太阳能集中碟形反射器而言为了增强收集表面的阳光聚集能力具有超过6英尺的直径并不罕见。大的太阳能集中器具有若干优势。首先，利用对于给定表面积而言所集中的阳光所需的换能器或者其它能量转换机构的数量减少。由于换能器对于整体的太阳能收集系统而言占据显著成本，因此这对于使用太阳能集中器而言是一种常见的促进因素。由于每一碟形发射器将能量集中到唯一的焦点位置，因此利用对于给定表面积而言所集中的能量所需的换能器的数量与所采用的太阳能集中碟形反射器的数量直接相关。另一个优势是为了将跟踪式集中器的碟形反射器相对于太阳定向而所需的跟踪式机构的数量减少。跟踪式机构(类似于换能器)给太阳能收集系统带来显著的成本。但是,大表面积的太阳能集中也存在若干缺陷。首先,难于制备大的收集表面。每个碟形反射器的尺寸阻碍标准化加工，因此大多数碟形反射器由专业人员手工成形。收集表面通常由单独成形且随后结合到一起的若干大的面板形成，该过程引入影响碟形反射器反射特性的不精确性。不精确性通常可归因于不可避免的成形变化、在整个收集表面上的公差累加以及在形成表面的相邻面板之间接缝的不规则性。对于包括独立成形面板的收集表面而言的总曲率变化是来自各个面板和相邻面板之间接缝的公差的累加。通常而言，每一面板以所需的公差成形。当收集表面形成时公差也针对相邻面板之间的接缝进行了分配。对于收集表面而言的总公差则是对于各个组件而言的公差的组合，使得获得精确表面曲率的难度增加。即使当各个面板都处于所需的公差范围内时，也会在由面板形成收集表面中产生显著的表面不规则性。在面板收集表面中的最大曲率不规则性通常在相邻面板之间的接缝处发生。接缝不规则性会在曲面曲率中形成快速转变(有时以表面不连续性为特征)，上述快速转变干扰反射光并降低集中器的效率。大尺寸的面板表面集中碟形反射器也可带来显著的重量。对于大的集中碟形反射器而言重量超过500磅并不罕见。大的面板碟形反射器的过重重量需要更多的支撑设施，这会增加集中系统的初始成本。当考虑跟踪式太阳能碟形反射器时重量是特别重要的，因为跟踪式机构必须包含更大的驱动器以便使得碟形反射器的主体进行偏移。另一复杂因素是风切变，其随着表面积的增加而增加。为了解决风切变的问题，必须对碟形反射器和支撑结构两者进行充分的增强。
技术实现思路
理想的是制备一种太阳能收集器，其:1.在连续式(progressive)冲压模具中精确地大规模生产,而不是由当今使用的传统手工工艺制造。2.对于相同的集中空间而言显著地轻于传统的太阳能收集器(轻高达2.5倍)。3.相比于传统的太阳能收集器可显著降低制备成本(成本降低高达2.5倍)。4.与传统的太阳能收集器相比可更精确成形为抛物面碟形反射器。5.能够准确地将光集中到在制备之前就已确定的所需强度和位置。在第一方面，提供一种太阳能收集器阵列，其包括由整体连接带互连的多个薄壁碟形反射器，碟形反射器和连接带由单一金属片材形成，每一碟形反射器具有将入射光集中到碟形反射器前方位置的抛物面表面。在第二方面，提供一种太阳能收集器模组，其包括:安装到冲压机的基部模块，基部模块具有切割模具和成形模具，成形模具具有金属带材被压入到其内的抛物面空腔；具有互补的切割模具和成形模具的上部模块，上部模块的成形模具具有抛物面圆顶冲头，其将金属带材压入到成形空腔内以便形成抛物面碟形反射器太阳能收集器；以及切割模块，其邻近基部模块安装到冲压机，切割模块具有固定的下刀片和移动的上板，移动的上板将抛物面碟形反射器太阳能收集器切割成所需长度的阵列。在第三方面，提供一种制备太阳能收集器的方法，其包括:1.将连续的金属带材供给到连续式模组内，连续式模组安装到往复式冲压机；?.通过致动冲压机从金属带材冲压出太阳能收集器坯体；ii1.通过将一段新的金属带材供给到模组内而在模组内推动太阳能收集器坯体；iv.通过致动冲压机将太阳能收集器坯体压入到碟形反射器内的同时从所述一段新的金属带材冲压出新的太阳能收集器坯体，新的太阳能收集器坯体和碟形反射器通过由金属带材形成的整体连接带互连；V.重复步骤iii和iv以制备连续阵列的互连太阳能收集器；v1.在冲压机往复运动限定的次数之后切割金属带材，以便制备具有所需数量的互连碟形反射器的太阳能收集器阵列。在该说明书中公开和声称的一些太阳能收集器由它们的收集表面的“形状因子”(form factor)限定。太阳能碟形反射器的“形状因子”代表碟形反射器收集表面可容纳于其内的平面占地面积。例如，3英尺X3英尺的“形状因子”将适应具有高达3英尺的外围直径的抛物面收集表面。收集表面的“形状因子”不随着碟形反射器的凹度而变化(不像收集表面的面积)。类似地，在该说明书中公开和声称的一些太阳能收集器被限定为“抛物面碟形反射器”集中器。“抛物面碟形反射器”集中器是下述类型的太阳能收集器，其具有近似于圆形抛物面(也称为回转抛物面)的收集表面。圆形抛物面或回转抛物面是由二维抛物线围绕其对称轴回转而获得的一种三维表面。【附图说明】图1是包括凹入金属碟形反射器的太阳能收集器的透视图，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能收集器阵列，其包括由整体连接带互连的多个薄壁碟形反射器，所述碟形反射器和连接带由单一金属片材形成，每一碟形反射器具有将入射光集中到所述碟形反射器前方位置的抛物面表面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.29 CA 2,762,8251.一种太阳能收集器阵列，其包括由整体连接带互连的多个薄壁碟形反射器，所述碟形反射器和连接带由单一金属片材形成，每一碟形反射器具有将入射光集中到所述碟形反射器前方位置的抛物面表面。2.根据权利要求1所述的太阳能收集器阵列，其特征在于所述碟形反射器沿着所述阵列以固定的间隔以不重叠的方式间隔开。3.根据权利要求2所述的太阳能收集器阵列，其特征在于相邻碟形反射器间隔开至少I英寸的间隙以便允许风在所述碟形反射器之间通过。4.根据权利要求1所述的太阳能收集器阵列，其特征在于每个碟形反射器的表面近似于连续不间断的抛物面。5.根据权利要求1所述的太阳能收集器阵列，其特征在于每个碟形反射器的抛物面表面具有小于3英尺的直径。6.根据权利要求1所述的太阳能收集器阵列，其特征在于所述阵列由薄的铝带材制成以减少所述阵列的重量。7.一种太阳能收集器模组，其包括: 安装到冲压机的基部模块，所述基部模块具有切割模具和成形模具，所述成形模具具有金属带材被压入到其内的抛物面空腔； 具有互补的切割模具和成形模具的上部模块，所述上部模块的成形模具具有抛物面圆顶冲头，其将所述金属带材压入到所述成形空腔内以便形成抛物面碟形反射器太阳能收集器；以及 切割模块，其邻近所述基部模块安装到所述冲压机，所述切割模块具有固定的下刀片和移动的上板，所述移动的上板将所述抛物面碟形反射器太阳能收集器切割成所需长度的阵列。8.根据权利要求7所述的模组，其特征在于所述抛物面空腔和所述冲...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·阿贝斯曼，N·范姆，A·巴赫利，
申请(专利权)人：R·阿贝斯曼，N·范姆，A·巴赫利，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA