定日镜及装配定日镜的方法技术

本发明专利技术描述了一种容纳在机械外壳内的定日镜，其通过耐用性、保护免受外界天气影响、低制造成本、自供电、重量轻和美学的增强特征而针对家用应用优化定日镜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】家用定日镜及其制造方法
本专利技术总体上涉及定日镜和太阳能阵列的领域。更具体地，本专利技术适于由机械外壳保护的定日镜，该机械外壳使定日镜针对家用照明用途而优化。
技术介绍
如已知的，定日镜为使这样一种装置，其用于在一天的跨度期沿循太阳的路径以通常借助于一个或多个镜将太阳的光朝向精确的目标定向。现今，定日镜大部分在工业热力学工艺中使用以通过同时使用指向同一目标的多个定日镜来增大在塔上的热装置的温度，这对于将热量转换成电力的装置获得必要的温度是不可或缺的。然而，定日镜的其它应用可包括用于家用和城市用途的光重新定向器，在该光重新导向器中，定日镜将阳光朝向物体、房间、街道、纪念碑或广场重新导向以照明、照亮和/或使温暖。现今使用的大部分阳光重新导向系统昂贵并且需要集中的且侵入式的安装程序，可通过定日镜的精细使用而去除该安装程序。然而，如果想要使用定日镜作为家用装置以放置在室内(列举几个选项，在窗台、厨房岛台、书桌、床头柜、墙壁或天花板等上)或室外(例如阳台栏杆或花园)，以便这种家用装置与太阳直接接触，从而能够重新导向到最需要阳光的位置，该位置可在室内(在天花板上以获得由于天花板材料提供的散射所产生的漫射照明效果，或在建筑物的特定部分中以获得基于任务的照明效果以便照明建筑物的特定区域，诸如书桌或植物)或室外(在背阴且需要阳光的庭院或后院)，现今使用的定日镜系统证明是相当不足的。事实上，大部分定日镜聚焦于加强和优化为工业应用的基础的特征，诸如指向精度、镜面平面度、力学稳定性和稳健性。但在开发用于家用应用的定日镜时，其它特征变得重要，诸如但不限于紧凑性、便携性、自供电自主性、亮度、低维护时间、整个系统成本低以及保护免受外界天气影响。为了产生针对家用用途优化的定日镜，需要重新审视构成定日镜的关键部件并将其重新布置，使得加强家用特征的优化。Horton的美国专利第4,192,583号限定了一种装配在由安装于地面中的底座支撑的保护性外壳内的定日镜。虽然这是一种保护免受天气因素影响的方式，但这种外壳不允许用于住宅室内和室外用途的定日镜所需的便携性。Horton等人的美国专利第4,283,887号限定了用于定日镜的泡状外壳，通过用加压的空气填充该泡状外壳而使其膨胀。虽然该专利明确地限定了一种保护容纳在这种外壳内的定日镜的方式，但其绝对不能解决紧凑性、便携性、自供电自主性、低维护时间或低成本的其它特征中的任一种。事实上，这种保护性结构旨在用于需要安装在地面上并由安装在定日镜部位处地面中的填土塑料环形袋形式的底座支撑的较大定日镜。Sallis的美国专利第4,620,382号教导了一种用于使膜气动或液压地张紧的设备，受拉伸的膜可支撑反射表面以用作太阳能收集系统中的定日镜。这种类型的定日镜装置的缺点为不具有用于保护定日镜装置免受外部因素影响的外壳。Butler的美国专利第4,870,949号教导了一种防风双轴跟踪器，其用于导向太阳能反射器、定日镜或碟形天线。通过可旋转地附接到基座上的台架轮在竖直方向上支撑升降驱动环。反射器沿升降驱动环的圆周附接在两点处。在优选的实施方式中，直径稍小于升降驱动环的内径的反射器安装到升降驱动环。多个支撑构件(诸如缆线)从升降驱动环延伸到反射器的周缘。通过将水平转台或驱动环合并为基座的一部分或者通过调节从升降驱动环侧向延伸到反射器周缘的支撑缆线的相应长度而使反射器在升降驱动环内枢转，来提供方位角调节。这种类型的定日镜装置的缺点为，其不包括用于保护定日镜装置的外壳并且主要关注使用与用于反射器的转台方位角驱动组合的无中心升降驱动以便减小用于防风的材料的结构/重量。在极端条件下这可为合适的，这种设计对于成比例缩小的定日镜装置的家用用途将是不切实际的和无效的。Knight的美国专利第7,887,188号，虽然公开了由放置在接合在一起的两个半球体中的镜构成的定日镜，其中镜包含在球体的内表面上行进以便使其朝向目标移动和定向的多个轮，该专利成功地最大化可适配在球体内的镜尺寸，但完全未能提供用于入射和出射阳光的光学平滑表面，其中所谓入射是指阳光从太阳到镜，而所谓出射是指阳光从镜反射到目标。这种半球体接合部不允许入射和出射阳光两者不受阻挡地进入或离开所公开的外壳。如果入射和出射射线在其路径中以显著的折射效应而偏离，这将使准确度基于由那些入射和出射射线产生的角度的任何光学传感器混乱。最重要地，在操作中，轮与球体的内表面之间的摩擦接触将不可避免地开始在内表面上留下痕迹，并且随着时间的推移，这些痕迹不仅变得不美观，而且还将不利地影响定日镜的光学性能。Bronstein等人的美国专利第8,132,928号描述了一种利用张紧的反射膜的改进的太阳能反射器，其进一步包括附接到金属带的外表面的膜，该金属带借助于弯曲面张紧块定位在端部形状上。虽然线性张紧的膜反射器具有优于刚性结构的一些优点，但与使用较刚性框架的反射器技术相比，这种膜存在多种问题。例如，大部分膜利用某些层压物(诸如薄膜)作为用于膜的基底。聚酯薄膜(双轴定向聚对苯二甲酸乙二醇酯boPET聚酯薄膜)是一种尺寸稳定的材料，当薄膜置于压缩状态时，其以不期望的方式反应。安装膜的典型方式是用结构粘合剂(诸如环氧树脂)将膜粘附到金属带的下侧。然后将带围绕端部形状缠绕并夹紧保持在位。然而，由于带围绕端部形状弯曲，带的面向内的表面和膜处于压缩，从而产生皱纹。然后，在带被束紧在端部形状上时，这些缺陷被压坏并锁定在位。由于横跨整个膜的表面的大的纵向皱纹和波纹，薄膜中的这些变形被薄膜放大并且传递到膜中，从而使其形状扭曲并导致其预期目的的性能下降。在本领域中需要提供一种对于家用用途不能适用、不合适和不切实际的大型定日镜的解决方案，同时当与定日镜的现有技术相比时提供更好益处。
技术实现思路
本专利技术提供了一种根据本专利技术的权利要求的用于针对家用照明用途而优化的定日镜的机械外壳。在一个实施方式中，本专利技术提供了一种在一个紧凑装置中包括家用目的的以下所有特征的家用定日镜，这些特征为便携性、重量轻、自供电、无线、时尚设计、低维修和耐户外天气。其还被设计成具有低制造成本。在一个方面，天气对定日镜的功能部件的有害影响被最小化。在另一方面，本专利技术的设计显著降低风荷载对镜的影响。这些方面通过将可转向镜及其机电控制系统封闭在透明外壳内来实现。在一优选的实施方式中，镜和控制系统与外部完全密封。在另一个实施方式中，本专利技术提供了一种家用定日镜，其包括：可转向镜、机械镜转向机构、转向控制系统、转向控制传感器，全部都容纳在机械外壳内，其中，机械外壳具有断开线或接合部，围绕该断开线或接合部外壳分能开成两个或多个部分。在一个方面，这个实施方式进一步特征在于：机械外壳的至少一部分呈球壳的一部分的形状并且该部分由光学透明材料制成，另外其中，外壳的透明球壳形状的部分对着在球体的中心处超过2π球面度的立体角。在另一方面，将机械外壳分成两个部分的接合部的轨线被优化成允许最大可能的镜插入机械外壳内以便使在目标上反射的太阳能和照明最大化，这种优化为马鞍状或椭圆形。在另一方面，可转向镜优选地为圆形，以便使将适配在机械外壳内的反射区域最大化，该反射区域在形状上优选地为球形，并且可转向反射镜具有的半径小于机械外壳的球形部分的内径。在另一方面，可转向镜围绕两个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种定日镜，包括：(a)可转向镜；(b)机械镜转向机构；(c)转向控制系统；以及(d)转向控制传感器，其中，(a)至(d)全都容纳在机械外壳内，其中，所述机械外壳具有接合部或断开线，围绕所述接合部或所述断开线所述机械外壳能分开成两个或更多个部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.03 GB 1417469.2;2015.10.02 US 14/874,3741.一种定日镜，包括：(a)可转向镜；(b)机械镜转向机构；(c)转向控制系统；以及(d)转向控制传感器，其中，(a)至(d)全都容纳在机械外壳内，其中，所述机械外壳具有接合部或断开线，围绕所述接合部或所述断开线所述机械外壳能分开成两个或更多个部分。2.根据权利要求1所述的定日镜，进一步地，其特征在于，所述机械外壳的至少一个部分呈球壳的一部分的形状。3.根据权利要求2所述的定日镜，其中，所述机械外壳的球壳形状的所述部分由透明材料制成。4.根据权利要求3所述的定日镜，其中，外壳的球壳形状的所述部分对着在中心处超过2π球面度的立体角。5.根据权利要求1所述的定日镜，其中，所述可转向镜在形状上为圆形或具有从边缘移除的一个或多个区段的圆形。6.根据权利要求3所述的定日镜，其中，外壳的球形的所述部分在如从球体的中心观看到的立体角范围上大于半球。7.根据权利要求3所述的定日镜，其中，外壳的球形的所述部分在如从球体的中心观看到的立体角范围上大于半球的四分之五。8.根据权利要求1所述的定日镜，其中，所述定日镜是自供电的。9.根据权利要求8所述的定日镜，其中，自供电的所述定日镜通过一个或多个第一光伏电池提供。10.根据权利要求9所述的定日镜，其中，所述一个或多个第一光伏电池位于所述机械外壳内。11.根据权利要求9所述的定日镜，其中，所述一个或多个第一光伏电池被安装成使得所述一个或多个第一光伏电池的光敏表面面向与所述可转向镜的反射表面相同的方向。12.根据权利要求1所述的定日镜，其中，所述转向控制传感器被固定到所述机械外壳的内表面并且被定位成使所述转向控制传感器对从太阳到所述定日镜的目标的光的通道的遮挡最小化。13.根据权利要求1所述的定日镜，其中，所述转向控制传感器与所述转向控制系统无线连通。14.根据权利要求1所述的定日镜，其中，所述机械镜转向机构和所述转向控制系统都机械地安装在所述可转向镜的后部(非反射侧)上。15.根据权利要求1所述的定日镜，其中，所述转向控制机构能经由无线链路从所述机械外壳外部远程控制。16.根据权利要求1所述的定日镜，其中，所述机械外壳的透明部分的材料包括透明材料并且至少在10微米至1微米之间是光学平滑的。17.根据权利要求1所述的定日镜，其中，所述可转向镜选自由平面镜、凹面镜和凸面镜构成的组。18.一种装配定日镜的方法，包括：(a)提供可转向镜；(b)提供机械镜转向机构；(c)提供转向控制系统；(d)提供转向控制传感器；(e)将(a)至(d)装配在机械外壳中，其中，所述机械外壳具有断开线或接合部，围绕所述断开线或所述接合部能将所述外壳分开成两个或更多个部分。19.根据权利要求1所述的定日镜，还包括所述机械外壳的呈球壳的一部分的形状的至少一个部分，其中，所述外壳的球壳形状的所述部分由光学透明材料制成，其中，外壳的透明的球壳形状的所述部分对着在球体的中心处超过2π球面度的立体角，另外其中，所述可转向镜在形状上为圆形或具有从边缘移除的由弦限定的一个或多个区段的圆形，其中，所述球壳中的由所述断开线或所述接合部形成的孔在穿过所述球壳的第一方向上具有大于或等于所述镜的直径的范围，另外其中，所述镜为圆形，并且在与所述第一方向正交的第二方向上，所形成的所述孔延伸得足够远以至少允许用于所述镜的厚度的间隙。20.根据权利要求19所述的定日镜，另外其中，所述可转向镜为圆形，所述可转向镜的半径小于外壳的球形的所述部分的内径，并且所述可转向镜围绕两个轴线能旋转地安装，另外其中，所述两个轴线在外壳的球形的所述部分的几何球形中心处或附近相交，并且所述可转向镜被安装成使得所述可转向镜的反射表面在所述可转向镜的可转向可旋转位置范围的大部分上面向所述外壳的球形的所述部分。21.一种定日镜，包括可转向镜、机械镜转向机构、转向控制系统、转向控制传感器，全都容纳在机械外壳内，其中，所述机械外壳具有断开线或接合部，围绕所述断开线或所述接合部所述外壳能分开，其特征在于：所述机械外壳的至少一个部分在形状上基本上为球形；外壳的基本上球形的所述部分由光学透明材料制成；所述接合部沿所述外壳的表面的轨线经被优化成允许最大可能的镜插入所述机械外壳的在形状上基本上为球形的所述部分中；所述可转向镜基本上为圆形，所述可转向镜的半径小于外壳的球形的所述部分的内径；所述可转向镜围绕两个轴线能旋转地安装；所述两个轴线在外壳的基本上球形的所述部分的几何球形中心处或附近相交；所述可转向镜被安装成使得所述可转向镜的反射表面在所述可转向镜的可转向可旋转位置范围的大部分上面向所述外壳的基本上球形的且由光学透明材料制成的所述部分；所述转向控制传感器被固定到所述机械外壳的内表面；并且所述定日镜是电自供电的。22.根据权利要求21所述的定日镜，其中，外壳的基本上球形的所述部分在立体角范围上大于半球。23.根据权利要求21所述的定日镜，其中，外壳的基本上球形的所述部分在立体角范围上大于半球的四分之五。24.根据权利要求21至23中任一项所述的定日镜，其中，所述接合部的轨线另外允许所述机械镜转向机构和所述转向控制系统插入所述外壳中。25.根据权利要求21至24中任一项所述的定日镜，其中，所述接合部的轨线为椭圆形或马鞍状。26.根据权利要求21至25中任一项所述的定日镜，其中，所述接合部的轨线与所述机械外壳的在形状上基本上为球形且由光学透明材料制成的一个所述部分不相交。27.根据权利要求21至26中任一项所述的定日镜，其中，所述接合部的轨线被选择成使得留下尽可能大的区域，以及未破裂的透明外壳的可能全部的基本上球形的所述部分。28.根据权利要求21至27中任一项所述的定日镜，其中，所述电自供电通过一个或多个第一光伏电池提供。29.根据权利要求28所述的定日镜，其中，所述第一光伏电池位于...

【专利技术属性】
技术研发人员：迪瓦·托梅伊，达尼埃莱·托梅伊，
申请(专利权)人：索尔尼卡公司，迪瓦·托梅伊，达尼埃莱·托梅伊，
类型：发明
国别省市：美国,US